光柵尺，也稱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床固定部件上，光柵讀數(shù)頭裝在機床活動部件上，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)。
光柵檢測裝置的關(guān)鍵部分是光柵讀數(shù)頭，它由光源、會聚透鏡、指示光柵、光電元件及調(diào)整機構(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)特點和使用場合分為直接接收式讀數(shù)頭（或稱硅光電池讀數(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，很多用戶朋友打電話過來反應(yīng)數(shù)顯產(chǎn)品有問題、有故障，需要上門解決。在與他們進行了簡單的溝通之后，發(fā)現(xiàn)有的其實只是用戶對產(chǎn)品不太了解，設(shè)置出了問題或者是其他簡單的情況。前兩天有個用戶打電話過來，說我有數(shù)顯怎么不準(zhǔn)確了，問怎么不準(zhǔn)確了？才發(fā)現(xiàn)當(dāng)機床運動10mm，數(shù)顯表才變化5mm，我懷疑是他分辨率可能在無意中被操作工人改動了，讓他改回來，果然問題解決！因此在這里向大家介紹一些光柵尺的簡單故障及應(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)問題的時候，可以簡單的進行一些判斷，進而進行有目的的處理。
1、光柵尺故障絕大多數(shù)問題出在讀數(shù)頭上。首先是元件老化造成的失效，其次因其是運動部件，很可能會出現(xiàn)機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，尤其是有機溶劑，可能會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，比如水平和垂直誤差過大，時間久了后，光柵玻璃的精度會喪失。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，如果在必用位置，必須要更換新尺。尺子本體內(nèi)部進雜物如鐵屑等臟物時，也會造成讀數(shù)不準(zhǔn)備，
4、每安裝一把光柵尺，必須要對其尺子本體進行打表，有兩個面，水平面和垂直面都要打，短尺控制在10絲以內(nèi)，長尺控制在20絲以內(nèi)。如果打表不準(zhǔn)確的話，不但可能會影響尺子的精度，甚至?xí)绊懗咦拥氖褂脡勖?/p>
5、維修光柵尺是一項細(xì)致的工作，要事先做好一切準(zhǔn)備，包括技術(shù)咨詢、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，真正稱得上是一件細(xì)節(jié)決定成敗的工作。
光柵尺測量方式與準(zhǔn)確等級的選擇
一、測量方式的選擇
光柵尺的測量方式分增量式光柵尺和絕對式光柵尺兩種，所謂增量式光柵尺就是光柵掃描頭通過讀出到初始點的相對運動距離而獲得位置信息，為了獲得絕對位置，這個初始點就要刻到光柵尺的標(biāo)尺上作為參考標(biāo)記，所以機床開機時必須回參考點才能進行位置控制。而絕對式光柵尺以不同寬度、不同問距的閃現(xiàn)柵線將絕對位置數(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后續(xù)電子設(shè)備即可獲得位置信息，不需要移動坐標(biāo)軸找參考點位置，絕對位置值從光柵尺比增量式光柵尺成本高 20％左右，機床設(shè)刻線上直接獲得。因考慮數(shù)控機床的性價比，一般選用增量式光柵尺，既能保證機床運動精度又能降低機床成本。但是絕對式光柵尺開機后不需回參考點的優(yōu)點是增量式光柵尺無法比擬的，機床在停機或故障斷電后開機可直接從中斷處執(zhí)行加工程序，不但縮短非加工時間提高生產(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)格或由多臺數(shù)控機床構(gòu)成的自動生產(chǎn)線上選用絕對式光柵尺最為理想的。
二、準(zhǔn)確度等級的選擇
數(shù)控機床配置線性光柵尺是了提高線性坐標(biāo)軸的定值精度、再復(fù)定位精度，所以光柵尺的準(zhǔn)確度等級是首先要考慮的，光柵尺準(zhǔn)確度等級有± 0.01mm、±0.005mm、±0.003mm、±0.02mm。而我們在設(shè)計數(shù)控機床時根據(jù)設(shè)計精度要求來選擇準(zhǔn)確度等級，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，它是機床工作精確度的關(guān)鍵環(huán)，光柵尺的刻線載體的熱膨脹系數(shù)與機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。另外光柵尺最大移動速度可達120m/min，目前可完全滿足數(shù)控機床設(shè)計要求；單個光柵尺最大長對接的方度為3040mm，如控制線性坐標(biāo)軸大于3040mm 時可采用光柵尺式達到所需長度。
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)確的一個最簡單簡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)頭移動任意的行程，然后再返回初始位移。這時看數(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)過調(diào)查分析導(dǎo)致光柵尺故障的原因主要有以下幾點：
1、光柵尺安裝位置設(shè)計考慮不周：前期016#臥加出現(xiàn)X軸光柵尺尺端撞壞問題，其主要原因是光柵尺在安裝時無正確的尺寸控制導(dǎo)致，2011年8月24日技術(shù)部對臥加X軸光柵尺的安裝位置進行更改，將其右側(cè)的安裝位置右移12mm，保證X軸運行的最大行程，從而保護光柵尺不被拉壞；
2、光柵尺安裝不滿足要求：
?、僭诎惭b光柵尺時，光柵尺動尺安裝面與光柵尺定尺安裝面之間的距離未達到要求，尺寸應(yīng)滿足18±0.2mm ，且兩者應(yīng)保證平行度0.05mm，客戶現(xiàn)場檢查出有誤差0.6mm的現(xiàn)象（定位銷已打），光柵尺來回頻繁運行便會使光柵尺密封條損壞，同時讀數(shù)頭與定尺的間隙也應(yīng)控制在1±0.3mm以內(nèi)，若這兩項精度不對的話也會導(dǎo)致動尺與定尺產(chǎn)生摩擦，一方面會引起讀數(shù)異常，精度不準(zhǔn)，另一方面也可能會損壞柵線，從而造成光柵尺報廢；
?、诟鬏S的硬限位擋塊安裝時漏裝，會引起機床可能因軟限位失效而導(dǎo)致撞機的可能；
3、使用環(huán)境與過濾精度分析：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)玻璃刻線受到污染就會導(dǎo)致讀數(shù)頭無法正常讀數(shù)或者頻繁報警，空氣濕度大、氣源不干凈、加工區(qū)水霧大等等都會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，清洗時光柵尺內(nèi)部都有切削液和油脂。另外，通過與海科特臥加相比，我公司使用的過濾設(shè)備精度分別為（共3級）40um（過濾減壓閥）、5um（過濾器）、0.01um（超精細(xì)過濾器），而?？铺貦C床過濾精度分別為5um、5um、0.01um；
預(yù)防與改進措施：
1、首先，裝配時需保證動尺安裝面與定尺安裝面要保持平行（對兩安裝基面的要求），打表檢查要求在0.05mm內(nèi)，光柵尺定尺安裝時應(yīng)保證上側(cè)母線精度控制在0.06mm內(nèi)，且定尺與動尺間的間隙應(yīng)控制在1±0.3mm內(nèi)（該尺寸廠家在光柵尺出廠前便已調(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），若上述尺寸不對的話則會導(dǎo)致光柵尺損壞，這便要求在裝配時能夠按要求予以控制，同時質(zhì)保部也將對上述尺寸進行檢查，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、在不考慮客戶使用環(huán)境與使用方法的情況下，我公司是否可針對光柵尺經(jīng)常清洗這一塊問題作出預(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最高，那么技術(shù)部能否依據(jù)?？铺貦C床的過濾精度將015#臥加作為案例，將該機床的第一級過濾減壓閥過濾精度更換為5um，并觀察其更換后的使用效果。