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直流主轴驱动系统常见故障

尽管直流主轴驱动系统在目前已应用不多，逐步为交流主轴驱动系统取代，但现有系统的维修还有不少，在此也总结它的故障特点。

1. 主轴速度不正常或不稳定，造成这类故障的原因有很多。

主轴速度不正常或不稳定的故障综述：

可能原因 检查步骤 排除措施

电动机负载过重   重新考虑负载条件，减轻负载

速度指令电压不良或错误 测量从数控装置主轴接口输出过来的信号 确保主轴控制信号正常

D/A变换器故障

反馈线断线或不良 测量反馈信号 确保接线正确

反馈装置损坏 更换反馈装置

电动机故障，如：励磁丧失等 采用交换法，可以判断是否出了故障 更换电动机

驱动器故障 更换驱动器

误差放大器故障

印刷线路板太脏 打开驱动器，定期给电路板作出清洁 保持电路板的清洁或更换放大器

自动调整增益参数

现代伺服驱动器均已微计算机化，大部分提供自动增益调整( autotuning)的功能，可应付多数负载状况。在参数调整时，可先使用自动参数调整功能，必要时再手动调整。

事实上，自动增益调整也有选项设置，一般将控制响应分为几个等级，如高响应、中响应、低响应，用户可依据实际需求进行设置。

下面，为大家来分享几种常见伺服系统的故障与处理方法，值得借鉴一下。

LED灯是绿的,但是电机不动

(1) 故障原因：一个或多个方向的电机禁止动作。

处理方法：检查+INHIBIT 和 –INHIBIT 端口。

(2) 故障原因：命令信号不是对驱动器信号地的。

处理方法：将命令信号地和驱动器信号地相连。

2、上电后，驱动器的LED灯不亮

故障原因：供电电压太低，小于**小电压值要求。

处理方法：检查并提高供电电压。

3、当电机转动时， LED灯闪烁

(1) 故障原因：HALL相位错误。

处理方法：检查电机相位设定开关是否正确。

(2) 故障原因：HALL传感器故障。

处理方法：当电机转动时检测Hall A, Hall B, Hall C的电压。电压值应该在5VDC和0之间。

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伺服驱动器的工作原理及伺服驱动器的常见接线方法

伺服驱动器在控制信号的作用下驱动执行电机，因此驱动器是否能正常工作直接影响设备的整体性能。在伺服控制系统中，伺服驱动器相当于大脑，执行电机相当于手脚。而伺服驱动器在伺服控制系统中的作用就是调节电机的转速，因此也是一个自动调速系统。

驱动器的**主控板，驱动器由继电器板传递控制信号和检测信号，完成上图的双闭环控制，包括转速调节和电流调节，实现执行电机的转速控制和换相控制。驱动器的驱动板从主控板接受信号驱动功率变换电路，实现执行电机的正常工作。

1. 主回路接线：

  1）.R、S、T电源线的连接；

  2）伺服驱动器U、V、W与伺服电动机电源线U、V、W之间的接线；

  2. 控制电源类接线：

  1）. r 、t控制电源接线；

  2）I/O口控制电源接线；

  3. I/O接口与反馈检测类接线

三菱FR主轴驱动器主轴噪声大的故障维修

故障现象：一台使用MELDAS M3控制器和三菱FR-SF-22K主轴控制器的数控机床，出现主轴噪声较大，且在主轴空载情况下，负载表指示超过40%。

分析与处理过程：考虑到主轴负载在空载时已经达到40%以上，初步认为机床机械传动系统存在故障。维修的*步是脱开主轴的运转情况。

经试验，发现主轴负载表指示已恢复正常，但主轴仍有噪声，由此判定该主轴系统的机械、电气两方面都存在故障。

在机械方面，检查了主轴机械传动系统，发现主轴转动明显过紧，进一步检查发现主轴轴承已经损坏，更换后，主轴机械传动系统恢复正常。

在电气方面，首先检查了主轴驱动器的参数设定，包括驱动放大器的型号，的型号以及伺服环增益等参数，经检查发现机床参数设定无误，由此判定故障原因是驱动系统硬件存在故障。

为了进一步分析原因，维修时将主轴驱动器的00号参数设定为1，让主轴驱动系统进行开环运行，转动主轴后，发现噪声消失，运行平稳，由此可以判定故障原因是在速度检测器件PLG上。

进一步检查发现PLG的安装位置不正确，重新调整PLG安装位置后，在进行闭环运行，噪声消失。

重新安装与机械传动系统，机床恢复正常工作。

主轴驱动系统的分类

主轴驱动系统包括主轴驱动器和主轴电动机。数控机床主轴的无级调速则是由主轴驱动器完成。主轴驱动系统分为直流驱动系统和交流驱动系统，目前数控机床的主轴驱动多采用交流主轴驱动系统即交流主轴电动机配备变频器或主轴伺服驱动器控制的方式。

直流驱动系统在20世纪70年代初至80年代中期在数控机床上占据主导地位，这是由于直流电动机具有良好的调速性能，输出力矩大，过载能力强，精度高，控制原理简单，易于调整。随着微电子技术的迅速发展，加之交流伺服电动机材料、结构及控制理论有了突破性的进展，80年代初期推出了交流驱动系统，标志着新一代驱动系统的开始，由于交流驱动系统保持了直流驱动系统的优越性，而且交流电动机无需维护，便于制造，不受恶劣环境影响，所以目前直流驱动系统已逐步被交流驱动系统所取代。从90年代开始，交流伺服驱动系统已走向数字化，驱动系统中的电流环、速度环的反馈控制已全部数字化，系统的控制模型和动态补偿均由高速微处理器实时处理，增强了系统自诊断能力，提高了系统的快速性和精度。

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直流主轴驱动系统介绍

直流主轴电动机驱动器有可控硅调速和脉宽调制PWM调速两种形式。由于脉宽调制PWM调速具有很好的调速性能，因而在对静动态性能要求较高的数控机床进给驱动装置上曾***使用。而三相全控可控硅调速装置则适于大功率应用场合。

从原理上说，直流主轴驱动系统与通常的直流调速系统无本质的区别，决定了直流主轴驱动系统具有以下特点：

① 调速范围宽。采用直流主轴驱动系统的数控机床通常只设置高、低两级速度的机械变速机构，就能得到全部的主轴变换速度，实现无级变速，因此，它具有较宽的调速范围。

② 直流主轴通常采用全封闭的结构形式，可以在有尘埃和切削液飞溅的工业环境中使用。

③ 主轴电动机通常采用特殊的热管冷却系统，能将转子产生的热量迅速向外界发散。此外，为了使发热zui小，定子往往采用独特附加磁极，以减小损耗，提率。

④ 直流主轴驱动器主回路一般采用晶闸管三相全波整流，以实现四象限的运行。

⑤ 主轴控制性能好。为了便于与数控系统的配合，主轴伺服器一般都带有D/A转换器、“使能”信号输入、“准备好”输出、输出、转速/转矩显示输出等信号接口。

⑥ 纯电气主轴定向准停控制功能。无需机械定位装置，进一步缩短了定位时间。

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