多工位伺服压力机常见故障处理

一、概述
广汽丰田汽车有限公司冲压车间使用的多工位压力机为日本小松产机与丰田汽车株式会社联合研发的 TS4-30M-230-70 型伺服压力机（图 1），主要组成如下。

（1） 输入输出部。DM（人机界面）主要负责压力机顺序控制的输入和异常指示的输出，SVPC（伺服面板计算机）主要负责模具的数据管理以及伺服控制相关的异常指示。

（2） 驱动控制部。由丰田工机的 PLC、FANUC CNC 和 FANUC PMC 组成，处理、计算现场输入信号，将结果发送给驱动执行部完成冲压加工等工作。
（3） 驱动执行部。由 FANUC 伺服电机以及现场的汽缸、电维护与修理磁阀、走行电机等执行元件组成，完成驱动控制部要求执行的加工等动作。

丰田工机 PLC 对现场的输入信号进行分析发出加工启动指令给 FANUC PMC，PMC 处理后将指令发送给 FANUC CNC，FANUC CNC 根据现场编码器的位置信号适时发出加工指令给伺服放大器。伺服电机需要的输出功率较大，需多个伺服放大器共同驱动 1 个伺服电机，为此由 PDM（脉宽调制分配模块）对伺服放大器的功率分配进行控制，完成 1 个冲压成型的加工过程。

二、多工位伺服压力机常见故障处理
1.直观法
利用人的感官根据故障现象判断故障可能出现的部位。如发生故障时是否有响声、火花、亮光、发热等现象，这些现象来自何处，从而找到故障点。这种方法基本、简单，但要求维修人员有一定经验。
故障实例 伺服电机温度异常

分析处理 伺服电机在生产过程中产生大量热量，温度过高会烧毁电机，需要电机风扇不间断散热。电机上有 1 个热敏传感器监控电机温度状态，当温度超过 140℃时发出异常报警。观察伺服电机风扇状态，发现风扇因机械卡死不转，更换电机风扇，故障排除。

2.系统自诊断法
利用多工位伺服压力机系统的自诊断功能，将故障以报警方式显示在 DM 或点亮报警指示灯。维修时根据报警内容或指示灯位置查找故障原因，这种方法方便、最有效。
故障实例 DM 显示“MB 台车（自行台车，装载固定模具可以自动进出压力机，提升压力机工作效率，缩短换模时间）着床异常”分析处理 MB 台车进入压力机内定位时，PLC 通过一组位置传感器检测台车是否已经定位到位，其中只要有 1 个位置检测传感器检测不到 MB 台车的定位信号就会在 DM 输出异常指示，提示操作者与保全人员此台车定位异常。保全人员目视检查台车定位位置正常，根据 DM 的提示信息找到位置检测传感器的放大器，发现放大器上的指示灯显示红色，说明着床检测传感器未检测到台车着床信号，试用微型螺丝刀调整位置检测距离调整用旋钮，使放大器检测指示灯显示绿色，达到台车着床检测正常的位置，故障排除。

3.状态检查法
多工位伺服压力机系统的自诊断能力已发展到不但能在上位机显示故障报警信息，而且能够显示各种信号的状态信息。常见的状态信息有：①压力机动作时的气垫波形图；②滑块各轴位置的偏差值；③压力机参考点的位置；④与存储器有关的状态显示；⑤与伺服电机反馈信号有关的状态显示；⑥远程和机床操作面板的工作方式和其他按键状态。
故障实例 气垫压力超压异常，SVPC 内模具行程设定
50mm，机械行程 100mm，预备加速度 8mm，设定荷重 400kN。

分析处理 气垫压力超压异常是当 PLC 的液压传感器检测到气垫缓冲油室内压力超过 40MPa 时，PLC 输出异常信号。模具行程是根据滑块从开始动作到冲击位置（下死点）的速度计算得出，当滑块与气垫的相对速度小时，模具成形性较好且对设备冲击较小，气垫各行程关系见图 2。

监控 SVPC 上的气垫成形曲线（图 3）可知，当设定模具行程为 50mm 时，气垫应该在与下死点开始往上 50mm 的位置接触，而从实测波形图可看出在滑块下死点往上约 100mm，气垫压力（伺服电机电流）就达到最大值，即预备加速度未来得及动作，气垫速度还很慢时，滑块与气垫就到了冲击位置，导致气垫缓冲油室的压力超过 40MPa。调整模具行程从 50mm 到 100mm，使滑块与气垫冲击时相对速度较小，达到气垫缓冲油室压力在 20MPa 以内，故障排除。

4.替换法
在分析出故障大致起因情况下，利用备用线路板、模板、集成芯片等元器件替换可能故障的部分，迅速找到故障元器件。这种方法简单、易行，现场判断时经常
使用，换板时注意备用板与原板型号、拨码开关位置应一致，参数相同。替换法还包括将多工位伺服压力机系统中具有相同功能的两块线路板、模板、元器件等相互调换，观察故障是否随之转移，迅速确定故障部位。
故障实例 压力机伺服控制器异常，报警代码 5139（FSSB 错误）。
分析处理 当主 FSSB（Fanuc CNC 光纤通信总线的简称）或本地 FSSB 的光通信发生不能接通时的异常断线状态，启动 CNC 时会出现该警报。现场确认 PDM3 的 LED 显示为「A」，此模块 FSSB 上发生了断线故障。还要进一步判断是 PDM 损坏还是通信光纤断线，由于光纤较长更换费时，因此直接将旁边的 PDM4（LED 显示为「-」）与 PDM3 位置对换后再次启动 CNC， PDM4 的 LED 显示变「A」，由此判断是 PDM 本体异常。更换损坏的 PDM 模块，故障排除。

5.测量比较法
为了调整、维修方便，维修人员可以某些端子正常时的阻值、电压、波形等记录为标准，与出故障的端子进行对应比较，从而分析故障原因及故障位置。
故障实例 生产联动中，气垫伺服控制器异常（报警代码624～627），气垫伺服电机U轴电流不平衡。

分析处理 从故障报警的伺服放大器二次侧拆下电机的动力线，在U、V、W动力线中的 1 相和地线（G）间测定绝缘电阻值，发现U相绝缘电阻只有 0.5MΩ，和表 1 数据对比，可知二次侧存在异常，为确定是否是伺服电机异常，拆下电机侧动力线，直接测量电机单体绕组和地线（机架）间的绝缘电阻值低于 1MΩ，由此判断伺服电机绝缘损坏，更换损坏的伺服电机，故障排除。

绝缘电阻值/MΩ 状态＜1 异常

处理 1 个故障往往要综 表1 合运用上述方法，而且要清晰认识设备原理机能，才能更好更快处理故障，保证生产顺利进行。