Круглая решетка с прямым приводом и крутящим моментом двигателя

Круговые (угловые*) энкодеры могут использоваться на самых разных машинах и оборудовании. Вращающийся энкодер состоит из считывающей головки измерения положения и точной шкалы, выгравированной на цилиндрической или дисковой поверхности вращающегося энкодера. Считывающая головка измеряет положение путем оптического считывания регулярно расположенных отметок шкалы и передачи его в виде аналогового или цифрового сигнала из этой информации. Затем сигнал преобразуется в показания положения с помощью цифрового дисплея (DRO) или контроллера движения.

Точное вращательное движение требуется для многих современных систем автоматизации, таких как роторные компьютерно-пластинчатые (CTP) предварительные прессы, станки с осями A, B и C, машины для поверхностного монтажа, системы измерения формы, оборудование для обработки и проверки пластин и гониометры. Различные приложения требуют различных комбинаций производительности и функций энкодера для оптимизации их функциональности — некоторые требуют точности, в то время как другие требуют повторяемости, высокого разрешения или низкой циклической ошибки для управления контуром скорости. Выбор энкодера, который предлагает наилучший баланс между техническими характеристиками и функциональностью, является сложной задачей, и лишь немногие энкодеры отвечают всем требованиям.

Точность управления движением зависит от точности и динамического отклика системы. Точное измерение положения важно, но система не будет работать должным образом без точного управления положением. Прямоприводные роторные двигатели, или моментные двигатели, обеспечивают высокий крутящий момент и точное сервоуправление в очень небольшом угловом диапазоне. Поскольку нагрузка напрямую связана с приводным двигателем, нет необходимости устанавливать компоненты трансмиссии, которые могут вызвать люфт, гистерезис, ошибки передачи или растяжение ремня, что приводит к превосходному динамическому отклику. В то время как безрамная конструкция двигателей с большим диаметром не имеет очевидного соединения, доступного для установки энкодера вала, кольцевой энкодер обеспечивает простое решение. Кроме того, поворотный энкодер может быть жестко связан с приводным двигателем как нагрузка, устраняя ненужные зазоры в системе. В любой системе измерения или управления желательно, чтобы энкодер находился как можно ближе к приводному двигателю, что помогает минимизировать потенциальные резонансы вала, которые влияют на производительность сервопривода, особенно по мере увеличения полосы пропускания сервопривода.

Поворотные энкодеры являются отличным решением для обеспечения точной обратной связи по угловому положению. Как и при выборе двигателя, выбор правильного поворотного энкодера требует понимания факторов, которые влияют на точность энкодера, и хорошего понимания того, как преодолеть недостатки производительности на основе фактических спецификаций. При выборе поворотного энкодера разумно учитывать ряд параметров, таких как скорость передачи данных, размер системы, сложность и стоимость, в дополнение к точности и разрешению. Сегодня линейные решетки могут измерять с точностью и разрешением в десятки нанометров, в то время как поворотные решетки могут измерять в пределах угловой секунды. Десятицентовая секунда — это очень маленький угол:
• Его можно выразить как угол, соответствующий длине дуги 1 мкм при радиусе 206.25 мм.
• Его можно выразить как угол между расстоянием 30 м на поверхности и центром Земли.
• Скорость передачи данных составляет 1.3 МГц при 1 об/мин.

При определении требуемых характеристик измерения полезно учитывать точность, разрешение и повторяемость:
Для приложений с высокими требованиями к воспроизводимости (например, в устройствах подсчета) повторные остановки системы в одном и том же положении подсчета решеток более важны, чем точность отдельных углов стола.
Для обеспечения непрерывного плавного движения выбранное разрешение и точность энкодера не допускают возникновения ошибок дрожания в пределах полосы пропускания сервопривода управления.
Для медленно движущихся устройств, таких как астрономические телескопы, точные измерения углов важнее максимальной скорости передачи данных системы.
Для высокоскоростных систем может потребоваться компромисс между скоростью и точностью позиционирования: решетки с толстым шагом (меньше тактов) подходят для высоких скоростей передачи данных, но решетки с мелким шагом (больше тактов) обычно имеют меньшие ошибки подразделения.