《伺服與運動控制》技術(shù)答疑

1、伺服與運動控制技術(shù)答疑2013 年 4 月李方園【問題 1】什么是編碼器的長線驅(qū)動？普通型編碼器能否遠距離傳送？請舉例說明。【解答】長線驅(qū)動也稱差分長線驅(qū)動，5v 或 ttl 的正負波形對稱形式，由于其正負電流方向相反，對外電磁場抵消，故抗干擾能力較強。普通型編碼器一般傳輸距離是100 米，如果是24v htl 型且有對稱負信號的，傳輸距離 300-400 米。圖 1 所示為 hlperface 編碼器的長線驅(qū)動接線示意，表1 為其端子定義。圖 1 編碼器的長線驅(qū)動接線示意表 1 編碼器端子定義【問題 2】增量型編碼器和絕對型編碼器有何區(qū)別？做一個伺服系統(tǒng)時怎么選擇呢？【解答】常用的為增量型編

2、碼器，如果對位置、零位有嚴格要求用絕對型編碼器。伺服系統(tǒng)要具體分析，看應(yīng)用場合。測速度用常用增量型編碼器，可無限累加測量；測位置用絕對型編碼器，位置唯一性（單圈或多圈），最終看應(yīng)用場合，看要實現(xiàn)的目的和要求?！締栴} 3】選用絕對型編碼器應(yīng)注意哪些事項？【解答】a機械部分 : 1.測長度還是測角度，測長度如何通過機械方式轉(zhuǎn)換(在上面有一些介紹，如不清楚可來電討論 )。測角度是360 度內(nèi) (單圈 )，還是可能過360 度(多圈 )。生產(chǎn)過程是一個方向旋轉(zhuǎn)循環(huán)工作，還是來回方向循環(huán)工作。2.軸連接安裝形式，有軸型通過軟性聯(lián)軸器連接，還是軸套型連接。3.使用環(huán)境：要注意粉塵、水氣、震動、撞擊。b電氣

3、部分1.需要確定連接的輸出接收部分是什么。2. 需要確定信號形式。3. 需要確定分辨率要求。4. 需要確定控制要求?！締栴} 4】一個圓盤， 分 50 個點， 要實現(xiàn)定位控制，轉(zhuǎn)速很慢， 是要用到絕對型編碼器嗎？怎么找原點呢？50 個位置定位是360 度均勻等分嗎？【解答】絕對編碼器的編碼都是2 的冪次方，沒有360 度均勻 50 等分的，要近似，看精度要求有多高，選多高線數(shù)的編碼器，如果精度要求不是太高的話，用8 位 256 線的就可以了。編碼器的每個位置都有唯一編碼，編碼為零的就可以作為零點，也可以任意位置定義為零，其他位置與其比較計算。如果可以用參考點的話，也可以用增量式的，因速度慢，應(yīng)該

4、選3000 線或以上的，每圈一個零位。【問題 5】光電編碼器、光學(xué)電子尺和靜磁柵絕對編碼器的優(yōu)缺點是什么？【解答】光電編碼器：1、優(yōu)點：體積小，精密，本身分辨度可以很高(目前我公司通過細分技術(shù)在直徑66的編碼器上可達到54000cpr) ，無接觸無磨損；同一品種既可檢測角度位移，又可在機械轉(zhuǎn)換裝置幫助下檢測直線位移；多圈光電絕對編碼器可以檢測相當長量程的直線位移(如 25 位多圈 )。壽命長，安裝隨意，接口形式豐富，價格合理。成熟技術(shù)，多年前已在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。2、缺點：精密但對戶外及惡劣環(huán)境下使用提出較高的保護要求；量測直線位移需依賴機械裝置轉(zhuǎn)換，需消除機械間隙帶來的誤差；檢測軌道運行物

5、體難以克服滑差。光學(xué)電子尺：1、優(yōu)點： 精密， 本身分辨度較高 （可達到0.005mm ）；體積適中， 直接測量直線位移；無接觸無磨損，測量間隙寬泛；價格適中，接口形式豐富，已在國內(nèi)外金屬切削機械行業(yè)得到較多應(yīng)用（如線切割、電火花等）。2、缺點：測量直線和角度要使用不同品種；量程受限制（量程超過4m ，生產(chǎn)制造困難價格昂貴），不適于在大量程惡劣環(huán)境處實施位移檢測。靜磁柵絕對編碼器：1、優(yōu)點：體積適中，直接測量直線位移，絕對數(shù)字編碼，理論量程沒有限制；無接觸無磨損，抗惡劣環(huán)境，可水下1000 米使用；接口形式豐富，量測方式多樣；價格尚能接受。2、缺點：分辨度1mm 不高；測量直線和角度要使用不同

6、品種；不適于在精小處實施位移檢測（大于260 毫米）?！締栴} 6】圖 2 所示的 ftc-30 數(shù)控車床在加工過程中出現(xiàn)414# 、 410# 報警，動力停止。關(guān)閉電源再開機，x 軸移動時機床振顫，后又出現(xiàn)報警并動力停止。請問該如何處理？圖 2 ftc-30 數(shù)控車床【解答】查系統(tǒng)維修手冊， 報警信息為伺服報警、檢測到 x 軸位置偏差大。根據(jù)現(xiàn)象分析，認為可能有以下原因 : (1) 伺服驅(qū)動器壞 ; (2)x 軸滾珠絲杠阻滯及導(dǎo)軌阻滯。針對原因 (1)，調(diào)換同型號驅(qū)動器后試機，故障未能排除。針對故障（ 2) ，進入伺服運轉(zhuǎn)監(jiān)視畫面，移動軸觀察驅(qū)動器負載率，發(fā)現(xiàn)明顯偏大，達到 250%-300%

7、。判斷可能為機械故障。拆開 x 軸防護罩，仔細檢查滾珠絲杠和導(dǎo)軌均未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。 機床 x 軸水平傾斜45o 安裝， 應(yīng)有防止其下滑的平衡塊或制動裝置，檢查中未發(fā)現(xiàn)平衡塊，但機床說明書電器資料，顯示pmc 確有 x 軸剎車釋放輸出接點，而對比同型機床該接點輸出正常。檢查機床廠設(shè)置的i/0 轉(zhuǎn)接板，該點輸出繼電器工作正常，觸點良好， 可以輸出 110v 制動釋放電壓。據(jù)此可斷定制動線圈或傳輸電纜有故障。斷電后，用萬用表檢測制動線圈直流電組及絕緣良好，兩根使用的電纜中有一根已斷掉。更換新的電纜后開機試驗，一切正常。此故障雖然是有系統(tǒng)報警，但直接原因卻是電纜斷線。這一故障并不常見機床廠家在安裝整機

8、時處理不當或電器件壓接不牢靠通常卻都能引起一些故障而此類故障分析查找原因較麻煩?！締栴} 7】某 fanuc 系統(tǒng)的數(shù)控機床出現(xiàn)y軸速度異常， 05、07和 37報警，請問如何處理？【解答】故障檢查及分析：查fanuc-besk 7m系統(tǒng)維修手冊，05系統(tǒng)急停車信號接通；07系速度控制單元報警；37系 y軸位置控制偏移過大。從維修手冊中看，05報警是由緊急停車造成，排除其報警并不困難，對于07報警，維修手冊指出： 任意一軸的速度控制單元處于報警條件，或電機電源線的接觸器斷路，產(chǎn)生該報警?？煽紤]下列原因：電機過載：速度控制的電源變壓器過熱；速度控制電源變壓器的電源保險絲斷；在控制部分電源輸入端子板

9、上，接線座xl 的 emgi n1和 emgi n2之間的觸點開路；在控制部分電源輸入支架上，交流100v 保險絲（ f5）斷；連接速度控制單元與控制部分之間的信號電纜斷開或從觸頭中脫落；由于某種原因其它伺服機構(gòu)報警，電機電源線上的接觸器（mcc ）斷開。經(jīng)過對以上7 項的宏觀分析，認為07報警與05均是由于y軸速度異常之后，采用緊急停車手段所引起。因此，把檢查的重點放在37報警上。從維修手冊上看，37報警有兩條原因：伺服電機電源線斷線；位置檢測器和伺服電機之間的連線松動。分析原因，伺服電機有轉(zhuǎn)速，說明電源線未斷。與此同時， 又將位置控制環(huán)內(nèi)的偏移補償量調(diào)到crt顯示器上， 與正常值進行比較，

10、也無異常。 從而排除了y軸位置偏移量過大的問題。對于，根據(jù)“先外后內(nèi)”的維修原則，用分段判定法對nc系統(tǒng)的 01 gn 710 位置控制器進行了詳細的檢查，具體步驟如下：根據(jù) x、y、z 三個伺服驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)完全一致的特點，將y、z 兩個伺服驅(qū)動系統(tǒng)的nc中位置控制器的連線xc （z 軸）和 xf（y軸）以及測速反饋線xe （z軸）與 xh（y 軸）對調(diào)，即在機床控制中，用y軸信號控制z 軸，用z軸信號控制y軸，以檢查nc系統(tǒng)的好壞。調(diào)換后故障依然存在，說明nc系統(tǒng)無故障；將標準電柜中y 、 z 伺服驅(qū)動系統(tǒng)進行對調(diào)，即用z 軸控制信號去驅(qū)動y軸，故障同樣存在，又排除了伺服驅(qū)動系統(tǒng)的問

11、題，將故障范圍縮小到y(tǒng)軸直流伺服電機中。拆開直流伺服電機，發(fā)現(xiàn)測速發(fā)電機與伺服電機之間的連接齒輪松動。由于在自動控制系統(tǒng)中測速發(fā)電機是一種產(chǎn)生加速或減速信號和對旋轉(zhuǎn)機械作恒速控制的元件。故它與伺服電機之間的連接松動便造成對恒速控制不準，甚至對 cnc產(chǎn)生加速信號， 從而造成 y軸速度異常。處理方法：將其連接齒輪緊固，故障排除?！締栴} 8】圖 3 所示的 jcs一 018 加工中心交流主軸12報警，請問如何處理？1-x 軸的直流伺服電動機 2- 換刀機械手 3- 數(shù)控柜 4- 盤式刀庫 5- 主軸箱6- 操作面板 7- 驅(qū)動電源柜 8- 工作臺 9- 滑座 10- 床身圖 3 jcs 一 018

12、 加工中心【解答】查 jcs一 018 加工中心交流主軸系統(tǒng)明書知：主軸12報警為直流電路電流過大，故障原因有如下三種情況：輸出端或電機繞組短路；功率晶體管不良；印刷板故障。在確認輸出端或電機繞組無短路的情況下，斷開電源， 檢查晶體管組件， 檢查方法如下：打開印刷板，拆去電機動力線，用萬用表xl0 檔檢查晶體管組件的集電極（c1 c2）和發(fā)射極（ e1 e2）之間；集電極（c1 c2）和基極（ b1 b2）之間以及基極（b1 b2）和發(fā)射極（ e1 e2）之間的電阻值。晶體管組件損壞時，c-e；c-b 之間成短路狀態(tài)，檢查發(fā)現(xiàn)cl-el之間短路，即晶體管組件已燒毀。為確定故障源， 又對印刷板上晶體管回路進行了檢查。檢查情況如下： 將直流耦合熔斷器 f7 拆下，合上交流電源，輸入正轉(zhuǎn)指令。測定8 個晶體管（型號為et191）u 、v、w相再生回路的基極-射極電壓（ cn6 ，cn7上測量）。以發(fā)射極為基準，測量b-e 正常值一般在2v左右，有問題的回路與正?；芈凡煌?，發(fā)現(xiàn)了就可以判定。檢查1c-1b 之間為短路， 即 c-b 極擊穿。 同時二極管d27也擊穿。 在更換上述部件后， 主軸報警變?yōu)?9報警。 查閱有關(guān)資料知：al-19 報警為 u相電流檢測電路偏置過流報警。對控制回