直流伺服电动机的故障诊断与维修

发布日期：2011-11-25    兰生客服中心    浏览：2882

(1)直流伺服电动机的故障诊断

1)伺服电动机不转。当机床开机后，CNC工作正常，“机床锁住”等信号已释放方向键后系统显示动，但实际伺服电动机不转，可能有以下原因：

①动力线断线或接触不良。这一故障，通常在驱动器上显示TGLS报警。 

②“速度控制使能信号”(ENABLE)没有送到速度控制单元。这时，通常驱动器上的PRDY指示灯不亮。

③速度指令电压(VCMD)为零。

④电动机永磁体脱落。

⑤对于带制动器的电动机来说，可能是制动器不良或制动器未通电造成的制动器未松开。

⑥松开制动器用的直流未加入或整流桥损坏、制动器断线等。

2)电动机过热。伺服电动机过热可能的原因如下：

①电动机负载过大。

②由于切削液和电刷灰引起换向器绝缘不正常或内部短路。

③由于电枢电流大于磁钢去磁最大允许电流，造成磁钢发生去磁。

④对于带有制动器的电动机，可能是制动线圈断线、制动器未松开、制动摩擦片间隙调整不当而造成制动器不释放。

⑤电动机温度检测开关不良。

3)电动机旋转时有大的冲击。若机床一开机，伺服电动机即有冲击，通常是由于电枢或测速发电机极性相反引起的。若冲击在运动过程中出现，则可能的原因如下：

①测速发电机输出电压突变。

②测速发电机输出电压的纹波太大。

③电枢绕组不良或内部短路、对地短路等。

④脉冲编码器不良。 

4)低速加工时工件表面有大的振纹。造成低速加工时工件表面有大的振纹，其原因较多，有刀具、切削参数、机床等方面的原因，应予以综合分析，从电动机方面看有以下原因：

①速度环增益设定不当。

②电动机的永磁体被局部去磁。

③测速发电机性能下降，纹波过大。

5)电动机噪声大。造成直流伺服电动机噪声的原因主要有以下几种

①换向器接触面的粗糙或换向器损坏。

②电动机轴向间隙太大。

③切削液等进入电刷槽中，引起了换向器的局部短路。

6)在运转、停车或变速时有振动现象。造成直流伺服电动机转动不稳、振动的原因主要有以下几种：

①脉冲编码器不良。

②电枢绕组不良，绕组内部短路或对地短路。

③若在工作台快速移动时产生机床振动，甚至有较大的冲击或伺服单元的熔断器熔断时，故障的主要原因是测速发电机电刷接触不良。 

(2)直流伺服电动机的维修 

1)直流伺服电动机的基本检查。由于结构决定了直流伺服电动机的维修工作量要比交流伺服电动机大得多，当直流伺服电动机发生故障时，应进行如下检查：

①伺服电动机是否有机械损伤?

②电动机旋转部分是否可以手动正常转动?

③带制动器的伺服电动机，制动器是否可以正常松开?

④电动机是否有松动的螺钉或轴向间隙?

⑤电动机是否安装在潮湿、温度变化剧烈或有灰尘的地方?

⑥电动机是否长时间未开机?若如此，应将电刷从DC电动机上取出，重新清理换向器表面，因电刷长期停留在换向器的同一个位置，将引起换向器的生锈和腐蚀，从而使电动机换向不良和产生噪声。

⑦电刷是否需要更换?若电刷剩下长度短于10mm，则电刷不能再使用，必须进行更换。若电刷接触面有任何深槽或伤痕，或在电刷弹簧上见到电弧痕迹，亦必须更换新电刷。更换时应用压缩空气吹去刷握中电刷粉尘，使用的压缩空气应不含铁粉和潮气。安装电刷时应拧紧刷帽，注意电刷弹簧不能夹在导电金属和刷握之间，并确认所有刷帽都拧到各自刷握同样的位置。电刷装入刷握时，应保证能平滑地移动，并使电刷表面与换向器表面良好吻合。 

2)安装伺服电动机的注意点。维修完成后重新安装伺服电动机时，要注意如下几点：

①伺服电动机的安装方向，应保证在结构上易于电刷安装、检查和更换的方向。

②带有热管的伺服电动机(有风扇电动机)，安装方向要便于检查和清扫冷却器。

③由于伺服电动机的防水结构不是很严密，若切削液、润滑油等渗入伺服电动机内部，会引起绝缘强度降低、绕组短路、换向不良等故障，从而损坏换向器表面，使电刷的磨损加快。因此，应该注意电动机的插头方向，避免切削液的进入。

④当伺服电动机安装在齿轮箱上时，加注润滑油时，齿轮箱的润滑油油面高度必须低于伺服的输出轴，防止润滑油渗入电动机内部。

⑤固定伺服电动机联轴器、齿轮、同步带等连接件时，在任何情况下，作用在电动机上的力不能超过电动机容许的径向、轴向负载。
⑥必须按照说明书的规定，进行正确连线(见机床连接图)。错误的连线可能引起电动机失控或异常的震荡，也可能引起电动机机床的损坏。完成接线后，通电前要测量电源线与电动机壳体间的绝缘，测量应该用500V兆欧表或万用表进行，并用万用表检查信号线和电动机壳体的绝缘，但决不能用兆欧表测量脉冲编码器信号线的绝缘。

3)测速发电机的检查与清扫。一般用于DC伺服电机的测速发电机是扁平形的。清扫时可以直接从外面吹入压缩空气进行清扫。

        若机床快速移动时，机械出现振荡(在大多数情况下，振动周期是电动机每转时间的1～4倍)，当出现这种故障时，一般都是由测速发电机的电刷接触不良引起的。测速发电机由于长期使用，其特性有时由于刷尘的影响将降级。这类故障可能的原因如下：

①由于刷尘，造成测速发电动机的换向器相邻换向片短路；

②由于刷尘，使电刷在刷握中不能平滑地移动。

③由于碳膜粘在换向器表面，增加了接触电阻，使测速发电机的输出波纹增大。

④由于油、切削液粘在换向器表面，增加了接触电阻，使测速发电机的输出纹波增大。

测速发电机的清扫应按以下步骤进行：

①从伺服电动机上卸下后盖，注意不要让与后盖连在一起的导线受力。

②用干净的空气吹换向器表面，清洁换向器表面可以解决由于刷尘引起的大多数故障。如故障还不能清除，应按下面的步骤进行。

③拆除刷握，检查电刷是否能平滑移动，若电刷不能平滑移动，应清除附着在导向块、垫圈等上面的刷尘。

④取出转子并小心清除换向器槽中的粉尘，然后检查相邻换向片间的电阻，当测出的阻值在整个圆周均为20~30Ω时为正常值。如果测出的电阻很大(如：数百欧姆)，则换向片的绕阻可能有断路，这种情况下，应更换新测速发电机；如果测出的阻值低于20Ω，则换向片间可能有短路，应进一步清扫换向器槽。

⑤当换向器表面被厚的碳膜覆盖时，可用带有酒精的湿布擦洗。

⑥若换向器表面粗糙，则测速发电机不能再使用，应更换新测速发电机。

4)脉冲编码的更换方法。FANUC直流伺服电动机的脉冲编码器安装在电动机的后部，它通过十字联轴器与电动机轴相连，其安装与拆卸都比较简单、容易，在此不再介绍。

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