光栅尺读数头故障维修_光栅尺故障原因以及排除方法汇总

　　光栅尺，也称为光栅尺位移传感器（光栅尺传感器），是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。

　　光栅尺是由标尺光栅和光栅读数头两部分组成。标尺光栅一般固定在机床固定部件上，光栅读数头装在机床活动部件上，指示光栅装在光栅读数头中。右图所示的就是光栅尺的结构。

　　光栅检测装置的关键部分是光栅读数头，它由光源、会聚透镜、指示光栅、光电元件及调整机构等组成。光栅读数头结构形式很多，根据读数头结构特点和使用场合分为直接接收式读数头（或称硅光电池读数头、镜像式读数头、分光镜式读数头、金属光栅反射式读数头）。

　　这篇文章我们主要来了解一下关于光栅尺读数头故障维修以及光栅尺故障原因以及排除方法汇总。

　　

　　光栅尺读数头故障维修

　　在日常的工作中，很多用户朋友打电话过来反应数显产品有问题、有故障，需要上门解决。在与他们进行了简单的沟通之后，发现有的其实只是用户对产品不太了解，设置出了问题或者是其他简单的情况。前两天有个用户打电话过来，说我有数显怎么不准确了，问怎么不准确了？才发现当机床运动10mm，数显表才变化5mm，我怀疑是他分辨率可能在无意中被操作工人改动了，让他改回来，果然问题解决！因此在这里向大家介绍一些光栅尺的简单故障及应急处理办法，不太了解数显的朋友可以在我们的数显出现问题的时候，可以简单的进行一些判断，进而进行有目的的处理。

　　1、光栅尺故障绝大多数问题出在读数头上。首先是元件老化造成的失效，其次因其是运动部件，很可能会出现机械磨损或部件脱落现象。

　　2、不要试图用任何东西清理读数头上的光学器件，尤其是有机溶剂，可能会加剧电路板老化并破坏透镜上的镀膜涂料。

　　3、光栅尺本体也是可能出现问题的，光栅尺本体有一根作为基准光栅的光栅玻璃，其是有刻度的，如果安装不到位的话，比如水平和垂直误差过大，时间久了后，光栅玻璃的精度会丧失。而且光栅玻璃也有可能断裂或者缺口，如果出现断裂，如果断裂部分在光栅尺用不到的顶部，还是可以用的，如果在必用位置，必须要更换新尺。尺子本体内部进杂物如铁屑等脏物时，也会造成读数不准备，

　　4、每安装一把光栅尺，必须要对其尺子本体进行打表，有两个面，水平面和垂直面都要打，短尺控制在10丝以内，长尺控制在20丝以内。如果打表不准确的话，不但可能会影响尺子的精度，甚至会影响尺子的使用寿命。

　　5、维修光栅尺是一项细致的工作，要事先做好一切准备，包括技术咨询、元器件的选型配备、维修中的轻拿轻放、避免污染等都要注意，真正称得上是一件细节决定成败的工作。

　　光栅尺测量方式与准确等级的选择

　　一、测量方式的选择

　　光栅尺的测量方式分增量式光栅尺和绝对式光栅尺两种，所谓增量式光栅尺就是光栅扫描头通过读出到初始点的相对运动距离而获得位置信息，为了获得绝对位置，这个初始点就要刻到光栅尺的标尺上作为参考标记，所以机床开机时必须回参考点才能进行位置控制。而绝对式光栅尺以不同宽度、不同问距的闪现栅线将绝对位置数据以编码形式直接制作到光栅上，在光栅尺通电的同时后续电子设备即可获得位置信息，不需要移动坐标轴找参考点位置，绝对位置值从光栅尺比增量式光栅尺成本高 20％左右，机床设刻线上直接获得。因考虑数控机床的性价比，一般选用增量式光栅尺，既能保证机床运动精度又能降低机床成本。但是绝对式光栅尺开机后不需回参考点的优点是增量式光栅尺无法比拟的，机床在停机或故障断电后开机可直接从中断处执行加工程序，不但缩短非加工时间提高生产效率，而且减小零件废品率。因此在生产节拍要求严格或由多台数控机床构成的自动生产线上选用绝对式光栅尺最为理想的。

　　二、准确度等级的选择

　　数控机床配置线性光栅尺是了提高线性坐标轴的定值精度、再复定位精度，所以光栅尺的准确度等级是首先要考虑的，光栅尺准确度等级有± 0.01mm、±0.005mm、±0.003mm、±0.02mm。而我们在设计数控机床时根据设计精度要求来选择准确度等级，值得注意的是在选用高精度光栅尺要考虑光栅尺的热性能，它是机床工作精确度的关键环，光栅尺的刻线载体的热膨胀系数与机床光栅尺安装基体的热膨节，即要求栅尺胀系数相一致，以克服由于温度引起的热变形。另外光栅尺最大移动速度可达120m/min，目前可完全满足数控机床设计要求；单个光栅尺最大长对接的方度为3040mm，如控制线性坐标轴大于3040mm 时可采用光栅尺式达到所需长度。

　　如何快速判断光栅尺读数是否准确

　　光栅尺读数是否准确的一个最简单简便的方法就是看光栅尺的反复走数能否归零。如果光栅尺的刻度均匀，则重复走数可以正常归零，则似乎可以断定这支光栅尺的读数是准确的。

　　方法如下：先把读数头移到尺子的任意一头，并且是尽头。然后归零数显表。然后把读数头移动任意的行程，然后再返回初始位移。这时看数显表是不是读数为零。重复几次这样任意的行程测试。如果都能正常归零，则尺子应该是好的。反之表示读数不准确，得找其它原因。

　　光栅尺故障原因以及排除方法汇总

　　经过调查分析导致光栅尺故障的原因主要有以下几点：

　　1、光栅尺安装位置设计考虑不周：前期016#卧加出现X轴光栅尺尺端撞坏问题，其主要原因是光栅尺在安装时无正确的尺寸控制导致，2011年8月24日技术部对卧加X轴光栅尺的安装位置进行更改，将其右侧的安装位置右移12mm，保证X轴运行的最大行程，从而保护光栅尺不被拉坏；

　　2、光栅尺安装不满足要求：

　　①在安装光栅尺时，光栅尺动尺安装面与光栅尺定尺安装面之间的距离未达到要求，尺寸应满足18±0.2mm ，且两者应保证平行度0.05mm，客户现场检查出有误差0.6mm的现象（定位销已打），光栅尺来回频繁运行便会使光栅尺密封条损坏，同时读数头与定尺的间隙也应控制在1±0.3mm以内，若这两项精度不对的话也会导致动尺与定尺产生摩擦，一方面会引起读数异常，精度不准，另一方面也可能会损坏栅线，从而造成光栅尺报废；

　　②各轴的硬限位挡块安装时漏装，会引起机床可能因软限位失效而导致撞机的可能；

　　3、使用环境与过滤精度分析：从售后的反馈记录看，清洗光栅尺也占有一大部分，由于光栅尺内玻璃刻线受到污染就会导致读数头无法正常读数或者频繁报警，空气湿度大、气源不干净、加工区水雾大等等都会直接引起光栅尺故障，因玻璃是亲水材料，水雾易于在玻璃表面冷凝，前期处理售后返回的光栅尺，其内部脏污均比较严重，清洗时光栅尺内部都有切削液和油脂。另外，通过与海科特卧加相比，我公司使用的过滤设备精度分别为（共3级）40um（过滤减压阀）、5um（过滤器）、0.01um（超精细过滤器），而海科特机床过滤精度分别为5um、5um、0.01um；

　　预防与改进措施：

　　1、首先，装配时需保证动尺安装面与定尺安装面要保持平行（对两安装基面的要求），打表检查要求在0.05mm内，光栅尺定尺安装时应保证上侧母线精度控制在0.06mm内，且定尺与动尺间的间隙应控制在1±0.3mm内（该尺寸厂家在光栅尺出厂前便已调整好，并配有安装辅助件用以固定，待光栅尺安装结束后方可去下），若上述尺寸不对的话则会导致光栅尺损坏，这便要求在装配时能够按要求予以控制，同时质保部也将对上述尺寸进行检查，尤其是安装基面的精度要求，这是保证光栅尺能够互换的基础。

　　2、在不考虑客户使用环境与使用方法的情况下，我公司是否可针对光栅尺经常清洗这一块问题作出预防，从光栅尺返回维修的记录看出（共9根），后期光栅尺故障属拉坏性质的较少，多数为编码器报警或读数异常，另外从售后维修的反馈记录看，015#卧加的光栅尺故障率最高，那么技术部能否依据海科特机床的过滤精度将015#卧加作为案例，将该机床的第一级过滤减压阀过滤精度更换为5um，并观察其更换后的使用效果。