heidenhain光栅故障维修3例

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1、HEIDENHAIN光栅故障维修3例    德国HEIDENHAIN公司是全世界著名的光栅生产厂家，其技术、品种、产量和市场占有率都居世界领先水平，目前绝大多数全闭环结构的数控机床上均配套该公司的产品，因此在数控机床维修过程中经常会遇到此类故障。为了便于读者参考，现将该公司产品的构成和原理简介如下。 6.3.1 光栅测量系统的工作原理   HEIDENHAIN公司生产的光栅位置检测系统，由光栅尺和前置放大器EXE(进行脉冲放大整形及细分)两大部分构成。光栅尺检测机床的实际位移，并输出与位移量和位移方向有关的两路信号到前置放大器EXE进行

2、放大、整形和电子细分，最后经长线驱动后输出到CNC，形成全闭环控制系统。  图6-4为光栅的检测原理，光栅上刻有等间隔排列又能透过光线的细小的狭缝，如果把这样两个光栅一个固定于机床床身(称为标尺光栅)，一个可以随工作台运动(称为指示光栅)，并使两者相互错开一个角度θ叠合在一起，在“标尺光栅”与“指示光栅”的细小狭缝相交区域，透射光可以全部通过，便形成“亮区”；而在非相交部分，由于透射光被遮挡而形成“暗区”。这样，在光栅的垂直方向上就可以形成明暗相间的条纹，这种条纹被人们称为“莫尔条纹”。图6-4  光栅原理图  当“指示光栅”相对“标尺

3、光栅”做水平运动时，莫尔条纹将上下运动，且光栅移动一个光栅节距ρ时，条纹将移动相应的距离d，且θ角越小，条纹的间距就越大。这样，就为位置检测提供了一种可方便检测的条纹。  HEIDNHAIN公司生产的指示光栅通常由5个短光栅构成，其排列如图6-4a所示，与此对应，在信号检测回路中使用了三相共6个光电池，如图6-4b。通过光电池把莫尔条纹的明、暗变化，转换成电流信号输出。在空间位置上，指示光栅G1和G2相差1/2栅距，使得光电池S1处于“亮区”时，S2正好在“暗区”。这样当莫尔条纹移动时，这组光电池就可输出一个如图6-5所示的按正弦规律变

4、化的电流信号ie1。同理，指示光栅G3和G4也相差1/2栅距，对应的光电池S3和S4将形成正弦电流信号ie1。而且，指示光栅G1、G2和G3、G4之间相差1/4栅距，这样在电流信号ie1和ie2之间形成了90º的相位差，它是数控系统识别坐标运转方向的依据。  指示光栅G5用于读取参考点标记信号，相对应的光电池S5和S6将其转换为参考点标记的电流信号输出。数控机床的回参考点过程，实质上就是在规定的坐标区内寻找参考点信号的过程。当“指示光栅”移动到“标尺光栅”上的参考点时，S5和S6上就会产生参考标记信号ie1。图6-5为ie0、ie1、i

5、e2之间的关系图。 从上述工作原理可看出，光栅的精度决定了整个测量系统的精度，它一方面取决于刻线精度，另一方面与光栅尺所用的材料有关。目前，光栅尺的基板多用玻璃、钢带或玻璃陶瓷等材料制造，HEIDENHAEN公司通过特殊的制造工艺，可以控制这些材料的热膨胀系数，将玻璃光栅尺的膨胀系数做到和钢一样，从而补偿了机床的热变形。   在刻线方面，HEIDENHAEN公司于1950年首创了镀铬、光刻复制(DIADUR)工艺，通过在基板上沉淀一层薄的铬层，然后通过激光刻线，提高了精度。这种工艺还可以用复制的方法，制造出与母板精度完全一样的光栅，大大

6、降低了生产成本。图6-5  ie0、ie1、ie2之间的关系图 以下是慧博公司工程师在维修过程中，总结的一些经验，供大家参考。       DMGDMC635V加工中心，数控系统为西门子SINUMERIK840DPOWERLINE   在自动运行过程中，突然停止运行而转到急停状态，屏幕显示如下报警信息：27001 AxisSP1errorinamonitoringchannel,code3…44,value:NCK-296573690,drive-296573509300911 AxisSP1drive6errorinonemonito

7、ringchannel27023  AxisSP1stopBtriggered27024  AxisSP1stopBtriggered300508  AxisSP1drive6zeromarkmonitoringofmotormeasuringsystem21612 Channel1axisS1/SP1 signal“serverenable”resetduringmotion25201  AxisSP1drivefault   其中25201报警是由于其他故障信号触发而产生的，我们可以暂时不管它。       21612通道1 轴SP

8、1正在运动时VDI信号“调节使能”被复位，主轴如果正在高速旋转，一般情况下突然停机都会导致各个模块掉电的时间差，CPU（NCK-PLC）单元没有停止的情况下，伺服驱动模块连接电机的功率模块先失电，而伺服驱动