一、编码器常见的典型故障现象
不同的故障表现,对应不同的问题根源,先通过现象初步缩小排查范围。
1、设备上电后完全没有任何信号输出,控制器完全检测不到任何脉冲或位置数据,电机完全无法运行,这是最常见的一类故障,大概率是供电或者核心电路出现了问题。
2、设备运行过程中位置数据随机乱跳,实际运行位置和编码器反馈的数值完全不吻合,误差是随机无规律的,设备出现无规则的抖动、乱跑现象,这类故障大多和信号干扰或者接触不良有关。
3、设备运行一段时间后位置出现固定的累积误差,每运行一段距离误差就固定增加一个数值,不会自动归零,这类故障大概率是运行过程中出现了规律性的丢脉冲问题。
4、编码器转动时出现明显的异响、卡顿,用手旋转轴的时候阻力很大,完全不像新设备那样顺滑,这类故障基本是机械结构出现了损坏,比如轴承磨损、码盘移位。
5、设备断电重启后,位置数据完全丢失,无法回到之前的基准位置,这类故障如果是绝对值编码器,大概率是内部的记忆电池耗尽了。
二、分层级的系统故障诊断方法
按照从易到难的顺序排查,不用拆机就能定位90%以上的故障,大幅提升排查效率。
1、第一步排查供电系统
用万用表测量编码器的供电引脚电压,确认电压值在额定电压的±5%范围内,没有出现电压过低或者过高的情况。如果电压为0,说明供电线路断线或者电源模块损坏;如果电压远超额定值,说明外部供电异常,大概率已经烧毁了编码器内部的驱动电路。很多看似复杂的故障,根源都是供电不稳定导致的。
2、第二步排查接线和连接端口
检查所有接线端子有没有松动、虚接的情况,用万用表的通断档逐一测量每根信号线的连通性,确认没有断线。然后把编码器的信号电缆从控制器端口拔下来,直接接入示波器,手动旋转编码器轴,观察有没有标准的脉冲波形输出,如果有正常波形,说明编码器本身是好的,问题出在控制器的输入端口;如果完全没有波形输出,说明编码器本身出现了故障。
3、第三步排查机械安装部分
断电后检查联轴器的锁紧螺丝有没有松动打滑,确认编码器轴和设备轴之间没有出现相对滑动。用手轻轻晃动编码器轴,检查有没有明显的径向旷量,如果晃动间隙很大,说明内部轴承已经严重磨损,必须更换轴承或者直接更换编码器。
4、第四步排查编码器内部故障
如果前面所有外部检查都没有问题,再拆开编码器外壳检查,观察内部码盘有没有碎裂、光敏元件有没有移位、电路板上的电子元件有没有明显的烧黑痕迹。如果是绝对值编码器,先检查内部的后备电池电压,电压低于额定值的70%时,直接更换新电池,重新校准零位即可恢复正常。
三、故障排查后的验证要点
故障修复完成后,必须做完整的验证测试,避免故障反复出现。
1、手动旋转编码器轴一整圈,用示波器观察A、B、Z三相的完整波形,确认相位差90度,Z相零位脉冲正常,没有丢脉冲、波形畸变的情况,确认编码器本身的输出完全正常。
2、带设备空载运行半小时,全程监控位置反馈数据,确认没有出现乱跳、丢脉冲的情况,运行全程位置误差稳定在允许范围内,没有随机异常。
3、带额定负载连续运行2小时,再次核对位置精度,确认故障完全彻底排除,不会再次复发,再把设备投入正式生产运行。