FANUC交流伺服驱动系统故障维修举例一

例232．小范围移动正常、大范围移动出现剧烈振动的故障维修

故障现象：某采用FANUC 0T数控系统的数控车床，开机后，只要Z轴一移动，就出现剧烈振荡，CNC无报警，机床无法正常工作。  

分析与处理过程：经仔细观察、检查，发现该机床的Z轴在小范围(约2.5mm以内)移动时，工作正常，运动平稳无振动：但一旦超过以上范围，机床即发生激烈振动。

根据这一现象分析，系统的位置控制部分以及伺服驱动器本身应无故障，初步判定故障在位置检测器件，即脉冲编码器上。

考虑到机床为半闭环结构，维修时通过更换电动机进行了确认，判定故障原因是由于脉冲编码器的不良引起的。

为了深入了解引起故障的根本原因，维修时作了以下分析与试验：

1)在伺服驱动器主回路断电的情况下，手动转动电动机轴，检查系统显示，发现无论电动机正转、反转，系统显示器上都能够正确显示实际位置值，表明位置编码器的A、B、*A、*B信号输出正确。

2)由于本机床Z轴丝杠螺距为5mm，只要Z轴移动2mm左右即发生振动，因此，故障原因可能与电动机转子的实际位置有关，即脉冲编码器的转子位置检测信号C1、C2、C4、C8信号存在不良。

根据以上分析，考虑到Z轴可以正常移动2.5mm左右，相当于电动机实际转动180º，因此，进一步判定故障的部位是转子位置检测信号中的C8存在不良。

按照上例同样的方法，取下脉冲编码器后，根据编码器的连接要求(见表6-1)，在引脚N/T、J/K上加入DC5V后，旋转编码器轴，利用万用表测量C1、C2、C4、C8，发现C8的状态无变化，确认了编码器的转子位置检测信号C8存在故障。

表6-1  编码器引脚连接表

进一步检查发现，编码器内部的C8输出驱动集成电路已经损坏；更换集成电路后，重新安装编码器，并按上例同样的方法调整转子角度后，机床恢复正常。

例233．开机后发生周期性振动的报警维修

故障现象：一台配套FANUC llM的加工中心，开机时，CRT显示SV008号报警，Z轴发生周期性振动。  

分析与处理过程：FANUC llM系统出现SV008报警的含义是“坐标轴停止时的误差过大”，引起本报警的可能原因有：

1)系统位置控制参数设定错误。

2)伺服系统机械故障。

3)电源电压异常。

4)电动机和测速发电机、编码器等部件连接不良。

根据上述可能的原因，再结合Z轴作周期性振动的现象综合分析，并通过脱开电动机与丝杠的连接试验，初步判定故障原因在伺服驱动系统的电气部分。

为了进一步判别故障原因，维修时更换了X、Z轴的伺服电动机，进行试验，结果发现故障不变，由此判定故障原因不在伺服电动机。

由于X、Y、Z伺服驱动器的控制板规格一致，在更改设定、短接端后，更换控制板试验，证明故障原因在驱动器的控制板上。

更换驱动器控制板后，故障排除，机床恢复正常。

例234．运动过程中出现振动的故障维修

故障现象：一台配套FANUC 11ME系统的加工中心，在长期使用后，X轴作正向运动时发生振动。

分析与处理过程：伺服进给系统产生振动、爬行的原因主要有以下几种：

1)机械部分安装、调整不良。

2)伺服电动机或速度、位置检测部件不良。

3)驱动器的设定和调整不当。

4)外部干扰、接地、屏蔽不良，等等。

为了分清故障部位，考虑到机床伺服系统为半闭环结构，脱开电动机与丝杠的连接后再次开机试验，发现故障仍然存在，因此初步判定故障原因在伺服驱动系统的电气部分。

为了进一步判别故障原因，维修时更换了X、Y轴的伺服电动机，进行试验，结果发现故障转移到了Y轴，由此判定故障原因是由于X轴电动机不良引起的。

利用示波器测量伺服电动机内装式编码器的信号，最终发现故障是由于编码器不良而引起的；更换编码器后，机床恢复正常工作。

例235．开机后电动机产生尖叫的故障维修

故障现象：一台配套FANUC 15MA数控系统的龙门加工中心，在起动完成、进入可操作状态后，X轴只要一运动即出现高频振荡，电动机产生尖叫，系统无任何报警。

分析与处理过程：在故障出现后，观察X轴拖板，发现实际拖板振动位移很小；但触摸电动机输出轴，可感觉到转子在以很小的幅度、极高的频率振动：且振动的噪声就来自X轴伺服电动机。

考虑到振动无论是在运动中还是静止时均发生，与运动速度无关，故基本上可以排除测速发电机、位置反馈编码器等硬件损坏的可能性。

分析可能的原因是CNC中与伺服驱动有关的参数设定、调整不当引起的：且由于机床振动频率很高，因此时间常数较小的电流环引起振动的可能性较大。

由于FANUC 15MA数控系统采用的是数字伺服，伺服参数的调整可以直接通过系统进行，维修时调出伺服调整参数页面，并与机床随机资料中提供的参数表对照，发现参数PRMl852、PRMl825与提供值不符，设定值见下：

       参数号    正常值    实际设定值

       1852      1000       3414

       1825      2000       2770

将上述参数重新修改后，振动现象消失，机床恢复正常运行。

例236．驱动器无准备好信号的故障维修

故障现象：一台配套FANUC 0M系统的加工中心，机床起动后，在自动方式运行下，CRT显示401号报警。分析与处理过程：FANUC OM出现401号报警的含义是“轴伺服驱动器的VRDY信号断开，即驱动器未准备好”。

根据故障的含义以及机床上伺服进给系统的实际配置情况，维修时按下列顺序进行了检查与确认：

1)检查L/M/N轴的伺服驱动器，发现驱动器的状态指示灯PRDY、VRDY均不亮。

2)检查伺服驱动器电源ACl00V、ACl8V均正常。

3)测量驱动器控制板上的辅助控制电压，发现±24V，±15V异常。

根据以上检查，可以初步确定故障与驱动器的控制电源有关。

仔细检查输入电源，发现X轴伺服驱动器上的输入电源熔断器电阻大于2MΩ，远远超出规定值。经更换熔断器后，再次测量直流辅助电压，±24V，±15V恢复正常，状态指示灯PRDY、VRDY均恢复正常，重新运行机床，401号报警消失。

例237．伺服驱动器出现TG报警的故障维修

故障现象：某配套FANUC PM0系统的数控车床，在加工过程中，不定期地经常出现ALM401号报警。

分析与处理过程：FANUC PM0系统ALM401报警的含义是“伺服驱动器的‘准备好’(DRDY)信号断开”，通过对驱动器的检查，可以得知其原因是伺服驱动器的TG报警。由于本故障为不定期发生，可以认为电缆的连接不可靠是引起故障的原因之一。

重新连接驱动器的连接电缆及屏蔽线、接地线，故障不再出现。

例238．伺服驱动器出现HC报警的维修

故障现象：一台配套FANUC l5MA数控系统的龙门加工中心，开机时Y轴伺服一接通，系统就出现过电流报警(报警SV003)。

分析与处理过程：FANUC l5MA系统SV003报警的内容为“YAXIS EXCESS CURRENT IN SERVO”。检查X、Y、Z伺服驱动器的状态指示，发现Y轴伺服驱动器的过电流报警灯HC(红色)亮，指示Y伺服驱动器的直流母线存在过电流。

从本章前述可知，FANUC交流伺服直流母线是通过三相整流桥DS将R、S、T三相交流电整流成直流后，经电容C滤波作为逆变回路的逆变电源。因此，故障可能的原因有：

1)控制板的直流母线电流检测环节(如：采样电阻R1)、反馈环节不良。

2)逆回路的大功率晶体管损坏。

通过使用在线测试仪，同时进行Y轴驱动器控制板和Z轴驱动器控制板的信号比较，发现Y轴驱动器控制板上有两个厚膜集成电路(型号DV47HA6640)损坏，使同一相中的两个大功率晶体管同时导通，造成了直流母线的短路。更换两个损坏的厚膜集成电路DV47HA6640后，故障排除。

例239．α伺服驱动器出现报警“8”的故障维修

故障现象：采用FANUC-0M数控系统的立式加工中心，在加工过程中，出现ALM414报警，α伺服驱动器显示报警“8”。

分析与处理过程：该机床采用的是FANUCα系列数字伺服驱动系统，对照本书5.2.2节内容可知，系统ALM414报警的含义为“X轴的数字伺服系统错误”。α驱动器显示“8”，表示L轴(在机床上为X轴)过电流。

根据报警显示内容，通过机床自诊断功能，检查诊断参数DGN 720，发现其第4位为“1”，即X轴出现过电流(HCAL)报警。

根据第5章所述，FANUC数字伺服X轴产生HCAL报警的原因主要有：

1)X轴伺服电动机的电枢线产生错误。

2)伺服驱动器内部的晶体管模块损坏。

3)X轴伺服电动机绕组内部短路。

4)伺服驱动器的主板PCB损坏。

根据故障情况，由于发生故障前机床可以正常工作，故基本可以排除X轴伺服电动机联接错误的可能性。

测量X轴伺服电动机的电枢绕组，发现三相绕组电阻相同，阻值在正常的范围，故可以排除电动机绕组内部短路的原因。

检查伺服驱动器内部的晶体管模块，用万用表测得电源输入端的相间电阻只有6Ω，低于正常值。因此，可以初步判定驱动器内部晶体管模块损坏。

经仔细检查确认晶体管模块已经损坏；更换一晶体管模块后，故障排除。

例240．故障现象：某配套FANUC 0i系统、αi系列伺服驱动的立式数控铣床，在自动加工过程中突然出现ALM414、ALM411报警。

分析与处理过程：FANUC 0i系统发生ALM411报警的含义是“移动过程中位置遍差过大”；ALM414的含义是“数字伺服报警(Z-Axis DETECTION SYSTEM ERROR)”。

检查Z驱动器显示“8”，表明Z轴IPM报警，可能的原因是Z轴过电流、过热或IPM控制电压过低。利用系统诊断参数DGN200检查发现DGN200 bit5=“1”，表明Z轴驱动器出现过电流报警。

根据以上诊断、检查，可以初步确认故障原因为在Z轴过电流。考虑到机床的伺服进给系统为半闭环结构，维修时脱开了电动机与丝杠间的联轴器，手动转动丝杠，发现该轴运动十分困难，由此确认故障原因在机械部分。

进一步检查机床机械部分，发现Z导轨表面无润滑油，检查机床润滑系统的定量分油器，确认定量分油器不良。更换定量分油器后，通过手动润滑较长时间，保证Z导轨润滑良好后，再次开机试验，报警消失，机床恢复正常工作。

例241．驱动器同时出现OV、TG报警的故障维修

故障现象：一台配套FANUC 0TE-A2系统的数控车床，X轴运动时出现ALM401报警。

分析与处理过程：检查报警时X轴伺服驱动板PRDY指示灯不亮，OV、TG两报警指示灯同时亮，CRT上显示ALM401号报警。断电后NC重新起动，按X轴正/负向运动键，工作台运动，但约2~3s，又出现ALM401号报警，驱动器报警不变。

由于每次开机时，CRT无报警，且工作台能运动，一般来说，NC与伺服系统应工作正常，故障原因多是由于伺服系统的过载。

为了确定故障部位，考虑到本机床为半闭环结构，维修时首先脱开了电动机与丝杠间的同步齿型带，检查X轴机械传动系统，用手转同步带轮及X轴丝杠，刀架上下运动平稳正常，确认机械传动系统正常。

检查伺服电动机绝缘、电动机电缆、插头均正常。但用电流表测量X轴伺服电动机电流，发现X轴静止时，电流值在6~1lA范围内变动。因X轴伺服电动机为A06B-0512-B205型电动机，额定电流为6.8A，在正常情况下，其空载电流不可能大于6A，判断可能的原因是电动机制动器未松开。

进一步检查制动器电源，发现制动器DC90V输入为“0”，仔细检查后发现熔断器座螺母松动，连线脱落，造成制动器不能松开。重新连接后，确认制动器电源已加入；开机，故障排除。

例242．驱动器同时出现TG、DC报警的故障维修

故障现象：某配套FANUC 0M的二手数控铣床，采用FANUC S 系列三轴一体型伺服驱动器，开机时，驱动器同时出现L/M/N轴的TG、DC报警。

分析与处理过程：FANUC S系列数字伺服出现TG报警的含义是“速度控制单元断线，即伺服电动机或编码器连接不良或速度控制单元设定错误”。DC报警的含义是“直流母线过电压”，可能的原因有直流母线的斩波管、制动电阻等元器件不良，或系统电源不正确等。

由于机床为二手设备，仔细检查驱动器与线X、Y、Z轴伺服电动机的连接，未发现断线；检查驱动器的主回路输入电压正确，直流母线的电压为DC260V，且机床X、Y、Z轴尚未工作。根据以上检查，基本确定报警与实际驱动器的外部工作条件无关，报警是由于驱动器本身的原因引起的。

考虑到机床为二手设备，开机前已经长时间未使用，利用观察法，仔细检查驱动器的各元器件，发现驱动器中的熔断器FU2(2A)已经熔断；更换同规格的熔断器后，再次开机，驱动器报警消除，故障被排除。

例243．可以少量运动且电动机发热的故障维修

故障现象：一台配套FANUC 0M的二手数控铣床，采用FANUC S系列三轴一体型伺服驱动器，开机后，X、Y轴工作正常，但手动移动Z轴，发现在较小的范围内，Z轴可以运动，但继续移动Z轴，系统出现伺服报警。

分析与处理过程：根据故障现象，检查机床实际工作情况，发现开机后Z轴可以少量运动，不久温度迅速上升，表面发烫。

分析引起以上故障的原因，可能是机床电气控制系统故障或机械传动系统的不良。为了确定故障部位，考虑到本机床采用的是半闭环结构，维修时首先松开了伺服电动机与丝杠的连接，并再次开机试验，发现故障现象不变，故确认报警是由于电气控制系统的不良引起的。

由于机床Z轴伺服电动机带有制动器，开机后测量制动器的输入电压正常，在系统、驱动器关机的情况下，对制动器单独加入电源进行试验，手动转动Z轴，发现制动器已松开，手动转电动机轴平稳、轻松，证明制动器工作良好。

为了进一步缩小故障部位，确认Z轴伺服电动机的工作情况，维修时利用同规格的X轴电动机在机床侧进行了互换试验，发现换上的电动机同样出现发热现象，且工作时的故障现象不变，从而排除了伺服电动机本身的原因。

为了确认驱动器的工作情况，维修时在驱动器侧，对X、Z轴的驱动器进行了互换试验，即：将X轴驱动器与Z伺服电动机连接，Z轴驱动器与X轴电动机连接。经试验发现故障转移到了X轴，Z轴工作恢复正常。

根据以上试验，可以确认以下几点：

1)机床机械传动系统正常，制动器工作良好。

2)数控系统工作正常；因为当Z轴驱动器带X轴电动机时，机床无报警。

3)Z轴伺服电动机工作正常；因为将它在机床侧与X轴电动机互换后，工作正常。

4)Z轴驱动器工作正常：因为通过X驱动器(无故障)在电柜侧互换，控制Z轴电动机后，同样发生故障。

综合以上判断，可以确认故障是由于Z轴伺服电动机的电缆连接引起的。

仔细检查伺服电动机的电缆连接，发现该机床在出厂时电动机的电枢线连接错误，即：驱动器的L/M/N端子未与电动机插头的A/B/C连接端一一对应，相序存在错误：重新连接后，故障消失，Z轴可以正常工作。