光电脉冲编码器故障.doc

数控机床中，光电脉冲编码器作为速度和位置检测元件，故障发生率较高，外表现多种多样， 我们维修实践中，将有关光电脉冲编码器故障给 予归纳和分类，使故障更加明确。1、简介首先对光电脉冲编码器作一下简介。光电脉冲编码器可分为增量式和绝对式。所谓增量式即编码器转过角度就发出脉冲，查不出轴处于什么位置，只能记录电后脉冲 数。机床失电后，不能记忆轴位置。绝对式则能够记忆轴转过角度和空间位置。这依赖于一组或一个备用电池支持，使机床失电后仍能保持记忆。当然编码器依据安 装位置不同又可分为内装式和外装式，内装式和伺服电动机同轴安装，外装式则安装传动链末端。编码器输出信号通常有两组相位差90度方波信号用于辨向，一个 零标志位（又称一转信号）， +5V 电源和接端。绝对式还有备用电池连 接端。2、 故障分类（1）编码器本身故障:是指编码器本身元器件出现故障，导致其不能产生和输出正确波形。这种情况下需更换编码器或维修其内部器件。（2）编码器连接电缆故障:这种故障出现几率 最高，维修中经常遇到，应是优先考虑因素。通常为编码器电缆断路、短路或接触不良，这时需更换电缆或接头。还应特别注意是否是电缆固定不紧，造成松动引起开焊或断路，这时需卡紧电缆。（3）编码器+5V电源下降:是指+5V电源过低， 通常不能低于4.75V，造成过低原因是供电电源故障或电源传送电缆阻值偏大而引起损耗，这时需检修电源或更换电缆。（4）绝对式编码器电池电压下降:这种故障通常有含义明确报警，这时需更换电池，参考点位置记忆丢失，还须执行重回参考点操作。（5）编码器电缆屏蔽线未接或脱落:这会引入干扰信号，使波形不稳定，影响通信准确性，必须保证屏蔽线可靠焊接及接。（6）编码器安装松动:这种故障会影响位置控制 精度，造成停止和移动中位置偏差量超差，刚一开机即产生伺服系统过载报警，请特别注意。（7）光栅污染 这会使信号输出幅度下降，必须用脱脂棉沾无水酒精轻轻擦除油污。3、实例下面以我们维修中遇到两例故障予以说明。（1）实例一 故障现象：加工中心DHK40主轴定向时一直低速旋转。故障分析和处理：这很显然是机床接收不到零标志信号，即一转信号。打开机床侧盖，拆下脉冲编码 器，发现脉冲编码器底部有一层粉末。完全拆开编码 器后发现圆光栅上条纹已全部被磨光，当然发不出信号。更换新编码器后，一切正常。此时需修改主轴准停时停止位置偏移量参数，使定向位置与更换前相同。（2）实例二 故障现象：日本樱井专机开机后出现 123（绝对脉冲编码器）电压低故障。故障分析和处理：该机床已闲置5年，采用FANUC 16系统，电池应该失效。更换4节1号碱性干电池后，机床又显示请求回参考点故障。此时手动状态将机床移动到参考点附近，再将参数1815#5 （APCX）#4（APZX）全部置0，关断一次电源后重新启动，坐标值全部显示为0。再将参数 1815#5（APCX）#4（APZX）全部置1，关断一次电源，再重启，一切正常。这样便给机床重新建立了参考点。综上所述，脉冲编码器故障总体而言可分为编码 器本身故障和外围输入、输出故障，明确这两点许多问题就清晰了。3.光电脉冲编码器1.灯泡；2.聚光镜；3.光电盘；4.光栏板；5.光敏管；6.主轴图2.5 光电脉冲编码器结构原理图 光电脉冲编码器又称增量式光电编码器，它是采用圆光栅通过光电转换将主轴角位移转换成电脉冲信号的器件。如图2.5所示，它由灯泡1、聚光透镜2、光电盘3、光栏板4、光敏管5和光电整形放大电路组成。光电盘和光栏板是用玻璃材料经研磨、抛光制成。在光电盘上用照 相腐蚀法制成一组径向光栅，光栏板上有两组透光条纹，每组透光条纹后都装有一个光敏管，它们与光电盘透光条纹的重合性差1/4周期。光源发出的光线经聚光 镜聚光后，发出平行光。当主轴带动光电盘一起转动时，光敏管就接收到光线亮、暗变化的信号，引起光敏管所通过的电流发生变化，输出两路相位差90的近似 正弦波信号，它们经放大、整形后得到两路相位差90的主波d和d。d路信号经微分后加到两个与非门输入端作为触发信号；d路信号经反相器反相后得到 两个相位相反的方波信号，分别送到与非门剩下的两个输入端作为门控信号。与非门的输出端即为光电脉冲编码器的输出信号端，它可与双时钟可逆计数的加、减触 发端相接。当编码器转向为正时(如顺时针)，微分器取出d的前沿A，与非门1打开，输出一负脉冲，计数器作加计数；当转向为负时(如逆时针)，微分器取出 d的另一前沿B，与非门2打