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首頁產品介紹精密位置檢測器精密位置檢測器 簡介

精密位置檢測器 簡介

簡介

MP 電感尺是利用電磁結合並且為非接觸,可高精度檢測長度,角度變位的超高精度位置檢測器。
1970年時和美國INDUCTOSYN公司做技術合作並以MP電感尺開始進行製造・販售。

簡介
MP電感尺的簡介

利用MP 電感尺來檢測機械的移動量,再透過A/D變換器轉換為數位信號,再以位置回饋信號傳至控制裝置。(例:NC裝置)
依據MP 電感尺所檢測出的位置回饋,並利用NC裝置
的全閉回路控制使機械能正確進行定位。

(注)全閉回路控制:為了以NC控制的方式來達到使機械移動至指定目標位置,機械的最終位置是藉由電感尺讀取,回饋到NC裝置進行控制的方式。

直線位置檢測器(直線電感尺)

在可動部安裝直線MP 電感尺的讀取頭,在固定部安裝尺身即可進行位置檢測。

直線位置檢測器(直線MP 電感尺)
直線位置檢測器(直線MP 電感尺)

回轉角度檢測器(圓盤電感尺)

在回轉部分安裝上MP電感尺的轉子,
在固定部上安裝定子即可進行回轉角度檢測。

回轉角度檢測器(圓盤  MP 電感尺)
回轉角度檢測器(圓盤 MP 電感尺)

應用例

搖籃式工作台的五軸加工

藉由將圓盤MP 電感尺安裝至五軸機的搖籃式工作台上,可以達成高精度的加工。

搖籃式工作台的五軸加工
搖籃式工作台的五軸加工

搖籃式工作台的五軸加工(軸)
搖籃式工作台的五軸加工(軸)

世界最大級的工具機SUPER MIRROR

X軸行程為32.5m的世界最大級工具機
SUPER MIRROR內部也有安裝直線MP電感尺。

龍門前後 X 軸 32.5m
鞍部左右 X 軸 12.7m
滑柱上下 Z 軸 3.5m
橫梁上下 W 軸 7.0m

世界最大級的工具機SUPER MIRROR
世界最大級的工具機SUPER MIRROR

五軸頭和大型精密定位工作台

五軸頭的B軸和C軸上也有安裝圓盤MP 電感尺,可以達成高精度的五軸加工。

五軸頭
五軸頭

液晶或PDP用製造裝置的大型精密定位工作台也有採用。
液晶・PDP用大型精密定位工作台
液晶・PDP用大型精密定位工作台

複合車床的直線軸和回轉軸

  • 於主軸的回轉控制和C軸的高精度定位需求安裝圓盤MP電感尺,再加上工具的回轉用的B軸上也有安裝圓盤MP電感尺,藉此可以達成高精度的曲線加工。
  • 空間較小的X軸和Y軸也可以安裝直線MP 電感尺,針對滾珠螺桿的熱變形對策有改善效果。

複合車床的直線軸和回轉軸
複合車床的直線軸和回轉軸

原理

  • 讀取頭(定子)和直尺(轉子)雙方均配置有梳子狀的線圈回路。
  • 讀取頭側的線圈流通交流電後,在尺上就會因電磁誘導作用而產生電壓。
  • 讀取頭和尺的位置發生變化時,所產生的電壓也會變化。讀取改變後的電壓,藉此檢測出位置。

MP SCALE的原理
MP SCALE的原理

因電磁結合位置而產生的變化

  • 在位置A,尺的回路和讀取頭的回路一致,因此電磁結合會是正方向最大。
  • 在偏離尺1/4間距的位置B,讀取頭的格子剛好在直尺格子的中間,同等接收到從讀取頭兩方向流通的電流影響,使得電磁結合變為零。
  • 在偏離尺1/2間距的位置C,和位置A呈現逆方向關係,因此電磁結合會是負方向最大。
  • 在偏離尺3/4間距的位置D,和位置B的位置關係相同,電磁結合同樣會變成零。
  • 在偏離尺1間距的位置E,和位置A的位置關係相同,電磁結合會隨著移動的位置,形成無誤差的SIN結合。
隨位置變化的電磁結合
隨位置變化的電磁結合

讀取頭的回路

在讀取頭上設計有兩組偏離1/4間距的回路,針對位置進行SIN和COS的電磁結合。
藉由採用此兩組回路,可以達成不受間隙等變化影響的高精度位置檢測。

讀取頭的兩組回路
讀取頭的兩組回路

優點

直線尺的優點此表示為直線尺的優點。

圓盤尺的優點此表示為圓盤尺的優點。

高精度

高精度 直線尺的優點 圓盤尺的優點

高精度表現如直線MP電感尺的MPS-25CSC保證精度為2 μm,圓盤MP電感尺的MPI-1272B的保證精度為兩秒。

MPI-1272B 的實測值
MPI-1272B 的實測值

高解析度・高速

高解析度 高速 直線尺的優點 圓盤尺的優點

直線/圓盤 介面 解析度 解析度
直線位置檢測器
(直線 MP SCALE)
A相/B相輸出 0.1 μm 80 m/min
串列 I/F 0.01 μm 1,800 m/min
回轉角度檢測器
(圓盤 MP SCALE)
A相/B相輸出 0.0001 度 222 min-1
串列 I/F 223/回轉(0.000043度) 10,000 min-1

(注)數值為參考値。

機械端檢測

Full-closed 直線尺的優點 圓盤尺的優點

驅動系統透過最終檢出的全閉回路控制,可以達到不受滾珠螺桿伸長影響的定位功能。


不受滾珠螺桿伸長影響的直接檢測

耐落塵,油,結露

不需要吹氣 直線尺的優點 圓盤尺的優點

因為是採用電磁誘導方式,因此不會受到間隙裡的油污,落塵,結露的影響,能正確做出位置檢測。
同時也不需要吹氣裝置。

使用7年的直尺實例
使用7年的直尺實例
即便大量附著鑄造物的切粉和油也正常運轉中

不佔空間

薄 直線尺的優點 圓盤尺的優點

  • 電感尺厚度為14~20mm超薄,可以和機械模組化安裝。
  • 圓盤尺為中空構造,安裝在五軸頭時可以使配線配管通過。
車床鞍部,(左) 5 軸頭・ (右) 5 軸頭 A 軸的斷面
車床鞍部
(左) 5 軸頭・ (右) 5 軸頭 A 軸的斷面

非接觸 無摩擦部位可維持長期安定的精度

長期安定精度 直線尺的優點 圓盤尺的優點""

MP 電感尺是沒有軸承或彈簧等消耗品的完全非接觸構造,沒有因長年變化所引起之精度惡化。

MP 電感尺 一般的玻璃製光學尺

絕對值檢測

ABS絕對值 直線尺的優點 圓盤尺的優點

就算是增量式的尺,只要和附在馬達上的絶對値編碼器做組合使用即可達到絶對値檢測。粗略的位置情報由編碼器提供,精密的位置情報則由MP SCALE負責,並準備讀取用的NC系統。
(補正絕對值方式)

和絶對値編碼器組合的絕對位置檢出
和絶對値編碼器組合的絕對位置檢出

沒有安裝絶對値編碼器的DD馬達模式

採用直尺單獨即可做出絶對値檢出的MPRZ和MPZA系列。

絶對値電感尺 MPRZ
絶對値電感尺 MPRZ

可連接各廠牌的NC裝置以及可程式控制器

CNC 直線尺的優點 圓盤尺的優點

可連接三菱 CNC,FANUC,西門子各廠牌的NC裝置,以及三菱電機製的泛用型伺服裝置,安川的Σ7和ΣV。
注)安川Σ7和ΣV的連接僅限DD馬達。

可連接各廠牌的NC裝置以及可程式控制器

優異的重複精度

重複精度 圓盤尺的優點

就算因機械回轉方向或工件負重使軸變形導致偏芯,偏芯量並不會變成讀取誤差,可以讀取出優異的重複精度。

一般的測量尺的讀取頭只有一個,和偏芯量成比例,若發生讀取誤差而重複精度就會不良。
針對此偏芯的對策一般來說是將兩個讀取頭安裝在相對位置上藉此抵消掉讀取誤差。
而MP電感尺則是藉由在整個圓周面上配置大量的檢測回路,不僅可以抵消掉偏芯誤差同時也可得出優異的重複精度。

(左)一般的一讀頭測量尺 (中央)一般的圓盤尺偏芯對策 (右)MP 電感尺
(左)一般的一讀頭測量尺 (中央)一般的圓盤尺偏芯對策  (右)MP 電感尺

熱膨脹率和機械相同,可以耐熱變形。

耐熱變位 直線尺的優點

在17℃時的加工,也和20℃時的指定尺寸相同。
電感尺的本體是鐵,因此尺身和鐵會有相同的伸縮。
例)進行800mm間距的加工時,在17℃加工的話800mm會縮短為799.967mm。
  加工後回到20℃的測定室,間距會恢復成800.000mm。

熱膨脹率和機械相同,可以耐熱變形。