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数控机床疑难故障的特殊诊断方法

供稿:中国工控网 2016/7/15 9:20:00

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1.采用电阻比对法诊断电源负载短路故障
    故障实例:FANUC一BESK伺服驱动板十15V负载软击穿烧保险丝。
    我们维修时,通过初步检查判定故障原因是负载局部短路,并且用数字表测得十15V对“地”电阻,正常板为1.3KΩ 故障板为300Ω。因为通电好烧保险丝,根本无法通电检查,所以只能做电阻测量或拆元件检查。
    但是,由于该伺服板的十15V电源与其负载(24只集成元件)的印刷电路成放射型结构,所以,电阻测量时无法做电路切割分离,并且由于元件多且为直接焊装,也不可能逐一拆卸检查。维修的实际操作十分困难,即使故障解决了,也往往弄得电路板伤痕累累。处理这种既不能做电路切割分离或元件拆卸也无法通电检查的故障,我们采用电阻比对法检查很方便。诊断检查时,不切割电路也不焊脱元件,而是直接测量十15V端与各集成元件的有关管脚问的电阻值,同时将故障板与正常板做对应值比较,即可查出故障。处理以上故障时,考虑到元件管脚多,所以首先分析厚膜块内部电路(图中已标出)和集成块管脚功能图,然后从中筛选出若干主要的测试点,做电阻测量。当测量到Q7时,发现其3脚( + 15V)对14脚(输出)电阻为150Ω(正常为6KΩ ,怀疑Q7(LM339)有问题,更换Q7后,伺服板恢复正常,说明Q7管脚间阻值异常系内部软击穿,从而引起电源短路。
    2. 快速过程的分步模拟法
    有些控制过程,如步进电机的自动升降速过程,直流调速器的停车制动过程,只有零点几秒的瞬间时间。查寻这种快速过程的电路故障,显然无法采用一般仪表进行故障跟踪检测,所以故障诊断比较困难。下面通过故障实例一5V型直流可控硅主驱动停车时间太长的故障,介绍我们采用的特殊方法一分步模拟法。
    经过对故障板的初步检查,判断故障原因在V5主驱动器制动电路。该制动控制逻辑复杂,涉及电路多,诊断故障决非举手之劳,而且由于制动过程短,无法测量,所以我们采用分步模拟法进行诊断检查。由电路原理得知制动过程如下:
  (1)本桥逆变,释放能量;(2)自动换桥,再生制动;(3)再次换桥,电路复原。
    为了分步测量的需要,以速度指令、速度反馈和电流反馈为设定量,将以上过程细分为八个步骤(列成一张表),然后逐步改变相应设定量,检测有关电路信号,对照电路逻辑,查出故障。我们做分步测试进行到第二步(即速度指令由1变0)时,发现“a后移”和“积分停止”均为高电平,按电路逻辑,应为低电平,据此查对电路,很快找出A2板中与非门Dl06(型号:FZHI01)有问题,更换后,故障排除。
    3.CT4一OS3型查频器的一例特殊故障
    CT4一os3型变频器常用于YBM90和MK5oo加工中心的刀库驱动。在维修中,我们多次碰到该变频器时好时坏的缺相故障,并且测得缺相电压只有60至2ooV(正常为400v)。由于这是一种时好时坏的软故障,诊断查寻困难。
    但是,我们发现该变频器这种故障的多数原因是脉冲隔离级问题——振荡不稳定。这种故障现象,用示波器检查,很难发现“波形丢失”,但一般都有三组脉冲幅值不相等,甚至差异软大的现象。
其实,仔细分析一下隔离级电路的特点就能看出问题,这是一个比较特殊的间歇振荡器,仅用二只三级管,分别做振荡管和振荡器电源开关。由于采用单管振荡,而且振荡电路串入限流电阻和二只三极管,加上变压器输出负载,所以振荡电路损耗大,增益低,容易造成电路偶发性停振和脉冲幅值不足的毛病,即产生时好时坏的电机缺相故障。从以上分析可以看出,这种电路对脉冲变压器Q值和三极管β值要求严格,用户维修时,可以采用如下措施得到弥补:(1)选用高β(120至180)振荡管;(2)适当减少限流电阻阻值,即在51Ω电阻上并接100一270Ω。  
    4.诊断多种故障综合症
    下面通过CVT035型晶体管直流驱动器的典型实例,说明多种故障综合症的诊断方法。该故障伺服板,经初步检查看出,电路板外观很脏,输出级烧损严重,可见用户的维护保养比较欠缺,处理这种故障,应该首先清除脏物,修复输出级,切忌贸然通电,否则可能引发短路,扩大故障面。例如铁粉灰尘的导电短路,输出级开关管击穿对前级和电源的短路等等。经上述处理后,通电检查又发现如下故障:(1)“欠压”红灯有时闪亮(“READY”绿灯闪灭);(2)电机不转;(3)开关电源(±15V)变压器Tl和电源开关管V69异常发烫。
    这是一例典型的综合症,而且故障之间可能存在某种因果关系,所以处理故障需要顺序进行,否则可能事倍功半,甚至引发故障面扩大。我们通过分析,做出如下维修排序:开关电源一>“欠压”灯——>电机运转。首先检查电源板,通过测量主回路150V直流电压和断开±15V负载的检查后,得知故障在开关电源板内部,在检查电源板中发现10V稳压管V32的电压只有9.5V,由此检查下去,找到故障原因:V32的限流电阻Rl85阻值变大。更换Rl85后,±15V电源板和“欠压”灯等均恢复正常,但电机仍不转。可见,以上灯闪和元件发烫均由Rl85变值引起,电机不转则另有原因。按通常的检查方法,可以逐级检测,但由于经验的缘故,我们只做简单的变换转向试验,结果发现反向运转正常,所以很快查出故障原因:换向电路的集成块N5(TL084)失效,更换N5后,一切正常。  
    5.PC接口法
    由于数控机床各单元(除驱动器外)与数控系统之间都是通过PC接口(1/O)实现信号的传递和控制,因此,许多故障都会通过PC接口信号反映出来,我们可以通过查阅PC机床侧的1/O信号诊断各种复杂的机床故障或判别故障在数控系统还是在机床电气。其方法很简单,即要求熟悉全部PC(机床侧)接口信号的现行状态和正常状态(或制成一张表格),诊断时,通过对全部PC(机床侧)接口信号的现行状态和正常状态逐一查看比对,找出有故障的接口信号,然后根据信号的外部逻辑关系,查出故障原因。当你熟悉了PC接口信号后,应用这种PC接口比对法,非常简便快快捷,而且避免了分板复杂的梯形图程序。
    6.西门子3GG系统数据异常的恢复
    瑞士STUDER s45一6磨床配备西门子3GG系统,为双NC双plc结构,该系统具有很强的自诊断功能,发生故障时,可以借助屏幕提示,快速诊断修复故障。但是如果发生系统无法启动,并且PLC处于停止状态,屏幕不亮,那么系统的自诊断功能将无法发挥作用,导致诊断困难。发生这种故障的原因比较多,如果电池电压低于2.7V,必须更换电池;如果NC或PLC硬件损坏,需要更换电路板;如果机床的24V电源低于21V,需要检查电源电路和负载。
   但是我们碰到更多的故障原因并不是硬件故障,而是机床数据异常这类软故障。其原因比较复杂,如电网干扰、电磁波干扰、电池失效、操作失误等均有可能造成机床数据的丢失或混乱,以致系统无法启动。
    象这类软故障我们可以采用全清恢复法使系统恢复运行。3GG系统的全清步骤如下:
    (1) 机床数据、用户程序、设定数据和背景存贮器的清除;
    (2) 3GG系统的初始化;
    (3) PLC清零;
    (4) 恢复被清除的全部数据、程序。一般需要设定波特率,调出128KB内存,然后,通过磁盘等媒体输入数据、程序。
    (5) 试验并检查伺服系统的全部KV系数。
    (6) 完成这些步骤后,系统恢复正常。

传动


审核编辑(王静)
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