大隈okuma OSP數(shù)控系統(tǒng)故障診斷后維修方案

時(shí)間：2021-04-25作者：無錫市悅誠科技有限公司瀏覽：161

OSP數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場維修現(xiàn)場維修是對數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)的故障（主要是數(shù)控部分）進(jìn)行診斷，找出故障部位，以相應(yīng)的正常備件換，使機(jī)床恢復(fù)正常運(yùn)行。這過程的關(guān)鍵是診斷，即對系統(tǒng)或外圍線路進(jìn)行檢測，確定有無故障，并對故障定位指出故障的確切位置。從整機(jī)定位到插線板，在某些場合下甚至定位到元器件。這是整個(gè)維修 工作的主要部分。 數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷 初步判別 后給出維修方案　

通常在資料較全時(shí)，可通過資料分析判斷故障所在，或采取接口信號法根據(jù)故障現(xiàn)象判別可能發(fā)生故障的部位，而后再按照故障與這一部位的具體特點(diǎn)，逐個(gè)部位檢查，初步判別。在實(shí)際應(yīng)用中，可能用一種方法即可查到故障并排除，有時(shí)需要多種方法并用。對各種判別故障點(diǎn)的方法的掌握 程度主要取決于對故障設(shè)備原理與結(jié)構(gòu)掌握的深度。

(2) 報(bào)警處理

① 系統(tǒng)報(bào)警的處理：數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，一般在顯示屏或操作面板上給出故障信號和相應(yīng)的信息。通常系統(tǒng)的操作手冊或調(diào)整手冊中都有詳細(xì)的報(bào)警號，報(bào)警內(nèi)容和處理方法。由于系統(tǒng)的報(bào)警設(shè)置單一、齊全、嚴(yán)密、明確、維修人員可根據(jù)每一警報(bào)后面給出的信息與處理辦法自 行處理。② 機(jī)床報(bào)警和操作信息的處理：機(jī)床制造廠根據(jù)機(jī)床的電氣特點(diǎn)，應(yīng)用PLC程序，將一些能反映機(jī)床接口電氣控制方面的故障或操作信息以特定的標(biāo)志， 通過顯示器給出，并可通過特定鍵，看到詳盡的報(bào)警說明。這類報(bào)警可以根據(jù)機(jī)床廠提供的排除故障手冊進(jìn)行處理，也可以利用操作面板或編程器根據(jù)電路圖和 PLC程序，查出相應(yīng)的信號狀態(tài)，按邏輯關(guān)系找出故障點(diǎn)進(jìn)行處理。

無報(bào)警或無法報(bào)警的故障診斷處理　

當(dāng)系統(tǒng)的PLC無法運(yùn)行，系統(tǒng)已停機(jī)或系統(tǒng)沒有報(bào)警但工作不正常時(shí)，需要根據(jù)故障發(fā)生前后的系統(tǒng)狀態(tài)信息，運(yùn)用已掌握的理論基礎(chǔ)，進(jìn)行分析，做出正確的判斷。下面闡述這種故障診斷和排除辦法。故障診斷方法 ?常規(guī)檢查法 目測 目測故障板，仔細(xì)檢查有無保險(xiǎn)絲燒斷，元器件燒焦，煙熏，開裂現(xiàn)象，有無異物斷路現(xiàn)象。以此可判斷板內(nèi)有無過流，過壓，短路等問題。

手摸 用手摸并輕搖元器件，尤其是阻容，半導(dǎo)體器件有無松動之感，以此可檢查出一些斷腳，虛焊等問題。

通電 用萬用表檢查各種電源之間有無斷路，如無即可接入相應(yīng)的電源，目測有無冒煙，打火等現(xiàn)象，手摸元器件有無異常發(fā)熱，以此可發(fā)現(xiàn)一些較為明顯的故障，而縮小檢修范圍。

例如：在無錫某工廠排除故障時(shí)，機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)和PLC運(yùn)行正常，但機(jī)床的液壓系統(tǒng)無法啟動，用編程器檢查PLC程序運(yùn)行正常，各所需信號狀態(tài)均滿足開機(jī)條件。進(jìn)一步檢查中發(fā)現(xiàn)，PLC信號狀態(tài)與圖紙和設(shè)備上的標(biāo)記不一致，停機(jī)拔出電路板檢查，發(fā)現(xiàn)PLC兩塊輸出板編址不對，與另兩塊位置搞錯(cuò)， 經(jīng)交換后，機(jī)床正常運(yùn)轉(zhuǎn)。對于發(fā)生這個(gè)故障的機(jī)床所采用的SIMATIC S5—150K可編程控制器，只要編址正確，無論將線路板的位置怎樣排列，系統(tǒng)均能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但相應(yīng)地執(zhí)行元件和信號源必須正確地對應(yīng)，一旦對應(yīng)錯(cuò)誤就會發(fā)生故障，甚至毀壞機(jī)床。另外，根據(jù)用戶提供的故障現(xiàn)象，結(jié)合自己的現(xiàn)場觀察，運(yùn)用系統(tǒng)工作原理亦可做出正確判斷。 ?儀器測量法

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障后，采用常規(guī)電工檢測儀器，工具，按系統(tǒng)電路圖及機(jī)床電路圖對故障部分的電壓，電源，脈沖信 號等進(jìn)行實(shí)測判斷故障所在。如電源的輸入電壓限，引起電源監(jiān)控可用電壓表測網(wǎng)絡(luò)電壓，或用電壓測試儀實(shí)時(shí)監(jiān)控以排除其它原因。如發(fā)生位置控制環(huán)故障可用示波器檢查測量回路的信號狀態(tài)，或用示波器觀察其信號輸出是否缺相，有無干擾。例如，上海某廠在排除故障中，系統(tǒng)報(bào)警，位置環(huán)硬件故障，用示波器檢查發(fā)現(xiàn) 有干擾信號，我們在電路中用接電容的方法將其濾掉使系統(tǒng)工作正常。如出現(xiàn)系統(tǒng)無法回基準(zhǔn)點(diǎn)的情況，可用示波器檢查是否有零標(biāo)記脈沖，若沒有可考慮是測量系統(tǒng)損壞。 用可編程控制器進(jìn)行PLC中斷狀態(tài)分析：可編程序控制器發(fā)生故障時(shí)，其中斷原因以中斷堆棧的方式記憶。使用編程器可以在系統(tǒng)停止?fàn)顟B(tài)下，調(diào)出中斷堆棧和塊堆棧，按其所指示的原因，查明故障所在。在可編程序控制器的維修中這是*常用有效和的辦法。

接口信號檢查：通過用可編程序控制器檢查機(jī)床控制系統(tǒng)的接口信號，并與接口手冊的正確信號相對比，亦可查出相應(yīng)的故障點(diǎn)。

診斷備件替換法：現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)大都采用模塊化設(shè)計(jì)，按功能不同劃分不同模塊，隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，電路的集成規(guī)模越來越大技術(shù)也越來越復(fù)雜，按常規(guī)方法，很難把故障定位到一個(gè)很小的區(qū)域，而一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，為了縮短停機(jī)時(shí)間，我們可以根據(jù)模塊的功能與故障現(xiàn)象，初步判斷出可能的故障模 塊，用診斷備件將其替換，這樣可判斷出有故障的模塊。在沒有診斷備件的情況下可以采用現(xiàn)場相同或相容的模塊進(jìn)行替換檢查，對于現(xiàn)代數(shù)控的維修，越來越多的情況采用這種方法進(jìn)行診斷，然后用備件替換損壞模塊，使系統(tǒng)正常工作。盡*大可能縮短故障停機(jī)時(shí)間，使用這種方法在操作時(shí)注意一定要在停電狀態(tài)下進(jìn) 行，還要仔細(xì)檢查線路板的版本，型號，各種標(biāo)記，跨接是否相同，對于有關(guān)的機(jī)床數(shù)據(jù)和電位計(jì)的位置應(yīng)做好記錄，拆線時(shí)應(yīng)做好標(biāo)志。

利用系統(tǒng)的自診斷功能判斷：現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)尤其是全功能數(shù)控具有很強(qiáng)的自診斷能力，通過實(shí)施時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)各部分的工作，及時(shí)判斷故障，給出報(bào)警信息，并做出相應(yīng)的動作，避免事故發(fā)生。然而有時(shí)當(dāng)硬件發(fā)生故障時(shí)，就無法報(bào)警，有的數(shù)控系統(tǒng)可通過發(fā)光管不同的閃爍頻率或不同的組合做出相應(yīng)的指 示，這些指示配合使用就可幫助我們準(zhǔn)確地診斷出故障模板的位置。如大隈OKUMA osp系統(tǒng)根據(jù)主板上四個(gè)指示燈和操作面板上的FAULT燈的亮滅組合就可判斷出故障位置。 上述診斷方法，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)并無嚴(yán)格的界限，可能用一種方法就能排除故障，亦可能需要多種方法同時(shí)進(jìn)行。其效果主要取決于對系統(tǒng)原理與結(jié)構(gòu)的理解與掌握的深度，以及維修經(jīng)驗(yàn)的多少。

數(shù)控系統(tǒng)的常見故障分析 根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)成，工作原理和特點(diǎn)，結(jié)合我們在維修中的經(jīng)驗(yàn)，將常見的故障部位及故障現(xiàn)象分析如下。 (1) 位置環(huán)

這是數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出控制指令，并與位置檢測系統(tǒng)的反饋值相比較，進(jìn)一步完成控制任務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。它具有很高的工作頻度，并與外設(shè)相聯(lián)接，所以*發(fā)生故障。

常見的故障有：①位控環(huán)報(bào)警：可能是測量回路開路；測量系統(tǒng)損壞，位控單元內(nèi)部損壞。②不發(fā)指令就運(yùn)動，可能是漂移過高，正反饋，位控單元故障；測量元件損壞。③測量元件故障，一般表現(xiàn)為無反饋值；機(jī)床回不了基準(zhǔn)點(diǎn)；高速時(shí)漏脈沖產(chǎn)生報(bào)警可能的原因是光柵或讀頭臟了；光柵壞了。(2) 伺服驅(qū)動系統(tǒng)

伺服驅(qū)動系統(tǒng)與電源電網(wǎng)，機(jī)械系統(tǒng)等相關(guān)聯(lián)，而且在工作中一直處于頻繁的啟動和運(yùn)行狀態(tài)，因而這也是故障較多的部分。

其主要故障有：①系統(tǒng)損壞。一般由于網(wǎng)絡(luò)電壓波動太大，或電壓沖擊造成。我國大部分地區(qū)電網(wǎng)質(zhì)量不好，會給機(jī)床帶來電壓限，尤其是瞬間限，如無專門的電壓監(jiān)控儀，則很難測到，在查找故障原因時(shí)，要加以注意，還有一些是由于特殊原因造成的損壞。如無錫某廠由于雷擊中工廠變電站并竄入電網(wǎng)而造成多 臺機(jī)床伺服系統(tǒng)損壞。②無控制指令，而電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。這種故障的原因是速度環(huán)開環(huán)或正反饋。如在東北某廠，引進(jìn)的西德WOTAN公司轉(zhuǎn)子銑床在調(diào)試中，機(jī) 床X軸在無指令的情況下，高速運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)分析我們認(rèn)為是正反饋造成的。因?yàn)橄到y(tǒng)零點(diǎn)漂移，在正反饋情況下，就會累加使電機(jī)在高速下運(yùn)轉(zhuǎn)，而我們按標(biāo)簽檢查線路后完全正確，機(jī)床廠技術(shù)人員認(rèn)為不可能接錯(cuò)，在充分分析與檢測后我們將反饋線反接，結(jié)果機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)正常。機(jī)床廠技術(shù)人員不得不承認(rèn)德方工作失誤。還有 一例子，我們在無錫某廠診斷維修時(shí)，應(yīng)廠方要求對他們廠一臺自進(jìn)廠后一直無法正常工作的精密磨床進(jìn)行維修，其故障是：機(jī)床一啟動電機(jī)就運(yùn)轉(zhuǎn)，而且越來越快，直至*高轉(zhuǎn)速。我們分析認(rèn)為是由于速度環(huán)開路，系統(tǒng)漂移無法抑制造成。經(jīng)檢查其原因是速度反饋線接到了地線上造成。③加工時(shí)工件表面達(dá)不到要求，走圓 弧插補(bǔ)軸換向時(shí)出現(xiàn)凸臺，或電機(jī)低速爬行或振動，這類故障一般是由于伺服系統(tǒng)調(diào)整不當(dāng)，各軸增益系統(tǒng)不相等或與電機(jī)匹配不合適引起，解決辦法是進(jìn)行**化調(diào)節(jié)。④保險(xiǎn)燒斷，或電機(jī)過熱，以至燒壞，這類故障一般是機(jī)械負(fù)載過大或卡死。(3) 電源部分

電源是維持系統(tǒng)正常工作的能源支持部分，它失效或故障的直接結(jié)果是造成系統(tǒng)的停機(jī)或毀壞整個(gè)系統(tǒng)。一般在歐美 國家，這類問題比較少，在設(shè)計(jì)上這方面的因素考慮的不多，但在中國由于電源波動較大，質(zhì)量差，還隱藏有如高頻脈沖這一類的干擾，加上人為的因素（如突然拉閘斷電等）。這些原因可造成電源故障監(jiān)控或損壞。另外，數(shù)控系統(tǒng)部分運(yùn)行數(shù)據(jù)，設(shè)定數(shù)據(jù)以及加工程序等一般存貯在RAM存貯器內(nèi)，系統(tǒng)斷電后，靠電源的后備蓄電池或鋰電池來保持。因而，停機(jī)時(shí)間比較長，拔插電源或存貯器都可能造成數(shù)據(jù)丟失，使系統(tǒng)不能運(yùn)行。

(4) 可編程序控制器邏輯接口

數(shù)控系統(tǒng)的邏輯控制，如刀庫管理，液壓啟動等，主要由PLC來實(shí)現(xiàn)，要完成這些控制就必須采集各控制點(diǎn)的狀態(tài)信息，如斷電器，伺服閥，指示燈等。因而它與外界種類繁多的各種信號源和執(zhí)行元件相連接，變化頻繁，所以發(fā)生故障的可能性就比較多，而且故障類型亦千變?nèi)f化。

(5) 其他

由于環(huán)境條件，如干擾，溫度，濕度過允許范圍，操作不當(dāng)，參數(shù)設(shè)定不當(dāng)，亦可能造成停機(jī)或故障。有一工廠的數(shù)控設(shè)備，開機(jī)后不久便失去數(shù)控準(zhǔn)備好信號，系統(tǒng)無法工作，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)機(jī)體溫度很高，原因是通氣過濾網(wǎng)已堵死，引起溫度傳感器動作，換濾網(wǎng)后，系統(tǒng)正常工 作。不按操作規(guī)程拔插線路板，或無靜電防護(hù)措施等，都可能造成停機(jī)故障甚至毀壞系統(tǒng)。一般在數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、使用和維修中，必須考慮對經(jīng)常出現(xiàn)故障的部位給予報(bào)警，報(bào)警電路工作后，一方面在屏幕或操作面板上給出報(bào)警信息，另一方面發(fā)出保護(hù)性中斷指令，使系統(tǒng)停止工作，以便查清故障和進(jìn)行維修。

3.3 故障排除方法

(1) 初始化復(fù)位法

一般情況下，由于瞬時(shí)故障引起的系統(tǒng)報(bào)警，可用硬件復(fù)位或開關(guān)系統(tǒng)電源依次來清除故障，若系統(tǒng)工作存貯區(qū)由于掉電，拔插線路板或電池欠壓造成混亂，則必須對系統(tǒng)進(jìn)行初始化清除，清除前應(yīng)注意作好數(shù)據(jù)拷貝記錄，若初始化后故障仍無法排除，則進(jìn)行硬件診斷。

(2) 參數(shù)改，程序正法

系統(tǒng)參數(shù)是確定系統(tǒng)功能的依據(jù)，參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤就可能造成系統(tǒng)的故障或某功能無效。例如，在哈爾濱 某廠轉(zhuǎn)子銑床上采用了測量循環(huán)系統(tǒng)，這一功能要求有一個(gè)背景存貯器，調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)這一功能無法實(shí)現(xiàn)。檢查發(fā)現(xiàn)確定背景存貯器存在的數(shù)據(jù)位沒有設(shè)定，經(jīng)設(shè)定后該功能正常。有時(shí)由于用戶程序錯(cuò)誤亦可造成故障停機(jī)，對此可以采用系統(tǒng)的塊搜索功能進(jìn)行檢查，改正所有錯(cuò)誤，以確保其正常運(yùn)行。

(3) 調(diào)節(jié)，**化調(diào)整法調(diào)節(jié)是一種*簡單易行的辦法。通過對電位計(jì)的調(diào)節(jié)，修正系統(tǒng)故障。如某**廠維修中，其系統(tǒng)顯示器畫面混亂，經(jīng)調(diào)節(jié)后正常。在山東某廠，其主軸在啟動和制動時(shí)發(fā)生皮帶打滑，原因是其主軸負(fù)載轉(zhuǎn)矩大，而驅(qū)動裝置的斜升時(shí)間設(shè)定過小，經(jīng)調(diào)節(jié)后正常。

**化調(diào)整是系統(tǒng)地對伺服驅(qū)動系統(tǒng)與被拖動的機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)**匹配的綜合調(diào)節(jié)方法，其辦法很簡單，用一臺多線記錄儀或具有存貯功能的雙蹤示波器，分別觀察指令和速度反饋或電流反饋的響應(yīng)關(guān)系。通過調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)和積分時(shí)間，來使伺服系統(tǒng)達(dá)到即有較高的動態(tài)響應(yīng)特性，而又不振蕩的**工作 狀態(tài)。在現(xiàn)場沒有示波器或記錄儀的情況下，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，即調(diào)節(jié)使電機(jī)起振，然后向反向慢慢調(diào)節(jié)，直到消除震蕩即可。

(4) 備件替換法

用好的備件替換診斷出壞的線路板，并做相應(yīng)的初始化啟動，使機(jī)床投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)，然后將壞板修理或返修，這是目前*常用的排故辦法。

(5) 改善電源質(zhì)量法

目**般采用穩(wěn)壓電源，來改善電源波動。對于高頻干擾可以采用電容濾波法，通過這些預(yù)防性措施來減少電源板的故障。

(6) 維修信息跟蹤法

一些大的制造公司根據(jù)實(shí)際工作中由于設(shè)計(jì)缺陷造成的偶然故障，不斷修改和完善系統(tǒng)軟件或硬件。這些修改以維修信息的形式不斷提供給維修人員。以此做為故障排除的依據(jù)，可正確徹底地排除故障。3.4 維修中應(yīng)注意的事項(xiàng) (1) 從整機(jī)上取出某塊線路板時(shí)，應(yīng)注意記錄其相對應(yīng)的位置，連接的電纜號，對于固定安裝的線路板，還應(yīng)按前后取下相應(yīng)的壓接部件及螺釘作記錄。拆卸下的壓件及螺釘應(yīng)放在專門的盒內(nèi)，以免丟失，裝配后，盒內(nèi)的東西應(yīng)全部用上，否則裝配不完整。

(2) 電烙鐵應(yīng)放在順手的前方，遠(yuǎn)離維修線路板。烙鐵頭應(yīng)作適當(dāng)?shù)男拚?，以適應(yīng)集成電路的焊接，并避免焊接時(shí)碰傷別的元器件。(3) 測量線路間的阻值時(shí)，應(yīng)斷電源，測阻值時(shí)應(yīng)紅黑表筆互換測量兩次，以阻值大的為參考值。(4) 線路板上大多刷有阻焊膜，因此測量時(shí)應(yīng)找到相應(yīng)的焊點(diǎn)作為測試點(diǎn)，不要鏟除焊膜，有的板子全部刷有絕緣層，則只有在焊點(diǎn)處用刀片刮開絕緣層。(5) 不應(yīng)隨意切斷印刷線路。有的維修人員具有一定的家電維修經(jīng)驗(yàn)，習(xí)慣斷線檢查，但數(shù)控設(shè)備上的線路板大多是雙面金屬孔板或多層孔化板，印刷線路細(xì)而密，一旦切斷不易焊接，且切線時(shí)易切斷相鄰的線，再則有的點(diǎn)，在切斷某一根線時(shí)，并不能使其和線路脫離，需要同時(shí)切斷幾根線才行。(6) 不應(yīng)隨意拆換元器件。有的維修人員在沒有確定故障元件的情況下只是憑感覺那一個(gè)元件壞了，就立即拆換，這樣誤判率較高，拆下的元件人為損壞率也較高。

(7) 拆卸元件時(shí)應(yīng)使用吸錫器及吸錫繩，切忌硬取。同一焊盤不應(yīng)長時(shí)間加熱及重復(fù)拆卸，以免損壞焊盤。

(8) 換新的器件，其引腳應(yīng)作適當(dāng)?shù)奶幚?，焊接中不?yīng)使用酸性焊油。

(9) 記錄線路上的開關(guān)，跳線位置，不應(yīng)隨意改變。進(jìn)行兩以上的對照檢查時(shí)，或互換元器件時(shí)注意標(biāo)記各板上的元件，以免錯(cuò)亂，致使好板亦不能工作。

(10) 查清線路板的電源配置及種類，根據(jù)檢查的需要，可分別供電或全部供電。應(yīng)注意高壓，有的線路板直接接入高壓，或板內(nèi)有高壓發(fā)生器，需適當(dāng)絕緣，操作時(shí)應(yīng)特別注意。


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  伺服驅(qū)動系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行控制單元，它在數(shù)控系統(tǒng)的控制下完成機(jī)床的工作要求，并將執(zhí)行結(jié)果通過反饋環(huán)節(jié)反饋給數(shù)控系統(tǒng)［1］。由于在數(shù)控機(jī)床的加工運(yùn)行中伺服驅(qū)動系統(tǒng)需要頻繁地工作，因此，關(guān)注伺服驅(qū)動系統(tǒng)，對數(shù)控機(jī)床的正常運(yùn)行和維修都具有非常重要的意義。本文通過數(shù)控200鏜床伺服驅(qū)動系統(tǒng)一個(gè)典型的故障診斷和維修實(shí)例，說明了故障的查找、判斷以及處理的過程。 1故障現(xiàn)象 該數(shù)控機(jī)床為大隈OKUMA 公

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  大隈OKUMA數(shù)控系統(tǒng)上的電路板維修其發(fā)生故障時(shí)，為了講求經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約成本，一般采用維修的方式。但是在發(fā)生以下幾種情況時(shí)，需要換新的電路板：電路板已到報(bào)廢年限;電路板被損壞的情況嚴(yán)重，無法修理;經(jīng)過多次反復(fù)維修，不斷出現(xiàn)問題的，說明電路板存在不穩(wěn)定因素，已經(jīng)不適于在機(jī)床中繼續(xù)使用的。 當(dāng)我們拿到一塊待維修的電路板時(shí)， 對它的外觀進(jìn)行仔細(xì)的觀察。如果電路板被燒過， 那么在給電路板通電前， 一定要仔