一、引言

　　进口数控机床光栅GT1 激光栅格靶测量装置普遍采用德国HEI-DENHAIN公司制造的光栅测量装置，它包括圆光栅测量装置和长光栅测量装置两大类，本文以长光栅测量装置为例，分析其故障现象及解决措施。

　　二、光栅测量装置测且原理及其基本结构

　　1.光栅测量装置的基本结构

　　德国HEIDENHAIN公司生产的长光栅测量装置基本结构主要包括三大部分：光栅尺(定尺)、扫描头(滑动头入EXE＊＊＊(＊＊＊表示型号代码)。

　　光栅尺：一般固定在数控机床的导轨 C型铝导轨NSL30/15旁边或床身上，光栅尺里的主光栅一般每隔5cm、5cm、10cm都有一个零标记，定尺上面安装了两个密封塑料条，以防止扫描头滑动时脏污物进人。

　　扫描头：一般固定在工作台或活动部件上，跟随一起移动。其组成包括指示光栅、光源、透镜、光电元件。放大电路，其中光源一般选用灯丝灯泡或发光二极管 二极管模块MD26-12，光电元件选用硅光电池，一般为三组，六个硅光电池。

　　EXE＊＊＊：主要是把扫描头输出的信号通过放大、脉冲整形、倍频等处理，输出脉冲序列信号。

　　2.光栅测量装置测量原理

　　光栅尺与扫描头之间的相对运动，也就是把数控机床的位置变化，通过光栅测量装置内的两组光电池变成相位差900的电信号，其中每组由两个相差1800的光电池接成推挽形式。另外一组光电池也接成推挽形式直接感测零标志信号，它们输出的电信号分别为人；人人。

　　扫描头(滑动头)输出的信号经EXE＊＊＊处理后变成脉冲方波Ual、UaZ、Uao，另外还有一个由自身产生的报警信号Us，此信号在光栅污染、输人电缆线断或灯泡损坏等原因造成通道放大器输出信号为零，驱动电路由低电平变成高电平输出时产生。比较后这7个信号输到测量板或位置控制板进行处理，其中Ual、UaZ相位差900。

　　三、光栅测诅装置故障分析及排除

　　1.德国进口数控车床厂轴检测信号丢失

　　从德国RAVENSBURG公司引进的数控车床，是目前我国比较大的数控机床，其厂轴采用的是德国HEIDENHAIN公司生产的LB326型光栅尺，方式为反射式，该数控机床曾出现Z轴测量装置报警。该报警与二轴机械及传动系数无关，属测量装置故障。该测量装置包括：LB326光栅尺、LB326读头。EXE808外置式电子脉冲整形插值器、信号传输电缆及插件、数控测量板。

　　由LB326光栅尺的工作原理可知，只要电子元件不损坏，故障的机率很小，因此一般测量装置产生报警，主要原因是信号丢失，也就是“漏读”。测量信号在产生变换过程中容易造成丢失的环节。

　　机床在运动过程中，从扫描单元输出三组信号，其中两组增量信号由四个光电池产生，把两个相差1800的光电池接在一起，它们推挽就形成了两组近似正弦波，相位差的信号串。另外一组基准信号也由两个相差1800的光电池接成推挽式，输出一个尖峰信号，此信号只在经过标志时产生，用来确认机床基准点。

　　两组正弦波增量信号经过传输电缆和插头进入EXE经放大整形后成为1.2-3.4V的三角波信号串，以及它们的反向位信号，这些信号经分频后在一个信号周期内产生25个脉冲，即所谓25倍频处理。增量信号经EXE25倍频细分后，经输出板处理成为矩形信号串，送人数控系统测量板。LB326光栅尺栅距，增量信号经EXE处理后，每一刻线，这就是该机床分辨率。EXE的输出信号除上述外，还有一个UaS由自身产生的报警信号。如果由于某种原因引起信号幅度下降，在信号处理过程中就要影响到被处理信号过零位置，容易使输出脉冲挤在一起，造成丢失。

　　在了解信号丢失原因后，采用双路示波器三相四线产品有源电力滤波器MGU120P分别监视两路正弦波信号，发现输出波形幅值很小，将一路转换到自身报警信号上后，发现输出为高电平脉冲。分析造成光栅输出信号幅度下降的原因，是因为光电池产生信号与光照强度成正比。信号幅度下降是电池光源强度下降及光学系统脏污造成。

　　拆开光栅尺两端从尺身中抽出扫描单元，发现在指示光栅和透镜上有一层油雾和浮灰，用酒精和乙醚混合液擦除后，重新装回，机床恢复正常工作。

　　2.德国进口机回零操作时Failt ReferencePart报警

　　位置检测是采用德国HEIDENHAIN公司生产的光栅尺，尺长900mm，方式为透射式。通过屏幕自诊断显示LeftRoll回零故障，用交换法不难确定为Let Roll光栅尺故障，取下光栅尺，加上＋SV电源，用示波器检查各路信号是否正常，着重检查基准标志脉冲信号。这种故障现象是数控系统没有接收到零脉冲信号，也就是零脉冲信号丢失或信号太弱。

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