Skip navigation

TONiC™ Inkrementelles Messsystem mit REXM20 Winkelmessring

Merkmale

  • Abtastkopfgröße: 35 x 13,5 x 10 mm
  • Auflösung bis 1 nm
  • Geschwindigkeit bis 3.673 min-1
  • Analoge oder digitale Ausgangssignale
  • Sehr geringer zyklischer Fehler (SDE): typischerweise <±30 nm
  • Vakuumtaugliche Version erhältlich
  • Optische IN-TRAC™ Referenzmarke

Vorteile

  • Querschnittsstarker Messring mit einer installierten Genauigkeit von ±1 Winkelsekunde
  • Extrem kompakter Abtastkopf mit dynamischer Signalverarbeitung für eine verbesserte Bewegungsführung
  • Hohe Verschmutzungstoleranz
  • Das Diagnosekit bietet Unterstützung bei schwierigen Installationen und hilft bei der Systemoptimierung
Transparentes Feld für Website-Banner

Was ist TONiC?

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

Was ist ein REXM20 Ring?

REXM20 ist ein nahtloser Edelstahlring mit einer direkt am Außendurchmesser aufgebrachten inkrementellen 20 µm Teilungsperiode 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 Messring weist eine installierte Gesamtgenauigkeit von bis zu ±1 Winkelsekunde, keine Kupplungsverluste und eine herausragende Wiederholgenauigkeit auf.
REXM20 ist in verschiedenen Größen (Ø52 mm bis Ø417 mm) und mit einer Auswahl an Strichzahlen erhältlich, die alle durch den großen Innendurchmesser eine flexible Integration ermöglichen. 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 REXM20 mit zwei TONiC Abtastköpfen und einem TONiC DSi (Dual Signal Interface) herausragende Wiederholgenauigkeit, null Kupplungsverluste und eine installierte Gesamtgenauigkeit besser als ±1 Winkelsekunde. Der REXM20 Messring besitzt einen stärkeren Querschnitt zur Minimierung sämtlicher Installationsfehler mit Ausnahme der Exzentrizität, die sich leicht durch die kombinierte Ausgabe zweier TONiC Abtastköpfe korrigieren lässt. Nachdem die Exzentrizität vom DSi eliminiert wurde, sind durch die Teilungsperiode und den zyklischen Fehler nur noch sehr geringe Abweichungen feststellbar.

Optimale Zuverlässigkeit und Leistung in kompakter Baugröße

Optimale Zuverlässigkeit, konstante Leistung und hohe Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzung erzielt das TONiC System durch Filteroptiken der dritten Generation, welche ein noch geringeres Rauschen (Jitter) erzeugen und jetzt durch dynamische Signalverarbeitung einschließlich Auto Gain Control und Auto Offset Control weiter verbessert wurden. 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

TD (Dual Resolution) Interface

  • Rechtecksignale mit zwei wählbaren Auflösungen.
  • Ideal für Anwendungen, bei denen schnelle Bewegungen mit Präzisionsbewegungen kombiniert werden.
Ti Interface (rechteckig)

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)

DSi (Dual Signal Interface)

  • Das DSi von Renishaw kombiniert die Inkrementalsignale von zwei TONiC Abtastköpfen auf einem REXM20-Ring (REXT20-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.TONiC Dual Signal Interface mit RESM Winkelmessring

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

Nahtloser, hochgenauer Edelstahlmessring

Auch als REXT für Anwendungen mit Teilrotationen erhältlich.

Abtastkopfgröße (LxHxB)

35 mm x 13,5mm x 10mm

Teilungsperiode

20 μm

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

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)

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

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

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

(Für Angaben zu den Winkelauflösungen siehe Datenblatt)

1 Vss (20 µm Teilungsperiode)

Auflösungen von 5 μm bis 1 nm

Elektrische Verbindung

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

Spannungsversorgung

5 V ±10%, < 100 mA (analoges System), < 200 mA (digitale Systeme) (ohne Stecker)

Vibration (im Betrieb)

100 m/s2 max. bei 55 Hz bis 2.000 Hz

Schock (nicht in Betrieb)

1.000 m/s2, 6 ms, ½ Sinus

Betriebstemperatur (System)

0 ℃ bis +70 °C

Schutzklasse

Abtastkopf: IP40

Interface: IP20

Nähere Informationen hierzu in den Datenblättern.

Downloads

Datenblätter

Installationshandbuch

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]

Funktionsweise

TONiC verwendet die dritte Generation der einzigartigen Filteroptik von Renishaw, die den Durchschnitt vieler Teilungsperioden ermittelt und nicht-periodische Eigenschaften wie Schmutz, Staub und andere Verunreinigungen 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 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.