基于A950 數控系統的坐標開環故障維修

楊文健

(中國工業成都飛機工業集團有限責任公司數控加工廠，四川 成都 610092)

一臺五坐標立臥式轉換加工中心配置數控系統是美國辛辛那提.米拉克龍公司ACRAMATIC 950(簡稱A950)，5 個坐標伺服驅動采用西門子驅動6SC61 -101，直線坐標X、Y、Z 位置環檢測元件使用德國海登漢的光柵尺LS703C 部件，構成全閉環回路系統。

1 故障現象

機床運行Y 坐標時，頻繁出現報警:“code 2003 Y Axis open loop ”，Y 坐標開環。

2 故障分析

根據A950 系統報警信息，查找機床報警文本，內容如下:

原因:未接收到坐標反饋信號或測量信號太小。

解決方法:檢查報警Y 坐標增益設置、坐標定義表和反饋回路。

根據故障現象分析:Y 坐標全閉環回路涉及系統部分有如下方面:(1)A950 系統坐標參數表的設置;(2)A950 系統上層板SOH(Servo Overhead);(3)A950系統二軸數字伺服反饋板DV2;(4)A950 系統的伺服控制板SCPU;(5)位置檢測電纜;(6)EXE 插值倍頻器;(7)A950 系統母板(Motherboard);(8)光柵尺linear scale 和掃描頭scanning head LS703C。

3 故障排除

根據故障現象與分析，逐一按上述相關系統部分進行排查:

(1)首先對照廠家交付機床時A950 系統參數設置表檢查，參數設置正確;(2)更換A950 系統槽1 伺服上層板SOH，故障依舊;(3)把A950 系統槽2 與槽3的二軸數字伺服反饋板DV2 板互相交換，報警還是出現在Y 坐標開環;(4)把A950 系統槽6 伺服控制板SCPU 用備件板更換，故障依舊;(5)從機床電路原理圖分析，Y 坐標位置環檢測信號送到系統處理過程:從光柵尺掃描頭信號通過連接信號電纜到EXE 插值倍頻器輸入端，信號經過EXE 插值倍頻器放大后輸出，再從EXE 插值倍頻器輸出端連接到A950 系統母板右側伺服接口Servo 2，信號經過母板伺服總線1 -5 槽P1 連接器和6 -7 槽的P2 連接器到達A950 系統伺服上層板SOH、二軸數字伺服反饋板DV2 板和小規模伺服控制板SCPU 板，任何一個環節出問題，都會出現上述報警“code 2003 Y Axis open loop”。檢查A950 系統相關板子，故障現象沒改變。對反饋信號電纜進行通斷和屏蔽檢查，此電纜為9 芯帶屏蔽的，檢查時尤其注意里面3 組兩芯帶屏蔽的雙絞線屏蔽線是否連接好，電纜檢查是好的;(6)把X 和Y 坐標的EXE 插值倍頻器進行交換，Y 坐標開環報警依然存在;(7)A950 系統母板上P1、P2 連接器、伺服接口servo2 插頭和二軸數字伺服反饋板DV2 板不良也會引起開環報警。為驗證母板上P1、P2 連接器、伺服接口servo 2 和二軸數字伺服反饋板DV2 板的好壞，把插入伺服接口Servo 1接口的X 坐標位置檢測信號和指令信號線與插入伺服接口Servo 2 的Y 坐標位置檢測信號和指令信號線的相互交換，并在CRT 顯示器上進入SERVICE 菜單的子菜單AXIS CFG 下相應更改設置，X 設置由Servo 1 改為Servo 2，Y 設置由Servo 2 改為Servo 1，依舊報警Y 軸開環，這說明A950 系統的母板P1、P2 連接器、伺服接口Servo 2 插頭和二軸數字伺服反饋板DV2 板沒問題;(8)通過以上檢查分析，問題應該出在掃描頭或光柵尺上。掃描頭型號是LS703C，由于無備件更換，要想驗證可以利用X 坐標的，但要取X 坐標的掃描頭裝到Y 軸去試，難度很大，還有可能損壞X 坐標掃描頭的風險，決定先把Y 坐標光柵尺取下檢查清潔。

機床Y 坐標位置檢測元件采用HEIDENHAIN 光柵尺和掃描頭及其相應的EXE 插值倍頻器，尺子型號是LS703C 透射型尺，定尺尺體為光學玻璃制成，光柵密度為50 線/mm，測量長度1 740 mm。光柵尺在常規下是不易出現故障的，但是機床工作環境油霧污染重，會增加故障率。光柵尺由于其內部結構復雜和精密，一般情況下只能十分小心地進行就地清擦，如果萬不得已需要拆裝，將是一件艱難而又有風險的工作，稍有不慎，就會造成新的故障，甚至永久性的損壞。由于機床環境就地清擦不行，只好取下到環境好的地方清擦。取下時注意:定位部件一定做好標記。對光柵尺的檢修主要有3 種:就地清擦、信號測試和軸尺處理。

從機床取下光柵尺拿到干凈環境，首先把光柵尺子外殼清潔處理干凈，把兩邊端蓋打開，取掉密封條端頭卡子，抽出密封條，這樣可直接觀察玻璃尺子，用一段鐵絲彎制成一個專用的“擦拭器”，擦拭器的頭部纏裹著幾層綢布(或鹿皮)并以細銅絲捆緊，沾少量的無水酒精(或丙酮)插入尺內順著軸向擦拭尺面。擦拭干凈完畢，裝上密封條、兩端卡子和兩邊端蓋，操作時應注意以下幾點:

①如是金屬帶光柵尺，有名牌那端的端蓋最好不打開，里面有張力調節機構，無法觀察到尺體內部;

②擦拭器的頭部只能以柔軟的綢布接觸尺面，絕對禁止鐵絲和鋼絲接觸尺面;

③擦拭時只能順一個方向擦，不可來回擦，且用力要均勻，發現有臟痕應立即更換綢布，一直到無臟痕為止。一般情況下只對有故障處進行局部擦拭;

④在擦拭基準零點附近時，應事先探好磁路擋塊的目前位置，并做好標記，以免擦拭時發生錯位而出現新的回零故障;

⑤清擦結束后將密封條恢復其密閉位置，防止臟物進入尺內。

光柵尺清潔后重新裝回機床，回原點時出現報警“code 14718 Y axis not align”，Y 軸找不到原點。分析掃描頭LS703C 有問題，為了證實分析正確，取下光柵尺和掃描頭，用雙蹤示波器檢查，在掃描頭9 芯圓插頭的上接示波器觀察波形，按照產品型號找到掃描頭9芯圓插頭各端子信號腳連接如表1。

表1

從3、4 腳接入穩壓電源5 V，注意極性一定要正確，否則會損壞掃描頭。然后將雙蹤示波器的兩測頭接入1、2 腳和5、6 腳，一邊慢慢地勻速推動掃描頭，一邊觀察示波器上波形。正常情況下，應該能清晰觀察到兩組相差90°的正余弦波形，但此時示波器無波形。隨后又把示波器測頭接入掃描頭7、8 腳，按上述方法慢慢地勻速推動掃描頭，觀察基準信號波形。正常應該是每隔一柵格，一個單脈沖一現即逝的信號，但在整個尺子范圍沒任何波形出現。綜合上述檢查，確認掃描頭LS703C 損壞了。

由于一時無掃描頭LS703C 備件，只好等待備件買回，約一個多月后備件買回，更換掃描頭LS703C，運行Y 坐標以及回原點時報警消除，機床恢復正常。

4 結語

通過上述故障的排除總結得出:遇到類似故障，涉及面廣，技術含量高，利用軟、硬件和儀器等來判斷故障點，還需認真做好每個環節的工作，由易到難。光柵尺和掃描頭是貴而嬌氣的，處理時要小心謹慎，以免得不嘗失。還有平時要及時訂購損壞備件，這樣可以節約故障排除時間，提高維修效率。

［1］沈兵.數控機床數控系統維修技術與實例［M］.北京:機械工業出版社，2001.

［2］Cincinnati Milacron Acramatic A950，control reference manual［Z］.

［3］Heidenhain LB302/LB302C，mounting instruction［Z］.

［4］Cincinnati Milacron Acramatic A950，machining center of 5 -axis type T35 circuit diagram［Z］.

［5］Cincinnati Milacron Acramatic A950，machining center of 5 -axis type T35 alarm text［Z］.