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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)動器維修部    來源: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)床光柵測量裝置普遍采用德國HEIDENHAIN公司制造的光柵測量裝置,它包括圓光柵測量裝置和長光柵測量裝置兩大類,本文以長光柵測量裝置為例,分析其故障現(xiàn)象及解決措施。



二、光柵測量裝置測且原理及其基本結(jié)構(gòu)

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

      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都有一個零標(biāo)記,定尺上面安裝了兩個密封塑料條,以防止掃描頭滑動時(shí)臟污物進(jìn)人。

      掃描頭:一般固定在工作臺或活動部件上,跟隨一起移動。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,六個硅光電池。

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

      2.光柵測量裝置測量原理

      光柵尺與掃描頭之間的相對運(yùn)動,也就是把數(shù)控機(jī)床的位置變化,通過光柵測量裝置內(nèi)的兩組光電池變成相位差90的電信號,其中每組由兩個相差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零標(biāo)志信號,它們輸出的電信號分別為人;人人。

      掃描頭(滑動頭)輸出的信號經(jīng) EXE* * * 處理后變成脈沖方波Ual、UaZ、Uao,另外還有一個由自身產(chǎn)生的報(bào)警信號Us,此信號在光柵污染、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為零,驅(qū)動電路由低電平變成高電平輸出時(shí)產(chǎn)生。最后這7個信號輸?shù)綔y量板或位置控制板進(jìn)行處理,其中Ual、UaZ相位差90。


三、光柵測量裝置故障分析及排除

      1.德國進(jìn)口數(shù)控車床廠軸檢測信號丟失

      從德國RAVENSBURG公司引進(jìn)的數(shù)控車床,是目前我國比較大的數(shù)控機(jī)床,其廠軸采用的是德國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軸測量裝置報(bào)警。該報(bào)警與二軸機(jī)械及傳動系數(shù)無關(guān),屬測量裝置故障。該測量裝置包括:LB326光柵尺、LB326讀頭。EXE808外置式電子脈沖整形插值器、信號傳輸電纜及插件、數(shù)控測量板。

      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,因此一般測量裝置產(chǎn)生報(bào)警,主要原因是信號丟失,也就是“漏讀”。測量信號在產(chǎn)生變換過程中容易造成丟失的環(huán)節(jié)。

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

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

LB326光柵尺柵距,增量信號經(jīng)EXE處理后,每一刻線,這就是該機(jī)床分辨率。EXE的輸出信號除上述外,還有一個UaS由自身產(chǎn)生的報(bào)警信號。如果由于某種原因引起信號幅度下降,在信號處理過程中就要影響到被處理信號過零位置,容易使輸出脈沖擠在一起,造成丟失。

      在了解信號丟失原因后,采用雙路示波器分別監(jiān)視兩路正弦波信號,發(fā)現(xiàn)輸出波形幅值很小,將一路轉(zhuǎn)換到自身報(bào)警信號上后,發(fā)現(xiàn)輸出為高電平脈沖。分析造成光柵輸出信號幅度下降的原因,是因?yàn)楣怆姵禺a(chǎn)生信號與光照強(qiáng)度成正比。信號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.德國進(jìn)口機(jī)回零操作時(shí)Failt ReferencePart報(bào)警

      位置檢測是采用德國HEIDENHAIN公司生產(chǎn)的光柵尺,尺長900mm,方式為透射式。通過屏幕自診斷顯示LeftRoll回零故障,用交換法不難確定為Let 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是否正常,著重檢查基準(zhǔn)標(biāo)志脈沖信號。這種故障現(xiàn)象是數(shù)控系統(tǒng)沒有接收到零脈沖信號,也就是零脈沖信號丟失或信號太弱。

      手動滑動掃描頭,用示波器測量EXE輸出端Ual、UaZ及其取反信號均正常,Uao及其取反信號沒有,檢查掃描頭輸出端 I.信號(EXE的輸人端 I&信號),慢速移動掃描頭時(shí),無I.信號,快速移動掃描頭時(shí),有密集的信號產(chǎn)生,這與零標(biāo)志信號不相符,估計(jì)是感應(yīng)信號人線路有斷路現(xiàn)象。拆開光柵尺兩端端蓋,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)過加工工件時(shí)表面有周期性波紋。通過觀察X軸電機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)周期性擺動,懷疑是機(jī)械和液壓平衡器故障,拆下后檢查無故障。故懷疑故障出在X軸測量裝置,用雙路示波器觀察掃描單元送出的兩路正弦信號,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,是測量裝置輸出信號不穩(wěn)定,而造成測量值失誤,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)乙路上的一個光電池失效,更換一個新的掃描單元后,恢復(fù)正常工作。

4.德國加工中心旋轉(zhuǎn)工作臺定位不準(zhǔn)

      從德國引進(jìn)的加工中心旋轉(zhuǎn)工作臺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)測量板的元器件不穩(wěn)定造成測量精度下降,更換這兩種裝置,故障仍然存在,因此懷疑是光柵尺有問題,用示波器觀察掃描單元的輸出正弦波信號,輸出波形正常,兩路信號幅值都很低。測量圓光柵光源電流發(fā)現(xiàn),比原來小1/4。拆開后發(fā)現(xiàn)4個并聯(lián)燈泡有一個燒斷,更換一個,故障排除。


      四、結(jié)語

      本文介紹了德國HEIDENHAIN公司生產(chǎn)的光柵測量裝置的基本結(jié)構(gòu)和工作原理,通過四個例子總結(jié)了光柵測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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