1、海德汉光栅尺海德汉光栅尺 1、最先进可靠的光学测量系统，采用可靠耐用的高精度五轴承系统设计，保证光学机械系统的稳定性，优异的重复定位性和高等级测量精度。 2、传感器采用密封式结构，性能可靠，安装方便。 3、采用特殊的耐油、耐蚀、高弹性及抗老化塑胶防水，防尘优异，使用寿命长。 4、具体高水平的抗干扰能力，稳定可靠。 5、光源采用红外发光二极管，体积小寿命长。 6、采用先进的光栅制作技术，能制作各规格的高精度光栅玻璃尺(最长可做到3000mm)。光栅尺的应用领域 加工用的设备：车床、铣床、镗床、磨床、钻床、电火花机、线切割、加工中心等 测量用的仪器：投影机、影像测量仪、工具显微镜等也可对数控机床上
2、刀具运动的误差起补偿作用配接PLC,用于各类自动化机构的位移测量. 用于数控机床的直线光栅尺几乎可以适应任何应用。它是所有采用闭环控制机床和设备上进给轴的最佳选择。直线光栅尺动态性能好，运动速度可靠性高，沿测量方向的运动加速度大，这些特性使它不仅能满足常规轴动态性能要求，也能满足直接驱动设备的高动态性能要求。光栅尺工作原理 光栅位移传感器的工作原理，是由一对光栅副中的主光栅（即标尺光栅）和副光栅（即指示光栅）进行相对位移时，在光的干涉与衍射共同作用下产生黑白相间（或明暗相间）的规则条纹图形，称之为莫尔条纹。经过光电器件转换使黑白（或明暗）相同的条纹转换成正弦波变化的电信号，再经过放大器放大，整
3、形电路整形后，得到两路相差为90的正弦波或方波，送入光栅数显表计数显示。 莫尔条纹的特点： 1. 莫尔条纹的移动与光栅栅距之间的移动关系，光栅移动一个条纹，莫尔条纹正好移动一 个条纹。 2. 莫尔条纹的放大作用：B=W/(2SIN2/2)=W/2光栅尺的作用 对刀具和工件的坐标起一个检测的作用，在数控机床中常用来观察其是否走刀有误差，以起到一个补偿刀具的运动的误差的补偿作用，其实就象人眼睛看到我切割偏没偏的作用，然后可以给手起到一个是否要调整我是否要改变用力的标准。光栅尺的优点直线光栅尺测量直线轴位置过程期间没有任何其它机械传动件。用直线光栅尺的位置控制环已包含全部进给机构。机械运动误差被滑板
4、中的直线光栅尺检测和被控制系统电路修正。因此，他能消除以下潜在误差源： 滚珠丝杠温度特性导致的定位误差 反向误差 滚珠丝杠螺距误差导致的运动特性误差因此，直线光栅尺已成为高精度定位和高速加工不可或缺的必备条件。光栅尺的结构 用于数控机床的直线光栅尺为封闭式结构：铝壳保护光栅尺、读数头和导轨，避免灰尘、切屑和切削液进入。自动向下压的弹性密封条保持外壳密封。 读数头沿光栅尺壳内摩擦力很小的导轨运动。连接器将读数头与安装块连接在一起并补偿光栅尺与机床导轨间的不对正误差。 光栅尺和安装架间的横向和轴向间距0.2至0.3mm，具体数值与光栅尺型号有关。 主要的元件：发光LED, 标尺光栅，指示光栅，光电
5、探测器。 光栅尺的结构见图2所示，它是由定尺体1和动尺读数头2组成。光栅尺的定尺体是一个铝外壳，用以保护其内的标尺、扫描单元及其导轨不受切屑、灰尘和喷溅水的伤害。动尺读数头包含扫描单元、精密连接器及安装块组成，精密连接器将扫描单元与安装块连接，用来补偿少量的导轨机械误差。如何选用光栅尺 选用光栅要综合考虑一下几个要素： 1. 考虑被测物理量的性质，要根据呗测量的行程和精度要求选择量程和精度，根据被测量的最大速度确定光栅尺的最大移动速度以及是否需要基准标记和相位开关传感器，要什么形式的光栅。 2. 根据控制器可以控制的信号的类型选择光栅输出类型，还要考虑接口的硬件匹配。 3. 根据工作条件确定光
6、栅尺应具备在何种环境下工作的能力 4. 根据被测的物体考虑安装方案。考虑到空间，方向等问题。 5. 设计电缆的长度 6. 价格和服务 7. 市场的方便，型号的选择。光栅尺的主要技术参数 分辨率：表征的测量精度，有5.0um ，1.0um ,0.5um ,0.1um 输出波形：方波和正弦波两种。 按控制的形式：数字量和模拟量，要与控制器匹配。 测量周期：每测一次所需的时间 测量长度：可以应许的测量范围 测量方式：绝对值和识字增量坐标 使用温度：5-45度 供电电源：一般为+5+5%，电流大小为120mA 最大移动速度：要大于要求值 最小时钟频率：要保证控制器的频率高于要求值。准确度等级的选择 数
7、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时要考虑光栅尺的热性能，它是机床工作精确度的关键环节，即要求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；单个光栅尺最大长度为3040mm，如控制线性坐标轴大于3040mm时可采用光栅尺对接的方式达到所需长
8、度。测量方式的选择 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。 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，绝对位置值从光栅刻线上直接获得。 绝对式光栅尺比增量式光栅尺成本高20左右，机床设计师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，
9、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是最为理想的。光栅尺的测量方式分增量式光栅尺和绝对式光栅尺两种输出信号的选择 光栅尺的输出信号分电流正弦波信号、电压正弦波信号、TTL矩形波信号和TTL差动矩形波信号四种，虽然光栅尺输出信号的波形不同对数控机床线性坐标轴的定位精度、重复定位精度没有影响，但必须与数控机床系统相匹配，如果输出信号的波形与数控机床系统不匹配，导致机床系统无法处理光栅尺的输出信号，反馈信息、补偿误差对机床线性坐标轴全闭环控制无从谈起。光栅尺的命
10、名 选用型号：LC493F、LC483 精度等级：5m光栅尺安装位置 光栅尺的安装位置尽可能靠近驱动轴线大多数机床的线性坐标轴驱动系统一般都是运用精密滚珠丝杠副，理论上要求光栅尺尽量安装在靠近丝杠副轴线的位置上，这样的话，光栅尺的安装符合了阿贝误差最小化的原则，即要求光栅尺安装位置靠近控制轴的工作基准面，越近所形成的阿贝误差越小，光栅尺控制的位置精度越高，机床定位精度越好。但实践中由于受结构和空间的限制，光栅尺的安装方式只有两种，一种是安装在近丝杠副侧，另一种是安装在导轨外侧。为了取得最小的阿贝误差，推荐尽可能选取第一种安装方式。反之，选择了高精度的光栅尺，而实际没有达到数控机床所要求的精度。
11、 光栅尺定尺、滑尺的安装面及滑尺支架具有足够刚性和强度 光栅尺是通过光电扫描原理来工作的，因此光栅尺不能处于强振动状态，振动引起光源不稳定影响光栅尺的控制精度。所以安装位置最好与机床的坚固铸件为一体，即使由于结构原因需用连接件，那么要求连接件与机体之间的整个结合而接触良好，连接刚性足，以防止结合与连接处产生薄弱环节引起强振动影响光栅尺的正常工作，最终导致加工中心定位精度的降低。 光栅尺安装位置应尽量远离机床的发热源 光栅尺安装位置应尽量远离机床的发热源，以避免温度的影响，、光栅尺本来不怕受热，整体环境温度对光栅尺的影响很小，可是机床的热源(如滚珠丝杠副)在局部产生不确定温升而产生误差，并且这种
12、误差很难控制也很难实时修正和补偿，如果光栅尺贴近这些地方，势必影响光栅尺的控制精度。 光栅尺安装位置的防护非常重要光栅尺的安装 对滑座、工作台光栅尺支架安装面，X轴支架安装面进行清洗、去毛刺等前期工作； 检测安装面精度，保证在0.02mm以内； 安装光栅尺安装板，并通过螺栓调整安装板侧向精度，使其保证在0.02mm以内。（如图所示） 用安装板安装紧凑外壳直线光栅尺有突出优点。可在组装机床是将它固定在机床上。最后安装时，只需将光栅尺夹紧即可。 打开光栅尺包装箱，检查外观是否有损伤； 将光栅尺安装在安装板上，并且固定夹紧，保证光栅尺正侧向精度在0.05mm以内； 拆掉读数头上的固定支架，后松开读数
13、头两侧螺钉，左侧螺钉向左拧，右侧向右拧，松开后方可使用，否则会损坏光栅尺（如图所示）； 检测光栅尺和相对移动部件之间的平行度，百分表测头的测量位置应距离光栅尺安装面5.5mm处，要求平行度不大于0.1mm 安装读数头支架，读数头支架成自由状态和读数头紧密接触，保证接触面不下塞尺的情况下（用0.02mm的塞尺检测），用4个内六角圆柱头螺钉将读数头支架安装到指定位置； 安装完读数头后，需要用安装量规检测光栅尺和读数头之间的间隙，要求值为1.50.3（现在我们有3个安装量规，其数值分别为1.2、1.5、1.8，要求1.8的量块不入，1.2的量块进入），此数值只适合LC193F的光栅尺（LC493F的
14、光栅尺的间隙为10.3，该型号的光栅尺没有安装辅助工具，安装时不要拆开读数头2侧的固定架，让支架自由靠近读数头，其余方法同上）； 调整完后固定读数头，最后将两侧的固定架拆卸。安装过程中注意事项 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。 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
15、度保证在0.1mm之内，其读数头与主尺的间隙控制在11.5mm以内。 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。 必须要等读数头完全固定以后再拆卸两端的固定架，保证读数头精度位移传感器使用注意事项 （1）光栅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
16、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） 光栅传感器严禁剧烈震动及摔打，以免破坏光栅尺，如光栅尺断裂，光栅传感器即失效了。 （7） 不要自行拆开光栅传感器，更不能任意改动主栅尺与副栅尺的相对间距，否则一方面可能破坏光栅传感器的精度；另一方面还可能造成主栅尺与副栅尺的相对摩擦，损坏铬层也就损坏了栅线，以而造成光栅尺报废。 （8） 应注意防止油污及水污染光栅尺面，以免破坏光栅尺线条纹分布，引起测量误差。 （9） 光栅传感器应尽量避免在有严重腐蚀作用的环境中工作，以免腐蚀光栅铬层及光栅尺表面，破坏光栅尺质量。
