海德漢HEIDENHAIN編碼器應用產業

海德漢HEIDENHAIN編碼器應用產業

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:王工

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位置和速度控制環可獲得的增益以及驅動電機響應指令的帶寬和控制系統的可靠性有時受限于電機軸與編碼器軸間的連接剛性和聯軸器的固有頻率。為此，海德漢公司的旋轉編碼器和角度編碼器采用高剛性的聯軸器。 安裝在編碼器中定子聯軸器的固有頻率高達1800 Hz。模塊式和感應式旋轉編碼器的定子和轉子用螺栓連接電機殼和軸。如果選用有功能安全特性的海德漢編碼器，能避免轉子或定子聯軸器突然松動。 支持的工作溫度越高，特定額定扭矩所允許的電機尺寸越小。由于電機溫度也影響編碼器溫度，海德漢公司的編碼器允許的工作溫度高達120°C。因此，這些編碼器允許機器選用更小的電機。電機在工作中的功耗與其所帶來的發熱和電機噪聲與編碼器單信號周期內的位置誤差有關。為此，選用信號質量優于±1 %信號周期的編碼器。對于安裝在電機內的純串行接口的旋轉編碼器，海德漢建議進行誤碼率確定的型式測試。如果使用的功能安全編碼器沒有全封閉金屬外殼及/或使用的電纜組件不符合電氣連接規范要求必須在實際應用條件下的型式測試中測量誤碼率。對用在機器或拖鏈中有限空間的應用，配EnDat22接口編碼器的電機必須采用復合電纜技術連接后續電子電路。HMC 6復合電纜能節省許多空間，因為它提供編碼器、電機和制動器的所有連接線。大允許的電纜長度達100 m。

只要特定機器環境中的污染程度允許使用光學測量系統或需要相對較高的測量精度，例如高精密機床和測量設備或半導體工業用的生產和檢測設備，海德漢建議選用敞開式直線光柵尺。如果機床使用冷卻液和潤滑液，海德漢建議選用封閉式直線光柵尺。相對敞開式直線光柵尺，封閉式直線光柵尺對安裝面和機床導軌精度的要求相對低一些，因此安裝速度更快。給出的旋轉編碼器和角度編碼器信號傳輸信息基本都適用于直線光柵尺。例如，如果需要0.01 m/min以上的運動速度和250μs的采樣時間，并假定一個采樣周期至少需改變一個測量步距，那么測量步距大約需要0.04 μm。為避免對后續信號處理電子電路提出特殊要求，輸入頻率應限制在1 MHz以下。因此，正弦輸出信號的直線光柵尺或EnDat 2.2接口的式直線光柵尺用于運動速度快和測量步距小的應用。特別是，1VPP電平的正弦電壓信號可獲得約200 kHz頻率的-3 dB截止頻率，而且允許的電纜長度可達150 m。下圖為直線光柵尺輸出頻率、運動速度和信號周期間關系。如果信號周期為4 μm和運動速度為70 m/min，頻率只有300 kHz。

如果直線電機的連接剛性不好，將限制位置控制環的帶寬。直線光柵尺在機床中的安裝方式對連接剛性有重大影響。封閉式直線光柵尺的讀數頭沿光柵尺運動。連接器將讀數頭與安裝塊連接在一起并補償光柵尺與機床導軌間的不對正誤差。它允許安裝公差相對較大。連接器沿測量方向的剛性很大，而且沿垂直方向又有一定柔性。如果連接器沿測量方向的剛性不足，將導致位置和速度控制環的固有頻率低，從而限制驅動電機的帶寬。海德漢*用于直線電機的封閉式直線光柵尺通常使用沿測量方向固有頻率高于650 Hz或2 kHz的連接器，對于大多數應用，這樣的固有頻率幾乎高于所有機床的機械固有頻率和速度控制環帶寬至少5到10倍。因此，用于直線電機的所有海德漢公司直線光柵尺對位置和速度控制環幾乎沒有任何限制。海德漢公司的功能安全編碼器可用于高安全應用中。這些編碼器為單編碼器系統，通過EnDat 2.2接口進行純串行數據傳輸。位置值傳輸可靠的基礎是兩路獨立生成的位置值和錯誤碼信息，這些信息提供給有安全功能的數控系統。安全系統的架構和控制系統的診斷功能可能還有其他要求。例如，控制系統的操作指令必須明確表示編碼器與驅動間的機械連接斷開時是否需要排除故障。

位置測量系統的安全基礎是兩路相互獨立的位置值和編碼器生成的附加錯誤碼并通過EnDat 2.2協議傳給EnDat主單元。EnDat主單元執行多項監測功能，監測編碼器和傳輸期間發生的錯誤。例如，比較兩個位置值，然后EnDat主單元將數據提供給安全控制系統。控制系統定期檢測高安全性位置測量系統，監測其是否正常工作。EnDat 2.2協議的系統架構允許其處理所有安全相關信息和在非受控工作期間執行控制功能。這是因為安全相關信息保存在附加信息中。根據EN 61 508標準，位置測量系統的架構被視為單通道檢測系統。位置測量系統應用對控制系統，機床設計人員，安裝人員和服務人員等都有一些要求。這些必要信息在位置測量系統的技術文檔中。為將位置測量系統用于面向安全應用環境中，需選用適當控制系統。控制系統需能與編碼器通信和能安全處理編碼器數據。有關安全控制系統中用帶監測功能的EnDat主單元的要求，參見海德漢文檔533095。其中包括位置值和錯誤碼的計算和處理技術參數信息，電氣連接和位置測量系統的周期檢測信息。機床和成套設備制造商不需要關心這些細節。這些功能必須由控制系統提供。用產品介紹，樣本和安裝說明幫助選用恰當編碼器。產品信息和樣本中提供有關編碼器功能和應用的一般信息，以及技術參數和環境條件要求。安裝說明提供詳細的編碼器安裝信息。

ROD320.020-1000 ID: 538723-05
ROD320.005-1000 ID:291843-04
ROD320.020-2000, 291843-06
ROD320-2000 538723-08
R0D320.005-2500, 291843-01 
ROD320.002, 254847-05
ROD320.005/ROD320.007
ROD320.005-2500 ID: 291843-01
ROD320-2500, ID:538723-01
ROD320.002-2500,254847-01
ROD320.005-5000,538723-02
ROD323.002-1024, 251583-01
ROD323.031-1024, 377101-5R 

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