蔡司三坐標測量機立柱移動不均勻故障的檢修-原因是沒有使用油水分離器！

三坐標測量機的原理是由X、Y、Z這3個互相垂直的運動軸建立起一個直角坐標系，測頭的一切運動都在這個坐標系中進行。測量時，將被測工件放在工作臺上，測頭與工件表面接觸，三坐標測量機的檢測系統可以給出測球中心點在坐標系中的精確位置。當測球沿著工件的幾何型面移動時，就可以得出被測幾何面上各點的坐標值；這些位置測量數據經計算機軟件處理，就可以精確地給出被測工件的幾何尺寸及形位誤差等。三坐標測量機由硬件和軟件組成，其中測量機硬件由主機（包括光柵尺），電氣系統及測頭等組成。

蔡司UMC850三坐標測量機的X、Y、Z的3個軸由精密光柵實現閉環控制，定位精度很高。它的立柱（主軸）在X方向的運動是由采用轉速平穩的直流伺服電動機來驅動，通過壓力控制閥、流量控制閥、分流器、氣浮墊和精密氣浮靜壓導軌等執行元件實現的。機床要求立柱在X方向是空氣懸浮的無摩擦運動。三坐標測量機的主機導軌是測量機實現三維運動的重要部件，測量機多采用滑動導軌、滾動導軌和氣浮導軌，氣浮靜壓導軌為主要形式。氣浮導軌由導軌體和氣墊等組成，同時還包括由氣源、穩壓器、過濾器、氣管、分流器等組成的一套氣體裝置。本機床的氣路由空氣壓縮機輸出的壓縮空氣經過氣源凈化裝置進入機床，氣路分為三路：一路進入機床的X、Y、Z的3個坐標軸的氣浮墊；一路進入機床工作臺面下的4個氣浮墊；一路進入工件真空吸盤。

故障現象：

三坐標測量機的立柱在負X坐標方向移動速度不均勻，有時反向還不移動。

故障檢查與分析：

機床采用的是氣浮靜壓導軌，在負X坐標方向移動速度不均勻應該與氣源有關系，氣源空氣壓力不足或壓力不均勻都可能造成這種情況發生。經過對機床的工作原理分析，認為可能產生故障的原因是：①空氣過濾器阻塞；②管路有泄漏；③控制閥失靈。通過對以上3點內容進行檢查，進入機床的空氣壓力為0.65MPa，查機床說明書整機氣壓要求為0.6~0.7MPa，氣壓滿足要求，排除了機床的空氣壓力問題。于是對三坐標測量機的進給控制系統進行檢查。

從三坐標測量機的伺服控制單元人手，逐一排查伺服控制單元的伺服軸驅動器、速度傳感器、DC伺服電動機等，步驟如下。

（1）檢查X軸DC伺服電機的轉動：

通電時電動機在+X坐標轉動正常，而-X坐標轉動不正常。檢查電動機的機械傳動部分，給機床斷電，用手去盤電動機，發現電動機在無傳動鋼帶（鋼帶用來聯接導軌和立柱伺服電動機的齒輪傳動副的滾動輪）時轉動無阻滯（時松時緊）現象。有鋼帶時電動機反向轉動鋼帶很緊盤不動（正常是可以盤動的）。并且在x坐標導軌上發現有輕微的擦痕。

（2）檢查機械傳動部分：

檢查齒形皮帶、齒輪、蝸桿、滾動輪和鋼帶等機械傳動部分，調整鋼帶的松緊程度。X坐標是通過DC伺服電動機轉動帶動齒形皮帶，再通過齒輪、蝸桿、滾動輪和鋼帶等帶動立柱在X方向上運動。立柱是由氣浮墊的排氣小孔向外排氣，在氣墊和導軌之間產生氣隙，氣體使立柱導軌懸浮起來進行移動。用空氣作為潤滑劑，它完全消除了固體之間的摩擦及摩擦發熱?？諝獗扔驼硿�性�?，耐高溫，無污染。要保證氣浮墊與氣浮導軌之間有一定的氣隙。氣浮墊是采用小孔、狹縫等節流阻抗固定的節流器，調節節流器的空氣流量的大小就可以調整氣浮墊與氣浮導軌間的氣隙大小。氣浮墊有兩個小孔，一個是進氣孔，一個是排氣孔。要求排氣孔的氣壓>進氣孔的氣壓。該機床要求氣浮墊與氣浮導軌之間的氣隙為4um。如果氣隙小于4um，氣浮墊與導軌間的間隙減小，空氣阻力隨之而增大，電動機的負荷也相應增大，立柱的移動速度就會變慢；反之如果氣隙大于4um，氣浮墊與導軌間的間隙增大，空氣阻力隨之而減小，電動機的負荷也相應減小，立柱的移動速度就會加快，這樣就影響了機器的測量精度。因此氣浮墊與氣浮導軌之間的氣隙一定要合適。斷電后用手去輕輕盤氣浮墊，如果能盤動證明有氣隙，如果不能盤動證明沒有氣隙或氣隙不夠，氣隙的大小要通過儀器來測量。本故障檢修時，用手去盤氣浮墊，發現在-X坐標的末端處的一個氣浮墊比其它氣浮墊要緊些，由此懷疑是氣路方面有問題。

（3）檢查氣路系統

檢查氣路系統中的空氣過濾器、油水分離器、空氣流量閥等以及氣路中的壓縮空氣是否干凈（不能有雜質），是否含有水分和油分（一定不能含有水和油）。

此故障由于缺乏詳細的技術資料，解決比較困難。只能按照說明書中的保養要求，對機床采取下面的分步檢查步驟：（1）打開立柱護板，在X坐標方向上用手左右移動立柱，看是否移動靈活。（2）用塞尺插入立柱與導軌之間，檢查立柱與導軌間的間隙，看間隙是否符合要求值。（3）不通電時取下鋼帶，用手盤X軸電動機，檢查機械傳動部分是否完好。（4）用綢布和無水酒精清潔X導軌，保證導軌無灰塵。（5）用棉紙檢查壓縮空氣中是否有水分和油等雜質，發現棉紙上有油分和水分。（6））拆下立柱上聯在氣浮墊的所有氣管接頭、用玻璃吸管吸取無水酒精來清潔立柱上與X軸相關的所有氣浮墊的氣管。（7）用手輕輕扳動氣墊上的氣管接頭，檢查氣墊轉動是否靈活。檢查發現立柱后側的17號氣墊用手移動時不靈活，用塞尺檢查發現氣隙偏小。立柱上共有22個氣浮墊，其中左前側6個、左側3個。氣體進入氣浮墊，通過調流量閥的流量來控制氣浮墊中間孔的進氣量的大小，達到調節氣浮墊與導軌間隙的目的。每一個氣浮墊都有相應的流量閥來配合調節使用，氣閥標注的氣壓范圍是0~1MPa，整機氣壓要求為0.7MPa。立柱的氣墊分布如圖1所示。（8）用在氣管接頭連接處涂抹肥皂水的方法檢查氣路是否有泄漏，檢查結果沒有泄漏現象。（9）檢查流量閥是否開啟，結果是開啟的。（10）檢查空氣過濾器，發現過濾器濾芯較臟。重新更換了濾芯。在檢查氣路過程中發現壓縮空氣中含有油和水，使氣路被油污染和含有水分。

故障解決方法：

造成此故障的原因是：由于空壓機對空氣壓縮的同時會把空氣中的油分子、水分子壓縮成油和水，同時空壓機工作時有一部分潤滑油也進入到壓縮空氣中；壓縮空氣中的油和水等雜質隨著壓縮空氣進入到平衡氣缸和氣浮墊。其后果會造成當測量機工作時油和水附在導軌上，使導軌的直線度改變；當測量機不工作時管路中的油滴可能會堵塞氣浮墊的氣孔，使氣浮墊不能正常浮起，造成氣浮墊與導軌的摩擦而損壞測量機，還會腐蝕氣浮墊和平衡氣缸。雖然測量機都配置有油水分離器或前置過濾器，但如果管路中的油和水較多，過濾器很快就會達到飽和而無法過濾，水和油等雜質就會進入測量機，氣浮墊與導軌之間的氣隙小于6um的規定要求，使氣浮墊與導軌之間產生了摩擦，造成了氣浮墊移動不靈活。為此必須采取多級前置過濾的方法，除去油和水等雜質。為此我們在機床的氣路中再單獨接了一空氣過濾裝置和油水分離器，進一步過濾掉空氣中的雜質和分離出空氣中的油和水，從而提高了壓縮空氣的質量。再通過不銹鋼管把凈化后變干凈的空氣送到機床去。另外從空壓機排出的壓縮空氣中，包含有粒度為0.01~0.08um的壓縮機油微粒，這些微米級以下的顆粒，一般過濾器無法過濾，要求濾芯非常的精細，建議用高精密的過濾器。用無水酒精反復清潔17號氣浮墊的氣路，直至氣浮墊變靈活為止。實踐證明，采用該方法徹底地解決空氣質量造成的三坐標測量機立柱移動不均勻的問題。