Inkrementale EncoderAls Kernkomponent für die Geschwindigkeits- und Positionskontrolle im Bereich der Industrieautomatisierung bestimmt die Installationsgenauigkeit direkt die Zuverlässigkeit der Prüfsignale und die Stabilität des Steuersystems. Installationsabweichungen, die nicht rechtzeitig kalibriert werden, können zu Zählfehlern, Signalstickeln, ungewöhnlichen Start und Ausfall der Geräte führen und in schweren Fällen sogar zu Geburtsunfällen führen. In diesem Artikel werden die häufigsten Installationsabweichungstypen von Inkrementalencodern durchsucht, ihre Kalibrierungsprinzipien, Betriebsmethoden und wichtige Hinweise detailliert erläutert und praktische Anleitungen für die Inbetriebnahme vor Ort zur Verfügung gestellt.
Typen und Gefahren der häufigen Installationsabweichungen von Inkrementalencodern
Die Installationsabweichung des Inkremental-Encoders stammt hauptsächlich aus einer mangelnden mechanischen Genauigkeit oder einer unspezifischen Installationsbetrieb, die Kernabweichung kann in radiale Abweichung, axiale Abweichung und Winkelabweichung unterteilt werden.
1.1 Radiale Abweichung
Die radiale Abweichung bezieht sich auf eine zentrale Verschiebung der Drehachse des Encoders und der Drehachse der detektierten Geräte (z. B. Motoren, Kugelschrauben) in radialer Richtung, die in der Regel durch eine unvereinbare Kopplungsmontage, eine nicht übereinstimmende Achsdurchmessertoleranz oder eine lockere Fixierung des Montagesitzes verursacht wird. Diese Abweichung führt zu einer periodischen Veränderung des Spalts zwischen der Codecraft und dem Lesekopf im Encoder, was Signalwerteschwankungen auslöst, wenn die Abweichung über 0,1 mm ist (der spezifische Wert muss sich auf die Spezifikationen des Encoders beziehen), kann das Phänomen "Verlust von Impulsen" auftreten, was zu einer Verringerung der Genauigkeit der Geschwindigkeitserkennung führt, wie zum Beispiel bei der Motordrehzahleinstellung.
1.2 Axialabweichung
Axiale Abweichung ist die Verschiebung der Bewegungs- oder Montageposition der Coderarchse entlang der Achsrichtung, die häufig aufgrund einer schlechten Positionierung des Endes der Geräteachse und eines zu großen Achsspalts des Kupplungs verursacht wird. Axiale Abweichungen können zu einer axialen Verschiebung der Scheibe führen, wenn sie den vom Encoder zulässigen axialen Bewegungsbereich (in der Regel ± 0,5 mm) überschreiten, kann dies zu einer mechanischen Reibung des Lesekopfes und der Scheibe führen, Beschleunigung des Verschleißes der Komponenten und gleichzeitig die Stabilität der Signalerkennung zerstören, so dass das Ausgangssignal zu Unruhen kommt.
1.3 Winkelabweichung
Die Winkelverschiebung zwischen der Coderachse und der Geräteachse, allgemein als "unterschiedliche Achse" bezeichnet, tritt häufig in Szenarien auf, in denen die elastische Kopplungsinstallation zu eng ist oder die Parallelität der beiden Achsen zu schlecht ist. Die Winkelabweichung wird das Encoderlager zusätzlichen Radialkraften ausgesetzt, der langfristige Betrieb kann zu Lagerschäden führen und gleichzeitig Signalphasendifferenzen auslösen, wie zum Beispiel die Ortogonalität des A- und B-Phasensignals (normalerweise 90 ° ± 45 °) wird zerstört, was dazu führt, dass der Zähler nicht in der Lage ist, die Drehrichtung genau zu beurteilen und das Problem des "Zählfehlers beim Umkehren" auftritt.
Vorbereitung auf Kalibrierung und Anpassung
Die Vorbereitung vor der Kalibrierung ist die Grundlage, um die Betriebssicherheit und Genauigkeit zu gewährleisten, und muss aus Werkzeug, Gerätezustand und Parametern in drei Dimensionen bestätigt werden.
2.1 Vorbereitung von Werkzeugen und Instrumenten
Abhängig von den Anforderungen an die Abweichungsprüfung müssen folgende Werkzeuge bereitgestellt werden:
Präzisionsprüfwerkzeuge: Tausendmesser (Genauigkeit 0,001 mm) und Ziffer, Prozentmeter (für grobe Prüfung), Laser-Paarmeter (geeignet für hochpräzise Geräte, Genauigkeit bis zu 0,001 mm / m);
Einbauwerkzeug: Innen-Sechseck-Schlüssel-Set (passende Encoder-Fixierungsschraube), Drehmomentschlüssel (sicherstellen Sie, dass die Schraube-Festlegungsmoment erfüllt die Anforderungen), Kupferhammer (vermeiden Sie Schlag beschädigt Wellendes), Stecker (Erkennung Spalt);
Signalerkennungswerkzeuge: Oszilloskop (Bandbreite ≥ 10 MHz zur Beobachtung von A-, B- und Z-Phasen-Signalwellenformen), Multimeter (zur Erkennung von Stromversorgungs- und Signalschaltungsunterbrechungen), Encoder-Signalsimulator (zur Unterstützung bei der Beurteilung, ob Signalanomalien durch den Encoder selbst verursacht wurden).
2.2 Ausrüstung und Sicherheitsvorbereitung
Zunächst muss die getestete Ausrüstung Ausfallzeiten, Stromausfall und hängen Sie das "verbotene Schließen" Kennzeichen, um den falschen Start der Ausrüstung während der Kalibrierung zu vermeiden; Zweitens reinigen Sie die Ölverschmutzung und den Staub der Montageteile des Encoders, überprüfen Sie, ob es Verschleiß, Risse und andere Mängel an der Kupplung gibt, und wenn es Schäden gibt, müssen sie zuerst ersetzt werden; Stellen Sie schließlich sicher, dass die Stromversorgung des Encoders abgeschaltet ist, um zu vermeiden, dass der Ladebetrieb zu einer Verbrennung der inneren Schaltung führt.
2.3 Bestätigung der Parameter und Spezifikationen
Überprüfen Sie die technischen Spezifikationen des Encoders und der getesteten Ausrüstung, um die Schlüsselparameter zu bestimmen: die zulässige radiale Abweichung des Encoders (z. B. ≤ 0,2 mm), die zulässige axiale Bewegung (z. B. ± 0,3 mm), die Toleranz für den Durchmesser der Achse (z. B. H7 / h6), der Signalausgangstyp (offene Elektrode, Differenzausgang usw.) und die Anforderungen an die A / B-Phase; Gleichzeitig erfassen Sie die Nenndrehzahl des Geräts und die Art der Achsenverbindung (z. B. Schlüsselverbindung, Festschraubenbefestigung), um die Grundlage für die spätere Anpassung zu schaffen.
Kernkalibrierungs- und Anpassungsmethoden
Die Kalibrierungsanpassung muss dem Prinzip folgen, dass "zuerst der Typ der Positionsabweichung erkannt wird, dann die gezielte Anpassung und schließlich die Wirkung verifiziert wird", und es gibt Unterschiede in den Betriebsprozessen verschiedener Typen von Abweichungen, die Schritt für Schritt durchgeführt werden müssen.
3.1 Kalibrierung und Einstellung radialer Abweichungen
Das zentrale Anpassungsziel der radialen Abweichung besteht darin, dass die Encoderachse mit dem radialen Zentrum der Geräteachse übereinstimmt, wie folgt:
Installation von Prüfwerkzeugen: Fixieren Sie den Tausendzähler auf dem Gerätehalter, so dass der Tausendzähler-Messkopf vertikal an der Zylinderfläche der Encoderwelle angreift, um sicherzustellen, dass der Messkopf eng an die Wellenfläche passt und keine Lösen gibt;
Erkennung der Abweichungswerte: manuelle langsame Drehung der Ausrüstungsachse, Aufzeichnung der maximalen und minimalen Werte des Tausendkalkulators, 1/2 der Differenzwerte ist der radiale Abweichungswert (z. B. der maximale Wert von 0,3 mm, der minimale Wert von 0,1 mm ist die Abweichung von 0,1 mm); Beobachten Sie gleichzeitig die Stabilität des Tausendtabellenzeigers während des Rotationsprozesses und beurteilen Sie, ob die Abweichung gleichmäßig ist;
Zielgerichtete Einstellung: Wenn die Abweichung durch den Kopplungszentrum verursacht wird, lösen Sie die feste Schraube des Kopplungsverbinders und bewegen Sie die Position des Encodersitzes leicht (die Höhe kann durch Zuzügen und Abzüge von Dichtungen angepasst werden oder der Montagesitz horizontal eingestellt werden) und wiederholen Sie Schritt 2 nach jeder Einstellung, bis die radiale Abweichung ≤ der zulässige Wert des Encoders ist; Wenn die Achsendurchmesser zu locker zusammenhängen, müssen Sie die passende Kupplung ersetzen oder eine Festung am Achsende hinzufügen, um sicherzustellen, dass die Verbindung fest ist;
Befestigung und Überprüfung: Nach Abschluss der Einstellung, nach dem erforderlichen Drehmoment der Spezifikation (z. B. M3-Schraube-Befestigungsmoment 0,8 N · m) verschrauben Sie die Schraube und die Kupplungsschraube des Encoders, erneut die Drehachse erkennen, um zu bestätigen, dass die Abweichung im zulässigen Bereich stabil ist.
3.2 Kalibrierung und Anpassung von Axialabweichungen
Die Einstellung der axialen Abweichung konzentriert sich auf die Begrenzung der axialen Bewegung der Encoderachse, wie folgt:
Erkennung der axialen Bewegung: Vertikaler Widerstand des Messkopfes in der zentralen Position der Endfläche der Encoderachse, manuelle Bewegung der Achse entlang der Axialbewegung und Aufzeichnung der maximalen Änderung des Messkopfes, d. h. des axialen Bewegungswertes;
Analyse der Ursache der Abweichung: Wenn die Bewegung durch eine schlechte Positionierung der Achse des Geräts entsteht, müssen Sie überprüfen, ob die Lagerdeckel im Inneren des Geräts locker ist, die Abdeckschraube festspannen oder die Verstellungsdichtung erhöhen, um die axiale Bewegung der Achse des Geräts zu begrenzen; Wenn der Axialspalt des Kupplungsverbinders zu groß ist, müssen Sie den elastischen Kupplungsverbinder mit kleineren Spalten ersetzen (z. B. die Folienkupplung) oder eine dünne Dichtung zwischen dem Kupplungsverbinder und der Encoderachse hinzufügen, um den Axialspalt zu beseitigen;
Installationspositionskalibrierung: Wenn der Encoder selbst zu tief oder zu flach installiert ist, lösen Sie die Installationsschraube und passen Sie die axiale Position des Encoders auf der Achse an, um sicherzustellen, dass der Spalt zwischen dem Lesekopf und der Scheibe den Anforderungen des Spezifikationsbuchs entspricht (in der Regel 0,2 bis 0,5 mm), nachdem die Axialbewegung erneut erkannt wurde, um sicherzustellen, dass der zulässige Wert ≤ ist.
3.3 Kalibrierung und Anpassung von Winkelabweichungen
Die Anpassung der Winkelabweichung muss die Parallelität der beiden Achsen gewährleisten, hochpräzise Szenarien empfehlen die Verwendung von Laser-Paar-Mittelmesser, herkömmliche Szenarien können die folgenden Methoden verwenden:
Vorläufige Prüfung: Fixieren Sie den Prozentsatz an der Kopplungsseite der Coderachse und der Geräteachse, drehen Sie die Achse für eine Woche, beobachten Sie die Schwingungsbreite des Prozentsatzers, je größer die Schwingungsmenge, desto größer ist die Winkelabweichung;
Präzise Positionierung: Wenn Sie das Laser-Paar-Mittelmesser verwenden, werden das Sendende und das Empfangende jeweils auf der Geräteachse und der Coderachse montiert, und nach dem Start des Paars-Mittelmessers wird das Gerät automatisch den Winkelabweichungswert der beiden Achsen anzeigen (Einheit: mm / m) und die Richtung anpassen;
Anpassungsvorgang: Lösen Sie die feste Schraube des Encoders-Montagesitzes, fügen Sie die Dichtung am Boden oder an der Seite des Montagesitzes hinzu (die Dichtungsdicke muss genau berechnet werden, z. B. Abweichung von 0,1 mm / m, wenn der Sitz vom Kupplungsverbinder 100 mm entfernt ist, muss die Dichtung von 0,01 mm abgenommen werden), während des Anpassungsprozesses müssen mehrmals überprüft werden, bis die Winkelabweichung ≤ 0,1 mm / m (hohe Genauigkeitsanforderungen ≤ 0,05 mm / m);
Signalvertifizierung: Nach der Anpassung der Winkelabweichung verbinden Sie das Encodersignal mit dem Oszilloskop und beobachten Sie die Wellenform des A- und B-Phasensignals, um sicherzustellen, dass die Phasendifferenz zwischen beiden 90 ° ± 10 ° ist und keine offensichtliche Phasenverschiebung besteht.
3.4 Zusatzkalibrierung auf Signalebene
Einige Installationsabweichungen zeigen sich durch Signalanfälle, die durch die Signalkalibrierung zur Beurteilung der Einstellungseffekte beitragen können:
Versorgungsstabilitätsprüfung: Multimeter zur Erkennung der Stromversorgungsspannung des Encoders (z. B. DC5V oder DC24V), um sicherzustellen, dass der Schwankungsbereich ≤ ± 5% ist, wenn die Spannung instabil ist, muss der Filterkondensator des Stromversorgungskreises überprüft werden oder die regulierte Stromversorgung ersetzt werden;
Wellenformbeobachtung: Oszilloskop-Zugang zu A- und B-Phasensignalen, die normale Wellenform sollte eine Quadratwelle sein, die Amplitude ist stabil (z. B. Differenz-Ausgangsamplitude ≥2V), keine offensichtlichen Unruhen oder Verzerrungen; Bei Schwankungen der Wellenformwerte muss die radiale Abweichung erneut überprüft werden; Wenn eine Phasenabweichung auftritt, muss die Winkelabweichung überprüft werden;
Verifizierung der Zählung: Verbinden Sie den Encoder mit der SPS oder dem Zähler, manuelle Drehachse fixiert die Anzahl der Kreise (z. B. 100 Kreise), beobachten Sie den Differenzwert zwischen dem Anzeigewert des Zählers und dem theoretischen Wert (Anzahl der Zeilen des Encoders x die Anzahl der Kreise), wenn der Fehler ≤ 1 Impuls, erklärt, dass die Kalibrierung qualifiziert ist.
Validierung und Wartung nach der Kalibrierung
Die Kalibrierung ist nicht einmal für alle, sie erfordert eine mehrdimensionale Validierung, um die Wirkung zu gewährleisten und einen langfristigen Wartungsmechanismus aufzubauen.
4.1 Betriebsprüfung
Ausrüstung Stromversorgung Betrieb, kontinuierlicher Betrieb bei Nenngeschwindigkeit 1 bis 2 Stunden, Schwerpunkt Überwachung: Geschwindigkeit Anzeige ist stabil (ohne Sprung), Lastveränderung, ob die Zählung genau ist, Geräte Start und Stopp und positive Umkehr, ob Signalanfälligkeiten auftreten; Gleichzeitig wird die Gehäusetemperatur des Encoders mit einem Infrarot-Thermometer erfasst, um sicherzustellen, dass ≤60 ℃ (vermeiden Sie, dass übermäßige Temperaturen die Signalstabilität beeinflussen).
4.2 Regelmäßige Wartung
Tägliche Kontrolle: wöchentlich reinigen Sie den Oberflächenstaub des Encoders, überprüfen Sie, ob die Installationsschrauben und die Kupplung locker sind und mit der Hand drehen Sie die Achse, um festzuhalten;
Regelmäßige Kalibrierung: Je nach Betriebsumgebung des Geräts (z. B. Szenarien mit viel Staub und hohen Vibrationen) wird die Installationsabweichung alle 3 bis 6 Monate erneut erkannt, um sicherzustellen, dass die Abweichung den zulässigen Bereich nicht überschreitet;
Wartung der Signalschaltung: Überprüfen Sie alle halbjährlich, ob die Schirmschicht des Signalkabels gut geerdet ist (Erdungswiderstand ≤ 4Ω), um elektromagnetische Störungen zu vermeiden, die zu Signalanormalien führen.
Häufige Fragen und Lösungstechniken
Frage 1: Gibt es nach der Kalibrierung noch einen "verlorenen Impuls"? Behebung: Überprüfen Sie, ob das Signalkabel zu lang ist (empfohlen ≤50m) oder kein abgeschirmtes Kabel verwendet wird, können Sie den Signalresether erhöhen oder den Differenzausgangsencoder ersetzen; Gleichzeitig überprüfen Sie die radiale Abweichung, wenn das Gerät während des Betriebs stark vibriert, müssen Sie eine Stoßdämpfungsdichtung auf dem Encoder-Montagesitz hinzufügen.
Frage 2: Ist die Phasendifferenz zwischen A und B immer abnormal? Behebung: Stellen Sie sicher, dass die Drehrichtung des Encoders mit der Signaldefinition übereinstimmt, und wenn die Richtung entgegengesetzt ist, können die Phasen A und B ausgetauscht werden. Wenn die Verkabelung fehlerfrei ist, überprüfen Sie die Winkelabweichung erneut und ersetzen Sie bei Bedarf die hochpräzisen Kupplungen.
Frage 3: Kann die Axialbewegung nicht beseitigt werden? Lösung: Wenn die Geräteachse selbst zu groß ist, müssen die Gerätelager gewartet oder ersetzt werden, kann das Problem nicht vollständig gelöst werden.
6. Zusammenfassung
Inkrementale EncoderDie Installationsabweichungskalibrierung und -einstellung muss auf der Grundlage der "mechanischen Genauigkeit und der Signalverprüfung basieren", durch die genaue Erkennung der Positionsabweichungstypen, die gezielte Durchführung von Radial-, Axial- und Winkeleinstellungen und die Kombination von Betriebsprüfung und regelmäßiger Wartung erfolgen, um die Zuverlässigkeit des Ausgangssignals des Encoders zu gewährleisten. In der Praxis ist es notwendig, die Anforderungen der Gerätespezifikationen streng zu befolgen, um zu vermeiden, dass übermäßige Anpassungen zu mechanischen Schäden führen, während man sich auf die Sicherheitsvorschriften konzentriert, um sicherzustellen, dass die Kalibrierung effizient und sicher abgeschlossen wird.