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RESOLUTE™ FS アブソリュートエンコーダシステム with RELA30 リニアスケール

機能

  • プロトコル: BiSS® Safety、DRIVE-CLiQ
  • リードヘッドサイズ: 36×16.5×17.2mm
  • 最高分解能 1nm (100m/s 時)
  • 精度±1µm (20℃時)
  • 熱膨張率 (20℃時): 0.75±0.35µm/m/℃
  • 準拠規格:
    ISO 13849 カテゴリ 3 PLd
    IEC 61508 SIL2
    IEC 61800-5-2 SIL2

メリット

  • ほぼゼロに抑えた熱膨張率で超高精度を確保
  • 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
  • 高度診断ツールにも対応

ウェブサイトバナー用透明パッチ

RESOLUTE FS とは

RESOLUTE FS (Functional Safety: 機能安全) は、汚れに対する高い耐性と優れた仕様を備えた、まったく新しい光学式アブソリュートファインピッチエンコーダシステムです。100m/s の最高速度で 1nm の分解能を実現した、1世界初のアブソリュートエンコーダです。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エンコーダシステムを構築できます。機能安全のための SIL2 および PLd に、準拠しています。

英国女王(法人)賞:2015 年度イノベーション賞

 

RESOLUTE は、30µm ピッチ用アブソリュートエンコーダシステムです。イノベーション部門で 2015 年度英国女王 (法人) 賞を受賞しています。

RELA30 スケールとは

RELA30 は、ニッケルと鉄の合金で、熱膨張率が低い ZeroMet から作られたスケールで、絶対位置スケールコードが 30µm ピッチで刻まれています。
長さ 1m で±1µm 以内の精度 (勾配とリニアリティを含む) という、ファインピッチのガラススケールに匹敵する性能を備えています。ZeroMet の熱膨張率は、20℃で約 0.75±0.35µm/m/℃です。
ニーズに合わせて、専用両面テープか機械式クリップによる取付け方式を選択できます。どちらの取付け方式でも、機材に影響されない熱膨張率を維持できます。

このエンコーダシステムのメリット

トラブルシューティングとトラブル解決が簡単

高度診断ツール ADTa-100 で、RESOLUTE™ リードヘッドからさまざまなリアルタイムデータを取得できます。取得したデータは、使い方が簡単なソフトウェアの ADT View で表示します。システムのセットアップには、エンコーダに搭載された内蔵セットアップ LED が十分なことがほとんどですが、高度診断ツールは、通常よりも取付け条件が難しい場合に使用します。また、高度診断ツールをエンコーダパフォーマンスの確認に使用したり、システムのトラブルシューティングに役立てて長いダウンタイムを回避したりできます。

機能安全認定

RESOLUTE FS は、下記の機能安全規格に準拠した、オープンタイプ光学式アブソリュートエンコーダシステムです。

ISO 13849 カテゴリ 3 PLd
IEC 61508 SIL2
IEC 61800-5-2 SIL2

安全制限速度などの、機械の安全機能の中には、エンコーダからのフィードバックに、機能上の安全性を求めるものがあります。安全性規格の認証を受けたエンコーダを採用することで、機械の認証を大幅に簡素化できます。高度な機械安全性機能を採用することで、工作機械メーカーは、芯出し時間や停止時間を短縮する高度な機能性を備えた、安全性の高い機械を製造できるようになります。

広い取付け公差

RESOLUTE FS 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 点のコードにまとめた、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 FS の取付け公差は広くなっているため (ヨー公差±0.5°)、短時間で簡単に取付け可能で、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

  • 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 DRIVE-CLiQ プロトコルに必要
  • 高精度ロータリ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

高度診断ツール ADTa-100 (アクセサリ)

高度診断ツール ADTa-100

RESOLUTE エンコーダシステムは、高度診断ツール ADTa-100 とソフトウェアの ADT View に対応しています。難しい取付けや診断に役立つさまざまなデータを、エンコーダからリアルタイムで取得できます。ソフトウェアのインターフェースは直感的な作りになっており、下記の機能が使用できます。

  • リモートキャリブレーション
  • フルストロークにわたる信号の最適化
  • エンコーダ位置をデジタル表示 (スケールに対する相対位置)
  • データのエクスポートと保存
  • ゼロ位置の設定

プロトコル

プロトコル説明データシート
BiSS Safetyレニショーアブソリュートエンコーダは、BiSS Safety (単一方向) オープンプロトコルに対応しています。BiSS Safety 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 Safety 対応の RESOLUTE FS は、リニアとロータリ (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 FS BiSS Safety

DRIVE-CLiQ

Siemens DRIVE-CLiQ シリアルインターフェースを組み込んだ RESOLUTE FS は、リニアシステムとロータリ (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 FS DRIVE-CLiQ

技術仕様

対応スケール

絶対位置コードの高精度 ZeroMet スケール

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)

0.75±0.35µm/m/℃

精度等級 (20℃時)

±1µm を保証 (校正は国際基準に対してトレーサブルです)

スケール長

(詳細はデータシート参照)

80mm~1.5m

最高速度

(詳細はデータシート参照)

100m/s

プロトコル*

BiSS Safety、DRIVE-CLiQ†         

分解能

50nm、1nm

周期誤差

±40nm

電気接続

BiSS Safety: 最大ケーブル長 10m。D サブ 9 ピンコネクタ、M12 コネクタ

DRIVE-CLiQ: 最大ケーブル長 10m。M12 コネクタ

電源

5V±10%、最大 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

詳細については、データシートを参照してください。

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

ダウンロード

ホワイトペーパー

図面

メカニズム

RESOLUTE FS 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、リニアスケールまたはロータリスケール上の絶対位置を読み取るリクエストを、リードヘッドに送信して動作を開始します。このリクエストを受け、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 FS 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、ゆがみがほぼない非球面レンズを介して、RESOLUTE FS 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によって、高性能デジタル信号プロセッサ (DSP) に転送されます。その後、専用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。

効果

ヨー、ピッチ、ロールで±0.5°、取付け高さで±150µm という広い公差を実現しています。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 FS は、過酷な環境での絶対位置決めに最適です。