主轴驱动器73、83 号报警维修案例

FANUC主轴驱动器73报警意思是电机传感器断线；

82号报警意思是未检测到一转信号。

在用户现场维修主轴电机时，有时会碰上机床准备时，接触器不能正常吸合，出现 断电跳闸现象，或是出现“9073”“9083”报警，还有一些机床可以正常运转会儿，偶尔出现“9083”报警。

故障原因: 遇到主轴电机故障引起跳闸大致有 2 种原因：

1,动力电缆绝缘层被拉伤，表皮被破坏或电缆绝缘层老化，造成绝缘等级下降， 当有水或切削液流到动力电缆上时，造成动力电缆与机床接触短路引起跳闸。

2,主轴电机内部进入大量切削液或电机内部绕组完全烧坏，绝缘层完全被破坏， 也会出现机床上电刚吸合，就出现跳闸。

故障现象：

机床出现 73、83 号报警；机床上电接触器不吸合或吸合跳闸现象。

处理过程：

“9073”报警信息说明故障原因是电机传感器反馈信号不存在。造成 9073 报警的原因：

1,传感器与传感器齿轮过远超出反馈信号检测距离。

2,传感器与传感器齿轮接触造成传感器被磨损

3,传感器与传感器引出线脱开断线。“9083”报警信息说明故障原因是检测到不规则的电机传感器反馈信号。造成 9083 报警的原因：

1,传感器及传感器齿轮表面被掺有铁粉的油泥沾满。

2,传感器与反馈引出线被腐蚀生锈造成接触不良。

下面附图说明产生上述故障的原因

机床加工的工作环境

加工环境：产生大量气雾状切削液，如果机床密封不好就会造成主轴电机进切削液。

机床密封做的不好是造成电机绕组短路的主要原因。

由于机床防护做的不好，日积月累，逐渐使电机内部进入的切削液造成电机绝缘下 降短路时，才能报警。

可以看到传感器底部有液体留下的痕迹

拆下电机后端盖内一部分残留的水分已经挥发掉的切削液

传感器插座腐蚀造成机床偶尔出现 9083 报警。

电机反馈引出线接口内有大量切削液，已经造成接头内电缆线腐蚀。

大电流流入了 DC link 的主回路。

对于 SPM-2.2i 至 SPM-11i，该报警指的是主回路的功率模块（IPM）检测到了较大 的负载，过流。

1,如果 SPM-2.2i 至 SPM-11i 产生此报警，请像维修 09 号报警一样进行检测。

2,如果主轴指令一经给出，立即产生该报警。

（1）电机动力电缆不良。请检查电机的动力电缆是否对地短路，并且按要求更换 动力电缆。

（2）电机的绝缘性不良。如果电机对地短路，请更换电机。

（3）电机的规定参数设定不正确。检查电机的规定参数。

（4）SPM 不良。（IGBT，IPM）可能损坏，更换 SPM。

3,如果在主轴旋转时产生此报警

（1）功率模块（IGBT，IPM）损坏。（IGBT，IPM）可能损坏，更换 SPM。如果 放大器的设定条件不满足，由于放大器冷却不充分，功率模块可能损坏。当放大器的散 热器太脏时，请清洁放大器，例如用吹气枪。

（2）电机的规定参数设定不正确，检查电机的规定参数。

（3）速度传感器信号错误，检查主轴传感器的波形。如果发现有错误，按要求调 整或者更换。

当电机出现 AL-73 报警时按照下列步骤检查。电机传感器的信号没有连接上。

1,当电机没有运行时，产生此报警。

（1）参数设定不正确。检查传感器的参数是否正确。

（2）电缆连接不良。如果电缆连接正确，请更换电缆。

（3）传感器没有正确地调整。调整传感器信号。如果传感器信号不能正确地调整 或者传感器信号也观察不到，请更换连接电缆和传感器。

（4）SPM 不良。请更换 SPM 或者 SPM 控制印刷板。

2,移动一下电缆，就产生此报警。插头或者电缆不良。导线可能破损，更换电缆。如果冷却液体喷入插头，请清洁插头。

3,如果电机旋转时，产生此报警。

（1）传感器与 SPM 之间的电缆屏蔽不良。检查电缆屏蔽。

（2）电机动力线与信号电缆捆在一起。如果传感器和 SPM 之间的电缆与电机动力 线捆在一起，请分开走线。

当出现 AL-83 号报警按照下列步骤检查。

一转信号每产生一次，SPM 就检查 A 相和 B 相的脉冲计数。当脉冲计数超出了规 定范围，就产生此报警。

1,移动一下电缆（正如电机运行的情况），就产生此报警。导线可能破损，更换电 缆。如果冷却液体喷入插头，请清洁插头。

2,在其它情况下的处理措施

（1）参数设定不正确。检查传感器的参数是否正确。

（2）传感器（MZi 或者 BZi 传感器）没有正确地调整。调整传感器信号。如果传 感器信号不能正确地调整或者传感器信号观察不到，请更换连接电缆和传感器。

（3）在传感器与 SPM 之间的电缆屏蔽不良。检查电缆屏蔽。传感器与电缆连接处 被腐蚀，需要更换传感器和反馈引出线。

（4）伺服电机动力线与信号电缆捆在一起。如果传感器与 SPM 之间的电缆与伺服 电机动力线捆在一起，请分开走线（最常见）

（5）SPM 不良。请更换 SPM 或者 SPM 控制印刷板。

扫描探针显微镜（SPM）技术发展与AFM工作原理

半导体工程师 2023-08-30 09:12 发表于北京

扫描探针显微镜发明得如此之晚，这在科学史上是一个奇怪的事实。没有人有足够的胆量敢想得如此简单：使用盲人棒原理，一直到原子尺度！这个原理是如此简单，以至于已经有高中生已经制造出了扫描探针显微镜。

早在1981年之前，就已经发明了扫描探针显微镜的所有技术要素。压电效应在19世纪末就已被发现 。从1930年起，我们就有可能制造出STM，因为扫描电子显微镜就是在这个时候发明的 。但没有人敢这么做，这或许也是对您的科学生涯的一种鼓励：要勇敢，要有远见。

1 扫描探针显微镜 （SPM） 的简史

1972年 ，Young、Ward和Scire 开发出Topografiner（STM的前身）。

R.Young, J. Ward, F. Scire, The Topografiner: an instrument for measuring surface microtopography. Rev. Sci. Instrum. 43, 999 (1972).

1982 年，Binnig等人首次获得硅（111）-（7×7）表面的原子结构图像。

1 G. Binnig, H. Rohrer, Ch. Gerber, E. Weibel, Tunneling through a controllable vacuum gap.Appl. Phys. Lett. (1982)；2 G. Binnig, H. Rohrer, Ch. Gerber, E. Weibel, Surface studies by scanning tunneling microscopy.Phys. Rev. Lett. 49, 57 (1982)

1985年 ，Binnig等人发明原子力显微镜（AFM）。

G. Binnig, C.F. Quate, Ch. Gerber, Atomic force microscope. Phys. Rev. Lett. 49, 57 (1982).

1986年 ，Binnig和Rohrer 因发明 STM 而获得诺贝尔物理学奖。

1987年 ，Feenstra利用STM对砷化镓进行元素敏感成像。

M. Feenstra, J.A. Stroscio, J. Tersoff, A.P. Fein, Atom-selective imaging of the GaAs(110)surface. Phys. Rev. Lett. 58, 1192 (1987)

198 9 年 ，Albrecht、Grütteret等人提出原子力显微镜的频率调制（frequency modulation，FM）检测法。

R. Albrecht, P. Grütter, D. Horne, D. Rugar, Frequency modulation detection using high-Q cantilevers for enhanced force microscope sensitivity. J. Appl. Phys. 69, 668 (1989).

-1990年 Meyer和Amer提出光学光束偏转法。

Meyer, N.M. Amer, Novel optical approach to atomic force microscopy. Appl. Phys. Lett.53, 1045 (1989).

1990 年 ， Eigler和Schweizer 首次利用低温 STM 在表面上定位单个原子。

M. Eigler, E.K. Schweizer, Positioning single atoms with a scanning tunnelling microscope. Nature 344, 524 (1990)

1993年 ， Zhong 等人在原子力显微镜中引入轻敲模式。

Zhong, D. Inniss, K. Kjoller, V.B. Elings, Fractured polymer/silica fiber surface studied by tapping mode atomic force microscopy. Surf. Sci. Lett. 290, L688 (1993)

1995年 ， Giessibl 首次使用原子力显微镜实现原子分辨率。

J. Giessibl, Atomic resolution of the silicon (111)-(7×7) surface by atomic force microscopy. Science 267, 68 (1995)

1998年 ，Stipe、Rezaei 和 Ho 首次利用 STM 进行振动光谱分析。

B.C. Stipe, M.A. Rezaei, W. Ho, Localization of inelastic tunneling and the determination of atomic-scale structure with chemical specificity. Phys. Rev. Lett. 82, 1724 (1999).

如今，扫描探针显微镜已成为材料科学、物理学、化学、生物学和工程学领域的标准工具。全世界有成千上万台这样的显微镜在运行，它们与扫描电子显微镜一样普遍和受欢迎。

2 扫描 探针 显微镜（ SPM ）： 80年代的新技术

对于大多数人来说，最广为人知的显微镜类型是光学显微镜或电子显微镜。光学显微镜通过一系列玻璃或石英透镜聚焦光束，放大倍数可达x1000。电子显微镜利用由金属线圈组成的电磁透镜产生的磁场聚焦电子束，从而产生放大的样品图像。电子显微镜将图像的放大倍率提高到了x100,0000。然而，这两种方法都只能生成二维图像1。科学界需要一种新技术来提供准确的三维信息 。

备注1：尽管SEM可以获得大景深的图像，但在Z轴方向上的测量，还是不够精确。

这种新技术起源于1981年，当时IBM研究实验室的G. Binnig和H. Rohrer发明了一种新型显微镜，称为扫描隧道显微镜（STM） ，他们因此获得了1986年的诺贝尔奖（与TEM的发明者鲁斯卡Ruska一起分享1986年的诺奖）。这种新型显微镜最令人印象深刻的特点是可以达到0.01纳米数量级的极高空间分辨率 。这使科学家能够对单个原子或材料分子 进行成像，甚至进行操作。这种技术与光学显微镜和电子显微镜的主要区别在于不需要透镜、光源或电子源 。

STM的物理基础是一种量子力学特性，即隧道效应 。只需在尖锐的金属尖端和被研究表面之间施加电压，就能产生隧道效应，两者之间有真空屏障隔开。如果这个真空势垒大约有几个原子直径厚，电子就能穿过它，并产生电流。隧穿电流与阻挡层的距离或高度成指数关系。因此，通过以恒定电流或高度在表面上扫描针尖，针尖垂直运动的记录将反映样品的表面形貌 。

STM 的成功催生了一个庞大的仪器家族，一般称为扫描探针显微镜 (SPM) 。该系列的每个成员都在探针和样品之间使用不同类型的相互作用力，其中应用最广泛的是STM和原子力显微镜 (AFM) 。

SPM系列的工作原理类似于唱片机 。一个锋利的针尖（如原子力显微镜中的硅或氮化硅，唱片机中的金刚石）在表面（样品或唱片）上扫描。针尖与表面之间的相互作用被测量并转换成电信号，该电信号被处理成可解释的结果（样品形貌的三维图像或立体声扬声器发出的声音）。不过，与唱片机不同的是，SPM 的传感尖端会在样品上进行光栅扫描 （性质类似于电视图像的制作方法）。除了形貌成像外，许多现代原子力显微镜还能通过摩擦力、相位衬度、振幅、附着力和弹性等不同机制成像。只要针尖能够感应到静电力、磁力和化学力，就能对产生这些力的相互作用进行成像。例如，对于磁力成像，针尖可以涂上铁或镍。

3 AFM 如何工作？

AFM通过在样品表面扫描原子力显微镜探针来工作。原子力显微镜探针由一个尖锐的针尖和一个从固定板（也称为固定芯片）上伸出的柔性悬臂末端组成。针尖通常呈金字塔形或圆锥形，高度为4至5微米，顶端直径为10至20纳米，位于悬臂末端，悬臂长度通常为100至200 微米 。原子力显微镜探针通常由硅或氮化硅制成，悬臂弹簧常数为0.05至50N/m，具体取决于所采用的原子力显微镜操作模式。探针或样品安装在压电扫描仪上，扫描仪可在x、y和z方向移动，用于在样品表面对探针进行光栅扫描，以获取三维图像。

图1 原子力显微镜与计算机连接的示意图

AFM的功能是将锋利的针尖在表面上扫描，这与旧时唱片机的唱针产生音乐的方式非常相似。针尖被固定在一个形似跳水板的悬臂末端（图1）。由于针尖和表面原子之间的分子间相互作用（力），针尖被表面排斥或吸引，悬臂就会发生偏转。偏转的大小由一个检测系统监测，通常是一束激光从悬臂末端反射到一个光电二极管上 （图1）。检测系统的反馈机制用于调整压电扫描器，以保持针尖与样品表面之间的恒定力或恒定偏转（高度），具体取决于AFM的设置。

4 AFM的 图像： 探针与样品之间相互作用

在针尖与样品距离很近的情况下（几埃），由于原子轨道的重叠，针尖与样品表面之间会产生很强的排斥力。随着针尖与样品表面之间距离的减小，斥力也随之增大。

当探针针尖以如此近的距离扫描样品表面时，压电扫描仪的反馈系统会将样品升高或降低，以保持针尖与样品表面之间恒定的斥力。这种上下运动（z）与针尖在样品表面x-y位置的函数关系图提供了表面形貌的高分辨率图像。这种工作模式被称为"接触模式" 。当斥力作用时，针尖和样品被视为"接触"。高分辨率是可能的，因为间距（z）的微小变化（见下图）会导致力的巨大变化，而力正是被监测的参数。然而，对于某些样品，如生物样品或某些聚合物等软材料，表面与针尖的 "接触 "可能会损坏样品。

为了克服这个问题，一种替代设置是针尖上下快速振动，仅在振动底部"轻敲 "或非常接近样品表面。这种模式被称为"轻敲模式" 、"半接触模式"或"动态模式"，是最常见的操作模式，因为它可以防止样品损坏。然而，由于现在间距（z）的变化导致力的变化较小（见下图），因此轻敲模式下的图像分辨率不如接触模式下的图像高。

"非接触"模式原子力显微镜使用的是较远距离的吸引力 ， 这些吸引力发生在针尖与样品表面的距离大于10nm时。

图2 AFM中的各种力曲线。弹簧（悬臂）的力曲线是一条直线（紫色 ）。两个原子之间相互作用的力曲线（棕色 ）是正常的Lennard-Jones 曲线*。净力曲线（蓝色 ）显示AFM测量到的力的变化。

Lennard-Jones曲线的解释：在短距离内（z 间距），由于电子轨道重叠，作用力为排斥力（如Pauli 排斥力）；而在较长距离内，作用力为吸引力（如范德华力或弥散力）。

5 如何 测量针尖-样品 相互作用 的力 ？

除了对样品表面成像之外，原子力显微镜的另一个主要应用是力谱分析 。力谱法是直接测量针尖与样品表面之间的力与两者之间距离的函数关系。测量结果称为力距曲线 。

当悬臂向样品表面移动或远离样品表面时，悬臂的挠度会受到监测，挠度与压电位移的函数关系图就是力距曲线 。该曲线的横轴通常是样品台移动的垂直距离，纵轴是悬臂尖端移向样品表面、接触并推向样品表面、然后离开样品表面时的挠度。将悬臂的挠度乘以悬臂的弹簧常数（胡克定律），即可将纵轴转换为力。

下图是力距曲线的示例。曲线的不同部分定义如下：

图3 硅在空气中的典型力距曲线，蓝色曲线为接近周期，橙色曲线为缩回周期。

1 探头正向样品表面移动，没有受到任何力的作用，因此挠度没有变化。因此曲线是平的。当针尖接触样品表面时，通常会出现一个小的卡住（snap-on）部分。2 然后，探头被推向表面。这就是所谓的顺应机制，可用于确定表面的机械特性 。3 接近周期完成后，开始缩回周期。4缩回曲线的卡断（snap-off）部分。这可以获得针尖与样品粘附的信息 ，并用于确定粘接强度。5针尖已完全脱离表面，探头正远离表面。它现在没有表面力，因此悬臂的偏转为零，曲线是平的。

6 AFM的 校准

为了确定原子力显微镜探针所受的力，必须进行重要的校准。首先是将光电二极管的输出从mV或nA（取决于仪器制造商）转换为nm。这通常是通过对硬度远大于悬臂的表面执行力-距离曲线来完成的。在顺应性条件下，力曲线的斜率将给出转换系数或灵敏度。这有时也被称为逆光学杠杆灵敏度。可用于此类校准的表面通常是云母、玻璃或硅 。对于非常坚硬的悬臂，蓝宝石是不错的选择 。校准表面也应平整、干净，并应在样品表面至少3个独立位置上获取至少10条力曲线的平均值。

接下来必须进行的校准是确定原子力显微镜悬臂弹簧常数 。目前有大量技术可用于校准该值。这些方法基于：

光束理论 ： 这些方法需要了解悬臂的尺寸和材料特性。

共振方法 ： 需要了解悬臂的共振频率和/或悬臂的热噪声响应。

选择哪种方法，取决于所用悬臂的类型。校准原子力显微镜悬臂的都必须确保参数都需要校正，例如针尖偏移距离、悬臂与表面的角度或针尖高度。

7 AFM可测量的力

AFM可测量的力包括原子结合力、范德华力、单分子拉伸力和断裂力。力谱法可用于测量吸附在基底表面的聚合物所产生的分散力，或在生物物理学中测量生物材料的机械特性。

参考文献

1 https://myscope.training

2 Eaton, Peter, and Paul West. Atomic force microscopy. Oxford university press, 2010.

3 Dufrêne, Yves F., et al. "Imaging modes of atomic force microscopy for application in molecular and cell biology." Nature nanotechnology 12.4 (2017): 295-307.

4 Haugstad, Greg. Atomic force microscopy: understanding basic modes and advanced applications. John Wiley & Sons, 2012.

5 Voigtländer, Bert. Scanning probe microscopy: Atomic force microscopy and scanning tunneling microscopy. Berlin: Springer, 2015.

6 Müller, Daniel J., and Yves F. Dufrêne. "Atomic force microscopy: a nanoscopic window on the cell surface." Trends in cell biology 21.8 (2011): 461-469.

来源于老千和他的朋友们，作者孙千

半导体工程师半导体经验分享，半导体成果交流，半导体信息发布。半导体行业动态，半导体从业者职业规划，芯片工程师成长历程。178篇原创内容

相关问答

“1、按被测物理量分:如:力,压力,位移,温度,角度传感器等;……5、按照传感器输出信号的形式分:(1)模拟式:传感器输出为模拟电压量;(2)数字式:传...

1拆下传感器。2取下镙纹盖子。3将一端装入拆卸装置内。4合上拆卸装置用力前后一扭。5扭松后即可取出来。6这里即可看到裸露出来的电池。7选用事先准...

最新统计数据显示,2015年上半年,仪器仪表大行业20个小行业,规模以上企业4269家,共实现主营业务收入4278亿元,同比增长8.22%,处于低位窄幅徘徊状态。...

[回答]被隔开的部分至少应安装一只烟感探测器。烟感探测器安装间距及要求规范都有什么?房间被书架、...烟感探测器安装间距及要求规范都有什么?房间被书...

如果遇到fanucoimc034号报警,首先应该保持冷静并核实情况是否真实。然后,及时联系当地警方,并提供详细的报警信息和所在位置。与警方配合提供准确的描述,协助...

最新!2022年世界石油大奖入围名单出炉2022-08-1616:13·石油圈表彰上游技术创新和成就的年度盛会、有石油界奥斯卡之称的WorldOilAwards世界石油大奖,公布...

[回答]气瓶检测设备当中的导体式传感器,就其利用的被测气体所具有的一个吸附作用,就这个方面来讲的话,它在一定的程度上其实也就是会直接的就改变了半导体...

[回答]日常生活中,我们究竟该如何清洗选别机呢?下面就为大家一一道来。1.清洁秤体,切断电源,拔掉电源线。把纱布浸湿后拧干,然后蘸少许中性清洁液,用其清...

[回答]数字二次仪表示值误差的检定对于二次仪表基本误差的检定我们可以直接采用SPMK3005或SPMK3005H热工仪表校验仪,目前铁路上广泛应用的数字式二次仪表...

[回答]新能源汽车维修就业方向有电子电气及机械系统的故障诊断与排除。他负责对汽车等各种机械产品进行故障诊断和排查。轨道交通运输与管理专业培养掌握...