光栅尺安装

d
光栅尺外壳和安装块之间的校平
光栅尺
//
⊥
mm
mm
LC 181
0.1
0.1
LC 4x1
0.05
-
LF 1x3
0.1
0.1
LF 4x1
0.05
-
LS 1x6
0.1
0.1
LS 4x6
0.05
-
LB 3x2
0.1
0.1
LS 6x3
0.1
0.1
LS 3x3
0.05
-
安装块和导轨之间的较直
光栅尺
//
mm
LC 181
// d
in mm
0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.3 0.25 0.1
光栅尺外壳与安装块之间的距离
光栅尺
LC 181 LC 4x1 LF 1x3 LF 4x1 LS 1x6 LS 4x6 LB 3x2 LS 6x3 LS 3x3
距离mm
1.5 ±0.2 1 ±0.3 1.5 ±0.2 1 ±0.3 1.5 ±0.2 1 ±0.3 1 ±0.3 1.5 ±0.5 1 ±0.3
吹气装置 — 联结示意
对压缩空气的要求 7 - 10 l/min
工作压力：计算值 1 bar 压缩空气通过连接管与内置接头连接 每两年换一次滤芯
吹气装置对光栅尺热敏特性的影响
oC
max. 3 m / 9.9 ft
max. 0,5 m / 1.7 ft
max. 10 m / 32.8 ft
•震动
震动限定
amax
临界震动方向
0
f0 = 500 ... 1000 Hz
2 kHz
与测量方向垂直的临界固有频率限定了震动 amax: 不影响输出信号的最大震动加速度
震动方面的限定
amax 正弦型震动
临界震动方向
11ms
与测量方向垂直的临界固有频率限定了震动 amax: 不影响输出 信号的最大震动加速度
扫描头
DIADUR 相位光栅
光电池
光源
密封条
安装块
转接电缆
安装表面 钢制
光栅尺外壳和导轨的平行度
c d
光栅尺
LC 181 LC 4x1 LF 1x3 LF 4x1 LS 1x6 LS 4x6 LB 3x2 LS 6x3 LS 3x3
// c
in mm
0.1 0.1 0.1 0.1 0.2 0.1 0.3 0.2 0.1
可弯曲的安装固定脚允 许铝外壳热变形
玻璃光栅尺粘接在 铝外壳上
外壳热膨胀不受限制 αAL ≈ 22 ppm/K 可以忽略光栅尺热膨胀的影响 αGL ≈ 8...10 ppm/K
• 污染防护
防污染的步骤
防污染: 线性光栅尺放置在导轨防护罩的下面 另外为光栅尺加一个防护盖 使用吹气装置 定期去除防护罩下的灰尘和切屑
光栅尺
ABBE 误差的补偿
P = P1 + P2 2
来源: wt 9/10-98, FST-CL 160 高速铣削机床, © Heller
•安装
线性光栅尺的机械结构示意图
精密联轴节 扫描头
光源
DIADUR 光栅尺 光电池
密封条
安装块
转接电缆
LF 103 和 LF 183 线性光栅尺
的机械结构示意图
热膨胀系数
钢 铝 玻璃
αST ≈ 10 ppm/K αAL ≈ 22 ppm/K αGL ≈ 8...10 ppm/K
αST ≈ αGL
带安装架的光栅尺的安装
铸钢机床结构
安装架, 铝 L 热膨胀的起点
玻璃光栅尺 铝外壳
铝外壳的膨胀不受限制
安装架 ⇒ 铝外壳的热膨胀不受限制 αAL ≈ 22 ppm/K 弹性胶 ⇒ 可以忽略光栅尺热膨胀的影响 αGL ≈ 8...10 ppm/K
• ⇒ F = 14.5 µm
线性轴典型的角度误差
偏移 [µm/m]
来源: IFT University of Graz (Austria)
160
140
120
100
80
60
40
20
0
500
600
700
900
1000
移动距离[mm]
Roll 扭转 Pitch翘曲 Yaw 弯曲
1900 2600
• x-轴的扭转（Roll-）,翘曲（ pitch-）和 弯曲（yaw）误差 • 16 个不同的加工中心
0.2
LC 4x1
0.1
LF 1x3
0.2
LF 4x1
0.1
LS 1x6
0.2
LS 4x6
0.1
LB 3x2
0.1
LS 6x3
0.2
LS 3x3
0.1
使用安装台阶安装
导轨
固定堵头
安装表面带
0.1
安装台阶和 凹槽
线性光栅尺 架
安装块
带定位销的安装
导轨
固定端
0.1 线性光栅尺
架
安装块
使用安装台阶的安装
max. 10 m / 32.8 ft
oC
oC
max. 10 x
ML = 540 mm
oC
压缩空气的温度 环境温度
23°C 0°C
23°C 23°C
开始端
22.6°C 21°C
光栅尺内部的温度 中间
23°C 23°C
尾端
23.6°C 23.6°C
净化空气对线性光栅尺的热敏特性没有影响，因为通入光栅尺中的空气量仅为 7 - 10 l/min
Roll 扭转角度:
ϕ = F1P − F2P
c
F1P = a⋅ϕ + b⋅ψ ⇒ ψ = F1P − a ⋅ϕ ξ = F1L − F2L b
c
a
z
y
x
ψ
F2L
F2P
b
ϕ
c
F1L
F1P
在具有小的 ABBE 距离的立柱上安装 LS
ABBE 误差的补偿
b
b
导轨
滚珠丝杠
S
∆P1
重心
γ
γ
P
∆P2
γ
≈
∆P1 ≈ ∆P2 bb
80
Baidu Nhomakorabea
90
相对 湿度 %
例如: 环境：25°C 和 70% 相对湿度 凝结温度 = 19.3°C
30 °C 25 °C 20 °C
100 110
吹气装置的质量
不带吹气装置的光栅尺 : 防护等级IP53 防尘和喷溅水 带吹气装置的光栅尺 : 防护等级 IP64 封闭式防尘, 防喷溅水 吹气装置的质量：根据DIN ISO 8573-1: 出气为干净的和干的空气 最大颗粒尺寸 0.1 µm,
时间 t
震动 - 安装注意事项
光栅尺应安装在刚性表面上 ，安装表面上不应 有干扰物
不要将光栅尺安装在震动物上或震动被放大的 区域
为布线简单，安装块应紧固在非移动元件上 ⇒ 避免电缆受力
支架不要太长但要尽可能宽和厚以保持固有频率 尽量高
支架最好为一体的，最好不用焊接件和螺栓紧固 件
支架要安装在大，光滑和平坦的表面上
ABBE 误差的测量
Yaw弯曲角度: Pitch 翘曲角度:
Roll 扭转角度:
ϕ = F1P − F2P
c
c
F1P = a⋅ϕ + b⋅ψ ⇒ ψ = F1P − a ⋅ϕ
b
与 VM在 z-方向的移动相同
z
a
y
x
ψ
F2P
b
F2L
ϕ
c
F1P
F1L
ABBE 误差的测量
ξ c
Yaw 弯曲角度: Pitch 翘曲角度:
凝结: 玻璃是亲水物质, 即潮湿的空气容易凝结在玻璃光栅尺上 环境温度要保持在潮湿的空气的凝结温度以上。 最好的防凝结方法是使用干燥的吹气装置
凝结温度
凝结 温度 °C
环境温度在20 ... 30 °C 之间时 凝结温度与相对湿度的曲线
35
30
25
20
15
10
5
0
30
40
50
60
70
线性光栅尺在机床上的安装
内容
精度 安装 热敏特性 抗污染防护 震动
•精度
出厂检验证书
. . .
. . .
线性光栅尺的精度
整个测量长度上的位置误差
刻线
误差
扫描
信号处理
ML
扫描 单元在光栅尺上的导向
在 一个信号周期内的位置误差 (细分误差)
误差
扫描质量
(信号质量)
信号周期
ML
线性轴的系统偏差
z
Rol 扭转
Pitch 翘曲
ψ
x
ξ
∆z P0
∆y ∆x
z
Measuring
axis x
y
y
ϕ
Yaw 弯曲
ABBE 误差
目的: • 相对运动之间的精密测
量—刀具与工件之间 ABBE 误差: 光栅尺 • F = a · ϕ + b · ψ 例如:
• a = 300 mm b = 300 mm • ϕ = 5´´ ψ = 5´´
光栅尺扫描头的动态刚性
l
标准固有频率 %
b h
光栅尺扫描头的最优设计
自由长 度 Im
厚度 m
光栅尺扫描头的标准固有弯曲频率与长度l 和 元件厚度 h之间的关系曲线
导轨
安装表面 带安装台阶
线性光栅尺
架 安装块
• 线性光栅尺的热敏特性
单节和多节的LB 线性光栅尺外壳的组装
刚性连接: 钢带尺在两端刚性固 定在机床上
弹性固定夹允许铝外壳 释放热变形
热膨胀起点在光栅尺的中间
线性光栅尺 LS 1xx, LS 4xx, LF 4xx 的安装
弹性胶
铝外壳
机床钢结构
玻璃光栅尺
不带安装架的光栅尺的安装
F
螺钉 M8
铝外壳
l
热膨胀起点
F
钢制结构
由于热应力引起的螺钉受力 F
钢 铝 温度变化
αST ≈ 10 ppm/K αAL ≈ 22 ppm/K ∆T = 20 K
F = EA · (αAL - αST) · ∆T ≈ 2700N
封闭式线性光栅尺 LS 1x6的结构示意图
热膨胀的起点
最大颗粒浓度0.1 mg/m³ 在压力p = 1bar 吹气装置不可含油, 最大的油浓度为
0.01 mg/m³，在p = 1 bar的绝对压力时 最大凝结温度 +3°C，在 p = 2 bar的绝对压力时 通入吹气装置的压缩空气不可含油雾 吹气装置经过塑料管，可凝结水 (凝结, 防腐蚀)