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REXA30 ロータリー(角度位置決め用)リングと RESOLUTE™ アブソリュートエンコーダシステム

機能

  • 対応プロトコル:BiSS®、DRIVE-CLiQ、FANUC、Mitsubishi、Panasonic、Yaskawa
  • リードヘッドサイズ:36×16.5×17.2mm
  • 最高分解能 32bit/回転(8,500rev/min 時)
  • 最高±1arc 秒の取付け精度
  • 真空対応タイプ、拡張温度範囲タイプ、ケーブルサイド取出しタイプもラインナップ

利点

  • 断面の厚いリング
  • 優れたモーションコントロール性能
  • 汚れに対する非常に高い耐性
  • 広い取付け公差
  • 10nm 未満のジッタで位置決めの安定性が向上
  • ±40nm の周期誤差でスムーズな速度制御を実現
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RESOLUTE とは

RESOLUTE は、汚れに対する高い耐性を備え、優れた仕様で位置決めフィードバックの新天地を開く、真のアブソリュートファインピッチ光学式エンコーダシステムです。36,000rev/min で 32bit の分解能を実現した世界初のアブソリュート光学式エンコーダです。周期誤差とジッタが非常に低いため、同等クラスの他のエンコーダよりもはるかに優れたロータリーエンコーダシステムを実現します。

英国女王(法人)賞:2015 年度イノベーション賞

 

2015 年度英国女王(法人)賞のイノベーション部門賞を受賞

REXA30 リングとは

REXA30 は円周上に 30µm ピッチの絶対目盛が直接刻まれたステンレススチールリングです。厚めの断面設計になっているため、偏心を除くあらゆる取付誤差を最小に抑えることができ、偏心も DSi(デュアルシグナルインターフェース)と 2 個のリードヘッドの平均値を使用することで簡単に補正できます。最高±1arc 秒の取付け精度と、優れた繰り返し精度を備えており、結合部がないためカップリングロスの影響を受けません。
REXA30 には各種サイズ(Ø52mm~Ø417mm)を用意しています。いずれも、内径が大きい中空構造であるため、装置への取付けがさまざまな方法で可能です。さらに非接触式のため、従来の密閉式のエンコーダに見られるバックラッシュ、シャフトのよじれ、その他のメカニカルなヒステリシス誤差の影響を受けません。

このエンコーダシステムのメリット

汚れに対する高い耐性

他の光学式エンコーダと比較して、RESOLUTE エンコーダには、汚れに対する高い耐性を実現するための多くの機能が備わっています。RESOLUTE は、最新型の DSP(デジタル信号プロセッサー)を使用して、専用設計のカスタムイメージセンサーが取得したデータを解析します。DSP 内では、複雑なアルゴリズムが、通常ではエンコーダの障害を引き起こすような油汚れの散乱光の影響を排除しています。また、点光源のカスタム LED が、点滅時間を切り替えて、仕様範囲内の速度で信号強度を最大限確保できるようにしています。さらに、絶対位置コードパターンに大きな冗長性を持たせているため、RESOLUTE はスケール上が微粒子の汚れで部分的に隠れた部分があっても機能します。

優れたモーションコントロール性能

RESOLUTE の業界をリードする性能は、最先端の信頼性が高い、画期的な動作方法によるものです。このシステムには、30µm のスケールピッチ、およびシングルトラックの繰り返しのないバーコードスケール方式が採用されています。高度な光学設計の RESOLUTE リードヘッドは、このスケールのほぼ瞬間的なイメージを取得します。取得したイメージが分析されることで、最高 100m/s の速度で厳密な位置の特定ができるようになっています。このシステムは、低いノイズ(ジッタ 10nm 未満)とわずか±40nm の周期誤差で、1nm(1m の 10 億分の 1)という微小な分解能の位置決めを行っています。これにより、優れた信頼性のエンコーダフィードバックが取得され、スムーズな速度制御と確実な位置決め安定性が実現しています。

広い取付け公差

RESOLUTE は、2 本のトラック(1 本はインクリメンタル、もう 1 本はアブソリュート)を横に並べて配置する従来の方法を採用していないため、ヨー方向のわずかな角度のずれによる位相ずれの問題が発生しません。代わりに、絶対位置と位相情報を 1 個のコードに組み合わせた、単一トラックの光学式アブソリュートスケールを採用しています。これにより、RESOLUTE の取付け公差は広くなっているため(ヨー公差±0.5°)、短時間で簡単に取り付けることができ、また軸が静止する場合でも動く場合でも長期にわたって優れた信頼性を確保しています。さらに、取付けの精度を簡単に診断するためにセットアップ LED がリードヘッドに組み込まれています。

対応インターフェース 

DRIVE-CLiQ インターフェース

  • DRIVE-CLiQ プロトコルに必要 RESOLUTE 真のアブソリュート光学式エンコーダ用の DRIVE-CLiQ インターフェース
  • 高精度ロータリーシステム用のデュアルヘッド入力にも対応
  • 通信アラームを表示
  • リードヘッド LED と同期

  

他の対応プロトコルにはインターフェースは不要です。

プロトコル説明データシート対応製品
BiSS®

レニショーでは、アブソリュートエンコーダ用に BiSS C(単一方向)オープンプロトコルをサポートしています。BiSS は高い加速度、スムーズな速度制御、優れた双方向繰り返し精度、確実な位置決めの安定性が求められる動性の高い軸に最適な高速シリアルプロトコルです。
BiSS 対応の RESOLUTE には、各種業界標準コントローラ、ドライバ、DRO、PC カウンタカードを使用できます。またリニアとロータリー(角度位置決め用)システムのどちらとしても使用できます。

RESOLUTE BiSS

BiSS 対応製品ページ

DRIVE-CLiQ

Siemens DRIVE-CLiQ シリアルインターフェースを組み込んだ RESOLUTE は、リニアシステムとロータリー(角度位置決め用)システムのどちらとしても使用できます。DRIVE-CLiQ は、エンコーダと直接測定システムを SINUMERIK および SINAMICS で接続するための、革新的で高機能な通信インターフェースです。

RESOLUTE DRIVE-CLiQ

該当なし

FANUC

FANUC シリアルインターフェースを組み込んだ RESOLUTE は、リニアシステムとロータリーシステムのどちらとしても使用できます。RESOLUTE を FANUC コントローラ搭載の高性能の工作機械に使用することで、高速性、安定性と信頼性の高い純粋なシリアル通信、優れた輪郭作成性能、固定位置での安定性といった、多くのメリットが得られます。さらに非接触式のため、従来の密閉式のエンコーダに見られるバックラッシュ、シャフトのよじれ、ヒステリシス誤差がなくなります。

RESOLUTE FANUC

該当なし

Mitsubishi

Mitsubishi シリアルインターフェースを組み込んだ RESOLUTE は、リニアシステムとロータリーシステムのどちらとしても使用できます。RESOLUTE は J4 シリーズのサーボドライバと、工作機械用の MDS-D2、DH2、DM2 および DJ ドライバに対応しています。

RESOLUTE Mitsubishi

該当なし
PanasonicPanasonic シリアルインターフェースを組み込んだ RESOLUTE は、リニアシステムとロータリーシステムのどちらとしても使用できます。A5 および A6 シリーズのサーボドライバに対応しており、高分解能で繰り返し精度の高いフィードバックを返せるため、サーボ制御と速度制御が向上します。RESOLUTE Panasonic該当なし

Yaskawa

Yaskawa シリアルインターフェースを搭載した RESOLUTE には、リニアシステムとロータリーシステムのどちらとしても使用でき、Sigma-5 および Sigma-7 SERVOPACK に対応しています。

RESOLUTE Yaskawa

該当なし

技術仕様

対応スケール

絶対位置コードの超高精度ステンレススチールリング

リードヘッドサイズ(長さ×幅×厚さ)

36mm×16.5mm×17.2mm

スケールピッチ

公称 30µm

熱膨張率(20℃時)15.5±0.5µm/m/℃

リング外径

52mm~417mm

取付け精度(2 個のリードヘッドを使用時)

(直径 100mm 以上)±1arc 秒

(直径 75mm)±1.5arc 秒

(直径 57mm 以下)±2arc 秒

最高速度

(詳細はデータシート参照)

8,500rev/min(52mm リングの場合)

プロトコル†

BiSS C、DRIVE-CLiQ**、FANUC、Mitsubishi、Panasonic および Yaskawa

分解能

BiSS C:18bit、26bit、32bit

FANUC:23bit、27bit

Mitsubishi 2 線:23bit

Mitsubishi 4 線:23bit、27bit

DRIVE-CLiQ**:26bit、29bit

Yaskawa(ロータリーサーボモータ)24bit

Yaskawa(フルクローズドループコントロール)23bit、26bit、30bit

周期誤差

±40nm

電気接続

ケーブル長 20m まで - D サブコネクタ(9 ピンまたは 15 ピン)、バラ線、FANUC 互換コネクタ、LEMO、M12

電源

5V±10%、250mA@5V(終端)

振動(動作)

最大 300m/s2@55Hz~2,000Hz

衝撃(非動作)

1,000m/s2、6ms、½ sine

動作時温度

0℃~+80℃

防水・防塵性能

IP64

全詳細については、データシートを参照してください。

他のプロトコルも随時追加されています。

** DRIVE-CLiQ の仕様については、RESOLUTE DRIVE-CLiQ データシートを参照してください。

ダウンロード

データシート

ホワイトペーパー

図面

メカニズム

RESOLUTE は、業界標準のプロトコル(コントローラ各社のプロトコルとオープンプロトコル)を使用して、シリアル形式の双方向通信を行います。 

注釈付きの RESOLUTE™ エンコーダ光学機構

プロセスの開始

コントローラがリードヘッドに、送信時におけるリニアスケールまたはロータリースケール上の絶対位置を読み取るリクエストを送信して動作を開始します。このリクエストに対し、リードヘッドは高出力 LED を点滅させて、スケールを照らします。この点滅は、移動軸上の画像のブレを防止するために、100ns という非常に短い時間で行われます。このタイミングは、リクエストした位置とフィードバックした位置間の関係を維持するために数ナノ秒単位で制御されます。このような制御が、RESOLUTE が超高精密なモーションコントロールに最適である理由のひとつです。 

 

 

シングルトラックスケール

スケールはシングルトラックで、幅全域にわたって反射しやすい線と反射しない線が公称 30µm ピッチで刻まれています。平行に配置した複数のトラックを使用しているわけではないため、ヨー方向の変化に対しての耐性が得られており、またヘッドの横方向への位置公差が広くなっています。

画像取得

スケールの画像は、ゆがみが最小限に抑えられた非球面レンズを介して、RESOLUTE 専用設計のカスタムディテクタ上に取得されます。照射経路は曲がっていますが画像の取得は直線で行う、コンパクトさと安定性を両立した光学構成となっています。そのため、高精度の測定に不可欠な、実際の状態の画像を確実にそのまま取得する、ということが実現しています。

データのデコードと解析

ディテクタによって取得した画像は、アナログ-デジタルコンバータ (ADC) によって、高性能デジタル信号プロセッサー (DSP) に転送されます。その後、特別に開発されたアルゴリズムを使用して、スケールに埋め込まれたコードから、比較的おおまかな絶対位置を取得します。このプロセスはチェックされ、DSP の、スケールコード内の冗長性と意図的な制約を利用する別のアルゴリズムによって補正が行われます。その一方で、他のルーチンが高分解能の詳細な位置を算出し、算出した位置とおおまかな位置と組み合わせることで、高分解能の真の絶対位置を取得します。

最終チェックとデータ出力

最終エラーチェック後、この位置情報は 1nm 単位の位置を表すシリアルワードとして、適切なプロトコルでコントローラにアップロードされます。この際、CRC(巡回冗長検査)によって、電気ノイズに対しての保護が施されています。プロセス全体としては、数マイクロ秒程しかかからず、毎秒最大 25,000 回繰り返す場合もあります。この性能は、軸速度に合わせた点滅時間調整などの各種技術によって最高速度 100m/s でも保持されます。また、同時に、低速度域でも超低ジッタを実現しています。

結果

広い取付け公差を実現できており、RESOLUTE では、ヨー、ピッチ、ロールで±0.5°、取付け高さで±150µm となっています。さらに、広い照射面積と高度な誤差補正処理により、微粒子やグリースによる汚れに対して耐性が非常に高くなっています。これらはすべて、100m/s での分解能 1nm を確保したうえで実現しています。RESOLUTE は、過酷な環境での絶対位置決めに最適です。