發(fā)那科機(jī)床SV449 報(bào)警的解決

李海峰

（1.濱州渤海活塞有限公司，山東濱州 256600；2.山東省發(fā)動(dòng)機(jī)活塞摩擦副重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東濱州 256600）

0 引言

發(fā)那科數(shù)控系統(tǒng)由于穩(wěn)定性和可靠性較強(qiáng)在國(guó)內(nèi)機(jī)床市場(chǎng)得到廣泛認(rèn)同，也是世界上使用較多的數(shù)控系統(tǒng)之一，包括0i 系列、0i Mate 系列、Power Mate 0 系列等各種規(guī)格的數(shù)控系統(tǒng)。雖然FANUC 數(shù)控系統(tǒng)硬件很可靠，但由于工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境惡劣程度不同，會(huì)產(chǎn)生各種各樣的報(bào)警，SV449 報(bào)警是經(jīng)常出現(xiàn)的報(bào)警類型之一。分析造成此報(bào)警的多種原因，給出對(duì)應(yīng)的解決方法。

1 報(bào)警內(nèi)容說明及相關(guān)硬件簡(jiǎn)介

SV449 英文顯示：“n AXIS：INV.IPM ALARM。”中文顯示：“n 軸：逆變器IPM 報(bào)警?！眻?bào)警內(nèi)容為：“在伺服放大器上檢測(cè)到強(qiáng)電回路的IPM 內(nèi)電壓下降、電流異常等問題?！贝藞?bào)警由各軸的伺服放大器檢出。當(dāng)報(bào)警SV449 時(shí)，i 伺服放大器通常在控制印制電路板的LED 上顯示“8.”“9.”“A.”的字符；i 的伺服放大器控制印制電路板上的ALARM 貼片燈會(huì)亮起。與SV449 報(bào)警相關(guān)的硬件為：伺服電機(jī)、伺服電機(jī)動(dòng)力電纜、伺服放大器模塊等。伺服電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子等組成，并且在伺服電機(jī)的定子上纏有電機(jī)繞組。伺服放大器通常分為：控制印制電路板、功率基板、小接口板和IPM 模塊。其中小接口板用于連接控制印制電路板和功率基板，安裝不牢時(shí)，伺服檢測(cè)會(huì)不正常并產(chǎn)生報(bào)警。IPM 模塊又稱IPM 晶體，屬于逆變回路的一部分，IPM 模塊將功率開關(guān)器件和驅(qū)動(dòng)電路連接在一起，內(nèi)含快速保護(hù)電路，自身不易損壞。SV449 報(bào)警就是伺服放大器內(nèi)IPM 模塊檢測(cè)異常（過流或電壓下降等）造成的。

2 SV449 報(bào)警的故障節(jié)點(diǎn)及故障對(duì)策

3 SV449 報(bào)警的排除過程

結(jié)合沈一機(jī)床廠CAK5060di 車床（圖1）的一次維修過程闡述報(bào)警的排除過程及方法。實(shí)例機(jī)床故障現(xiàn)象：最初不定時(shí)報(bào)X 軸逆變器IPM 報(bào)警，在對(duì)X 軸進(jìn)行常規(guī)診斷后又偶爾出現(xiàn)X 軸和Z 軸同時(shí)報(bào)警SV449。實(shí)例車床X 軸伺服電機(jī)動(dòng)力電纜在Z 軸方向上隨Z 軸移動(dòng)而移動(dòng)，且現(xiàn)場(chǎng)X 軸電機(jī)動(dòng)力電纜的保護(hù)拖鏈有破損。由于起初僅X 軸報(bào)警，使用萬用表測(cè)量了伺服電機(jī)的相間是否平衡，使用500 V 絕緣電阻表測(cè)量伺服電機(jī)和電機(jī)動(dòng)力電纜相間是否絕緣老化及每相對(duì)地是否短路，經(jīng)測(cè)量伺服電機(jī)和電機(jī)動(dòng)力電纜無故障。于是將X 軸電機(jī)動(dòng)力電纜從伺服放大器上直接拆除，并更改X 軸相關(guān)參數(shù)解除掉急停報(bào)警。相關(guān)參數(shù)如1005#7=1 控制軸拆除信號(hào)有效；12#7=1 將X 軸設(shè)定為拆除。X 軸拆除后在自動(dòng)狀態(tài)確保刀具不會(huì)碰撞工件的情況下，運(yùn)行加工程序仍然報(bào)警SV449。問題鎖定在伺服放大器上，實(shí)例車床X 軸與Z 軸同為i 伺服放大器且型號(hào)相同，可互相調(diào)換試驗(yàn)。在拆X 軸放大器時(shí)發(fā)現(xiàn)伺服控制印制電路板有松動(dòng)現(xiàn)象，可能是車床加工時(shí)振動(dòng)引起。對(duì)調(diào)兩軸的伺服放大器并重新固定，再接上電機(jī)動(dòng)力電纜后，車床正常加工百十個(gè)工件又出現(xiàn)了X 軸和Z 軸同時(shí)報(bào)警SV449 的現(xiàn)象?？紤]到兩軸伺服放大器同時(shí)壞掉的可能性不大，從兩軸的公共部分著手檢測(cè)，如進(jìn)線三相200 V、直流24 V 控制電源等。經(jīng)過仔細(xì)測(cè)量各電壓良好，機(jī)械維修人員又檢查了機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，給兩軸導(dǎo)軌加了潤(rùn)滑油并檢查了各軸的軸承，但機(jī)床運(yùn)行時(shí)故障依舊。

圖1 CAK5060di 車床控制模式

檢查加工程序，發(fā)現(xiàn)報(bào)警恰好發(fā)生在主軸變速后的一小段時(shí)間內(nèi)。CAK5060di 車床為變頻主軸，主軸箱內(nèi)配有變速離合器和變檔開關(guān)等。拆開主軸箱，經(jīng)過檢查離合器與變檔用接近開關(guān)都良好。裝回主軸箱蓋體時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)離合器與變檔開關(guān)的共用多芯電纜在主軸箱外的部分被磨破，并有銅線裸露。分線包扎處理后試車，發(fā)現(xiàn)主軸與主軸電機(jī)之間傳動(dòng)皮帶邊緣有小部分?jǐn)嗔殉蓷l狀物，條狀物一頭與皮帶相連，另一頭與皮帶斷開，長(zhǎng)度有20 多厘米。在主軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)此條狀物隨著傳動(dòng)皮帶的旋轉(zhuǎn)不斷甩動(dòng)，甩動(dòng)的同時(shí)條狀物將多芯電纜向主軸傳動(dòng)輪處拍打，拍打的頻率隨主軸轉(zhuǎn)速的不同而變化。更換皮帶并將多芯線合理固定后車床運(yùn)行不再出現(xiàn)SV449 報(bào)警故障。

4 實(shí)例機(jī)床報(bào)警原因分析

上述車床的故障排除過程，說明實(shí)例車床SV449 報(bào)警的原因與控制印制電路板、伺服電機(jī)和電機(jī)動(dòng)力電纜等無關(guān)。此次CAK5060di 車床報(bào)警SV449 主要是由于直流24 V 控制電源短時(shí)間內(nèi)被頻繁拉低，導(dǎo)致伺服放大器上的控制印制電路板工作不正常，這也是車床X 軸和Z 軸同時(shí)報(bào)警的原因。至于最初僅X 軸報(bào)警，推測(cè)為X 軸伺服放大器上的控制印制電路板松動(dòng)，進(jìn)而對(duì)直流24 V 的頻繁拉低反應(yīng)更為靈敏。

從圖1 中可以看出伺服放大器的控制印制電路板CX原A19B 接口上引入的24 V 控制電源與主軸變檔開關(guān)共用了一個(gè)+24 V 直流電源。進(jìn)入主軸箱的多芯線內(nèi)除了離合器線還包含變檔開關(guān)線，磨破的多芯線內(nèi)部恰好有1 根變檔開關(guān)線的+24 V 線被磨破。當(dāng)主軸傳動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)且條狀物將磨破的多芯線頻繁地拍打到主軸傳動(dòng)輪上時(shí)，變檔開關(guān)使用的+24 V線與主軸上金屬的傳動(dòng)輪不斷地接觸并伴有火花。這種頻繁的接觸相當(dāng)于頻繁接地，從而將+24 V 電壓頻繁拉低；但這種頻繁拉低又不同于+24 V 電壓直接接地，因此+24 V 電壓所用斷路器開關(guān)不會(huì)跳閘。電壓頻繁拉低現(xiàn)象在一定速度下表現(xiàn)地更加突出，造成控制印制電路板工作失常，進(jìn)而引起SV449報(bào)警。這與本實(shí)例車床SV449 報(bào)警總發(fā)生在主軸換速后的一小段時(shí)間內(nèi)相吻合。

5 與報(bào)警相關(guān)伺服系統(tǒng)維護(hù)

伺服系統(tǒng)主要包括CNC 控制單元、伺服驅(qū)動(dòng)單元、伺服電機(jī)、電機(jī)動(dòng)力電纜和反饋電纜等，對(duì)于SV449 報(bào)警在系統(tǒng)維護(hù)中主要關(guān)注伺服放大器模塊、伺服電機(jī)、電機(jī)動(dòng)力電纜和與控制單元相關(guān)的24 V 電源的維護(hù)。

5.1 伺服放大器的維護(hù)

伺服放大器是精密的電子部件，對(duì)工作的環(huán)境要求很高，需要進(jìn)行日常和定期維護(hù)。對(duì)于伺服放大器的工作環(huán)境要確保電氣柜干燥，環(huán)境溫度不超高。伺服放大器所在的柜體要密封，不能有過多的粉塵和油污。對(duì)于伺服放大器本身要經(jīng)常檢查各部件是否有松動(dòng)，冷卻風(fēng)扇是否需要清理污物等。有電池的要按計(jì)劃更換電池，以免數(shù)據(jù)丟失。

5.2 伺服電機(jī)和電機(jī)動(dòng)力電纜的維護(hù)

伺服電機(jī)不能長(zhǎng)時(shí)間滿負(fù)荷工作，電機(jī)及接口不能有冷卻液等浸入。電機(jī)本體需要檢查運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)是否振動(dòng)，有無噪聲，發(fā)熱狀態(tài)是否正常，外部是否有損傷等。電機(jī)使用場(chǎng)所溫度不能變化異常，不能有過多的外來振動(dòng)，要盡量避免灰塵等。電機(jī)動(dòng)力電纜要盡量避免油水浸泡，電纜外需要加必要的防護(hù)裝置，如穿尼龍軟管和加裝拖鏈等。另外也要經(jīng)常檢查電纜是否有破皮、張力是否太大等現(xiàn)象。

5.3 24 V 控制電源的維護(hù)

除了24 V 電源本體要進(jìn)行防潮除塵維護(hù)外，在24 V 控制電源維護(hù)時(shí)還應(yīng)多注意與其共用24 V 電源的其它器件的維護(hù)，如上文中提到的主軸變檔開關(guān)及開關(guān)線的維護(hù)。

6 結(jié)語

SV449 報(bào)警是發(fā)那科系統(tǒng)常見報(bào)警之一，維修時(shí)一般從伺服放大器、伺服電機(jī)、電機(jī)動(dòng)力電纜、各軸共用24 V 控制電源等著手：伺服放大器主要檢查控制印制電路板安裝是否牢固和放大器本身是否故障；伺服電機(jī)主要檢查繞組各相之間是否短路或相線接地，如繞組絕緣老化、電機(jī)內(nèi)部有掃膛現(xiàn)象、電機(jī)進(jìn)水等；電機(jī)動(dòng)力電纜主要檢查各相間是否短路或相線接地，如絕緣老化、電機(jī)線磨破接地等；各軸共用24 V 控制電源主要適用于多軸同時(shí)報(bào)警，特別是24 V控制電源存在短路或直流電源帶載能力降低，達(dá)不到規(guī)定電壓時(shí)；機(jī)械問題如導(dǎo)軌阻力過大或絲杠軸承壞也有可能引起報(bào)警。

維修SV449 報(bào)警關(guān)鍵要有故障處理的思路。實(shí)際維修時(shí)不要過于按部就班，要根據(jù)實(shí)際情況確定一種或多種維修方向逐一排除。維修時(shí)要第一時(shí)間認(rèn)真調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)，多咨詢故障頻率及時(shí)間點(diǎn)，多觀察故障現(xiàn)象及加工過程中的故障多發(fā)位置。只要做到有方法可用，善于咨詢，勤于觀察，SV449 報(bào)警還是容易解決的。