直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)常見(jiàn)故障

盡管直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在目前已應(yīng)用不多，逐步為交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)取代，但現(xiàn)有系統(tǒng)的維修還有不少，在此也總結(jié)它的故障特點(diǎn)。

1. 主軸速度不正常或不穩(wěn)定，造成這類(lèi)故障的原因有很多。

主軸速度不正?；虿环€(wěn)定的故障綜述：

可能原因 檢查步驟 排除措施

電動(dòng)機(jī)負(fù)載過(guò)重   重新考慮負(fù)載條件，減輕負(fù)載

速度指令電壓不良或錯(cuò)誤 測(cè)量從數(shù)控裝置主軸接口輸出過(guò)來(lái)的信號(hào) 確保主軸控制信號(hào)正常

D/A變換器故障

反饋線(xiàn)斷線(xiàn)或不良 測(cè)量反饋信號(hào) 確保接線(xiàn)正確

反饋裝置損壞 更換反饋裝置

電動(dòng)機(jī)故障，如：勵(lì)磁喪失等 采用交換法，可以判斷是否出了故障 更換電動(dòng)機(jī)

驅(qū)動(dòng)器故障 更換驅(qū)動(dòng)器

誤差放大器故障

印刷線(xiàn)路板太臟 打開(kāi)驅(qū)動(dòng)器，定期給電路板作出清潔 保持電路板的清潔或更換放大器

三菱FR主軸驅(qū)動(dòng)器低速時(shí)出現(xiàn)尖叫的故障維修

故障現(xiàn)象：一臺(tái)使用三菱公司FR-SF-11K主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)備，在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)尖叫，但高速時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

分析與處理過(guò)程：為了進(jìn)一步分析原因，維修時(shí)將主軸驅(qū)動(dòng)器的00號(hào)參數(shù)設(shè)定為1，讓主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)環(huán)運(yùn)行，轉(zhuǎn)動(dòng)主軸后，無(wú)上述現(xiàn)象，考慮到高速運(yùn)行正常，可以認(rèn)為主軸驅(qū)動(dòng)器和主軸均無(wú)問(wèn)題，故障屬于調(diào)整不當(dāng)。調(diào)整步驟如下：

1）用直流電壓表（毫伏檔）測(cè)量SF-CA板CH40與CH9測(cè)量端的電壓，電壓表顯示91mv。

2）調(diào)整VR2使HC40與CH9間的電壓小于5mv（為0V）。

3）測(cè)量CH41與CH9間的電壓，此時(shí)實(shí)際電壓表顯示65mv。

4）調(diào)整VR3，使CH41與CH9間的電壓值小于5mv。

在進(jìn)行以上調(diào)整后，再次開(kāi)機(jī)，故障消失，主軸系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。

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主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的分類(lèi)

主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括主軸驅(qū)動(dòng)器和主軸電動(dòng)機(jī)。數(shù)控機(jī)床主軸的無(wú)級(jí)調(diào)速則是由主軸驅(qū)動(dòng)器完成。主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分為直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，目前數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)多采用交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)即交流主軸電動(dòng)機(jī)配備變頻器或主軸伺服驅(qū)動(dòng)器控制的方式。

直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在20世紀(jì)70年代初至80年代中期在數(shù)控機(jī)床上占據(jù)主導(dǎo)地位，這是由于直流電動(dòng)機(jī)具有良好的調(diào)速性能，輸出力矩大，過(guò)載能力強(qiáng)，精度高，控制原理簡(jiǎn)單，易于調(diào)整。隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，加之交流伺服電動(dòng)機(jī)材料、結(jié)構(gòu)及控制理論有了突破性的進(jìn)展，80年代初期推出了交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，標(biāo)志著新一代驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的開(kāi)始，由于交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)保持了直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)越性，而且交流電動(dòng)機(jī)無(wú)需維護(hù)，便于制造，不受惡劣環(huán)境影響，所以目前直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已逐步被交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所取代。從90年代開(kāi)始，交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已走向數(shù)字化，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的電流環(huán)、速度環(huán)的反饋控制已全部數(shù)字化，系統(tǒng)的控制模型和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償均由高速微處理器實(shí)時(shí)處理，增強(qiáng)了系統(tǒng)自診斷能力，提高了系統(tǒng)的快速性和精度。

主軸定向控制方案簡(jiǎn)介

主軸定向準(zhǔn)?？刂疲瑢?shí)際上是在主軸速度控制基礎(chǔ)上增加一個(gè)位置控制環(huán)。常采用位置編碼器或磁性傳感器作為檢測(cè)原件。

當(dāng)采用位置編碼器作為位置檢測(cè)器件時(shí)，由于安裝不方便，主軸與編碼器之間必須是1：1的傳動(dòng)或?qū)⒕幋a器直接安裝在主軸軸端。而采用磁性傳感器作為位置檢測(cè)器件時(shí)，磁性器件只能直接安裝在主軸上，而磁性傳感頭則固定在主軸箱體上。采用編碼器與使用磁性傳感器的方式相比，前者具有定位點(diǎn)在0～360°范圍內(nèi)靈活可調(diào)，定位精度高，定位速度快等優(yōu)點(diǎn)，而且還可以作為主軸同步進(jìn)給的位置檢測(cè)器件。

但直流電動(dòng)機(jī)需要機(jī)械換向，換向器表面線(xiàn)速度、換向電流、電壓均受到限制，限制了其轉(zhuǎn)速和功率的提高，并且它的恒功率調(diào)速范圍也較小。由于換向也增加了電動(dòng)機(jī)制造的難度、成本并使調(diào)速控制系統(tǒng)變得復(fù)雜。另外換向器必須定時(shí)停機(jī)檢查和維修，使用和維護(hù)都比較麻煩。

速度反饋濾波因子

設(shè)定速度反饋低通濾波器特性。數(shù)值越大，截止頻率越低，電機(jī)產(chǎn)生的噪音越小。如果負(fù)載慣量很大，可以適當(dāng)減小設(shè)定值。數(shù)值太大，造成響應(yīng)變慢，可能會(huì)引起振蕩。數(shù)值越小，截止頻率越高，速度反饋?lái)憫?yīng)越快。如果需要較高的速度響應(yīng)，可以適當(dāng)減小設(shè)定值。 

比較大輸出轉(zhuǎn)矩設(shè)置

設(shè)置伺服驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部轉(zhuǎn)矩限制值。設(shè)置值是額定轉(zhuǎn)矩的百分比，任何時(shí)候，這個(gè)限制都有效定位完成范圍設(shè)定位置控制方式下定位完成脈沖范圍。本參數(shù)提供了位置控制方式下驅(qū)動(dòng)器判斷是否完成定位的依據(jù)，當(dāng)位置偏差計(jì)數(shù)器內(nèi)的剩余脈沖數(shù)小于或等于本參數(shù)設(shè)定值時(shí)，驅(qū)動(dòng)器認(rèn)為定位已完成，到位開(kāi)關(guān)信號(hào)為 ON，否則為OFF。

在位置控制方式時(shí)，輸出位置定位完成信號(hào)，加減速時(shí)間常數(shù)設(shè)置值是表示電機(jī)從0~2000r/min的加速時(shí)間或從2000~0r/min的減速時(shí)間。加減速特性是線(xiàn)性的到達(dá)速度范圍設(shè)置到達(dá)速度在非位置控制方式下，如果伺服電機(jī)速度超過(guò)本設(shè)定值，則速度到達(dá)開(kāi)關(guān)信號(hào)為ON，否則為 OFF。在位置控制方式下，不用此參數(shù)。與旋轉(zhuǎn)方向無(wú)關(guān)。

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伺服驅(qū)動(dòng)器廣泛應(yīng)用于注塑機(jī)領(lǐng)域、紡織機(jī)械、包裝機(jī)械、數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域等。

1、伺服控制器通過(guò)自動(dòng)化接口可很方便地進(jìn)行操作模塊和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)模塊的轉(zhuǎn)換，同時(shí)使用不同的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)模塊實(shí)現(xiàn)不同的控制模式(RS232、RS485、光纖、InterBus、ProfiBus)，而通用變頻器的控制方式比較單一。

2、伺服控制器直接連接旋轉(zhuǎn)變壓器或編碼器，構(gòu)成速度、位移控制閉環(huán)。而通用變頻器只能組成開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。

3伺服控制器的各項(xiàng)控制指標(biāo)(如穩(wěn)態(tài)精度和動(dòng)態(tài)性能等)優(yōu)于通用變頻器。