數(shù)控中梁組合鉆典型故障診斷與處理

■ 中車石家莊車輛有限公司 （河北石家莊 050000） 郭 磊

數(shù)控中梁組合鉆主要功能為完成鐵路貨車中梁上鉚接孔的加工。設(shè)備的數(shù)控裝置采用西門子802C數(shù)控系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)采用西門子611U系列伺服驅(qū)動(dòng)器和1FK7系列伺服電動(dòng)機(jī)。由于該設(shè)備在鐵路貨車制造過程中屬于關(guān)鍵裝備，所以設(shè)備狀態(tài)的好壞直接影響到公司鐵路貨車的質(zhì)量及生產(chǎn)進(jìn)度，掌握設(shè)備典型故障的診斷與處理方法對(duì)于維護(hù)好該設(shè)備至關(guān)重要。

1. 故障實(shí)例一

（1）故障現(xiàn)象 進(jìn)行回參考點(diǎn)操作時(shí)系統(tǒng)報(bào)警，故障代碼：020005，報(bào)警內(nèi)容：Z軸回參考點(diǎn)失敗。

（2）故障分析 中梁組合鉆Z軸采用增量脈沖編碼器作為反饋機(jī)構(gòu)，在確定工作坐標(biāo)前需通過零點(diǎn)開關(guān)確定坐標(biāo)基準(zhǔn)。Z軸回參考點(diǎn)的動(dòng)作過程中，當(dāng)手動(dòng)Z軸回參考點(diǎn)時(shí)，Z軸先快速移動(dòng)，如圖1所示。當(dāng)零點(diǎn)開關(guān)被擋塊壓下時(shí)，對(duì)應(yīng)PLC輸入點(diǎn)I0.5信號(hào)由1變?yōu)?，CNC接收到該跳變信號(hào)后輸出減速指令，使Z軸制動(dòng)后以低速向反方向移動(dòng)，如圖2所示。

當(dāng)擋塊釋放零點(diǎn)開關(guān)時(shí)，I0.5信號(hào)由0跳變?yōu)?，Z軸制動(dòng)后改變方向，以回參考點(diǎn)速度向參考點(diǎn)移動(dòng)，如圖3所示，當(dāng)零點(diǎn)開關(guān)再次被擋塊壓下時(shí)，I0.5信號(hào)由1變?yōu)?，此時(shí)起，CNC接受到的增量脈沖編碼器發(fā)出的第一個(gè)零位標(biāo)志脈沖時(shí)，Z軸再繼續(xù)運(yùn)行到參數(shù)設(shè)定的距離后停止，參考點(diǎn)確立，回參考點(diǎn)的過程結(jié)束。

圖1 Z軸回參考點(diǎn)的動(dòng)作過程

圖2 Z軸制動(dòng)后以低速向反方向移動(dòng)

圖3 Z軸制動(dòng)后改變方向，以回參考點(diǎn)速度向參考點(diǎn)移動(dòng)

根據(jù)故障現(xiàn)象及Z軸回參考點(diǎn)的動(dòng)作過程和條件，分析原因與零點(diǎn)開關(guān)有關(guān)。經(jīng)過試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)Z軸擋塊已經(jīng)遠(yuǎn)離零點(diǎn)開關(guān)位置后，調(diào)出PLC狀態(tài)表，IB0.5仍然顯示狀態(tài)為1。經(jīng)進(jìn)一步檢查，發(fā)現(xiàn)零點(diǎn)開關(guān)的彈簧疲勞失效，不能自動(dòng)復(fù)位。更換開關(guān)后故障消除。

（3）經(jīng)驗(yàn)小結(jié) 無法完成回參考點(diǎn)動(dòng)作的故障是數(shù)控機(jī)床中比較常見的故障之一，而導(dǎo)致這種故障的原因有擋塊松動(dòng)、減速開關(guān)失靈、參數(shù)丟失及編碼器等位置檢測(cè)反饋元件損壞等因素，其中擋塊松動(dòng)、減速開關(guān)失靈較為常見，參數(shù)丟失、編碼器損壞等出現(xiàn)的概率較低。所以在遇到這類故障時(shí)，通過監(jiān)控PLC的輸出通道狀態(tài)并掌握系統(tǒng)回參考點(diǎn)的過程對(duì)維修人員快速分析判斷故障點(diǎn)有很大幫助。

圖4 測(cè)試驅(qū)動(dòng)器電源

2. 故障實(shí)例二

（1）故障現(xiàn)象 通過操作面板移動(dòng)伺服軸時(shí)出現(xiàn)報(bào)警號(hào)700016，報(bào)警內(nèi)容：驅(qū)動(dòng)器未就緒。

（2）故障分析 觀察系統(tǒng)面板K1鍵使能指示燈亮，觀察PLC輸出狀態(tài)，Q1.7有輸出，檢查控制柜內(nèi)KA7吸合狀態(tài)。

如圖4所示，測(cè)得驅(qū)動(dòng)器電源63腳和9腳之間在KA7線圈失電時(shí)為DC24V，KA7線圈得電時(shí)為0V，說明脈沖使能控制良好。進(jìn)一步試機(jī)發(fā)現(xiàn)，雖有報(bào)警指示但是各軸還可以正常動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)器使能也可以保持，故障應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)器至系統(tǒng)反饋電路中。查閱手冊(cè)后發(fā)現(xiàn)，整流模塊72腳外接I1.7是驅(qū)動(dòng)器反饋數(shù)控系統(tǒng)的就緒信號(hào)，進(jìn)一步監(jiān)測(cè)數(shù)控系統(tǒng)IB1通道狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)系統(tǒng)操作面板移動(dòng)位置時(shí)，I1.7由1變?yōu)?，同時(shí)出現(xiàn)報(bào)警號(hào)700016。經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，由于整流模塊72腳外接線路不良導(dǎo)致I1.7點(diǎn)的反饋信號(hào)異常，更換備用線后試機(jī)，故障消除。

（3）經(jīng)驗(yàn)小結(jié) 對(duì)于700016號(hào)報(bào)警這類用戶定義的報(bào)警號(hào)，應(yīng)根據(jù)報(bào)警文本先觀察相應(yīng)的主要功能，如各軸能否正常運(yùn)行等進(jìn)行判斷，如果主要功能正常運(yùn)行則故障點(diǎn)可能出現(xiàn)在反饋回路側(cè)，反之出現(xiàn)在主回路中的可能性更大。

3. 故障實(shí)例三

（1）故障現(xiàn)象 手動(dòng)移動(dòng)X軸時(shí)，出現(xiàn)系統(tǒng)報(bào)警號(hào)025040，報(bào)警內(nèi)容：Z軸靜止功能監(jiān)控。

（2）故障分析 報(bào)警“025040靜止監(jiān)控”有時(shí)也被稱為“零速監(jiān)控”，是指當(dāng)軸處于STANDSTILL（可以理解為“運(yùn)動(dòng)中的靜止”）時(shí)的實(shí)際位置超差。軸在STANDSTILL時(shí)使能處于有效狀態(tài)，位置環(huán)是生效的，電動(dòng)機(jī)有力矩地帶著負(fù)載處于“位置保持”狀態(tài)。如果此時(shí)實(shí)際位置超過了軸數(shù)據(jù)MD36030中所設(shè)定的公差帶，則報(bào)警“靜止監(jiān)控”。進(jìn)一步觀察，在手動(dòng)移動(dòng)X軸時(shí)，Z軸有向下的動(dòng)作。根據(jù)以上條件分析，判斷是驅(qū)動(dòng)器公共部分出現(xiàn)問題，可能性最大的是電源模塊。X軸運(yùn)行時(shí)Z軸的力矩不能保持負(fù)載處于“位置保持”狀態(tài)，進(jìn)而在重力的作用下下降，然后出現(xiàn)報(bào)警，X軸停止動(dòng)作，Z軸力矩恢復(fù)正常。更換驅(qū)動(dòng)器電源模塊后試機(jī)，故障消除。

（3）經(jīng)驗(yàn)小結(jié) 對(duì)于025040靜止監(jiān)控報(bào)警的出現(xiàn)，垂直軸應(yīng)先考慮是否配重或驅(qū)動(dòng)器電源等外部元件出現(xiàn)了問題，造成電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小，無法保持住軸的位置，在重力作用下使軸位置發(fā)生了變化，從而出現(xiàn)報(bào)警；而水平軸應(yīng)先考慮軸數(shù)據(jù)MD36030是否丟失或修改，可根據(jù)情況采用增大軸公差帶數(shù)值來消除報(bào)警。

4. 結(jié)語

維修工作的直接目的和結(jié)果是使設(shè)備恢復(fù)正常狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)制造的順利進(jìn)行，保障產(chǎn)品質(zhì)量。作為設(shè)備電氣維修人員，應(yīng)該不斷地學(xué)習(xí)和掌握新的知識(shí)與技術(shù)，熟悉設(shè)備的控制原理與構(gòu)成，針對(duì)各類故障進(jìn)行總結(jié)，得出有效的維修診斷方法。上述幾個(gè)維修實(shí)例，是本人近幾年在維修工作中經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，希望這些分析對(duì)大家在日常工作中開拓維修思路能有所幫助。