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1 伺服驱动编码器 2016 年 11 月

2 November 2015 August 2013 September 2011 für gesteuerte Werkzeugmaschinen August 2012 Produktübersicht Oktober 2007 Produktübersicht Januar 2009 Oktober 2015 April 2016 本样本不是海德汉公司全线产品的介绍 只适用于选择伺服驱动编码器 样本旋转编码器 产品介绍电梯行业的旋转编码器 选型表是关于海德汉公司所有电机驱动编码器的概要信息以及最重要的技术参数信息 技术特性说明是关于电机驱动旋转编码器 角度编码器和直线光栅尺的基本信息 Drehgeber Drehgeber für die Aufzugsindustrie 有关安装信息和详细技术参数, 参见专为驱动技术开发的旋转编码器 其它旋转编码器信息, 参见其单独产品样本 样本内置轴承角度编码器 产品介绍防爆旋转编码器 Winkelmessgeräte mit Eigenlagerung Drehgeber für explosionsgefährdete Bereiche (ATEX) 有关选型表中直线光栅尺和角度编码器的安装 技术参数和尺寸信息, 详见相应的产品样本 Winkelmessgeräte ohne Eigenlagerung 样本无内置轴承角度编码器 Modulare Winkelmessgeräte mit magnetischer Abtastung 样本模块型角度编码器磁性扫描 样本直线光栅尺用于 NC 数控机床 样本敞开式直线光栅尺 Längenmessgeräte Offene Längenmessgeräte 有关所有可用接口的全面说明和一般电气信息, 参见海德汉编码器接口样本, ID xx 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 本产品遵循的标准 (ISO,EN 等 ), 请见样本中的标注

3 目录 概要 选型表说明 6 内置在电机中的旋转编码器 8 安装在电机中的旋转编码器 10 内置在电机或空心轴电机中的旋转编码器和角度编码器 16 直线电机驱动的敞开式直线光栅尺 18 技术特性和安装信息 三相交流电机和直流电机的旋转编码器和角度编码器 22 HMC 6 24 直线电机驱动的直线光栅尺 26 高安全性位置测量系统 28 测量原理 30 测量精度 33 机械结构, 安装和辅件 36 一般机械信息 46 技术参数 内置轴承旋转编码器 ECN/EQN 1100 系列 54 ERN ERN ECN/EQN 1300 系列 60 ECN/EQN 400 系列 64 ERN 1300 系列 66 EQN/ERN 400 系列 68 ERN 401 系列 70 无内置轴承旋转编码器 ECI/EQI 1100 系列 72 ECI/EBI 1100 系列 74 ECI/EQI 1300 系列 EnDat01 76 ECI/EQI 1300 系列 EnDat22 78 ECI/EBI 100 系列 80 ERO 1200 系列 82 ERO 1400 系列 84 电气连接 接口 86 电缆和连接件 98 接口电子电路 107 诊断和测试设备 109

4 伺服驱动编码器 伺服驱动的控制系统需要测量系统提供位置和速度控制单元所需的反馈信息和电子换向信号 编码器性能对电机的重要特性具有决定性影响, 例如 : 定位精度 速度稳定性 带宽, 它决定对驱动指令信号的响应速度和抗干扰性能 功率损耗 大小 噪音 安全 数字位置和速度控制系统 旋转编码器 ( 实际位置值, 实际速度值, 换向信号 ) ϕ i i i 计算转速 ϕ s n i is n s 位置控制单元速度控制单元解耦电流控制单元变频器 海德汉公司为旋转电机和直线电机提供所需的全面产品 : 带或不带换向刻轨的增量式旋转编码器和绝对式旋转编码器 增量式和绝对式角度编码器 增量式和绝对式直线光栅尺 增量式模块型编码器 旋转编码器 4

5 本样本中的所有海德汉编码器都具有方便电机制造商安装和接线的特点, 而且安装和接线成本低 用于旋转电机的编码器都具有总长较短的优点 有些特别设计的编码器还具有通常由限位开关这类安全设备提供的功能 概要 数字 驱动系统的电机 ( 数字位置和速度控制 ) 旋转编码器 角度编码器 直线光栅尺 5

6 选型表说明 下面几页的编码器选型表适用于各种电机结构 编码器尺寸和输出信号与特定电机类型 ( 直流或交流 ) 有关 安装在电机中的旋转编码器强制通风电机的旋转编码器可安装在电机外壳中也可安装在电机内 由于这样将使编码器长期暴露在电机内未经过滤的强对流空气中, 所以必须具有很好的防护措施, 例如达到 IP64 或更高等级 允许的工作温度几乎不会超过 100 C 选型表提供了以下信息 : 高固有频率的安装式定子联轴器的旋转编码器几乎无任何电机驱动带宽的限制 分离式联轴器的旋转编码器特别适用于隔离安装 提供高质量正弦输出信号的增量式旋转编码器适用于数字速度控制 纯数字传输或带附加正弦 TTL 或 HTL 增量信号的绝对式旋转编码器 TTL 或 HTL 兼容输出信号的增量式旋转编码器 有关带功能安全特性标识的高安全性位置编码器的旋转编码器介绍 参见第 10 页 选型表 内置在电机中的旋转编码器对于无独立通风的电机, 旋转编码器安装在电机壳中 这种结构对编码器没有很高的防护要求 但是, 电机壳内的工作温度能达到 100 C 以上 选型表提供了以下信息 : 最高工作温度达 120 C 的增量式旋转编码器和最高工作温度达 115 C 的绝对式旋转编码器 高固有频率的安装式定子联轴器的旋转编码器几乎无任何电机驱动带宽的限制 高质量正弦输出信号的数字速度控制增量式旋转编码器甚至能工作在高温环境下 纯串行数据传输的绝对式旋转编码器 适用于 HMC 6 单电缆解决方案 或附加正弦增量信号 同步电机应用的带附加换向信号的增量式旋转编码器 带 TTL 兼容输出信号的增量式旋转编码器 有关带功能安全特性标识的高安全性位置编码器的旋转编码器介绍 参见第 8 页 选型表 6

7 内置在电机或空心轴电机中的旋转编码器, 模块型编码器和角度编码器这些电机的旋转编码器和角度编码器采用空心轴结构, 目的之一是方便地将电源线穿过电机轴和穿过编码器 根据应用条件, 编码器的防护等级需 IP66( 例如用光学扫描的模块型编码器 ), 机床设计中必须避免编码器被污染 选型表提供了以下信息 : 钢栅鼓测量基准的角度编码器和模块型编码器支持的转轴转速高达 rpm 内置轴承编码器, 带定子联轴器或模块型结构 高质量绝对式及 / 或增量式输出信号的编码器 宽带宽控制环高加速性能的编码器 参见第 16 页 选型表 直线电机的直线光栅尺直线电机的直线光栅尺为位置控制单元和速度控制单元提供实际值信息 因此, 它构成直线电机驱动的伺服功能基础 对这类应用, 推荐使用直线光栅尺 : 沿测量方向加速时位置偏差小 能承受较高横向加速度和振动作用 能适应高速应用 用纯数字传输方式或高质量正弦增量信号提供绝对位置信号 敞开式直线光栅尺的特点是 : 精度高 运动速度快 非接触扫描, 即读数头与光栅尺间无摩擦敞开式直线光栅尺适用于超净环境应用, 例如用于测量机或半导体工业的生产设备 参见第 18 页 选型表 封闭式直线光栅尺的特点是 : 防护性能好 安装简单因此, 封闭式直线光栅尺是用于空气中有液体和颗粒应用环境的理想选择, 例如机床 参见第 20 页 选型表 7

8 选型指南内置在电机中的旋转编码器 防护等级 : 最高达 IP40(EN ) 系列 外形尺寸 机械允许转速 定子联轴器 固有频率 内置轴承和安装式定子联轴器的旋转编码器 最高工作温度 供电电压 ECN/EQN/ERN rpm 1000 Hz 115 C DC 3.6 V 至 14 V 6000 rpm 1600 Hz 90 C DC 5 V ±0.5 V ECN/EQN/ERN rpm/ rpm 1800 Hz 115 C DC 3.6 V 至 14 V ( 不适用于 ERN) rpm 120 C ERN 1381/4096: 80 C DC 5 V ±0.5 V DC 5 V ± 0.25 V DC 10 V 至 28.8 V 无内置轴承旋转编码器 ECI/EQI rpm/ rpm 110 C DC 3.6 V 至 14 V ECI/EBI C ECI/EQI rpm/ rpm 115 C DC 4.75 V 至 10 V DC 3.6 V 至 14 V ECI rpm 115 C DC 3.6 V 至 14 V EBI 100 ERO rpm 100 C DC 5 V ± 0.5 V ERO rpm 70 C DC 5 V ± 0.5 V DC 5 V ± 0.25 V DC 5 V ± 0.5 V 如需功能安全特性, 可按要求提供 8 2) 内部细分 5/10/20/25 倍后

9 每圈信号周期数每圈位置数可分辨圈数接口型号更多信息 (13 bit) /4096 EnDat 2.2/01 带» 1 V PP ECN 1113/EQN 1125 第 54 页 (23 bit) EnDat 2.2/22 ECN 1123 /EQN 至 条块换向信号 «TTL ERN 1123 第 58 页 512/ (13 bit) /4096 EnDat 2.2/01 带» 1 V PP ECN 1313/EQN 1325 第 60 页 (25 bit) EnDat 2.2/22 ECN 1325 /EQN /2048/4096 «TTL ERN 1321 第 66 页 3 条块换向信号 ERN /2048/4096» 1 V PP ERN 正弦换向的 Z1 刻轨 ERN (24 bit) /4096 DRIVE-CLiQ ECN 1324 S/EQN 1336 S 第 62 页 (19 bit) /4096 EnDat 2.2/22 ECI 1119 /EQI 1131 第 72 页 (18 bit) / ) ECI 1118/EBI 1135 第 74 页 (19 bit) /4096 EnDat 2.2/01 带» 1 V PP ECI 1319 /EQI 1331 第 76 页 EnDat 2.2/22 第 78 页 (19 bit) EnDat 2.1/01 带» 1 V PP ECI 119 第 80 页 EnDat 2.2/ ) EnDat 2.2/22 EBI /2048 «TTL ERO 1225 第 82 页» 1 V PP ERO /1000/1024 «TTL ERO 1420 第 84 页 5000 至 ) «TTL ERO /1000/1024» 1 V PP ERO ) 多圈功能通过使用后备电池供电的多圈计数器实现 9

10 安装在电机中的旋转编码器 防护等级 : 最高达 IP64(EN ) 系列 外形尺寸 机械允许转速 定子联轴器 固有频率 最高工作温度 供电电压 内置轴承和安装式定子联轴器的旋转编码器 ECN/ERN 100 D 30 mm: 6000 rpm D > 30 mm: 4000 rpm 1100 Hz 100 C DC 3.6 V 至 14 V DC 5 V ± 0.5 V ECN/EQN/ERN 400 定子联轴器 6000 rpm 两个轴夹 ( 仅限空心轴 ): rpm 85 C DC 10 V 至 30 V 定子联轴器 : 1500 Hz 万能定子联轴器 : 1400 Hz 100 C DC 3.6 V 至 14 V DC 4.75 V 至 30 V 万能定子联轴器 DC 5 V ± 0.5 V DC 10 V 至 30 V 70 C 100 C DC 5 V ± 0.5 V ECN/EQN/ERN 400 定子联轴器 6000 rpm 两个轴夹 ( 仅限空心轴 ): rpm 定子联轴器 : 1500 Hz 万能定子联轴器 : 1400 Hz 100 C DC 10 V 至 30 V DC 4.75 V 至 30 V DC 3.6 V 至 14 V ECN/EQN/ERN 400 涨紧圈联轴器 rpm/ rpm 平面型联轴器 ( 不适用于 ERN) rpm 涨紧圈联轴器 : 1800 Hz 平面型联轴器 : 400 Hz DC 10 V 至 28.8 V 100 C DC 3.6 V 至 14 V DC 5 V ± 0.5 V DC 5 V ± 0.25 V 如需功能安全特性, 可按要求提供 10

11 每圈信号周期数每圈位置数可分辨圈数接口型号更多信息 (13 bit) EnDat 2.2/01 带» 1 V PP ECN 113 样本 : 旋转 编码器 (25 bit) EnDat 2.2/22 ECN 至 5000 «TTL/» 1 V PP ERN 120/ERN 180 «HTL ERN / (13 bit) /4096 EnDat 2.2/01» 1 V PP ECN 413/EQN (25 bit) EnDat 2.2/22 ECN 425/EQN (13 bit) SSI ECN 413/EQN 至 5000 «TTL ERN 420 «HTL ERN 430 «TTL ERN 至 5000» 1 V PP ERN 至 (13 bit) /4096 EnDat H HTL SSI 41H HTL 512 至 4096 EnDat T TTL SSI 41T TTL EQN 425 样本 : 旋转编码器 Þi: (25 bit) 4096 Fanuc05 ECN 425 F/EQN 437 F (25 bit)/ (23 bit) Mit03-4 ECN 425 M/EQN 435 M (24 bit) DQ01 ECN 424 S/EQN 436 S (13 bit) /4096 EnDat 2.2/01 带» 1 V PP ECN 413/EQN 425 第 64 页 (25 bit) EnDat 2.2/22 ECN 425 /EQN 至 5000 «TTL ERN 421 产品信息 2048 正弦换向的 Z1 刻轨 ERN

12 安装在电机中的旋转编码器 防护等级 : 最高达 IP64(EN ) 系列 外形尺寸 机械允许转速 定子联轴器 固有频率 最高工作温度 供电电压 内置轴承和安装式定子联轴器的旋转编码器 ECN/EQN/ERN rpm 1500 Hz 100 C DC 3.6 V 至 14 V DC 4.75 V 至 30 V DC 3.6 V 至 14 V ERN 1023 DC 5 V ± 0.5 V 70 C DC 10 V 至 30 V DC 5 V ± 0.25 V 6000 rpm 1600 Hz 90 C DC 5 V ± 0.5 V 西门子驱动的内置轴承和扭力架旋转编码器 EQN/ERN rpm 100 C DC 3.6 V 至 14 V DC 10 V 至 30 V DC 5 V ± 0.5 V DC 10 V 至 30 V ERN rpm 100 C DC 5 V ± 0.5 V DC 10 V 至 30 V 内部 5/10/20/25 倍细分后 12

13 每圈信号周期数每圈位置数可分辨圈数接口型号更多信息 (13 bit) /4096 EnDat 2.2/01 带» 1 V PP ECN 1013/EQN 1025 样本 : 旋转 编码器 SSI (23 bit) EnDat 2.2/22 ECN 1023/EQN 至 3600 «TTL/» 1 V PP ERN 1020/ERN 1080 «HTL ERN 至 «TTL ERN 至 条块换向信号 «TTL ERN 1023 第 56 页 (13 bit) 4096 EnDat 2.1/01 带» 1 V PP EQN 425 第 68 页 SSI 1024 «TTL ERN 420 «HTL ERN «TTL ERN 421 第 70 页 «HTL ERN

14 安装在电机中的旋转编码器 防护等级 : 最高达 IP64(EN ) 系列 外形尺寸 机械允许转速 定子联轴器 固有频率 最高工作温度 供电电压 内置轴承分离式联轴器的旋转编码器 ROC/ROQ/ROD 400 RIC/RIQ 同步法兰 rpm 100 C DC 3.6 V 至 14 V 夹紧法兰 DC 5 V DC 4.75 V 至 30 V DC 10 V 至 30 V DC 4.75 V 至 30 V DC 3.6 V 至 14 V DC 10 V 至 28.8 V DC 5 V ± 0.5 V DC 10 V 至 30 V 70 C 100 C DC 5 V ± 0.5 V ROC/ROQ/ROD rpm 100 C DC 3.6 V 至 14 V DC 4.75 V 至 30 V DC 3.6 V 至 14 V DC 5 V ± 0.5 V 70 C DC 10 V 至 30 V DC 5 V ± 0.25 V ROD rpm 80 C DC 5 V ± 0.5 V ROD rpm 70 C DC 10 V 至 30 V 如需功能安全特性, 可按要求提供 2) 内部 5/10 倍细分后 3) 仅限夹紧法兰 14

15 每圈信号周期数每圈位置数可分辨圈数接口型号更多信息 512/ (13 bit) /4096 EnDat 2.2/01 带» 1 V PP ROC 413/ROQ 425 样本 : 旋转 编码器 (25 bit) EnDat 2.2/22 ROC 425 /ROQ (18 bit) EnDat 2.1/01 RIC 418/RIQ (13 bit) SSI ROC 413/ROQ 至 (13 bit) /4096 EnDat H HTL SSI 41H HTL ROQ 425 3) 512 至 4096 EnDat T TTL SSI 41T TTL Þi: (25 bit) 4096 Fanuc05 ROC 425 F/ROQ 437 F (25 bit)/ (23 bit) Mit03-4 ROC 425 M/ROQ 435 M (24 bit) DQ01 ROC 424 S/EQN 436 S 50 至 ) «TTL ROD 426/ROD 至 5000 «HTL ROD 436/ROD 至 ) «TTL ROD 至 5000» 1 V PP ROD 486/ROD (13 bit) /4096 EnDat 2.2/01 带» 1 V PP ROC 1013/ROQ 1025 样本 : 旋转 编码器 SSI (23 bit) EnDat 2.2/22 ROC 1023/ROQ 至 3600 «TTL ROD 1020» 1 V PP ROD 1080 «HTL ROD 至 ) «TTL ROD 至 5000 «TTL ROD 620 «HTL ROD 至 2400 «HTL/HTL ROD

16 内置在电机或空心轴电机中的旋转编码器和角度编码器 系列 外形尺寸 直径 机械允许转速 定子联轴器 固有频率 最高工作温度 内置轴承和定子联轴器的角度编码器 RCN rpm 1000 Hz RCN 23xx:60 C RCN 25xx:50 C RCN rpm 1000 Hz RCN 53xx:60 C RCN 55xx:50 C RCN 8000 D: 60 mm 和 100 mm 500 rpm 900 Hz 50 C 光学扫描的模块型角度编码器 ERA 4000 钢光栅鼓 D1: 40 mm 至 512 mm D2: mm 至 mm rpm 至 1500 rpm 80 C ERA 7000 内径安装 D: mm 至 mm 250 rpm 至 220 rpm 80 C ERA 8000 外径安装 D: mm 至 mm 50 rpm 至 45 rpm 80 C 磁栅模块型角度编码器 ERM 2200 信号周期约 200 µm ERM 2400 信号周期约 400 µm D1: 40 mm 至 410 mm D2: mm 至 mm rpm 至 3000 rpm 100 C ERM 2400 信号周期约 400 µm D1:40 mm 至 100 mm D2: mm 至 mm rpm 至 rpm 100 C ERM 2900 信号周期约 1000 µm D1:40 mm 至 100 mm D2: mm 至 mm rpm/ rpm 如需要连接发那科和三菱数控系统的接口, 可按要求提供 16 2) 如需要非整圆版, 可按要求提供

17 供电电压系统精度每圈信号周期数每圈位置数接口 型号 更多信息 DC 3.6 V 至 14 V ±5" ±2.5" ±5" ±2.5" (26 bit) (28 bit) (26 bit) (28 bit) EnDat 2.2/02 带» 1 V PP RCN 2380 RCN 2580 EnDat 2.2/22 RCN ) RCN ) 样本 : 内置轴承角度编码器 DC 3.6 V 至 14 V ±5" ±2.5" (26 bit) (28 bit) EnDat 2.2/02 带» 1 V PP RCN 5380 RCN 5580 ±5" ±2.5" (26 bit) (28 bit) EnDat 2.2/22 RCN ) RCN ) DC 3.6 V 至 14 V ± 2" ± 1" ± 2 ± (29 bit) EnDat 2.2/02 带» 1 V PP RCN 8380 RCN 8580 EnDat 2.2 / 22 RCN ) RCN ) DC 5 V ± 0.5 V 至 52000» 1 V PP ERA 4280 C 样本 : 无内置轴承角度 6000 至 ERA 4480 C 编码器 3000 至 ERA 4880 C DC 5 V ± 0.25 V 2) 整圆 至 90000» 1 V PP ERA 7480 C DC 5 V ± 0.25 V 2) 整圆 至 90000» 1 V PP ERA 8480 C DC 5 V ± 0.5 V 600 至 3600 «TTL» 1 V PP ERM 2420 ERM 2280 ERM 2480 磁性扫描的模块型角度编码器样本 DC 5 V ± 0.5 V 512 至 1024» 1 V PP ERM /400 ERM ) 如需功能安全特性, 可按要求提供 17

18 直线电机驱动的敞开式直线光栅尺 系列 外形尺寸 运动速度 加速度 沿测量方向 精度等级 LIP m/min 200 m/s 2 至 ±0.5 µm LIF m/min 200 m/s 2 ± 3 µm LIC 2100 绝对式直线光栅尺 600 m/min 200 m/s 2 ± 15 µm LIC 4100 绝对式直线光栅尺 600 m/min 500 m/s 2 ±5 µm ±5 µm LIDA m/min 200 m/s 2 ±5 µm ±5 µm LIDA m/min 200 m/s 2 ± 30 µm PP 200 二维光栅尺 72 m/min 200 m/s 2 ± 2 µm 线性误差补偿后 18

19 测量长度供电电压信号周期截止频率 3 db 开关式输出接口型号更多信息 70 mm 至 420 mm DC 5 V ± 0.25 V 2 µm 250 khz» 1 V PP LIP 481 样本 : 敞开 式直线光 栅尺 70 mm 至 1020 mm DC 5 V ± 0.25 V 4 µm 300 khz 回零轨 限位开关» 1 V PP LIF mm 至 3020 mm DC 3.6 V 至 14 V EnDat 2.2/22 分辨率 0.05 µm LIC mm 至 mm DC 3.6 V 至 14 V EnDat 2.2/22 分辨率 µm LIC mm 至 6040 mm LIC mm 至 mm DC 5 V ± 0.25 V 20 µm 400 khz 限位开关» 1 V PP LIDA mm 至 6040 mm LIDA 487 至 mm DC 5 V ± 0.25 V 200 µm 50 khz» 1 V PP LIDA 287 测量范围 68 mm x 68 mm DC 5 V ± 0.25 V 4 µm 300 khz» 1 V PP PP

20 直线电机驱动的封闭式直线光栅尺 防护等级 :IP53 至 IP64 (EN ) 系列 外形尺寸 运动速度 沿测量方向 的加速度 联轴器固有频率 测量长度 紧凑外壳直线光栅尺 LF 60 m/min 100 m/s Hz 50 mm 至 1220 mm LC 绝对式直线光栅尺 180 m/min 100 m/s Hz 70 mm 至 2040 mm 3) 标准外壳直线光栅尺 LF 60 m/min 100 m/s Hz 140 mm 至 3040 mm LC 绝对式直线光栅尺 180 m/min 100 m/s Hz 140 mm 至 4240 mm 120 m/min ( 如需 180 m/ min, 可按要求提供 ) 140 mm 至 3040 mm 140 mm 至 4240 mm 140 mm 至 3040 mm 100 m/s Hz 3240 mm 至 mm LB 120 m/min ( 如需 180 m/ min, 可按要求提供 ) 60 m/s Hz 440 mm 至 mm( 如需 mm, 可按要求提供 ) 按照安装说明安装后 2) 如需连接西门子 发那科和三菱数控系统接口, 可按要求提供 3) 1340 mm 以上的测量长度仅限使用安装板或压紧元件 4) 如需功能安全特性, 可按要求提供 20

21 2) 精度等级供电电压信号周期截止频率 3 db 分辨率接口 型号 更多信息 ±5 µm DC 5 V ± 0.25 V 4 µm 250 khz» 1 V PP LF 485 样本 : 直线 光栅尺用于 NC 数控机床 ±5 µm DC 3.6 V 至 14 V 至 0.01 µm EnDat 2.2/22 LC 415 4) ± 3 µm 至 µm ±5 µm 20 µm 150 khz 至 0.01 µm EnDat 2.2/02 LC 485 ± 3 µm 至 0.05 µm ±2 µm; ± 3 µm DC 5 V ± 0.25 V 4 µm 250 khz» 1 V PP LF 185 样本 : 直线 光栅尺用于 NC 数控机床 ±5 µm DC 3.6 V 至 14 V 至 0.01 µm EnDat 2.2/22 LC 115 4) ± 3 µm 至 µm ±5 µm 20 µm 150 khz 至 0.01 µm EnDat 2.2/02 LC 185 ± 3 µm 至 0.05 µm ±5 µm DC 3.6 V 至 14 V 至 0.01 µm EnDat 2.2/22 LC µm 250 khz EnDat 2.2/02 带» 1 V PP LC 281 至 ±5 µm DC 5 V ± 0.25 V 40 µm 250 khz» 1 V PP LB

22 三相交流电机和直流电机的旋转编码器和角度编码器一般信息 速度稳定性为保证平顺的驱动性能, 编码器的每圈测量步距数必须很大 为此, 海德汉特别开发了每圈提供足够信号周期数的编码器, 以满足速度稳定性要求 海德汉公司内置轴承和定子联轴器的旋转和角度编码器具有非常优良的性能 : 在一定公差范围内的不同轴度 ( 参见技术参数 ) 不会造成任何位置误差, 也不影响速度稳定性 低速时, 编码器的单信号周期内位置误差影响速度稳定性 采用纯串行数据传输的编码器, 其 LSB( 最低有效位 ) 影响速度稳定性 ( 参见测量精度 ) 测量信号的传输为确保数字控制电机具有尽可能高的动态性能, 速度控制单元的采样时间不能超过约 256 µs 因此, 位置控制单元和速度控制单元将位置反馈值提供给控制系统的延迟时间必须尽可能短 为满足位置值通过串行数据传输方式从编码器传给控制系统的时间要求, 必须用高时钟频率 ( 参见接口 : 绝对位置值 ) 海德汉公司的伺服电机驱动编码器通过高速纯串行 EnDat 2.2 接口传输位置值或通过传输附加增量信号, 使信号无延迟地提供给速度和位置控制系统的后续信号处理电路 对于标准电机驱动, 制造商主要使用特别坚固的海德汉公司无内置轴承的 ECI/EQI 编码器或 TTL 或 HTL 兼容输出信号以及带用于永磁直流电机的附加换向信号的旋转编码器 要满足机床数字速度控制单元的极高动态性能要求, 需要大量测量值 通常每圈不少于 个位置值 对于带旋转变压器的标准电机驱动应用, 每圈的测量步距数达到约 个就足够了 为此, 海德汉数字位置和速度控制单元的电机编码器配纯串行 EnDat22 接口, 或带 1 V PP 信号电平的附加正弦增量信号 (EnDat0 EnDat22 编码器拥有极高的内部分辨率, 感应式扫描编码器的分辨率可达 19 bit ( 个测量步距 ) 和光电扫描编码器的分辨率高于 23 bit( 约 800 万个测量步距 ) 由于信号质量高,EnDat01 编码器的正弦增量信号可以在后续电子电路中进行高倍频细分 ( 参见图 即使轴速为 rpm, 信号达到控制系统输入电路的频率也只有约 400 khz( 参见图 2) 1 V PP 增量信号可使用长度达 150 m 的电缆 ( 参见增量信号 1 V PP ) 图 1: 每圈信号周期数和每圈测量步距数与细分倍数的关系 细分倍数 每圈测量步距数 22 每圈信号周期数

23 海德汉公司用于 数字 驱动电机的绝对式编码器还提供附加正弦增量信号, 其特性与上面的说明相同 海德汉公司的绝对式编码器采用 EnDat(Encoder Data) 接口, 通过串行传输绝对位置值和自动的自身配置 监测和诊断的其它信息 ( 参见绝对位置值 EnDat ) 因此, 海德汉公司所有编码器可以使用相同的后续信号处理电路和电缆连接技术 编码器的重要技术参数可在 EnDat 编码器的存储区中读出用于进行自动配置, 与电机相关的参数可被保存在编码器的 OEM 存储区中 当前样本中的旋转编码器的 OEM 存储区不少于 1.4 KB( 704 个 EnDat 字 ) 绝大多数绝对式编码器在编码器内已将正弦扫描信号细分 4096 倍或更高 如果绝对位置值的传输速度足够快 ( 例如通过 2 MHz 时钟频率的 EnDat 2.1 或 16 MHz 的 EnDat 2.2), 那么这样的系统不需要对增量信号进行进一步细分处理 这种数据传输技术的优点是 : 传输路径的抗噪性能高和接头和电缆成本低 EnDat 2.2 接口旋转编码器还提供了一个功能, 它能处理外部温度传感器信号, 例如电机线圈处的温度传感器 数字化的温度测量值也通过 EnDat 2.2 协议传输, 不需要附加电缆线 带宽位置和速度控制环可获得的增益以及驱动电机响应指令的带宽和控制系统的可靠性有时受限于电机轴与编码器轴间的连接刚性和定子联轴器的固有频率 为此, 海德汉公司的旋转编码器和角度编码器采用高刚性的联轴器 安装在编码器中定子联轴器的固有频率最高达 1800 Hz 模块型和感应式旋转编码器的定子和转子用螺栓连接电机壳和轴 ( 参见机械结构和装配 ) 电机电流电机有时要承受转子到定子的电流 这将导致编码器轴承过热和缩短使用寿命 因此, 海德汉推荐使用无内置轴承或带隔离轴承 ( 复合轴承 ) 的编码器 更多信息, 请联系海德汉公司 大小支持的工作温度越高, 特定额定扭矩所允许的电机尺寸越小 由于电机温度也影响编码器温度, 海德汉公司的编码器允许的工作温度高达 120 C 因此, 这些编码器允许机器选用更小的电机 功率损失和噪音电机在工作中的功耗与其所带来的发热和电机噪声与编码器单信号周期内的位置误差有关 为此, 最好选用信号质量优于 ±1 % 信号周期的旋转编码器 ( 参见测量精度 ) 误码率对于安装在电机内的纯串行接口的旋转编码器, 海德汉建议进行误码率确定的型式测试 如果使用的功能安全编码器没有全封闭金属外壳及 / 或使用的电缆组件不符合电气连接规范要求 ( 参见一般电气信息 ), 必须在实际应用条件下的型式测试中测量误码率 机械连接的故障防护如果选用有功能安全特性的海德汉编码器, 能避免转子或定子联轴器突然松动 图 2: 轴速和输出频率与每圈信号周期数的关系 每圈信号周期数 输出信号频率, 单位 khz 性能和安装 轴速 (rpm) 23

24 HMC 6 伺服驱动的单电缆解决方案 电机通常需要两条电缆 : 一条电缆连接电机编码器 一条电缆连接电机电源 海德汉复合式电机电缆 HMC 6 将编码器电缆与电源电缆集成为一体 因此, 现在电机与电气柜之间只需要一条电缆 HMC 6 单电缆解决方案是为海德汉 EnDat22 纯串行数据传输接口特别开发的, 传输电缆长度可达 100 m 也适用于连接所有其它纯串行 RS-485 接口的编码器 因此, 大量编码器不再需要新接口 HMC 6 包括编码器 电机和制动的连接电缆, 全部在一条电缆内 可用特殊接头连接电机 为连接变频器, 该电缆分为电源和编码器接头 因此, 它兼容控制端, 所有部件与常规电缆相同 编码器端口 ( 通信元件 ) 制动端口 电机端口 如果正确安装各部件, 电缆连接可达到 IP67 的防护等级 接头带防振功能, 避免连接点松开, 快松机构同样防振 优点 HMC 6 单电缆解决方案为电机制造商和机床制造商提供一系列成本和质量优势 : 无需取代现有接口 可用小拖缆 减少电缆数量, 显著提高拖缆灵活性 HMC 6 支持大量编码器 对机床的电缆连接针脚无要求 降低机械要求 ( 电机的法兰座, 机床防护罩内的电缆套 ) 降低电缆和接头的运输和仓储成本 安装更简单和更快捷 降低文档的成本 减少所需的服务部件 减小带电缆的轮廓, 简化电机安装在机床防护罩内 海德汉已综合测试电源电缆和编码器电缆 24

25 HMC 6 的通用性设计为电机制造商和机床制造商都提供最高灵活性, 因为无论是电机还是控制端都能使用标准部件 突出优点 : 所有海德汉 EnDat22 接口编码器或基于 RS-485 无电池后备纯串行数据传输都可使用 HMC 6 单电缆解决方案 包括不同规格的伺服驱动电机编码器, 以及直驱电机中使用的直线光栅尺和角度编码器 当然也包括满足 SIL 3 要求的功能安全特性的编码器 但控制端无需任何复杂操作 : 可以如同以前一样继续使用相同的变频器系统或控制单元 HMC 6 电缆的设计让用户能方便地连接适当的接头系统 最重要的是 : 抗噪性能无任何降低 部件只需极少部件就能使电机准备好使用单电缆解决方案 HMC 6 法兰座 HMC 6 接头 电机连接件电机外壳必须带特殊直角法兰座, 在法兰座内带连接编码器的针脚, 包括电机电源和制动 电源线的压线工具用常规工具加装电源和制动电线的压线针脚 电机壳内电缆旋转编码器通过电机内的输出电缆连接 : 只需将做好的通信电缆连接件插入直角法兰座中 复合接头的电缆除连接编码器的电线外, 电机的 HMC 连接电缆还包括电机电源和制动的电线 一端用复合接头连接 电源出线制动线温度后续电子电路 编码器电线制动线 电源出线 电机内编码器的输出电缆 编码器 有关 HMC 6 的更多信息, 参见其产品信息 25

26 直线电机驱动的直线光栅尺一般信息 直线光栅尺的选型原则只要特定机器环境中的污染程度允许使用光学测量系统或需要相对较高的测量精度, 例如高精密机床和测量设备或半导体工业用的生产和检测设备, 海德汉建议选用敞开式直线光栅尺 如果机床使用冷却液和润滑液, 海德汉建议选用封闭式直线光栅尺 相对敞开式直线光栅尺, 封闭式直线光栅尺对安装面和机床导轨精度的要求相对低一些, 因此安装速度更快 速度稳定性为确保伺服驱动运行平稳, 直线光栅尺必须具有与给定速度控制范围相适应的分辨率 : 一般运送设备所需的分辨率只需数微米 机床进给驱动所需的分辨率需 0.1 µm 和更高 半导体工业的生产设备需要的分辨率要几纳米 如果运动速度不高, 单信号周期内位置误差对直线电机的速度稳定性具有决定性影响 ( 参见测量精度 ) 运动速率敞开式直线光栅尺工作时, 读数头与光栅尺间为非接触 最高允许的运动速度仅受输出信号的截止频率 (-3 db) 限制 封闭式直线光栅尺的读数头用滚珠轴承沿光栅尺运动 密封条保护光栅尺和读数头不被污染 滚珠轴承和密封条的最高机械允许运动速度为 180 m/min 信号周期和测量步距与细分倍数的关系 细分倍数 测量步距, 单位 µm 信号周期, 单位 µm 26

27 测量信号的传输给出的旋转编码器和角度编码器信号传输信息基本都适用于直线光栅尺 例如, 如果需要 0.01 m/min 以上的运动速度和 250 µs 的采样时间, 并假定一个采样周期至少需改变一个测量步距, 那么测量步距大约需要 0.04 µm 为避免对后续信号处理电子电路提出特殊要求, 输入频率应限制在 1 MHz 以下 因此, 正弦输出信号的直线光栅尺或 EnDat 2.2 接口的绝对式直线光栅尺最适合用于运动速度快和测量步距小的应用 特别是 1 V PP 电平的正弦电压信号对于大约 200 khz 频率允许 3 db 的截止频率, 而且电缆长度允许达 150 m 下图为直线光栅尺输出频率 运动速度和信号周期间关系 即使 4 µm 的信号周期和 70 m/min 的运动速度, 也只有 300 khz 的频率 带宽如果直线电机的连接刚性不好, 将限制位置控制环的带宽 直线光栅尺在机床中的安装方式对连接刚性有重大影响 ( 参见结构类型和安装 ) 封闭式直线光栅尺的读数头沿光栅尺运动 联结器将读数头与安装块连接在一起并补偿光栅尺与机床导轨间的不对正误差 它允许安装公差相对较大 联结器沿测量方向的刚性很大, 而且沿垂直方向又有一定柔性 如果联结器沿测量方向的刚性不足, 将导致位置和速度控制环的固有频率低, 从而限制驱动电机的带宽 海德汉推荐用于直线电机的封闭式直线光栅尺的联结器沿测量方向固有频率通常高于 650 Hz 或 2 khz, 对于大多数应用, 这样的固有频率几乎高于所有机床的机械固有频率和速度控制环带宽至少 5 到 10 倍 因此, 用于直线电机的所有海德汉公司直线光栅尺对位置和速度控制环几乎没有任何限制 运动速度和输出频率与信号周期间关系 信号周期 输出信号频率, 单位 khz 运动速度, 单位 m/min 有关直线电机驱动直线光栅尺的更多信息, 参见样本敞开式直线光栅尺和直线光栅尺用于 NC 数控机床 27

28 高安全性位置测量系统 带功能安全特性标识的海德汉编码器可用于高安全性的应用中 这些编码器为单编码器系统, 通过 EnDat 2.2 或 DRIVE-CLiQ 接口进行纯串行数据传输 位置值传输可靠的基础是两路独立生成的绝对位置值和错误码信息, 这些信息提供给有安全功能的数控系统 基本原理面向高安全性应用的海德汉测量系统经检测符合 EN ISO ( 原为 EN 954- 要求, 也符合 EN 和 EN 要求 这些标准提供了功能安全系统的评价方法, 例如基于整体部件和子系统的失效概率 这种模块化方法为面向高安全性系统制造商实施其全套系统提供了方便, 因为可以从合格的子系统为起点 用 EnDat 2.2 或 DRIVE-CLiQ 纯串行数据传输技术的高安全性位置测量系统就支持这种技术 安全驱动系统中的高安全性位置测量系统就是这样一个子系统 高安全性位置测量系统, 例如带 EnDat 2.2 接口, 包括 : 用 EnDat 2.2 数据传输组件的编码器 EnDat 2.2 通信的数据传输线和海德汉公司电缆 带监测功能的 EnDat 2.2 接收器 (EnDat 主单元 ) 实际应用中, 整套 安全伺服驱动 系统, 例如 EnDat 2.2 接口的, 包括 : 高安全性位置测量系统 高安全性控制系统 ( 包括带监测功能的 EnDat 主单元 ) 带电机动力电缆和驱动的功率模块 编码器与电机驱动间的机械连接 ( 例如转子 / 定子连接 ) 应用领域海德汉公司的高安全性位置测量系统设计用作控制级别 SIL 2( 基于 EN 标准 ), 性能等级 d,3 类 ( 基于 EN ISO 标准 ) 应用中的单编码器系统 SS1 安全停止 1 安全停止 1 SS2 安全停止 2 安全停止 2 SOS 安全停止工作 安全停止工作 SLA 安全范围加速安全范围加速 SAR 安全加速范围 安全加速范围 SLS 安全限速安全限速 SSR 安全速度范围安全速度范围 SLP 安全限位安全限位 SLI 安全限制步长安全限制步长 SDI 安全方向安全方向 如果在控制中实施更多措施, 部分编码器可用于 SIL 3,PL e,4 类的应用 有关这些编码器的适用性, 参见产品文档 ( 样本 / 产品信息 ) 高安全性位置测量系统的功能还允许用于全套系统的以下安全任务 ( 参见 EN ): SSM 安全速度监测 限速安全报告 基于 EN 的安全功能 高安全性位置测量系统 EnDat 主单元 驱动电机 编码器 安全控制系统 动力电缆 功率模块 DRIVE-CLiQ 是西门子公司的注册商标 28 带 EnDat 2.2 的全套高安全性伺服驱动系统

29 功能位置测量系统的安全基础是两路相互独立的位置值和编码器生成的附加错误码, 例如 EnDat 2.2, 并通过 EnDat 2.2 协议传给 EnDat 主单元 EnDat 主单元执行多项监测功能, 监测编码器和传输期间发生的错误 例如, 比较两个位置值 EnDat 主单元再将数据提供给安全控制系统 控制系统定期检测高安全性位置测量系统, 监测其是否正常工作 EnDat 2.2 协议的系统架构允许其处理所有安全相关信息和在非受控工作期间执行控制功能 这是因为安全相关信息保存在附加信息中 根据 EN 标准, 位置测量系统的架构被视为单通道检测系统 有关集成位置测量系统的技术文档位置测量系统应用对控制系统, 机床设计人员, 安装人员和服务人员等都有一些要求 这些必要信息在位置测量系统的技术文档中 为将位置测量系统用于面向安全应用环境中, 需选用适当控制系统 控制系统需能与编码器通信和能安全处理编码器数据 有关安全控制系统中用带监测功能的 EnDat 主单元的要求, 参见海德汉文档 其中包括位置值和错误码的计算和处理技术参数信息, 电气连接和位置测量系统的周期检测信息 编号 的文档介绍了可用于 SIL 3, PL e,4 类应用中相应编码器的附加措施 机床和成套设备制造商不需要关心这些细节 这些功能必须由控制系统提供 用产品介绍, 样本和安装说明帮助选用恰当编码器 产品信息和样本提供有关编码器功能和应用的一般信息, 以及技术参数和环境要求 安装说明提供详细的编码器安装信息 安全系统的架构和控制系统的诊断功能可能还有其他要求 例如, 控制系统的操作指令必须明确表示编码器与驱动间的机械连接断开时是否需要排除故障 例如, 机床设计人员负责告知安装人员和服务人员有关要求 测量值获取 数据传输线 接收测量值 安全控制系统 接口 1 位置 1 位置 2 EnDat 接口 ( 协议和电缆 ) EnDat 主单元 接口 2 两个独立位置值 内部监测 协议形成 串行数据传输 测量信息 通过两个处理器接口传输位置值和错误码信息监测功能有效性检测 有关功能安全特性的更多信息, 参见技术信息高安全性位置测量系统和高安全性控制技术以及带功能安全特性编码器的产品信息 带 EnDat 2.2 的高安全性位置编码器 29

30 测量原理测量基准 海德汉公司的光学扫描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 大直径光栅尺的基体为钢带 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 磁栅编码器采用可磁化的合金钢作为磁栅基体材料 北极和南极构成的磁栅栅距 400 µm 由于电磁相互作用的距离非常小而且要求很小的扫描间隙, 要实现更小栅距的磁栅不现实 采用感应扫描原理的编码器为铜 / 镍栅条 这种栅条在印刷电路板的基体材料上 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电路读取 无需移动轴执行参考点回零操作 绝对位置信息由圆光栅码盘的光栅读取, 这个光栅由系列编码的线条或多条平行光栅轨组成 单独的增量信号轨或栅距更小的光栅轨用于细分后提供位置值, 并同时生成可选的增量信号 单圈旋转编码器每转一圈重复绝对位置信息 多圈编码器还能区分每圈的位置值 绝对式旋转编码器的圆光栅码盘 增量测量法的光栅由周期性栅条组成 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, 因此圆光栅码盘还有一个参考点轨 参考点确定的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建立绝对基准点或确定上次选择的原点 30 增量式旋转编码器的圆光栅码盘

31 扫描方法 光电扫描原理大多数海德汉公司的光栅尺或编码器都用光电扫描原理 光电扫描测量基准是非接触式扫描, 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 高质量扫描的 ECN 和 EQN 绝对式旋转编码器使用单体大面积光电传感器, 不再使用多个分立的光电元件 其条纹结构与测量基准光栅宽度相同 因此无需使用扫描掩膜匹配光栅结构 ERN/ECN/EQN/ERO 和 ROD/RCN/RQN 旋转编码器采用成像扫描原理 简单的说, 成像扫描原理是采用透射光生成信号 : 两个具有相同或相近栅距的光栅尺和扫描掩膜彼此相对运动 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, 光线通过 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 栅状感光器或光电池将这些光强变化转化成近似正弦电信号 如果对 10 µm 或更大栅距的编码器进行成像扫描, 允许的编码器安装公差相对较大 LED 光源 聚光镜 圆光栅码盘 增量信号刻轨 绝对信号刻轨 带扫描掩膜的栅状光电传感器 成像扫描原理的光电扫描 其它扫描方法有些编码器采用其它扫描方法 ERM 编码器采用永磁的 MAGNODUR 磁栅, 它用磁栅传感器扫描 ECI/EQI/EBI 和 RIC/RIQ 旋转编码器采用感应式测量原理 运动的栅条调制高频信号的幅值和相位 位置值通过对圆周上均匀分布的所有接收线圈采样获得 它允许的安装公差大, 分辨率高 31

32 位置编码器的电子换向 永磁三相电机的换向永磁三相交流电机启动前, 必须为电子换向提供转子的绝对位置值 海德汉公司的旋转编码器提供多种转子位置识别方法 : 单圈和多圈版的绝对式旋转编码器在通电时立即提供绝对位置信息 因此能立即提供准确的转子位置, 将其用于电子换向 增量式旋转编码器还有一个刻轨 -Z1 刻轨 - 它除了提供增量信号外, 电机轴每转一圈还提供一个正弦和一个余弦信号 (C 和 D) 正弦换向带 Z1 刻轨的旋转编码器只需要一个细分单元和一个信号多路复用器, 使 Z1 刻轨提供转子绝对位置值的精度达到 ± 5 和用增量信号刻轨为速度和位置控制系统提供位置信息 ( 参见接口 - 换向信号 ) 带系列编码轨和增量信号轨的圆光栅码盘 带条块换向刻轨的增量式旋转编码器也输出三个换向信号 U V 和 W, 用于直接驱动电源电路 这些编码器的换向轨有多种 典型版为每个换向信号和每转一圈有 3 个信号周期 (120 机械角 ) 或 4 个信号周期 (90 机械角 ) 这些信号彼此相互独立, 增量式方波信号用于位置和速度控制环 ( 参见接口 - 换向信号 ) 同步直线电机的换向与绝对式旋转和角度编码器一样,LIC 和 LC 系列绝对式直线光栅尺也能在开启时立即提供电机运动件的准确位置 即使静止时垂直轴在最大载荷作用下也能启动 带 Z1 刻轨的圆光栅码盘 带条块换向轨的圆光栅码盘 必须注意编码器的启动特性 ( 参见海德汉编码器接口样本,ID xx) 32

33 测量精度 有关直线光栅尺精度的量化影响数据, 参见直线光栅尺用于 NC 数控机床和敞开式直线光栅尺样本 角度测量精度主要取决于 光栅质量, 扫描质量, 信号处理电子电路质量, 光栅相对轴承的偏心量, 轴承误差, 与被测轴的连接, 和 定子联轴器 (ERN,ECN,EQN) 或联轴器 (ROD,ROC,ROQ,RIC,RIQ) 的弹性 这些影响因素包括编码器的误差和应用方面的误差 为了评估可获得的整体精度, 必须考虑其中的每一影响因素 特定测量设备的误差用旋转编码器的特定测量设备的误差在 技术参数中 用系统精度表示 一个位置的总偏差的极限值相对其平均值不超过系统精度 ±a 系统精度反映单圈内位置误差和单信号周期内位置误差, 对于定子联轴器的旋转编码器是联轴器误差 单信号周期内位置误差单信号周期内位置误差要单独考虑, 因为即使非常小的角度运动和在重复测量中它也很明显 特别是在速度控制环中, 它将导致速度波动 单信号周期内位置误差 ±u 由扫描质量决定, 对带脉冲波形滤波或计数电子电路的编码器, 由信号处理电子电路质量决定 但对正弦输出信号的编码器, 信号处理电子系统的误差由后续电子电路决定 以下每一个因素都影响测量结果 : 信号周期大小 光栅和栅距定义的一致性 扫描滤波器结构质量 传感器特性 模拟信号后续处理的稳定性和动态性能 确定单信号周期内位置误差时也必须考虑这些影响误差 对于内置轴承和正弦输出信号的旋转编码器, 优于信号周期的 ±1%, 或方波输出信号的编码器优于 ±3% 这些信号适用于 100 倍的锁相环 (PLL) 细分电路 单信号周期内位置误差 ± u 在旋转编码器技术参数中给出 在不断提高的位置重复精度要求下, 极小测量步距仍需可用 单圈位置误差 单信号周期内位置误差 位置误差 单信号周期内位置误差 位置误差 位置 信号电平 信号周期 360 电子角 33

34 与应用相关误差 对于内置轴承旋转编码器, 给出的系统精度已包括轴承误差 对于分离式联轴器 (ROD,ROC,ROQ,RIC,RIQ) 角度编码器, 还必须加上联轴器的角度误差 ( 参见机械结构类型和装配 ) 对于定子联轴器角度编码器 (ERN,ECN,EQN), 给出的系统精度已包括联轴器误差 而对于无内置轴承编码器, 读数头的安装和调整对可获得的整体精度具有决定性的影响 特别重要的是码盘安装的偏心量和被测轴的径向跳动 为确定整体精度, 必须分别测量和考虑这些编码器与应用相关的误差值 光电扫描的旋转编码器除了系统精度外, 无内置轴承光电扫描的旋转编码器的读数头的安装和调整对精度有重大影响 特别重要的是码盘安装的偏心量和被测轴的径向跳动 举例 ERO 1420 型旋转编码器的圆光栅码盘平均直径为 mm: 被测轴径向跳动为 0.02 mm 将使轴转一圈的位置误差达 ± 330 角秒 为计算无内置轴承模块式旋转编码器的精度 (ERO), 必须分别考虑每个显著误差 1. 光栅的方向偏差 ERO: 各编码器相对平均方向偏差的极限值在技术参数中标注为光栅精度 光栅精度和单信号周期内位置误差构成系统精度 2. 光栅与轴承偏心造成的误差正常情况下, 圆光栅 / 轮毂总成在安装后轴承存在一定径向偏差或几何误差 用轮毂的定心环定心时, 请注意海德汉保证本样本中所列的编码器的圆光栅码盘与定心环的偏心量不超过 5 µm 对于模块型旋转编码器, 这个精度值是以驱动轴与 主轴 直径差为零作前提条件 如果定心环定心在轴承上, 那么最坏的情况是两个偏心矢量叠加在一起 测量误差 ¹j, 单位角秒 34 不同偏心值 e 造成的测量误差 ¹j 与圆光栅码盘直径 D 的函数关系 偏心量 e, 单位 μm

35 偏心量 e 圆光栅码盘平均直径 D 与测量误差 ¹j 间关系为 ( 参见下图 ): ¹j = ±412 e D ¹j = 测量误差, 单位秒 ( 角秒 ) e = 径向光栅与轴承间偏心量, 单位 µm D = 圆光栅码盘平均直径, 单位 mm 型号 圆光栅码盘平均直径 D 每 1 µm 偏心量的误差 3. 轴承径向跳动造成的误差测量误差 ¹j 关系式也适用于轴承径向误差情况, 只是将 e 值用偏心值取代, 即径向误差的一半 ( 显示值的一半 ) 轴承径向载荷也会引起类似的误差 4. 单信号周期内位置误差 ¹j u 所有海德汉编码器读数头都被调整至使单信号周期内的最大位置误差不超过下表所列的误差值, 安装时无需进一步进行电气调整 感应扫描的旋转编码器对于所有无内置轴承旋转编码器, 感应扫描的旋转编码器可获得精度与安装和应用条件有关 给出的系统精度应用条件是温度 20 C 和低速运动 对于典型总误差, 必须计算包括工作温度 轴速和供电电压 扫描间隙和安装在内的所有允许的公差 由于感应式旋转编码器为圆周扫描, 总误差小于无内置轴承光学扫描的旋转编码器 由于总误差无法通过计算式计算得出, 误差值如下表 ERO 1420 ERO 1470 ERO 1480 ERO 1225 ERO 1285 D = mm ±16.5" D = 38.5 mm ±10.7" 型号 线数 单信号周期内位置 误差 ¹j u ERO TTL ± 19.0" ± 26.0" ± 38.0" ± 40.0" ± 76.0" 1 V PP ± 6.5" ± 8.7" ± 13.0" ± 14.0" ± 25.0" 型号系统精度总偏差 ECI 1100 EBI 1100 EQI 1100 EnDat22 ECI 1300 EQI 1300 EnDat22 ±120" ±280" ±65" ±120" 单信号周期内位置误差值已包括在系统精度内 如果超出安装公差, 将导致更大误差 ECI 1300 EQI 1300 EnDat01 ECI 100 EBI 100 ±180" ±280" ±90" ±180" 读数头 测量误差 ¹j 与圆光栅码盘中线直径 D 和偏心量 e 间的函数关系 M 圆光栅码盘的圆心 j 理论 角度 j 被测角度 35

36 机械结构类型和装配内置轴承和定子联轴器的旋转编码器 ECN/EQN/ERN 系列旋转编码器带内置轴承和安装式定子联轴器 编码器轴直接连接被测量轴 轴角加速期间, 定子联轴器必须只吸收轴承摩擦所导致的扭矩 因此, ECN/EQN/ERN 系列旋转编码器动态性能好和固有频率高 定子联轴器优点 : ExN 1300 系列旋转编码器在轴与定子壳间无轴向安装误差 联轴器固有频率高 联轴器扭转刚性高 固定或安装空间要求低 轴向安装简单 ECN/EQN 1100 和 ECN/EQN/ERN 1300 安装编码器的盲孔轴或锥度轴用中心螺纹在轴端与被测轴相连 编码器通过空心轴或锥度轴定心在电机轴上 ECN/EQN 1100 定子不用定心环用两个紧固螺栓连接至平面 ECN/EQN/ERN 1300 定子通过轴向紧固螺栓固定在配合孔中 ECN/EQN 1100 ECN/EQN/ERN 1300 安装辅件 ECN 1100: 安装辅件分离 PCB 接头, 参见第 42 页 ECN/EQN/ECI/EQI 1100: 安装辅件为从背面转动编码器轴使编码器与被测轴间的锁紧连接易于看到 ID ERN/ECN/EQN 1300; 检测工具检查轴连接情况 ( 转子联轴器防松保护 ) ID 海德汉建议检测非锁紧的轴连接 ( 例如圆锥轴, 盲孔轴 ) 的保持扭矩 将检测工具拧入编码器背面用于拆卸的 M10 螺纹孔中 由于螺纹拧入深度小, 检测工具不会接触固定轴的螺栓 电机轴被锁紧时, 用扭矩扳手施加检测扭矩 ( 六角的平口间宽度 6.3 mm) 一次性安装好后, 电机轴与编码器轴间不允许有任何相对运动 36

37 安装 ECN/EQN/ERN 1000 和 ERN 1x23 旋转编码器通过其空心轴插入被测轴中并用两只螺栓固定 用四只螺栓或两只螺栓和特殊垫圈将定子安装在无定心法兰的平面上 ECN/EQN/ERN 1000 编码器带盲孔轴 ;ERN 1123 带通孔轴 ECN/EQN/ERN 1000 ECN/EQN/ERN 1000 的辅件 垫圈用于在仅用两只螺栓安装时, 提高固有频率 f N ID (2 件 ) 安装 EQN/ERN 400 EQN/ERN 400 编码器设计用于西门子异步电机 以取代西门子现用的旋转编码器 旋转编码器通过其空心轴插入被测轴中并用夹紧环固定 在定子端, 编码器用扭力架固定在一个平面上 安装 EQN/ERN 401 ERN 401 编码器设计用于西门子异步电机 以取代西门子现用的旋转编码器 该旋转编码器带一个 M8 外螺纹的实心轴, 定心圆锥和 SW8 平口宽度 固定在电机轴上时自动定心 定子联轴器用特殊夹固定在电机通风格栅处 37

38 无内置轴承旋转编码器 ECI/EBI/EQI ECI/EBI/EQI 感应式编码器无内置轴承 也就是说安装情况和工作条件影响编码器的功能冗余 因此必须确保在所有工作条件下满足配合尺寸和公差要求 ( 参见 安装说明 ) Cx T A 扫描间隙 a = 0.65±0.3 mm 在所有可能的工作条件下, 应用分析的结果必须在技术参数范围内 ( 特别是最大负载和最低及最高温度时 ) 并考虑信号幅值 ( 室温条件下检查扫描间隙和安装公差 ) 特别是测量 电机轴的最大径向跳动 电机轴相对安装面的最大轴向跳动 最大和最小扫描间隙 (a) 及其综合值, 例如 : 受温度影响电机轴与电机外壳的长度 (T 1 ;T 2 ;1;2) 取决于固定轴承的位置 (b) 轴承间隙 (C X ) 受力导致的非动态轴偏移 (X 1 ) 电机制动的作用 (X 2 ) 图示 ECI/EBI 100 b X 1, X 2 T A ECI/EBI 100 旋转编码器先与平面预对正, 然后将锁紧的空心轴滑入被测轴中 用轴向螺栓固定编码器和夹紧轴 ECI/EBI/EQI 1100 系列感应式旋转编码器尽可能沿轴向安装 盲孔轴用中心螺栓固定 编码器的定子通过两个轴向螺栓紧顶在轴肩上 安装 ECI 119 安装 ECI/EQI 1100 安装辅件安装辅件, 用于拆下 PCB 接头, 参见第 42 页 38

39 允许的扫描间隙转子与定子间的扫描间隙由安装情况确定 事后只能用垫圈调整 提供的配合尺寸的最大允许偏差适用于安装也适用于工作情况 因此, 安装时用的公差不适用于工作时轴的轴向运动 编码器安装后, 转子与定子间的实际扫描间隙可用 PWM 20 调试和测试套件测量旋转编码器内的信号幅值间接确定 特性曲线显示信号幅值与理想扫描间隙间的偏差与不同环境条件的关系 ECI/EBI 1100 示例显示理想条件下 80 % 的信号幅值时相对理想扫描间隙的偏差 由于旋转编码器内的公差, 该偏差在 mm 和 +0.2 mm 之间 这就是说工作时驱动轴最大允许的轴向运动在 mm 和 +0.1mm( 绿色箭头 ) 之间 幅值, 单位 % ECI/EBI 1100 带 EnDat 2.2 幅值, 单位 % 出厂时公差, 包括电源电压的影响最高 / 最低工作温度时的温度影响相对理想扫描间隙的偏差, 单位 mm 出厂时公差, 包括电源电压的影响最高 / 最低的温度影响工作温度 ECI/EBI 100 相对理想扫描间隙的偏差, 单位 mm 幅值, 单位 % 出厂时公差, 包括电源电压的影响 最高 / 最低的温度影响工作温度 ECI/EQI 1300 相对理想扫描间隙的偏差, 单位 mm 39

40 EnDat01 接口的 ECI/EQI 1300 感应式旋转编码器的机械结构兼容 ExN 1300 光电式编码器 锥度轴用中心螺栓固定 ( 也可提供底部空心轴 ) 编码器定子通过定位孔的轴向紧固螺栓固定 安装期间需要调整转子与定子间扫描间隙 安装 ECI/EQI 1300 EnDat01 EnDat22 接口的 ECI/EQI 1300 感应式旋转编码器尽可能沿轴向安装 盲孔轴用中心螺栓固定 编码器定子通过三个轴向螺栓紧顶在轴肩上 安装 ECI/EQI 1300 EnDat22 ECI/EQI 1300 EnDat01 的安装辅件 调整间隙的调整工具 ID xx 调整转子位置至电机电动势的安装辅件 ID ECI/EQI 的辅件用于检查扫描间隙和调整 ECI/EQI 1300 ECI/EQI 1300 EnDat01 的安装和调整辅件 安装辅件安装辅件, 用于拆下 PCB 接头, 参见第 42 页 40

41 无内置轴承旋转编码器 ERO ERO 无内置轴承旋转编码器由读数头和圆光栅码盘组成, 必须非常精确地调整它们间的相互位置 精密调整是实现可获得测量精度的关键 ERO 模块型旋转编码器由一个带轮毂的圆光栅码盘和读数头组成 它们特别适用于安装空间有限以及轴向间隙和径向跳动很小或不允许存在任何类型摩擦的应用 ERO 1200 系列编码器的圆光栅码盘 / 轮毂组件插入轴中后, 调整其与读数头的位置 将读数头对正定心环并固定在安装面中 ERO 1200 ERO 1400 ERO 1400 系列是微型模块型编码器 这些旋转编码器有专用的安装辅件, 用于将圆光栅码盘定心至读数头并调整圆光栅码盘与读数头间的间隙 因此, 可快速安装完成 编码器还带有一个防护盖, 用于遮挡外部强光 安装 ERO ERO 1400 的安装辅件 安装辅件用于拆卸卡子, 方便编码器安装 ID 辅件 ERO 14xx 带轴向 PCB 接头和中心孔的外壳 ID ERO 1400 的安装辅件 41

42 关于编码器电缆 只有采取相应静电放电保护措施后才能进行安装和初始操作 带电时, 严禁连接或断开任何连线 拔下接头时, 为避免个别电线受力过大, 海德汉建议使用安装辅件拔下 PCB 接头 辅件分离 PCB 接头的安装辅件适用于本样本中的所有旋转编码器, 但不含 ERO 1200 系列 ID 为避免损坏电缆, 拉力只能作用在接头位置, 不允许拉电线 对于其它编码器, 用镊子或根据需要用安装辅件 螺栓适用于带标准 M12 或 M23 法兰座的编码器电缆, 需要使用 M2.5 螺栓 需要用以下扭矩紧固 M2.5 螺栓 : M12 M d min. 0.3 Nm M d max Nm M23 M d min Nm M d max Nm 螺栓的最低抗拉强度 800 N/mm 2 为避免螺栓自行松动, 海德汉建议使用螺纹固定剂 PCB 接头的安装辅件 电缆长度 ( 名义长度 ) 对于编码器端带电缆夹套的编码器电缆, 电缆夹套用于避免应力和保护触点, 标注的电缆长度为到电缆夹套位置的长度 夹套 名义长度例如 EPG 3.7 mm TPE 电线 mm 2 对于标准编码器电缆, 温度传感器的名义电线长度与名义电缆长度相同 但不包括编码器端无夹套或屏蔽连线夹的编码器电缆 如果需要正式信息 ( 尺寸图 ), 请提供适当编码器电缆的 ID 号 ( 参见编码器电缆概要 ) 束线接头用于将编码器电缆中的温度传感器电线与电机中温度传感器的电线连接在一起 ID 有关相应的压线工具, 参见 HMC 6 的产品信息 应力释放通过匹配接头或编码器电缆, 避免扭矩或应力 根据需要采用无应力版 42

43 模块型编码器的一般测试辅件和 PWM 20 EnDat22 EnDat01 和 SSI 接口的模块型旋转编码器的测试电缆包括三个 12 针适配接头和三个 15 针适配接头 ID 适配接头 3 个接头备件 12 针 :ID 针 :ID 连接电缆延长测试电缆 全套带 D-sub 接头 ( 针式 ) 和 D-sub 接头 ( 孔式 ), 都为 15 针 ( 最长 3 m) ID xx 测试电缆, 带正弦换向信号的 ERN 138xx 包括三个 14 针适配接头 ID 适配接头 3 个接头备件 14 针 :ID 连接电缆延长测试电缆 全套带 D-sub 接头 ( 针式 ) 和 D-sub 接头 ( 孔式 ), 都为 15 针 ( 最长 3 m) ID xx 测试电缆 连接电机法兰座与 PWM 20 的适配电缆 EnDat22 接口适配电缆 6 mm M23 接头 ( 孔式 ),9 针 M12 连接器 ( 针式 ),8 针 ID xx ( 此外, 还需要 ID xx M12 ( 孔式 ) 到 D-sub 接头 ( 针式 ),15 针 适配电缆 6 mm M12 接头 ( 孔式,8 针 D-sub 接头 ( 针式 ),15 针 ID xx 带增量信号的 EnDat01 EnDat H EnDat T 或 SSI 接头适配电缆 8 mm M23 接头 ( 孔式,17 针 D-sub 接头 ( 针式 ),15 针 ID xx 适配电缆 8 mm M23 接头 ( 孔式,12 针 D-sub 接头 ( 针式 ),15 针 ID xx DRIVE-CLiQ 接口适配电缆 6.8 mm M23 接头 ( 孔式 ),9 针以太网接头 (RJ45) 带 IP20 金属壳,6 针 ID xx HMC 6 版适配电缆 13.6 mm M23 SpeedTEC 复合接头 ( 孔式 ), 5 条电源线,2 条制动线,6 条通信线 D-sub 接头 ( 针式 ),15 针 ID xx 适配电缆 6.8 mm M12 接头 ( 孔式 ),8 针以太网接头 (RJ45) 带 IP20 金属壳,6 针 ID xx DRIVE-CLiQ 是西门子公司的注册商标 SpeedTEC 是 Intercontec Pfeiffer Industriesteckverbindungen GmbH 的注册商标 43

44 配合尺寸一般信息 安装旋转编码器时必须考虑配合尺寸和公差 一个序列中的部分旋转编码器的配合尺寸可能略有不同, 也可能完全相同 因此, 部分旋转编码器的安装尺寸兼容, 可根据相应要求安装为相同的尺寸 所有尺寸 公差和所需配合尺寸都标注在相应编码器系列的尺寸图中 有功能安全 (FS) 旋转编码器的其它值在相应产品资料中提供 1100 系列的所有绝对式旋转编码器在同系列编码器内安装尺寸兼容 只有轴与连接面间相应允许的偏差略有不同 系列 ECN/EQN 1100 FS ECI/EQI 1100 FS ECI/EBI 1100 不同标准, 带 FS 设备的凹槽同 ECN/EQN 1100 FS, 但轴与连接面间的尺寸不同同 ECN/EQN 1100 FS, 但轴与连接面间的尺寸不同 1300 和 ECN/EQN 400 系列旋转编码器的安装尺寸相兼容, 因此可安装在相同的安装座中 必须注意轻微不同, 例如防松零件和内径的公差极限等 系列 共同的尺寸 ERN 1300 ECN/EQN 1300 ECI/EQI 1300 ECI/EQI 1300 FS ECN/EQN 400 ERN ECN/EQN ECI/EQI ECI/EQI 1300 FS ECN/EQN 系列 ERN 1300 不同 标准, 可用于锥度轴 ECN/EQN 1300 同 ERN 1300, 带一个用作防松零件的附加凸棱 ( 定子联轴器 ) ECI/EQI 1300 同 ERN 1300,65 mm 内径的公差不超过 0.02 mm, 并且是空心轴的另一个型号 ECI/EQI 1300 FS 同 ERN 1300, 带一个用作防松零件的附加凸棱 ( 法兰 ) ECN/EQN 400 同 ECN/EQN

45 安装辅件 螺丝刀头 用于海德汉联轴器 用于 ExN 轴夹和定子联轴器 用于 ERO 轴夹 平口宽度长度 ID mm 螺丝刀使用扭矩可调的力矩改锥时, 必须确保符合 DIN EN ISO 6789 要求和满足扭矩值的公差要求 可调扭矩, 精度 ±6 % 0.2 Nm 至 1.2 Nm ID Nm 至 5 Nm ID ( 球头 ) ( 球头 ) ( 球头 ) ( 带止动点 ) mm TX8 89 mm 152 mm TX15 70 mm DIN 6912 标准螺栓 ( 带导向槽的短头螺栓 ) 螺栓螺丝 紧固方式 ID M3x10 A2 ISO 4762 KLF 自锁 M3x10 A2 ISO 4762 KLF 防松固定剂 M3x16 A2 ISO 4762 KLF 自锁 M3x22 A2 ISO 4762 KLF 自锁 M3x ISO 4762 MKL 防松固定剂 M3x ISO 4762 MKL 防松固定剂 M3x35 A2 ISO 4762 KLF 自锁 M3x ISO 4762 MKL 防松固定剂 M4x ISO 4762 MKL 防松固定剂 M5x DIN 6912 MKL 防松固定剂 M5x DIN 6912 KLF 自锁 M5x DIN 6912 MKL 防松固定剂

46 一般信息旋转编码器与电机电动势的对准 同步电机需要在开启时立即获得转子位置信息 这个信息可以由带附加换向信号的旋转编码器提供, 它能提供大致位置信息 单圈和多圈绝对式旋转编码器也同样, 它只需几角秒就能提供准确位置信息 ( 参见位置编码器的电子换向 ) 这些旋转编码器安装后, 编码器转子位置必须与电机轴对应, 以保证电机获得尽可能稳定的电流 如果与电机电动势对准情况不好将造成电机噪音大和功耗高 内置轴承旋转编码器首先, 电机转子被直流电流作用定位在最佳位置处 带换向信号的旋转编码器大致对正, 例如用编码器的标志线或参考点信号和在电机轴中的安装位置 用 PWM 9 相位角测量仪 ( 参见海德汉测量和测试仪 ) 能轻松进行精细调整 : 编码器的定子转动到 PWM 9 显示值为距参考点的距离即为零点 首先将绝对式旋转编码器安装为一体 然后, 将电机的最佳位置设定为零值 调试和测试套件 ( 参见海德汉测量和测试设备 ) 用于该目的 它提供 EnDat 的全部功能, 因此平移原点 设置防止意外修改编码器中的保存值的只读属性, 也能用于功能检查 无内置轴承旋转编码器 ECI/EQI 旋转编码器整体安装, 然后用调试和测试套件调整 支持纯串行的 ECI/EQI 编码器也可进行电子补偿 : 确定后的补偿值可被保存在编码器中和可被控制电路读出, 用于计算位置值 ECI/EQI 1300 也允许手动对正 再次松开中心螺栓并用安装辅件转动编码器转子至所需位置, 例如转到位置数据显示接近零的绝对位置值处 编码器对准 编码器对准情况差 旋转编码器被正确调整和调整情况不佳的电机电流 用调试和测试软件将旋转编码器与电机电动势对准 46 手动对准 ECI/EQI 1300

47 一般机械信息 NRTL 认证 ( 国家认可测试实验室 ) 本样本中的所有旋转编码器都符合美国 UL 安全标准和加拿大 CSA 安全标准 加速度编码器在安装和工作时会受到不同类型的加速度作用 振动 编码器在检测台上用规定的加速度并以 55 至 2000 Hz 的频率工作按照 EN 标准检测合格 但如果应用或安装质量问题导致编码器长时间共振, 将影响其性能甚至造成其损坏 因此, 必须对整个系统进行综合测试 冲击 在测试台上对于非重复的半正弦冲击, 编码器用规定的加速度值和持续时间工作按照 EN 标准检测合格 但这不包括持续冲击载荷, 持续冲击载荷必须在应用中测试 最大角加速度为 10 5 rad/s 2 这是最高允许加速度, 加速度达到最大时转子转动不会损坏编码器 实际可获得的角加速度基本与大小有关 ( 有关 ECN/ERN 100 的偏差值, 参见技术参数 ), 但与轴连接方式有关 需通过系统测试确定充分的安全系数 有功能安全旋转编码器的其它值在相应产品资料中提供 湿度最大允许的相对湿度为 75 % 短时间允许 93 % 不允许结露 磁场磁场强度大于 30 mt 将影响编码器正常工作 如有需要, 请联系海德汉公司 RoHS 海德汉已按欧盟指令 2002/95/EC(RoHS) 和 2002/96/EC(WEEE) 进行了产品材料安全性检测 有关制造商的 RoHS 声明, 请与销售代理联系 固有频率 ROC/ROQ/ ROD 和 RIC/RIQ 系列旋转编码器的转子和联轴器, 以及 ECN/EQN/ERN 系列旋转编码器的定子和定子联轴器构成一个振动弹性质量体 联轴器的固有频率 f N 必须尽可能高 为使 ROC/ROQ/ROD/RIC/RIQ 旋转编码器具有尽可能高的固有频率, 需要使用扭转刚性高的 C 型膜片式联轴器 ( 参见联轴器 ) f N = 1 2 þ ¹C I f N : 联轴器的固有频率, 单位 Hz C: 联轴器的扭转刚性, 单位 Nm/rad I: 转子惯量, 单位为 kgm2 ECN/EQN/ERN 旋转编码器构成一个弹性振动系统, 其联轴器的固有频率 f N 需尽可能高 如果增加径向及 / 或轴向加速力, 编码器轴承和编码器定子的刚性也需要较大 如果应用中有这样载荷, 建议联系海德汉公司总部 接触防护 (EN ) 编码器安装后, 所有旋转零件必须被保护, 避免工作时被意外触碰 防护等级 (EN ) 如果污物进入编码器内, 将影响编码器的正常工作 除非另有注明, 所有旋转编码器满足 EN 标准的防护等级 IP64 (ExN/ROx 400:IP67) 要求 其中包括接头固定后的壳体 电缆引线和法兰座 输入轴必须达到防护等级 IP64 喷溅的水中应不含任何会对编码器零件有损害的物质 如果输入轴的防护措施不充分 ( 如编码器垂直安装 ), 应采用迷宫密封圈 许多编码器的输入轴可具有 IP66 的防护能力 密封轴的密封环有摩擦, 因此有磨损, 磨损量取决于具体应用 噪音工作期间有工作噪音, 特别是使用带轴承编码器或多圈旋转编码器 ( 带齿轮 ) 时 噪音大小与安装质量和转速有关 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, 对于这些应用, 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 如果将光栅尺或编码器超范围使用或用于非目标应用, 其风险由用户承担 47

48 安装安装步骤和安装中必须确保的尺寸只以产品包装中提供的安装说明为准 因此, 本样本中的所有安装信息仅供参考, 不具约束力, 不构成合同条款 有关螺纹连接的所有信息, 均指安装温度为 15 C 至 35 C 时 带功能安全特性的旋转编码器海德汉公司的安装螺栓和中心螺栓 ( 不属于交货范围 ) 带特殊涂胶层, 其固化后, 能牢固粘结, 避免转动 因此, 该螺栓只能使用一次 至少可存放两年 ( 存放温度 30 C 和相对湿度 65 %) 有效期印制在包装上 因此, 插入螺栓和施加紧固扭矩的时间必须在五分钟以内 室温下六个小时后达到要求的强度 固化时间随温度降低而加长 不允许温度低于 5 C 进行固化 带防松粘结剂的螺栓只能使用一次 如果需要更换, 重新裁剪螺栓和用新螺栓 必须对螺纹孔倒角, 避免胶层剥落 改动编码器海德汉公司编码器的正常工作和精度只限对编码器无任何改造情况 任何改造, 即使非常微小改造也将影响编码器工作和可靠性并且失去质量保证 对编码器的改造也包括使用其它固定件 润滑油 ( 例如润滑螺栓 ) 或粘合剂, 除非明确允许 如有任何疑问, 请联系海德汉公司 客户准备和执行安装时, 必须满足以下材料性能和状态条件 配合材料种类铝钢 材料类型可硬化的锻造铝合金非合金脆硬钢 抗拉强度 R m 220 N/mm N/mm 2 屈服强度 R p,0.2 或屈服点 R e 不适用 400 N/mm 2 剪切强度 τ a 130 N/mm N/mm 2 接口压力 p G 250 N/mm N/mm 2 弹性模量 E (20 C 时 ) 70 kn/mm 2 至 200 kn/mm 2 至 75 kn/mm kn/mm 2 热膨胀系数 Þ therm (20 C 时 ) K K 1 至 K 1 表面粗糙度 Rz 16 µm 摩擦值 安装面必须干净且无任何润滑脂 用交货状态的螺栓和垫圈 紧固步骤用符合 DIN EN ISO 6789 标准要求的带信号扭矩扳手 ; 精度 ±6 % 安装温度 15 C 至 35 C 48

49 长期存放条件如果编码器存放时间超过 12 个月, 海德汉建议执行以下操作 : 将编码器存放在原包装中 存放地需干燥 无尘和有温度控制 不允许有振动 机械冲击或化学影响 每 12 个月, 用慢速转动内置轴承编码器的轴, 转动时无轴向或径向负载 ( 即与磨合时相同 ), 使轴承润滑油均匀分布 易损件海德汉公司的光栅尺适用于长期工作 不需要预防性维护 但是, 根据应用场合和操作方式, 海德汉公司光栅尺的部分零件将被磨损 其中特别是频繁弯曲的电缆 其它零件还有内置轴承编码器的轴承, 旋转编码器和角度编码器的轴密封圈和封闭式直线光栅尺的密封条 使用寿命除非另有注明, 否则海德汉编码器设计在典型工作条件下的使用寿命为 20 年, 相当于 工作小时 绝缘编码器外壳与内部电路绝缘 额定浪涌电压 :500 V 推荐值参见 DIN EN 过压类别 II 污染等级 2 ( 无电气感应污染 ) 温度范围如果存放在包装中, 存放温度范围为 30 至 +65 C(HR 1120: 30 C 至 70 C) 工作温度范围是指编码器在工作中和实际安装环境中可达到的温度范围 在此范围内, 编码器功能有保证 工作温度在编码器的确定位置处测量 ( 参见尺寸图 ), 且不允许将它与环境温度混淆 编码器的温度还受以下因素影响 : 安装条件 环境温度 编码器自身的发热 编码器的自身发热量主要取决于其结构特性 ( 定子联轴器 / 实心轴, 轴承密封圈等 ) 以及工作参数 ( 转速, 电源供电 ) 如果长时间 ( 数月 ) 停止工作后, 自身发热也可能短时间增大 请用低速工作二分钟 为了确保编码器工作在其允许的温度范围内, 编码器的发热量越高意味着环境温度必须越低 该表显示编码器预期发热的大约值 最坏情况是, 多个工作参数叠加作用使发热情况严重恶化, 例如用 30 V 供电电压和最高转速 因此, 如果编码器工作在接近参数被允许的极限值附近, 必须直接测量编码器实际工作温度 这就必须采取适当措施 ( 风扇, 散热器等 ) 降低环境温度, 足以使编码器在连续工作中不超过允许的最高工作温度 对于最高允许环境温度下的高速应用, 海德汉公司可根据用户需要提供特殊版本的编码器但要降低防护等级 ( 无轴承密封圈, 避免摩擦热 ) 以下轴转速时的发热 n max 短轴 / 锥度轴 ROC/ROQ/ROD/ RIC/RIQ/ ExN 400/1300 ROD 600 ROD 1900 盲孔轴 ECN/EQN/ ERN 400/1300 ECN/EQN/ ERN 1000 空心轴 ECN/ERN 100 ECN/EQN/ERN K +10 K IP66 防护等级 + 75 K + 10 K + 30 K + 40 K IP66 防护等级 + 10 K +40 K IP64 防护等级 + 50 K IP66 防护等级 编码器的典型发热值取决于最高允许转速时的结构特点 转速与发热量近似为线性关系 在旋转编码器的指定位置处测量实际工作温度 ( 参见技术参数 ) 49

50 电阻 内置轴承编码器 可插拔电缆和标准轴承检查法兰座与转子之间的电阻 名义值 :< 1 ohm M12/M23 < 1 无内置轴承敞开式编码器 (ExI 100) 和带可插拔电缆检查法兰座 转子 a) 和定子安装螺栓 b) 之间的电阻 名义值 :< 1 ohm 1. < 1 2. a) b) 线夹必须导电地用螺栓固定在电机壳上 无 CE 标志的供方零件 必须确保整个系统符合 CE 要求 无内置轴承敞开式编码器 (ExI 1100) 和带可插拔电缆检查法兰座 转子 a) 和定子 ( 金属壳 )b) 之间的电阻 名义值 :< 1 ohm < 1 b) a) 线夹 ( 根据需要 ) 必须导电地用螺栓固定在电机壳上 无 CE 标志的供方零件 必须确保整个系统符合 CE 要求 50

51 测量电机温度 温度值的传输为避免电机过载, 电机制造商通常监测电机绕组温度 典型应用中, 温度传感器的测量值通过两根独立电线连接后续电子电路进行信号处理 根据具体版本, 带 EnDat 2.2 接口的海德汉旋转编码器的编码器电子电路内有一个温度传感器并有信号处理电路, 用于连接外部温度传感器 这两类温度传感器的温度值经过数字化后都通过 EnDat 协议用纯串行方式传输 ( 作为附加数据的一部分 ) 也就是说不需要用单独的从电机到驱动控制单元间的连接电缆 监测过高温度对于内部温度传感器, 这些旋转编码器支持两级级联的温度过高信号 它包括 EnDat 报警和 EnDat 错误检测 为确定相应编码器是否支持这些报警和出错信息, 可从内部存储器的以下地址读取这些信息 : 温度过高的 EnDat 报警 :EnDat 存储区编码器制造商的参数, word 36 支持报警, bit 2 1 温度过高 温度过高的 EnDat 出错信息 :EnDat 存储区 EnDat 2.2 的编码器制造商参数, word 35 支持工作条件错误源, bit 2 6 温度过高 编码器接口内部温度传感器 ECI/EQI 1100 EnDat22 4(±1 K) 可以 ECI/EBI 1100 EnDat22 4(±5 K) ECN/EQN 1100 EnDat22 4(±5 K) 可以 EnDat01 ECN/EQN 1300 EnDat22 4(±4 K) 可以 EnDat01 ECN/EQN 400 EnDat22 4(±4 K) 可以 EnDat01 ECI/EQI 1300 EnDat22 4(±1 K) 可以 EnDat01 ECI/EBI 100 EnDat22 4(±4 K) 可以 EnDat01 外部温度传感器连接 括号中数据 :125 C 时的精度 根据 EnDat 技术参数, 当温度达到报警阈值时, 表示内部温度传感器温度过高, 触发 EnDat 报警 ( 工作状态的 EnDat 存储区, word 1 报警,bit 2 1 温度过高 ) 内部温度传感器报警阈值保存在 EnDat 存储区工作参数,word 6 温度过高的阈值灵敏度报警 bit 中, 并且允许分别调整 编码器出厂时, 在这里保存对应于最高允许工作温度的默认值 ( 根据尺寸图, 测量点 M1 处的温度 ) 内部温度传感器的温度测量值高于测量点 M1 处特定设备一定温度值 该编码器还带一个功能, 内部温度传感器不可调的触发阈值, 温度过高时, 触发 EnDat 出错信息 ( 工作状态 EnDat 存储区, word 0 出错信息,bit 2 2 位置, 附加信息 2 工作状态错误源,bit 2 6 温度过高 ) 如有这个阈值灵敏度, 它与设备有关, 并显示在技术参数中 海德汉建议为相应应用调整该阈值灵敏度, 使其低于 EnDat 出错信息温度过高的触发阈值一定足够裕度 编码器的应用环境也应满足测量点 M1 的工作温度要求 51

52 外部温度传感器连接信息 根据 EN , 外部温度传感器必须符合以下条件要求 : 电压等级 A 污染等级 2 过压类别 3 只能连接无源温度传感器 温度传感器与编码器电子电路间为电气连接 根据应用情况, 温度传感器组件 ( 传感器 + 电缆组件 ) 的安装需与环境间进行双电气隔离或增强型电气隔离 温度测量精度与温度范围有关 注意温度传感器的误差 传输的温度值不是功能安全概念中的安全值 电机制造商负责温度传感器质量和精度, 以及确保电气安全的责任 用适当温度范围的夹头 ( 例如最高达 150 C ID 电机内温度线的电缆配置 电源出线 制动线 温度测量值的精度取决于传感器和温度范围 KTY 温度 PT1000 法兰座 电机内编码器的输出电缆 编码器 -40 C 至 +80 C ±6 K ±6 K 80.1 C 至 160 C ±3 K ±4 K C 至 200 C ±6 K ±6 K 信号处理技术参数 分辨率 传感器电源 0.1 K(KTY84-130) 经过压降电阻 R V = 2 k 的压降 3.3 V 测量电流典型值 总延时 温度信号处理 2) 电缆长度 TPE 的电线截面积为 0.16 mm 2 或 0.25 mm 2 交联聚乙烯 1.2 ma,595 时 1.0 ma,990 时 160 ms max. 1 m 包括滤波时间常数和转换时间 不包括温度传感器的时间常数 / 响应延迟时间和通过设备接口读取数据的延迟时间 2) 因干扰对电缆长度的限制 由于线路电阻造成的测量误差忽略不计 52

53 连接温度传感器旋转编码器内温度信号处理功能适用于 KTY PTC 热敏电阻 对于其它温度传感器, 输出值 ( 附加信息 1 中的数据 ) 必须转换成温度值 图 1 显示输出值与温度传感器电阻之间的关系 对于 KTY , 温度值等于输出值 该值单位等于 0.1 开 电阻, 单位 输出值 图 3.42: 输出值与电阻间关系 KTY 温度传感器举例 : 传感器电阻 = 1000 输出值 ( 温度值 )3751; 相当于 375,1 K 或 102 C 图 2 显示 PT1000 的输出值与温度值间的关系 PT1000 的温度值可在图中用输出值查到 更多信息, 参见第 42 页 温度值 输出值 图 2: 以 PT1000 为例, 输出值与温度值间的关系 温度传感器 PT1000 举例 : 输出值 = 3751 温度值 = 2734( 相当于 0.3 C) 用下面的多项式通过数学方式计算温度值 : 温度 PT1000 = A A A O = 输出值 PT1000 多项式的值为 :3400 O

54 ECN/EQN 1100 系列 绝对式旋转编码器 平表面 75A 定子联轴器 盲孔轴 带功能安全特性的编码器 要求的配合尺寸 = 配合轴的轴承 = 工作温度测量点 = 振动测量点 1 = 槽的接触面 2 = 为确保螺纹固定剂的防松效果, 螺纹开始处必须倒角 3 = 轴 ; 确保全表面接触! 4 = 仅 ECN/EQN 和 ECI/EQI 所需的槽,WELLA1 = 1KA 5 = ECI/EQI 的法兰面 ; 确保全表面接触! 6 = ECN/EQN 的连接面 7 = 轴与连接面之间最大允许的偏差 允许 ±0.15 mm 动态轴向运动的安装公差和热膨胀的补偿 8 = 轴与法兰面之间的最大允许偏差 安装公差和热膨胀的补偿 9 = ECI/EBI 的法兰面 ; 确保全表面接触! 10 = 底切 11 = 可能的定心孔 12 = PC 接头,15 针 13 = 夹套的电缆密封套, 直径 4.3±0.1 7 长 14 = 锁紧配合件 必须确保正确结合在槽 4 中, 例如测量设备的伸出量 15 = 输出信号为接口描述情况时的轴旋转方向 54

55 绝对式 ECN 1113 ECN 1123 EQN 1125 EQN 1135 接口 EnDat 2.2 订购标识 EnDat01 EnDat22 EnDat01 EnDat22 位置值 / 圈 8192(13 bit) (23 bit) 8192(13 bit) (23 bit) 圈数 4096(12 bit) 电气允许转速 / 偏差 4000 rpm/± 1 LSB rpm/± 16 LSB rpm ( 连续位置值 ) 4000 rpm/± 1 LSB rpm/± 16 LSB rpm ( 连续位置值 ) 计算时间 t cal 时钟频率 9 µs 2 MHz 7 µs 8 MHz 9 µs 2 MHz 7 µs 8 MHz 增量信号» 1 V PP» 1 V PP 线数 截止频率 3 db 190 khz 190 khz 系统精度 ±60" 3) 电气连接 15 针 PCB 接头 15 针 PCB 接头 3) 15 针 PCB 接头 15 针 PCB 接头 供电电压 DC 3.6 V 至 14 V 功率消耗 ( 最大值 ) 3.6 V: 0.6 W 14 V: 0.7 W 3.6 V: 0.7 W 14 V: 0.8 W 技术参数 电流消耗 ( 典型值 ) 5 V:85 ma( 空载 ) 5 V:105 ma( 空载 ) 轴 机械允许转速 n 盲孔轴 6 mm 带锁紧配合件 rpm 启动扭矩 Nm(20 C 时 ) Nm(20 C 时 ) 转子转动惯量 kgm 2 被测轴允许的轴向窜动 振动 55 Hz 至 2000 Hz 冲击 6 ms ±0.5 mm 200 m/s 2 (EN ) 1000 m/s 2 (EN ) 最高工作温度 115 C 最低工作温度 -40 C 防护等级 EN 重量 IP40, 安装后 0.1 kg 适用 ID xx xx xx xx 公差限制 信号幅值 : 0.80 V PP 至 1.2 V PP 不对称度 : 0.05 放大比例 : 0.9 至 1.1 相位角 : 90 ± 5 电子角 2) 不同转速下绝对信号和增量信号间偏差 3) 连接温度传感器, 为 KTY 优化信号处理 ECN 1123 和 EQN 1135 可提供功能安全特性 有关规格和技术参数, 参见 产品信息 55

56 ERN 1023 增量式旋转编码器 平表面定子联轴器 盲孔轴 条块换向信号 = 配合轴的轴承 k = 要求的配合尺寸 m = 工作温度测量点 1 = 夹紧环 2 个螺栓 紧固扭矩 :0.6 Nm ±0.1 Nm,SW1.5 2 = 参考点位置 ±10 3 = 安装公差和热膨胀的补偿, 不允许动态运动 4 = 确保接触的防护 (EN ) 5 = 输出信号为接口描述情况时的轴旋转方向 56

57 ERN 1023 接口 «TTL 信号周期数 / 圈 * 参考点 输出信号频率边缘间距 a 换向信号 宽度 * 一个 300 khz 0.41 μs «TTL(3 个换向信号 U V W) (C0;3 120 (C02);4 90 (C03) 系统精度 ±260" ±130" 电气连接 * 供电电压电流消耗 ( 空载 ) 轴机械允许转速 n 电缆 1 m,5 m 无连接器 DC 5 V ±0.5 V 70 ma 盲孔轴 6 mm 6000 rpm 启动扭矩 Nm(20 C 时 ) 转子转动惯量 kgm 2 被测轴允许的轴向窜动 振动 25 Hz 至 2000 Hz 冲击 6 ms ±0.15 mm 100 m/s 2 (EN ) 1000 m/s 2 (EN ) 最高工作温度 90 C 最低工作温度固定敷设电缆 :-20 C 反复弯曲电缆 :-10 C 防护等级 EN IP 64 重量 0.07 kg( 无电缆 ) 适用 ID xx 黑体 : 这些优选型号的供货期较短 * 请订购时选择 有关机械相位差 90,120 或 180 信号周期的三路方波信号, 参见海德汉编码器接口样本中的条块换向的换向信号 57

58 ERN 1123 增量式旋转编码器 平表面定子联轴器 空心轴 条块换向信号 = 配合轴的轴承 k = 要求的配合尺寸 m = 工作温度测量点 1 = 夹紧环 2 个螺栓 紧固扭矩 :0.6 Nm ±0.1 Nm,SW1.5 2 = 参考点位置 ±10 3 = 15 针 JAE 接头 4 = 安装公差和热膨胀的补偿, 不允许动态运动 5 = 确保接触的防护 (EN ) 6 = 输出信号为接口描述情况时的轴旋转方向 58

59 ERN 1123 接口 «TTL 信号周期数 / 圈 * 参考点 输出信号频率边缘间距 a 换向信号 宽度 * 一个 300 khz 0.41 μs «TTL(3 个换向信号 U V W) (C0;3 120 (C02);4 90 (C03) 系统精度 ±260" ±130" 电气连接供电电压电流消耗 ( 空载 ) 轴机械允许转速 n 15 针 PCB 接头 DC 5 V ±0.5 V 70 ma 空心轴 8 mm 6000 rpm 启动扭矩 Nm(20 C 时 ) 转子转动惯量 kgm 2 被测轴允许的轴向窜动 振动 25 Hz 至 2000 Hz 冲击 6 ms ±0.15 mm 100 m/s 2 (EN ) 1000 m/s 2 (EN ) 最高工作温度 90 C 最低工作温度 -20 C 防护等级 EN IP00 2) 重量 适用 ID 0.06 kg xx 黑体 : 这些优选型号的供货期较短 * 请订购时选择 有关机械相位差 90,120 或 180 信号周期的三路方波信号, 参见海德汉编码器接口样本中的条块换向的换向信号 2) 安装期间必须采取切实措施确保整个系统符合 CE 要求 59

60 ECN/EQN 1300 系列 绝对式旋转编码器 轴向安装带防转元件的 07B 定子联轴器 锥度轴 65B 带功能安全特性的编码器 可支持 EN 标准的转子和定子联轴器的故障保护功能 要求的配合尺寸 *) ,ECI/EQI 13xx = 配合轴的轴承 k = 要求的配合尺寸 = 工作温度测量点 = 振动测量点, 参见 D = 锁紧螺母的夹紧螺栓, 宽度 A/F 2, 紧固扭矩 Nm 2 = 压铸盖 3 = 丝堵宽度 A/F 3 和 4, 紧固扭矩 5 Nm Nm 4 = PCB 接头,12 针 + 4 针 5 = 螺栓,DIN 6912 M5x MKL 宽度 A/F 4, 紧固扭矩 5 Nm Nm 6 = 拆卸用螺栓,M6 7 = 拆卸用螺栓,M10 8 = 安装公差和热膨胀的补偿, 不允许动态运动 9 = 为确保螺纹固定剂的防松效果, 螺纹开始处必须倒角 10 = 输出信号为接口描述情况时的轴旋转方向 60

61 绝对式 ECN 1313 ECN 1325 EQN 1325 EQN 1337 接口 EnDat 2.2 订购标识 EnDat01 EnDat22 EnDat01 EnDat22 位置值 / 圈 8192(13 bit) (25 bit) 8192(13 bit) (25 bit) 圈数 4096(12 bit) 电气允许转速 / 偏差 512 线 : 5000 rpm/±1 LSB rpm/±100 LSB 2048 线 : 1500 rpm/±1 LSB rpm/±50 LSB rpm ( 连续位置值 ) 512 线 : 5000 rpm/±1 LSB rpm/±100 LSB 2048 线 : 1500 rpm/±1 LSB rpm/±50 LSB rpm ( 连续位置值 ) 计算时间 t cal 时钟频率 9 µs 2 MHz 7 µs 16 MHz 9 µs 2 MHz 7 µs 16 MHz 增量信号» 1 V PP» 1 V PP 线数 * 截止频率 3 db 2048 线 : 400 khz 512 线 : 130 khz 2048 线 : 400 khz 512 线 : 130 khz 系统精度 512 线 :±60";2048 线 :±20" 电气连接通过 PCB 接头 供电电压 功率消耗 ( 最大值 ) 12 针旋转编码器 :12 针温度传感器 3) :4 针 DC 3.6 V 至 14 V 3.6 V: 0.6 W 14 V: 0.7 W 12 针旋转编码器 :12 针温度传感器 3) :4 针 3.6 V: 0.7 W 14 V: 0.8 W 电流消耗 ( 典型值 ) 5 V:85 ma( 空载 ) 5 V:105 ma( 空载 ) 轴 锥度轴 9.25 mm; 锥度 1:10 机械允许转速 n rpm rpm 启动扭矩 0.01 Nm(20 C 时 ) 转子转动惯量 kgm 2 定子联轴器的固有频率 被测轴允许的轴向窜动 振动 55 Hz 至 2000 Hz 冲击 6 ms 1800 Hz ±0.5 mm 300 m/s 2 4) (EN ) 2000 m/s 2 (EN ) 最高工作温度 115 C 最低工作温度 -40 C 防护等级 EN 重量 IP40, 安装后 0.25 kg 适用 ID xx xx xx xx * 请订购时选择 公差限制 信号幅值 : 0.8 V PP 至 1.2 V PP 不对称度 : 0.05 放大比例 : 0.9 至 1.1 相位角 : 90 ± 5 电子角 信噪比 E,F: 100 mv ECN 1325 和 EQN 1337 可提供功能安全特性有关规格和技术参数, 参见 产品信息 2) 不同转速下绝对信号和增量信号间偏差 3) 为 KTY 优化处理 4) 基于室温的标准 ; 工作温度为至 100 C: 300 m/s 2 : 至 115 C: 150 m/s 2 61

62 ECN/EQN 1300 S 系列 绝对式旋转编码器 轴向安装带防转元件的 07B 定子联轴器 锥度轴 65B 带功能安全特性的编码器 可支持 EN 标准的转子和定子联轴器的故障保护功能 要求的配合尺寸 62 = 配合轴的轴承 = 工作温度测量点 = 振动测量点, 参见 D = 锁紧螺母的夹紧螺栓, 宽度 A/F 2, 紧固扭矩 Nm 2 = 压铸盖 3 = 丝堵宽度 A/F 3 和 4, 紧固扭矩 5 Nm Nm 4 = PCB 接头,12 针 + 4 针 5 = 螺栓,DIN 6912 M5x MKL 宽度 A/F 4, 紧固扭矩 5 Nm Nm 6 = 拆卸用螺栓,M6 7 = 拆卸用螺栓,M10 8 = 安装公差和热膨胀的补偿, 不允许动态运动 9 = 为确保螺纹固定剂的防松效果, 螺纹开始处必须倒角 10 = 输出信号为接口描述情况时的轴旋转方向

63 绝对式 ECN 1324 S EQN 1336 S 接口 订购标识 位置值 / 圈 DRIVE-CLiQ DC (24 bit) 圈数 4096(12 bit) 转速 rpm ( 2 次位置请求 / 圈 ) rpm ( 2 次位置请求 / 圈 ) 处理时间 TIME_MAX_ACTVAL 8 µs 增量信号 系统精度 ±20" 电气连接通过 PCB 接头供电电压功率消耗 ( 最大值 ) 旋转编码器 :12 针 温度传感器 :4 针 DC 10 V 至 28 V 10 V: 0.9 W 28.8 V: 1 W 10 V: 1 W 28.8 V: 1.1 W 电流消耗 ( 典型值 ) 24 V 时 :38 ma( 空载 ) 24 V 时 :43 ma( 空载 ) 轴 锥度轴 9.25 mm; 锥度 1:10 启动扭矩 0.01 Nm(20 C 时 ) 转子转动惯量 kgm 2 定子联轴器的固有频率 被测轴允许的轴向窜动 振动 55 Hz 至 2000 Hz 冲击 6 ms 1800 Hz ±0.5 mm 300 m/s 2 (EN ) 2000 m/s 2 (EN ) 最高工作温度 100 C 最低工作温度 -30 C 防护等级 EN 重量 IP40, 安装后 0.25 kg 适用 ID xx xx 为 KTY 优化处理 ECN 1324 S 和 EQN 1336 S 可带功能安全特性 有关其尺寸和技术参数, 参见 产品信息 DRIVE-CLiQ 是西门子公司的注册商标 63

64 ECN/EQN 400 系列 绝对式旋转编码器 轴向安装带防转元件的 07B 定子联轴器 锥度轴 65B 带功能安全特性的编码器 可支持 EN 标准的转子和定子联轴器的故障保护功能 要求的配合尺寸 *) ,ECI/EQI 13xx = 配合轴的轴承 = 工作温度测量点 = 振动测量点, 参见 D = 锁紧螺母的夹紧螺栓, 宽度 A/F 2, 紧固扭矩 Nm 2 = 丝堵宽度 A/F 3 和 4, 紧固扭矩 5 Nm Nm 3 = 螺栓,DIN 6912 M5x MKL 宽度 A/F 4, 紧固扭矩 5 Nm Nm 4 = 拆卸用螺栓,M10 5 = 拆卸用螺栓,M6 6 = 安装公差和热膨胀的补偿, 不允许动态运动 7 = 为确保螺纹固定剂防松效果, 螺纹开始处必须倒角 2 = 输出信号为接口描述情况时的轴旋转方向 64

65 绝对式 ECN 413 ECN 425 EQN 425 EQN 437 接口 EnDat 2.2 订购标识 EnDat01 EnDat22 EnDat01 EnDat22 位置值 / 圈 8192(13 bit) (25 bit) 8192(13 bit) (25 bit) 圈数 4096(12 bit) 电气允许转速 / 偏差 1500 rpm/±1 LSB rpm/± 50 LSB rpm ( 连续位置值 ) 1500 rpm/±1 LSB rpm/± 50 LSB rpm ( 连续位置值 ) 计算时间 t cal 时钟频率 9 µs 2 MHz 7 µs 16 MHz 9 µs 2 MHz 7 µs 16 MHz 增量信号» 1 V PP 线数 2048» 1 V PP 截止频率 3 db 400 khz 400 khz 系统精度 ±20" 电气连接 * 5 m 电缆, 带或不带 M23 连接器 5 m 电缆带 M12 连接器 5 m 电缆, 带或不带 M23 连接器 5 m 电缆带 M12 连接器 供电电压 DC 3.6 V 至 14 V 功率消耗 ( 最大值 ) 3.6 V: 0.6 W 14 V: 0.7 W 3.6 V: 0.7 W 14 V: 0.8 W 电流消耗 ( 典型值 ) 5 V:85 ma( 空载 ) 5 V:105 ma( 空载 ) 轴 锥度轴 9.25 mm; 锥度 1:10 机械允许转速 n rpm rpm 启动扭矩 0.01 Nm(20 C 时 ) 转子转动惯量 kgm 2 定子联轴器的固有频率 被测轴允许的轴向窜动 振动 55 Hz 至 2000 Hz 冲击 6 ms 1800 Hz ±0.5 mm 300 m/s 2 (EN ) 2000 m/s 2 (EN ) 最高工作温度 100 C 最低工作温度固定敷设电缆 :-40 C 反复弯曲电缆 :-10 C 防护等级 EN 重量 IP64, 安装后 0.25 kg 适用 ID xx xx xx xx * 请订购时选择 公差限制 信号幅值 : 0.8 V PP 至 1.2 V PP 不对称度 : 0.05 放大比例 : 0.9 至 1.1 相位角 : 90 ± 5 电子角 ECN 425 和 EQN 437 可提供功能安全特性有关规格和技术参数, 参见 产品信息 2) 不同转速下绝对信号和增量信号间偏差 65

66 ERN 1300 系列 增量式旋转编码器 轴向安装的定子联轴器 06 锥度轴 65B *) ,ECI/EQI 13xx 或者 : ECN/EQN 1300 配合尺寸也可带定子联轴器的槽用以防转 = 配合轴的轴承 k = 要求的配合尺寸 m = 工作温度测量点 1 = 锁紧螺母的夹紧螺栓, 宽度 A/F 2, 紧固扭矩 Nm 2 = 压铸盖 3 = 丝堵宽度 A/F 3 和 4, 紧固扭矩 5 Nm Nm 4 = PCB 接头 12 针 5 = 轴与盖对正的参考点 6 = 拆卸用螺栓,M6 7 = 拆卸用螺栓,M10 8 = 防松螺丝,M5x50 DIN 6912 SW4, 紧固扭矩 5 Nm Nm 9 = 安装公差和热膨胀的补偿, 不允许动态运动 10 = 输出信号为接口描述情况时的轴旋转方向 66

67 增量式 ERN 1321 ERN 1381 ERN 1387 ERN 1326 接口 TTL» 1 V PP TTL 线数 */ 系统精度 1024/±64" 2048/±32" 4096/±16" 512/±60" 2048/±20" 4096/±16" 2048/±20" 1024/±64" 2048/±32" 4096/±16" 8192/±16" 5) 参考点 一个 输出信号频率边缘间距 a 截止频率 3 db 300 khz 0.35 µs 210 khz 300 khz 0.35 µs 150 khz 0.22 µs 换向信号» 1 V PP 2) 宽度 * Z1 刻轨 TTL ;4 90 3) 电气连接 12 针 PCB 接头 14 针 PCB 接头 16 针 PCB 接头 供电电压 DC 5 V ±0.5 V DC 5 V ± 0.25 V DC 5 V ± 0.5 V 电流消耗 ( 无负载 ) 120 ma 130 ma 150 ma 轴锥度轴 9.25 mm; 锥度 1:10 机械允许转速 n rpm 启动扭矩 0.01 Nm (20 C 时 ) 转子转动惯量 kgm 2 定子联轴器的固有频率 被测轴允许的轴向窜动 振动 55 Hz 至 2000 Hz 冲击 6 ms 1800 Hz ±0.5 mm 300 m/s 2 4) (EN ) 2000 m/s 2 (EN ) 最高工作温度 120 C 120 C 4096 线 :80 C 120 C 最低工作温度 -40 C 防护等级 EN 重量 IP40, 安装后 0.25 kg 适用 ID xx xx xx xx * 请订购时选择 公差限制 信号幅值 : 0.8 V PP 至 1.2 V PP 不对称度 : 0.05 放大比例 : 0.9 至 1.1 相位角 : 90 ± 5 电子角 信噪比 E,F: 100 mv 2) 每圈输出一个正弦和一个余弦信号 ; 参见样本海德汉编码器接口 3) 有关机械相位差 90 或 120 信号周期的三路方波信号, 参见样本海德汉编码器接口 4) 基于室温的标准 ; 工作温度为至 100 C: 300 m/s 2 5) 内部双倍细分后 至 120 C: 150 m/s 2 67

68 EQN/ERN 400 系列 绝对式和增量式旋转编码器 扭力架 盲孔轴 取代西门子 1XP8000 西门子型号替换型号 ID 结构 1XP ERN 430 HTL m 电缆带安装式连接器和 1XP ERN 430 HTL M23 中心固定,17 针 1XP ERN 420 TTL XP ERN 420 TTL 1XP EQN 425 EnDat m 电缆带 M23 连接器,17 针 1XP EQN 425 EnDat 1XP EQN 425 SSI XP EQN 425 SSI 西门子原厂编码器带 M23 法兰座,17 针 A = 配合轴的轴承 k = 要求的配合尺寸 m = 工作温度测量点 1 = 锁紧螺母到联轴器的距离 2 = 内六角夹紧螺栓 X8, 紧固扭矩 1.1 Nm±0.1 Nm 3 = 输出信号为接口描述情况时的轴旋转方向 68

69 绝对式 增量式 EQN 425 ERN 420 ERN 430 接口 * EnDat 2.2 SSI «TTL «HTL 订购标识 EnDat01 SSI41r1 每圈位置数 8192(13 bit) 圈数 4096 编码类型 纯二进制 格雷码 电气允许转速 偏差 1500/ rpm ±1 LSB/±50 LSB rpm ±12 LSB 计算时间 t cal 时钟频率 9 µs 2 MHz 5 µs 增量信号» 1 V PP 2) TTL HTL 线数 截止频率 3 db 输出信号频率边缘间距 a 400 khz 130 khz 300 khz 0.39 µs 系统精度 ±20" ±60" 栅距的 1/20 电气连接 1 m 电缆, 带 M23 连接器 0.8 m 电缆带安装式连接器和中心固定 供电电压 DC 3.6 V 至 14 V DC 10 V 至 30 V DC 5 V ± 0.5 V DC 10 V 至 30 V 功率消耗 ( 最大值 ) 3.6 V: 0.7 W 14 V: 0.8 W 10 V: 0.75 W 30 V: 1.1 W 电流消耗 ( 典型值, 空载 ) 5 V:105 ma 5 V:120 ma 24 V:28 ma 120 ma 150 ma 轴 机械允许转速 n 启动扭矩 底部空心轴 12 mm 6000 rpm 0.05 Nm,20 C 时 转子转动惯量 kgm 2 被测轴允许的轴向窜动 振动 55 Hz 至 2000 Hz 冲击 6 ms ±0.5 mm 300 m/s 2 (EN ) 1000 m/s 2 (EN ) 最高工作温度 100 C 最低工作温度固定敷设电缆 :-40 C 反复弯曲电缆 :-10 C 防护等级 EN 重量 IP kg 适用 ID xx xx xx xx * 请订购时选择 不同转速下绝对信号和增量信号间偏差 2) 公差限制信号幅值 : 0.8 V PP 至 1.2 V PP 69

70 ERN 401 系列 增量式旋转编码器 用固定夹的定子联轴器 盲孔轴 取代西门子 1XP8000 包括带外壳的安装套件 西门子型号替换型号 ID 1XP ERN XP ERN A = 编码器轴承 B = 配合轴的轴承 k = 要求的配合尺寸 m = 工作温度测量点 1 = 输出信号为接口描述时的轴旋转方向 70

71 增量式 ERN 421 ERN 431 接口 «TTL «HTL 线数 1024 参考点 输出信号频率边缘间距 a 一个 300 khz 0.39 µs 系统精度栅距的 1/20 电气连接 径向密封法兰座 供电电压 DC 5 V ±0.5 V DC 10 V 至 30 V 空载时的电流消耗 120 ma 150 ma 轴 机械允许转速 n 实心轴,M8 外螺纹,60 定心锥 6000 rpm 启动扭矩 20 C 时低于 -20 C 0.01 Nm 1 Nm 转子转动惯量 kgm 2 被测轴允许的轴向窜动 振动 55 Hz 至 2000 Hz 冲击 6 ms ±1 mm 100 m/s 2 (EN ); 如需更高参数值, 可按要求提供 1000 m/s 2 (EN ) 最高工作温度 100 C 最低工作温度 -40 C 防护等级 EN 重量 IP kg 适用 ID xx xx 工作温度与轴转速或电源电压间的关系, 参见一般机械信息 71

72 ECI/EQI 1100 系列 绝对式旋转编码器 轴向安装的法兰 盲孔轴 无内置轴承 = 配合轴的轴承 = 工作温度测量点 = 振动的测量点 1 = 槽的接触面 2 = 为确保螺纹固定剂的防松效果, 螺纹开始处必须倒角 3 = 轴 ; 确保全表面接触! 4 = 仅 ECN/EQN 和 ECI/EQI 需要槽,WELLA1 = 1KA 5 = ECI/EQI 的法兰面 ; 确保全表面接触! 6 = ECN/EQN 的连接面 7 = 轴与连接面之间最大允许的偏差 允许 ±0.15 mm 动态轴向运动的安装公差和热膨胀的补偿 8 = 轴与法兰面之间的最大允许偏差 安装公差和热膨胀的补偿 9 = ECI/EBI 的法兰面 ; 确保全表面接触! 10 = 底切 11 = 可能的定心孔 12 = 开放的 PCB 连接孔, 至少全圆周大于 1.5 mm 13 = 螺栓,ISO 4762 M3x MKL, 紧固扭矩 1 Nm ±0.1 Nm 14 = 螺栓,ISO 4762 M3x MKL, 紧固扭矩 1 Nm ±0.1 Nm 15 = 至少保持到盖 1 mm 的距离 注意接头的孔! 16 = 锁紧件 确保正确结合在槽 4 中 17 = 输出信号为接口描述情况时的轴旋转方向 72

73 绝对式 接口 EnDat 2.2 ECI 1119 EQI 1131 订购标识 位置值 / 圈 EnDat (19 bit) 圈数 4096(12 bit) 计算时间 t cal 时钟频率 5 µs 16 MHz 系统精度 ±120" 电气连接 供电电压 功率消耗 ( 最大值 ) 15 针 PCB 接头 DC 3.6 V 至 14 V 3.6 V: 0.65 W 14 V: 0.7 W 3.6 V: 0.7 W 14 V: 0.85 W 电流消耗 ( 典型值 ) 5 V:95 ma( 空载 ) 5 V:115 ma( 空载 ) 轴径 * 轴向夹紧的盲孔轴 6 mm 不带锁紧 (82A) 或带锁紧 (1KA) 机械允许转速 n rpm rpm 转子转动惯量 kgm 2 被测轴允许的轴向窜动 振动 55 Hz 至 2000 Hz 冲击 6 ms ±0.4 mm 400 m/s 2 (EN ) 2000 m/s 2 (EN ) 最高工作温度 110 C 最低工作温度 -40 C 触发阈值温度过高的出错信息 125 C( 内部温度传感器的测量精度 :± 1 K) 防护等级 EN 重量 IP00, 安装后 0.04 kg 适用 ID xx xx * 请订购时选择可提供功能安全特性 有关规格和技术参数, 参见 产品信息 73

74 ECI/EBI 1100 系列 绝对式旋转编码器 轴向安装的法兰 盲孔轴 无内置轴承 EBI 1135: 多圈功能通过使用后备电池供电的多圈计数器实现 = 配合轴的轴承 = 工作温度测量点 1 = 槽的接触面 2 = 为确保螺纹固定剂的防松效果, 螺纹开始处必须倒角 3 = 轴 ; 确保全表面接触! 4 = 仅 ECN/EQN 和 ECI/EQI 需要槽,WELLA1 = 1KA 5 = ECI/EQI 的法兰面 ; 确保全表面接触! 6 = ECN/EQN 的连接面 7 = 轴与连接面之间最大允许的偏差 允许 ±0.15 mm 动态轴向运动的安装公差和热膨胀的补偿 8 = 轴与法兰面之间的最大允许偏差 安装公差和热膨胀的补偿 9 = ECI/EBI 的法兰面 ; 确保全表面接触! 10 = 底切 11 = 可能的定心孔 12 = 夹紧面 13 = 螺栓,ISO 4762 M3x 带螺纹固定剂, 紧固扭矩 1.15 Nm ±0.05 Nm 14 = 输出信号为接口描述情况时的轴旋转方向 74

75 绝对式 ECI 1118 EBI 1135 接口 EnDat 2.2 订购标识 EnDat22 位置值 / 圈 (18 bit) (18 bit;19-bit 数字字长,LSB = 0) 圈数 65536(16 bit) 计算时间 t cal 时钟频率 6 µs 8 MHz 系统精度 ±120" 电气连接 15 针 PCB 接头 供电电压 DC 3.6 V 至 14 V 旋转编码器 U P : DC 3.6 V 至 14 V 后备电池 U BAT : DC 3.6 V 至 5.25 V 功率消耗 ( 最大值 ) 正常工作,3.6 V 时 : 0.52 W 正常工作,14 V 时 : 0.6 W 电流消耗 ( 典型值 ) 5 V:80 ma( 空载 ) 正常工作,5 V 时 : 80 ma( 空载 ) 后备型 2) : 22 µa( 带旋转轴 ) 12 µa( 静止时 ) 轴径 盲孔轴 6 mm, 轴向夹紧 机械允许转速 n rpm rpm 机械允许加速度 10 5 rad/s 2 转子转动惯量 kgm 2 被测轴允许的轴向窜动 振动 55 Hz 至 2000 Hz 冲击 6 ms ±0.3 mm 300 m/s 2 (EN ) 1000 m/s 2 (EN ) 最高工作温度 115 C 最低工作温度 -20 C 防护等级 EN IP00 3) 重量 0.02 kg 适用 ID xx xx 不支持外部温度传感器和在线诊断功能 为正确控制编码器, 必须符合 EnDat 技术条件 号和 EnDat 应用说明 号第 13 章后备电池供电编码器的技术要求 2) T = 25 C 时 ; U BAT = 3.6 V 3) 安装期间必须采取切实措施确保整个系统符合 CE 要求 75

76 ECI/EQI 1300 系列 绝对式旋转编码器 轴向安装的法兰 ; 需调整工具 锥度轴或盲孔轴 无内置轴承 全部规格为工作条件下数据 = 轴承 k = 要求的配合尺寸 m = 工作温度测量点 1 = 偏心螺栓 安装 : 拆卸和紧固扭矩 Nm(Torx 15) 2 = 12 针 PCB 接头 3 = 圆柱头螺栓 : 对于空心轴,ISO 4762 M5x35 8.8, 紧固扭矩 Nm = 圆柱头螺栓 : 对于圆锥轴,ISO 4762 M5x50 8.8, 紧固扭矩 Nm 4 = 扫描间隙的调试工具 5 = 所有条件下允许的扫描间隙 6 = 最小夹紧和支撑面 ; 最好为封闭直径 7 = 电缆盖的安装螺栓 M2.5 Torx 8, 紧固扭矩 0.4 Nm ±0.1 Nm 8 = 拆卸用螺栓,M6 9 = 输出信号为接口描述情况时的轴旋转方向 76

77 绝对式 接口 EnDat 2.2 ECI 1319 EQI 1331 订购标识 位置值 / 圈 EnDat (19 bit) 圈数 4096(12 bit) 电气允许转速 / 偏差 计算时间 t cal 时钟频率 增量信号 3750 rpm/±128 LSB rpm/± 512 LSB 8 µs 2 MHz» 1 V PP 4000 rpm/± 128 LSB rpm/± 512 LSB 线数 32 截止频率 3 db 6 khz 典型值 系统精度 ±180" 电气连接 供电电压 12 针 PCB 接头 DC 4.75 V 至 10 V 功率消耗 ( 最大值 ) 4.75 V: 0.62 W 10 V: 0.63 W 4.75 V: 0.73 W 10 V: 0.74 W 电流消耗 ( 典型值 ) 5 V:85 ma( 空载 ) 5 V:102 ma( 空载 ) 轴径 * 锥度轴 9.25 mm; 锥度 1:10 盲孔轴 12.0 mm; 长度 5 mm 转子转动惯量 锥度轴 : kgm 2 空心轴 : kgm 2 机械允许转速 n rpm rpm 被测轴允许的轴向窜动 振动 55 Hz 至 2000 Hz 冲击 6 ms 0.2/+0.4 mm,0.5 mm 扫描间隙 200 m/s 2 (EN ) 2000 m/s 2 (EN ) 最高工作温度 115 C 最低工作温度 -20 C 防护等级 EN 重量 IP20, 安装后 0.13 kg 适用 ID xx xx * 请订购时选择 不同转速下绝对信号和增量信号间偏差 77

78 ECI/EQI 1300 系列 绝对式旋转编码器 安装方式兼容 07B 定子联轴器的光电扫描旋转编码器 0YA 轴向安装法兰 盲孔轴, 12.7 mm 44C 无内置轴承 如果需要经济型配合尺寸, 可提供 D1 12.7G6 D2 12.7h = 配合轴的轴承 = 工作温度测量点 = 振动测量点, 参见 D = PCB 接头,12 针和 4 针 2 = 丝堵宽度 A/F 3 和 4, 紧固扭矩 5 Nm Nm 3 = 螺栓,ISO 6912 M5x MKL SW4, 紧固扭矩 5 Nm Nm 4 = 螺栓,ISO 4762 M4x MKL SW3, 紧固扭矩 2 Nm ±0.1 Nm 5 = ECN/EQN 13xx 锥度的有效直径 6 = 为确保螺纹固定剂的防松效果, 螺纹开始处必须倒角 7 = 法兰面 ExI/ 旋转变压器 ; 确保全表面接触! 8 = 轴 ; 确保全表面接触! 9 = 轴与法兰面之间的最大允许偏差 补偿安装公差和热膨胀 ECI/EQI: 整个范围允许动态运动 ECN/EQN: 不允许动态运动 10 = 拆卸用螺栓,M10 11 = 输出信号为接口描述情况时的轴旋转方向 8 78

79 绝对式 接口 EnDat 2.2 ECI 1319 EQI 1331 订购标识 位置值 / 圈 EnDat (19 bit) 圈数 4096(12 bit) 电气允许转速 / 偏差 计算时间 t cal 时钟频率 rpm( 连续位置值 ) 5 µs 16 MHz 系统精度 ±65" 电气连接用 PCB 接头电缆长度供电电压功率消耗 ( 最大值 ) 旋转编码器 :12 针温度传感器 : 4 针 100 m DC 3.6 V 至 14 V 3.6 V 时 : 0.65 W 14 V 时 : 0.7 W 3.6 V 时 : 0.75 W 14 V 时 : 0.85 W 电流消耗 ( 典型值 ) 5 V 时 :95 ma( 空载 ) 5 V 时 :115 ma( 空载 ) 轴 轴向夹紧的盲孔轴 12.7 mm 机械允许转速 n rpm rpm 转子转动惯量 kgm 2 被测轴允许的轴向窜动 振动 55 Hz 至 2000 Hz 2) 冲击 6 ms ±0.5 mm 定子 : 400 m/s 2 ; 转子 : 600 m/s 2 (EN ) 2000 m/s 2 (EN ) 最高工作温度 115 C 最低工作温度 -40 C 触发阈值温度过高的出错信息 130 C( 内部温度传感器的测量精度 :±1 K) 防护等级 EN 重量 IP20, 安装后 0.13 kg 适用 ID xx xx 为 KTY 优化处理 2) 4.9 mm 波峰间 10 Hz 至 55 Hz 保持不变可提供功能安全特性 有关规格和技术参数, 参见 产品信息 79

80 ECI/EBI 100 系列 绝对式旋转编码器 轴向安装的法兰 空心轴 无内置轴承 EBI 135: 多圈功能通过使用后备电池供电的多圈计数器实现 = 配合轴的轴承 k = 要求的配合尺寸 m = 工作温度测量点 1 = 圆柱头螺栓,ISO 4762-M3 带垫圈 ISO 7092(3x) 紧固扭矩 0.9 Nm ±0.05 Nm 2 = 宽度 A/F 2.0(6x) 十字交叉均匀紧固, 逐渐增加扭矩, 最终紧固扭矩 0.5 Nm ±0.05 Nm 3 = 轴定位 : 有关功能说明, 参见 安装说明 4 = PCB 接头 15 针 5 = 安装公差和热膨胀补偿值, 无动态运动 6 = 接触防护, 基于 EN 标准 7 = 需达到 92 mm 8 = 输出电缆所需安装架带电缆夹 ( 辅件 ) 连接线弯曲半径不小于 R3 9 = 输出信号为接口描述情况时的轴旋转方向 80

81 绝对式 ECI 119 EBI 135 接口 * EnDat 2.1 EnDat 2.2 EnDat 2.2 订购标识 EnDat01 EnDat22 EnDat22 位置值 / 圈 (19 bit) 圈数 (16 bit) 2) 电气允许转速 / 3) 偏差 计算时间 t cal 时钟频率 3000 rpm/±128 LSB 6000 rpm/±256 LSB 8 µs 2 MHz 6000 rpm( 连续位置值 ) 6 µs 16 MHz 增量信号» 1 V PP 线数 32 截止频率 3 db 6 khz 典型值 系统精度 ±90" 电气连接用 PCB 接头 15 针 15 针 ( 如连接温度传感器 5) ) 供电电压 DC 3.6 V 至 14 V 旋转编码器 U P : DC 3.6 V 至 14 V 后备电池 U BAT : DC 3.6 V 至 5.25 V 功率消耗 ( 最大值 ) 3.6 V: 0.58 W 14 V: 0.7 W 正常工作,3.6 V 时 : 正常工作,14 V 时 : 0.53 W 0.63 W 电流消耗 ( 典型值 ) 5 V:80 ma( 空载 ) 5 V:75 ma( 空载 ) 正常工作,5 V 时 : 75 ma( 空载 ) 4) 后备型 : 25 µa( 轴转动时 ) 12 µa( 静止时 ) 轴径 * 机械允许转速 n 空心轴 D = 30 mm,38 mm,50 mm 6000 rpm 转子转动惯量 D = 30 mm: kgm 2 D = 38 mm: kgm 2 D = 50 mm: kgm 2 被测轴允许的轴向窜动 ±0.3 mm 振动 55 Hz 至 2000 Hz 6) 冲击 6 ms 300 m/s 2 (EN ) 1000 m/s 2 (EN ) 最高工作温度 115 C 最低工作温度 -20 C 防护等级 EN 重量 7) IP20, 安装后 D = 30 mm: 0.19 kg D = 38 mm: 0.16 kg D = 50 mm: 0.14 kg 适用 ID xx xx xx * 请订购时选择 不支持有效值 2) 为正确控制编码器, 必须符合 EnDat 技术条件 号和 EnDat 应用说明 号第 13 章后备电池供电编码器的技术要求 3) 不同转速下绝对信号和增量信号间偏差 4) T = 25 C 时 ;U BAT = 3.6 V 5) 为 KTY 优化处理 6) 10 Hz 至 55 Hz 稳定频率, 波峰间距离 4.9 mm 范围内 7) 安装期间必须采取切实措施确保整个系统符合 CE 要求 81

82 ERO 1200 系列 增量式旋转编码器 轴向安装的法兰 空心轴 无内置轴承 D 10h6 e 12h6 e = 轴承 k = 要求的配合尺寸 m = 工作温度测量点 1 = 带轮毂的圆光栅码盘 2 = 偏心力矩改锥,ISO )(I 2 短版 ) 3 = 输出信号为接口描述情况时的轴旋转方向 Z a f c ERO ± ±0.05 ERO ±

83 增量式 ERO 1225 ERO 1285 接口 TTL» 1 V PP 线数 * ) 光栅精度 参考点 输出信号频率边缘间距 a 截止频率 3 db 系统精度 电气连接 供电电压 电流消耗 ( 空载 ) 轴径 * ±6" 一个 300 khz 0.39 µs 1024 线 :±92" 2048 线 :±73" 12 针 PCB 接头 DC 5 V ±0.5 V 150 ma 空心轴 D = 10 mm 或 D = 12 mm 180 khz 典型值 1024 线 :±67" 2048 线 :±60" 转子转动惯量轴径 10 mm: kgm 2 轴径 12 mm: kgm 2 机械允许转速 n 被测轴允许的轴向窜动 振动 55 Hz 至 2000 Hz 冲击 6 ms rpm 1024 线 :±0.2 mm 2048 线 :±0.05 mm 100 m/s 2 (EN ) 1000 m/s 2 (EN ) ±0.03 mm 最高工作温度 100 C 最低工作温度 -40 C 防护等级 EN IP00 3) 重量 0.07 kg 适用 ID xx xx * 请订购时选择 安装前 不包括安装误差和驱动轴轴承误差导致的附加误差 2) 对于其他误差, 参见测量精度 3) 安装期间必须采取切实措施确保整个系统符合 CE 要求 83

84 ERO 1400 系列 增量式旋转编码器 轴向安装的法兰 空心轴 无内置轴承 ; 自定心 电缆出线 轴向 PCB 接头 轴向 PCB 接头和圆电缆 轴向 PCB 接头和扁平电缆 L / 3 10 min. = 配合轴的轴承 k = 要求的配合尺寸 = 辅件 : 圆电缆 = 辅件 : 扁平电缆 1 = 力矩改锥,2x90 偏心 M3 SW1.5 Md = 0.25 Nm ±0.05 Nm 2 = 频繁拆装版 3 = 带中心孔外壳版 ( 辅件 ) 4 = 输出信号为接口描述时的轴旋转方向 84 弯曲半径 R 固定敷设电缆 反复弯曲 扁平电缆 R 2 mm R 10 mm a b D ERO ±0.1 4h6 e ERO ±0.05 6h6 e ERO h6 e

85 增量式 ERO 1420 ERO 1470 ERO 1480 接口 TTL» 1 V PP 线数 * 内部细分倍数 * 5 倍 10 倍 20 倍 25 倍 信号周期数 / 圈 边缘间距 a 0.39 µs 0.47 µs 0.22 µs 0.17 µs 0.07 µs 扫描频率 300 khz 100 khz 62.5 khz 100 khz 截止频率 3 db 180 khz 参考点 一个 系统精度 512 线 :±139" 1000 线 :±112" 1024 线 :±112" 1000 线 :±130" 1500 线 :±114" 512 线 :±190" 1000 线 :±163" 1024 线 :±163" 电气连接 * 3) 通过 PCB 接头,12 针, 轴向 供电电压 DC 5 V ±0.5 V DC 5 V ± 0.25 V DC 5 V ± 0.5 V 电流消耗 ( 空载 ) 150 ma 155 ma 200 ma 150 ma 轴径 * 盲孔轴 D= 4 mm;d = 6 mm 或 D= 8 mm 或带心孔外壳的空心轴 ( 辅件 ) 转子转动惯量轴径 4 mm: kgm 2 轴径 6 mm: kgm 2 轴径 8 mm: kgm 2 机械允许转速 n rpm 被测轴允许的轴向窜动 ±0.1 mm ±0.05 mm 振动 55 Hz 至 2000 Hz 冲击 6 ms 100 m/s 2 (EN ) 1000 m/s 2 (EN ) 最高工作温度 70 C 最低工作温度 -10 C 防护等级 EN PCB 接头 :IP00 2) 电缆出线 :IP40 重量 0.07 kg 适用 ID xx xx xx 黑体 : 这些优选型号的供货期较短 * 请订购时选择 安装前 不包括安装误差和驱动轴轴承误差导致的附加误差 2) 安装期间必须采取切实措施确保整个系统符合 CE 要求 3) 1 m 长电缆, 径向, 如需无连接件 ( 不适用于 ERO 1470), 可按要求提供 85

86 接口 增量信号» 1 VPP» 1 VPP输出信号的海德汉编码器的电压 信号支持高倍频细分 信号周期 360 电子角 正弦增量信号A和B的典型幅值为1 VPP 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明确地代表增量信号 输出信号可能略低于参考点信号 有关所有可用接口的全面说明和一般 电气信息 参见海德汉编码器接口 样本 ID xx 其它信号波形 额定值 A B R测量值为示波器用差分测量的结果 针脚编号 12针连接器M23 15针D-sub接头 连接PWM 20 12针PCB接头 12 供电电压 12 增量信号 / /6/8/15 13 / 2a 2b 1a 1b 6b 6a 5b 5a 4b 4a 3b 3a / UP 传感器 UP 0V 传感器 0V 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 电机中ERN 1381编码器的输出电缆 ID 针法兰座M23 12针PCB接头 12 供电电压 12 其它信号 增量信号 其它信号 a 2b 1a 1b 6b 6a 5b 5a 4b 4a / / 8/9/11/ 14/17 3a/3b UP 传感器 UP 0V 传感器 0V A+ A B+ B R+ R T+2) T 2) 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 棕色2) 白色2) / 2) 电缆屏蔽层连接外壳 UP = 电源电压 LIDA 2xx 空 仅限编码器电缆在电机外壳内 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 86

87 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 故障 信号周期360º电子角 增量信号以相位差为90º电子角的系列方波 脉冲信号Ua1和Ua2进行传输 参考点信号 包括一个或多个参考脉冲Ua0 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Ua2滞后 Ua1 适用于图示运动方向 4倍频处理后的 测量步距 故障监测信号 代表故障状态 如电源断 线或光源失效等 反相信号 未图示 增量信号Ua1和Ua2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 有关所有可用接口的全面说明和一般 电气信息 参见海德汉编码器接口 样本 ID xx 针脚编号 12针法兰座或连接器 M23 12针接头M23 15针D-sub接头 连接IK 215/PWM 20 12针PCB接头 12 供电电压 12 增量信号 其它信号 / /6/8 15 2a 2b 1a 1b 6b 6a 5b 5a 4b 4a 3a 3b / UP 传感器 UP 0V 传感器 0V Ua1 Ua2 Ua0 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 电气连接 电缆屏蔽层连接外壳 UP = 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 ERO 14xx 空 2) 敞开式直线光栅尺 为PWT转换TTL/11 µapp 否则为空 87

88 针脚编号 电机中 ERN 1321 编码器的输出电缆 ID 针法兰座 M23 12 针 PCB 接头 12 供电电压增量信号其它信号 /9/11/ 14/17 2a 2b 1a 1b 6b 6a 5b 5a 4b 4a / / 3a/3b U P 传感器 0 V 传感器 U P 0V U a1 U a2 U a0 T+ T 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棕色 白色 / ERN 421 针脚编号 12 针密封法兰座 A K J B C L M H G D E F 供电电压增量信号其它信号 M B K L E F H A C D G J U P 传感器 0 V 传感器 U P 0 V U a1 U a2 U a0 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 电缆屏蔽层连接外壳 ;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 仅限编码器电缆在电机外壳内 88

89 增量信号 «HTL,HTL «HTL 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 增量信号以相位差为 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 ( 不适用于 HTL 信号 ) 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 信号周期 360º 电子角 4 倍频处理后的测量步距 故障 故障监测信号 代表故障状态, 例如光源失效等 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 反相信号,, 未图示 有关所有可用接口的全面说明和一般电气信息, 参见海德汉编码器接口样本,ID xx ERN 431 针脚编号 12 针密封法兰座 A K J B C L M H G D E F 供电电压增量信号其它信号 M B K L E F H A C D G J U P 传感器 0 V 传感器 U P 0 V U a1 U a2 U a0 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 电缆屏蔽层连接外壳 ;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 89

90 条块换向的换向信号 条块换向信号 U V 和 W 来自三个独立绝对刻轨 全部采用 TTL 电平方波信号传输 ERN 1x23 和 ERN 1326 旋转编码器带条块换向所需的换向信号 有关所有可用接口的全面说明和一般电气信息, 参见海德汉编码器接口样本,ID xx ERN 1123,ERN 1326 针脚编号 17 针法兰座 M23 16 针 PCB 接头 15 针 PCB 接头 供电电压 增量信号 b 2b 1a / 5b 5a 4b 4a 3b 3a 13 / 14 / U P 传感器 0 V 内屏蔽 U a1 U a2 U a0 U P 棕色 / 绿色蓝色白色 / 绿色 / 绿色 / 黑色黄色 / 黑色蓝色 / 黑色红色 / 黑色红色黑色 其它信号 a 8b 8a 6b 6a 7b 7a / U U V V W W 白色 绿色 棕色 黄色 紫色 灰色 粉色 电缆屏蔽层连接外壳 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 ERN 1023 针脚编号 供电电压 增量信号 其它信号 电缆屏蔽层连接外壳 U P = 电源电压禁止使用空针脚或空线 U P 0 V U a1 U a2 U a0 U U V V W W 白色黑色红色粉色橄榄绿蓝色黄色橙色米黄色棕色绿色灰色浅蓝色紫色 90

91 正弦换向的换向信号 换向信号 C 和 D 来自 Z1 刻轨, 每转一圈形成一路正弦和一路余弦信号 1 k 电阻值时的典型信号幅值为 1 V PP 后续电子电路的输入电路与» 1 V PP 接口相同 但, 要求的终端电阻 Z 0 是 1 k, 而不是 120 ERN 1387 旋转编码器输出正弦换向信号 有关所有可用接口的全面说明和一般电气信息, 参见海德汉编码器接口样本,ID xx 针脚编号 17 针连接器或法兰座 M23 14 针 PCB 接头 供电电压 增量信号 b 7a 5b 3a / 6b 2a 3b 5a 4b 4a U P 传感器 0 V 传感器 U P 0 V 内屏蔽 A+ A B+ B R+ R 棕色 / 绿色蓝色白色 / 绿色白色 / 绿色 / 黑色黄色 / 黑色蓝色 / 黑色红色 / 黑色红色黑色 其它信号 b 1a 2b 6a / / C+ C D+ D T+ T 灰色粉色黄色紫色绿色棕色 电缆屏蔽层连接外壳 U P = 电源电压 ;T = 温度传感器 : 传感器线在内部连接相应电源线 禁止使用空针脚或空线 仅限编码器电缆在电机外壳内 91

92 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 只需四条信号线 DATA数据传输与后续电子电路CLOCK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 由后续电子电路 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 订购标识 指令集 增量信号 EnDat01 EnDat H EnDat T EnDat 2.1或EnDat VPP HTL TTL EnDat21 EnDat02 EnDat VPP EnDat22 EnDat 2.2 EnDat接口的版本 绝对式编码器 后续电子电路 A/Ua1*) 增量信号*) 有关所有可用接口的全面说明和一般 电气信息 参见海德汉编码器接口 样本 ID xx EnDat接口 B/Ua2*) 绝对位置值 工作参数 OEM厂商 参数 工作条件 编码器制造商参数 EnDat 2.1 *) 取决于编码器 1 VPP HTL或TTL EnDat 2.2 EnDat01/EnDat02的针脚编号 17针连接器或法兰座M23 12针PCB接头 15针PCB接头 12 电源电压 位置值 增量信号 b 6a 4b 3a / 2a 5b 4a 3b 6b 1a 2b 5a / UP 传感器 UP 0V 传感器 0V 内屏蔽 A+ A B+ B DATA DATA 棕色/ 绿色 蓝色 白色/ 绿色 白色 / 绿色/ 黑色 黄色/ 黑色 蓝色/ 黑色 红色/ 黑色 灰色 粉色 其它信号 / / 15 / / 2) T+ 棕色2) T 2) 白色2) 电缆屏蔽层连接外壳 UP = 电源电压 T = 温度 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 仅限订购标识为EnDat 01和EnDat 02 2) 仅限编码器电缆在电机外壳内 CLOCK CLOCK 紫色 黄色

93 EnDat21/EnDat22的针脚编号 8针连接器或法兰座 M12 9针法兰座M23 4针PCB接头 12针PCB接头 15针PCB接头 电源电压 位置值 其它信号 M / / M / / 4 / / / / / / / / 1a 1b 12 1b 6a 4b 3a 6b 1a 2b 5a / / UP 传感器 UP 0V 传感器 0 V DATA DATA CLOCK CLOCK T+2) T 2) 棕色/绿色 蓝色 白色/绿色 白色 灰色 粉色 紫色 黄色 棕色 绿色 电缆屏蔽层连接外壳 UP = 电源电压 T = 温度 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 2) ECI 1118 EnDat22 空 仅限EnDat22 不含ECI 1118 EBI 135/EBI 1135针脚编号 15针PCB接头 15 8针法兰座 M12 9针法兰座M23 电源电压 其它信号 位置值 M / / M / / UP UBAT 0 V2) 0 VBAT2) DATA DATA CLOCK CLOCK T+ T 棕色/绿色 蓝色 白色/绿色 白色 灰色 粉色 紫色 黄色 棕色 绿色 15 UP = 电源电压 UBAT = 外部后备电池 如果极性连接不正确可损坏编码器 禁止使用空针脚或空线 仅限EBI 135 2) 编码器内连接 93

94 针脚编号 HMC 6 法兰座 E X 1 2 K 6 5 X E D C 7 B A 行程范围 4 针 PCB 接头 12 针 PCB 接头 15 针 PCB 接头 编码器电源电压位置值其它信号 / / / / / / / / 1a 1b 1b 4b 6b 1a 2b 5a / / U P 0 V DATA DATA CLOCK CLOCK T+ T 棕色 / 绿色白色 / 绿色灰色粉色紫色黄色棕色绿色 电机 制动 电源 7 8 A B C D E BRAKE BRAKE+ U V W / PE 白色白色 / 黑色蓝色棕色黑色 / 黄色 / 绿色 通信元件外壳 K 上编码器输出电缆的外屏蔽层 禁止使用空针脚或空线 不适用于 ECI

95 DRIVE-CLiQ 接口 如果型号标识后面有字母 S 的海德汉编码器表示适用于 DRIVE-CLiQ 接口的西门子数控系统 订购标识 DQ01 有关所有可用接口的全面说明和一般电气信息, 参见海德汉编码器接口样本,ID xx DRIVE-CLiQ 是西门子公司的注册商标 西门子针脚编号 8 针法兰座,M12 9 针直角插座,M23 12 针 PCB 接头 4 针 PCB 接头 12 4 供电电压绝对位置值其它信号 M12 M / / / / 3a 4b 6b 1a 2b 5a / / / / / / / / 1a 1b 电缆屏蔽层连接外壳 ;U P = 电源电压禁止使用空针脚或空线 U P 0 V RXP RXN TXP TXN T+ 2) T 2) 白色白色 / 绿色灰色粉色紫色黄色棕色绿色 长度大于 0.5 m 的编码器电缆需为无应力的电缆 仅限编码器电缆在电机外壳内 2) 连接外部温度传感器 : 为 KTY 的优化处理 ( 参见伺服驱动编码器样本中的电机内温度测量 95

96 EBI 135/EBI 1135 外部后备电池 EBI 135 和 EBI 1135 的多圈功能用圈数计数器实现 为避免断电时丢失绝对位置值信息,EBI 必须由外部后备电池供电 推荐使用 3.6 V 和 1200 mah 的锂 - 亚硫酰氯电池作后备电池 通常典型使用寿命超过 9 年 ( 正常工作条件下两班制工作, 每班 10 小时 ; 电池温度 25 C; 典型自放电 ) 为此, 连接后备电池时必须保持电源 (U P ) 与编码器的连接, 或供电后就连接后备电池, 确保编码器无电时可完成启动 否则, 编码器开始从电源供电前将消耗电池大量电能 确保后备电池极性连接正确, 避免损坏编码器 海德汉推荐用每一个编码器自己的后备电池工作 如果应用条件需满足 DIN EN 或 UL 1642 要求, 为避免连线故障需要有相应的保护电路 如果后备电池电压低于一定阈值, 编码器将生成报警信息或出错信息并通过 EnDat 输出 : 电池充电 报警 2.8 V ±0.2 V 正常工作模式时 M 电机故障 出错信息 2.2 V ±0.2 V 后备电池工作模式 ( 编码器必须重新进行参考点回零 ) 正常工作期间,EBI 消耗的电池电流很小 电流大小取决于工作温度 编码器连接后备电池 电池电流, 单位 µa 正常工作时典型放电电流 后续电子电路 1 = 保护电路正常工作,U BAT = 3.6 V 时工作温度, 单位 C 请注意 : 为正确控制编码器, 必须符合 EnDat 技术条件 号和 EnDat 应用说明 号第 13 章后备电池供电编码器的技术要求 96

97 SSI 位置值 在控制系统时钟信号 (CLOCK) 控制下, 位置值从最高有效位开始通过数据线 (DATA) 与始终信号同步传输 单圈编码器的 SSI 标准数据字长为 13 位, 多圈编码器为 25 位 除绝对位置值外, 还传输增量信号 有关信号说明, 参见 1 V PP 增量信号 以下功能可用编程的输入信号激活 : 旋转方向 置零 ( 设置为零 ) 数据传输 T = 1 至 10 µs t cal 参见技术参数 t µs ( 无电缆 ) t 2 = 17 至 20 µs t R 5 µs n = 数据字长 ECN/ROC 为 13 bit EQN/ROQ 为 25 bit CLOCK 和 DATA 未在图示中 有关所有可用接口的全面说明和一般电气信息, 参见海德汉编码器接口样本,ID xx 针脚编号 17 针连接器,M23 供电电压增量信号位置值其它信号 U P 传感器 0 V 传感器 U P 0 V 内屏蔽 A+ A B+ B DATA DATA CLOCK CLOCK 旋转方向零 棕色 / 绿色 蓝色白色 / 绿色 白色 / 绿色 / 黑色 黄色 / 黑色 蓝色 / 黑色 红色 / 黑色 灰色粉色紫色黄色黑色绿色 外壳屏蔽,U P = 电源电压传感器 :5 V 供电电压, 传感器线在编码器内连接相应电源线 ECN/EQN 10xx 和 ROC/ROQ 10xx 为空 97

98 连接件和电缆 一般信息和尺寸 绝缘接头 带锁紧螺母的连接件 有针式或孔式两种触点 见图 绝缘连接器 带外螺纹的连接件 有针式或孔式两种触点 见图 图符 图符 M23 M12 M12 中心紧固的安装式连接器 固定用孔 M23 M12直角接头 带法兰的安装式 连接器 M23 法兰座 带外螺纹 永久固定在 外壳处 可为针式或孔式触点 M23 M23 图符 HMC 6 法兰座所需的配合尺寸 ① = 至少4 mm 承受负载的螺纹长度 L L 9.5 mm 14.5 mm mm 14.5 mm mm 17 mm mm 17 mm

99 M12 法兰座编码器电缆在电机内 EnDat21/22 接口 M23 直角法兰座 ( 可转 ) 编码器电缆在电机内 行程范围 M12 法兰座编码器电缆在电机内 DRIVE-CLiQ 接口 M23 SpeedTEC 直角法兰座 ( 可转 ) 编码器电缆在电机内 DRIVE-CLiQ 是西门子公司的注册商标 M12 和 M23 法兰座所需的配合尺寸 行程范围 SpeedTEC 直角法兰座的编码器电缆全部带已安装的 O 形圈, 避免振动 可连接螺纹接头 ( 带 O 形圈 ) 的电缆, 也可连接 SpeedTEC 接头 ( 需拆下 O 形圈 ) SpeedTEC 是 Intercontec Pfeiffer Industriesteckverbindungen GmbH 的注册商标 1 = 至少 4 mm 承受负载的螺纹长度 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 接头上的针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 法兰座和 M23 安装式连接器辅件 带螺纹金属防尘盖 ID 连接件结合后的防护等级可达 IP67 (D-sub 接头 :IP50;EN ) 未连接时, 无防护能力 接口电子电路在接头内 99

100 电机壳内电缆 电机壳内电缆电缆直径 :4.5 mm 3.7 mm 或带热塑套或编织套的 TPE 单股线 电缆长度 : 指定最大长度以内的定尺长度 旋转编码器接口 PCB 接头夹套 全套带 PCB 接头和法兰座,M23, 17 针 ; 温度传感器的电线为交联聚乙烯 mm 2 全套带 PCB 接头和直角法兰座,M23,9 针 ; 温度传感器的电线为 TPE mm 2 ECI 119 EnDat01 15 针 ECI 119 EBI 135 EnDat22 EnDat22 15 针 15 针 5) xx ( 长度 0.3 m) EPG 1 ( mm 2 ) mm 2 ECI 1119 EQI 1131 EnDat22 15 针 ECI 1118 EnDat22 15 针 EBI 1135 EnDat22 15 针 ECI 1319 EQI 1331 EnDat01 12 针 6 mm xx( 长度 0.3 m) EPG mm 2 EnDat22 16 针或 12 针加 4 针 6 mm xx 5) ( 长度 0.3 m) EPG 1 ( mm 2 ) mm 2 ECN 1113 EQN 1125 ECN 1123 EQN 1135 EnDat01 15 针 4.5 mm xx( 长度 0.3 m) EPG mm 2 EnDat22 15 针 4.5 mm 注意 : 编码器电缆需要确保整个系统符合 CE 要求 电机必须连接屏蔽 SpeedTEC 是 Intercontec Pfeiffer Industriesteckverbindungen GmbH 的注册商标 100

101 全套带 PCB 接头和法兰座,M12,8 针 (TPC 单股线和无屏蔽层 ; 温度传感器的电线为 TPE mm 2 带一个 PCB 接头 ( 自由电缆端或定尺电缆 ); 温度传感器电线为 TPE mm 2 全套 HMC 6 带 PCB 接头和通信元件 ; TPE 温度传感器的电线 mm xx 3) ( 长度 2 m) EPG mm xx 3) ( 长度 2 m) EPG mm xx ( 长度 0.3 m) EPG 1 ( mm 2 ) mm xx ( 长度 2 m) EPG 1 ( mm 2 ) mm xx( 长度 0.3 m) xx( 长度 0.15 m) xx ( 长度 0.3 m) TPE mm 2 TPE mm 2 EPG 1 ( mm 2 ) mm xx 3) ( 长度 0.3 m) xx 2) 3) ( 长度 0.15 m) TPE mm 2 TPE mm xx 3) ( 长度 0.3 m) xx 2) 3) ( 长度 0.15 m) TPE mm 2 TPE mm xx 3) ( 长度 2 m) EPG mm xx( 长度 0.3 m) xx( 长度 2 m) TPE mm 2 EPG 1 ( mm 2 ) mm xx( 长度 0.3 m) EPG 1 ( mm 2 ) mm xx 3) ( 长度 0.3 m) TPE mm xx( 长度 0.3 m) TPE mm xx 3) ( 长度 2 m) EPG mm xx( 长度 0.3 m) xx( 长度 2 m) xx( 长度 0.3 m) TPE mm 2 EPG 1 ( mm 2 ) mm 2 EPG 1 ( mm 2 ) mm 2 带屏蔽层连接的电缆夹 2) 单股线带热塑管 ( 无屏蔽层 ) 3) 无温度传感器连线 4) 有关最高温度信息, 参见样本海德汉编码器接口 5) SpeedTEC 直角法兰座带防振的 O 形圈, 针式 ( 带 O 形圈的螺纹接头 ;SpeedTEC 接头需拆下 O 形圈 ) 6) 有关 HMC 6 的更多信息, 参见产品信息 HMC 6 7) 仅限一端屏蔽 101

102 电机壳内电缆电缆直径 :4.5 mm 3.7 mm 或带热塑套或编织套的 TPE 单股线 电缆长度 : 指定最大长度以内的定尺长度 旋转编码器接口 PCB 接头夹套 全套带 PCB 接头和法兰座,M23, 17 针 ; 温度传感器的电线为交联聚乙烯 mm 2 全套带 PCB 接头和直角法兰座,M23,9 针 ; 温度传感器的电线为 TPE mm 2 ECN 1313 EQN 1325 EnDat01 12 针 6 mm xx( 长度 0.3 m) EPG mm 2 ECN 1324 S EQN 1336 S DRIVE-CLiQ 16 针或 12 针加 4 针 6 mm xx 5) ( 长度 0.3 m) EPG 2 ( mm 2 ) mm 2 ECN 1325 EQN 1337 EnDat22 16 针或 12 针加 4 针 6 mm xx 5) ( 长度 0.3 m) EPG 1 ( mm 2 ) mm 2 ERN 1123 TTL 15 针 ERN 1321 ERN 1381 TTL 12 针 6 mm xx( 长度 0.3 m) 1 V PP EPG mm 2 ERN 1326 TTL 16 针 6 mm ERN V PP 14 针 6 mm xx( 长度 0.3 m) EPG mm 2 ERO 1225 ERO 1285 TTL 12 针 4.5 mm 1 V PP ERO 1420 ERO 1470 ERO 1480 TTL TTL 1 V PP 12 针 4.5 mm 注意 : 编码器电缆需要确保整个系统符合 CE 要求 电机必须连接屏蔽 DRIVE-CLiQ 是西门子公司的注册商标 SpeedTEC 是 Intercontec Pfeiffer Industriesteckverbindungen GmbH 的注册商标 102

103 全套带 PCB 接头和法兰座,M12,8 针 (TPC 单股线和无屏蔽层 ; 温度传感器的电线为 TPE mm 2 带一个 PCB 接头 ( 自由电缆端或定尺电缆 ); 温度传感器电线为 TPE mm 2 全套 HMC 6 带 PCB 接头和通信元件 ; TPE 温度传感器的电线 mm xx 3) ( 长度 2 m) EPG mm xx 7) ( 长度 0.3 m) EPG 2 ( mm 2 ) mm xx( 长度 0.3 m) xx( 长度 2 m) TPE mm 2 EPG 1 ( mm 2 ) mm xx( 长度 0.3 m) EPG 1 ( mm 2 ) mm xx 3) ( 长度 0.3 m) TPE mm xx 3) ( 长度 0.3 m) TPE mm xx 2) 3) ( 长度 0.15 m) TPE mm xx 3) ( 长度 6 m) EPG mm xx 3) ( 长度 6 m) EPG mm xx 3) ( 长度 6 m) EPG mm xx 3) 4) ( 长度 6 m) PUR [4( mm 2 ) + ( mm 2 )] xx 3) 4) ( 长度 6 m) PUR [4( mm 2 ) + ( mm 2 )] 带屏蔽层连接的电缆夹 2) 单股线带热塑管 ( 无屏蔽层 ) 3) 无单独的温度传感器连线 4) 有关最高温度信息, 参见样本海德汉编码器接口 5) SpeedTEC 直角法兰座带防振的 O 形圈, 针式 ( 带 O 形圈的螺纹接头 ;SpeedTEC 接头需拆下 O 形圈 ) 6) 有关 HMC 6 的更多信息, 参见产品信息 HMC 6 7) 仅限一端屏蔽 103

104 连接电缆 1 V PP,TTL 12 芯 M23 PUR 连接电缆 [4( mm 2 ) + (4 0.5 mm 2 )]; A P = 0.5 mm 2 8 mm» 1 V PP «TTL 全套带接头 ( 孔式 ), 和连接器 ( 针式 ) xx 全套带接头 ( 孔式 ), 和接头 ( 针式 ) xx 全套带接头 ( 孔式 ) 和 D-su 接头 ( 孔式 ),15 针, 连接 TNC 全套带接头 ( 孔式 ) 和 15 针 D-sub 接头 ( 针式 ), 连接 PWM 20/EIB xx xx 带一个接头 ( 孔式 ) xx 仅电缆 xx 与编码器电缆接头连接的电缆配合件接头 ( 孔式 ) 电缆 8 mm 电缆接头, 连接后续电子电路 接头 ( 针式 ) 电缆 8 mm 6 mm 连接电缆的连接器 连接器 ( 针式 ) 电缆 4.5 mm 6 mm 8 mm 安装在后续电子电路上的法兰座法兰座 ( 孔式 ) 安装式连接器 带法兰 ( 孔式 ) 6 mm 8 mm 带法兰 ( 针式 ) 6 mm 8 mm 带中心固定 ( 针式 ) 6 mm 至 10 mm 适配器» 1 V PP /11 µa PP 用于将 1 V PP 信号转成 11 µa PP ; M23 接头 ( 孔式 ),12 针和 M23 接头 ( 针式 ),9 针 A P : 电源线截面积 104

105 EnDat 连接电缆 8 芯 17 芯 M12 M23 PUR 连接电缆 8 芯 : [1( mm 2 ) + ( mm 2 )]; A P = 0.34 mm 2 17 芯 : [( mm 2 ) + 4( mm 2 ) + (4 0.5 mm 2 )]; A P = 0.5 mm 2 EnDat 无增量信号 EnDat 带增量信号 SSI 电缆直径 6 mm 3.7 mm 8 mm 全套带接头 ( 孔式 ) 和连接器 ( 针式 ) xx xx xx xx 全套带直角接头 ( 孔式 ) 和连接器 ( 针式 ) xx xx 全套带接头 ( 孔式 ) 和 D-sub 接头 ( 孔式 ),15 针, 连接 TNC( 位置输入 ) xx xx 全套带接头 ( 孔式 ) 和 D-sub 接头 ( 孔式 ),25 针, 连接 TNC( 速度输入 ) 全套带接头 ( 孔式 ) 和 D-sub 接头 ( 针式 ),15 针, 连接 IK 215 PWM 20 EIB 741 等 全套带直角接头 ( 孔式 ) 和 D-sub 接头 ( 针式 ),15 针, 连接 IK 215 PWM 20 EIB 741 等 xx xx xx xx xx xx xx 带一个接头 ( 孔式 ) xx xx xx 带一个直角接头 ( 孔式 ) xx 仅电缆 xx 斜体 : 指定为 编码器轴速 输入端的连接电缆 (MotEnc EnDat) 无增量信号 A P : 电源线截面积 105

106 EnDat 连接电缆 8 芯 19 芯 M12 M23 PUR 适配电缆 EnDat 无增量信号 [1( mm 2 ) + ( mm 2 )]; A P = 0.34 mm 2 全套带 M23 接头 ( 孔式 ), 9 针和 M12 连接器 ( 针式 ),8 针 6 mm 8 mm xx xx 全套带 M23 接头 ( 孔式 ),9 针, 和 D-su 接头 ( 孔式 ),15 针, 连接 PWM 20 6 mm xx A P : 电源线截面积 HMC 6 连接电缆 PUR 连接电缆通信和供电 :2 ( mm 2 ) mm 2 电源和 PE:1 (3 1.5 mm 2 ) mm mm 2 4 mm 2 带一个复合连接件, 包括 HMC 6 电源线 xx xx 有关 HMC 6 的更多信息, 参见产品信息 HMC 6 西门子连接电缆 PUR 连接电缆 6.8 m; [2 ( mm 2 ) + ( mm 2 )]; A P = 0.24 mm 2 全套带 M12 接头 ( 孔式 ) 和 M12 连接器 ( 针式 ), 都为 8 针 全套带 8 针 M12 接头 ( 孔式 ) 和西门子 RJ45 接头 (IP67) 全套带 8 针 M12 接头 ( 孔式 ) 和西门子 RJ45 接头 (IP20) 全套带 9 针 M23 SpeedTEC 接头 ( 孔式 ) 和西门子 RJ45 接头 (IP20) 全套带 9 针 M23 接头 ( 孔式 ) 和西门子 RJ45 接头 (IP20) xx xx xx xx xx A P : 电源线截面积 106

107 接口电子电路 海德汉公司的接口电子电路将编码器信号调整为连接后续电子电路接口的信号 如果后续电子电路不能直接处理海德汉编码器的输出信号, 或如果还需要细分信号时需要用接口电子电路 接口电子电路的输入信号海德汉公司的接口电子电路用于连接 1 V PP ( 电压信号 ) 或 11 µa PP ( 电流信号 ) 正弦信号的编码器 串行接口 EnDat 或 SSI 的编码器也能连接多种接口电子电路 接口电子电路输出信号接口电子电路支持以下后续电子电路接口 : TTL 系列方波脉冲 EnDat 2.2 DRIVE-CLiQ 发那科串行接口 三菱高速接口 安川串行接口 Profibus 细分正弦输入信号除信号转换外, 正弦编码器信号还能在接口电子电路中进行细分 因此可以细分测量步距并得到更高控制质量和更优定位特性 形成位置值有些接口电子电路还内置计数功能 从前一个参考点确定后开始, 过参考点时形成绝对位置值并传输给后续电子电路 盒式 插头式 集成板卡 顶盖安装轨 DRIVE-CLiQ 是西门子公司的注册商标 107

108 输出输入结构 防护等级插补或细分 型号 接口 数量 接口 数量 «TTL 1» 1 V PP 1 盒式 IP65 5/10 倍 IBV /25/50/100 倍 IBV 102 无细分 IBV /50/100/200/400 倍 IBV 660 B 插头式 IP40 5/10/20/25/50/100 倍 APE 371 集成板卡 IP00 5/10 倍 IDP /25/50/100 倍 IDP 182» 11 µa PP 1 盒式 IP65 5/10 倍 EXE /25/50/100 倍 EXE 102 无细分功能 /5 倍 EXE 602 E 25/50/100/200/400 倍 EXE 660 B 集成板卡 IP00 5 倍 IDP 101 «TTL/» 1 V PP 可调 2» 1 V PP 1 盒式 IP65 2 倍 IBV /10 倍 IBV /10 倍和 20/25/50/100 倍 IBV 6272 EnDat 2.2 1» 1 V PP 1 盒式 IP 倍细分 EIB 192 插头式 IP 倍细分 EIB 盒式 IP 倍细分 EIB 1512 DRIVE-CLiQ 1 EnDat 盒式 IP65 EIB 2391 S 发那科串行接口 1» 1 V PP 1 盒式 IP 倍细分 EIB 192 F 插头式 IP 倍细分 EIB 392 F 2 盒式 IP 倍细分 EIB 1592 F 三菱高速接口 1» 1 V PP 1 盒式 IP 倍细分 EIB 192 M 插头式 IP 倍细分 EIB 392 M 2 盒式 IP 倍细分 EIB 1592 M 安川串行接口 1 EnDat 2.2 2) 1 插头式 IP40 EIB 3391 Y PROFIBUS-DP 总线 可切换 1 EnDat 2.1 ; EnDat 顶盖安装轨 PROFIBUS 网关 2) 只有 LIC 4100 为 5 nm 测量步距,LIC 2100 为 50 nm 和 100 nm 测量步距 DRIVE-CLiQ 是西门子公司的注册商标 108

109 诊断和测试设备 海德汉编码器为调试 监测和诊断提供所需的全部信息 信息类型取决于增量式或绝对式编码器的类型以及所用接口 增量式编码器主要使用 1 V PP TTL 或 HTL 接口 TTL 和 HTL 编码器在内部监测其信号幅值并生成简单的故障检测信号 对于 1 V PP 信号, 只能用外部测试设备或在后续电子电路 ( 模拟诊断接口 ) 中通过计算分析输出信号 绝对式编码器用串行方式传输数据 根据接口类型, 可输出 1 V PP 的附加增量信号 这些信号在编码器内进行全面监测 监测结果 ( 特别是有效数据 ) 与位置值一起通过串行接口发给后续电子电路 ( 数字诊断接口 ) 提供以下信息 : 出错信息 : 无线电连接不可靠 警告 : 已达到编码器内部功能极限 有效数据 : 有关编码器功能性保护区的详细信息 所有海德汉编码器一致的缩放系数 可周期性输出因此后续电子电路能够评估编码器的当前状态, 即使在闭环模式中也很容易 在海德汉数控系统的控制环中进行诊断显示有效数据或模拟编码器信号 海德汉也提供编码器分析的相应检查设备 PWM 和检测设备 PWT 根据设备安装方式的不同有两类诊断方式 : 编码器诊断 : 编码器直接连接测试或检测设备 可以全面分析编码器功能 在控制环中诊断 :PWM 相位测量仪接入闭环控制系统中 ( 例如通过适当的测试适配接头 ) 因此能在工作时实时诊断机床或系统 其功能与接口有关 用 PWM 20 和 ATS 软件诊断 用 PWM 20 和 ATS 软件调试 109

110 PWM 20 PWM 20 相位角测量仪与所带的 ATS 调试和测试软件一起使用时可以诊断和调整海德汉公司的编码器 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 发那科串行接口 三菱高速接口 安川串行接口 松下串口 SSI 1 V PP /TTL/11 µa PP HTL( 通过信号适配器 ) 接口 USB 2.0 供电电压 尺寸 AC 100 V 至 240 V 或 DC 24 V 258 mm x 154 mm x 55 mm ATS 更多信息, 参见 PWM 20/ATS 软件产品信息 语言 功能 系统要求和建议 可选英语和德语 位置显示 连接对话 诊断 安装向导,EBI/ECI/EQI,LIP 200,LIC 4000 等 其它功能 ( 如果编码器支持 ) 存储器内容 PC( 双核处理器 > 2 GHz) RAM > 2 GB 操作系统 :Windows Vista(32 bit) 7 8 和 10 (32 bit/64 bit) 500 MB 以上可用硬盘空间 DRIVE-CLiQ 是西门子公司的注册商标 PWM 9 是通用测量仪, 用于检验和调整海德汉增量式编码器 其扩展模块可检查多种类型的编码器信号 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 ( 接口电路板 ), 用于 11 µa PP ;1 V PP ;TTL;HTL;EnDat*/SSI*/ 换向信号 * 不显示位置值或参数 功能输出供电电压尺寸 测量信号幅值 电流消耗 工作电压和扫描频率 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 ) 显示参考点符号, 故障检测信号, 计数方向 通用计数器,1 倍到 1024 倍间细分可选 调试工具, 敞开式直线光栅尺 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 V 至 30 V,max. 15 W 150 mm x 205 mm x 96 mm 110