Systèmes de
mesure angulaire
sans roulement
Les informations sur les produits Systèmes de mesure angulaire avec
•
roulement
Systèmes de mesure angulaire absolue
•
avec balayage optimisé Capteurs rotatifs
•
Systèmes de mesure pour entraîne-
•
ments électriques
Systèmes de mesure linéaire à règle nue
•
Systèmes de mesure linéaire pour
•
machines-outils à commande numérique Electroniques d'interface HEIDENHAIN
•
Commandes numériques HEIDENHAIN
•
sont disponibles sur demande ou à l'adresse Internet www.heidenhain.fr.
L'édition de ce catalogue invalide les précédentes publications.
Dans le cas d'une commande chez HEIDENHAIN, le catalogue de référence est l'édition courante à la date de com- mande.
Les normes (EN, ISO, etc.) ne s'appli- quent que si elles sont expressément citées dans le catalogue.
Sommaire
Résumé
Systèmes de mesure angulaire HEIDENHAIN
4
Tableau de sélection Systèmes de mesure angulaire et systèmes à encastrer sans roulement
6
Systèmes de mesure angulaire absolue avec roulement
10
Systèmes de mesure angulaire incrémentale avec roulement
12
Caractéristiques techniques et instructions de montage
Principes de mesure Support de la mesure, procédé de mesure incrémentale
14
Balayage du support de la mesure
16
Précision de la mesure
18
Fiabilité
22
Versions et schémas de montage mécanique
24
Informations mécaniques d'ordre général
34
Caractéristiques techniques Série ou modèle Précision du système
Systèmes de mesure angulaire sans roulement
ERP 880 ± 1“
36
ERP 4080/ERP 8080 jusqu'à ± 2,0“
38
Série ERO 6000 jusqu'à ± 3,0“
40
ERO 6180 ± 15“
42
Série ERA 4000 jusqu'à ± 2,0“
34
Série ERA 7000 jusqu'à ± 1,6“
50
Série ERA 8000 jusqu'à ± 1,9“
54
Série ERA 6000 jusqu'à ± 15“
58
Connexion électrique
Interfaces et repérage des broches
Signaux incrémentaux 1 VCC
64
TTL
66
Outils de mesure HEIDENHAIN
68
Connecteurs et câbles
69
Informations électriques d'ordre général
72
Electroniques d'exploitation et d'affi chage
76
Systèmes de mesure angulaire HEIDENHAIN
De manière typique, les systèmes de me- sure angulaire garantissent une précision inférieure à ± 5" avec plus de 10 000 traits.
Les systèmes de mesure angulaire sont destinés à la mesure d'angles de grande précision, de l'ordre de grandeur de quel- ques secondes d'arc. On les trouve dans les plateaux circulaires, les têtes pivotantes de machines-outils, les axes C des tours, mais également dans les équipements de mesure, télescopes etc..
D'autres applications, comme p. ex. les scanners, les systèmes de positionne- ment, les rotatives d'imprimerie ou les sys- tèmes de défl exion de faisceau exigent une très grande reproductibilité et une résolution angulaire très élevée. Les sys- tèmes de mesure pour de telles applica- tions sont également considérés comme des systèmes de mesure angulaire.
Par contre, les capteurs rotatifs sont utilisés dans les applications avec une précision moindre, comme p. ex. les techniques d'automatisation, les manipulateurs, les entraînements électriques etc..
En fonction des applications et de leurs exigences, divers systèmes de mesure angulaire sont proposés dans les tableaux suivants.
Montage du système de mesure angulaire ERA 4000 dans le plateau circulaire d'une machine-outil Plateau circulaire
ERA 4000
Plateau circulaire d'une machine-outil Table XYT Télescope spatial
Systèmes de mesure angulaire sans roulement
Les systèmes de mesure angulaire sans roulement (systèmes à encastrer) ERP, ERO et ERA se composent de deux éléments (tête captrice et support de la gravure) ali- gnés l'un par rapport à l'autre lors du mon- tage. L'excentricité de l'arbre, le montage et le réglage ont donc une incidence déter- minante sur la précision fi nale recherchée.
Les systèmes de mesure angulaire à en- castrer existent en plusieurs versions avec différents supports de gravure
ERP/ERO : disque gradué en verre avec
• moyeu
ERA 4000 : tambour en acier
•
ERA 6000/7000/8000 : ruban en acier
•
Les systèmes de mesure angulaire sans roulement sont à intégrer dans des éléments de machines ou dans des équipements.
Ils répondent aux exigences suivantes : arbre creux de grand diamètre
•
(jusqu'à 10 m, solution avec ruban) vitesses de rotation élevées
•
pas de couple au démarrage supplémen-
•
taire dû à des joints d'étanchéité reproductibilité élevée
•
haute fl exibilité d'adaptation sur le lieu
•
d'implantation (versions avec cercle entier, ou segment de cercle avec solution ruban) Les systèmes de mesure angulaire sans roulement n'étant pas protégés, c'est es- sentiellement le montage qui garantira l'in- dice de protection souhaité.
Tableau de sélection, voir page 6 à 9
Systèmes de mesure angulaire avec roulement
Les systèmes de mesure angulaire avec rou- lement RCN, RON, RPN et ROD sont des systèmes complets entièrement protégés.
Ils se caractérisent par leur simplicité de montage et un minimum de réglages. L'ac- couplement statorique intégré (RCN, RON et RPN) ou l'accouplement d'arbre séparé (ROD) compense les jeux de l'arbre moteur.
Les systèmes de mesure angulaire avec accouplement statorique intégré ont un excellent comportement dynamique. En effet, lors d'une accélération angulaire de l'arbre moteur, l'accouplement n'est sollicité que par le couple de rotation résultant du frottement du roulement.
Autres avantages :
forme compacte, espace de montage
• réduit
arbres creux jusqu'à 100 mm pour le
•
passage de câbles d'alimentation etc.
montage facile
•
larges tolérances de montage
•
Informations détaillées sur les systèmes de mesure angulaire avec roulement disponibles à l'adresse Internet
Résumé
Tableau de sélection
Systèmes de mesure angulaire et systèmes à encastrer sans roulement – division sur support massif
Série Version et montage Principales dimensions en mm
Diamètre D1/D2 Précision système1)
Vitesse de rotation adm.
méc.
Systèmes de mesure angulaire avec gravure sur verre
ERP 880 Réseau de phases sur disque gradué avec moyeu, vissé sur face frontale de l'arbre
– ± 1“ 1 000 min–1
ERP 4000 Réseau de phases sur disque gradué avec moyeu, vissé sur face frontale de l'arbre
D1: 8 mm D2: 44 mm
± 5” 300 min–1
ERP 8000 Réseau de phases sur dis- que gradué avec moyeu
D1: 50 mm D2: 108 mm
± 2“ 100 min–1
ERO 6000 Division METALLUR sur disque gradué avec moyeu, vissé sur face frontale de l'arbre
D1: 25/95 mm D2: 71/150 mm
± 5”/ ± 3” 1 600 min–1/
800 min–1
ERO 6100 Division chrome sur verre, vissé sur la face frontale de l'arbre
D1: 41 mm D2: 70 mm
± 15” 3 500 min–1
Systèmes de mesure angulaire avec division sur tambour en acier
ERA 4x80 Tambour gradué avec collerette de centrage, vissé sur la face frontale de l'arbre
D1: 40 mm jusqu'à 512 mm
D2: 76,5 mm jusqu'à 560,46 mm
± 9,4” jusqu'à
± 2,3”
10 000 min–1 jusqu'à
1 500 min–1
ERA 4282 Tambour gradué pour grande précision, vissé sur la face frontale de l'arbre
D1: 40 mm jusqu'à 270 mm
D2: 76,5 mm jusqu'à 331,31 mm
± 5,1” jusqu'à
± 2,0”
10 000 min–1 jusqu'à
2 500 min–1
Système de mesure à encastrer avec gravure magnétique
ERM 200 Tambour gradué en acier avec division MAGNODUR, vissé sur la face frontale de l'arbre
D1: 40 jusqu'à 410 mm D2: 75,44 jusqu'à 452,64 mm
± 36“ jusqu'à
± 9“
19 000 min–1 jusqu'à
3 000 min–1
ERM 2400 Tambour gradué en acier avec division MAGNODUR, fi xation par serrage
D1: 40/55 mm D2: 64,37/ 75,44 mm
± 43“/± 36“ 42 000 min–1/
36 000 min–1
ERM 2900 D1: 55 mm
D2: 77,41 mm
± 70“ 25 000 min–1
1) sans montage, les erreurs supplémentaires dues au montage et au roulement de l'arbre moteur ne sont pas prises en compte.
ERP 880
ERA 4000 ERP 4080
ERO 6080
ERM 280 ERA ERA 40 40000
Signaux incrémentaux Type Page
Périodes de signal/
tour
Signaux de sortie
Marques de référence
180 000 1 VCC une ERP 880
36
131 072 1 VCC aucune ERP 4080
38
360 000 1 VCC aucune ERP 8080
9 000/
18 000
1 VCC une ERO 6080
40
45 000 jusqu'à 900 0002)
TTL une ERO 6070
4 096 1 VCC une ERO 6180
42
12 000 jusqu'à 52 000 1 VCC à distances codées
ERA 4280 C
44
6 000 jusqu'à 44 000 ERA 4480 C
3 000 jusqu'à 13 000 ERA 4880 C
12 000 jusqu'à 52 000 1 VCC à distances codées
ERA 4282 C
48
600 jusqu'à 3 600 TTL une ERM 220 Catalogue
Systèmes de mesure magnétiques encastrables
1 VCC ERM 280
512/600 1 VCC une ERM 2485
256 1 VCC une ERM 2984
Tableau de sélection
Systèmes de mesure sans roulement – division sur ruban en acier
Série Version et montage Principales dimensions en mm
Diamètre D1/D2
Précision système1)
Vitesse de rotation adm. méc.
Systèmes de mesure angulaire avec division sur ruban en acier
ERA 6000 Ruban de mesure en acier pour montage extérieur, le ruban est tendu sur la périphérie
159,07 mm jusqu'à 1 146,54 mm
± 15“ jusqu'à
± 80“
200 min–1 jusqu'à
83 min–1
ERA 6006 Ruban de mesure en acier avec couche intermédiaire élastique pour montage extérieur, le ruban est tendu sur la périphérie
153,35 mm jusqu'à 1 140,12 mm
± 50“ jusqu'à
± 350“
200 min–1 jusqu'à
83 min–1
ERA 6002 Ruban de mesure en acier pour montage extérieur, version segment angulaire, le ruban de mesure est collé
150 mm Précision du ruban de mesure :
± 30 µm/m
dépend du diamètre
ERA 7000 Ruban de mesure en acier pour montage intérieur, version cercle entier2), le ruban est tendu sur la périphérie
458,62 mm jusqu'à 1 146,10 mm
± 1,6“ jusqu'à
± 4,0“
250 min–1 jusqu'à
220 min–1
ERA 8000 Ruban de mesure en acier pour montage extérieur, version cercle entier2), le ruban est tendu sur la périphérie
458,11 mm jusqu'à 1 145,73 mm
± 1,9“ jusqu'à
± 4,8“
env. 45 min–1
1) sans montage, les erreurs supplémentaires dues au montage et au roulement de l'arbre moteur ne sont pas prises en compte.
2) Segments angulaires sur demande
3) après interpolation intégrée
ERA 6080
ERA 6086
ERA 6082
ERA 7480
Signaux incrémentaux Type Page
Périodes de signal/tour Signaux de sortie
Marques de référence
25 000 jusqu'à 1 800 0003) TTL tous les 100 mm
ERA 6070
58
2 500 jusqu'à 18 000 1 VCC ERA 6080
25 000 jusqu'à 1 800 0003) TTL tous les 100 mm
ERA 6076
60
2 500 jusqu'à 18 000 1 VCC ERA 6086
50/250/500 périodes de signal/mm3)
TTL tous les 100 mm
ERA 6072
62
5 périodes de signal/mm 1 VCC ERA 6082
36 000 jusqu'à 90 000 1 VCC à distances codées
ERA 7480 C
50
36 000 jusqu'à 90 000 1 VCC à distances codées
ERA 8480 C
54
Tableau de sélection
Systèmes de mesure angulaire absolue avec roulement
Série Principales dimensions en mm
Précision du système
Vitesse de rotation adm. méc.
Signaux incrémentaux Périodes de signal par tour
Signaux de sortie
Systèmes de mesure angulaire avec accouplement statorique intégré
RCN 200 ± 5“ 3000 min–1 – –
– –
± 2,5“ – –
– –
RCN 700 ± 2“ 1000 min–1 – –
– –
RCN 800 ± 1“ 1000 min–1 – –
– –
Système de mesure angulaire avec accouplement statorique intégré et balayage optimisé
RCN 2000 ± 5“
± 2,5“
1 500 min–1 16 384 1 VCC
± 5“
± 2,5“
– –
RCN 5000 ± 5“
± 2,5“
1 500 min–1 16 384 1 VCC
± 5“
± 2,5“
– –
RCN 8000 ± 2“
± 1“
500 min–1 32 768 1 VCC
± 2“
± 1“
– –
D: 60 mm et 100 mm
60
RCN 2000
RCN 5000
RCN 8000 Val. absolues de position Type Autres
infor- mations Positions par tour Interfaces des
données
8 388 608 23 Bits Fanuc 02 RCN 223 F Catalogue Systèmes de mesure angulaire avec roule- ment 8 388 608 23 Bits Mit 02-4 RCN 223 M 134 217 728 27 Bits Fanuc 02 RCN 227 F 134 217 728 27 Bits Mit 02-4 RCN 227 M 134 217 728 27 Bits Fanuc 02 RCN 727 F 134 217 728 27 Bits Mit 02-4 RCN 727 M
134 217 728 27 Bits Fanuc 02 RCN 827 F 134 217 728 27 Bits Mit 02-4 RCN 827 M
67 108 864 26 bits EnDat 2.2 / 02 RCN 2380 RCN 2580
Catalogue Systèmes de mesure angulaire absolue avec balayage optimisé 268 435 456 28 bits EnDat 2.2 / 22 RCN 2310
RCN 2510
67 108 864 26 bits EnDat 2.2 / 02 RCN 5380 RCN 5580 268 435 456 28 bits EnDat 2.2 / 22 RCN 5310 RCN 5510 536 870 912 29 bits EnDat 2.2 / 02 RCN 8380 RCN 8580
EnDat 2.2 / 22 RCN 8310 RCN 8510
Tableau récapitulatif
Systèmes de mesure angulaire incrémentale avec roulement
Série Principales dimensions en mm
Précision du système Vitesse de rotation adm. méc.
Signaux incrémentaux Périodes de signal/tour
Systèmes de mesure angulaire avec accouplement statorique intégré
RON 200 ± 5“ 3 000 min–1 18 0002)
180 000/90 0002) 18 000
± 2,5“ 18 000
RON 700 ± 2“ 1 000 min–1 18 000
18 000/36 000
RON 800 RPN 800
± 1“ 1 000 min–1 36 000
180 000
RON 900 ± 0,4“ 100 min–1 36 000
Système de mesure angulaire pour accouplement d'arbre séparé
ROD 200 ± 5“ 10 000 min–1 18 0002)
180 0002) 18 000
ROD 700 ± 2“ 1 000 min–1 18 000/36 000
ROD 800 ± 1“ 1 000 min–1 36 000
1) avec interpolation intégrée
RON 285
RON 786
RON 905
ROD 280
ROD 780
Type Autres informations
Signaux de sortie
TTL RON 225 Catalogue Systèmes de mesure angulaire avec roulement
TTL RON 275
1 VCC RON 285
1 VCC RON 287
1 VCC RON 785
1 VCC RON 786
1 VCC RON 886
1 VCC RPN 886
11 µACC RON 905
TTL ROD 220 Catalogue Systèmes de mesure angulaire avec roulement
TTL ROD 270
1 VCC ROD 280
1 VCC ROD 780
1 VCC ROD 880
Principes de mesure Support de la mesure
Divisions circulaires pour systèmes de mesure angulaire Les systèmes de mesure HEIDENHAIN
utilisent des structures régulières – appe- lées divisions.
Des substrats en verre ou en acier servent de support à ces divisions : le verre est le plus souvent utilisé dans les systèmes de mesure pour des vitesses de rotation jusqu'à 10 000 min–1. Pour des vitesses de rotation plus élevées, jusqu'à 20 000 min–1, on utilise des tambours en acier. Pour les systèmes de mesure de grands diamètres, le réseau de divisions est déposé sur un ruban en acier.
Les divisions fi nes sont obtenues avec des procédés photo-lithographiques de concep- tion spéciale HEIDENHAIN.
AURODUR : traits dépolis sur des rubans
•
en acier revêtus d'une couche d'or, période de division typique 40 µm
METALLUR : division insensible aux sa-
•
lissures constituée de traits métalliques sur or, période de division typique 20 µm DIADUR : traits en chrome particulière-
•
ment résistants (période de division typi- que 20 µm) ou structure tridimensionnelle en chrome sur verre (période de division typique 8 µm)
Réseau de phases SUPRADUR : structure
•
planaire tridimensionnelle, particulière- ment insensible aux salissures, période de division typique 8 µm et inférieure.
Réseau de phases OPTODUR : structure
•
planaire tridimensionnelle, avec réfl exion particulièrement importante, période de division typique 2 µm et inférieure.
Ces procédés permettent d'une part d'ob- tenir des périodes de divisions extrêmement petites, et d'autre part une très grande netteté des arêtes ainsi qu'une parfaite homogénéité de la gravure. Avec le procédé de balayage photoélectrique, cela est dé- terminant pour obtenir une grande qualité des signaux de sortie.
HEIDENHAIN fabrique les matrices de gra- vure originales sur ses propres machines de très grande précision.
1 = (abs A–sgn A–1) x G + (sgn A–sgn D) x abs MRR avec :
A = 2 x abs MRR–G
Procédé de mesure incrémentale
Dans le procédé de mesure incrémenta- le, la division est constituée d'une structure régulière. L'information de position est ob- tenue par comptage des différents incré- ments (pas de mesure) à partir de n'importe quel point zéro défi ni. Une référence abso- lue est nécessaire pour déterminer les po- sitions. Pour cela, le support de la mesure possède une seconde piste avec une mar- que de référence. Cette marque de réfé- rence qui détermine la position absolue de la règle de mesure correspond exactement à un pas de mesure.
Il est nécessaire de franchir la marque de référence pour défi nir une relation absolue, ou pour retrouver le dernier point d'origine initialisé.
Dans le cas le plus défavorable, une rotation max. de 360° est nécessaire. Pour faciliter ce „franchissement du point de référence“, de nombreux systèmes de mesure HEIDEN- HAIN possèdent des marques de référence à distances codées : celles-ci sont toutes espacées de différentes valeurs sur la piste de référence. L'électronique consécutive détermine la référence absolue après le passage sur deux marques de référence voisines – donc après un déplacement an- gulaire de quelques degrés seulement (voir incrément nominal G dans le tableau).
Les systèmes de mesure avec marques de référence à distances codées possè- dent la lettre „C“ derrière leur désignation (p. ex.ERA 4200 C).
Avec les marques de référence à distances codées, la référence absolue est calculée par comptage des incréments séparant deux marques de référence et d'après la formule suivante :
2 2
Explication :
1 = position angulaire absolue en degrés de la première marque de référence franchie par rapport à la position zéro
abs = valeur absolue sgn = fonction sens
(fonction signe = „+1“ ou „–1“) MRR = Valeur de mesure en degrés entre
les marques de référence franchies G = incrément nominal entre deux
marques de référence fi xes (voir tableaux)
TP = Périodes de division ( 360° ) D = sens de rotation (+1 ou –1)
La rotation conforme au plan donne „+1“
Nb de traits
ERA 7480 C, ERA 8480 C
Nombre de traits z Nombre marques de référence
Incrément nominal G 36 000
45 000 90 000
72 90 180
10°
8°
4°
TP
Caractéristiques et montage
ERA 4000 C
Nb traits avec période division Nombre marques de référence
Incrément nominal G 20 µm 40 µm 80 µm
– 8 192 – 12 000 – 16 384 20 000 24 000 – 28 000 32 768 40 000 48 000 52 000 – –
– 4 096 – 6 000 – 8 192 10 000 12 000 – 14 000 16 384 20 000 24 000 26 000 38 000 44 000
3 000 4 096 5 000 – 7 000 8 192 10 000 12 000 13 000 – – – – – – –
6 8 10 12 14 16 20 24 26 28 32 40 48 52 76 88
120°
90°
72°
60°
51,429°
45°
36°
30°
27,692°
25,714°
22,5°
18°
15°
13,846°
9,474°
8,182°
Position zéro
La plupart des systèmes de mesure HEIDENHAIN fonctionne selon le principe de balayage photoélectrique. Celui-ci a lieu sans contact, et donc sans aucune usure.
Il détecte des traits de divisions extrême- ment fi ns d'une largeur de quelques mi- crons et génère des signaux de sortie de périodes très petites.
Plus la période de division du réseau de traits est faible, et plus le phénomène de diffraction infl ue sur le balayage photoélec- trique. Dans les systèmes de mesure an- gulaire, HEIDENHAIN s'appuie sur deux principes de balayage :
le
• principe de mesure par projection pour périodes de divisions de 10 µm à env. 70 µm.
le
• principe de mesure interférentielle pour réseaux de traits très fi ns avec pé- riodes de division de 4 µm et moins.
Balayage du support de la mesure Balayage photoélectrique
Principe de mesure par projection Ce principe – décrit de manière simplifi ée – est basé sur la création d'un signal par pro- jection de lumière : deux réseaux de traits de même période – disque gradué et réti- cule de balayage – sont déplacés l'un par rapport à l'autre. Le support du réticule est transparent, le réseau de traits du support peut être déposé sur un matériau égale- ment transparent ou réfl échissant.
Lorsqu'un faisceau lumineux parallèle ba- laye un réseau de traits, des modulations claires/obscures sont créées. Un réticule avec la même période de division se trouve à cet endroit. Lorsque les deux réseaux de traits sont déplacés l'un par rapport à l'autre, la lumière passante est modulée : si les interstices entre les traits sont en face les uns des autres, la lumière passe, si les traits recouvrent les interstices, la lumière ne passe pas.
Les photoéléments convertissent ces mo- dulations d'intensité lumineuse en signaux électriques. Sur le réticule de balayage, le réseau de traits d'une structure spéciale fi ltre le fl ux lumineux. Il en résulte des si- gnaux de sortie de forme sinusoïdale. Plus la période de division du réseau de traits est fi ne, plus la distance fonctionnelle en- tre le réticule de balayage et le disque gra- dué est faible, et plus la tolérance est ser- rée. Avec ce principe, des tolérances de montage acceptables sont possibles avec des périodes de division de 10 µm et plus.
Les systèmes de mesure angulaire ERA fonctionnent p. ex. selon le principe par projection.
Règle de mesure Fenêtre
Capteur structuré
Réticule de balayage
Réseau de balayage
Condenseur
Source lumineuse LED
Balayage photoélectrique d'après le principe de mesure par projection, avec règle de mesure en acier et balayage à un seul champ
Période de signal 360 °él.
90° él. Déphasage
Principe de mesure interférentielle Le principe de mesure interférentielle utili- se la diffraction et l'interférence de la lu- mière sur de fi ns réseaux de divisions pour générer les signaux destinés à mesurer le déplacement.
Le support de la mesure est constitué d'un réseau étagé. Des traits réfl échissants d'une épaisseur de 0,2 µm sont déposés sur une surface plane et réfl échissante. Un réticule de balayage constitué d'un réseau de phases transparent possédant la même période de division que celle de la règle de mesure est disposé en vis-à-vis.
Lorsqu'elle rencontre le réticule de balaya- ge, l'onde lumineuse plane est divisée par diffraction en trois ondes partielles d'ordre 1, 0 et –1 avec quasiment la même intensi- té lumineuse. Celles-ci sont diffractées sur la règle de mesure avec réseau de phases de manière à ce que la majeure partie de l'intensité lumineuse se situe dans l'ordre de diffraction réfl échi 1 et –1. Ces ondes partielles se rejoignent sur le réseau de phases du réticule de balayage. Là, elles sont à nouveau diffractées et interfèrent.
Trois trains d'ondes ainsi générés quittent le réticule de balayage sous différents an- gles. Les photoéléments convertissent ces intensités lumineuses en signaux électri- ques.
Lors d'un déplacement relatif de la règle de mesure avec le réticule de balayage, les fronts des ondes diffractées sont déphasés : le déplacement correspondant à une pério- de de division décale le front de l'onde de l'ordre de diffraction 1 d'une longueur d'on- de vers le plus et le front de l'onde de l'or- dre de diffraction –1 d'une longueur d'onde vers le moins. Comme ces deux ondes in- terfèrent à la sortie du réseau de phases, les ondes sont déphasées entre elles de deux longueurs d'onde. On obtient ainsi deux périodes de signal lors d'un déplace- ment relatif d'une période de division.
Les systèmes de mesure interférentielle fonctionnent avec des périodes de divi- sions moyennes de 4 µm ou moins. Leurs signaux de balayage sont exempts d'har- moniques et peuvent être hautement inter- polés. Ils sont particulièrement adaptés à des résolutions et des précisions élevées.
Malgré cela, ils se caractérisent par des to- lérances de montage faciles à respecter.
Les systèmes de mesure angulaire ERP fonctionnent p. ex. selon le principe interfé- rentiel.
Règle de mesure
Ordres de diffraction
–1. 0. +1. Division de la règle, réseau de phases DIADUR
Période de division
Réticule de balayage :
réseau de phases transparent Eléments
photoélectri- ques Source lumineuse LED
Condenseur Le capteur génère quatre signaux de
courant de forme sinusoïdale (I0°, I90°, I180° et I270°) déphasés entre eux de 90°
élect.. Ces signaux de balayage ne sont pas symétriques par rapport au zéro.
Un montage anti-parallèle des éléments photoélectriques délivre deux signaux de sortie I1 et I2 déphasés de 90° él. et symétriques par rapport au zéro.
Une fi gure de Lissajous est créée avec la représentation XY des signaux dans l'oscilloscope. On obtient un cercle cen- tré si les signaux de sortie sont parfaits.
Des erreurs de position à l'intérieur d'une période de signal provoquent des variations de la forme circulaire et de la position (voir Précision de la mesure) et se répercutent ainsi directement sur le résultat de la mesure. La grandeur du cercle – qui correspond à l'amplitude des signaux de sortie – peut varier à l'in- térieur de certaines limites sans infl uen- cer la précision de la mesure.
Représentation XY des signaux de sortie
Précision de la mesure
La précision de la mesure angulaire dépend en particulier de :
la qualité du réseau gradué
•
la qualité du balayage
•
la qualité de l'électronique de traitement
•
des signaux
l'excentricité de la gravure par rapport au
•
roulement
les erreurs du roulement
•
l'accouplement à l'arbre moteur.
•
Dans les caractéristiques techniques des systèmes de mesure angulaire sans roule- ment, la précision du système indiquée est défi nie de la manière suivante : La précision du système inclut les erreurs de position sur un tour et les erreurs de po- sition à l'intérieur d'une période de signal.
Les valeurs extrêmes des erreurs totales à une position donnée se situent dans la pré- cision du système ± a.
Dans les systèmes de mesure angulaire sans roulement, il faut tenir compte en plus des erreurs dues au montage, des er- reurs du roulement de l'arbre à mesurer ainsi que du réglage de la tête captrice (voir Erreurs propre à l'application). Ces erreurs ne sont pas prises en compte dans la pré- cision spécifi ée du système de mesure.
Par contre, dans les systèmes de mesure angulaire avec roulement et accouple- ment statorique intégré, la précision du système inclut également les erreurs dues à l'accouplement de l'arbre. Dans les sys- tèmes de mesure angulaire avec roule- ment et accouplement d'arbre séparé, il faut tenir compte également de l'erreur angulaire de l'accouplement en plus de la précision du système (voir catalogue Systè- mes de mesure angulaire avec roulement).
Les erreurs de position sur un tour inter- viennent lors de déplacements angulaires importants.
En tenant compte de ces facteurs, les sys- tèmes de mesure angulaire HEIDENHAIN autorisent une interpolation des signaux de sortie sinusoïdaux avec des précisions de subdivision inférieures à ±1% de la période du signal (ERP 880: ± 1,5 %, ERA 6000: ± 2,5 %).
Exemple :
Système de mesure angulaire avec 32 768 périodes de signal sinusoïdal par tour Une période de signal correspond environ à 0,011° ou 40“. Pour une qualité de signal de ± 1 %, il en résulte des erreurs de posi- tion max. à l'intérieur d'une période de signal d'environ ± 0,000 11° ou environ
± 0,40".
Les erreurs de position à l'intérieur d'une période se répercutent déjà sur les faibles déplacements angulaires ainsi que lors de mesures répétées. Des fl uctuations de la vitesse de rotation en sont la consé- quence, en particulier dans une boucle d'asservissement de vitesse. Les erreurs à l'intérieur d'une période de signal dépen- dent de la qualité des signaux de balayage de forme sinusoïdale ainsi que de leur sub- division.
Les facteurs suivants infl uencent le résultat : fi nesse de la période de signal
•
homogénéité et netteté des bords des
•
traits de la gravure
qualité des structures optiques de fi ltrage
•
caractéristiques des capteurs photoélec-
• triques
stabilité et dynamique lors de l'exploita-
•
tion en aval des signaux analogiques
Ecart de position dans un tour
Ecart de position dans une période de signal
Ecart de position u dans une période de signal
Période de signal 360 °él.
Ecart de position
Position
Ecart de positionAmplitude du signal
2
1
Pour les systèmes de mesure angulaire ERP, ERO et ERA 4000, HEIDENHAIN établit un procès-verbal de mesure joint à l'appareil.
Ce procès-verbal de mesure indique la pré- cision de la gravure (y compris le support de la gravure ou le moyeu) et garantit la tra- çabilité de l'étalonnage. Les erreurs supplé- mentaires relevant du montage et du roule- ment de l'arbre à mesurer ne sont pas prises en compte dans les valeurs de préci- sion indiquées.
La précision de la division est déterminée avec une multitude de points de mesure lors d'une rotation. Les positions de mesu- re sur un tour sont choisies de manière à pouvoir également connaître les erreurs à l'intérieur d'une période de signal.
Toutes les valeurs de mesure ainsi obte- nues se trouvent à l'intérieur de la préci- sion spécifi ée de la gravure (voir Caractéris- tiques techniques).
Exemple de protocole de mesure tam- bour gradué ERA 4200 C
1 Représentation graphique de la précision de la gravure
2 Résultats de l'étalonnage
Le procès-verbal de mesure confi rme la précision indiquée du système de mesure.
L'indication de l'étalon de calibration du certifi cat de contrôle du constructeur fait référence aux standards nationaux et inter- nationaux reconnus.
Les erreurs sont déterminées à températu- re constante (22 °C) et spécifi ées dans le procès-verbal lors du contrôle fi nal.
Erreurs dues à l'application
En ce qui concerne les systèmes de mesure angulaire sans roulement, le montage ainsi que le réglage de la tête captrice ont une incidence importante sur la précision totale souhaitée en plus de la précision indiquée du système. Un montage excentré de la gravure ou des erreurs de circularité de l'ar- bre à mesurer sont d'une importance capi- tale. Pour évaluer la précision globale, il faut considérer les erreurs signifi catives in- dividuellement.
1. Erreurs de direction de la gravure ERP, ERO, ERA 4000
Par rapport à leur valeur moyenne, les va- leurs extrêmes des erreurs de direction sont indiquées dans Caractéristiques tech- niques à la rubrique Précision de la gravure.
La précision du système est fonction de la précision de la gravure et de l'erreur de po- sition à l'intérieur d'une période de signal.
ERA 6000, ERA 7000, ERA 8000
Les valeurs extrêmes des erreurs de direc- tion dépendent
de la précision de la gravure (
• Caractéristi-
ques techniques),
de la tension irrégulière du ruban lors du
•
montage,
des variations de forme de la surface de
•
montage,
des variations à la jonction du ruban
•
(solution cercle entier)
Le procédé spécial de fabrication de la gra- vure et la jonction usinée avec précision par HEIDENHAIN permettent d'obtenir des erreurs de direction comprises entre 2 et 5 secondes d'arc pour les ERA 7000/
ERA 8000 à condition que le montage soit correct.
ERA 6002, ERA 7481 C, ERA 8481 C, ERA 8482 C
Pour les solutions avec segments angulai- res, on constate des erreurs angulaires supplémentaires de ϕ si le diamètre no- minal d'appui du ruban n'est pas respecté avec précision :
ϕ = (1 – D‘/D) · ϕ · 3600 avec
ϕ = erreur du segment, en secondes d'arc
ϕ = angle du segment en degrés D = diamètre nominal d'appui du ruban D‘ = diamètre réel d'appui du ruban Cette erreur peut être éliminée en introdui- sant dans la commande numérique le nombre de traits exact z' pour 360° corres- pondant au diamètre effectif d'appui du ru- ban D'. Il en résulte la relation suivante : z‘ = z · D‘/D
avec z = nombre nominal de traits sur 360°
z‘ = nombre effectif de traits sur 360°
Pour les solutions avec segments angulai- res, il est conseillé par principe de vérifi er l'angle réel parcouru à l'aide d'un système de mesure par comparaison, p. ex. avec un système de mesure angulaire avec roule- ment.
2. Erreurs dues à l'excentricité de la gravure par rapport au roulement Lors du montage du disque gradué avec moyeu, du tambour gradué ou du ruban de mesure, il faut tenir compte de l'excentricité par rapport au roulement, due au montage.
De plus, lors du centrage au moyen de la collerette de centrage, des écarts dimen- sionnels et de forme de l'arbre client peu- vent accroître l'excentricité.
Il en résulte la relation suivante :
ϕ = ± 412 · e
ϕ = erreur de mesure en “ (secondes d'arc)
e = excentricité en µm de la division par rapport au roulement
D = diamètre moyen de la gravure M = centre de la gravure
ϕ = angle „vrai“
ϕ‘ = angle lu
Erreur angulaire due à une variation du diamètre d'appui du ruban Excentricité de la gravure par rapport au roulement Version pour segment angulaire
Centre de la gravure
Segment
Tête captrice
D
3. Défaut de concentricité du roulement L'erreur de mesure ϕ est également valable pour l'erreur de circularité du roulement, si l'on remplace e par l'excentricité, donc la moitié de l'erreur de circularité (moitié de la valeur d'affi chage).
L'élasticité du roulement sous l'effet d'une charge radiale de l'arbre provoque des er- reurs de même nature.
4. Ecarts de position à l'intérieur d'une période de signal ϕu
Chez HEIDENHAIN, les têtes captrices de tous les systèmes sont réglées de manière à ce que les erreurs de position max. indi- quées ci-dessous soient à l'intérieur d'une période de signal et sans qu'il soit néces- saire pour cela de procéder à un autre ré- glage électrique lors du montage.
Erreurs de mesure résultantes ϕ avec différentes excentricités e en fonction du diamètre moyen de division D
Erreur de mesure ϕ [secondes d'arc]
Diamètre de division moyen D [mm] Type diamètre moyen de la
gravure D ERP 880 D = 126 mm ERP 4000 D = 40 mm ERP 8000 D = 104 mm ERO 6000 D = 64 ou 142 mm ERO 6100 D = 64 mm
ERA 4000 D Diamètre extérieur du tambour
ERA 6000 ERA 7000 ERA 8000
D Diamètre d'appui du ruban de mesure
Type Erreur de position à l'in- térieur d'une période de signal en pourcentage de la période du signal ERP 880 ± 1,5 %
ERA 4000 ± 1 % (typ. ± 0,5 %) ERA 7000
ERA 8000 ERO 6000 ERP 4000 ERP 8000
± 1 %
ERA 6000 ± 2,5 %
Ces erreurs de position à l'intérieur d'une période de signal font partie de la précision du système. Des erreurs plus importantes peuvent se produire à la jonction, ou en cas de dépassement des tolérances de montage.
Erreurs de mesure résultantes ϕu en fonction du nombre de périodes de signal par tour, pour diffé- rentes erreurs de position à l'intérieur d'une période de signal.
Erreur de mesure ϕ [secondes d'arc]
Nombre de périodes de signal par tour
2 2.5 2 2.5
2 2.5
Fiabilité
Les systèmes de mesure angulaire sans roulement HEIDENHAIN sont optimisés pour l'équipement de machines précises et rapides. Malgré la conception ouverte du système, ils présentent une faible sensibi- lité aux salissures, garantissent une grande stabilité dans le temps et sont faciles et rapides à monter.
Faible sensibilité aux salissures En plus de la qualité élevée du réseau de divisions, la précision et la fi abilité des sys- tèmes de mesure dépendent également du procédé de balayage. Les systèmes de mesure HEIDENHAIN fonctionnent avec un balayage à un seul champ. Les signaux sont générés à partir d'un seul champ de balayage. Les salissures locales sur le sup- port de mesure (p. ex. traces de doigt ou traces d'huile, etc.) agissent dans les mê- mes proportions sur l'intensité lumineuse des composantes du signal et donc sur les signaux. L'amplitude des signaux de sortie est alors modifi ée, ce qui n'est pas le cas de l'offset et du déphasage. L'interpolation peut être très importante, avec de faibles erreurs de position à l'intérieur d'une période de signal.
De plus, le champ de balayage de grande dimension réduit la sensibilité aux salissures.
Un dysfonctionnement du système de mesure peut également être évité en cas de salissures. Les signaux créés sont de grande qualité, même en présence de sa- lissures de 3 mm de diamètre comme du toner d'imprimante, des poussières, de l'eau ou de l'huile. Les erreurs de position sur un tour reste bien en dessous de la précision indiquée.
Les relevés fi gurant à droite indique les résultats des test de salissures sur un ERA 4000. Les valeurs maximales des erreurs de positions sont représentées à l'intérieur d'une période de signal. La valeur spécifi que de ± 1 % n'est que faiblement dépassée malgré les salissures importantes.
Période du signal
Période du signal
Période du signal
Salissure par traces de doigts
Salissure par toner
Salissure par goutte d'eau
Supports de mesure résistants
En ce qui concerne les systèmes de mesu- re sans roulement, les supports de la me- sure sont, de part leur conception ouverte, soumis à d'importantes sollicitations. Pour cette raison, HEIDENHAIN utilise en géné- ral des divisions robustes obtenues avec des procédés spéciaux.
Dans le procédé DIADUR, les structures en chrome dur sont déposées sur un support en verre ou en acier.
Dans le procédé METALLUR, une couche réfl échissante en or est munie d'une fi ne couche intermédiaire en verre. Celle-ci est recouverte d'un réseau de traits en chrome absorbant, d'une épaisseur de quelques nanomètres seulement, donc semi-trans- parents. Les supports avec divisions ME- TALLUR s'avèrent particulièrement robus- tes et insensibles aux salissures, car la faible hauteur des structures ne laisse prati- quement aucune possibilité d'accumulation de poussières, de salissures ou de particu- les d'humidité.
Structure d'une division METALLUR
Couche transparente
Couche de base réfl échissante
Couche
semi-transparente
Distance fonctionnelle nominale (réglée avec une feuille)
Distance fonctionnelle [mm]
Amplitude du signal [%]
Tolérances de montage pratiques Les tolérances de montage des systèmes de mesure angulaire ouvert sans roule- ment HEIDENHAIN n'agissent que très fai- blement sur les signaux de sortie. En parti- culier, les fl uctuations de la distance fonctionnelle entre le support de la division et la tête captrice ne modifi ent que légère- ment l'amplitude du signal. Les erreurs de position à l'intérieur d'une période de signal sont quasiment insignifi ants. Ce comporte- ment est déterminant pour la grande fi abi- lité des systèmes de mesure angulaire HEIDENHAIN.
Infl uence de la distance fonctionnelle sur l'amplitude du signal du ERA 4000
Les systèmes de mesure angulaire sans roulement se composent d'une tête captri- ce et d'un support de divisions. Le support de divisions est soit un ruban de mesure ou se présente sous une forme massive (tambour gradué, disque gradué avec moyeu). Les composants sont guidés les uns par rapport aux autres essentiellement au moyen du guidage de la machine. Par conséquent, certaines conditions particuliè- res sont à respecter lors de la conception de la machine :
Le
• montage doit être conçu de telle fa- çon qu'il puisse satisfaire également lors du fonctionnement les conditions de pré- cision requises de l'axe et les tolérances fonctionnelles du système (voir spécifi ca- tions techniques).
La
• surface de montage du support de la division doit respecter les conditions requises de planéité, d'excentricité, de concentricité et de diamètre des diffé- rents systèmes de mesure.
Pour simplifi er le
• réglage de la tête cap- trice par rapport à la division, la tête doit être fi xée au moyen d'une équerre de montage ou de butées correspondantes.
Tous les systèmes de mesure angulaire sans roulement avec supports massifs de la division sont construits de telle façon que la précision spécifi ée puisse être effec- tivement atteinte pour l'application.
Conception particulière des tambours et
•
cercle divisé avec moyeu : les sections, les surfaces de référence, la position de la division par rapport à la surface de montage, les trous de fi xation etc. sont conçus de telle sorte que la précision des systèmes ne soit infl uencée que de façon marginale par le montage et le fonctionnement.
Type de montage et concept de montage
•
garantissent la meilleure reproductibilité possible.
Les systèmes sont mesurés chez
•
HEIDENHAIN dans la même position de montage que dans l'application. Cela permet de garantir sur la machine la même précision que celle effectivement garantie chez HEIDENHAIN.
Versions et schémas de montage mécanique Informations générales
Centrage de la division
Les divisions HEIDENHAIN présentant de très grandes précisions, ce sont les erreurs de montage qui sont déterminants pour la précision globale (essentiellement l'erreur d'excentricité).
Dans la pratique, il existe différentes possi- bilités de centrage en fonction du système et de la méthode de montage pour minimi- ser l'erreur d'excentricité,
1. Collerette de centrage
Le support de la division est glissé sur un arbre ou fretté. Cette méthode simple né- cessite toutefois une géométrie très précise de l'arbre.
2. Centrage en trois points
Le support de la division est centré au moyen de trois positions décalées de 120 ° et marquées sur le support de la division.
Une erreur possible de circularité de la sur- face de centrage n'infl uence pas le réglage précis du centre de l'axe.
3. Centrage optique
Les supports de division en verre sont fré- quemment centrés à l'aide de microscope.
Des arêtes de référence ou cercles de cen- trage précis sont rapportés sur les sup- ports de division.
4. Centrage avec deux têtes captrices Cette méthode convient pour tous les sys- tèmes de mesure angulaires sans roule- ment basés sur un support de division massif. Comme les divisions HEIDENHAIN présentent une caractéristique d'erreur de grande longueur d'onde, et que la division ou encore la valeur de position sert de réfé- rence, cela représente la méthode de cen- trage la plus précise.
Têtes captrices
Comme les systèmes de mesure sans rou- lement doivent être intégrés dans les ma- chines, la tête captrice doit être montée avec une grande précision à l'issue du montage du support de la division. La tête captrice doit être réglable dans cinq axes pour permettre un alignement précis de celle-ci (voir fi gure). La conception des tê- tes captrices et leurs procédés de monta- ge, ainsi que les grandes tolérances de montage simplifi ent considérablement les réglages. Dans le cas des systèmes ERA, le montage se réduit par exemple à un ajustage de la distance fonctionnelle à l'aide d'une feuille de réglage
Centrage en trois points
Centrage optique
Centrage avec deux têtes captrices
= Marques pour le centrage trois points
= p. ex. Capteur capacitif
Le système de mesure angulaire encastra- ble ERP 880 est constitué d'une unité de balayage, d'un disque gradué avec moyeu et d'une platine. Pour le protéger contre les contacts accidentels ou les salissures, des capots de protection sont proposés en accessoires.
Montage ERP 880
L'unité de balayage est tout d'abord mon- tée sur un élément fi xe de la machine et alignée à ± 1,5 µm par rapport à l'arbre. Le disque gradué avec son moyeu est ensuite vissé frontalement sur l'arbre et ajusté par rapport à l'unité de balayage en respectant une excentricité maximale de ± 1,5 µm.
Pour terminer, la platine est installée et connectée à l'unité de balayage. Un régla- ge précis s'effectue par „centrage électro- nique“ à l'aide du PWM 9 (voir Outils de mesure HEIDENHAIN) et d'un oscillosco- pe. Un capot peut être monté sur le systè- me de mesure ERP 880 pour le protéger
des salissures. Montage de
l'ERP 880 (principe)
Capot IP 40
avec capot pour protection IP 40 Câble 1 m avec prise d'accouplement, 12 broches, mâle
ID 369774-01
Capot IP 64
avec joint d'étanchéité d'arbre pour protection IP 64
Câble 1 m avec prise d'accouplement, 12 broches, mâle
ID 369774-02
ERP 880
Versions et schémas de montage mécanique ERP 4080/ERP 8080
Les systèmes de mesure à encastrer ERP 4080 et ERP 8080 sont prévus pour des applications nécessitant de très grandes précision et résolutions. Ils fonctionnent suivant le principe de balayage interférentiel d'un réseau de phases. Ils se composent d'une tête captrice et d'un disque gradué avec moyeu.
Calcul de la cote de montage axiale Pour obtenir la précision la plus élevée pos- sible, il faut veiller à ce que l'erreur de bat- tement de l'arbre et du disque gradué avec son moyeu ne s'additionnent pas. Les posi- tions de l'erreur de battement maximale et minimale du moyeu sont marquées. L'er- reur de battement de l'arbre doit être me- surée pour déterminer la position maximale et minimale. Le disque gradué est ensuite monté avec le moyeu de telle sorte que l'erreur résiduelle de battement soit réduite au maximum.
Montage du disque gradué avec moyeu Le disque gradué avec moyeu est glissé sur l'arbre moteur, centré sur le diamètre interne du moyeu et fi xé par des vis. Le disque gradué peut être centré sur le dia- mètre intérieur du moyeu avec un compa- rateur. Le centrage peut être optique au moyen du cercle de centrage présent sur le disque gradué, ou électrique en utilisant deux têtes caprices montées diamétrale- ment opposées.
Montage de la tête captrice
A l'aide de deux vis (ou de l'outil de montage) et des feuilles de réglage appropriées, la tête captrice est fi xée sur la surface de montage de manière à pouvoir être déplacée. La tête captrice est „réglée électroniquement“ à l'aide du PWM 9 ou du PWT 18 (voir acces- soires de mesure HEIDENHAIN). La tête captrice est réglée en jouant sur la position des trous de fi xation jusqu'à ce que les signaux de sortie atteignent une amplitude de 0,9 VCC
Accessoires Outil de montage pour régler la tête captrice ID 622976-02
Adaptateur pour palpeur de mesure pour mesurer les tolérances de montage ID 627142-01
Feuilles de réglage
pour le réglage de la distance fonctionnelle
10 µm ID 619943-01
20 µm ID 619943-02
30 µm ID 619943-03
40 µm ID 619943-04
50 µm ID 619943-05
60 µm ID 619943-06
70 µm ID 619943-07
80 µm ID 619943-08
90 µm ID 619943-09
100 µm ID 619943-10
Jeu complet (un exemplaire de chaque feuille de
10 µm à 100 µm) : ID 619943-11 Feuille de réglage
ERO 6000, ERO 6100
Les systèmes de mesure angulaire à en- castrer ERO 6000 et ERO 6100 se compo- sent d'une tête captrice et d'un disque gra- dué avec moyeu. Ces composants sont positionnés et ajustés les uns par rapport aux autres sur la machine.
Montage ERO 6000
Une surface d'appui client avec un diamè- tre intérieur défi ni est conseillée pour le montage facile de la tête captrice. La tête captrice est appuyée sur la surface de montage, et fi xée avec deux vis. Un régla- ge supplémentaire est ainsi inutile. Le dis- que gradué avec son moyeu est ensuite fi xé sur la face frontale de l'arbre avec des vis. Le centrage est mécanique ou électri- que avec trois points de centrage. La dis- tance fonctionnelle entre la tête captrice et le disque gradué est déjà défi nie par la sur- face de montage - là également, pas de ré- glage supplémentaire.
Montage ERO 6100
Montage axial du disque gradué avec son moyeu sur l'arbre et centrage optique. Une équerre de montage est conseillée pour un montage facile de la tête captrice. Un ré- glage axial doit être possible. Une arête d'appui avec un diamètre intérieur connu doit être présente. La tête captrice est positionnée contre la surface d'appui de l'équerre de montage, et fi xée par deux vis. La distance fonctionnelle entre la tête captrice et le disque gradué est obtenue avec la feuille de réglage, puis l'équerre de montage est fi xée.
Les signaux de sortie sont contrôlés avec le PWT. Le boîtier électronique APE 381 est nécessaire pour les ERO 6x80 (voir Outils de contrôle HEIDENHAIN).
Montage ERO 6000
Montage ERO 6100
Versions et schémas de montage mécanique Série ERA 4000
Description Tambour gradué Périodes de division
Type Tête corres- pondante Vitesses de rotation
élevées
Collerette centrage 20 µm ERA 4200 ERA 4280
40 µm ERA 4400 ERA 4480
80 µm ERA 4800 ERA 4880
Grandes précisions requises et vitesses de rotation élevées
Centrage trois points 20 µm ERA 4202 ERA 4280
= Marques pour le centrage du tambour 3 x 120°
Montage des tambours gradués Les systèmes de mesure angulaire encas-
trables ERA 4000 se composent d'un tam- bour gradué et d'une tête captrice.
Les têtes captrices de la série ERA 4000 se caractérisent par leurs dimensions parti- culièrement compactes. Les tambours gradués des ERA 4000 sont livrables en trois versions correspondant chacune à une application donnée. La version ERA 4x80 est disponible avec différentes périodes de division en fonction de la précision requise.
Les têtes captrices correspondantes sont indiquées dans le tableau ci-contre. Des mesures particulières doivent être mises en œuvre pour protéger les ERA des salis- sures. Pour certains diamètres du tambour, les ERA 4480 sont aussi livrables avec un boîtier de pressurisation. Pour cela, une tête captrice spéciale (avec raccordement d'air comprimé) est nécessaire. Le boîtier de pressurisation correspondant au diamè- tre du tambour doit être commandé sépa- rément.
La conception des systèmes de mesure angulaire à encastrer ERA permet un mon- tage rapide sans avoir recours à de nom- breux outils de réglage.
Montage du tambour gradué ERA 4x00 Le tambour gradué est glissé sur l'arbre moteur et fi xé par des vis. Le centrage s'effectue avec la collerette de centrage si- tuée sur le diamètre intérieur du tambour.
Un réglage du tambour est donc inutile.
HEIDENHAIN recommande une légère su- répaisseur de l'arbre pour le montage du tambour gradué. Pour le montage, les tam- bours gradués peuvent être chauffés lente- ment (environ 10 min.) sur une plaque chauffante jusqu'à 100°C max.
Montage du tambour gradué ERA 4202 Le tambour gradué est centré au moyen des trois positions décalées de 120° sur le diamètre extérieur, et fi xé par des vis. Les avantages du centrage en trois points et la structure massive du tambour permettent d'atteindre à l'issue du montage une précision très élevée sans avoir à effectuer de longs réglages. Les positions destinées au centrage sont marquées sur le tambour gradué.
Montage de la tête captrice
Excentrique pour réglage précis Feuille de réglage
Montage de la tête captrice
Pour monter la tête captrice, on place la feuille de réglage sur le pourtour du tam- bour gradué. La tête captrice y est appli- quée, puis vissée, la feuille de réglage est ensuite retirée. Sur les systèmes de mesu- re ERA 4000 avec une période de division de 20 µm, on peut en outre effectuer un ré- glage fi n du champ de balayage au moyen d'un excentrique.
Montage du boîtier de pressurisation Pour certains diamètres, les systèmes de mesure angulaire encastrables ERA 4480 sont livrables avec un boîtier de pressurisa- tion. On accroît la protection contre les sa- lissures en y injectant de l'air comprimé.
Le tambour gradué et la tête captrice sont montés comme indiqué précédemment.
La feuille de réglage fournie spécialement avec le boîtier de pressurisation est posée autour du tambour gradué. Elle protège le tambour gradué lors du montage du boîtier de pressurisation, et garantit un écart constant. Pour terminer, le boîtier de pres- surisation est glissé pour recouvrir le tam- bour. Après fi xation, la feuille de réglage est retirée. Remarques sur le raccorde- ment d'air comprimé, voir Informations mécaniques d'ordre général.
Boîtier de pressurisation
Raccordement d'air comprimé
Feuille de réglage
Montage d'un ERA 4480 avec boîtier de pressurisation Feuille de réglage
Versions et schémas de montage mécanique ERA 6000
Les systèmes de mesure angulaire à en- castrer ERA 6000 se composent d'une tête captrice et d'un ruban de mesure qui se monte sur un diamètre extérieur d'un élément de machine. Ces composants sont positionnés et ajustés les uns par rap- port aux autres sur la machine.
Il existe plusieurs versions de rubans de mesure.
ERA 6000 :
• version cercle entier avec tendeur
ERA 6002 :
• version pour segment angu- laire, ruban de mesure à coller
ERA 6006 :
• version cercle entier avec tendeur, ruban de mesure avec couche intermédiaire élastique pour une surface d'appui de moindre qualité avec de fai- bles contraintes dynamiques.
Montage ruban de mesure ERA 6000 Le ruban de mesure est livré avec deux tendeurs pré-montés. Une rainure exté- rieure ou une arête d'appui, ainsi qu'un évi- dement pour le réglage du tendeur sont nécessaires au montage. Le ruban de me- sure est appliqué contre l'arête de la rainu- re et tendu en butée avec le tendeur. Le tendeur est ensuite sécurisé avec de la colle ou avec le kit de montage.
Montage ruban de mesure ERA 6002 Le ruban de mesure en acier est collé di- rectement sur la face d'appui au moyen du fi lm de montage PRECIMET. Un rouleau (accessoire) permet d'assurer une pression constante. Une rainure ou une arête de bu- tée est conseillée pour positionner latérale- ment le ruban de mesure.
Montage ruban de mesure ERA 6006 Le ruban de mesure est fourni avec un ten- deur déjà monté de faible épaisseur. Le ru- ban de mesure est monté directement sur le pourtour, un évidement pour le tendeur est inutile. Le ruban de mesure est d'abord aligné dans le plan axial, tendu en butée et fi xé avec le tendeur. Celui-ci est alors sécu- risé avec de la colle.
Les marques de référence inutiles sont désactivées après montage.
Accessoires
Rouleau pour ruban de mesure avec PRECIMET
ID 276885-01
Kit de montage pour fi xer le tendeur avec ERA 6000
ID 685303-01
Montage ruban de mesure ERA 6000
Montage ruban de mesure ERA 6002
Montage ruban de mesure ERA 6006
Montage de la tête captrice
Plusieurs solutions sont possibles pour le montage de la tête captrice. La distance fonctionnelle avec le ruban de mesure est réglable au moyen de l'outil de montage (accessoire) ou d'une feuille de réglage.
Réglage de la tête captrice ERA 6080 Le phasemètre PWT 18 HEIDENHAIN per- met de contrôler les signaux de sortie. Lors du déplacement de la tête captrice le long du ruban de mesure, le PWT 18 affi che graphiquement la qualité des signaux ainsi que la position des marques de référence.
Réglage de la tête captrice ERA 6070 L'appareil de contrôle PG 27 ou le connec- teur de contrôle PS 27 HEIDENHAIN sert au contrôle des signaux de sortie. Lors du déplacement de la tête captrice le long du ruban de mesure, des LEDs signalent l'état des signaux incrémentaux et du signal de référence.
Les PWT, PG et PS sont décrits dans Appareils de mesure HEIDENHAIN.
Accessoires
Outil de montage pour tête captrice ID 679213-xx
Câble adaptateur pour ERA 6080 et connexion au PWT
ID 331693-xx
Piste incrémentale Marque de référence Montage
Tête captrice ERA 60x0
Réglage avec PWT
Les systèmes de mesure angulaire des sé- ries ERA 7000 et ERA 8000 se composent d’une tête captrice et d’un ruban de mesu- re monobloc en acier qui sert de support à la gravure. Ce ruban en acier est livrable dans des longueurs jusqu’à 30 m.
La fi xation est réalisée
pour la série ERA 7000, sur un
• diamètre
intérieur
pour la série ERA 8000, sur un
• diamètre
extérieur
d'un élément de la machine.
Les systèmes de mesure angulaire ERA 74x0 C et ERA 84x0 C sont destinés à des applications sur cercle entier. Ils conviennent donc tout particulièrement à des arbres creux avec un grand diamètre intérieur (à partir d'environ 300 mm) et à des applications qui requièrent une mesure précise sur une grande périphérie – entre autres, p. ex. des grands plateaux circulai- res, télescopes.
Pour les applications dont on ne souhaite mesurer qu'un secteur angulaire, des solu- tions segments angulaires sont disponi- bles.
Versions et schémas de montage mécanique Séries ERA 7000 et ERA 8000
Montage du ruban de mesure dans les applications cercle entier
ERA 74x0 C: une rainure intérieure d'un diamètre bien défi ni est nécessaire pour le montage du ruban de mesure. En partant du plan de jonction, le ruban est d'abord posé et appliqué dans la gorge. Sa lon- gueur est prévue pour qu'il se maintienne de lui-même dans la rainure.
ERA 84x0 C: Le ruban de mesure est livré avec des tendeurs pré-montés aux extré- mités. Une rainure extérieure ainsi qu'un évidement pour le tendeur sont nécessai- res au montage. Après avoir appliqué le ru- ban de mesure dans la rainure, celui-ci est positionné en butée avec le tendeur.
De très faibles déphasages ou déforma- tions des signaux apparaissent à la jonction grâce à un usinage précis des deux extré- mités du ruban. Le ruban est fi xé ponctuel- lement avec de la colle à proximité de la jonction pour éviter un glissement dans la rainure.
Montage du ruban de mesure pour segments angulaires
ERA 74x1 C: Une rainure intérieure avec un diamètre donné est nécessaire pour le logement du ruban. Les deux rondelles d'excentriques de la rainure sont réglées de telle manière que le ruban de mesure sous tension se maintient lui-même dans la rainure.
ERA 84x1 C: Le ruban de mesure est livré avec deux embouts pré-montés. Une rainu- re extérieure avec des évidements pour les embouts sont nécessaires pour le monta- ge du ruban. Les embouts sont munis de ressorts de tension qui servent à augmen- ter la précision pour une précontrainte opti- male du ruban de mesure et à répartir uni- formément l'allongement sur la longueur du ruban.
ERA 84x2 C: une rainure extérieure ou une butée axiale d'un coté est conseillée pour recevoir le ruban de mesure. Le ruban est livré sans tendeurs Il doit être précontraint pour le montage et fi xé par les deux trous oblongs.
Rondelles d'excentrique
Ressort
PWT Calcul du diamètre de fond de rainure
Le périmètre doit être un multiple de 1 000 périodes de divisions pour garantir la fonction des marques de référence à dis- tances codées. La relation entre le diamè- tre du fond de la rainure et le nombre de traits fi gure dans le tableau ci-dessous.
Détermination de l'angle du segment Dans le cas des solutions de segments, l'angle du segment de la plage de mesure doit être un multiple de 1 000 périodes de divisions. De même, le périmètre du cercle théorique entier doit correspondre à un mul- tiple de 1 000 périodes de divisions, car cela simplifi e l'adaptation à la commande CN.
Montage de la tête captrice
Pour monter la tête captrice, on applique la feuille de réglage sur la périphérie du tam- bour gradué. La tête captrice y est appli- quée, puis fi xée par vis, la feuille de réglage est ensuite retirée. Un réglage fi n du champ de balayage peut être effectué au moyen d'un excentrique.
Contrôle des signaux de sortie à la jonction du ruban de mesure
Les signaux de sortie à la jonction du ruban de mesure doivent être contrôlés – avant même le durcissement de la colle – afi n de vérifi er le montage correct des rubans de mesure des ERA 74x0 C et ERA 84x0 C.
Le phasemètre PWT de HEIDENHAIN per- met de contrôler les signaux de sortie. Lors du déplacement de la tête captrice le long du ruban de mesure, le PWT permet de vi- sualiser la qualité des signaux ainsi que la position des marques de référence.
Le phasemètre PWM 9 affi che quantitati- vement les écarts des signaux de sortie par rapport au signal idéal (voir Outils de mesure HEIDENHAIN).
Feuille de réglage Diamètre du fond de rainure
en mm
Plage de mesure en degrés pour les segments angulaires
ERA 7000 C n · 0,01273112 +0,3 n1 · 4,583204 : (D–0,3) ERA 8000 C n · 0,0127337 –0,3 n1 · 4,584121 : (D+0,3) n = nombre de traits sur cercle entier ; n1 = nombre de traits dans la plage de mesure D = diamètre de fond de rainure [mm]
Cercle entier théorique
Diamètre du fond de rainure Plage de mesure
c]
Diamètre du fond de rainure [mm] Précision du système pour différents
diamètres
Les précisions des systèmes qui fi gurent dans les caractéristiques des ERA 7000 et ERA 8000 ne concernent qu'un seul dia- mètre pour l'exemple. Les précisions des systèmes pour d'autres diamètres – égale- ment pour les segments angulaires – fi gu- rent dans le diagramme.
