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1、驱动器故障诊断毕业论文驱动器故障诊断毕业论文第1章引言机械自动化技术是现代机械发展的必然结果，同时也是20世纪末出现的高新技术之一，为此世界各工业发达国家都给以高度重视。机械设备智能化从根本上改变了生产的面貌，为人类带来了巨大的经济效益。制造自动化不仅涉及具体生产制造过程，而且涉及产品生命周期的所有过程（包括服务）。正因为制造的范围非常广，各种产品的制造过程按工艺性质的区别又可以分为机械加工、装配、检测、包装等各种工序本课题就是对Intel公司生产CPU流水线上的自动化设备LUL进行研讨，通过查阅资料，装配LUL设备以及观摩该设备的动态工作流程，深入了解其组成部分、系统分布、内部结构、安全操控

2、、预防性维护、出错及恢复。从而达到从全方位掌握此设备，进而可以独立对设备进行预防性维护和故障诊断，保证设备安全快速的作业。同时也将大学四年中的例如机械故障诊断、机电驱动技术、机电一体化技术以及机械原理等专业知识应用到实际培训中。本课题大体分为结构认识和故障诊断两个部分。LUL的结构又根据工作流程细化为三个阶段：第1阶段为Cart Lift and Drive，第2阶段为Magazine Lift,第3阶段为Shuttle .通过这三个阶段可以大致清晰了解LUL的结构和工作流程。另外一个部分则是我们了解设备结构后所要达到的最终目的故障诊断。设备的故障诊断不仅是一个能保障设备安全、提高生产质量、节

3、约维修费用、降低能源消耗、防止环境污染、能给企业带来较大经济效益的既先进、又实用，而且在设备维修管理上，也是完全靠得住的好的工程技术。一个良好的现场诊断工作者，既需要一定的基础理论知识，也需要掌握熟练的技术方法，还有不可缺少的是丰富的现场工作经验，只有具备了这三个方面的素质，才可以说是有了高素质的现场诊断人员。第2章设备操作的安全意识.1安全概述“安全生产”这个概念，一般意义上讲，是指在社会生产活动中，通过人、机、物料、环境、方法的和谐运作，使生产过程中潜在的各种事故风险和伤害因素始终处于有效控制状态，切实保护劳动者的生命安全和身体健康。也就是说，为了使劳动过程在符合安全要求的物质条件和工作秩

4、序下进行的，防止人身伤亡财产损失等生产事故，消除或控制危险有害因素，保障劳动者的安全健康和设备设施免受损坏、环境的免受破坏的一切行为。 安全生产是安全与生产的统一，其宗旨是安全促进生产，生产必须安全。搞好安全工作，改善劳动条件，可以调动职工的生产积极性；减少职工伤亡，可以减少劳动力的损失；减少财产损失，可以增加企业效益，无疑会促进生产的发展；而生产必须安全，则是因为安全是生产的前提条件，没有安全就无法生产。目标：1.清楚每一台LUL设备周围的环境，知道重要开关的所在位置。 2.维护机器设备是明白如何正确的锁定设备，以保证自身安全。 3.认识设备上的各种安全警告标志，并了解其危害性。2.2警告标

5、签的认识图2-1 警告标签2.3安全装置的位置下图显示的是安全装置的位置：图2-2 安全装置示意图 图2-3 安全装置示意图2.4电源开关和EMO电源开关图2-4 电源开关作用：1.设备电源总开关。 2.维修上锁功能，确保无法通电。EMOEMO的用法：紧急情况下需及时按下此按钮，设备立即断电，恢复操作是将按钮顺时针旋转即可上电。图2-5 EMO紧急按钮第3章LUL的系统布局3.1LUL的组成部分LUL的系统可大致分为以下三个阶段。A：物料车的升起和驱动B：物料箱的升起C：载体的穿梭轨道图3-1 LUL的三大结构LUL的透视图即如上图所示，主要由物料车的升起和驱动、物料箱的升起、载体的穿梭轨道三

6、部分组成。这三部分按流水线工作，相辅相成，由各种不同功能的触发器将其紧密联系起来，完成CPU的装载与卸载工作。3.2设备内部主要机械零部件 从整体到局部，前一小节简单了解LUL的整体布局，接下来是对设备内部主要零部件的认识。3.2.1物料车升起图3-2 物料车零部件升降叉架：主要负责物料车升降的机械手，将物料车托起时的一个支架。物料车触发装置：感应物料车是否进入LUL的传感器，为直射型传感器。起重机升降触发器：当物料车触发到位传感器，升降触发器发射命令，升降叉架将物料车抬起。物料车开门装置：物料车完全进入之后此平台将物料车的活动阀门顶开，以保证物料箱的顺利进出。起重机电机：此电机为步进电机，物

7、料车的托起就是该电机将电能转化为机械能的表现。物料车到位触发器:此处为对射型传感器，只有当物料车触发这对传感器，LUL才会开始工作。物料车stop:物料车进入设备到此为止后禁止前进。3.2.2物料车传送驱动单元此驱动单元作用就是将物料箱一个个顺序的从物料车上送入设备中相应位置，以完成对CPU的装载卸载工作。如下图，离合器会与物料车的部件耦合，通过电机转动带动物料车的链传动，这样物料箱就前进到指定位置，直到物料车中的箱子全部运输到位，设备会展自动报警，等待下一满载的物料车进入。图3-3 传送驱动单元物料车传送驱动电机：如图2.8上下两个电机一个正转，负责物料箱的进入，另一个反转，负责物料箱的退出

8、。离合器伸缩传感器:物料车被抬起之后，传感器触发离合器伸出与物料车耦合，当物料箱传送完毕链条会空转一圈，此传感器便发出信号，离合器收缩释放物料车。离合器电机：带动离合器的伸缩，达到和小车的耦合作用。离合器：即与物料车成对的耦合装置。3.2.4Magazine Fork图3-4 物料箱叉架零部件图物料箱卸载完毕传感器：当物料箱中的CPU被卸载完毕是，传感器将感应到，PLC相应程序会执行退出物料箱。物料箱类型传感器：识别什么型号的物料箱进入LUL.物料箱方向传感器：感应物料箱放入是方向是否正确，错误的话立即报警，经处理后再继续工作。叉架后退传感器：叉架将物料箱抬起到指定高度触发此传感器，叉架托起物

9、料箱后退到穿梭轨道位置。叉架前进传感器：物料箱被小车链传动到可以感应叉架前进传感器时，叉架便前进抬起物料箱。物料箱叉架：托起物料箱前进后退的工具。叉架驱动电机：驱使叉架工作的动力装置。3.2.4Magazine的定位图3-5 物料箱定位图物料箱感应器：感应物料箱是否被叉架抬到指定位置。物料箱固定传感器：当物料箱到位时，固定传感器会发出信号让固定电机工作。物料箱固定电机：固定电机带动固定钳夹固定好物料箱，为产品的装载和卸载做好准备。本部分主要就是将物料箱放好在叉架上，然后固定钳夹固定好，然后打开阀门做好装载卸载准备。3.2.5Magazine的上升图3-6 物料箱上升部件这个是物料箱的升降电梯和

10、转移的平台，在这里可以调节物料箱内装有芯片的托盘与旁边的穿梭轨道对齐，以便装载卸载的完成。3.2.6Magazine中载体的推杆图3-7 载体推杆 这个推杆仅仅出现在卸载设备中，物料箱中的每一个载体托盘与穿梭轨道对齐时，推杆就立即将其推出，推出后另一端到达穿梭轨道的拖入钳夹。此推杆为曲柄摇杆，在这里是将曲柄作为原动件，曲柄的连续运功转换为摇杆的往复运动。3.2.7CPU载体传送装置卸载机的穿梭传送装置会通过穿梭轨道把载体转移到另一个设备，通过LUL的传送装置后，LUL的任务也就告一段落。相反，装载机则是设备工作的第一个步骤，将其他设备处理好的芯片通过穿梭传送装置放入物料箱中，再回到物料车被人工

11、拉出装载设备。图3-8 载体传送轨道3.2.8CPU载体推拉机械手图3-9 卸载载体辅助机械手拉动钳夹是卸载设备中穿梭轨道装置的一个组件，它负责把芯片载体从物料箱中取出然后进入穿梭轨道，通过皮带传送到下一个处理芯片的设备中。皮带伸张器：调节皮带的松紧程度，保证拉动钳夹可以顺利移动。拉动钳夹：负责将芯片载体从物料箱中夹出的工具。钳夹极端传感器：钳夹在穿梭轨道两端运动的极端位置，传感器被触发是钳夹立即停止运功。图3-10 装载载体辅助机械手推进钳夹顾名思义就是芯片载体的一个推进工具，它也是穿梭轨道的一个组件，与拉动钳夹区别是它存在装载设备中，当芯片载体被送入皮带轨道时，推进钳夹就会将其推入等待在轨

12、道另一边的物料箱里。推进钳夹：负责将芯片载体推入物料箱中的工具。皮带伸张器：和卸载装置里面的皮带伸张器功能完全一样，即调节皮带的松紧程度，保证推进钳夹的顺利移动。钳夹极端传感器：钳夹在穿梭轨道两端运动的极端位置，传感器被触发是钳夹立即停止运功。3.2.9穿梭轨道卸载和装载穿梭轨道的区别：卸载的穿梭轨道包括铁轨、驱动电机、驱动螺杆和传感器几部分，简单地说就是一个传送机构，将物料箱的芯片载体取出，传送到另外的处理芯片的设备里面。装载的穿梭轨道和卸载组成部分基本一致，唯一区别就是机械手不一样，而装载穿梭轨道的功能则是将芯片载体推入物料箱，从设备出来的过程。具体结构如下图3.11。图3-11 穿梭轨道

13、3.3工作流程图图3-12 LUL工作流程图卸载流程：1. 所有装满芯片的物料箱被放置在物料车的底层链传动装置上。2. 物料车进入设备后被叉架抬起，物料箱也被伸缩叉架托起移出物料车。3. 物料箱被抬起到穿梭轨道水平面的时候，芯片载体等候被卸载。4. 拉动钳夹将打开阀门的芯片载体拖出进入穿梭轨道。5. 物料箱依次上升，让每一个芯片载体达到穿梭轨道，以便送出，直到物料箱变空。6. 穿梭轨道自动转移位置，负责芯片载体的传送。7. 调整好位置后，穿梭轨道将芯片载体传送至等待处理芯片的设备。8. 物料箱卸载完后被放置在物料车上层的链传动上面。装载流程：1. 空的物料箱放置在物料车的上层链传动装置上。2.

14、 物料车进入设备后被叉架抬起，物料箱也被伸缩叉架托起移出物料车。3. 物料箱被抬起至穿梭轨道水平面。4. 芯片载体经处理后来到穿梭轨道。5. 穿梭轨道与空的物料箱定好位。6. 芯片载体被送入穿梭轨道中。7. 推进钳夹跟随芯片载体将其推进物料箱中。8. 物料箱依次上升，直到物料箱中装满芯片载体。9. 装满芯片的物料箱被放置在物料车的底层链传动装置上。第4章总控与I/O概述4.1控制面板的布局控制面板相当于LUL的神经中枢，它控制着整台设备的工作运转情况。以下是控制面板中的部件名称与功能说明。 图4-1 控制面板部件分布图图4-2 控制面板部件分布图 图4-3 控制面板部件分布图图4-4 控制面板

15、部件分布图图4-5 控制面板部件分布图继电器简介：继电器是一种电控制器件。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。伺服电机：伺服电机（servo motor ）是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电

16、压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。控制面板各部件的名称和功能列表如下：No.名称功能1HCL包括动力源、cpu单元、以太网模型单元、现场总线单元、NCF单元、I/O单元2安全继电器单元保证电路安全3安全继电器保证电路安全4数字电路保护器保护直流电源电路5直流电源提供直流电源6断路器保护电路和相关伺服系统7断路器保护电路与逆变器8磁性电路开关保证电路安全9继电器电路控制SMEMA I/F的电路10伺服驱动器伺服驱动器为欧姆龙电机11电子转换器电子转换器为欧姆龙制

17、造12门开关设备安全13热继电器保护马达14磁性电路开关电机变频刹车系统15继电器电路电路控制16继电器电路控制门帘传感器的电路17断路器保护电路以及关闭电源 表4-1 控制面板各部件的名称和功能第5章LUL的预防性维护所谓PM是预防性维护（Preventive Maintenance）为了降低设备失效或功能退化的概率，按预定的时间间隔或规定的标准进行的维护。PM一词最初引进我国是在1951年（昭和26年），即所谓战后。那时，从废墟上重建了军需工业，随之以此力图转向现代化工业，逐渐走向活跃的开端。在日本通过化学工业和其它，以所谓安装工业为中心的日本能率协会的顾问活动，用报告会、出版刊物等极力宣

18、传；与其在发生故障之后才进行维修，不如采取美国那种更为经济的在发生故障之前就进行维修的PM方式，从而开始出现预防维修的热潮。就是为了降低设备失效或功能退化的概率，按预定的时间间隔或规定的标准进行的维护。5.1物料车抬起模块预防性维护表物料车抬起模块每天1个月3 个月6 个月一年SEMILevel预防性维护项目检测物料车电梯的电机工作是否平稳Type2检查物料车电梯电机工作时的响声Type2检查上升部位移动是否平稳Type2检查上升部位有无外来杂质Type1检查上升叉架Type2检测物料车门开启是否平稳Type2检测物料车电梯电机工作温度是否过热Type1检查上升叉架的弹簧张力Type1检查和收

19、紧任何松动的螺栓和螺母Type1物料车输送驱动单元检查物料车输送电机运行是否平稳Type2检查物料车输送电机工作是的响声Type2检查离合器电机运行是否平稳Type2检查离合器电机工作时的响声Type2检查离合器的耦合情况Type2检查物料车输送马达工作温度是否过热Type1检查离合器电机工作温度是否过热Type1检查和收紧任何松动的螺栓和螺母Type1 表5-1 预防性维护时间表检测步骤：1. 把LUL的自动模式更换成手动控制面板模式。2. 目测电机旋转，发现问题立即停机，做好故障诊断准备。3. 听电机旋转时声音是否异常，如有异常立即停机，对其故障诊断。4. 观察设备内部有无外来物质，例如：

20、螺丝刀、扳手、螺丝等。有的话立即清除。5. 观察电梯叉移动是否平稳。6. 观察开启物料车门装置是否平稳。7. 关闭电源。8. 用手触摸工作电机温度是否过热。9. 检查设备的全部螺栓螺母是否松动，有的话将其收紧。10. 确保安全后可通电。检测的具体部位如图所示：图5-1 检测部位图5-2 检测部位5.2Magazine抬起模块预防性维护表物料车上升电梯每天1个月3 个月6 个月一年SEMILevel预防性维护项目物料箱叉架单元检查物料箱叉架马达运转是否平稳Type2检查物料箱叉架马达工作声音有无异常Type2检查上升部位移动是否平稳Type2检查上升部位有无外来杂质Type1检测物料箱电梯电机工

21、作温度是否过热Type1检查和收紧任何松动的螺栓和螺母Type1物料箱电梯叉架单元检查物料箱电梯叉架马达运转是否平稳Type2检查物料箱电梯叉架马达工作声音有无异常Type2检查物料箱电梯叉架移动是否平稳Type2检查物料箱电梯叉架电机工作温度是否过热Type1检查和收紧任何松动的螺栓和螺母Type1物料箱Z 轴检查z轴伺服电机运转是否平稳Type2检查 Z 轴 伺服电机工作声音有无异常Type2检查上升部位移动是否平稳Type2检查上升部位有无外来杂质Type1检查滚珠丝杠为了平稳运行Type2检查滚珠螺杆有无外来杂质Type1检查 Z 轴 伺服电机工作温度是否过热Type1检查和收紧任何松

22、动的螺栓和螺母Type1润滑脂注油嘴Type1载体推进器单元检查载体推进器电机运转是否平稳Type2检查载体推进器电机工作声音有无异常Type2检查载体推进器运转是否平稳Type2检查载体推进器电机工作温度是否过热Type1检查和收紧任何松动的螺栓和螺母Type1 表5.2 预防性维护时间表检测步骤：1. 把LUL的自动模式更换成手动控制面板模式。2. 目测电机旋转，发现问题立即停机，做好故障诊断准备。3. 听电机旋转时声音是否异常，如有异常立即停机，对其故障诊断。4. 观察设备内部有无外来物质，例如：螺丝刀、扳手、螺丝等。有的话立即清除。5. 关闭电源。6. 用手触摸工作电机温度是否过热。7

23、. 检查设备的全部螺栓螺母是否松动，有的话将其收紧。8. 关闭维修门。9. 确保安全后可通电。检测的具体部位如图所示：图5-3 物料箱抬起检测部位5.3CPU传送模块预防性维护表穿梭传送部分每天1个月3 个月6 个月一年SEMILevel预防性维护项目载体传输机单元检查传输机马达运转是否平稳Type2检查传输机马达工作声音有无异常Type2检查传输机马达工作温度是否过热Type2检查传输机马达工作温度是否过热Type1检查和收紧任何松动的螺栓和螺母Type1检查传输机皮带的磨损情况Type1检查皮带的张力和弹簧的松紧度Type1载体推拉单元检查推进器马达运转是否平稳Type2检查拉动马达运转是

24、否平稳Type2检查推进器马达工作声音有无异常Type2检查拉动马达工作声音有无异常Type2检查物料箱电梯叉架移动是否平稳Type2检查滚珠螺杆有无外来杂质Type1检查推进器皮带运转情况Type2检查拉动器皮带运转情况Type2检查推进器运转是否平稳Type2检查拉动器运转是否平稳Type2检查推进器马达工作温度是否过热Type1检查拉动器马达工作温度是否过热Type1检查和收紧任何松动的螺栓和螺母Type1载体推拉单元检查推进器皮带情况Type1检查拉动器皮带情况Type1检查推进器皮带张力Type1检查拉动器皮带张力Type1检查推进器弹簧张力Type1检查拉动器皮带张力Type1穿梭

25、单元检查穿梭电机工作是否平稳Type2检查穿梭电机工作声音有无异常Type2检查移动部位工作平稳性Type2检查移动部分有无外来杂质Type1检查滚珠丝杠为了平稳运行Type2检查滚珠螺杆有无外来杂质Type1检查穿梭皮带运转情况Type2检查穿梭电机工作温度是否过热Type1检查和收紧任何松动的螺栓和螺母Type1检查滚珠轴承工作平稳性Type2检查穿梭皮带情况Type1检查穿梭皮带张力Type1 表5-3 预防性维护时间表检测步骤：1.把LUL的自动模式更换成手动控制面板模式。2.目测电机旋转，发现问题立即停机，做好故障诊断准备。3.听电机旋转时声音是否异常，如有异常立即停机，对其故障诊断

26、。4.观察皮带的工作平稳性。5.关闭电源。6.用手触摸工作电机温度是否过热。7.检查设备的全部螺栓螺母是否松动，有的话将其收紧。8.观察传送带是否过度磨损或断裂，有的话及时更换。9.检查皮带和弹簧的松紧度。10.关闭维修门。11.确保安全后可通电。检测的具体部位如图所示：图5-4 传送检测部位第6章LUL的出错与恢复6.1故障诊断、错误与恢复 机械故障诊断技术是七十年代以来, 随着计算机和电子技术的飞跃发展, 促进工业生产现代化和机器设备的大型化、连续化、高速化、自动化而迅速发展起来的一门新技术, 也是一门以高等数学、物理、化学、电子技术、机电设备失效学为基础的新兴学科。现代化机械设备的应用一方面大大促进了生产的发展; 另一方面也潜伏着一个很大的危机,即一旦发生故障所造成的直接和间接的损失将是十分严重的。这门新技术的宗旨就是运用当代一切科技的新成就发现设备的隐患, 以期对设备事故防患于未然。如今它已是现代化设备维修技术的重要组成部分, 并且成了设备维修管理工作现代化的一个重要标志。机械故障诊断技术对确保机械设备的安全、提高产品质量、节约维修费用以及防止环境污染均起到重要作用。因此, 在生产中运用现代设备故障诊断技术, 可给企业带来巨大的经济效益。目前，与生产水平相适应，设备维护制度有三种：事后维护、预防性维护、预知性维护。（1）事后维修制度( P