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空心轴编码器打破了多圈障碍填补了运动控制的关键空白

编辑:Hengstler(亨士乐)编码器    发布时间:2022-04-28 09:17:34

摘要:空心轴编码器填补了运动控制领域的一个重要空白,使伺服电机、驱动器和机器人设计师有机会将位置反馈传感器集成到他们的产品中。这种类型的编码器在中心有一个大开口,很容易安装在电机或齿轮箱的驱动轴端。空心轴编码器是一个有吸引力的替代运动控制;空心模具使工程师在设计时具有更大的灵活性。
空心轴编码器打破了多圈障碍填补了运动控制的关键空白

通过韦根效应,空心轴编码器可以旋转多次,能量收集变得更加高效,将使得Hengstler编码器应用范围扩展到机器人领域。

空心轴编码器是一个有吸引力的替代运动控制。中空的形状使工程师在设计时更加灵活。然而,在过去,这种类型的旋转编码器通常仅限于单圈测量范围。新一代空心轴旋转编码器克服了这一限制,这得益于基于韦根效应的无电池多圈速度计数系统。

空心轴编码器填补了运动控制领域的一个重要空白,使伺服电机、驱动器和机器人设计师有机会将位置反馈传感器集成到他们的产品中。这种类型的编码器在中心有一个大开口,很容易安装在电机或齿轮箱的驱动轴端。空心轴编码器非常适合安装在机器人上,可以内置在关节中直接测量手臂位置。空心形状为结构元件或电气或气动/液压管路留出了穿过接头中心的空间。

具有大中心孔径的空心轴编码器通常基于电容测量技术,与磁技术不同,电容测量技术不需要将仪器置于其中心线上。Hengstler电容式编码器的转子和定子组件的形状类似于平环。随着转子旋转,这些导电表面改变了它们的相对位置,从而改变了整个系统的电容耦合。这将调整通过电容器系统传输的中频电信号的振幅和相位角。

信号变化解码后,可以确定转子的角度位置。它的精度非常高,分辨率为19位。由于电容在环形转子和定子组件的整个圆周上是平均的,因此系统对微小的不对中或湿气或灰尘的存在相对不敏感。

空心轴编码器打破了多圈障碍填补了运动控制的关键空白

空心轴编码器是一个有吸引力的替代运动控制;空心模具使工程师在设计时具有更大的灵活性。

增加多圈功能

在空心轴编码器中添加多圈计数功能,使许多应用更容易,例如,当电机连接到减速齿轮或电缆盘时。对于机器人应用,多圈测量范围是行程范围超过360度的关节的理想选择。

由于空心轴编码器的开放中心形状,增加多圈功能一直是一个挑战。现在,这个难题可以通过使用韦根效应来解决,它使用一组磁铁的旋转来触发编码器的内置旋转计数器系统。这种方法的一个优点是,计量系统基本上是自供电的,不需要笨重的备用电池或笨重而复杂的齿轮系统。

多圈测量范围的关键是计数器系统,该系统由转子元件运动产生的能量提供动力。虽然基于韦根能量收集技术的系统通常使用安装在驱动轴中心线上的永磁体,但空心轴的设计需要全新的布局。经过广泛的磁场测试和磁场模拟,转子上安装了4个永磁体。

磁铁产生稳定的磁场,随转子旋转。转子转动时,连接在定子上的韦根传感器会对磁场的变化做出反应,并产生脉冲电流,激活计数电子设备以记录每次旋转。许多PLC和微控制器都支持这种接口。

空心轴编码器打破了多圈障碍填补了运动控制的关键空白

电容式编码器及其部件的分解图。


高效的能量收集方式

能量收集是指直接从现场环境中收集能量的技术,减少对备用电池和相关维护的需求。

尽管压电系统、热能和动力学过程为能量收集设定了速度,但以美国发明家约翰·韦根命名的韦根效应仍然被认为是一个奇妙的替代品。韦根线是一种特殊的Wicat线(钴铁钒磁合金)。当韦根线暴露于变化的外部磁场(例如,安装在旋转轴上的附近永磁体)时,它最初保持自己的磁极,然后在外部磁场达到一定阈值时突然反转磁极。磁芯磁性状态的突然变化会导致缠绕在维卡周围的铜线圈产生电流脉冲。

自2005年以来,这项技术已被用于能源收集,这一突破的一个主要因素是超高效、低功耗电子芯片的出现。利用韦根效应获得的能量是由旋转运动中的电磁感应产生的。与发电机不同,每转产生的能量是恒定的,即使转速接近于零。韦根传感器长15毫米,在7伏电压下能产生近200纳米焦耳的能量,足以激活旋转计数器和相关电子设备。

关键概念:

空心轴Hengstler编码器已被用于许多运动控制中,但通常受其可执行的圈数限制。

韦根效应使空心轴编码器能够多次旋转,从而扩大了应用范围。

思考一下:

您工厂中的哪些应用最能从空心轴编码器中受益?

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