Heidenhain LS704光栅尺读数头故障分析

2007年在《设备管理和维护》第八期上发表. 被评为年度最佳文章，并获得了一年的期刊和荣誉证书. 次年，该论文被“北京机械工程学会”评为2008年二等优秀论文.

摘要: 通过对机床具体故障现象的详细分析，探讨了解决该问题的要点，并阐述了更换读数头的关键技术细节.

关键字: 光栅尺读取头故障分析

我们的工厂有20世纪初期从意大利的曲轴磨床. 机器使用西门子810系统. 该床具有X，Z轴和砂轮主轴，以及主轴箱，尾座和砂轮修整轴. 共有6个DC伺服轴.

故障现象:

前段时间使用的单位反映出机器无法完成参考点返回，这使其无法使用. 前往现场观察机床的运行情况，发现执行参考点返回指令时出现1160报警. 检查810手册，了解它是由“轮廓监视超限”引起的. 同时，机床的X轴出现超速现象. 即使使用手动操作并将进给速度降低到5％，也会在任何方向上发生失速现象.

故障排除:

根据难易程度的原则，首先检查了X轴伺服板的基本情况. 与Z轴比较后，一切正常，并检查了电机碳刷和接线. 测速机电阻正常，接线牢固. 为了进一步缩小研究范围，交换了X轴和Z轴的伺服驱动板. 结果，X轴仍在飞行. 因此，怀疑X轴刻度可能丢失，导致系统不知道当前轴在哪里.

故障分析:

检查X轴光栅尺. 它是德国海德汉公司（Heidenhain）生产的LS704型光栅尺. 920毫米长的直尺上安装了两个读数头，其中一个用于将位置信号反馈到CNC. ，另一个将位置信号发送到操作面板前面的数字显示仪表，以供操作员读取. 仔细观察数字显示表可以发现光栅尺读数头故障维修，在没有任何操作的情况下，机器的X轴将自行来回蠕动，最大振幅为0.071mm. 起初，我以为数字显示器中的电子元件可能会漂移，但是发现这是规则的往复运动. 底座上的压力也证实了数字显示的准确性，但是该移动范围可用于任何机床. 这是绝对不能接受的. 从感觉的角度来看，CNC系统将永远不允许机床的水平轴在静止时具有如此大的来回蠕变. 通常情况下，不需要移动太多，并且会提早发出警报，但是此时机床的CNC系统是无关紧要的. ，让电机随床向前和向后蠕动，似乎CNC尚未检测到X轴上如此大的运动，这似乎非常异常. 继续操作机床的其他轴，当我移动Z轴（水平与X轴相交的轴）后，我惊讶地发现X轴光栅数字显示剧烈跳动，并且频率远高于其静态状态. 的大小类似于现在. 由于Z轴的移动将驱动包裹电缆的储罐链的移动，是否怀疑从读取头到CNC的电缆存在虚拟连接或断开连接？通过分析，这是不可能的. 首先，西门子系统通常监视每个轴的刻度状态. 如果出现断线或虚拟连接，则第一个警报应在测量系统周围，并且不应出现“轮廓监视限制”警报；此外，即使Z轴不移动，当X轴位于任何位置时，它也会蠕动，这表明它与电缆无关. 数显仪表的读数头也安装在尺子上，可以准确地反映机床的蠕变，表明光栅尺的主体和仪表的读数头是好的，然后唯一被怀疑发送到CNC的东西读取头出了点问题.

替换和安装:

首先找到一个具有相同型号的旧光栅尺，以卸下读数头并准备更换它. 由于光栅尺是非常精确的测量设备，因此在发生操作错误时可能会完全损坏光栅尺，因此准备工作非常重要. 除常用工具外，还应准备一块干净的无绒布，随时擦拭手和工具. 为避免污染水垢，其次，准备一些无水酒精擦拭水垢的污泥.

在拆卸之前，将要清洁的秤的末端从读数头上擦掉，然后小心地打开端盖. 在安装之前，请先涂上密封胶. 拆卸时需要花费一些精力. 请立即将其删除. 用布覆盖秤，避免污染. 松开固定读数头的两个螺栓. 此时，读取头可以在静态标尺上自由滑动. 用手将读数头平放，沿着光栅尺将其水平移动到端盖的位置，然后在出口处停一会儿. 它的移动机构是否可能与玻璃尺接触并滑出而不会产生干扰？观察读取头的结构可知，背光灯泡的前面有一个凸透镜. 它用玻璃胶之类的东西粘在电路板上. 仔细检查后，发现镜头侧面已粘上. 它像一扇未关上的门随风摇摆. 难怪Z轴移动了，X轴数字显示器猛烈地跳了起来. 事实证明，镜头已移动并且无法准确对焦. 位置，因此误操作. 问题终于找到了. 继续打开读数头背面的盖子，以看到2排4针插头，用力拉出，用另一个读数头替换，重新插入，然后盖上后面板. 只要清洁了与密封条接触的部分，请用酒精棉球擦拭外观，并意外接触光学元件和电路板部分. 在安装过程中，用手将读数头平放，然后将玻璃尺对准光栅尺的腔，将其沿着导向槽轻轻滑动，然后将其移至原始安装位置，然后再次固定. 装回端盖后，请装回整个盖. 过程已宣布结束.

系统上电后，手动移动X轴，数字显示屏将稳定显示数据，静置观察，读数保持不变光栅尺读数头故障维修，并成功返回X轴参考点一次. 说明问题已解决.

经验总结:

1. 纵观几次维修水垢故障的经验，大多数问题出在读数头上. 首先是由于组件的老化引起的故障，其次是由于它是运动的零件，因此可能会发生机械磨损或零件脱落.

2. 不要试图用任何东西清洁读数头上的光学设备，特别是可能会加剧电路板的老化并损坏镜头上的涂层.

3. 修理光栅尺是一项细致的工作. 所有准备工作都必须事先进行，包括技术咨询，组件选择，维护，处理和避免污染. 这是一项工作，其细节决定成功或失败.

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