VIONiC Messsystem. Datenblatt L E

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1 L E VIONiC Messsystem Das mit integrierter Filteroptik und Interpolationstechnologie von Renishaw ist ein digitales, inkrementelles, optisches Komplettmesssystem mit hoher Leistungsfähigkeit. Es bietet den Vorteil, dass keine zusätzlichen Adapter oder gesonderte Schnittstellen erforderlich sind. VIONiC eignet sich für verschiedenste anspruchsvolle Einsatzbereiche, wie beispielsweise Anwendungen, die eine dynamische Bewegungssteuerung (Motion Control), hervorragende Genauigkeit und hohe Geschwindigkeiten erfordern. Die in den Varianten VIONiC und VIONiCplus erhältlichen Abtastköpfe bieten eine Vielzahl an Konfigurationen, um die Geschwindigkeit und Leistung Ihres Motion Control Systems zu optimieren. Beide Modelle lassen sich dank großzügiger Einstelltoleranzen und automatischer Kalibrierung schnell und leicht installieren. Die dynamische Signalverarbeitung des VIONiC Standardmodells gewährleistet eine verbesserte Signalstabilität mit einem zyklischen Fehler (SDE) von typischerweise <±30 nm und einer Auflösung bis 20 nm. Eine sogar noch bessere Leistung bietet das VIONiCplus System mit einem zyklischen Fehler von nur <±10 nm und einer Auflösung bis zu 2,5 nm. Es erzielt damit eine Regelgüte, die in der Klasse der inkrementalen Systeme mit 20 µm Teilungsperiode weltweit konkurrenzlos ist. Kompakter Abtastkopf (35 x 13,5 x 10 mm) Kompatibel mit linearen und rotativen Maßverkörperungen mit optisch integrierten IN-TRAC Referenzmarken (Bezugspunkt) Filteroptik der dritten Generation, optimiert für noch geringeres Rauschen Die dynamische Signalverarbeitung sorgt für einen extrem niedrigen zyklischen Fehler (SDE) von typischerweise <±30 nm (VIONiC) bzw. nur <±10 nm (VIONiCplus) Auto Gain Control, Auto Balance Control und Auto Offset Control gewährleisten konstante Signalstärke und langfristige Zuverlässigkeit Integrierte Einstell-LED für eine einfache Installation Maximale Geschwindigkeit bis 12 m/s (3,63 m/s bei 0,1 µm Auflösung) Digitale Signale direkt vom Abtastkopf: VIONiC Auflösungen von 5 μm bis 20 nm VIONiCplus Auflösungen von 0,1 μm bis 2,5 nm Integrierte richtungskennende Endschalter (nur linear) Betriebstemperatur bis zu 70 C Optionales Diagnosewerkzeug (ADT) zur Optimierung der Einstellungen und Unterstützung bei der Systemdiagnose

2 Systemeigenschaften Höhere Geschwindigkeit benötigt? In der höchsten Taktrate (50 MHz Zählergeschwindigkeit) gibt der VIONiC Abtastkopf Quadratursignale mit einem Mindestflankenabstand von 25,3 ns aus, um die maximal mögliche Geschwindigkeit mit einer feinen Auflösung zu bieten. Höhere Genauigkeit benötigt? VIONiC Abtastköpfe sind mit verschiedensten linearen und rotativen Maßverkörperungen kompatibel, die von linearen Maßbändern mit niedrigem Ausdehnungskoeffizienten und Genauigkeiten bis ±1 µm/m bis hin zu Messringen mit einer Gesamtgenauigkeit von besser ±1 Winkelsekunde reichen. Erstklassige Motion Control benötigt? VIONiCplus wendet neueste Interpolationsalgorithmen und Signalverarbeitungstechniken von Renishaw an, die den zyklischen Fehler (SDE) auf <±10 nm reduzieren. Ein niedriger zyklischer Fehler ist gleichbedeutend mit geringen Gleichlaufschwankungen, was bei Anwendungen mit gleichbleibender Geschwindigkeit wie scannenden Messsystemen wichtig ist. Der intelligent interpolierende VIONiCplus Chip kann eine 8000-fache Interpolation erzielen, die einer Auflösung von 2,5 nm direkt am Abtastkopf entspricht. Dieses System kommt zum Einsatz, wenn vor allem Präzision und Wiederholgenauigkeit gefragt sind. 40 Interpolierter Fehler 10 Messsystemzyklen Fehler (nm) Abtastkopfposition VIONiC VIONiCplus Typisches Zyklischer Fehler-Diagramm für lineare VIONiC und VIONiCplus Abtastköpfe VIONiC Abtastköpfe VIONiC Abtastkopf: Digitales, inkrementelles, offenes optisches Komplettmesssystem mit 20 μm Teilungsperiode und hoher Leistungsfähigkeit. Es bietet Auflösungen bis zu 20 nm und eine Vielzahl an Konfigurationen, um die Geschwindigkeit Ihres Motion Control Systems zu optimieren. Die dynamische Signalverarbeitung des VIONiC Standardmodells gewährleistet eine verbesserte Signalstabilität mit einem zyklischen Fehler (SDE) von typischerweise <±30 nm zur Erzielung einer überragenden Regelgüte. VIONiC in Verbindung mit einem RTLC20 Edelstahl-Maßband kann in verschiedensten Anwendungen zur linearen Bewegungssteuerung zum Einsatz kommen. Es verbindet die Vorteile eines flexiblen Maßbands mit einer konkurrenzlosen Robustheit. 2 VIONiCplus Abtastkopf: Neben allen Vorteilen des VIONiC Abtastkopfs bietet der VIONiCplus Abtastkopf: eine feinere Auflösung bis zu 2,5 nm und mit nur <±10 nm den besten zyklischen Fehlerwert seiner Klasse, geeignet für anspruchsvollste Anwendungen. VIONiCplus kann mit dem RELM Invar-Maßstab für hochgenaue Anwendungen, die Null-Wärmeausdehnung verlangen, eingesetzt werden, um eine Messleistung auf höchstem Niveau zu erzielen.

3 Kompatible Maßverkörperungen Edelstahlmaßband (RTLC20): RTLC20 zur Verwendung mit dem revolutionären FASTRACK Trägersystem und RTLC20-S Maßbänder mit selbstklebender Rückseite zur direkten Montage auf dem Installationsuntergrund. --Genauigkeit: ±5 µm/m Genauigkeit (einschließlich Steigung und Linearität) --Linearität: ±2.5 µm/m, erzielbar mit Zweipunkt-Fehlerkorrektur --Maximale Länge: 10 m --Thermischer Ausdehnungskoeffizient: 10,1 ±0,2 µm/m/ C bei 20 C Edelstahlmaßstab (RSLM): Edelstahlmaßstab, bietet eine höhere Genauigkeit als Glasmaßstäbe sowie größere Längen. --Genauigkeit: ±4 µm Gesamtgenauigkeit über die komplette Länge von 5 m --Maximale Länge: 5 m --Thermischer Ausdehnungskoeffizient: 10,1 ±0,2 µm/m/ C bei 20 C ZeroMet Maßstab (RELM): Robuster Maßstab aus Nickellegierung mit geringer thermischer Ausdehnung. --Genauigkeit: ±1 µm Gesamtgenauigkeit über die komplette Länge von 1 m --Maximale Länge: 1,5 m --Thermischer Ausdehnungskoeffizient: 0,75 ±0,35 µm/m/ C bei 20 C Edelstahl-Ring (RESM): Ring mit einzigartiger Konusmontage bietet einen großen Durchlass für eine einfache Integration. --Teilungsgenauigkeit: ±0,38 Winkelsekunden (550 mm Durchmesser RESM Ring) --Ringdurchmesser: 52 mm bis 550 mm --Thermischer Ausdehnungskoeffizient: 15,5 ±0,5 µm/m/ C bei 20 C Edelstahl-Ring (REXM): Hochgenauer Ring. --Installierte Gesamtgenauigkeit: Unter Verwendung von zwei VIONiC Abtastköpfen und eines DSi Interfaces können Exzentrizitätsfehler einfach eliminiert werden, sodass eine Gesamtgenauigkeit von ±1 Winkelsekunde erzielt wird --Ringdurchmesser: 52 mm bis 417 mm --Thermischer Ausdehnungskoeffizient: 15,5 ±0,5 µm/m/ C bei 20 C VIONiC Zubehör Einfache Fehlersuche und Instandhaltung Das optionale Diagnosewerkzeug (ADT), Artikelnummer A , liefert in Echtzeit umfassende Rückmeldungen über den Zustand der e und kann zur Unterstützung bei schwierigen Installationen sowie zur Fehlersuche eingesetzt werden. Es bietet: Funktionen für die Fernkalibrierung Signaloptimierung über die Achslänge Angabe der Abtastkopfneigung Endschalter- und Referenzmarkenanzeigen Digitalanzeige der Abtastkopfposition und Lissajous-Darstellungen. Die Diagnosesoftware ADT steht zum kostenlosen Download unter zur Verfügung. Unter Verwendung des empfohlenen USB Kabels (A ) kann das ADT direkt an den PC angeschlossen werden. 3

4 VIONiC Installationszeichnung (auf RTLC20-S Maßband) Abmessungen und Toleranzen in mm Referenzmarkenkennung (A ) (Abmessungen wie P-Endschaltermagnet) ,8 7,8 Optische Mittellinie (Inkremental und Referenzmarke) IN-TRAC Referenzmarke Gierwinkeltoleranz: ±0,4 (VIONiC und VIONiCplus) ±0,125 (nur VIONiCplus) 0,25 Rollwinkel ± 0,5 0,08 8,75 8 Montageflächen 13,5 2,75 ±0,5 3, P-Endschaltermagnet (A ) Einstell-LED Q Endschaltermagnet (A ) (Abmessungen wie P Endschaltermagnet) 4,25 4,15 Position des Referenzmarkenkennungs- Sensors Position des P und Q Endschaltersensors 6 min. Vorwärtsrichtung des Abtastkopfes in Bezug auf die Maßverkörperung Detail A 10 12,1* R>30 Dynamischer Biegeradius R>10 Statischer Biegeradius 35 2 x M2,5 durchgängig, angesenkt auf Ø3 x 2,3 tief, beide Seiten. HINWEIS: Die empfohlene Einschraubtiefe beträgt min. 5 (7,5 einschließlich Ansenkung) und der empfohlene Drehmoment 0,25 bis 0,4 Nm. Maßbandoberfläche Maßbanddicke 0,2 Klebeschichtdicke 0,2 11,5 23 Ø 4,25 ±0,25 1,5 Neigungswinkeltoleranz: ±1 (VIONiC und VIONiCplus) ±0,5 (nur VIONiCplus) A 0,6 Abstand zwischen Abtastkopf und Maßband Abtastkopfabstand: 2,1 ±0,15 (VIONiC und VIONiCplus) 2,1 ±0,05 (nur VIONiCplus) 4,6* Optische Mittellinie * Abmessung von Maßband-Oberfläche. Wert gemessen vom Installationsuntergrund. Geschraubter Auswahlmagnet für Referenzmarke und Endschalter erhältlich. Nähere Informationen finden Sie im RTLC20-S Installationshandbuch. Größe der Montageflächen. Empfohlene Ausrichttoleranz für einen optimalen zyklischen Fehler (SDE). Nähere Informationen finden Sie auf der Zyklischer Fehler-Tabelle auf Seite 6. HINWEIS: VIONiC, dargestellt auf RTLC20-S. Detaillierte Installationszeichnungen zu anderen Maßverkörperungen entnehmen Sie bitte dem entsprechenden VIONiC Installationshandbuch oder Datenblatt zur jeweiligen Maßverkörperung. HINWEIS: Externe Magnetfelder größer als 6 mt, in der Nähe des Lesekopfes, können zu falschen Aktivierungen von Endschalter- und Referenzmarkensensoren führen. 4

5 Allgemeine Spezifikationen Stromversorgung 5V 5%/ +10% Typischerweise 200 ma fertig konfektioniert Restwelligkeit Temperatur Lagerung 20 C bis +70 C Luftfeuchtigkeit Schutzklasse Beschleunigung Schock 5 V DC-Spannungsquelle entsprechend den Bestimmungen IEC/BS/EN für SELV-Stromkreise 200 mvss max. bei Frequenzen bis max. 500 khz Betrieb 0 C bis +70 C 95% relative Luftfeuchtigkeit (nicht kondensierend) nach EN IP40 Betrieb 400 m/s², 3 Achsen Betrieb 500 m/s², 11 ms, ½ Sinus, 3 Achsen Schwingungen Betrieb 100 m/s² max. bei 55 Hz bis 2000 Hz, 3 Achsen Masse Abtastkopf 8,6 g Kabel 26 g/m EMV-Konformität BS EN : 2006 Abtastkopfkabel Einfach geschirmt, Außendurchmesser 4,25 ±0,25 mm Dyn. Beanspruchung >20 x 10 6 bei einem Biegeradius >30 mm UL-anerkannte Komponente Steckeroptionen Code Steckertyp A 9-pol. SUB-D Stecker D 15-pol. SUB-D Stecker (Standard-Pinbelegung) H 15-pol. SUB-D Stecker (alternative Pinbelegung) X 12-pol. Rundstecker Geschwindigkeit Zählerfrequenz getakteter Ausgang (MHz) nur VIONiC VIONiC und VIONiCplus nur VIONiCplus Mindestflankenabstand* (ns) Maximale Geschwindigkeit (m/s) Maximale Geschwindigkeit (m/s) Maximale Geschwindigkeit (m/s) 5 µm (D) 1 µm (X) 0,5 µm (Z) 0,2 µm (W) 0,1 µm (Y) 50 nm (H) 40 nm (M) 25 nm (P) 20 nm (I) 10 nm (O) 5 nm (Q) 2.5 nm (R) ,25 3,63 1,81 1,45 0,906 0,725 0,363 0,181 0,091 25, ,80 2,90 1,45 1,16 0,725 0,580 0,290 0,145 0,073 31, ,06 3,63 1,81 0,906 0,725 0,453 0,363 0,181 0,091 0,045 51, ,06 3,22 1,61 0,806 0,645 0,403 0,322 0,161 0,081 0,040 57, ,36 5,18 2,07 1,04 0,518 0,414 0,259 0,207 0,104 0,052 0,026 90, ,53 4,27 1,71 0,850 0,427 0,341 0,213 0,171 0,085 0,043 0, ,91 3,45 1,38 0,690 0,345 0,276 0,173 0,138 0,069 0,035 0, ,37 2,69 1,07 0,540 0,269 0,215 0,134 0,107 0,054 0,027 0, ,63 1,81 0,730 0,360 0,181 0,145 0,091 0,073 0,036 0,018 0, ,53 0,910 0,450 0,180 0,090 0,045 0,036 0,023 0,018 0,009 0,005 0, *Für einen Abtastkopf mit 1 m langem Kabel. Drehzahl abhängig vom Ringdurchmesser, Umrechnung nach: Drehzahl (min-1) = V π D Mit V = maximale Umfangsgeschwindigkeit (m/s) und D = RESM bzw. REXM Außendurchmesser (mm). 5

6 Systemeigenschaften Referenzmarke Form Auswahl Wiederholgenauigkeit IN-TRAC Referenzmarke direkt in den Inkrementinformationen eingebettet. Informationen zu den Positionen der Referenzmarken finden Sie in den RTLC20-S und FASTRACK, RELM, RSLM, RESM bzw. REXM Datenblättern. Bidirektional wiederholgenau über den gesamten Geschwindigkeits- und Temperaturbereich. Elektronisch abgestimmt, keine Justage nötig. Ausgabe aller Referenzmarken. (Alarmformat und Referenzmarkenoption: B oder F.) Ausgabe einer einzigen Referenzmarke durch Auswahlmagneten an vom Kunden gewünschter Position. (Alarmformat und Referenzmarkenoption: A oder E.) Auswahlmagnetoptionen: selbstklebend A oder verschraubbar A Entsprechend der Auflösung reproduzierbar über den gesamten Geschwindigkeits- und Temperaturbereich. Richtungskennende Endschalter (nur lineare Systeme) Form Magnetische Geber für P- und Q-Endschalter Selbstklebend Verschraubbar P Endschalter 10 mm A A Q Endschalter 10 mm A A P Endschalter 20 mm A Q Endschalter 20 mm A P Endschalter 50 mm A Q Endschalter 50 mm A Schaltpunkt Führungskante des Magneten aus Verfahrrichtung. Schaltpunkt-Toleranz (RTLC20-S Maßband dargestellt) Verfahrrichtung des Abtastkopfes 3 mm Toleranz des Schaltpunktes Nominaler Schaltpunkt Montage Position Wiederholgenauigkeit Selbstklebend oder verschraubt. An gewünschten Positionen; vom Kunden auswählbar. <0,1 mm. Dynamische Signalverarbeitung Signalaufbereitung in Echtzeit für optimale Leistung bei einer Vielzahl verschiedener Betriebszustände. Auto Gain Control (AGC) Auto Offset Control (AOC) Automatic Balance Control (ABC) Minimaler zyklischer Fehler von typischerweise: VIONiC VIONiCplus rotativ >135 mm und linear VIONiCplus rotativ <135 mm <±30 nm <±10 nm <±20 nm Kalibrierung Einfache automatische Kalibrierung. Optimierung von Inkremental- und Referenzmarkensignalen. 6

7 Ausgangssignale Digitalausgänge Funktion Signal Farbe 9-pol. SUB-D Stecker (A) 15-pol. SUB-D Stecker (D) 15-pol. SUB D Stecker alternative Pinbelegung (H) 12-pol. Rundstecker (X) Spannungsversorgung 5 V Braun 5 7, 8 4, 12 G 0 V Weiß 1 2, 9 2, 10 H Inkrementell A + Rot M Blau L B + Gelb J Grün K Referenzmarke Z + Violett D Grau E Endschalter P Pink 11 8 A Q Schwarz 10 6 B Alarm E Orange 3 13 F Kalibrierung CAL Löschen C Schirmung Schirmung Gehäuse Gehäuse Gehäuse Gehäuse Elektrische Anschlüsse Erdung und Schirmung VIONiC Abtastkopf Abtastkopf-Abschluss/ Steckverbinder Folgeelektronik 5 V Ausgangssignale Schirmung 0 V WICHTIG: Der Schirm sollte mit der Maschinenerde (Feldmasse) verbunden werden. Maximale Länge des Abtastkopfkabels: 3 m Maximale Kabellänge: Richtet sich nach Kabeltyp, Länge des Abtastkopfkabels und Taktgeschwindigkeit. Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte Ihre nächste Niederlassung. Empfohlene Signalabschlüsse 0 V Alarmsignal (single-ended) (nur D, H und X Kabelvorbereitung) 5 V Abtastkopf A B Z+ 220 pf Folgeelektronik Abtastkopf 4k7 Folgeelektronik Kabel Z 0 = 120R 120R 1k8 E 100R A B Z- 220 pf 4k7 100nF 0 V Standard RS422A Leitungstreiber. Zusätzliche Kondensatoren reduzieren eventuelles Signalrauschen. Endschalterausgang (nur D, H und X Kabelvorbereitung) Betrieb mit Fernkalibrierung 5 V bis 24 V P Q R* * Wählen Sie R so groß, dass 10 ma nicht überschritten werden. Alternativ ein Relais oder einen Optokoppler verwenden. CAL 0 V Der ferngesteuerte Betrieb der CAL/AGC Funktion wird über das CAL-Signal ermöglicht. 7

8 Ausgangsspezifikationen Digitale Ausgangssignale Signalform - Rechtecksignal, Differenzial-Leitungstreiber EIA RS422A (außer Endschalter P und Q) Inkremental 2 Ausgänge A und B, um 90 phasenverschoben Signalperiode P Auflösung S Abtastkopftyp Code für Auflösungsoption P (µm) S (µm) nur VIONiC D 20 5 X 4 1 Z 2 0,5 A B VIONiC und VIONiCplus W 0,8 0,2 Y 0,4 0,1 H 0,2 0,05 M 0,16 0,04 P 0,1 0,025 I 0,08 0,02 Referenz Z Synchronisierter Puls Z, Pulslänge entsprechend der Auflösung. Bidirektional wiederholgenau. nur VIONiCplus O 0,04 0,01 Q 0,02 0,005 R 0,01 0,0025 HINWEIS: Optional ist eine breite Referenzmarkenoption entsprechend der Signaldauer erhältlich. Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte Ihre nächste Niederlassung. Endschalter Ausgang offener Kollektor, asynchroner Puls Aktiv high Wiederholgenauigkeit <0,1 mm P Q ~ Länge des Endschaltergebers Alarm Asynchroner Puls Leitungsgetrieben E- >15 ms Alarmtrigger, wenn die Signalamplitude weniger als 20% oder mehr als 135% beträgt. Alarm wird auch ausgelöst, wenn die Geschwindigkeit des Abtastkopfes zu hoch ist, um einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten. oder Tri-State Alarm Differentiell übertragene Signale haben einen offenen Kollektor für >15 ms, wenn ein Alarmzustand vorliegt. Invertierte Signale sind aus Übersichtsgründen nicht dargestellt 8

9 Abtastkopf Artikelnummern V2 B B X 30 D 50 B Modell V2 20 µm VIONiC S2 20 µm VIONiCplus Abtastkopftyp B Standard (linear und rotativ >135 mm) C Rotativ <135 mm Kompatibilität der Maßverkörperung B RSLM/RELM C RTLC20 J RESM/REXM >135 mm K RESM/REXM 60 mm bis 135 mm L RESM/REXM <60 mm M RGSZ Teilrotation >135 mm N RGSZ Teilrotation 135 mm Auflösung Kabellänge 02 0,2 m 05 0,5 m 10 1 m 15 1,5 m 20 2 m 30 3 m VIONiC VIONiCplus D 5 µm - X 1 µm - Z 0,5 µm - W 0,2 µm - Y 0,1 µm H 50 nm M 40 nm P 25 nm I 20 nm O 10 nm - Q 5 nm - R 2,5 nm - Kabelvorbereitung A 9-poliger SUB-D-Stecker (nur Tri-State-Alarm, keine Endschalter) D 15-pol. SUB-D Stecker (Standard-Pinbelegung) H 15-pol. SUB-D Stecker (alternative Pinbelegung) X 12-pol. Rundstecker Zählerfrequenz des Empfängers 50, 40, 25, 20, 12, 10, 08, 06, 04, 01 (MHz) Alarmformat und Referenzmarkenoptionen A Leitungstreiber-Alarm, Referenzmarke vom Kunden wählbar B Leitungstreiber-Alarm, alle Referenzmarken werden ausgegeben E Tri-State-Alarm, Referenzmarke vom Kunden wählbar F Tri-State-Alarm, alle Referenzmarken werden ausgegeben 9

10 Renishaw plc Karl-Benz Straße Pliezhausen Deutschland T F E germany@renishaw.com Mit der Baureihe VIONiC kompatible Produkte RELM Installationshandbuch M Datenblatt L RSLM Installationshandbuch M Datenblatt L RTLC20/FASTRACK Installationshandbuch M Datenblatt L Baureihe VIONiC RTLC20-S Installationshandbuch M Datenblatt L RESM Installationshandbuch M Datenblatt L ADT REXM Installationshandbuch M Datenblatt L Schnellstart-Anleitung M (EN) Datenblatt L (EN) Benutzerhandbuch M (EN) DSi Weltweite Kontaktinformationen finden Sie auf unserer Website HAFTUNGSAUSSCHLUSS RENISHAW IST UM DIE RICHTIGKEIT UND AKTUALITÄT DIESES DOKUMENTS BEMÜHT, ÜBERNIMMT JEDOCH KEINERLEI ZUSICHERUNG BEZÜGLICH DES INHALTS. EINE HAFTUNG ODER GARANTIE FÜR DIE AKTUALITÄT, RICHTIGKEIT UND VOLLSTÄNDIGKEIT DER ZUR VERFÜGUNG GESTELLTEN INFORMATIONEN IST FOLGLICH AUSGESCHLOSSEN. RENISHAW und das Messtaster-Symbol, wie sie im RENISHAW-Logo verwendet werden, sind eingetragene Marken von Renishaw plc im Vereinigten Königreich und anderen Ländern. apply innovation sowie Namen und Produktbezeichnungen von anderen Renishaw Produkten und Technologien sind Schutzmarken von Renishaw plc und deren Niederlassungen Renishaw plc Alle Rechte vorbehalten Veröffentlicht 0817 *L *