数控机床的故障诊断及维修技术 -fanuc进给伺服系统故障分析

FANUC 进给伺服系统的简单分类:
序号 名称 维修品的特点简介 所配系统型号
1 直流可控硅伺服单元 只有单轴结构，型号为A06B-6045-HXXX。主回路有2个可控硅模块组成（国产的为6只可控硅），120V三相交流电输入，六路可控硅全波整流，接触器，三只保险。控制电路板有两种，带电源和不带电源，其作用是接受系统的速度指令（0-10V模拟电压），和速度反馈信号，给主回路提供六路触发脉冲。 配早期系统，如：5，7，330C，200C，2000C等。市场上已不常见。
2 直流PWM伺服单元 有单轴或双轴两种，型号为A06B-6047-HXXX， 主回路有整流桥将三相185V交流电变成300V直流，再由四路大功率晶体管的导通和截止宽度来调整输出到直流伺服电机的电压，以达到调节电机的速度，有两个无保险断路器、接触器、放电二极管，放电电阻等。控制电路板作用原理与上述基本相同。 较早期系统，如： 3，6，0A等市场较常见。
3 交流模拟 伺服 单元 有单轴、双轴或三轴结构，型号为A06B-6050-HXXX，主回路比直流PWM伺服多一组大功率晶体管模块，其他结构相似，控制板的作用原理与上述基本相同。 较早期系统，如： 3，6，0A等市场较常见。
4 交流S系列1伺服单元 有单轴、双轴或三轴结构，型号为A06B-6057-HXXX，主回路与交流模拟伺服相似，控制板有较大改变，它只接受系统的六路脉冲，将其放大，送到主回路的晶体管的基级。主回路将电机的U，V两相电流转换为电压信号经控制板送给系统。 0系列，16/18A，16/18E，15E，10/11/12等。市场较常见。
5 交流S系列2伺服单元 有单轴、双轴或三轴结构，型号为A06B-6058-HXXX，原理同S系列，主回路有所改变，将接线改为螺钉固定到印刷板上，这样便于维修，拆卸较为方便，不会造成接线错误。控制板可与上述通用。 0系列，16/18A，16/18E，15E，10/11/12等。市场较常见。
6 交流C系列伺服 单元 有单轴、双轴结构，型号为A06B-6066-HXXX，主回路体积明显减小，将原来的金属框架式该改为黄色塑料外壳的封闭式，从外面看不到电路板，维修时需打开外壳，主回路有一个整流桥，一个IPM或晶体管模块，一个驱动板，一个报警检测板，一个接口板，一个焊接到主板上的电源板，需要外接100V 交流电源提供接触器电源。 0C，16/18B，15B 等。市场不常见。
7 交流α系列伺服 单元 SVU,SVUC 有单轴、双轴或三轴结构，型号为：SVU：A06B-6089-HXXXSVUC：A06B-6090-HXXX, 可替代C系列伺服，结构与外形C系列相似，电路板有接口板和主控制板，电源、驱动和报警检测电路都集成在主控制板上，无100V交流输入。常用于不配备FANUC交流主轴电机系统的机床上，如：数控车、数控铣、数控磨床等。 0C，0D，16/18C，15B，I系列。市场常见
8 交流α系列伺服 单元 SVM 有单轴、双轴或三轴结构，型号为：SVM：A06B-6089-HXXX将伺服系统分成三个模块：PSM（电源模块），SPM（主轴模块）和SVM（伺服模块）。电源模块将200V交流电整流为300V直流和24V直流给后面的SPM和SVM使用，以及完成回馈制动任务。SVM不能单独工作，必须与PSM一起使用，而SVU以及前面的交、直流伺服单元都可单独使用。其结构为：一块接口板，一块主控制板，一个IPM模块（智能晶体管模块），一个放电电阻，无接触器和整流桥。PSM将在主轴伺服系统部分介绍。 0C，0D，16/18C，15B，I系列。市场常见
9 交流?系列伺服 单元 单轴，型号为：A06B-6093-HXXX，有两种：一种是I/O LINK形式控制，控制刀库、刀塔或机械手，有LED显示报警号。另一种为伺服轴，由轴控制板控制，只有报警红灯点亮，无报警号，可在系统的伺服诊断画面查到具体的报警号。外部电源有三相交流200V，直流24V，外部急停，外接放电电阻及其过热线，这些插头很容易插错，一旦插错一个，就会将它烧坏。只有接口板和控制板两块。 0C，0D，16/18C，15B，I系列。市场常见。 多用于小型数控机床或刀库，机械手等的定位。

交流α系列SVM伺服单元

序号 故障征兆 原因分析 解决方法
1 风扇报警（LED显示1 ALM） 风扇过热，或风扇太脏、或坏。 1． 观察风扇是否有风（在伺服单元的上方），如果没风或不转，拆下观察扇叶是否有较多油污，用汽油或酒精清洗后再装上，如果还不行，更换风扇。
2． 更换小接口板。
3． 拆下控制板，用万用表测量由风扇插座处到CN1（连接小接口板）的线路是否有断线。
2 DC LINK 低电压（LED 显示2 ALM） 伺服单元检测到直流300V电压太低，是整流电压或外部交流输入电压太低，或报警检测回路故障。 1． 测量三相交流电压是否正常（因为直流侧由于有报警，MCC已断开，只能从MCC前测量）。
2． 测量MCC触点是否接触不良。
3． 主控制板上的检测电阻是否烧断。
4． 更换伺服单元。
3 电源单元低电压（LED 显示5 ALM） 伺服单元检测到电源单元电压太低，是控制电源电压太低或检测回路故障。 1． 测量电源单元的三相交流电压是否正常（因为直流侧由于有报警，MCC已断开，只能从MCC前测量）。
2． 测量MCC触点是否接触不良。
3． 主控制板上的检测电阻是否烧断。
4． 更换电源单元或伺服单元。
4 异常电流报警（LED 显示8，9，A，B，C，D，E） 伺服单元检测到有异常电流，可能是主回路有短路，或驱动控制回路异常，或检测回路故障。 8-L轴，9-M轴A-N轴，B-LM两轴，C-LN两轴，D-MN两轴，E-LMN三轴。 1．检查IPM模块是否烧坏，此类报警多数都是由于模块短路引起，用万用表二极管档测对应的轴U、V、W对+、-的导通压降，如果为0则模块烧坏，可先拆开外壳，然后将固定模块的螺钉拆下，更换模块。
2．如果是一上电就有报警号，与其他单元互换接口板，如果故障转移，则接口板坏。
3．与其他单元互换控制板，如果故障转移，则更换控制板或将控制板送FANUC修。
4．拆下电机动力线再试（如果是重力轴，要首先在机床侧做好保护措施，防止该轴下滑），如果报警消失，则可能是电机或动力线故障。
5．将单元的指令线和电机的动力线与其他轴互换，如果电机反馈线是接到单元的（伺服B型接法）也要对换。如果报警号不变，则是单元外的故障，可用绝缘表查电机、动力线。用万用表查反馈线、指令线、轴控制板是否有断线。
6．检查系统的伺服参数设定是否有误。
7．如果与时间有关，当停机一段时间再开，报警消失，则可能是IPM太热，检查是否负载太大。
8．当出现该报警时，以上方法都不能查出，且没有与该单元或轴相同的轴（比如：车床的X，Z轴不一样大），不能完全互换，这时，先将电机动力线不接，如果还没有结果，可接上动力线将系统的两轴伺服参数对调后再判断。
5 IPM报警（8。,9。,A。B。，C。，D。E。，） 注意8或9等的右下角有一小点，8-L轴，9-M轴A-N轴，B-LM两轴，C-LN两轴，D-MN两轴，E-LMN三轴，表示为IPM模块（智能模块，可自行判别是否有异常电流）送到伺服单元的报警。 1． 如果一直出现，更换IPM模块或小接口板，此故障情况一般用万用表不能测出。
2． 如果与时间有关，当停机一段时间再开，报警消失，则可能是IPM太热，检查是否负载太大。
3． 将单元的指令线和电机的动力线与其他轴互换，如果电机反馈线是接到单元的（伺服B型接法）也要对换，如果报警号不变，则是单元外的故障，可用绝缘表查电机、动力线。用万用表查反馈线、指令线是否断线。轴控制板交换检查。
4． 当出现该报警时，以上方法都不能查出，且没有与该单元或轴相同的轴（比如：车床的X，Z轴不一样大），不能完全互换，这时，先将电机动力线不接，如果还没有结果，可接上动力线将系统的两轴伺服参数对调后再判断。
6 不能准备好系统报警显示伺服VRDY OFF。（0，16/18/0I为401） 系统开机自检后，如果没有急停和报警，则发出*MCON信号给所有轴伺服单元，伺服单元接收到该信号后，接通主接触器，电源单元吸合，LED由两横杠（--）变为00，将准备好信号送给伺服单元，伺服单元再接通继电器，继电器吸合后，将*DRDY信号送回系统，如果系统在规定时间内没有接收到*DRDY信号，则发出此报警，同时断开各轴的*MCON信号，因此，上述所有通路都是故障点。 1． 检查各个插头是否接触不良，包括控制板与主回路的连接以及电源单元与伺服单元、主轴单元的连接。
2． 查LED是否有显示，如果没有显示，则是板上不能通电或电源回路坏。检查电源单元输出到该单元的24V是否正常，检查控制板上的电源回路是否烧坏。如果自己不能修好，将该单元送FANUC修理。
3． 查外部交流电压是否都正常，包括：电源单元3相200V输入（端子R，S，T），单相200V输入。
4． 查控制板上各直流电压是否正常，如果有异常，检查板上的保险及板上的电源回路有无烧坏的地方，如果不能自己修好，可送FANUC修理。
5． 仔细观察电源单元LED是否变00后（吸合）再断开（变为两横杠-），还是根本就不吸合（一直是两横杠不变）。如果是吸合后再断开，则可能是电源单元故障，在后面主轴部分有介绍。如果根本就不吸合，则可能是接线问题或接线有断线或电源单元有问题，仔细检查各单元之间的连线。
6． 检查电源单元的急停*ESP和*MCC回路（如果这两回路有问题也是两横杆不变），*ESP应为短路，*MCC应与接触器的线圈串联接到交流电源上。
7． 仔细观察单元的LED在变00后（吸合）所有伺服单元的一个横杆是否变为0，还是根本就不吸合（一直是一横杠不变）。如果是双轴或三轴，则只要有一轴不好就不吸合。如果有一个轴一直不吸合，则可判断为该伺服单元的故障，检查该单元的继电器并更换，如果更换继电器还不能解决，则更换伺服单元的接口板。
8． 观察所有伺服单元的LED上是否有其他报警号，如果有，则先排除这些报警。
9． 如果是双轴伺服单元，则检查另一轴是否未接或接触不好或伺服参数封上了（0系统为8X09#0，16/18/0I 为2009#0）。
10． 检查S1，S2设定是否正确，S1，S2设定如下：S1-TYPEA，S2-TYPEB。
11． 如果以上都正常，则为CN1指令线或系统轴控制板故障。

交流模拟伺服单元

序号 故障征兆 原因分析 解决方法
1 TG报警（TG红灯点亮） 失速或暴走，即电机的速度不按指令走，所以，从指令到速度反馈一路，都有可能出故障。 1． 单轴可通过互换单元，双轴将各轴指令线和动力线互换，来初步判断是否为控制单元还是电机故障，一般是单元的可能性大。
2． 如果上电就报警，则有可能是主回路晶体管坏了。可用万用表测量并自行更换晶体管模块，如果是高速报警而低速正常则可能是控制板或电机有问题，这也可通过交换伺服单元来判别。
3． 更换隔离放大器A76L-0300-0077。4． 观察是否一直报警还是偶尔，如果是一直报警则是单元或是控制板故障，否则可能是电机。
2 飞车（一开机电机速度很快上升，因系统超差报警而停止） 系统未给伺服单元指令，而电机自行行走。是由于正反馈或无速度反馈信号引起，所以应查伺服输出，速度反馈等回路。 1． 检查三相输入电压是否有缺相。
2． 查外部接线是否都正常，包括：3相185V 输入（端子A，1，2），输出到电机的U、V，W，G（端子5、6，7、8）是否接反，CN1插头是否有松动。
3． 查电机速度反馈是否正常，包括：是否接反、是否短线、是否无反馈。
4． 交换控制电路板，如果故障随控制板转移，则是电路板故障。
3 断路器跳开（BRK灯点亮） 主回路的两个无保险断路器检测到电流异常，跳开，或检测回路有故障。 1． 查主回路电源输入端的两个无保险断路器是否跳开，正常应为ON（绿色）。
2． 如果合不上，则主回路有短路的地方，应仔细检查主回路的整流桥、大电容、晶体管模块等。
3． 控制板报警回路故障。
4 电机不转 系统发出指令后，伺服单元或伺服电机不执行，或由于系统检测到伺服偏差值过大，所以等待此偏差值变小。 1． 给指令后系统或伺服出现报警，如果是伺服有OVC报警，则有可能电机制动器没有打开或机械卡死。
2． 如果伺服无任何报警，则系统会出超差报警，此时应检查各接线或连接插头是否正常，包括电机动力线、CN1插头，A，1，2三相输入线、CN2插头以及控制板与单元的连接。如果都正常，则更换控制板检查。
3． 检查伺服电机是否正常。
4． 查系统伺服误差诊断画面，是否有一个较大的数值（10-20左右，正常值应小于5），如果是，则调整控制板上的RV2（OFFSET）直到该数变为0左右。
5 过热（OH灯点亮） 伺服电机，伺服变压器，伺服单元和放电单元的热保护开关断开。 1． 交流伺服电机过热，或伺服电机热保护开关坏。
2． 伺服变压器或放电单元过热，或者伺服变压器或放电单元热保护开关坏，如果未接变压器或放电单元过热线，则印刷板上S20（OH）应短路。
3． 伺服单元过热，或伺服单元热保护开关坏。
4． 查以上各部件的过热连接线是否断线。
6 异常电流报警（HCAL红灯点亮） 伺服单元的185V交流经过整流变为直流300V，直流侧有一检测电阻检测直流电流，如果后面有短路，立即产生该报警。 1． 如果是一直出现，可用万用表测量主回路晶体管模块是否短路，自行更换晶体管模块，如果未短路，则与其他轴互换控制板，如果随控制板转移，则修理控制板。
2． 如果是高速报警而低速正常则可能是控制板或电机有问题，这也可通过交换伺服单元来判别。
3． 观察是否一直报警还是偶尔，如果是一直报警则是单元或是控制板故障，否则可能是电机。
7 高电压报警（HVAL红灯点亮） 伺服控制板检测到主回路或控制回路电压过高，一般情况是检测回路出故障。 1． 检查三相185V输入电压是否正常。
2． 查CN2的1、2、3交流+，-18V是否都正常。
3． 交换控制电路板，如果故障随控制板转移，则是电路