主轴驱动模块过流故障与解决研究

主轴驱动模块过流故障与解决研究

姬增功

斯凯孚上海汽车技术有限公司

摘要：及时解决过流故障问题，能够优化主轴驱动模块的运行状态，改善驱动模块使用性能。基于此，本文详细阐述了参数设定问题、自身缺陷问题、负载突变问题、线缆问题这几种主轴驱动模块过流故障因素，并提出了相应的解决措施，希望能够为主轴驱动模块安装工程的施工水平提供助力。

关键词：主轴驱动；过流故障；负载突变

引言：当驱动模块的瞬时输出电流大于额定电流的200%，就说明驱动模块出现了过流故障。但在驱动模块安装工程完成初期，该故障存在一定的隐蔽性，需要通过试运行才能识别，而且故障存在位置也比较多样，需要监理工作者采取相应的检查措施，来准确定位问题点，以保证验收结果的全面性与准确性。

1主轴驱动模块过流故障因素

1.1参数设定问题

一般来说，主轴驱动模块的负载惯性通常较大，如果此时，其提速、降速时长参数设定较小，就会使该模块在提速、降速时，出现电流异常上升的情况，形成过流故障，然后设备就会显示相应的报警信息。其中，在提速时，驱动模块的频率会迅速提高，电机转速也会随之提升，但负载惯性会制约转子运转速度的同步提升，由此造成了提速过流的问题。而在降速时，负载惯性也会制约转子的降速，形成电流过大的问题。此故障通常源于人的调试操作不当问题，与设备的缺陷无关，但该故障一旦发生，就可能会造成设备装置的损坏，影响安装工程施工效果。

1.2自身缺陷问题

在主轴驱动模块运行中，模块部件自身的缺陷也会间接地引发过流故障，但由于此过流故障因素比较隐蔽，因此，在监理工作中往往难以被有效识别。在此过程中，能够引发过流故障的自身缺陷问题包括逆变器元件老化、环境温度过高等，例如：在某意大利JOBS主轴维修安装工程中，Jobs主轴驱动模块中的主轴有5中可替换轴芯、最大速度范围为6000~24000rpm，其中，HSK刀柄的扭矩范围为50Nm~300Nm。经过检查发现，模块中主轴轴承部分的预紧力过大，使摩擦力超出合理范围，导致模块内部环境温度不断上升，加速了电路的老化，最终形成了短路问题，造成了过流故障。由此可见，如果故障形成于该问题，那么故障点的寻找显然存在一定的难度。通常来说，由于该问题所引发的过流故障，一般会在电机投入使用一段时间之后，才会显现出来，影响了机电工程的投入使用效果。

1.3负载突变问题

在电机运行过程中，如果由于种种原因，如异物进入等，使传动结构被卡住，无法正常运行，那么此时，驱动模块就会因为负载突变，导致电流迅速上升，形成过流故障。以某电机的主轴驱动模块为例，在常规情况下，该模块的电流值为120A，频率为10HZ，但在保持正常运行状态6s之后，突然出现了驱动模块跳闸的情况，电机也呈现出堵转故障，此时，并未发现堵卡情况。重新启动后，显示过流。经过检查后发现，电机结构内部存在元件结构脱落的问题，而脱落的部分卡在了轴承中，造成了负载突变的问题，引发了过流。在此过程中，此问题的形成可能源于安装不合理、零部件质量不过关的问题，需要监理人员仔细排查，才能找出过流故障的具体问题点，以保证后期整改效果。

1.4线缆问题

线缆问题是造成主轴驱动模块过流故障的直接因素。在主轴驱动模块运行时，如果连接线路出现了短路问题，就势必会造成过流故障。在此过程中，常见的短路问题主要包括，模块与电机相连部分短路、电机内部出现短路、电机内部线路接地故障等。除了线路问题以外，电缆的连接不当，也是过流故障形成的主要原因之一。在此过程中，针对不同类型电缆应当运用相应电缆连接方式，但若出现连接方式选用不当，则会导致电缆短路，形成过流故障。

2主轴驱动模块过流故障的解方法

2.1做好参数设定检查

在参数设定层面上，过流故障的形成主要源于提速、降速时长参数的设定不当，因此，在故障的解决中，也要从此处入手，来进行参数设定检查，以降低故障对机电工程质量的影响。但在此过程中，应当注意，由于过流故障一旦发生，就很容易造成装置、部件的损坏，所以为了减少故障所来带的损害，要尽量采用前瞻性的手段，来控制参数设定问题，预防过流故障。为此，在监理工作中，要提前要求工作者在设定参数时，做好参数设置操作记录，然后在试运行之前，再对照现行的技术规范，检查参数设置操作记录，查看所设置的降速、提速时长参数值是否符合规范要求，确认无问题后，才能允许进行试运行，一旦发现参数不合理问题，则应立即要求整改，由此规避过流故障风险。但如果该故障已经发生，就应当开展相应的参数检查，然后确认故障是否是由参数设置原因造成，以保证该项故障因素得以被顺利排除。基于此，在故障解决中，应将降速、提速时长参数检查设置为故障检查的重点项目，并在检查中，做好相应技术规范的查阅，以保证检查结果的准确性，提高故障解决效果。此外，考虑到过流故障可能形成于多个原因，因此，还要深入调查具体的故障情况，而目前，数控技术的应用，使人们可以获取详细的机电运行参数，由此，工作者即可通过查阅、对比转子的转速以及电机的转速，即可了解到转子降速和声速是否被制约，以更加准确地判断，过流故障是否由参数设置不当引起，增强排故工作的准确性。

2.2驱动模块缺陷检查返修

由驱动模块自身缺陷引发的过流故障，通常难以在故障因素形成前期被识别，因此，针对此问题，必须将关注点放在缺陷识别上，而非故障识别上，并围绕缺陷识别、处理，全面检查驱动模块的安装施工质量，才能从源头有效解决模块缺陷造成的过流故障。基于此，在监理工作中，考虑到模块自身缺陷问题往往比较隐蔽，因此，应当按照安装施工步骤进行逐一的质量检查，即在可能造成缺陷的施工环节完成后，立即进行检查验收，待合格后，才能继续进行下一个安装施工步骤，防止主轴驱动模块结构中内部缺陷的形成，降低过流故障发生的几率。在此过程中，应当注意，要严格按照现行的技术规程，结合安装施工记录，对完工部分进行仔细检查，必要时还要运用无损检测技术，来检查构件的整体质量情况，确认无问题后，才能准许机电工程施工继续进行。此外，还要注意，如果故障已经发生了，那么为了排除自身缺陷因素，就要将设备的自身缺陷检查作为故障排查重点，但由于引发故障的缺陷类型较多，排查工作较为复杂，因此，可以将此检查维修项目安排到最后，以提高排故效率^[1]。

2.3负载突变维修

在过流故障中，负载突变这一故障因素的形成主要源于传动结构堵卡，而造成传动结构堵卡的原因主要分两种，即内部原因、外部原因。其中，内部原因为，零部件安装不当或质量不佳出现损坏、脱落，然后损坏脱落部分进入传动结构内造成堵卡问题。此外，润滑油不足或质量不佳，也会导致传动结构卡顿。而外部原因则为，外部杂物进入传动结构内导致堵卡。基于此，在过流故障的解决中，为了消除传动结构堵卡，导致的负载突变因素，应当从内外两个原因入手，通过规避传动结构运行堵卡风险，来排除过流故障。针对内部故障原因，监理工作者应当参与零部件质量检查，与分包施工方共同确认零部件质量，而且要在重点结构组装时，采用旁站等方式予以监督，控制安装不当的问题，同时，加入质量好、足够量的润滑油，以消除负载突变形成的内部原因。对于外部原因，考虑到该原因主要形成于工作者施工前清洁工作的不到位，因此，监理工作者需强调施工前的清洁，降低异物进入传动结构中的几率，以有效解决过流故障问题^[2]。

2.4线缆全面检查

为了避免线缆短路造成的过流故障风险，应当在电缆、线路连接完毕后，对其进行全面的检查，并针对容易出现短路问题的连接点进行重点检查，以及时识别和返修不合理的线缆连接，消除过流故障。但在此过程中，要注意，机电工程的内部电路比较复杂，短路问题的检查、返修工作都比较繁琐，因此，最好提前做好线路绝缘，合理把控线路设置密度，以从源头消除短路隐患，而且还要严格按照相应的技术规程，进行线缆的连接，防止线缆连接问题，引发短路问题。但如果过流故障已经发生，那么则应将线缆短路检查作为一项重点的故障检查项目，并使用专业的仪器，如万用表等，对电机线缆进行全面检查，以及时发现和解决短路问题，保证机电工程的完工效果。但考虑到，该故障一旦发生就很容易造成损失，因此，在试运行前，监理要查看线缆的施工记录，如果发现线缆连接等施工环节可能存在不合理的问题，则应全面检查线缆是否存在短路情况，待确认无问题后，再进行试运行，以降低过流故障对设备的影响^[3]。

结论：综上所述，做好过流故障的防治工作，能够保证主轴驱动模块的投入使用效果。在主轴驱动模块安装中，采取有效的过流故障解决方法，可以提高安装工程实施质量，使总包公司的工程承包工作获得更好的落实效果，从而促进主轴驱动模块安装工程顺利通过业主的验收检查。

参考文献：

[1]王仁波,王超. 西门子6RA70直流调速装置F030故障分析及处理[J]. 钢管,2020,49(04):70-75.

[2]祝战科,安宣社. 数控机床故障维修实例与分析[J]. 中国锰业,2020,38(03):117-119+127.

[3]李海峰. 发那科机床SV449报警的解决[J]. 设备管理与维修,2020,(07):55-56.