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光柵尺，也稱(chēng)為光柵尺位移傳感器（光柵尺傳感器），是利用光柵的光學(xué)原理工作的測(cè)量反饋裝置。

光柵尺是由標(biāo)尺光柵和光柵讀數(shù)頭兩部分組成。標(biāo)尺光柵一般固定在機(jī)床固定部件上，光柵讀數(shù)頭裝在機(jī)床活動(dòng)部件上，指示光柵裝在光柵讀數(shù)頭中。右圖所示的就是光柵尺的結(jié)構(gòu)。

光柵檢測(cè)裝置的關(guān)鍵部分是光柵讀數(shù)頭，它由光源、會(huì)聚透鏡、指示光柵、光電元件及調(diào)整機(jī)構(gòu)等組成。光柵讀數(shù)頭結(jié)構(gòu)形式很多，根據(jù)讀數(shù)頭結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用場(chǎng)合分為直接接收式讀數(shù)頭（或稱(chēng)硅光電池讀數(shù)頭、鏡像式讀數(shù)頭、分光鏡式讀數(shù)頭、金屬光柵反射式讀數(shù)頭）。

這篇文章我們主要來(lái)了解一下關(guān)于光柵尺讀數(shù)頭故障維修以及光柵尺故障原因以及排除方法匯總。

光柵尺讀數(shù)頭故障維修

在日常的工作中，很多用戶(hù)朋友打電話(huà)過(guò)來(lái)反應(yīng)數(shù)顯產(chǎn)品有問(wèn)題、有故障，需要上門(mén)解決。在與他們進(jìn)行了簡(jiǎn)單的溝通之后，發(fā)現(xiàn)有的其實(shí)只是用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品不太了解，設(shè)置出了問(wèn)題或者是其他簡(jiǎn)單的情況。前兩天有個(gè)用戶(hù)打電話(huà)過(guò)來(lái)，說(shuō)我有數(shù)顯怎么不準(zhǔn)確了，問(wèn)怎么不準(zhǔn)確了？才發(fā)現(xiàn)當(dāng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)10mm，數(shù)顯表才變化5mm，我懷疑是他分辨率可能在無(wú)意中被操作工人改動(dòng)了，讓他改回來(lái)，果然問(wèn)題解決！因此在這里向大家介紹一些光柵尺的簡(jiǎn)單故障及應(yīng)急處理辦法，不太了解數(shù)顯的朋友可以在我們的數(shù)顯出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，可以簡(jiǎn)單的進(jìn)行一些判斷，進(jìn)而進(jìn)行有目的的處理。

1、光柵尺故障絕大多數(shù)問(wèn)題出在讀數(shù)頭上。首先是元件老化造成的失效，其次因其是運(yùn)動(dòng)部件，很可能會(huì)出現(xiàn)機(jī)械磨損或部件脫落現(xiàn)象。

2、不要試圖用任何東西清理讀數(shù)頭上的光學(xué)器件，尤其是有機(jī)溶劑，可能會(huì)加劇電路板老化并破壞透鏡上的鍍膜涂料。

3、光柵尺本體也是可能出現(xiàn)問(wèn)題的，光柵尺本體有一根作為基準(zhǔn)光柵的光柵玻璃，其是有刻度的，如果安裝不到位的話(huà)，比如水平和垂直誤差過(guò)大，時(shí)間久了后，光柵玻璃的精度會(huì)喪失。而且光柵玻璃也有可能斷裂或者缺口，如果出現(xiàn)斷裂，如果斷裂部分在光柵尺用不到的頂部，還是可以用的，如果在*位置，必須要更換新尺。尺子本體內(nèi)部進(jìn)雜物如鐵屑等臟物時(shí)，也會(huì)造成讀數(shù)不準(zhǔn)備，

4、每安裝一把光柵尺，必須要對(duì)其尺子本體進(jìn)行打表，有兩個(gè)面，水平面和垂直面都要打，短尺控制在10絲以?xún)?nèi)，長(zhǎng)尺控制在20絲以?xún)?nèi)。如果打表不準(zhǔn)確的話(huà)，不但可能會(huì)影響尺子的精度，甚至?xí)绊懗咦拥氖褂脡勖?/p>

5、維修光柵尺是一項(xiàng)細(xì)致的工作，要事先做好一切準(zhǔn)備，包括技術(shù)咨詢(xún)、元器件的選型配備、維修中的輕拿輕放、避免污染等都要注意，真正稱(chēng)得上是一件細(xì)節(jié)決定成敗的工作。

光柵尺測(cè)量方式與準(zhǔn)確等級(jí)的選擇

一、測(cè)量方式的選擇

光柵尺的測(cè)量方式分增量式光柵尺和式光柵尺兩種，所謂增量式光柵尺就是光柵掃描頭通過(guò)讀出到初始點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)距離而獲得位置信息，為了獲得位置，這個(gè)初始點(diǎn)就要刻到光柵尺的標(biāo)尺上作為參考標(biāo)記，所以機(jī)床開(kāi)機(jī)時(shí)必須回參考點(diǎn)才能進(jìn)行位置控制。而式光柵尺以不同寬度、不同問(wèn)距的閃現(xiàn)柵線(xiàn)將位置數(shù)據(jù)以編碼形式直接制作到光柵上，在光柵尺通電的同時(shí)后續(xù)電子設(shè)備即可獲得位置信息，不需要移動(dòng)坐標(biāo)軸找參考點(diǎn)位置，位置值從光柵尺比增量式光柵尺成本高 20％左右，機(jī)床設(shè)刻線(xiàn)上直接獲得。因考慮數(shù)控機(jī)床的性?xún)r(jià)比，一般選用增量式光柵尺，既能保證機(jī)床運(yùn)動(dòng)精度又能降低機(jī)床成本。但是式光柵尺開(kāi)機(jī)后不需回參考點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)是增量式光柵尺*的，機(jī)床在停機(jī)或故障斷電后開(kāi)機(jī)可直接從中斷處執(zhí)行加工程序，不但縮短非加工時(shí)間提高生產(chǎn)效率，而且減小零件廢品率。因此在生產(chǎn)節(jié)拍要求嚴(yán)格或由多臺(tái)數(shù)控機(jī)床構(gòu)成的自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)上選用式光柵尺zui為理想的。

二、準(zhǔn)確度等級(jí)的選擇

數(shù)控機(jī)床配置線(xiàn)性光柵尺是了提高線(xiàn)性坐標(biāo)軸的定值精度、再?gòu)?fù)定位精度，所以光柵尺的準(zhǔn)確度等級(jí)是首先要考慮的，光柵尺準(zhǔn)確度等級(jí)有± 0.01mm、±0.005mm、±0.003mm、±0.02mm。而我們?cè)谠O(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)精度要求來(lái)選擇準(zhǔn)確度等級(jí)，值得注意的是在選用高精度光柵尺要考慮光柵尺的熱性能，它是機(jī)床工作精確度的關(guān)鍵環(huán)，光柵尺的刻線(xiàn)載體的熱膨脹系數(shù)與機(jī)床光柵尺安裝基體的熱膨節(jié)，即要求柵尺脹系數(shù)相一致，以克服由于溫度引起的熱變形。另外光柵尺大移動(dòng)速度可達(dá)120m/min，目前可*數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)要求；單個(gè)光柵尺大長(zhǎng)對(duì)接的方度為3040mm，如控制線(xiàn)性坐標(biāo)軸大于3040mm 時(shí)可采用光柵尺式達(dá)到所需長(zhǎng)度。

如何快速判斷光柵尺讀數(shù)是否準(zhǔn)確

光柵尺讀數(shù)是否準(zhǔn)確的一個(gè)zui簡(jiǎn)單簡(jiǎn)便的方法就是看光柵尺的反復(fù)走數(shù)能否歸零。如果光柵尺的刻度均勻，則重復(fù)走數(shù)可以正常歸零，則似乎可以斷定這支光柵尺的讀數(shù)是準(zhǔn)確的。

方法如下：先把讀數(shù)頭移到尺子的任意一頭，并且是盡頭。然后歸零數(shù)顯表。然后把讀數(shù)頭移動(dòng)任意的行程，然后再返回初始位移。這時(shí)看數(shù)顯表是不是讀數(shù)為零。重復(fù)幾次這樣任意的行程測(cè)試。如果都能正常歸零，則尺子應(yīng)該是好的。反之表示讀數(shù)不準(zhǔn)確，得找其它原因。

光柵尺故障原因以及排除方法匯總

經(jīng)過(guò)調(diào)查分析導(dǎo)致光柵尺故障的原因主要有以下幾點(diǎn)：

1、光柵尺安裝位置設(shè)計(jì)考慮不周：前期016#臥加出現(xiàn)X軸光柵尺尺端撞壞問(wèn)題，其主要原因是光柵尺在安裝時(shí)無(wú)正確的尺寸控制導(dǎo)致，2011年8月24日技術(shù)部對(duì)臥加X(jué)軸光柵尺的安裝位置進(jìn)行更改，將其右側(cè)的安裝位置右移12mm，保證X軸運(yùn)行的大行程，從而保護(hù)光柵尺不被拉壞；

2、光柵尺安裝不滿(mǎn)足要求：

①在安裝光柵尺時(shí)，光柵尺動(dòng)尺安裝面與光柵尺定尺安裝面之間的距離未達(dá)到要求，尺寸應(yīng)滿(mǎn)足18±0.2mm ，且兩者應(yīng)保證平行度0.05mm，客戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)檢查出有*.6mm的現(xiàn)象（定位銷(xiāo)已打），光柵尺來(lái)回頻繁運(yùn)行便會(huì)使光柵尺密封條損壞，同時(shí)讀數(shù)頭與定尺的間隙也應(yīng)控制在1±0.3mm以?xún)?nèi)，若這兩項(xiàng)精度不對(duì)的話(huà)也會(huì)導(dǎo)致動(dòng)尺與定尺產(chǎn)生摩擦，一方面會(huì)引起讀數(shù)異常，精度不準(zhǔn)，另一方面也可能會(huì)損壞柵線(xiàn)，從而造成光柵尺報(bào)廢；

②各軸的硬限位擋塊安裝時(shí)漏裝，會(huì)引起機(jī)床可能因軟限位失效而導(dǎo)致撞機(jī)的可能；

3、使用環(huán)境與過(guò)濾精度分析：從售后的反饋記錄看，清洗光柵尺也占有一大部分，由于光柵尺內(nèi)玻璃刻線(xiàn)受到污染就會(huì)導(dǎo)致讀數(shù)頭無(wú)法正常讀數(shù)或者頻繁報(bào)警，空氣濕度大、氣源不干凈、加工區(qū)水霧大等等都會(huì)直接引起光柵尺故障，因玻璃是親水材料，水霧易于在玻璃表面冷凝，前期處理售后返回的光柵尺，其內(nèi)部臟污均比較嚴(yán)重，清洗時(shí)光柵尺內(nèi)部都有切削液和油脂。另外，通過(guò)與?？铺嘏P加相比，我公司使用的過(guò)濾設(shè)備精度分別為（共3級(jí)）40um（過(guò)濾減壓閥）、5um（過(guò)濾器）、0.01um（超精細(xì)過(guò)濾器），而海科特機(jī)床過(guò)濾精度分別為5um、5um、0.01um；

預(yù)防與改進(jìn)措施：

1、首先，裝配時(shí)需保證動(dòng)尺安裝面與定尺安裝面要保持平行（對(duì)兩安裝基面的要求），打表檢查要求在0.05mm內(nèi)，光柵尺定尺安裝時(shí)應(yīng)保證上側(cè)母線(xiàn)精度控制在0.06mm內(nèi)，且定尺與動(dòng)尺間的間隙應(yīng)控制在1±0.3mm內(nèi)（該尺寸廠(chǎng)家在光柵尺出廠(chǎng)前便已調(diào)整好，并配有安裝輔助件用以固定，待光柵尺安裝結(jié)束后方可去下），若上述尺寸不對(duì)的話(huà)則會(huì)導(dǎo)致光柵尺損壞，這便要求在裝配時(shí)能夠按要求予以控制，同時(shí)質(zhì)保部也將對(duì)上述尺寸進(jìn)行檢查，尤其是安裝基面的精度要求，這是保證光柵尺能夠互換的基礎(chǔ)。

2、在不考慮客戶(hù)使用環(huán)境與使用方法的情況下，我公司是否可針對(duì)光柵尺經(jīng)常清洗這一塊問(wèn)題作出預(yù)防，從光柵尺返回維修的記錄看出（共9根），后期光柵尺故障屬拉壞性質(zhì)的較少，多數(shù)為編碼器報(bào)警或讀數(shù)異常，另外從售后維修的反饋記錄看，015#臥加的光柵尺故障率zui高，那么技術(shù)部能否依據(jù)?？铺貦C(jī)床的過(guò)濾精度將015#臥加作為案例，將該機(jī)床的第壹級(jí)過(guò)濾減壓閥過(guò)濾精度更換為5um，并觀(guān)察其更換后的使用效果。

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