高精度機床對精度和生產效率的要求在不斷提高。如果要消除滾珠絲杠的機械誤差源，機床必須采用直線電機技術。然而，直線電機對機床位置測量系統有嚴格要求。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量性能。其超強性能已獲得市場廣泛認可。

       多年來，海德漢封閉式直線光柵尺已成為高精度，高重復精度和高效率機床的首選產品。現代機床經常采用直線電機技術，不需要用其它旋轉編碼器測量速度。其位置和速度都由直線光柵尺確定。為保證高精度和高動態(tài)性能，直線光柵尺必須提供足夠高的分辨率和重復定位精度，只有這樣才能確保低速時對速度的準確控制。速度用單位時間內的運動距離計算。這個方法也適用于常規(guī)軸－數字微分將放大周期性波動或信號噪聲。特別需要指出的是直接驅動系統的控制環(huán)增益大，信號質量對驅動系統工作性能有很大影響。

       直線光柵尺生成的高質量位置信號的細分誤差很小，因此它是直接驅動可用于機床應用的基礎保證。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用，因為它的測量基準的光柵柵距極小。

       LF系列直線光柵尺柵距只有8 µm，干涉掃描的信號周期只有4 µm。掃描信號中基本沒有高次諧波，允許高倍頻細分。改進設計的LF 185和LF 485直線光柵尺的單信號周期位置誤差典型值小于± 0.04 µm。相當于不到信號周期的1%。這些改進已在應用LF 185直線光柵尺的機床測驗中得到證實。客戶可將其直線軸的控制環(huán)增益提高一倍。

圖1：單信號周期內位置誤差

       這些全新直線光柵尺不僅適用于直線電機，也特別適用于磨床，坐標鏜床和其他高精度機床的位置測量應用。

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和標準外殼LF 485。測量基準為鋼基體的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）的線膨脹系數與大多數機床的材質的線膨脹系數相同。標準外殼LF 185的鋼尺座還連接鋼質緊固件。這種特殊結構保證了直線光柵尺高質量的重復測量精度。

圖2： LF 185外殼結構

可靠性

       位置信息通過高可靠性的單場掃描方法對增量光柵的刻軌掃描獲取。這種掃描方式相對三場或四場掃描方式的突出特點是信號質量高和信號可靠性高。海德漢為此特別開發(fā)了一種光學傳感器。大掃描面積的單場掃描方法使該光柵尺對局部污染不敏感。即使相對較大的污染面積對掃描信號也只有輕微影響或是略微增大信號偏差。

       特別是在高精度磨床應用中，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。

動態(tài)性能

       LF 185和LF 485直線光柵尺還具有測量方向剛性好的特點。這是機床能獲得高質量和高精度運動行程的前提條件。此外，光柵尺優(yōu)良的動態(tài)性能還來源于其運動部件重量的進一步減輕。全新LF 185相對上一代產品LF 183的性能有大幅提升。

圖3：沿測量方向的剛性好，因此變形小

       特別是在直線電機應用中，測量方向的剛性對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

       全新LF直線光柵尺產品線不僅精度更高，可靠性也更高，因此是高精度應用的首選產品。LF 185和LF 485直線光柵尺結構與相應的LS或LC系列直線光柵尺相同。因此，它們能方便地互換安裝。

產品優(yōu)點

 ●  精度等級± 2 µm
 ●  干涉掃描
 ●  精度高（信號周期4 µm）
 ●  細分誤差?。ㄗ畲鬄樾盘栔芷诘?plusmn; 1 %，上一代產品為± 2 %）
 ●  鋼基體，熱膨脹系數與機床床體相同（αtherm = ~10 x 10-6 K-1）
 ●  SUPRADUR鋼帶光柵尺和特殊大面積光學掃描，信號質量高，抗污染性能好
 ●  測量方向剛性好（更適合直線電機應用）
 ●  與上一代產品的安裝方式兼容