檢測元件是數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的重要組成部分，它起著檢測各控制軸的位移和速度的作用，它把檢測到的信號(hào)反饋回去，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。測量方式可分為直接測量和間接測量：直接測量就是對機(jī)床的直線位移采用直線型檢測元件測量，直接測量常用的檢測元件一般包括：直線感應(yīng)同步器、計(jì)量光柵、磁尺激光干涉儀。間接測量就是對機(jī)床的直線位移采用回轉(zhuǎn)型檢測元件測量，間接測量常用的檢測元件一般包括：脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、圓感應(yīng)同步器、圓光柵和圓磁柵。

　　當(dāng)機(jī)床出現(xiàn)如下故障現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)考慮是否是由檢測元件的故障引起的：

　　1.機(jī)械振蕩(加/減速時(shí))：

　　(1)脈沖編碼器出現(xiàn)故障，此時(shí)檢查速度單元上的反饋線端子電壓是否在某幾點(diǎn)電壓下降，如有下降表明脈沖編碼器不良，更換編碼器。

　　(2)脈沖編碼器十字聯(lián)軸節(jié)可能損壞，導(dǎo)致軸轉(zhuǎn)速與檢測到的速度不同步，更換聯(lián)軸節(jié)。

　　(3)測速發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障，修復(fù)，更換測速機(jī)。

　　2.機(jī)械暴走(飛車)：

　　在檢查位置控制單元和速度控制單元的情況下，應(yīng)檢查：

　　(1)脈沖編碼器接線是否錯(cuò)誤，檢查編碼器接線是否為正反饋，A相和B相是否接反。

　　(2)脈沖編碼器聯(lián)軸節(jié)是否損壞，更換聯(lián)軸節(jié)。

　　(3)檢查測速發(fā)電機(jī)端子是否接反和勵(lì)磁信號(hào)線是否接錯(cuò)。

　　3.主軸不能定向或定向不到位：

　　在檢查定向控制電路設(shè)置和調(diào)整，檢查定向板，主軸控制印刷電路板調(diào)整的同時(shí)，應(yīng)檢查位置檢測器(編碼器)是否不良，此時(shí)測編碼器輸出波形，正常波形如下：

　　4.坐標(biāo)軸振動(dòng)進(jìn)給：

　　在檢查電動(dòng)機(jī)線圈是否短路，機(jī)械進(jìn)給絲杠同電機(jī)的連接是否良好，檢查整個(gè)伺服系統(tǒng)是否穩(wěn)定的情況下，檢查脈沖編碼是否良好、聯(lián)軸節(jié)聯(lián)接是否平穩(wěn)可靠、測速機(jī)是否可靠。

　　5.NC報(bào)警中因程序錯(cuò)誤，操作錯(cuò)誤引起的報(bào)警。如FAUNUC 6ME系統(tǒng)的NC報(bào)警090.091。出現(xiàn)NC報(bào)警，有可能是主電路故障和進(jìn)給速度太低引起。同時(shí)，還有可能是：

　　(1) 脈沖編碼器不良。

　　(2) 脈沖編碼器電源電壓太低，(此時(shí)調(diào)整電源電壓的15V，使主電路板的+5V端子上的電壓值在4.95—5.10V內(nèi))。

　　(3)沒有輸入脈沖編碼器的一轉(zhuǎn)信號(hào)而不能正常執(zhí)行參考點(diǎn)返回。

　　6.伺服系統(tǒng)的報(bào)警號(hào)：如FAUNUC 6ME系統(tǒng)的伺服報(bào)警：416、426、436、446、456。SIEMENS 880系統(tǒng)的伺服報(bào)警：1364 SIEMENS 8系統(tǒng)的伺服報(bào)警：114、104等。 當(dāng)出現(xiàn)如上報(bào)警號(hào)時(shí)，有可能是：

　　(1)軸脈沖編碼器反饋信號(hào)斷線，短路和信號(hào)丟失，用示波器測A相、B相一轉(zhuǎn)信號(hào)。

　　(2)編碼器內(nèi)部受到污染、太臟、信號(hào)無法正確接收。

　　我廠現(xiàn)有數(shù)控設(shè)備15臺(tái)，其中，西門子8系統(tǒng)加工中心一臺(tái)，西門子880系統(tǒng)加工中心二臺(tái)，數(shù)控切割機(jī)四臺(tái)，IRB2000焊接機(jī)器人三臺(tái)，CNCJ一800X8100數(shù)控折彎機(jī)一臺(tái)，F(xiàn)AUNUC 6系統(tǒng)加工中心一臺(tái)，普通數(shù)控車床三臺(tái)，從91年使用第一臺(tái)YBM-90N西門子8系統(tǒng)加工中心開始至今，從使用過程中出現(xiàn)的故障來看，檢測元件出現(xiàn)的故障占了很大比例：下面就幾具典型故障作一個(gè)分析。

　　故障一：脈沖編碼器光電盤劃分，導(dǎo)致工作臺(tái)定位不準(zhǔn)。

　　故障現(xiàn)象：芬蘭VMC800 SIMES 880立式加工中心的工作臺(tái)為雙工作臺(tái)，通過交換工作臺(tái)完成兩工件加工，工作臺(tái)靠鼠盤定位，鼠牙盤等分360個(gè)齒，每個(gè)齒對應(yīng)1°工作臺(tái)靠油缸上下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)工作的離合，通過伺服電機(jī)拉動(dòng)同步齒形帶，帶動(dòng)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)通過脈沖編碼器來檢測工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)角度和定位，工作臺(tái)在96年8月份出現(xiàn)定位故障，工作臺(tái)不能正確參考點(diǎn)，每次定位錯(cuò)誤不管自動(dòng)還是手動(dòng)都相差幾個(gè)角度，角度數(shù)，有時(shí)1°，有時(shí)2°，但是工作臺(tái)如果分別正轉(zhuǎn)幾個(gè)角度如30°、60°、90°，再相應(yīng)的反轉(zhuǎn)30°、60°、90°時(shí)，定位準(zhǔn)確，出現(xiàn)定位錯(cuò)誤時(shí)，CRT出現(xiàn)NC 228*報(bào)警顯示。

　　故障分析：查詢228*報(bào)警內(nèi)容為：M19選擇無效，即：M19定位程序在運(yùn)行時(shí)沒有完成，當(dāng)時(shí)我們認(rèn)為是M19定位程序和有關(guān)的NC MD有錯(cuò)，但是檢查程序和數(shù)據(jù)正常，經(jīng)分析有可能是下面幾種原因引起工作臺(tái)定位錯(cuò)誤：(1)同步齒形帶損壞，導(dǎo)致工作臺(tái)實(shí)際轉(zhuǎn)數(shù)與檢測到的數(shù)值不符;(2)編碼器聯(lián)軸節(jié)損壞;(3)測量電路不良導(dǎo)致定位錯(cuò)誤。

　　故障解決：根據(jù)以上原因，我們對同步齒形帶和編碼器聯(lián)軸節(jié)，進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)一切正常，排除上述原因后，我們判斷極有可能是測量電路不良引起的故障，本機(jī)床是由RAC 2：2-200驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)交流伺服電機(jī)構(gòu)成Sl軸，由6Fxl l21-4BA測量模塊與一個(gè)1024脈沖的光電脈沖編碼器組成NC測量電路，在工作臺(tái)定位出現(xiàn)故障時(shí)，檢查工作臺(tái)定位PLC圖，PLC圖人板4Al-C8上輸人點(diǎn)E9.3、E9.4、E9.5、E9.6、E9.7是工作臺(tái)在旋轉(zhuǎn)聯(lián)結(jié)定位的相關(guān)點(diǎn)，輸出板4Al-C5上A2.2、A2.3、A2.4、A2.5、A2.6是相應(yīng)的輸出點(diǎn)，檢查這幾個(gè)點(diǎn)，工作狀態(tài)正常，從PLC圖上無法判斷故障原因，于是我們檢查測量電路模塊6Fx1，121- 4BA無報(bào)警顯示正常。在工作臺(tái)定位的過程中，用示波器測量編碼器的反饋信號(hào)，判定編碼器出現(xiàn)故障。于是我們拆下編碼器，拆下其外殼，發(fā)現(xiàn)其光電盤與底下的指示光柵距離大近，旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生摩擦，光電盤里圈不透光部分被摩擦劃了一個(gè)透光圓環(huán)，導(dǎo)致產(chǎn)生不良脈沖信號(hào)，經(jīng)更換編碼器問題解決，現(xiàn)在考慮當(dāng)初的報(bào)警沒有顯示測量電路故障，是因?yàn)榫幋a器光電盤還沒有完全損壞，是一個(gè)隨機(jī)性故障，CNC無法真實(shí)的顯示真正的報(bào)警內(nèi)容，因此數(shù)控設(shè)備的報(bào)警并不能完全徹底的說明故障原因，需要更加深入地進(jìn)行分析。

　　故障二：脈沖編碼器A相信號(hào)錯(cuò)誤導(dǎo)致軸運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)。

　　故障現(xiàn)象：FAUNUC 6ME系統(tǒng)雙面加工中心96年10月份X向在運(yùn)動(dòng)的過程中產(chǎn)生振動(dòng)，并且在CRT上出現(xiàn)NC416報(bào)警。

　　故障分析：根據(jù)故障現(xiàn)象，我們分析引起故障的原因可能有以下幾種。(1)速度控制單元出現(xiàn)故障;(2)位置檢測電路不良;(3)脈沖編碼器反饋電纜的連線和連接不良;(4)脈沖編碼器不良;(5)機(jī)床數(shù)據(jù)是否正確;(6)伺服電機(jī)及測速機(jī)故障。

　　故障解決：針對上述分析出的原因，對速度控制單元、主電路板、脈沖編碼器反饋電纜的連接和連線進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)一切正常，機(jī)床數(shù)據(jù)正常，然后將電動(dòng)機(jī)與機(jī)械部分脫開，用手轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，觀察713號(hào)診斷狀態(tài)，713診斷內(nèi)容為：713.3為X軸脈沖編碼器反饋信號(hào)，如果斷線，此位為1。713.2為X軸編碼器反饋一轉(zhuǎn)信號(hào)。713.1為X軸脈沖編碼器B相反饋信號(hào)。713.0為X軸脈沖編碼器A相反饋信號(hào)。713.2、713.1、713.0正常時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)為“0”、“1”不斷變化，在轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，發(fā)現(xiàn)713.0信號(hào)只為“0”不變“1”，我們又用示波器檢測脈沖編碼器的A相、B相和一轉(zhuǎn)信號(hào)，發(fā)現(xiàn)A相信號(hào)不正常，因此通過上述檢查可判定調(diào)軸脈沖編碼器不良，經(jīng)更換新編碼器，故障解決。

　　故障三：測速發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組線引起控制軸振動(dòng)的故障。

　　故障現(xiàn)象：從芬蘭引進(jìn)的IRB2000機(jī)器人98年10份出現(xiàn)故障，啟動(dòng)機(jī)器人，機(jī)器人在導(dǎo)軌(第七軸)上不運(yùn)行，并有強(qiáng)烈振動(dòng)，在控制器上出現(xiàn)506 1407和509 237報(bào)警。

　　故障分析：5006 1407報(bào)警內(nèi)容為：(1)機(jī)器人在第七軸運(yùn)行時(shí)遇到障礙;(2)驅(qū)動(dòng)電機(jī)超載，電磁剎車沒有松開;(3)驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過電流，但不能正確換向;(4)驅(qū)動(dòng)電機(jī)沒有通過電流。509 237報(bào)警內(nèi)容為：第七軸的測速發(fā)電機(jī)不良，測速機(jī)斷路。

　　故障解決：根據(jù)故障現(xiàn)象和報(bào)警內(nèi)容，我們對驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行檢查，驅(qū)動(dòng)電機(jī)為交流伺服電機(jī)，型號(hào)為NAC093A-O-WS-3-C/110-B-1，驅(qū)動(dòng)板為DSQC236B，該系統(tǒng)的檢測為測速發(fā)電機(jī)和脈沖編碼器對速度和位置進(jìn)行檢測控制，首先我們檢查各連接電纜的連線，接頭和驅(qū)動(dòng)板都正常，然后我們又檢查強(qiáng)電電路，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁剎車的時(shí)間繼電器有一觸點(diǎn)斷線，焊好后，重新啟動(dòng)，時(shí)間繼電器雖然工作正常，但是電機(jī)仍不能運(yùn)行，報(bào)警仍未消除，隨后我們把電機(jī)與機(jī)械部分脫開，只接通剎車電源，用手轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)不動(dòng)，同時(shí)測量剎車線圈，發(fā)現(xiàn)線圈燒損，經(jīng)修復(fù)剎車故障解除，506 1407報(bào)警消除，但是509 237報(bào)警仍未消除，機(jī)器人運(yùn)行仍有振動(dòng)，于是我們測量測速發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組，發(fā)現(xiàn)繞組斷線，因繞組線為0.2mm，線太細(xì)并且斷掉好幾根，修復(fù)難度太大，修復(fù)無望，于是我們向ABB公司定貨，經(jīng)更換測速發(fā)電機(jī)，故障解除。

　　故障四：脈沖編碼器受油污染，導(dǎo)致軸定位故障。

　　故障現(xiàn)象：SIEMENS 880臥式加工中心工作臺(tái)98年10月份在旋轉(zhuǎn)定位過程中出現(xiàn)故障，運(yùn)行中斷，CRT出現(xiàn)報(bào)警號(hào)： 1364報(bào)警內(nèi)容為1364 ORD 4B2 measuing System Dirty即測量系統(tǒng)受污染。

　　故障解決：根據(jù)故障報(bào)警內(nèi)容，我們先拆下檢測線路板和反饋電纜接頭，用酒精清洗其灰塵和油污，起動(dòng)工作臺(tái)，故障沒消除，隨后我們又拆下檢測工作臺(tái)位置的脈沖編碼器，發(fā)現(xiàn)里面充滿了大量機(jī)械油，原來有一通入編碼器的壓縮空氣氣路，壓縮空氣能把進(jìn)入編碼器的灰塵吹出，起到清潔編碼器的作用，這些機(jī)械油是由氣路通氣時(shí)，因壓縮空氣不潔凈，由壓縮空氣帶進(jìn)來的，我們用汽油把這些油污洗干凈，并提高壓縮空氣質(zhì)量，重新安裝好編碼器后，起動(dòng)工作臺(tái)，故障消除。

　　故障五：閉環(huán)電路檢測信號(hào)線折斷，導(dǎo)致控制軸運(yùn)行故障。

　　故障現(xiàn)象：SIEMENS 8系統(tǒng)臥式加工中心有一次正在工作過程中，機(jī)床突然停止運(yùn)行，CRT出現(xiàn)NC報(bào)警104，關(guān)斷電源重新起動(dòng)，報(bào)警消除，機(jī)床恢復(fù)正常，然而工作不久，又出現(xiàn)上述故障，如此反復(fù)。

　　故障分析及解決：查詢NC 1O4報(bào)警，內(nèi)容為：X軸測量閉環(huán)電纜折斷短路，信號(hào)丟失，不正確的門檻信號(hào)不正確的頻率信號(hào)，本機(jī)床的X、Y、Z三軸采用光柵尺對機(jī)床位移進(jìn)行位置檢測，進(jìn)行反饋控制形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。

　　根據(jù)故障現(xiàn)象和報(bào)警，我們先檢查讀數(shù)頭和光柵尺，光柵尺密封良好，里面潔凈，讀數(shù)頭和光柵尺沒有受到油污和灰塵污染，并且讀數(shù)頭和光柵尺正常，隨后我們又檢查差動(dòng)放大器和測量線路板，經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)不良現(xiàn)象，經(jīng)過這些工作后，我們把重點(diǎn)放在反饋電纜上，測量反饋端子，發(fā)現(xiàn)13號(hào)線電壓不穩(wěn)，停電后測量13號(hào)線，發(fā)現(xiàn)有較大電阻，經(jīng)仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)此線在X向隨導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的一段有一處將要折斷，似接非接，造成反饋值不穩(wěn)，偏離其實(shí)際值，導(dǎo)致電機(jī)失步，經(jīng)對斷線重新接線，起動(dòng)機(jī)床，故障消除。

　　故障六：脈沖編碼器感應(yīng)光電盤損傷導(dǎo)致加工件加工尺寸誤差。

　　故障現(xiàn)象：CNC 862數(shù)控20車床X向切削零件時(shí)尺寸出現(xiàn)誤差，達(dá)到0.30mm/250mm，CRT無報(bào)警顯示。

　　故障解決：本機(jī)床的X、Z軸為伺服單元控制直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，用光電脈沖編碼器作為位置檢測，據(jù)分析造成加工尺寸誤差的原因一般為：(1)X向滾珠絲杠與絲母副存在比較大的間隙或電機(jī)與絲杠相連接的軸承受損，導(dǎo)致實(shí)行行程與檢測到的尺寸出現(xiàn)誤差;(2)測量電路不良。

　　根據(jù)上述分析，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)絲杠與絲母間隙正常，軸承也無不良現(xiàn)象，測量電路的電纜連線和接頭良好，最后我們用示波器檢查編碼器的檢測信號(hào)，波形不正常。于是我們拆下編碼器，打開其外殼，發(fā)現(xiàn)光電盤不透光部分不知什么原因出現(xiàn)三個(gè)透明點(diǎn)致使檢測信號(hào)出現(xiàn)誤差，更換編碼器，問題解決，因?yàn)镃NC 862系統(tǒng)的自診斷功能不是特別強(qiáng)，因此在出現(xiàn)這樣的故障時(shí)，機(jī)床不停機(jī)，也無NC報(bào)警顯示：

　　還有幾次因檢測元件不良造成的設(shè)備故障，在此就不一一列述。

　　檢測元件是一種極其精密和容易受損的器件，一定要從下面幾個(gè)方面注意，進(jìn)行正確的使用和維護(hù)保養(yǎng)。

　　1.不能受到強(qiáng)烈振動(dòng)和摩擦以免損傷代碼板，不能受到灰塵油污的污染，以免影響正常信號(hào)的輸出。

　　2.工作環(huán)境周圍溫度不能超標(biāo)，額定電源電壓一定要滿足，以便于集成電路片子的正常工作。

　　3.要保證反饋線電阻，電容的正常，保證正常信號(hào)的傳輸。

　　4.防止外部電源、噪聲干擾，要保證屏蔽良好，以免影響反饋信號(hào)。

　　5.安裝方式要正確，如編碼器聯(lián)接軸要同心對正，防止軸超出允許的載重量，以保證其性能的正常。

　　總之，在數(shù)控設(shè)備的故障中，檢測元件的故障比例是比較高的，只要正確的使用并加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，對出現(xiàn)的問題進(jìn)行深入分析，就一定能降低故障率，并能迅速解決故障，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。