旋轉編碼器維修|海德漢/發(fā)格/雷尼紹圓光柵：HEIDENHAIN海德漢、OMRON歐姆龍、西班牙FAGOR發(fā)格、?SUMTAK森泰克、Kubler庫伯勒、TAMAGAWA多摩川、Pepperl+Fuchs倍加福、KOYO光洋、BAUMER堡盟、SICK西克、長春禹衡、Autonics奧托尼克斯、NEMICON內密控、發(fā)那科、西門子編碼器信號丟失或失真、機械磨損或卡滯、回不到或找不到參考點等故障。
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編碼器（encoder）是將信號（如比特流）或數(shù)據(jù)進行編制、轉換為可用以通訊、傳輸和存儲的信號形式的設備。編碼器把角位移或直線位移轉換成電信號，前者稱為碼盤，后者稱為碼尺。按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種；按照工作原理編碼器可分為增量式和Absolute兩類。增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。Absolute編碼器的每一個位置對應一個確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關，而與測量的中間過程無關
旋轉編碼器維修|海德漢/發(fā)格/雷尼紹圓光柵故障維修內容：
1、信號丟失或失真
- 原因：接線松動、電纜老化、電源電壓不穩(wěn)（如低于額定電壓10%）。
2、機械磨損或卡滯
- 原因：軸承潤滑不足、粉塵侵入等。
3、電氣干擾
- 原因：附近變頻器、電機等產生電磁噪聲。
4、?電纜故障?
：檢查斷路或短路，更換耐彎曲電纜（如拖鏈系統(tǒng)）。
5、安裝松動?：重新緊固并校準位置。??
5、?老化磨損?：定期更換易損件（如電池、電刷）。??
6、?供電電壓不穩(wěn)?
：使用穩(wěn)壓器或UPS，避免與大功率設備共用電源。??
?7、溫度過高或污染?：確保工作環(huán)境通風，定期清除灰塵，必要時密封防護。
8、?測量精度下降?：光柵污染或光學元件老化導致，需清潔光柵并更換失效元件。??
9、?重復性差?：電子元件失效引起，應檢測信號波形并維修電路。??
10、?軸磨損或斷裂?：因負載過大或安裝不當引起，需更換同規(guī)格軸并確保安裝同心度。??
11、?軸承損壞?：表現(xiàn)為噪音增大，需檢查潤滑狀態(tài)并更換軸承。??
12、?無信號輸出?：內部元件損壞或電源故障，需檢查供電電壓（如+5V電源是否低于4.75V）并更換損壞部件。
13、?信號不穩(wěn)定?：線纜接觸不良或電磁干擾導致，應使用屏蔽電纜并確?？煽拷拥?。??
14、編碼器本身故障
編碼器本身元器件出現(xiàn)故障，導致其不能產生和輸出正確的波形。這種情況下需更換編碼器或維修其內部器件。
15、編碼器連接電纜故障
這種故障出現(xiàn)的幾率高，維修中經常遇到。通常是因為編碼器電纜斷路、短路或接觸不良等原因造成，這時需更換電纜或接頭。還應特別注意是否是由于電纜固定不緊，造成松動引起開焊或斷路，這時需卡緊電纜。
16、編碼器電源電壓過低
編碼器的電源電壓通常不能低于4.75V，造成過低的原因是供電電源故障或電源傳送電纜阻值偏大而引起損耗，這時需檢修電源或更換電纜。
17、絕對式編碼器電池電壓下降
這種故障需更換電池，如果參考點位置記憶丟失，還需執(zhí)行重回參考點操作。
18、編碼器電纜屏蔽線未接或脫落
這會引入干擾信號，使波形不穩(wěn)定，影響通信，保證屏蔽線可靠的焊接及接地。
19、編碼器安裝松動
這種故障會影響位置控制精度，造成停止和移動中位置偏差量超差，甚至剛開機即產生伺服系統(tǒng)過載報警。
20、光柵污染
這會使信號輸出幅度下降，可以用脫脂棉沾輕輕擦除油污來解決。
21.信號輸出異常：編碼器輸出的信號不穩(wěn)定或缺失。
22.機械損壞：由于外部沖擊或長時間使用導致的機械部件損壞。
23.電氣連接問題：編碼器與控制系統(tǒng)之間的連接不良或中斷。
編碼器故障的原因
旋轉編碼器故障的原因主要有以下幾點：
1.電機線路接觸不良。
2.編碼器摩擦導致故障。
3.編碼器磁極磁力不足。
4.編碼器傳感器損壞。
在維修編碼器之前，先要了解常見的故障類型。常見的編碼器故障包括：
1.信號輸出異常：編碼器輸出的信號不穩(wěn)定或缺失。
2.機械損壞：由于外部沖擊或長時間使用導致的機械部件損壞。
3.電氣連接問題：編碼器與控制系統(tǒng)之間的連接不良或中斷。
在進行編碼器維修之前，需要做好以下準備工作：
1.工具準備：準備必要的維修工具，如螺絲刀、萬用表、焊臺等。
2.安全防護：確保工作環(huán)境安全，避免靜電對編碼器造成損害。
3.故障診斷：對編碼器進行初步檢查，確定故障類型和范圍。
1.外觀檢查：檢查編碼器的外觀是否有損壞或異常。如有明顯損傷，應根據(jù)具體情況進行修復或更換部件。
2.信號測試：使用萬用表測試編碼器的輸出信號，確保其符合規(guī)格要求。如信號異常，應檢查內部電路和連接。
3.機械部件檢查：檢查編碼器的機械部件，如軸承、齒輪等，確保其運轉順暢。如有磨損或松動，應及時更換或緊固。
4.清潔保養(yǎng)：定期對編碼器進行清潔保養(yǎng)，去除灰塵和污垢，保持其良好的工作環(huán)境。
1.遵循安全操作規(guī)程，避免在維修過程中造成人員傷害或設備損壞。
2.在拆卸編碼器時，要詳細記錄每個部件的位置和連接方式，以便在維修完成后能夠正確組裝。
3.維修過程中要注意保持清潔，避免灰塵和雜物進入編碼器內部。
4.在更換部件時，要使用與原部件相同型號和規(guī)格的零件，確保編碼器的性能不受影響。
維修完成后，需要對編碼器進行測試，確保其性能恢復正常。測試內容包括：
1.信號輸出測試：檢查編碼器的輸出信號是否穩(wěn)定。
2.機械部件測試：檢查編碼器的機械部件是否運轉順暢，無異常聲音。
3.負載測試：在正常工作負載下測試編碼器的性能，確保其能夠承受實際工作條件。
旋轉編碼器維修|海德漢/發(fā)格/雷尼紹碼盤維修案例：
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發(fā)格（FAGOR）編碼器維修常見故障及解決方案如下：
常見故障及處理
?發(fā)格（FAGOR）編碼器光柵污染或安裝問題?
光柵污染會導致信號丟失或原點丟失，需清潔碼盤并檢查安裝是否過緊或未對中。 ?
發(fā)格（FAGOR）編碼器?電纜故障?
電纜屏蔽線脫落、斷路或接觸不良會導致信號干擾，需檢查焊接及接地情況，必要時更換電纜。 ?
?發(fā)格（FAGOR）編碼器碼盤破裂或損傷?
物理損傷可能導致內部元件損壞，需更換碼盤或維修內部器件。 ?
?發(fā)格（FAGOR）編碼器電氣干擾或電源問題?
電源電壓不穩(wěn)（如+5V電源低于4.75V）或屏蔽線接地不良會引發(fā)信號異常，需穩(wěn)定電源并確保接地可靠。 ?
維修服務
?維修周期?：通常3天
?質保期?：維修后提供6個月質保
?服務內容?：檢測、保養(yǎng)、安裝調試及技術支持 ?
編碼器可按以下方式來分類。
1、按碼盤的刻孔方式不同分類
（1）增量型：就是每轉過單位的角度就發(fā)出一個脈沖信號(也有發(fā)正余弦信號，然后對其進行細分，斬波出頻率更高的脈沖)，通常為A相、B相、Z相輸出，A相、B相為相互延遲1/4周期的脈沖輸出，根據(jù)延遲關系可以區(qū)別正反轉，而且通過取A相、B相的上升和下降沿可以進行2或4倍頻；Z相為單圈脈沖，即每圈發(fā)出一個脈沖。一般意義上的增量編碼器內部無存儲器件，故不具有斷電數(shù)據(jù)保持功能，數(shù)控機床必須通過“回參考點"操作來確定計數(shù)基準與進行實際位置“清零"。
（2）Absolute型：就是對應一圈，每個基準的角度發(fā)出一個與該角度對應二進制的數(shù)值，通過外部記圈器件可以進行多個位置的記錄和測量。Absolute編碼器的輸出可直接反映360°范圍內的Absolute角度，Absolute位置可通過輸出信號的幅值或光柵的物理編碼刻度鑒別,前者稱旋轉變壓器(Rotating Transformer)；后者稱Absolute編碼器(Absolute-value Encoder)。
2、按信號的輸出類型分為：電壓輸出、集電極開路輸出、推拉互補輸出和長線驅動輸出。
3、以編碼器機械安裝形式分類
（1）有軸型：有軸型又可分為夾緊法蘭型、同步法蘭型和伺服安裝型等。
（2）軸套型：軸套型又可分為半空型、全空型和大口徑型等。
4、以編碼器工作原理可分為：光電式、磁電式和觸點電刷式。
常見故障
1、編碼器本身故障：是指編碼器本身元器件出現(xiàn)故障，導致其不能產生和輸出正確的波形。這種情況下需更換編碼器或維修其內部器件。
2、編碼器連接電纜故障：這種故障出現(xiàn)的幾率高，維修中經常遇到，應是先考慮的因素。通常為編碼器電纜斷路、短路或接觸不良，這時需更換電纜或接頭。還應特別注意是否是由于電纜固定不緊，造成松動引起開焊或斷路，這時需卡緊電纜。
3、編碼器+5V電源下降：是指+5V電源過低， 通常不能低于4.75V，造成過低的原因是供電電源故障或電源傳送電纜阻值偏大而引起損耗，這時需檢修電源或更換電纜。
4、Absolute編碼器電池電壓下降：這種故障通常有含義明確的報警，這時需更換電池，如果參考點位置記憶丟失，還須執(zhí)行重回參考點操作。
5、編碼器電纜屏蔽線未接或脫落：這會引入干擾信號，使波形不穩(wěn)定，影響通信的精度，須保證屏蔽線可靠的焊接及接地。
6、編碼器安裝松動：這種故障會影響位置控制 精度，造成停止和移動中位置偏差量差，甚至剛一開機即產生伺服系統(tǒng)過載報警，請?zhí)貏e注意。
7、光柵污染 這會使信號輸出幅度下降，必須用脫脂棉輕輕擦除油污。
8、編碼器高速端未對中或安裝過緊：這會導致編碼器的滾珠軸承磨損發(fā)熱，軸承內潤滑油泄漏污染碼盤，進而影響信號采集。
安裝使用
Absolute旋轉編碼器的機械安裝使用：
Absolute旋轉編碼器的機械安裝有高速端安裝、低速端安裝、輔助機械裝置安裝等多種形式。
高速端安裝：安裝于動力馬達轉軸端（或齒輪連接），此方法優(yōu)點是分辨率高，由于多圈編碼器有4096圈，馬達轉動圈數(shù)在此量程范圍內，可充分用足量程而提高分辨率，缺點是運動物體通過減速齒輪后，來回程有齒輪間隙誤差，一般用于單向高精度控制定位，例如軋鋼的輥縫控制。另外編碼器直接安裝于高速端，馬達抖動須較小，不然易損壞編碼器。
低速端安裝：安裝于減速齒輪后，如卷揚鋼絲繩卷筒的軸端或后一節(jié)減速齒輪軸端，此方法已無齒輪來回程間隙，測量較直接，精度較高，此方法一般測量長距離定位，例如各種提升設備，送料小車定位等。
輔助機械安裝：
常用的有齒輪齒條、鏈條皮帶、摩擦轉輪、收繩機械等。
接線方法
旋轉編碼器是一種光電式旋轉測量裝置，它將被測的角位移直接轉換成數(shù)字信號（高速脈沖信號）。
編碼器如以信號原理來分，有增量型編碼器，Absolute編碼器。
我們通常用的是增量型編碼器，可將旋轉編碼器的輸出脈沖信號直接輸入給PLC，利用PLC的高速計數(shù)器對其脈沖信號進行計數(shù)，以獲得測量結果。不同型號的旋轉編碼器，其輸出脈沖的相數(shù)也不同，有的旋轉編碼器輸出A、B、Z三相脈沖，有的只有A、B相兩相，
編碼器有5條引線，其中3條是脈沖輸出線，1條是COM端線，1條是電源線（OC門輸出型）。編碼器的電源可以是外接電源，也可直接使用PLC的DC24V電源。電源“-"端要與編碼器的COM端連接，“+ "與編碼器的電源端連接。編碼器的COM端與PLC輸入COM端連接，A、B、Z兩相脈沖輸出線直接與PLC的輸入端連接，A、B為相差90度的脈沖，Z相信號在編碼器旋轉一圈只有一個脈沖，通常用來做零點的依據(jù)，連接時要注意PLC輸入的響應時間。旋轉編碼器還有一條屏蔽線，使用時要將屏蔽線接地，提高抗干擾性。
編碼器-----------PLC
A-----------------X0
B-----------------X1
Z------------------X2
+24V------------+24V
COM------------- -24V-----------COM
工作原理
由一個中心有軸的光電碼盤，其上有環(huán)形通、暗的刻線，有光電發(fā)射和接收器件讀取，獲得四組正弦波信號組合成A、B、C、D,每個正弦波相差90度相位差（相對于一個周波為360度），將C、D信號反向，疊加在A、B兩相上，可增強穩(wěn)定信號；另每轉輸出一個Z相脈沖以代表零位參考位。
由于A、B兩相相差90度，可通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉與反轉，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。編碼器碼盤的材料有玻璃、金屬、塑料，玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線，其熱穩(wěn)定性好，精度高，金屬碼盤直接以通和不通刻線，不易碎，但由于金屬有一定的厚度，精度就有限制，其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個數(shù)量級，塑料碼盤是經濟型的，其成本低，但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。
分辨率—編碼器以每旋轉360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率，也稱解析分度、或直接稱多少線，一般在每轉分度5~10000線。
主要作用
它是一種將旋轉位移轉換成一串數(shù)字脈沖信號的旋轉式傳感器，這些脈沖能用來控制角位移，如果編碼器與齒輪條或螺旋絲杠結合在一起，也可用于測量直線位移。
編碼器產生電信號后由數(shù)控裝置CNC、可編程邏輯控制器PLC、控制系統(tǒng)等來處理。這些傳感器主要應用在下列方面：機床、材料加工、電動機反饋系統(tǒng)以及測量和控制設備。在ELTRA編碼器中角位移的轉換采用了光電掃描原理。讀數(shù)系統(tǒng)是基于徑向分度盤的旋轉，該分度由交替的透光窗口和不透光窗口構成的。此系統(tǒng)全部用一個紅外光源垂直照射，這樣光就把盤子上的圖像投射到接收器表面上，該接收器覆蓋著一層光柵，稱為準直儀，它具有和光盤相同的窗口。接收器的工作是感受光盤轉動所產生的光變化，然后將光變化轉換成相應的電變化。一般地，旋轉編碼器也能得到一個速度信號，這個信號要反饋給變頻器，從而調節(jié)變頻器的輸出數(shù)據(jù)。故障現(xiàn)象：1、旋轉編碼器壞（無輸出）時，變頻器不能正常工作，變得運行速度很慢，而且一會兒變頻器保護，顯示“PG斷開"...聯(lián)合動作才能起作用。要使電信號上升到較高電平，并產生沒有任何干擾的方波脈沖，這就必須用電子電路來處理。編碼器pg接線與參數(shù)矢量變頻器與編碼器pg之間的連接方式，必須與編碼器pg的型號相對應。一般而言，編碼器pg型號分差動輸出、集電極開路輸出和推挽輸出三種，其信號的傳遞方式必須考慮到變頻器pg卡的接口，因此選擇合適的pg卡型號或者設置合理.
編碼器一般分為增量型與Absolute型，它們的區(qū)別：在增量編碼器的情況下，位置是從零位標記開始計算的脈沖數(shù)量確定的，而Absolute編碼器的位置是由輸出代碼的讀數(shù)確定的。在一圈里，每個位置的輸出代碼的讀數(shù)； 因此，當電源斷開時，Absolute編碼器并不與實際的位置分離。如果電源再次接通，那么位置讀數(shù)仍是當前的，有效的； 不像增量編碼器那樣，必須去尋找零位標記。
編碼器類型很多，如電梯編碼器、機床編碼器、伺服電機編碼器等，并且編碼器都是智能型的，有各種并行接口可以與其它設備通訊。
編碼器是把角位移或直線位移轉換成電信號的一種裝置。前者成為碼盤，后者稱碼尺．按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種．接觸式采用電刷輸出，一電刷接觸導電區(qū)或絕緣區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“1"還是“0"；非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件時以透光區(qū)和不透光區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“1"還是“0"。
旋轉增量式編碼器以轉動時輸出脈沖，通過計數(shù)設備來知道其位置，當編碼器不動或停電時，依靠計數(shù)設備的內部記憶來記住位置。這樣，當停電后，編碼器不能有任何的移動，當來電工作時，編碼器輸出脈沖過程中，也不能有干擾而丟失脈沖，不然，計數(shù)設備記憶的零點就會偏移，而且這種偏移的量是無從知道的，只有錯誤的生產結果出現(xiàn)后才能知道。解決的方法是增加參考點，編碼器每經過參考點，將參考位置修正進計數(shù)設備的記憶位置。在參考點以前，是不能保證位置。為此，在工控中就有每次操作先找參考點，開機找零等方法。這樣的編碼器是由碼盤的機械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。
Absolute編碼器由機械位置決定的每個位置，它無需記憶，無需找參考點，而且不用一直計數(shù)，什么時候需要知道位置，什么時候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。
由于Absolute編碼器在定位方面明顯地優(yōu)于增量式編碼器，已經越來越多地應用于工控定位中。Absolute編碼器因其高精度，輸出位數(shù)較多，如仍用并行輸出，其每一位輸出信號必須確保連接很好，對于較復雜工況還要隔離，連接電纜芯數(shù)多，由此帶來諸多不便和降低可靠性，因此Absolute編碼器在多位數(shù)輸出型，一般均選用串行輸出或總線型輸出，德國生產的Absolute編碼器串行輸出的是SSI（同步串行輸出）。
多圈Absolute編碼器。編碼器生產廠家運用鐘表齒輪機械的原理，當中心碼盤旋轉時，通過齒輪傳動另一組碼盤（或多組齒輪，多組碼盤），在單圈編碼的基礎上再增加圈數(shù)的編碼，以擴大編碼器的測量范圍，這樣的絕對編碼器就稱為多圈式Absolute編碼器，它同樣是由機械位置確定編碼，每個位置編碼不重復，而無需記憶。多圈編碼器另一個優(yōu)點是由于測量范圍大，這樣在安裝時不必要費勁找零點，將某一中間位置作為起始點就可以了，而大大簡化了安裝調試難度。多圈式Absolute編碼器在長度定位方面的優(yōu)勢明顯，已經越來越多地應用于工控定位中。
信號輸出
信號輸出有正弦波（電流或電壓），方波(TTL、HTL)，集電極開路(PNP、NPN)，推拉式多種形式，其中TTL為長線差分驅動（對稱A,A-;B,B-;Z,Z-）,HTL也稱推拉式、推挽式輸出，編碼器的信號接收設備接口應與編碼器對應。
信號連接—編碼器的脈沖信號一般連接計數(shù)器、PLC、計算機,PLC和計算機連接的模塊有低速模塊與高速模塊之分，開關頻率有低有高。
如單相聯(lián)接，用于單方向計數(shù)，單方向測速。
A.B兩相聯(lián)接，用于正反向計數(shù)、判斷正反向和測速。
A、B、Z三相聯(lián)接，用于帶參考位修正的位置測量。
A、A-,B、B-,Z、Z-連接，由于帶有對稱負信號的連接，電流對于電纜貢獻的電磁場為0,衰減小，抗干擾好，可傳輸較遠的距離。
對于TTL的帶有對稱負信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達150米。
對于HTL的帶有對稱負信號輸出的編碼器，信號傳輸距離可達300米。
選型注意
應注意三方面的參數(shù)：
1、機械安裝尺寸：包括定位止口，軸徑，安裝孔位;電纜出線方式;安裝空間體積;工作環(huán)境防護等級是否滿足要求。
2、分辨率：即編碼器工作時每圈輸出的脈沖數(shù)，是否滿足設計使用精度要求。
3、電氣接口：編碼器輸出方式常見有推拉輸出(F型HTL格式)，電壓輸出(E)，集電極開路(C，常見C為NPN型管輸出，C2為PNP型管輸出)，長線驅動器輸出。其輸出方式應和其控制系統(tǒng)的接口電路相匹配。
優(yōu)缺點
光電編碼器
優(yōu)點：體積小，精度高，本身分辨度可以很高，無接觸無磨損;同一品種既可檢測角度位移，又可在機械轉換裝置幫助下檢測直線位移;多圈光電Absolute編碼器可以檢測相當長量程的直線位移(如25位多圈)。壽命長，安裝隨意，接口形式豐富，價格合理。成熟技術。
缺點：但對戶外及環(huán)境下使用提出較高的保護要求；量測直線位移需依賴機械裝置轉換，需消除機械間隙帶來的誤差；檢測軌道運行物體難以克服滑差。
靜磁柵Absolute編碼器
優(yōu)點：體積適中，直接測量直線位移，Absolute數(shù)字編碼，理論量程沒有限制；無接觸無磨損，抗惡劣環(huán)境，可水下1000米使用；接口形式豐富，量測方式多樣；價格尚能接受。
缺點：分辨度1mm不高；測量直線和角度要使用不同品種；不適于在小處實施位移檢測（大于260毫米）。
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