大隈OKUMA数控机床伺服驱动系统典型故障的维修

伺服驱动系统是数控机床的执行控制单元，它在数控系统的控制下完成机床的工作要求，并将执行结果通过反馈环节反馈给数控系统［1］。由于在数控机床的加工运行中伺服驱动系统需要频繁地工作，因此，关注伺服驱动系统，对数控机床的正常运行和维修都具有非常重要的意义。本文通过数控200镗床伺服驱动系统一个典型的故障诊断和维修实例，说明了故障的查找、判断以及处理的过程。
1故障现象
该数控机床为大隈OKUMA 公司生产的数控200 车床：数控部分经过改造后采用OKUMA OSP系统、外置PLC控制方式；主轴和进给轴采用原SKODA公司配置的直流伺服系统。机床自1998年安装、改造以来一直存在各种故障，处于半使用半停机的状态，后来经过对机床控制原理的熟悉，随着在维护过程中经验的不断积累，该机床运行也比较正常。偶尔出现故障，在维修中也有章可循，较快地解决故障问题。但在这段时间里机床正常使用时，X 轴出现了1160# ORDl2Contour monitoring报警。按复位键可以将报警消除，重新运行X 轴，反复出现同样的报警，造成机床不能正常运行。
2故障检查
（1） 从参数上对机床数据进行调试该报警为NC内部报警，是由数控系统对进给轴运行过程进行监控所产生的报警。其主要原因有两点：1） 以大于MD3360参数中设定的运行速度，过了MD 3320参数中设定的允许公差带；2） 在升速或者制动阶段，在由伺服增益系数的时间内，轴没有达到规定的速度［1］。考虑到机床运行一段时间，某些参数或者伺服驱动系统特性会改变，影响机床正常的速度控制。为了分清数据问题还是机床外部的问题，对X 轴参数NC—MD＼axis：monitoring＼目录下的机床数据中MD3320设定的允许公差带进行调整。
3故障分析
根据以上检查结果，17端的信号来自Y7模块板，该模块板固定在同步变压器上，安装在整个驱动器后面，所以X 轴与Y 轴驱动模块交换试车时没有把Y7模块板调换。Y7模块板主要功能为系统提供稳压电源和各相同步电源的信号，由此看来驱动器主回路的电流大原因：是由于Y7模块中同步控制信号17 端电压值过低，造成同步脉冲信号丢失引起的。为了使到晶闸管在每个周期都在相同的控制角α 触发导通，触发脉冲必须与晶闸管的阳电压也就是电源同步，并与电源波形保持固定的相位关系。因为主回路采用反并联可逆有环流调速，由于两组晶闸管都参于工作，为了防止在两组晶闸管之间出现直流环流，当一组晶闸管工作在整流状态时，另一组工作在待逆变状态。在调速过程中，同步信号丢失引起触发脉冲控制逻辑出错，造成触发脉冲丢失。那么，在起动或进给时，晶闸管工作在整流状态，由于触发脉冲丢失，使已导通晶闸管会在经过自然换向点自行关断后，晶闸管输出断续，形成直流电压、电流减小，电机速度降低，引起在升速或者运行阶段，在由伺服增益系数的时间内，X 轴在进给过程中没有达到规定的速度。
4故障解决
Y7模块的输入信号是由同步变压器检测到的三相电源信号，各相分别立控制，同步信号经阻容滤波后由MAA741进行放大，MZHl45逻辑反相输出。U相的电路简图如图4所示。把Y7模块板拆下后，初步测量各个元件并没有发现什么问题，该板在使用过程中出现波形不正常，通电时会产生随机故障。为了进一步判断该模块的故障所在，采用外供电源立测试Y7模块的办法：在Y7模块加上±15 V电源，利用信号发生器在Ui端输入正弦波信号，再用示波器检测。