电火花成形加工机床伺服电动机主轴头的工作原理在前面章节已经作过介绍。无论是步进、直流或交流伺服电动机,它们的正确运行还与其本身驱动系统之外的一些因素有关,了解这些关系,对发现及排除故障是很有用的。
(1)影响伺服电动机运转的某些因素和关系 图为间隙电压检测环节和伺服信号比较(和较大)环节的电路图。VD为间隙电压整流桥,经R1、R2、R3、R4进行分压,当间隙处于空载状态,电压较高,稳压管VD1被击穿,限制电压约为8V左右,加到VD3光电耦合器。当间隙电压分压后小于8V时,稳压管VD1不起作用,这时VD3光电耦合器的输入电压随间隙电压的大小而变化,其输出端导通程也就不同,将按间隙电压的大小正比输出一个平均电压U,也就是加工间隙的变化通过光耦隔离后传送到伺服比较放大环节。μA741为一集成运算放大器,其集成块μA741的2脚(间隙电压U)和3脚(伺服参考电压Sv,)为集号输入端,相比较后进行放大,由6脚输出,经信号处理后最终用以控制直流伺服机的转速(转角大小)和方向。
实际的工作状态介于间隙开路空载状态(U> Sv,快速向下进给)和间隙短路状态(U=0<Sv,快速向上回退)两种极端状态之间,理想状态时应使U≈Sv,缓慢向下进给,进给速度vd≈工件蚀除速度vw。图中RP2电位器用以调节比较放大器的放大倍数(灵敏度),它影响主轴电机进给与回退的速度。
1)伺服电动机运转与间隙电压信号的关系 从图可以看出,伺服电动机运转可以使主轴快升、快降和调节伺服进给的快慢(进给电位器),都与间隙平均电压U和伺服进给电压(伺服参考电压Sv)有关。当Sv<U时,主轴向下进给,当Sv>U时,主轴向上回退。如果间隙电压失压或过低,或电极工件间短路,则主轴只能回升,不会下降工。
2)电动机运行信号与转接环节密切关系 为了各种加工过程控制和显示环节的需要,电动机的运行信号从印制板上接出后,通过电缆线进入操作面板,再进入开关盒而后又转回印制板。在这个转接过程中,如有接触不良、脱焊、断线,均会造成电动机停转,如加工深度控制开关有故障或线路不通,则主轴所有功能将受影响。所以要注意整个线路过程的焊或断线,或者印制板接插件接触不良(用手加压或稍摇晃,可发现故障)。
3)与各直流电源的控制环节关系 电路中常用继电器控制电源输出和各种功能,应注意继电器可能产生故障,例如机床有“对刀”、“打表”、“加工”及“夜间操作”等功能,继电器如果触点烧伤、接触不良或触点烧熔粘接在一起,或控制线圈断路,或供电电压失常,都会影响正常控制,在判断故障时,应注意这一环节。
(2)伺服电动机电控失灵常见故障
1)电动机停转,如果电动机不运行,请查如下环节。
间隙电压的有无及大小;
信号转接点是否有线;
直流电源是否供电,+12V、-12V、+40V,熔丝是否烧断;
继电器是否吸合,接点是否可靠;
其他线路转点有无故障;
控制板元件有无损坏。如果成芯片放大器Μa741、时基电路555等;
电机故障。电刷卡壳、炭粉过多形成短路、磁钢脱落、绕组短路、轴承损坏、转子不同心、接线落及电流过大烧险,造成电动机停转。
2)电动机单方向运行 这种故障的现象是电动机只能向一个方向运转。使主轴只向上或只向下运动。原因是功率级桥式驱动电路单臂功率管击穿断路,使电动机只能单向通电,因而只能单向运行。如图所示为臂桥式功放电路,自前置级给出的进给与回退两组调制脉冲信号(U01、U02、U03、U04)分别加到双臂桥式功率放大器的四个输入端,其中有一只功率管损坏,就会造成电动机单方向运行,因此只能更换功率管,使故障排除。
除上述原因,也可能前级推动损坏,造成功放级桥式驱动电路中单臂导通。则要逐级检查前置放大电路上相应的三极管等,是否烧断或短路。
3)加工状态不够稳定 如果加工状态不稳定,可能是控制信号Sv工作点发生偏移,各控制点电压Sv′、U也可能发生变化偏离,而造成加工状态不稳定,这种故障应找有经验的工程技术人员重新进行调试。千万不能乱调,一旦调乱很难恢复正常。
(3)排除主轴头电控失灵的一般方法
1)是否存在元器件损坏性故障
如果有明显的元器件损坏,要观察有无放电火花烧伤的痕迹、冒烟、烧煳、烧焦的气味等,可根据现象直接发现故障部位。在元件排列很挤的印刷电路板上,可用放大镜加以观察,常能发现焊接点开路或搭接形成短路等异常现象。
2)注意指示器件与仪表的工作状态,来分析某些故障和失常。
有时元器件无明显损坏,但某些功能失常,或怀疑某元件可能已损坏,这类故障不应急于动手拆件,要细心观察有关指示灯、电压表和电流表等的指示是否正常。如“对刀”无电压,又无报警声,则很有可能24V直流电源有问题。交流指示灯不亮,也证明电源部分有问题。当然,对电路了解得越清楚,观察越深入细致,则排除故障越及时越准确。