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日本发那科FANUC数控系统
供应日本发那科交流伺服放大器、伺服驱动器、电源模组、主轴模组、变频器、伺服电机、主轴电机、编码器、主轴定位器、主轴解码器、手摇脉冲发生器、MDI单元、操作面板、触摸屏、CRT显示器、DC24V小风扇、光纤、各种保险丝、落旋电缆等。FANUC公司创建于1956年的日本，中文名称发那科，是当今世界上数控系统科研、设计、制造、销售实力最强大的企业，总人数4549人。FANUC1959年首先推出了电液步进电机，在后来的若干年中逐步发展并完善了以硬件为主的开环数控系统。进入70年代，微电子技术、功率电子技术，尤其是计算技术得到了飞速发展，FANUC公司毅然舍弃了使其发家的电液步进电机数控产品，一方面从GETTES公司引进直流伺服电机制造技术。1976年FANUC公司研制成功数控系统5，随后又与SIEMENS公司联合研制了具有先进水平的数控系统7，从这时起，FANUC公司逐步发展成为世界上最大的专业数控系统生产厂家，产品日新月异，年年翻新。编辑本段发展历史　　1979年研制出数控系统6，它是具备一般功能和部分高级功能的中档CNC系统，6M适合于铣床和加工中心；6T适合于车床。与过去机型比较，使用了大容量磁泡存储器，专用于大规模集成电路，元件总数减少了30%。它还备有用户自己制作的特有变量型子程序的用户宏程序。 　　1980年在系统6的基础上同时向抵挡和高档两个方向发展，研制了系统3和系统9。系统3是在系统6的基础上简化而形成的，体积小，成本低，容易组成机电一体化系统，适用于小型、廉价的机床。系统9是在系统6的基础上强化而形成的具备有高级性能的可变软件型CNC系统。通过变换软件可适应任何不同用途，尤其适合于加工复杂而昂贵的航空部件、要求高度可靠的多轴联动重型数控机床。 　　1984年FANUC公司又推出新型系列产品数控10系统、11系统和12系统。该系列产品在硬件方面做了较大改进，凡是能够集成的都作成大规模集成电路，其中包含了8000个门电路的专用大规模集成电路芯片有3种，其引出脚竟多达179个，另外的专用大规模集成电路芯片有4种，厚膜电路芯片22种；还有32位的高速处理器、4兆比特的磁泡存储器等，元件数比前期同类产品又减少30%。由于该系列采用了光导纤维技术，使过去在数控装置与机床以及控制面板之间的几百根电缆大幅度减少，提高了抗干扰性和可靠性。该系统在DNC方面能够实现主计算机与机床、工作台、机械手、搬运车等之间的各类数据的双向传送。它的PLC装置使用了独特的无触点、无极性输出和大电流、高电压输出电路，能促使强电柜的半导体化。此外PLC的编程不仅可以使用梯形图语言，还可以使用PASCAL语言，便于用户自己开发软件。数控系统10、11、12还充实了专用宏功能、自动计划功能、自动刀具补偿功能、刀具寿命管理、彩色图形显示CRT等。 　　1985年FANUC公司又推出了数控系统0，它的目标是体积小、价格低，适用于机电一体化的小型机床，因此它与适用于中、大型的系统10、11、12一起组成了这一时期的全新系列产品。在硬件组成以最少的元件数量发挥最高的效能为宗旨，采用了最新型高速高集成度处理器，共有专用大规模集成电路芯片6种，其中4种为低功耗CMOS专用大规模集成电路，专用的厚膜电路3种。三轴控制系统的主控制电路包括输入、输出接口、PMC（Programmable Machine Control）和CRT电路等都在一块大型印制电路板上，与操作面板CRT组成一体。系统0的主要特点有：彩色图形显示、会话菜单式编程、专用宏功能、多种语言（汉、德、法）显示、目录返回功能等。FANUC公司推出数控系统0以来，得到了各国用户的高度评价，成为世界范围内用户最多的数控系统之一。 　　1987年FANUC公司又成功研制出数控系统15，被称之为划时代的人工智能型数控系统，它应用了MMC（Man Machine Control）、CNC、PMC的新概念。系统15采用了高速度、高精度、高效率加工的数字伺服单元，数字主轴单元和纯电子式绝对位置检出器，还增加了MAP(Manufacturing Automatic Protocol)、窗口功能等。 　　FANUC公司是生产数控系统和工业机器人的著名厂家，该公司自60年代生产数控系统以来，已经开发出40多种的系列产品。 　　FANUC公司目前生产的数控装置有F0、F10/F11/F12、F15、F16、F18系列。F00/F100/F110/F120/F150系列是在F0/F10/F12/F15的基础上加了MMC功能，即CNC、PMC、MMC三位一体的CNC。编辑本段FANUC系统的典型构成　　1.数控主板：用于核心控制、运算、存储、伺服控制等。新主板集成了PLC功能。 　　2.PLC板：用于外围动作控制。新系统的PLC板已经和数控主板集成到一起。 　　3.I/O板：早期的I/O板用于数控系统和外部的开关信号交换。新型的I/O板主要集成了显示接口、键盘接口、手轮接口、操作面板接口及RS232接口等。 　　4．MMC板：人机接口板。这是个人电脑化的板卡，不是必须匹配的。本身带有CRT、标准键盘、软驱、鼠标、存储卡及串行、并行接口。 　　5.CRT接口板：用于显示器接口。新系统中，CRT接口被集成到I/O板上。 　　另外，还提供其他一些可选板卡等。编辑本段FANUC机器人亮相上海世博会　　2010年是中国世博年，作为世博会主要展示馆企业馆，在世博会上的地位不可或缺。上海电气集团及其下属上海发那科机器人有限公司此次将亮相世博。上海电气（集团）总公司党委书记、董事长徐建国先生介绍：“上海电气和日本FANUC设计的机器人将以‘智能机器人’形象参加2010世博会。随着今后的发展，相信机器人的用途会越来越广泛，会发挥越来越大的作用。” 卢森堡王储一行参观机器人“发那科”　　FANUC“世博机器人”是具有高科技含量的“人工智能机器人”，其身高5m、负重可达1.3t， 该机器人身穿着醒目的黄色外衣，在企业馆一楼欢迎观众光临，由于其具有较高的视觉能力，且智能，能够根据参观人员的要求，“眼”与“耳”协调配合，自行调整姿态，通过识别物体来完成一系列任务，并与游客互动。 　　FANUC此款机器人在自动化应用领域也有重要应用，随机器人视觉功能的智能化，未来流水线上的工业机器人除完成重复性动作外，还可以实现“一人多能”，这样将大大降低自动化流水线成本。 （竭尽全力为您提供价格、货期等最佳服务！欢迎来电咨询！电话：021- 毕婷婷）感谢您关注我们的产品,若您希望获得进一步的了解，如日本发那科FANUC数控系统价格、日本发那科FANUC数控系统规格型号等更多信息，欢迎您随时联络我们，诚邀为您提供最满意的服务!
上海金御达贸易有限公司专营进口机电、控制类产品的企业。在德国、美国、日本等海外设有采购中心，主要从事仪器仪表、过程控制、电气传动等工厂自动化方面的工程项目设计、软件编程、设备成套与
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目前公司的产品与服务广泛应用于钢铁、冶金、能源、石化、矿山、港口、轨道交通等众多行业。经过客户支持及全体员工不懈努力，公司与众多国际著名的机电行业一线品牌及上千余家专业厂商密切合作，形成了一个稳定而高效的全球化国际供应链体系，竭尽全力为客户提供价格，货期等最佳服务。经销德国西门子,博士力士乐,日本安川电机,日本欧姆龙,A-b,ABB,ROSS,法国施耐德,图尔克,费斯托,p+F(倍加福)等国内外知名品牌的自动化元器件。产品涉及压力、流量、液位物位、风速、温湿度、阀门、气体检测、燃烧、数据采集等。
公司坚持不渝地用高新科技为现代工业的发展做出奉献，以锲而不舍、开拓创新的精神从事创造性地工作，坚持“对外以诚取信、对内以人为本”的核心价值观，恪守“俱荣同生、合作共赢”的原则，坚守“始于客户需求、终于客户满意”的服务理念。
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发表于： 15:38:34标签(TAG)： 例116．急停按钮引起的故障维修 故障现象：某配套FANUC 0M的加工中心，开机时显示“NOTREADY”，伺服电源无法接通。分析及处理过程：FANUC 0M系统引起“NOT READY”的原因是数控系统的紧急停止“*ESP”信号被输入，这一信号可以通过系统的“诊断”页面进行检查。经检查发现PMC到CNC急停信号(DGNl21.4)为“0”，证明系统的“急停”信号被输入。再进一步检查，发现系统I/O模块的“急停”输入信号为“0”，对照机床电气原理图，检查发现机床刀库侧的手动操纵盒上的急停按钮断线，重新连接，复位急停按钮后，再按Reset键，机床即恢复正常工作。例117．液压电动机互锁引起的急停故障维修故障现象：某配套FANUC 0T的数控车床，开机后出现“NOT READY”显示，且按下“液压起动”按扭后，液压电动机不工作，“NOTREADY”无法消除。分析及处理过程：经了解，该机床在正常工作情况下，应在液压起动后，CNC的“NOTREADY”自动消失，CNC转入正常工作状态。对照机床电气原理图检查，机床的“急停”输入(X21.4)为“急停”开关、X/Z轴“超程保护”开关、液压电动机过载保护自动开关、伺服电源过载保护自动开关这几个开关的常闭触点的串联。经检查这些信号，发现液压电动机过载保护的自动开关已跳闸。通过测试，确认液压电动机无短路，液压系统无故障，合上空气开关后，机床正常工作，且未发生跳闸现象。例118．主轴驱动器报警引起的急停故障维修故障现象：某配套FANUC 0TC的进口数控车床，开机后，CNC显示“NOTREADY”，伺服驱动器无法起动。分析及处理过程：由机床的电气原理图，可以查得该机床急停输入信号包括紧急按钮、机床X/Z轴的“超程保护”开关以及中间继电器KAl0的常开触点等。检查急停按钮、“超程保护”开关均已满足条件，但中间继电器KAl0未吸合。进一步检查KAl0线圈，发现该信号由内部PLC控制，对应的PLC输出信号为Y53.1。根据以上情况，通过PLC程序检查Y53.1的逻辑条件，确认故障是由于机床主轴驱动器报警引起的。通过排除主轴报警，确认Y53.1输出为“1”，在KAl0吸合后，再次起动机床，故障清除，机床恢复正常工作。119．立卧转换互锁引起急停的故障维修故障现象：某配套FANUC 0MC的进口“立卧复合”加工中心，开机后CNC显示“NOTREADY”，伺服驱动器无法起动。分析及处理过程：故障分析过程同上例，对照机床电气原理图及PLC程序检查，发现机床“急停”信号已被输入。进一步分析、检查发现，引起故障的原因是“立卧转换头”未到位，导致了机床“急停”。检查实际机床的情况，立/卧转换头位置正确，但转换到位信号为“0”，检查后确认障原因是因为到位检测无触点开关损坏。更换无触点开关后，机床恢复正常工作。例120．起动条件不满足引起急停的故障维修故障现象：某配套FANUC 0MC的数控铣床(手机床)，开机后，CNC显示“NOTREADY”，伺服驱动器无法起动。分析及处理过程：由于机床为二手设备，随机资料均已丢失，为了确定故障原因，维修时从X21.4“急停”信号回路依次分析、检查，确认故障原因是与X21.4输入连接的中间继电器未吸合引起的“急停”。进一步检查机床的控制电路，发现该中间继电器的吸合条件是机床未超程，且按下面板上的“机床复位”按钮后，才能自锁保持。据此，再检查以上条件，最终发现故障原因是面板上的“机床复位”按钮不良，更换按钮后，故障排除，机床可以正常动作。例121．机床超极限保护引起急停的故障维修故障现象：某配套SIEMENS 810M GA3的立式加工中心，开机后显示“ALM2000”机床无法正常起动。分析及处理过程：SIEMENS 810M GA3系统出现ALM2000(急停)的原因是CNC的“急停” 信号生效。在本系统中，“急停” 信号是PLC至CNC的内部信号，地址为Q78.1(德文版为A78.1)。通过CNC的“诊断”页面检查发现Q78.1为“0”，引起了系统急停。进一步检查机床的PLC程序，Q78.1为“0”的原因是由于系统I/O模块中的“外部急停”输入信号为“0”引起的。对照机床电气原理图，该输入信号由各进给轴的“超极限”行程开关的常闭触点串联而成。经测量，机床上的Y方向“超极限”开关触点断开，导致了“超极限”保护动作，实际工作台亦处于“超极限”状态。鉴于机床Y轴无制动器，可以比较方便地进行机械手动操作，维修时在机床不通电的情况下，通过手动旋转Y轴的丝杠，将Y轴退出“超极限”保护，再开机后机床恢复正常工作。例122．垂直进给轴超极限保护引起急停的故障维修故障现象：某配套SIEMENS 810MGA3的立式加工中心，开机后显示“ALM2000”机床无法正常起动。分析及处理过程：分析及处理过程同上。经检查、测量，发现机床故障的原因是Z方向“超极限”开关触点断开，使“超极限”保护动作，Z工作台亦处于“超极限”位置。由于该机床Z轴为垂直进给轴，伺服电动机带有制动器，无法简单地利用机械手动操作退出Z轴，维修时通过将机床的“Z超极限”信号进行瞬时短接，在取消了“超极限”保护后，手动移动机床Z轴，退出“超极限”保护位置，然后再恢复“超极限”，机床恢复正常工作。例123．PLC24V故障引起急停的故障维修故障现象：某配套SIEMENS 802D的立式加工中心，开机后显示“ALM3000”机床无法正常起动。分析及处理过程：经初步检查，机床工作台均处在正常位置(未超程)、所有急停开关均已复位，且机床外部I/O输入对应的信号触点已接通。根据以上情况，可以认为机床急停的原因与机床的状态无关。通过诊断页面检查，发现PLC的全部机床输入信号均为“0”状态，因此初步判断故障原因在I/O信号的输入信号的公共电源回路上。打开电气柜后检查发现，该机床的DC24V断路器已跳闸，进一步测量24V输出未短路，合上断路器后，机床工作恢复正常。例124．电缆连接不良引起急停的故障维修故障现象：某配套SIEMENS 810M的卧式加工中心，在加工过程中突然停机，再次开机时，CNC显示ALM2000报警。分析及处理过程：SIEMENS 810M引起ALM2000报警的原因是系统的“急停”输入信号Q78.1为“0”。对照PLC程序，检查机床各输入条件，确认故障原因是机床X轴超程保护生效，但检查实际机床位置，未发现超程。进一步检查机床X轴超程输入信号及超程开关，发现X轴限位开关的连接电缆在机床运动过程中被部分拉落，引起了超程报警。重新连接电缆并固定可靠后，开机故障消失，机床恢复正常工作。例125．自动换刀过程中停电引起急停的故障维修故障现象：某配套SIEMENS 840D的进口卧式加工中心，在自动换刀过程中突然停电，开机后，系统显示“ALM3000”报警。分析及处理过程：由于本机床故障是由于自动换刀过程中的突然停电引起的，观察机床状态，换刀机械手和主轴上的刀具已经啮合，正常的换刀动作被突然停止，机械手处于非正常的开机状态，引起了系统的急停。本故障维修的第一步是根据机床液压系统原理图，在起动液压电动机后，通过手动液压阀，依次完成了刀具松开、卸刀、机械手退回等规定动作，使机械手回到原位，机床恢复正常的初始状态，并关机。再次起动机床，报警消失，机床恢复正常。维修体会：1)数控系统的“急停”信号一旦被撤消，CNC将进入“未准备好(NOT READY)”状态或“急停”状态。根据通常的习惯，数控机床上“急停”控制回路，主要考虑的因素有以下几点：①面板上的“急停”生效。②工作台的超极限保护生效。③伺服驱动、主轴驱动器、液压电动机等主要工作电动机及主回路的过载保护。④24V控制电源等重要部分的故障。因此，在发生“急停”故障(或“NOT READY”)时，首先应对以上几点进行逐一检查。2)一般来说，面板上的“急停”生效以及工作台的“超极限”保护生效，在相应的元器件、状态恢复正常后即可直接起动机床。但对于伺服驱动、主轴驱动器、液压电动机等主要工作电动机及主回路的过载保护，24V控制电源等重要部分的故障，应对过载保护动作的回路再进行进一步的测量，并确认、解决过载原因后，再起动机床；若电路中存在过载，则应作进一步维修，排除故障后才能起动机床。3)当机床因“超极限”保护生效引起“急停”时，退出“超极限”状态的方法应优先采用“机械手动退出”，以保证机床安全。在“机械手动退出”较困难时，方可采用电气短接的方法将机床的“超极限”信号取消，在这种情况下，必须注意以下几点：①确认机床驱动器、位置控制系统无故障。②操作时应注意坐标轴的移动方向。③机床退出“超极限”保护后，应立即将机床的“超极限”信号恢复，使机床的“超极限”保护功能重新生效。4)“急停”信号在某些系统中有固定的输入地址，如FANUC 0系列系统。其“急停”信号(*ESP)的输入地址固定如下：FANUC POWER MATE0为：X1000.4FANUC 0系列系统(0MC/0MD/0TC/0TD/0TE等)一般为：X21.4对于这些系统可以直接检查输入信号的状态，并进行处理。在大部分带有内部PLC的数控系统中(如：SIEMENS 802D/810D/840D/810M)等，“急停”信号(*ESP)无固定的输入点(地址)，它是由PLC程序传输CNC的内部信号，但其内部信号的地址是固定不变的。在这种情况下，应根据机床PLC程序，找出、检查与“急停”信号(*ESP)相关的PLC输入点，通过检查这些输入信号的状态，最终确定引起“急停”的原因，并加以解决。*ESP在SIEMENS常用系统中的内部信号地址如下SIEMENS 810/820GA3中为：Q78.1SIEMENS 802S/C/D中为：VSIEMENS 810/840D中为：DBl0/DBB56.1对于“急停”报警，应对照PLC程序，利用系统的信号状态诊断功能，首先检查以上内部信号的状态，确定相关的PLC输入点，并加以解决。
机床一开机就显示930cpu alarm报警，检查主板，i/o卡，pmc卡，轴卡，存储卡插头后再开机30分后又出现，请问怎样解决。谢谢！君，已阅读到文档的结尾了呢~~
FANUC数控车床的主轴控制设计控制,设计,帮助,数控车床,反馈意见
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FANUC数控车床的主轴控制设计
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3秒自动关闭窗口FANUC 0i 系列维修诊断与实践1第一章,数控机床维修特点 ..............................................................................4 1-1. 1-2. 1-3. 1-4. 数控机床结构特点 .................................................................................4 新技术的应用 .....................................................................................13 数控系统的特点 ...................................................................................16 对最终用户的维修任务要求 .................................................................17第二章 FANUC I 系列数控系统的构成 ...........................................................20 2-1. 主控制系统 ..........................................................................................20 2-2. FANUC 驱动与反馈..............................................................................31 2-3. PMC 与接口电路(PMC 程序,I/O 板,继电器电路) ........................33 2-4. FANUC 数控系统分类 ..........................................................................38 第三章 FANUC 伺服驱动装置.........................................................................44 3-1. 伺服驱动概述.......................................................................................44 3-1-1. FANUC 控制驱动分类....................................................................44 3-1-2. 反馈及控制方式 ............................................................................45 3-1-3. FANUC 驱动器发展 .......................................................................47 3-2. FANUC 数字伺服框图 ..........................................................................49 3-3. FANUC 数字伺服硬件与连接................................................................51 3-4. 伺服参数的初始设定 ............................................................................59 ⑴ 打开伺服画面. ..................................................................................59 ⑵ 初始设定位的设置...............................................................................59 ⑶ 设定电机 ID 号 ....................................................................................60 ⑷ 任意 AMR 功能参数设定(等同于 2001#参数) .................................61 ⑸ CMR (指令倍乘比) .........................................................................61 ⑹ 关断电源,然后再打开电源..............................................................62 ⑺ 检测倍率(DMR)也称进给齿轮比 N/M(F.FG)的设置. ................62 ⑻ 移动方向.............................................................................................63 ⑼ 速度脉冲数,位置脉冲数....................................................................63 ⑽ 参考计数器容量 ..................................................................................63 ⑾ 将电源关闭,然后再接通,完成伺服初始化设....................................64 3-5. 数控通道,伺服通道与 FSSB ..............................................................67 3-6. 常用伺服参数调整 ...............................................................................76 ⑴ 概述: ................................................................................................76 ⑵ 基本轴参数的设置...............................................................................76 ⑶ 伺服轴虚拟化设置...............................................................................77 ⑷ 与误差过大相关参数: .......................................................................78 ⑸ 调整全闭环震荡和跟踪精度相关的参数 ..............................................81 ⑹ 全闭环改为半闭环相关参数 ................................................................81 3-7. 增量零点,绝对零点,距离编码 ..........................................................83 3-7-1. 增量方式回零 ................................................................................83 3-7-2. 绝对方式回零(又称无档块回零)................................................85 3-7-3. 距离编码回零 ................................................................................86 3-8. FANUC 数字主轴 .................................................................................89FANUC 0i 系列维修诊断与实践23-8-1. FANUC 串行主轴驱动框图.............................................................89 3-8-2. 速度控制参数 ................................................................................90 3-8-3. 接口控制地址 ................................................................................91 3-8-4. 标准参数的自动设定 &串行主轴& .................................................94 3-8-5. FANUC 主轴反馈检测器的种类 ....................................................98 第四章 FANUC PMC ....................................................................................100 4-2. I/O 接口信号.......................................................................................102 ⑴ FANUC 0iB 内置 I/O 卡......................................................................102 ⑵ 分线盘式 I/O 模块 .............................................................................103 ⑶ I/O UNIT(单元)A ...........................................................................107 4-3. PMC 地址分配....................................................................................108 4-4. PMC 周期 .......................................................................................... 112 第五章 基本诊断画面................................................................................... 114 5-1. PMC 诊断画面 ................................................................................... 114 5-1-1. PMC 画面显示 ............................................................................. 114 5-1-2. 梯形图画面显示 .......................................................................... 115 5-1-3. 梯形图画面操作 .......................................................................... 116 5-1-4. 梯形图显示相关设定画面 ............................................................120 5-1-5. PMC 接口诊断画面 ......................................................................124 5-1-6. PMC 诊断画面控制参数...............................................................134 5-2. 伺服诊断画面的使用 ..........................................................................139 5-2-1. 数字伺服画面调用.......................................................................139 5-2-2. 数字伺服运转画面说明................................................................140 5-2-3. 在 NC 诊断画面观察伺服报警 .....................................................141 5-2-4. 详细报警分析及解决方案 ............................................................145 5-2-5. 数字伺服波形诊断画面................................................................149 5-3. 主轴诊断画面的使用 ..........................................................................151 5-3-1. 显示主轴设定及调整画面 ............................................................151 5-3-2. 主轴设定画面 ..............................................................................151 5-3-3. 主轴调整画面 ..............................................................................152 5-3-4. 主轴监视画面 ..............................................................................153 5-4. 数控诊断画面的使用 ..........................................................................155 5-4-1. 进入 NC 诊断画面 .......................................................................155 5-4-2. CNC 诊断(常用信号)000～016 的含义 ....................................156 第六章 报警分类与状态报警灯说明 .............................................................163 6-1. FANUC I 系列显示信息报警分类.........................................................163 6-1-1.85～87 号报警(有关 RS232-C 输入/输出接口报警).............164 6-1-2. 90 号报警(返回参考点位置异常) .............................................168 6-1-3. 脉冲编码器报警 ..........................................................................171 6-1-4. 400#~ 数字伺服报警 ...................................................................172 6-1-5. 有关伺服总线 FSSB 报警............................................................173 6-1-6. 主轴模块相关报警.......................................................................174FANUC 0i 系列维修诊断与实践36-1-7. 系统报警 .....................................................................................179 6-2. 系统状态报警灯说明 ..........................................................................189 6-2-1. 内装式机箱..................................................................................189 6-2-2. 独立式机箱..................................................................................192 6-3. 驱动单元 LED 报警 ............................................................................195 6-3-1. 电源单元(PSM)LED 报警 .......................................................195 6-3-2. 主轴单元(SPM)上 LED 报警...................................................199 6-3-3. 伺服放大器模块(SVM)上 LED 报警 ........................................208 第七章 FANUCI 系列常见典型故障分析与排除............................................217 7-1. 机床不能正常返回参考点...................................................................217 7-1-1. 不能正常返回参考点(增量方式)..............................................217 7-1-2. 绝对零点丢失 ..............................................................................221 7-1-3. 返回参考点不准确.......................................................................223 7-2. 误差过大与伺服报警(410#/411#报警) ...........................................224 7-3. 主轴速度误差过大报警 ......................................................................228 7-4. &紧急停止&报警不能解除...................................................................233 7-5. M-FIN 信号没有完成 ..........................................................................235 7-6. 按&循环启动&键程序不运行...............................................................236 7-7. 电源不能接通.....................................................................................239 第八章维修人员必备的基本操作...................................................................243 8-1. 参数的设定与修改 .............................................................................243 8-2. 引导画面的数据备份与恢复 ...............................................................245 8-2-1.数据分区和分类: ......................................................................245 8-2-2.SRAM 中的数据备份 ..................................................................246 8-2-3.F-ROM 中数据拷贝与恢复 .........................................................250 8-2-4.闪存卡格式化(MEMORY CARD FORMAT)功能 ....................254 8-3. 通过输入/输出方式保存,恢复数据 ...................................................255 8-3-1.程序数据的输入/输出: ..............................................................256 8-3-2.偏置数据(刀具偏置补偿数据)的输入/输出..............................257 8-3-3.参数的输入/输出.........................................................................258 8-3-4.螺距误差补偿数据的输入/输出 ...................................................259 8-4. PMC 数据输入输出 ............................................................................261 8-4-1. PMC 梯形图及 PMC 参数输入 ...................................................261 8-4-2. PMC 梯形图输出..........................................................................265 8-4-3. PMC 参数输出 .............................................................................266 8-5. 更换电池及风扇应注意的问题............................................................268 8-5-1.电池的更换.................................................................................268 8-5-2. 冷却风扇单元的更换 ...................................................................270 8-5-3.更换 LCD 的灯管 ......................................................................271 8-6.重力轴电机拆卸时应注意的问题 .......................................................274FANUC 0i 系列维修诊断与实践4第一章,数控机床维修特点这本书我们讨论数控机床的维修,数控机床在加工制造业这个传统行 业中是一个相对新的事物,作为数控设备由于它是新技术应用的载体,所 以在讨论数控机床维修这一话题时,我们应该注意数控机床维修的特点, 它与传统机床维修的差异. 本章从分析机床结构入手,在技术层面上讨论它的特点,希望首先在 观念上帮助现场设备保全人员或维修工程师理解&数控机床维修&这六个 字的含意, 我们需要解决什么样的问题?我们能够解决什么样的问题? 即: 我们应当解决什么样的问题. 1-1. 数控机床结构特点 数控机床是集机(械) ,电(气) ,液(压气动) ,光(学器件)为一体的自 动化设备.图 1-1立式数控铣床结构FANUC 0i 系列维修诊断与实践5图 1-2 数控车床结构在机械传动链上,它采用滚珠丝杠与直线导轨,以及镶钢贴塑导轨.图 1-3 滚珠丝杠图 1-4 直线导轨与普通机床不同,作为数控加工中心它采用刀库,换刀机械手,数控分度转 台或连续数控转台,交换工作台等.图 1-5 落地式刀库图 1-6 盘式刀库图 1-7 斗笠式刀库图 1-8 数控转台图 1-9 鼠齿盘转台图 1-10 换刀机械手FANUC 0i 系列维修诊断与实践6图 1-11 数控分度主轴图 1-12 带动力头刀塔在电气结构上采用 CNC――Computer Numerical Control 即计算机数字控 制系统,内置 PLC 及接口电路,主轴及伺服驱动等.图 1-13 FANUC 16/18 系统图 1-14FANUC αi 系列主轴与伺服图 1-15内置 PLC图 1-16I/O 单元(接口电路)以及继电气电路,电磁阀,接近开关等外部设备.图 1-17三位四通液压阀图 1-18接近开关FANUC 0i 系列维修诊断与实践7在光学器件上采用光栅尺(作为全闭环反馈元件) ,旋转编码器(作为速度 反馈或半闭环的位置反馈) .图 1-19 光栅尺图 1-20旋转编码器与元光栅联系上述数控机床的结构特点,我们简单归纳数控机床的工作过程如下;加工程序发 出移动指令 数控系统进行精确 控制 (位置, 速度, 电流三环控制) 完成刀具与工作 台精确的相对运 动,从而加工出复 杂,精确的零件. 伺服电机 根据指令 脉冲旋转 滚珠丝杠将 旋转运动转 为直线运动编码器或光栅尺 将实际移动距离 反馈到 CNCPLC 及外围设备实现对刀 库,机械手换刀,转台卡紧, 导轨润滑,冷却水,交换工 作台等辅助动作的控制.作为数控机床的每一个组成部分, 在数控机床这一整体中都扮演着不同的重 要角色,并且不同的结构特征对于我们日常的维修工作有着至关重要的影响. 数控机床维修人员就是数控机床的&医生& ,那么维修人员对数控机床结构 的理解过程就如同医生在进行解剖学的过程, 只有对 &医治对象& 有深刻的了解, 才能够得心应手的解决疑难&病症& . 下面我们提出在数控机床维修中遇到的 6 个问题进行讨论. 问题①滚珠丝杠与梯形丝杠的特点是什么?为什么数控机床大都采用滚珠 丝杠?双螺母丝杠和单螺母丝杠的区别是什么?对我们日常维修有什么影响? 由于滚珠丝杠的结构特点在数控机床维修中应该注意什么? 在我们日常加工中经常会发现机床在换向时有&让刀&现象发生,即程序已 经指令导轨改变轨迹方向, 但是刀具与工件的相对运动并没有像我们预期那样移 动,而是滞后一步,有经验的工程师首先会想到&丝杠间隙& .那么丝杠间隙是 怎样产生的呢?有没有办法消除丝杠间隙呢?下面我们稍加详细的给予分析; 下面两个图形象的描绘了滚珠丝杠和梯形丝杠的不同结构.图 1-21 滚珠丝杠内部结构图 1-22 梯形丝杠结构FANUC 0i 系列维修诊断与实践8从图 1-21 和图 1-22 可以看出,滚珠丝杠是滚动摩擦,而梯形丝杠则是滑动 摩擦.在实际应用中由于滚珠丝杠是滚动摩擦,摩擦系数小,所以动态响应快, 易于控制, 精度高. 另外, 滚珠丝杠生产过程中, 在滚道和珠子之间施加预紧力, 可以消除间隙,所以滚珠丝杠可以达到无间隙配合.基于这些特点数控机床广泛 采用滚珠丝杠,并配合伺服电机达到高的动态响应和高定位精度. 而梯形丝杠是依靠丝母与丝杠之间的油膜产生相对滑动工作的, 从机械原理 上讲,滑动摩擦的两物体之间必然会有间隙,包括渐开线齿轮,齿轮齿条等,所 以梯形丝杠用于普通机床对动态响应不很高的场合. 滚珠丝杠又有单螺母和双螺母,单螺母丝杠即便在出厂时预紧消除间隙,但 是使用若干年后容易产生间隙,并且很难通过调整消除间隙.但是双螺母丝杠的 间隙可以通过增减调整垫的厚度 (见图 1-23) 控制丝杠预紧力, , 消除丝杠间隙.图 1-23另外, 现在大多数数控制造商也提供了电气上辅助补救措施――背隙补偿功 能(也有称之为&反向间隙补偿&,英文为 Backlash compensating.FANUC ) 16/18 以及 0i 系列可以通过 1851 和 1852 号参数对各轴的反向间隙进行补偿. 对于滚珠丝杠最后我们要强调的是它的&非自锁性& .如果梯形丝杠的螺旋 升角是α°,那么它的轴向分力是μ*F*[sinα°],径向分力μ*F*[cosα°],只要 α角小于 45°,则轴向分力小于径向分力,所以不会在轴向力的作用下驱动丝 杠旋转,可以产生&自锁& . 而滚珠丝杠由于采用滚珠滚动摩擦, 所以不能构成梯形丝杠那样稳定的静力 三角形,一旦稍有轴向力作用就会驱使丝杠旋转,这一特性在我们的日常维修中 一定注意!例如:数控机床的重力轴(立式数控铣床的 Z 轴,卧室加工中心的 Y 轴) ,当伺服电机不工作时,必须有制动器锁住丝杠,防止由于主轴箱重力引起 丝杠旋转,产生主轴箱下滑.传统的数控机床采用重锤平衡(用于立式机床)或 液压平衡(用于卧式机床)减少电机正反向负载差,同时减少了加在丝杠上的轴 向重力.但是今天许多国内外机床厂家为了简化机床结构,去掉液压平衡装置, 采用大扭矩伺服电机直接带动重力轴工作, 在伺服电机关断时仅仅是通过伺服电 机本身自带的抱闸锁住滚珠丝杠的转动.对于此种情况,我们在维修拆卸重力轴 电机时一定要将主轴下面进行支撑处理(一般用方木将主轴箱支撑住) ,否则当 你强行将重力轴伺服电机(立式数控铣床的 Z 轴,卧室加工中心的 Y 轴)拆掉 后,机床的主轴箱会像自由落体那样下滑,非常危险.在以往的实际案例中曾出 现过这种失误,请读者务必注意.至此我们应该对机床结构在维修中的重要作用 有所体会. 问题② 机床导轨主要有几种形式?数控机床导轨有几种形式?它们的各自 特点是什么?哪种导轨的重切削特性更好?哪种导轨的动态特性更好? 我们从一个维修案例提出开始,一台立式加工中心,直线导轨,半闭环,在 使用 Φ30mm 铣刀切削时 X 轴产生共振.一般半闭环机床产生共振的原因与数 控系统及电气的相关性比全闭环机床要小得多, 即便是电气故障也多产生于伺服FANUC 0i 系列维修诊断与实践9驱动部分,现场工程师首先采用了排除法,将电机与机床脱开,电机运转正常没 有震动,排除了电气损坏的可能性.接下来检查机械,最终发现 X 轴直线导轨 磨损严重,个别滑块滚珠鳞皮剥离,导致导轨间隙过大,刀具旋削过程中机床共 振. 图 1-4 清晰的展示了直线导轨的结构特征,直线导轨是由导轨,滑块两个基 本部分组成的,滑块与导轨之间的运动是依靠滚珠的滚动完成的,所以它的特点 很像滚珠丝杠,惯性矩小,动态特性好,响应快.但是珠子与轨道的接触实际上 是点群的接触,所以受力点不均匀,稳定性差,强力切削特性差. 数控机床导轨的其它形式还有镶钢贴塑导轨(适宜强力切削的中型数控机 床) ,静压导轨(适宜大型龙门式机床,大型镗铣床等) ,以及钢导轨坦克链滑块 导轨等.它们的结构不同,特点不同,在维修中的出现的问题不尽相同,处理的 方式也不同.下面用表格的形式予以归纳.表 1-1 数控机床常用导轨比较导轨形式 直线导轨结构 滑块与导轨之 间通过滚珠滚 动产生相对运 动特点 滚动摩擦,惯 性矩小,动态 特性好,点群 接触,强力切 削性差.适用 切削力适中的 高速加工机 床,如铝材箱 体加工等镶钢贴塑导轨钢导轨与工作 台下面的聚四 氟乙烯面以及 它们之间的油 膜产生滑动摩 擦静压导轨刮砚后接触面 好, 稳定性好, 强力切削性能 好.静惯性矩 大,起动力矩 大,动态特性 稍差. 通过压力油分 摩擦系数小, 布在导轨面各 受力好,结构 点,工作台浮 复杂,制造成 在导轨上面 本高强力重切削机 床,钢件,不 锈钢件加工, 目前中型数控 机床使用广泛大型龙门或大 型镗铣床,工 作台承重大钢导轨与滑块与直线导轨原 理相似,但坦 克链式滑块多 为滚针形式,气浮导轨&线&接触, 滚动摩擦,惯 性矩小,动态 特性好,受力 条件比直线导 轨好,工艺性 比直线导轨差 通过小孔气压 摩擦系数小, 将工作台浮在 受力好,对环 导轨上运动 境要求严,适 用于高速加工中型机床或龙 门机床横梁广 泛采用这一结 构容易产生故障 磨损快,滑块 与导轨一旦产 生间隙,切削 时机床易产生 震动. 维修更换容易 贴塑面对润滑 要求严,一旦 缺少润滑,贴 塑面很快损 坏,维修成本 高,必须刮砚 修复. 压力点不平 衡,出油口堵 塞,工作台飘 浮低于允差, 压力点平衡调 整难度大 滑块寿命周期 有限,但更换 维护容易.专用高速加工 对 环 境 要 求 机床 高,气和环境 质量非常重要FANUC 0i 系列维修诊断与实践101-床身;2-工作台;3-压板;4-贴塑面;5-镶条 图 1-24 镶钢贴塑导轨断面问题③ 全闭环与半闭环的结构与特点是什么?各有什么优缺点? 作为数控维修人员, 了解全闭环和半闭环的结构与工作原理对于数控维修是 非常重要的,这也是非自动化控制专业接触数控维修后遇到比较陌生的课题. 从控制形式上分类,目前数控主要有开环控制,半闭环控制和闭环控制这三 类.由于开环控制主要用于精度不太高的经济型数控,本书不予讨论. 而全闭环控制和半闭环控制对于中高档数控机床是必不可少的, 程序指令输 出后,工作台是否移动到位,完全是由机床的全闭环控制和半闭环控制监控,调 整的. 关于全闭环控制和半闭环的控制原理以及在 FANUC 系统中的应用我们将 在第四章《FANUC 数字伺服》章节中深入讨论,在本章我们仅强调这两种不同 控制方式对我们日常数控维修的影响. 全闭环控制机床的故障率要高于半闭环机床,这是由于检测元件(光栅尺, 感应同步器等)安装在工作台周边,铁屑和冷却液造成的不良环境,影响这些检 测元器件的正常使用. 另一方面全闭环控制对于机械传动链的配合精度要求比较 高,当机械传动链出现过大的间隙时(一般大于 0.05~0.10mm 后)会产生伺服 调整振荡,机床工作时出现高频噪声,无法使加工正常进行.那么作为数控机床 维修人员怎样处理这类故障呢?最有效的方法就是通过参数调整将全闭环控制 改为半闭环控制进行试验.如何进行参数调整我们将在第四章详细讨论,但是调 整相关参数的前提是;我们必须理解两种控制方式的工作原理,理解相关参数的 叙述内容和作用.另外,在找出故障后我们还要对硬件进行维修或更换处理.能 够顺利完成上述维修过程, 全面了解两种控制方式的结构和工作原理是非常重要 的. 通过问题③的讨论,我们再进入问题④的讨论,即:伺服电机与步进电机在 数控机床应用中的最大区别是什么?同步电机与异步电机的特性是什么?在数 控机床中分别用在什么场合? 步进电机在数控系统中是根据指令脉冲转换成相应的步距角旋转的,指 令发出后不读取反馈信号,为开环控制.当从程序指令到电机旋转,如 果中途有丢失脉冲现象,系统无法感知与校正.所以目前步进电机开环 控制用于精度要求不很高的经济型数控. 完整的伺服控制通过位置环,速度环,电流环对伺服电机进行实时调整 控制,伺服控制回路有全闭环或半闭环两种形式,一般用于高精度,高 动态响应的中高档数控机床. 另外,有些读者对变频调速和伺服控制认识模糊,变频调速和伺服控制有 它们的共性,所以容易造成读者误解.例如它们的共同点是均采用 PWM(脉宽FANUC 0i 系列维修诊断与实践11调制)驱动,像西门子 611D 驱动单元,其拖动对象不区分是 1FT6 伺服电机还 是 1PH7 异步主轴电机,均采用结构完全相同的驱动单元.这与 FANUC 系列产 品不同(FANUC 公司主轴驱动单元与伺服放大器完全不同,不可替代) . 变频调速的控制对象一般是异步电机,例如鼠笼电机.而伺服控制的对象 是同步电机,通常是永磁电机.变频调速是以速度控制为主,强调的是恒功率输 出.而伺服驱动是位置控制,速度控制,力矩控制(或电流控制)并重,强调的 恒扭矩输出.所以在 FANUC 驱动产品指标标注中,主轴电机和伺服电机是不同 的.主轴电机产品是以功率划分,如型号是 αi18/6000 的主轴电机,表明其额定 功率是 18 kw 转速为 6000 rpm 的主轴电机, αi22/3000 的伺服电机指的是额 而 定扭矩为 22 N-M 最高转速为 3000rpm 的伺服电机.虽然后者单从数字上看 22 比前者 18 大,但实际上后者的额定输出功率仅为 4.4 kw ,最大输出功率为 6.9 kw(换算公式 P =N *n/9550 P 功率-千瓦,N 扭矩牛-米,n 转速-转/分) . 通常情况下,异步电机的位置控制运算模式是&矢量控制& ,而伺服电机采 用同步跟踪旋转磁场的角度实时调整,实现高精度位置控制.表 1-2 变频调速与伺服控制差异特点 在数控机床中应用 变频调速 速度控制为主, 可以实 用于主轴电机,刀 现简单的位置控制, 库电机,交换工作 低 速扭矩特性差. 台用电机. 伺服控制 PWM 同步电机 高精度位置控制, 集速 轴控制用电机. 脉宽调制 永磁电机 度控制,位置控制,力 数控机床的 X,Y, 矩控制为一体, 低速大 Z,A,C 轴等. 扭矩. 表 1-2 将问题④作了一个简单的归纳,不尽全面,我们将在第四章再详细 讨论. 问题⑤数控转台与鼠牙(齿)盘转台在结构上有什么区别?分别用于什么 场合? 这个问题在我们的数控机床维修中有实际意义,例如卧式加工中心 180° 掉头镗孔同轴度差是一个比较普遍的故障现象.如果我们对机床结构有所了解, 就不会轻易怀疑鼠牙盘的角度定位精度,这主要是由于结构所决定的,因为鼠牙 盘的角度定位就如同机械死档块定位,数控系统只要将转台转到&大致的位置& (小于 1/2 鼠齿分度) ,最终的定位精度就取决于鼠牙盘的捏合.只要鼠牙盘鼠 齿没有断裂,没有从基座错位,其定位精度很高,并且不会随着使用年限的延长 而降低精度.这就是为什么高精度镗铣床广泛采用鼠牙盘结构.但是鼠牙盘结构 的缺点也是显而易见,它不能与其它伺服轴构成联动,去加工空间形状复杂的曲 面. 鼠牙盘结构的上述缺点也影射出数控转台的优点,数控转台在加工过程中 可以连续旋转,与其它数控轴(或几何轴)进行插补,完成复杂的曲面加工.但 是由于涡轮幅长期磨损,所以在长期使用后会降低角度定位精度. 另外鼠牙盘转台在旋转时只带动工件空转定位,不受切削力作用,所以驱 动电机功率或扭矩相对数控转台电机要小. 相反数控转台伺服电机的扭矩或功率 要大得多. 最后我们讨论问题⑥ 数控车床与车削中心(也称车铣中心)的区别,以及 FANUC 系统中对 Cs 和 Cf 轴的定义.驱动器 PWM 脉宽调制控制电机 异步电机 鼠笼电机FANUC 0i 系列维修诊断与实践12通常的车削概念是工件旋转,刀具不(转)动,铣削则是工件不(转)动, 刀具旋转.数控车床就是卡盘夹持工件高速旋转,刀具不主动切削.而车削中心 即可进行车削――工件高速旋转,刀具仅按轨迹运行不做主动旋转切削,同时又 可进行铣削――刀具高速旋转,主轴作为 C 轴夹持工件与 X 轴或 Z 轴插补. 数控车床的结构比较好理解,它与普通的车床车削原理没有本质的区别. 但是车削中心之所以可以完成车,铣两个功能,是由于它与数控车床在结构上有 两点不同. 主轴分度功能,全功能车削中心主轴分度精度可达 0.001°. 刀塔具有&动力头&刀位,如图 1-25 为一 12 刀位刀塔,4#刀位带有 1 个动力刀头.目前常用的几种动力头形式有;异步电机变频调速,液压 马达驱动,以及伺服电机控制(用 PLC 控制的 PMC 轴) .图 1-25 带动力头的刀塔通常的数控车床主轴采用异步电机变频调速,只有速度环和电流环控制, 所以无法实现位置控制,只能夹持工件高速旋转.但是车削中心的主轴必须同时 具有高速旋转和低速定位两个功能. 早期的车削中心,由于主轴高精度定位的技术尚不成熟,所以采用两个电 机及复杂的离合机构切换控制两种不同的方式――主轴电机高速旋转和伺服电 机低速高精度定位.一个电机是异步变频调速电机,另一个是同步伺服电机,这 种结构在 FANUC 系统被称之为 Cf 轴.其含义是用 feed(进给)轴电机控制 C 轴(即主轴)定位. 90年代后, 随着现代数控技术及电机驱动技术日趋成熟, 特别是矢量控制技 术在异步电机驱动中的应用,实现一个电机即可控制主轴高速旋转,又可低速高 精度定位.而不同公司又各有不同的解决方案,FANUC公司仍采用异步电机, 但是在反馈形式和控制方式上做了改进,采用高精度位置反馈装置,如高分辨率 磁性脉冲编码器(通称Cs传感器)可达90000脉冲/转,同时融入矢量控制技术, 即保留了变频调速高速大功率输出的特性,又可实现位置控制(低速大扭矩及高 精度位置控制性能不及同步电机的伺服控制) FANUC公司将这种形式的主轴驱 . 动方案称之为Cs轴控制,其含义是用spindle(主轴)电机控制C轴(即主轴) 定位.FANUC 0i 系列维修诊断与实践13西门子公司对于高精度主轴分度推荐使用同步伺服电机作为主轴电机,由 于西门子伺服驱动的高速特性非常好,所以既满足了低速大扭矩高精度定位,又 可以满足高速恒功率输出的特性,不过成本比较高. 上面就数控机床结构特点提出了六个问题,并作了简单的分析和解答.其 目的主要是希望读者能够理解, 熟知数控机床的结构特点对日常的数控机床维修 有着非常重要的意义. 1-2. 新技术的应用前面我们提到,数控机床是集机(械) ,电(气) ,液(压气动) ,光(学器 件)为一体的自动化设备.而这些分支,领域必然也受技术进步的影响,新的技 术,新的工艺,新的产品不断被装备到数控机床上,所以了解这些新技术的应用 对于我们今后的维修,特别是建立一种新的维修思维方式,也是非常重要的. ① 直线电机(Linear Motor)的应用图 1-26 直线电机上一节我们讨论了数控机床结构,并在问题①中首先讨论了滚珠丝杠的结构 特征.就传统的数控机床而言,工作台的移动是通过伺服电机的旋转 联轴节 滚珠丝杠 滚珠丝母带动工作台移动.但是上个世纪末,直线电机逐 渐在数控机床中使用,从图 1-26 直线电机结构图中我们看到,直线电机的数控 机床已经不再需要滚珠丝杠了. 它已不再是由电机旋转运动通过机械传动链转变 为直线运动,取而代之是直线电机直接完成直线运动传递.在机床结构上有了一 个新的突破,机械传动链中又少了一个传动链,结构更加简洁.FANUC 0i 系列维修诊断与实践14我们将传统机床与现在的数控机床以及将来的数控机床的线性轴的驱动做 一个简单的结构比较.鼠笼电机联轴节齿轮箱工作台 梯形丝杠图 1-27 普通机床 工作台伺服电机联轴节滚珠丝杠图 1-28 传统数控机床工作台 直线电机图 1-29 直线导轨数控机床②力矩电机(Synchronous Built-in Servo Motor)的应用图 1-30 力矩电机图 1-31 传统的数控转台蜗轮副传统的转台,特别是高精度数控转台是由图 1-31 中描述的蜗轮,蜗杆以及 轴承,箱体等组成.传统的机构要求是既要让电机在最佳速度工作区工作又要让 工件低速大扭矩转动,承受大的切削力.而蜗轮蜗杆大速比,自锁性,力矩放大 等特点正好满足了这一要求.但是蜗轮,蜗杆是属于齿轮类机构,工作过程中齿FANUC 0i 系列维修诊断与实践15面必然存在磨损和间隙,一旦齿面齿型,节距磨损严重,将会导致整个蜗轮副精 度降低,机床转台定位精度降低.另外蜗轮副磨损后的修复和调整非常困难,修 复成本非常高,对于 800X800 的加工中心,一对高精度蜗轮副(定位精度小于 6 弧度秒)更换成本在 10 万元以上. 而现代技术水平,已经可以通过电气直接控制,驱动负载低速大扭矩转动, 这种直接驱动用低速大扭矩转台电机在数控机床应用中被称为&力矩电机& ,见 图 1-30 它是由转子和定子线圈组成. 这种技术大大降低了数控转台的制造成本, 并且转台精度保持时间长,维护成本低. ③ 高速电主轴(High Speed Spindle)图 1-32 电主轴Encoders ―― 内置反馈装置(编码器) Stator with cooling jacket ―― 转子与冷却护套 Rotor with sleeve ―― 转子套管 Spindle shaft with bearings ―― 主轴芯轴与轴承 Bearing endshield.DE ―― 后轴承座,双列向心推力轴承 Drain hole ―― 排干孔(泻流冷却液) Cooling medium intake ―― 冷却介质入口 Spindle housing ―― 定子座 Cooling medium discharge ―― 冷却介质出口 Drain hole ―― 排干孔(泻流冷却液) Bearing endshield.NDE ―― 前轴承座,单列轴承 图 1-33 电主轴结构FANUC 0i 系列维修诊断与实践16图 1-34 卧式加工中心机械主轴齿轮箱传统的机械主轴如图 1-34,是由主轴电机以及齿轮箱组成的.这是因为传 统的主轴电机大都采用异步交流电机变频调速,它的最佳工作速度范围在 500rpm~2000rpm,而加工工艺要求铣刀的工作范围(机械主轴转速范围)在 20rpm~6000rpm,那么如何满足工艺速度要求呢?通过不同的齿轮比切换,扩 大机械主轴变速范围,即可以使电机在理想的速度区间工作,又能满足工艺上的 速度和扭矩范围要求.它的弊病是机械结构复杂,成本高. 而电主轴调速范围宽,特别是高速特性好,可以省去主轴齿轮箱,直接将刀 柄插入电主轴转子中(参见图 1-33) ,机床结构简洁,主轴及立柱受力好.目前 电主轴采用陶瓷或油雾润滑,主轴转速可达 rpm 以上,特别适宜 磨具加工. 从上面几种典型的新技术应用中我们可以总结出: 数控机床的结构越来越简 单,传动链越来越少,电到机的转换(电能转换为动能) ,旋转运动到直线运动 的转换越来越直接,电机与拖动以及控制技术的进步带动数控机床整体技术进 步. 具体到我们维修任务上讲,机械工作量减少,但工艺要求高,如针对直线电 机和力矩电机的安装和调整,电主轴油雾润滑间隙的调整,陶瓷轴承的更换和预 紧力调整等均是传统机床没有遇到过的工艺问题, 同时对维修人员电气知识的要 求也越来越高. 1-3. 数控系统的特点 数控系统不同于计算机标准化设备的其它特点: ① 数控系统采用专用总线,LSI(大规模集成电路) ,SMT(表面贴装)工艺, 专用集成电路,如图 1-35图 1-35 LSI & SMT 技术应用FANUC 0i 系列维修诊断与实践17② 专用的数字伺服驱动 目前各数控公司采用自己的专用伺服总线, FANUC 公司 i 系列数字伺服 如 采用 FSSB――Fanuc Serial Servo Bus,西门子公司 840D 采用 Power Line, 802Dsl 采用 DRIVE CLIQ 作为伺服总线.这些数字伺服协议相互不兼容,所以 备件没有互换性,甚至控制技术和手段相距甚远.图 1-36 FANUC 数字伺服控制③ 机床数据的唯一性,易失性 机床数据,包括数控系统参数,加工程序,螺距误差补偿数据,宏程序或 R 参数,伺服参数或驱动配置数据,PLC 程序或梯形图等均存储在 CNC 不同 的介质或区域内.如 FANUC i 系列将系统软件,数字伺服软件,梯形图,用 户宏程序执行器存储在 F-ROM 中.机床参数,螺距误差补偿数据,加工程序, PMC 参数等存放在 S-RAM 中,同时依靠锂电池在系统断电后维持 S-RAM 中 的数据. 之所以说数控机床数据是唯一的,因为即便是同一型号的机床有可能机床 数据是不同的,比如伺服参数,螺距误差补偿数据,甚至 PMC 参数等,这些 数据有可能安装调试人员根据现场具体情况进行了修改或调整. 易失性是指由于 S-RAM 中的数据在断电后是依靠电池维持的,当电池供 电出现问题,或数控系统损坏会造成 S-RAM 中数据丢失.所以备份保存机床 数据对设备保全是非常重要的. 1-4. 对最终用户的维修任务要求 通过上一小节的叙述,我们可以总结出数控机床的某些重要特征,从而重新 修正我们对数控机床维修的概念. 首先数控系统采用专用总线结构,专用的 LSI,专用的伺服驱动,所以它不 像通用 PC 的总线那样,有通用的标准,备件易采购,有互换性,代码开放,参 考文献渠道多等.数控系统备件供应渠道单一,图纸,程序协议不对用户开放, 专用 LSI 不对用户开放,所以线路板维修非常困难,一般数控制造商不建议用户 维修 P.C.B(印刷线路板) . 机械部件采用模块化,专业化制造,如滚珠丝杠,直线导轨,机械主轴,数 控刀塔,数控转台等均是由各专业制造商来完成.目前国内常见的中高档数控机FANUC 0i 系列维修诊断与实践18床广泛采用 THK 或 NSK 的滚珠丝杠和直线导轨, 原长城机床厂生产的数控车和 车削中心采用意大利的数控刀架, 机床厂已从传统的零部件设计, 生产, &面 组装 面俱到&的生产方式,转变为机电一体化&集成应用&商.那么作为数控机床的 维修人员, 修复上述这些专业化生产的机械部件非常困难, 例如直线导轨磨损后, 我们最终用户没有手段修磨直线导轨的滑道,也无法修复损坏的滑块. 对于我们上面谈到的新技术应用部件――直线电机,扭矩电机,电主轴等, 由于现场的工艺条件和现有的技术手段所限制, 作为现场设备维修人员修复这些 部件也是非常困难的, 例如 FANUC 和西门子的高速电主轴对装配调试工艺要求 非常高,必需经过专门的培训后才可拆装,否则主轴速度达不到出厂指标. 线路板不能修,很多机械件也不能修,机电一体化部件更碰不得,那么我们 现场维修人员修什么呢?这里就需要我们从传统的维修概念中摆脱出来.七,八 十年代的数控维修人员需要对模拟电路,数字电路有比较深刻的了解,由于那个 时代的制造技术还是基于模拟电路和中规模的数字电路搭建的硬件环境, 器件大 都采用标准器件,他们通过手拿电烙铁,万用表,示波器修理损坏的线路板.但 是今天的数控技术紧随着 IT 业的进步而改变,目前 FANUC 数控系统除了 CPU 和存储器采用标准制造商的产品,CPU 周边以及大量的外围芯片均由自己设计 开发,例如数字伺服处理,RS232 通讯,字符及图形显示等这些过去曾经使用 通用芯片,但是今天已被专用大规模集成电路(FANUC LSI)所取代.另外系 统各环节之间的数据传送也由 20 年前的&并行传送&为主,改变为目前的&串 行传送&为主.在&串行传送&的环境下,用示波器已无法诊断信号的来龙去脉, 万用表更是无能为力. 目前示波器和万用表仅作为一些并行信号或静态信号的检 测工具,对伺服放大器或电源模块的维修还很有帮助,但是对于 CNC 系统本身 和数字伺服部分的维修帮助非常有限. 而今天最有效的维修诊断手段是由数控系统制造商来提供的,如 FANUC i 系列的 PMC TRACER(接口信号跟踪诊断) ,数字伺服波形画面,西门子的数 字伺服诊断画面(840Di 系统所配 611U 的工具软件 SimoCom U,802dsl 所配 置的伺服工具软件 Starter 4.0 等)FANUC PMC 接口追踪信号FANUC 伺服波形画面FANUC 0i 系列维修诊断与实践19FANUC 本机梯形图诊断西门子 SimoCom U 软件在线调试西门子 840D 本机测量诊断西门子 Step 7 在线监控 图 1-37 数控在先诊断工具归纳前面所描述的数控机床结构和特点,我们不难总结出现场维修人员的主 要工作不是&修复线路板&的概念,而是利用现有手段(数控制造商提供的各种 监控或诊断方法) ,特别是借助计算机或人机界面,及时准确的判断出故障类型, 确定维修方向:机械――电气――液压――工艺,如果是电气故障应及时判断出 是 CNC――伺服――PMC 接口电路,并找出故障点.接下来就要能够利用最直 接有效的渠道,迅速买到备件,正确更换备件. 而正确更换备件也是一件并不简单但需要重视的工作,在前面我们曾经提到 数控系统的某些重要数据是存放在 SRAM 中的, 数据有易失性, 更换 CNC 主板 或存储器板会造成数据丢失,那么怎样在修好硬件后恢复数据,就成为我们正确 更换备件的工作之一.作为一个维修工程师如果仅会更换硬件,而不会恢复数据 等于不会修理数控机床,因为你无法使机床进入正常工作状态. 从我们多年的维修经验中体会到,随着数控机床的发展,机械和控制系统的 结构越来越简单, 能够处理的硬件越来越少, 而对各类软件的使用要求越来越高. 如 FANUC 梯形图编程软件 FLADDER III,西门子 PLC 编辑软件 Step 7 以及各 种随机诊断软件和网络通讯软件. 过去维修人员更多的使用改锥, 钳子, 而今后我们的维修人员离不开计算机. 过去的维修人员很少介入备件管理, 但是今后对于数控机床的维修无论是电气还 是机械,液压,备件选型和正确更换将是维修工程师重要的工作内容,数控机床 维修将融入更多的非技术因素, 因为我们维修数控机床的目的并不是为了单纯的 显现我们技术有多么的出色,我们的最终目的是最有效的减少故障停机时间,提 高设备的无故障运转时间.FANUC 0i 系列维修诊断与实践20第二章 FANUC i 系列数控系统的构成上一章我们对数控机床整体结构作了一个简单的归纳,从数控机床的发 展和结构变化分析,总结了数控机床维修的特点. 在本章我们将重点讨论 FANUC i 系列硬件连接,通过详细介绍硬件连 接和系统组成,帮助读者弄清 FANUC i 系列数控系统三大组成部分(CNC伺服-PMC)之间的关系,了解各组成部分的功能. 作为数控机床维修工程师如果对系统结构不甚了解,不知道各组成部分 担当的角色,那么故障发生后我们如何查找故障点呢?就连起码的&头痛医 头,脚痛医脚&都做不到.所以希望读者通过对本章的学习,对 FANUC i 系 列数控系统硬件有一个比较全面的认识. 本章最后对 FANUC 公司 CNC 产品按照生产年代进行了分类,并针对 i 系列数控系统――系列/性能进行了图表归纳,帮助读者全面了解 FANUC 公 司产品. FANUC i 系列主要有下述三个重要部分组成: 2-1. 主控制系统图 2-1 FANUC i 系列内装式系统图 2-2 FANUC i 系列分离式系统主板图 2-3 系统主板及附加模块电源FANUC 0i 系列维修诊断与实践 DIMM 模块 FLASH-ROM & SRAM21模拟主轴模块图 2-4 FANUC 0i MC 底板 线路板生产号电源单元CPU光 缆 接 口 图 2-5 轴卡 图 2-6 显示控制卡 图 2-7 CPU 卡DSP图 2-8 轴卡背面图 2-9 显示控制卡背面图 2-10 CPU 卡背面FANUC 0i 系列维修诊断与实践22对应 0i 系列线路板生产号见下表所示:序号 1 2 3 名称 轴控制卡 显示控制卡 CPU 生产号 A20B- A20B- A20B- A20B- A20B- A20B- A20B- 5 6 电源单元 FROM/SRAM 模块 模拟主轴模块 A20B- A20B- A20B- 功能 2 轴控制 4 轴控制 8.4& 彩色 LCD 7.2& 彩色 LCD DRAM 16MB 486 DRAM 32MB 486 DRAM 32MB 奔腾 3.3V, 5V, +/-12V, +/-15V FROM 32MB SRAM 1MB 模拟主轴位置编码器接口 0i-Mate 备注 车床类 铣床类表 2-1输入 24V FROM 系统软件 SRAM 参数程序图 2-11 FANUC i 系列框图CNC 主控制系统就是数控机床的大脑和中枢,如图 2-1~图 2-11 所示; 它含有 CPU――中央处理器,负责整个系统的运算,中断控制等 存储器 F-ROM,S-RAM,D-RAM――其中: F-ROM(Flash read only memory 快速可改写只读存储器)存放着 FANUC公司的系统软件,它们包括; ① 插补控制软件 ② 数字伺服软件 ③ PMC 控制软件 ④ PMC 应用程序(梯形图) ⑤ 网络通讯软件(以太网及 RS232C,DNC 等)控制软件FANUC 0i 系列维修诊断与实践23⑥ 图形显示软件等. S-RAM(Static random access memory 静态随机存储器)存放着机床 厂及用户数据; ① 系统参数(包括数字伺服参数) ② 加工程序 ③ 用户宏程序 ④ PMC 参数 ⑤ 刀具补偿及工件坐标补偿数据 ⑥ 螺距误差补偿数据 D-RAM(Dynamic random access memory 动态随机存储器)――作 为工作存储器,在控制系统中起缓存作用. 数字伺服轴控制卡――目前数控技术广泛采用全数字伺服交流同步电 机控制.全数字伺服的运算以及脉宽调制已经以软件的形式打包装入 CNC 系统内(写入 F-ROM 中) ,支撑伺服软件运算的硬件环境由 DSP (Digital Signal Process 数字信号处理器)以及周边电路组成,这就是 所谓的&轴控制卡& . 主板――包含 CPU 外围电路,I/O link(串行输入输出转换电路) ,数字 主轴电路,模拟主轴电路,RS232C 数据输入输出电路,MDI(手动数 据输入)接口电路,High Speed Skip(高速输入信号) ,闪存卡接口电 路等. 显示控制卡――含有子 CPU 以及字符图形处理电路. FANUC i 系列机箱共有两种形式,一种是内装式,另一种是分离式.所谓 内装式就是系统线路板安装在显示器背面,数控系统与显示器(LCD 液晶显示 器)是一体的,如图 2-1.分离式结构如图 2-2,它的系统部分与显示器是分离 的,显示器可以是 CRT(阴极摄像管)也可是 LCD(液晶显示器) .两种系统的 功能基本相同,内装式系统体积小,分离式系统使用更灵活些,如大型龙门镗铣 床显示器需要安装在吊挂上,系统更适宜安装在控制柜中,显然分离式系统更适 合.图 2-12 内装式 CNC 与 LCD 的实装无论是内装式结构还是分离式结构,它们均由&基本系统&和&选择板&组 成. 基本系统,它可以形成一个最小的独立系统,实现最基本的数控功能.如基FANUC 0i 系列维修诊断与实践24本的插补功能(FS16i 可达 8 轴控制,0iC 最多可达 4 轴控制) ,形成独立加工 单元. 图 2-14 是内装式基本系统接口图,它上面的接口从左至右分别为; 1. 以太网接口[CD38A] 2. 伺服光缆接口[COP10-A] 3. MDI 数据接口[CA55] 4. 两个 RS232C 数据输入输出接口[JD36A/JD36B]或[JD5A/JD5B] 5. 模拟主轴接口及高速跳过信号接口[JA40] 6. I/O LINK 接口[JD44A] 7. 主轴位置编码器及 FANUC 串行主轴接口[JA41] 8. 直流 24V 电源输入[CP1]等(参见图 2-9) 其中以太网接口[CD38A]和伺服光缆接口 2 [COP10A-2]是选择功能,选择 功能意味着如果机床制造商没有选项定货, FANUC 数控系统出厂不配制此功能, 也即没有相应的硬件.图中的 servo check board connector [CA55] 是 FANUC 公司专用伺服检测接口,一般不对用户开放. 图 2-15 是独立式机箱, 我们发现它比图 2-14 多出接口[JD45]阴极射线管接 口(Connector for CRT link and MDI)及液晶显示器接口[COP20A] LCD connector, 所以独立式机箱在硬件配置上既可以选择 CRT 形式的显示器也可以 选择 LCD 形式的显示器. 另外,需要我们维修人员特别重视的是两种机箱上的电池(Battery) ,它是 用于保护 S-RAM 中的数据,电池类型为锂电池,维修说明书推荐使用时间为 1 年,实际使用寿命一般大于 1 年,这要根据机床使用情况或环境湿度而定,在北 方干燥情况下有的电池可以使用 5,6 年.但是一旦出现电池报警,一定要及时 更换,否则会造成 S-RAM 中数据丢失. 作为维修人员我们还需要对系统所用风扇(Fan unit)进行关注,长时间不 良环境使用后,风扇会聚集油污,当油污过多并导致系统温升过高时会有 701 号报警发生,这时需要我们维修人员及时清理.目前 FANUC 采用的系统风扇带 有传感器,能够检测温度并触发系统报警,风扇出线也为 3 根,不同于普通的直 流风扇,在购买备件或更换风扇时请注意. 电池的更换方法和风扇的更换方法我们将集中在第八章 《维修人员必备的操 作》中详细介绍.电池与系统风扇位置图 2-13 内装式系统电池与风扇FANUC 0i 系列维修诊断与实践25图 2-14 内装式机箱接口FANUC 0i 系列维修诊断与实践26图 2-15 独立式机箱接口从图 2-15 我们还可以观察到它有两组灯――状态显示灯(status display LED)和维修状态灯(LED for maintenance) ,这两组灯对于我们日常维修也是 非常有用的,上面一组状态显示是由七个发光二极管组成的,程序运行时绿灯在 闪烁,而一旦有报警出现,会有不同的组合红灯点亮.下面的维修状态灯(LED for maintenance)是七段显示管,正常状态应该显示&1& .有关报警灯的状态 说明我们将在第六章《报警分类与状态报警灯说明》中详细介绍. 作为独立式机箱,左边 Slot2 (扩充槽 2)及 Slot3(扩充槽 3)为扩充插 槽,当选择项订购越多时,选择插槽越多. 所谓&选择板& (对于内装式机箱)或&选择插槽& (对于独立式机箱)是当FANUC 0i 系列维修诊断与实践27基本系统满足不了机床功能的实现,需要订货时追加的选项,它是由硬件和软件 共同组成的.如使用 FS16i 系统时,数控轴超过 4 轴(大型龙门式加工中心) , 那么必须提出选项,追加第二轴卡或子 CPU 卡.当机床用于高速模具加工时, 需要追加 RISC 板卡(高精度轮廓控制卡) ,以及数据服务器(DATA SERVE) 卡,或远程缓冲卡(REMOTE BUFFER)等.图 2-16 FS16 i/FS160 i 内装式结构FANUC 0i 系列维修诊断与实践28图 2-17 FS16 i/FS160 i 分离式结构从图 2-16 和图 2-17 可以看到它的基本系统和选择卡含有许多具体的功能, 下面我们对这些功能做一简短的说明; 基本系统含有 CNC 控制用 CPU 电源回路――它是将+24V 转换为――+5V,+3.3V,+/-12V,+/-15V 供 系统芯片和接口电路用电. F-ROM,SRAM,DRAM 存储器,其在数控系统中的作用已经在前面介 绍过. 2~8 轴卡, 就是我们前面介绍的数字伺服轴控制卡. 对于 FANUC 16i 基 本系统最多可以带 8 个轴,而 0iC 最多可以带 4 个轴. 主轴串行接口――与 FANUC 数字主轴通讯的接口.FANUC 0i 系列维修诊断与实践29LCD 显示控制――液晶显示接口电路. MDI 接口电路――在显示器右侧的手动数据输入键盘的接口电路,相当 于我们 PC 机的 101 键盘,该信号直接上 FANUC 系统总线. I/O LINK――串行输入输出接口电路, 连接 CNC 与 PMC 以及输入输出 接口信号.PMC 轴控制也是通过 I/O Link 完成数据交换的. PMC-SB* ――FANUC PMC 可编程控制软件,相当于其他系统的 PLC 软件,SB* 是版本号,目前 FANUC 0i-C PMC 版本是 SB-7. 主轴模拟输出――FANUC i 系列数控系统除了提供 FANUC 专用数字主 轴通道&主轴串行接口& ,同时还保留了一个传统的模拟主轴输出通道, 通过 S 指令译码后,输出-10V~10V 的模拟指令电压.这一功能特别适 宜采用通用变频调速作为机床主轴的数控机床. 高速 DI――高速数据输入,一般用于接收马波斯检测仪高速测量信号, 雷尼绍测头高速触发信号等.磨床外圆尺寸实时测量,加工中心工件坐 标自动校准,刀具自动测量等均需要此功能. RS232C――FANUC i 系列提供两个 RS232C 接口, 用于数控系统与外 部设备(计算机,上位机工作站等)进行数据交换,传送程序或参数. 存储卡接口――新的 FANUC i 系列在显示器旁边提供一个闪存卡插 槽,作为存储介质,便于用户进行数据交换,如传出/读入加工程序,备 份机床系统参数等. 那么选择卡有如下功能 子 CPU 卡――当所需控制轴数大于 4 轴时(如大型镗铣床) ,就需要订 购这项选择卡.子 CPU 卡也称附加轴卡,由于更多的运算,所以需要 子 CPU 所谓支撑,选择此卡后,又可增加 4 个数控轴的控制. 上料控制功能――用于机械手上下料机构,其机械手的动作可以通过 2~4 个 PMC 轴来完成. 数据服务器卡――FANUC基本系统的内存容量非常有限, SRAM容量根 据订货不同一般为512KB~2M.如果需要加大内存,提高缓存速度,可 以通过追加数据服务器扩容提速. 数据服务器卡作为选项卡插在CNC本 体上,通过它把CNC存储器内的NC程序作为主程序,用调用子程序的 方法调用装在数据服务卡上(硬盘或FLASH卡)的NC程序,这样可以 进行高速加工,并且硬盘或FLASH卡上的NC程序经以太网与主机进行 高速输出输入. RISC 卡――又称高精度轮廓控制功能卡,RISC 卡采用简易指令集运 算,可以实现微小程序段的插补,即将 CAD/CAM 的后置处理程序分为 细小的加工段,并以高速高精度方式加工. HSSB――High Speed Serial Bus 高速串行总线, 用于上位机或工作站 与数控系统的通讯. FMS 柔性制造系统, 如 CIMS 计算机集成制造系统 需要通过 HSSB 协议构成自动化工厂管理. C 语言板――某些欧美国家不习惯使用梯形图语言编辑输入输出逻辑电 路,FANUC 公司提供语言类编程工具软件 C 语言形式的 PLC 程序. Symbolic CAP i ――Symbolic Conversation Automatically Programm -able 符号输入自动对话编程,方便操作者现场图形输入编程,即使不 会 G 代码语言,也可以通过图形对话输入,完成加工程序.与西门子FANUC 0i 系列维修诊断与实践30公司的蓝图编程和 shop-mill,shop-turn 很相似. 串行通讯卡――内含 Remote buffer 功能以及 DNC1/DNC2 功能 它们的区别如下:名称 Remote buffer 含义 为数控设备与外 设连接 (活动硬盘 或计算机) 提供高 速缓存空间, 在线 加工时每次可预 读多个(20个以 上)程序段. DNC1是FANC公 司独自开发的网 络协议,用1台计 算机最多可以连 接16台CNC. 把通信专用的以 太网卡装在CNC 本体上, 通过以太 网络把构成机械 加工单元的多台 CNC与主计算机 相连, 这样可以把 主计算机作为中 央控制器来使用 DNC2可以把NC 与计算机用 RS-232或 RS-422连接起 来, 传送各种数据 最高传输速率 86.4Kbps 对于3轴联动,移 动量为1mm的程 序段, 最高可以用 120m/min的速度 进行超高速加工 921.6Kbps 表2-2 串行通讯卡协议比较 特点 适用于 在高速加工中, 有 CAD/CAM 通信用的CPU做 程序高速 硬件支持, 多段缓 在线加工. 冲.DNC1(RS422)DNC1(以太网)10Mbps小型的工业局域 网, 可以对上下料 机器人,N台数控 铣床,N台数控车 床组成的单元进 行管理 同上, 数据通讯速 度更快Cell(加工 单元) 管理同上DNC286.4Kbps一般的在线加工普通 CAD/CAM 程序在线 加工.除此之外,FANUC i 还可以选择以下几种卡用于不同通讯协议: FACTOLINK (传送速度 10Mbps) ――把通信专用的以太网卡装在CNC 本体上,通过CNC画面的操作,可以显示和传送计算机的数据.在生产 现场所需要的生产指令数据和机床的运行情况可以高速地与主计算机 通信. I/O Link-Ⅱ(文件传送及I/O传送)――是以日本电气工业会OPCN-1规 格为标准的网络.使用RS-485,传送最高速度为1Mbps,最适于生产 线的网络. FL-Net――是以日本电气工业会OPCN-2规格为基准的生产控制的网 络.最适于要求高速传送,并保证循环周期的生产线的控制. Profibus-DP――是欧洲标准(EN50170)的网络.可以实现 12Mbps, 高速的I/O传送. 8. Device Net――是以美国为中心,在世界上已普及的信息网.在世界 上生产了很多相应的外部设备.FANUC 0i 系列维修诊断与实践312-2. FANUC 驱动与反馈图 2-18 FANUC αi 系列主轴 & 伺服驱动如果说 CNC 主控制系统是数控机床的大脑和中枢,那么伺服和主轴驱动就 是数控机床的四肢,它们是电脑的执行机构. FANUC 驱动部分从硬件结构上分,主要有下面四个主要组成部分: ① 轴卡――就是我们在介绍主控制系统时介绍的&数字伺服轴控制卡&在 当代的全数字伺服控制中,包括三菱和西门子数控产品,已经将伺服控制 的调节方式,数学模型,甚至脉宽调制以软件的形式融入系统软件中,而 硬件支撑采用专用的 CPU 或 DSP 等,并最终集成在轴控制卡上或轴控 制芯片上,轴卡的主要作用是速度控制和位置控制. ② 放大器――接收轴控制卡输入的脉宽调制信号, 经过前级放大驱动 IGBT 大功率晶体管输出电机电流. ③ 电机――伺服电机或主轴电机,放大器输出的驱动电流产生旋转磁场, 驱动转子旋转. ④ 反馈装置――由电机轴直连的脉冲编码器作为半闭环反馈装置. FANUC 早期的产品使用旋转变压器作为半闭环位置反馈, 测速发电机作为速度反 馈,但今天这种结构已经被淘汰. ①~④的相互关系是;轴卡①接口 COP10A-1 输出脉宽调制指令,并通过 FSSB(Fanuc Serial Servo Bus 发那科串行伺服总线)光缆与②伺服放 大器接口 COP10B 相连,伺服放大器整形放大后,通过动力线输出驱动 电流到伺服电机③,电机转动后,同轴的编码器④将速度反馈和位置反馈 送到 FSSB 总线上,最终回到轴卡上进行处理.参见图 2-19 伺服连接 有关伺服与主轴驱动的内容,我们将在《第四章 FANUC 伺服与主轴》中 给予详细介绍.FANUC 0i 系列维修诊断与实践32图 2-19 CNC-伺服连接FANUC 0i 系列维修诊断与实践332-3. PMC 与接口电路(PMC 程序,I/O 板,继电器电路) 数控系统控制数控机床主要做两类事件, 一.工件与刀具按照事先指定的轨迹 和速度做精确相对运动.二.完成机械手换刀,工件卡紧,冷却等辅助工作. 事件一由伺服驱动完成,而事件二就应该有 PMC 和接口电路完成.这一部 分由下面 3 个主要部分组成; ① PMC――Programmable machine controller (可编程控制器),通过 PMC程序控制NC与机床接口的输入输出信号.可编程控制器在其它工业 自动化领域被称之为PLC,FANUC公司为了将自己数控系统内装式PLC 有别于通用的PLC,将其命名为PMC. FANUC PMC主要是以软件的方式嵌入数控系统,而PMC软件又含 两部分内容;一部分是PMC系统软件――这部分是FANUC公司开发的系 统软件,我们在本章前面介绍主系统结构时介绍了PMC-SB* 的含义 (PMC软件版本号),就是指PMC系统软件的版本. 另一部分是PMC用户软件――这部分是机床厂根据机床具体情况要 求编辑的梯形图程序.这两部分程序最终都存储在F-ROM中. ② I/O 接口电路――接收和发送机床输入和输出的开关信号或模拟信号. 是 PMC 信号输入输出的硬件载体. ③执行元件――电磁阀,接近开关,按钮,传感器等.图 2-20 PMCC接口电路 - 执行元件这部分内容对于我们日常维修工作是非常重要的, 专业杂志曾经对数控机床 故障率按照故障发生类别进行过统计,反映情况如下图所示:FANUC 0i 系列维修诊断与实践故障比率34环境因素 10% 编程操作 10%其它 5%主控制系统 5% 驱动&电机 30%接口电路 40%图 2-21 数控机床故障率统计从中我们可以看出接口电路故障率最高达到 40%,这是由于接口电路外围 设备,如接近开关,液压阀,传感器是安装在机床工作台附近,油水容易侵蚀, 造成元器件容易损坏,甚至外电路短路.另外作为加工中心机械手,换刀机构上 接近开关多,机械手换刀动作频繁,容易产生换刀不到位,信号不触发,程序等 待直至报警等.这些故障最终均反映在 PMC 接口电路上,所以熟悉 PMC 程序, 学会接口电路诊断方法,可以解决我们实际生产中很大比例的故障.本章我们仅 是做一个结构上的介绍,详细的诊断和维修方法我们将在第四章和第五章中介 绍. CNC 与接口电路的相互关系和连接参见下图:图 2-22 CNC-输入输出电路连接FANUC 0i 系列维修诊断与实践35I/O 单元类似普通的 PLC 模块形式,可以扩充到每组 256(输入)*256(输 出)点,最多 16 组,整个机架总共不超过 1024(输入)*1024 点(输出). .图 2-23 I/O 单元扩充另外,FANUC I/O 单元可以连接 PMC 轴(非数控轴) ,可以进行刀库,上 下料,或者托盘交换等&非插补&控制,连接方式见下图所示.图 2-24 FANUC I/O 与 PMC 轴控制FANUC 0i 系列维修诊断与实践36FANUC 数控系统的整体连接参见下两图 (内装式)图 2-25 FANUC i 系列内装式机箱连接图FANUC 0i 系列维修诊断与实践37(独立式)图 2-26 FANUC i 系列独立式机箱连接图FANUC 0i 系列维修诊断与实践38图 2-25 和图 2-26 是含有 CNC, 伺服, 外围 I/O 接口以及辅助设备的整体连 接图.有关主轴和伺服以及反馈部分的连接,我们将在下一章详细说明,其它各 环节电缆接口信号本书就不一一介绍了,我们只在第七章《FANUCi 系列常见典 型故障分析与排除》中,就实际案例需要再详细介绍接口信号地址. 本章最后,我们将 FANUC 系统发展变化做一简单介绍,从零乱的系统排列 中找出规律性的东西,便于我们今后的学习提高. 2-4. FANUC 数控系统分类 目前国内用户接触比较多的 FANUC 数控系统是 FANUC 0i 系列,包括 0i-MA/TA,0i-MB/TB,0i-MC/TC,0i-MATE 等,另外许多直接进口的机床上配 有 FANUC 18i,FANUC 16i 等,那么 FANUC 产品是怎样分类的?各有什么特 点?哪些系列是高端的?那些是通用型的?在这一节里我们简单的归纳如下: FANUC 数控系统命名: FS 0i -MC 产品升级排序 A,B,C,D……. 系统类型:M 铣削类,T 车削类,G 磨床类,P 冲床类…… 产品系列 Fanuc System 下面按照出厂年代和功能两种情况进行分类介绍年代 61 69 75 1976 使用元件 真空管 锗(Ge) 晶体管 硅(Si)晶体管 IC 小 规 模 集 成 电路 NC的种类 F202,F204 F211,F213 F220,F230,F240,F250F260,F330 A/B F220, F230F240L,F280F132, F260IC F220A,F240A, F260A F10,F20,F30 F FA/B F2000C,F3000C FS-5系列 FS-7系列 Mate系列 F200C, F330D DC伺服电机 表 2-3 FANUC 产品按年代分类 伺服的种类 电液伺服电机CPU采用 开始真正意义 上的CNCFANUC 0i 系列维修诊断与实践 1979 CPU Intel8086 多 CPU 主 从 结 构,FS6采用磁 泡存储器,专用 位置环IC FS-2系列 FS-3/FS-6系列 FS-9系列 PWM脉宽调制处理391984CPU M6800 光缆通讯, 多 CPU 仲 裁 结 构, 专用大规模 集成电路LSIFS10系列.FS11系列,FS