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HÄUFIG GESTELLTE FRAGEN: Welche Arten von Linearencodern gibt es und wie wähle ich sie aus?

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Absolut oder inkremental, optisch oder magnetisch.

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Linear-Encoder überwachen lineare Bewegungen und liefern eine Positionsrückmeldung in Form von elektrischen Signalen. In servogesteuerten Systemen liefern Linear-Encoder die genaue Position der Last, typischerweise zusätzlich zu der Geschwindigkeits- und Richtungsrückmeldung, die vom Drehgeber des Motors bereitgestellt wird. Bei schrittgesteuerten Systemen, die typischerweise im Open-Loop-Modus ohne Positionsrückmeldung arbeiten, erhöht der Zusatz eines Linear-Encoders die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Positionierungssystems, ohne die Kosten und Komplexität eines Servomotors.

Rückkopplung: Absolut oder inkremental

Bei der Auswahl eines Linear-Encoders ist zunächst zu überlegen, welche Art von Rückmeldung für die Anwendung benötigt wird - absolut oder inkremental. Absolute Wegmess-Systeme weisen jeder Position einen eindeutigen digitalen Wert zu, wodurch sie auch bei Stromausfall präzise Positionsinformationen beibehalten können.

Inkrementale Drehgeber arbeiten, indem sie eine bestimmte Anzahl von Impulsen pro Verfahreinheit erzeugen und diese Impulse bei der Bewegung der Last zählen. Da sie lediglich Impulse zählen, verlieren inkrementale Drehgeber ihre Positionsreferenz, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird. Um die tatsächliche Position der Last beim Start oder Neustart zu bestimmen, ist eine Referenzfahrt erforderlich. Das bedeutet, dass der Sensor (und die Last) eine Referenzposition anfahren muss und von dort aus mit der Bestimmung der Position der Last beginnen kann. Denken Sie daran, dass, selbst wenn die tatsächliche Position der Last beim Start oder Neustart nicht kritisch ist, die Durchführung einer Referenzfahrt aus Zeit- und Produktivitätsgesichtspunkten unerwünscht sein kann. Dies ist besonders wichtig bei Anwendungen mit langen Hüben und langsamen Geschwindigkeiten, wie z.B. Werkzeugmaschinen, bei denen die Referenzfahrt ein zeitaufwendiger Prozess sein kann.

Der Ausgang für Absolut- und Inkrementalgeber unterscheidet sich und ist auch ein Gesichtspunkt für die Integration in das Steuerungsschema des Systems. Absolute lineare Enkoder erzeugen ein digitales Ausgangssignal oder "Wort", das die tatsächliche Position der Einheit angibt. Die Auflösung für einen Absolutwertgeber wird durch die Anzahl der Bits im Wort bestimmt.

Inkremental-Encoder erzeugen ein Quadratur-Ausgangssignal mit zwei Kanälen, die um 90 Grad phasenverschoben sind. (Der Zweikanalausgang ermöglicht die Überwachung von Position und Richtung. Wenn nur die Position benötigt wird, wird nur ein Kanal verwendet) Einige Inkremental-Encoder erzeugen einen dritten Kanal mit einem einzigen Impuls, der als Index oder Referenzposition für die Referenzfahrt verwendet wird. Die Anzahl der Impulse pro Abstand (Zoll oder Millimeter) bestimmt die Auflösung eines Inkrementalgebers. Die Auflösung kann jedoch verdoppelt werden, indem sowohl die Vorder- als auch die Rückflanken der Impulse von einem Kanal gezählt werden, oder sie kann vervierfacht werden, indem die Vorder- und Rückflanken der Impulse von beiden Kanälen gezählt werden.

Technik: Optisch oder magnetisch

Nachdem die Entscheidung über inkrementale oder absolute Rückkopplung getroffen wurde, ist die nächste Überlegung, ob die Sensortechnologie optisch oder magnetisch sein soll. Während in der Vergangenheit für Auflösungen unter 5 Mikrometer optische Encoder die einzige Option waren, ermöglichen Verbesserungen in der magnetischen Maßstabstechnologie nun Auflösungen bis hinunter zu 1 Mikrometer.

Optische Encoder verwenden eine Lichtquelle und einen Fotodetektor zur Positionsbestimmung, aber ihre Verwendung von Licht macht sie empfindlich gegenüber Schmutz und Ablagerungen, die das Signal stören können. Die Leistung optischer Drehgeber wird stark durch den Spalt zwischen dem Sensor und dem Maßstab beeinflusst, der richtig eingestellt und gewartet werden muss, um sicherzustellen, dass die Signalintegrität nicht beeinträchtigt wird. Dies bedeutet, dass die Montage sorgfältig durchgeführt werden muss und Stöße und Vibrationen vermieden werden sollten.

Magnetische Codierer verwenden einen magnetischen Lesekopf und einen magnetischen Maßstab zur Positionsbestimmung. Im Gegensatz zu optischen Codierern sind magnetische Codierer weitgehend unbeeinflusst von Schmutz, Ablagerungen oder Flüssigkeitsverschmutzung. Auch Stöße und Vibrationen haben bei magnetischen Codierern weniger Einfluss. Sie sind jedoch empfindlich gegenüber magnetischen Chips, wie Stahl oder Eisen, da diese das Magnetfeld stören können.

Obwohl Linear-Encoder oft eine Zusatzkomponente zu einem System sind, wiegen ihre Vorteile in vielen Fällen den zusätzlichen Arbeits- und Kostenaufwand auf. Beispielsweise kann bei Anwendungen mit Kugelumlaufspindelantrieb eine Spindel mit geringerer Genauigkeit gewählt werden, wenn ein Linear-Encoder verwendet wird, da die Encoder-Rückkopplung es dem Regler ermöglicht, die durch die Spindel verursachten Positionierfehler zu kompensieren.