數(shù)據(jù)機床中光電脈沖編碼器的故障分析

在數(shù)控機床中，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。在我們的維護實踐中，對光電脈沖編碼器的相關故障進行了總結和分類，以使故障更清楚。

Hengstler光電脈沖編碼器在數(shù)據(jù)機床中的應用

首先，簡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脈沖編碼器。所謂增量類型是編碼器旋轉角度并發(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)。如果機器斷電，則無法保存軸位置。絕對形狀可以記住旋轉角度和軸的空間位置。這基于設置或備用電池支持，以便機器在電源故障時保留內存。當然，編碼器可以根據(jù)安裝位置的不同分為內裝式和外裝式，內裝式與伺服電機同軸安裝，外裝式安裝在傳動鏈的末端。編碼器的輸出信號通常有兩組相位差為90°的方波信號，用于方向識別，一個零標志位（也稱為指示器），+5V電源和一個接口。絕對檔有一個備用電池接頭。

數(shù)據(jù)機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，在維護過程中經(jīng)常會遇到，應優(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。還應特別注意電纜是否連接不牢固，導致焊接松動或斷路。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） 絕對編碼器電池電壓降：此故障通常有明確的含義報警。此時，必須更換電池，參考點位置記憶丟失，必須執(zhí)行返回參考點的操作。

（5） 編碼器電纜的屏蔽線未連接或脫落：這會引入干擾信號，使波形不穩(wěn)定，并影響通信的準確性。必須確保屏蔽線可靠焊接和連接。

（6） 編碼器安裝松動：此故障影響位置控制精度，導致停止和移動時的位置偏差。伺服系統(tǒng)過載報警在機器開始時產(chǎn)生，請?zhí)貏e注意。

（7） 光柵污染降低了信號輸出范圍，必須用無水酒精棉輕輕去除油。

數(shù)據(jù)機床中光電脈沖編碼器的故障案例

我們解釋了在維護期間發(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的主軸方向為低速旋轉。故障分析和處理：很明顯，機器無法接收零信號，即轉向信號。打開機床側蓋，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，當然，無法發(fā)送信號。更換新編碼器后，一切正常。在這種情況下，應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：日本推出櫻井專機開機后后發(fā)生123（絕對脈沖編碼器）低壓故障。

故障分析與處理：機器已閑置五年，F(xiàn)ANUC 16系統(tǒng)電池應故障。更換4號后。1堿性干電池，機器顯示提示返回參考點故障。此時，手動將機床移到參考點附近，然后將所有參數(shù)1815#5（APCX）#4（APZX）設置為0，關閉電源一次并重新啟動，所有坐標值顯示為0。然后將所有參數(shù)1815#5（APCX）#4（APZX）設置為1，關閉電源一次并重新啟動，一切正常。這將再次創(chuàng)建機床的參考點。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，當這兩點明確后，許多問題就會清楚。

光電脈沖編碼器的內部結構

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光電脈沖編碼器結構示意圖

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換轉換為電脈沖信號的裝置。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，當主軸帶動光電盤一起旋轉時，感光管接收到明暗光變化的信號，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。放大和形成后，主波d和d’在兩個通道之間相差90°時獲得。d通道信號加上兩個非門輸入端子作為差分后的觸發(fā)信號；逆變器將d’信號倒置后，得到兩個相位相反的方波信號，每個信號作為選通信號發(fā)送到非門的其余兩個輸入端。門的輸出端是光電脈沖編碼器的輸出信號端，可以連接到雙時鐘倒數(shù)加減的觸發(fā)端。當編碼器正向旋轉（例如順時針）時，微分器將前緣A從d中取出，與非門1一起打開，輸出負脈沖，計數(shù)器相加并計數(shù)；如果轉向為負（例如逆時針），差速器將另一個前B從d中取出，與非門2一起打開，發(fā)出負脈沖，并減去計數(shù)器。計數(shù)器在給定時間的值表示光電盤（即主軸）相對于當時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信號波形

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