数控电火花Y轴步进伺服驱动故障修理技术方法

    故障现象：SC400数控电火花机床启动后，X，Z轴运行正常，Y轴正、负向移动均无动作。

    故障检查与分析：SC400是北京阿奇公司1996年生产的电火花加工设备。该设备有X，Y，Z三个直线控制轴，经查阅电气原理图得知：该设备X、Y、Z三轴的驱动型号均为TYD881步进电机驱动器。

    首先采用观察法和比较法，观察Y轴步进电机驱动器的工作状态，是否与其他两个轴的工作时的状态有不同。图1所示为Y、Z轴步进电机驱动器信号线分布图，经观察发现Y轴步进电机驱动器电源指示灯，与Z轴相同，说明供电电源正常，进一步判断Y轴步进电机驱动器输出是否正常。

    图1    Y、Z轴步进电机驱动器信号分布图

    根据电气原理图，用数字万用表测量步进驱动器辅助电源电压：+5V，+12V，+24V电压值均在正常范围内，再仔细测量发现：当给定Z轴移动信号时，214A、214B、214C、240A输入脉冲信号的电压为0.6V（由于输入输出信号均为脉冲信号，只能用数字万用表的交流电流挡测出一个参考电压，用于Y、Z轴的比较），测出ZA、ZB、ZC、ZD、ZE输出信号的电压为6V；当给定Y轴移动信号时，Y14A，Y14B，Y14C，Y40A输入脉冲信号的电压也为0.6V，YA，YB，YC，YD，YE输出信号的电压却为0V，说明Y轴没有按给定要求输出脉冲电信号，于是初步断定为Y轴步进电机驱动器故障。

    接着我们采用替换法，将Y轴驱动与Z轴驱动进行更换，发现Z轴驱动控制Y轴步进电机进给正常，进一步确定是Y轴步进驱动器故障。于是决定将Y轴驱动部件拆卸并打开修理。

   (1)对Y轴驱动器与Z轴驱动器进行实物对照测量，重点检查一些易损元器件：整流桥、二极管、稳压管、大功率管等进行测量对比，并未发现异常。

   (2)联想拆卸时发现Y轴驱动器散热风扇比较脏，有可能是电路过热保护起作用。于是对该保护电路进行局部测绘，过温保护电路如图2所示。

    图2    过流、超温检测电路

    过流、超温检测电路的核心是由电压比较器LM393 (U403A)构成的施密特触发器，在该电路中，锗开关二极管D437-D440构成了1个或门，A、B、C三相电流检测电阻上的电压VIA、VIB、VIC经过该或门加到施密特触发器的输入端（U403A的3脚），当这3个电压中有任意一个超过U403A的2脚设定电压+0.2V（锗二极管的正向压降）时，由电压比较器LM393构成的施密特触发器翻转，其输出为高电平；这个高电平一方面通过D441的正反馈使其输出维持为高电平，另一方面其输出经过U407E反相(VP信号)将A、B、C相驱动电路的高压开关管和锁相开关管关断，从而保护大功率三极管的安全。

   S401-S406为安装在6个大功率管上的常闭温度开关，其动作温度为80℃，当6个功率管中的任意一个管壳温度超过80℃时，温度开关断开，高电平加到施密特触发器的输入端，从而使VP为低电平，将6个大功率管关断，进而保护大功率三极管的安全。在测量检查时发现，驱动器大功率管散热片上有一个元件S401状态不对，Z轴驱动上S401为短路状态，Y轴驱动上S401为断路状态，该元件为热敏电阻或温度开关，起到过温保护作用。经过对Z轴驱动器上该温度检测元件加温试验，发现该元件温度低时为短路，温度上升到80℃以上为开路；Y轴驱动器上该温度检测元件无状态变化，故确定该温度检测元件为温度开关。

    故障排除：在市场上购买普通的温度开关只需几元钱，更换温度开关S401后，重新安装、送电并测试驱动器，工作正常，故障排除；更换驱动器散热风扇，保持驱动良好散热，避免故障再次发生。