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光栅尺传感器的应用与维护

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茹亚东++李智慧

【关键词】光栅传感器;标尺光栅;指示光栅;测量原理

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。光栅尺经常应用于数控机床的闭环伺服系统中,可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲,具有检测范围大,检测精度高,响应速度快的特点。

光栅传感器是数控机床上应用较多的一种检测装置,用来检测高精度直线位移和角位移。光栅尺采用铝合金型材,经阳极处理,尺头部分用合金压铸,具有镀硬铬,耐腐蚀的特点;防尘片采用特种塑胶,耐腐蚀、耐刮伤,磨擦阻力小的特征;光栅传感器还具有抗外部干扰能力强、安装使用方便、保养简易、防水、防尘性良好、使用寿命长等特点。

1光栅传感器的安装与维护

光栅尺线位移传感器的安装比较灵活,可安装在机床的不同部位。一般将主尺安装在机床的工作台(滑板)上,随机床走刀而动,读数头固定在床身上,尽可能使读数头安装在主尺的下方。其安装方式的选择必须注意切屑、切削液及油液的溅落方向。如果由于安装位置限制必须采用读数头朝上的方式安装时,则必须增加辅助密封装置。另外,一般情况下,读数头应尽量安装在相对机床静止部件上,此时输出导线不移动易固定,而尺身则应安装在相对机床运动的部件上(如滑板)。

1.1光栅尺线位移传感器安装基面

安装光栅尺传感器时,不能直接将传感器安装在粗糙不平的机床身上,更不能安装在打底涂漆的机床身上。光栅主尺及读数头分别安装在机床相对运动的两个部件上。用千分表检查机床工作台的主尺安装面与导轨运动的方向平行度。千分表固定在床身上,移动工作台,要求达到平行度为0.1mm/1000mm以内。如果不能达到这个要求,则需设计加工一件光栅尺基座。

基座要求做到:(1)应加一根与光栅尺尺身长度相等的基座(最好基座长出光栅尺50mm左右)。(2)该基座通过铣、磨工序加工,保证其平面平行度0.1mm/1000mm以内。另外,还需加工一件与尺身基座等高的读数头基座。读数头的基座与尺身的基座总共误差不得大于±0.2mm。安装时,调整读数头位置,达到读数头与光栅尺尺身的平行度为0.1mm左右,读数头与光栅尺尺身之间的间距为1~1.5mm左右。

1.2光栅尺线位移传感器主尺安装

将光栅主尺用螺钉上在机床安装的工作台安装面上,但不要上紧,把千分表固定在床身上,移动工作台(主尺与工作台同时移动)。用千分表测量主尺平面与机床导轨运动方向的平行度,调整主尺螺钉位置,使主尺平行度满足0.1mm/1000mm以内时,把螺钉彻底上紧。

在安装光栅主尺时,应注意如下三点:

(1)在装主尺时,如安装超过1.5M以上的光栅时,不能象桥梁式只安装两端头,尚需在整个主尺尺身中有支撑。

(2)在有基座情况下安装好后,最好用一个卡子卡住尺身中点(或几点)。

(3)不能安装卡子时,最好用玻璃胶粘住光栅尺身,使基尺与主尺固定好。

1.3光栅尺线位移传感器读数头的安装

在安装读数头时,首先应保证读数头的基面达到安装要求,然后再安装读数头,其安装方法与主尺相似。最后调整读数头,使读数头与光栅主尺平行度保证在0.1mm之内,其读数头与主尺的间隙控制在1~1.5mm以内。

1.4光栅尺线位移传感器限位装置

光栅线位移传感器全部安装完以后,一定要在机床导轨上安装限位装置,以免机床加工产品移动时读数头冲撞到主尺两端,从而损坏光栅尺。另外,用户在选购光栅线位移传感器时,应尽量选用超出机床加工尺寸100mm左右的光栅尺,以留有余量。

1.5光栅尺线位移传感器检查

光栅线位移传感器安装完毕后,可接通数显表,移动工作台,观察数显表计数是否正常。在机床上选取一个参考位置,来回移动工作点至该选取的位置。数显表读数应相同(或回零)。另外也可使用千分表(或百分表),使千分表与数显表同时调至零(或记忆起始数据),往返多次后回到初始位置,观察数显表与千分表的数据是否一致。

通过以上工作,光栅尺线位移传感器的安装就完成了。但对于一般的机床加工环境来讲,铁屑、切削液及油污较多。因此,传感器应附带加装护罩,护罩的设计是按照传感器的外形截面放大留一定的空间尺寸确定,护罩通常采用橡皮密封,使其具备一定的防水防油能力。

2光栅传感器的使用注意事项

(1)光栅尺传感器与数显表插头座插拔时应关闭电源后进行。

(2)尽可能外加保护罩,并及时清理溅落在尺上的切屑和油液,严格防止任何异物进入光栅尺传感器壳体内部。

(3)定期检查各安装联接螺钉是否松动。

(4)为延长防尘密封条的寿命,可在密封条上均匀涂上一薄层硅油,注意勿溅落在玻璃光栅刻划面上。

(5)为保证光栅尺传感器使用的可靠性,可每隔一定时间用乙醇混合液(各50%)清洗擦拭光栅尺面及指示光栅面,保持玻璃光栅尺面清洁。

(6)光栅尺传感器

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