德國海德漢光柵測量裝置故障分析及排除
德國海德漢光柵測量裝置故障分析及排除
1．德國海德漢進(jìn)口數(shù)控車床廠軸檢測信號丟失
從德國HEIDENHAIN*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*生產(chǎn)的LB326型海德漢光柵尺，方式為反射式，該數(shù)控機(jī)床曾出現(xiàn)Z軸測量裝置報警。該報警與二軸機(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海德漢光柵尺、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海德漢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*般測量裝置產(chǎn)生報警，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*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*組基準(zhǔn)信號也由兩個相差1800的光電池接成推挽式，輸出*個尖峰信號，此信號只在經(jīng)過標(biāo)志時產(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*個信號周期內(nèi)產(chǎn)生25個脈沖，即*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海德漢光柵尺柵距，增量信號經(jīng)EXE處理后，每*刻線，這就是該機(jī)床分辨率。EXE的輸出信號除上述外，還有*個UaS由自身產(chǎn)生的報警信號。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*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*路轉(zhuǎn)換到自身報警信號上后，發(fā)現(xiàn)輸出為*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。
拆開海德漢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*層油霧和浮灰，用酒*混合液擦除后，重新裝回，機(jī)床恢復(fù)正常工作。
2．德國海德漢進(jìn)口機(jī)回零操作時Failt ReferencePart報警
位置檢測是采用德國HEIDENHAIN*生產(chǎn)的海德漢光柵尺，尺長900mm，方式為透射式。通過屏幕自診斷顯示LeftRoll回*，用交換法不難確定為Let Roll海德漢光柵尺故障，取下海德漢光柵尺，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，無I．信號，快速移動掃描頭時，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。拆開海德漢光柵尺兩端端蓋，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。
此機(jī)床為斜式導(dǎo)軌，在加工圓形、錐形等工件時，*度*，表面質(zhì)量好。使用中曾出現(xiàn)過加工工件時表面有周期性波紋。通過觀察X軸電機(jī)在低速運(yùn)行時出現(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*。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)*路正常，*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*個光電池失效，更換*個新的掃描單元后，恢復(fù)正常工作。
4．德國海德漢加工中心旋轉(zhuǎn)工作臺定位不準(zhǔn)
從德國海德漢引進(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*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*度下降，更換這兩種裝置，故障仍然存在，因此懷疑是海德漢光柵尺有問題，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*個燒斷，更換*個，故障排除。
海德漢光柵尺常見故障排除方法
Heidenhain海德漢光柵尺位置檢測系統(tǒng)，由光柵尺和位置控制板（或EXE前置放大器）兩大部分構(gòu)成。光柵尺檢測機(jī)床的實(shí)際位移，并輸出與位移量和位移方向有關(guān)的兩路信號到數(shù)控系統(tǒng)的位置控制板（或經(jīng)前置放大器EXE進(jìn)行放大、整形和電子細(xì)分，后經(jīng)長線驅(qū)動后輸也到CNC），形成全閉環(huán)控制系統(tǒng)。
海德漢光柵尺在使用過程中因?yàn)椴僮骰颦h(huán)境原因可能出現(xiàn)一些故障，北京慧博博時科技公司就海德漢光柵尺維修中常見故障及排除方法講解以下：
1.采用海德漢金屬光柵尺作位置反饋的某數(shù)控鏜床，開機(jī)后，出現(xiàn)X軸正反向運(yùn)動正常，但機(jī)床無法進(jìn)行回參考點(diǎn)操作。
分析與處理過程：機(jī)床X軸正、反向運(yùn)動正常，證明數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動工作均正常，在這種情況下，回參考點(diǎn)不良一般上由于回參考點(diǎn)減速信號、零位脈沖信號、回參考點(diǎn)設(shè)定不當(dāng)?shù)仍蛞鸬?。利用系統(tǒng)的診斷功能，檢查回參點(diǎn)減速信號正常，檢查回參點(diǎn)參數(shù)設(shè)定沒有問題，初步判定故障是由于零位脈沖不良引起的。在檢查位置檢測系統(tǒng)的連接電纜時發(fā)現(xiàn)，連接位置反饋電纜的過渡插頭處有一信號線開焊，該信號線正是零脈沖Ua0信號線，沒有零脈沖信號，機(jī)床就不會找到參考點(diǎn)。重新焊接好訪信號線，連接好過渡插頭，機(jī)床恢復(fù)正常。
2.采用海德漢金屬光柵尺作位置反饋的某數(shù)控鏜床開機(jī)后，出現(xiàn)X軸緩慢向正方向運(yùn)動，系統(tǒng)無報警顯示。
分析與處理過程：該機(jī)床使用的是海德漢光柵尺作為位置檢測器件，由于伺服系統(tǒng)為全閉環(huán)結(jié)構(gòu)，開機(jī)后系統(tǒng)無報警，X軸緩慢向正方向運(yùn)動，可以初步認(rèn)為伺服系統(tǒng)的速度控制環(huán)工作正常，故障是由于位置環(huán)的問題引起的。檢查數(shù)控系統(tǒng)的跟隨誤差，發(fā)現(xiàn)在X軸緩慢運(yùn)動的過程中，系統(tǒng)的位置跟隨誤差無變化，從而判定故障是由于位置反饋信號的不良引起的。檢測系統(tǒng)的連接電纜，確認(rèn)連接正確后，將X軸、Y軸位置控制板更換后，發(fā)現(xiàn)X軸正常，Y軸向一個方向緩慢移動，故判定X軸位置控制板故障，更換后，機(jī)床恢復(fù)正常。
德國海德漢光柵測量裝置故障分析及排除
