Круглая шкала прямого привода моментного двигателя

Циркулярные (угловые*) энкодеры могут использоваться на широком ассортименте машин и оборудования. Поворотный энкодер состоит из измерительной головки readings и точной шкалы, выгравированной на цилиндрической или дисковой поверхности поворотного энкодера. Головка readings измеряет положение, оптически распознавая регулярно размещенные метки шкалы и передавая их в виде аналогового или цифрового сигнала. Затем сигнал преобразуется в показание позиции через цифровой индикатор (DRO) или контроллер движения.

Точное вращательное движение требуется во многих современных системах автоматизации, таких как ротационные системы компьютерной подготовки формы (CTP), оси A, B и C станков с ЧПУ, машины поверхностного монтажа, системы измерения формы, оборудование для обработки и контроля кристаллов, а также гониометры. Различные приложения требуют разных комбинаций характеристик и функций энкодера для оптимизации их функциональности — некоторые требуют точности, тогда как другие требуют повторяемости, высокого разрешения или низкой циклической ошибки для управления скоростью. Выбор энкодера, который предлагает наилучшее соотношение между техническими характеристиками и функциональностью, является сложной задачей, и немногие энкодеры удовлетворяют всем требованиям.

Точное управление движением зависит от точности и динамического ответа системы. Точные измерения положения важны, но система не будет работать правильно без точного управления положением. Прямые приводы вращательных двигателей, или моментные двигатели, обеспечивают высокий крутящий момент и точное сервоправление в очень малом угловом диапазоне. Поскольку нагрузка непосредственно связана с двигателем, нет необходимости устанавливать трансмиссионные компоненты, которые могут вызывать люфт, гистерезис, ошибки зубчатых передач или растяжение ремней, что обеспечивает отличный динамический ответ. Хотя конструкция безрамочных моментных двигателей с большим отверстием не имеет очевидного купирования для установки шафтового энкодера, кольцевой энкодер предоставляет простое решение. Кроме того, вращательный энкодер может быть жестко связан с двигателем, как и нагрузка, устраняя ненужные зазоры в системе. В любой измерительной или системе управления желательно иметь энкодер как можно ближе к двигателю, что помогает минимизировать потенциальные резонансы вала, влияющие на производительность сервопривода, особенно по мере увеличения полосы пропускания серво.

Поворотные энкодеры являются отличным решением для обеспечения точной обратной связи по угловой позиции. Как и при выборе двигателя, выбор правильного поворотного энкодера требует понимания факторов, влияющих на точность энкодера, и хорошего знания того, как преодолеть недостатки производительности на основе реальных спецификаций. При выборе поворотного энкодера разумно учитывать широкий спектр параметров, таких как скорость передачи данных, размер системы, сложность и стоимость, помимо точности и разрешения. Сегодня линейные шкалы могут измерять с точностью и разрешением в десятки нанометров, тогда как поворотные шкалы могут измерять в пределах углового секундного угла. Угловая секунда — это очень малый 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.
• Разрешается до скорости передачи данных 1,3 МГц при 1 об/мин.

При определении необходимой производительности измерений полезно учитывать точность, разрешающую способность и воспроизводимость.
Для приложений с высокими требованиями к воспроизводимости (например, захватывающих устройств) повторные остановки системы в одной и той же позиции подсчета шкалы важнее, чем точность отдельных угловых положений стола.
Для непрерывного плавного движения выбранное разрешение и точность энкодера не должны допускать возникновения дрожания ошибок в пределах полосы пропускания сервопривода.
Для медленно движущихся устройств, таких как астрономические телескопы, точные измерения углов важнее, чем максимальная скорость передачи данных системы.
Для высокоскоростных систем может потребоваться компромисс между скоростью и точностью позиционирования: шкалы с большим шагом (меньше импульсов) подходят для высоких скоростей передачи данных, но шкалы с мелким шагом (больше импульсов) обычно имеют меньшие ошибки деления.