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HEIDENHAIN-海德漢光柵尺故障維修
閱讀：631 發(fā)布時間：2020-8-12HEIDENHAIN 光柵尺故障維修2008-10-08 17:55摘要：概述光柵尺的構(gòu)成及工作原理，實(shí)例分析光柵尺常見故障的原因。
關(guān)鍵詞：光柵尺、位置檢測、參考點(diǎn)、重復(fù)定位。
1、數(shù)控機(jī)床使用的光柵尺的構(gòu)成及工作原理
HEIDENHAIN 公司生產(chǎn)的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)。數(shù)控機(jī)床上使用的光柵尺由定尺（標(biāo)尺光柵）和讀數(shù)頭（指示光柵）組成，光柵尺和讀數(shù)頭型號不同所輸出信號也有所不同，它可以輸出方波信號、電流信號和正弦波信號。當(dāng)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給軸移動時，造成其定尺和掃描頭之間出現(xiàn)相對運(yùn)動、利用光的莫爾效應(yīng)，將位置移動轉(zhuǎn)變成亮暗相的光的“莫爾條紋"的移動，再由光電轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的信號。定尺的測長方向上有兩組主光柵線和每隔50 mm的參考標(biāo)記光柵線。光柵尺的作用有兩個方面：當(dāng)坐標(biāo)軸移動時，由主光柵線產(chǎn)生兩面三刀組相位相差900的正弦和余弦波信號，用于判別坐標(biāo)軸的移動方向和位移量；當(dāng)坐標(biāo)軸執(zhí)行回零操作時，由參考點(diǎn)標(biāo)記光柵線產(chǎn)生一個基準(zhǔn)信號以確定機(jī)床的參考點(diǎn)。
2、數(shù)控機(jī)床中出現(xiàn)的光柵尺故障原因
了解數(shù)控機(jī)床中光柵尺的構(gòu)成及工作原理后，我們不難得知數(shù)控機(jī)床中引起光柵尺故障的主要原因有⑴光柵尺、讀數(shù)頭的污染或損壞；⑵光柵尺、讀數(shù)頭安裝不正確；⑶反饋電纜斷裂引反饋信號無或反饋信號虛接；⑷位置控制板或EXE前置放大器等。
2、HEIDENHAIN 光柵尺故障維修實(shí)例
故障現(xiàn)象一：采用HEIDENHAIN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)仍蛞鸬摹?br/>
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。
故障現(xiàn)象二：采用HEIDENHAIN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HEIDENHAIN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。
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(jī)床恢復(fù)正常。
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(diǎn)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(diǎn)，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(diǎn),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?yàn)閅軸沒有防護(hù)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(jī)床重復(fù)定位正常。
3、結(jié)束語
德國HEIDENHAIN 公司是*著名的光柵生產(chǎn)廠家，其技術(shù)、品種、產(chǎn)量和*都水平，目前絕大多數(shù)全閉環(huán)結(jié)構(gòu)的數(shù)控機(jī)床上均配套該公司的產(chǎn)品，因此在數(shù)控機(jī)床的維修過程中經(jīng)常會遇到此類故障。希望我對光柵尺所做的故障分析能對維修工作者有所幫助，有所借鑒。