乾物をシェアしよう！ 工作機械の送りサーボシステムのよくある故障とトラブルシューティング方法は何ですか?

故障の形成と原因の診断
(1) オーバートラベル
送り動作がソフトウェアで設定されたソフトリミットまたはリミットスイッチで決定されたハードリミットを超えると、オーバートラベルアラームが発生します。 通常、アラーム内容はCRTに表示されます。 CNCシステムのマニュアルによれば、故障は解消され、アラームも解除されるとのことです。
(2) 過負荷
送り動作の負荷が大きすぎる場合、頻繁な前後進動作、伝動チェーンの潤滑状態が悪い場合、過負荷アラームが作動します。 通常、サーボモータの過負荷、過熱、過電流などのアラーム情報がCRTに表示されます。 同時に、高圧キャビネット内の給電ドライブユニットでは、表示灯またはデジタルチューブがドライブユニットの過負荷や過電流などの情報を表示します。
(3) バウンス
送り中にバウンス現象が発生します。その理由としては、①速度測定装置の故障、速度フィードバック信号の干渉など、速度測定信号が不安定であること。 ② 速度制御信号が不安定または妨害されている。 ③ネジの緩みなど、配線端子の接触不良。 前進から逆転への反転の瞬間に発生する場合、一般的には送り伝達チェーンの逆転クリアランスやサーボ系のゲイン過剰などが原因となります。
(4) クロール
加速時や低速送り時に発生する場合は、一般に送り伝達チェーンの潤滑不良、サーボシステムゲインの低下、外部負荷の過大などが原因となります。 特にサーボモータとボールネジを接続するカップリングは、接続の緩みやカップリング自体の亀裂などの欠陥により、ボールネジとサーボモータの回転が同期せず、故障の原因となる場合がありますのでご注意ください。送り速度の変化と這う現象。
(5) 振動
工作機械が高速で動作すると振動が発生し、過電流アラームが発生する場合があります。 工作機械の振動の問題は一般に速度の問題に属するため、速度リングを検索する必要があります。つまり、速度関連の問題の場合は速度調整器を検索する必要があります。 したがって、振動の問題は、速度調整器を探して解決する必要があります。 主に、与えられた信号、フィードバック信号、速度調整器自体の 3 つの側面から故障を検索します。
① まず、与えられた信号である速度調整器に入力される信号を確認します。 与えられた信号は位置偏差カウンタから出力され、D/A コンバータによってアナログ量 VCMD に変換され、速度調整器に送信されます。 この信号に振動成分が含まれているかどうかを確認する必要があります。 振動信号が 1 周期しかない場合は、速度調整器に問題はなく、その前段に問題があることが確認できます。 つまり、D/A コンバータまたは位置偏差カウンタに問題があるはずです。 すべてが正常な場合は、タコメーター ジェネレーターとサーボ モーターの問題を見つけます。
② 速度測定用発電機とサーボモータを点検してください。 工作機械が振動するということは、工作機械の速度が振動していることを示しており、速度測定発生器からの波形フィードバックも振動しているはずです。 波形が規則的な浮き沈みを示しているかどうかを観察します。 このとき、工作機械の振動周波数とモータの回転速度との間に正確な比例関係があるかどうかを測定するとよい。 たとえば、振動周波数がモーターの速度の 4 倍である場合は、モーターまたは速度測定用発電機に障害があると考えるべきです。 まず、モーターに欠陥がないかを確認し、カーボンブラシと整流子の表面状態を確認します。 問題がなければタコメータージェネレーターを確認してください。
③ 速度調整器の故障。 上記の方法でも振動が完全に除去できず、改善が見られない場合には、速度調整器自体の問題を考慮する必要があります。 速度調整基板を交換するか、交換後各部の波形を十分に確認してください。
④ 振動周波数と送り速度の関係を確認します。 両者が比例する場合、工作機械の共振は別として、その多くはCNCシステムの補間精度の悪さや位置検出ゲインの高さが原因であり、補間調整や検出ゲインの調整が必要となります。 送り速度に関係ない場合は、速度制御ユニットの設定が工作機械と合っていない、速度制御ユニットの調整が適切でない、軸の速度ループゲインが大きすぎる、または、スピードコントロールユニットのプリント基板が不良です。
例：X軸振れの故障修復
障害現象: FANUC OMC を搭載した CNC 機械では、マシニング センターの X 軸負荷が 80% まで突然増加し、X 軸モーターからブーンという音が発生することがあります。 時にはまた普通になることもあります。
解析及び対応手順：現場観察の結果、X軸モーターのブーン音の周波数が比較的低いことが判明したため、X軸に低周波振動が発生していると判断。 発振の原因としては、①軸位置ループのゲインが不適切である。 ② 機構部の隙間が大きく、伝動チェーンの剛性が低く、噛み込みがある。 ③負荷イナーシャが比較的大きい。 検査後、X軸位置のゲインは変化しておらず、負荷も正常です。 この工作機械は連続重切削のためX軸すきまが大きく、すきま補正を行っています。 X 軸クリアランス補正パラメータ 0535 を確認したところ、設定値は 250 で、ダイヤル ゲージで測定した X 軸の実際のクリアランスは 0.22 で、補正の移行を示しています。 X軸の振れは設定値を200に変更するまで解消されませんでした。
(6) サーボモーターが回転しない
CNC システムは、速度制御信号をフィードドライブユニットに入力するだけでなく、サーボイネーブル制御信号（通常は DC+24V リレーコイル電圧）も入力します。 ① CNC システムに速度制御信号出力があるかどうかを確認します。 ② イネーブル信号が接続されているか確認してください。 I/OステータスをCRTで観察し、工作機械PLCのラダー図（またはフローチャート）を解析し、潤滑や冷却などの送り軸の起動条件が満たされているかどうかを判断します。 ③ 電磁ブレーキ付サーボモータの場合は、電磁ブレーキが解除されているかを確認する必要があります。 ④ 送り駆動装置の故障。 ⑤ サーボモーターの故障。
(7) 位置誤差
サーボ軸の動きが位置許容範囲を超えると、CNC システムはトラッキング エラー、輪郭エラー、位置決めエラーなどの過度の位置エラーに対するアラームを生成します。 主な理由は次のとおりです。 ① システムによって設定された許容範囲が小さい。 ② サーボシステムのゲイン設定が不適切。 ③ 位置検出装置が汚れている。 ④ 給電伝達チェーンの累積誤差が大きすぎる。 ⑤ 主軸箱が上下動するとバランス装置（バランスシリンダ等）が不安定になります。
(8) ドリフト
指令値がゼロの場合でも座標軸は移動するため、位置誤差が発生します。 駆動部のドリフト補正とゼロ速度調整により解消します。
(9) 基準点の故障
基準点の故障は、一般に、基準点を見つけることができないことと、基準点を見つけることができないことの 2 つのカテゴリに分類されます。 1 つ目のタイプの故障は、一般に、基準点減速スイッチによって生成される信号またはゼロ位置パルス信号の故障です。 パルスエンコーダのゼロマーク位置またはグレーチング定規のゼロマーク位置をチェックすることにより、故障があるかどうかを判断できます。 後者のタイプの故障は、原点スイッチ ブロックの位置の設定が不適切であることが原因で発生するため、再調整が必要です。
(10) 起動後、サーボモーターが自動回転します。
主な理由は次のとおりです。 ① 位置フィードバックの極性が正しくありません。 ② 外力により座標軸の位置がずれた場合。 ③ ドライバ、タコメータジェネレータ、サーボモータまたはシステム位置測定回路の欠陥。 ④ モーターまたはドライバーの故障。
送りドライブの故障診断
1、DCフィードドライブ
PWM 速度調整は、パルス幅変調器を使用して高出力トランジスタのスイッチング時間を制御します。 速度制御信号を固定周波数の方形波電圧に変換し、DC サーボ モーターのアーマチュアの両端に印加します。 方形波の幅を制御することにより、アーマチュアの両端の平均電圧が変化し、アーマチュア電流が制御され、サーボ モータの速度が制御されます。 サイリスタ速度調整は、速度レギュレータを使用してサイリスタの導通角を制御します。 導通角の大きさを変えることにより、アーマチュアの両端の電圧が変化し、速度調整の目的が達成されます。
1. CRT に障害があり、アラームが表示されます。 ファナックシステムの場合、CRT に表示されるサーボアラームは、番号 400-457 のサーボシステムエラーアラームと番号 702-704 の過熱アラームです。 過熱警報が発生する原因としては、①過酷な切削条件や工作機械の摩擦トルクの増加により、主回路の過負荷リレーが作動すること、②工作機械の摩擦トルクが増大すること、などが考えられます。 ② 切断中にサーボモータの電流が大きすぎたり、トランス自体が故障したりして、サーボトランスの熱制御スイッチが作動した場合。 ③ サーボモータの電機子内部の短絡や絶縁不良、モータの永久磁石の減磁や外れ、モータの制動不良などにより、モータ内部の熱制御スイッチが作動する場合があります。

2. アラーム表示灯で示される障害は、FANUC および Siemens システムの速度制御ユニットのプリント基板上にあります。 機能、障害の原因、トラブルシューティング方法は、対応する工作機械のマニュアルに記載されています。
3. アラーム表示のない故障: ① 工作機械が制御不能になった。 速度フィードバック信号は正のフィードバック信号であり、メンテナンスやデバッグ中によく発生します。通常、ケーブル信号線の誤った接続や工作機械の振動が原因で発生します。 指令乗算器CRMや検出乗算器DMRの設定が間違っているなど、位置制御に関するシステムパラメータの設定が間違っています。 工作機械の振動周期を確認してください。 工作機械の振動周期が送り速度に応じて変化する場合、特に高速移動時には大きな衝撃を伴いますが、速度測定発生器のブラシの接触不良など、速度測定装置の故障が原因となることがよくあります。サーボモーター。 工作機械の振動周期が送り速度によって変化しない場合は、ゲイン設定器を調整してゲインを下げ、振動が弱まるかどうかを観察してください。 それが弱くなり、振動周波数が工作機械の固有振動数である数十ヘルツから数百ヘルツになる場合は、プリント基板の適切な設定により解決できます。 振動が弱まらない場合はプリント基板の故障です。 位置決め精度が低いです。 工作機械の送り伝達チェーンの誤差が大きいことに加えて、サーボシステムのゲインが低いことも関係しています。 ゲインポテンショメータを調整し、ゲインを上げて、モータ動作中の過剰なノイズの障害を解消できるかどうかを確認します。 サーボモーター整流子の表面粗さが低いか、損傷しています。 ブラシや整流子の中に油や粉塵が入る。 モーターの軸方向のずれがあります。 ⑤ サーボモーターが回転しない。 モーターの永久磁石が外れています。 電磁ブレーキ付サーボモータがブレーキ故障により電源投入後、サーボモータが解放されなくなりました。
2、AC給電駆動
1. ACサーボモータの基本検査。 ACサーボモータは故障しないため、原則としてメンテナンスは必要ありません。 ただし、ACサーボモータには精密な検出器が内蔵されているため、衝突や衝撃により誤動作を引き起こす可能性があります。 メンテナンス時には、次のチェックを実行する必要があります。 ① 機械的な損傷がないか。 ②回転部分は手で正常に回転できるかどうか。 ③ブレーキ付きの方はブレーキが普通ですか？ ④ネジの緩みや隙間はありませんか？ ⑤ 湿気、温度に敏感で、ほこりの多い場所に設置されていませんか。
2. ACサーボモータの取付上の注意事項。 修理完了後、サーボを取り付ける際は以下の点に注意してください。
① サーボシステムは防水構造が緩いため、内部に切削液、潤滑油等が浸入すると、絶縁性能の低下や巻線ショートの原因となります。 したがって、切削液が飛散しないように注意する必要があります。
② サーボモータをギヤボックスに取り付ける際、潤滑油を注入する場合、ギヤボックス内の潤滑油の浸入を防ぐため、ギヤボックス内の潤滑油面はサーボの出力軸よりも低くしてください。

③ サーボカップリング、ギヤ、シンクロベルトなどの接続部品を固定する際には、いかなる場合でも許容ラジアル荷重、アキシアル荷重を超える力が作用しないようにしてください。
④ サーボ回路と制御回路の接続を説明書に従って正しく行ってください。
3. ACサーボモーターのよくある故障。 次の点が含まれます。
① ローター位置検出装置の故障。 ホールスイッチや光電パルスエンコーダが故障すると、制御不能や送りの振動を引き起こす可能性があります。
② マルチメータまたはブリッジを使用して電機子巻線の DC 抵抗を測定し、開回路がないか確認し、メガオーム計を使用して絶縁が良好であるかを確認します。
③ 機械装置から切り離し、ローターを手で回転させてください。 通常の状況では抵抗があるかもしれません。 斜めに回転したら手を放すとローターが戻ります。 ローターが数回転連続して回転し、手で自由に停止できる場合は、モーターが損傷しています。 手で回せない、回しても戻らない場合は機械部分の故障が考えられます。
④パルスエンコーダの交換。 ACサーボのパルスエンコーダが故障している場合は、パルスエンコーダを交換する必要があります。
3、ステッピングモーター駆動
ステッピング モーター ドライブは、開ループ制御システムで最も一般的に使用されるサーボ ドライブ システムです。 オープンループ給電システムの構造は比較的単純で、デバッグ、メンテナンス、使用に便利で、動作の信頼性が高く、コストが低いです。 一般に精度要件が低い工作機械で広く使用されています。
使用中に、ステッピング モーター駆動システムには次のような一般的な障害が発生します。
1. モーター過熱アラーム。 おそらく、作業環境が過酷すぎ、周囲温度が高すぎる可能性があります。 過電流、相電流の超過、パラメータのリセット機能など、パラメータの選択が不適切です。
2. 作業中、ドライバーまたはステッピングモーターが鋭い悲鳴を発し、悲鳴を上げた後に回転しない場合は、特定の状況が処理中または動作中です。 考えられる原因は、入力パルス周波数が高すぎて詰まりが発生していることです。これは、入力パルス周波数を下げることで解消できます。 入力パルスの突然変調周波数が高すぎるため、入力パルスの突然変調周波数を下げることで解消できます。

3. 作業中に、通常の作業状態で車両が突然停止した場合。
4. ステッピング モーターが複数回ステップを失った場合、この障害によって発生する可能性のある現象は、動作中にステッピング モーター駆動システムの特定の軸が突然停止し、その後動き続けることです。
5. 揺れによる不均一な動作。 加工プロセスでは、ワークピースに振動パターンと高い表面粗さが反映されます。