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1 敞开式直线光栅尺 2011 年 12 月

2 敞开式直线光栅尺 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 因此, 它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 敞开式直线光栅尺设计用于需要高精度测量的机床和系统 典型应用包括 : 半导体工业的测量和生产设备 PCB 电路板组装机 超精密机床, 例如加工光学元件的金刚石刀具, 加工磁盘端面车床和加工铁氧体元件的磨床 高精度机床 测量机和比较仪, 测量显微镜和其它精密测量设备 直接驱动 机械结构敞开式直线光栅尺包括光栅尺或钢带光栅尺和读数头, 光栅尺和读数头间无机械接触 敞开式直线光栅尺的长光栅直接固定在安装面上 安装面的平面度直接影响直线光栅尺精度 以下产品信息 高质量扫描绝对式角度编码器 内置轴承角度编码器 无内置轴承角度编码器 模块式磁栅编码器 旋转编码器 伺服驱动编码器 直线光栅尺用于 NC 数控机床 接口电子电路 海德汉数控系统欢迎索取, 或访问 本样本是以前样本的替代版, 所有以前版本均不再有效 订购海德汉公司的产品仅以订购时有效的样本为准 产品遵循的标准 (ISO,EN 等 ), 请见样本中的标注

3 目录 概要 敞开式直线光栅尺 2 选型指南 4 技术特点 测量原理 6 测量精度 10 可靠性 12 机械结构类型和安装 14 一般机械信息 17 技术参数 用于绝对位置测量 LIC LIC LIC 高精度 LIP 372, LIP LIP 471, LIP LIP 571, LIP LIF 471, LIF 高速运动 LIDA 473, LIDA LIDA 475, LIDA LIDA 477, LIDA LIDA 479, LIDA LIDA 277, LIDA LIDA 279, LIDA 二维坐标测量 PP 281 R 44 电气连接 接口增量信号» 1 V PP 46 增量信号 «TTL 48 限位开关 50 位置检测 51 EnDat 绝对位置值 52 针脚编号 54 连接件和电缆 55 一般电气技术参数 58 海德汉测量和测试设备 62

4 选型指南 基体和安装方式 热膨胀系数 a therm 精度等级 绝对式位置测量 绝对式位置测量 LIC 敞开式直线光栅尺用于测量高速运动的行程达 27 m 内的绝对位置 其尺寸和安装方式与 LIDA 400 相同 LIC 用于绝对位置测量 钢带光栅尺穿入在铝壳中并预紧 与安装面相同 ± 5 µm 钢带光栅尺穿入在铝壳中并固定 K 1 ± 15 µm ± 5 µm 2) 钢带光栅尺, 嵌入在安装面中 K 1 ± 15 µm ± 5 µm 2) 超高精度 LIP 敞开式直线光栅尺的特点是测量步距非常小 精度和重复精度非常高 扫描方式为干涉扫描, 测量基准为 DIADUR 相位光栅 高精度 LIF 敞开式直线光栅尺的测量基准是 SUPRADUR 玻璃基体光栅, 用干涉扫描方法 特点是精度和重复精度高, 安装简单, 有限位开关和回零轨 特殊型号的 LIF 481 V 可用于 10 7 bar 的真空环境中 ( 参见其单独 产品信息 ) 运动速度快 LIDA 敞开式直线光栅尺特别适用于运动速度达 10 m/s 的高速运动应用, 支持多种安装方式, 安装简单 根据相应应用要求,METALLUR 光栅的基体可为钢带, 玻璃或玻璃陶瓷 也可带限位开关 增量式直线光栅尺 LIP 超高精度 LIF 高精度 LIDA 用于高速运动和大测量长度 Zerodur 玻璃陶瓷基体, 嵌入在螺栓固定在不胀的钢基座上 Zerodur 玻璃陶瓷或玻璃基体, 安装架固定 K 1 ± 0.5 µm 3) K 1 或 K 1 ± 1 µm ± 0.5 µm 3) 玻璃光栅尺, 安装架固定 K 1 ± 1 µm Zerodur 玻璃陶瓷或玻璃基体, 通过 PRECIMET 背胶固定 玻璃或玻璃陶瓷光栅尺, 嵌入在安装面中 钢带光栅尺穿入在铝壳中并预紧 钢带光栅尺穿入在铝壳中并固定 K 1 或 K 1 ± 3 µm K 1 或 ± 5 µm 3) K 1 与安装面相同 ± 5 µm K 1 ± 15 µm ± 5 µm 2) 钢带光栅尺, 嵌入在安装面中 K 1 ± 15 µm ± 5 µm 2) 钢带光栅尺穿入在铝壳中并固定 K 1 ± 30 µm 二维光栅尺 PP 双坐标编码器的测量基准是一个平面 DIADUR 相位光栅, 干涉扫描方式 用于测量平面中位置 PP 二维坐标测量 钢带光栅尺, 嵌入在安装面中 K 1 ± 30 µm 玻璃格栅板, 全表面固定 K 1 ± 2 µm 1) 正弦信号周期 它是单信号周期内误差的决定性因素 ( 参见测量精度 ) 2) 在信号处理电子电路中进行线性误差补偿后 3) 可根据需要提供更高精度等级 4) 可根据需要提供其它测量长度 / 范围 4

5 单信号周期位置误差典型值 信号周期 1) 测量长度接口型号页 概要 LIC 4015 ± 0.08 µm 140 mm 至 mm ± 0.08 µm 240 mm 至 6040 mm ± 0.08 µm 70 mm 至 1020 mm EnDat 2.2/22 LIC EnDat 2.2/22 LIC EnDat 2.2/22 LIC LIC 4017 ± µm µm 70 mm 至 270 mm «TTL LIP 372» 1 V PP LIP LIP 382 ± 0.02 µm 2 µm 70 mm 至 420 mm «TTL LIP 471» 1 V PP LIP ± 0.04 µm 4 µm 70 mm 至 1440 mm ± 0.04 µm 4 µm 70 mm 至 1020 mm «TTL LIP 571» 1 V PP LIP 581 «TTL LIF 471» 1 V PP LIF LIP 581 ± 0.2 µm 20 µm 140 mm 至 3040 mm «TTL LIDA 473» 1 V PP LIDA ± 0.2 µm 20 µm 140 mm 至 mm «TTL LIDA 475» 1 V PP LIDA LIF 481 ± 0.2 µm 20 µm 240 mm 至 6040 mm «TTL LIDA 477» 1 V PP LIDA ± 0.2 µm 20 µm 至 «TTL LIDA mm 4)» 1 V PP LIDA 489 ± 2 µm 200 µm 至 «TTL LIDA mm 4)» 1 V PP LIDA 287 ± 2 µm 200 µm 至 «TTL LIDA mm 4)» 1 V PP LIDA LIDA 489 ± 0.04 µm 4 µm 测量范围 68 x 68 mm 4)» 1 V PP PP LIDA 287 PP 281 5

6 测量原理测量基准 绝对测量法 海德汉公司的光学扫描型光栅尺或编码器的测量基准都是周期刻线 - 光栅 这些光栅刻在玻璃或钢材基体上 大长度测量用的光栅尺基体为钢带 海德汉公司用特别开发的光刻工艺制造精密光栅 AURODUR: 在镀金钢带上蚀刻线条, 典型栅距 40 µm METALLUR: 抗污染的镀金层金属线, 典型栅距 20 μm DIADUR: 玻璃基体的超硬铬线 ( 典型栅距 20 μm) 或玻璃基体的三维铬线格栅 ( 典型栅距 8 μm) SUPRADUR 相位光栅 : 光学三维平面格栅线条, 超强抗污能力, 典型栅距不超过 8 μm OPTODUR 相位光栅 : 光学三维平面格栅线条, 超高反光性能, 典型栅距不超过 2 μm 绝对测量法是指编码器通电时就可立即得到位置值并随时供后续信号处理电子设备读取 无需移动轴执行参考点回零操作 绝对位置信息来自光栅码盘, 它由一系列绝对码组成 单独的增量刻轨信号用于细分处理后得到位置值, 同时也能生成供选用的增量信号 ( 与接口类型有关 ) 这种方法除了能刻制栅距非常小的光栅外, 而且它刻制的光栅线条边缘清晰 均匀 再加上光电扫描法, 这些边缘清晰的刻线是输出高质量信号的关键 母版光栅采用海德汉公司定制的精密刻线机制造 绝对式直线光栅尺的光栅 图示为带附加增量刻轨绝对式编码光栅尺 ( 图示为 LC 401x) 6

7 增量测量法 增量测量法的光栅由周期性刻线组成 位置信息通过计算自某点开始的增量数 ( 测量步距数 ) 获得 由于必须用绝对参考点确定位置值, 因此光栅尺上还刻有一个参考点轨 参考点确定的光栅尺绝对位置值可以精确到一个测量步距 必须通过扫描参考点建立绝对基准点或确定上次选择的原点 有时, 这需要机床运动行程达到测量范围的较大部分 为加快和简化 参考点回零 操作, 许多光栅尺刻有距离编码参考点, 这些参考点彼此相距数学算法确定的距离 移过两个相邻参考点后 ( 一般只需运动数毫米 )( 见表 ), 后续电子设备就能找到绝对参考点位置 凡型号后有字母 C 的编码器为距离编码参考点 ( 例如 LIP 581 C) 技术特点 距离编码参考点的绝对参考点位置用两个参考点间信号周期数和以下公式计算 : P 1 = (abs B sgn B 1) x N + (sgn B sgn D) x abs M RR 2 2 其中 : B = 2 x M RR N 其中 : P 1 = 信号周期为单位的第一个移过的参考点位置 abs = 绝对值 sgn = 代数符号 ( +1 或 -1 ) M RR = 移过的两个参考点间的信号周期数 N D = 两个固定参考点间用信号周期数表示的名义增量值 ( 见下表 ) = 运动方向 (+1 或 1) 读数头向右运动 ( 正确安装时 ) 等于 +1 增量式直线光栅尺的光栅 信号周期 信号周期为单位的名义增量数 N 最大运动距离 LIP 5x1 C 4 µm mm LIDA 4x3 C 20 µm mm 图示为距离编码参考点的增量式光栅 ( 图示为 LIP 5x1 C) 7

8 光电扫描 大多数海德汉公司光栅尺或编码器都用光电扫描原理 对测量基准的光电扫描为非接触扫描, 因此无磨损 这种光电扫描方法能检测到非常细的线条, 通常不超过几微米宽, 而且能生成信号周期很小的输出信号 测量基准的栅距越小, 光电扫描的衍射现象越严重 海德汉公司的直线光栅尺采用两种扫描原理 : 成像扫描原理用于 10 µm 至 200 µm 的栅距 干涉扫描原理用于 4 µm 甚至更小栅距的光栅 成像扫描原理简单地说成像扫描原理是用透射光生成信号 : 两个具有相同或相近栅距的光栅尺光栅和扫描光栅彼此相对运动 扫描掩膜的基体是透明的, 而作为测量基准的光栅尺可以是透明的也可以是反射的 当平行光穿过一个光栅时, 在一定距离处形成明 / 暗区 具有相同或相近栅距的扫描光栅就在这个位置处 当两个光栅相对运动时, 穿过光栅尺的光得到调制 如果狭缝对齐, 则光线穿过 如果一个光栅的刻线与另一个光栅的狭缝对齐, 光线无法通过 光电池将这些光强变化转化成电信号 特殊结构的扫描掩膜将光强调制为近正弦输出信号 栅距越小, 扫描光栅和光栅尺间的间距越小, 公差越严 如果成像扫描编码器的栅距为 10 µm 或更大, 编码器的安装公差相对宽松 LIC 和 LIDA 系列直线光栅尺为成像扫描 信号周期 360 电子角 90 电子角 相位差 光栅尺 窗口 栅状传感器 扫描掩膜 聚光镜 扫描光栅 LED 光源 基于成像扫描原理的钢带光栅尺的光电扫描和单场扫描 (LIDA 400) 8

9 传感器生成四路近正弦电流信号 (I 0,I 90,I 180 和 I 270 ), 相互间的相位差为 90 电子角 这些扫描信号开始时并不对称于零线 因此, 将光电池接入差分电路, 生成两路相位差 90 的输出信号 I 1 和 I 2, 它们对称于零线 示波器的 X/Y 坐标显示信号形成了里萨约图 理想输出信号为同心圆 偏离正圆形状和位置的误差为单信号周期位置误差 ( 参见测量精度 ), 因此它直接影响测量结果 圆的大小对应于输出信号幅值, 它可在一定限度内变化, 不影响测量精度 干涉扫描原理干涉扫描原理是利用精细光栅的衍射和干涉形成位移的测量信号 阶梯状光栅用作测量基准 : 高度 0.2 µm 的反光线刻在平反光面中 光栅尺前方是扫描掩膜, 其栅距与光栅尺栅距相同, 是透射相位光栅 光束穿过扫描掩膜时, 被衍射为光强近似的 -1 0 和 +1 三束光 被光栅尺衍射的光波中, 反射光的最强衍射光光束为 +1 和 -1 这两束光在扫描掩膜的相位光栅处再次相遇, 又一次被衍射和干涉 它也形成三束光, 并以不同的角度离开扫描掩膜 光电池将这些交变的光强信号转化成电信号 扫描掩膜与光栅尺的相对运动使第一级的衍射光产生相位移 : 当光栅移过一个栅距 时, 前一级的 +1 衍射光在正方向上移过一个光波波长,-1 衍射光在负方向上移过一个光波波长 由于这两个光波在离开扫描光栅时将发生干涉, 光波将彼此相对移动两个光波波长 也就是说, 相对移动一个栅距可以得到两个信号周期 干涉光栅尺的栅距一般为 8 µm 4 µm 甚至更小 其扫描信号基本没有高次谐波, 能进行高倍频细分 因此, 这些光栅尺适用于高分辨率和高精度应用 尽管如此, 其相对宽松的安装公差使它可用于许多应用 LIP 和 LIF 系列直线光栅尺和 PP 系列二维编码器用干涉扫描原理 输出信号 XY 图 光栅尺 衍射序列 DIADUR 相位光栅 聚光镜 LED 光源 栅距 扫描掩膜 : 透射相位光栅 光电池 单场干涉扫描原理的光电扫描 9

10 测量精度 决定直线光栅尺测量精度的主要因素有 : 光栅质量 扫描质量 信号处理电路质量 光栅尺相对读数头的方向误差 需要明确区分两种不同精度, 一个是大行程上的 ( 例如全量程 ) 的位置测量误差, 另一个是单信号周期内的位置测量误差 测量长度上的位置误差敞开式直线光栅尺精度用精度等级表示, 其定义为 : 在任何最长不超过 1 米的测量长度上总误差 F( 相对其误差平均值 ) 的极值不超过精度等级 ±a 位置误差 测量长度 ML 的位置误差 a 对敞开式直线光栅尺, 以上定义的精度等级只适用于长光栅 因此, 它称为光栅尺精度 单信号周期内位置误差 单信号周期内位置误差单信号周期内的位置误差取决于扫描质量和光栅尺或编码器单信号周期大小 海德汉公司的敞开式直线光栅尺在整个测量长度的任何位置处, 都不超过一个信号周期的 ±1 % 单信号周期内位置误差 u 位置 信号周期越小, 单信号周期内的位置误差也越小 这对定位运动精度和慢速运动以及轴传动运动期间的速度控制非常重要 位置误差 扫描信号的信号周期 单信号周期内的典型位置误差 u 信号电平 信号周期 360 电子角 LIP 3x µm ± µm LIP 4x1 2 µm ± 0.02 µm LIP 5x1 LIF, PP 4 µm ± 0.04 µm LIC 40xx ± 0.08 µm LIDA 4xx 20 µm ± 0.2 µm LIDA 2xx 200 µm ± 2 µm 10

11 所有海德汉公司的直线光栅尺在发货前全部进行精度和功能检验 精度检定在两个运动方向上执行 精心选择的测量位置数能确保准确确定大测量范围误差和单信号周期内的位置误差 每个直线光栅尺均有制造商检验合格证, 证明它符合系统精度要求 检定标准符合国家或国际公认标准要求, 能确保满足 EN ISO 9001 的可追溯性要求 海德汉 LIP 和 PP 系列光栅尺的检定记录图记录了整个测量范围的位置误差 还提供测量步距和检定测量的不确定性数据 温度范围检查直线光栅尺的标准温度为 20 C 检定记录图中的系统精度仅对该温度有效 工作温度范围是指直线光栅尺能够正常工作的环境温度范围 而 -20 C 至 +70 C 的存放温度范围适用于该设备在包装状态下 如果直线光栅尺安装质量差将对测量精度的方向误差产生严重影响 为保证阿贝误差尽可能小, 光栅尺或光栅尺尺盒应安装在机床滑座的工作台高度处 必须确保安装面平行于导轨 11

12 可靠性 海德汉公司的敞开式直线光栅尺特别适用于高速和精密机床 尽管机械结构是敞开式的, 但它抗污染能力强, 长期稳定性好和安装速度快和安装方便 抗污染能力强高质量的光栅和扫描方式是直线光栅尺高精度和可靠工作的保证 海德汉公司的敞开式直线光栅尺用单场扫描原理 只需一个扫描场生成扫描信号 与四场扫描不同, 单场扫描光栅尺上的局部污染 ( 例如安装时的手指印或导轨油的油滴污染 ) 影响信号分量光强, 因此等量影响扫描信号 输出信号幅值虽有变化, 但无偏移和无相位变化 这些信号仍可进行高倍频细分使信号周期误差保持很小 位置误差 [µm] 此外, 大面积扫描场还能降低对污染的敏感性 这常常可以避免光栅尺失效 特别是 LIDA 400 和 LIF 400 系列光栅尺, 相对其栅距, 其扫描面积非常大, 达 14.5 mm 2 即使有 3 mm 以内的打印机墨滴, 印刷电路板粉尘, 水滴或油滴, 这些光栅尺仍然可以输出高质量信号 位置误差远远低于光栅尺精度等级对应的误差值 位置 [mm] 四场扫描 ( 红色 ) 和单场扫描 ( 绿色 ) 污染影响情况 油滴水滴墨滴粉尘手指印 位置误差 [µm] 位置 [mm] 12 污染对 LIF 400 的影响

13 坚固耐磨的光栅尺敞开式直线光栅尺的自身特点是其测量基准的抗污染能力较低 为此, 海德汉公司采用独特工艺生产非常坚固耐磨的光栅 SUPRADUR 反射层 DIADUR 工艺是将硬铬线刻在玻璃或钢基体上 透光层 SUPRADUR 工艺是在主反射层上加一层透光层 超细 坚硬的镀铬层形成三维光学相位光栅 采用成像扫描原理的 METALLUR 光栅的结构也非常类似 在反光的金层上覆盖薄薄一层玻璃 在该层的铬线只有数纳米深, 半透明和起减振作用 实践证明,SUPRADUR 和 METALLUR 工艺生产的测量基准抗污能力非常强, 由于其刻线高度小, 灰尘 污物或水滴难以留在其表面上, 使这种测量基准的抗污染能力非常出众 METALLUR 基体 半透明层 主反射层 面向应用的安装公差信号周期越小一般也要求光栅尺和扫描光栅间的安装公差越小 这是光栅的衍射作用造成的 只要间隙变化 ±0.1 mm, 信号将衰减 50% 但由于在光栅尺中采用了干涉扫描原理和创新的扫描掩膜技术以及成像扫描原理, 即使很小的信号周期也能允许较大安装公差 透光层 海德汉公司的敞开式直线光栅尺的安装误差只对输出信号有轻微影响 特别是光栅尺和扫描头间的间隙误差 ( 扫描间隙 ) 对信号幅值影响极小 这是为什么海德汉公司的敞开式直线光栅尺具有高可靠性的原因 通过这两幅图可看出 LIDA 400 和 LIF 400 系列光栅尺扫描间隙与信号幅值间关系 信号幅值 [%] 主反射层 安装公差 LIDA 400 1) = 钢带光栅尺 2) = 钢带光栅尺尺座 扫描间隙 [mm] 信号幅值 [%] 安装公差 LIF 400 扫描间隙 [mm] 13

14 机械结构类型和安装直线光栅尺 敞开式直线光栅尺包括两部分 : 读数头和光栅尺或钢带光栅尺 它们的相互位置只由机床导轨确定 因此, 机床必须满足以下要求 : 机床导轨结构必须使编码器的安装位置能满足扫描间隙的公差要求 ( 参见技术参数 ) 光栅尺安装面必须满足平面度要求 为方便调整读数头相对光栅尺位置, 必须用安装架固定 LIP 302 系列光栅尺 光栅尺版本海德汉公司为适应不同应用环境和精度要求提供多个光栅尺系列产品 LIP 3x2 高精度 LIP 300 系列光栅尺采用 Zerodur 光栅基体, 它嵌入在钢座的热应力中性面中 钢座用螺栓固定在安装面中 柔性固定元件使光栅尺具有可重复的温度特性 LIP 401 系列光栅尺 LIP 4x1 LIP 5x1 Zerodur 光栅或玻璃基体用安装架固定在安装面中并用硅胶固定 热中性点用环氧胶固定 辅件 安装架 ID 硅胶 ID 环氧胶 ID LIF 4x1 LIDA 4x3 玻璃光栅尺尺座用 PRECIMET 背胶直接固定在安装面中并用磙子碾压均匀 LIP 501 系列光栅尺 辅件磙子 ID LIF 401 系列光栅尺 14

15 LIC 4015 LIDA 4x5 LIC 4015 和 LIDA 4x5 系列直线光栅尺特别适用于大测量长度应用 多段尺座用螺栓或 PRECIMET 背胶固定在安装面中 然后, 将单体钢带光栅尺带拉入尺座中, 用确定的方式张紧并将其两端固定在机床床身处 因此,LIC 40x5 和 LIDA 4x5 光栅尺与安装面温度特性相同 钢带光栅尺, 适用于 LIC 4015,LIDA 405 LIC 4017 LIDA 2x7 LIDA 4x7 LIC 4017,LIDA 2x7 和 LIDA 4x7 系列直线光栅尺也设计用于大测量长度应用 多段光栅尺尺座用 PRECIMET 背胶固定在安装面中, 将单体钢带光栅尺拉入尺座中并在中点位置固定在机床床身处 这种安装方式允许光栅尺的两端自由膨胀, 确保具有可定义的温度特性 辅件,LIC 4017,LIDA 4x7 安装辅件 ID 钢带光栅尺, 适用于 LIC 4017,LIDA 207/407 安装辅件 (LIC 4017, LIDA 4x7) LIC 4019 LIDA 2x9 LIDA 4x9 钢带光栅尺用 PRECIMET 背胶直接固定在安装面中并用磙子碾压均匀 0.3 mm 高的凸棱或对正轨用于水平对正钢带 钢带光栅尺, 适用于 LIC 4019,LIDA 209/409 辅件, 用于通过 PRECIMET 固定的光栅尺磙子 ID

16 机械结构类型和安装读数头 由于敞开式直线光栅尺将安装在机床上, 安装后必须进行精确调整 这项调整将决定光栅尺最终精度 因此, 建议设计机床时尽可能易于和便于进行这些调整和确保结构稳定 例如, 为准确调整读数头与光栅尺间的相对位置, 必须允许沿五个自由度的调整 ( 见图 ) 由于调整范围很小, 通常安装角架上的长圆孔就能满足要求 安装 LIP/LIF 系列读数头上有一个对中短柱, 它允许在角架的孔中转动使读数头平行于光栅尺 安装 LIC/LIDA 读数头有三种安装方式 ( 参见 尺寸 ) 用隔离片可以快速设置读数头与光栅尺或钢带光栅尺间间隙 方便从后方用固定架固定读数头 借助安装辅件通过安装架的孔可以精确地调整读数头 LIP/LIF 调整为简化调整工作, 海德汉推荐使用以下步骤 : 1) 用隔离片调整读数头与光栅尺间的间隙 2) 转动读数头调整增量信号 3) 轻微转动读数头, 调整参考点信号 ( 可用工具调整 LIDA 400) 推荐用海德汉公司的 PWM 或 PWT 测量和测试设备作调整工具 ( 参见海德汉测量和测试设备 ) LIC/LIDA 400 隔离片 隔离片 16

17 一般机械信息 安装为简化电缆布线, 通常将读数头用螺栓固定在机床静止部件上, 光栅尺安装在机床运动部件上 必须认真考虑直线光栅尺的安装位置, 确保达到最佳精度和最长使用寿命 直线光栅尺需安装在尽可能接近加工面位置, 确保阿贝误差最小 为保证工作正常, 不允许直线光栅尺承受持续的强烈振动载荷 ; 为此, 尽可能将直线光栅尺安装在机床刚性最好的零件上 直线光栅尺不允许安装在空心零件或适配件处 尽可能将直线光栅尺安装在远离热源的地方, 避免温度影响 温度范围工作温度范围是指能保证直线光栅尺技术参数中的性能参数要求的环境温度范围 而 -20 C 至 70 C 的存放温度范围适用于该设备在包装中状态 温度特性直线光栅尺的温度特性是机床加工精度的关键因素 通常, 直线光栅尺的温度特性需与工件或被测对象一致 温度变化时, 直线光栅尺的膨胀或收缩特性必须确定和可重复 海德汉公司的直线光栅尺基体热膨胀系数不完全一样 ( 参见技术参数 ) 因此, 用户可以选择最适合其应用所需温度特性的直线光栅尺 防护等级 (EN ) LIP LIF 和 PP 系列敞开式直线光栅尺的读数头防护等级为 IP 50, 其中 LIDA 和 LIC 读数头的防护等级为 IP 40 光栅尺无需特别防护 如果应用环境可能有污染, 需采取防护措施 加速度直线光栅尺在安装和工作时会受到不同类型的加速度作用 所示的振动最大值是指 55 至 2000 Hz 的频率 (EN ) 只要加速度超过允许值就可能造成编码器损坏, 例如由于应用条件和安装引起的共振 必须对整个系统进行综合测试 冲击和振动的最大允许加速度值 ( 半正弦冲击 ) 是指 11 ms,lic 为 6 ms(en ) 任何情况时都不允许用锤子或类似工具进行敲击调整和定位编码器 易损耗件海德汉公司的编码器适用于长期工作 不需要预防性维护 根据应用场合和操作方式, 海德汉公司编码器的部分零件将被磨损 特别是运动的电缆 内置轴承的编码器中类似这些损耗件包括轴承, 旋转编码器和角度编码器的密封圈和直线光栅尺的密封条 系统测试海德汉公司的编码器常被集成到大型系统中 无论编码器具有怎样的技术参数, 如果被应用在这样系统中, 必须对整个系统进行综合测试 样本中给出的技术参数仅适用于特定编码器, 而非整个系统 如果将任何编码器用于非其设计要求或非其目标用途的场合, 其风险由用户承担 如果用于安全性要求很高的场合, 系统通电后, 必须校验编码器的位置值是否正确 安装安装步骤和安装中必须确保的尺寸只以随包装提供的安装手册为准 因此, 本样本中的安装信息仅供参考, 不具约束力, 不构成合同条款 DIADUR SUPRADUR,METALLUR 和 OPTODUR 是德国 Traunreut 的 DR. JOHANNES HEIDENHAIN 公司的注册商标 Zerodur 和 ROBAX 是德国 Mainz 的 Schott-Glaswerke 的注册商标 17

18 LIC 4015 绝对式直线光栅尺, 最大测量长度 27 m 测量步距可达 µm(1 nm) 钢带光栅尺穿入在铝壳中并预紧 ML > 2 040( 例如 5 040) 多种读数头安装方式 F = 机床导轨 P = 对正测量点 * = 工作期间的最大变化 s = 测量长度 (ML) 起点 c = 编码起始值 : 100 mm t = 尺座长度 z = 3040 mm 以上测量长度的隔离片 = 输出信号为接口描述情况时的读数头运动方向 18

19 技术参数 LIC 4015 测量基准线性膨胀系数 METALLUR 绝对位置编码轨的钢带光栅尺取决于安装面 精度等级 ± 5 µm 测量长度 ML* 单位 mm 绝对位置值 EnDat 2.2 订购标识 EnDat 22 用单段钢带光栅尺和各个尺座构成的测量长度最大可达 mm 技术参数 分辨率 m (1 nm) 计算时间 t cal 6 µs 电源 DC 3.6 至 14 V 功耗 1) (max.) 14 V 时 : mw 3.6 V 时 : 800 mw 电流消耗 ( 典型值 ) 电气连接 * 电缆长度 运动速度 振动 55 至 Hz 冲击 6 ms 5 V 时 : 110 ma 1 m 或 3 m 电缆, 带 8 针的 M12 接头 ( 针式 ) 50 m( 海德汉电缆 ) 480 m/min 500 m/s 2 (EN ) m/s 2 (EN ) 工作温度 0 C 至 70 C 防护等级 EN IP 40 重量 读数头钢带光栅尺零部件光栅尺尺座连接电缆连接 16 g( 无连接电缆 ) 31 g/m 80 g + n 2) 27 g 187 g/m 20 g/m 32 g * 请订购时选择 1) 参见一般电气信息 2) ML 至 mm 的 n = 1;ML 至 mm 的 n =2; 等 19

20 LIC 4017 绝对式直线光栅尺, 最大测量长度 6 m 测量步距可达 µm(1 nm) 钢带光栅尺穿入在铝壳中并中间固定 ( 例如 840) ML > 2 040( 例如 5 040) 多种读数头安装方式 F = 机床导轨 P = 对正测量点 * = 工作期间的最大变化 s = 测量长度 (ML) 起点 c = 编码起始值 : 100 mm t = 尺座长度 z = 以上测量长度的隔离片 = 输出信号为接口描述情况时的读数头运动方向 20

21 技术参数 LIC 4017 测量基准线性膨胀系数 精度等级 METALLUR 绝对位置编码轨的钢带光栅尺 Þ therm K 1 ± 15 µm 或信号处理电路中进行线性长度误差补偿后 5 μm 测量长度 ML* 单位 mm 绝对位置值 EnDat 2.2 订购标识 EnDat 22 分辨率 m (1 nm) 计算时间 t cal 6 µs 电源 DC 3.6 至 14 V 功耗 1) (max.) 14 V 时 : mw 3.6 V 时 : 800 mw 电流消耗 ( 典型值 ) 电气连接 * 电缆长度 运动速度 振动 55 至 Hz 冲击 6 ms 5 V 时 : 110 ma 1 m 或 3 m 电缆, 带 8 针的 M12 接头 ( 针式 ) 50 m( 海德汉电缆 ) 480 m/min 500 m/s 2 (EN ) m/s 2 (EN ) 工作温度 0 C 至 70 C 防护等级 EN IP 40 重量 读数头钢带光栅尺零部件光栅尺尺座连接电缆连接 16 g( 无连接电缆 ) 31 g/m 20 g 68 g/m 20 g/m 32 g * 请订购时选择 1) 参见一般电气信息 21

22 LIC 4019 绝对式直线光栅尺, 最大测量长度 1 m 测量步距可达 µm(1 nm) 钢带光栅尺粘贴在安装面中 ML + 28±1 多种读数头安装方式 F = 机床导轨 * = 工作期间的最大变化 c = 编码起始值 : 100 mm s = 测量长度 (ML) 起点 l = 钢带光栅尺长度 = 输出信号为接口描述情况时的读数头运动方向 22

23 技术参数 LIC 4019 测量基准线性膨胀系数 精度等级 METALLUR 绝对位置编码轨的钢带光栅尺 Þ therm K 1 ± 15 µm 或信号处理电路中进行线性长度误差补偿后 5 μm 测量长度 ML* 单位 mm 绝对位置值 EnDat 2.2 订购标识 EnDat 22 分辨率 m (1 nm) 计算时间 t cal 6 µs 电源 DC 3.6 至 14 V 功耗 1) (max.) 14 V 时 : mw 3.6 V 时 : 800 mw 电流消耗 ( 典型值 ) 电气连接 * 电缆长度 运动速度 振动 55 至 Hz 冲击 6 ms 5 V 时 : 110 ma 1 m 或 3 m 电缆, 带 8 针的 M12 接头 ( 针式 ) 50 m( 海德汉电缆 ) 480 m/min 500 m/s 2 (EN ) m/s 2 (EN ) 工作温度 0 C 至 70 C 防护等级 EN IP 40 重量 读数头钢带光栅尺连接电缆连接 16 g( 无连接电缆 ) 31 g/m 20 g/m 32 g * 请订购时选择 1) 参见一般电气信息 23

24 LIP 372, LIP 382 超高精度增量直线光栅尺 测量步距至 µm(1 nm) 测量基准用螺栓固定 * = 工作期间的最大变化 F = 机床导轨 s = 测量长度 (ML) 起点 m = 读数头安装面 = 输出信号为接口描述情况时的读数头运 动方向 24

25 技术参数 LIP 382 LIP 372 测量基准线性膨胀系数 Zerodur 玻璃陶瓷基体的 DIADUR 相位光栅 Þ therm (0 ± 0.1) 10 6 K 1 精度等级 ± 0.5 μm( 可按需提供更高精度等级 ) 测量长度 ML* 单位 mm 参考点 无 增量信号» 1 V PP TTL 栅距 µm 内部细分倍数信号周期 µm 32 倍 µm 截止频率 3dB 1 MHz 扫描频率 * 边缘间距 a 98 khz µs 49 khz µs 24.5 khz µs 运动速度 7.6 m/min 0.75 m/min 0.38 m/min 0.19 m/min 电源电流消耗 DC 5 V ± 5 % < 190 ma DC 5 V ± 5 % <250 ma( 无负载 ) 电气连接电缆长度 振动 55 至 Hz 冲击 11 ms 0.5 m 电缆, 连接接口电子设备 (APE), 连接 APE 的独立适配电缆 (1 m/3 m/6 m/9 m) 30 m( 海德汉电缆 ) 4 m/s 2 (EN ) 50 m/s 2 (EN ) 工作温度 0 C 至 40 C 重量 读数头接口电子电路光栅尺连接电缆 150 g 100 g ML 70 mm: 260 g, ML 150 mm: 700 g 38 g/m * 请订购时选择 25

26 LIP 471, LIP 481 超高精度增量直线光栅尺 用于有限安装空间应用 测量步距 1 µm 至 µm 测量基准用固定架固定 * = 工作期间的最大变化 F = 机床导轨 l = 光栅尺长度 d = 图示中无安装架 s = 测量长度 (ML) 起点 r = m = = LIP 4x1 参考点位置 R 读数头安装面输出信号为接口描述情况时的读数头运动方向 26

27 技术参数 LIP 481 LIP 471 测量基准 * 线性膨胀系数 Zerodur 玻璃陶瓷或玻璃基体上 DIADUR 相位光栅 Þ therm (0 ± 0.1) 10 6 K 1 (Zerodur 玻璃陶瓷 ) Þ therm K 1 ( 玻璃 ) 精度等级 * ± 1 μm,± 0.5 μm( 可按需提供更高精度等级 ) 测量长度 ML* 单位 mm 参考点 * LIP 4x1 R 1 个在测量长度的中点位置处 LIP 4x1 A 无 增量信号» 1 V PP TTL 栅距 4 µm 内部细分倍数 * 信号周期 2 µm 5 倍 0.4 µm 10 倍 0.2 µm 截止频率 3dB 300 khz 扫描频率 * 边缘间距 a 200 khz µs 100 khz µs 50 khz µs 100 khz µs 50 khz µs 25 khz µs 运动速度 36 m/min 24 m/min 12 m/min 6 m/min 12 m/min 6 m/min 3 m/min 电源电流消耗 DC 5 V ± 5 % < 190 ma DC 5 V ± 5 % <200 ma( 无负载 ) 电气连接 * 电缆长度 振动 55 至 Hz 冲击 11 ms 0.5 m,1m,2 m 或 3 m 电缆,D-sub 接头 (15 针 ); 接口电子设备内置在接头中 30 m( 海德汉电缆 ) 200 m/s 2 (EN ) 500 m/s 2 (EN ) 工作温度 0 C 至 40 C 重量 读数头 光栅尺连接电缆接头 LIP 4x1 A: 25 g, LIP 4x1 R: 50 g ( 均无电缆 ) 5.6 g g/mm 测量长度 38 g/m 140 g * 请订购时选择 27

28 LIP 571, LIP 581 超高精度增量直线光栅尺 测量步距 1 µm 至 0.01 µm 测量基准用固定架固定 * = 工作期间的最大变化 F = 机床导轨 r = LIP 5x1 参考点位置 R c = LIP 5x1 参考点位置 C s = 测量长度 (ML) 起点 Ø = 允许超行程 m = 读数头安装面 = 输出信号为接口描述情况时的读数头运 动方向 28

29 技术参数 LIP 581 LIP 571 测量基准线性膨胀系数 玻璃基体的 DIADUR 相位光栅 Þ therm K 1 精度等级 * ± 1 µm 测量长度 ML* 单位 mm 参考点 * LIP 5x1 R 1 个在测量长度的中点位置处 LIP 5x1 C 距离编码 增量信号» 1 V PP TTL 栅距 8 µm 内部细分倍数 * 信号周期 4 µm 5 倍 0.8 µm 10 倍 0.4 µm 截止频率 3dB 300 khz 扫描频率 * 边缘间距 a 200 khz µs 100 khz µs 50 khz µs 100 khz µs 50 khz µs 25 khz µs 运动速度 72 m/min 48 m/min 24 m/min 12 m/min 24 m/min 12 m/min 6 m/min 电源电流消耗 DC 5 V ± 5 % < 175 ma DC 5 V ± 5 % <175 ma( 无负载 ) 电气连接 * 电缆长度 振动 55 至 Hz 冲击 11 ms 0.5 m,1m,2 m 或 3 m 电缆,D-sub 接头 (15 针 ); 接口电子设备内置在接头中 30 m( 海德汉电缆 ) 200 m/s 2 (EN ) 500 m/s 2 (EN ) 工作温度 0 C 至 50 C 重量 读数头光栅尺连接电缆接头 25 g( 无连接电缆 ) 7.5 g g/mm 测量长度 38 g/m 140 g * 请订购时选择 29

30 LIF 471, LIF 481 安装简单的增量式直线光栅尺 测量步距 1 µm 至 0.01 µm 用限位开关和零位轨检测位置 玻璃光栅尺, 背胶固定 * = 工作期间的最大变化 F = 机床导轨 ML = 测量长度 e = 用于 ML < 170 的环氧胶 = 输出信号为接口描述情况时的读数头运 动方向 30

31 技术参数 LIF 481 LIF 471 测量基准 * 线性膨胀系数 Zerodur 玻璃陶瓷或玻璃基体的 SUPRADUR 相位光栅 Þ therm (0±0.1) 10 6 K 1 (Zerodur 玻璃陶瓷 ) Þ therm K 1 ( 玻璃 ) 精度等级 ± 3 µm 测量长度 ML* 单位 mm 参考点 1 个在测量长度的中点位置处 增量信号» 1 V PP TTL 栅距 8 µm 内部细分倍数 * 信号周期 4 µm 5 倍 0.8 µm 10 倍 0.4 µm 20 倍 0.2 µm 50 倍 0.08 µm 100 倍 0.04 µm 截止频率 3dB 6dB 300 khz 420 khz 扫描频率 * 500 khz 250 khz 125 khz 250 khz 125 khz 62.5 khz 250 khz 125 khz 62.5 khz 100 khz 50 khz 25 khz 50 khz 25 khz 12.5 khz 边缘间距 a 1) µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs 1) 运动速度 72 m/min 100 m/min 120 m/min 60 m/min 30 m/min 60 m/min 30 m/min 15 m/min 60 m/min 30 m/min 15 m/min 24 m/min 12 m/min 6 m/min 12 m/min 6 m/min 3 m/min 位置检测回零信号和限位信号,TTL 输出信号 ( 无线路驱动器 ) 电源电流消耗 DC 5 V ± 5 % < 175 ma DC 5 V ± 5 % <180 ma( 无负载 ) 电气连接 * 电缆长度 振动 55 至 Hz 冲击 11 ms 0.5 m,1m,2 m 或 3 m 电缆,D-sub 接头 (15 针 ); 接口电子设备内置在接头中增量式 : 30 m; 回零, 限位 : 10 m( 海德汉电缆 ) 200 m/s 2 (EN ) 500 m/s 2 (EN ) 工作温度 0 C 至 50 C 重量 读数头 光栅尺连接电缆接头 Zerodur 玻璃陶瓷光栅尺 : 25 g 玻璃光栅尺 : 9 g ( 均无电缆 ) 0.8 g g/mm 测量长度 38 g/m 140 g * 请订购时注明 1) 相应截止频率或扫描频率时 31

32 LIDA 473, LIDA 483 带限位开关的增量式直线光栅尺 测量步距 1 µm 至 0.01 µm 玻璃或玻璃陶瓷测量基准 玻璃光栅尺, 背胶固定 多种读数头安装方式 安装面 * = 工作期间的最大变化 F = 机床导轨 l = 光栅尺长度 a = 限位开关选择磁铁 s = 测量长度 (ML) 起点 r = 参考点位置 m = 读数头安装面 = 输出信号为接口描述情况时的读数头运动方向 Á = 调整和设置点 32

33 技术参数 LIDA 483 LIDA 473 测量基准线性膨胀系数 * 玻璃陶瓷或玻璃基体的 METALLUR 光栅 Þ therm K 1 ( 玻璃 ) Þ therm K 1 (ROBAX 玻璃陶瓷 ) Þ therm = (0 ± 0.1) 10 6 K 1 (Zerodur 玻璃陶瓷 ) 精度等级 * ± 5 µm, ± 3 µm 测量长度 ML* 单位 mm (ROBAX 玻璃陶瓷, 最大至 ML 1 640) 参考点 * LIDA 4x3 LIDA 4x3 C 1 个在测量长度的中点位置处可按需提供距离编码版 增量信号» 1 V PP TTL 栅距 20 µm 内部细分倍数 * 信号周期 20 µm 5 倍 4 µm 10 倍 2 µm 50 倍 0.4 µm 100 倍 0.2 µm 截止频率 3dB 400 khz 扫描频率 * 400 khz 200 khz 100 khz 50 khz 200 khz 100 khz 50 khz 25 khz 50 khz 25 khz 12.5 khz 25 khz 12.5 khz 6.25 khz 边缘间距 a 1) µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs 1) 运动速度 480 m/min 480 m/min 240 m/min 120 m/min 60 m/min 240 m/min 120 m/min 60 m/min 30 m/min 60 m/min 30 m/min 15 m/min 30 m/min 15 m/min 7.5 m/min 限位开关 L1/L2 带两个不同磁块 ; 输出信号 : TTL( 无线路驱动器 ) 电源电流消耗 DC 5 V ± 5 % < 100 ma DC 5 V ± 5 % <170 ma( 无负载 ) DC 5 V ± 5 % <255 ma( 无负载 ) 电气连接电缆长度 振动 55 至 Hz 冲击 11 ms 3 m 电缆,D-sub 接头 (15 针 );LIDA 473 的接口电子电路在接头中 20 m( 海德汉电缆 ) 200 m/s 2 (EN ) 500 m/s 2 (EN ) 工作温度 0 C 至 50 C 重量 * 请订购时注明 读数头光栅尺连接电缆接头 20 g( 无连接电缆 ) 3 g +0.1 g/mm 测量长度 22 g/m LIDA 483: 32 g, LIDA 473: 140 g 1) 相应截止频率或扫描频率时 33

34 LIDA 475, LIDA 485 增量式直线光栅尺, 最大至测量长度 30 m 测量步距 1 µm 至 0.05 µm 限位开关 钢带光栅尺穿入在铝壳中并预紧 多种读数头安装方式 34 Ô = 尺带基座用螺栓固定 Õ = 尺带基座用 PRECIMET 背胶固定 * = 工作期间的最大变化 F = 机床导轨 P = 对正测量点 r = 参考点位置 s = 测量长度 (ML) 起点 a = 限位开关选择磁铁 t = z = = = 尺座长度 3040 mm 以上测量长度的隔离片输出信号为接口描述情况时的读数头运动方向调整和设置点

35 技术参数 LIDA 485 LIDA 475 测量基准线性膨胀系数 METALLUR 光栅的钢带光栅尺取决于安装面 精度等级 ± 5 µm 测量长度 ML* 单位 mm 用单段钢带光栅尺和各个尺座构成的测量长度最大可达 mm 参考点 1 个在测量长度的中点位置处 增量信号» 1 V PP TTL 栅距 20 µm 内部细分倍数 * 信号周期 20 µm 5 倍 4 µm 10 倍 2 µm 50 倍 0.4 µm 100 倍 0.2 µm 截止频率 3dB 400 khz 扫描频率 * 400 khz 200 khz 100 khz 50 khz 200 khz 100 khz 50 khz 25 khz 50 khz 25 khz 12.5 khz 25 khz 12.5 khz 6.25 khz 边缘间距 a 1) µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs 1) 运动速度 480 m/min 480 m/min 240 m/min 120 m/min 60 m/min 240 m/min 120 m/min 60 m/min 30 m/min 60 m/min 30 m/min 15 m/min 30 m/min 15 m/min 7.5 m/min 限位开关 L1/L2 带两个不同磁块 ; 输出信号 : TTL( 无线路驱动器 ) 电源电流消耗 DC 5 V ± 5 % < 100 ma DC 5 V ± 5 % <170 ma( 无负载 ) DC 5 V ± 5 % <255 ma( 无负载 ) 电气连接电缆长度 振动 55 至 Hz 冲击 11 ms 3 m 电缆,D-sub 接头 (15 针 );LIDA 475 的接口电子电路在接头中 20 m( 海德汉电缆 ) 200 m/s 2 (EN ) 500 m/s 2 (EN ) 工作温度 0 C 至 50 C 重量 读数头光栅尺连接电缆接头 20 g( 无连接电缆 ) 115 g g/mm 测量长度 22 g/m LIDA 485: 32 g, LIDA 475: 140 g * 请订购时注明 1) 相应截止频率或扫描频率时 35

36 LIDA 477, LIDA 487 增量式直线光栅尺, 最大测量范围至 6 m 测量步距 1 µm 至 0.05 µm 限位开关 钢带光栅尺穿入在粘性铝壳中并中间固定 多种读数头安装方式 36 * = 工作期间的最大变化 F = 机床导轨 P = 对正测量点 r = 参考点位置 s = 测量长度 (ML) 起点 a = 限位开关选择磁铁 t = 尺座长度 = Á = 输出信号为接口描述情况时的读数头运动方向调整和设置点

37 技术参数 LIDA 487 LIDA 477 测量基准线性膨胀系数 精度等级 METALLUR 光栅的钢带光栅尺 Þ therm K 1 ± 15 µm 或信号处理电路中进行线性长度误差补偿后 5 μm 测量长度 ML* 单位 mm 参考点 1 个在测量长度的中点位置处 增量信号» 1 V PP TTL 栅距 20 µm 内部细分倍数 * 信号周期 20 µm 5 倍 4 µm 10 倍 2 µm 50 倍 0.4 µm 100 倍 0.2 µm 截止频率 3dB 400 khz 扫描频率 * 400 khz 200 khz 100 khz 50 khz 200 khz 100 khz 50 khz 25 khz 50 khz 25 khz 12.5 khz 25 khz 12.5 khz 6.25 khz 边缘间距 a 1) µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs 1) 运动速度 480 m/min 480 m/min 240 m/min 120 m/min 60 m/min 240 m/min 120 m/min 60 m/min 30 m/min 60 m/min 30 m/min 15 m/min 30 m/min 15 m/min 7.5 m/min 限位开关 L1/L2 带两个不同磁块 ; 输出信号 : TTL( 无线路驱动器 ) 电源电流消耗 DC 5 V ± 5 % < 100 ma DC 5 V ± 5 % <170 ma( 无负载 ) DC 5 V ± 5 % <255 ma( 无负载 ) 电气连接电缆长度 振动 55 至 Hz 冲击 11 ms 3 m 电缆,D-sub 接头 (15 针 );LIDA 477 的接口电子电路在接头中 20 m( 海德汉电缆 ) 200 m/s 2 (EN ) 500 m/s 2 (EN ) 工作温度 0 C 至 50 C 重量 读数头光栅尺连接电缆接头 20 g( 无连接电缆 ) 25 g +0.1 g/mm 测量长度 22 g/m LIDA 487: 32 g, LIDA 477: 140 g * 请订购时注明 1) 相应截止频率或扫描频率时 37

38 LIDA 479, LIDA 489 增量式直线光栅尺, 最大测量范围至 6 m 测量步距 1 µm 至 0.05 µm 限位开关 钢带光栅尺粘贴在安装面中 多种读数头安装方式 F = 机床导轨 * = 工作期间的最大变化 r = 参考点位置 s = 测量长度 (ML) 起点 a = 限位开关选择磁铁 l = 钢带光栅尺长度 m = À = = 读数头安装面输出信号为接口描述情况时的读数头运动方向调整和设置点 38

39 技术参数 LIDA 489 LIDA 479 测量基准线性膨胀系数 精度等级 METALLUR 光栅的钢带光栅尺 Þ therm K 1 ± 15 µm 或信号处理电路中进行线性长度误差补偿后 5 μm 测量长度 ML* 单位 mm 参考点 1 个在测量长度的中点位置处 增量信号» 1 V PP TTL 栅距 20 µm 内部细分倍数 * 信号周期 20 µm 5 倍 4 µm 10 倍 2 µm 50 倍 0.4 µm 100 倍 0.2 µm 截止频率 3dB 400 khz 扫描频率 * 400 khz 200 khz 100 khz 50 khz 200 khz 100 khz 50 khz 25 khz 50 khz 25 khz 12.5 khz 25 khz 12.5 khz 6.25 khz 边缘间距 a 1) µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs 1) 运动速度 480 m/min 480 m/min 240 m/min 120 m/min 60 m/min 240 m/min 120 m/min 60 m/min 30 m/min 60 m/min 30 m/min 15 m/min 30 m/min 15 m/min 7.5 m/min 限位开关 L1/L2 带两个不同磁块 ; 输出信号 : TTL( 无线路驱动器 ) 电源电流消耗 DC 5 V ± 5 % < 100 ma DC 5 V ± 5 % <170 ma( 无负载 ) DC 5 V ± 5 % <255 ma( 无负载 ) 电气连接电缆长度 振动 55 至 Hz 冲击 11 ms 3 m 电缆,D-sub 接头 (15 针 );LIDA 479 的接口电子电路在接头中 20 m( 海德汉电缆 ) 200 m/s 2 (EN ) 500 m/s 2 (EN ) 工作温度 0 C 至 50 C 重量 读数头钢带光栅尺连接电缆接头 20 g( 无连接电缆 ) 31 g/m 22 g/m LIDA 489: 32 g, LIDA 479: 140 g * 请订购时注明 1) 相应截止频率或扫描频率时 39

40 LIDA 277, LIDA 287 支持大安装公差的增量式直线光栅尺 测量步距 0.5 µm 自由裁剪钢带光栅尺 钢带光栅尺穿入在粘性铝壳中并固定 j * = 工作期间的最大变化 F = 机床导轨 k = 需要的配合尺寸 r = 参考点 l = 钢带光栅尺长度 s = = = 测量长度 (ML) 起点两端螺纹输出信号为接口描述情况时的读数头运动方向 参考点 : k = 参考点在距测量长度起点一定距离的任意位置处 j = 其它参考点相距 100 mm 40

41 技术参数 LIDA 287 LIDA 277 测量基准线性膨胀系数 光栅尺钢带 therm K 1 精度等级 ± 30 µm 光栅尺卷裁剪的钢带光栅尺 * 参考点 3 m, 5 m, 10 m 每 100 mm 可选 增量信号» 1 V PP «TTL 栅距 200 µm 内部细分倍数 * 信号周期 200 µm 10 倍 20 µm 50 倍 4 µm 100 倍 2 µm 截止频率扫描频率边缘间距 a 50 khz 50 khz µs 25 khz µs 12.5 khz µs 运动速度 600 m/min 300 m/min 150 m/min 电源电流消耗 DC 5 V ± 5 % < 110 ma DC 5 V ± 5 % <140 ma( 无负载 ) 电气连接 * 电缆长度 振动 55 至 Hz 冲击 11 ms 1 m 或 3 m 电缆,D-sub 接头 (15 针 ) 30 m( 海德汉电缆 ) 200 m/s 2 (EN ) 500 m/s 2 (EN ) 工作温度 0 C 至 50 C 重量 读数头钢带光栅尺钢带光栅尺尺座连接电缆接头 20 g( 无连接电缆 ) 20 g/m 70 g/m 30 g/m 32 g * 请订购时选择 41

42 LIDA 279, LIDA 289 支持大安装公差的增量式直线光栅尺 测量步距 0.5 µm 自由裁剪钢带光栅尺 钢带光栅尺粘贴在安装面中 * = 工作期间的最大变化 F = 机床导轨 k = 需要的配合尺寸 r = 参考点 l = 钢带光栅尺长度 s = 测量长度 (ML) 起点 = = = = 两端螺纹背胶光栅尺钢带输出信号为接口描述情况时的读数头运动方向 参考点 : k = 距测量长度起点的第一参考点位置, 取决于截断位置 j = 其它参考点相距 100 mm 42

43 技术参数 LIDA 289 LIDA 279 测量基准线性膨胀系数 光栅尺钢带 therm K 1 精度等级 ± 30 µm 光栅尺卷裁剪的钢带光栅尺 * 参考点 3 m, 5 m, 10 m 每 100 mm 可选 增量信号» 1 V PP «TTL 栅距 200 µm 内部细分倍数 * 信号周期 200 µm 10 倍 20 µm 50 倍 4 µm 100 倍 2 µm 截止频率扫描频率边缘间距 a 50 khz 50 khz µs 25 khz µs 12.5 khz µs 运动速度 600 m/min 300 m/min 150 m/min 电源电流消耗 DC 5 V ± 5 % < 110 ma DC 5 V ± 5 % <140 ma( 无负载 ) 电气连接 * 电缆长度 振动 55 至 Hz 冲击 11 ms 1 m 或 3 m 电缆,D-sub 接头 (15 针 ) 30 m( 海德汉电缆 ) 200 m/s 2 (EN ) 500 m/s 2 (EN ) 工作温度 0 C 至 50 C 重量 读数头钢带光栅尺连接电缆接头 20 g( 无连接电缆 ) 20 g/m 30 g/m 32 g * 请订购时选择 43

44 PP 281 R 二维增量式编码器测量步距 1 µm 至 0.05 µm F = 机床导轨 r = 图中为相对中心位置的参考点位置 À = 光栅端 = 输出信号为接口描述情况时的读数头运动方向 44

45 技术参数 测量基准线性膨胀系数 PP 281 R 玻璃基体二维 TITANID 相位光栅 Þ therm K 1 精度等级 ± 2 µm 测量范围 1) 参考点 增量信号 68 x 68 mm, 可根据需要提供其它测量范围 每轴 1 个参考点, 位于测量长度起点位置后的 3 mm 处» 1 V PP 栅距 8 µm 信号周期 4 µm 截止频率 3dB 300 khz 运动速度 电源电流消耗 电气连接电缆长度 振动 55 至 Hz 冲击 11 ms 72 m/min DC 5 V ± 5 % <185 ma, 每轴 0.5 m 电缆,D-sub 接头 (15 针 ); 接口电子电路在接头中 30 m( 海德汉电缆 ) 80 m/s 2 (EN ) 100 m/s 2 (EN ) 工作温度 0 C 至 50 C 重量 读数头二维栅格板连接电缆接头 170 g( 无连接电缆 ) 75 g 37 g/m 140 g 1) 参考点 K L 的零点宽度取决于接口技术参数 ( 见安装说明 ) 45

46 接口增量信号» 1 V PP»1 V PP 输出信号的海德汉编码器的电压信号支持高倍频细分 正弦增量信号 A 和 B 的典型幅值为 1 V PP, 相位差为 90 电子角 图示的输出信号顺序 - 信号 B 滞后 A- 适用于图示运动方向 参考点信号 R 的有效分量 G 约为 0.5 V 在参考点两旁, 输出信号最多可减小 1.7 V 至静电平 H 这个电平不应带动后续电路动作 因此, 即使信号电平低, 信号峰值也可达到幅值 G 信号幅值数据适用于编码器的供电电压符合技术参数中要求 它是用差分测量法在输出电路的终端电阻为 120 ohm 时测得的 信号幅值随频率的提高而衰减 截止频率代表保持原信号幅值一定百分比的扫描频率 : 3 db 信号幅值的 70 % 6 db 信号幅值的 50 % 信号说明中的数据适用于不超过截止频率 3 db 的 20% 的运动 细分 / 分辨率 / 测量步距 1-V PP 接口的输出信号通常在后续电子设备中进行细分, 以达到足够高分辨率 对于速度控制, 细分倍数通常高于 1000, 以便在低速时也能得到有效速度信息 接口 增量信号 参考点信号 连接电缆 电缆长度传输时间 正弦电压信号» 1 V PP 2 个近正弦信号 A 和 B 信号幅值 M: 0.6 至 1.2 V PP ; 典型值 1 V PP 对称偏差 P N /2M: 幅值比 M A /M B : 0.8 至 1.25 相位角 Ij1 + j2i/2: 90 ± 10 电子角 1 个或多个信号峰值 R 有效分量 G: 0.2 V 静电平 H: 1.7 V 切换阈值 E,F: 0.04 至 0.68 V 零点宽度 K,L: 180 ± 90 电子角 海德汉屏蔽电缆 PUR [4(2 x 0.14 mm 2 ) + (4 x 0.5 mm 2 )] 最长 150 m, 分布电容为 90 pf/m 6 ns/m 这些值用于确定后续电子电路规格 有关编码器公差范围, 参见技术参数部分 无内置轴承编码器 : 首次工作期间建议用更小公差 ( 参见安装说明 ) 信号周期 360 电子角 用于位置测量的推荐测量步距见技术参数 对于特殊应用, 可选其它分辨率 短路稳定性如果短时间短路一路输出信号至 0 V 或 U P ( 不包括 U Pmin =3.6 V 编码器 ), 不会造成光栅尺或编码器失效, 但工作时不允许短路 短路发生在 20 C 125 C 一路输出 < 3 min < 1 min 全部输出 < 20 s < 5 s ( 额定值 ) 其它信号波形 A B R 测量值为示波器用差分测量的结果 截止频率典型信号幅值与扫描频率关系曲线 信号幅值 [%] 46 3 db 截止频率 6 db 截止频率 扫描频率 [khz]

47 后续电子电路的输入电路 规格运算放大器 MC Z 0 = 120 R 1 = 10 k 和 C 1 = 100 pf R 2 = 34.8 k 和 C 2 = 10 pf U B = ±15 V U 1 约 U 0 增量信号参考点信号 R a < 100, 典型值 24 C a < 50 pf SI a < 1 ma U 0 = 2.5 V ± 0.5 V ( 相对 0 V 电源 ) 编码器 后续电子电路 电路的 -3dB 截止频率约 450 khz 约 50 khz 其中 C 1 = 1000 pf 和 C 2 = 82 pf 调整后的 50 khz 电路的带宽较小, 但有利于提高电路的抗噪能力 电路输出信号 U a = 3.48 V PP 典型值增益 3.48 监测增量信号以下阈值推荐用于监测信号电平 M: 下阈值 : 0.30 V PP 上阈值 : 1.35 V PP 电气连接 47

48 接口增量信号 «TTL «TTL 输出信号的海德汉编码器自带正弦扫描信号的数字化电子电路, 分为带和不带细分电路两大类 增量信号用相位差为 90º 电子角的系列方波脉冲信号 U a1 和 U a2 进行传输 参考点信号包括一个或多个参考脉冲 U a0, 它由增量信号触发 此外, 内置电子电路还生成其反相信号, 和, 实现无噪声信号传输 图示的输出信号顺序 - 信号 U a2 滞后 U a1 - 适用于图示运动方向 故障监测信号 代表故障状态, 如电源断线或光源失效等 用于自动化生产中的机床停机等目的 增量信号 U a1 和 U a2 的两个相邻沿间的距离通过 1 倍频 2 倍频或 4 倍频处理后得到一个测量步距 后续电子电路必须能检测到方波脉冲的每个沿 技术参数中的最小边沿间距 a 为图示输入电路使用 1 m 长的电缆并且其测量值为在差分信号线路接收电路的输出端值 信号在电缆中的传输时间差随电缆长度增长将缩短边缘间距, 每米电缆将缩短 0.2 ns 为防止计数误差, 后续电子电路必须能够处理 90% 以上的边缘间距信号 禁止超过最大允许的轴速或运动速度 接口 方波信号 «TTL 增量信号 2 路方波信号 U a1,u a2 和其反相信号, 参考点信号脉冲宽度延迟时间 故障检测信号 脉冲宽度 信号幅值 1 路或多路 TTL 方波脉冲 U a0 及其反相脉冲 90 电子角 ( 可按需提供其它宽度 ); LS 323: 非门信号 t d 50 ns 1 个 TTL 方波脉冲 故障时 : 低电平 ( 可选 : U a1 /U a2 高阻抗 ) 正常时 : 高电平 t S 20 ms 符合 EIA 标准 RS 422 的差分线路驱动器 U H 2.5 V, I H = 20 ma ERN 1x23: 10 ma U L 0.5 V, I L = 20 ma ERN 1x23: 10 ma 允许负载 Z 相应输出信号间 I L 20 ma 每路输出信号的最大负载 (ERN 1x23: 10 ma) C load 1000 pf 相对 0 V 输出端有对 0 V 地的短路保护 切换时间 (10% 至 90%) 连接电缆 电缆长度传输时间 t + / t 30 ns( 典型值 10 ns) 1 m 电缆和推荐的输入电路 海德汉屏蔽电缆 PUR [4( mm 2 ) + (4 0.5 mm 2 )] 最长 100 m( 最长 50 m), 分布电容为 90 pf/m 6 ns/m 信号周期 360º 电子角 故障 4 倍频处理后的测量步距 反相信号,, 未图示 TTL 方波信号传给后续电子电路所允许的电缆长度取决于边沿间距 a 值 最大允许长度为 100 m 或故障检测信号为 50 m 其前提条件是必须保证编码器端的供电质量 ( 参见技术参数 ) 可以用传感器线测量编码器端电压, 并根据需要用自动系统 ( 远程传感器电源 ) 进行补偿 允许的电缆长度相对边缘间距 电缆长度 [m] 无 有 边缘间距 [µs] 48

49 后续电子电路的输入电路 规格 IC 1 = 推荐的差分接收器 DS 26 C 32 AT 仅限 a> 0.1 µs: AM 26 LS 32 MC 3486 SN 75 ALS 193 增量信号参考点信号 故障检测信号 编码器 后续电子电路 R 1 = 4.7 k R 2 = 1.8 k Z 0 = 120 C 1 = 220 pf( 用于改善抗噪性能 ) 49

50 接口限位开关 LIDA 400 系列光栅尺有两个限位开关, 用于检测行程终点位置和方便形成回零轨 限位开关用不同的粘性磁块区分左右极限位置 磁块可一字排列成形回零轨 限位开关信号通过独立电缆传送, 因此可以直接使用 电缆直径很小, 只有 3.7 mm, 最大限度减小机床运动部件受力 输出信号 LIDA 47x 信号幅值推挽级的 TTL( 例如 74 HCT 1G 08) LIDA 48x 每个限位开关 L1 和 L2 各一个 TTL 方波脉冲信号, 高电平有效 集电极电路输出 TTL 信号, 负载电阻 10 k, 电压 5 V 允许负载 I al 4 ma I ah 4 ma 切换时间 (10 % 至 90 %) 上升时间下降时间 : t + 50 ns t 50 ns 用 3 m 电缆和推荐的输入电路测量 t + 10 µs t 3 µs 用 3 m 电缆和推荐的输入电路测量 允许的电缆长度 Max. 20 m L1/L2 = 限位开关 1 和 2 的输出信号开关点公差 : ±2 mm s = 测量长度 (ML) 起点 1 = 限位开关 1 磁块 N 2 = 限位开关 2 磁块 S 推荐的后续电子设备输入电路 LIDA 400 限位开关 规格 IC 3 例如 74AC14 R 3 = 1.5 k 50

51 位置检测 LIF 4x1 系列直线光栅尺不仅有增量光栅还有回零轨和用于终点位置检测的限位开关 信号通过独立电缆 H 和 L 用 TTL 电平传送, 因此可以直接使用 电缆直径很小, 只有 4.5 mm, 最大限度减小机床运动部件受力 输出信号信号幅值允许负载允许的电缆长度 LIF 4x1 回零轨 H 和限位开关 L 各一个 TTL 脉冲信号 TTL U H 3.8 V, I H = 8 ma U L 0.45 V, I L = 8 ma R 680 II LI 8 ma Max. 10 m r = 参考点位置 s = 测量长度 (ML) 起点 LI = 限位点, 可调 h = 回零轨开关 Ho = 回零触发点 推荐的后续电子设备输入电路 规格 IC 3 例如 74AC14 R 3 = 4.7 k 限位开关回零轨 LIF

52 接口绝对位置值 EnDat 信号接口是一种用于编码器的双向数字接口 它传输位置值, 也传输或更新保存在编码器中的信息或保存新信息 由于采用串行数据传输方式, 它只需要四条信号线 数据传输保持与后续电子电路时钟信号同步 传输的数据类型 ( 位置值 参数或诊断信息等 ) 通过后续电子电路发至编码器的模式指令选择 有些功能只用于 EnDat 2.2 模式指令 更多信息, 参见 EnDat 技术信息或访问 传输位置值时可带也可不带附加信息 ( 例如位置值 2, 温度传感器, 诊断, 限位信号 ) EnDat 2.2 接口除在闭环中读取位置值外, 还读取附加信息和执行功能 参数保存在多个存储区中, 例如 : 编码器的信息 OEM 信息 ( 例如电机的 电子标签 ) 工作参数 ( 原点平移, 指令等 ) 工作状态 ( 报警或提示信息 ) EnDat 接口的监测和诊断功能用于详细检查编码器 出错信息 提示 基于有效数字的在线诊断 (EnDat 2.2) 接口 数据传输 数据输入 数据输出 EnDat 串行双向 绝对位置值 参数和附加信息 差动线路接收器, 符合 EIA 的 RS 485 标准对 CLOCK,CLOCK,DATA 和 DATA 信号要求 差动线路驱动器, 符合 EIA 的 RS 485 标准对 DATA 和 DATA 信号要求 位置值沿箭头方向运动为增加 ( 参见编码器的 规格 ) 增量信号» 1 V PP ( 参见增量信号 1 V PP ), 与所用单元有关 订购标识指令集增量信号电源 EnDat 01 EnDat 21 EnDat 2.1 或 EnDat 2.2 有 参见编码器技术参数 EnDat 02 EnDat 2.2 有 宽电压范围,3.6 V 至 5.25 V 或 14 V DC EnDat 22 EnDat 2.2 无 EnDat 接口版本 ( 黑体字代表标准版 ) 无 增量信号 EnDat 编码器可带或不带增量信号 EnDat 21 和 EnDat 22 编码器的内部分辨率很高 因此不需要处理增量信号 时钟频率与电缆长度关系时钟频率与电缆长度有关, 在 100 khz 与 2 MHz. 之间 如果在后续电子电路中对传输延时进行补偿, 时钟频率可提高到 16 MHz, 最大电缆长度可达 100 m( 其它值, 参见技术参数 ) 绝对式编码器 增量信号 *) 绝对位置值 EnDat 接口 后续电子电路» 1 V PP A*)» 1 V PP B*) 编码器制造商参数工作参数工作状态 OEM 厂商参数 EnDat 2.1 EnDat 2.2 *) 与编码器有关 电缆长度 [m] EnDat 2.1;EnDat 2.2 无传输延迟补偿 EnDat 2.2 带传输延迟补偿 时钟频率 [khz] 52

53 后续电子设备的输入电路 数据传输 编码器 后续电子电路 规格 IC 1 = RS 485 差动线路接收器和驱动器 C 3 = 330 pf Z 0 = 120 增量信号取决于编码器 1 V PP 53

54 接口针脚编号 1 V PP,TTL,EnDat 12 针海德汉连接器 12 针海德汉接头 电源 增量信号 其它信号 «TTL U P 传感器 0 V 传感器 U a1 U a2 U a0 1) 5 V 0 V» 1 V PP A+ A B+ B R+ R L1 2) L2 2) 棕色 / 绿色 蓝色 白色 / 绿色 白色棕色绿色灰色粉色红色黑色紫色黄色 屏蔽层接外壳 ;U P = 电源电压传感器 : 传感器线在编码器内与相应电源线相连 禁止使用空针脚或空线 1) 转换 TTL/11 µa PP 给 PWT 2) 仅限 LIDA 48x; 颜色只适用于连接电缆 15 针 D-sub 接头 15 针 D-sub 接头带接口电子电路 电源增量信号其它信号 «TTL U P 传感器 0 V 传感器 U a1 U a2 U a0 L1 2) L2 2) 1) 5 V 0 V H 3) L 3)» 1 V PP A+ A B+ B R+ R 空空 棕色 / 绿色 蓝色白色 / 绿色 白色 棕色 绿色 灰色 粉色 红色 黑色 紫色 绿色 / 黑色 黄色 / 黑色 黄色 屏蔽层接外壳 ;U P = 电源电压传感器 : 传感器线在编码器内与相应电源线相连 禁止使用空针脚或空线 1) 转换 TTL/11 µa PP 给 PWT( 不适用于 LIDA 27x) 2) 仅限 LIDA 4xx; 颜色只适用于连接电缆 3) 仅限 LIF 针 M12 连接器 电源 绝对位置值 EnDat U P 传感器 U P 0 V 传感器 0 V DATA DATA CLOCK CLOCK 棕色 / 绿色蓝色白色 / 绿色白色灰色粉色紫色黄色 电缆屏蔽层接外壳 ;U P = 电源电压传感器 : 传感器线在编码器内与相应电源线相连 禁止使用空针脚或空线!

55 连接件和电缆一般信息 接头 ( 绝缘 ): 带锁母的连接件 有针式或孔式触点 图符 连接器 ( 绝缘 ): 用外螺纹连接的连接件, 有针式和孔式两种触点 图符 M12 M23 M12 中心紧固的安装式连接器 固定用孔 M23 M23 带法兰的安装式连接器 M23 法兰座 : 永久固定在编码器或外壳处, 带外螺纹 ( 类似连接器 ), 有针式或孔式两种触点 图符 M23 D-sub 接头 : 连接海德汉数控系统 计数卡和 IK 绝对值计数卡 图符 接头的引脚编号方向与连接器或法兰座的方向相反, 包括连接元件为 针式触点或是 孔式触点 连接后, 接头的防护等级为 IP 67(D-sub 接头为 IP 50,EN ) 未连接时, 无防护能力 法兰座和 M23 安装式连接器辅件 钟形密封圈 ID 带螺纹金属防尘盖 ID ) 接口电子电路在接头中 55

56 连接电缆 1 V PP, TTL LIP/LIF/LIDA 无限位或回零信号 LIF 400/LIDA 400 有限位或回零信号 PUR 连接电缆 [6(2 x AWG28) + (4 x 0.14 mm 2 )] PUR 连接电缆 [4(2 x 0.14 mm 2 ) + (4 x 0.5 mm 2 ) + 2 x (2 x 0.14 mm 2 )] PUR 连接电缆 [6(2 x 0.19 mm 2 )] PUR 连接电缆 [4(2 x 0.14 mm 2 ) + (4 x 0.5 mm 2 )] 8 mm 6 mm 1) 8 mm 6 mm 1) 全套带 D-sub 接头 ( 孔式 ) 和 M23 接头 ( 针式 ) xx xx 一个 D-sub 接头 ( 孔式 ) xx xx xx xx 全套带 D-sub 接头 ( 孔式和针式 ) xx xx xx xx 全套带 D-sub 接头 ( 孔式 ) IK 220 针脚编号 xx xx 无接头电缆 LIP 3x2 适配电缆 M23 连接器 ( 针式 ) LIP 3x2 适配电缆 D-sub 接头, 用于 IK 220 的针脚编号 xx xx LIP 3x2 适配电缆, 无接头 xx 全套带 M23 接头 ( 孔式 ) 和 M23 接头 ( 针式 ) xx 带一个 M23 接头 ( 孔式 ) xx 连接电缆接头与编码器电缆接头 电缆 6 mm 至 8 mm 连接电缆接头与编码器电缆配合件 M23 接头 ( 孔式 ) 电缆 8 mm M23 接头, 连接后续电子电路 M23 接头 ( 针式 ) 电缆 8 mm 6 mm M23 法兰座, 用于安装在在后续电子设备上 M23 法兰座 ( 孔式 ) 适配接头» 1 V PP /11 µa PP 用于将 1 V PP 信号转成 11 µa PP ;12 针 M23 接头 ( 针式 ) 和 9 针 M23 接头 ( 针式 ) ) 电缆长度 6 mm: max. 9 m 56

57 连接电缆 EnDat 8 芯 M12 用于 EnDat 无增量信号 PUR 连接电缆 8 芯 : [( mm 2 ) + ( mm 2 )] 6 mm 全套带接头 ( 孔式 ) 和连接器 ( 针式 ) xx 全套带接头 ( 孔式 ) 和 D-sub 接头 ( 孔式 ), 连接 IK 220 全套带接头 ( 孔式 ) 和 D-sub 接头 ( 针式 ), 连接 IK 215/PWM xx xx 带一个接头 ( 孔式 ) xx 57

58 一般电气信息 电源 只能将海德汉公司的编码器连接至 PELV 系统供电的后续电子电路 (EN ) 如果用于安全应用, 还需有过流和过压保护 如果需海德汉编码器按照 IEC 要求工作, 需用符合 IEC :2001,9.3 节或 IEC :2005,2.5 节要求的有限流或限功率的二级电路供电或 UL1310 中要求的 2 类二级电路供电. 编码器需要用直流稳压后的电压 U P 供电 有关电源要求和电流消耗, 参见相应技术参数 直流电压最大允许波动量为 : 高频干扰 U PP < 250 mv,du/dt > 5 V/µs 低频基波干扰 U PP < 100 mv 所述值为在光栅尺或编码器端的测量值, 即测量值无电缆影响 可以用编码器的传感器线监测和调整电压 如果没有可调电源, 可将传感器线作为额外电源线, 使电压压降减小一半 电压压降的计算公式为 : ¹U = L C I 56 A P 其中 ¹U: 电压压降, 单位 V 1.05: 双绞线长度系数 L C : 电缆长度, 单位 m I: 电流消耗, 单位 ma A P : 电源线截面积, 单位 mm 2 如果电压压降已知, 可计算编码器和后续电子电路的所有参数, 例如 : 编码器端电压, 编码器电流消耗和功率消耗以及后续电子电路提供的功率 编码器开启 / 关闭特性开机时间 t SOT = 1.3 s(profibus-dp 为 2 s) 后, 输出信号有效 ( 见图 ) 在 t SOT 时间内, 最高信号电平不高于 5.5 V(HTL 信号编码器不高于 U Pmax ) 如果细分电路在编码器或电源之间, 也必须考虑细分电子单元的开启和关闭特性 关闭电源时, 或供电电压低于 U min 时, 输出信号也无效 重新启动期间, 电源接通前的信号电平必须保持低于 1 V 的时间达 t SOT 这些数据仅适用于样本中的编码器, 不适用于客户特定的接口 电源启动过渡过程和开启 / 关闭特性 有新功能和更高性能的编码器可能需要更长的开机时间 ( 长于 t SOT ) 如果您负责开发后续电子电路, 请与海德汉公司联系 绝缘编码器外壳与内部电路绝缘 额定浪涌电压 : 500 V (VDE 0110 第 1 部分过压类别 II,2 级污染的推荐值 ) U PP 计算编码器功率需求时需考虑编码器得到的实际电压 该电压为后续电子电路的供电电压 U P 减去编码器的压降 宽电压范围的编码器必须在考虑了非线性电流消耗因素后计算电源线的电压压降 ( 参见下页 ) 电缆 无效输出信号 电源线截面积,A P 有效 1 V PP /TTL/HTL 11 µa PP EnDat/SSI 17 芯 无效 EnDat 5) 8 芯 3.7 mm 0.05 mm mm mm 0.24 mm mm EPG 0.05 mm mm mm mm 5.1 mm 0.14/0.09 2) mm mm /0.14 6) mm mm ), 3) mm mm PVC 0.1 mm 2 6 mm 0.19/0.14 2), 4) 0.08/0.19 6) mm mm 2 10 mm 1) mm 2 8 mm 0.5 mm 2 1 mm mm 2 1 mm 2 14 mm 1) 1) 2) 金属外皮旋转编码器 4) LIDA 400 5) 包括 Fanuc,Mitsubishi 3) 长度计 6) RCN,LC 的适配电缆 58

59 宽电压范围的编码器宽电压范围的编码器的电流消耗与供电电压不是线性关系 但是, 功率消耗为线性关系 ( 参见电流和功率消耗图 ) 最小和最大供电电压时的最大功率消耗值, 参见技术参数 以下情况时, 功率消耗最大 ( 最坏情况 ): 推荐的接收器电路 电缆长度 1 m 老化因素和温度影响 编码器的时钟频率和周期时间选择合理 步骤 1: 电源线电阻电源线电阻值 ( 适配电缆和编码器电缆 ) 用下面公式计算 : R L = L C 56 A P 步骤 2: 电源线压降系数计算 b = R L P Emax P Emin U P U Emax U Emin 步骤 4: 后续电子电路和编码器参数编码器端电压 : U E = U P ¹U 编码器的电流需求 : I E = ¹U / R L 编码器功率消耗 : P E = U E I E 后续电子电路输出功率 : P S = U P I E 提供 5 V 供电的编码器空载 ( 只有供电电压 ) 时的典型电流消耗 在考虑电源线压降情况下, 编码器的实际功率消耗和后续电子电路所需输出功率用 4 步测量 : P c = P Emin R L + Emax P Emin R L (U P U Emin ) U Emax U Emin 步骤 3: 基于系数 b 和 c 的电压压降 ¹U = 0.5 (b + b 2 4 c) 其中 : U Emax, U Emin : 编码器的最小或最大供电电压, 单位 V P Emin, P Emax : 最小或最大供电电压的相应最大功率消耗, 单位 W U P : 后续电子电路供电电压, 单位 V R L : 电缆电阻 ( 双向 ), 单位 ohms ¹U: 电缆电压压降, 单位 V 1.05: 双绞线长度系数 L C : 电缆长度, 单位 m A P : 电源线截面积, 单位 mm 2 电缆长度对后续电子电路输出功率的影响 ( 举例值 ) 电流和功率消耗与供电电压关系 ( 举例值 ) 后续电子电路输出功率 ( 基数单位 ) 功率消耗或电流需求 ( 基数单位 ) 编码器电缆 / 适配电缆 连接电缆 供电电压 [V] 合计 供电电压 [V] 编码器功率消耗 ( 基于 5 V 时值 ) 编码器电流消耗 ( 基于 5 V 时值 ) 59

60 电气允许的轴速 / 运动速度编码器最大允许的轴速或编码器运动速度取决于 机械允许轴速 / 运动速度 ( 如技术参数中有要求 ) 和 电气允许轴速 / 运动速度 正弦输出信号的编码器的电气允许轴速 / 运动速度由 3 db/ 6 db 截止频率或后续电子电路的允许输入频率决定 方波信号编码器的电气允许轴速 / 运动速度取决于 编码器的最高扫描 / 输出频率 f max 和 后续电子电路最小允许边缘间距 a 角度或旋转编码器 f n max = max z 直线光栅尺 v max = f max SP 其中 : n max : 电气允许转速, 单位 min 1 v max : 电气允许的运动速度, 单位 m/min f max : 编码器的最高扫描 / 输出频率或后续电子电路输入频率, 单位 khz z: 角度或旋转编码器每 360 的线数 SP: 直线光栅尺信号周期, 单位 µm 电缆 如用于安全应用, 需使用海德汉公司的电缆和接头 版本几乎所有海德汉公司编码器的电缆和所有适配器以及连接电缆的外层材料都是聚氨酯 (PUR 电缆 ) 大多数电机内适配电缆和少数编码器电缆的保护层材料是特殊橡胶 (EPG) 许多电机内的适配电缆在网套内是 TPE 电线 ( 特殊热塑料 ) 独立编码器电缆是聚氯乙烯 (PVC) 外皮 这种电缆在样本中用 EPG,TPE 或 PVC 标识 耐久性 PUR 电缆的耐油性能符合 VDE 0472(803 部分 /B 型检测 ), 耐水性能和耐菌性能符合 VDE 0282(10 部分 ) 要求 这种电缆不含 PVC 和硅酮, 符合 UL 安全标准 UL 认证标识 AWM STYLE C 30 V E63216 在电缆处 EPG 电缆的耐油性能符合 VDE 0472(803 部分 /B 型检测 ) 和耐水性能符合 VDE 0282(10 部分 ) 要求 不含硅酮和卤素 与 PUR 电缆相比,EPG 电缆仅有一定耐液体性能和耐反复弯曲以及连续扭曲性能 PVC 电缆耐油 UL 认证标识 AWM E64638 STYLE C VW-1SC NIKKO 在电缆处 带网套的 TPE 电线耐油且非常柔软 固定敷设 反复弯曲 反复弯曲 温度范围 固定敷设 反复弯曲 PUR -40 至 80 C 10 至 80 C EPG TPE 40 至 120 C PVC 20 至 90 C 10 至 90 C 最高温度不允许超过 100 C, 但此时 PUR 电缆的耐水和耐微生物性能将降低 如需帮助, 请与海德汉德国总部联系 长度技术参数中的电缆长度仅适用于海德汉电缆和推荐的后续电子电路输入电路 电缆 弯曲半径 R 固定敷设 反复弯曲 3.7 mm 8 mm 40 mm 4.3 mm 10 mm 50 mm 4.5 mm EPG 18 mm 4.5 mm 5.1 mm 5.5 mm PVC 10 mm 50 mm 6 mm 20 mm 10 mm 1) 35 mm 8 mm 40 mm 14 mm 1) 100 mm 75 mm 75 mm 100 mm 100 mm 1) 金属外皮 60

61 信号无噪声传输 电磁兼容性 /CE 相符性如果安装正确和使用海德汉公司的连接电缆及电缆组件, 海德汉公司的编码器符合电磁兼容性标准 2004/108/EC 以下方面的规定 : 抗噪性能,EN : 特别是 : 静电放电 EN 电磁场 EN 冲击 EN 浪涌 EN 传导干扰 EN 电源频率磁场 EN 脉冲磁场 EN 抗干扰性能,EN : 特别是 : 工业 科研和医疗设备 (ISM) EN 用于信息技术设备 EN 测量信号传输 - 抗电气噪声性能噪声电压主要由容性或感性传导引起 电气噪声可由信号线和输入输出接线端子引入到系统中 可能的噪声源包括 : 变压器, 制动器和电动机的强磁场 继电器, 接触器和电磁阀 高频设备, 脉冲装置和来自开关类电源的杂散磁场 交流电源线和上述装置的供电电源线 电气噪声防护必须采取以下措施确保系统无干扰地工作 只能用海德汉公司原厂电缆 注意电源线的电压压降 使用带金属外壳的连接件 ( 例如接头或连接盒 ) 使这些连接件只连接编码器的信号线和电源线 如果应用要求这些连接件还必须连接其它信号, 必须采取相应措施确保电气安全和符合电磁兼容性要求 必须使光栅尺或编码器 连接件和信号处理电子装置的外壳连接电缆屏蔽线 必须确保屏蔽层全表面接触 (360 ) 如果编码器有一个以上电气接头, 参见相应产品文档 如果电缆有多层屏蔽, 内层屏蔽必须与外层屏蔽独立连接 内层屏蔽连接至信号处理电子电路的 0 V 严禁内层屏蔽与外层屏蔽连接在一起, 包括编码器端和电缆端 根据安装说明, 将屏蔽层连接防护地 避免屏蔽层 ( 例如接头壳 ) 与其它金属面接触 安装电缆时必须注意这点 严禁将信号电缆直接安装在干扰源附近 ( 感性器件, 例如接触器, 电机, 变频器, 电磁线圈等 ) 必须将干扰源与信号电缆进行充分退藕, 使其在空间中相隔 100 mm 或将电缆置于金属管中形成接地隔离区 与开关类电源中的电感至少相距 200 mm 如果需要在整个系统中补偿电流, 必须提供单独的等电位连接导线 屏蔽层无等电位导线作用 位置编码器只能用 PELV 系统供电 (EN 50178) 提供与低阻抗的高频接地 (EN 中 EMC 部分 ) 11 μa PP 接口编码器 : 加长电缆只能用海德汉电缆, ID 全长 : max. 30 m. 距干扰源的最小距离 61

62 海德汉测量和测试设备 PWM 9 是通用测量仪, 用于检验和调整海德汉增量式编码器 通过不同扩展组件, 可检查不同编码器信号 测量值显示在 LCD 屏幕上 软键操作方便简单 PWM 9 输入扩展模块 ( 接口电路版 )11 µa PP,1 V PP,TTL,HTL,EnDat*/SSI*/ 换向信号 * 不显示位置值或参数 功能输出电源尺寸 测量信号幅值, 电流消耗, 工作电压, 扫描频率 图形显示增量信号 ( 幅值, 相位角和占空比 ) 及参考点信号 ( 宽度和位置 ) 符号化显示参考点, 故障检测信号, 计数方向 通用计数器, 细分倍数从 1 倍到 1024 倍可选 支持调整, 用于敞开式光栅尺 将输入信号提供给后续电子电路 连接示波器的 BNC 插座 DC 10 至 30 V, 最大 15 W 150 mm x 205 mm x 96 mm PWT 是一个易用的调整海德汉增量式编码器工具 它的小 LCD 窗口用条形图显示信号相对其公差带情况 PWT 10 PWT 17 PWT 18 编码器输入» 11 µa PP «TTL» 1 V PP 功能 测量信号幅值波形公差参考点信号的幅值和位置 电源通过电源单元供电 ( 已含 ) 尺寸 114 mm x 64 mm x 29 mm APS 27 编码器诊断工具是确定 TTL 接口信号的 LIDA 27x 系列直线光栅尺安装公差的必备工具 检测时, 可将 LIDA 27x 通过 PS 27 检测接头连接后续电子设备, 或直接用于 PG 27 测试仪 增量信号和参考脉冲的绿色 LED 指示灯分别显示安装是否正确 如果显示红色, 必须重新检查安装情况 APS 27 编码器 LIDA 277, LIDA 279 功能 TTL 信号的正常 / 非正常检测 ( 增量信号和参考脉冲 ) 电源后续电子设备或电源单元 ( 随产品提供 ) 零部件 PS 27 检测接头 PG 27 检测仪 PG 27 的电源单元 (110 至 240 V, 包括适配插头 ) 保护膜 62

63 SA 27 适配接头用于获取 LIP 372 的 APE 输出的正弦扫描信号 它的外接头通过标准测量电缆可方便地连接示波器 SA 27 编码器 LIP 372 功能 电源 尺寸 连接示波器的测点 编码器供电 大约 30 mm x 30 mm PWM 20 相位角测量仪以及相应的 ATS 调试和检测软件用于诊断和调整海德汉编码器 编码器输入 PWM 20 EnDat 2.1 或 EnDat 2.2( 绝对值有 / 无增量信号 ) DRIVE-CLiQ 发那科串口 三菱高速串口 SSI 接口 USB 2.0 电源 尺寸 AC 100 至 240 V 或 DC 24 V 258 mm 154 mm 55 mm ATS 语言 功能 系统要求 可选英语或德语 位置显示 连接对话 诊断 安装向导,EBI/ECI/EQI,LIP 200,LIC 4000 其它功能 ( 如果编码器支持 ) 存储器内容 PC( 双核处理器 ;> 2 GHz) 内存 > 1 GB; Windows XP,Vista,7(32 bit); 100 MB 以上可用硬盘空间 63

64