直線光柵尺采用封閉式結構

位置檢測元件是由檢測元件（傳感器）和信號處理裝置組成的，是數控機床閉環伺服系統的重要組成部分。它的作用是檢測工作臺的位置和速度的實際值，并向數控裝置或伺服裝置發送反饋信號，從而構成閉環控制。由于檢測元件是一種極其精密和容易受損的器件，一定要 注意下面幾個方面，進行正確的使用和維護保養。

1）不能受到強烈振動和摩擦以免損傷代碼板，不能受到灰塵油污的污染，以免影響正常信號的輸出。

2）工作環境周圍溫度不能超標，額定電源電壓一定要滿足，以便于集成電路芯片的正常工作。

3）要保證反饋線電阻和電容的正常，保證正常信號的傳輸。

4）防止外部電源、噪聲干擾，要保證屏蔽良好，以免影晌反饋信號。

5）安裝方式要正確，如編碼器連接軸要同心對正，防止軸超出允許的載重，以保證其正常的性能。

（1）光柵。光柵有兩種形式：①透射光柵，即在一條透明玻璃片上刻有一系列等間隔密集線紋；②反射光柵，即在長條形余屬鏡面上制成全反射或漫反射間隔相等的密集線紋。光柵 輸出信號有：兩個相位信號輸出，用于辨向；一個零標志信號，用于機床回參考點的控制。

1）光柵尺的基本結構。光柵有長光柵和圓光柵兩種，長光柵用于檢測直線位移量，圓光柵用于檢測轉角位移量。

光柵位置檢測裝置由光源、標尺光柵（長光柵）、指示光柵（短光柵）和光電元件等組成。光柵是在一塊長條形的光學玻璃上均勻地刻上線條，線條之間的距離稱為柵距，記為P。柵距決定精度，一般是每毫米50條、100條、200條線。長光柵G1裝在機床的移動部件上， 短光柵G2裝在機床的固定部件上。兩塊光柵互相平行并保持一定的間隙（如0.05mm或0.1mm等），且兩塊光柵的柵距相同。

2）光柵尺的拆裝。用于數控機床的直線光柵尺采用封閉式結構，鋁制外殼保護光柵尺、 掃描單元和軌道免受灰塵、切屑和切削液的影響，自動向下的彈性密封條保持外殼的密封。

安裝光柵尺時，密封條朝下或遠離濺水的方向。

安裝封閉式光柵尺非常簡單，只需在多點位置處將光柵尺與機床導軌對正，也可以用限位面或者限位銷對正光柵尺。

安裝輔助件以將光柵尺和掃描單元間的間隙以及橫向公差調整正確。如安裝空間有限，必須在安裝光柵尺前先安裝輔助件，精確地調定光柵尺和掃描單元的間隙，還必須確保符合橫向 公差要求。

除了采用兩個M8的螺栓將直線光柵尺固定在平面上的標準安裝方法外，還可以采用安裝 板安裝（如果測量長度超過I240mm，必須使用安裝板安裝）。

用安裝板安裝時，安裝板可以作為機床的一部分安裝在機床上，最后安裝時只需將光柵尺夾緊即可，因此，可以很容易地更換光柵尺，便于維修。

3）對光柵尺的維護要注意的問題。

①防污。光柵尺由于直接安裝于工作臺和機床床身上，因此，極易受到切削液的污染，從而造成信號丟失，影響位置控制精度。

切削液在使用過程中會產生輕微結晶，這種結晶在掃描頭上形成一層薄膜且透光性差，不易清除，故在選用切削液時要慎重。加工過程中，切削液的壓力不要太大，流量不要過大.以免形成大量的水霧進入光柵。光柵最好通入低壓壓縮空氣（0.075MPa左右），以免掃描頭運 動時形成的負壓把污物吸入光柵。壓縮空氣必須凈化，濾芯應保持清潔并定期更換。光柵上的污物可以用脫脂棉蘸無水酒精輕輕擦除。

②防振。光柵拆裝時要用靜力，不能用硬物敲擊，以免損壞光學元件。

（2）光電脈沖編碼器光電脈沖編碼器是在一個圓盤的邊緣上開有間距相等的縫隙，在其兩邊分別裝有光源和光敏元件。當圓盤轉動時，光線的明暗變化，經光敏元件變成電信號的強弱，從而得到脈沖信號。編碼器的輸出信號有：兩個相位信號輸出，用于辨向；一個零標志 信號（又稱一轉信號），用于機床回參考點的控制。另外還有+5V電源和接地端。編碼器的維護主要注意以下兩個問題。

1）防振和防污。由于編碼器是精密測量元件，使用環境或拆裝時要與光柵一樣注意防震和防污問題。污染容易造成信號丟失，振動容易使編碼器內的緊固件松動脫落，造成內部電源短路。

2）連接松動。脈沖編碼器用于位置檢測時有兩種安裝形式，一種是與伺服電動機同軸安裝，稱為內裝式編碼器，如SIEMENSIFT5\IFT6伺服電動機上的ROD320編碼器；另一種是編碼器安裝于傳動鏈末端，稱為外裝式編碼器，當傳動鏈較長時，這種安裝方式可以減小傳動鏈累積誤差對位置檢測精度的影響。不管是哪種安裝方式，都要注意編碼器連接松動的問題，因為連接松動，往往會影響位置控制精度。

在有些交流伺服電動機中，內裝式編碼器除了位置檢測外，同時還具有測速和交流伺服電動機轉子位置檢測的作用，如三菱HA系列交流伺服電動機中的編碼器(ROTARYENCODER- OSE253S)。因此，編碼器連接松動還會引起進給運動不穩定，影響交流伺服電動機的換向控 制，從而引起機床振動。

【例】一數控機床出現進給軸飛車失控的故障。

該機床伺服系統為SIEMENS 6SC610驅動裝置和IFT5交流伺服電動機帶ROD320編碼器。在排除數控系統、驅動裝置及速度反饋等故障因素后，將故障定位于位置檢測控制。經檢查， 編碼器輸出電纜及連接器均正常，拆開ROD320編碼器，發現一緊固螺釘脫落并置于+5V與 接地端之間，造成電源短路，編碼器無信號輸出，數控系統處于位置環開環狀態，從而引起飛車失控的故障。

（3）感應同步器感應同步器是一種電磁感應式的高精度位移檢測元件，它由定尺和滑尺兩部分組成，且相對平行安裝，定尺和滑尺上的繞組均為矩形繞組，其中定尺繞組是連續的，滑尺上分布著兩個勵磁繞組，即正弦繞組和余弦繞組，分別接入交流電。對感應同步器的維護應注意：①安裝時，必須保持定尺和滑尺相對平行，且定尺固定螺栓不得超過尺面，調整 間隙在(0.090.15) mm為宜；②不要損壞定尺表面耐切削液涂層和滑尺表面一層帶絕緣層 的鋁箔，否則會腐蝕厚度較小的電解銅箔；③接線時要分清滑尺的正弦繞組和余弦繞組，其阻值基本相同，這兩個繞組必須分別接入勵磁電壓。

（4）旋轉變壓器旋轉變壓器輸出電壓與轉子的角位移有固定的函數關系，可用作角度檢測元件，一般用于精度要求不高或大型機床的粗測及中測系統。對旋轉變壓器的維護應注意：①接線時，定子上有相等匝數的勵磁繞組和補償繞組，轉子上也有相等匝數的正弦繞組和余弦繞組，但轉子和定子的繞組阻值卻不同，一般定子電阻阻值稍大，有時補償繞組自行短接 或接入一個阻抗；②由于結構上與繞線轉子異步電動機相似，因此，電刷磨損到一定程度后要更換。

(5)磁柵尺磁柵尺是由磁性標尺、磁頭和檢測電路三部分組成的。磁性標尺是在非導磁材料，如玻璃、不銹鋼等材料的基體上，覆蓋上一層(1020) μm厚的磁性材料，形成一層均勻有規則的磁性膜。對磁柵尺的維護應注意：①不能將磁性膜刮壞，防止鐵屑和油污落在磁性標尺和磁頭上，要用脫脂棉蘸酒精輕輕地擦其表面；②不能用力拆裝和撞擊磁性標尺和磁頭，否則會使磁性減弱或使磁場紊亂；③接線時要分清磁頭上勵磁繞組和輸出繞組，前者繞在磁路截面尺寸較小的橫臂上，后者繞在磁路截面尺寸較大的豎桿上。http://www.wsmfdh.cn