光栅尺常见故障及处理实例

郑 宇

1.常见故障

（1）光栅尺污染和光栅尺的光源故障。具体表现为：①直接报警，测量装置污染（西门子3系统）或轴硬件故障（ACRAMATIC 950系统）。②若光栅尺整体污染或在某一段受污染，光栅尺将检测不到位移信号，此时移动机器，机器将以极高速度（明显超过设定速度）移动，但无相应移动量坐标值显示，并会发生指令值过高、夹紧检查等报警（西门子3、850等系统）。③早期制造、使用传统灯丝灯泡作光源的光栅尺，光源有一定使用寿命，长期工作灯丝会烧断，发生类似于②的故障及相应报警。此时打开光栅尺一端，在通电状态下会发现光栅尺内部无任何光亮（仅限于传统灯丝灯泡，发光二极管等其他光源除外）。④光栅尺读头已进入基准点区域并减速，但找不到基准点。

（2）指示光栅故障。由于长期工作以致元件老化，或撞车等激烈振动致使指示光栅的机件损坏等原因。无法读取光栅尺的位移信号，也会发生类似于上述②报警。需要更换相同型号的指示光栅（读头）。

（3）标尺光栅故障。①玻璃破碎，撞击或激烈振动造成，无法修复。②污染，清洗后恢复。③局部刮伤，光栅尺总是在某段发生故障，一般是清洗方法不当硬物触及刮伤，或激烈振动造成，难以修复。

（4）无法读取基准点信号。①光栅尺故障，一种情况是系统未接收到读头基准点区域信号，即读头没有进入基准点区域（基准点区域挡光片或磁性片缺失、失效，或处于光栅尺两端读头无法进入）；另一种情况是干簧管或基准区域检测电路失效，读头故障。②其他故障引起，轴移动时振动大或过快，光栅尺读取信号异常。

光栅尺工作对环境要求较高，因此，出现光栅尺已移动但无相应移动量坐标值显示，光栅尺硬件故障报警和光栅尺污染故障报警时，应仔细观察光栅尺工作环境（南方天气潮湿，更应如此），建议根据具体情况清洗光栅尺或通入清洁干燥气体。另外，光栅尺基本是非接触式工作，除严重撞车、振动，拆卸清洗刮伤外，一般主光栅损坏的可能性很小。光栅尺读头结构复杂，组合精密，长期工作后元件老化或振动等引起的故障较多，建议做好相同型号读头备件的储备。

2.故障处理实例

例1 意大利产数控折弯机，采用Cybelec DNC880S控制系统，系统无法完成初始化。该系统初始化过程是除控制系统初始化外，折弯机X、Y、R轴等控制轴建立初始坐标值。观察确认Y轴有回零动作，滑块上的光栅尺基本是从下极限位置向上移动到上极限位置，但未找到参考点建立坐标值。打开光栅尺下端封板，发现光栅尺内基准点挡片处于光栅尺的最低端，读头无法进入该区域。将基准点挡片往上推至适当位置（估计原参考点位置），重新启动即可。

例2 瑞典产数控折弯机，采用Delem DA-65W控制系统，故障现象同上。在启动过程中可看到折弯机X轴和Y轴均向参考点方向移动，随着启动结束，X轴建立了坐标值，但Y轴却没有。仔细观察光栅尺及其安装环境，发现光栅尺上面一液压油缸严重漏油，判断光栅尺受到污染而无法读取基准点信号。拆下光栅尺，彻底清洗，故障排除。

例3 德国产TC1000加工中心，采用西门子850控制系统。机床启动后点动移动Z轴，无论向正或向负方向移动，立柱（Z轴）均以极高速度（大大超过设定速度）移动，并发生“夹紧检查”或“指令值过高”报警。而屏幕显示Z轴实际位置值未发生变化，即控制系统没有接收到该轴的实际位移量。据此判断是光栅尺故障，清洗光栅尺无效，更换读头后故障排除。