坐標測量機 (CMM) 是一種靈活的測量設備，在製造環境中發揮多種作用，包括傳統的品質實驗室應用，以及近年來在嚴苛環境下直接支援生產車間生產的應用。 CMM 光柵尺的熱性能成為其作用和應用之間的重要考慮因素。
雷尼紹在最近發表的一篇文章中討論了浮動和掌握的編碼器刻度安裝技術。
編碼器柵尺的熱性能其實有兩種：一種是浮動柵尺，其熱性能與其安裝基體無關（浮動柵尺）；另一種是隨基體變化的柵尺（隨基體變化柵尺）。浮動柵尺的膨脹和收縮取決於柵尺材料的熱特性，而隨基體變化柵尺的膨脹和收縮速率與底層基體相同。測量柵尺的安裝技術為各種測量應用提供了許多優勢：雷尼紹的文章介紹了一個案例，其中隨基體變化柵尺可能是實驗室儀器的首選解決方案。
作為品質控制過程的一部分，坐標測量機 (CMM) 用於捕獲高精度機械加工部件（例如發動機缸體和噴氣發動機葉片）的三維測量數據。座標測量機有四種基本類型：橋式、懸臂式、龍門式和水平臂式。橋式座標測量機是最常見的。在座標測量機橋式設計中，Z 軸心軸安裝在沿著橋式移動的滑架上。橋式沿著 Y 軸方向的兩個導軌驅動。馬達驅動橋式的一個肩部，而另一個肩部傳統上不驅動：橋式結構通常由空氣靜壓軸承引導/支撐。滑架（X 軸）和心軸（Z 軸）可由皮帶、絲槓或直線馬達驅動。座標測量機 (CMM) 旨在最大限度地減少不可重複的誤差，因為這些誤差很難在控制器中補償。
高性能座標測量機 (CMM) 由高熱質量花崗岩床身和堅固的龍門/橋式結構組成，並配備低慣性主軸，主軸上安裝有感測器，用於測量工件特徵。產生的數據用於確保零件符合預定的公差。高精度線性編碼器分別安裝在 X、Y 和 Z 軸上，在大型機器上，這些軸的長度可能長達數公尺。
典型的花崗岩橋式座標測量機 (CMM) 在空調房間內運行，平均溫度為 20 ±2 °C，室溫每小時循環三次，可使高熱質量花崗岩保持 20 °C 的恆定平均溫度。安裝在每個 CMM 軸上的浮動線性不銹鋼編碼器基本上不受花崗岩基底的影響，並且由於其高導熱性和低熱質量（遠低於花崗岩檯面的熱質量）而能夠快速響應氣溫變化。這將導致柵尺在典型的 3m 軸上的最大膨脹或收縮約為 60 µm。這種膨脹會產生很大的測量誤差，由於其時變性，很難補償。
在這種情況下，隨基體伸縮的柵尺是首選：隨基體伸縮的柵尺僅會隨著花崗岩基體的熱膨脹係數 (CTE) 而膨脹，因此，即使氣溫出現微小波動，其變化也很小。但長期溫度變化仍需考慮，這些變化會影響高熱質量基體的平均溫度。溫度補償非常簡單，因為控制器只需補償機器的熱行為，而無需考慮光柵尺的熱行為。
總而言之，對於採用低熱膨脹係數 (CTE)/高熱質量基體的精密座標測量機 (CMM) 以及其他需要高水準計量性能的應用而言，配備隨基體伸縮柵尺的光柵系統是理想的解決方案。隨基體伸縮柵尺的優點包括簡化熱補償機制，並有可能減少局部機器環境中的氣溫變化等因素所造成的不可重複測量誤差。
發佈時間：2021年12月25日