Motore a coppie con guarnizione circolare a guida diretta

Gli encoder circolari (angolari*) possono essere utilizzati su una vasta gamma di macchine ed equipaggiamenti. Un encoder rotatorio è composto da un lettore di misura della posizione e da una scala precisa incisa sulla superficie cilindrica o a disco dell'encoder rotatorio. Il lettore misura la posizione rilevando otticamente i segni regolarmente spaziati della scala e trasmettendoli come segnale analogico o digitale. Successivamente, il segnale viene convertito in una lettura di posizione tramite un display digitale (DRO) o un controllore di movimento.

Molti sistemi di automazione moderni richiedono un movimento rotatorio preciso, come i sistemi computer-to-plate (CTP) rotatori per la pre-stampa, gli assi A, B e C delle macchine utensili, le macchine per il montaggio superficiale, i sistemi di misurazione delle forme, l'attrezzatura per la gestione e l'ispezione dei wafer e i goniometri. Diverse applicazioni richiedono combinazioni diverse di prestazioni e funzionalità degli encoder per ottimizzare la loro funzionalità: alcune richiedono precisione, mentre altre richiedono ripetibilità, alta risoluzione o errore ciclico basso per il controllo del ciclo di velocità. Scegliere un encoder che offra il miglior equilibrio tra specifiche tecniche e funzionalità è una sfida, e pochi encoder soddisfano tutte le richieste.

Il controllo del movimento con precisione dipende dall'accuratezza e dalla risposta dinamica del sistema. La misurazione precisa della posizione è importante, ma il sistema non funzionerà correttamente senza un controllo preciso della posizione. I motori a rotazione diretta, o motori a coppia, offrono una coppia elevata e un controllo servo preciso su un angolo molto ristretto. Poiché il carico è accoppiato direttamente al motore di trazione, non è necessario installare componenti di trasmissione che possono causare gioco, isteresi, errori di ingranaggio o allungamento delle cinghie, garantendo così una ottima risposta dinamica. Sebbene la costruzione senza telaio dei motori a coppia ad apertura grande non abbia un accoppiamento evidente per montare il codificatore dell'asse, il codificatore a anello fornisce una soluzione semplice. Inoltre, il codificatore rotatorio può essere accoppiato rigidamente al motore di trazione come un carico, eliminando eventuali spazi inutili nel sistema. In qualsiasi sistema di misura o controllo, è desiderabile avere il codificatore il più vicino possibile al motore di trazione, il che aiuta a minimizzare le possibili risonanze dell'asse che influenzano le prestazioni del servo, specialmente man mano che aumenta la banda passante del servo.

Gli encoder rotativi sono una soluzione eccellente per fornire un feedback preciso sulla posizione angolare. Come accade nella scelta di un motore, scegliere il giusto encoder rotativo richiede una comprensione dei fattori che influiscono sull'accuratezza dell'encoder e una buona conoscenza su come superare le carenze di prestazione basandosi sulle specifiche reali. Quando si sceglie un encoder rotativo, è saggio considerare una gamma di parametri come il tasso di trasmissione dati, la dimensione del sistema, la complessità e il costo, oltre all'accuratezza e alla risoluzione. Oggi, i reticoli lineari possono misurare con un'accuratezza e una risoluzione di decine di nanometri, mentre i reticoli rotativi possono misurare entro un secondo d'arco. Un secondo d'arco è un angolo molto piccolo:
•Può essere espresso come l'angolo corrispondente alla lunghezza di arco di 1 μm ad un raggio di 206,25 mm.
•Può essere espresso come l'angolo tra la distanza di 30 m sulla superficie e il centro della Terra.
• Risolve a un tasso di dati di 1,3 MHz a 1 giro al minuto.

È utile considerare precisione, risoluzione e ripetibilità quando si determina la prestazione di misura richiesta:
Per applicazioni con requisiti di riproducibilità elevati (ad esempio, dispositivi di prelievo), le fermate ripetute del sistema nella stessa posizione di conteggio della griglia sono più importanti della precisione degli angoli individuali della tavola.
Per un movimento continuo e regolare, la risoluzione e la precisione dell'encoder selezionato non consentono l'occorrenza di errori di jitter all'interno della banda del servocomando di controllo.
Per dispositivi a movimento lento, come i telescopi astronomici, le misure accurate degli angoli sono più importanti del tasso di dati massimo del sistema.
Per sistemi ad alta velocità, potrebbe essere necessario fare una scelta tra velocità e precisione di posizionamento: le griglie a passo spesso (meno tick) sono adatte a tassi di dati elevati, ma le griglie a passo fine (più tick) hanno in genere errori di suddivisione inferiori.