Noile rigle optice capsulate cu carcasă din oţel pentru cea mai bună repetabilitate

Cerinţele referitoare la precizie şi productivitate în construcţia de maşini-unelte de precizie cresc constant. Pentru a elimina posibilele abateri ale şuruburilor cu bile, acestea se înlocuiesc tot mai des cu motoarele liniare, dar acestea au cerinţe mai mari de la dispozitivele de măsurare folosite. HEIDENHAIN a lansat de mai mulţi ani pe piaţă, special pentru aceste condiţii deosebite, cunoscuta serie de rigle incrementale capsulate LF. Aceste rigle au fost îmbunătăţite constant.

Riglele capsulate şi encoderele unghiulare sunt de ani de zile prima alegere pentru maşini-unelte de precizie, atunci când cerinţele privind productivitatea şi precizia sunt deosebite. La maşinile-unelte foarte precise de astăzi se folosesc uzual motoare liniare la care, pentru reglarea vitezei, nu se mai folosesc encoderele rotative. Poziţia şi viteza sunt determinate cu ajutorul unei rigle optice. Pentru o precizie şi o dinamică ridicate, rigla trebuie să aibă rezoluţia şi repetabilitatea ridicate, pentru a putea controla mişcarea chiar şi la deplasări cu viteze mici.

Pentru o operare sigură a acţionărilor directe la maşinile-unelte sunt necesare rigle care dau un semnal de poziţie cu o calitate foarte bună şi cu abateri de interpolare foarte mici. Riglele din seria LF cu principiu de citire interferenţial fotoelectric produse de HEIDENHAIN sunt alegerea perfectă pentru astfel de utilizări, deoarece cu această metodă se pot citi gradaţii foarte fine.

Folosind acest principiu de măsurare interferenţial al unei rigle LF se obţin semnale de 4 μm dintr-o gradaţie cu 8 μm. Semnalele obţinute se pot interpola fără probleme datorită calităţii lor. Abaterea de poziţie dintr-o perioadă de semnal la noile rigle LF 185 şi LF 485 sunt mai mici de ± 0,04 μm. Aceasta corespunde cu < 1% al unei perioade de semnal. Această îmbunătăţire a putut fi verificată la câţiva producători de maşini-unelte care au testat riglele LF 185. (fig. 1)

Figura 1: Abaterea de poziţie in interiorul unei perioade de semnal[]  []m[ 

Pe lângă utilizarea la axele acţionate cu motoare liniare, noile modele se pot utiliza cu rezultate foarte bune şi la maşini de rectificat, la maşini de găurit şi alezat de precizie.

Construcţia riglei

Ca şi celelalte rigle, noile rigle din seria LF sunt construite în cele două variante: cu carcasă cu profil mare şi cu carcasă cu profil mic. Banda de măsurare este din oţel, iar gradaţia este inscripţionată pe bandă cu ajutorul procedeului SUPRADUR, riglele având astfel un comportament termic definit, iar coeficientul lor de dilatare termică α_therm ≈10x10^-6K^-1 corespunde cu cel al majorităţii materialelor utilizate în construcţia maşinilor-unelte. La LF 185, rigla cu profil mare, banda de măsurare din oţel este fixată pe carcasă, acestei construcţii speciale datorându-i-se repetabilitatea foarte ridicată a riglei. (fig. 2)

Figura 2: Constructia unei rigle LF 185

Fiabilitatea

Generarea informaţiei de poziţie se face prin citirea benzii incrementale cu ajutorul metodei de citire a unui câmp. Calitatea şi fiabilitatea semnalului sunt mult mai bune în cazul folosirii acestei metode în comparaţie cu cele de citire a 3 sau 4 câmpuri. HEIDENHAIN a produs un senzor optic special pentru acest tip de citire. Suprafaţa mare a câmpului citit de senzor face ca encoderele să fie mult mai rezistente la murdărie.

Chiar şi atunci când murdăria este mai mare, semnalele citite se micşorează nesemnificativ, iar abaterile de semnal cresc foarte puţin. În cazul unor aplicaţii deosebite, ca de exemplu la maşinile de rectificat de precizie, unde se lucrează în condiţii de umiditate ridicată a aerului, este recomandat ca, pentru mărirea duratei de funcţionare, encoderele să fie conectate la o unitate de filtrare aer comprimat.

Astfel se creează în interior o mică suprapresiune care împiedică intrarea impurităţilor şi a aerului murdar din exterior. Deoarece aerul comprimat introdus trebuie să fie curat, HEIDENHAIN recomandă utilizarea unităţii de filtrare a aerului comprimat, DA 400.

Comportamentul dinamic

Riglele LF 185 şi LF 485 se evidenţiază printr-o rigiditate mare pe direcţia măsurării – o condiţie importantă pentru a obţine o deplasare precisă pe axele maşinii-unelte. Deoarece capul de citire (care se deplasează) are o masă mică, riglele au un comportament dinamic deosebit. Mai ales noului LF 185 i-a fost îmbunătăţită considerabil rigiditatea în comparaţie cu predecesorul lui, LF 183. (fig. 3)

Figura 3: Cedare mica datorita unei rigiditati mari pe directia de masurare

La motoarele liniare, în special, rigiditatea ridicată pe direcţia măsurării este foarte importantă din punctul de vedere al comportamentului dinamic. Prin aceasta, frecvenţele proprii aleatoare permit o bandă mai lată a circuitului de comandă al poziţiei şi al vitezei.

Rezumat

Noile rigle capsulate LF sunt mai precise şi mai fiabile ca niciodată. Din acest motiv, atunci când este necesară o precizie foarte ridicată, acestea sunt prima opţiune. Riglele LF 185 şi LF 485 sunt ca şi design la fel ca seria LS respectiv LC, ceea ce permite înlocuirea celor vechi fără modificări mecanice.

Avantajele produsului:

• Clasa de precizie ± 2 μm
• Citire interferenţială
• Precizie ridicată (perioada semnalului 4 μm)
• Eroare de interpolare mică (maxim ± 1% din perioada de semnal, predecesorul avea ± 2 %)
• Banda gradată din oţel, coeficientul de dilatare termică la fel ca al batiului maşinii-unelte (α_therm ≈10x10^-6K^-1 )
• Datorită utilizării unei benzi gradate din oţel, inscripţionată prin procedeul SUPRADUR şi a senzorului optic special cu fereastră de citire mare obţinem o calitate ridicată a semnalului şi o rezistenţă mare la murdărire.
• O rigiditate mare pe direcţia de măsurare (o aplicabilitate mai ridicată pentru motoarele liniare)
• Compatibilitate de montare cu seriile precedente.

Riglele capsulate şi encoderele unghiulare sunt

de ani de zile prima alegere pentru maşini-unelte de

precizie, atunci când cerinţele privind productivitatea

şi precizia sunt deosebite. La maşinile-unelte foarte

precise de astăzi se folosesc uzual motoare liniare

la care, pentru reglarea vitezei, nu se mai folosesc

encoderele rotative. Poziţia şi viteza sunt determinate

cu ajutorul unei rigle optice. Pentru o precizie

şi o dinamică ridicate, rigla trebuie să aibă rezoluţia

şi repetabilitatea ridicate, pentru a putea controla

mişcarea chiar şi la deplasări cu viteze mici.

Pentru o operare sigură a acţionărilor directe la

maşinile-unelte sunt necesare rigle care dau un semnal

de poziţie cu o calitate foarte bună şi cu abateri

de interpolare foarte mici. Riglele din seria LF cu

principiu de citire interferenţial fotoelectric produse

de HEIDENHAIN sunt alegerea perfectă pentru astfel

de utilizări, deoarece cu această metodă se pot citi

gradaţii foarte fine.

Folosind acest principiu de măsurare interferenţial

al unei rigle LF se obţin semnale de 4 μm dintr-o