[原创]机械传动系统的故障、判断、维修

引用 郑振寰 2007-6-12 13:07

<P>上述是纯机械结构，传动系统的完成，需要电路系统支持，电路系统分为两部分，一是控制部分，二是监测部分。</P>
<P>一，电路部分的控制：交流马达的控制比较简单，继电器的吸合就可以完成，开始和结束完全依靠监测部分的行程开关。直流马达一般采用场效应管（一对），大功率开关管，集成电路等完成，也能看到用继电器完成的。步进马达的控制比较复杂，需要集成电路和程序的组合才行，一般采用的驱动电路是L6219,UNL2003,TD62308AP等。采用后两者仅仅是对马达进行脉冲的单一控制，无法做到变速变频的控制，适合要求不严格的场合，启动力矩不是很大，运动过程力矩不变的场合，前者可以通过程序进行变速变频的动作，可以大力矩启动，小力矩运动，或者快速运动缓慢停止的场合。前者需要很复杂的匹配电路，有精密的补偿电容，精度很高阻值很小的采样电阻，后两者仅仅把线连上就可以了，因为他们不是步进马达驱动电路，而是场效应管阵列，也就是能完成脉冲的通断罢了。还有的采用专用的厚膜电路驱动马达，例如光电的血球。采用专用的集成电路或厚膜电路，有很多需要调整的点，通过调整，可以改变马达的力矩扭矩，目的是保护系统，比如，一个传动部件一旦传感器或者其他部分损坏，移动部件不停止，就会撞向一个方向的终点，如果不可调的满力矩驱动，就有可能撞坏部件，而可控制的力矩控制，就可以遇到阻力的时候停车，从而保护部件。这在马达转动的时候，用手阻止马达轴转动的力量大小就可以感觉到，当然，有些特殊的场合，马达需要锁死，也就无法移动了。</P>
<P>2、电路部分的监测，要控制移动部件移动，就必要告诉处理器马达现在的位置，否则处理器不知道应该往哪个方向。这就需要定位传感器，大概常用的有这么几种，<br>霍尔元件，这是一个磁性元件，简单的结构类似磁控管，磁场达到一定的程度短路，磁场小于一定的程度就断开，也有复杂点儿霍尔元件，能够对磁场的大小进行识别，从而判断距离或者转速，检验仪器使用的大多是前者功能，元件的好坏判断需要磁铁和万用表的帮助，用磁场的远近与通断的关系来判断。<br>行程开关，很简单的插簧开关，有常开和常闭两个状态，根据不同需要选择，一般用于移动部件不可调整的运动终端，例如ABX的负压泵，在三分类当中还是光藕，在五分类当中就全部是开关了，因为开关的位置是整个结构的终端，就算没有开关，整个移动活塞也不可能再移动了。开关的好坏量一下不同状态下的通断就可以了。<br> <br>这就是自反射型光藕的样子</P>
<P>光电开关（光电耦合器，简称光耦），分为单面反射型的和槽型的（也有叫做开口型的）。单面发射型的是在一个面上既有发射又有接受，发射和接受通过一个角度将自身发射的红外光反射到接受管，这就有一个问题，既然是自反射，那么就需要在定位的地方有一个反光点，例如，尿机中移动架后面的白色斑点就是反光点，这个点脏了反射光的能力就下降，也就会报错，擦干净就好了。槽型光耦是个U型槽，两侧各有一个小孔，相互对应，分别装有红外线发射管和接收管 ，当阻挡物体插进U型槽的时候，光线中断，接收管无输出，当阻挡物体离开U型槽的时候，光线通畅，接收管导通。</P>
<P> <br>这就是槽型光耦的样子。</P>
<P>下面举例说明一下移动部件常见的故障与判断。</P>

引用 郑振寰 2007-6-12 13:48

<P>传动部分的故障大致分为下面几种情况：</P>
<P>1、部件不动，无异响。首先，用手移动部件，感觉是否顺畅，注意的是，有些部件在移动前需要解锁，因为其被机械结构锁定，例如开门装置、自动进样装置等，否则无法手动移动，然后摸一下马达是否发烫，若发烫，马达问题要先排出，不发烫，就是没有供电，检查电路和连线，连线断开或者插头插座的松动脱落也是经常见到的，不过，步进马达几个绕组同时脱落的可能性很小，缺少一个绕组马达依然可以动作，但噪音非常大阻力很大，那就不是这个故障现象了。驱动电路的场效应管烧毁或者电路损坏也是常见的，本着从前到后，从简到繁的步骤检查，</P>
<P>2、部件不动，有异响。首先，用手移动部件，感觉是否顺畅，如果不顺畅阻力很大，拆除移动部件与马达的连接，再测试，如果没有异响了，那就是移动部件本身的问题，检查是否有变形，磨损，安装错误的地方，间隙的大小齿轮的啮合也要检查，局部区域要上润滑脂。如果拆除移动部件与马达的连接，依然马达不动并且伴有异响，刺耳的噪音表示马达内部损坏，嗡嗡的声音表示马达受限，启动不起来，这个时候要区分是交流马达还是直流马达，交流马达的启动电容损坏就会出现嗡嗡声，直流马达转子卡死，一般是轴承卡死也会出现嗡嗡声，自行拆装马达没有装好也会如此。供电电压太低或者线圈匝间短路也会如此。一般还伴随着马达发烫。步进马达的缺相，也就是说缺少一个绕组的供电也会发生此类情况，这时就需要检查线路板的驱动电路和其匹配电路。</P>
<P>3、移动位置不对。先观察动作顺序是否正确，就是说每一步的动作是否都作了，仅仅是位置不对，还是动作混乱，有没有报警提示？如果是动作混乱，而且有报警提示，那么基本上可以断定是传感器问题，但也可能是机械磨损造成的动作不顺畅，要分别检查处理。接着观察每一步的动作偏差一样还是不定，如果偏差都一样，那么可以做一次定位，原因有很多，一般是皮带松了或者皮带延长造成的，在做定位之前，一定要先将传动皮带固定好，有的结构有涨紧轮，有的没有完全依靠马达和皮带滑动端来涨紧。如果每次的偏差不一定，那么就要检查齿轮齿条和螺杆是否有断齿掉齿的情况发生了。</P>
<P>很少有动作紊乱由程序引起的，像EXCELL18，由于采用EEPROM,线路布线不是很合理，经常造成程序丢失，这都是特例。</P>
<P>4、移动缓慢，噪音极大。还是同样的检查，手动检查部件是否移动顺畅，如果不顺畅，先去掉移动部件的连接，再测试，如果马达运转正常无噪音，则是机械部分问题，按照机械部分检查，如果依然运动缓慢，并伴随噪音，类似拖不动的噪音，那么就检查马达或者电路，这一般是驱动电路的IC和匹配电路损坏造成的。</P>
<P>下面介绍一下报警处理和传感器的检查线路的检查。</P>
<P>5、报警的原因分析。首先，我们看一下报警的原理，按照常规的设计，机器在开机之前或者开机后运动之前，都要进行原始复位，就是说，所有的移动部件都要移动到起始点，这个点就是定位传感器所在的定位点，如果不在这个点，就会进行短距离的移动来使其到达定位点，这个都是程序编制者比较聪明的做法，防止人为移动造成部件偏离。采用行程开关定位的部件一般是检测开关的通断，以ABX为例，起始点就是将开关闭合的点，如果监测到开关没有闭合，那么就转动马达使移动部件移向开关，如果开关损坏，或者开关的线断开，或者线路板上负责监测开关量的电路出现问题，那么这个信号就不会被探测到，由于程序是设定好的，尝试性的移动距离有限，每次发出移动一小段距离的指令，如果部件已经到达终端，再尝试移动的时候，就会发出咔咔咔的声音，整个部件抖动，并且报相应的马达错误。</P>
<P>在槽型光耦作为传感器的结构中，部件的阻挡块在起始位置是要插入传感器U型槽的，这样，光耦就没有形成通路，接收管截至，OUT点输出电压对地就是5v；如果阻挡块没有插入U型槽，那么光路就是畅通的，接收管导通，OUT点输出电压为0。看下图：</P>
<P> <br>程序自检的原理与行程开关的是一样的，先检查OUT信号是否是高，如果是，起点位置正确，如果是低，则转动马达使部件移向传感器位置，如果传感器损坏或者连线断开或者监测传感器状态的电路问题，就会持续报错。</P>
<P>6、光耦的检查与判断。很多人对这个问题不屑一顾，换一个传感器不就完了吗？！确实如此，但就有没有传感器的，还非要确认好了才敢说的。其实，光耦的标注一般在发射端标注成二极管的样子，在接收端标注C、E，二极管的正负极一眼就可以看到。但有的进口设备中，光耦根本没有任何标注，让人无法很容易的判断那个是正负，那个是接收发射，这时候就要结合线路板测量。像上图那种4线光耦，如果单纯量插座的话（不接光耦的时候），我们会量到两个地两个5v ，这让我们无所适从，插上光耦的时候，我们就会发现，发射端的正极只有1-2v左右的电压，为什么呢？这是由于正极接的限流电阻起作用了，回路的形成。虽然光耦大部分都可以在5v下工作，但为了延长寿命保护光耦，一般都降压使用的。发射端确定下来以后，接收端两个脚怎么接就无所谓了。确认光耦的好坏，可以将万用表的正极接到上图的OUT端，万用表的负极接地，阻挡U型槽的时候，OUT端为5v ，不阻挡U型槽的时候，OUT端是0v，借此判断，没有这个变化就是传感器损坏。延伸一点儿，测量发射端的正极如果是5v ，就说明发射端断路，发射端坏了，如果发射端正极是1-2v左右，说明发射端是好的，问题在接收端。前几天一个同行电话问我，说量OUT端，阻挡与不阻挡的电压分别是5v和3.4v，我当时就一愣，这怎么可能？询问是否自己更换了光耦，回答是没有，随机原配的。当时不知所以然。放下电话没有2分钟，我就给他电话，问，是否光耦后面的接收管松动掉出来，对方马上检查，说：是的，很容易就拽出来，我让他用胶粘住后再测量，阻挡与不阻挡为5v和0v ，正常了。呵呵，这是发射和接收没有在一条线上造成的。槽型光耦实际上就是一个塑料的U型外壳，把发射和接收管插到后面罢了，结构不好或者经过部件的撞击，发射和接收管在后面会松动脱落。</P>
<P>更换光耦的时候要注意的问题，有很多同行自行更换光耦，很多都是国产件，有的只有几毛钱，有时候能用，有时候就不能用，经常问我怎么回事儿。其实，这是对光耦参数的一个了解，首先是发射端的启动电流或者工作最低电压，影响这个电流或者电压的就是上图中发射管的限流电阻，由于参数的不同，这个电阻也需要改变，否则，发射端不会工作，甚至很短的时间就会烧坏，所以，要根据实际情况调整这个电阻的阻值。这个电阻也直接影响着接收端的导通电流，发射端亮度不够，也就无法完全导通接收端，就会出现上面那位同行量出来的不阻挡居然还有3.4v电压的情况。</P>
<P>7、驱动电路的检查与判断：这里着重讲一下ABX的驱动，以为其他的设备驱动没有这么复杂，相对比较简单。先看一下驱动电路L6219的标准电路示意图。</P>
<P> </P>
<P>这是标准电路，但ABX有所延伸，主要是11，13，15脚的变化，增加了控制电压的调整，见下图<br> <br>这里面有两个1欧姆的取样电阻，两个1nf的补偿电容，两个56欧姆的匹配电阻（标准电路上是1k）这几个精密的元件有一个不好，就会出现噪音大移动缓慢的故障，为什么都是两个，因为这个芯片可以同时控制两个绕组。6、7、18、19四个 接地脚绝对不能断路，否则也会出现问题，呵呵，出厂的时候不会出现这种情况的，都是自行维修线路板更换6219后没有焊好造成的。12、14脚间的两个220k电阻（标准电路中为56k）和电容需要正常，由于前面说的6个精密元件，电阻的阻值太小，在线量可能会不准，建议焊下来测量。L6219很少损坏，但插反或者测量的时候表笔短路会烧坏（又回到维修习惯问题），8年来，我只换过6块6219。</P>
<P>8、实例</P>
<P>1）这是一个几年前的例子了，仪器型号是EXCELL18，问题是开机报采样针冲洗块马达错误。机器原理是这样的，开机进行自动冲洗，冲洗块冲洗采样针外壁，是一个上下运动的过程，在规定的时间内冲洗块没有复位，就会报错。电话打过来，我让他们把冲洗块拆掉，看马达运动情况，回答是不顺畅，跳动的感觉。拆掉联动部分，单独测试马达，依然是跳动，这个马达仅仅是个直流马达，没有什么驱动，就一对场效应管，而且，他们已经换过。测量马达的线圈电阻正常。让他们更换一个马达试试看，回答居然说换过也是如此，困顿。第二天，继续询问这个问题，我问他们怎么确认的更换的那个马达就是好的，回答说这个马达是报废的机器拆卸的，应该是好的，一个不确定的因素，再换一个吧，于是找了一台好的机器上的马达，立即正常，原来更换的马达也是不好的。就这么一个问题，惊动了我们这个圈子几乎所有维修过这个机型的工程师，结果，结论居然是这样。</P>
<P>2）MEK6318,开机报稀释器错误。观察发现,稀释组件运动过程中突然停止,没有到达光耦位置,让这位同行将稀释注射器组件全部拆除,单纯的马达带动螺杆动作,结论是正常的。让其接上稀释组件，但所有的注射器的管子都不接，结论也是正常，插上采样针注射器的管子，也正常，插上稀释液管子就会报错，那么问题简单多了，稀释液注射器连接的三通电磁阀堵塞，打开一看，果然膜片破裂堵住电磁阀。</P>
<P>3）采样针左右旋转的时候一端出现异响。型号是cd1700，这是昨天的事情，电话说采样针在混合池的位置上是正常，但在RBC池上，不断的撞击，发出噪音报错。当时直接告诉他检查定位开关，回答说检查了，通断良好，问采样针架能否接触上开关，回答说能，奇怪了。稍后，继续问，你量的是哪一个开关，回答说混合池上面的，问，RBC池上的测量了没有，回答说，没有这个开关，这怎么可能呢？让他好好找找，结果在针架里面找到了，已经完全破碎了，没办法购买一个完全一样的装上，故障排除了。这个机型是两个定位开关定位的，起点和终点分别都有定位开关。</P>
<P>4）EXCELL18，稀释器组件报错，观察发现传感器被结晶堵住，清理干净后故障排除。</P>
<P>5）ABX pentra60 稀释马达没有复位，观察发现确是没有复位，拆掉注射器组件，发现传感器和螺杆根部已经被结晶堵死，根本移动不下去，清理干净并更换所有注射器组件的密封圈后排除故障。</P>
<P>6）ABX pentra60 计数马达没有复位，按住15号阀做计数马达测试，动作良好，检查密封圈也正常，做电磁阀监测，电磁阀动作也正常，好像都对，让其对照管路图检查管路是否接错，回答说没人动过，坚持让其检查管路，不一会儿，反馈，说电磁阀管路接错，恢复就正常了。呵呵，没人动过就是你动了，否则见鬼了。</P>
<P>7）ABX M60，开机报负压泵马达错误，负压泵抖动并伴随噪音。观察发现，负压泵的阻挡块直接撞击在传感器上，并没有进入U型插槽，原因是传感器的定位螺丝松动，造成位置偏移。有严重的情况会把光耦打坏，那个时候就只能更换了。</P>
<P>8）ABX P60,采样针前后移动马达噪音巨大，行动缓慢，但没有报错，定位严重不准，每次偏差都不一样，检查发现马达磨损偏移，打开马达重新装配，噪音有所降低，但定位依然不准，测量电路发现1欧姆采样电阻烧坏，更换后恢复正常。</P>
<P>9）ABX M60,开机报水平马达错误，执行水平马达检测发现，每次执行，马达都向右一个方向运动一段距离，然后报错，这是单方向运动，典型的传感器故障，测量后发现传感器接收端确是损坏，更换后正常。同样的问题，观察发现光耦后部的接收管松脱，插紧上胶粘住后恢复正常。同样故障，伴随着噪音极大，检查传感器正常，检查电路发现已经维修过，更换过L6219，检查采样电阻均正常，测量补偿电容，发现一个1nf的补偿电容，被更换成103的电容，这属于更换错误，1nf=102而不是103，更换后正常。</P>
<P>实例太多，以后慢慢补充，下面说一下用快速替换的办法来达到快速诊断的目的：</P>
<P>这里以ABX M60为例说明，因为这个机器马达和驱动都完全相同，不像其他机器，马达和驱动不同，有的像KX21就一个马达连替换的可能都没有。</P>
<P>ABX M60 4个马达和传感器都完全一样，连插头接线都一样。</P>
<P>当出现一个马达报错，要判断是马达还是传感器还是电路还是机械问题的时候，简单的办法还是替换，当然，我们这里说的不是把马达和传感器拆卸下来替换，这样的替换太麻烦，而且还有装配问题。这里说的替换，是直接替换插头让别的马达部件代替要判断的马达部件。这里要特别说明的是，4组马达，分为两组，不同的组之间不能替换的，理由如下：</P>
<P>采样针上下移动马达组件与分配泵马达组件是相同的，它们都是马达和定位传感器在同一侧，移动部分的起点也在这一侧，这样运动开始的时候是向另一侧运动的。而采样针的水平移动马达组件与负压泵组件是相同的，它们都是马达在一侧，定位传感器和移动组件的起始位置在另一侧，运动开始的时候，是移动部件向马达的方向移动。这其实是一个正反转的过程，有两组是开始运动的时候是正转，另外两组开始运动的时候是反转。</P>
<P>当报水平马达错误的时候，将水平马达的插头和传感器插头，插到负压泵插座上，执行负压泵检测程序，如果正常，说明马达组件没有问题。或者将负压泵马达组件的所有插头插到水平马达的插座上，执行水平马达检测程序，如果正常，说明问题在水平马达组件上，否则就是电路问题。同理，另外两组也按照此办法判断。</P>
<P>不相同的两组互换会出现什么情况呢，就会出现移动部件拼命的向终点撞击并报错误，因为旋转方向不一样。</P>
<P>用上述的办法，可以很快的诊断出故障所在。</P><br><br><br><br><br><br><br>

引用 亚卡公司 2007-6-12 14:48

管理员辛苦！自己写的吗？

引用 亚卡公司 2007-6-12 15:14

纠正一个错误，应该是光耦，不是光藕，耦，是耦合的意思，很多人都用错，包括迈瑞的维修手册，嘿嘿，不过已经改过来了

引用 郑振寰 2007-6-12 18:36

<P>你回的太快了，还没有写完，把我的路堵住了，没办法，一下午都在三楼不断的编辑。</P>
<P>先写这么多吧，希望大家都来补充。</P>

引用 顶风 2007-6-12 20:54

既然写的是“原创”，当然是自己写的了。

引用 亚卡公司 2007-6-12 22:39

呵呵，不好意思！

引用 peterpark 2007-6-12 23:22

老大，最近YEEC有没有培训啊？

引用 郑振寰 2007-6-12 23:34

<P>目前，还没有此类计划。</P>

引用 郑振寰 2007-6-15 17:19

<P>刚才有同行问我，马达如何选择替换，马达输出轴上的齿轮或者皮带轮如何更换。</P>
<P>其实这是说如果马达损坏，找替代型号的问题，步进马达比较简单，首先是尺寸，马达的见方，看看是42的还是50的等等，二是看厚度，否则装配不好，三是看输出轴的尺寸，主要是长度，还有就是销口还是圆口。步进马达的4根线有两组相通，这就是两个相，如果是6根线，那就是有三组相通，依然是两相，在相通的三根线之间的电阻，有两根线间的电阻大于另外一根线与这两根的电阻一倍，就说明这单独的一根线就是绕组抽头。例如，A,B,C,D,E,F六根线，ABC相通，DEF相通，那么，这就是两组绕组，AC的电阻为40欧姆，AB和BC的电阻都是20欧姆，那么B就是绕组抽头，同理检测DEF绕组。找到这两个绕组和抽头后，按照插头顺序接好，开机测试前，要把移动部件移动到中间位置，就是初始点和终端点的中间，开机测试，马达正常移向初始点，并且程序检测马达正常，说明连接正确，否则，绕组接错，先尝试两个绕组对调，如果不行再尝试绕组的两端对调，这样反复几次就可以找准了。值得说明的是，马达选择的绕组电阻必须尽可能的与原厂马达相同或者近似，角度必须一样，否则动作紊乱。</P>
<P>至于输出轴上的齿轮或者皮带轮，只要没有损坏就可以再利用，一般都是铝制的 ，用气焊对准头部轻微加热几秒钟用钳子轻轻取下，时间很短，热量还没有来得及传到马达上，所以不用担心对马达的损坏（再说马达不坏你拆齿轮做什么呢？），每家医院都有锅炉房或者修配部门，都有气焊设备，很方便。</P>
<P>将拆卸下来的齿轮或者皮带轮，在新的马达上定位好之后，用AB胶或者其他类似的胶固定就可以了。</P>

引用 wolfmale 2007-6-15 22:49

<P>谢谢yeec</P>

引用 卢大鹏 2007-7-2 09:02

管理员辛苦了，谢谢

引用 bound120 2007-7-11 10:25

<P>老大好！辛苦，收学生吧？我太崇拜您了</P>

引用 王昕 2007-7-25 22:26

<P>有培训通知一声，跟老师学学。QQ：553252313，<a href="mailto:wangxin1994@sina.com" target="_blank" >wangxin1994@sina.com</A></P>

引用 hsydff 2007-7-29 17:34

kx-21修来不易

引用 姚鹏 2007-8-1 14:54

老大加油

引用 xjp1963 2007-8-1 17:30

文章不错

引用 sdqfnxf 2007-8-15 21:39

多谢老大的努力，受益良多，前几天要是看了此贴，就不至于丢人了

引用 笑迷迷 2007-8-31 19:10

<p>基础知识有提高，帮助很大，谢谢！</p>

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