德國(guó)海德漢HEIDENHAIN絕對(duì)式直線光柵尺

德國(guó)海德漢HEIDENHAIN絕對(duì)式直線光柵尺主要特點(diǎn)：

高速性能:適用于高速運(yùn)行的直線軸,可實(shí)現(xiàn)高達(dá)600 m/min的移動(dòng)速度 。

納米級(jí)分辨率:提供超高分辨率的型號(hào),最小測(cè)量步距可達(dá)0.001 µm(1 nm) 。

多種接口:支持 EnDat 2.2、發(fā)那科、三菱、松下、安川等主流數(shù)控接口,便于與不同控制系統(tǒng)集成 。

低釋氣設(shè)計(jì):關(guān)鍵部件采用真空兼容的電路板、粘合劑和涂層材料,顯著降低真空環(huán)境中的氣體釋放 。

通氣結(jié)構(gòu):內(nèi)部設(shè)有專門(mén)通氣孔,可加快真空腔體的抽氣速率,縮短抽真空時(shí)間 。

耐高溫烘烤:具備優(yōu)異的耐熱性能,可承受最高100 °C的烘烤溫度,在真空腔體加熱除氣過(guò)程中保持穩(wěn)定 。

非磁性材料:全部采用非鐵磁性材料制造,避免磁擾動(dòng),滿足真空設(shè)備中高可靠性的要求 。

潔凈制造:在潔凈室中生產(chǎn)并于包裝前高溫烘烤脫氣,出廠采用雙層充氮密封包裝,產(chǎn)品具有非常高的潔凈度 。

應(yīng)用領(lǐng)域：

半導(dǎo)體和電子制造:如晶圓加工設(shè)備、光刻機(jī)、電子束/離子束設(shè)備中精密平臺(tái)的位置反饋。真空環(huán)境下使用LIC 4100 V可以避免空氣阻力和污染,確保納米級(jí)對(duì)位精度 。

薄膜沉積與材料科研:在真空鍍膜設(shè)備、材料表征儀器(例如電子顯微鏡、表面分析儀)中,用于精確控制樣品臺(tái)或運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置 。高真空兼容的光柵尺防止殘余氣體影響工藝和測(cè)量結(jié)果。

生物醫(yī)療技術(shù):某些醫(yī)療和生物實(shí)驗(yàn)設(shè)備(如質(zhì)譜儀、真空干燥設(shè)備)需要在受控真空下定位樣品或探測(cè)器,LIC 4100 V可提供可靠的位置讀數(shù)。

高科技實(shí)驗(yàn)裝置:包括核聚變研究、加速器真空腔體內(nèi)的精密移動(dòng)平臺(tái),天文觀測(cè)儀器的真空隔室等。該系列光柵尺在這些裝置中確保運(yùn)動(dòng)部件的精準(zhǔn)定位,同時(shí)滿足真空低出氣和抗輻射等特殊要求 。

選型建議：

真空等級(jí)要求:首先確認(rèn)應(yīng)用的真空程度。如果是高真空(10^–7 mbar左右)環(huán)境,LIC 4100 V系列滿足要求;如需在更嚴(yán)苛的超高真空(≤10^–9 mbar)下工作,則應(yīng)考慮使用海德漢專門(mén)提供的超高真空型號(hào)(如LIP 481 U)或?qū)⑿盘?hào)轉(zhuǎn)換模塊置于真空腔體外等措施  。

測(cè)量長(zhǎng)度與安裝方式:根據(jù)機(jī)器軸的長(zhǎng)度選擇合適的尺條規(guī)格。標(biāo)準(zhǔn)玻璃/玻璃陶瓷尺可覆蓋幾十毫米到幾米量程 ;如果軸長(zhǎng)超過(guò)3 m,可選用鋼帶尺方案(LIC 4115/4195)以擴(kuò)展量程 。需注意Robax玻璃陶瓷尺長(zhǎng)度上限約1.64 m ,超出此范圍時(shí)只能使用普通玻璃尺或鋼帶。安裝方式上,短尺可用粘貼或卡夾固定,長(zhǎng)尺通常采用機(jī)械固定配合張緊裝置,選型時(shí)應(yīng)相應(yīng)考慮機(jī)器結(jié)構(gòu)條件。

精度和熱穩(wěn)定性:如果應(yīng)用對(duì)精度和熱脹冷縮補(bǔ)償要求非常高(例如大幅溫度波動(dòng)環(huán)境),可優(yōu)先選擇Robax低熱膨脹玻璃陶瓷尺,以獲得更高定位精度和溫度穩(wěn)定性 。在一般環(huán)境下,標(biāo)準(zhǔn)玻璃尺的±3 µm精度已可滿足大多數(shù)工業(yè)設(shè)備需求。用戶應(yīng)根據(jù)定位精度指標(biāo)和工作溫度范圍,權(quán)衡成本后選擇合適的尺條材料。

接口與控制系統(tǒng):根據(jù)所使用的數(shù)控系統(tǒng)或驅(qū)動(dòng)器接口選擇相應(yīng)型號(hào)的讀數(shù)頭。LIC 4100 V系列提供EnDat 2.2、Fanuc α、三菱High Speed、松下、安川等接口版本(對(duì)應(yīng)型號(hào)后綴分別為411V、419FV、419MV、419PV、419YV等) 。例如,采用海德漢控制器可選EnDat接口型號(hào),配Fanuc數(shù)控系統(tǒng)則選Fanuc接口型號(hào),以確保即插即用的兼容性。

其他附件選配:若需要將信號(hào)引出真空艙體,應(yīng)選配匹配的真空饋通接頭(例如15針D-sub高真空插頭法蘭)以保證真空密封和信號(hào)完整傳輸  。同時(shí)可根據(jù)需要選用海德漢提供的安裝工具(如間隙調(diào)節(jié)墊片、安裝定位治具)和診斷設(shè)備(如PWM 20信號(hào)測(cè)量?jī)x)來(lái)輔助安裝調(diào)試。對(duì)于有功能安全要求的應(yīng)用,可以考慮功能安全版LIC 4100 FS型號(hào)。

德國(guó)海德漢HEIDENHAIN絕對(duì)式直線光柵尺技術(shù)參數(shù)：

測(cè)量長(zhǎng)度:標(biāo)準(zhǔn)玻璃光柵尺測(cè)量長(zhǎng)度可達(dá)3 m。如需更長(zhǎng)行程,可選配不銹鋼帶狀尺,與導(dǎo)軌型材配合安裝,測(cè)量長(zhǎng)度可擴(kuò)展至約28 m 。

分辨率:最小測(cè)量步距達(dá)1 nm(0.001 µm) 。

精度等級(jí):在3 m以內(nèi)玻璃尺情況下系統(tǒng)精度典型可達(dá)±3 µm;使用低熱膨脹的微晶玻璃刻尺時(shí)精度最高可提升至約±1 µm(限長(zhǎng)度≤1.64 m) 。對(duì)于超長(zhǎng)磁帶尺方案,精度約為±5 µm/米 。

真空等級(jí):滿足高真空環(huán)境要求,可在真空度低至10^?7 mbar的環(huán)境下可靠運(yùn)行 。

溫度范圍:工作溫度 ?10 °C~+50 °C;烘烤(脫氣)溫度最高 +100 °C 。

通信接口:提供 EnDat 2.2、Fanuc 05、三菱 Mit03、松下 Pana02、安川 YEC07 等多種接口型號(hào),對(duì)應(yīng)不同數(shù)控系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)器 。

供電要求:直流 3.6 V~14 V 寬范圍供電,5 V 時(shí)典型電流約 75 mA(功耗 ~0.4 W) 。

抗振動(dòng)沖擊:可承受振動(dòng)加速度 500 m/s2(55–2000 Hz)及沖擊加速度 1000 m/s2(6 ms) 。

防護(hù)等級(jí):IP40(開(kāi)放式結(jié)構(gòu),無(wú)額外密封) 。

安裝及注意事項(xiàng)：

潔凈開(kāi)封:產(chǎn)品在出廠時(shí)經(jīng)過(guò)超潔凈處理和雙層真空包裝,打開(kāi)包裝應(yīng)在潔凈室或無(wú)塵環(huán)境中進(jìn)行,佩戴無(wú)塵手套操作,防止灰塵、指紋或油污玷污光柵尺表面  。任何污染物在真空中都會(huì)產(chǎn)生逸出氣體或干擾測(cè)量,應(yīng)盡量避免。

機(jī)械安裝:根據(jù)說(shuō)明書(shū)要求選擇合適的安裝方式。短行程光柵尺一般使用固定夾夾持在機(jī)床導(dǎo)軌上,較長(zhǎng)尺可以采用預(yù)緊膠膜粘貼加螺釘固定組合安裝 。安裝讀數(shù)頭時(shí),務(wù)必使用廠家隨附的間隙厚度規(guī)(墊片)調(diào)整讀數(shù)頭與尺條之間的間隙至規(guī)定值,以保證信號(hào)質(zhì)量 。固定螺釘應(yīng)按指定扭矩緊固,并使用防松措施防止運(yùn)行中松動(dòng)。整個(gè)安裝過(guò)程中切忌讓讀數(shù)頭碰撞尺條,以免劃傷光柵。

排氣通道:光柵尺讀數(shù)頭上設(shè)計(jì)有專門(mén)的排氣孔和通道,用于加速真空泵抽氣 。安裝時(shí)應(yīng)確保這些小孔沒(méi)有被遮擋或封死,例如不要在讀數(shù)頭上涂覆過(guò)多膠劑或?qū)⑵滟N緊不透氣的表面。正確安裝能使抽真空過(guò)程更順暢,有助于迅速達(dá)到所需真空度。

電纜引出:LIC 4100 V自帶的真空電纜需要通過(guò)真空饋通連接至艙外電子系統(tǒng)。應(yīng)選用合適規(guī)格的高真空密封插座(例如KF或CF法蘭的D-sub連接器組件),并按照海德漢提供的接線定義正確連接各引腳 。切勿擅自更改電纜或連接器結(jié)構(gòu),以免破壞真空密封性能。多余的電纜應(yīng)盤(pán)儲(chǔ)妥當(dāng),避免在真空室內(nèi)與運(yùn)動(dòng)部件干涉。

抽真空烘烤:初次安裝完畢后,建議按照海德漢建議對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行烘烤脫氣處理—在不超過(guò)產(chǎn)品耐受溫度(100 °C)的條件下加熱數(shù)小時(shí),以去除殘留水汽和揮發(fā)物,加速達(dá)到極限真空 。在日常運(yùn)行中,如需反復(fù)開(kāi)倉(cāng)大氣再抽真空,每次重新抽真前亦可考慮低溫烘烤光柵尺組件以保持真空環(huán)境的潔凈。

調(diào)試校驗(yàn):安裝完畢后,可利用海德漢提供的診斷工具(如PWM系列信號(hào)分析儀和ATS軟件)檢查光柵尺信號(hào)幅度和波形是否正常,確保讀數(shù)頭安裝位置和信號(hào)質(zhì)量達(dá)到要求  。若發(fā)現(xiàn)信號(hào)弱或畸變,需微調(diào)讀數(shù)頭位置或檢查間隙和安裝平行度,直至滿足技術(shù)規(guī)范。

LIC 4100 V 系列 4113V / 4193V 型號(hào)安裝尺寸示意：

工作原理：

LIC 4100 V 系列采用非接觸式光學(xué)掃描原理。讀數(shù)頭內(nèi)的發(fā)光二極管(LED)發(fā)出光束,經(jīng)由光學(xué)透鏡照射到玻璃尺上的精細(xì)刻線編碼尺身。玻璃光柵尺上刻有METALLUR工藝制作的金屬鍍層光柵和絕對(duì)編碼圖案,讀數(shù)頭的光電探測(cè)器接收由光柵衍射/干涉形成的光強(qiáng)信號(hào) 。通過(guò)對(duì)絕對(duì)碼道的讀取,系統(tǒng)可在上電時(shí)直接獲得當(dāng)前位置的編碼值,無(wú)需移動(dòng)進(jìn)行參考點(diǎn)尋找;同時(shí)增量細(xì)分信號(hào)經(jīng)內(nèi)置插值電路處理,實(shí)現(xiàn)高達(dá)納米級(jí)的定位分辨率 。LIC 4100 V 的讀數(shù)頭內(nèi)置了專用ASIC信號(hào)處理芯片,可動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)LED光源亮度。當(dāng)信號(hào)幅度因輕微灰塵污染而減弱時(shí),ASIC會(huì)自動(dòng)提高LED驅(qū)動(dòng)電流以維持信號(hào)強(qiáng)度,從而在不增加噪聲的情況下保持穩(wěn)定的輸出波形 。由于測(cè)量過(guò)程無(wú)任何機(jī)械接觸,光柵尺與讀數(shù)頭不存在磨損,也不會(huì)產(chǎn)生顆粒雜質(zhì),非常適合嚴(yán)格潔凈要求的真空應(yīng)用環(huán)境。

衍生產(chǎn)品：

LIC 4100 V 系列是真空版本的絕對(duì)光柵尺,源自海德漢LIC 4100標(biāo)準(zhǔn)系列并針對(duì)高真空應(yīng)用進(jìn)行了改進(jìn) 。在保留原系列核心光學(xué)掃描原理的基礎(chǔ)上,V系列在結(jié)構(gòu)和材料上做出特殊優(yōu)化,例如采用真空兼容的印制板、粘接劑和表面涂層,開(kāi)設(shè)殼體通氣孔,并去除所有鐵磁材料等 。這些措施使其能夠在高真空乃至一定程度的超高真空環(huán)境中可靠工作,而測(cè)量性能(如精度、分辨率和速度范圍)與標(biāo)準(zhǔn)型保持一致。

系列內(nèi)部型號(hào):LIC 4100 V 系列根據(jù)接口協(xié)議不同衍生出多個(gè)讀數(shù)頭型號(hào),每種型號(hào)與特定控制系統(tǒng)接口對(duì)應(yīng)。例如,LIC 411V 表示配備 EnDat 2.2 接口的讀數(shù)頭,LIC 419F V 對(duì)應(yīng)發(fā)那科(Fanuc)接口,LIC 419M V 對(duì)應(yīng)三菱高速接口,LIC 419P V 對(duì)應(yīng)松下接口,LIC 419Y V 則對(duì)應(yīng)安川接口 。用戶可根據(jù)所使用數(shù)控系統(tǒng)的類型選擇匹配接口的LIC 4100 V讀數(shù)頭,實(shí)現(xiàn)即插即用的連接。此外,尺身部分也有玻璃和玻璃陶瓷兩種材質(zhì)以及不同長(zhǎng)度規(guī)格,可與任意上述讀數(shù)頭組合成完整的編碼器系統(tǒng),靈活適配不同應(yīng)用需求。

除了LIC 4100 V系列外,海德漢還提供其他適用于真空環(huán)境的高精度直線光柵尺產(chǎn)品。例如LIF 481 V和LIP 481 V等曝光式增量光柵尺可用于高真空(可達(dá)10^–7 mbar)的應(yīng)用,而LIP 481 U型號(hào)則專為超高真空環(huán)境(可達(dá)10^–10 mbar級(jí))設(shè)計(jì) 。這些增量式光柵尺采用類似的真空優(yōu)化工藝(如使用非磁性材料和真空級(jí)粘合劑等),為需要更高真空等級(jí)或不同輸出信號(hào)形式(1 Vpp模擬增量信號(hào)等)的場(chǎng)合提供了解決方案  。此外,海德漢的其他直線編碼器系列(如LIP系列、LIDA系列)也覆蓋了不同精度和速度需求,但在真空條件下應(yīng)用時(shí)需要選擇其專門(mén)的真空兼容版本。用戶可根據(jù)具體精度要求、信號(hào)類型和真空等級(jí),選擇適合的光柵尺方案。