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TONiC™ FS Inkrementelles Messsystem mit RESM20 Winkelmessring

Merkmale

  • Abtastkopfgröße: 35 x 13,5 x 10 mm
  • Geschwindigkeit bis 3.673 min-1
  • Abnehmbares analoges (Ti) oder DOP (Dual Output) Interface*
  • Zertifiziert nach:
    ISO 13849 Kategorie 3 PLd
    IEC 61508 SIL2
    IEC 61800-5-2 SIL2

Vorteile

  • Ring mit geringem Querschnitt und großem Innendurchmesser zur einfachen Integration
  • Extrem kompakter Abtastkopf mit dynamischer Signalverarbeitung für eine verbesserte Bewegungsführung
  • Hohe Verschmutzungstoleranz
  • Sehr geringer zyklischer Fehler (SDE): typischerweise <±30 nm
  • Diagnosekit
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Was ist das TONiC FS Messsystem?

Die TONiC FS Baureihe ist das extrem kompakte, berührungslose Messsystem von Renishaw, das Geschwindigkeiten bis 10 m/s und, in Verbindung mit dem DOP Interface, Auflösungen bis 1 nm sowohl für lineare als auch rotatorische Anwendungen bietet. TONiC FS Systeme lassen sich dank großzügiger Einstelltoleranzen und Kalibrierung per Knopfdruck schnell und einfach installieren. Die dynamische Signalverarbeitung von TONiC FS gewährleistet eine verbesserte Signalstabilität mit einem extrem geringen zyklischen Fehler von typischerweise <±30 nm zur Erzielung einer überragenden Regelgüte. Zertifiziert nach SIL2 und PLd zur Verwendung in sicherheitsrelevanten Anwendungen.

* Nur die analogen Sinus-/Kosinus-Ausgänge sind funktional sicher.

Was ist ein RESM20 Ring?

RESM20 ist ein nahtloser Edelstahlring mit einer direkt am Außendurchmesser aufgebrachten Teilungsperiode von 20 µm und der optischen Referenzmarke IN-TRAC™. Zwei Versionen sind in einer Vielzahl verschiedener Größen (Ø52 mm bis Ø550 mm) erhältlich. Messringe mit ‚A‘-Sektion, die eine beeindruckende installierte Genauigkeit bieten und ein Konusmontagesystem besitzen, das weniger enge Fertigungstoleranzen voraussetzt und Exzentrizität beseitigt. Dünne Messringe mit ‚B‘-Sektion, die über eine geringe Trägheit und Masse verfügen, sind ebenfalls erhältlich. Beide Messringausführungen verfügen über einen großen Innendurchmesser zur flexiblen Integration. Die berührungslose Funktionsweise verhindert Umkehrspiel, Wellentorsion und andere mechanische Hysteresefehler, die bei gekapselten Systemen üblich sind.

Was spricht für dieses Messsystem?

Zertifizierung zur Funktionalen Sicherheit

Die TONiC FS Baureihe ist ein inkrementales, optisches Messsystem, mit Zertifizierungen gemäß den folgenden Standards für Funktionale Sicherheit:

ISO 13849 Kategorie 3 PLd
IEC 61508 SIL2
IEC 61800-5-2 SIL2

Bestimmte Maschinensicherheitsfunktionen wie sicher begrenzte Geschwindigkeit (Safety Limited Speed, SLS) setzen eine funktionale Sicherheit des Wegmesssystem-Feedbacks voraus. Die Verwendung eines Wegmesssystems, das für diese Anwendungen bereits geprüft ist, kann die Maschinenzertifizierung wesentlich erleichtern. Durch Annahme dieser fortschrittlichen Maschinensicherheitsfunktionen können Maschinenhersteller sicherere Maschinen mit umfassenderen Funktionen entwickeln, die Einrichtzeiten und Maschinenausfall reduzieren können.

Optimale Zuverlässigkeit und Leistung in kompakter Baugröße

Optimale Zuverlässigkeit, konstante Leistung und hohe Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzung erzielt das TONiC FS System durch Filteroptiken der dritten Generation, welche ein noch geringeres Rauschen erzeugen, sowie durch dynamische Signalverarbeitung, einschließlich Auto Gain Control und Auto Offset Control. Diese im Abtastkopf integrierte Kombination erzielt beste Signalreinheit und höchste zyklische Genauigkeit von <±30 nm. Das Ergebnis ist eine gleichmäßigere Geschwindigkeitsregelung, die wiederum zu einer besseren Scanleistung und Positionsstabilität führt – grundlegende Voraussetzungen für so viele Anwendungen und alles in einem kompakten Abtastkopf.

Schnellere und einfachere Installation

Eine Einstell-LED am Abtastkopf zeigt die Signalgröße optisch an; ein optionales Diagnosekit ermöglicht die Fernüberprüfung der Systemleistung, wenn der Abtastkopf in der Maschine nicht zu sehen ist. Die Kalibrierung der Referenzmarke und der Inkrementalsignale erfolgt per Knopfdruck, ganz ohne mechanische Einstellung oder zusätzliche Diagnoseinstrumente. Die vom Anwender wählbare, optische IN-TRAC Referenzmarke ist 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.

Interface-Optionen

Ti Interface

  • Analoger Ausgang, einschließlich einer CAL-Taste.Ti interface

DOP (Dual Output) Interface

  • Liefert zeitgleich digitale Rechtecksignale und 1 Vss-Signale.
  • Für Anwendungen entwickelt, bei denen ein oder mehrere Abläufe mit einer Bewegungsachse synchronisiert werden müssen.TONiC ‚DOP'-Interface (Dual Output Interface)

Diagnosekit (optional)

TONiC™ Diagnosekit (Software und Hardware)

Die TONiC Diagnosesoftware kann zur Optimierung der Installation von TONiC Messsystemen verwendet werden und bietet eine schnelle und umfassende Systemkalibrierung. Die Software muss in Verbindung mit der TONiC Diagnosehardware eingesetzt werden, die von Renishaw unter der Artikelnummer A-9411-0011 erhältlich ist. Die Hardware wird über das USB-Kabel (im Kit enthalten) an den PC oder in Reihe mit der Kundenelektronik angeschlossen.

Alles über das TONiC Diagnosekit erfahren.

Technische Daten

Maßverkörperung

RESM20: Nahtloser Edelstahlmessring mit geringem Querschnitt. Standard ‚A‘-Sektion mit konischem Innendurchmesser oder ‚B‘-Sektion mit geringer Trägheit erhältlich

Auch als REST20 für Anwendungen mit Teilrotationen erhältlich.

Abtastkopfgröße (LxHxB)

35 mm x 13,5 mm x 10 mm

Teilungsperiode

20 μm

Thermischer Ausdehnungskoeffizient bei 20 °C15,5 ±0,5 µm/m/°C

Ring-Außendurchmesser

52 mm bis 550 mm. Für größere benutzerdefinierte Formate wenden Sie sich bitte an Renishaw

Strichzahl

8.192 bis 86.400 (je nach Ringgröße)

Referenzmarke

RESM20: Messring mit einfacher IN-TRAC Referenzmarke

REST20: Messring mit zwei Referenzmarken für Anwendungen mit Teilrotationen

Genauigkeit*

Teilungsgenauigkeit

Systemgenauigkeit


±3,97 bis ±0,38 Winkelsekunden (je nach Ringdurchmesser)

±4,20 bis ±0,40 Winkelsekunden (je nach Ringdurchmesser)

Maximale Geschwindigkeit

Analog

Digital (**Verwendung mit DOP)

(Siehe Datenblatt für nähere Informationen)

3.673 min-1 bei -3 dB (auf 52 mm RESM20)

3.673 min-1 (TONiC mit 5 μm Auflösung auf 52 mm RESM20)

Zyklischer Fehler (SDE)

Typischerweise < ±30 nm

Dynamische Signalregelung

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

Inkrementalsignale

Analog

Digital (**Verwendung mit DOP)

(Für Angaben zu den Winkelauflösungen siehe Datenblatt)

1 Vss (20 µm Teilungsperiode)

Auflösungen von 5 μm bis 1 nm

Elektrische Verbindung

0,2 m, 0,5 m, 1 m, 1,5 m, 3 m, 5 m, 6 m und 10 m Kabel mit Miniverbinder (wird direkt an das TONiC Interface angeschlossen)

Spannungsversorgung

5 V ±10%
Nur Abtastkopf <100 mA
Mit Ti0000 <100 mA
Mit DOP <275 mA

Vibration (System)

100 m/s2, 55 Hz bis 2 000 Hz, 3 Achsen

Schock (System)

500 m/s2, 6 ms, ½ Sinus, 3-Achsen

Betriebstemperatur (System)

0 ℃ bis +70 °C

Schutzklasse

Abtastkopf: IP40
Ti Interface: IP20
DOP Interface: IP30

* Die Systemgenauigkeit entspricht dem Teilungsfehler plus dem zyklischen Fehler. Teilungsgenauigkeit ist der maximale Fehler zwischen dem von einem einzelnen Abtastkopf gemessenen Winkel und der tatsächlichen Rotation. Installationseinflüsse wie Exzentrizitäten sind nicht eingeschlossen.

** Nur die analogen Sinus-/Kosinus-Ausgänge sind funktional sicher.

Vollständige technische Details finden Sie in den Datenblättern.

 

Downloads

Datenblätter

Software

  • TONiC™ diagnostic software version 1.0 [en]

White Paper

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

Technische Zeichnungen

Funktionsweise

Die TONiC FS Produktreihe verwendet die dritte Generation der einzigartigen Filteroptik von Renishaw, die den Durchschnitt vieler Teilungsperioden ermittelt und nicht-periodische Eigenschaften wie Schmutz herausfiltert. 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.

In Kombination gewährleisten die vollintegrierte, erweiterte dynamische Signalverarbeitung, Auto Gain Control, Auto Balance Control und Auto Offset Control einen extrem geringen zyklischen Fehler von <±30 nm.

Diese Entwicklung der Filteroptik liefert in Verbindung mit sorgfältig ausgesuchter Elektronik Inkrementalsignale mit großer Bandbreite, wodurch eine max. Geschwindigkeit von 10 m/s mit dem niedrigsten Positionsrauschen (Jitter) unter den Messsystemen seiner Klasse erreicht wird. Die Interpolation erfolgt durch CORDIC-Algorithmen innerhalb des TONiC FS Ti Interface, wobei Versionen mit höherer Auflösung durch zusätzliche rauschmindernde Elektronik weiter verstärkt werden, um einen Jitter von nur 0,5 nm RMS zu erzielen.

TONiC™ Optisches Prinzip mit Anmerkungen

Die IN-TRAC Referenzmarke ist voll in die inkrementelle Maßverkörperung integriert und wird von einem Split-Fotodetektor im Abtastkopf erfasst. Wie aus dem Schaubild hervorgeht, wurde der Referenzmarken-Split-Detektor direkt in die Mitte des linearen Inkrementalkanal-Fotodiodenarray eingebettet und garantiert damit eine größere Unempfindlichkeit gegenüber Gierwinkel-Phasenverschiebung. Dadurch wird ein Referenzmarkensignal erzeugt, das entsprechend der Auflösung bei allen Geschwindigkeiten in beiden Richtungen wiederholgenau ist. Diese einzigartige Anordnung profitiert außerdem von einer automatischen Kalibrierroutine, welche die Referenzmarke elektronisch synchronisiert und die dynamische Signalverarbeitung optimiert.