全新高重复精度钢带光栅的封闭式直线光栅尺

       高精度机床对精度和生产效率的要求在不断提高。如果要消除滚珠丝杠的机械误差源，机床必须采用直线电机技术。然而，直线电机对机床位置测量系统有严格要求。海德汉开发的LF系列增量式封闭直线光栅尺满足了这些要求，并显著提高了位置测量性能。其超强性能已获得市场广泛认可。

       多年来，海德汉封闭式直线光栅尺已成为高精度，高重复精度和高效率机床的首选产品。现代机床经常采用直线电机技术，不需要用其它旋转编码器测量速度。其位置和速度都由直线光栅尺确定。为保证高精度和高动态性能，直线光栅尺必须提供足够高的分辨率和重复定位精度，只有这样才能确保低速时对速度的准确控制。速度用单位时间内的运动距离计算。这个方法也适用于常规轴－数字微分将放大周期性波动或信号噪声。特别需要指出的是直接驱动系统的控制环增益大，信号质量对驱动系统工作性能有很大影响。

       直线光栅尺生成的高质量位置信号的细分误差很小，因此它是直接驱动可用于机床应用的基础保证。光电和干涉扫描的海德汉LF系列光栅尺特别适用于这类应用，因为它的测量基准的光栅栅距极小。

       LF系列直线光栅尺栅距只有8 µm，干涉扫描的信号周期只有4 µm。扫描信号中基本没有高次谐波，允许高倍频细分。改进设计的LF 185和LF 485直线光栅尺的单信号周期位置误差典型值小于± 0.04 µm。相当于不到信号周期的1%。这些改进已在应用LF 185直线光栅尺的机床测验中得到证实。客户可将其直线轴的控制环增益提高一倍。

图1：单信号周期内位置误差

       这些全新直线光栅尺不仅适用于直线电机，也特别适用于磨床，坐标镗床和其他高精度机床的位置测量应用。

编码器配置

       全新LF系列直线光栅尺与其他系列直线光栅尺一样，有紧凑型LF 185和标准外壳LF 485。测量基准为钢基体的SUPRADUR光栅。因此LF系列直线光栅尺有确定的温度特性（αtherm ~10x10-6K-1）的线膨胀系数与大多数机床的材质的线膨胀系数相同。标准外壳LF 185的钢尺座还连接钢质紧固件。这种特殊结构保证了直线光栅尺高质量的重复测量精度。

图2： LF 185外壳结构

可靠性

       位置信息通过高可靠性的单场扫描方法对增量光栅的刻轨扫描获取。这种扫描方式相对三场或四场扫描方式的突出特点是信号质量高和信号可靠性高。海德汉为此特别开发了一种光学传感器。大扫描面积的单场扫描方法使该光栅尺对局部污染不敏感。即使相对较大的污染面积对扫描信号也只有轻微影响或是略微增大信号偏差。

       特别是在高精度磨床应用中，这种环境中的湿度很高，海德汉建议向光栅尺中接入干净的压缩空气产生正压，保证高可靠性。为此，建议选用DA 400压缩空气单元提供干净压缩空气。

动态性能

       LF 185和LF 485直线光栅尺还具有测量方向刚性好的特点。这是机床能获得高质量和高精度运动行程的前提条件。此外，光栅尺优良的动态性能还来源于其运动部件重量的进一步减轻。全新LF 185相对上一代产品LF 183的性能有大幅提升。

图3：沿测量方向的刚性好，因此变形小

       特别是在直线电机应用中，测量方向的刚性对高速控制性能有决定性影响。直线光栅尺固有频率越高，位置和速度控制环的带宽也越大。

总结

       全新LF直线光栅尺产品线不仅精度更高，可靠性也更高，因此是高精度应用的首选产品。LF 185和LF 485直线光栅尺结构与相应的LS或LC系列直线光栅尺相同。因此，它们能方便地互换安装。

产品优点

 ●  精度等级± 2 µm
 ●  干涉扫描
 ●  精度高（信号周期4 µm）
 ●  细分误差小（最大为信号周期的± 1 %，上一代产品为± 2 %）
 ●  钢基体，热膨胀系数与机床床体相同（αtherm = ~10 x 10-6 K-1）
 ●  SUPRADUR钢带光栅尺和特殊大面积光学扫描，信号质量高，抗污染性能好
 ●  测量方向刚性好（更适合直线电机应用）
 ●  与上一代产品的安装方式兼容