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主轴驱动模块故障维修的实例分析


日期:2011年01月13 来源:沈阳机床集团 关键字:机床

例 故障现象:日本FANUC d系列机床主轴驱动模块,型号为A06B-6087-H126B( POWERSUPPLY MODULE)。在使用过程中,频繁出现该模块主电路ICBT(绝缘栅大功率晶体管)击穿烧毁及ICBT的驱动电路同时烧毁。前几次在分析故障原因时,将着眼点放在了电网电压过高、电源离次谐渡过多、环境温度较高或器件不良等方面,但随着故障的频繁出现,发现了以下不容忽视的现象:
①ICBT总是3块同时被烧毁。
②ICBT烧毁并伴随驱动电路烧毁,贴片式PNP及NPN晶体管也被击穿,电路烧断,光耦合器烧坏。
③烧毁的驱动模块主回路中配置的MSS接触器主触头严重烧蚀,前置断路器主触头也烧蚀。
故障分析:经过对以上现象仔细分析,可得出结论:ICBT烧毁的根本原因是机床主轴再生制动过程中发电的电流较大,而接触器或断路器主触头接触不良,接触电阻产生较大电压,该电压又作为虚假的相序信号反馈给控制电路,从而使本不应开启的功率管开启,形成相间短路,从而导致电路电压及电流超过ICBT最大允许值,造成ICBT烧毁,
从这部分电路看,它通过变压器供电,经断路器、MSS接触器、交流电抗器到主轴驱动模块,其特点是:
①由于设置了交流电热器,因此,可有效抵制电源的各高次谐波对电源模块的影响,滤掉毛刺电压形成的浪涌。
②此部分电路有两层触头——断路器和MSS接触器。当触头接触不良时会造成以下j象:主轴驱动器用电时,导致电压下降,如三相200V整流后约为DC300V,其中某一相j头接触不良并不会造成DC侧电压明显下降,只是其余两相电流增大而补偿另外一相的E流;若两相或三相都接触不良,则会造成DC侧电压下降,主轴功率下降,控制电路可给}报警。因此,当机床主轴切削工作时,即负载是用电状况时,该电路是比较安全的。但是如果机床主轴处于制动状态时,会具有很大的机械转动惯量功能(加工铝件一般经常E12000r/min直接制动),主轴驱动模块瞬间要把机床主轴高速旋转的功能转变成电能,使DC E压升高。此时主轴电源模块必须及时将DC逆变成与电网相序角度一样的i相交流电,并i进到电网中去,如果返送不及时或逆变的三相交流电相序角度不对,与电网不同步,瞬间f大的能量可使这部分电路崩溃。
③准确地与电网相序同步,及时开启/关闭ICBT是保障电路安全的关键。但是,如{触头接触不良,比如MSS接触有烧蚀现象,在再生制动产生的100A电流的作用下,触头{触面上每112n的电阻值都会形成IOOV的电压差,触头存在的几欧姆电阻此时可能会形月教百伏的电压,对于要求与电网同步的再生制动来说,将形成虚假的相序角检测结果,后;是严重的。
④每次机床主轴驱动模块的烧毁,都给企业带来较大的经济损失,一般损失如下:
a购ICBT及驱动电路费用一般约2000元。
b修理、检测所用时间一般约l周。
c停机损失按周计算2万~3万元。
维修对策:分析几种不同的方案,最后采取以下可行的措施:
①在机床主轴驱动主回路中增加一个IOOA以上的接触器与原MSS接触器并联,增大触{容量,减小触头电压降。
②增设电压480V的压敏电阻,滤掉由驱动模块产生的浪涌及过高电压。
③延长主轴制动时间,限制主轴制动再生电流,将原设置再生电流100A改为再生q流限制为50A,缓解接触器触头电流压力。通过实施以上措施,有效地防止了FANUC d系列主轴驱动模块烧毁现象的出现,提l了机床的可靠性,降低了修理费用,并减少了停机时间,保障了企业的经济效益。

 


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