一、引言

　　進(jìn)口數(shù)控機(jī)床光柵GT1 激光柵格靶測(cè)量裝置普遍采用德國(guó)HEI-DENHAIN公司制造的光柵測(cè)量裝置，它包括圓光柵測(cè)量裝置和長(zhǎng)光柵測(cè)量裝置兩大類，本文以長(zhǎng)光柵測(cè)量裝置為例，分析其故障現(xiàn)象及解決措施。

　　二、光柵測(cè)量裝置測(cè)且原理及其基本結(jié)構(gòu)

　　1.光柵測(cè)量裝置的基本結(jié)構(gòu)

　　德國(guó)HEIDENHAIN公司生產(chǎn)的長(zhǎng)光柵測(cè)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(dòng)頭入EXE＊＊＊(＊＊＊表示型號(hào)代碼)。

　　光柵尺：一般固定在數(shù)控機(jī)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(gè)零標(biāo)記，定尺上面安裝了兩個(gè)密封塑料條，以防止掃描頭滑動(dòng)時(shí)臟污物進(jìn)人。

　　掃描頭：一般固定在工作臺(tái)或活動(dòng)部件上，跟隨一起移動(dòng)。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(gè)硅光電池。

　　EXE＊＊＊：主要是把掃描頭輸出的信號(hào)通過(guò)放大、脈沖整形、倍頻等處理，輸出脈沖序列信號(hào)。

　　2.光柵測(cè)量裝置測(cè)量原理

　　光柵尺與掃描頭之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也就是把數(shù)控機(jī)床的位置變化，通過(guò)光柵測(cè)量裝置內(nèi)的兩組光電池變成相位差900的電信號(hào)，其中每組由兩個(gè)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(cè)零標(biāo)志信號(hào)，它們輸出的電信號(hào)分別為人；人人。

　　掃描頭(滑動(dòng)頭)輸出的信號(hào)經(jīng)EXE＊＊＊處理后變成脈沖方波Ual、UaZ、Uao，另外還有一個(gè)由自身產(chǎn)生的報(bào)警信號(hào)Us，此信號(hào)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(hào)為零，驅(qū)動(dòng)電路由低電平變成高電平輸出時(shí)產(chǎn)生。比較后這7個(gè)信號(hào)輸?shù)綔y(cè)量板或位置控制板進(jìn)行處理，其中Ual、UaZ相位差900。

　　三、光柵測(cè)詛裝置故障分析及排除

　　1.德國(guó)進(jìn)口數(shù)控車床廠軸檢測(cè)信號(hào)丟失

　　從德國(guó)RAVENSBURG公司引進(jìn)的數(shù)控車床，是目前我國(guó)比較大的數(shù)控機(jī)床，其廠軸采用的是德國(guó)HEIDENHAIN公司生產(chǎn)的LB326型光柵尺，方式為反射式，該數(shù)控機(jī)床曾出現(xiàn)Z軸測(cè)量裝置報(bào)警。該報(bào)警與二軸機(jī)械及傳動(dòng)系數(shù)無(wú)關(guān)，屬測(cè)量裝置故障。該測(cè)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(hào)傳輸電纜及插件、數(shù)控測(cè)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(jī)率很小，因此一般測(cè)量裝置產(chǎn)生報(bào)警，主要原因是信號(hào)丟失，也就是“漏讀”。測(cè)量信號(hào)在產(chǎn)生變換過(guò)程中容易造成丟失的環(huán)節(jié)。

　　機(jī)床在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，從掃描單元輸出三組信號(hào)，其中兩組增量信號(hào)由四個(gè)光電池產(chǎn)生，把兩個(gè)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(hào)串。另外一組基準(zhǔn)信號(hào)也由兩個(gè)相差1800的光電池接成推挽式，輸出一個(gè)尖峰信號(hào)，此信號(hào)只在經(jīng)過(guò)標(biāo)志時(shí)產(chǎn)生，用來(lái)確認(rèn)機(jī)床基準(zhǔn)點(diǎn)。

　　兩組正弦波增量信號(hào)經(jīng)過(guò)傳輸電纜和插頭進(jìn)入EXE經(jīng)放大整形后成為1.2-3.4V的三角波信號(hào)串，以及它們的反向位信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)分頻后在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)產(chǎn)生25個(gè)脈沖，即所謂25倍頻處理。增量信號(hào)經(jīng)EXE25倍頻細(xì)分后，經(jīng)輸出板處理成為矩形信號(hào)串，送人數(shù)控系統(tǒng)測(cè)量板。LB326光柵尺柵距，增量信號(hào)經(jīng)EXE處理后，每一刻線，這就是該機(jī)床分辨率。EXE的輸出信號(hào)除上述外，還有一個(gè)UaS由自身產(chǎn)生的報(bào)警信號(hào)。如果由于某種原因引起信號(hào)幅度下降，在信號(hào)處理過(guò)程中就要影響到被處理信號(hào)過(guò)零位置，容易使輸出脈沖擠在一起，造成丟失。

　　在了解信號(hào)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(hào)，發(fā)現(xiàn)輸出波形幅值很小，將一路轉(zhuǎn)換到自身報(bào)警信號(hào)上后，發(fā)現(xiàn)輸出為高電平脈沖。分析造成光柵輸出信號(hào)幅度下降的原因，是因?yàn)楣怆姵禺a(chǎn)生信號(hào)與光照強(qiáng)度成正比。信號(hào)幅度下降是電池光源強(qiáng)度下降及光學(xué)系統(tǒng)臟污造成。

　　拆開(kāi)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(jī)床恢復(fù)正常工作。

　　2.德國(guó)進(jìn)口機(jī)回零操作時(shí)Failt ReferencePart報(bào)警

　　位置檢測(cè)是采用德國(guó)HEIDENHAIN公司生產(chǎn)的光柵尺，尺長(zhǎng)900mm，方式為透射式。通過(guò)屏幕自診斷顯示LeftRoll回零故障，用交換法不難確定為L(zhǎng)et 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(hào)是否正常，著重檢查基準(zhǔn)標(biāo)志脈沖信號(hào)。這種故障現(xiàn)象是數(shù)控系統(tǒng)沒(méi)有接收到零脈沖信號(hào)，也就是零脈沖信號(hào)丟失或信號(hào)太弱。

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