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HEIDENHAIN:以“光”为尺,丈量工业精度的极限

阅读次数:277    2026-08-25 14:06:00

在一台五轴数控机床的加工过程中,刀具每移动一微米,都意味着最终零件表面质量的天壤之别。而要确保这一微米的精准,靠的不是肉眼,也不是手感,而是隐藏在机床内部的一把“光尺”——它用光的干涉与衍射,将机械运动转化为电信号,让机器“看见”自己的位置。

这把“光尺”的制造者,是HEIDENHAIN。从1889年柏林的一家金属蚀刻作坊,到如今全球光栅尺市场占有率超过50%的行业巨头,HEIDENHAIN用超过一个世纪的时间,将“精密测量”这门技术推向了物理极限。

品牌介绍

德国HEIDENHAIN于1889年在柏林成立,是一家测量和控制技术的公司,开发和生产线性编码器、角度编码器、旋转编码器和CNC控制器,此外还有触发式测头、摄像系统、长度测量仪、数字读数器、信号转换器、测试设备和检测设备。产品为全球具创新性的行业奠定了技术进步的基础,包括半导体、电子、机床和未来工厂的生产设备自动化。产品在精度、高动态性能和工艺可靠性方面的持续不断发展直接提高了客户的机器和自动化系统的性能和效率。如今,HEIDENHAIN已累计交付超过500万套直线光栅尺、1100万套旋转编码器和角度编码器,在全球49个国家设有分支机构。

核心优势 

精度:从微米到皮米的极限突破

LIP 6000 Dplus系列光栅尺的测量步距可达172皮米(1皮米=10⁻¹²米),运动速度高达240 m/min。LIP 200系列同样实现了31.25皮米的测量步距。这意味着,HEIDENHAIN的光栅尺能够分辨的位移,比单个原子的直径还要小一个数量级。

在角度测量领域,RVM 4000比较仪测量系统的系统精度优于1角秒;RCN 2001角度编码器的系统精度可达±2角秒。 

可靠:真图像技术与零密封空气

精度再高,如果无法在恶劣工况下保持,便失去了工业价值。HEIDENHAIN的真图像技术解决了这一难题——即使在结露和切削液飞溅的工作环境中,光栅成像依然持续清晰,水滴也不会导致成像变形。

基于这一技术,LC系列直线光栅尺和RCN角度编码器在大量应用中无需使用密封空气即可可靠提供位置反馈。这不仅简化了机床的密封空气系统,更降低了光栅尺和编码器的碳排放达99%。

智能:MULTI-DOF多自由度测量

在传统编码器只能测量单一轴向的位置。HEIDENHAIN的Dplus系列打破了这一局限——采用MULTI-DOF技术的编码器可同时采集多达六自由度的运动数据。在半导体混合键合(Hybrid Bonding)工艺中,MULTI-DOF技术的定位精度优于200纳米。每增加一个测量自由度,精度就能进一步提升。通过EnDat 3数字接口,全部相关位置数据可通过一条电缆完成传输。 

场景赋能 

高端数控机床——全闭环控制的“精度基石”

核心痛点:五轴联动、复合加工、超精密模具制造对机床的定位精度和重复精度要求极高。传统半闭环控制无法补偿丝杠热伸长、反向间隙等误差,直接影响加工质量和成品率。

HEIDENHAIN方案:直线光栅尺和角度编码器构成全闭环控制的测量反馈环节。LC系列封闭式光栅尺准确度等级±2μm,测量步距0.1μm,测量长度达30米。LB 383C系列测量长度可达72米,是大长轴机床测量的行业标杆。数控系统与测量反馈的深度集成,使机床达到更高可靠性、更优表面质量。

半导体与电子制造——纳米级定位的“工艺引擎”

核心痛点:芯片制造正在从单芯片结构向芯粒(Chiplet)结构过渡。2010年时,芯片制造的电接触距离为10μm、精度1μm;而如今已分别缩小至2μm和200nm。传统编码器已无法满足这一精度要求。

HEIDENHAIN方案:Dplus系列编码器支持前段、中段和后段全制程。在混合键合工艺中,MULTI-DOF技术的定位精度优于200nm。LIP 6000 Dplus光栅尺配两个读数头即可记录两个自由度,在产能5kUPH情况下位置精度优于1μm。EnDat 3接口同时传输位置数据、温度传感器数据和状态监测数据,支持预测性维护。

机器人与自动化——精准运动的“关节准星”

核心痛点:高精度机器人、协作式机器人的关节传动存在齿轮间隙、弹性变形等误差,直接影响工具中心点(TCP)的定位精度。传统单端编码器无法感知和执行端之间的误差。

HEIDENHAIN方案:KCI 120 Dplus双编码器在机器人关节处同时测量齿轮系统上游和下游的位置。两个独立的圆码盘配一个读数头进行双重测量,补偿铰接式机器人的位置误差,达到更高TCP精度。EnDat 2.2接口配功能安全特性,满足协作式机器人的高安全性要求。

产品介绍 

1.HEIDENHAIN线性编码器LC 195P

适用于长4240毫米的高动态轴

坚固且耐振动的设计

高度可靠和准确的位置测量

经久耐用的机床编码器行业基准

2.HEIDENHAIN角度编码器RCN 8381

空心轴∅ 60 mm / ∅ 100 mm

每转位置值:29位

集成温度传感器

允许高轴速

3.HEIDENHAIN旋转编码器ERN 1321

圆锥轴

高定位精度

工作温度:120°C

外壳直径≈56mm


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