Codificatoarele rotative monitorizează în mod inerent deplasarea sau poziția, dar pot fi utilizate pentru a măsura distanța liniară prin calcularea numărului de impulsuri comparativ cu numărul cunoscut de impulsuri pe lungimea arcului și proiectate într-un sistem care returnează feedback liniar.

Există trei abordări de bază:

  • Măsurarea directă a sarcinii utilizând un codificator cu sârmă
  • Măsurarea directă a sarcinii utilizând un codificator de roată
  • Măsurarea indirectă a sarcinii utilizând un codificator pe arborele motorului

Pentru o discuție detaliată despre măsurarea distanței utilizând codificatoare cu sârmă, consultați articolul Cum se măsoară distanța cu codificatoarele cu sârmă. Aici ne concentrăm pe aplicații de măsurare a lungimii, examinând cele mai bune practici pentru specificarea și implementarea acestor sisteme.

Aplicațiile de măsurare a lungimii sunt obișnuite în industrie, de la tăierea bucăților de pânză de plastic pentru pungi de așchii de cartofi până la tăierea scândurilor aspre în două la patru, până la urmărirea distanței parcurse de-a lungul bordurii de către echipamentul de pavaj rutier. Fiecare caz de utilizare oferă propriul set de cerințe pentru feedback.

codificatoare

Măsurare directă utilizând un codor de măsurare a roților

O roată de măsurare sau un codificator de roată de urmărire constă dintr-o roată de codificare montată pe arborele unui codificator (sau invers). Roata se interconectează direct cu suprafața materialului măsurat. Pe măsură ce materialul se mișcă în raport cu codificatorul, roata se rotește, rotind discul codului codificatorului și generând un semnal.

Pentru a calcula lungimea parcursă L (inci) folosind ieșirea de la un codificator incremental, începem prin calcularea numărului de impulsuri la 1 in. lungimea arcului (PPI):

unde PPR este impulsuri pe rotație și D este diametrul roții adiacente (inci). Apoi lungimea L este dată de:

În funcție de aplicație, roata de măsurare a codificatorului poate fi fixată, ca pentru un sistem de măsurare a hârtiei într-o linie de conversie sau o linie de imprimare. Alternativ, roata de urmărire poate fi în mișcare în timp ce materialul evaluat rămâne fix. Exemplele acestui caz includ drumurile pentru aplicații de pavaj sau partea laterală a unui pod de ridicare într-un arbore de ascensor.

Cum se menține precizia măsurării cu codificatoarele de roți

Cel mai important aspect al măsurării lungimii cu un codor de măsurare a roții este evitarea alunecării. Roata codificatorului are nevoie de un coeficient de frecare adecvat în raport cu materialul evaluat. Coeficientul de frecare poate fi ajustat printr-o combinație a structurii suprafeței roții și a materialelor sale. În cazul măsurării lungimilor țesăturii de mătase într-o operațiune industrială mare de tăiere a pânzei, roata ar putea fi prevăzută cu degete de cauciuc moale. Într-o presă de balotat, dispozitivul ar folosi roți prevăzute cu dinți lungi de metal. Știfturile se prind în fân, întorcându-se pentru a măsura lungimea unui balot, astfel încât mașina să știe când să o taie și să o bandeze. Pe o mașină pentru aplicarea etanșantului asfaltic pe căile rutiere, roata de urmărire poate fi pur și simplu finisată cu un inel O.

O altă modalitate de a preveni alunecarea este prin adăugarea unei preîncărcări. Cu toate acestea, preîncărcarea trebuie să fie echilibrată cu atenție. Dacă este prea joasă, roata poate sări sau aluneca, rezultând pierderea mișcării. Dacă preîncărcarea este prea mare, poate deteriora produsul măsurat. De asemenea, poate aplica o sarcină excesivă la rulment, rezultând o uzură crescută și, eventual, o defecțiune prematură.

Evitarea încărcăturilor excesive

Încărcările excesive pot fi un risc în aplicațiile cu roți de urmărire. Sarcinile excesive excesive fac ca rulmentul să fie un punct de sprijin și, prin urmare, să fie susceptibil la defecțiuni premature.

Un exemplu simplu de încărcare excesivă se află într-un sistem cu curea și scripete. În acest caz de utilizare, unitatea ar aplica o roată de urmărire dințată care se va angaja cu cureaua. Tensiunea curelei controlează sarcina pe roată: dacă centura este prea slăbită, roata poate aluneca; dacă este prea strâns, are potențialul de a deteriora codificatorul.

Un alt caz de utilizare obișnuit ar fi urmărirea mișcării unui portic. Codificatorul ar fi montat pe cărucior cu roata apăsată pe cadru.

Modelele cu cremalieră și pinion necesită grijă pentru a evita deteriorarea echipamentului sau compromiterea potențială a măsurării. Și aici, excesul de încărcare excesivă poate deteriora codificatorul. Cu toate acestea, problemele pot fi mai subtile de atât. Dacă rack-ul este montat pe cadrul mașinii, poate transfera vibrațiile mașinii către codificator prin pinion. Acest lucru ar putea introduce un artefact în date la frecvența de rezonanță a mașinii.

Chiar și în absența unei încărcări excesive, aplicațiile problematice abundă, cum ar fi în industria feroviară, unde vehiculele de întreținere folosesc codificatoare de roți pentru a măsura lungimea căii. Roțile de urmărire din aceste tipuri de sisteme ar trebui implementate cu grijă. Arborele codificatorului nu trebuie să suporte greutatea ansamblului. În funcție de starea echipamentului și de șină, acest aranjament poate aplica o forță mare la arborele codificatorului.

O soluție este utilizarea unui codificator cu dublu arbore și montarea unei roți de urmărire pe ambele părți. Pentru o aplicație care implică șocuri și vibrații mai mari, un codificator cu alezaj gol se poate dovedi mai robust. În această implementare, o a cincea roată sau o roată interioară cu un arbore extins este adăugată vehiculului și codificatorul este montat pe arbore. Rulmentul ansamblului roții preia sarcina, economisind codificatorul.

În unele cazuri, nu există nicio soluție. În aceste cazuri, codificatoarele cu funcții dure oferă cele mai bune soluții.

Măsurarea indirectă prin monitorizarea arborelui motorului

Nu fiecare aplicație permite măsurarea directă a sarcinii. În testarea distructivă, de exemplu, se utilizează o pereche de clești pentru a desprinde piesa de testat până când aceasta eșuează. În acest caz, codificatorul este montat pe arborele motorului pentru a urmări rotațiile. Aceste date pot fi folosite cu o variație a ecuației 1 și ecuației 2 pentru a produce deplasarea prizelor.

Montarea codificatorului pe arborele motorului este o abordare obișnuită. Este mai simplu de executat decât o roată de urmărire, cu mai puține erori de montare potențiale. Dezavantajul este că elementele mecanice, cum ar fi cutiile de viteze și cuplajele, pot introduce probleme cum ar fi conformitatea, reacția și histerezisul. Actuatoarele pot introduce, de asemenea, înclinații mecanice, precum și probleme practice. Actuatoarele cu șurub cu pasuri de filet mai fine au un număr foarte mare de rotații pe inch. Acest lucru poate prezenta o provocare chiar și pentru codificatoarele absolute multi-turn.

Măsurarea lungimii are o gamă largă de cazuri de utilizare, fiecare cu propriile cerințe specifice. Profitând de diferite implementări și o mare varietate de codificatoare, inginerii și personalul de întreținere pot satisface nevoile aplicației. Acordați atenție acestor sfaturi și urmați cele mai bune practici pentru cablarea și instalarea codificatorului, iar sistemul dvs. va funcționa după cum doriți.