數(shù)控機(jī)床MDI面板故障的解決方法

周　昕

摘要 數(shù)控機(jī)床是一種集各種高科技于一身的精密加工設(shè)備。任何一部分發(fā)生故障都會(huì)造成設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)異常。以數(shù)控機(jī)床的MDI(手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入裝置)面板為例,介紹數(shù)控機(jī)床MDI面板產(chǎn)生故障的原因及解決方法。

關(guān)鍵詞 數(shù)控機(jī)床控制面板;輕觸按鍵;薄膜開關(guān)

中圖分類號(hào):TG519.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1671-489X(2009)27-0097-02

Numerical Control Machine MDI Panel Failures Solution//Zhou Xin

Abstract Numerical control machine is a various high technology integrated precision finishing equipment. any one part out of order all will result in equipment running abnormally. This paper take numerical control machine MDI (manual data input installation) panel as an example, introduce numerical control machine MDI panel failure production reasons and solutions.

key words numerical control machine control panel; touch key; thin-film switch

Authors address School of Mechatronics Engineering and Automation of Shanghai University, Shanghai 200444, China

數(shù)控機(jī)床是集高、精、尖技術(shù)于一體,集機(jī)械、電子、光學(xué)、液壓和氣動(dòng)于一身的高技術(shù)產(chǎn)品。數(shù)控機(jī)床有加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠、生產(chǎn)效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性好等眾多優(yōu)點(diǎn),在各個(gè)行業(yè)受到廣泛應(yīng)用。因此,學(xué)校為了加強(qiáng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力,培養(yǎng)更多掌握數(shù)控加工技術(shù)的高級(jí)人才,投入大量資金購置各種數(shù)控加工設(shè)備。

訓(xùn)練中心加工設(shè)備的操作者有別于工廠。工廠加工設(shè)備的操作者都是經(jīng)過嚴(yán)格培訓(xùn)的熟練操作工人,對(duì)機(jī)床性能都有一定的了解,對(duì)機(jī)床操作比較熟悉。而學(xué)校參加數(shù)控機(jī)床實(shí)習(xí)的大學(xué)生都是一、二年級(jí)的學(xué)生,從來沒有使用過數(shù)控機(jī)床,沒有經(jīng)過系統(tǒng)訓(xùn)練,更談不上操作經(jīng)驗(yàn)。因此,學(xué)生按機(jī)床面板按鈕時(shí)生怕機(jī)床沒有反應(yīng),故很多學(xué)生按按鈕時(shí)用力過大,長(zhǎng)期如此會(huì)造成機(jī)床操作面板失靈。

1 MDI面板失靈的狀態(tài)及檢測(cè)方法

1)當(dāng)按按鈕時(shí),機(jī)床沒有任何反應(yīng),不響應(yīng)輸入的指令。通過調(diào)用數(shù)控機(jī)床PMC的梯形圖進(jìn)行診斷,可以發(fā)現(xiàn)此按鈕對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)沒有接通(在梯形圖中,當(dāng)觸點(diǎn)接通時(shí),該觸點(diǎn)應(yīng)高亮顯示)。

2)若機(jī)床被鎖定在某種狀態(tài),則對(duì)其他操作不響應(yīng)。通過PMC梯形圖進(jìn)行診斷,可以發(fā)現(xiàn)該功能鍵的觸點(diǎn)始終處于高亮導(dǎo)通狀態(tài)。

3)操作者沒有按下按鈕,機(jī)床自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。該故障的危險(xiǎn)很大,該機(jī)床不能使用。

機(jī)床操作人員和維護(hù)人員都要經(jīng)常檢查數(shù)控機(jī)床的操作面板,對(duì)操作面板的故障應(yīng)有足夠的警覺,及時(shí)維護(hù)保養(yǎng),消除事故隱患。

2 MDI面板故障分析與解決方法

在數(shù)控機(jī)床MDI面板的故障中,機(jī)床面板按鈕與機(jī)床NC連線之間的短路、斷路或?qū)Φ囟搪返裙收暇S修相對(duì)簡(jiǎn)單,通過檢查各接線端子排可能的脫焊、接觸不良,采用萬用表測(cè)量各線段之間阻值即可查出故障點(diǎn)。若按鈕與NC連線沒有故障,則可把故障鎖定在按鈕上。根據(jù)多年的檢修經(jīng)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)按鈕損壞占絕大多數(shù)。

如圖1所示,數(shù)控機(jī)床上的按鈕一般有2種,即輕觸按鍵與薄膜開關(guān)。

2.1 輕觸按鍵輕觸按鍵(如圖1a所示)一般都是焊接在印刷電路板上,表面貼上薄膜面板。輕輕按下按鍵應(yīng)該有明顯清晰的“咔嗒”聲。正常狀態(tài)下用萬用表測(cè)量,按下時(shí)顯示阻值接近0,斷開時(shí)應(yīng)為無窮大;當(dāng)按下按鍵時(shí)斷時(shí)通時(shí)則需更換。

2.2 薄膜開關(guān)數(shù)控機(jī)床的控制按鍵除采用輕觸按鍵以外,大量采用薄膜開關(guān)。薄膜開關(guān)在數(shù)控機(jī)床上兼有面板和開關(guān)的雙重作用(如圖1b所示)。

1)薄膜開關(guān)的結(jié)構(gòu)。薄膜開關(guān)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、外形美觀和密封性好的優(yōu)點(diǎn),所以能抵抗氧化、油污等對(duì)開關(guān)的侵蝕,使用壽命比輕觸按鍵長(zhǎng),理論壽命可達(dá)100萬次以上。現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于各類微電腦控制的電子設(shè)備儀器中。

薄膜開關(guān)按基材不同可以分為軟性和硬性2類;按按鍵類型不同可分為有手感和無手感2類;按面板結(jié)構(gòu)可分為平面型和凹凸型2類。

薄膜開關(guān)結(jié)構(gòu)上由多層薄膜組成(如圖2所示),每層薄膜功能如下。

①面板層:主要用于按鍵功能指示及裝飾美觀。

②控制電路上層:在與電路下層對(duì)應(yīng)的位置上用絲網(wǎng)印刷的方法,用銀漿或炭漿印有一個(gè)個(gè)觸盤。

③控制電路下層:在與電路上層對(duì)應(yīng)的位置上用絲網(wǎng)印刷的方法,用銀漿或炭漿印有一個(gè)個(gè)觸點(diǎn)和正反面的走線。觸點(diǎn)常常設(shè)計(jì)成迷宮狀(如圖3所示)。

④墊膠層與夾膠層:在電路上層和電路下層觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置上開有10到12毫米的圓形小孔,用于控制電路上下層的絕緣隔離。當(dāng)電路上層按鍵受到外力作用時(shí),電路上層的觸盤與電路下層的觸點(diǎn)瞬間接通,輸出控制信號(hào);當(dāng)去除外力后,由于薄膜開關(guān)基材夾膠層的彈性,觸點(diǎn)迅速分離、復(fù)位,完成一次信號(hào)輸入過程。

⑤背面膠層:用于將薄膜開關(guān)面板黏帖在安裝位置上。

薄膜開關(guān)主要用于弱電控制線路中,正常情況下開關(guān)的2觸點(diǎn)呈斷開狀態(tài),當(dāng)有外力施于薄膜開關(guān)觸點(diǎn)上時(shí),常開觸點(diǎn)瞬時(shí)接通,外力消失后,開關(guān)觸點(diǎn)回復(fù)常開狀態(tài)。

2)薄膜開關(guān)產(chǎn)生故障的原因。薄膜開關(guān)產(chǎn)生故障的原因很多,主要表現(xiàn)在2個(gè)方面。

①薄膜開關(guān)本身質(zhì)量問題。薄膜開關(guān)一般采用多層薄膜黏合而成,故障會(huì)出現(xiàn)2種可能:若黏合工藝問題,可能出現(xiàn)觸點(diǎn)受潮、受油污侵蝕等情況,造成觸點(diǎn)氧化、接觸電阻變大等異常現(xiàn)象;又因?yàn)榭刂齐娐废聦邮遣捎媒z網(wǎng)印刷的銀漿、炭漿做成的電路,當(dāng)遇到銀漿、炭漿的質(zhì)量不佳、調(diào)和不均勻、印刷工藝質(zhì)量等問題時(shí),長(zhǎng)期使用后會(huì)導(dǎo)致銀遷移、電路斷裂、電阻升高等現(xiàn)象。

②使用者用力按鍵超過規(guī)定(理論操作力0.5 N～1 N)。按按鍵力量過大,一方面可能造成控制電路上層觸盤與控制電路下層觸點(diǎn)接觸后,因附著力不強(qiáng),觸盤上的炭漿、銀漿殘?jiān)じ皆谟|點(diǎn)表面,長(zhǎng)期積累造成按鍵短路;另一方面控制電路上下層是通過中間夾膠層來隔離絕緣的,夾膠層上對(duì)應(yīng)按鍵上下觸點(diǎn)、觸盤位置有一個(gè)小洞,用力過大也會(huì)造成小洞邊緣的切口對(duì)控制電路下層上用絲網(wǎng)印刷的銀質(zhì)或碳質(zhì)電路施壓,長(zhǎng)期使用造成電路斷裂,致使按鍵開路。

3)薄膜開關(guān)故障的修復(fù)方法。薄膜開關(guān)雖小,一旦發(fā)生故障,將嚴(yán)重影響數(shù)控機(jī)床的使用,不能實(shí)現(xiàn)機(jī)床功能的切換,給實(shí)踐教學(xué)工作帶來不便。曾嘗試采用直接購買方式解決薄膜開關(guān)面板的修復(fù),但是這種產(chǎn)品的薄膜開關(guān)面板廠家已經(jīng)不生產(chǎn);若要,只能采用定制產(chǎn)品,因此價(jià)格昂貴。面對(duì)這樣一種情況,經(jīng)過長(zhǎng)期探索,總結(jié)出如下修復(fù)方法。

①當(dāng)發(fā)現(xiàn)按鍵始終處于接通狀態(tài)時(shí),用萬用表測(cè)量處于低阻狀態(tài)。其故障是控制電路上層的觸盤有殘?jiān)袈?黏附在控制電路下層的觸點(diǎn)表面使觸點(diǎn)短路。解決方法:從設(shè)備上卸下薄膜開關(guān)面板(卸下時(shí)不要彎折面板),用電吹風(fēng)或烘箱慢慢加熱薄膜開關(guān)的邊緣至黏合薄膜分離,用手術(shù)刀揭開控制電路上層和夾膠層,直到發(fā)生故障的按鍵為止。可以進(jìn)行控制電路上層缺損觸盤的修補(bǔ),也可采用手術(shù)刀剝離觸點(diǎn)上的殘?jiān)８鶕?jù)多年的經(jīng)驗(yàn),不宜撕開夾膠層與控制電路下層,其原因是很可能會(huì)使控制電路下層的銀質(zhì)或碳質(zhì)電路剝離、斷裂,導(dǎo)致薄膜開關(guān)面板報(bào)廢。清理完觸點(diǎn)后用萬用表檢測(cè)其阻值,若阻值變大則短路故障基本修復(fù)。將薄膜開關(guān)重新黏好,再次用萬用表測(cè)量電阻,若阻值隨按鍵接通和斷開變化說明故障已經(jīng)排除。

②若按下按鍵,用萬用表測(cè)量處于高阻狀態(tài),則可能是控制電路上層的觸盤磨損氧化,電阻變大,需要修復(fù)觸盤。修復(fù)觸盤必須采用導(dǎo)電涂料。市場(chǎng)上的導(dǎo)電涂料有2種,即用導(dǎo)電石墨制成的碳漿和用銀微粒制成的銀漿,銀漿效果較好。解決方法:用刀片將控制電路上層的觸盤刮掉(注意:不能破壞基材)。涂抹銀漿前一定要均勻攪拌,涂抹銀漿的厚薄只能憑經(jīng)驗(yàn)。涂抹銀漿太薄則接觸電阻大,會(huì)發(fā)生接觸不良的現(xiàn)象;涂抹銀漿太厚則雖然電阻正好,但附著力、黏合力和柔軟性不佳,會(huì)再次發(fā)生薄膜開關(guān)觸點(diǎn)短路。涂好刮平后,按照銀漿使用要求放入烘箱,按指定溫度和規(guī)定時(shí)間加熱固化。如ED427的導(dǎo)電銀漿就要在93攝氏度的烘箱中放置30分鐘固化。觸盤修復(fù)后,可按照上述檢測(cè)方法檢驗(yàn)。

③若用力按按鍵,造成夾膠層小洞邊緣出現(xiàn)切口,切斷控制電路下層走線。對(duì)于這種情況,只能更換薄膜開關(guān)。解決方法:在市場(chǎng)上尋找專業(yè)面板制造商,按照提供的報(bào)廢薄膜開關(guān)復(fù)制一些薄膜開關(guān),其費(fèi)用相對(duì)設(shè)備廠家便宜得多;并且備份一些薄膜開關(guān),以便快速修復(fù)機(jī)床薄膜開關(guān)。

3 結(jié)論

本文是長(zhǎng)期維護(hù)數(shù)控機(jī)床MDI控制面板時(shí)總結(jié)的一些經(jīng)驗(yàn)。通過上述方法,已經(jīng)成功地修復(fù)多臺(tái)數(shù)控機(jī)床的面板故障。此方法還可推廣到到其他使用薄膜開關(guān)的電氣設(shè)備上。在設(shè)備的維護(hù)中,只要認(rèn)真研究、仔細(xì)觀察故障的狀態(tài),分析故障產(chǎn)生的原因及所處的部位,就可以用最少的費(fèi)用修復(fù)設(shè)備。