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故障分析
例1外部200V短路引起的故障维修
故障现象:
某配套FANUC6M的立式加工中心,在长期停用后首次开机,出现电源无法接通的故障。
分析及处理过程:
对照以上原理图4-1,经测量电源输入单元TP1,输入U/V/W为220V正常,但检查U1、V1端无AC200V。
由图4-1可见,其故障原因应为F1、F2熔断,经测量确认F1、F2已经熔断。
进一步检查发现,输入单元的TP3上的200A、200B间存在短路。
为了区别故障部位,取下TP3上的200A、200B连线,进行再次测量,确认故障在输入单元的外部。
检查线路发现200A、200B电缆绝缘破损。
在更换电缆、熔断器F1、F2,排除短路故障后,机床恢复正常。
修前技术准备及调查
1、管壁发黑。
2、经查阅资料发现有多次保险丝熔断记录。
但是这次更换保险丝没有用。
3、同时经确认F1和F2已经熔断。
而且U1和U2没有电压。
FANU输入单元主回路原理图
据理析象:
经过通过测试可见的接线、接线端子、测试点。
用试电笔、万用表、示波器等测试工具测量电压、电流的大小、性质变化状态。
这些均为硬件系统。
据检察发现不能报警。
可判别故障类型为硬件故障。
可能成因分析:
经测量电源输入单元TPl,输入U/V/W为200V正常,但检查U1、V1端无AC200V。
由图4-1可见,其故障原因应为F1、F2熔断。
进一步检查发现,输入单元的TP3上200A/200B间存在短路。
为了区分故障部位,取下TP3上的200A、200B连线,进行再次测量,确认故障在输入单元的外部。
检查线路发现200A、200B电缆绝缘破损。
排除故障:
更换电容器和熔电器F1/F2,排除短路故障后,机床恢复正常。
例2RC吸收器短路引起的故障维修
故障现象:
一台配套FANUC6M系统的立式加工中心,在加工过程中突然停电,再次开机后,系统电源无法正常接通。
分析及处理过程:
对照以上原理图,检查机床电源输入单元,发现发光二极管PIL不亮,检查熔断器F1、FZ已经熔断。
通过测量,确认该机床的200A/200B间存在短路。
为了迅速判定故障部位,维修时断开了端子TP3的200A/200B的连接,再次测量发现短路现象依然存在,因此判定故障存在于输入单元内部。
对照原理图4-1,首先测量F1、F2的输出端U1、V1,确认无短路;因此,故障范围被缩小到SK1、SK2、LC2上。
逐一检查以上元器件,最终确认故障是由于RC吸收器SK1
短路引起的。
修前技术准备
根据电源,电机等电路连接原理,课画出与故障相关的系统框图如图4-1所示
据理析像判断类型
•对照以上原理图,检查机床电源输入单元发现发光二极管PIL不亮检查熔断器F1FZ已经熔断。
通过测量确认该机床的200A/200B间存在短路
•为了迅速判断故障部位,维修是断开端子TP3的200A/200B的连接,在次测量发现短路现象依然存在,因此判断故障存在于输入单元内部。
罗列成因并确定步骤
对照原理图4-1,首先测量F1,F2的输出端U1,V1,确认无短路,因此故障被缩小到SK1SK2LC2上,逐一检查以上单元器件最终确定故障是由RC吸收器SK1短路引起的
排除故障
•取下SK1,并换上同规格的(0.1uF/200)RC吸收器后,故障排除,机床回复正常工作。
例53显示页面不能变化的故障维修
故障现象:
配套FANUC6M系统的数控铣床,开机后CRT只显示位置画面,其余画面均不显示。
分析与处理过程:
经检查,系统除显示页面不能改变外,其他部分工作均正常,且在这种情况下,系统完全可以正常工作,由此判定系统、显示均无故障,故障原因应在页面选择与页面转换上。
进一步仔细检查,发现系统MDI控制板(A20B—0007—0030)的位置显示按钮触点损坏,显示状态被固定在位置页面。
维修时取下了MDI面板上的薄膜,重新修理按钮后,系统页面可以正常转换。
修前技术准备
•查阅维修记录:
这是一台处于正常使用期的机床,无此类故障记录。
•查阅技术资料与维修手册,以机床为研究对象画出与机床输入与输出动作相关的系统框图。
如图
备好常用工具与维修手册,电气图与电器说明书等资料。
准备好电源连接图
修前调查:
故障发生前没有发生停电,电源电压显示正常;工作地环境如常。
日常维修记录似乎完整。
据理析象:
故障特征:
正常使用期机床,系统完全可以正常工作,CRT显示图像不完整。
故障类型:
初步定为系统软件故障.
•1.控制面板坏了
•2.CRT坏了
•3.MDI控制板故障
现场工作:
进一步仔细检查,发现系统MDI控制板(A20B—0007—0030)的位置显示按钮触点损坏,显示状态被固定在位置页面。
排除故障:
维修时取下了MDI面板上的薄膜,重新修理按钮后,系统页面可以正常转换。
例54显示保护熔断器故障维修
故障现象:
一台采用FANUC-BESK7CM数控系统的加工中心,机床通电起动后,机床能正常工作,但荧屏显示器无显示。
分析与处理过程:
机床动作正常,但CRT无显示,说明故障仅在显示装置及其相关电路。
通过检查发现,显示器的熔断器(1.0A)已经熔断,但经检测,CRT控制回路未发现异常。
换上一只普通1A熔芯后,通电后又立即熔断。
为检查其原因,将电流表串在电源回路内进行通电测量,结果表明显示器的工作电流极小,仅为20mA-0.5A左右,且CRT可以正常显示。
但是当拆除电流表,换上熔芯后,现象又再次发生。
考虑到系统显示器与电视机相似,熔断器熔断的原因可能是由于CRT回路的冲击电流引起的。
最后采用了电视机用熔断器,显示器恢复正常。
•修前技术准备数控系统上电→CNC运行指示灯亮→表明CNC启动→CRT显示
•修前调查机床已通电机床能正常工作显示器无显示
•据理析象根据故障特征,显示器无显示,多为显示系统故障。
最可能的故障类型:
硬件故障
•罗列成因输入电压及其电缆与插头故障CRT线路板过脏造成短路故障显像管式CRT显示器中高压包线圈烧坏、电流放大中功率管、稳压管或续流二极管击穿故障也有可能是视频板故障
•最可能原因:
CRT线路板过脏造成短路使保护熔断器熔断
•确定步骤根据先外后内原则,先检查输入电压是否正常,电缆及插头是否完好。
发现保险丝熔断
•排除故障对CRT线路板进行清洁,更换新的保险丝,故障排除
例116急停按钮引起的故障维修
故障现象:
某配套FANUC0M的加工中心,开机时显示“NOTREADY”,伺服电源无法接通。
分析及处理过程:
FANUC0M系统引起“NOTREADY”的原因是数控系统的紧急停止“*ESP”信号被输入,这一信号可以通过系统的“诊断”页面进行检查。
经检查发现PMC到CNC急停信号(DGN121.4)为“0”,证明系统的“急停”信号被输入。
再进一步检查,发现系统I/O模块的“急停”输入信号为“0”,对照机床电气原理图,检查发现机床刀库侧的手动操纵盒上的急停按钮断线,重新连接,复位急停按钮后,再按RESET键,机床即恢复正常工作。
修前技术准备:
出现“没有准备好”的原因屏蔽与接地不良;电源线连接相序错误;相关电器,如:
接触器、继电器或接线的接触不良;传感器污染或失效;开关失效;线路故障或各种接触不良等。
FANUC0M显示“NOTREADY”,可能原因是数控系统的紧急停止“*ESP”信号被输入。
修前调查:
外观与环境检查正常,个接近开关电源指示灯都正常。
要充分利用系统的自诊断功能。
据理析象:
故障类型:
硬件故障;由急停按钮断线引起系统I/O模块的“急停”输入信号为“0”,继而引起PMC到CNC急停信号(DGN121.4)为“0”,最终使FANUC0M系统引起“NOTREADY”。
罗列成因:
机床侧,保护装置出现问题。
最可能故障问题:
急停按钮断线。
确定步骤与方法:
经检查发现PMC到CNC急停信号(DGN121.4)为“0”,证明系统的“急停”信号被输入。
再进一步检查,发现系统I/O模块的“急停”输入信号为“0”,对照机床电器原理图检查发现机床刀库侧的手动操纵盒上的急停按钮断线
排除故障:
重新连接急停按钮连线,复位急停按钮后,再按Reset键,机床即恢复正常工作。
例117液压电动机互锁引起的急停故障维修
故障现象:
某配套FANUC0T的数控车床,开机后出现“NOTREADY”显示,且按下“液压起动”按扭后,液压电动机不工作,“NOTREADY”无法消除。
分析及处理过程:
经了解,该机床在正常工作情况下,应在液压起动后,CNC的“NOTREADY”自动消失,CNC转入正常工作状态。
对照机床电气原理图检查,机床的“急停”输入(X21.4)为“急停”开关、X/Z轴“超程保护”开关、液压电动机过载保护自动开关、伺服电源过载保护自动开关这几个开关的常闭触点的串联。
经检查这些信号,发现液压电动机过载保护的自动开关己跳闸。
通过测试,确认液压电动机无短路,液压系统无故障,合上空气开关后,机床正常工作,且未发生跳闸现象。
修前技术准备
v查阅机床电气原理图;
v经了解,该机床在正常工作情况下,应在液压起动后,CNC“NOTREADY”自动消失,CNC转入正常工作状态
据理析象
v开机后出现“NOTREADY”显示,且按下“液压起动”按扭后,液压电动机不工作,“NOTREADY”无法消除。
说明与PLC及软件无关。
v初判故障类型:
配电电器故障。
v配电电器,常用在配电线路与用电设备中,用作保护电器。
配电线路中或电动机变压器的合闸开关采用熔断器,空气开关作为过载保护。
v故障大定位:
过载保护开关。
罗列成因
1、过载保护开关触点接触不良而导致开关失效;
2、过载保护开关机构不良而导致开关失效;
3、过载保护开关被污染、接地不良、绝缘不良会造成漏电与开关短路而导致开关失效。
确定步骤
v充分利用自诊断:
v检查过载保护开关是否已跳闸;
v检查过载保护开关是否失效;
故障点测试
v机床的“急停”输入(X21.4)为“急停”开关、X/Z轴“超程保护”开关、液压电动机过载保护自动开关、伺服电源过载保护自动开关这几个开关的常闭触点的串联。
v经检查这些信号,发现液压电动机过载保护的自动开关已跳闸。
排除故障
通过测试,确认液压电动机无短路,液压系统无故障,合上空气开关后,机床正常工作,且未发生跳闸现象。
例164.G01/G02/G03指令无法执行的故障维修
故障现象:
某配套FANUCPM0的数控磨床,在使用中发现当执行G01/G02/G03指令时,机床不运动,但执行G00及手动时,机床一切正常。
分析及处理过程:
由于该机床在手动及执行G00时动作正常,而G01、G02、G03执行的是编程的F值(送给速度),因此可能的原因是F为零或进给倍率为0%;经检查发现F值与进给倍率均正确。
再进一步分析,由于PM0为车床用的CNC,在车床上开机默认代码一般选择G99(主轴每转进给),由于在磨床上无主轴编码器,因此不可能执行主轴每转进给:
更改程序后机床即恢复正常。
修前技术准备
对G00/G01/G02/G03指令的使用条件,适用条件,格式等相关信息进行查阅
修前调查
(1)操作阶段无误。
(2)对数控机床硬件、电源等进行检查,无异常。
据理析象
•根据调查排除硬件、电源等故障,因此故障定位于:
程序的输入。
罗列成因
•根据以上信息,可知最大可能出问题的是指令。
确定步骤
(1)比较G00与G01/G02/G03的区别,也就是调查F是否为零,或进给倍率为零。
(2)调查CNC。
故障排除
调查发现F值以及进给倍率都正确。
经过对CNC的调查发现默认代码一般为G99,由于磨床不含有主轴编码器,因此G99无效。
更改为程序后恢复正常。
例204.运动失控的故障维修
故障现象:
一台配套FANUC7M系统的加工中心,开机时,系统CRT显示ALM05、ALM07报警。
分析与处理过程:
FANUC7M系统ALM05报警的含义是“系统处于‘急停’状态”;
ALM07报警的含义是“伺服驱动系统未准备好”。
在FANUC7M系统中,引起05、07号报警的常见原因有:
数控系统的机床参数丢失
或伺服驱动系统存在故障。
检查机床参数正常;但速度控制单元上的报警指示灯均未亮,表明伺服驱动系统未
准备好,且故障原因在速度控制单元。
进一步检查发现,Z轴伺服驱动器上的30A(晶闸管主回路)和1.3A(控制回路)熔断
器均己经熔断,说明Z轴驱动器主回路存在短路。
分析驱动器主回路存在短路的原因,通常都是由于晶闸管被击穿引起的。
故利用
万用表逐一检查主回路的晶闸管,发现其中的两只晶闸管己被击穿,造成了主回路的短
路。
更换晶闸管后,驱动器恢复正常。
修前技术准备
•FANUC7M数控系统ALM05报警的含义是“系统处于“急停”状态”;ALM07报警的含义是“伺服驱动系统末准备好”。
•机床有三个伺服轴系
•伺服电机是直流电机
•CNC直接处理双环的半闭环伺服系统
修前调查
•检查机床参数正常;但速度控制单元上的报警指示灯均未亮,进一步证实了伺服驱动系统为准备好,进一步检查发现,Z轴伺服驱动器上的30A(晶闸管主回路)和1.3A(控制回路)熔断器均已经熔断
据理析象
•故障特征:
软件报警,系统能报警,说明CNC主控装置完好,因为又为CNC直接处理双环的半闭环伺服系统,故CNC直接处理成急停报警,将故障定在速度控制单元,又因前面速度单元的指示灯不亮,更加确定了问题出在速度控制单元上,进一步检查发现,Z轴伺服驱动器上的30A(晶闸管主回路)和1.3A(控制回路)熔断器均已经熔断。
说明Z轴驱动器主回路出现短路,驱动器主回路短路一般是由晶闸管被击穿造成,故最可能为硬件故障
罗列成因
晶闸管被击穿,造成Z轴驱动器主回路短路,直接影响到速度控制器不能工作,使伺服驱动系统未准备好,又因为速度控制单元被CNC直接处理,故发出急停报警。
确定步骤与方法
•故利用万用表逐一检查主回路的晶闸管,发现其中的两只晶闸管已被击穿,造成了主回路的短路
排除故障
•更换晶闸管后,驱动器恢复正常。
例206.速度控制单元TGLS报警的故障维修
故障现象:
一台配套FANUC7M系统的加工中心,开机时,CRT显示ALM05、ALM07报警。
分析与处理过程:
FANUC7M系统发生05号报警的含义同例204。
检查机床伺服驱动系统,发现X轴速度控制单元上的TGLS报警灯亮,即:
X轴存在
测速发电机断线报警,分析故障可能的原因有:
1)测速发电机或脉冲编码器不良。
2)电动机电枢线断线或连接不良。
3)速度控制单元不良。
测量、检查X轴速度控制单元,发现外部条件正常;速度控制单元与伺服电动机、CNC
的连接正确,表明故障与速度控制单元或电动机有关。
为了确定故障部位,维修时首先通过互换X、Y轴速度控制单元的控制板,发现故障
现象不变,初步判定故障在伺服电动机或电动机内装的测量系统上。
由于故障都与伺服电动机有关,维修时再次进行了同规格电动机的互换确认,故障
随着伺服电动机转移。
将X轴电动机拆下,通过加入直流电,单独旋转电动机,电动机转动平稳、调速正
常,表明电动机本身无故障。
用示波器测量测速发电机输出波形,发现波形异常。
拆下
测速发电动机检查,发现测速发电机电刷弹簧已经断裂,引起了接触不良。
通过清扫测
速发电机,并更换电刷后,机床恢复正常。
•修前技术准备查阅技术资料:
FANUC7M系统发生05号报警的含义是系统处于‘急停’状态;
•07号报警的含义是伺服驱动系统未准备好。
•修前调查检查机床伺服驱动系统,发现X轴速度控制单元上的TGLS报警灯亮,即:
X轴存在测速发电机断线报警。
•据理析象故障类型:
硬件故障。
故障大定位:
测速发电机。
•罗列成因分析故障可能的原因有:
•1)测速发电机或脉冲编码器不良。
•2)电动机电枢线断线或连接不良。
•3)速度控制单元不良。
•确定步骤测量、检查X轴速度控制单元,发现外部条件正常;速度控制单元与伺服电动机、CNC的连接正确,表明故障与速度控制单元或电动机有关。
为了确定故障部位,维修时首先通过互换X、Y轴速度控制单元的控制板,发现故障现象不变,初步判定故障在伺服电动机或电动机内装的测量系统上。
由于故障都与伺服电动机有关,维修时再次进行了同规格电动机的互换确认,故障随着伺服电动机转移。
•故障点测试将X轴电动机拆下,通过加入直流电,单独旋转电动机,电动机转动平稳、调速正常,表明电动机本身无故障。
用示波器测量测速发电机输出波形,发现波形异常。
拆下测速发电动机检查,发现测速发电机电刷弹簧已经断裂,引起了接触不良。
•排除故障通过清扫测速发电机,并更换电刷后,故障排除。
例217.系统主板不良引起的跟随误差报警的故障维修
故障现象:
一台配套FANUC6ME的加工中心,在加工过程中,突然停机,CRT显示401、410、
420报警。
分析与处理过程:
FANUC6ME系统CRT上显示401报警的含义与可能的原因同上。
报警410、420的含义是“X轴和Y轴停止时的位置偏差过大”,其可能的原因有:
1)位置偏差值设定错误。
2)输入电源电压太低。
3)伺服电动机不良。
4)电动机的动力线和反馈线连接故障。
5)速度控制单元故障以及系统主板的位置控制部分故障,等等。
考虑到本机床X、Y轴速度控制单元同时存在报警,因此,故障一般都与速度控制单
元的公共部分有关。
通过检查伺服驱动器电源、速度控制单元辅助电源、速度控制单元与CNC的连接等
公共部分,未发现不良;初步判定可能是系统主板的位置控制部分不良引起的。
考虑到
现场有同类机床,为维修提供了便利。
通过替换主板,确认了故障是由于系统主板不良
引起的,直接更换主板后,排除故障,机床恢复正常。
修前技术准备:
查401报警内容是:
X、Y、Z等进给轴驱动器的速度控制准备信号(VRDY信号)为“OFF”状态,即伺服驱动系统没有准备好。
410、420的含义是:
“X、Y轴停止时的位置偏差过大。
据理析象:
加工过程中,突然停机,可能是电源断开,但是CRT有显示,说明不是电源的问题。
由报警内容显示可知,该故障可能出现在进给伺服系统。
但是报警点不等于故障点。
机床突然停机,也可能是无信号输入。
“X、Y轴停止时的位置偏差过大”的原因有:
1、位置偏差值设定错误。
2、电源输入电压过低。
3、伺服电动机不良。
4、电动机的动力线和反馈线
5、速度控制单元故障以及系统主板的位置控制部分故障。
考虑到进给轴驱动器的速度控制单元也有报警,那“X、Y轴停止时的位置偏差过大”的原因就是速度控制单元故障以及系统主板的位置控制部分故障
罗列原因:
在速度单元有三条线路可能故障,第一条是指令脉冲—位置控制器—速度调节器这一条指令信号发生故障。
第二条是:
速度调节器—伺服驱动放大器—伺服电机
第三条是:
速度反馈这一线路有故障
系统主板的位置故障有故障。
确定步骤:
先软后硬,先检查速度单元的三条线路看是
否有故障,未发现问题,再检查系统主板。
检查系统主板时可以采用替代法,现场有相同的机
床,把怀疑有故障的主板接到运行正常的
机床上,这个机床也有相同的报警,说
明是主板的问题。
故障测试点:
采用替代法,现场有相同的机床,把怀疑有故障的主板接到运行正常机床上,这个机床也有相同的报警,说明是主板不良引起的。
排除故障:
换上新的主板,排除故障,机床恢复正常。
例223.系统参数错误引起跟随误差报警的故障维修
故障现象:
一台配套FANUC6ME的加工中心,在开机后,CRT显示401、410、411、420、421、430、431号报警。
分析与处理过程:
FANUC6ME系统CRT上显示以上报警的含义及分析过程同前。
初步判定故障发生在速度控制单元的公共部分。
检查伺服驱动器电源、速度控制单元辅助电源等公共部分,未发现伺服驱动系统存
在不良。
考虑到在一般情况下,同时发生X轴、Y轴、Z轴伺服驱动器损坏的可能性较
小,因此维修时检查了伺服系统的参数设定。
经检查发现,该机床的部分参数存在不同程度上的错误。
在故障原因不明的情况下,根据机床原出厂数据,首先对参数进行了恢
复,重新开机后,故障清除,机床恢复正常工作。
为了保证加工精度,又对机床的间隙、螺距等参数进行了重新测量与补偿,机床的
精度得到了恢复,机床工作完全正常。
本故障的真正原因不明,初步判断属于偶然性干扰引发的存储器数据混乱。
修前技术准备
FANUC6ME系统上显示以上报警为速度控制方面的报警信息。
初步判断为偶然性干扰引发的存储器参数错误
修前调查
●检查伺服驱动器电源、速度控制单元辅助电源,未发现伺服系统存在不良。
又在一般情况下同时发生X/Y/Z轴伺服驱动器损坏的可能性很小。
所以是硬件故障的可能性几乎为零。
故障表面上看上去像硬件故障,但其实最可能的是软件故障。
罗列成因
●硬件故障:
伺服驱动器电源、速度控制单元辅助电源方面的伺服驱动系统的故障。
●软件故障:
可能是伺服系统的参数设置错误或混乱。
确定诊断步骤
●按照先软后硬原则,检查发现机床的部分参数错误,在故障原因不明的情况下根据原厂的数据进行恢复。
●又因为重新设置了参数,为保证精度,对机床的间隙、螺距等参数进行了重新设置,保证机床的精度。
排除故障,恢复设备
●重新设置参数和精度重新调整后,系统完全恢复正常。
例228.运动不平稳故障维修
故障现象:
一台配套FANUC6ME系统的加工中心,X轴在静止时机床工作正常,无报警;但在X轴运动过程中,出现振动,伴有噪声。
分析与处理过程:
由于机床在X轴静止时机床工作正常,无报警,初步判定数控系
统与驱动器无故障。
考虑到X轴运动时定位正确,因此,进一步判定系统X位置环工作
正常。
检查X轴的振动情况,经观察发现,振动的频率与运动速度有关,运动速度快振动
频率较高,运动速度慢则振动频率低,初步认为故障与速度反馈环节有关。
分析引起以
上敌障可能的原因有:
1)测速发电机不良。
2)测速发电机连接不良。
3)直流伺服电动机不良。
维修时首先检查X轴伺服电动机的测速发电机连接,未发现不良。
检查X轴伺服
电动机与内装式测速发电机,发现换向器表面积有较多的碳粉,用压缩空气进行清理
后,故障未消除。
进一步利用数字万用表,测量测速发电机换向片之间的电阻值,经比较后发现,有
一对极片间的电阻值比其他各对极片间的电阻值大了很多,说明测速发电机绕组内部
存在断路现象。
更换新的测速发电机后,机床恢复正常。
修前技术准备
v查资料和维修档案。
发现以前没有这类维修记录
修前调查
X轴伺服电机为直流电机,内装有测速发电机。
工作地环境如常;日常维修记录似乎完整。
据理析象
v轴的冲击可能成因是有轴上相对远动部件表面间有异物,由于机床在X轴静止时机床工作正常,无报警,初步判定数控系统与驱动器无故障。
初步认为故障与速度反馈环节有关
罗列成因
v分析引起以上敌障可能的原因有:
v1)测速发电机不良。
v2)测速发电机连接不良。
v3)直流伺服电动机不良。
测量比较法
v由于Y轴与X轴电机完全相同,以正常的Y轴电机作为基准,用示波器测量对比在低速时两个电机的测速发电机输
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- 故障 分析