JCS

北京机床研究所生产的JCS-018立式
加工中心是采用FANUC一BESK 7M系统的全功能数控机床。7CM系统是采用16位字长的微处理器数控系统，它是以中央处理单元（CPU）为核心，用数据总线方式与存贮器以及各种接口组合成一个完整的数控系统。7CM系统的全部功能由系统软件实现，系统软件由22K控制程序，4K CRT控制过序，诊断程序以及作为参数寄存器和数据暂存的工作寄存器所组成。整个程序具有总体结构简单、功能强、程序精练而严密的特点。因而当故障发生后，系统能从硬件、软件上进行指示，根据其指示就可查找出故障点，从而将其排除。本文将018加工中心的几例故障的处理方法介绍如下，供同行参考。  

    例一 故障现象：Y轴速度异常，05＃、07＃和37＃报警。  

    故障检查及分析：查FANUC-BESK 7M系统维修手册，05＃系统急停车信号接通；07＃系速度控制单元报警；37＃系Y轴位置控制偏移过大。  

    从维修手册中看，05＃报警是由紧急停车造成，排除其报警并不困难，对于07＃报警，维修手册指出：任意一轴的速度控制单元处于报警条件，或电机电源线的接触器断路，产生该报警。可考虑下列原因：①电机过载：②速度控制的电源变压器过热；③速度控制电源变压器的电源保险丝断；④在控制部分电源输入端子板上，接线座Xl的EMGI N1和EMGI N2之间的触点开路；⑤在控制部分电源输入支架上，交流100V保险丝（F5）断；⑥连接速度控制单元与控制部分之间的信号电缆断开或从触头中脱落；⑦由于某种原因其它伺服机构报警，电机电源线上的接触器（MCC）断开。  

    我们经过对以上7项的宏观分析，认为07＃报警与05＃均是由于Y轴速度异常之后，我们采用紧急停车手段所引起。因此，把以检查的重点放在37＃报警上。  

从维修手册上看，37＃报警有两条原因：①伺服电机电源线断线；②位置检测器和伺服电机之间的连线松动。  

    分析原因①，伺服电机有转速，说明电源线未断。与此同时，我们又将位置控制环内的偏移补偿量调到CRT显示器上，与正常值进行比较，也无异常。从而排除了Y轴位置偏移量过大的问题。对于②，我们根据“先外后内”的维修原则，用分段判定法对NC系统的01 GN 710位置控制器进行了详细的检查，具体步骤如下：①根据X、Y、Z三个伺服驱动系统的结构和参数完全一致的特点，将Y、Z两个伺服驱动系统的NC中位置控制器的连线XC（Z轴）和XF（Y轴）以及测速反馈线XE（Z轴）与XH（Y轴）对调，即在机床控制中，用Y轴信号控制Z轴，用Z轴信号控制Y轴，以检查NC系统的好坏。调换后故障依然存在，说明NC系统无故障；②将标准电柜中Y、Z伺服驱动系统进行对调，即用Z轴控制信号去驱动Y轴，故障同样存在，又排除了伺服驱动系统的问题，将故障范围缩小到Y轴直流伺服电机中。  

    拆开直流伺服电机，发现测速发电机与伺服电机之间的连接齿轮松动。由于在自动控制系统中测速发电机是一种产生加速或减速信号和对旋转机械作恒速控制的元件。故它与伺服电机之间的连接松动便造成对恒速控制不准，甚至对CNC产生加速信号，从而造成Y轴速度异常。  

    处理方法：将其连接齿轮紧固，故障排除。  

    例二 故障现象：主轴不能定向，负载表指针达红区，08＃报警。  

    故障检查及分析：  

    查机床维修手册，08＃报警为主轴定位故障。根据维修手册的要求，我们打开机床电源柜，在交流主轴控制器线路板上，找到了7个发光二极管（6绿1红）。这7个指示灯（从左到右）分别表示；①定向指令；②低速档；③磁道峰值检测；④减速指令；③精定位；③定位完成；以上为绿色）；⑦试验方式。  

    观察这7个指示的情况如下：l＃灯亮，3＃、5＃灯闪烁。这表明定位指令已经发出；磁道峰值已检测到；定位信号也检测到；但是系统不能完成定位，主轴仍在低速运行，故3＃、5＃灯不断闪烁。 调节主轴控制器上的电位器RV5、RV6、RV7，仍不能定位。  

    从以上情况分析，怀疑是主轴箱上的放大器有问题。打开主轴防护罩检查放大器时，发现主轴上的刀具夹紧油缸软管盘绕成绞形，缠绕在主轴上，分析这个不正常的现象，我们判断就是该软管盘绕致使主轴定位偏移而不能准确定位，造成08＃报警。  

    解决方法：将该软管卸下回直后装好，又将主轴控制器中的调节器RVII（定位点偏移）进行了重新调节。故障排除，报警消失，机床恢复正常运行。

   例三 故障现象：主轴12＃报警  

    故障检查与分析：  

    查JCS一018加工中心交流主轴系统明书知：主轴12＃报警为直流电路电流过大，故障原因有如下三种情况：①输出端或电机绕组短路；②功率晶体管不良；③印刷板故障。   

    在确认输出端或电机绕组无短路的情况下，断开电源，检查晶体管组件，检查方法如下：打开印刷板，拆去电机动力线，用万用表xl0Ω档检查晶体管组件的集电极（C1 C2）和发射极（E1 E2）之间；集电极（C1 C2）和基极（B1 B2）之间以及基极（B1 B2）和发射极（E1 E2）之间的电阻值。晶体管组件损坏时，C-E；C-B之间成短路状态，检查发现Cl-El之间短路，即晶体管组件已烧毁。  

    为确定故障源，又对印刷板上晶体管回路进行了检查。检查情况如下：①将直流耦合熔断器F7拆下，合上交流电源，输入正转指令。②测定8个晶体管（型号为ET191）U、V、W相再生回路的基极-射极电压（CN6，CN7上测量）。  

    以发射极为基准，测量B-E正常值一般在2V左右，有问题的回路与正常回路不同，发现了就可以判定。检查1C-1B之间为短路，即C-B极击穿。同时二极管D27也击穿。在更换上述部件后，主轴报警变为19＃报警。查阅有关资料知：AL-19报警为U相电流检测电路偏置过流报警。  

    对控制回路的电源进行检查，检查印刷电路板上电源测试端子19A-CT为AC19V；19B- CT为AC19V；交流输入电源正常。直流输出+24V，+15V，+5V正常，而-15V电压为“0”。说明三端稳压管7915电源异常，检查7915端压管已被击穿。  

    解决方法：更换7915后，-15V输出电压正常，主轴AL-19报警消除。同时，主轴AL-12＃报警答也消除，机床恢复正常。  

    例四 故障现象：主轴定位后，ATC无定位指示，机械手无换刀动作故障检查与分析，该故障发生后，机床无任何报警产生，除机械手不能正常工作外，机床各部分都工作正常。用人工换刀后机床也能进行正常工作。  

    根据故障现象分析，认为是主轴定位完成信号未送到PLC，致使PLC中没有得到换刀指令。查机床连接图，在CN1插座22＃、23＃上测到主轴定位完成信号。该信号是在主轴定位完成后送至刀库电机的一个信号，信号电压为+24V。这说明主轴定位信号已经送出。  

    在PLC梯形图上看到，ATC指示灯亮的条件为：①AINI（机械手原位）ON；②ATCP（换刀条件满足）ON。  

    首先检查ATCP换刀条件是否满足。查PLC梯形图，换刀条件满足的条件为：① OREND（主轴定位完成）ON；②INPI（刀库伺服定位正常）ON；③ZPZ（z轴零点）ON。 以上三个条件均已满足，说明ATCP已经ON。  

    其次检查AINI条件是否满足。从PLC梯形图上看，AINI满足的条件为：① A75RLS（机械手75°回行程开关）ON；② INPI（刀库伺服定位正常）ON；③180RLS（机械手180°回行程开关）ON；④ AUPLS（机械手向上行程开关）ON。检查以上三个行程开关，发现A75RLS未压到位。  

    解决方法：调整A75RLS行程开关档块，使之刚好将该行程开关压好。此时，ATC指示灯亮，机械手恢复正常工作，故障排除。

   例五 故障现象：99＃报警故障  

    故障检查与分析：  

    该故障发生后，按机床任何键均不能工作，系统停止了任何功能，也不能从手动数据输入／显示灯面板执行任何控制，即整个系统处于“死机”状态。同时，按清除键不能消除该报警，也不能熄灭上述指示灯。按R、S＋启动键不能启动系统。按I、L＋启动键，系统能启动，通用显示器I显示IL字符，也能用清除键消除和显示器I上的字符及数码，但不能清除号码显示器的99＃报警，按操作面板上的按钮可进行转换，但用手和纸带输入机不能输入任何数据，机床仍不能工作。查阅018操作说明书，从86＃到99＃报警均未提示是何种报警，因此不能根据机床的报警表及其处理办法是进行解决。  

    根据上述检查以及系统工作原理，我们怀疑是CNC系统出现了故障，于是进行了如下的工作：检查系统电源，在01GN700、01G705、01GN701、02GN710、01GN715、01GN820、01GN725、N01、N00上测得＋5、±15V、＋24V电压均正常。查018机床维修手册，在报警表上，未指明99＃为何种报警，我们从报警分类栏上看到：99＃为p／S报警，表示程序误差或操作误差报警。根据该报警指示的范围，我们首先将机床参数全部 清零（将01GN700板上的电池去掉）排除了程序误差的故障，99＃报警未消除。其次，仔细检查机床的各参考位置，发现刀库未回到参考点。为此，我们调整旋转变压器，使刀库重新回到参考点，排除了机械故障。99＃报答还是未消除。  

    考虑到刀库电机是由附加位置控制器所控制，刀库不回参考点这一故障的发生是否将CPU数据总线锁定，根据018 7CM系统为总结结构的特点，我们采用插拔法将02GN710板上的数据总线AX2拆下后，再重新开机，系统启动成功，通过显示器I上无任何显示，号码显示器上则显示02＃、07＃报警，按N＋1键，CRT显示：02＃：数控柜过热报警；07＃：速度控制装置报警。  

    对于07＃报警我们认为：因机床参数已经消除，伺服电机X、Y、Z的电磁接触器已处于断开状态，必然会产生该报警。只要将机床参数恢复，该报警的消除是不难的。 对于02＃报警，机床操作说明书上指出：（1）环境温度过高；（2）冷却风扇故障；（3）空气过滤器不清洁。  

    我们在排除上述因素后，利用CRT进行接口诊断，在T地址下，查找到数据号16的第7位为0。正常状态下该位应为“1”。机床操作说明书上指出：该位为数控柜过热信号，当输入信号接通时（即数控柜过热时）它为0。由此，我们认为是数控柜中的热控开关接通。从数控柜中找到两只热控开关，型号分别为：60M139 60M1Y7。一只在附加位置控制板02GN710上，另一只在PC-C主板上。检查热控开关发现PC-c主板上那只开关无＋5V工作电压。故T地址16＃数据为0。根据PC-C印刷电路板电路检查，在PC柜门上发现H50F PC 02稳压装置上无＋24P输出电压。该电压一路供PC-C主板工作；一路送机床侧信号。检查稳压装置，发现该装置烧坏。更换该稳压装置后，接上PC-C主板，＋24P电压正常，同时号码显示器上99＃报警消除，但负载表旁的报警指示为：19＃。再接上机床侧信号，（即将02GN710板（附加轴位置控制）上的数据总线AX2插上）＋24P电压消失，同时99＃报警又出现。这说明99＃报警与＋24P电压有关，其机理为：由于PC-C失去＋24P工作电压，其输入、输出动作产生紊乱，从而封锁了CPU数据总线，产生P／S操作误差报警，使整个系统“死机”。该机理也与刀库不回参考点的故障现象相吻合。  

    查机床侧信号短路的原因，在机床强电柜XT2接线柱上查到XT2-1、XT2-2线有短路现象，再查该线，发现简易位置控制器输入信号线毛刺短路，故使稳压装置烧坏。将该故障排除后，机床侧信号＋24P电压恢复正常，99＃报警消除，系统恢复正常。  

    通过对上述故障的维修，我们认为：FANUC-BESK 7M系统具有自诊断功能，在加工中可以在线诊断外部设备接口信号和机床控制输入输出信号，并由CRT显示。7M系统有多达80多种报警，当出现报警时，操作者和维修人员可查阅操作说明书上的报警信息表，根据具体报警号的提示来查找问题的症结所在，给系统的维修和检修带来极大的方便。