伺服系統(tǒng)的故障診斷與維修1.ppt

1、第五章數(shù)控操縱系統(tǒng)故障診斷，一、數(shù)控操縱系統(tǒng)簡(jiǎn)介二、數(shù)控操縱系統(tǒng)自診斷三、數(shù)控操縱系統(tǒng)診斷方法和數(shù)控工作母機(jī)回基準(zhǔn)點(diǎn)故障四、數(shù)控工作母機(jī)主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障診斷五、數(shù)控工作母機(jī)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障診斷六、數(shù)控機(jī)床位置檢測(cè)系統(tǒng)故障診斷，目前數(shù)控系統(tǒng)種類繁多，形式各異這些個(gè)的結(jié)構(gòu)特征來(lái)源于系統(tǒng)初期設(shè)定修訂的基本要求和工程設(shè)定修訂的構(gòu)想。 根據(jù)制造商的不同，在修訂思想上也可能各有千秋。 某系統(tǒng)采用小板結(jié)構(gòu)，便于更換板和靈活耦合，某系統(tǒng)面向大板結(jié)構(gòu)，有利于系統(tǒng)工作的可靠性，不斷提高系統(tǒng)的平均無(wú)失效率。 在任何一種系統(tǒng)中，它們的基本原理和配置都非常相似。 數(shù)值操縱系統(tǒng)由控制系統(tǒng)硬件和軟件操縱系統(tǒng)兩大部分組成：控

2、制系統(tǒng)硬件以微處理器為核心，大規(guī)模IC集成電路芯片、音序器、伺服驅(qū)動(dòng)單元針織面料、伺服電機(jī)、各種投入產(chǎn)出設(shè)備(顯示器、控制面板、 作為投入產(chǎn)出軟件操縱系統(tǒng)的數(shù)控軟件由數(shù)據(jù)投入產(chǎn)出、插補(bǔ)控制、手工工具校正控制、加減速控制、位置控制、伺服控制、牛鼻子板控制、顯示控制、接口控制等控制軟件，以及各種殘奧儀表、警報(bào)文本等構(gòu)成。 數(shù)值操縱系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，必須分析、判斷各硬件和軟件，定位故障，進(jìn)行修理。 作為一名好的數(shù)控設(shè)備維修人員，必須具備電子電路、零配件、計(jì)算機(jī)硬件和軟件、接口技術(shù)、測(cè)控技術(shù)等方面的知識(shí)。數(shù)值操縱系統(tǒng)概要、數(shù)值操縱系統(tǒng)中具有代表性的主要有FANUC公司系統(tǒng)、SIEMENS公司系統(tǒng)、MIT

3、SUBISHI公司系統(tǒng)、A-B公司系統(tǒng)、FAGOR公司系統(tǒng)等主要介紹： FANUC系統(tǒng)、SIEMENS系統(tǒng)、 MITSUBISHI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：從大板結(jié)構(gòu)向模塊化結(jié)構(gòu)，經(jīng)常進(jìn)行數(shù)值操縱系統(tǒng)的介紹，(一) FANUC數(shù)值操縱系統(tǒng)的介紹FANUC公司成立于1956年，1959年發(fā)表了電液步進(jìn)大頭針電動(dòng)機(jī)。 70年代，在從Gettes公司引進(jìn)直流伺服電機(jī)制造技術(shù)的同時(shí)，與西門子合作，學(xué)習(xí)了其先進(jìn)的硬件技術(shù)，在一九七九年成功開(kāi)發(fā)出了5個(gè)系統(tǒng)，隨后與西門子共同開(kāi)發(fā)出了7個(gè)系統(tǒng)。 從此，F(xiàn)ANUC成為世界上最大的專業(yè)數(shù)控制廠商。 FANUC公司目前生產(chǎn)的CNC裝置為F0、F10F11F12、F15、F16、F

4、18。 F00F100110 120150系列包括計(jì)算機(jī)數(shù)字控制(CNC )、PMC和MMC三個(gè)二進(jìn)制位，在F010111215中添加了多媒體卡多媒體內(nèi)存條(MMC )功能。 產(chǎn)品特點(diǎn)：雖然結(jié)構(gòu)上采用有日子大的板結(jié)構(gòu)，但新產(chǎn)品已采用模塊化結(jié)構(gòu)采用專用LSI (大規(guī)模集成大IC集成電路)，提高集成度、可靠性、減小體積、降低成本的產(chǎn)品應(yīng)用范圍很廣。 每個(gè)CNC裝置可搭載多個(gè)控制軟件，適合多個(gè)工作母機(jī)持續(xù)采用新工藝、新技術(shù)。 表面貼裝技術(shù)表面裝載技術(shù)(SMT )、多層印刷電路板、光纜等CNC裝置的體積減少，采用面板組裝式、內(nèi)置式PMC (可程序設(shè)計(jì)師設(shè)備插座支重輪)、FANUC6系統(tǒng)(1979年)在

5、70年代末和80年代初期的數(shù)控機(jī)床FS6和西門子6的系統(tǒng)構(gòu)成基本相同(合作品)，除了伺服電機(jī)、PLC采用西門子公司的產(chǎn)品外，其馀部分采用完全相同的硬件大板結(jié)構(gòu)，上面插入電源模塊、存儲(chǔ)板等小板，電腦CPU采用8086， 該CNC系列為多處理機(jī)操縱系統(tǒng)，其主電腦CPU、PMC及格拉夫快速顯示的電腦CPU均采用8086伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)FANUC直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，用脈沖編碼器進(jìn)行位置檢測(cè)，構(gòu)成半閉環(huán)位置操縱系統(tǒng)， 系統(tǒng)一般具有獨(dú)立安裝的配電盤(pán)，在配電盤(pán)內(nèi)安裝系統(tǒng)主要零配件(例如CNC裝置、伺服驅(qū)動(dòng)、輸入用戶針織面料、電源用戶針織面料)主軸的這個(gè)用戶針織面料是分開(kāi)的安裝方式，一般安裝在供電盤(pán)內(nèi)的系統(tǒng)軟件是固定式

6、專用軟件中國(guó)80年代進(jìn)口的數(shù)控機(jī)床， 所有FS6系統(tǒng)都大量組合采用，目前許多組合FS6的工作母機(jī)正在使用中，這些個(gè)設(shè)備進(jìn)入故障多發(fā)期，因此，數(shù)控機(jī)床維修中的常見(jiàn)系統(tǒng)之一F3簡(jiǎn)化版(經(jīng)濟(jì))另注： Fs6 F9強(qiáng)化版(1980年)，F(xiàn)11系列(1984年) F11系列是FANUC公司在20世紀(jì)80年代初期開(kāi)發(fā)、廣泛應(yīng)用的FANUC代表產(chǎn)品之一，由于在80年代進(jìn)口的高級(jí)數(shù)控機(jī)床中被廣泛采用，因此該系列的產(chǎn)品有F101112三個(gè)基本規(guī)格，其基本構(gòu)造相似，性能和使用狀況不同。 F11的硬件仍為大板結(jié)構(gòu)(主電腦CPU為68000，這也使得多處理器操縱系統(tǒng)硬件采用盡可能專用的大規(guī)模IC集成電路和厚膜電路(2

7、2布搖滾樂(lè))，零配件減少30，CNC系統(tǒng)與操作面板、I/O單元之間形成光纜可分離安裝伺服驅(qū)動(dòng)器和主軸驅(qū)動(dòng)器一般采用FANUC天線計(jì)程儀式交流伺服驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)軟件固定式專用軟件，最多控制5軸，實(shí)現(xiàn)所有控制軸的聯(lián)動(dòng)，F(xiàn)0系統(tǒng)(1985年) F0系列由FANUC公司在1985年代后半期是中國(guó)市場(chǎng)上銷量最大的系統(tǒng)(F0C系列、F0D系列)，產(chǎn)品目標(biāo)是小型低價(jià)格，其中F0MC/TC是其代表性產(chǎn)品，F(xiàn)0MD和F0TD是F0MA和F0TA的簡(jiǎn)化版(經(jīng)濟(jì))。 硬件構(gòu)成采用將內(nèi)存板、I/O板、軸控制模塊、電源UC針織面料插入主機(jī)板的傳統(tǒng)構(gòu)成方式。 由于其主機(jī)板比其他系列的主機(jī)板要小得多，所以結(jié)構(gòu)緊湊，小型F0系列

8、采用多微處理器CNC系統(tǒng)，F(xiàn)0A系列的主電腦CPU為80186，F(xiàn)0B系列的主電腦CPU為80286，F(xiàn)0C系列的主電腦CPU為80386 .音序器(內(nèi)置的F0可與FANUC S系列、系列、c系列、系列等數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組合使用，可實(shí)現(xiàn)不受漂移影響、高速、高精度控制的高性能固定軟件和采用菜單操作的軟件功能面板，是簡(jiǎn)單的人機(jī)具有多種自我診斷功能的系統(tǒng)通過(guò)遠(yuǎn)程緩沖器接口與PC連接，用PC控制加工，實(shí)現(xiàn)信息傳遞，系統(tǒng)之間也通過(guò)I/O Link男低音連接的F0 Mate是F0系列的派生產(chǎn)品，是比F0更緊湊、更經(jīng)濟(jì)的CNC裝置。 FANUC151618系統(tǒng)f 151616 i18 I系列系統(tǒng)有F15

9、1618、F15i16i18i以及FS150160180、F160i180i等型號(hào)，該系列系統(tǒng)是為工廠自動(dòng)化而修訂的數(shù)值操縱系統(tǒng)，是當(dāng)前國(guó)際上技術(shù)和性能最先進(jìn)的數(shù)值操縱系統(tǒng)的一部分系統(tǒng)的硬件與微電子技術(shù)的發(fā)展同步，采用超大規(guī)模集成芯片，電腦CPU為80486或奔騰系列處理器，有64二進(jìn)制位RISC芯片等，系統(tǒng)零配件采用立體化、高密度的實(shí)現(xiàn)方式(FANUC公司的專利技術(shù))，除了主機(jī)板外， 印刷線路板按物理功能劃分為小模塊，用戶易于擴(kuò)展系統(tǒng)，維護(hù)方便，體積小的F15采用模塊式傳真男低音結(jié)構(gòu)，采用多電腦CPU操縱系統(tǒng)，主電腦CPU采用68020，又采用一個(gè)子電腦CPU，PMC 軸控制、格拉夫快速控制

10、、通訊和自動(dòng)編程也分別采用8.4in或9.5 in tft (薄膜晶體管薄膜晶體管型)彩色液晶顯視器，系統(tǒng)可以安裝I系列數(shù)字交流伺服系統(tǒng)， 主軸控制通過(guò)可采用I系列主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)F151618系列系統(tǒng)的I/O link (串行口)接口，也可連接各種外圍設(shè)備。 并通過(guò)DNC1或DNC2接口與Cell Controller或以太網(wǎng)連接，由上位機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化，以及F1618系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖、FANUC30i-MODEL A、日本FANUC的最新高級(jí)控制支重輪， 目前配置最高的數(shù)控特點(diǎn)：1.最大操縱系統(tǒng)為10系統(tǒng)(頻道)2.最大軸數(shù)和最大主軸配置在40軸，其中進(jìn)給軸為32軸，主軸為8軸，最大同時(shí)

11、控制軸數(shù)為24軸/系統(tǒng)3 .最大PMC系統(tǒng)數(shù)為3系統(tǒng)，最大I/O點(diǎn)數(shù)為4096點(diǎn)/4096點(diǎn)4 .可預(yù)讀段最多為1000段。FANUC系統(tǒng)、F0系列數(shù)控裝置為多微處理器系統(tǒng)F0A系列主電腦CPU:80186； F0B系列主電腦CPU:80286； F0C系列主電腦CPU:80386； 內(nèi)置可編程控制器(PMC ) 電腦CPU:8086。 F0系列數(shù)控裝置適用于中小型數(shù)控機(jī)床。 FANUC系統(tǒng)、F10、F 11、F12系列有m、t、TT等型號(hào)m型：用于加工中心、成形銑刀盤(pán)、鉆床。 t型：車床用TT型：用于雙信息幀車床。 F10、F11系列的主機(jī)板采用大主板結(jié)構(gòu)，其他主板和模塊采用小主板插入主機(jī)板

12、。 F12系列的所有基板都分別安裝在兩塊基板上。 F10、F 11、F12系列為多處理機(jī)系統(tǒng)，主機(jī)板顯示芯片和PMG的電腦CPU為6800。 FANUC系統(tǒng)、F15系列采用32位色自動(dòng)智能型(AI )數(shù)控裝置結(jié)構(gòu)：模數(shù)化多星空衛(wèi)視(FANUCBUS )男低音主電腦CPU為68020，PMC、軸控制、圖形控制、通信、自動(dòng)編程功能均可由各自的CPU F15系列構(gòu)成215軸系統(tǒng)， 適用于大型工作母機(jī)、多系統(tǒng)和多軸控制、FANUC系統(tǒng)，F(xiàn)16系列的功能位于F15系列和F0系列之間的構(gòu)成：32位色采用多主男低音的32位色CISC (complexinstructionsetcomputer )處理器RI

13、SC (reduction FANUC系統(tǒng)、F18系列是在F16系列之后發(fā)售的32位色數(shù)控裝置，功能在F15系列和F0系列之間，但低于F16系列。 特點(diǎn)：能進(jìn)行4軸伺服和2軸主軸控制。西門子系統(tǒng)、西門子數(shù)控裝置有sinumerik3、8、810、820、550、880、805、840等系列數(shù)控裝置，每個(gè)系列都有適合不同加工類型的工作母機(jī)數(shù)控裝置。 結(jié)構(gòu)： SIEMENS數(shù)控裝置采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有接口診斷功能和數(shù)據(jù)通訊功能；(二) SIEMENS數(shù)值操縱系統(tǒng)簡(jiǎn)介SIEMENS是一家生產(chǎn)數(shù)值操縱系統(tǒng)的著名廠家， SINUMERIK的CNC數(shù)控裝置主要有SINUMERIK 388108208508

14、05840系列等，SIEMENS 810820系統(tǒng)SIEMENS 810820是西門子公司于20世紀(jì)80年代中期開(kāi)發(fā)的CNC、PLC一體型操縱系統(tǒng)，適用于普通車、成形銑刀、 適用于磨床的控制，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，可靠，是80年代末、90年代初的數(shù)控機(jī)床廠810和820的區(qū)別只是顯視器，810是9in單色顯示，系統(tǒng)電源是24V。 820是12in單色或彩色顯示，系統(tǒng)電源為交流220V，其佗硬件、軟件部分完全一致，810820最多6軸(其中2個(gè)可以控制為主軸)，3軸連動(dòng)系統(tǒng)為電源、顯視器、電腦CPU板、存儲(chǔ)器(MEMEPROMRAM ) 硬件采用多種LSI和專用IC集成電路主電腦CPU為8018

15、6 PLC，最多128點(diǎn)輸入64點(diǎn)輸出，用戶群計(jì)程儀容量為12KB，PLC采用STEP5語(yǔ)言計(jì)程儀編程， SIEMENS 3系統(tǒng)SIEMENS 3系統(tǒng)是西門子公司80年代初期研發(fā)的中速全功能數(shù)值操縱系統(tǒng)，西門子公司銷量最大的系統(tǒng)，采用20世紀(jì)80模塊結(jié)構(gòu)，電腦CPU模塊、NC內(nèi)存模塊、操作面板接口、NCPC連接模塊， 伺服測(cè)量電路、PLC計(jì)程儀編程接口、邏輯模塊、擴(kuò)展設(shè)備接口、PLC存儲(chǔ)器和各種I/O等17模塊組成的3個(gè)系統(tǒng)的機(jī)箱根據(jù)配置、類別、型號(hào)，采用因特爾8086 電腦CPU的輪廓軌跡控制CNC系統(tǒng)，系統(tǒng)為4 任意三軸聯(lián)動(dòng)PLC采用SIMATIC S5的PLC130B，投入產(chǎn)出點(diǎn)各512

16、點(diǎn)采用12in彩色顯示器或9in單色顯示器，SIEMENS 850880 850880是西門子80年代末期開(kāi)發(fā)的工作母機(jī)和柔性制造系統(tǒng)。 適合高性能、復(fù)雜的工作母機(jī)FMS、CIMS的需要。 多電腦CPU輪廓控制的CNC系統(tǒng)。 1986年西門子公司采用數(shù)控三系統(tǒng)電路板標(biāo)準(zhǔn)(高230mm )、數(shù)控PLC雙通訊端口RAM耦合方式、英特爾80186 電腦CPU芯片，生產(chǎn)850系統(tǒng)，該P(yáng)LC還在130WB或150U 1988年沿襲了對(duì)850系統(tǒng)的缺陷， 在公布了80186的數(shù)控880后，推主電腦CPU采用80386的880GA2型系統(tǒng)，850880系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)一般由操作面板、主底盤(pán)車、工作母機(jī)控制板3大部分構(gòu)成，用兩個(gè)機(jī)架支撐兩排中央控制器，中央控制器在數(shù)控電腦CPU、SV 電腦CPU (伺服CPU 包括COMCPU (通訊)的插件擴(kuò)展模塊提供有校正測(cè)量電路模塊、存儲(chǔ)器模塊、NC 電腦CPU 24、SV 電腦CPU 24、PLC投入產(chǎn)出板以及擴(kuò)展用戶針織面料和接口針織面料的面板12英寸彩色顯示器， 全功能牛鼻子板及2個(gè)串行用戶計(jì)程儀程序存儲(chǔ)器RAM容量為128KB、EPROM容量為128KB、用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RANM容量為488的計(jì)時(shí)器256、計(jì)數(shù)器128個(gè)是采用SINNEC HI總成連接方式的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)， SIEMENS 80