堡盟集成凸轮轴齿轮的绝对值编码器

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堡盟集成凸轮轴齿轮的绝对值编码器

  编码器专家Baumer IVO的NocTivo绝对值编码器系列采用全集成电子凸轮轴齿轮,结构紧凑,直径仅75 mm,长度仅50 mm。标准空心轴单圈编码器的工作精度为13位,对应于8192个位置。16个短路保护可编程凸轮输出在并行接口处提供。四个输入用于在16个程序中进行选择,另一个输入信号启动选定的程序。16个输出和16个程序实现了多达1024个凸轮的编程。编码器既可以采用定向凸轮也可以采用定时凸轮,即开关触发器不仅可以指定用于定位,而且在必要时也可以用于感应旋转和时间。凸轮轴编码器每个输出的最高电流为500 mA,即使是对于超高负载,仍然能够直接开关而无需放大信号。开关时间延迟可以通过简单的用户友好编程进行补偿。凸轮轴编码器可以通过RS232或RS485接口与安装了相应的ProCam软件的PC机或笔记本等设备进行通信。开放式编程接口允许通过定制协议或者直接通过PLC进行编程。此外,将来可以扩展新的功能,例如,采用久经考验的在多圈编码器系列中成功应用的可更换总线适配器系统设计凸轮轴并实现与多个现场总线系统的兼容性。


  许多自动化任务都需要采用位置开关,因此长久以来就是凸轮轴齿轮的应用领域。同时,容易发生磨损的机械式解决方案已经被电子式凸轮轴齿轮所代替,从而向用户提供了更多方案,特别是因为它们可以提供灵活的编程方案。


  在现代工程技术中的分散型结构方面,出现了新的发展趋势。由于处理速度非常高,所以包装业在需要使用编码器时,尤其青睐电子式凸轮齿轮集成在绝对值编码器中的解决方案。最新一代的凸轮轴齿轮编码器具有紧凑的设计、高分辨率、大功率输出、通用编程功能以及通过现场总线系统集成到中控自动化装置的能力,因而得到广泛认可。


  不久以前,凸轮轴齿轮还不可避免地与机械装置连在一起。数只凸轮借助于凸轮盘触发开关,以启动特定的功能。第一个凸轮轴齿轮在发明蒸汽发动机的过程中已经发挥了重要作用。蒸汽供应调节阀由凸轮触发。即使今天,结构相似的凸轮轴齿轮仍在使用。另外,现代车辆也采用此工作原理。凸轮轴齿轮用于进气阀和排气阀的机械控制。


  第一步:用电子元件替代容易发生磨损的机械元件


  简单的机器控制通常可以采用机械式凸轮轴齿轮比较可行,例如对带数个洗涤程序的洗衣机进行控制。然而,当存在复杂或快速运动时,即使使用了电子开关,此解决方案仍然显得力不从心。此外,电感式开关的开关循环数和开关频率有限,远远低于现代技术对开关机构的要求。例如,包装工业每小时达到40,000件已是司空见惯的事。


  因此在许多应用中,电子解决方案正在取代机械式凸轮轴齿轮就不足为奇了。它们的速度非常高,没有磨损,并且在大多数时间里可以轻松自如地运转。另外,它们包含多种程序,即便是在运转期间也可以随时修改。在理论上,凸轮轴齿轮可以作为控制程序的一部分,然而,这仅仅适用于与时间无关的步骤,因为随着程序复杂性的增加,即使是快速PLC,其周期时间也会延长。因此,在机械和设备工程工业领域,将凸轮轴齿轮集成在控制系统中不是明智之举。


  第二步:在集成式编码器中加入开关功能


  对于电子式凸轮轴齿轮,你可以认为每个输出都是机械式凸轮的展开圆周。凸轮盘的数目对应于输出的数目。凸轮编程通过键盘完成,并为打开和关闭操作定义对应的触发器。机器位置由编码器采集,一般来说是绝对值编码器,并将机器位置的绝对角度值传输至电子式凸轮轴齿轮。同时,由于目前的分散化趋势,电子解决方案亦广泛用于机械工程和工厂技术。


  技术进步永不会停止。在不得已使用绝对值编码器的情况下,集成电子式凸轮轴齿轮不仅意味着节省整整一台设备、空间和相应的安装成本,而且还消除了编码器与凸轮轴齿轮连接所造成的麻烦,此接线常常发生扰动和干扰。通过对应接口,凸轮轴齿轮编码器实现了与主控或PC机的直接通信。例如,能够轻松跟踪错误和故障。


  带大功率凸轮轴齿轮的空心轴编码器


  位于德国Villingen-Schwenningen的编码器专家Baumer IVO推出一种紧凑型凸轮轴齿轮绝对值编码器。在直径为75 mm、长50 mm的绝对值编码器中,集成了一个完整的电子式凸轮轴齿轮,其标准型号即已包含了许多智能功能。即使是在难以进入的狭窄位置,带凸轮轴齿轮的空心轴单圈编码器仍然能够快速、容易地安装在驱动器上。凸轮轴齿轮编码器只需要两个安装元件:作为力矩支架的固定角钢或钢板弹簧和一个安装螺钉。只需要将编码器放到轴上,然后紧固夹紧环;一分钟内即可完成,并且无需任何经验。


  高分辨率和多种标准通用功能


  带凸轮轴齿轮的单圈空心轴编码器的标准分辨率为13位,对应于8192个位置。并行接口提供了16个带短路保护的凸轮输出。四个输入用来选择16个程序之一,另一个输入信号启动选定的程序。16个输出实现了多达1024个凸轮的编程,包括定向和定时凸轮。换句话说,开关触发器不仅可以分配给位置,而且可以分配给旋转感应和时间。凸轮轴齿轮编码器的最大驱动性能为500 mA,并且每八个一组不得超过1.5 A。这样,即使是超高负载,仍然能够直接开关而无需放大信号。


  凸轮轴齿轮编码器逐个路径对开关延迟进行补偿,即在凸轮处编程的开关触发器可以根据当前转速进行延迟,以便对输出触发器和实际反应之间经过的时间进行补偿。尽管如此,编程仍然轻而易举。凸轮轴编码器可以通过RS232或RS485接口与安装了相应的ProCam软件的PC机或笔记本等设备进行通信。Windows软件可以采用应用程序特有固件,并提供方便的操作以及许多可视选项。例如通过串行接口,可以随时读出实际转速,并显示在监视器上。


  凸轮轴齿轮编码器专为工业应用而设计,并符合IP54至IP65标准。电源电压为12~30 VDC,即主电源的电压峰值和压降并不重要。通用输出分配为标准配置,例如运行控制信号作为监控用作外部看门狗功能,或者指示停止或超过转速值的信号。必要时,还可以通过可选LED显示零点。


  未来展望


  凸轮轴齿轮编码器的未来设计将提供更多技术功能。例如,人们正在开发一种凸轮轴结构。鉴于其结构原理,凸轮轴齿轮编码器几乎与所有现用现场总线系统兼容。从magtivo、multivo和activo多圈编码器系列已知,凸轮轴齿轮编码器亦将提供采用对应集成现场总线电子元件的若干总线适配器的组合。除了总线之外,还有四个并行输出用于瞬时开关。


  此总线适配器概念已经非常成熟,并且已经过实践验证;它只需简单地安装到基本编码器上,不仅更具灵活性,还减少了库存。另外,由于编码器与总线适配器可以独立更换,所以维护工作量亦减少。另外,编码器和总线适配器还提供了许多预防性维护诊断功能,确保系统具有最大的可靠性。