故障诊断与维修实例分析

图8-27 光栅脉冲整形电路与光栅及控制部分的连接

【例8-10】有一台德国SHIESS KOPP公司生产的FSK32.3凸轮磨床出现V轴失控、定位不准故障。

根据以往的经验，该类故障是由于机床在加工中砂轮高速旋转，使切削液成雾状进入HEIDENHAIN光栅尺内，使光栅污染形成盲点造成的。经过对光栅动尺和静尺进行清洗，故障一般可排除。但此次清洗后故障不能排除，故怀疑是光栅尺或脉冲整形电路的问题。

光栅脉冲整形电路与光栅及控制部分的连接如图8-27所示。

由光栅尺来的正弦信号经过EXE脉冲整形电路放大整形后，形成方波，经J₃送入控制部分。

运行机床，在J₃插件处测U_a1、Ua2、Ua5。发现Ua1及U_a5方波信号正常，幅值约2.5V左右，而U_a2方波值很小，不到1V。说明故障在此处以前发生。再在J₁插件处测I₁、I₂信号，发现I₁正弦波正常，幅值约1V左右，I₂正弦波幅值约有60mV，有时很杂乱。

反复测量结果相同，检查光栅与J₁之间的连线正常，说明光栅尺已损坏。

光栅尺由扫描单元及信号输出两大部分组成；扫描单元由光源、聚光镜、动尺、静尺组成；信号输出由光电池及放大电路组成。对测量结果做深入分析就会发现：反复检测中I₁信号一直正常，只是I₂不正常，说明扫描单元未损坏，否则I₁也会有信号不良现象。估计是作为光电转换元件的光电池故障，测量光电池两端电压，发现一组为2.5V左右，一组只有1V左右。说明该组光电池已经损坏，经更换，故障排除，工作正常。

【例8-11】某卧式加工中心，采用SINUMERIK 8系统，带EXE光栅测量装置。运行中出现114号报警，同时伴有113号报警。

从报警产生的原因看，由于114号的报警，引起113号报警，故障部位定位在位置测量装置。114号报警有两种可能：一是电缆断线或接地；二是信号丢失。前者可通过外观检查和测量来诊断，对后者主要是信号漏读。如果由于某种原因，使光栅尺输出的正弦信号幅度降低，在信号处理过程中，影响到被处理信号过零的位置，严重时会使输出脉冲挤在一起，造成丢失。因为光电池产生的信号与光照强度成正比，信号幅度下降无非是因为光源亮度下降或光学系统脏污所致。从尺身中抽出扫描单元，分解后看到，灯泡下的透镜表面呈毛玻璃状，指示光栅表面也有一层雾状物，灯泡和光电池上也有这种污物，这些污物导致了光源发光率下降和输出信号降低，通过对光栅的清洗可消除故障。

【例8-12】新日本工机门式加工中心X轴位置反馈系统故障处理。

故障现象：该加工中心每次开机几乎都发生以下报警：

EX14 X AXIS FEED SERVO FAULT即X轴进给伺服系统故障；

SV015 FEEDBACK DISCONNECTED ALARM即反馈断线报警。(www.xing528.com)

故障检查与分析：该机床由FANUC15M系统控制，采用FANUC a型交流伺服电动机和海德汉LB326型光栅尺，作全闭环控制。因此，X轴的位置环测量装置不采用X轴电动机上的脉冲编码器，而是安装在工作台下的光栅尺。

在故障出现时，按机床操作面板上的SERVICE键数次，直至出现伺服设定屏，然后按键，显示伺服调整屏。其中有关报警位显示如下：ALARM100000010 ALARM210011001，即ALARMl＃2（FBA）＝1，ALARM2＃4（EXP）＝1，ALARM2＃7（ALD）＝1。从FANUCа型交流伺服电动机维修手册指出，此时应为“分离型脉冲编码器断线（硬件）”，这里具体指的是X轴光栅测量系统存在着故障。可能的原因有：LB326型光栅尺和光栅头、EXE、I/F模块以及反馈电缆引起故障。但从以往的维修经验和以下两点来看光栅头污染的可能性最大：每次开机几乎都发生报警，但也有不报警的；发生报警与X轴的位置无关，几乎在X轴全程都可能发生报警，因此首先应从光栅尺中抽出光栅头进行清洁。

对于LB326钢带型光栅尺，只能从一端（非拉簧端）抽出光栅头，该端正好在床身中部，必须暂时取消报警，以便移动工作台。开动工作台的方法之一就是将光栅测量系统取消，改为半闭环，同时可进一步确认故障是否在光栅部分。

改环和拆装光栅头的步骤如下：

①按紧停键。

②按SERVICE键数次，直至出现参数设定屏，然后将PRM8000＃0（PWE位）从0改为1。

③将PRM1807＃3、PRM1815＃1都从1改为0，将PRM1978从1改为100。

④将机床断电，然后再开动，此时轴处于半闭环控制，SV015号报警消失，可正常开动工作台，从而也确认了故障在光栅部分。

⑤先将工作台朝－X方向运行至接近极限位置，然后断电，脱开光栅头的电缆插头，拆去光栅头上的两个固定螺钉，这时光栅头就可在尺体上自由移动。再通电，将工作台朝＋X方向移动，直至留在－X端的光栅头出现。

⑥光栅头装拆步骤：先拧松橡胶条压板上的螺钉，拧去端盖上的三个螺钉，取下端盖和压板，小心地将光栅头移出壳体。

⑦用长纤维脱脂棉球蘸无水酒精，轻擦光栅头上的受光玻璃，使玻璃上无任何痕迹或污点；然后与拆卸步骤相反将光栅头装好，并移动工作台，将它固定在原支架上。

⑧连接光栅头电缆时机床要断电。断电前将原先改动的PRM1978等参数恢复原值，然后将电缆插头按原样连接好。

机床重新起动后，原故障不再出现，以最高速度全程移动工作台，也正常，表明故障已被排除。