刀库与机械手故障实例及诊断方法

【例3-82】 机械手自动换刀时不换刀的故障。

故障现象：机械手自动换刀时不换刀。

故障检查与分析：JCS-018立式加工中心，采用FANUCBESK7CM系统。故障发生后检查机械手的情况，机械手在自动换刀时不能换刀，而在手动时又能换刀，且刀库也能转位。机床除机械手在自动换刀时不换刀这一故障外，全部动作均正常，无任何报警。

检查机床控制电路无故障；机床参数无故障；硬件上也无任何警示。考虑到刀库电动机旋转及机械手动作均由富士变频器所控制，故将检查点放在变频器上。观察机械手在手动时的状态，刀库旋转及换刀动作均无误。观察机械手在自动时的状态，刀库旋转时，变频器工作正常；而机械手换刀时，变频器不正常，其工作频率由35Hz变为2Hz。检查NC信号已经发出，且变频器上的交流接触器也吸合，测量输入接线端上X1、X2的电压在手动和自动时均相同，并且，机械手在手动时，其控制信号与变频无关。因此，考虑是变频器设定错误。从变频器使用说明书上知：该变频器的输出频率有三种设定方式，即01、02、03。对X1、X2输端而言，01方式为X1 ON X2 OFF；02方式为X1 OFF X2 ON；03方式X1 ON X2 ON。检查01方式下，其设定值为0102，故在机械手动作时输出频率只有2Hz，液晶显示屏上也显示为02。

故障原因：操作者误将变频器设定值修改，致使输出频率太低，不能驱动机械手工作。

故障处理：将其按说明书重新设定为0135后，机械手动作恢复正常。

【例3-83】 主轴定向后，机械手无换刀动作。

故障现象：主轴定向后，ATC无定向指示，机械手无换刀动作。

故障检查与分析：JCS-018立式加工中心，FANUC-BESK 7CM系统，北京机床研究所制造。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，认为是主轴定向完成信号未送到PLC，致使PLC中没有得到换刀指令。查机床连接图，在CN1插座22号、23号上测到主轴定向完成信号，该信号是在主轴定向完成后送至刀库电动机的一个信号，信号电压为+24V。这说明主轴定向信号已经送出。

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，换刀满足的条件为：OREND（主轴定向完成）ON；INPI（刀库伺服定位正常）ON；ZPZ（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：①A75RLS（机械手75°回行程开关）ON；②INPI（刀库伺服定位正常）ON；③180RLS（机械手180°回行程开关）ON：④AUPLS（机械手向上行程开关）ON。

检查以上三个行程开关，发现A75 RLS未压到位。

故障处理：调整A75RLS行程开关挡块，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3-84】 刀库换刀位置错误故障。

故障设备：德国MH800C加工中心，采用飞利浦公司CNC5000系列数控系统。

故障现象：换刀系统在执行某步换刀指令时不动作，CRT显示E98报警“换刀系统在机械臂位置检测开关信号为0”和E116报警“刀库换刀位置错误”。

故障检查与分析：从CRT提供的信息判断故障发生在换刀系统和刀库两部分，相应的位置检测开关无信号送到CNC单元的输入接口，从而导致机床自我保护，中断换刀。造成开关无信号输出的原因有：

1）出于液压或机械上的原因造成动作不到位而使开关得不到感应。

2）开关失灵。根据机床结构情况，先查开关。首先检查刀库部分，用一薄铁片去感应开关，结果正常。接着检测装在换刀系统机械手内部的两个开关。发现机械臂停在行程中间位置上，“臂移出”开关21S1和“臂缩回”开关21S2均得不到感应，造成输出信号为0（“臂移出”开关信号应为1，换刀系统才有动作）。用螺钉旋具顶相应的21Y2电磁阀芯把机械臂缩回至“臂缩回”位置，机床恢复正常。分析产生故障的原因，考虑到机床在此之前换刀正常，手控电磁阀能使换刀系统回位，说明液压或机械部分是正常的，为此怀疑换刀动作与程序换刀指令不协调是造成故障的原因。机床操作员手册中要求“连续运行中，两次换刀间隔时间不得小于30s”。(www.xing528.com)

经计时发现，引发故障的程序段两次换刀间隔时间仅为21s。

故障处理：修改了相应的程序，故障排除。

【例3-85】 刀链不执行校准回零。

故障现象：开机，待自检通过后，起动液压系统，执行轴校准，其后在执行机械校准时出现以下两个报警：

故障检查与分析：美国辛辛那提·米拉克龙公司的T40卧式加工中心，其CNC部分采用该公司的A950系统。T40刀链校准是在NC接到校准指令后，使电磁阀3SOL的电控制液压马达驱动刀链顺时针转动，同时NC等待接收刀链回归校准点（HOMEPOSITION）的接近开关3PROX（常开）信号。收到该信号后电磁阀3SOL失电，并使电磁阀1SOL得电，刀链制动销插入，同时NC再接收到制动销插入限位开关US（常开）信号，刀链校准才能完成。

据此分析故障范围在以下三个方面：

1）刀链因故未能转到校准位置（HOMEPOSLTION）就停止。

2）刀链确已转到了校准位置，但由于接近开关3PROX故障，NC没有接收到到位信号，刀链一直转动，直到NC在设定接收该信号的时间范围到时产生以上报警，刀链才停止校准。

3）刀链在转到校准位置时，NC虽然接到了到位信号，但由于1SOL故障，导致制动销不能插入，限位开关1LS信号没有，而且3SOL因惯性使刀链错开回归点，接近开关信号又没有。

故障处理：根据以上分析，首先检查接近开关3PROX正常。再通过该机在线诊断功能发现在机械校准操作时1LS信号I0033（LS APIN_ADV）和SPROX信号I0034（PR-CHNA_HOME）状态一直都为OFF，观察刀链在校准过程中确实没有到位就停止转动，而且发现每次校准时转过的刀套数目也没有规律，怀疑电磁阀3SOL或者液压马达有问题。进一步查得液压马达有漏油现象，拆下更换密封圈，漏油排除，但仍不能校准，最后更换电磁阀3SOL后故障排除。

说明：由于用万用表测量电磁阀电压及阻值基本正常，而且每次校准时刀链也确实转动，因此在排除了其他原因后，最后才更换性能不良的电磁阀。

【例3-86】 刀库门已打开，但中断换刀。

故障现象：机床在执行工作头立卧转换时，刀库门已打开，但换刀系统接下去的动作中断，CRT显示E 100报警“刀库门打开信号为0”。

故障检查与分析：MH800C加工中心由德国马豪公司制造，计算机部分为飞利浦公司CNC5000系统。从CRT信息分析着手，从机械不到位或检测开关失灵两方面来判断刀库门打开信号送不出来的原因。首先使用控制机IOB菜单键在显示屏上“翻阅”PC接口的输入信号，发现1214输入接口无信号。从电气原理图上查到相应开关为21S12，使用万用表测量开关电源电压+24V正常，然后用铁片感应此开关无反应，判定是开关失灵。换上新开关，故障排除。

【例3-87】 刀库伺服报警。

故障现象：机床在运行过程中突然出现刀库伺服系统有故障报警信号，且X、Y、Z轴伺服系统接触器不能吸合，致使全机床不能工作。

故障检查与分析：北京机床所生产的JCS-018A加工中心，采用FANUC BESK 6M系统。此故障经打开电气柜一查，发现刀库伺服板无任何指示灯亮（按正常，绿灯亮表示正常，红灯亮表示有故障），但简易位置控制板红灯亮，无法判断到底是伺服板坏，还是简易位置控制板坏。这一次就直接把刀库带电源伺服板和Y轴带电源伺服板作调换，试机后，故障转移，成了“401”报警，简易位置控制板绿色指示灯亮，证明，刀库伺服板坏，处理办法，还是用好板和坏板进行逐点参数比较，测得两块厚膜电阻击穿（B8244），经更换后，上机调试，故障依旧，后继续对伺服板进行测试，又发现板上电源边上两个0.47Ω的金属膜电阻呈无穷大，经更换后，故障排除。