6章  伺服驱动系统故障维修100例

6.1  FANUC伺服驱动系统故障维修60例

6.1.1  FANUC直流伺服驱动系统故障维修30例

例201．开机出现剧烈振动的故障维修

故障现象：一台配套FANUC 6M的加工中心，在机床搬迁后，首次开机时，机床出现剧烈振动，CRT显示401、430报警。

分析与处理过程：FANUC 6M系统CRT上显示401报警的含义是“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：速度控制单元没有准备好”；ALM430报警的含义是“停止时Z轴的位置跟随误差超过”。

根据以上故障现象，考虑到机床搬迁前工作正常，可以认为机床的剧烈振动，是引起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，且Z轴的跟随误差超过的根本原因。

分析机床搬迁前后的最大变化是输入电源发生了改变，因此，电源相序接反的可能性较大。检查电源进线，确认了相序连接错误；更改后，机床恢复正常。

例202~例203．运动失控的故障维修

例202．故障现象：一台配套FANUC 6ME系统的加工中心，由于伺服电动机损伤，在更换了X轴伺服电动机后，机床一接通电源，X轴电动机即高速转动，CNC发生ALM410报警并停机。

分析与处理过程：机床一接通电源，X轴电动机即高速转动，CNC发生ALM410报警并停机的故障，在机床厂第一次开机调试时经常遇到，根据维修经验，故障原因通常是由于伺服电动机的电枢或测速反馈极性接反引起的。

考虑到本机床X轴电动机已经进行过维修，实际存在测速发电机极性接反的可能性，维修时将电动机与机械传动系统的连接脱开后(防止电动机冲击对传动系统带来的损伤)，直接调换了测速发电机极性，通电后试验，机床恢复正常。

例203．故障现象：一台配套FANUC 6ME系统、FANUC直流伺服驱动、SIEMENS

1HU3076直流伺服电动机的进口加工中心，在机床大修后，机床一接通电源，X轴电动机即高速转动，CNC发生ALM410报警并停机。

分析与处理过程：故障分析处理过程同上，初步判定故障原因通常是由于伺服电动机的电枢或测速反馈极性接反引起的。

考虑到本机床大修时，将X轴电动机进行了重新安装，且SIEMENS lHU3076直流伺服电动机不带测速发电机，伺服电动机的实际转速反馈信号通过对编码器的F/V转换得到，因此故障最大可能的原因是电动机电枢线极性接反。

维修时在电动机与机械传动系统脱开后(防止电动机冲击对传动系统带来的损伤)直接调换了电动机电枢极性，通电后试验，机床恢复正常。

例204~例205．速度控制单元无报警指示的故障维修

例204．故障现象：一台配套FANUC 7M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：FANUC 7M系统ALM 05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FANUC 7M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)熔断器均已经熔断，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已被击穿，造成了主回路的短路。更换晶闸管后，驱动器恢复正常。

例205．故障现象：一台配套FANUC 6ME的加工中心，在加工过程中，突然停机，CRT显示ALM401、410、411、420、421、430、431号报警。

分析与处理过程：FANUC 6ME系统CRT上显示以上各报警的含义是：

ALM401：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。

ALM410、420、430：X轴、Y轴和Z轴停止时的位置偏差过大。

ALM411、421、431：X轴、Y轴和Z轴移动时位置偏差过大。

根据FANUC 6M系统的维修说明书，发生以上报警号的原因较多，且都与位置控制、伺服驱动器有关。实际分析，在一般情况下，系统同时发生X轴、Y轴和Z轴伺服驱动器损坏的可能性较小，故而故障应与速度控制单元的公共部分有关。

通过检查速度控制单元的主回路电源、辅助电源等公共部分，发现伺服变压器的进线电源熔断器的其中两相已熔断。

测量伺服变压器一次(侧)进线，确认变压器柜内部存在短路。打开伺服变压器柜检查发现，伺服变压器进线的电线绝缘破损，造成了电源短路。在重新连接后，确认伺服驱动器无短路，重新开机，故障排除，机床恢复正常。

例206~例207．速度控制单元TGLS报警的故障维修

例206．故障现象：一台配套FANUC 7M系统的加工中心，开机时，CRT显示ALM05、ALM07报警。

分析与处理过程：FANUC 7M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。

例207．故障现象：一台配套FANUC 6M的加工中心，机床起动后，手动进行第4轴回参考点操作，速度控制单元出现TGLS报警。

分析与处理过程：速度控制单元出现TGLS报警的含义是“速度测量系统断线”。根据故障的含义以及实际机床情况，维修时按下列顺序进行了检查与确认：

1)检查电动机内装式脉冲编码器，未发现不良。

2)检查电动机、驱动器各连接器，均已经牢固连接。

3)用万用表测量电动机各电缆的连接，未发现问题。

4)交换驱动器的控制板未见异常。

重新起动机床，报警消失，但回转工作台回零后，又重现报警。

为了分清故障部位，考虑到机床伺服系统为半闭环结构，试着脱开电动机与丝杠的联接后，再次开机试验，发现故障消失，因此判定故障原因在回转工作台的机械部分。

检查后发现回转工作台的齿牙盘位置已经发生了偏离，经重新调整机械位置后，报警消除，机床恢复正常。

例208~例209．速度控制单元HCAL报警的故障维修

例208．故障现象：一台配套FANUC 6ME的数控冲床，开机时CRT显示ALM401报警，且Y轴速度控制单元上HCAL报警灯亮。

分析与处理过程：FANUC 6M系统CRT上显示401报警的含义是“X、Y、Z等进给轴伺服驱动系统的速度控制单元的准备信号(VRDY信号)为OFF状态，即伺服驱动系统没有准备好”：速度控制单元状态指示灯HCAL亮的含义是“速度控制单元存在过电流报警”。

由于本机床使用的是PWM直流速度控制单元，根据报警分析，直流速度控制单元存在过电流报警是引起数控系统401报警的根本原因，因为当速度控制单元出现过电流时，必然使得速度控制单元的“准备好”信号(VRDY信号)断开。

速度控制单元出现过电流可能的原因有：

1)主回路逆变晶体管TMl~TM4模块不良。

2)伺服电动机电枢线短路、绕组短路或对地短路。

3)驱动器内部逆变晶体管输出短路或对地短路。

根据以上原因，通过测量电动机绕组，表明电动机正常；因此故障最大可能的原因是驱动器上的晶体管模块损坏。通过实际测量发现，驱动器主回路的逆变晶体管模块TMl、TM2(参见图5-12)损坏。在测量确认主回路无短路的前提下，通过更换同规格模块后，故障排除，机床恢复正常工作。

例209．故障现象：一台采用FANUC 6M系统，配套DCl0型PWM直流速度控制单元的立式加工中心，开机时出现ALM401报警。

分析与处理过程：FANUC 6M出现ALM 401报警的含义同前。检查速度控制单元，发现Y轴伺服驱动器上的HCAL报警灯亮，表明Y轴存在过电流，故障可能的原因同上。

为了确认故障部位，维修是先取下伺服电动机的电枢线，并设定了端子S23短路(取消由于电枢线未连而产生TGLS报警)。再次开机试验，发现HCAL报警消失，由此确认，故障与驱动器本身无关，其故障部位在电枢线或伺服电动机上。

拆下Y轴伺服电动机检查，发现该轴电动机由于安装位置不良，长期有冷却水溅入电枢线插头，引起了电枢线插头的绝缘不良，产生了短路；更换电动机插头，并对冷却水进行防护处理后，机床恢复正常。

例210．速度控制单元BRK报警的故障维修

故障现象：一台采用FANUC 6M系统，配套FANUC DCl0型PWM直流伺服驱动系统的数控铣床，在自动运行过程中突然停机，CNC出现ALM401、ALM43¨报警。

分析与处理过程：FANUC 6M出现ALM401报警的含义同上；ALM431是Z轴跟随误差报警。

检查伺服驱动系统，发现Z轴速度控制单元的BRK报警灯亮，表明主回路断路器跳闸，分析故障原因，可以初步确定为主回路存在短路或过电流。

重新合上主回路断路器NBFl/NBF2后，测量Z轴速度控制单元电源进线，发现U、W间存在短路，对照速度控制单元主回路原理图(见图5-12)逐一检查主回路各元器件，测量发现，该速度控制单元的主回路浪涌吸收器ZNR存在短路。更换同规格的浪涌吸收器后，在测量确认主回路已无短路的情况下，再次开机，机床故障排除。

例211．速度控制单元HVAL报警的故障维修

故障现象：某配套FANUC 6M系统，DC20/30型直流PWM驱动的卧式加工中心，在自动加工过程中，偶然出现ALM401、ALM421报警。

分析与处理过程：FANUC 6M出现ALM401报警的含义同上；ALM421是Y轴位置跟随超差报警。

由于故障偶尔出现，初步判定CNC与伺服驱动系统本身无损坏；据操作人员反映，在机床手动、回参考点工作时，均无报警，分析电缆连接不良的可能性亦较小。

为了确定故障原因，维修时对Y轴编制了空运行试验程序，经多次试验确认：故障多在快进起动与停止时出现，故障时，速度控制单元上HVAL报警指示灯亮，表明驱动系统存在过电压。

测量速度控制单元输入电源，发现输入电压正确；检查直流母线上的制动电阻、斩波管均未损坏，初步判定故障是由于机械负载过重引起的。

由于该机床Y轴采用了液压平衡系统，分析机械负载过重可能与平衡液压缸的压力调节有关，进一步检查液压系统，发现平衡压力调整过低；重新调正平衡系统压力后，故障现象消失，机床恢复正常。

例212~例213．速度控制单元OVC报警的故障维修

例212．故障现象：某配套FANUC 6M系统的进口立式加工中心，在自动加工过程中出现ALM402、ALM403、ALM441报警。

分析与处理过程：FANUC 6M出现以上报警的含义如下：

ALM401：附加轴(第4轴)速度控制单元过载报警。

ALM403：第4轴速度控制单元未准备好报警。

ALM441：第4轴位置跟随误差超过报警。

由于该机床的第4轴(A轴)为数控转台，根据报警的含义，检查A轴速度控制单元及伺服电动机，发现该轴伺服电动机表面温度明显过高，证明A轴事实上存在过载。

为了分清故障部位，在回转台上取下了伺服电动机，旋转A轴蜗杆，发现蜗杆已被完全夹紧。考虑到该轴有液压夹紧机构，在松开A轴液压夹紧机构后再试验，但蜗杆仍无法转动，由此确认故障是由于A轴机械负载过重引起的。

打开A轴转台检查，发现转台内部的夹紧装置及检测开关位置调节不当，使A轴在松开状态下，仍然无法转动；重新调整转台夹紧装置及检测开关后，再次试验，报警消失，机床恢复正常。

例213．故障现象：一台采用FANUC 6M系统的进口立式加工中心，自动加工过程中，CRT显示ALM403、ALM441报警。