VMCL600立式Jjo-r中心故障维修实例
2016-8-10 来源：中国电子科技集团公司第五十五研究所 作者：成家平
摘要：VMCL600数控立式加工中心Y430系统报警故障，设备基本结构和工作原理，y轴电机过热报警的原因和排除思路。
关键词：JjnT中心；温度传感器；编码器OOI
0、概述
VMCL600精密立式加工中心，采用FANUC一0i—MD数控系统，配装FANUC伺服驱动模块、FANUC电源模块、I／O模块、台湾吉普圆盘式刀库、ATC自动换刀装置等。加工中心3轴联动控制，如选用数控转台，可扩大为4轴控制，实行多面加工。主传动采用德国SIEMENS主轴伺服电机，进给系统采用全数子德国SIEMENS交流伺服电机，并装有同轴编玛器，构成位置及速度信息反馈半闭环伺服控制系统，保证了机床加工时定位定位精度和工作精度。设备结构合理、性能优越、广泛应用于精密数控加工及其相关行业中。
加_丁中心正常运行较长时间后，突然出现故障，开机显示屏出现Y430系统故障报警，查报警内容为y轴电机过热报警，重新启动及断电再开机后故障依然存在。
1、故障分析
设备显示电机过热，而过热一般是由机械过载和电气原因造成，接下来需要对这两方面逐个排查。机械过载方面需要检查y轴滑板的镶条是否过紧，滑板和床身导轨之间的摩擦力是否增大从而使电机运转困难，工作台滚珠丝杆间隙是否过小导致丝杆轴承损坏，工作台导轨是否弯曲变形或润滑不畅，滚珠丝杆和托架是否同心，滚珠是否磨损造成丝杆过紧等。电气原因需要排查电机三相绕组阻值是否异常，三相绝缘电阻是否异常，伺服驱动模块输出波形是否异常，电源模块输入电压及输出电压是否异常，电机冷却风扇是否损坏等。维修思路分析见图1。
图1维修思路
首先确认机械过载：在停电状态下手动正反向转动y轴滚珠丝杆，移动y轴工作台，发现其移动灵活，不存在异常。其次确认电气原因：检查y轴驱动器无报警内容，用万用表电压挡测电源模块三相交流输入电压210 V、输出直流电压300 V正常，功率模块IGBT管正反向电阻正常、示波器测其正弦波形正常无畸变形象，电机三相绕组阻值和绝缘阻值正常，手模电机外壳温度正常。机械与电气排查均未见异常，怀疑为设备误报警。大多数控制系统都将温度传感器(俗称热敏电阻)作为电机过热保护器，以该加工中心为例，其y轴电机的定子绕组埋置一只负温度系数温度传感器，其阻值随电机温度变化而变化，可对电机工作时定子绕组温度进行检测与反馈。当电机温度异常时，该阻值超出正常阈值，CNC控制系统监控功能检测该点电压异常，立刻通过I／O模块，输出报警代码，同时设备不再动作，以避免电机过热导致绕组短路甚至烧毁。
根据上述反馈原理，如果电机的温度传感器阻值出现偏差，有可能误触发报警。经查该传感器型号为专用于电机热保护领域的德国西门子KTY84，可通过德国海德汉增量式编码器直接反馈信号到驱动模块再反馈到CNC控制系统。经准确测量该电机的温度传感器阻值为69 k1)，与正常值(86 k11)相差17 k1)，过低。反馈与检测信号流程见图2。
图2反馈与检测信号流程
故障原因：由于设备长期工作造成负温度系数温度传感器的电阻值下降，导致CNC控制系统监控功能误认为y轴电机温度异常从而使I／O模块输出报警信息到CNC控制系统，同时加工中心停机报警。
2、解决问题
找到原因且将不良再现后，需对症下药。将编码器外壳打开，首先用万用表电压挡检测编码器直流5 v电压正常，手动转动滚珠丝杆，示波器检测其零脉冲、A*A、B*B、正弦波形、余弦波形正常，利用PBC板空余之处，将一只阻值17 kfl金属膜电阻与阻值69 k1)的原电机内部的温度传感器串联，焊接完毕并清洗干净，使之总阻值达到86 kll的正常值。装上电机尾盖，开机系统不再报警，故障代码消失。将y轴1320参数由10000改为99999，手动模式下移动机床3轴参考点正常归零，在POS模式下，打开监视负载画面，手动点击键盘，使y轴工作台两边移动，观测y轴负载MVAE图，负载运行正常，设备可重新投入使用。
3、结论
分析与处理结果表明，当电机内置温度传感器因长期工作或环境因素，阻值会出现偶发性不良，与正常数值相比存在较大差异，导致CNC系统误发出报警信息，设备不工作。可串联或并联外接电阻，使总阻值达到正常值，以消除报警信息，恢复设备正常工作。
该维修方法的前提是电机无机械过载和其他电气故障，温度传感器阻值变化<30％，>30％后如果采用此方法，温度传感器模块T-R曲线的斜率会发生较大变化，失去保护电机过热的能力)。在无法更换或大幅度维修电机时，此法可作为类似故障有效的应急措施。
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