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SiGNUM™ Inkrementelles Messsystem mit REXM Winkelmessring

Merkmale

  • Verfügbares serielles Protokoll: FANUC 
  • Abtastkopfgröße: 36 x 16,5 x 14,8 mm 
  • Auflösungen bis 5 nm 
  • Geschwindigkeit bis 4.591 min-1
  • Simultane analoge und digitale Ausgangssignale (Analoge Ausgangssignale bei allen Si Interface-Einheiten verfügbar) 
  • Zyklischer Fehler (SDE): typischerweise <±30 nm
  • IN-TRAC™ Referenzmarke

Vorteile

  • Schutz nach IP64 für hervorragende Verschmutzungstoleranz
  • Querschnittsstarker Messring mit einer installierten Genauigkeit von ±1 Winkelsekunde
  • Betriebstemperaturen bis +85 °C
  • Optionale Einricht- und Diagnosesoftware

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Was ist SiGNUM?

SiGNUM ist das hochgenaue, berührungslose Messsystem von Renishaw mit 20 µm Teilungsperiode, das sich aus dem Sr Abtastkopf und dem Si Interface zusammensetzt. Es ist nach IP64 geschützt, bietet Geschwindigkeiten bis 12,5 m/s sowie Auflösungen bis zu 5 nm und liest verschiedene lineare und rotative Maßverkörperungen mit automatisch synchronisierenden, optischen IN-TRAC Referenzmarken. SiGNUM ist dank Kalibrierung per Knopfdruck und kostenloser Diagnosesoftware extrem leicht zu verwenden, bietet jedoch mit einem zyklischen Fehler von <±30 nm bei Temperaturen bis +85 °C Leistungsmerkmale, die bisher nur von empfindlicheren Messsystemen mit feiner Teilungsperiode erreicht wurden.

Was ist ein REXM Ring?

REXM ist ein einteiliger Edelstahl-Messring mit einer inkrementellen 20 µm Teilungsperiode am Außendurchmesser und der optischen Referenzmarke IN-TRAC. Dank seines größeren Querschnitts können sämtliche Installationsfehler mit Ausnahme der Exzentrizität gemindert werden, die sich leicht mithilfe eines DSi (Dual Signal Interface) und zwei Abtastköpfen korrigieren lässt. Der Ring bietet eine installierte Gesamtgenauigkeit besser als ±1 Winkelsekunde, keine Kupplungsverluste und eine ausgezeichnete Wiederholgenauigkeit.
REXM ist in verschiedenen Größen (Ø 52 mm bis Ø 417 mm) und mit einer Auswahl an Strichzahlen erhältlich und bietet aufgrund des großen Innendurchmessers eine flexible Integration. Die berührungslose Funktionsweise verhindert Umkehrspiel, Wellentorsion und andere mechanische Hysteresefehler, die bei gekapselten Systemen üblich sind.

Was spricht für dieses Messsystem?

Extrem hohe installierte Genauigkeit

Für höchste Messgenauigkeit bei Winkelmessungen bietet REXM mit zwei SiGNUM Abtastköpfen und einem SiGNUM DSi (Dual Signal Interface) herausragende Wiederholgenauigkeit, null Kupplungsverluste und eine installierte Gesamtgenauigkeit besser als ±1 Winkelsekunde. Der REXM Messring besitzt einen stärkeren Querschnitt zur Minimierung sämtlicher Installationsfehler mit Ausnahme der Exzentrizität, die sich leicht durch die kombinierte Ausgabe zweier SiGNUM Abtastköpfe korrigieren lässt. Nachdem die Exzentrizität vom DSi eliminiert wurde, sind durch die Teilungsperiode und den zyklischen Fehler nur noch sehr geringe Abweichungen feststellbar.

Einfache Installation

Einstell-LEDs am Abtastkopf und Interface dienen zur Anzeige der Signalgröße, während die optionale Diagnosesoftware die Fernabfrage der Systemleistung erlaubt, wenn der Abtastkopf in der Maschine verborgen ist. Die Kalibrierung der Referenzmarke und der Inkrementalsignale erfolgt per Knopfdruck, ganz ohne mechanische Einstellung oder zusätzliche Diagnosewerkzeuge. Die optischen IN-TRAC Referenzmarken sind zwecks kompakter Abmessungen und einfacher Justage in der inkrementellen Maßverkörperung eingebettet. Es wird ein Referenzmarkensignal erzeugt, das über den gesamten Betriebstemperatur- und Geschwindigkeitsbereich in beiden Verfahrrichtungen entsprechend der Auflösung wiederholgenau ist.

Regelgüte

Gleichmäßigere Geschwindigkeitsregelung und bestmögliche Positionsstabilität des Bewegungssystems durch dynamische Signalverarbeitung. Auto Gain Control (AGC), Auto Offset Control (AOC) und Auto Balance Control (ABC) erzeugen Inkrementalsignale mit einer ausgezeichneten Genauigkeit. Das Ergebnis: ein geringer zyklischer Fehler (SDE) von typischerweise <±30 nm.

Interface-Option

Serielles FANUC Interface

  • Das serielle, FANUC-kompatible Interface (Si-FN) bietet eine serielle FANUC-Kommunikation direkt vom Interface für eine erhöhte Leistung und einfachere Installation.
  • Mit drei verschiedenen Auflösungsoptionen erhältlich:
    - Normal: 20-Bit (0,0003 °) bei bis zu 4.500 min-1;
    - High Typ A: 23-Bit (0,000043 °) bei bis zu 1.200 min-1;
    - High Typ B: 26-Bit (0,0000054 ° oder 0,02 Winkelsekunden) bei bis zu
    150 min-1. SiGNUM Si-FN mit seriellem FANUC-Interface

DSi (Dual Signal) Interface

  • Das DSi von Renishaw kombiniert die Inkrementalsignale von zwei SiGNUM Abtastköpfen auf einem REXM-Ring (REXT-Ring bei Anwendungen mit Teilrotationen) zur Kompensation der Auswirkungen von Lagerspiel und beseitigt ungerade harmonische Frequenzanteile einschließlich Exzentrizität, um eine installierte Gesamtgenauigkeit von typischerweise ±2,0 Winkelsekunden zu liefern.SiGNUM・REXM höchstgenaues Winkelmesssystem

Optionale Diagnosesoftware

SiGNUM™ software

SiGNUM Software Version 5.0 (Stand Januar 2012) - wird benötigt, um die Installation und Justage der SiGNUM Messsysteme zu optimieren und bietet eine schnelle und umfassende Systemkalibrierung. Das SiGNUM Si Interface wird über ein Mini-USB-Kabel mit einem PC verbunden und die Software ermöglicht die Echtzeitdiagnose zur leichteren Installation und Systemwartung.

Hier erfahren Sie Näheres zur SiGNUM Diagnosesoftware.

Technische Daten

Maßverkörperung

REXM: Nahtloser, hochgenauer Edelstahlmessring

Auch als REXT für Anwendungen mit Teilrotationen erhältlich.

Abtastkopfgröße (LxBxH)

36 x 16,5 x 14,8 mm

Teilungsperiode

20 μm

Ring-Außendurchmesser

52 mm bis 417 mm

Strichzahl

8.192 bis 65.536 (je nach Ringgröße)

Referenzmarke

REXM: Messring mit einfacher IN-TRAC Referenzmarke

REXT: Messring mit zwei Referenzmarken für Anwendungen mit Teilrotationen

Installierte Gesamtgenauigkeit (bei 2 Abtastköpfen)

(≥100 mm Durchmesser) ±1 Winkelsekunde

(75 mm Durchmesser) ±1,5 Winkelsekunden

(≤57 mm Durchmesser) ±2 Winkelsekunden

Maximale Geschwindigkeit

Analog

Digital

(Siehe Datenblatt für nähere Informationen)

4.591 min-1 bei -3 dB (auf 52 mm REXM)

4.591 min-1(SiGNUM mit 5 μm Auflösung auf 52 mm REXM)

Zyklischer Fehler (SDE)

Typischerweise < ±30 nm

Dynamische Signalregelung

Signalaufbereitung in Echtzeit einschließlich Auto Gain Control (AGC), Auto Balance Control (ABC) und Auto Offset Control (AOC) für optimale Leistung während des Betriebs

Inkrementalsignale

Analog

Digital

(Für Angaben zu den Winkelauflösungen siehe Datenblatt)

1 Vss (20 µm Teilungsperiode)

Auflösungen von 5 μm bis 5 nm

Elektrische Verbindung

0,5 m, 1 m, 1,5 m, 3 m, 5 m und 10 m Kabel mit 14-pol. Stecker (wird direkt am SiGNUM Si Interface angeschlossen)

Spannungsversorgung

5 V ±10%, <250 mA (typisch) (ohne Abschlußwiderstand)

Vibration (im Betrieb)

100 m/s2max. bei 55 Hz bis 2.000 Hz

Schock (nicht in Betrieb)

1.000 m/s2, 6 ms, ½ Sinus

Betriebstemperatur

Abtastkopf: 0 ℃ bis +85 °C

Interface: 0 ℃ bis +70 °C

Schutzklasse

Abtastkopf: IP64

Interface: IP30

Vollständige technische Details finden Sie in den Datenblättern.

 

Downloads

Datenblätter

Installationshandbuch

Software

  • SiGNUM™ Software Version 5.0.

White Paper

  • White paper: The accuracy of angle encoders White paper: The accuracy of angle encoders [en]

Technische Zeichnungen

Funktionsweise

Eine Infrarot-LED beleuchtet die Maßverkörperung, auf der sich abwechselnd helle und dunkle Linien befinden. Mit der einzigartigen Filteroptik von Renishaw ermittelt SiGNUM den Durchschnitt vieler heller Teilungsperioden und filtert nicht-periodische Eigenschaften wie Schmutz heraus. Ebenso wird die rechteckförmige Struktur der Teilungsperiode gefiltert, sodass ein reines Sinussignal auf dem Detektor abgebildet wird. Hier wird eine feine Struktur angewendet, um die Form von vier symmetrischen Phasensignalen darzustellen. Diese Verfahren werden kombiniert, um DC-Anteile zu entfernen und ein Sinus-/Kosinussignal mit höchster spektraler Reinheit und geringem Offset zu erzeugen.

Die dynamische Signalverarbeitung, bestehend aus Auto Gain Control (AGC), Auto Offset Control (AOC) und Auto Balance Control (ABC), wird innerhalb des Si Interface angewandt, um Inkrementalsignale mit einer ausgezeichneten Genauigkeit zu erzeugen. Hierdurch wird ein zyklischer Fehler (SDE) von typischerweise ±30 nm (0,15 % der Teilungsperiode) erzielt. Die Interpolation durch CORDIC-Algorithmen findet innerhalb des SiGNUM Si Interface statt.

SiGNUM™ Optisches Prinzip mit Anmerkungen

Die IN-TRAC Referenzmarke ist in der inkrementellen Maßverkörperung eingebettet und wird durch einen Split-Fotodetektor innerhalb des Abtastkopfes erfasst; daraus wird eine Referenzmarke erzeugt, die in beiden Richtungen, bis zur maximalen Verfahrgeschwindigkeit, entsprechend der Auflösung reproduzierbar ist. Diese einzigartige Anordnung profitiert außerdem von einer automatisierten Kalibrierroutine, die die Referenzmarken elektronisch synchronisiert und die Inkrementalsignale optimiert.