德國海德漢HEIDENHAIN絕對式直線光柵尺主要特點：

高速性能:適用于高速運行的直線軸,可實現高達600 m/min的移動速度 。

納米級分辨率:提供超高分辨率的型號,最小測量步距可達0.001 µm(1 nm) 。

多種接口:支持 EnDat 2.2、發那科、三菱、松下、安川等主流數控接口,便于與不同控制系統集成 。

低釋氣設計:關鍵部件采用真空兼容的電路板、粘合劑和涂層材料,顯著降低真空環境中的氣體釋放 。

通氣結構:內部設有專門通氣孔,可加快真空腔體的抽氣速率,縮短抽真空時間 。

耐高溫烘烤:具備優異的耐熱性能,可承受最高100 °C的烘烤溫度,在真空腔體加熱除氣過程中保持穩定 。

非磁性材料:全部采用非鐵磁性材料制造,避免磁擾動,滿足真空設備中高可靠性的要求 。

潔凈制造:在潔凈室中生產并于包裝前高溫烘烤脫氣,出廠采用雙層充氮密封包裝,產品具有非常高的潔凈度 。

應用領域：

半導體和電子制造:如晶圓加工設備、光刻機、電子束/離子束設備中精密平臺的位置反饋。真空環境下使用LIC 4100 V可以避免空氣阻力和污染,確保納米級對位精度 。

薄膜沉積與材料科研:在真空鍍膜設備、材料表征儀器(例如電子顯微鏡、表面分析儀)中,用于精確控制樣品臺或運動機構的位置 。高真空兼容的光柵尺防止殘余氣體影響工藝和測量結果。

生物醫療技術:某些醫療和生物實驗設備(如質譜儀、真空干燥設備)需要在受控真空下定位樣品或探測器,LIC 4100 V可提供可靠的位置讀數。

高科技實驗裝置:包括核聚變研究、加速器真空腔體內的精密移動平臺,天文觀測儀器的真空隔室等。該系列光柵尺在這些裝置中確保運動部件的精準定位,同時滿足真空低出氣和抗輻射等特殊要求 。

選型建議：

真空等級要求:首先確認應用的真空程度。如果是高真空(10^–7 mbar左右)環境,LIC 4100 V系列滿足要求;如需在更嚴苛的超高真空(≤10^–9 mbar)下工作,則應考慮使用海德漢專門提供的超高真空型號(如LIP 481 U)或將信號轉換模塊置于真空腔體外等措施  。

測量長度與安裝方式:根據機器軸的長度選擇合適的尺條規格。標準玻璃/玻璃陶瓷尺可覆蓋幾十毫米到幾米量程 ;如果軸長超過3 m,可選用鋼帶尺方案(LIC 4115/4195)以擴展量程 。需注意Robax玻璃陶瓷尺長度上限約1.64 m ,超出此范圍時只能使用普通玻璃尺或鋼帶。安裝方式上,短尺可用粘貼或卡夾固定,長尺通常采用機械固定配合張緊裝置,選型時應相應考慮機器結構條件。

精度和熱穩定性:如果應用對精度和熱脹冷縮補償要求非常高(例如大幅溫度波動環境),可優先選擇Robax低熱膨脹玻璃陶瓷尺,以獲得更高定位精度和溫度穩定性 。在一般環境下,標準玻璃尺的±3 µm精度已可滿足大多數工業設備需求。用戶應根據定位精度指標和工作溫度范圍,權衡成本后選擇合適的尺條材料。

接口與控制系統:根據所使用的數控系統或驅動器接口選擇相應型號的讀數頭。LIC 4100 V系列提供EnDat 2.2、Fanuc α、三菱High Speed、松下、安川等接口版本(對應型號后綴分別為411V、419FV、419MV、419PV、419YV等) 。例如,采用海德漢控制器可選EnDat接口型號,配Fanuc數控系統則選Fanuc接口型號,以確保即插即用的兼容性。

其他附件選配:若需要將信號引出真空艙體,應選配匹配的真空饋通接頭(例如15針D-sub高真空插頭法蘭)以保證真空密封和信號完整傳輸  。同時可根據需要選用海德漢提供的安裝工具(如間隙調節墊片、安裝定位治具)和診斷設備(如PWM 20信號測量儀)來輔助安裝調試。對于有功能安全要求的應用,可以考慮功能安全版LIC 4100 FS型號。

德國海德漢HEIDENHAIN絕對式直線光柵尺技術參數：

測量長度:標準玻璃光柵尺測量長度可達3 m。如需更長行程,可選配不銹鋼帶狀尺,與導軌型材配合安裝,測量長度可擴展至約28 m 。

分辨率:最小測量步距達1 nm(0.001 µm) 。

精度等級:在3 m以內玻璃尺情況下系統精度典型可達±3 µm;使用低熱膨脹的微晶玻璃刻尺時精度最高可提升至約±1 µm(限長度≤1.64 m) 。對于超長磁帶尺方案,精度約為±5 µm/米 。

真空等級:滿足高真空環境要求,可在真空度低至10^?7 mbar的環境下可靠運行 。

溫度范圍:工作溫度 ?10 °C~+50 °C;烘烤(脫氣)溫度最高 +100 °C 。

通信接口:提供 EnDat 2.2、Fanuc 05、三菱 Mit03、松下 Pana02、安川 YEC07 等多種接口型號,對應不同數控系統和驅動器 。

供電要求:直流 3.6 V~14 V 寬范圍供電,5 V 時典型電流約 75 mA(功耗 ~0.4 W) 。

抗振動沖擊:可承受振動加速度 500 m/s2(55–2000 Hz)及沖擊加速度 1000 m/s2(6 ms) 。

防護等級:IP40(開放式結構,無額外密封) 。

安裝及注意事項：

潔凈開封:產品在出廠時經過超潔凈處理和雙層真空包裝,打開包裝應在潔凈室或無塵環境中進行,佩戴無塵手套操作,防止灰塵、指紋或油污玷污光柵尺表面  。任何污染物在真空中都會產生逸出氣體或干擾測量,應盡量避免。

機械安裝:根據說明書要求選擇合適的安裝方式。短行程光柵尺一般使用固定夾夾持在機床導軌上,較長尺可以采用預緊膠膜粘貼加螺釘固定組合安裝 。安裝讀數頭時,務必使用廠家隨附的間隙厚度規(墊片)調整讀數頭與尺條之間的間隙至規定值,以保證信號質量 。固定螺釘應按指定扭矩緊固,并使用防松措施防止運行中松動。整個安裝過程中切忌讓讀數頭碰撞尺條,以免劃傷光柵。

排氣通道:光柵尺讀數頭上設計有專門的排氣孔和通道,用于加速真空泵抽氣 。安裝時應確保這些小孔沒有被遮擋或封死,例如不要在讀數頭上涂覆過多膠劑或將其貼緊不透氣的表面。正確安裝能使抽真空過程更順暢,有助于迅速達到所需真空度。

電纜引出:LIC 4100 V自帶的真空電纜需要通過真空饋通連接至艙外電子系統。應選用合適規格的高真空密封插座(例如KF或CF法蘭的D-sub連接器組件),并按照海德漢提供的接線定義正確連接各引腳 。切勿擅自更改電纜或連接器結構,以免破壞真空密封性能。多余的電纜應盤儲妥當,避免在真空室內與運動部件干涉。

抽真空烘烤:初次安裝完畢后,建議按照海德漢建議對整個系統進行烘烤脫氣處理—在不超過產品耐受溫度(100 °C)的條件下加熱數小時,以去除殘留水汽和揮發物,加速達到極限真空 。在日常運行中,如需反復開倉大氣再抽真空,每次重新抽真前亦可考慮低溫烘烤光柵尺組件以保持真空環境的潔凈。

調試校驗:安裝完畢后,可利用海德漢提供的診斷工具(如PWM系列信號分析儀和ATS軟件)檢查光柵尺信號幅度和波形是否正常,確保讀數頭安裝位置和信號質量達到要求  。若發現信號弱或畸變,需微調讀數頭位置或檢查間隙和安裝平行度,直至滿足技術規范。

LIC 4100 V 系列 4113V / 4193V 型號安裝尺寸示意：

工作原理：

LIC 4100 V 系列采用非接觸式光學掃描原理。讀數頭內的發光二極管(LED)發出光束,經由光學透鏡照射到玻璃尺上的精細刻線編碼尺身。玻璃光柵尺上刻有METALLUR工藝制作的金屬鍍層光柵和絕對編碼圖案,讀數頭的光電探測器接收由光柵衍射/干涉形成的光強信號 。通過對絕對碼道的讀取,系統可在上電時直接獲得當前位置的編碼值,無需移動進行參考點尋找;同時增量細分信號經內置插值電路處理,實現高達納米級的定位分辨率 。LIC 4100 V 的讀數頭內置了專用ASIC信號處理芯片,可動態調節LED光源亮度。當信號幅度因輕微灰塵污染而減弱時,ASIC會自動提高LED驅動電流以維持信號強度,從而在不增加噪聲的情況下保持穩定的輸出波形 。由于測量過程無任何機械接觸,光柵尺與讀數頭不存在磨損,也不會產生顆粒雜質,非常適合嚴格潔凈要求的真空應用環境。

衍生產品：

LIC 4100 V 系列是真空版本的絕對光柵尺,源自海德漢LIC 4100標準系列并針對高真空應用進行了改進 。在保留原系列核心光學掃描原理的基礎上,V系列在結構和材料上做出特殊優化,例如采用真空兼容的印制板、粘接劑和表面涂層,開設殼體通氣孔,并去除所有鐵磁材料等 。這些措施使其能夠在高真空乃至一定程度的超高真空環境中可靠工作,而測量性能(如精度、分辨率和速度范圍)與標準型保持一致。

系列內部型號:LIC 4100 V 系列根據接口協議不同衍生出多個讀數頭型號,每種型號與特定控制系統接口對應。例如,LIC 411V 表示配備 EnDat 2.2 接口的讀數頭,LIC 419F V 對應發那科(Fanuc)接口,LIC 419M V 對應三菱高速接口,LIC 419P V 對應松下接口,LIC 419Y V 則對應安川接口 。用戶可根據所使用數控系統的類型選擇匹配接口的LIC 4100 V讀數頭,實現即插即用的連接。此外,尺身部分也有玻璃和玻璃陶瓷兩種材質以及不同長度規格,可與任意上述讀數頭組合成完整的編碼器系統,靈活適配不同應用需求。

除了LIC 4100 V系列外,海德漢還提供其他適用于真空環境的高精度直線光柵尺產品。例如LIF 481 V和LIP 481 V等曝光式增量光柵尺可用于高真空(可達10^–7 mbar)的應用,而LIP 481 U型號則專為超高真空環境(可達10^–10 mbar級)設計 。這些增量式光柵尺采用類似的真空優化工藝(如使用非磁性材料和真空級粘合劑等),為需要更高真空等級或不同輸出信號形式(1 Vpp模擬增量信號等)的場合提供了解決方案  。此外,海德漢的其他直線編碼器系列(如LIP系列、LIDA系列)也覆蓋了不同精度和速度需求,但在真空條件下應用時需要選擇其專門的真空兼容版本。用戶可根據具體精度要求、信號類型和真空等級,選擇適合的光柵尺方案。