RENISHAW I 栅尺安装方式—对实现最佳热学性能的影响

　当机器的温度发生变化时，机器上许多部件的长度都会因热膨胀效应而发生变化。同机器上任何其他部件一样，所有光栅尺也遵循同样的热学定律：随着温度变化，栅尺的长度也会发生变化。诚然可以选择接受由此产生的误差，或者通过控制机器运行的环境使其尽量微小，但是即使一摄氏度的温度变化也可能导致测量误差超过百万分之十 (10 µm/m)。

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　　安装方式与热学性能

　　可以对栅尺上出现的热致应力进行计算和补偿。通常可以利用温度测量值和热膨胀系数 (CTE) 来计算栅尺和基体的长度变化，然后再对这些变化进行补偿。栅尺上的热应力取决于下文所述的安装方式。确保精确测量机器的相关部件以及工件(如相关)的温度十分重要，因为二者出现任何测量误差均会影响热膨胀的补偿。

　　示例1：比如一台铝制机器，其线性轴长度为1米，工作温度范围为15至25 °C。铝的CTE相对较高，大约为23 ppm/°C。在这个温度范围内 (±5 o C)，1米长的轴将膨胀/收缩±115 µm (1 × 23 × 10⁻⁶ × 5 = 115 × 10⁻⁶ m)。

　　大多数直线栅尺采用不锈钢等材料制成，这些材料的热膨胀特性与铝的膨胀特性有所不同。如果这种栅尺是在20 o C时安装到此铝制线性轴上的，那么，完全忽视热效应将导致出现显著的位置不确定度。在上例中，当温度变化5 °C时，1米长的铝制轴可能出现115 µm的位置误差，具体取决于栅尺安装方式。

　　现在我们需要考虑应选择随基体伸缩栅尺还是自由伸缩栅尺。

　　随基体伸缩栅尺

　　举例来说，如果工件固定在机器上的特定位置，

　　那么无论温度如何变化(假设机器随着温度升高伸长了115 µm)，您可能都希望通过栅尺定位到机器上的相同物理位置。在这种情况下，栅尺应该具备伸缩性并能够随机器伸展/收缩。

　　这种安装方式称为“随基体伸缩”，因为基体控制

　　栅尺，而栅尺以与基体相同的系数膨胀/收缩。

　　自由伸缩栅尺

　　栅尺安装后可以很大程度上独立于基体而自由膨胀或收缩，这种栅尺称为“自由伸缩”栅尺。也就是说，自由伸缩栅尺的膨胀量由栅尺自身的热膨胀系数及温度决定。