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海德汉LS704光栅尺故障与排除
日期:2010-3-19 10:28:42 点击:
来源:网络
作者: 未知
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1.故障现象
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        一台1993年从意大利维尔考公司引进的曲轴颈外圆磨床,使用西门子810M系统,床身上有X、Z轴负责砂轮工进和平移,Y、W轴负责砂轮修整,以及砂轮主轴和头架、尾架共计7个直流伺服轴。
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        使用单位反映该机不能完成返参考点动作,导致无法使用。现场观察机床运行情况发现,当X轴执行返参考点指令时出现1160报警,查810M手册知是“X轴轮廓监控超限”所致。同时机床X轴表现出失速现象,即便使用手动操作,并将进给率降低到5%时,向任意方向运行也会出现失速。Z轴和其他轴则一切正常。
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2.故障排查
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        首先检查X轴伺服板的情况,经与Z轴对比一切正常,又检查了电机炭刷和接线情况均良好,测速机阻值也正常且接线固实。为了进一步缩小排查范围,对换了X轴与Z轴的伺服驱动板,结果X轴依旧失速,因此怀疑X轴光栅尺可能丢数,造成系统不知道当前轴所在的位置,产生误动作。
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3.故障分析
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        检查X轴光栅尺,该尺是由德国海德汉公司生产的LS704型光栅尺,在920mm长的静尺上安装了两个读数头,其中一个是给CNC反馈位置信号的,另外一个将位置信号发送给操作面板前的数显表供操作者读取。仔细观察该数显表又发现,在无任何操作的情况下,机床的X轴自己前后蠕动,最大幅度达0.071 mm。开始认为数显表内电器元件可能有漂移,但观察中发现蠕动是很有规律的往复,通过在床身上压表也证实了数显表的准确性,可这样的移动幅度对于任何机床来讲都是绝对不能接受的。从感觉上讲CNC系统也决不会允许静止状态下机床的水平轴有如此大的蠕动,正常情况下用不了移动这么多早就会产生报警了,而此时该机床的CNC系统却无动于衷,任由电机带着床身前后蠕动,好像CNC根本就没有检测到X轴有如此大的移动量,这就显得很不正常了。
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        继续操作机床的其他轴又发现,只要一动Z轴(与X轴水平相交的轴)X轴的光栅数显表就剧烈跳动,频率明显高于其静止状态下的跳动,而跳动的幅值却和刚才差不多。由于Z轴的移动会带动包裹电缆的坦克链移动,因此怀疑读数头到CNC的电缆有虚接或断线,通过分析又认为是不可能的,首先西门子系统一般对各轴光栅尺的状态有监控,一旦出现断线或虚接首先出现的报警应该是围绕测量系统的,而不应该出现“轮廓监控超限”的报警。另外,即使不移动Z轴,X轴停留在任意位置时也同样会蠕动,说明与线缆无关。而同样安装在一根尺子上的数显表读数头,可以准确地将机床蠕动情况反映出来,则说明光栅尺本体以及表的读数头都是好的,只有怀疑给CNC发信的读数头有问题了。
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4.更换安装
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        找一个同型号的旧光栅尺(读数头完好)将读数头拆下来。因光栅尺是很精密的测量设备,一旦操作失误有可能彻底损坏,因此准备工作很重要,除了常用工具以外还要准备一块不掉毛的干净布,以便随时将手和工具擦干净,避免污染光栅尺,还要准备一些无水酒精供擦拭光栅尺外表的油泥。
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         拆卸前先将光栅尺准备滑出读数头的一端擦拭干净,然后小心地将端盖打开(该盖安装前是涂抹了密封胶的),取下后应马上用布盖住光栅尺以免污染。松开固定读数头的两条螺栓,此时读数头就已经可以在静尺上自由滑动了。用手平握读数头,沿光栅尺水平移动到端盖位置并在出口处稍做停留,观察其运动机构是否有可能会接触到玻璃尺条,如无干涉即可顺势将其滑出。
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        观察读数头结构可见,在一个背光灯泡前有一片凸透镜,用类似玻璃胶的东西粘贴在电路板上,仔细观察发现该镜片的一侧居然已经开胶,轻轻晃动读数头可见该凸透镜随之摆动,这正是一动Z轴,X轴的数显表就剧烈跳动的原因。因其无法准确聚焦,CNC像得了近视眼一样看不清X轴所在的位置,因此产生误动作。问题终于找到,继续将读数头背面的盖板打开可见一个两排4针的插头,用力将其拔出,换上另外一个读数头重新插好,盖好背板。用酒精棉球擦拭一下外观,切勿接触光学元件以及电路板部分,只要把与密封胶皮条接触的部分擦净即可。安装时,用手平握读数头并对准光栅尺内腔的玻璃尺条,沿导向槽轻轻将其滑入,然后平移到原安装位置重新固定好即可,盖好端盖后整个更换过程结束。
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系统上电后,用手动方式移动X轴,数显表稳定显示数据,静止观察,读数不变,返X轴参考点一次成功。
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5.总结
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(1)光栅尺故障,绝大多数问题出在读数头上。首先是元件老化造成的失效,其次因其是运动部件,很可能会出现机械磨损或部件脱落现象。
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(2)不要试图用任何东西清理读数头上的光学器件,尤其是有机溶剂,可能会加剧电路板老化并破坏透镜上的镀膜涂料。
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(3)维修光栅尺是一项细致的工作,要事先做好一切准备,包括技术咨询、元器件的选型配备、维修中的轻拿轻放、避免污染等都要注意,真正称得上是一件细节决定成败的工作。
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 (仅供参考)
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