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(hào)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(bào)警。該報(bào)警與二軸機(jī)械及傳動(dòng)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(hào)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(bào)警，主要原因是信號(hào)丟失，也就是“漏讀”。測量信號(hào)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(dòng)過程中，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*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*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*個(gè)尖峰信號(hào)，此信號(hào)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(hào)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(hào)串，以及它們的反向位信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)分頻后在*個(gè)信號(hào)周期內(nèi)產(chǎn)生25個(gè)脈沖，即*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)測量板。
LB326海德漢光柵尺柵距，增量信號(hào)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(hào)除上述外，還有*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)處理過程中就要影響到被處理信號(hào)過零位置，容易使輸出脈沖擠在*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*路轉(zhuǎn)換到自身報(bào)警信號(hào)上后，發(fā)現(xiàn)輸出為*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(shí)Failt ReferencePart報(bào)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(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(shí)，*度*，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(dòng)，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(hào)，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(hào)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(gè)光電池失效，更換*個(gè)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(tái)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(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*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(hào)，輸出波形正常，兩路信號(hào)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(gè)并聯(lián)燈泡有*個(gè)燒斷，更換*個(gè)，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(hào)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(dòng)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(shí)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(dòng)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(dòng)正常，證明數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)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(hào)、零位脈沖信號(hào)、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(hào)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(shí)發(fā)現(xiàn)，連接位置反饋電纜的過渡插頭處有一信號(hào)線開焊，該信號(hào)線正是零脈沖Ua0信號(hào)線，沒有零脈沖信號(hào)，機(jī)床就不會(huì)找到參考點(diǎn)。重新焊接好訪信號(hào)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(dòng)，系統(tǒng)無報(bào)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(bào)警，X軸緩慢向正方向運(yùn)動(dòng)，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(dòng)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(hào)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(gè)方向緩慢移動(dòng)，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
