参考点报警类故障维修20例.docx
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参考点报警类故障维修20例
参考点报警类故障维修20例
慧聪网 2006年5月8日15时12分
4.6.1 回参考点位置调整不当引起的故障维修10例
例141.回参考点出现超程报警的故障维修
故障现象:
某配套FANUC0M的加工中心,在开机手动回参考点的过程中,出现超程报警。
分析及处理过程:
经了解,该机床为用户新添设备,操作人员未进行过系统的培训,在开机后,未将工作台移出参考点减速区域之外,即开始了回参考点动作,造成了机床的越位。
在退出超程保护后,手动移动工作台,移出参考点减速区后,重新回参考点,机床恢复正常。
例142.回参考点后机床无法继续操作的故障维修
故障现象:
某配套FANUC0M的数控机床,在回参考点时发现:
机床在参考点位置停止后,参考点指示灯不亮,机床无法进行下一步操作。
机床关机后,又可手动操作,回参考点后上述现象又出现。
分析及处理过程:
根据以上现象判断,机床回参考点动作属于正常。
考虑到机床已在参考点附近停止运动,因此,初步判断其原因可能是参考点定位精度未达到规定的要求所引起的。
通过机床的诊断功能,在诊断页面下对系统的“位置跟随误差”(DGN800~802)进行了检查,发现机床的Y轴的跟踪误差超过了定位精度的允许范围。
经调整伺服驱动器的“偏移”电位器,使“位置跟随误差”DGN800-802的值接近“0”后,机床恢复正常工作。
例143.参考点位置不稳定的故障维修
故障现象:
某配套FANUC0系统的数控机床,回参考点动作正常,但参考点位置随机性大,每次定位都有不同的值。
分析及处理过程:
由于机床回参考点动作正常,证明机床回参考点功能有效。
进一步检查发现,参考点位置虽然每次都在变化,但却总是处在参考点减速挡块放开后的位置上。
因此,可以初步判定故障的原因是由于脉冲编码器“零脉冲”不良或丝杠与电动机间的联接不良引起的故障。
为确认问题的原因,鉴于故障机床伺服系统为半闭环结构,维修时脱开了电动机与丝杆间的联轴器,并通过手动压参考点减速挡块,进行回参考点试验;多次试验发现,每次回参考点完成后,电动机总是停在某一固定的角度上。
以上证明,脉冲编码器“零脉冲”无故障,问题的原因应在电动机与丝杠的联接上。
仔细检查发现,该故障是由于丝杆与联轴器间的弹性胀套配合间隙过大,产生联接松动:
修整胀套,重新安装后机床恢复正常。
例144.参考点发生整螺距偏移的故障维修
故障现象:
某配套FANUCOM的数控铣床,在批量加工零件时,某天加工的零件产生批量报废。
分析及处理过程:
经对工件进行测量,发现零件的全部尺寸相对位置都正确,但X轴的全部坐标值都相差了整整10mm。
分析原因,导致X轴尺寸整螺距偏移(该轴的螺距是10mm)的原因是由于参考点位置偏移引起的。
对于大部分系统,参考点一般设定于参考点减速挡铁放开后的第一个编程器的“零脉冲”上;若参考点减速挡块放开时刻,编码器恰巧在零脉冲附近,由于减速开关动作的随机性误差,可能使参考点位置发生1个整螺距的偏移。
这一故障在使用小螺距滚珠丝杠的场合特别容易发生。
对于此类故障,只要重新调整参考点减速挡块位置,使得挡块放开点与“零脉冲”位置相差在半个螺距左右,机床即可恢复正常工作。
本机床经以上处理后,故障排除,机床恢复正常,全部零件加工正确。
例145.参考点减速信号不良引起的故障维修
故障现象:
某配套FANUCllM的加工中心,在回参考点过程中,发生超程报警。
分析及处理过程:
经检查,发现该机床在“回参考点减速”挡块压上后,坐标轴无减速动作,由此判断故障原因应在减速信号上。
通过系统的诊断显示,发现该信号的状态在“回参考点减速”挡块压上/松开后,均无变化。
对照原理图检查线路,最终确认该轴的“回参考点减速”开关由于切削液的侵入而损坏;更换开关后,机床恢复正常。
例146.伺服电动机重新安装后引起的回参考点故障维修
故障现象:
某配套SIEMENS802D的数控铣床,在用户首次开机时,在回参考点的过程中出现超程报警。
分析及处理过程:
经了解,该机床是在重新安装后的第一次开机,且在机床搬送过程中拆下了Z轴电动机,并对电动机进行了重新安装。
分析原因,判断机床在搬送过程中,由于Z轴(主轴箱)位置产生了移动,使得电动机与丝杆间的相对联接位置发生了变化,导致参考点偏离了原来的位置,引起了Z轴超程报警。
在退出超程保护后,经重新调整参考点偏置值,机床恢复正常。
例147.减速挡块固定不良引起回参考点超程的故障维修
故障现象:
某配套SIEMENS810M的加工中心,在回参考点的过程中,发生超程报警。
分析及处理过程:
经检查,发现该机床的回参考点减速挡块放开位置,处在机床行程极限开关之后,与系统回参考点设置要求不符。
机床参考点减速挡块尚未脱开,超程保护信号已经发出,导致了机床超程报警。
进一步检查发现,该挡块未可靠固定于卡轨内,在开关与挡块长期接触后,位置产生了移动,导致了超程报警。
重新固定挡块后,机床恢复正常。
例148.偶然因素引起参考点发生整螺距偏移的故障维修
故障现象:
某配套SIEMENS802D的数控铣床,在停机后重新起动机床,发现零件Y方向的定位位置产生了整螺距偏移。
分析及处理过程:
原因分析同上例,初步判断其原因是由于参考点位置偏移引起的。
但检查参考点减速挡块,发现安装位置正确、固定可靠。
重新回参考点多次,Y方向的定位位置都正确,故其故障原因与参考点减速挡块的安装无关。
经认真检查,发现该轴行程开关上有较多的铁屑,由此判断参考点减速挡块的误动作是由于偶然性铁屑干涉所引起的。
维修时在参考点减速开关上增加了防护后,机床恢复正常工作,并从此再无此现象出现。
例149.回参考点不到位的故障维修
故障现象:
某配套SIEMENS810M的数控机床,在回参考点时发现:
机床在参考点位置停止后,“未到位”灯不熄灭,机床无法进行下一步操作:
机床关机后,又可手动操作,回参考点后上述现象又出现。
分析及处理过程:
分析过程同上例。
通过机床的诊断功能〖DIAGNOS〗,在轴诊断〖SERVICEAXIS〗页面下对系统各坐标轴的“位置跟随误差”进行了检查,发现机床Z轴的跟踪误差超过了定位精度的允许范围。
由于SIEMENS810系统可以进行自动漂移补偿,其操作方法如下:
1)按系统软功能键〖DIAGNOS〗,并进行系统软功能键扩展。
2)按系统软功能键〖NC-MD〗。
3)按系统软功能键〖AXIS-MDl〗。
4)调整光标,定位于参数NC-MD2722。
5)按操作面板上的程序编辑“修改”键,系统对Z轴进行自动漂移补偿。
经自动漂移补偿,使“位置跟随误差”的值接近“0”后,机床恢复正常工作。
例150.不能回参考点的故障维修
故障现象:
某配套SIEMENS802S的数控铣床,发生X轴手动回不到参考点故障。
分析及处理过程:
802S属于步进电动机驱动,无位置测量反馈元器件。
其回参考点方式与一般的闭环系统不同,采用的是接近开关回参考点方式。
SIEMENS802S有两种型式,即:
①使用减速信号、参考点检测信号的双开关方式;②仅使用参考点检测信号的单开关方式。
由于第二种型式只能设置一种回参考点的速度,参考点定位精度与接近开关的检测精度、回参考点速度的设置有关,因此在数控机床上通常很少使用。
在这两种型式中,又有如图4-14所示的两种参考点信号的检测方式,其中方式一(图4-14a)为以接近开关上升沿作为参考点位置的回参考点方式;方式二(图4-14b)为以接近开关上升沿、下降沿的中点作为参考点位置的回参考点方式。
这两种方式的选择可以通过机床参数MD-34200进行设定,MD-34200=2为方式
一;MD-34200=4为方式二。
该机床选择的是使用减速信号、回参考点双开关方式;设定MD-34200=4,其回参考点的动作与普通的机床有所区别。
其动作过程如下:
1)坐标轴以“寻找减速开关”的速度Vc(参数MD-34020设定),向固定方向运动。
图4-15 802S回参考点动作图
2)压上减速开关后,以“参考点减速”速度Vm(参数MD-34040设定)反向运动,寻找“参考点检测信号”的上升沿与下降沿的“中点”位置。
3)“中点”到达后,减至“参考点定位速度”Vp(参数MD-34070设定),继续运动。
4)到达机床参数设定的参考点偏移位置(参数MD-34080、MD34090设定)后,回参考点结束(参见图4-15)。
经检查发现,该机床的“参考点减速”动作正常,因此可以判定故障原因在参考点检测开关上。
进一步检查发现,该机床X轴参考点检测开关发讯挡块与接近开关间的距离较大,在回参考点过程中,接近开关始终无信号输出。
重新调整发讯挡块后故障消失,机床恢复正常。
维修体会与维修要点:
手动回参考点操作是建立机床坐标系的前提,绝大部分数控机床开机后的第一动作一般都是手动回参考点操作。
虽然在不同的数控系统中,回参考点的方法有所不同,但在绝大部分系统中,回参考点的动作过程如下(参见图4—16):
1)在手动方式(JOG)下,选择“回参考点”操作方式。
2)按对应轴的方向键。
3)坐标轴以机床参数设定的“回参考点快速”速度,向参考点移动。
4)当“参考点减速”挡块压上后,参考点减速信号(*DEC)生效,电动机减速至机床参数设定的“参考点搜索速度”。
5)越过参考点减速挡块后,*DEC信号恢复,坐标轴继续以搜索速度运动。
6)在参考点减速挡块放开后,位置检测装置的第一个“零脉冲”到达后即开始计数,当到达机床参数设置的“参考点偏移量”后,坐标轴停止运动,回参考点运动结束。
由上述动作可见,影响回参考点动作的主要因素有:
1)数控系统的操作方式,它必须选择回参考点(Ref)方式。
2)“参考点减速”信号必须按要求输入。
3)位置检测装置“零脉冲”必须正确。
4)数控系统的参数设置必须正确。
在以上因素中,维修时常见的故障是减速
图4-5 与回参考点有关的信号地址一览表
挡铁位置调整不当和减速信号的故障,其次是位置检测元器件的“零脉冲”干扰、检测元器件的故障,以及机床参数的设定错误。
有关位置检测装置“零脉冲”的故障的维修,以及机床参数引起的回参考点故障的维修,见本节后 图4-16 回参考点动作示意图在常用数控系统中,与回参考点有关的信号及其地址见表4-5。
表4-5 与回参考点有关的信号地址一览表
系统型号
回参考点方式选择
参考点减速信号
FANUC0
X20.7/G120.7
X16.5(X)
X17.5(Y)
X18.5(Z)
X19.5(4)
FANUC6M
DGN037.7
DGN032.5(X)
DGN033.5(Y)
DGN034.5(Z)
DGN035.5(4)
FANUC11M
DGN002.7
DGN064.5(X)
DGN068.5(Y)
DGN072.5(Z)
DGN076.5(4)
系统型号
回参考点方式选择
参考点减速信号
FANUC16/18/160/180
G043.7
X009.0(*DECX)
X009.1(*DECY)
X009.2(*DECZ)
X009.3(*DEC4)
X009.4(*DEC5)
X009.5(*DEC6)
FANUCPM0
G043.7
X000.5(*DECX)
X001.5(*DECZ)
SIEMENS810M
Q82.0=1
Q82.1=1
Q82.2=1
Q82.3=1
Q108.4(X)
Q112.4(Y)
Q116.4(Z)
Q120.4(4)
SIEMENS802D/S/C
V30000001.2
V38001000.7(*DECX)
V38011000.7(*DECY)
V38021000.7(*DECZ)
V38031000.7(*DEC4)
SIEMENS810D/840D
DBll/DBBl.2
DB31/DBB2.4(*DECX)
DB32/DBB2.4(*DECY)
DB33/DBB2.4(*DECZ)
DB34/DBB2.4(*DEC4)
DB35/DBB2.4(*DEC5)
YASKAWAJ50M
#1306.3
#1328.0(*DECX)
#1328.1(*DECY)
#1328.2(*DECZ)
YASKAWAJ50L
#1304.7
#1306.4(*DECX)
#1306.5(*DECZ)
注:
在SIEMENS系统中,同型号的系统,由于系统软件版本的不同,地址号可能会有所区别。
4.6.2 “零脉冲”不良故障维修5例
例151.FANUC6M回参考点时发生ALM091报警的维修
故障现象:
某配套FANUC6M的卧式加工中心,在回参考点时发生ALM091报警。
分析及处理过程:
FANUC6M发生“ALM091”的含义是“脉冲编码器同步出错”,在FANUC6M中可能的原因有以下两个方面:
1)编码器“零脉冲”不良。
2)回参考点时位置跟随误差值小于128μm。
维修时对回参考点的跟随误差(诊断参数DGN800)进行了检查,检查发现此值为200μm左右,达到了规定的值。
进一步检查该机床的位置环增益为16.67S-1,回参考点速度设置为200mm/min,属于正常范围,因此初步排除了参数设定的原因。
可能的原因是脉冲编码器“零脉冲”不良。
经测量,在电动机侧,编码器电源(+5V电压)只有+4.5V左右,但伺服单元上的+5V电压正确。
因此,可能的原因是线路压降过大而导致的编码器电压过低。
进一步检查发现,编码器连接电缆的+5V电源线中只有一根可靠连接,其余3根虚焊脱落:
经重新连接后,机床恢复正常。
例152.更换编码器后出现参考点位置不稳定的故障维修
故障现象:
某配套FANUC6M的立式加工中心,在更换编码器后,回参考点时出现参考点位置不稳定,定位精度差的故障。
分析及处理过程:
原因分析过程同上例。
经检查发现该机床有关参数设置均正确无误,编码器+5V电压正常,编码器全部线路焊接可靠,机床手轮及增量进给值均正确无误,故排除了参数设置与连接问题。
考虑到该编码器已进行更换,维修时,利用示波器对该编码器的零位脉冲进行了测量,最后检查出原因是:
编码器的“零脉冲”Z和的输出端引脚与原编码器的插脚正巧相反,使得编码器的“零脉冲”Z信号总是为“1”(只有在“零位”的瞬间为“0”)。
因此,机床只要减速挡块放开,“零脉冲”就已经存在,参考点的定位精度完全决定于减速挡块的精度;从而导致了参考点位置不稳定,定位精度差的故障。
经更换Z和信号后,机床随即恢复了正常。
例153~例154.FANUC ll系统光栅不良引起PS200报警的维修
例153.故障现象:
某配套FANUCllM系统的卧式加工中心,在X轴回参考点时,CNC显示PS200报警。
分析及处理过程:
检查该机床回参考点减速动作正确,系统与回参考点有关的全部参数设定无误,因此,初步判定故障是由于“零脉冲”不良引起的。
分析实际机床,该机床采用的是全闭环结构,测量系统使用的是Heidenhain公司生产的光栅尺。
为了尽快确定故障部位,维修时将X、Y的光栅尺前置放大器(EXE601)进行了互换。
开机试验,X轴回参考点正常,由此确认故障是由于光栅尺前置放大器EXE601不良引起的;拆下EXE601进行修复后,机床恢复正常工作(有关Heidenhain光栅尺的原理与维修,可以参见本书第6章第6.4.5节的有关内容)。
例154.故障现象:
某配套FANUCllM系统的卧式加工中心,在X轴回参考点时,CNC显示PS200报警。
分析及处理过程:
机床同前,检查该机床回参考点减速动作正确,系统与回参考点有关的全部参数设定无误,初步判定故障是由于“零脉冲”不良引起的。
由于机床使用了Heidenhain光栅,通过更换EXE601前置放大器,故障仍然不变,由此确认故障是由于光栅尺不良引起的。
拆下光栅尺检查,发现该光栅尺由于使用时间较长,内部光栅尺已被污染,重新清洗处理,经测试确认光栅输出信号恢复后,重新安装光栅尺,故障排除,机床恢复正常。
例155.屏蔽线不良引起参考点不稳定的故障维修
故障现象:
某配套FAGOR8030的立式加工中心,在回参考点时出现参考点位置不稳定,参考点定位精度差的故障。
分析及处理过程:
经检查该机床在手动方式下工作正常,参考点减速速度、位置环增益设置正确,测量编码器+5V电压正常,回参考点的动作过程正确。
因此,可以初步判定故障是由于编码器零位脉冲受到干扰而引起的。
进一步检查发现,该轴编码器连接电缆的屏蔽线脱落,重新连接后,参考点定位恢复稳定,定位精度达到原机床要求。
维修体会与维修要点:
脉冲编码器同步出错,可能的原因是:
编码器零位脉冲不良或回参考点速度太低。
由于参考点零位脉冲检查需要有示波器进行,维修时一般可以先检查回参考点速度和位置增益的设置,并确认系统的位置跟随误差值在128μm以上。
在参数设置正确时,可能的原因为“零脉冲”信号不良。
由于零位脉冲的信号脉宽较窄,它对干扰十分敏感,因此必须针对以下几方面进行检查:
1)编码器的供电电压必须在+5V±0.2V的范围内,当小于4.75V时,将会引起“零脉冲”的输出干扰。
2)编码器反馈的屏蔽线必须可靠连接,并尽可能使位置反馈电缆远离干扰源与动力线路。
3)编码器本身的“零脉冲”输出必须正确,满足系统对零位脉冲的要求。
4)参考点减速开关所使用的电源必须平稳,不允许有大的脉动。
4.6.3 参数设定错误的故障维修5例
如前所述,数控系统中出现“脉冲编码器同步出错”报警,除编码器“零脉冲”不良外,可能的原因还有回参考点时位置跟随误差值小于128μm。
闭环系统位置跟随误差,决定于系统位置环增益、回参考点速度、伺服驱动单元测速反馈(F/V变换电压补偿)的调节等。
位置跟随误差值可由下面的公式计算:
式中 ess——位置跟随误差(μm);
V——进给速度(mm/min),回参考点时,应取减速挡块压上后的速度FL;
Kv——伺服系统位置环增益(S-1)。
其中,进给系统的位置环增益Kv、减速挡块压上后的速度FL由机床参数进行设定。
在各系统中,对应的参数号见表4-6。
表4-6 回参考点主要参数一览表
系统型号
寻找减速
开关速度
参考点
减速速度
参考点
定位速度
参考点
偏移
回参考点
方向
位置环
增益
SIEMENS
810/840D
MD-34020
MD-34040
MD-34070
MD-34080
MD-34090
MD—34010
MD-32200
YASNUCJ50
#6280(X)
#6281(Y)
#6282(Z)
#6283(4)
#6310(X)
#631l(Y)
#6312(Z)
#6313(4)
#6316(X)
#6317(Y)
#6318(Z)
#6319(4)
#6304(X)
#6305(Y)
#6306(Z)
#6307(4)
#6010.0(X)
#6010.1(Y)
#6010.2(Z)
#6010.3(4)
#6406(X)
#6407(Y)
#6408(Z)
#6409(4)
注:
1.表中的数据按X、Y、Z、4轴的次序排列。
2.在SIEMENS系统中,同型号的系统,由于系统软件版本的不同,地址号可能会有所区别。
根据表4-6的设置,可用公式计算出ess若此值小于128LLm,则属于机床参数设置错误,此时,可根据机床的实际情况对参数进行更改处理,使ess值在128Llm以上。
例156.位置环增益设定不当引起的故障维修
故障现象:
某配套FANUC6M的卧式加工中心。
在回参考点时发生ALM091报警。
分析及处理过程:
原因分析过程同前述。
维修时对回参考点的跟随误差(诊断参数DGN800)进行了检查,检查发现此值回参考点时为831μm左右,小于规定的128μm值。
进一步检查机床参数的设定,发现该轴位置环增益(PRM090)设置为(30S-1),回参考点减速速度为150mm/min。
根据机床的实际情况,该机床属于大型机床,工作台负载重,其快进速度、加速度等设定都较低。
因此引起故障的原因可能是位置环增益设置过大。
根据德国机床生产厂家的推荐,参照同类机床的数据比较,并经计算校验后得出:
对于该机床,位置环增益Kv应在16.67S-1左右。
维修时将位置环增益(PRM090)设置为16.67S-1后,机床恢复正常;测试3轴的动态特性,也满足机床动特性的要求。
例157.回参考点速度设定不当引起的故障维修
故障现象:
某配套FANUCllM的卧式加工中心,在回参考点时发生PS200报警。
分析及处理过程:
FANUCllM的PS200报警的含义与FANUC6M的ALM091报警相似,因此分析过程同前述。
检查诊断参数(DGN3000),发现回参考点时,位置偏差其值为20μm左右,系统的Kv设置为16.67S-l,属于正常范围。
但进一步检查发现,参数FL(PRMl425)的设定为20mm/in,此值显然太小。
对照其余轴,该参数为200,查明故障原因是操作者在恢复参数时输入错误而引起的,更改为200后,机床恢复正常。
例158.软件限位设定不当引起的故障维修
故障现象:
某配套FANUC0MD系统的立式加工中心,回参考点过程中出现ALM520和Y轴过行程报警。
分析及处理过程:
经检查,机床“回参考点减速”开关以及CNC的信号输入均正常,因此初步分析原因是由于参数设定不当引起的故障。
仔细观察Y轴回参考点动作过程,发现“回参考点减速”开关未压到,CNC就出现了ALM520报警,ALM520报警的意义是:
机床到达“软件限位”位置,即机床移动距离值超过了系统参数设定的软件行程极限值。
此类故障可以通过重新设定参数进行解决,处理方法如下:
1)将机床运动到正常位置,进行手动回参考点,并利用手动方式压上“回参考点减速”开关,进行回参考点,验证回参考点动作的正确性。
2)在回参考点动作确认正确后,通过MDI/CRT面板,修改软件限位参数(为了方便可以直接将其改为最大值±99999999)。
3)再次执行正常的手动回参考点操作,机床到达参考点定位停止。
4)恢复软件限位参数(由±99999999改回原参数值)。
5)再次执行正常的手动回参考点操作,机床动作正常,报警消除。
例159.参数设定不当引起的故障维修
故障现象:
某配套FANUC0TD系统的数控车床,在执行回参考点动作时,出现位置不准的故障。
分析与处理过程:
由于机床回参考点动作过程正常,但实际参考点位置每次都不同,出现此类故障,通常与系统的参数设定、编码器以及编码器与丝杠间的联接等方面原因有关。
在本机床上,经互换伺服电动机确认编码器以及编码器与丝杠间的联接可靠。
检查系统的参数设定,在伺服参数页面下检查参考计数器容量(Refcounter),发现其值设置与实际机床不符,导致参考点位置的不正确。
设定正确的参数后,机床恢复正常。
例160.YASKAWAJ50M系统出现ALM231、232、233报警的维