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| 品牌 | HEIDENHAIN/德国海德汉 |
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海德汉HEIDENHAIN编码器应用产业
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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zui高达1800 Hz。模块式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。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。 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。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，选用信号质量优于±1 %信号周期的编码器。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必须在实际应用条件下的型式测试中测量误码率。对用在机器或拖链中有限空间的应用，配EnDat22接口编码器的电机必须采用复合电缆技术连接后续电子电路。HMC 6复合电缆能节省许多空间，因为它提供编码器、电机和制动器的所有连接线。zui大允许的电缆长度达100 m。
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。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250μs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接口的式直线光栅尺用于运动速度快和测量步距小的应用。特别是，1VPP电平的正弦电压信号可获得约200 kHz频率的-3 dB截止频率，而且允许的电缆长度可达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。如果信号周期为4 μm和运动速度为70 m/min，频率只有300 kHz。
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。封闭式直线光栅尺的读数头沿光栅尺运动。连接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。连接器沿测量方向的刚性很大，而且沿垂直方向又有一定柔性。如果连接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通常使用沿测量方向固有频率高于650 Hz或2 kHz的连接器，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。海德汉公司的功能安全编码器可用于高安全应用中。这些编码器为单编码器系统，通过EnDat 2.2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。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。
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，然后EnDat主单元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 61 508标准，位置测量系统的架构被视为单通道检测系统。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533095。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。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。产品信息和样本中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条件要求。安装说明提供详细的编码器安装信息。
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