Systèmes de mesure angulaire sans roulement

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1 Systèmes de mesure angulaire sans roulement Septembre 2012

2 Les informations sur les produits Systèmes de mesure angulaire avec roulement Systèmes de mesure angulaire absolue avec balayage optimisé Capteurs rotatifs Systèmes de mesure pour entraînements électriques Systèmes de mesure linéaire à règle nue Systèmes de mesure linéaire pour machines-outils à commande numérique Electroniques d'interface HEIDENHAIN Commandes numériques HEIDENHAIN sont disponibles sur demande ou à l'adresse Internet 2 L'édition de ce catalogue invalide les précédentes publications. Dans le cas d'une commande chez HEIDENHAIN, le catalogue de référence est l'édition courante à la date de commande. Les normes (EN, ISO, etc.) ne s'appliquent que si elles sont expressément citées dans le catalogue.

3 Sommaire Résumé Systèmes de mesure angulaire HEIDENHAIN 4 Tableau de sélection Systèmes de mesure angulaire et systèmes à encastrer sans roulement 6 Systèmes de mesure angulaire absolue avec roulement 10 Systèmes de mesure angulaire incrémentale avec roulement 12 Caractéristiques techniques et instructions de montage Principes de mesure Support de la mesure, procédé de mesure incrémentale 14 Balayage du support de la mesure 16 Précision de la mesure 18 Fiabilité 22 Versions et schémas de montage mécanique 24 Informations mécaniques d'ordre général 34 Caractéristiques techniques Série ou modèle Précision du système Systèmes de mesure angulaire sans roulement ERP 880 ± 1 36 ERP 4080/ERP 8080 jusqu'à ± 2,0 38 Série ERO 6000 jusqu'à ± 3,0 40 ERO 6180 ± Série ERA 4000 jusqu'à ± 2,0 34 Série ERA 7000 jusqu'à ± 1,6 50 Série ERA 8000 jusqu'à ± 1,9 54 Série ERA 6000 jusqu'à ± Connexion électrique Interfaces et repérage des broches Signaux incrémentaux 1 V CC 64 TTL 66 Outils de mesure HEIDENHAIN 68 Connecteurs et câbles 69 Informations électriques d'ordre général 72 Electroniques d'exploitation et d'affichage 76

4 Systèmes de mesure angulaire HEIDENHAIN De manière typique, les systèmes de mesure angulaire garantissent une précision inférieure à ± 5" avec plus de traits. Les systèmes de mesure angulaire sont destinés à la mesure d'angles de grande précision, de l'ordre de grandeur de quelques secondes d'arc. On les trouve dans les plateaux circulaires, les têtes pivotantes de machines-outils, les axes C des tours, mais également dans les équipements de mesure, télescopes etc.. D'autres applications, comme p. ex. les scanners, les systèmes de positionnement, les rotatives d'imprimerie ou les systèmes de déflexion de faisceau exigent une très grande reproductibilité et une résolution angulaire très élevée. Les systèmes de mesure pour de telles applications sont également considérés comme des systèmes de mesure angulaire. ERA 4000 Plateau circulaire Par contre, les capteurs rotatifs sont utilisés dans les applications avec une précision moindre, comme p. ex. les techniques d'automatisation, les manipulateurs, les entraînements électriques etc.. Montage du système de mesure angulaire ERA 4000 dans le plateau circulaire d'une machine-outil En fonction des applications et de leurs exigences, divers systèmes de mesure angulaire sont proposés dans les tableaux suivants. Plateau circulaire d'une machine-outil Table XYT Télescope spatial 4

5 Systèmes de mesure angulaire sans roulement Les systèmes de mesure angulaire sans roulement (systèmes à encastrer) ERP, ERO et ERA se composent de deux éléments (tête captrice et support de la gravure) alignés l'un par rapport à l'autre lors du montage. L'excentricité de l'arbre, le montage et le réglage ont donc une incidence déterminante sur la précision finale recherchée. Les systèmes de mesure angulaire à encastrer existent en plusieurs versions avec différents supports de gravure ERP/ERO : disque gradué en verre avec moyeu ERA 4000 : tambour en acier ERA 6000/7000/8000 : ruban en acier Les systèmes de mesure angulaire sans roulement sont à intégrer dans des éléments de machines ou dans des équipements. Ils répondent aux exigences suivantes : arbre creux de grand diamètre (jusqu'à 10 m, solution avec ruban) vitesses de rotation élevées pas de couple au démarrage supplémentaire dû à des joints d'étanchéité reproductibilité élevée haute flexibilité d'adaptation sur le lieu d'implantation (versions avec cercle entier, ou segment de cercle avec solution ruban) Les systèmes de mesure angulaire sans roulement n'étant pas protégés, c'est essentiellement le montage qui garantira l'indice de protection souhaité. Tableau de sélection, voir page 6 à 9 Résumé Systèmes de mesure angulaire avec roulement Les systèmes de mesure angulaire avec roulement RCN, RON, RPN et ROD sont des systèmes complets entièrement protégés. Ils se caractérisent par leur simplicité de montage et un minimum de réglages. L'accouplement statorique intégré (RCN, RON et RPN) ou l'accouplement d'arbre séparé (ROD) compense les jeux de l'arbre moteur. Les systèmes de mesure angulaire avec accouplement statorique intégré ont un excellent comportement dynamique. En effet, lors d'une accélération angulaire de l'arbre moteur, l'accouplement n'est sollicité que par le couple de rotation résultant du frottement du roulement. Autres avantages : forme compacte, espace de montage réduit arbres creux jusqu'à 100 mm pour le passage de câbles d'alimentation etc. montage facile larges tolérances de montage Tableau de sélection, voir page 10 à 13 Informations détaillées sur les systèmes de mesure angulaire avec roulement disponibles à l'adresse Internet ou dans le catalogue. 5

6 Tableau de sélection Systèmes de mesure angulaire et systèmes à encastrer sans roulement division sur support massif Série Version et montage Principales dimensions en mm Diamètre D1/D2 Précision système 1) Vitesse de rotation adm. méc. Systèmes de mesure angulaire avec gravure sur verre ERP 880 Réseau de phases sur disque gradué avec moyeu, vissé sur face frontale de l'arbre ± min 1 ERP 4000 Réseau de phases sur disque gradué avec moyeu, vissé sur face frontale de l'arbre D1: 8 mm D2: 44 mm ± min 1 ERP 8000 Réseau de phases sur disque gradué avec moyeu D1: 50 mm D2: 108 mm ± min 1 ERO 6000 Division METALLUR sur disque gradué avec moyeu, vissé sur face frontale de l'arbre D1: 25/95 mm D2: 71/150 mm ± 5 / ± min 1 / 800 min 1 ERO 6100 Division chrome sur verre, vissé sur la face frontale de l'arbre D1: 41 mm D2: 70 mm ± min 1 Systèmes de mesure angulaire avec division sur tambour en acier ERA 4x80 Tambour gradué avec collerette de centrage, vissé sur la face frontale de l'arbre D1: 40 mm jusqu'à 512 mm D2: 76,5 mm jusqu'à 560,46 mm ± 9,4 jusqu'à ± 2, min 1 jusqu'à min 1 ERA 4282 Tambour gradué pour grande précision, vissé sur la face frontale de l'arbre D1: 40 mm jusqu'à 270 mm D2: 76,5 mm jusqu'à 331,31 mm ± 5,1 jusqu'à ± 2, min 1 jusqu'à min 1 Système de mesure à encastrer avec gravure magnétique ERM 200 Tambour gradué en acier avec division MAGNODUR, vissé sur la face frontale de l'arbre D1: 40 jusqu'à 410 mm D2: 75,44 jusqu'à 452,64 mm ± 36 jusqu'à ± min 1 jusqu'à min 1 ERM 2400 ERM 2900 Tambour gradué en acier avec division MAGNODUR, fixation par serrage D1: 40/55 mm D2: 64,37/ 75,44 mm D1: 55 mm D2: 77,41 mm ± 43 /± min 1 / min 1 ± min 1 1) sans montage, les erreurs supplémentaires dues au montage et au roulement de l'arbre moteur ne sont pas prises en compte. 6

7 Signaux incrémentaux Type Page Périodes de signal/ tour Signaux de sortie Marques de référence V CC une ERP ERP V CC aucune ERP ERP V CC aucune ERP / V CC une ERO jusqu'à TTL une ERO ) V CC une ERO ERO jusqu'à V CC à distances ERA 4280 C 44 codées 6000 jusqu'à ERA 4480 C jusqu'à ERA 4880 C jusqu'à V CC à distances codées ERA 4282 C 48 ERA jusqu'à 3600 TTL 1 V CC une ERM 220 ERM 280 Catalogue Systèmes de mesure magnétiques encastrables ERM /600 1 V CC une ERM V CC une ERM ) avec interpolation intégrée 7

8 Tableau de sélection Systèmes de mesure sans roulement division sur ruban en acier Série Version et montage Principales dimensions en mm Diamètre D1/D2 Précision système 1) Vitesse de rotation adm. méc. Systèmes de mesure angulaire avec division sur ruban en acier ERA 6000 Ruban de mesure en acier pour montage extérieur, le ruban est tendu sur la périphérie 159,07 mm jusqu'à 1 146,54 mm ± 15 jusqu'à ± min 1 jusqu'à 83 min 1 ERA 6006 Ruban de mesure en acier avec couche intermédiaire élastique pour montage extérieur, le ruban est tendu sur la périphérie 153,35 mm jusqu'à 1 140,12 mm ± 50 jusqu'à ± min 1 jusqu'à 83 min 1 ERA 6002 Ruban de mesure en acier pour montage extérieur, version segment angulaire, le ruban de mesure est collé 150 mm Précision du ruban de mesure : ± 30 µm/m dépend du diamètre ERA 7000 Ruban de mesure en acier pour montage intérieur, version cercle entier 2), le ruban est tendu sur la périphérie 458,62 mm jusqu'à 1 146,10 mm ± 1,6 jusqu'à ± 4,0 250 min 1 jusqu'à 220 min 1 ERA 8000 Ruban de mesure en acier pour montage extérieur, version cercle entier 2), le ruban est tendu sur la périphérie 458,11 mm jusqu'à 1 145,73 mm ± 1,9 jusqu'à ± 4,8 env. 45 min 1 1) sans montage, les erreurs supplémentaires dues au montage et au roulement de l'arbre moteur ne sont pas prises en compte. 2) Segments angulaires sur demande 3) après interpolation intégrée 8

9 Signaux incrémentaux Type Page Périodes de signal/tour Signaux de sortie Marques de référence jusqu'à ) TTL tous les ERA mm 2500 jusqu'à V CC ERA 6080 ERA jusqu'à ) TTL tous les 100 mm ERA jusqu'à V CC ERA /250/500 périodes de TTL tous les signal/mm 3) 100 mm ERA ERA périodes de signal/mm 1 V CC ERA jusqu'à V CC à distances codées ERA 7480 C 50 ERA jusqu'à V CC à distances codées ERA 8480 C 54 ERA 7480 ERA

10 Tableau de sélection Systèmes de mesure angulaire absolue avec roulement Série Principales dimensions en mm Précision du système Vitesse de rotation adm. méc. Signaux incrémentaux Périodes de signal par tour Signaux de sortie Systèmes de mesure angulaire avec accouplement statorique intégré RCN 200 ± min 1 ± 2,5 RCN 700 ± min 1 RCN 800 D: 60 mm et 100 mm ± min 1 Système de mesure angulaire avec accouplement statorique intégré et balayage optimisé RCN 2000 ± 5 ± 2,5 ± 5 ± 2, min V CC RCN 5000 ± 5 ± 2,5 ± 5 ± 2,5 RCN 8000 ± 2 ± min V CC 500 min V CC 60 ± 2 ± 1 10

11 Val. absolues de position Type Autres Positions par tour Interfaces des données informations Bits Bits Fanuc 02 Mit 02-4 RCN 223 F RCN 223 M Catalogue Systèmes de mesure Bits Fanuc 02 RCN 227 F angulaire avec roulement Bits Mit 02-4 RCN 227 M RCN Bits Fanuc 02 RCN 727 F Bits Mit 02-4 RCN 727 M Bits Fanuc 02 RCN 827 F Bits Mit 02-4 RCN 827 M RCN bits EnDat 2.2 / 02 RCN 2380 RCN bits EnDat 2.2 / 22 RCN 2310 RCN bits EnDat 2.2 / 02 RCN 5380 RCN 5580 Catalogue Systèmes de mesure angulaire absolue avec balayage optimisé bits EnDat 2.2 / 22 RCN 5310 RCN bits EnDat 2.2 / 02 RCN 8380 RCN 8580 EnDat 2.2 / 22 RCN 8310 RCN 8510 RCN

12 Tableau récapitulatif Systèmes de mesure angulaire incrémentale avec roulement Série Principales dimensions en mm Précision du système Vitesse de rotation adm. méc. Signaux incrémentaux Périodes de signal/tour Systèmes de mesure angulaire avec accouplement statorique intégré RON 200 ± min ) / ) ± 2, RON 700 ± min / RON 800 RPN 800 ± min RON 900 ± 0,4 100 min Système de mesure angulaire pour accouplement d'arbre séparé ROD 200 ± min ) ) ROD 700 ± min / ROD 800 ± min ) avec interpolation intégrée 12

13 Type Autres informations Signaux de sortie TTL RON 225 Catalogue Systèmes de mesure angulaire TTL RON 275 avec roulement RON V CC RON V CC RON V CC RON 785 RON V CC RON V CC RON V CC RPN 886 RON µa CC RON 905 TTL ROD 220 Catalogue Systèmes de mesure angulaire TTL ROD 270 avec roulement ROD V CC ROD V CC ROD V CC ROD 880 ROD

14 Principes de mesure Support de la mesure Les systèmes de mesure HEIDENHAIN utilisent des structures régulières appelées divisions. Des substrats en verre ou en acier servent de support à ces divisions : le verre est le plus souvent utilisé dans les systèmes de mesure pour des vitesses de rotation jusqu'à min 1. Pour des vitesses de rotation plus élevées, jusqu'à min 1, on utilise des tambours en acier. Pour les systèmes de mesure de grands diamètres, le réseau de divisions est déposé sur un ruban en acier. Les divisions fines sont obtenues avec des procédés photo-lithographiques de conception spéciale HEIDENHAIN. AURODUR : traits dépolis sur des rubans en acier revêtus d'une couche d'or, période de division typique 40 µm METALLUR : division insensible aux salissures constituée de traits métalliques sur or, période de division typique 20 µm DIADUR : traits en chrome particulièrement résistants (période de division typique 20 µm) ou structure tridimensionnelle en chrome sur verre (période de division typique 8 µm) Réseau de phases SUPRADUR : structure planaire tridimensionnelle, particulièrement insensible aux salissures, période de division typique 8 µm et inférieure. Réseau de phases OPTODUR : structure planaire tridimensionnelle, avec réflexion particulièrement importante, période de division typique 2 µm et inférieure. Ces procédés permettent d'une part d'obtenir des périodes de divisions extrêmement petites, et d'autre part une très grande netteté des arêtes ainsi qu'une parfaite homogénéité de la gravure. Avec le procédé de balayage photoélectrique, cela est déterminant pour obtenir une grande qualité des signaux de sortie. Divisions circulaires pour systèmes de mesure angulaire HEIDENHAIN fabrique les matrices de gravure originales sur ses propres machines de très grande précision. 14

15 Procédé de mesure incrémentale Dans le procédé de mesure incrémentale, la division est constituée d'une structure régulière. L'information de position est obtenue par comptage des différents incréments (pas de mesure) à partir de n'importe quel point zéro défini. Une référence absolue est nécessaire pour déterminer les positions. Pour cela, le support de la mesure possède une seconde piste avec une marque de référence. Cette marque de référence qui détermine la position absolue de la règle de mesure correspond exactement à un pas de mesure. Il est nécessaire de franchir la marque de référence pour définir une relation absolue, ou pour retrouver le dernier point d'origine initialisé. Dans le cas le plus défavorable, une rotation max. de 360 est nécessaire. Pour faciliter ce franchissement du point de référence, de nombreux systèmes de mesure HEIDEN- HAIN possèdent des marques de référence à distances codées : celles-ci sont toutes espacées de différentes valeurs sur la piste de référence. L'électronique consécutive détermine la référence absolue après le passage sur deux marques de référence voisines donc après un déplacement angulaire de quelques degrés seulement (voir incrément nominal G dans le tableau). Les systèmes de mesure avec marques de référence à distances codées possèdent la lettre C derrière leur désignation (p. ex.era 4200 C). Avec les marques de référence à distances codées, la référence absolue est calculée par comptage des incréments séparant deux marques de référence et d'après la formule suivante : 1 = (abs A sgn A 1) x G + (sgn A sgn D) x abs M RR 2 2 avec : A = 2 x abs M RR G TP Explication : 1 = position angulaire absolue en degrés de la première marque de référence franchie par rapport à la position zéro abs = valeur absolue sgn = fonction sens (fonction signe = +1 ou 1 ) M RR = Valeur de mesure en degrés entre les marques de référence franchies G = incrément nominal entre deux marques de référence fixes (voir tableaux) TP = Périodes de division ( 360 ) Nb de traits D = sens de rotation (+1 ou 1) La rotation conforme au plan donne +1 Caractéristiques et montage ERA 7480 C, ERA 8480 C Nombre de traits z Nombre marques de référence Incrément nominal G ERA 4000 C Nb traits avec période division Nombre 20 µm 40 µm 80 µm marques de référence Incrément nominal G , ,692 25,714 22, ,846 9,474 8,182 Position zéro Exemple d'une division circulaire avec marques de référence à distances codées (ex. ERA 4480 avec traits) 15

16 Balayage du support de la mesure Balayage photoélectrique La plupart des systèmes de mesure HEIDENHAIN fonctionne selon le principe de balayage photoélectrique. Celui-ci a lieu sans contact, et donc sans aucune usure. Il détecte des traits de divisions extrêmement fins d'une largeur de quelques microns et génère des signaux de sortie de périodes très petites. Plus la période de division du réseau de traits est faible, et plus le phénomène de diffraction influe sur le balayage photoélectrique. Dans les systèmes de mesure angulaire, HEIDENHAIN s'appuie sur deux principes de balayage : le principe de mesure par projection pour périodes de divisions de 10 µm à env. 70 µm. le principe de mesure interférentielle pour réseaux de traits très fins avec périodes de division de 4 µm et moins. Principe de mesure par projection Ce principe décrit de manière simplifiée est basé sur la création d'un signal par projection de lumière : deux réseaux de traits de même période disque gradué et réticule de balayage sont déplacés l'un par rapport à l'autre. Le support du réticule est transparent, le réseau de traits du support peut être déposé sur un matériau également transparent ou réfléchissant. Lorsqu'un faisceau lumineux parallèle balaye un réseau de traits, des modulations claires/obscures sont créées. Un réticule avec la même période de division se trouve à cet endroit. Lorsque les deux réseaux de traits sont déplacés l'un par rapport à l'autre, la lumière passante est modulée : si les interstices entre les traits sont en face les uns des autres, la lumière passe, si les traits recouvrent les interstices, la lumière ne passe pas. Les photoéléments convertissent ces modulations d'intensité lumineuse en signaux électriques. Sur le réticule de balayage, le réseau de traits d'une structure spéciale filtre le flux lumineux. Il en résulte des signaux de sortie de forme sinusoïdale. Plus la période de division du réseau de traits est fine, plus la distance fonctionnelle entre le réticule de balayage et le disque gradué est faible, et plus la tolérance est serrée. Avec ce principe, des tolérances de montage acceptables sont possibles avec des périodes de division de 10 µm et plus. Les systèmes de mesure angulaire ERA fonctionnent p. ex. selon le principe par projection. Période de signal 360 él. 90 él. Déphasage Règle de mesure Fenêtre Capteur structuré Réticule de balayage Condenseur Réseau de balayage Source lumineuse LED 16 Balayage photoélectrique d'après le principe de mesure par projection, avec règle de mesure en acier et balayage à un seul champ

17 Le capteur génère quatre signaux de courant de forme sinusoïdale (I 0, I 90, I 180 et I 270 ) déphasés entre eux de 90 élect.. Ces signaux de balayage ne sont pas symétriques par rapport au zéro. Un montage anti-parallèle des éléments photoélectriques délivre deux signaux de sortie I 1 et I 2 déphasés de 90 él. et symétriques par rapport au zéro. Une figure de Lissajous est créée avec la représentation XY des signaux dans l'oscilloscope. On obtient un cercle centré si les signaux de sortie sont parfaits. Des erreurs de position à l'intérieur d'une période de signal provoquent des variations de la forme circulaire et de la position (voir Précision de la mesure) et se répercutent ainsi directement sur le résultat de la mesure. La grandeur du cercle qui correspond à l'amplitude des signaux de sortie peut varier à l'intérieur de certaines limites sans influencer la précision de la mesure. Principe de mesure interférentielle Le principe de mesure interférentielle utilise la diffraction et l'interférence de la lumière sur de fins réseaux de divisions pour générer les signaux destinés à mesurer le déplacement. Le support de la mesure est constitué d'un réseau étagé. Des traits réfléchissants d'une épaisseur de 0,2 µm sont déposés sur une surface plane et réfléchissante. Un réticule de balayage constitué d'un réseau de phases transparent possédant la même période de division que celle de la règle de mesure est disposé en vis-à-vis. Lorsqu'elle rencontre le réticule de balayage, l'onde lumineuse plane est divisée par diffraction en trois ondes partielles d'ordre 1, 0 et 1 avec quasiment la même intensité lumineuse. Celles-ci sont diffractées sur la règle de mesure avec réseau de phases de manière à ce que la majeure partie de l'intensité lumineuse se situe dans l'ordre de diffraction réfléchi 1 et 1. Ces ondes partielles se rejoignent sur le réseau de phases du réticule de balayage. Là, elles sont à nouveau diffractées et interfèrent. Trois trains d'ondes ainsi générés quittent le réticule de balayage sous différents angles. Les photoéléments convertissent ces intensités lumineuses en signaux électriques. Lors d'un déplacement relatif de la règle de mesure avec le réticule de balayage, les fronts des ondes diffractées sont déphasés : le déplacement correspondant à une période de division décale le front de l'onde de l'ordre de diffraction 1 d'une longueur d'onde vers le plus et le front de l'onde de l'ordre de diffraction 1 d'une longueur d'onde vers le moins. Comme ces deux ondes interfèrent à la sortie du réseau de phases, les ondes sont déphasées entre elles de deux longueurs d'onde. On obtient ainsi deux périodes de signal lors d'un déplacement relatif d'une période de division. Les systèmes de mesure interférentielle fonctionnent avec des périodes de divisions moyennes de 4 µm ou moins. Leurs signaux de balayage sont exempts d'harmoniques et peuvent être hautement interpolés. Ils sont particulièrement adaptés à des résolutions et des précisions élevées. Malgré cela, ils se caractérisent par des tolérances de montage faciles à respecter. Les systèmes de mesure angulaire ERP fonctionnent p. ex. selon le principe interférentiel. Représentation XY des signaux de sortie Règle de mesure Ordres de diffraction Division de la règle, réseau de phases DIADUR Condenseur Source lumineuse LED Période de division Réticule de balayage : réseau de phases transparent Eléments photoélectriques Balayage photoélectrique d'après le principe de mesure interférentiel, avec balayage à un seul champ 17

18 Précision de la mesure La précision de la mesure angulaire dépend en particulier de : la qualité du réseau gradué la qualité du balayage la qualité de l'électronique de traitement des signaux l'excentricité de la gravure par rapport au roulement les erreurs du roulement l'accouplement à l'arbre moteur. Dans les caractéristiques techniques des systèmes de mesure angulaire sans roulement, la précision du système indiquée est définie de la manière suivante : La précision du système inclut les erreurs de position sur un tour et les erreurs de position à l'intérieur d'une période de signal. Les valeurs extrêmes des erreurs totales à une position donnée se situent dans la précision du système ± a. Les erreurs de position à l'intérieur d'une période se répercutent déjà sur les faibles déplacements angulaires ainsi que lors de mesures répétées. Des fluctuations de la vitesse de rotation en sont la conséquence, en particulier dans une boucle d'asservissement de vitesse. Les erreurs à l'intérieur d'une période de signal dépendent de la qualité des signaux de balayage de forme sinusoïdale ainsi que de leur subdivision. Les facteurs suivants influencent le résultat : finesse de la période de signal homogénéité et netteté des bords des traits de la gravure qualité des structures optiques de filtrage caractéristiques des capteurs photoélectriques stabilité et dynamique lors de l'exploitation en aval des signaux analogiques En tenant compte de ces facteurs, les systèmes de mesure angulaire HEIDENHAIN autorisent une interpolation des signaux de sortie sinusoïdaux avec des précisions de subdivision inférieures à ±1% de la période du signal (ERP 880: ± 1,5 %, ERA 6000: ± 2,5 %). Exemple : Système de mesure angulaire avec périodes de signal sinusoïdal par tour Une période de signal correspond environ à 0,011 ou 40. Pour une qualité de signal de ± 1 %, il en résulte des erreurs de position max. à l'intérieur d'une période de signal d'environ ± 0, ou environ ± 0,40". Dans les systèmes de mesure angulaire sans roulement, il faut tenir compte en plus des erreurs dues au montage, des erreurs du roulement de l'arbre à mesurer ainsi que du réglage de la tête captrice (voir Erreurs propre à l'application). Ces erreurs ne sont pas prises en compte dans la précision spécifiée du système de mesure. Par contre, dans les systèmes de mesure angulaire avec roulement et accouplement statorique intégré, la précision du système inclut également les erreurs dues à l'accouplement de l'arbre. Dans les systèmes de mesure angulaire avec roulement et accouplement d'arbre séparé, il faut tenir compte également de l'erreur angulaire de l'accouplement en plus de la précision du système (voir catalogue Systèmes de mesure angulaire avec roulement). Les erreurs de position sur un tour interviennent lors de déplacements angulaires importants. Ecart de position Ecart de position Ecart de position dans un tour Ecart de position dans une période de signal Position Ecart de position u dans une période de signal Amplitude du signal Période de signal 360 él. 18

19 Pour les systèmes de mesure angulaire ERP, ERO et ERA 4000, HEIDENHAIN établit un procès-verbal de mesure joint à l'appareil. Ce procès-verbal de mesure indique la précision de la gravure (y compris le support de la gravure ou le moyeu) et garantit la traçabilité de l'étalonnage. Les erreurs supplémentaires relevant du montage et du roulement de l'arbre à mesurer ne sont pas prises en compte dans les valeurs de précision indiquées. La précision de la division est déterminée avec une multitude de points de mesure lors d'une rotation. Les positions de mesure sur un tour sont choisies de manière à pouvoir également connaître les erreurs à l'intérieur d'une période de signal. Toutes les valeurs de mesure ainsi obtenues se trouvent à l'intérieur de la précision spécifiée de la gravure (voir Caractéristiques techniques). Le procès-verbal de mesure confirme la précision indiquée du système de mesure. L'indication de l'étalon de calibration du certificat de contrôle du constructeur fait référence aux standards nationaux et internationaux reconnus. Les erreurs sont déterminées à température constante (22 C) et spécifiées dans le procès-verbal lors du contrôle final. Exemple de protocole de mesure tambour gradué ERA 4200 C 1 Représentation graphique de la précision de la gravure 2 Résultats de l'étalonnage

20 Erreurs dues à l'application En ce qui concerne les systèmes de mesure angulaire sans roulement, le montage ainsi que le réglage de la tête captrice ont une incidence importante sur la précision totale souhaitée en plus de la précision indiquée du système. Un montage excentré de la gravure ou des erreurs de circularité de l'arbre à mesurer sont d'une importance capitale. Pour évaluer la précision globale, il faut considérer les erreurs significatives individuellement. 1. Erreurs de direction de la gravure ERP, ERO, ERA 4000 Par rapport à leur valeur moyenne, les valeurs extrêmes des erreurs de direction sont indiquées dans Caractéristiques techniques à la rubrique Précision de la gravure. La précision du système est fonction de la précision de la gravure et de l'erreur de position à l'intérieur d'une période de signal. ERA 6000, ERA 7000, ERA 8000 Les valeurs extrêmes des erreurs de direction dépendent de la précision de la gravure ( Caractéristiques techniques), de la tension irrégulière du ruban lors du montage, des variations de forme de la surface de montage, des variations à la jonction du ruban (solution cercle entier) Le procédé spécial de fabrication de la gravure et la jonction usinée avec précision par HEIDENHAIN permettent d'obtenir des erreurs de direction comprises entre 2 et 5 secondes d'arc pour les ERA 7000/ ERA 8000 à condition que le montage soit correct. ERA 6002, ERA 7481 C, ERA 8481 C, ERA 8482 C Pour les solutions avec segments angulaires, on constate des erreurs angulaires supplémentaires de ϕ si le diamètre nominal d'appui du ruban n'est pas respecté avec précision : ϕ = (1 D /D) ϕ 3600 avec ϕ = erreur du segment, en secondes d'arc ϕ = angle du segment en degrés D = diamètre nominal d'appui du ruban D = diamètre réel d'appui du ruban Cette erreur peut être éliminée en introduisant dans la commande numérique le nombre de traits exact z' pour 360 correspondant au diamètre effectif d'appui du ruban D'. Il en résulte la relation suivante : z = z D /D avec z = nombre nominal de traits sur 360 z = nombre effectif de traits sur 360 Pour les solutions avec segments angulaires, il est conseillé par principe de vérifier l'angle réel parcouru à l'aide d'un système de mesure par comparaison, p. ex. avec un système de mesure angulaire avec roulement. 2. Erreurs dues à l'excentricité de la gravure par rapport au roulement Lors du montage du disque gradué avec moyeu, du tambour gradué ou du ruban de mesure, il faut tenir compte de l'excentricité par rapport au roulement, due au montage. De plus, lors du centrage au moyen de la collerette de centrage, des écarts dimensionnels et de forme de l'arbre client peuvent accroître l'excentricité. Il en résulte la relation suivante : ϕ = ± 412 e D ϕ = erreur de mesure en (secondes d'arc) e = excentricité en µm de la division par rapport au roulement D = diamètre moyen de la gravure M = centre de la gravure ϕ = angle vrai ϕ = angle lu Erreur angulaire due à une variation du diamètre d'appui du ruban Excentricité de la gravure par rapport au roulement Version pour segment angulaire Tête captrice Segment Centre de la gravure 20