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海德漢光柵尺的故障維修文章三篇

發(fā)布者:伺服驅(qū)動(dòng)器維修部    來(lái)源:上海仰光電子科技有限公司     發(fā)布時(shí)間:2020-10-20

海德漢光柵尺的故障維修文章三篇

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  一、引言

      進(jìn)口數(shù)控機(jī)床光柵測(cè)量裝置普遍采用德國(guó)HEIDENHAIN公司制造的光柵測(cè)量裝置,它包括圓光柵測(cè)量裝置和長(zhǎng)光柵測(cè)量裝置兩大類,本文以長(zhǎng)光柵測(cè)量裝置為例,分析其故障現(xiàn)象及解決措施。



二、光柵測(cè)量裝置測(cè)且原理及其基本結(jié)構(gòu)

      1.光柵測(cè)量裝置的基本結(jié)構(gòu)
      德國(guó)HEIDENHAIN公司生產(chǎn)的長(zhǎng)光柵測(cè)量裝置基本結(jié)構(gòu)主要包括三大部分:光柵尺(定尺)、掃描頭(滑動(dòng)頭入EXE* * *(* * * 表示型號(hào)代碼)。

      光柵尺:一般固定在數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌旁邊或床身上,光柵尺里的主光柵一般每隔5cm、5cm、10cm都有一個(gè)零標(biāo)記,定尺上面安裝了兩個(gè)密封塑料條,以防止掃描頭滑動(dòng)時(shí)臟污物進(jìn)人。

      掃描頭:一般固定在工作臺(tái)或活動(dòng)部件上,跟隨一起移動(dòng)。其組成包括指示光柵、光源、透鏡、光電元件。放大電路,其中光源一般選用燈絲燈泡或發(fā)光二極管,光電元件選用硅光電池,一般為三組,六個(gè)硅光電池。

      EXE* * * :主要是把掃描頭輸出的信號(hào)通過(guò)放大、脈沖整形、倍頻等處理,輸出脈沖序列信號(hào)。

      2.光柵測(cè)量裝置測(cè)量原理

      光柵尺與掃描頭之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),也就是把數(shù)控機(jī)床的位置變化,通過(guò)光柵測(cè)量裝置內(nèi)的兩組光電池變成相位差90的電信號(hào),其中每組由兩個(gè)相差180的光電池接成推挽形式。另外一組光電池也接成推挽形式直接感測(cè)零標(biāo)志信號(hào),它們輸出的電信號(hào)分別為人;人人。

      掃描頭(滑動(dòng)頭)輸出的信號(hào)經(jīng) EXE* * * 處理后變成脈沖方波Ual、UaZ、Uao,另外還有一個(gè)由自身產(chǎn)生的報(bào)警信號(hào)Us,此信號(hào)在光柵污染、輸人電纜線斷或燈泡損壞等原因造成通道放大器輸出信號(hào)為零,驅(qū)動(dòng)電路由低電平變成高電平輸出時(shí)產(chǎn)生。最后這7個(gè)信號(hào)輸?shù)綔y(cè)量板或位置控制板進(jìn)行處理,其中Ual、UaZ相位差90。


三、光柵測(cè)量裝置故障分析及排除

      1.德國(guó)進(jìn)口數(shù)控車床廠軸檢測(cè)信號(hào)丟失

      從德國(guó)RAVENSBURG公司引進(jìn)的數(shù)控車床,是目前我國(guó)比較大的數(shù)控機(jī)床,其廠軸采用的是德國(guó)HEIDENHAIN公司生產(chǎn)的LB326型光柵尺,方式為反射式,該數(shù)控機(jī)床曾出現(xiàn)Z軸測(cè)量裝置報(bào)警。該報(bào)警與二軸機(jī)械及傳動(dòng)系數(shù)無(wú)關(guān),屬測(cè)量裝置故障。該測(cè)量裝置包括:LB326光柵尺、LB326讀頭。EXE808外置式電子脈沖整形插值器、信號(hào)傳輸電纜及插件、數(shù)控測(cè)量板。

      由LB326光柵尺的工作原理可知,只要電子元件不損壞,故障的機(jī)率很小,因此一般測(cè)量裝置產(chǎn)生報(bào)警,主要原因是信號(hào)丟失,也就是“漏讀”。測(cè)量信號(hào)在產(chǎn)生變換過(guò)程中容易造成丟失的環(huán)節(jié)。

      機(jī)床在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,從掃描單元輸出三組信號(hào),其中兩組增量信號(hào)由四個(gè)光電池產(chǎn)生,把兩個(gè)相差1800的光電池接在一起,它們推挽就形成了兩組近似正弦波,相位差的信號(hào)串。另外一組基準(zhǔn)信號(hào)也由兩個(gè)相差1800的光電池接成推挽式,輸出一個(gè)尖峰信號(hào),此信號(hào)只在經(jīng)過(guò)標(biāo)志時(shí)產(chǎn)生,用來(lái)確認(rèn)機(jī)床基準(zhǔn)點(diǎn)。

      兩組正弦波增量信號(hào)經(jīng)過(guò)傳輸電纜和插頭進(jìn)入EXE經(jīng)放大整形后成為1.2-3.4V的三角波信號(hào)串,以及它們的反向位信號(hào),這些信號(hào)經(jīng)分頻后在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)產(chǎn)生25個(gè)脈沖,即所謂25倍頻處理。增量信號(hào)經(jīng)EXE25倍頻細(xì)分后,經(jīng)輸出板處理成為矩形信號(hào)串,送人數(shù)控系統(tǒng)測(cè)量板。

LB326光柵尺柵距,增量信號(hào)經(jīng)EXE處理后,每一刻線,這就是該機(jī)床分辨率。EXE的輸出信號(hào)除上述外,還有一個(gè)UaS由自身產(chǎn)生的報(bào)警信號(hào)。如果由于某種原因引起信號(hào)幅度下降,在信號(hào)處理過(guò)程中就要影響到被處理信號(hào)過(guò)零位置,容易使輸出脈沖擠在一起,造成丟失。

      在了解信號(hào)丟失原因后,采用雙路示波器分別監(jiān)視兩路正弦波信號(hào),發(fā)現(xiàn)輸出波形幅值很小,將一路轉(zhuǎn)換到自身報(bào)警信號(hào)上后,發(fā)現(xiàn)輸出為高電平脈沖。分析造成光柵輸出信號(hào)幅度下降的原因,是因?yàn)楣怆姵禺a(chǎn)生信號(hào)與光照強(qiáng)度成正比。信號(hào)幅度下降是電池光源強(qiáng)度下降及光學(xué)系統(tǒng)臟污造成。

      拆開(kāi)光柵尺兩端從尺身中抽出掃描單元,發(fā)現(xiàn)在指示光柵和透鏡上有一層油霧和浮灰,用酒精和乙醚混合液擦除后,重新裝回,機(jī)床恢復(fù)正常工作。

2.德國(guó)進(jìn)口機(jī)回零操作時(shí)Failt ReferencePart報(bào)警

      位置檢測(cè)是采用德國(guó)HEIDENHAIN公司生產(chǎn)的光柵尺,尺長(zhǎng)900mm,方式為透射式。通過(guò)屏幕自診斷顯示LeftRoll回零故障,用交換法不難確定為L(zhǎng)et Roll光柵尺故障,取下光柵尺,加上+SV電源,用示波器檢查各路信號(hào)是否正常,著重檢查基準(zhǔn)標(biāo)志脈沖信號(hào)。這種故障現(xiàn)象是數(shù)控系統(tǒng)沒(méi)有接收到零脈沖信號(hào),也就是零脈沖信號(hào)丟失或信號(hào)太弱。

      手動(dòng)滑動(dòng)掃描頭,用示波器測(cè)量EXE輸出端Ual、UaZ及其取反信號(hào)均正常,Uao及其取反信號(hào)沒(méi)有,檢查掃描頭輸出端 I.信號(hào)(EXE的輸人端 I&信號(hào)),慢速移動(dòng)掃描頭時(shí),無(wú)I.信號(hào),快速移動(dòng)掃描頭時(shí),有密集的信號(hào)產(chǎn)生,這與零標(biāo)志信號(hào)不相符,估計(jì)是感應(yīng)信號(hào)人線路有斷路現(xiàn)象。拆開(kāi)光柵尺兩端端蓋,滑出掃描頭檢查發(fā)現(xiàn)馬接線端虛焊脫落,焊上、裝回機(jī)床恢復(fù)正常工作。

3.奧地利進(jìn)口 3m數(shù)控車床加工球形工件出現(xiàn)周期性波紋

      奧地利進(jìn)口的WZC700數(shù)控車床測(cè)量裝置為瑞士的LS903光柵尺,方式為透射式。

      此機(jī)床為斜式導(dǎo)軌,在加工圓形、錐形等工件時(shí),精度高,表面質(zhì)量好。使用中曾出現(xiàn)過(guò)加工工件時(shí)表面有周期性波紋。通過(guò)觀察X軸電機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)周期性擺動(dòng),懷疑是機(jī)械和液壓平衡器故障,拆下后檢查無(wú)故障。故懷疑故障出在X軸測(cè)量裝置,用雙路示波器觀察掃描單元送出的兩路正弦信號(hào),發(fā)現(xiàn)一路正常,一路很小。造成電機(jī)低速轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的原因,是測(cè)量裝置輸出信號(hào)不穩(wěn)定,而造成測(cè)量值失誤,計(jì)算機(jī)因而送出的指令電壓也就不穩(wěn)定。檢查掃描單元,發(fā)現(xiàn)乙路上的一個(gè)光電池失效,更換一個(gè)新的掃描單元后,恢復(fù)正常工作。

4.德國(guó)加工中心旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)定位不準(zhǔn)

      從德國(guó)引進(jìn)的加工中心旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)B軸接連出現(xiàn)定位不準(zhǔn)現(xiàn)象。根據(jù)每次定位偏差不一樣的故障現(xiàn)象,懷疑是脈沖整形插值器和數(shù)控計(jì)算機(jī)測(cè)量板的元器件不穩(wěn)定造成測(cè)量精度下降,更換這兩種裝置,故障仍然存在,因此懷疑是光柵尺有問(wèn)題,用示波器觀察掃描單元的輸出正弦波信號(hào),輸出波形正常,兩路信號(hào)幅值都很低。測(cè)量圓光柵光源電流發(fā)現(xiàn),比原來(lái)小1/4。拆開(kāi)后發(fā)現(xiàn)4個(gè)并聯(lián)燈泡有一個(gè)燒斷,更換一個(gè),故障排除。


      四、結(jié)語(yǔ)

      本文介紹了德國(guó)HEIDENHAIN公司生產(chǎn)的光柵測(cè)量裝置的基本結(jié)構(gòu)和工作原理,通過(guò)四個(gè)例子總結(jié)了光柵測(cè)量裝置的四大故障類型,即第一:光學(xué)系統(tǒng)引起的故障,第二:斷線、接觸不良引起的故障,第三:光電接收元件(光電池)引起的故障,第四:光源引起的故障。



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