Motor de par de accionamiento directo con rejilla circular

Los codificadores circulares (angulares*) se pueden utilizar en una amplia variedad de máquinas y equipos. Un codificador rotatorio consta de un cabezal lector de medición de posición y una escala precisa grabada en la superficie cilíndrica o de disco del codificador rotatorio. El cabezal lector mide la posición detectando ópticamente marcas de escala espaciadas regularmente y transmitiéndolas como una señal analógica o digital a partir de esta información. Posteriormente, la señal se convierte en una lectura de posición a través de una pantalla digital (DRO) o un controlador de movimiento.

Muchos sistemas de automatización modernos requieren un movimiento rotatorio preciso, como las preimpresión rotatorias de computadora a placa (CTP), los ejes A, B y C de las máquinas herramienta, las máquinas de montaje superficial, los sistemas de medición de formas, los equipos de manipulación e inspección de obleas y los goniómetros. Las diferentes aplicaciones requieren diferentes combinaciones de rendimiento y características del codificador para optimizar su funcionalidad: algunas requieren precisión, mientras que otras requieren repetibilidad, alta resolución o bajo error cíclico para el control del bucle de velocidad. Elegir un codificador que ofrezca el mejor equilibrio entre especificaciones técnicas y funcionalidad es un desafío, y pocos codificadores cumplen con todos los requisitos.

El control de movimiento de precisión depende de la precisión y la respuesta dinámica del sistema. La medición precisa de la posición es importante, pero el sistema no funcionará correctamente sin un control preciso de la posición. Los motores rotativos de accionamiento directo, o motores de par, ofrecen un par elevado y un control servo de precisión en un rango angular muy pequeño. Dado que la carga está acoplada directamente al motor de accionamiento, no es necesario instalar componentes de transmisión que puedan provocar holgura, histéresis, errores de engranaje o estiramiento de la correa, lo que da como resultado una excelente respuesta dinámica. Si bien la construcción sin marco de los motores de par de gran diámetro no tiene un acoplamiento obvio disponible para montar el codificador de eje, el codificador de anillo proporciona una solución sencilla. Además, el codificador rotatorio se puede acoplar rígidamente al motor de accionamiento como una carga, lo que elimina espacios innecesarios en el sistema. En cualquier sistema de medición o control, es deseable tener el codificador lo más cerca posible del motor de accionamiento, lo que ayuda a minimizar las posibles resonancias del eje que afectan el rendimiento del servo, especialmente a medida que aumenta el ancho de banda del servo.

Los codificadores rotatorios son una excelente solución para proporcionar una retroalimentación precisa de la posición angular. Al igual que con la selección de un motor, la elección del codificador rotatorio adecuado requiere comprender los factores que afectan la precisión del codificador y una buena comprensión de cómo superar las deficiencias de rendimiento en función de las especificaciones reales. Al elegir un codificador rotatorio, es aconsejable considerar una serie de parámetros como la velocidad de datos, el tamaño del sistema, la complejidad y el costo, además de la precisión y la resolución. Hoy en día, las rejillas lineales pueden medir con una precisión y una resolución de decenas de nanómetros, mientras que las rejillas rotatorias pueden medir con una precisión de un segundo. Una moneda de diez centavos es un ángulo muy pequeño:
• Se puede expresar como el ángulo correspondiente a la longitud del arco de 1 μm en un radio de 206.25 mm.
• Se puede expresar como el ángulo entre la distancia de 30 m en la superficie y el centro de la tierra.
• Se resuelve a una velocidad de datos de 1.3 MHz a 1 rpm.

Es útil tener en cuenta la precisión, la resolución y la repetibilidad al determinar el rendimiento de medición requerido:
Para aplicaciones con altos requisitos de reproducibilidad (por ejemplo, dispositivos de recogida), las paradas repetidas del sistema en la misma posición de conteo de rejilla son más importantes que la precisión de los ángulos de la mesa individual.
Para un movimiento continuo y suave, la resolución y precisión del codificador seleccionadas no permiten que se produzcan errores de fluctuación dentro del ancho de banda del servo de control.
Para dispositivos de movimiento lento, como los telescopios astronómicos, las mediciones de ángulos precisas son más importantes que la velocidad máxima de datos del sistema.
Para sistemas de alta velocidad, puede ser necesario hacer un equilibrio entre velocidad y precisión de posicionamiento: las rejillas de paso grueso (menos ticks) son adecuadas para altas velocidades de datos, pero las rejillas de paso fino (más ticks) suelen tener errores de subdivisión más bajos.