海德汉(HEIDENHAIN):生产技术上始终领先的产品
文:朱方平2015年第五期
导语:约翰内斯·海德汉博士有限公司成立于1889年,是专门从事开发、生产测量产品以及数控系统的跨国公司。目前,海德汉德汉在全部工业化国家设立代表处,拥有员工近万人,全球销售业绩超过13亿欧元。一个多世纪以来,海德汉专注于光刻制造领域,以生产高精度、高质量产品著称,其光栅尺、编码器和数控系统等产品的研发、生产和应用均在当今世界居于领先地位。
百年荣耀之路
1889年Wilhelm Heidenhain先生在柏林建立了金属刻蚀公司,从制造装饰模版开始,后来发展到制作商业牌匾,以及刻度盘表面和刻度尺的分度。由于在制造工艺上不断创新,W.HEIDENHAIN先生的公司逐渐成为欧洲最大和最著名的金属刻蚀公司。1923年Wilhelm先生的儿子,Johannes Heidenhain博士,进入其父亲的公司工作。1928年由于Johannes Heidenhain博士拥有无硫冶金复制工艺上的专利,所以他意识到能够从传统的刻度分划中快速准确的产生直线刻度。这也使得一系列的利用光学机械原理加工的刻度划分产品成为可能。1936年这一年公司生产出一个直线准确度为±15mm的一米直线刻度尺,这在当时是一项令人震惊的成果。
柏林的工厂在二战中被毁坏。1948年Johannes Heidenhain博士重新开始了他的事业,他在Traun reut建立了一间仅有7个工人的DR. JOHANNES HEIDENHAIN公司。这个年轻的公司的目标之一就是寻找一种更好的制版工艺。1950年HEIDENHAIN公司取得了DIADUR工艺的专利:在玻璃基板上覆盖一层抗光材料,并用蒸气沉淀工艺镀上一层铬金属层。由于这项领先的成果的出现,他们能够在一系列产品的复制加工过程中生产一极薄但很硬的能抵抗化学腐蚀的刻度。1961开始开发光电扫描直线光栅尺和角度编码器:在光电扫描过程中,刻度上的结构和扫描中间掩模都是用来调整光束的强度,并将其转换为电平信号。1970年,在当地市政府的帮助下,Johannes Heidenhain博士成立了非盈利性质的公益基金会海德汉基金会,并给其下属的海德汉公司定下追求技术和市场领先的永久目标。1976 年HEIDENHAIN公司开始为机床研制数控系统,最初的产品是直线切削数控系统。1981生产出用于铣床、钻床、镗床以及加工中心的轮廓加工数控系统。1993实现了对复杂机器毫不动摇的承诺-对话式编程,从而使TNC数控系统成为欧洲的工厂现场编程的标准。
自1948年海德汉公司在德国Traun reut重建后,现已累计交付超过600万套直线光栅尺,超过1500万套旋转编码器和角度编码器,50万台数显装置和近26万套TNC数控系统。持续提供技术卓越产品,可靠和贴近客户的产品, 以及面向实用的理念是海德汉公司发展的基础。
立足市场——三大产品
光栅尺
海德汉光栅尺分为敞开式和封闭式两类,其中敞开式直线光栅尺的读数头与光栅尺或光栅尺钢带间没有机械接触。这种光栅尺的典型应用包括测量机、比较仪和其它长度计量领域的精密仪器以及生 产和测量设备,例如半导体工业应用等。精度等级不低于±0.5μm,测量步距至1nm,最大测量长度达30m,读数头与光栅尺间无磨擦,尺寸紧凑和重量轻,运动速度快。海德汉公司的封闭式直线光栅尺能有效防尘、防切屑和防飞溅的切削液, 是机床应用的理想选择。精度等级为± 0.2μm,测量步距最小至0.001μm, 最大测量长度可达72m,安装简单、快捷且安装公差大,能承受大加速度载荷,抗污染能力强。海德汉封闭式直线光栅尺的铝外壳有效保护光栅尺、读数头和导轨,避免其受灰尘、切屑和切削液的影响。自动向下压的 弹性密封条保持外壳密封。读数头沿光栅尺的导轨进行小摩擦力运动。读数头通过一个联轴器与外部安装架连接,联轴器可以补偿光栅尺与机床导轨间不可避免的对正误差。
编码器
海德汉编码器主要有两大类:
一、旋转编码器:主要测量旋转运动、角速度的传感器,可与机械测量设备一起使用,例如丝杠,测量直线运动。应用领域包括电机、机床、印刷机、木工机器、纺织机器、机器人和运送设备以及各种测量,测试和检验设备。高质量正弦增量信号可进行高倍率细分,用于数字速度控制。
二、角度编码器:三种不同的机械结构,带内置轴承、空心轴和内置定子联轴器的角度编码器。
带内置轴承的角度编码器,采用分离联轴器、实心轴的ROD角度编码器特别适用于轴转速高并要求较大公差的应用。高精度的联轴器允许±1mm以内的轴向运动。
无内置轴承的ERA和ERO角度编码器(模块式角度编码器)适用于安装在机器部件或装置上。
由于定子联轴器的结构和安装原因,轴进行角加速度时,定子联轴器必须只吸收轴承摩擦所导致的扭矩。因内置定子联轴器的角度编码器,技术参数中的系统精度已包括联轴器的偏差。
数控系统
海德汉最新的铣车复合数控系统TNC 640数控系统,以最高的处理速度、高度的可靠性、能适应各种五轴复杂的曲面的加工而深受用户喜爱。高性能数控系统和测量反馈元件在模具加工和高精密加工领域中得到了广泛的应用。海德汉在保证伺服计算快速和实时要求时,减小各伺服回路周期,在位置回路可实现高增益,实现高速和高表面质量加工。同时,海德汉数控系统还具有很好的开放性能,能够连接第三方的变频器或电机,组成全套数字系统。
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