高精度機(jī)床對(duì)精度和生產(chǎn)效率的要求在不斷提高。如果要消除滾珠絲杠的機(jī)械誤差源，機(jī)床必須采用直線電機(jī)技術(shù)。然而，直線電機(jī)對(duì)機(jī)床位置測(cè)量系統(tǒng)有嚴(yán)格要求。海德漢開發(fā)的LF系列增量式封閉直線光柵尺滿足了這些要求，并顯著提高了位置測(cè)量性能。其超強(qiáng)性能已獲得市場(chǎng)廣泛認(rèn)可。

       多年來，海德漢封閉式直線光柵尺已成為高精度，高重復(fù)精度和高效率機(jī)床的首選產(chǎn)品?，F(xiàn)代機(jī)床經(jīng)常采用直線電機(jī)技術(shù)，不需要用其它旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)量速度。其位置和速度都由直線光柵尺確定。為保證高精度和高動(dòng)態(tài)性能，直線光柵尺必須提供足夠高的分辨率和重復(fù)定位精度，只有這樣才能確保低速時(shí)對(duì)速度的準(zhǔn)確控制。速度用單位時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)距離計(jì)算。這個(gè)方法也適用于常規(guī)軸－數(shù)字微分將放大周期性波動(dòng)或信號(hào)噪聲。特別需要指出的是直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制環(huán)增益大，信號(hào)質(zhì)量對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作性能有很大影響。

       直線光柵尺生成的高質(zhì)量位置信號(hào)的細(xì)分誤差很小，因此它是直接驅(qū)動(dòng)可用于機(jī)床應(yīng)用的基礎(chǔ)保證。光電和干涉掃描的海德漢LF系列光柵尺特別適用于這類應(yīng)用，因?yàn)樗臏y(cè)量基準(zhǔn)的光柵柵距極小。

       LF系列直線光柵尺柵距只有8 µm，干涉掃描的信號(hào)周期只有4 µm。掃描信號(hào)中基本沒有高次諧波，允許高倍頻細(xì)分。改進(jìn)設(shè)計(jì)的LF 185和LF 485直線光柵尺的單信號(hào)周期位置誤差典型值小于± 0.04 µm。相當(dāng)于不到信號(hào)周期的1%。這些改進(jìn)已在應(yīng)用LF 185直線光柵尺的機(jī)床測(cè)驗(yàn)中得到證實(shí)?？蛻艨蓪⑵渲本€軸的控制環(huán)增益提高一倍。

圖1：?jiǎn)涡盘?hào)周期內(nèi)位置誤差

       這些全新直線光柵尺不僅適用于直線電機(jī)，也特別適用于磨床，坐標(biāo)鏜床和其他高精度機(jī)床的位置測(cè)量應(yīng)用。

編碼器配置

       全新LF系列直線光柵尺與其他系列直線光柵尺一樣，有緊湊型LF 185和標(biāo)準(zhǔn)外殼LF 485。測(cè)量基準(zhǔn)為鋼基體的SUPRADUR光柵。因此LF系列直線光柵尺有確定的溫度特性（αtherm ~10x10-6K-1）的線膨脹系數(shù)與大多數(shù)機(jī)床的材質(zhì)的線膨脹系數(shù)相同。標(biāo)準(zhǔn)外殼LF 185的鋼尺座還連接鋼質(zhì)緊固件。這種特殊結(jié)構(gòu)保證了直線光柵尺高質(zhì)量的重復(fù)測(cè)量精度。

圖2： LF 185外殼結(jié)構(gòu)

可靠性

       位置信息通過高可靠性的單場(chǎng)掃描方法對(duì)增量光柵的刻軌掃描獲取。這種掃描方式相對(duì)三場(chǎng)或四場(chǎng)掃描方式的突出特點(diǎn)是信號(hào)質(zhì)量高和信號(hào)可靠性高。海德漢為此特別開發(fā)了一種光學(xué)傳感器。大掃描面積的單場(chǎng)掃描方法使該光柵尺對(duì)局部污染不敏感。即使相對(duì)較大的污染面積對(duì)掃描信號(hào)也只有輕微影響或是略微增大信號(hào)偏差。

       特別是在高精度磨床應(yīng)用中，這種環(huán)境中的濕度很高，海德漢建議向光柵尺中接入干凈的壓縮空氣產(chǎn)生正壓，保證高可靠性。為此，建議選用DA 400壓縮空氣單元提供干凈壓縮空氣。

動(dòng)態(tài)性能

       LF 185和LF 485直線光柵尺還具有測(cè)量方向剛性好的特點(diǎn)。這是機(jī)床能獲得高質(zhì)量和高精度運(yùn)動(dòng)行程的前提條件。此外，光柵尺優(yōu)良的動(dòng)態(tài)性能還來源于其運(yùn)動(dòng)部件重量的進(jìn)一步減輕。全新LF 185相對(duì)上一代產(chǎn)品LF 183的性能有大幅提升。

圖3：沿測(cè)量方向的剛性好，因此變形小

       特別是在直線電機(jī)應(yīng)用中，測(cè)量方向的剛性對(duì)高速控制性能有決定性影響。直線光柵尺固有頻率越高，位置和速度控制環(huán)的帶寬也越大。

總結(jié)

       全新LF直線光柵尺產(chǎn)品線不僅精度更高，可靠性也更高，因此是高精度應(yīng)用的首選產(chǎn)品。LF 185和LF 485直線光柵尺結(jié)構(gòu)與相應(yīng)的LS或LC系列直線光柵尺相同。因此，它們能方便地互換安裝。

產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)

 ●  精度等級(jí)± 2 µm
 ●  干涉掃描
 ●  精度高（信號(hào)周期4 µm）
 ●  細(xì)分誤差小（最大為信號(hào)周期的± 1 %，上一代產(chǎn)品為± 2 %）
 ●  鋼基體，熱膨脹系數(shù)與機(jī)床床體相同（αtherm = ~10 x 10-6 K-1）
 ●  SUPRADUR鋼帶光柵尺和特殊大面積光學(xué)掃描，信號(hào)質(zhì)量高，抗污染性能好
 ●  測(cè)量方向剛性好（更適合直線電機(jī)應(yīng)用）
 ●  與上一代產(chǎn)品的安裝方式兼容