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TONiC™ インクリメンタルエンコーダシステム with REXM20 ロータリ (角度位置決め用) リング

機能

  • リードヘッドサイズ: 35×13.5×10mm
  • 最高分解能 1nm
  • 最高速度 3,673rev/min
  • アナログ出力またはデジタル出力
  • 超低周期誤差: 平均±30nm 未満
  • 真空対応タイプもラインナップ
  • IN-TRAC™ オプティカルリファレンスマーク

メリット

  • 取付け精度±1arc 秒以下の、厚型リング
  • 動的信号処理でモーションコントロール性能が向上したコンパクトリードヘッド
  • 汚れに対する高い耐性
  • 診断キットで取付け上の問題を解決してシステムを最適化
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TONiC とは

TONiC はレニショーのコンパクトな非接触式エンコーダシステムです。最高速度は 10m/s で、Ti インターフェースと組み合わせた場合、リニアおよびロータリシステムとしての最高分解能は 1nm です。取付け公差が広く、ボタン 1 個でキャリブレーションを行えるため、短時間で簡単に取り付けられます。また、動的信号処理により、平均周期誤差±30nm 未満という優れた信号の安定性を確保し、優れたモーションコントロール性能を実現します。

REXM20 リングとは

REXM20 は、円周に 20µm のピッチでインクリメンタル目盛りを直接刻んだステンレススチールリングで、IN-TRAC™ オプティカルリファレンスマークを組み込んでいます。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け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。
REXM20 には各種サイズ (Ø52mm~Ø417mm) とラインカウントを用意しています。いずれも、内径が大きい中空構造であるため、装置へさまざまな方法で取付けできます。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、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

非常に高い取付け精度

REXM20 に 2 個の TONiC リードヘッドと TONiC DSi (デュアルシグナルインターフェース) を使用することで、結合部の信号損失の排除、優れた繰り返し精度と±1arc 秒以下の取付け精度を確保できるため、角度位置決め精度を極限まで高められます。REXM20 は、偏心を以外のあらゆる取付け誤差を低減するために、断面を厚くしています。残る偏心は 2 個の TONiC リードヘッドの出力を組み合わせることで簡単に補正できます。DSi により偏心が排除されても、目盛誤差と周期誤差が残りますが、いずれもごくわずかです。

コンパクトサイズで究極の信頼性と性能を実現

TONiC リードヘッドには、優れた信頼性、一貫した性能、そして高い汚れ耐性を実現するために第三世代のオプティカルフィルタ機構が実装されています。この機構は、低ノイズ (ジッタ) になるよう調整してあり、オートゲインコントロールやオートオフセットコントロールといった動的信号処理により強化されています。リードヘッドに内蔵したこれらの機能により、極めて優れた純度の信号と、±30nm という非常に低い周期誤差が実現しています。これらが、多くの場面で要求される高いスキャニング性能に必要な、スムーズな速度制御と位置決めの安定性につながっています。

短時間で簡単に取付け

リードヘッドに搭載されているセットアップ LED が信号レベルを視覚的に表示します。アクセサリの診断キットを使用すると、リードヘッドが装置内に組み込まれている場合でも遠隔方式でシステム性能をチェックできます。リファレンスマークとインクリメンタル信号のキャリブレーションは、ボタンを押すだけで実行でき、機械的な調整や他の診断ツールも不要です。また、IN-TRAC オプティカルリファレンスマーク (ユーザーが位置選択可能) がインクリメンタルスケールに組み込まれているため、サイズがコンパクトに抑えられており、アライメントも簡易化しています。これにより、仕様範囲内の温度と速度において、分解能単位の両方向の繰り返し再現性を備えたリファレンスマーク出力が得られます。

対応インターフェース

TD (デュアル分解能) インターフェース

  • 選択可能なデュアル分解能のデジタル信号出力
  • 高速移動と高精度の位置決めを必要とする用途に最適
Ti インターフェース(スクエア)

DOP (デュアル出力) インターフェース

  • デジタル信号と 1Vpp のアナログ信号を同時出力
  • 移動軸と複数動作を同期させる用途向けに設計TONiC デュアル出力(DOP)インターフェース

DSi (Dual Signal interface: デュアルシグナルインターフェース)

  • DSi は、REXM20 リング (パーシャルアークは REXT20 リング) に取り付けた 2 個の TONiC リードヘッドのインクリメンタル信号を組み合わせて、ベアリングの振れによる影響を補正し、偏心などのハーモニックエラーを排除して、取付け誤差を平均±2.0arc 秒に抑えます。TONiC デュアルシグナルインターフェースと RESM ロータリーリング

診断キット (アクセサリ)

TONiC™ 診断キット(ソフトウェアとハードウェア)

TONiC 診断ソフトウェアを使用すると、TONiC エンコーダを最適な状態で取り付けて、統合的なシステムキャリブレーションを短時間で行なえるようになります。このソフトウェアは、TONiC 診断用ハードウェアと一緒に使う必要があります。このハードウェアの購入については、レニショーまでお問い合わせください (パーツ No. A-9411-0011)。ハードウェアは、USB ケーブル (キットに付属) で PC に接続するか、エンコーダの接続先機器を介して接続できます。

TONiC 診断キットの詳細をご覧ください。

技術仕様

対応スケール

超高精度ステンレススチールリング

REXT20: パーシャルアーク用

リードヘッドサイズ (長さ×厚さ×幅)

35mm×13.5mm×10mm

スケールピッチ

20µm

熱膨張率 (20℃時)15.5±0.5µm/m/℃

リング外径

52mm~417mm

ラインカウント

8,192~65,536 (リングサイズに依存)

リファレンスマーク

REXM: 1 個の IN-TRAC リファレンスマークを配置したリング

REXT: パーシャルアーク用に 2 個のリファレンスマークを配置

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

アナログ

デジタル

(詳細はデータシート参照)

-3dB で 3,673rev/min (52mm の REXM の場合)

3,673rev/min (52mm の REXM に分解能 5µm の TONiC を使用した場合)

周期誤差

平均±30nm 未満

動的信号制御

オートゲインコントロール、オートオフセットコントロールなどのリアルタイム信号処理で、動作中にパフォーマンス最適化

インクリメンタル信号

アナログ

デジタル

(角度分解能の詳細はデータシート参照)

1Vpp (20µm 周期)

分解能 5µm~1nm

電気接続

ケーブル長 0.5m、1m、1.5m、3m、5m、10m、ミニコネクタ (TONiC インターフェースに直接接続)

電源

5V±10%、<100mA (アナログシステム)、<200mA (デジタルシステム) (未終端)

振動 (動作)

最大 100m/s2@55Hz~2,000Hz

衝撃 (非動作)

1,000m/s2、6ms、½ sine

動作温度 (システム)

0℃~+70℃

防水防塵性能

リードヘッド: IP40

インターフェース: IP20

詳細については、データシートを参照してください

ダウンロード

データシート

ソフトウェア

  • TONiC™ diagnostic software version 1.0 [en]

ホワイトペーパー

  • ホワイトペーパー:  ロータリエンコーダの精度 ホワイトペーパー: ロータリエンコーダの精度

メカニズム

TONiC は、レニショー独自の第三世代のオプティカルフィルタ機構を備えており、この機構が、多くのスケール周期値を平均して、汚れなどの非周期性の特徴を効果的に除去します。矩形波スケールパターンも除去されて、検出面ではきれいな正弦波の干渉縞が得られます。検出面には複数のフィンガ構造が採用されており、目が細かく、4 点の対称的な位相信号をフォト電流として得ます。これらを組み合わせて DC 成分を除去し、帯域幅を 500kHz 以上に維持しながら、高いスペクトル純度と低いオフセットに抑えたサイン波とコサイン波の信号を出力します。

オートゲインコントロール、オートバランスコントロール、オートオフセットコントロールといった高度な動的信号処理が組み合わされ、平均±30nm 未満という非常に低い周期誤差を実現しています。

高度化したオプティカルフィルタ機構と、選び抜かれた電子部品と組み合わせることで、10m/s の最大速度を実現する広い帯域幅のインクリメンタル信号を確保しながら、このクラスのエンコーダで最小の位置データのジッタ (ノイズ) を実現しています。内挿分割は Ti リードヘッド内で CORDIC アルゴリズムによって行われます。高分解能バージョンでは、ノイズ低減用の機構が追加搭載されており、わずか 0.5nm RMS というジッタを実現しています。

注釈付きの TONiC™ 光学機構

インクリメンタルスケールには、IN-TRAC リファレンスマークが刻まれており、リードヘッド内のスプリットフォトディテクタにより検出されます。図のように、リファレンスマークのスプリットディテクタがインクリメンタルチャンネルのリニアフォトダイオードアレイの中央に直接組み込まれているため、ヨー方向の位相がずれてもほとんど影響を受けません。これにより、仕様範囲内のあらゆる速度で分解能単位の双方向の繰り返し再現性を備えたリファレンスマーク出力が得られます。さらに、自動キャリブレーション機能により、リファレンスマークの位相調整をボタン 1 個で実施でき、動的信号処理を最適化できます。