進口數(shù)控機床光柵測量裝置故障分析及排除
發(fā)布時間：2019-08-02 15:34:13來源：
一、引言
進口數(shù)控機床光柵GT1 激光柵格靶測量裝置普遍采用德國HEI-DENHAIN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 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 二極管模塊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900的電信號，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直接感測零標志信號，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。比較后這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900。
三、光柵測詛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)過標志時產(chǎn)生，用來確認機床基準點。
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，著重檢查基準標志脈沖信號。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。