Renishaw XC-80 ユーザーガイド

タイプ
ユーザーガイド
XC-80
使用指南
F-9908-0075-01-A
XC-80
环境补偿器
使用指南
XC-80
环境
补偿器
雷尼绍文档编号:
F-9908-0075-01
首次发布:
2017.03
EC
合规性
雷尼绍公司特此声明,
XC
补偿器符合适用指令、标准和法规。
EC
标准符合
明全文副本可通过下列地址查阅:
www.renishaw.com.cn/XLCE
(WEEE)
法律信息
安全须知
在使用激光系统之前,请先查阅激光安全须知手册。
版权
Renishaw
尽力保发之日文档内容确无但对内容做任
担保陈述
Renishaw
不承任何本文中的准确处以无论么原
引发问题相关任。
Renishaw
保留改本档及所述品的利,不另
行通知。
雷尼品及
/
随机中使符号本产可与生活
混合处置。最终用户有责任在指定的废弃电子电气设备
(WEEE)
收集
点处置本产品,以实现重新利用或循环使用。
正确处置本产品有助于节省宝贵的资源,并防止对环境的负面影
响。更多信息,请与当地的废品处置服务商或雷尼绍经销商联系。
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RENISHAW
标识中使用的
RENISHAW
和测头图案为
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apply innovation
Renishaw
其他产品和技术的名称与
标识为
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或其子公司的商标。
本文档中使用的所有其他品牌名称和产品名称均为其各自所有者的商品名、
标或注册商标。
免责声明
商标
环境
补偿器
目录
简介
........................................................................................................................ 4
波长补偿
............................................................................................................. 4
材料热膨胀补偿
.................................................................................................. 4
端面板
................................................................................................................. 4
XC
补偿器连接与配置
.......................................................................................... 5
环境传感器
........................................................................................................ 5
传感器图符
.............................................................................................................. 6
LED
指示灯
.............................................................................................................. 6
传感器
LED
指示灯
............................................................................................... 6
状态
LED
指示灯
................................................................................................... 6
XC
补偿器校准
........................................................................................................ 7
波长补偿
................................................................................................................. 7
空气传感器的定位
................................................................................................... 8
空气温度传感器的定位
....................................................................................... 8
空气压力和相对湿度传感器
................................................................................ 8
材料热膨胀补偿
...................................................................................................... 8
材料热膨胀补偿系数
........................................................................................... 9
材料传感器的定位
................................................................................................. 10
预测机器在
20°C
环境温度下运行时的精度
........................................................ 10
按照国家或国际标准进行校准
........................................................................... 10
预测机器反馈系统在
20 °C
下运行时的精度
....................................................... 11
制造在
20 °C
温度下具有精确精度的零件
.......................................................... 11
自动补偿
............................................................................................................... 12
XC
补偿器更新周期
........................................................................................... 12
固定材料补偿
........................................................................................................ 13
规格
...................................................................................................................... 13
简介
.................................................................................................................. 13
重量和尺寸
............................................................................................................ 14
订货号
................................................................................................................... 14
4
环境
补偿器
简介
XC
偿器光系量精键。过极确地环境
空气温度、空气压力和相对湿度发生变化时,对激光光束波长进行补偿,基本上消
除了由于这些变化而导致的测量误差。
波长补偿
XC
线使
偿,空气折射率的变化将导致极大的测量误差。虽然可以手动输入环境条件(使用
手持式仪器等),但使
XC
补偿单元的好处是补偿可自动执行并且
7
秒钟自动更
新一次。
材料热膨胀补偿
XC
补偿器还能够接收多
3
个材料传感器的信号输入,这些传感器测量被测机
器或料的度。果在
CARTO
软件输入当的料热胀系,则以将
量值归一化为
20 °C
的机器(材料)温度。
有三种执行环境补偿的方法:
XC
补偿器自动更新环境补偿。
XC
补偿器手动更新环境补偿。
在没有
XC
补偿器的情况下手动输入数据进行补偿。
XC
补偿器的完整规格见
规格一节。
XC
补偿为组件的部分,该件还
1
USB
电缆
1
个空温度传感
1
个材料温度传感器。
端面板
XC
补偿器的端面板包含下图所示的功能特点:
1 3
4
5
1
校准日期
2
状态
LED
指示灯
3
USB
插槽
4
相对湿度传感器
5
重新校准日期
2
5
环境
补偿器
XC
补偿器连接与配置
XC
USB
USB
XC
中随配)
XC
补偿器连接到计算机上。这不仅实现了
XC
补偿器与计算机之间的通
信,还可以为
XC
补偿器和传感器供电。
注:先安装
CARTO
软件,然后再将
XC
补偿器连接到计算机上。安装软件可
确保计算机获得正确配置。
环境传感器
空气压力和相对湿度传感器位于
XC
补偿器本体内。为使
XC
补偿器达到规格一节
中给出的精度范围,应将其外形尺寸的长边水平放置使用,如图所示。否则,空气压
力读数可能产生小误差,从而降低补偿的测量读数的精度。
注:请勿挡住后盖上的相对湿度传感器。
注:当空气温度传感器与
XC
补偿器连接时,才能在软件中显示相对湿度。
气温独配
件,与通信电缆一起提供。每条电缆有一个母螺纹
连接头可与传感器连接,并有一个公螺纹连接头可
XC
补偿器侧面的相应插槽连接
个空,作
XC
使
机器,
XC
补偿器可能会连接多达
3
个材
料温度传感器。可以联系当地的雷
空气和材料温度传感器随配
5 m
电缆。可以根据需要,对这些电缆进行组合
最长可达
60 m
以便能够将传感器放置在被测机器的特定部位。可以联系当地的
雷尼绍经销商,获取额外和替换的传感器与电缆。
6
环境
补偿器
为了便于用户识别连接传感器的电缆,随配的电缆都套有可去除的名称标签
存放时,电缆应与其相应的传感器连接,系统便携箱提供了这一存放位置。
温度传感器含有磁铁,可以吸附在钢或铸铁表面,并有一个“通孔”,需要
可以用“螺钉”固定。
XC
XC
偿单的侧有与同类感器对应图符气温传感
须连接至标有空气温度图符的插槽,如下所示。材料温度传感器可以连接至标有材
料温度图符的插槽。
传感器图符
在传感器侧面上也标有空气和材料温度传感器图符。
空气力和湿度器的,因些传器内
XC
补偿器本体中。
LED
指示灯
传感器
LED
指示灯
XC
补偿器侧面,传感器图符下方有
6
个传感器
LED
指示灯,分别对应空气
力、对湿、空温度
3
个材温度感器
LED
指示的颜指示前正
从该传感器上读取读数以及随后指示该读数是否有效。
XC
补偿器以连续循环的方式,逐一访问每个传感器
7
秒钟。当每个传感器被访
问时,相应
LED
指示灯变为黄灯。如果从传感器接收的读数是有效的,
LED
指示
灯变为绿灯。如果传感器未连接或有故障,则
LED
变为红灯。读取每个传感器后
用于波长补偿的值将被更新(每
7
秒钟一次)。
状态
LED
指示灯
XC
补偿器的端面板上有一个状态
LED
指示灯。当补偿器接通电源时(即当其
通过
USB
电缆连接至计算机时),
LED
指示灯变为红灯;当其就绪可以开始测量
时,指示灯变为绿灯。
空气温度
空气压力
相对湿度
材料温度
1
材料温度
2
材料温度
3
7
环境
补偿器
XC
补偿器校准
使雷校准保持的精围内们建
XC
偿器传感
器应每年校准一次。若在极端环境条件下使用本产品或怀疑本产品有损坏时,建议
加校次数公司质量体系您所国家
/
区的定也要求
繁地行校
XC
偿器面板一处白,以用明重校准
。在储、和使过程要避
XC
偿器传感到过冲击
极端温度、压力或湿度的影响(参见规格,因为其中任何一种因素都会使校准
无效
本系统已经根据“欧洲认证合作组织
EA-4/02
文件进行了校准不确定度计算。
所有校准均由雷尼绍的
EN ISO 9001:2000
质量保证体系进行保证。我们的质量
保证系由
UKAS
证机构进审定认证
UKAS
认证世界许多家的
国家主管机构认可。
要了解校准程序的详细信息,请参阅系统随附的校准证书或访问:
www.renishaw.com.cn/certificates
将材料温度归一化为
20 °C
时与其有关的误差和不确定度未包括在系统精度中。
这类误差和不确定度不仅取决于材料温度传感器是否在规格范围内(如雷尼绍最新校
准证书所显示,还取决于输入到校准软件中的膨胀系数的准确性、与
20 °C
温差以及传感器放置是否正确。
尼绍英国厂为
XC
境补元及感器面重准和
修服务。雷尼绍设在美国、德国和中国的子公司提
XL
激光系统的重新校准服务。
有关详细信息,请向当地的雷尼绍经销商咨询或访问
Renishaw.com.cn
网站。
波长补偿
线性定位测量精度取决于对激光光束波长的补偿精度。这不仅与激光的稳频
度有关,而且还与周围环境参数有关。尤其是空气温度、空气压力和相对湿度将影
响激光光束(在空气中)的波长。
如果对波长的变化行补偿,光线性测量误可能会达
50 ppm
。即使
在温受控的房内,常的空气力变化也能会使波变化
20 ppm
以上
作为参考,以下每种环境条件变化将引起大约
1 ppm
的误差:
空气温度
1 °C
空气压力
3.3
毫巴
相对湿度(
20
°
C
时)
50%
相对湿度(
40
°
C
时)
30%
为最下取值,们并全不参数响。
可以使用
XC
环境补偿单元来减少这些误差。
XC
补偿器测量空气温度、空气压力和湿度,然后使用
Edlen
公式计算空气的折
射率(及激光波长)。这样,激光读数自动得到调整,以补偿激光波长的变化。自
动化系统的优点是无需用户干预而且经常进行补偿更新。
8
环境
补偿器
线性测量。于其测量(角、平度、直线等)
环境的影响要小得多,因为环境变化对测量和参考光束的影响程度相似。
空气传感器的定位
空气温度传感器的定位
量靠近激光束测量路径大致于运动轴中间
置。避免将传感器安装在局部热源(例如电机)或冷气流附近。
在测量长轴时,应检查是否存在气温梯度的情况。如果沿轴方向的气温变化
1 °C
,应使用风扇使空气流通测量长垂直轴时应尤其注意,因为在这种情况
下更可能存在气温梯度。)避免让传感器信号导线靠近大的电子干扰源,例如高功
率电机或直线电机。
为了便于固定,空气温度传感器有一个“通孔”,可用螺钉将其固定在表面上
空气压力和相对湿度传感器
气压湿度器安
XC
境补元内般情不必
湿湿
时,才会产生明显的测量误差,而在整个工作区域,压力和湿度都不应有显著的变
化。但是,相对湿度传感器要远离热源或气流。
安装时必须确保未挡住湿度传感器。
10
,也
置。
材料热膨胀补偿
校准行业使用的国际基准温度是
20 °C
,坐标测量机
(CMM)
和机床的校准通常
以该温度为基准。在正常工厂环境中,通常无法得到精确的温度控制,机器不会处
于该温度。由于大多数的机器会随温度变化膨胀或收缩,从而导致校准误差。
为了避免产生这一校准误差,线性测量软件包含了数学修正,称为热膨胀补
或“一化”,线性激光读数中。软件使用手动输入的膨胀系数以
XC
偿器的平机器对测行归处理修正目的定在
20 °C
下进行机器校准时预期获得的激光校准结果。
小心
空气感器于测中达
15
钟后始测
9
环境
补偿器
材料热膨胀补偿系数
大多数材料随温度变化而膨胀或收缩的量很小。因此,热膨胀系数的单位为
万分之一
/
摄氏度
(ppm/°C)
。这些系数指定了材料温度每上升或下降
1
度时材料的膨
胀或收缩量。例如,假定热膨胀系数为
+11 ppm/°C
,它表示材料温度每上升
1 °C
材料将膨胀
11 ppm
,相当于每米材料膨
11
微米
材料热膨胀补偿不当是导致在非受控温度环境中激光线性距离测量误差的主
原因。这是因为与波长补偿误差和激光光束准直误差有关的系数相比,普通工程材
料的膨胀系数相对较大。
有一个与料温传感器的量精有关的误。该
差的小取于被机器热膨系数材料度传器具
±0.1 °C
精度,因
此,如果被测机器热膨胀系数为
10 ppm/°C
,则测量值的归一化处理将有
±1 ppm
误差。当使
XC
环境补偿单元时,该误差被加到系统测量精
(±0.5 ppm)
中。
但是,由于两个误差是互不相关的,二者组合的结果是它们平方之和(而不
算术之和)的平方根。因此,就上例而言,激光和
XC
补偿器归一化后的测量精度值
将是
±1.2 ppm
在软件中输入不正确的热膨胀系数将产生额外测量误差。因为不同机器的热
胀系数值会存在
10 ppm/°C
或更大的差异,因此应确保输入正确的值。如有必要,
请征求机器制造商的建议。
通常机器馈系的膨系数入软中,非您在预回到
20 °C
时的
加工零件精度。下表列出了建造机器及其位置反馈系统时所用的不同材料的典型膨
胀系数。
:因为材料膨胀系数会随材料成分和处理而变化,这些值仅供参考,并且
应当仅在制造商未提供数据的情况下使用。
材料 应用
膨胀系数
ppm/
°
C
/
机器结构组件、齿轮齿条传动、滚珠丝杆
11.7
铝合金 轻型坐标测量机的机器结构
22
玻璃 玻璃直线光栅
8
花岗岩 机器结构和工作台
8
混凝土 机器地基
11
因钢 低膨胀光栅
/
结构
<2
热稳定玻璃 零膨胀光栅
/
结构
<0.2
10
环境
补偿器
在确定膨胀系数时,对于两种膨胀系数不同的材料固定在一起的地方要特别注
意。例如,对于齿轮齿条传动反馈系统,膨胀系数可能更接近于固定有齿条的铸铁
轨。对于带有地板安装式轨道的大型龙门机床,轨道的膨胀系数可能因混凝土地基
的限制作用而减小。此外,许多新式的定位系统是由多种不同材料组成的,例如玻
璃栅尺可能与铝杆相接合,而后者又安装在铸铁机床构件上。在这种情况下,要选
适当系数困难您应询定系统造商
/
使用些定统的
器制造商的意见。
材料传感器的定位
器位置时第一是明确您行材膨胀补偿主要
的。通常是以下四个可能的目的之一。
1.
测在
2C
境温操作时可线性精度通常机器
造、签收、调试或重新校准时的目标,在很大程度上与国家或国际机器验收标准
相同。
2.
按照国家或国际机器验收标准进行校准。
3.
预测机器反馈系统处于
20 °C
环境温度时,可能达到的线性定位精度。这对诊断
反馈系统故障很有用。
4.
预测机器制造的零件返
20 °C
环境进行检测时的零件精度这对在非温控
车间制造精密有色金属零件尤其重要,因为机器反馈和工件膨胀系数相差很大。
这些目的之间通常有明显的差异,尤其是在机器运行期间(例如滚珠丝杠)
器位置反馈系统变热,或者在工件膨胀系数与位置反馈系统膨胀系数相差明显的情
况下,例如在带有玻璃直线光栅的机器上加工铝制工件。
XC
偿器的材度传一个磁性,用吸”测机
器上。确保材料温度传感器与被测材料之间具有良好的热接触。
预测机器在
20 °C
环境温度下运行时的精度
要预测机器在
20 °C
环境温度下运时的精度,应将材料温度传感器放置在机
器工作台或其他靠近热源(例如电机、齿轮箱、轴承座或排气口等)的机器结构
的大部件上。材料膨胀系数的设定值应与反馈系统的膨胀系数相同。
按照国家或国际标准进行校准
要按照国家或国际标准规定校准机器的精度,须遵循标准中规定的步骤。这
当包括放置材料传感器的位置、需使用的膨胀系数和要执行的机器预热循环等。如
果标准中还规定了热漂移测试,也应包括在内。
有明显差,很能材料的面温与中心温也存
使
中心温度可以用最
3
个材传感器测量多点的温度并根据平均值决定使用
的补偿系数。
小心
了保稳定在材料温度传感器固定在材料之上达
25
分钟后,再开始测量。
11
环境
补偿器
通常有一种误解,认为一定要将材料传感器放在滚珠丝杠或反馈系统上。但
况未必总是如此,如下举例说明。
示例:
假定器校时的间温
25 °C
,由机器行产的热,滚丝杠
度将
5 °C
即达
30 °C
如果料传器放(或靠)滚珠上,
将对激光读数行补偿,以预测滚珠丝杠在
20 °C
下运行时可能到的激光读数
但是,如果机器是在
20 °C
的环境中运行,则滚珠丝杠的温度将
20 °C
螺杆和电机运行产生的热量仍然存在,因此滚珠丝杠的温度仍将比周围温度
5 °C (
25 °C)
。因此,将材料传感器放在滚珠丝杠上会导致过度补偿。比较理想的
方法是,将传感器放在机器的大部件上,以提供与过去几个小时内机器平均环境温
度相关的温度读数。
预测机器反馈系统在
20 °C
下运行时的精度
此程序常作为诊断用途。机器校准可能无法实现目的
1
2
,那么现在需要验证
反馈统在
20 °C
时的度。要达到此的,应当直激光光束,使之尽量靠近反
馈系统的轴(以尽可能减小
Abbé
偏置误差)。
材料温度传感器应当放在(或非常接近)反馈系统上,膨胀系数的设定值应
反馈系统的相同。可以使用最多
3
个材料传感器,在多个点上测量温度。
制造在
20 °C
温度下具有精确精度的零件
如果一台机床一直用来加工膨胀系数与反馈系统相差很大的工件材料,例如
铝合金、碳合成材料、陶瓷等,使用工件的膨胀系数可能比使用机床反馈系统的膨
胀系数更恰当尽管此校准不能代表机床在
20 °C
下的性能,但它能够提高回
20 °C
时工件的测量精度。
材料温度传感器应当放在能够测量到类似工件预期温度的位置上。该位置通
是在机床工作台上,但是还需要考虑其他因素,例如所使用的冷却系统类型和金属
切削速度。还应注意的是,须在典型条件下进行此类校准,而且只有在温度和各个
工件的膨胀系数相对稳定的情况下才真正有效。
12
环境
补偿器
自动补偿
使
XC
进行补偿先将材料传感接至
XC
偿器的相
插槽。详信息参见境传器。后,使用随
USB
电缆
XC
补偿
接至计算机。
Capture
软件中,
XC
设备监测面板将
XC
境补
自动执行。
XC
补偿器读数每
7
秒钟被采集一次,
来对激光读数进行相应的补偿。详细信息,
参见
XC
补偿器更新周期。
要定义使用的默认环境单位,请依次选
择“更多”、“设定”、“环境单位”。
小心
在开始执行任何校准之前:
确保待校准机器已经进行充分的暖机运行,以预热驱动装置和待校准轴的定位系统。
确保已输入正确的热膨胀系数值,可以通过调整材料膨胀系数参数来实现。
小心
如果被测机器启用了环境补偿,则确保
Capture
利用相同的热膨胀系数和相似温度
读数来补偿结果。
XC-80
材料传感器的放置位置应反映出用于修正机器移动的温度
传感器表示的温度。
XC
补偿器更新周期
7
秒钟从
6
个环境传感器中的一个采集读数,传到计算机上。环境补偿系数使
用此读数进行更新。采集环境传感器读数按如下顺序进行:空气温度、相对湿度、
空气压力和
3
个材料温度传感器。
13
环境
补偿器
固定材料补偿
某些机器应用可能需要用户输入固定材料温度补偿值。例如,配有内置材料
感器和冷却系统的机器,需要将工作台维持在受控温度。
要使用固定材温度,请转至
Capture
中“定义”选卡下的“机器”,然后
选择“固定材料温度”。用户可在此输入固定温度值。
规格
简介
”一节一,对统各部件物理工作规格行简
说明
雷尼绍为不断改进产品性能,保留在不预先通知的情况下对产品外观或规格
行更改的权利。
系统存储
存储温度范围
-25°C–70°C
存储湿度范围
0%–95%
非冷凝
存储压力范围
10
毫巴
1200
毫巴
XC
环境补偿单元与传感器
空气温度传感器的测量范围
C – 40°C
空气温度传感器的测量精度
±0.C
空气压力传感器的测量范围
650
毫巴
1150
毫巴
空气压力传感器的测量精度
±1.0
毫巴
#
相对湿度传感器的测量范围
0%–95%
(非冷凝)
相对湿度传感器的测量精度
±6%
波长补偿精度
±0.5 ppm *
材料温度传感器的测量范围
C–55°C
材料温度传感器的测量精度
±0.C
自动补偿更新间隔
7
单个传感器更新间隔
42
推荐的重新校准间隔时间
12
个月
输出
USB 2.0
兼容
电源
通过
USB
供电
最大使用电流
= 100 mA
# XC
补偿器处于水平方向
注:精度值不包括将材料温度归一化为
20 °C
时与其有关的误差。
* k=2
95%
置信度)
EA-4/02, ISO
14
环境
补偿器
重量和尺寸
XC
环境补偿单元(尺寸:
mm
描述 重量
XC-80
补偿器
490 g
空气温度传感器
48 g
材料温度传感器
45 g
订货号
组件订货号 包括 单独订货号
A-9908-0510
XC-80
补偿器组件
XC-80
补偿器
暂无
材料温度传感器和电缆
A-9908-0879
空气温度传感器和电缆
A-9908-0879
XC
安装板
A-9908-0892
USB
电缆
A-9908-0286
T
+86 21 6180 6416
F
+86 21 6180 6418
E
www.renishaw.com.cn
雷尼绍(上海)贸易有限公司
中国上海市静安区江场三路
288
18
幢楼
1
200436
*F-9908-0075-01*
© 2016-2017 Renishaw plc
发布:
2017.03
文档编号:
F-9908-0075-01-A
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Renishaw XC-80 ユーザーガイド

タイプ
ユーザーガイド