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1 直线光栅尺 用于 NC 数控机床 2007 年 6 月

2 更多信息, 请访问 或来函索取 产品样本 : 敞开式直线光栅尺 内置轴承角度编码器 无内置轴承角度编码器 旋转编码器 HEIDENHAIN 后续电子设备 HEIDENHAIN 数控系统 机床检测和验收测试测量系统技术信息样本 : 进给轴精度 单场扫描封闭式直线光栅尺 EnDat 2.2- 位置编码器双向数字接口 伺服驱动用编码器 2 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 HEIDENHAIN 公司的产品仅以订购时有效的样本为准 有关相应的适用标准 (ISO,EN 等 ), 请见样本中的特别标注 DIADUR 和 AURODUR 是德国 Traunreut 处的 DR. JOHANNES HEIDENHAIN 公司的注册商标

3 目录 概要 直线光栅尺 4 选型指南 6 技术特性和安装信息 测量原理测量基准 8 绝对测量法 8 增量测量法 9 光电扫描 10 测量精度 12 机械结构类型和安装指南 14 一般机械信息 18 技术参数 直线光栅尺 定位用途的推荐测量步距 系列或型号 用于绝对位置测量 至 0.1 μm LC 400 系列 20 LC 100 系列 22 高重复性的增量直线测量 至 0.1 μm LF LF 用于增量直线测量 至 0.5 μm LS 400 系列 28 LS 100 系列 30 用于大测量长度的增量直线测量 至 0.1 μm LB 382- 单段 32 LB 382- 多段 34 电气连接 增量信号» 1 V PP 36 «TTL 38 绝对位置值 EnDat 40 Fanuc 和 Mitsubishi 47 连接件和电缆 48 一般电气信息 52 信号处理电子设备 54 HEIDENHAIN 测量设备 55

4 数控机床用直线光栅尺 HEIDENHAIN 公司生产的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, 例如铣床 加工中心 镗床 车床和磨床 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 HEIDENHAIN 也提供其它应用所需的直线光栅尺, 例如 手动操作的机床 冲压机和弯板机 自动化生产设备 直线光栅尺优点直线光栅尺测量直线轴位置时不存在任何附加的机械传动元件 用直线光栅尺控制位置的控制环包括了全部进给机构 安装在滑板上的直线光栅尺可以检测出机械传递误差并能在控制系统电路中给予修正 因此, 它能消除以下潜在误差源 : 由于滚珠丝杠温度特性导致的位置误差 反向间隙 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 机械结构用于数控机床的直线光栅尺采用封闭式结构 : 铝制外壳保护光栅尺 扫描单元和轨道免受灰尘 切屑和切削液的影响 自动向下压下的弹性密封条保持外壳的密封 扫描单元的运动轨道摩擦力很小, 轨道内置在光栅尺上 连接器将扫描单元和安装板连接在一起并补偿光栅尺和机床导轨的不对正误差 光栅尺和安装板间的横向和轴向误差允许为 ± 0.2 至 ± 0.3 mm, 具体数值与光栅尺型号有关 欢迎索取更多信息, 或访问 4

5 温度特性动态性能切削速度的提高和全封闭机床的广泛应用机床效率和机床性能的不断提高必然要求使机床防护罩内的温度不断提高 由于直线更大的进给速度和更高的加速度, 同时还必光栅尺的温度特性直接决定着机床加工精须保持高水平的加工精度 要快速和准确地度, 因此, 直线光栅尺的温度特性指标越来传递进给运动, 就要求机床和直线光栅尺具越重要 有更高的刚性 一般来说, 直线光栅尺的温度特性应与工件 HEIDENHAIN 公司的直线光栅尺在测量方或被测对象一致 温度变化时, 直线光栅尺向上有很高的刚性 这是机床达到高质量和的膨胀或收缩特性必须是确定的和可重现高精度运动轨迹的重要因素 此外, 光栅尺的 HEIDENHAIN 公司的直线光栅尺就是为优良的动态性能还来源于它重量轻的运动这种应用而特别设计生产的 部件 HEIDENHAIN 公司的直线光栅尺所用的光栅基体具有确定的热膨胀系数 ( 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 耐用性机床进给轴的运动行程非常长, 三年的运动行程通常要达到 10,000 km 因此, 光栅尺的长期稳定和坚固可靠格外重要 : 它是保证机床稳定可用的基础 由于 HEIDENHAIN 公司的直线光栅尺在设计中充分考虑了各个细节, 即使光栅尺工作多年后依然能正常使用 使用寿命长是因为采用非接触的光电扫描法扫描测量基准, 而且光栅尺外壳中的扫描光栅采用滚珠导轨结构 这种密封结构, 加上特殊的扫描原理和通过压缩空气建立正压环境的支持使 HEIDENHAIN 公司的直线光栅尺具有极强的抗污染能力 完善的防护措施确保了高水平的抗电气噪声的能力 概要 扫描单元 DIADUR 光栅尺 光源 光电池 密封条 安装板 LC 183 封闭式直线光栅尺结构示意图 5

6 选型指南 纤细外壳的直线光栅尺 截面 测量步距 1) 精度等级 测量长度 纤细外壳的直线光栅尺主要用于安装空间有限的地方 如果使用安装板或固定元件, 可实现较大测量范围和支持更高加速度载荷 绝对式直线光栅尺 玻璃光栅尺 可达 0.1 μm ± 5 μm ± 3 μm 70 mm 至 1240 mm 带安装板或固定元件 : 70 mm 至 2040 mm 高重复性增量式直线光栅尺 钢光栅尺 信号周期小 可达 0.1 μm ± 5 μm ± 3 μm 50 mm 至 1220 mm 增量式直线光栅尺 玻璃光栅尺 可达 0.5 μm ± 5 μm ± 3 μm 70 mm 至 1240 mm 带安装板 : 70 mm 至 2040 mm 标准外壳直线光栅尺标准外壳的直线光栅尺的突出特点是结构坚固 抗振能力强和测量范围大 扫描单元与安装架由倾斜的膨胀体连接, 允许安装板在垂直和倾斜方向安装, 并具有相同的防护等级 绝对式直线光栅尺 玻璃光栅尺 高重复性增量式直线光栅尺 钢光栅尺 信号周期小 可达 0.1 μm 可达 0.1 μm ± 5 μm ± 3 μm ± 3 μm ± 2 μm 140 mm 至 4240 mm 140 mm 至 3040 mm 增量式直线光栅尺 玻璃光栅尺 可达 0.5 μm ± 5 μm ± 3 μm 140 mm 至 3040 mm 大测量范围的增量式直线光栅尺 钢光栅尺带 可达 0.1 μm ± 5 μm 440 mm 至 mm 1) 位置测量的推荐测量步距 6

7 扫描原理增量信号信号周期绝对位置值型号页 单场扫描» 1 V PP :20 μm EnDat 2.2 LC LC Fanuc 02 LC 493 F - Mit 02-4 LC 493 M 单场扫描» 1 V PP :4 μm - LF 单场扫描» 1 V PP ; 20 μm - LS LS 487 «TTL: 至 1 μm - LS 477 单场扫描» 1 V PP :20 μm EnDat 2.2 LC Fanuc 02 LC 193 F - Mit 02-4 LC 193 M LC 183 单场扫描» 1 V PP :4 μm - LF 单场扫描» 1 V PP :20 μm - LS «TTL: 至 1 μm - LS 177 LF 183 单场扫描» 1 V PP :40 μm LB LB 382 7

8 测量原理测量基准 绝对测量法 HEIDENHAIN 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 光栅刻制在玻璃或钢制材料上 大长度测量用的光栅尺基体为钢带 这些精密光栅是用多种光刻工艺制造的 光栅的刻制方法有 : 在玻璃上镀硬铬线 在镀金钢带上蚀刻线条, 或者 在玻璃或钢材上蚀刻三维结构的图案 如果采用绝对测量方法, 当编码器通电时就可立即得到位置值并提供给后续电子设备供其随时读取 而无需移动机床轴去找参考点位置 绝对位置值信息来自光栅尺, 在光栅尺上刻有一系列绝对编码线 单独的增量刻轨通过信号细分提供位置值, 同时也能生成供选用的增量信号 HEIDENHAIN 公司开发的光刻工艺生产的典型栅距为 40 µm 至 4 µm 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 HEIDENHAIN 定制的精密刻线机制造 绝对式直线光栅尺的光栅 带增量刻轨的绝对编码结构的光栅尺示意图 ( 图示为 LC 483) 8

9 增量测量法 增量测量法的光栅是周期性的光栅刻线 位置信息是通过计算自某点开始的增量数 ( 测量步距 ) 获得的 由于必须用绝对参考点确定位置值, 因此在光栅尺或光栅尺带上还刻有一个带参考点的轨道 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 因此必须通过扫描参考点来建立绝对参考点或定位上次选择的原点 有时, 需要机床移动较大的行程 为加快和简化 参考点回零 操作, 许多光栅尺上还刻有带距离编码的参考点, 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 ( 一般只有数毫米 )( 见表 ), 后续电子设备就能找到绝对参考点位置 凡型号后带字母 C 的光栅尺或编码器为带距离编码参考点 ( 例如 LS 487 C) 带距离编码参考点光栅尺或编码器, 其绝对参考点位置通过累计两个参考点间信号周期数并用以下公式计算 : P 1 = (abs B-sgn B-1) x N 2 + (sgn B-sgn D) x abs M RR 2 其中 : B = 2 x M RR -N 技术特性和安装信息 和 : P 1 = 信号周期中代表移过第一个参考点的位置 abs = 绝对值 N D = 信号周期中代表两个固定参考点间的名义增量值 ( 见下表 ) = 移动方向 (+1 或 -1) 扫描单元向右移动 ( 如果正确安装的话 ) 等于 +1 sgn = 代数符号 ( +1 或 -1 ) M RR = 移过参考点间的信号周期数 增量式直线光栅尺的光栅 信号周期 信号周期的名义增量数 N 最大移动距离 LF 4 μm mm LS 20 μm mm LB 40 μm mm 带距离编码参考点的增量式光栅的示意图 ( 图示为 LS) 9

10 光电扫描 HEIDENHAIN 公司的大多数光栅尺或编码器都采用光电扫描原理 光栅尺的光电扫描是非接触的, 因此无摩擦 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 成像扫描原理简单的说, 成像扫描原理是采用透射光生成信号 : 栅距相同或相近的光栅尺和扫描光栅彼此相对运动 扫描光栅的基体是透明的, 而作为测量基准的光栅尺可以是透明的也可以是反射的 光栅尺栅距越小, 光电扫描的衍射现象越严重 HEIDENHAIN 公司的直线光栅尺采用两种扫描原理 : 成像扫描原理, 用于 20 µm 和 40 µm 栅距光栅尺 干涉扫描原理, 用于栅距 8 µm 甚至更小光栅 当平行光穿过一个光栅时, 在一定距离处形成明 / 暗区, 扫描掩膜就在这个位置处 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, 则光线无法通过 一组规则排列的光电池将这些光强变化转化成电信号 特殊形式的扫描光栅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 LC LS 和 LB 直线光栅尺采用成像扫描原理 成像扫描原理 LED 光源 聚光镜 测量基准 扫描光栅 光电池组 10

11 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置测量移动量的信号 阶梯状光栅的光栅尺 : 在平反光面上刻上线高 0.2 µm 的反光线 光栅尺的前面是扫描光栅, 其栅距与光栅尺的栅距相同, 它是透射相位光栅 扫描光栅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 当光照到扫描光栅时, 光被衍射为三束光强 干涉光栅尺的栅距一般为 8 µm 4 µm 甚至 近似的光 :-1,0 和 +1 光栅尺衍射的光波 更小 其扫描信号基本没有高次谐波, 能进 中, 反射光的衍射光强最强的光束为 +1 和 行高倍率细分 因此, 这些光栅尺适用于高 -1 这两束光在扫描光栅的相位光栅处再次 分辨率和高精度应用 相遇, 又一次被衍射和干涉 它形成三束光, 并以不同的角度离开扫描光栅 光电池将这 LF 系列光栅尺是采用干涉扫描原理的封闭 些交变的光强变化转化成电信号 式直线光栅尺 干涉扫描原理 ( 光学示意图 ) C 栅距 Ψ 移过扫描单元时光波的相位变化 光栅尺在 X 方向运动的相位变化 光电池 LED 光源 聚光镜 扫描光栅 测量基准 11

12 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 扫描光栅导轨与光栅尺间误差 其中必须区分两种位置误差, 一种是较大行程 ( 例如全量程 ) 上的, 另一种是单信号周期内的 测量范围上的位置误差封闭式直线光栅尺精度分为不同精度等级, 其定义如下 : 在任意 1 m 长的测量范围内, 测量曲线上的极限值 ±F 不超过精度等级 ±a 它由最终检测确定并标注在检定记录图中 对封闭式直线光栅尺, 这些值适用于整个光栅尺系统, 包括扫描单元 因此, 它是系统精度 位置误差 测量长度 ML 上的位置误差 a 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光栅尺的一个信号周期 光栅质量和扫描质量 在任何测量位置处, 单信号周期的位置误差不超过信号周期的 ±2%,LC 和 LS 系列直线光栅尺一般为 ±1% 信号周期越小, 单信号周期内的位置误差也越小 0 单信号周期内的位置误差 u ML 位置 位置误差 扫描信号的信号周期 单信号周期内最大位置误差 u LF 4 μm 约 0.08 µm LC 20 μm 约 0.2 µm LS 20 μm 约 0.2 µm 信号电平 信号周期 360 电子角 LB 40 μm 约 0.8 µm 12

13 所有 HEIDENHAIN 公司的直线光栅尺在发货前全部进行定位精度和功能检验 位置误差在双方向上测量并在检定记录图中提供平均值曲线 每一直线光栅尺均提供制造商检验合格证, 证明它符合系统精度要求 检定标准符合国家和国际公认标准要求, 能确保满足 ISO9001 的可重复性要求 本样本中的 LC LF 和 LS 系列直线光栅尺, 其检定纪录图还提供了测量长度上的位置误差 还提供了测量参数和测量设备的不确定性指标 温度范围检验直线光栅尺的标准温度为 20 检定纪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 至 70 的存放温度范围适用于该设备在包装状态下 示例 13

14 // 0.1 F x

15 除了用两个 M8 螺栓将直线光栅尺固定在平表面上的标准安装方法外, 还有其它方法 : 用安装板安装用安装板安装纤细外壳直线光栅尺优点突出 它可作为机床的一部分安装在机床上 最后安装时, 只需将光栅尺夹紧即可 因此, 可以很容易地更换光栅尺, 便于检修 如果直线光栅尺应用于高动态性要求和测量长度大于 640 mm 的应用, 推荐用安装板固定 如果测量长度超过 1240 mm, 必须使用安装板 针对 LC 4x3 和 LS 4x7 系列直线光栅尺, 特别开发了通用安装板 由于它的固定元件都已预装, 因此安装非常简单 如果从兼容性考虑, 带普通安装端头的直线光栅尺和带短端头的直线光栅尺都可以安装在安装板上 其它优点还有 : 安装板 机械兼容性通用安装板与 LC 4x3 和 LS 4x7 系列直线光栅尺兼容, 并且与以前的光栅尺匹配 这种匹配支持任何组合, 例如 LS 4x6 与通用安装板, 或 LC 4x3 与以前版本的安装板 自选电缆引线安装 LC 4x3 和 LS 4x7 系列直线光栅尺时, 允许其任一端朝通用固定板方向 可将电缆引线安排在左侧或右侧 - 这对安装空间有限的地方非常重要 通用安装板必须单独订购, 包括测量长度在 1240 mm 以上的尺寸 附件 : 通用安装板 ID xx 用压紧元件安装 LC 4x3 系列直线光栅尺在两端固定 此外, 也可以用压紧元件将其固定在安装面上 这样易于可靠地在测量长度中心处固定 ( 推荐用于测量长度超过 620 mm 的高动态性能应用 ) 这样对于安装 1240 mm 以上测量长度的直线光栅尺可以不用安装板 附件 : 压紧元件销和 M5x10 螺栓 ID ( 每个包装 10 个 ) 15

16 // 0.2 F

17 安装 LB 382 型多段光栅尺 LB 382 型光栅尺的测量长度可达 mm, 分段安装在机床上 : 安装并对正各段光栅尺壳 安装全长的钢带光栅尺并拉紧 安装密封条 安装读数头 调整光栅尺钢带的张紧力, 可以补偿的机床线性误差达 ± 100 µm/m 附件 : LC 1x3 和 LS 1x7 系列的安装工具 ID 安装工具固定在读数头上, 模拟优化调整后的读数头 然后将客户的读数头配合面与其对正 之后再拆下安装工具, 将扫描单元固定在安装板上 M6 附件 : 标准外壳直线光栅尺安装和检测量规 例如 x 颜色 ID 如果安装光栅尺前必须拆下安装辅助件, 用安装量规可以确定光栅尺和读数头间的间隙 检测量规可用于快速和轻松地检查安装后的直线光栅尺间隙大小 安装量规 1.5 mm 灰色 最大检测量规 1.8 mm 红色 最小检测量规 1.2 mm 蓝色 x 17

18 µ µ

19 安装为便于电缆走线, 扫描单元的安装板通常用螺栓固定在机床静止部件上 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 直线光栅尺应尽可能安装在接近加工面处, 使阿贝误差最小 为保证直线光栅尺工作正常, 不应使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 不允许将直线光栅尺安装在空心零件或转换件上 对小截面的封闭式直线光栅尺, 推荐使用安装板 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 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 最大振动值适用于频率 55 Hz 至 2000 Hz (IEC ) 只要加速度超过允许值就可能造成编码器损坏, 例如由于应用环境和安装引起的共振 因此需要对整个系统进行综合测试 最大允许冲击和振动的加速度值 ( 半正弦冲击 ) 适用于 11 ms 的冲击和振动 (IEC ) 在任何情况下, 均不允许用锤子或类似工具通过敲击方式调整和定位光栅尺或编码器 要求的移动力所需移动力是指将光栅尺相对扫描单元发生移动的最大所需的力 易损耗件根据应用场合和操作方式的不同, HEIDENHAIN 公司的光栅尺或编码器上的部分零件会被磨损 特别是以下零件 : LED 光源 反复弯曲的电缆内置轴承编码器, 还有 : 轴承 旋转编码器和角度编码器的轴密封圈 用于密封直线光栅尺的密封条 系统测试 HEIDENHAIN 公司的光栅尺或编码器经常被集成到大型系统中 无论光栅尺或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光栅尺或编码器, 而非整个系统 如果将任何光栅尺或编码器用于非其设计要求或非其目标用途的场合中的话, 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尺寸只以随机提供的安装手册为准 因此, 本样本中所提供的安装信息仅供参考, 不具约束力, 不构成合同条款 19

20 LC 400 系列 绝对式直线光栅尺, 测量步距达 0.1 μm( 分辨率达 μm) 适用于安装空间有限处 最多可增加两个读数头 18± ± F 11.5 (ML + 138) ±0.4 (ML + 115) ±0.4 k k 28.7± d 16.5±0.5 ML s 80±5 ML > ±5 ML 120 P1 P1 P2 80±5 ML > F 40±5 ML 120 P k 2x 0.1 F CZ d P1... P2 M5 0± k 5.5 1± k (58.2) 115 d d 0±0.5 s (ML + 105) ± (ML/ ) ± ±5 ML > ±5 ML 120 SW3 P1 P1 P3 70±5 ML > F 30±5 ML 120 P3 P2 11 (m x 200) ±0.5 k (m x 200) ±0.5k k 18± ±0.05 1x45 12 k (ML/2 + 15) ±0.5k (ML/2 + 15) ±0.5 k 10±0.2 k (ML + 105) ± 尺寸单位 mm Ô = 无安装板 ( 用 M8 螺栓 ) Õ = 用安装板固定 ( 图示为短头 LC 483 型 ; 也可 公差 ISO 8015 ISO 2768 m H < 6 mm:± 0.2 mm 以安装常规端头的 LC 系列光栅尺 ) F = 机床导轨 P = 对正测量点 ML 820 P1 - P2 ML > 820 P1 - P3 k = 要求配合尺寸 d = 压缩空气进气口 s = 测量长度起点 (ML)(20 mm 处 ) = 读数头运动产生的信号符合接口描述 安装板 ML m

21 LC 483 型无安装板 LC 483 型带安装板 技术参数 LC 483 LC 493 F LC 493 M 测量基准热膨胀系数 精度等级 * DIADUR 玻璃光栅带绝对量和增量刻轨 Þ therm 8 x 10-6 K-1( 安装类型 Ô); 带安装板 :Þ therm 9 x 10-6 K-1( 安装类型 Õ) ± 3 μm; ± 5 μm 测量长度 ML* 单位 mm 安装板 * 或固定元件 * 选装 安装板 * 或必要的固定元件 * 绝对位置值 EnDat 2.2 订购标识 EnDat 02 Fanuc 02 串口 Mitsubishi 高速串口,Mit 02-4 分辨率 精度 ± 3 µm 精度 ± 5 µm μm 0.01 μm 0.01 μm 0.05 μm 计算时间 t cal EnDat 2.1 指令集 EnDat 2.2 指令集 < 1 ms 5 μs 增量信号» 1 V PP 1) 技术参数 栅距 / 信号周期 20 μm - 截止频率 -3dB 150 khz - 电源无负载 电气连接 3.6 至 5.25 V/< 300 ma 独立适配电缆 (1 m/3 m/6 m/9 m), 可连接安装板 电缆长度 2) 运动速度 要求的移动力 150 m; 取决于干扰情况和后续电子设备 180 m/min 5 N 30 m 20 m 振动 55 至 2000 Hz 冲击 11 ms 加速度 工作温度 防护等级 IEC 重量 无安装板 : 100 m/s2(iec ) 带安装板和左 / 右电缆引线 : 200 m/s2/100 m/s2(iec ) 300 m/s2(iec ) 100 m/s2, 测量方向上 0 至 50 IP 53, 符合安装说明要求时 IP 64, 通过 DA 300 接入压缩空气时 光栅尺 :0.2 kg kg/m 测量长度, 安装板 :0.9 kg/m * 请在订货时注明 1) 取决于适配电缆 2) 用 HEIDENHAIN 电缆 21

22 LC 100 系列 绝对式直线光栅尺, 测量步距达 0.1 μm( 分辨率达 μm) 能承受高振动频率 支持水平安装 最多可增加两个读数头 (ML + 121) ± ±0.2 k M F 37 2x 0.1 F CZ 35± ±0.2 k (ML/2 + 65) ±0.2 k (ML/2 + 30) ±0.2 k (n x 100) ±0.2 k P1 P5 0.2 F P1 P3 P5 P4 P A a ±1 s ML ±0.2 k 0.2 F ±0.2 k A x45 7 d P1...P ±0.3 k ISO (ISO ) ISO M6 (ISO M5 ) 85±0.3 À ±0.2 k ISO M6 35 ISO M6 2±0.3 k 37±0.3 k 2±0.3 k ISO 4762-M5 7±0.2 k 25±0.2 k 尺寸单位 mm 公差 ISO 8015 ISO 2768 m H < 6 mm:± 0.2 mm Ô,Õ, Ö = 可选安装 F = 机床导轨 P = 对正测量点 a = 可在任一端连接电缆 k = 要求配合尺寸 d = 可在任一端接入压缩空气 s = 测量长度起点 (ML) À = 其它配合尺寸 = 读数头运动产生的信号符合接口描述 22

23 技术参数 LC 183 LC 193 F LC 193 M 测量基准热膨胀系数 DIADUR 玻璃光栅带绝对量和增量刻轨 Þ therm 8 x 10-6 K-1 精度等级 * ± 3 µm( 不超过 3040 最大测量长度 ),± 5 µm 测量长度 ML* 单位 mm 绝对位置值 EnDat 2.2 订购标识 EnDat 02 Fanuc 02 串口 Mitsubishi 高速串口,Mit 02-4 分辨率 精度 ± 3 µm 精度 ± 5 µm μm 0.01 μm 0.01 μm 0.05 μm 计算时间 t cal EnDat 2.1 指令集 EnDat 2.2 指令集 < 1 ms 5 μs - - 增量信号» 1 V PP 1) - 栅距 / 信号周期 20 μm - 截止频率 -3dB 150 khz - 电源无负载 电气连接 3.6 至 5.25 V/< 300 ma 独立适配电缆 (1 m/3 m/6 m/9 m), 可连接安装板的任何一侧 电缆长度 2) 运动速度 要求的移动力 振动 55 至 2000 Hz 冲击 11 ms 加速度 工作温度 150 m; 取决于干扰情况和后续电子设备 180 m/min 4 N 200 m/s2 (IEC ) 300 m/s2(iec ) 100 m/s2, 测量方向上 0 至 m 20 m 防护等级 IEC 重量 IP 53, 符合安装说明要求时 IP 64, 通过 DA 300 接入压缩空气时 0.4 kg kg/m 测量长度 * 请在订货时注明 1) 取决于适配电缆 2) 用 HEIDENHAIN 电缆 23

24 LF 481 增量式直线光栅尺, 测量步距达 0.1 μm 温度特性接近钢材和铸铁 适用于安装空间有限处 ± F 13.5 d M8 x 25 ML (ML+135) ±0.4 k 9 P 1... P 2 110±5 ML 20/ 70 4 P 1'... P 2' P F P 2 P 1' P 2' M k 28.7±0.5 31±2 s 5 Z ML r Zi r k F d M ± ±0.3 k c (m x 200) ±0.5 k (m x 200) ±0.5 k (ML/2 +25) ±0.5 k (ML/2 +25) ±0.5 k 1x (ML/ ) k 11.9 ML M3 x 5 ISO 4762 M4 x 8 M5 x s d 14.5±0.5 ML F d 8 k 18 k 10±0.2 k k 1± 尺寸单位 mm Ô = 无安装板 Õ = 带安装板 F = 机床导轨 公差 ISO 8015 P = 对正测量点 ISO 2768 m H k = 要求配合尺寸 d = 压缩空气进气口 < 6 mm:± 0.2 mm r =LF 481 的参考点位置 测量长度上 2 个参考点 c s z = 25 zi = ML - 50 z = 35 zi = ML - 70 =LF 481 C 的参考点位置 = 测量长度起点 (ML) = 读数头运动产生的信号符合接口描述 0.05 安装板 ML m

25 LF 481 型无安装板 LF 481 型带安装板 技术参数 LF 481 测量基准热膨胀系数 精度等级 * DIADUR 钢带相位光栅 Þ therm 10 x 10-6 K-1 ± 3 μm; ± 5 μm 测量长度 ML* 单位 mm 推荐的安装板 * 增量信号 栅距信号周期 参考点 * LF 481 LF 481 C» 1 V PP 8 μm 4 μm ML 50 mm:1 个参考点在中点位置处 ML 100 至 1000 mm:2 个, 位于距测量长度起点和终点 25 mm 处 ML 1120 mm 以上 :2 个, 位于距测量长度起点和终点 35 mm 处距离编码 截止频率 -3dB 200 khz 电源无负载 电气连接 电缆长度 1) 运动速度 要求的移动力 振动 55 至 2000 Hz 冲击 11 ms 加速度 5 V ± 5 %/< 200 ma 独立适配电缆 (1 m/3 m/6 m/9 m), 可连接安装板 150 m 30 m/min 5 N 80 m/s2(iec ) 100 m/s2 (IEC ) 30 m/s2, 测量方向上 工作温度 0 至 50 防护等级 IEC 重量无安装板 IP 53, 符合安装说明要求时 IP 64, 通过 DA 300 接入压缩空气时 0.4 kg kg/m 测量长度 * 请在订货时注明 1) 用 HEIDENHAIN 电缆 25

26 LF 183 增量式直线光栅尺, 测量步距达 0.1 μm 温度特性接近钢材和铸铁 能承受高振动频率 支持水平安装 ML F ±0.2 k d 0.1 F d M5 70 P 1 P 3 P 4 P 2 (n x 100) ±0.2 k ±0.2 k A B ±2 s 5 ML/2 ML r 0.2 F ±0.2 k A c A-A 18.2 M5 x 20 62±0.2 k 6 k 1.5± M5 x 20 62±0.2 k 6 k 1.5± M5 x 20 79±0.2 k 6 k 1.5± P 1...P d B 8 M6 x 35 2±0.2 k M6 DIN ±0.2 k M6 2±0.2 k M SW ±0.2 k 25±0.2 k 尺寸单位 mm 公差 ISO 8015 ISO 2768 m H < 6 mm:± 0.2 mm Ô,Õ, Ö = 可选安装 F = 机床导轨 P = 对正测量点 k = 要求配合尺寸 d = 压缩空气进气口 r =LF 183 的参考点位置 c =LF 183 C 的参考点位置 s = 测量长度起点 (ML) = 读数头运动产生的信号符合接口描述 26

27 技术参数 LF 183 测量基准热膨胀系数 精度等级 * DIADUR 钢带相位光栅 Þ therm 10 x 10-6 K-1 ± 3 μm; ± 2 μm 测量长度 ML* 单位 mm 增量信号 栅距信号周期 参考点 * LF 183 LF 183 C» 1 V PP 8 μm 4 μm 每 50 mm 可用磁条选择标准设置 : 在测量范围中点的 1 个参考点距离编码 截止频率 -3dB 200 khz 电源无负载 电气连接 电缆长度 1) 运动速度 要求的移动力 振动 55 至 2000 Hz 冲击 11 ms 加速度 5 V ± 5 %/< 200 ma 独立适配电缆 (1 m/3 m/6 m/9 m), 可连接安装板 150 m 60 m/min 4 N 150 m/s2(iec ) 300 m/s2 (IEC ) 100 m/s2, 测量方向上 工作温度 0 至 50 防护等级 IEC 重量 IP 53, 符合安装说明要求时 IP 64, 通过 DA 300 接入压缩空气时 1.1 kg kg/m 测量长度 * 请在订货时注明 1) 用 HEIDENHAIN 电缆 27

28 LS 400 系列 增量式直线光栅尺, 测量步距达 0.5 μm 适用于安装空间有限处 18± ± F 11.5 (ML + 138) ±0.4 (ML + 115) ±0.4 k k 28.7± d 16.5±0.5 s 5 80±5 ML > ±5 ML 120 P1 Z ML 60 r c P1 P2 80±5 ML > F 40±5 ML 120 P2 Zi 56 k 2x 0.1 F CZ r d P1... P2 M5 0± k d 5.6 1± k (46.2) 5.5 (ML + 94)±0.4 k d 26.5±1 k 4 s d 0±0.5 (ML + 105) ±0.4 d 10 (ML/ ) ± ±5 ML > ±5 ML SW3 P1 (ML/2 + 15) ±0.5k 11 P1 P3 0.1 F (m x 200) ±0.5 k P3 (m x 200) ±0.5k (ML/2 + 15) ±0.5 k P2 70±5 ML > ±5 ML 120 k 18± ±0.05 1x k ±0.2 k (ML + 105) ±0.4 尺寸单位 mm F P = 机床导轨 = 对正测量点 s = 测量长度起点 (ML) = 读数头运动产生的信号符合接口描述 公差 ISO 8015 ISO 2768 m H < 6 mm:± 0.2 mm Ô = 无安装板 ( 用 M8 螺栓 ) Õ = 短端板, 替换原来带或不带安装版的版本 如用 M4 螺栓直接固定, 技术参数会受影响 Ö = 带安装板 28 ML 820 P1 - P2 ML > 820 P1 - P3 k = 要求配合尺寸 d = 压缩空气进气口 r =LS 4x7 的参考点位置 1 个参考点在测量长度 ML = 70 的中点 测量长度上 2 个参考点 Z = 35 Z = 45 Zi= ML - 70 Zi= ML - 90 c =LS 4x7 C 的参考点位置 安装板 ML m

29 LS 487 型无安装板 LS 487 型带安装板 技术参数 LS 487 LS 477 测量基准热膨胀系数 精度等级 * DIADUR 刻线的玻璃光栅尺 Þ therm 8 x 10-6 K-1( 安装类型 Ô/Õ); 带安装板 :Þ therm 9 x 10-6 K-1( 安装类型 Ö) ± 5 μm; ± 3 μm 测量长度 ML* 单位 mm 安装板 * 选装 参考点 * LS 487 LS 487 C 必须用安装板 * 每 50 mm 可用磁条选择标准 :ML 70 mm: 中心处 1 个 ; 最大至 ML 1020 mm:2 个, 距测量长度起点和终点 35 mm 处各 1 个 ;ML 1140mm 以上 :2 个, 距测量长度起点和终点 45 mm 处各 1 个距离编码 增量信号» 1 V PP «TTL x 5 «TTL x 10 «TTL x 20 栅距内部细分倍数 * 信号周期 20 μm - 20 μm 20 μm 5 倍 4 μm 20 μm 10 倍 2 μm 20 μm 20 倍 1 μm 截止频率 -3dB 160 khz 扫描频率 * 边缘间距 a khz 0.5 μs 50 khz 1 μs 100 khz 50 khz 0.25 μs 0.5 μs 25 khz 1 μs 50 khz 25 khz 0.25 μs 0.5 μs 测量步距 0.5 μm1) 1 μm2) 0.5 μm2) 0.25 μm2) 运动速度 120 m/min 120 m/min 60 m/min 120 m/min 60 m/min 30 m/min 60 m/min 30 m/min 电源无负载 电气连接 5 V ± 5 %/< 120 ma 5 V ± 5 %/< 140 ma 独立适配电缆 (1 m/3 m/6 m/9 m), 可连接安装板 电缆长度 3) 150 m 100 m 要求的移动力 振动 55 至 2000 Hz 冲击 11 ms 加速度 工作温度 5 N 无安装板 : 100 m/s2(iec ) 带安装板和左 / 右电缆引线 : 200 m/s2/100 m/s2(iec ) 300 m/s 2(IEC ) 100 m/s2, 测量方向上 0 至 50 防护等级 IEC 符合安装说明要求时为 IP 53, 通过 DA 300 接入压缩空气时为 IP 64 重量 * 请在订货时注明 1) 推荐的位置测量 0.4 kg kg/m 测量长度 2) 在信号处理电路中 4 倍频细分后 3) 用 HEIDENHAIN 电缆 29

30 LS 100 系列 增量式直线光栅尺, 测量步距达 0.5 μm 能承受高振动频率 支持水平安装 (ML + 121) ± ±0.2 k M F x 0.1 F CZ 35± ±0.2 k (ML/2 + 65) ±0.2 k (n x 100) ±0.2 P1 P4 0.2 F k P1 P3 P4 P A a ML/2 19±2.7 s 5 ML r F 40±0.2 k c 62±0.2 k A x45 7 d P1...P4 13 ISO (ISO ) ISO M6 (ISO M5 ) 1.5±0.3 k 85±0.3 À ISO M6 79±0.2 k 8 35 ISO M6 2±0.3 k 37±0.3 k 2±0.3 k ISO 4762-M5 7±0.2 k 25±0.2 k 尺寸单位 mm 公差 ISO 8015 ISO 2768 m H < 6 mm:± 0.2 mm 30 Ô,Õ, Ö = 可选安装 F = 机床导轨 P = 对正测量点 a = 可在任一端连接电缆 k = 要求配合尺寸 d = 可在任一端接入压缩空气 r =LS 1xx 系列的参考点位置 c =LS 1xx C 系列的参考点位置 s = 测量长度起点 (ML) = 读数头运动产生的信号符合接口描述

31 技术参数 LS 187 LS 177 测量基准热膨胀系数 精度等级 * DIADUR 刻线的玻璃光栅尺 Þ therm 8 x 10-6 K-1 ± 5 μm; ± 3 μm 测量长度 ML* 单位 mm 参考点 * LS 187 LS 187 C 每 50 mm 可用磁条选择, 标准设置 : 中心处 1 个参考点距离编码 增量信号» 1 V PP «TTL x 5 «TTL x 10 «TTL x 20 栅距 20 μm 20 μm 20 μm 20 μm 内部细分倍数 * - 5 倍 10 倍 20 倍 信号周期 20 μm 4 μm 2 μm 1 μm 截止频率 -3dB 160 khz 扫描频率 * khz 50 khz 100 khz 50 khz 25 khz 50 khz 25 khz 边缘间距 a 0.5 μs 1 μs 0.25 μs 0.5 μs 1 μs 0.25 μs 0.5 μs 测量步距 0.5 μm1) 1 μm2) 0.5 μm2) 0.25 μm2) 运动速度 120 m/min 120 m/min 60 m/min 120 m/min 60 m/min 30 m/min 60 m/min 30 m/min 电源无负载 电气连接 5 V ± 5 %/< 120 ma 5 V ± 5 %/< 140 ma 独立适配电缆 (1 m/3 m/6 m/9 m), 可连接安装板 电缆长度 3) 150 m 100 m 要求的移动力振动 55 至 2000 Hz 冲击 11 ms 加速度工作温度防护等级 IEC 重量 4 N 200 m/s2 (IEC ) 400 m/s2 (IEC ) 60 m/s2, 测量方向上 0 至 50 IP 53, 符合安装说明要求时 IP 64, 通过 DA 300 接入压缩空气时 0.4 kg kg/m 测量长度 * 请在订货时注明 1) 受欢迎推荐的位置测量 2) 在信号处理电路中 4 倍频细分后 3) 用 HEIDENHAIN 电缆 31

32 LB 382 测量长度至 3040 mm( 单段光栅尺外壳 ) 增量式直线光栅尺, 测量步距达 0.1 μm 支持水平安装 可提供镜像版本 ML F ±0.2 k SW3 50 M5 28 d A 98 (n x 200) ±0.15 k (168) d 80±0.15 k 200±0.15 k 0.3 F B 35 58±2 s ML/2 ML r 160 c 0.1 F A 40±0.2 k M5 x 50 (55) [M6 x 50 (55)] B5.3 DIN 125 [B6.4 DIN 433] M5 x 50 (55) [M6 x 50 (55)] B5.3 DIN 125 [B6.4 DIN 433] M5 x 50 (55) [M6 x 50 (55)] B5.3 DIN 125 [B6.4 DIN 433] 62±0.3 k 6 k 1±0.3 62±0.3 k 6 1±0.3 k k 79±0.3 1±0.3 k 0.1 M6 DIN ±0.3 k M6 x ±0.3k ±0.3 k 15±0.3 k M5 8 25±0.2 k 尺寸单位 mm 公差 ISO 8015 ISO 2768 m H < 6 mm:± 0.2 mm Ô,Õ, Ö = 可选安装 F = 机床导轨 k = 要求配合尺寸 d = 压缩空气进气口 r =LB 3x2 的参考点位置 c =LB 3x2 的参考点位置 s = 测量长度起点 (ML) = 读数头运动产生的信号符合接口描述 1.2x45 40 A-A 50 SW d B

33 技术参数 测量基准热膨胀系数 精度等级 测量长度 ML* 单位 mm 参考点 * LB 382 LB 382 C 增量信号 栅距信号周期 LB 382 测量长度至 3040 mm AURODUR 刻线的不锈钢带光栅尺 Þ therm 10 x 10-6 K-1 ± 5 μm 单光栅尺外壳 每 50 mm 可用选择板选择, 标准设置 : 中心处 1 个参考点距离编码» 1 V PP 40 μm 40 μm 截止频率 -3dB 250 khz 运动速度 电源无负载 电气连接 电缆长度 1) 要求的移动力 振动 55 至 2000 Hz 冲击 11 ms 加速度 120 m/min 5 V ± 5 %/< 150 ma 独立适配电缆 (1 m/3 m/6 m/9 m), 可连接安装板 150 m 15 N 300 m/s2 (IEC ) 300 m/s2 (IEC ) 60 m/s2, 测量方向上 工作温度 0 至 50 防护等级 IEC 重量 IP 53, 符合安装说明要求时 IP 64, 通过 DA 300 接入压缩空气时 1.3 kg kg/m 测量长度 * 请在订货时注明 1) 用 HEIDENHAIN 电缆 33

34 LB 382 测量长度达 mm( 多段光栅尺外壳 ) 增量式直线光栅尺, 测量范围达 30 m 测量步距达 0.1 μm 支持水平安装 可提供镜像版本 ML g F ± ±0.2 k SW3 50 M5 d A d 98 80±0.15 k (n x 200) ±0.15 k 200±0.15 k ±0.15 k (168) 0.3 F B 35 58±2 s (k x 50) (k= 0,1,2,...) ML r c 0.1 F ±0.2 k A M5 x 50 (55) [M6 x 50 (55)] B5.3 DIN 125 [B6.4 DIN 433] M5 x 50 (55) [M6 x 50 (55)] B5.3 DIN 125 [B6.4 DIN 433] M5 x 50 (55) [M6 x 50 (55)] B5.3 DIN 125 [B6.4 DIN 433] 62±0.3 k 6 k 1±0.3 62±0.3 k 6 1±0.3 k k 79±0.3 1±0.3 k 0.1 M6 DIN ±0.3 k 尺寸单位 mm 公差 ISO 8015 ISO 2768 m H < 6 mm:± 0.2 mm M6 x ±0.3k 0.1 Ô,Õ, Ö = 可选安装 F = 机床导轨 k = 要求配合尺寸 d = 压缩空气进气口 r =LB 3x2 的参考点位置 c =LB 3x2 的参考点位置 s = 测量长度起点 (ML) g = 光栅尺壳长度 = 读数头运动产生的信号符合接口描述 1.2x ±0.3 k 15±0.3 k A-A 50 SW M5 25±0.2 k d 8 B

35 技术参数 测量基准热膨胀系数 精度等级 测量长度 ML* 参考点 * LB 382 LB 382 C 增量信号 栅距信号周期 LB 382 从测量长度 3240 mm 开始 AURODUR 刻线的不锈钢带光栅尺同机床主机铸件 ± 5 μm 单段 AURODUR 钢带光栅尺和以 200 mm 为单位从 3240 mm 至 mm 测量长度的光栅尺外壳套件一段光栅尺外壳长度 :1000 mm,1200 mm,1400 mm,1600 mm,1800 mm,2000 mm 每 50 mm 可用选择板选择距离编码» 1 V PP 40 μm 40 μm 截止频率 -3dB 250 khz 运动速度 电源无负载 电气连接 电缆长度 1) 要求的移动力 振动 55 至 2000 Hz 冲击 11 ms 加速度 120 m/min 5 V ± 5 %/< 150 ma 独立适配电缆 (1 m/3 m/6 m/9 m), 可连接安装板 150 m 15 N 300 m/s2(iec ) 300 m/s2 (IEC ) 60 m/s2, 测量方向上 工作温度 0 至 50 防护等级 IEC 重量 IP 53, 符合安装说明要求时 IP 64, 通过 DA 300 接入压缩空气时 1.3 kg kg/m 测量长度 * 请在订货时注明 1) 用 HEIDENHAIN 电缆 35

36 接口 增量信号»1 V PP»1 V PP 输出信号的 HEIDENHAIN 光栅尺或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 接口 增量信号 正弦电压信号»1 V PP 2 个近正弦信号 A 和 B 信号幅值 M: 对称偏差 P - N /2M: 信号比 M A /M B : 相位角 φ1 +φ2 /2: 0.6 至 1.2 V PP ; 典型值 1 V PP 至 ± 10 电子角 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光栅尺或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 ƒ 70 % 的信号幅值 -6 db ƒ 50 % 的信号幅值 信号说明中数据适用于不超过 -3 db 截止频率的运动 参考点信号 连接电缆 电缆长度传输时间 1 个或多个信号峰值 R 有效分量 G: 静电平 H: 切换阈值 E,F: 零点宽度 K,L: HEIDENHAIN 屏蔽电缆 PUR [4(2 x 0.14 mm2)+(4 x 0.5 mm2)] 最长 150 m, 分布电容为 90 pf/m 6 ns/m 信号周期 360 电子角 0.2 V 1.7 V 0.04 至 0.68 V 180 ± 90 电子角 这些值用于确定后续电子设备规格 有关光栅尺或编码器公差范围, 参见技术参数部分 无内置轴承的编码器, 首次工作期间建议用减小的公差 ( 参见安装说明 ) 细分 / 分辨率 / 测量步距 1 V PP 的输出信号可以在后续电子设备进行细分, 以达到更高分辨率 对于速度控制, 细分倍数通常高于 1000, 因此即使速度很低也能得到有效的速度信息 如果用于位置测量, 应遵守技术参数中推荐的测量步距 如果用于特殊用途, 还可以用其它分辨率 短路稳定性如果暂时短路一路输出信号至 0 V 或 U P ( 不包括 U P min= 3.6 V 编码器 ) 的话, 不会造成光栅尺或编码器损坏, 但工作时不允许短路 ( 额定值 ) A B R 是用差分方式由示波器测量的 其它信号波形 截止频率典型信号幅值与扫描频率关系曲线 短路发生在 一路输出 < 3 min < 1 min 信号幅值 [%] 所有输出 < 20 s < 5 s 36-3dB 截止频率 -6dB 截止频率 扫描频率 [khz]

37 后续电子设备输入电路 增量信号参考点信号 规格运算放大器 MC Z 0 = 120 Ra < 100, 典型 24 Ca < 50 pf ΣIa < 1 ma 编码器 后续电子设备 R 1 = 10 k 和 C 1 = 100 pf U0 = 2.5 V ± 0.5 V R 2 = 34.8 k 和 C 2 = 10 pf ( 相对 0 V 电源 ) U B = ± 15 V U 1 约为 U 0 电路的 -3dB 截止频率 约 450 khz 约 50 khz 和 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 针脚编号 12 针 M23 连接器 12 芯 M23 接头 15 针 D-sub 接头, 孔式 用于连接 HEIDENHAIN 控制器和 IK 220 电源增量信号其它信号 电气连接 /9 / / /8/13/14/15 / / U P 传感器 U P 0V 传感器 0 V A+ A- B+ B- R+ R- 空空空 棕色 / 绿色 蓝色白色 / 绿色 白色棕色绿色灰色粉色红色黑色 / 紫色黄色 电缆屏蔽层接外壳 ;U P = 电源电压 传感器 : 传感器在内部与相应的电源线相连禁止使用空针脚或空线! 37

38 接口增量信号 «TTL «TTL 接口输出信号的 HEIDENHAIN 光栅尺或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 接口 方波信号 «TTL 增量信号 2 路 TTL 方波信号 U a1 和 U a2 和其反相信号 和 增量信号以相位差为 90 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 图示输出信号顺序 - 信号 U a2 滞后 U a1 - 适用于图示运动方向 参考点信号脉冲宽度延迟时间 故障监测信号 脉冲宽度 一个或多个 TTL 方波脉冲 U a0 及其反相脉冲 90 电子角 ( 可根据需要提供其它脉冲宽度 );LS 323: 非门信号 t d 50 ns 单 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 故障监测信号 代表故障状态, 如电源断电 光源失效等 用于自动生产过程中的停机等目的 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 中的边缘间距 a 为使用图示输入电路和 1 m 长的电缆并在差分信号接收电路的输出端测量的结果 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移动速度 信号电平 符合 EIA 标准的 RS 422U 差分线路驱动器 U H 2.5 V,-I H = 20 ma U L 0.5 V,I L = 20 ma 时 允许负载 Z 相关输出量间 I L 20 ma 每路输出的最大负载 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) 长度为 1 m 的连接电缆和推荐的输入电路 HEIDENHAIN 屏蔽电缆 PUR [4( mm2)+(4 0.5 mm2)] 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 倍频处理后测量步距 t S U as 未图示反相信号 TTL 方波信号传给后续电子设备所允许的电缆长度取决于边沿间距 a 的值 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光栅尺或编码器端的供电质量 ( 参见 技术参数 ) 可以用传感器线测量光栅尺或编码器端电压, 并可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] 38

39 后续电子设备输入电路 增量信号参考点信号 编码器 后续电子设备 规格 IC 1 = 推荐的差分线路接收器 DS 26 C 32 AT 只限 a> 0.1 µs: AM 26 LS 32 MC 3486 SN 75 ALS 193 故障监测信号 R 1 = 4.7 k R 2 = 1.8 k Z 0 = 120 C 1 = 220 pf( 用于提高抗噪性能 ) 针脚编号 12 针法兰座或者 M23 连接器 12 针 M23 接头 电源增量信号其它信号 / 9 U P 传感器 U P 0V 传感器 0 V U a1 U a2 U a0 1) 空空 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 电缆屏蔽层接外壳 ;U P = 电源电压传感器 : 传感器在内部与相应的电源线相连 1)LS 323/ERO 14xx: 空 2) 敞开式直线光栅尺 :TTL/11μA PP 转换给 PWT, 否则为空禁止使用空针脚或空线! 39

40 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 它能传输绝对编码器的位置值, 如果用 EnDat 2.2 的话还能传输增量编码器的位置值, 以及更新保存在编码器中的信息或保存新信息 由于它采用串行数据传输方式, 因此它只需四条信号线 数据传输与后续电子设备的时钟信号保持同步 传输的数据类型 ( 位置值 参数或诊断信息等 ) 可用后续电子设备发至编码器的模式指令选择 接口数据传输数据输入数据输出编码类型 EnDat 串行双向 绝对位置值 参数和其它信息 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 纯二进制码 时钟频率与电缆长度关系如果传输延迟时间无补偿的话, 时钟频率取决于电缆长度, 频率可在 100 khz 到 2 MHz 之间 由于电缆长度加大和时钟频率增高会使工作信号发生无法准确判断数据的畸变, 因此应通过工作测试测量延迟时间并进行补偿 如果在后续电子设备中对传输延时进行补偿, 时钟频率可提高到 8 MHz, 而电缆长度最长可达 100 m 最高可用时钟频率主要取决于所用的电缆和连接件 为确保时钟频率在 2 MHz 以上时能正常工作, 只能使用 HEIDENHAIN 公司原厂电缆 位置值沿箭头方向移动为增加 ( 参见 规格 ) 增量信号 连接电缆带增量不带信号» 1 V PP ( 参见 1 V PP 增量信号 ), 取决于所用单元 HEIDENHAIN 屏蔽电缆 PUR [(4 x 0.14 mm2)+ 4(2 x 0.14 mm2)+(4 x 0.5 mm2)] PUR [(4 x 0.14 mm2)+(4 x 0.34 mm2)] 电缆长度 150 m( 100, 高安全性应用 ) 传输时间 10 ns; 典型值 6 ns/m 电缆长度 [m] EnDat 2.1;EnDat 2.2 无延迟补偿 EnDat 2.2 带传输延迟补偿 时钟频率 [khz] 后续电子设备输入电路 数据传输 编码器 后续电子设备 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 40

41 版本扩展后的 EnDat 接口 2.2 版在通信 指令集和时间条件方面与 2.1 版兼容, 并有显著改善 例如它能随位置值提供附加信息, 而无需单独请求发送 接口协议也得到扩展, 时间条件 ( 时钟频率 处理时间 恢复时间 ) 进一步优化 此外,EnDat 02 或 EnDat 22 接口的编码器支持的电源电压范围更大 接口 指令集 订购标识 版本 时钟频率 EnDat EnDat 2.1 或 EnDat 01 带增量信号 2 MHz EnDat 2.2 EnDat 21 无增量信号 EnDat 2.2 EnDat 02 带增量信号 2 MHz EnDat 2.2 EnDat 22 无增量信号 8 MHz EnDat 2.1 和 EnDat 2.2 都允许带或不带增量信号 EnDat 2.2 提供更高内部分辨率 因此, 按照所采用的控制技术, 不需要对增量信号进行细分处理 为了提高采用 EnDat 2.1 接口编码器的分辨率, 增量信号在后续电子设备 EnDat 接口优点中进行处理 自动配置 : 所有后续电子设备所需的全部信息都保存在编码器中指令集 系统安全性高, 提供报警 监测和诊断指令集是指所有可用模式的全部指令 信息 EnDat 2.2 指令集包括 EnDat 2.1 模式指令 数据传输可靠性高, 具有循环冗余校验当 EnDat 2.2 指令集中的一个模式指令发给功能 EnDat-01 后续电子设备时, 编码器或后续 安装过程中配置速度快 : 原点平移由电子设备可生成出错信息 编码器设置偏移量 EnDat 2.2 指令集 ( 包括 EnDat 2.1 指令集 ) EnDat 2.2 其它优点 增量式和绝对式编码器位置值 只需一个接口就能适用于所有绝对式和 位置值附加信息增量式编码器 诊断和测试值 附加信息 ( 限位开关 温度 加速度 ) 增量式编码器参考点回零后的绝对 质量更高 : 编码器内的位置值计算功能位置值支持更短的采样周期 (25 µs) 参数的上传 / 下载 换向信号 EnDat 2.2 编码器纯二进制串行数据传输的 加速度 限位信号突出优点 编码器电路板的温度 后续电子设备简单, 只需一片 EnDat 接收 外部温度传感器 ( 例如电机绕组中的 ) 芯片的温度监测 连接技术简单 : 采用标准连接件 (M12, 8 针 ), 标准单屏蔽电缆并且电缆接线 EnDat 2.1 指令集成本低 绝对位置值 传输时间更短, 数据字长适应编码器 发送和接收参数分辨率 复位 时钟频率高, 可达 8 MHz 只需约 10 µs 测试指令和测试值的时间后续电子设备就能得到位置值 支持先进机床技术, 例如直接驱动技术 功能 EnDat 数据接口传输绝对位置值或附加物理 量 ( 仅限 EnDat 2.2) 的时序明确无误, 并能 读取或写入编码器的内存 有些功能只用于 EnDat 2.2 模式指令 传输位置值时可带也可不带附加信息 附加 信息类型可通过 存储区选择 (MRS) 码 选择 其它功能, 例如读写参数, 也可在选 择了存储区和地址后执行 通过同步传输位 置值, 反馈环中的轴还能请求获得附加信息 并能执行其功能 参数读写操作可以单独执行, 也可以与位置 值一起执行 选择存储区和地址后, 可以读 或写参数 复位功能用于发生故障时对编码器进行复 位 复位可以在位置值传输期间或非传输期 间执行 工作诊断用于检测位置值, 包括静止时检 测 测试指令可以使编码器发送要求的 测试值 更多信息, 请见 EnDat 2.2 技术信息 样本或访问 41

42 选择传输类型 模式指令 传输的数据类型分为位置值, 位置值及附加信息或参数 发送的信息类型由模式指令选择 模式指令决定被传输信息的类型 每个模式指令包括三个 Bit 为确保可靠发送信息, 每个 Bit 均采用冗余发送 ( 反相或冗余 ) 如果编码器检测到一个错误的模式传输, 它将发送一个出错信息 EnDat 2.2 还能在传输位置值的同时传输附加信息 因此它能保证当前位置值始终提供给控制环, 甚至包括请求参数时 传输位置值的控制周期传输周期从第一个时钟下降沿开始 编码器保存测量值并计算位置值 两个时钟脉冲 编码器传输位置值 选择存储区 编码器接收参数 编码器发送参数 编码器接收复位 1) 编码器发送测试值 编码器接收测试指令 编码器发送位置值及附加信息 编码器发送位置值并接收存储区选择 2) 编码器发送位置值并接收参数 2) 编码器发送位置值和参数 2) 编码器发送位置值并接收出错复位 2) 编码器发送位置值并接收测试指令 2) 编码器接收通信指令 3) 1) 其作用相当于电源开关关闭后再打开 EnDat 2.1 EnDat 2.2 (2T) 后, 为了选择传输类型, 后续电子设 2) 也传输所选的附件信息 备发送模式指令 Encoder transmit position value ( 编码器传送位置值 )( 带或不带附 3) 预留给不支持安全系统的编码器 加信息 ) 编码器成功计算绝对位置值 (t cal - 见表 ) 绝对式直线光栅尺计算位置值的时间 tcal 取后, 从起始位开始由编码器向后续电子设备决于 EnDat 2.1 或 EnDat 2.2 传输模式指令传输数据 ( 参见 技术参数 ) 如果需要为机床轴后续的出错信息 - 错误 1 和 错误 2 ( 只控制器计算增量信号, 应使用 EnDat2.1 模式适用于 EnDat 2.2 指令 ) 是监测类的信号, 用指令 只有这种方式才能在请求发送位置值于监测故障 时同步发送出错信息 EnDat 2.1 模式指令不能用于控制机床轴的纯串行位置值传输 然后, 从最低有效位 (LSB) 开始以一个完整数据字形式传输绝对位置值 其长度取决于所用的编码器 发送一个位置值所需的时钟脉冲数保存在编码器制造商参数中 位置值的数据发送以循环冗余校验 (CRC) 结束 在 EnDat 2.2 中, 循环冗余校验后接有附加信息 1 和 2, 它也以 CRC 结束 在数据字结尾处, 必须将时钟信号置为高电平 10 至 30 µs 后或 1.25 至 3.75 µs(endat 2.2 可用参数调整的恢复时间 t m ) 后, 数据线返回低电平 然后, 时钟信号启动新的数据传输 不带延迟补偿 带延迟补偿 时钟频率 f c 100 khz... 2 MHz 100 khz... 8 MHz 计算时间位置值参数 t cal t ac 参见 技术参数 最长 12 ms 恢复时间 t m EnDat 2.1:10 至 30 µs EnDat 2.2:10 至 30 µs 或 1.25 至 3.75 µs(f c 1 MHz) ( 参数调整 ) t R 最大 500 ns t ST - 2 至 10 µs 数据延迟时间 t D ( x 电缆长度, 单位为 m)µs 脉冲宽度 t HI t LO 0.2 至 10 µs 0.2 至 50 ms/30 µs( 用 LC) 脉冲宽度变化由高至低, 最大 10% 42

43 EnDat 2.2- 位置值传输 EnDat 2.2 传输位置值时允许选择带或不带附加信息 编码器保存位置值 后续电子设备发送模式指令 不带附加信息的位置值 t cal t m t R t ST S F1 F2 L M 模式指令位置值 CRC S = 开始,F1 = 错误 1,F2 = 错误 2,L = LSB,M = MSB 图中未显示传输延迟补偿 编码器保存位置值 后续电子设备发送模式指令 包括位置值和附件信息 1 和 2 的数据包 t cal t m t R t ST S F1 F2 L M 模式指令位置值 CRC 附加信息 2 CRC 附加信息 1 CRC S = 开始,F1 = 错误 1,F2 = 错误 2,L = LSB,M = MSB 图中未显示传输延迟补偿 附加信息对 EnDat 2.2 信号接口, 可给位置值添加一个或两个附加信息 每个附加信息为 30 bit 长, 第一个 bit 为低电平并以 CRC 结束 相应编码器所支持的附加信息保存在编码器参数中 附加信息 30 位 5 bits CRC 附加信息的内容由 MRS 码决定, 并在下个采样周期中发送附加信息 然后每个采样周期都发送该信息直到选择新存储区改变内容为止 WRN RM Busy 确认附加信息 8 bit 地址或数据 8 bit 数据 附加数据总以以下信息开始 : 附加信息含有以下数据 : 状态数据警告 -WRN 参考点 -RM 参数请求 -busy 确认附加信息 附加信息 1 诊断位置值 2 存储参数 MRS 码确认测试值温度 附加信息 2 换向信号加速度限位信号 43

44 EnDat 2.1- 位置值传输 EnDat 2.1 可用断续时钟脉冲 ( 适用于 EnDat 2.2) 或连续时钟脉冲发送位置值 编码器保存位置值 后续电子设备发送模式指令 断续时钟 断续时钟是专为闭环控制等用的时间 时 钟系统设计的 在数据字后, 时钟信号被置为高电平 10 至 30 µs(t m ) 后, 数据线恢 复低电平 下一次数据传输由时钟信号启动 模式指令 位置值 循环冗余校验 连续时钟为满足快速获得位置值的应用要求,EnDat 断续时钟 接口支持用连续时钟 在上个 CRC 码发出后, 数据线立即切换为高电平开始一个时钟 保存新位置值 保存新位置值 周期, 然后再返回低电平 在紧接其后的时 钟下降沿保存位置值, 并在起始位和报警位 后用时钟信号同步发出位置值 由于只需在 传输第一个数据前向编码器发送位置值传 输的模式指令, 因而在连续时钟传输模式 下, 每传送一个位置值可以缩短 10 个时钟周 期 CRC 位置值 CRC 同步串行传输码值与增量信号 带 EnDat 接口的绝对式编码器能够精确地将串行传输的绝对位置值与增量信号保持同 n = 0 至 7; 取决于系统 连续时钟 步 在后续电子设备时钟信号的第一个下降 沿 ( 锁存信号 ), 编码器上各刻轨的扫描信号和计数器被锁存, 另外供后续电子设备细分用的正弦增量的 A/D 转换器也被锁存 编码器 后续电子设备 锁存信号 时钟 串行接口传输的码值确切地对应一个增量 信号周期 位置值一定在一个增量信号的正弦周期之内 所以, 后续电子设备能够将细分后的增量信号直接添加到串行传输的码 1 VPP 计数器 比较器 值上 1 VPP 采样和保持 细分 并行接口 开机并完成第一次位置值传输后, 后续电子设备就得到了两个冗余的位置值 由于 EnDat 数据接口的编码器能保证无论连接电缆有多长, 其串行传输的绝对位置值与增量信号总能保证精确同步, 所以后续电子设备 可以比较这两个值 由于 EnDat 数据接口的传输时间不超过 50 µs, 所以其监测功能可以支持很高的轴速 这个能力是现代机床和高安全性系统所必须的 44

45 参数和存储区编码器提供多个保存参数的存储区 后续电子设备可以读取存储区中的信息, 其中有些信息还允许编码器制造商 OEM 厂商甚至最终用户写入 也有些存储区是只读的 大多数情况下, 参数都是 OEM 厂家设置的有关编码器功能和 EnDat 接口的 因此更换编码器时, 必须确保参数设置正确无误 如果在设置机床参数时没有 OEM 数据的话, 将导致故障 因此, 如果怀疑参数设置不正确的话, 必须联系 OEM 厂家 编码器制造商参数这个写保护的存储区存放着与特定编码器有关的全部规格信息, 例如编码器类型 ( 直线光栅尺 / 角度编码器 单转 / 多转等 ) 信号周期 每转位置数 位置值的传输格式 旋转方向 最高允许的转速和转速与精度的关系 对报警和警告信号的支持 零件号及序列号等 这些信息是参数自动配置的基础 在一个单独的存储区中保存的 EnDat 2.2 参数类型有 : 附加信息 温度 加速度 是否支持诊断和出错信息等状态 OEM 厂商参数 OEM 厂商可以在这个允许自定义的存储区中保存自己信息, 例如编码器安装在电机中的话, 可以用它保存电机的 电子 ID 标签 以提供电机型号 最大额定电流等信息 工作参数这个存储区供用户记录原点平移和诊断配置信息 它可以是写保护的 工作状态这个存储区可以为诊断功能提供详细报警或警告信息 还可以激活 OEM 厂商参数及工作参数存储区的写保护并能查询其状态 一旦被激活, 将无法取消写保护 安全系统采用 EnDat 2.2 接口的高安全性编码器可应用在安全系统中 相应系统按照 IEC ,ISO 和 EN 标准要求检查 监测和诊断功能 EnDat 接口可以对编码器进行全面监测无需附加传输线 编码器支持的报警和警告信号保存在 编码器制造商参数 存储区中 出错信息一旦发生可能导致不正确位置值的编码器故障的话, 它将立即发出出错信息 发生故障的确切原因保存在 工作状态 存储器中, 并可被详细地查询 例如以下错误 : 光源故障 信号幅值不足 位置值计算错误 供电电压太高或太低 电流消耗过大出现错误时,EnDat 接口发送错误 Bit 错误 1 和错误 2( 仅限 EnDat 2.2 指令 ) 这些都是监测功能类的信号, 也用作监测故障 两种出错信息相互独立地生成 警告信息警告信息的集合 Bit 以附加信息的状态数据发送 警告信息包括达到或超过编码器极限值, 如轴速 由调压方式补偿光源亮度的极限值等而尚不会造成位置测量值不正确情况 警告功能是一项预防功能, 以最大限度缩短停机时间 绝对式编码器 增量信号 *) 后续电子设备» 1 VPP A*)» 1 VPP B*) 循环冗余校验为了增强数据传输可靠性, 在数据字各 Bit 值的逻辑处理中全部采用循环冗余校验 (CRC) 每次传输数据的最后是 5 位长的 CRC 码 CRC 由接收电路解码并与数据字进行比较 这样能极大地消除数据传输过程中因干扰所引发的错误 绝对位置值 EnDat 接口 接 工作参数 工作状态 OEM 厂商 参数 编码器制造商参数 EnDat 2.1 EnDat 2.2 *) 取决于编码器 45

46 针脚编号 17 针 M23 连接器 电源增量信号 1) 绝对位置值 U P 传感器 U P 0 V 传感器 0 V 内屏蔽 A+ A- B+ B- DATA DATA CLOCK CLOCK 棕色 / 绿色 蓝色白色 / 绿色 白色 / 绿色 / 黑色 黄色 / 黑色 兰色 / 黑色 红色 / 黑色 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 : 传感器在内部与相应的电源线相连禁止使用空针脚或空线! 1) 仅限订购标识为 EnDat 01 和 EnDat 02 8 针 M12 连接器 电源 绝对位置值 U P 1) U P 0V 1) 0V DATA DATA CLOCK CLOCK 蓝色棕色 / 绿色白色白色 / 绿色灰色粉色紫色黄色 电缆屏蔽层接外壳 ;U P = 电源电压禁止使用空针脚或空线! 1) 用于并行电源线 15 针 D-sub 型接头, 针式用于连接 IK 115/IK 215 电源 15 针 D-sub 接头, 孔式用于连接 HEIDENHAIN 控制器和 IK 220 1) 增量信号 绝对位置值 U P 传感器 U P 0V 传感器 0 V 内屏蔽 A+ A- B+ B- DATA DATA CLOCK CLOCK 棕色 / 绿色 蓝色白色 / 绿色 白色 / 绿色 / 黑色 黄色 / 黑色 兰色 / 黑色 红色 / 黑色 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 : 传感器在内部与相应的电源线相连禁止使用空针脚或空线! 1) 仅限订购标识为 EnDat 01 和 EnDat 02 46

47 接口 Fanuc 和 Mitsubishi 针脚编号 Fanuc 针脚编号凡 HEIDENHAIN 公司的编码器型号后带 F 字母的表示它用于连接以下接口的 Fanuc 控制系统 Fanuc 01 串口 1 MHz 通信速率 Fanuc 02 串口 1 MHz 至 2 MHz 通信速率 15 针 Fanuc 接头 针 HEIDENHAIN 连接器 电源 绝对位置值 9 18/ U P 传感器 U P 0V 传感器 0 V 屏蔽串行数据串行数据数据请求数据请求 棕色 / 绿色 蓝色白色 / 绿色白色 - 灰色粉色紫色黄色 外壳屏蔽 ;U P = 电源电压传感器 : 传感器在内部与相应的电源线相连禁止使用空针脚或空线! Mitsubishi 针脚编号凡 HEIDENHAIN 公司的编码器型号后带 M 字母的表示用于连接 Mitsubishi 高速串口 20 针 Mitsubishi 接头 针 HEIDENHAIN 连接器 电源 绝对位置值 U P 传感器 U P 0V 传感器 0 V 串行数据 串行数据请求帧请求帧 棕色 / 绿色蓝色白色 / 绿色白色灰色粉色紫色黄色 外壳屏蔽 ;U P = 电源电压传感器 : 传感器在内部与相应的电源线相连禁止使用空针脚或空线! 47

48 连接件和电缆 一般信息 接头 ( 绝缘 ): 带锁紧螺母的连接件有针式和孔式两种触点 连接器 ( 绝缘 ): 外螺纹连接件 有针式或孔式触点 M12 图符 图符 M12 M23 M23 中心紧固的安装式 固定用孔 M23 连接器 法兰座 : 永久固定在编码器或外壳上, 带外螺纹 ( 同连接器 ), 有针式或孔式两种触点 带法兰的安装式连接器 M23 图符 M23 接头上的针脚编号方向与连接器或法兰座上的编号方向相反, 包括触点为 针式触点或是孔式触点 连接件结合后的防护等级可达 IP 67(D-sub 接头 :IP 50;IEC ) 未连接时, 无防护能力 法兰座和 M23 安装式连接器附件 D-sub 接头 : 用于连接 HEIDENHAIN 公司的控制系统 计数卡和 IK 绝对值计数卡 图符 钟形密封圈 ID 螺纹金属防尘盖 ID ) 内置细分电路 48

49 适配电缆 增量式直线光栅尺 电缆直径 LB 382/372 LF 183 LF 481 LS 187/177 LS 487/477 适配电缆 M23 连接器 ( 针式 ) 6 mm xx xx xx 无接头的适配电缆 6 mm xx xx xx 适配电缆 M23 接头 ( 针式 ) 6 mm 4.5 mm xx xx xx xx 带金属外皮的 M23 接头 ( 针式 ) 适配电缆适配电缆 15 针 D-sub 接头 10 mm xx xx xx 6 mm xx xx xx 绝对式直线光栅尺 -EnDat 电缆直径 LC 183 LC 483 带增量信号 LC 183 LC 483 不带增量信号 适配电缆 M23 连接器 ( 针式 ) 带金属外皮的 M23 连接器 ( 针式 ) 适配电缆 适配电缆 D-sub 型接头 适配电缆 M23 连接器 ( 针式 ) 带金属外皮的 M12 连接器 ( 针式 ) 适配电缆 M12 M12 6 mm xx - 10 mm xx - 6 mm xx mm xx 10 mm xx 绝对式直线光栅尺 -Fanuc/Mitsubishi 电缆直径 LC 193 F LC 493 F LC 193 M LC 493 M 适配电缆 M23 连接器 ( 针式 ) 6 mm 4.5 mm xx 带金属外皮的 M23 连接器 ( 针式 ) 适配电缆 10 mm xx 适配电缆 Fanuc 接头 6 mm 4.5 mm xx - - 带金属外皮的 Fanu 接头适配电缆 10 mm xx - 可供的电缆长度 :1 m/3 m/6 m/9 m 49

50 连接电缆»1 V PP «TTL EnDat 12 针 M23 用于» 1V PP «TTL 17 针 M23 用于带增量信号 SSI 的 EnDat 18 针 M12 用于无增量信号的 EnDat PUR 连接电缆 8 芯 : [( mm2)+( mm2)] Ø 6 mm 12 芯 : [4( mm2)+(4 0.5 mm2)] Ø 8 mm 17 芯 : [( mm2)+ 4( mm2)+(4 0.5 mm2)] Ø 8 mm 全套接头 ( 孔式 ) 和连接器 ( 针式 ) xx xx xx 全套接头 ( 孔式 ) 和接头 ( 针式 ) xx - - 全套接头 ( 孔式 ) 和 D-sub 接头 ( 孔式 ), 连接 IK 220 全套接头 ( 孔式 ) 和 D-sub 接头 ( 针式 ), 连接 IK 115/IK xx xx xx xx xx 一个接头 ( 孔式 ) xx xx xx 仅电缆无接头,Ø 8 mm 对应的电缆连接件和编码器电缆接头接头 ( 孔式 ) 电缆 Ø 8 mm 连接后续电子设备的电缆接头 接头 ( 针式 ) 电缆 Ø 4.5 mm Ø 8 mm Ø 6 mm 连接电缆上的连接器连接器 ( 针式 ) 电缆 Ø 4.5 mm Ø 6 mm Ø 8 mm 安装在后续电子设备上的法兰座法兰座 ( 孔式 ) 安装式连接器 法兰 ( 孔式 ) Ø 6 mm Ø 8 mm 法兰 ( 针式 ) Ø 6 mm Ø 8 mm 中心固定 ( 针式 ) Ø 6 mm 适配接头» 1 V PP /11 μa PP 用于将 1 V PP 信号转为 11 µa PP 信号 ; M23 接头 ( 孔式 )12 针和 M23 接头 ( 针式 ) 9 针

51 连接电缆 Fanuc Mitsubishi 用于 Fanuc 用于 Mitsubishi PUR 连接电缆 全套 17 针 M23 接头 ( 孔式 ) 和 Fanuc 接头 [(2 x 2 x 0.14 mm2)+(4 x 1 mm2)] Fanuc 电缆 Ø 8 mm xx - 全套 17 针 M23 接头 ( 孔式 ) 和 20 针 Mitsubishi 接头 [(2 x 2 x 0.14 mm2)+(4 x 0.5 mm2)) 全套 17 针 M23 接头 ( 孔式 ) 和 10 针 Mitsubishi 接头 [(2 x 2 x 0.14 mm2)+(4 x 1 mm2)] 无接头电缆 [(2 x 2 x 0.14 mm2)+(4 x 1 mm2)] Mitsubishi 20 针 Mitsubishi 10 针 电缆 Ø 6 mm xx 电缆 Ø 8 mm xx 电缆 Ø 8 mm

52 一般电气信息 电源编码器需要采用直流稳压后的电压 U P 为电编码器开机 / 关机特性源 有关电源和所需电流大小, 参见相应 技开机后的 t SOT = 1.3 s 时间之后, 输出信号有术参数 直流电压最大允许波动量为: 效 ( 见图 ) 在 t SOT 时间内, 信号电平可为 高频干扰 5.5 V 以内的任何电压 (HTL 信号编码器为 U PP < 250 mv,du/dt > 5 V/μs UPmax 电平以内 ) 如果细分电路位于编码 低频基波干扰器或电源之间的话, 必须考虑细分电子单元 U PP < 100 mv 开机和关机特性 关闭电源时, 或供电电压所述值为在光栅尺或编码器端的测量值, 即低于 U min 时, 输出信号也无法被识别 这些测量值无电缆影响 可以用编码器的传感器数据仅适用于样本中的编码器, 不适用于定线监测和调整电压 如果没有可调电源, 可制接口电路 将传感器线作为额外电源线, 使电压压降减小一半 编码器新增功能和更高性能可能需要的开电压压降的计算公式为 : 机时间更长 ( 长于 t SOT ) 如果您负责开发 L C I 后续电子单元的话, 请与 HEIDENHAIN 联 ΔU = A P 系 其中 ΔU: 线电压压降, 单位为 V 绝缘 L C : 电缆长度, 单位为 m 编码器外壳与内部电路绝缘 I: 光栅尺或编码器电流消耗, 单位为 ma( 参见 技术参数 ) 额定浪涌电压 :500 V(VDE 0110 第 1 部分 A P : 电源线截面积, 单位 :mm2 过压类别 II,2 级污染的推荐值 ) 电源启动过渡过程和开关机特性 电缆高安全性应用只能使用 HEIDENHAIN 公司的电缆 技术参数 中的电缆长度仅适用于 HEIDENHAIN 公司的电缆和推荐的后续电子设备的输入电路 耐久性所有编码器都使用聚氨脂 (PUR) 电缆 PUR 电缆符合 VDE 0472 有关耐油 耐水及耐微生物要求 这种电缆不含 PVC 和硅酮, 符合 UL 安全标准 在电缆上印有 UL 认证 AWM STYLE V E63216 温度范围 HEIDENHAIN 公司的电缆可用于 : 固定敷设 -40 至 85 反复弯曲 -10 至 85 最高温度不允许超过 100 C, 但此时它们的耐水及耐微生物的能力将降低 如需帮助, 请与 HEIDENHAIN 德国总部联系 弯曲半径允许的弯曲半径 R 取决于电缆的直径和使用状态 : 固定敷设 U U p max U p min U PP 反复弯曲 t SOT 反复弯曲 无效输出信号 : 有效 无效 只能将 HEIDENHAIN 公司的位置编码器连接到后续电子设备上, 而后续电子设备的电源必须对线电源电路采取双屏蔽或强化屏蔽措施 参见 IEC :1992 修订版, 411 章 直接或间接接触保护 (PELV 或 SELV) 如果位置编码器或电子设备将被用在高安全性要求的应用场合的话, 必须为它们提供超低压防护 (PELV) 过流保护或根据需要提供过压保护措施 电缆电源线截面积,A P 弯曲半径 R 1V PP /TTL/HTL 11 μa PP EnDat/SSI 17 针 EnDat4) 8 针 固定敷设 反复弯曲 mm 0.05 mm 8 mm 40 mm 4.5 mm 0.14/0.05 2) mm mm mm mm 2 10 mm 50 mm 5.1 mm 6 mm 0.19/0.14 3) mm mm mm 2 20 mm 75 mm 1) 10 mm 35 mm 75 mm 2 8 mm 0.5 mm 1 mm mm 2 1 mm 2 40 mm 50 mm 1) 14 mm 100 mm 100 mm 52 1) 金属外皮 2) 长度计 3) LIDA 400 4) 包括发那科 (Fanuc), 三菱 (Mitsubishi)

53 电气系统允许最高轴速 / 运动速度 信号无噪声传输 编码器最大允许的轴速或编码器运动速度 取决于 电磁兼容性 /CE 相符性 机械系统最高允许轴速 / 运动速度 ( 如有, 如果安装正确的话和使用 HEIDENHAIN 公 参见 技术参数 ) 和 电气系统最大允许的轴速或移动速度 正弦输出信号的编码器, 电气系统最高允许轴速 / 移动速度取决于 -3dB/-6dB 截止 司的电缆及电缆组件的话,HEIDENHAIN 公司的编码器符合电磁兼容性标准 89/336/EEC 以下方面的规定 : 抗噪性能 (IEC ) 特别是 : 频率或后续电子设备最高允许输入频率 - 静电放电 IEC 方波信号编码器, 电气系统最高允许轴速 - 电磁场 IEC 冲击 IEC / 移动速度取决于 - 浪涌 IEC 编码器最高允许扫描频率 f max 和 - 传导干扰 IEC 后续电子设备允许的最小边缘 - 电源频率磁场 间距 a EN 脉冲磁场 EN 角度或旋转编码器 干扰 EN : f max n max = z 特别是 : - 工业 科研和医疗 (ISM) 设备 EN 直线光栅尺 - 用于信息技术设备 EN v max = f max SP 测量信号传输 - 电气噪声抗干扰性能 和 : n max : 电气系统允许转速, 单位为 rpm v max : 电气系统允许移动速度, 单位为 m/min f max : 编码器最高扫描 / 输出频率或后续电子电路输入频率, 单位为 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, 单位为 µm 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 可能的噪声源有 : 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 仅使用 HEIDENHAIN 公司电缆 使用带金属外壳的接头或端子盒 不要接收任何无关信号 连接光栅尺或编码器 接头 端子盒和信号处理电子装置的外壳与电缆屏蔽线 在电缆引线处连接屏蔽, 尽可能做到无感连接 ( 接触距离短, 全面积接触 ) 将整个屏蔽系统与保护地线连接 禁止将松开的端子壳接触到其它金属表面上 电缆屏蔽网具有等电位连接导线作用 如果需要在整个系统中补偿电流的话, 必须提供单独的等电位连接导线 有关 小截面导线的保护连接 信息, 请见 EN /4.98 中的 章 禁止将信号电缆直接置于干扰源附近, ( 感性器件, 例如接触器 电机 变频器 电磁线圈等 ) 应将干扰源与信号电缆进行充分退藕, 在空间中将其相隔 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 参见 EN /4.98 章 节有关电缆和线电源部分, 以及 EN /09.01,6.7 章中有关接地和电位补偿部分 如果将多转编码器用在 30 mt 以上的电磁场中, 建议您与 HEIDENHAIN 的德国总部联系 电缆屏蔽网和光栅尺或编码器及后续电子设备的金属外壳都有屏蔽功能 外壳的电位必须相同, 并应通过机床底座或单独的电位补偿线连接到信号的主地线上 电位补偿线的截面积不应小于 6 mm2(cu) 距干扰源的最小距离 53

54 信号处理电子设备 IBV 系列细分和数字化电子电路细分和数字化电子电路可以细分和数字化 HEIDENHAIN 公司编码器的正弦输出信号 (» 1 V PP ), 细分倍数最高达 100 倍, 并将其转换成系列 TTL 方波脉冲信号 输入信号 IBV 101 IBV 102 IBV 660 APE 371» 1 V PP 编码器输入 法兰座,12 针孔式 15 芯 D-sub 接头 细分 ( 可调 ) 5 倍 10 倍 25 倍 50 倍 100 倍 25 倍 50 倍 100 倍 200 倍 400 倍 5 倍 10 倍 20 倍 25 倍 50 倍 IBV 101 更多信息, 参见 IBV 100,IBV 600 和 APE 371 产品信息 输出信号 电源 5 V ± 5% 2 路 TTL 方波脉冲信号 U a1 和 U a2 以及其反相信号 和 参考脉冲 U a0 和 故障监测信号 极限和报警信号 H,L(APE 371) IK 220 通用型 PC 计数卡 IK 220 是一个 PC 机扩展卡, 用于记录两个增量式或绝对式直线或角度编码器的测量值 细分和计数电子设备将正弦形输入信号细分至 4096 倍频 本卡自带驱动软件 IK 220 输入信号 ( 可切换 )» 1 V PP» 11 μa PP EnDat 2.1 SSI 编码器输入 两个 D-sub 型接头 (15 针 ), 针式 输入频率 500 khz 33 khz - 电缆长度 60 m 10 m 信号细分 ( 信号周期 : 测量步距 ) 最高达 4096 倍 测量值的数据寄存器 ( 每通道 ) 内存 48 bit( 使用 44 bit) 可存储 8192 个位置值 接口 PCI 总线 ( 即插即用 ) 更多信息, 参见 IK 220 产品信息 驱动软件和演示程序 尺寸 Windows98/NT/2000/XP VISUAL C++ VISUAL BASIC 和 BORLAND DELPHI 约 190 mmx100 mm 54

55 HEIDENHAIN 测量设备 PWM 9 是一种通用测量仪, 用于检验和调整 HEIDENHAIN 公司的增量式编码器 通过不同扩展组件, 可检查不同光栅尺或编码器信号 测量值显示在 LCD 屏幕上 软键操作方便简单 输入信号 功能 PWM 9 扩展模块 ( 接口板 ), 支持 11μA PP,1 V PP,TTL,HTL, EnDat 2.1*/SSI*/ 换向信号 * 不显示位置值或参数 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, 细分倍数在 1024 倍以内可选 调整敞开式直线光栅尺 输出信号 将输入信号提供给后续电子设备 连接示波器的 BNC 插座 电源 尺寸 10 至 30 V, 最大 15 W 150 mm 205 mm 96 mm IK 215 是一种 PC 机适配卡, 用于检验和测试带 EnDat 或 SSI 接口的 HEIDENHAIN 公司的编码器 通过 EnDat 接口可以读取和写入参数 编码器输入 接口 IK 215 EnDat( 绝对值或增量信号 ) 或 SSI PCI 总线,2.1 版 应用软件操作系统 : 功能特性 : Windows 2000/XP 显示位置值增量信号计数器 EnDat 功能 ExI 1100/1300 的安装向导 信号细分倍数用于增量信号 尺寸 最高达 倍 100 mm x 190 mm 55

56 约翰内斯 海德汉博士 ( 中国 ) 有限公司 地址 : 北京市顺义区天竺空港工业区 A 区天纬三街 6 号邮编 : 电话 : 传真 : sales@heidenhain.com.cn 上海办事处 地址 : 上海市徐汇区天钥桥路 333 号腾飞大厦 8 层邮编 : 电话 : , 传真 : shanghai@heidenhain.com.cn 广州办事处地址 : 广东省广州市黄埔大道西 76 号富力盈隆广场 305 室邮编 : 电话 : 传真 : guangzhou@heidenhain.com.cn 沈阳办事处地址 : 辽宁省沈阳市和平区和平北大街 69 号总统大厦 C 座 1808 室邮编 : 电话 : , 传真 : shenyang@heidenhain.com.cn 西安办事处 地址 : 陕西省西安市长安北路 91 号富城国际大厦 907 室 邮编 : 电话 : , 传真 : xian@heidenhain.com.cn 成都办事处地址 : 四川省成都市人民南路一段 86 号城市之心 19 楼 F 座邮编 : 电话 : 传真 : chengdu@heidenhain.com.cn 哈尔滨办事处地址 : 黑龙江省哈尔滨市南岗区长江路 99-9 号辰能大厦 1308 室邮编 : 电话 : 传真 : harbin@heidenhain.com.cn 公司网址 : << 欢迎下载电子样本 >> 海德汉有限公司 地址 : 香港九龙观塘开源道 49 号创贸广场 1502 室电话 : 传真 : sales@heidenhain.com.hk 海德汉亚太有限公司 地址 : 新加坡 51 乌美弯邮编 : 电话 : 传真 : 电传 : info@heidenhain.com.sg _Z3 50 6/2007 H 于北京印刷 如有改动, 恕不另行通知