HEIDENHAIN用于伺服驱动的编码器

1、 本样本不是海德汉公司全线产品的介绍。 它只适用于为伺服电机驱动选择编码器。 选型表提供了海德汉公司所有应用于电机驱动的编码器概要信息以及最重要的技术参数信息。技术特性说明提供了应用于电机驱动的旋转编码器、角度编码器和直线光栅尺的基本信息。安装信息和详细技术参数信息提供了专为驱动技术开发的旋转编码器信息。其它旋转编码器信息,参见其它产品样本。 有关选型表中的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。其它产品样本样本旋转编码器包括:增量式旋转编码器 ERN,ROD绝对式旋转编码器ECN,EQN,ROC,ROQ 样本内置轴承角度编码器包括: 增量式角度编码器 RON,R

2、PN,ROD 绝对式角度编码器 RCN 产品信息 ERM 200包括:增量式模块化磁栅编码器样本 敞开式直线光栅尺包括:增量式直线光栅尺 LIP,PP,LIF,LIDA样本直线光栅尺 适用于NC数控机床包括:增量式直线光栅尺 LB,LF,LS 绝对式直线光栅尺 LC样本无内置轴承角度编码器包括:增量式角度编码器 ERA,ERP本样本是以前样本的替代版,所有以前版本均不再有效。订购海德汉公司的产品仅以订购时有效的样本为准。产品遵循的标准(ISO,EN等,请见样本中的标注。 目录 4适用于伺服驱动的编码器伺服驱动的控制系统需要用测量系统为位置和速度控制单元提供反馈信息和电子换向信号。编码器性能对电

3、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 功率损失 尺寸 噪声数字位置和速度控制系统海德汉公司为旋转电机和直线电机提供全方位的产品选择: 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旋转编码器 5角度编码器“数字”驱动系统的电机(数字位置和速度控制本样本所列的所有海德汉公司的编码器都能方便地使电机制造商进行安装,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。直线光栅尺概要 6选型表说明以下几

4、页所列的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。安装在电机上的旋转编码器应用于强制通风电机的旋转编码器可安装在电机外壳上也可安装在电机内。由于这样将使编码器长期暴露在未经过滤的强力对流空气中,所以必须具有很好的防护措施,例如达到IP 64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,对电机驱动的带宽没有任何限制 分离式联轴器的旋转编码器特别适用于绝缘安装场合 增量式旋转编码器提供高质量正弦输出信号,适用于数字速度控制 纯数字传输或带附加正弦增量信号的绝对式旋转编码器 TTL或HT

5、L兼容输出信号的增量式旋转编码器参见第8页“选型表”内置在电机中的旋转编码器对没有独立通风的电机,旋转编码器安装在电机壳上。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 工作温度可达120°C的增量式旋转编码器和工作温度可达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,对电机驱动的带宽没有任何限制 增量式旋转编码器,高质量正弦输出信号的数字控制系统,包括工作在温度较高的环境中 纯数字传输或带附加正弦增量信号的绝对式旋转编码器 增量式旋转编码器带附加的换向信号,用于同步电机 TT

6、L兼容输出信号的增量式旋转编码器参见第10页“选型表” 7内置在电机或空心轴电机中的旋转编码器和角度编码器应用于这些电机的旋转编码器和角度编码器采用空心轴结构,方便电源线穿过电机轴和编码器轴。根据应用条件,编码器必须具有IP 66防护等级(例如采用光学扫描原理的模块式编码器,机床必须为编码器提供污染防护能力。选型表提供了以下信息 钢光栅鼓为测量基准的旋转编码器,轴速可达42 000 min -1 内置轴承的编码器带定子联轴器或模块化结构 高质量绝对式及/或增量式输出信号的编码器 具有优良加速性能的编码器,用于宽带宽控制环应用参见第12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

7、制单元和速度控制单元提供实际值信息。因此,它构成直线驱动伺服功能的基础。推荐用于该应用的直线光栅尺需具有: 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 能适应高速应用 能提供高质量正弦增量信号敞开式直线光栅尺特点有: 精度高 移动速度快 非接触扫描,即读数头头与光栅尺间无摩擦敞开式直线光栅尺适用于干净环境,例如用于测量机或半导体工业的生产设备。参见第14页“选型表”封闭式直线光栅尺特点有: 防护等级高 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16页“选型表” 8选型指南安装在电机上的旋转编码器 防护等级:可达IP 64(IEC 60

8、 529编码器内5/10倍细分后 9 10选型指南内置在电机中的旋转编码器 防护等级:可达IP 40(IEC 60 529 1编码器内5/10/20/25倍细分后11 12可根据需要提供连接Fanuc和Mitsubishi控制系统的接口 可根据需要提供非整圆版选型指南内置在电机中和空心轴电机中的旋转编码器和角度编码器 13 14线性误差补偿后选型指南适用于直线驱动的敞开式直线光栅尺 15 16按照安装说明安装后2 可根据需要提供连接Fanuc和Mitsubishi控制系统的接口 3取决于适配电缆选型指南适用于直线驱动的封闭式直线光栅尺 防护等级:IP 53至IP 641(EN 60 529 1

9、7 18适用于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,海德汉特别开发设计了每圈能输出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会影响速度稳定性。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256

10、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,必须采用高时钟频率(参见“接口:绝对位置值”。海德汉公司应用于电机驱动的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中的信号处理电路。对标准电机驱动,制造商主要使用海德汉公司无内置轴承的绝对式编码器(ECI/EQI或兼容TTL 或HTL 输出信号的旋转编码器,以及用于永磁直流电机的附加换向信号。对动态性能要求高的机床数字速度控制单元,每圈的测量步距数通常高于500

11、000个。对带解算器的标准电机驱动应用,每圈的测量步距数达60 000个就足够了。对采用数字位置和速度控制技术的电机驱动,海德汉公司的编码器可提供1 V PP 电平信号的正弦增量信号,由于信号质量高,因此可在后续信号处理电路中进行高倍频细分(图1。例如,每圈2 048个信号周期的旋转编码器在后续信号处理电路中进行1 024倍或4 096倍细分处理后就能在一圈内分别产生2或8百万个测量步距。相当于23 bit的分辨率。即使轴速达到12 000 min -1,信号达到控制系统输入电路时的频率也只有约400 kHz(图2。1 V PP 的增量信号允许的电缆长度可达150米。 (参见“增量信号1 V

12、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。 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,增量信号特性与上文说明相同。海德汉公司的绝对式编码器接口为EnDat(En coder Dat a,通过串行传输绝对位置值信息和其它自动配置、监测和诊断信息。(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设备和电缆连接技术。绝大多数绝对式编码器在编码器内已将正弦信号细分了4 096倍以上。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8 MHz的EnDat 2.2,那么这样的系统不需要对

13、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:传输路径抗噪性能高和接头和电缆成本低。EnDat 2.2接口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,没有附加电缆线。 带宽位置和速度控制环可获得的放大倍数以及驱动电机响应指令的带宽和控制系统的稳定性受限于电机轴和编码器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。安装在编码器上的定子联轴器的固有频率高,最高可达2 kHz。对感应式旋转编码器,定子和转子通过螺栓固定在电机壳和轴上。也就是说电机轴的刚性对固有

14、频率的高低具有决定性影响。(参见“机械结构和安装”。功能安全纯串行数据传输的编码器(订购标识EnDat 22符合IEC 61508标准的安全技术要求。这些编码器可以方便地安装在新型机床、电机驱动或设备上。(参见“技术信息安全性位置测量系统”。尺寸支持的工作温度越高,特定额定扭矩下允许的电机尺寸越小。由于电机温度影响编码器温度,海德汉公司的编码器的工作温度允许高达120°C 。因此,这些编码器允许机器选用更小的电机。功耗和噪声电机在工作中的功耗和因此所带来的发热及其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信号周期± 1%的旋转编码器。(参见“测量精度

15、”。19图2:轴速和输出频率与每圈信号周期数的关系 20适用于直线驱动的直线光栅尺 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: 对一般操作设备,数微米的分辨就足够高。 机床进给驱动需要的分辨率不低于0.1 µ

16、;m 半导体工业的生产设备需要的分辨率只有几纳米。低速运动时,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,读数头和光栅尺间为非接触。最高允许的运动速度仅受输出信号的截止频率(-3 dB限制。对封闭式直线光栅尺,读数头由滚珠轴承导向沿光栅尺运动。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允许机械运动速度最高为180 m/min 。信号周期和测量步距与细分倍数的关系 测量信号的传输 以上有关旋转编码器和角度编码器信号传输信息基本上都适用于直线光栅尺。例如,如果需要0.01 m/min以上的运动速度以及250 µs

17、的采样时间,并假定一个采样周期至少应改变一个测量步距,那么测量步距大约为0.04 µm。为避免对后续信号处理电子设备提出特殊要求,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最适用于运动速度快、测量步距小的应用。1 V PP 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信号、运动速度和信号周期间关系。即使信号周期只有4 µm 和运动速度达70 m/min,频率只有300 kHz。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。直线光栅尺在机床上的安装方式对连接刚性具有重大影响。(

18、参见“结构类型和装配”。对封闭式直线光栅尺,读数头沿光栅尺运动。连接器连接读数头和安装块并补偿光栅尺和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,在垂直方向又具有一定柔性。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,从而限制了驱动电机的带宽。海德汉推荐用于直线电机的封闭式直线光栅尺连接器沿测量方向的固有频率通常高于650 Hz或2 kHz ,这几乎高于所有机床的机械固有频率和速度控制环带宽的5到10倍。因此,海德汉公司用于直线电机的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 更多有关直线驱动应用的直

19、线光栅尺信息,参见“敞开式直线光栅尺”和“直线光栅尺用于NC数控机床”样本。21 22测量原理 测量基准海德汉公司的光学扫描型光栅尺或编码器的测量基准都是周期刻线-光栅。这些光栅刻在玻璃或钢材基体上。大直径光栅尺的基体为钢带。这些精密光栅通过多种光刻工艺制造。光栅的制造方式有: 在玻璃或镀金钢鼓上镀硬铬线, 在镀金钢带上蚀刻线条,或者 在玻璃或钢材基体上蚀刻三维结构图案。海德汉公司开发的光刻工艺生产的典型栅距为40 µm至4 µm。这些光刻工艺制作的光栅栅距非常小,而且线条边缘清晰和均匀。再加上光电扫描法,这些边缘清晰的刻线是输出高质量信号的关键。母版光栅采用海德汉公司定制

20、的精密刻线机制造。磁栅编码器采用可磁化的合金钢作磁栅基体材料。由北极和南极构成400 µm的栅距。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材光栅。这种光栅刻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设备读取。无需移动轴执行参考点回零操作。绝对位置信息通过读取刻线码盘上的光栅获取,这个光栅由系列编码结构或多条平行光栅轨组成。用单独的增量信号轨或栅距更小的光栅轨通过细分提供位置值,并同时生成可选的增量信号。单圈编码器的绝对位置值信息每转一圈重复一次。多圈编码器的每转位置

21、信息都不相同。绝对式旋转编码器的刻线码盘增量测量法的光栅由周期性刻线组成。通过计算自某点开始的增量数(测量步距数获得位置信息。由于必须用绝对参考点确定位置值,因此在圆光栅尺上还有一个参考点轨。 参考点确定的绝对位置值可以精确到一个测量步距。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。增量式旋转编码器的圆光栅 23扫描方法光电扫描海德汉公司大多数光栅尺或编码器采用光电扫描原理。对测量基准的光电扫描为非接触扫描,因此无磨损。这种光电扫描方法能检测到非常细的线条,通常不超过几微米宽,而且能生成很小信号周期的输出信号。ERN、ECN、EQN、ERO和ROD、RCN、RQN旋转编码器采用成像扫

22、描原理。简单地说成像扫描原理是用透射光生成信号:两个具有相同栅距的光栅尺和读数头彼此相对运动。扫描掩膜的基体是透明的,而作为测量基准的光栅尺可以是透明的也可以是反射的。当平行光穿过一个光栅时,在一定距离处形成明/暗区。具有相同栅距的扫描光栅就位于这个位置处。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。光电池将这些光强变化转化成正弦电信号。如果成像扫描的光栅尺或编码器栅距在10 µm或10 µm以上,编码器的安装公差相对宽松。其它扫描原理有些编码器采用其它扫描方法。ERM编码器采用永磁的MAGN

23、ODUR磁栅,它用磁栅传感器扫描。ECI/EQI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分布的所有接收线圈采样获得。成像扫描原理的光电扫描基于高质量扫描原理的ECN 1325和EQN 1337绝对式旋转编码器使用大面积光电池,不再使用多个分立的光电池。光电池的宽度与测量基准光栅相同。因此无需使用扫描掩膜匹配光栅结构。 24位置编码器的电子换向永磁三相电机的换向永磁三相电机启动前,必须有电子换向的绝对位置值信息。海德汉公司的旋转编码器提供多种转子位置识别方法: 绝对式旋转编码器的单圈和多圈版本在通电时能立即提供绝对位置信息。因此能立即提供准确的转子位置

24、,将其用于电子换向。 增量式旋转编码器还有另一个刻轨-Z1刻轨-它除了提供增量信号外,电机轴每转一周还提供一个正弦和一个余弦信号(C 和D。对正弦换向,带Z1刻轨的旋转编码器只需要一个细分单元和一个多路复用器,使Z1刻轨提供的精度达± 5°的转子绝对位置值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”。 带条块换向刻轨的增量式旋转编码器也输出三个换向信号I、II和III,用于直接驱动供电电路。这些编码器的换向轨有多种。典型版的换向轨在每次换向时和每周提供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

25、立,增量式方波信号用于位置和速度控制系统。(参见“接口-换向信号”。同步直线电机的换向如同绝对式旋转和角度编码器,LC系列绝对式直线光栅尺也能在通电时立即提供电机运动零件的准确位置。因此即使电机静止不动,它也能在最大载荷作用下启动。带系列编码轨和增量信号轨的圆光栅带Z1刻轨的圆光栅带条块换向轨的圆光栅必须注意编码器的启动特性(参见“一般电气信息”。 25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: 1. 光栅质量 2. 扫描质量3. 信号处理电路质量4. 光栅尺相对轴承的偏心量5. 轴承径向误差造成的误差6. 编码器轴和其

26、联轴器与驱动轴的弹性7. 定子联轴器(ERN,ECN,EQN或联轴器(ROD,ROC,ROQ的弹性在定位应用中,角度测量精度决定旋转轴的定位精度。“技术参数”中的系统精度是指温度为20°C时它的其定义为: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.。 对内置轴承和内置定子联轴器的旋转编码器,该值也包括联轴器造成的误差。 对内置轴承分离式联轴器的旋转编码器,还必须加上联轴器的角度误差。 对无内置轴承的旋转编码器,必须将安装误差、驱动轴轴承误差和读数头调整误差累加到系统误差中(参见下页。系统精度反映了一周内位置误差和也反映单信号周期内的位置误差。一圈内位置误差对大

27、角度运动非常明显。单信号周期内位置误差对小角度运动和重复测量很明显。特别是,它将导致转速控制环的速度波动。海德汉带内置轴承的旋转编码器输出的正弦信号细分后精度优于信号周期的± 1 %。例如每圈2 048个正弦输出信号的旋转编码器:一个信号周期大约相当于600"。那么一个信号周期内的最大位置偏差大约为± 6"。编码器单信号周期内位置误差对基于两个连续采样周期的速度计算结果一定有影响。编码器的单圈内位置误差仅在计算单圈内极少几个实际位置时才对速度控制环有影响。例如:采样时间为250 µs和转速n 24 000 min -1,每圈的采样数只有10个。

28、温度达120°C(电机的典型温度对海德汉公司的编码器造成的位置误差很小。方波输出信号的编码器的位置误差大约只有信号周期的± 3%。这些信号适用于100倍的锁相环细分电路。测量精度 26测量精度无内置轴承的旋转编码器光电扫描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安装和调整对精度有重大影响。特别是安装的偏心量和驱动轴的径向跳动对精度的影响十分显著。例如ERO 1420型旋转编码器的刻线码盘平均直径为24.85 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

29、虑每个显著误差。1. 光栅的方向偏差ERO:“技术参数”中给出的相对平均值的方向偏差极限值是该型号编码器的光栅精度。光栅精度和单信号周期内位置误差构成系统精度。2. 光栅尺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光栅码盘与定心环的偏心量不超过5 µm。对模块式旋转编码器,这个精度值是以驱动轴与“主轴”直径差为零作前提条件的。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。不同偏心值e造成的测量偏差与光栅码盘平均直径D的关系 =测量误差,单位为秒(角秒e=径向光

30、栅与轴承间偏心量,单位为µmD=光栅码盘平均直径,单位为mm型号 光栅码盘平均直径D每1 µm偏心量的误差ERO 1420ERO 1470ERO 1480D = 24.85 mm ± 16.5"ERO 1225ERO 1285D = 38.5 mm ± 10.7"ERO 1324ERO 1384D = 60.5 mm ± 6.8"3. 轴承径向误差造成的误差测量误差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u所有

31、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。型号 单信号周期内位置误差uTTL 1 VPPERO 50002048150010241000512± 8.0"± 19.0"± 26.0"± 38.0"± 40.0"± 76.0"± 2.7"± 6.5"± 8.7"± 13.0"± 14.0"± 25.0&

32、quot;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。感应扫描旋转编码器无内置轴承感应式扫描旋转编码器可实现的精度取决于电源、温度、转速、转子与定子间间隙以及安装质量。只要能满足工作参数和安装公差要求,“技术参数”中的系统精度已考虑了所有影响因素。测量误差与光栅码盘平均直径D和偏心量e间的函数关系。M 光栅码盘圆心“理论”角度' 被测角度27偏心量e、光栅码盘平均直径D和测量误差间关系为(参见下图:=± 412·eD 28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 系列旋转编码器有内置轴承和安装式定子联轴

33、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和ExN 1100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 装配或安装空间要求低 安装简单安装ECN/EQN/ERN 1100和ECN/EQN/ERN 1300旋转编码器的盲孔轴或锥度轴在轴端用中心螺纹连接被测轴。编码器通过空心轴或锥度轴定心在电机轴上。编码器定子通过轴向紧固固定在定位孔中。安装ERN 1000用盲孔轴将旋转编码器滑入被测轴,用两只螺栓或三个偏心夹固定。用四

34、只螺栓或两只螺栓和特殊垫片将定子安装在无定心法兰的平面上。ERN 1000的安装辅件 垫片用于提高固有频率f N 并仅用两只螺栓安装。 ID 334 653-01(每个包装2个 29安装辅件力矩改锥组件用于海德汉定子联轴器,ExN 100/400/1000联轴器和ERO联轴器平口宽度 长度 ID 1.5 70 mm 350 378-01 1.5(球头 350 378-02 2 350 378-03 2(球头 350 378-04 2.5 350 378-05 3(球头 350 378-08 4 350 378-07 4(带止动点1350 378-14TX889 mm152 mm350 378-

35、11 350 378-121螺栓标准为DIN 6912(带导向槽的短头螺栓力矩改锥可调扭矩0.2 Nm至1.2 Nm ID 350 379-04 1 Nm至5 NmID 350 379-05拆卸工具用于拆下ERN 1120和ERN 1180的PCB接头 ID 592 818-01 30机械结构类型和装配 无内置轴承的旋转编码器ERO、ECI/EQI 系列无内置轴承旋转编码器由读数头和刻线码盘组成,必须非常精确地调整它们的相互位置。精密调整是实现可获得测量精度的关键。ERO 系列模块式旋转编码器由一个带轮毂的刻线码盘和读数头组成。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

36、何类型摩擦的应用。对ERO 1200系列编码器,将刻线码盘/轮毂总成滑入轴上后,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上。对ERO 1300系列编码器,可从侧面安装读数头,允许安装在通心轴上。ERO 1400系列是微型模块式编码器。这些旋转编码器自带专用安装辅件,用于将刻线码盘定心在读数头上并调整刻线码盘与读数头之间的间隙。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。ERO 1400安装辅件安装辅件用于拆卸卡子,方便编码器安装 ID 510 175-01 附件ERO 14xx和轴向PCB接头和中心孔的外壳 ID 331 727-23安装辅件 ERO 1400

37、安装ERO 模块式旋转编码器 31ECI/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。转子和定子的工作间隙由安装情况确定。不能反向调整。提供的配合尺寸的最大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的轴向运动。一旦编码器安装就绪,转子与定子间的间隙必须用旋转编码器、IK 215 PC计算机计数卡和ATS软件间接测量信号幅值。特性曲线显示信号幅值和理想工作间隙的偏差与不同温度条件的关系。示例为理想条件下信号幅值的80%时的理想工作间隙导致的误差。由于这个误差在旋转编码器公差内,误差在+0.07和+0

38、.15 mm之间。这就是说工作时驱动轴最大允许的轴向运动在-0.27 mm和+0.05 mm(绿色箭头。安装ECI/EQI 1100附件用于测试扫描间隙编码器电缆IK 215,包括3个12针转接头和3个15针转接头ID 621 742-01软件(Windows 2000/XP与绝对值计数卡IK 215一起检查输出信号 (参见“海德汉测量和测试设备” ID 539 862-xx15针转接头 三个ID 528 694-02 32ECI/EQI 1300感应式旋转编码器的机械尺寸与ExN 1300型光电扫描编码器兼容。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螺栓在轴向紧固。安

39、装ECI/EQI 1300调整工具安装辅件ECI/EQI 1300调整辅件 为调整编码器,需要使用:调整间隙的调整工具 ID 335 529-xx调整转子位置至电机电动势的安装辅件 ID 352 481-xx编码器电缆IK 215,包括3个12针转接头和3个15针转接头ID 621 742-01软件(Windows 2000/XP与绝对值计数卡IK 215一起检查输出信号 (参见“海德汉测量和测试设备” ID 539 862-xx12针转接头 3个接头备件 ID 528 694-01 33旋转编码器与电机电动势的对准同步电机需要在启动时立即获得转子的绝对位置信息。这个信息可以由带附加换向信号的

40、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能提供准确的位置信息,其精度在几角秒之内(参见“位置编码器的电子换向”。这些旋转编码器安装好后,必须将编码器转子位置与电机轴对应,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,用直流电流将转子定位在最佳位置处。大致对正带换向信号旋转编码器,例如用编码器上的标志线或参考点信号,并安装在电机轴上。最方便的精细调整方法是使用PWM 9相位角测量设备(参见“海德汉测量和测试设备”:编码器定子转动直到PWM 9显示,例如距参考点的距离为零。首先将绝对式旋转编码器安装为一个整体。然

41、后,将电机的最佳位置设定为零值。可以用IK 215 PC计算机计数卡和相应软件(参见“海德汉测量和测试设备”。它具有EnDat全部功能,因此能平移原点、设置只读属性,防止意外修改编码器中的值,也能用于检查。无内置轴承旋转编码器将ECI/EQI旋转编码器作为一个整体安装好,并用IK 215 PC计算机计数卡和相应软件进行调整。对ECI/EQI 1300旋转编码器,再次松开中心螺栓并用安装辅件将旋转编码器转动到所需位置,例如在位置数据处显示接近零的绝对位置值。ECI / EQI 1100的定子壳必须被转动。对纯串行(EnDat 21的ECI/EQI旋转编码器还支持电子补偿:可以将确定的补偿值保存在

42、编码器中并被控制电路读出,用于计算位置值。借助IK 215以及其调整和测试软件将编码器与电机电动势对准手动对准ECI/EQI 1300 C I一般机械信息UL认证联轴器固有频率f N 角度编码器和旋转编码器以及分离式联轴器或安装式定子联轴器共同构成一个单一“CSA”安全标准。认证文件号为的振动弹性体,其固有频率应尽可能高。E205635。ROC、ROQ、ROD 系列编码器的固有频率加速度f N 除取决于转子的转动惯量外,主要取决于编码器在安装和工作时会受到不同类型的联轴器的扭转刚性C。加速度作用。 标注的最大振动值适用于室温情况55 Hz 1至2 000 Hz的频率(EN 60 068-2-6

43、。f N = 2·如果工作温度高于技术参数中的温度值,必须降低振动载荷(参见“技术参数”。只要加速度超过允许值就可能造成编码器损坏,例如由于应用条件和安装引起的共振。必须对整个系统进行综合测试。 冲击和振动最大允许的加速度值(半正弦冲击是指6 ms的冲击和振动(EN 60068-2-27。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编码器。 所有旋转和角度编码器允许的角加速度值大于105 rad/s 2。湿度最大允许相对湿度为75%。允许短时间达到95%。不允许结露。RoHS根据2002/95/EC号有关限制在电子和电气设备中使用某些有害物质的欧洲法令(RoHS和有关

44、限制在电气和电子设备废物中含有某些有害物质的2002/96/EC号法令(WEEE要求,海德汉公司未检测到本公司产品存在这些有害物质。有关RoHS的制造商声明信息,请与经销商联系。34易损耗件海德汉公司的编码器适用于长期工作。不需要预防性维护, 根据应用场合和操作方式,海德汉公司编码器的部分零件将被磨损。特别是运动的电缆。 对内置轴承编码器,这些损耗件包括轴承、旋转和角度编码器轴的密封圈和直线光栅尺密封条。f N : 联轴器固有频率,单位为Hz C: 联轴器的扭转刚性,单位为Nm/rad 系统测试I: 转子的转动惯量,单位为kgm 2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

45、术参数,如对定子联轴器的ECN、EQN、ERN 和果被应用在这样系统中,必须对整个系统RCN、RPN、RON 系列编码器,其联轴器进行综合测试。的固有频率取决于定子联轴器和定子。 样本中给出的技术参数仅适用于特定编码器,而非整个系统。如果将任何编码器用如果增加径向及/或轴向加速力,编码器轴于非其设计要求或非其目标用途的场合,承和编码器定子的刚性也需要较大。如果其风险由用户承担。如果用于安全性要求您的应用中有这样载荷,建议您联系海德很高的场合,系统通电后,必须校验编码汉公司总部。 器的位置值是否正确。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。 接触防护(EN

46、60 529编码器安装后,所有旋转零件必须被保安装护,避免被意外触碰。 安装步骤和安装中必须确保的尺寸只以随包装提供的安装手册为准。因此,本样本防护(EN 60 529中的安装信息仅供参考,不具约束力,不样本中的防护等级适用于正常安装条件。构成合同条款。请参见“技术参数”中的相应信息。如果给出的防护等级不够充分(例如编码器垂直安装,必须采用适当措施保护编码器,例如加盖、迷宫密封环或其它措施。喷溅的水中不允许含任何对编码器有损害的物质。 35温度范围如果存放在包装中,存放温度范围为- 30°C至+ 80°C。工作温度范围是指编码器在实际安装环境中工作时可能达到的温度范围。在此

47、范围内,编码器功能有保证(DIN 32 878。工作温度的测量位置为编码器的法兰表面,必须将它与环境温度区分开。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。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。表中给出了编码器自身发热量的参考值。最坏情况是,多个工作参数叠加作用使发热量严重恶化,例如用30 V的电源和最高转速。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

48、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。对最高允许环境温度和高速应用,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。供电电压与发热量15 V 30 V ERN/ROD约5 K约+ 10 K ECN/EQN/ROC/ROQ 约5 K约+ 10 K编码器供电电压为10至30 V时的典型发热量。5 V版的编码器发热量可忽略不计。转速n max 时的发热量 实心轴 ROC/ROQ/ROD 约+ 5 K,IP 64防护等级 约+10 K,IP 66防护等级 盲孔轴ECN/EQN/ERN 400约+30 K,IP 64防护等级 约+40 K,I

49、P 66防护等级 ERN 1000约+ 10 K空心轴ECN/ERN 100 ECN/EQN/ERN 400约+40 K,IP 64防护等级 约+50 K,IP 66防护等级编码器的典型发热量取决于最高允许转速的结构特性。转速与发热量近似为线性关系。在旋转编码器的指定位置测量实际工作温度(参见“技术参数” Äk 公差ISO 8015ISO 2768 m H < 6 mm: ± 0.2 mm 36ECN/EQN 1100系列内置轴承并安装在电机内的旋转编码器 安装式定子联轴器 装配直径Ø45 mm 结构紧凑 盲孔轴A = 轴承k = 需要配合尺寸 m = 工作

50、温度测量点 À = 图示编码器无盖Á = 安装螺栓(M4,宽A/F 3退一整圈和紧固至2±0.1Nm  = 电缆引线,带夹套电缆Ø 4.3±0.1-7长 à = 接头,15针 Ä = 取决于联轴器Å =螺栓规格ISO 4762,宽A/F 2.5,带涂层。紧固扭矩:1.2 ± 0.1 Nm ECN: M3 x 10 EQN: M3 x 22 Æ = 可拆盖Ç = 安装公差和热膨胀补偿值,不允许振动 输出信号的轴旋转方向见接口说明尺寸单位 mm 3790° ±

51、; 5°电子角2不同转速下绝对信号和增量信号间偏差 3取决于电源,参见“一般电气信息” 4连接温度传感器,优化处理KTY 84-130信号 功能安全,可根据需要为ECN 1123和EQN 1135提供 Ä k公差ISO 8015ISO 2768 m H < 6 mm: ± 0.2 mm 38A = 轴承k = 需要配合尺寸 m = 工作温度测量点 À = 图示编码器无盖Á = 安装螺栓(M4,宽A/F 3退一整圈和紧固至2±0.1Nm  = 电缆引线,带夹套电缆Ø 4.3±0.1-7长 Ã

52、; = ERN:JAE接头,15针ERN带Z1轨:FCI接头,14针 Ä = 取决于联轴器Å = 螺栓规格M3 x 10,ISO 4762,带涂层,宽A/F 2.5。紧固扭矩:1.2±0.1 Nm Æ = 可拆盖Ç = 安装公差和热膨胀补偿值,不允许振动 输出信号的轴旋转方向见接口说明ERN 1100系列内置轴承并安装在电机内的旋转编码器 安装式定子联轴器 装配直径Ø 45 mm 结构紧凑 盲孔轴尺寸单位 mm 39* 请在订货时注明1公差限制相位角:90° ± 5°电子角信噪比 E,F:100 mV2正

53、弦换向信号:每圈输出一个正弦和一个余弦信号 公差ISO 8015 ISO 2768 m H < 6 mm: ± 0.2 mm40A = 相配轴轴承B = 编码器轴承k = 需要的配合尺寸 m = 工作温度测量点À = Á = 压铸盖 = 丝堵,宽A/F 3和4。紧固扭矩:5 + 0.5 Nm  = ERN:接头,12针ERN带Z1轨:接头,14针ERN带条块换向:接头,16针ECN/EQN:接头,12针ECN/EQN:接头,12针+ 4针 à = ERN:参考点位置标注在轴和盖上ECN/EQN:零点位置标注在轴和盖上

54、6; = 拆卸用螺栓M6Å = 拆卸用螺栓M10 Æ = 自攻螺丝,M5 x 50,DIN 6912,宽A/F 4。紧固扭矩:5 + 0.5 Nm安装公差和热膨胀补偿值,不允许振动输出信号的轴旋转方向见接口说明 ECN/EQN 1300系列内置轴承并安装在电机内的旋转编码器 安装式定子联轴器 装配直径65 mm 锥度轴尺寸单位 mm 41*请在订货时注明 1相位角:90° ± 5°电子角 信噪比 E,F:100 mV2不同转速下绝对信号和增量信号间偏差 3取决于电源,参见“一般电气信息”4 优化KTY 84-130信号处理5适用于室温条件,以下信息适用于工作温度:最高至100°C: 300 m/s 2;最高至115°C: 150 m/s2功能安全,可根据需要为ECN 1325和EQN 1337提供 公差ISO 8015 ISO 2768 m H < 6 mm: ± 0.2 mm42ERN 1300系列内置轴承并安装在电机内的旋转编码器 安装式定子联轴器 装配直径65 mm 锥度轴尺寸单位 mmA = 相配轴轴承B = 编码器轴承c = 需要的配合尺寸 m = 工作温度测量点À = 环状联轴器夹紧螺栓,宽A/F 2。紧固扭矩:1.25 - 0.