上海仰光電子是一家專業(yè)攻克自動化產(chǎn)品故障難題的服務(wù)型公司,我公司專業(yè)從事:伺服電機,數(shù)控(電源模塊、驅(qū)動模塊、電機模塊、操作面板、放大器、NCU、PCU等),編碼器,光柵尺、伺服驅(qū)動器,屏,直流調(diào)速器,軟啟動器,手輪,工控機,電路板,PLC,主軸產(chǎn)品的技術(shù)服務(wù)等。
海德漢光柵尺故障現(xiàn)象一
采用金屬海德漢光柵尺作位置反饋的某數(shù)控鏜床開機后,出現(xiàn)X軸緩慢向正方向運動,系統(tǒng)無報警顯示。
分析與處理過程:該機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),開機后系統(tǒng)無報警,X軸緩慢向正方向運動,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。
以前曾遇到過類似的問題,通是由于反饋電纜的連接插頭處Ua1方波信號線斷引起。這次也首先檢查位置檢測系統(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,機床恢復(fù)正常。
海德漢光柵尺故障現(xiàn)象二
采用金屬海德漢光柵尺作位置反饋的某數(shù)控鏜床出現(xiàn)Y軸重復(fù)定位不準(zhǔn),系統(tǒng)無報警顯示。
分析與處理過程:將百分表吸在方滑枕上,表針壓在工作臺上某點上,使表針歸零。使Y軸(主軸箱升降)向上移動約2米距離后再回到該點,發(fā)現(xiàn)重復(fù)定位差0.02mm,反復(fù)上下移動Y軸數(shù)次后,再回到該點,發(fā)現(xiàn)重復(fù)定位精度差的更多。然而在Y軸打重復(fù)定位精度時,向上移動的距離不超過1.5米,發(fā)現(xiàn)百分表表針能歸零,說明此時重復(fù)定位準(zhǔn)確。故初步判定故障是光柵尺問題引起的。因為Y軸沒有防護罩,光柵尺又位于Y軸絲杠與導(dǎo)軌之間(絲杠與導(dǎo)軌是稀油潤滑),很容易使光柵尺污染。類似的故障以前曾經(jīng)發(fā)生過幾次,用灑精棉擦拭光柵尺的金屬剛帶后,故障均可排除。但本次用灑精棉擦拭光柵尺的金屬鋼帶后,故障卻不能排除。這次仔細(xì)檢查光柵尺的金屬鋼帶發(fā)現(xiàn),在距工作臺1.5米至2米處鋼帶有一劃痕,更換金屬光柵尺鋼帶后,機床重復(fù)定位正常。
海德漢光柵尺故障現(xiàn)象三
采用HEIDENHAIN金屬光柵尺作位置反饋的某數(shù)控鏜床,開機后,出現(xiàn)X軸正反向運動正常,但機床無法進行回參考點操作。分析與處理過程:機床X軸正、反向運動正常,證明數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動工作均正常,在這種情況下,回參考點不良一般上由于回參考點減速信號、零位脈沖信號、回參考點設(shè)定不當(dāng)?shù)仍蛞鸬。利用系統(tǒng)的診斷功能,檢查回參點減速信號正常,檢查回參點參數(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,機床就不會找到參考點。重新焊接好訪信號線,連接好過渡插頭,機床恢復(fù)正常。
海德漢光柵尺質(zhì)量可靠,故障率低,返修率低,但是機器畢竟是機器,難免會有偶爾出故障的時候,因此,了解故障原因,對癥下藥的去處理故障才是正確的做法。
海德漢光柵尺高防護等級!HEIDENHAIN封閉直線光柵尺擁有IP53高防護等級,通入高壓空氣后防護等級可提高至IP64,能夠有效避免污染物進入。
光柵尺zui高精度等級3微米/米,zui小測量步距0.1微米,可用于高速場合。
海德漢HEIDENHAIN的光刻鍍鉻技術(shù),zui小柵距4微米,玻璃尺zui大測量長度4240毫米,鋼尺zui大測量長度30040毫米
海德漢HEIDENHAIN光柵尺有值、增量式可選,并配有距離編碼參考點選項,無需頻繁回零找原點,適用于大行程場合,光柵尺的zui大振動值適用于55~2000Hz頻率。
海德漢HEIDENHAIN光柵尺采用成像掃描與干涉掃描原理,后者用于8~4微米柵距,信號誤差小于1%,消除高頻諧波,進行高倍細(xì)分。
海德漢光柵尺HEIDENHAIN封閉光柵尺其他參數(shù):
標(biāo)準(zhǔn)工作溫度(鑒定溫度)20℃,可工作溫度0~50℃,儲存溫度-20~70℃
增量信號1Vpp或TTL輸出形式,zui大電纜長度100米;值信號EnDat2.2、Fanuc02串口、Mitsubishi高速串口、Mit02-4、Mitsu01輸出形式可選,zui大電纜長度150米。
適用于各種高精密機床及環(huán)境較惡劣的場合
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敞開式光柵尺型號:LIP382、LIP372、LIP481、LIP471、LIP580、LIP571、LIF481、LIF471、LIDA483、LIDA473、LIDA485、LIDA475、LIDA487、LIDA477、LIDA287、LIDA277、LDIA289、LIDA279、LIDA583、LIDA573、PP281R、PP271R。
封閉式直線光柵尺型號:
LC4000、LC100、LIF481、LF183、LS400、LS100、LB382-單段、LB382-多段
海德漢光柵尺:封閉式光柵、敞開式直線光柵尺!
(一)海德漢機床光柵測量裝置故障分析及排除
以德國 HEIDENHAIN 公司生產(chǎn)的光柵測量裝置為引線,研究其基本結(jié)構(gòu)和工作原理,著重分析進口數(shù)控機床光柵測量裝置的故障現(xiàn)象及其解決措施。
進口數(shù)控機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。
德國 HEIDENHAIN 公司生產(chǎn)的光柵測量裝置為引線,研究其基本結(jié)構(gòu)和工作原理,著重分析進口數(shù)控機床光柵測量裝置的故障現(xiàn)象及其解決措施。
一、引言
進口數(shù)控機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臟污物進人。
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動,也就是把數(shù)控機床的位置變化,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產(chǎn)生。最后這7個信號輸?shù)綔y量板或位置控制板進行處理,其中Ual、UaZ相位差90。
三、光柵測量裝置故障分析及排除
1.德國進口數(shù)控車床廠軸檢測信號丟失
從德國RAVENSBURG公司引進的數(shù)控車床,是目前我國比較大的數(shù)控機床,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)控機床曾出現(xiàn)Z軸測量裝置報警。該報警與二軸機械及傳動系數(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,故障的機率很小,因此一般測量裝置產(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)。
機床在運動過程中,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)志時產(chǎn)生,用來確認(rèn)機床基準(zhǔn)點。
兩組正弦波增量信號經(jīng)過傳輸電纜和插頭進入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,是因為光電池產(chǎn)生信號與光照強度成正比。信號幅度下降是電池光源強度下降及光學(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,機床恢復(fù)正常工作。
2.德國進口機回零操作時Failt ReferencePart報警
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,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、裝回機床恢復(fù)正常工作。
3.奧地利進口 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。
此機床為斜式導(dǎo)軌,在加工圓形、錐形等工件時,精度高,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軸電機在低速運行時出現(xiàn)周期性擺動,懷疑是機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,計算機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)控計算機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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