數(shù)據(jù)機(jī)床中光電脈沖
編碼器的故障分析
在數(shù)控機(jī)床中,Hengstler生產(chǎn)的光電脈沖編碼器作為一種速度和位置傳感元件,具有較高的故障情況和多種外部表現(xiàn)形式。在我們的維護(hù)實(shí)踐中,對(duì)光電脈沖編碼器的相關(guān)故障進(jìn)行了總結(jié)和分類,以使故障更清楚。
Hengstler光電脈沖編碼器在數(shù)據(jù)機(jī)床中的應(yīng)用
首先,簡(jiǎn)要介紹光電脈沖編碼器。
亨士樂編碼器可分為增量脈沖編碼器和絕對(duì)脈沖編碼器。所謂增量類型是編碼器旋轉(zhuǎn)角度并發(fā)送脈沖。它不能確定波的位置,只能記錄通電后的脈沖數(shù)。如果機(jī)器斷電,則無法保存軸位置。絕對(duì)形狀可以記住旋轉(zhuǎn)角度和軸的空間位置。這基于設(shè)置或備用電池支持,以便機(jī)器在電源故障時(shí)保留內(nèi)存。當(dāng)然,編碼器可以根據(jù)安裝位置的不同分為內(nèi)裝式和外裝式,內(nèi)裝式與伺服電機(jī)同軸安裝,外裝式安裝在傳動(dòng)鏈的末端。編碼器的輸出信號(hào)通常有兩組相位差為90°的方波信號(hào),用于方向識(shí)別,一個(gè)零標(biāo)志位(也稱為指示器),+5V電源和一個(gè)接口。絕對(duì)檔有一個(gè)備用電池接頭。
數(shù)據(jù)機(jī)床中光電脈沖編碼器的故障類型分析
(1) 編碼器故障:是指編碼器組件的故障,導(dǎo)致其無法產(chǎn)生和輸出正確的波形。在這種情況下,有必要更換編碼器或修理其內(nèi)部部件。
(2) 編碼器連接電纜故障:此類故障的概率最高,在維護(hù)過程中經(jīng)常會(huì)遇到,應(yīng)優(yōu)先考慮。編碼器電纜通常斷裂、短路或接觸不良。在這種情況下,必須更換電纜或插頭。還應(yīng)特別注意電纜是否連接不牢固,導(dǎo)致焊接松動(dòng)或斷路。在這種情況下,必須夾緊電纜。
(3) 編碼器+5V電源損耗:指+5V電源過低,通常不能低于4.75V,過低的原因是電源故障或電力傳輸電纜的電阻值過大而造成損耗,則需要修理電源或更換電纜。
(4) 絕對(duì)編碼器電池電壓降:此故障通常有明確的含義報(bào)警。此時(shí),必須更換電池,參考點(diǎn)位置記憶丟失,必須執(zhí)行返回參考點(diǎn)的操作。
(5) 編碼器電纜的屏蔽線未連接或脫落:這會(huì)引入干擾信號(hào),使波形不穩(wěn)定,并影響通信的準(zhǔn)確性。必須確保屏蔽線可靠焊接和連接。
(6) 編碼器安裝松動(dòng):此故障影響位置控制精度,導(dǎo)致停止和移動(dòng)時(shí)的位置偏差。伺服系統(tǒng)過載報(bào)警在機(jī)器開始時(shí)產(chǎn)生,請(qǐng)?zhí)貏e注意。
(7) 光柵污染降低了信號(hào)輸出范圍,必須用無水酒精棉輕輕去除油。
數(shù)據(jù)機(jī)床中光電脈沖編碼器的故障案例
我們解釋了在維護(hù)期間發(fā)生的以下兩種Hengstler編碼器故障情況。
(1)案例一、故障現(xiàn)象:加工中心DHK40的主軸方向?yàn)榈退傩D(zhuǎn)。故障分析和處理:很明顯,機(jī)器無法接收零信號(hào),即轉(zhuǎn)向信號(hào)。打開機(jī)床側(cè)蓋,拆下脈沖編碼器。發(fā)現(xiàn)脈沖編碼器底部有粉末層。編碼器完全拆卸后,圓光柵上的條帶都已拋光,當(dāng)然,無法發(fā)送信號(hào)。更換新編碼器后,一切正常。在這種情況下,應(yīng)更改主軸停止位置的偏移參數(shù),以便定向位置與更換前相同。
(2)案例二、故障現(xiàn)象:日本推出櫻井專機(jī)開機(jī)后后發(fā)生123(絕對(duì)脈沖編碼器)低壓故障。
故障分析與處理:機(jī)器已閑置五年,F(xiàn)ANUC 16系統(tǒng)電池應(yīng)故障。更換4號(hào)后。1堿性干電池,機(jī)器顯示提示返回參考點(diǎn)故障。此時(shí),手動(dòng)將機(jī)床移到參考點(diǎn)附近,然后將所有參數(shù)1815#5(APCX)#4(APZX)設(shè)置為0,關(guān)閉電源一次并重新啟動(dòng),所有坐標(biāo)值顯示為0。然后將所有參數(shù)1815#5(APCX)#4(APZX)設(shè)置為1,關(guān)閉電源一次并重新啟動(dòng),一切正常。這將再次創(chuàng)建機(jī)床的參考點(diǎn)。綜上所述,編碼器故障可分為編碼器本身故障和外圍輸入輸出故障,當(dāng)這兩點(diǎn)明確后,許多問題就會(huì)清楚。
光電脈沖編碼器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
1.燈泡;2.電容透鏡;3.光電盤;4.燈板;5.光敏管;6.主軸
圖2.5光電脈沖編碼器結(jié)構(gòu)示意圖
光電脈沖編碼器,又稱增量式光電編碼器,是一種利用圓形晶格將主波的角位移通過光電轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)的裝置。如圖2.5所示,它由燈1、聚光鏡2、光碟3、光板4、感光管5和光整形放大器電路組成。光電盤和光板由玻璃材料通過研磨和拋光制成。通過在光盤上進(jìn)行光刻,形成了一組徑向網(wǎng)格。在光板上有兩組透射條紋,每組透射條紋的后面都安裝了一個(gè)感光管。它們與光盤傳輸邊緣的重合度相差1/4周。光源的光通過電容器集中并平行發(fā)光,當(dāng)主軸帶動(dòng)光電盤一起旋轉(zhuǎn)時(shí),感光管接收到明暗光變化的信號(hào),從而使通過感光管的電流發(fā)生變化,并輸出兩路相差90°的近似正弦波信號(hào)。放大和形成后,主波d和d’在兩個(gè)通道之間相差90°時(shí)獲得。d通道信號(hào)加上兩個(gè)非門輸入端子作為差分后的觸發(fā)信號(hào);逆變器將d’信號(hào)倒置后,得到兩個(gè)相位相反的方波信號(hào),每個(gè)信號(hào)作為選通信號(hào)發(fā)送到非門的其余兩個(gè)輸入端。門的輸出端是光電脈沖編碼器的輸出信號(hào)端,可以連接到雙時(shí)鐘倒數(shù)加減的觸發(fā)端。當(dāng)編碼器正向旋轉(zhuǎn)(例如順時(shí)針)時(shí),微分器將前緣A從d中取出,與非門1一起打開,輸出負(fù)脈沖,計(jì)數(shù)器相加并計(jì)數(shù);如果轉(zhuǎn)向?yàn)樨?fù)(例如逆時(shí)針),差速器將另一個(gè)前B從d中取出,與非門2一起打開,發(fā)出負(fù)脈沖,并減去計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器在給定時(shí)間的值表示光電盤(即主軸)相對(duì)于當(dāng)時(shí)光敏管位置的角位移。
圖2.6光電脈沖編碼器電路圖
圖2.7光電脈沖編碼器電路各點(diǎn)信號(hào)波形
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