CNC加工装置は、技術集約型と知識集約型の両方の機能を統合したメカトロニクス製品です。高度な技術、高い知能、複雑な集積回路ベースの制御システムを備えたこれらの機械は、長期間の運用中に多様で複雑な障害が発生しやすく、メンテナンスが困難になります。したがって、最適なパフォーマンスを確保するには、障害の診断と修理が不可欠です。本稿では、CNCの故障を表示表示のあるものと表示表示のないものに分類し、実際の生産から典型的なケースを分析し、効果的なトラブルシューティング方法を提示します。
キーワード —CNC加工装置、故障診断、サーボドライブ、エンコーダー、オーバートラベル、スピンドル制御、メンテナンス。
1. はじめに
CNC加工装置は、機械、電気、制御、コンピューター技術を組み合わせたものです。高レベルの統合と複雑さにより、障害は機械的摩耗、電気的問題、または制御システムの故障によって引き起こされる可能性があります。このホワイトペーパーは、実際のメンテナンス事例に基づいており、CNC システムのディスプレイと非ディスプレイの両方の障害を特定、分析、解決する方法に焦点を当てています。
2. CNC加工装置の動作原理
CNC マシンは通常、次のサブシステムで構成されます。
- 入出力デバイス
- CNCユニット
- サーボドライブユニット
- 電気論理制御ユニット
- 位置検出ユニット
動作中、加工寸法とプロセスデータはシステムコードとフォーマットに従ってプログラムされ、I/Oデバイスを介してCNCユニットに転送されます。CNC ユニットはデータを処理し、電気論理制御ユニットとサーボ ドライブ ユニットにコマンドを出力し、機械の動きを制御して切断プロセスを完了します。
位置検出ユニットは、可動部品の動きを監視し、CNCユニットにリアルタイムのフィードバックを送信して、正確なセミクローズドループ制御を実現します。
3.表示表示の障害
3.1 サーボドライブの故障
現象：
CNC旋盤(モデルCKA6136、FANUC OTCシステム)がアラームを表示401「サーボ×軸VRDY OFF」そして403「X軸CNV低電圧DC リンク」起動時。動議は不可能だった。
解析：
アラーム 401 はサーボ対応信号がないことを示し、アラーム 403 は DC リンク電圧の低下を示します。検査の結果、コネクタCXA19Bの断線によりサーボドライブのDC 24V入力が欠落しており、コンタクタKM1がかみ合わなかったことが判明しました。
解決：
断線したワイヤーをはんだ付けし直しました。テスト後、アラームがクリアされ、通常の動作が再開されました。
3.2 エンコーダの障害
現象：
マシニングセンタ(R560型、三菱60Sシステム)が運転中に突然停止し、警報が鳴りましたZ70 0001YそしてS01 PR 0018Y.
解析：
どちらのアラームも、Y軸サーボモーターの絶対位置エンコーダーに関連しています。チェックにより、他の原因が排除され、エンコーダの損傷が確認されました。
解決：
エンコーダを交換し、Y軸の絶対位置を再校正しました。
3.3 オーバートラベル障害
現象：
CNC旋盤(モデルCKE6136、FANUC OTC)がアラームをトリガー506「X軸オーバートラベル」基準点の戻り中。
解析：
ゼロ点リミットスイッチはクーラントで汚染され、酸化を引き起こし、信号の閉鎖を遅らせました。CNC は、ハード リミットに達する前にゼロ点信号を検出できませんでした。
解決：
スイッチ接点の酸化を除去しました。
4.表示表示のない障害
4.1 スピンドル速度制御の故障
現象：
立形マシニングセンタ(モデルXH716、広大CNC)は、Sコマンドを変えても主軸速度を変更できませんでした。実際の速度は400rpm前後にとどまりました。
解析：
端子接続部の酸化により、VFD制御回路に電圧降下が発生し、アナログ速度制御電圧が~0.8Vに固定されました。
解決：
酸化端子を洗浄し、再接続しました。
4.2自動プログラム実行障害
現象：
CNC旋盤(モデルCAK6136、FANUC OTD)は、アラームが表示されず、自動プログラムを実行できませんでした。
解析：
送り移動コマンド(G01、G02、G03)は、スピンドル速度フィードバックが欠落しているため失敗しました。スピンドルエンコーダに欠陥があることが判明しました。
解決：
スピンドルエンコーダを交換し、正常動作を回復しました。
5. まとめ
CNC マシンの効率を最大化するには、加工プログラムを最適化するだけでなく、故障率と修理時間を最小限に抑えることも必要です。効果的なメンテナンスには、理論的な知識と実践的な経験の両方が必要です。
体系的なトラブルシューティングアプローチ —観察し、尋ね、分析し、行動する—は不可欠です。これらのケーススタディに示されているように、障害を分類し、そのメカニズムを理解することで、メンテナンス エンジニアは修理効率を大幅に向上させ、CNC機器のパフォーマンスを最高の状態に保つことができます。
📌レイアウトに関する注意:
- 挿入する図1–3適切なポイント(サーボドライブ配線、エンコーダ接続、VFD制御回路図)。
- 「障害-原因-解決策」の概要には、すばやく参照できるように表形式を使用します。
- キャプションとラベルの用語に一貫性を持たせます。
