Heidenhain光柵尺測量裝置故障分析及排除
數(shù)控機床光柵GT1激光柵格靶測量裝置普遍采用海德漢HEIDENHAIN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,。
一,、海德漢光柵測量裝置原理及其基本結(jié)構(gòu)
1.海德漢光柵測量裝置的基本結(jié)構(gòu) 　　
海德漢HEIDENHAIN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＊＊＊（＊＊＊表示型代碼）,。 　　
光柵尺：一般固定在數(shù)控機床的導(dǎo)軌 C型鋁導(dǎo)軌NSL30/15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)光二管 二管模塊MD26-12，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通過放大,、脈沖整形,、倍頻等理，輸出脈沖序列信,。 　　
2.海德漢光柵測量裝置測量原理 　　
海德漢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900的電信,，其中每組由兩個相差1800的光電池接成推挽形式,。另外一組光電池也接成推挽形式感測零標(biāo)志信，它們輸出的電信分別為人,；人人,。 　　
掃描頭（滑動頭）輸出的信經(jīng)EXE＊＊＊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Us，此信在光柵污染,、輸人電纜線斷或燈泡損壞等原因造成通道放大器輸出信為零,，驅(qū)動電路由低電平變成高電平輸出時產(chǎn)生。zui后這7個信輸?shù)綔y量板或位置控制板進行理,，其中Ual,、UaZ相位差900,。
Heidenhain光柵尺測量裝置故障分析及排除
1.數(shù)控車床廠軸檢測信丟失 　　
從RAVENSBURG引進的數(shù)控車床，是目前我國比較大的數(shù)控機床,，其廠軸采用的是海德漢HEIDENHAIN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，主要原因是信丟失,，也就是“漏讀”,。測量信在產(chǎn)生變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，其中兩組增量信由四個光電池產(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，相位差的信串,。另外一組基準(zhǔn)信也由兩個相差1800的光電池接成推挽式,，輸出一個尖峰信，此信只在經(jīng)過標(biāo)志時產(chǎn)生,，用來確認機床基準(zhǔn)點,。 　　
兩組正弦波增量信經(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的三角波信串，以及它們的反向位信,，這些信經(jīng)分頻后在一個信周期內(nèi)產(chǎn)生25個脈沖,，即所謂25倍頻理。增量信經(jīng)EXE25倍頻細分后,，經(jīng)輸出板理成為矩形信串,，送人數(shù)控系統(tǒng)測量板。LB326光柵尺柵距,，增量信經(jīng)EXE理后,，每一刻線,，這就是該機床分辨率。EXE的輸出信除上述外,，還有一個UaS由自身產(chǎn)生的報警信,。如果由于某種原因引起信幅度下降，在信理過程中就要影響到被理信過零位置,，容易使輸出脈沖擠在一起,，造成丟失?！?br />在了解信丟失原因后,，采用雙路示波器三相四線產(chǎn)品有源電力濾波器MGU120P分別監(jiān)視兩路正弦波信，發(fā)現(xiàn)輸出波形幅值很小,，將一路轉(zhuǎn)到自身報警信上后,，發(fā)現(xiàn)輸出為高電平脈沖。分析造成光柵輸出信幅度下降的原因,，是因為光電池產(chǎn)生信與光照強度成正比,。信幅度下降是電池光源強度下降及光學(xué)系統(tǒng)臟污造成?！?br />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，用混合液擦除后,，重新裝回,，機床恢復(fù)正常工作。 　
2.機回零操作時Failt ReferencePart報警 　　
位置檢測是采用海德漢HEIDENHAIN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*,，用交法不難確定為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是否正常,，著重檢查基準(zhǔn)標(biāo)志脈沖信。這種故障現(xiàn)象是數(shù)控系統(tǒng)沒有接收到零脈沖信,，也就是零脈沖信丟失或信太弱,。 　　
手動滑動掃描頭，用示波器測量EXE輸出端Ual,、UaZ及其取反信均正常,，Uao及其取反信沒有，檢查掃描頭輸出端I.信（EXE的輸人端I＆信），慢速移動掃描頭時,，無I.信,，快速移動掃描頭時，有密集的信產(chǎn)生,，這與零標(biāo)志信不相符,，估計是感應(yīng)信人線路有斷路現(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3m數(shù)控車床加工球形工件出現(xiàn)周期性波紋 　　
奧地利的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*。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,，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,，更一個新的掃描單元后，恢復(fù)正常工作,。 　
4.加工中心旋轉(zhuǎn)工作臺定位不準(zhǔn) 　　
從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,，輸出波形正常,，兩路信幅值都很低。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，更一個,，故障排除,。 　
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Heidenhain光柵尺測量裝置故障分析及排除