รวมอาการเสียและการแก้ไขเบื้องต้นของเครื่อง CNC ที่ใช้ Controller Fanuc และ Mitsubishi

ก่อนอื่นขออกตัวไว้ก่อนว่า บทความนี้เป็นเพียงการแนะนำการแก้ปัญหาเบื้องต้นที่สามารถสังเกตุและวิเคราะห์ปัญหาได้ด้วยตัวเอง แต่ถ้าในเชิงลึกที่ต้องใช้ความสามารถเฉพาะทางควรเรียกใช้บริการช่างที่ชำนาญมาแก้ไขให้ท่านจะดีกว่า ในบทความนี้ผมจะแนะนำการ Check และแก้ปัญหาเบื้องต้น จะเน้นบทความและรูปภาพ และจะพยายามแบ่งเป็นเรื่องๆไป จากประสปการณ์งานซ่อม CNC เอามาเล่าสู่กันฟัง

บทที่ 1 ส่วนประกอบของเครื่อง CNC ( ทางไฟฟ้า )

  ก่อนอื่นเรามาเริ่มเรียนรู้ส่วนประกอบทางไฟฟ้าของเครื่อง CNC กันก่อนเลย สำหรับเครื่อง CNC นั้นในทางไฟฟ้าจะประกอบไปด้วย

1. CNC Controller

Cnc controller fanuc ตระกูล i Series และ Mitsubish M70 ดังรูปด้านบน หลายๆท่านมักเรียกว่าหน้าจอ Cnc จริงๆแล้วก็ไม่ผิด แต่ถ้าให้ถูกจริงๆคือด้านหลังหน้าจอนั้นคือ Cnc controller หรือตัวประมวลผลและควบคุมหลักของเครื่อง CNC นั่นเอง ในตัว Controller นั้นจะมี แต่ไม่เสมอไปนะครับ เพราะบางรุ่นตัว cnc controller ก็ไม่ได้อยู่หลังจอ แค่แยกออกไปต่างหาก เรียกว่าแบบ Stand alone หรือแบบแยกกันอยู่เดี่ยว จอก็จอ controller ก็แยกออกไปต่างหาก แต่ในปัจจุบันจะเห็นได้น้อบมากสำหรับรุ่นใหม่ๆ หรืออาจจะด้วยต้องการลดต้นทุน หรืออาจจะเพราะเทคโนโลยีที่ก้าวล้ำทำให้ขนาดเล็กลงมากจึงสามารถเอาหลายๆอย่างมายัดไว้ในที่เดียวได้ สำหรับในตัว controller จะรวมหลายๆส่วนที่เป็นระบบควบคุมไว้ในที่นี้ เช่น MAIN BOARD/CPU/PLC/RAM/ROM/AXIS/GRAPIHC/จอแสดงผล รวมไว้ในนี้ เวลาเสียก็บันเทิงทีเดียว โดยเฉพาะ MAIN BORAD เสียทีแทบไม่ต้องคิดซ่อม อุปกรณ์ยุคปัจจุบันมันเล็กลงมากครับ แค่ถอดก็เหนื่อยแล้ว ส่วนใหญ่แล้วหากไม่รอดจิงๆก็ต้องเปลี่ยน แต่การเปลี่ยนก็จะเปลี่ยนเป็นส่วนๆไป เพราะหากเปลี่ยนทั้งหมดบอกเลยว่าโคตรแพง ส่วนใหญ่ที่ผมเคยเจอเสียก็จะมีเกือบทั้งหมด มี MAIN BOARD มี AXIS CARD มี GRAPHIC CARD มี PLC CARD มีจอสำหรับจอเสียประจำถ้าถึงอายุของมัน เพราะฟิล์มที่เคลือบหน้าจอจะมีอายุการใช้งานประมาณ 4-5 ปี ขึ้นอยู่กับสภาวะแวดล้อม ยิ่งบ้านเราร้อนจะทำให้เสียเร็ว ถ้าลูกค้าพอมีกำลังแนะนำให้ทำห้องแอร์จะช่วยยืดอายุอุปกรณ์ได้เพิ่มขี้นพอสมควร 

1 Plc FANUC มักเรียกว่า PMC ( Programable logig controller ) ทำหน้าที่ควบคุมและลำดับการทำงาน ของอุปกรณ์ที่ต่อร่วมกับภายนอก และ เป็นตัวกลางในการสื่อสารระหว่าง  NC ( Nomerical logig controller ) และ HMI ( Human machine interface )
ขยายความให้เข้าใจง่ายๆ HMI คืออะไร เอาง่ายๆคืออุปกรณ์ที่ทำให้เครื่องจักรสามารถสื่อสารกับคนใช้งานได้ หรือคนใช้งานสามารถป้อนการทำงานหรือสั่งการทำงานได้ ยกตัวอย่างเช่น ปุ่มกด หน้าจอ เป็นต้น PLC file ladder จะถูกเก็บไว้ที่ ROM เราสามารถดึงข้อมูล ladder ได้ผ่านที่ Rs232 โดยใช้การ online ผ่าน software plc หรืออีกทางนึงใช้การดึงข้อมูลจาก rom ผ่านทางหน้า Maintenance ของ controller แล้วเอา file ที่ได้มาเปิดใน PLC EDITOR Software โดย PLC Editor จะมีเครื่องมือในการ Compliller ออกมาให้เป็นรูปแบบที่สามารถเปิดมาเป็น ladder ที่เราดูรู้เรื่องได้ ส่วน Sotware ถ้าเป็นของค่าย FANUC จะชื่อ FAP LADDER III และของ Mitsubishi จะเป็น GX-DEVELOPER เวลาผมไปซ่อมเครื่อง CNC เวลาเกิดปัญหากับเครื่องเกือบ 80% จะมาจากปัญหาของ PLC หรือว่าเงื่อนไขใน PLC ซึ่งถ้าหากเรารู้โครงสร้างรู้การเชื่อมต่อและรู้ตัวแปร address ต่างๆของ PLC แล้วจะสามารถที่จะทำให้เราไล่ LADDER หรือไล่โปรแกรม PLC ได้ง่ายขึ้นและสามารถจบงานการซ่อมเครื่องนั้นๆได้ง่ายขึ้นและตรงเป้าหมายมีแนวทางในการตรวจเช็คและการซ่อม เรียกว่าเก่าได้ถูกที่คัน

1.2 Axis card board ทำหน้าที่ตวบคุมและสื่อสารกับ Servo drive แกนต่างๆ ในส่วนงาน Motion control สำหรับ Card ตัวนี้จะเห็นใน Fanuc ตระกูล I series โดยสังเกตุไม่ยาก ไล่ตามสายใยแก้วนำแสงหรือ Fyber optic ก็จะเจอ โดยสายนี้จะเริ่มจาก card ตัวนี้และไปจบที่ Servo drive และ อนุกรมพ่วงกันระหว่าง Drive ต่างๆจนครบทุกตัว สาย Fyber ชุดนี้ที่เสียกันบ่อยๆก็คือหนูกัด จันไรมากไอ้หนูพวกนี้ กัดเมื่อไหร่สังเกตุง่ายๆจะมี Alarm หน้าจอว่า 5136 fssb number of amps is small ประมาณนี้ และหาก card ตัวนี้เสียอาจทำให้หน้าจอไม่ติด หรืออาจติดแต่ boot ไม่จบ และ card พวกนี้ยังมีรุ่นที่ควบคุมได้หลายแกนแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ และราคาก็แตกต่างกันตามความสามารถ

บางครั้งก็ไม่ได้เสียที่ card ตัวนี้เสมอไป หลายครั้งจากประสบการณ์ที่ผมเคยไปซ่อมเครื่อง CNC ที่ใข้ controller ยี่ห้อ FANUC ที่มีการใช้การ์ดตัวนี้อยู่ บ่อยครั้ง ผมจะเจอว่าปัญหามาจากสายสัญญาณ Fiber Optic หรือสายสัญญาณใยแก้วนำแสงชำรุด การชำรุดของเขามาจากสาเหตุอยู่ไม่กี่อย่าง สาเหตุแรกคือหนูกัดสาย ไม่รู้ทำไมหนูมันชอบมากไอ้สายเส้นนี้ แค่กัดฉนวนมันขาดก็ใช้ไม่ได้แล้วครับ เพราะว่ามันมีผลกับเรื่องของแสงที่ส่งไประหว่างตัว servo Drive กับตัว CNC Controller ส่วนใหญ่แล้วหากชำรุดต้องเปลี่ยนอย่างเดียวสายเส้นนี้ก็ราคาก็ไม่ได้ถูกสักเท่าไหร่ อีกสาเหตุหนึ่งก็คือสายมีการหักงอหรือสายโดนทับโดนของมีคมอันนี้เขาส่งผลให้สายมีปัญหาด้วยเหมือนกัน ที่นี้มาพูดถึงเรื่องการตรวจสอบว่า เราจะรู้ได้ไงว่าสายเส้นนี้มันเสียหรือไม่ การตรวจสอบนี้ไม่จำเป็นต้องใช้ช่างผู้ชำนาญงานตัวท่านเองก็สามารถที่จะตรวจสอบอาการเสียของสายไฟเบอร์ออฟติกได้เช่นกัน มาดูวิธีทำกันนะครับ ขั้้้้้นแรกก็คือให้ทำการปิดเครื่อง CNC ของเราหลังจากนั้นให้ทำการถอดสายไฟเบอร์ออฟติกออกมาทั้ง 2 ด้านคือด้านที่อยู่ฝั่งของ servo Drive และอีกด้านหนึ่งอยู่ฝั่งของ control ซึ่งมันจะไปเสียบเข้ากับตัว axis Card อันนี้หลังจากถอดออกมาแล้วให้หาไฟฉายหรืออุปกรณ์อะไรก็ได้ ที่กำเนิดแสงในที่นี้ผมจะแนะนำให้ใช้ไฟฉายนะครับ เมื่อถอดสายออกมาแล้วให้เอาไฟฉายส่อง เข้าไปที่ปลายสายของอีกฝั่งนึงแล้วให้สังเกตอีกฝั่งนึงว่าหลังจากเราส่องไฟฉายแล้วมีแสงออกที่ปลายสายอีกฝั่งนึงหรือไม่ถ้ามีออกมันต้องออกทั้ง 2 เส้นนะครับเพราะว่าการส่งสัญญาณตัวนี้มันจะมีส่งสัญญาณอยู่ 2 ขาก็คือไปและกลับ ความเข้มของแสงที่ได้จะต้องเท่ากัน และมีความเข้มของแสงที่ เท่ากับต้นทาง หรือแสง ไม่ต่ำจนเกินไปเพราะถ้าหากว่าไม่มีแสงออกแสดงว่าสายอาจจะขาดหรือสายอาจจะพับแต่หากว่าไม่มีแสงออกเป็นบางเส้นก็อาจจะขาดเป็นบางเส้น อาจจะมีเส้นใดเส้นหนึ่งขาดก็ถือว่าใช้ไม่ได้เช่นกันก็จำเป็นต้องเปลี่ยนใหม่ ปัญหาหลักๆที่เจอบ่อยๆก็จะเป็นพวกหนูนี่แหละครับหนูมันมักจะกัดสายทำให้สายเส้นนี้ชำรุดเพราะฉะนั้นการป้องกันหนูเนี่ยก็เป็นเรื่องที่สำคัญกับเครื่อง cnc ของเรานะครับการไม่นำอาหารมากินในบริเวณโรงงานหรือในบริเวณที่เครื่องจักรตั้งอยู่ก็จะช่วยได้ระดับหนึ่งและอีกอย่างหนึ่งจะต้องหาวิธีที่จะอุดรูต่างๆที่หนูมันจะเข้ามาได้ผมสังเกตหลายครั้งนะครับว่าหากเราไม่ได้อุดรูให้มิดชิดหนูก็ยังเข้าได้อยู่ดี แต่ถ้าอุดไม่ได้จริงๆก็เปิดมันโล่ง อย่าให้มันเป็นจุดทึบหนูก็แปลกอย่างนะครับตรงที่ไม่มีฝาปิดมันก็ไม่อยากอยู่แต่เมื่อไหร่มีที่มิดชิดมีที่เงียบๆมันชอบเข้าไปแล้วก็ไปทำลายสายไฟไม่รู้มันเป็นโรคอะไรกับหนู หนูนี่มันชอบกัดสายไฟเหมือนเป็นของคู่กันเลยคือมันไม่ดีกับเจ้าของเครื่องแต่มันดีสำหรับช่างอย่างผมเพราะบ่อยครั้งมากที่ผมได้้งาน ให้ซ่อมเครื่องก็เพราะหนูแต่มันก็ไม่ดีกับเจ้าของเครื่องก็ต้องเสียตังค์จ้างพวกผมไปทำการซ่อมเครื่องให้ทางที่ดีก็ป้องกัน ดีๆนะครับผม

1.3 Sram ทำหน้าที่เป็นหน่วยความจำ และอีกหน้าที่นึงคือเก็บข้อมูล parameter และในส่วนของ Fanuc เองข้อมูลของ System file หรือ System software จะถูกเก็บใน Card ใบนี้คือจะเก็บในส่วนของ chip rom ic แต่ Parameter จะเก็บใน Sram ic ดังนั้นหากเป็น Sram ic แล้วถ้าเราศึกษาประเภทของ ram แล้วจะรู้ว่าหากเป็น Sram แล้วจะต้องมี Battery คอยเลี้ยงข้อมูลตลอดเวลา ดังนั้น battery ที่เราเห็นในตัว contrller จริงๆแล้ก็จะมาเลี้ยงข้อมูลสำหรับ card ตัวนี้นั่นเอง แต่สำหรับ ic rom นั้นไม่จำเป็น ดังนั้นที่เราได้ยินกันบ่อยๆว่า cnc parameter หาย ก็หายเพราะตัวนี้ไม่มี battery มาเลี้ยงนั่นเอง 

ดังนั้นเวลาจะทำอะไรกับ card ตัวนี้จำเป็นอย่างยิ่งที่ต้องมีการสำรองข้อมูลเครื่องก่อน ไม่ว่าจะเป็น

NC Parameter

PMC parameter

Part program and Macro sup program

PLC Ladder

offset tool

System file

Sram ram file เป็นต้น เพราะกันไว้ดีกว่าแก้ วัวหายล้อมคอกไม่ดี

1.4 Cpu ทำหน้าที่ประมวณผลหลักของ Controller

1.5 หน้าจอแสดงผล ทำหน้าที่สื่อสารกับผู้ใช้งานด้วยภาพ อยู่ในส่วน HMI

1.6 ปุ่มกด Keyboard สำหรับสื่อสารกับผู้ใช้งาน ไว้ป้อนข้อมูลคำสั่งต่างๆให้ NC ได้รับรู้

 2. Servo drive สำหรับหน้าที่หลักของ Servo drive คือควบคุมการทำงานของ Servo motor โดยรับคำสั่งมาจาก CNC controller ในรูปแบบของชุดคำสั่งและชุดตัวเลขระบุตำแหน่งว่าจะให้วิ่งไปที่คำแหน่งไหนและความเร็วเท่าไหร่ ตัว Servo drive มักจะป็น 1 อุปกรณ์ที่เสียบ่อย

3. Servo motor สำหรับ Servo motor จะทำหน้าเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล โดยจะถูกควบคุมด้วย Serevo drive และ Servo drive ก็ถูกสั่งงานและควบคุมด้วย Cnc controller อีกที อาการเสียของเขาที่เจอมักจะมี Encoder เสีย หรือทุ่นแม่เหล็กเสื่อม หรือขดลวดใหม้

4. Encoder หลายๆท่านน่าจะยังไม่รู้จักหน้าตาของ Encoder มันจะถูกติดตั้งที่ท้าย Servo motor ทำหน้าเป็น feed back ให้กับ Controller หรือ Servo drive เพื่อให้สามารถรู้ตำแหน่งและทิศทางการเคลื่อนที่ว่าถูกต้องหรือไม่

5. Spindle servo drive ทำหน้าที่ควบคุม Spindle หมุน Tool สำหรับ Drive ตัวนี้จะมีขนาดใหญ่กว่า drive แกน X,Y,Z สังเกตุง่าย คำสั่งที่สั้งงาน Spindle จะมี M03,M04,M19,M05 และคำสั่ง S-CODE สำหรับตัวนี้เสียบ่อยเช่นกัน

6. Spindle motor สำหรับ Motor spindle ขนาดจะค่อนข้างใหญ่ ส่วนใหญ่จะถูกติดตั้งไว้ที่แกน Z ในกรณีเครื่อง Machining centor อาการเสียที่เจอบ่อยๆคือ Sensor ที่ท้าย Spindle ทำหน้าที่ในการป้อนกลับสัญญาณ Speed,องศา,ทิศทางการหมุนเพื่อให้ Spindle drive ควบคุม Motor ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การวิเคราะห์ปัญหาที่เกิดกับเครื่อง CNC

ในที่นี้ผมจะยกตัวอย่างการแก้ปัญหา และแนวทางเบื้องต้นของ CNC ที่ใช้ Controller ยี่ห้อ Fanuc 

การวิเคราะห์ปัญหาจาก Alarm ที่เกิดขึ้น สำหรับ Alarm ของ Fanuc จะมีอยู่ 2 ส่วนคือ

- Alarm ที่มาจากส่วนของระบบ เช่น System alarm,Servo Alarm เป็นต้น Alarm จำพวกนี้จะถูกกำหนดมาโดยผู้ผลิต CNC Controller จะเป็น Alarm standard

- Alarm ที่มาจาก PLC หรือช่างส่วนใหญ่เรียกว่า Exthernal Alarm สำหรับ Alarm จำพวกนี้จะถูกกำหนดโดยผู้ผลิตเครื่องจักร หรือผู้เขียน PLC สำหรับควบคุมอุุปกรณ์เสริมของเครื่องรุ่นนั้นๆหรือยี่ห้อนั้นๆ เพราะฉนั้นจะใช้ความจำไม่ได้ ต้องใช้ความเข้าใจ เพราะมันไม่ได้เป็น Alarm standard ดังนั้นการจะรู้ว่า Alarm ตัวนี้มาจากสาเหตุอะไร จำเป็นจะต้องดูจากคู่มือผู้ผลิตเครื่อง หรือไล่จากเงื่อนไขใน PLC LADDER ก็จะทำให้เรารู้ปัญหา

  Alarm พวกนี้สังเกตุง่ายๆจะขึ้นต้นด้วยหลักพัน เช่น 1001 Coolant pump overload เป็นต้น การวิเคราะห๋หาต้นตอของปัญหาจำเป็นจะต้องอาศัย คู่มีอไฟฟ้า คู่มือ ladder และทักษะของช่างที่จะไล่หรือตรวจสอบ ช่างที่แก้ไขหรือตรวจสอบควรมีพื้นฐานทางไฟฟ้า หรือระบบควบคุมไฟฟ้า และรู้เรื่องวงจร Ladder สำหรับ FANUC Address ที่ใช้ในการแสดง Alarm massage จะใช้ A-Bit แล้วเขียวข้อความที่ต้องการให้แสดงกำกับลงไปที่ Alarm massege ใน PLC Editor program เมื่อ A-Bit นั้นๆมีค่า = 1 หรือ Logic Hi จะทำให้ข้อความ Alarm ที่กำหนดไว้สำหรับ A-Bit นั้นๆแสดงขึ้นมา ทำให้ผู้ใช้งานเครื่องจักรหรือช่างสามารถทราบปัญหาเบื้องต้นของอาการเสียได้ การไล่ Alarm จาก Ladder นั้นจะไล่จาก Output หรือปลายทางไปหาต้นทาง จะทำให้ง่ายกว่า แต่บางครั้งเราจะเห็นว่าสาขาของวงจร Ladder จะแยกไปหลายทางมากโดยเฉพาะเครื่อง CNC ฝั่งทางญี่ปุ่นจะเขียน Ladder interlock มากมายจนบางครั้งอาจใช้เวลาในการแยกหรือตัดแต่ละสาขาออกให้เหลือน้อยลงจึงจะทำให้เจอปัญหาที่แท้จริง สำหรับตัวผู้เขียนเองบ่อยครั้งมากที่จบปัญหาต่างๆด้วยการไล่ Ladder ประกอบ เนื่องจากเครื่อง CNC เกือบ 90% ที่ทำการไล่นั้น มักจะไม่มีคู่มือใดๆที่ติดมากับเครื่องจักร ทำให้การแก้ปัญหาค่อยข้างลำบาก จำเป็นต้องไล่ในวงจร Ladder เพื่ออ่านความคิดของคนที่เขียน และเพื่อเราจะได้แก้ปัญหาได้ถูกจุดเกาถูกที่คัน บ่อยครั้งหลายๆท่านโทรมาปรึกษาปัญหากับผมโดยเปิดฉากคุยบอกมาเป็นชุดๆ แล้วถามผมมันเป็นอะไรครับช่าง บอกได้คำเดียวเอาตรงๆผมเองก็มึนเช่นกัน สุดท้ายผมต้องขอบอกว่าผมก็ไม่รู้เช่นกันหาก Alarm นั้นเป็น Alarm ที่มาจากเงื่อนไขใน PLC แต่ก็จะแนะแนวทางเบื้องต้นในการตรวจเช็ค เพราะสไตล์การเขียนของแต่ละค่ายแต่ละคนไม่เหมือนกัน จำเป็นต้องให้ผมไปไล่หน้างานหรือทำให้ผมได้ไปอยู่หน้าเครื่องกับท่าน โดยการแชทผ่านไลน์หรือช่างทางไดก็ได้

Address อื่นๆที่ใช้ในการสื่อสารของ PLC FANUC

     การคุยกันหรือการสื่อสารระหว่างกัน PLC นั้นจะแบ่งเป็น 3 ส่วนคือ มี

 1. NC (Numerical Control ) ในส่วนที่สื่อสารกับ PLC จะใช้ G-bIt ในการรับคำสั่งจาก PLC ว่าต้องการให้ NC ทำงานอะไรหรือควบคุมอะไร :ซี่ง G แต่ละต้วนั้นจะถูกกำหนดหน้าที่การทำงานโดยทาง Progammer ของ Fanuc ยกต้วอย่างเช่น G008.4 = Emergency stop เมื่อมีการกดปุ่ม Emergency stop คนเขียน PLC จะต้องเขียนให้มี Input มา OFF G008.4 ( ปกติถ้า G008.4 = 1 Logic HI คือไม่ติด Emergency stop ) ข้อมูลที่ละเอียดสามารถศึกษาเพิ่มเติมได้ที่คู่มือของ Fanuc เล่ม Connection manaul เล่ม Function จะมีราบละเอียดทุก G-bit ว่าทำหน้าที่อะไรบ้าง เวลาผู้เขียนไล่ ladder หรือเขียน ladder ก็อ่านจากคู่มือเล่มนี้เป็นประจำ

      สรุปคือถ้า PLC จะสั่งให้ให้ NC ทำงานก็สั่งไปที่ G-Bit ถ้าอยากรู้ว่า G-Bit ไหนทำหน้าที่อะไรก็อ่านในคู่มือ และเมื่อ G-bit ทำงานและงานนั้นเสร็จสิ้น NC จะจ่ายสัญญาณออกมาเป็น F-bit และ F-bit ก็หาอ่านในคู่มือได้เช่นกัน แต่ G-Bit บางตัวอาจไม่มี F-bit ออกมา      

 2. PLC 

 3. HMI

วันนี้เท่านี้ก่อนะครับ เดี่ยวจะมาเขียนแชร์อีกที