Codificador incrementalComo componente central para a detecção de velocidade e posição na automação industrial, a precisão da instalação determina diretamente a confiabilidade do sinal de detecção e a estabilidade do sistema de controle. Se o desvio de instalação não for calibrado a tempo, pode levar a erros de contagem, tremores de sinal, interrupção anormal do dispositivo e, em casos graves, até mesmo a um acidente de parto. Este artigo analisa os tipos comuns de desvios de instalação dos codificadores incrementais, detalhando seus princípios de calibração, métodos operacionais e considerações críticas para fornecer orientações práticas para a depuração no local.

Tipos e perigos comuns de desvio de instalação de codificadores incrementais

O desvio de instalação do codificador incremental é principalmente devido à imprecisão mecânica ou à operação de instalação não especificada, o desvio do núcleo pode ser dividido em três categorias de desvio radial, desvio axial e desvio angular.

1.1 Desviamento radial

O desvio radial refere-se ao desvio central do eixo de rotação do codificador e do eixo de rotação do dispositivo em teste (por exemplo, motor, parafuso de bola) na direção radial, geralmente devido a uma divergência na instalação do acoplamento, uma intolerância do diâmetro do eixo não correspondente ou um soltamento fixo do assento de instalação. Esse tipo de desvio pode fazer com que o intervalo entre o disco de código interno do codificador e a cabeça de leitura mude periodicamente, desencadeando flutuações na amplitude do sinal, quando o desvio excede 0,1 mm (o valor específico deve se referir às especificações do codificador), o fenômeno de "perda de pulso" é propenso a ocorrer, o que resulta em uma diminuição da precisão da detecção de velocidade, como o problema da velocidade de rotação no ajuste da velocidade do motor.

1.2 Desviamento axial

O desvio axial é o desvio de posição de movimentação ou instalação do eixo do codificador ao longo da direção do eixo, muitas vezes devido ao mal posicionamento da extremidade do eixo do dispositivo e ao espaço axial do acoplamento excessivo. O desvio axial pode levar ao deslocamento axial do disco de códigos, se exceder a faixa de movimentação axial permitida pelo codificador (geralmente ± 0,5 mm), pode causar atrito mecânico entre a cabeça de leitura e o disco de códigos, acelerar o desgaste das peças e, ao mesmo tempo, perturbar a estabilidade da detecção de sinal, fazendo com que o sinal de saída apareça interferência.

1.3 Desviamento angular

O desvio angular é o desvio angular entre o eixo do codificador e o eixo do dispositivo, comumente conhecido como "eixo diferente", muitas vezes ocorre em cenários em que a instalação do acoplamento elástico é muito apertada ou o paralelismo dos dois eixos é muito ruim. O desvio angular pode fazer com que o rolamento do codificador seja submetido a forças radiais adicionais, e a operação a longo prazo pode causar danos ao rolamento, ao mesmo tempo que desencadeia a diferença de fase do sinal, como a ortogonalidade do sinal de fase A e B (normalmente 90 ° ± 45 °) é danificada, o que faz com que o contador não possa determinar com precisão a direção de rotação e o problema de "erro de contagem ao inverter".

Preparação prévia para calibração e ajuste

A preparação pré-ajuste de calibração é a base para garantir a segurança e a precisão da operação e precisa ser implementada em três dimensões a partir da ferramenta, do estado do equipamento e dos parâmetros.

2.1 Preparação de ferramentas e instrumentos

De acordo com as necessidades de detecção de desvios, as seguintes ferramentas devem ser preparadas:

Ferramenta de detecção de precisão: milímetro (precisão 0,001 mm) e banco, percentual (para detecção grosseira), mediômetro de par laser (para equipamentos de alta precisão, precisão até 0,001 mm / m);

Instalação de ferramentas de ajuste: conjunto de chaves hexagonais internos (com parafusos de fixação do codificador), chaves de torque (para garantir que o torque de fixação do parafuso esteja em conformidade com os requisitos), martelo de cobre (para evitar bater na extremidade do eixo danificada), barra (para detectar espaços);

Ferramentas de detecção de sinais: osciloscópio (largura de banda ≥ 10 MHz para observar as formas de onda dos sinais de fase A, B e Z), multimétrico (para detectar interrupções de energia e de circuito de sinal), simulador de sinal do codificador (para ajudar a determinar se a anomalia do sinal é causada pelo próprio codificador).

2.2 Equipamento e segurança

Em primeiro lugar, o equipamento testado deve ser parado, eliminado de energia e pendurado com a marca de "fechamento proibido" para evitar a inicialização errada do equipamento durante o processo de calibração; Em segundo lugar, limpar a poluição de óleo e poeira da parte de instalação do codificador, verificar se o acoplamento tem defeitos de desgaste, rachaduras e outros, se houver danos, deve ser substituído primeiro; Por fim, certifique-se de que a fonte de alimentação do codificador está desconectada para evitar que a operação de carregamento cause queima no circuito interno.

2.3 Confirmação de parâmetros e especificações

Consulte as especificações técnicas do codificador e do equipamento testado para determinar os parâmetros chave: desvio radial permitido do codificador (por exemplo, ≤ 0,2 mm), movimentação axial permitida (por exemplo, ± 0,3 mm), tolerância de ajuste do diâmetro do eixo (por exemplo, H7 / h6), tipo de saída do sinal (circuito aberto do eletrodo conjunto, saída diferencial, etc.) e requisitos de ortogonalidade de fase A / B; Ao mesmo tempo, registrar a velocidade nominal do dispositivo, o modo de conexão da extremidade do eixo (por exemplo, conexão da chave, fixação do parafuso), fornecendo a base para ajustes posteriores.

Métodos básicos de calibração e ajuste

O ajuste de calibração deve seguir o princípio de "primeiro detectar o tipo de desvio de posicionamento, depois ajustar direcionado, e finalmente verificar o efeito", e os diferentes tipos de desvio de fluxo operacional são diferentes e precisam ser implementados passo a passo.

3.1 Calibração e ajuste de desvios radiais

O objetivo principal do ajuste do desvio radial é fazer com que o eixo do codificador coincida com o centro radial do eixo do dispositivo, com as seguintes etapas:

Instalação de ferramentas de detecção: fixar o medidor de milímetros no suporte do equipamento, para que a cabeça de medidor de milímetros encontre verticalmente na superfície cilindrica do eixo do codificador, para garantir que a cabeça de medição se encaixe estreitamente com a superfície do eixo, sem afluxamento;

Detecção do valor de desvio: manual lenta rotação do eixo do dispositivo, registro do valor máximo e mínimo da tabela de milímetros, 1/2 da diferença dos dois valores é o valor de desvio radial (por exemplo, o valor máximo de 0,3 mm, o valor mínimo de 0,1 mm, o desvio é de 0,1 mm); Ao mesmo tempo, observar a estabilidade do ponteiro da tabela de milhares durante o processo de rotação, para determinar se o desvio é uniforme;

Ajuste direcionado: se o desvio for causado pela divergência no centro do acoplamento, solte o parafuso fixo do acoplamento e mova ligeiramente a posição do assento de montagem do codificador (a altura pode ser ajustada por adição ou diminuição de juntas, ou o assento de montagem pode ser ajustado horizontalmente), repita o passo 2 após cada ajuste até que o desvio radial ≤ o valor permitido pelo codificador; Se o diâmetro do eixo for muito solto, é necessário substituir o acoplamento adequado ou adicionar um conjunto de fixação na extremidade do eixo para garantir a conexão firme;

Fixação e revisão: após a conclusão do ajuste, de acordo com o torque exigido pelas especificações (como o torque de fixação do parafuso M3 0,8 N · m), aperte o parafuso de instalação do codificador e o parafuso do acoplamento, detecte novamente o eixo de rotação para confirmar que o desvio está estável dentro da faixa permitida.

3.2 Calibração e ajuste de desvios axiais

O ajuste do desvio axial se concentra em limitar o movimento axial do eixo do codificador, com as seguintes etapas:

Detecção de movimentação axial: o contato vertical da cabeça de medição do milímetro na posição central da face final do eixo do codificador, empurrando manualmente o eixo ao longo do movimento axial, registrando a quantidade máxima de mudança do milímetro, ou seja, o valor de movimentação axial;

Análise das causas do desvio: se a movimentação é causada pela má localização do eixo do dispositivo, verifique se a tampa do rolamento dentro do dispositivo está solta, aperte o parafuso da tampa ou aumente a junta de ajuste para limitar o movimento axial do eixo do dispositivo; Se o espaço axial do acoplamento for muito grande, é necessário substituir o acoplamento elástico com um espaço menor (como o acoplamento de membrana), ou adicionar uma junta fina entre o acoplamento e o eixo do codificador para eliminar o espaço axial;

Calibração da posição de instalação: se o próprio codificador for instalado demasiado profundo ou muito raso, solte o parafuso de instalação, ajuste a posição axial do codificador no eixo, certifique-se de que o espaço entre a cabeça de leitura e o disco de código atenda aos requisitos do livro de especificações (geralmente 0,2 ~ 0,5 mm), depois de ajustar, detecte novamente a movimentação axial, certifique-se de que ≤ o valor permitido.

3.3 Calibração e ajuste de desvios angulares

O ajuste do desvio angular deve garantir o paralelismo dos dois eixos, cenários de alta precisão recomendam o uso de um par de medidores a laser, cenários convencionais podem usar os seguintes métodos:

Detecção preliminar: fixar o percentual na superfície final do acoplamento do eixo do codificador e do eixo do dispositivo, por uma semana, observar a amplitude de oscilação do ponteiro do percentual, quanto maior a oscilação indica maior o desvio angular;

Posicionamento preciso: quando o medidor de par laser é usado, a extremidade emissora e a extremidade receptora são instaladas separadamente no eixo do dispositivo e no eixo do codificador, após a inicialização do medidor de par, o dispositivo exibe automaticamente o desvio angular dos dois eixos (unidades: mm / m) e a direção de ajuste;

Operação de ajuste: soltar o parafuso fixo do assento de instalação do codificador, de acordo com a quantidade de ajuste da ponta do medidor, adicionar uma junta na parte inferior ou lateral do assento de instalação (a espessura da junta deve ser calculada com precisão, como o desvio de 0,1 mm / m, se o assento de instalação estiver à distância do acoplamento de 100 mm, é necessário adicionar e reduzir a junta de 0,01 mm), o processo de ajuste precisa ser repetido várias vezes até o desvio angular ≤ 0,1 mm / m (requisitos de equipamento de alta precisão ≤ 0,05 mm / m);

Verificação do sinal: após o ajuste do desvio angular, conecte o sinal do codificador ao osciloscópio e observe a forma de onda do sinal de fase A e B para garantir que a diferença de fase entre os dois seja de 90 ° ± 10 °, sem desvio de fase óbvio.

3.4 Calibração auxiliar no nível do sinal

Alguns desvios de instalação podem ser refletidos por anomalias de sinal, que podem ser avaliadas por meio da calibração do sinal:

Verificação da estabilidade da alimentação: Detectar a tensão da fonte de alimentação do codificador (como DC5V ou DC24V) com o multimetro para garantir que a faixa de flutuação ≤ ± 5%, se a tensão é instável, verifique o capacitor de filtro do circuito de alimentação ou substitua a fonte de alimentação regulada;

Observação da forma de onda: o osciloscópio acessa o sinal de fase A e B, a forma de onda normal deve ser uma onda quadrada, a amplitude é estável (por exemplo, a amplitude de saída diferencial ≥ 2V), sem confusão ou distorção evidentes; Se houver flutuação na amplitude da forma de onda, é necessário verificar novamente o desvio radial; Se houver uma diferença de fase normal, o desvio angular deve ser revisado;

Verificação da contagem: conectar o codificador ao PLC ou contador, fixar o número de círculos do eixo de rotação manual (por exemplo, 100 círculos), observar a diferença entre o valor de exibição do contador e o valor teórico (número de linhas do codificador x número de círculos), se o erro ≤ 1 pulso, indicar que a calibração é qualificada.

Verificação e manutenção após calibração

Os ajustes de calibração não são de uma vez por todas e exigem validação multidimensional para garantir o efeito e mecanismos de manutenção a longo prazo.

4.1 Verificação operacional

Equipamento de teste de eletricidade, operação contínua sob a velocidade nominal de rotação por 1 a 2 horas, monitoramento principal: a velocidade de rotação é estável (sem salto), a contagem é precisa quando a carga muda, o equipamento começa a parar e se o sinal ocorre anormalmente quando se inverte positivamente; Ao mesmo tempo, detete a temperatura da carcaça do codificador com um termômetro infravermelho para garantir ≤60 ℃ (evitar que a temperatura excessiva afete a estabilidade do sinal).

4.2 Manutenção regular

Inspeção diária: limpar a poeira da superfície do codificador semanalmente, verificar se o parafuso e o acoplamento da instalação estão soltos e se o eixo de rotação da mão sente se há um fenômeno de bloqueio;

Calibração regular: de acordo com o ambiente operacional do equipamento (por exemplo, cenários com muita poeira e grande vibração), detectar novamente o desvio de instalação a cada 3 a 6 meses para garantir que o desvio não exceda a faixa permitida;

Manutenção do circuito de sinal: verifique a cada semestre se a camada de proteção do cabo de sinal está bem aterrizada (resistência a aterrização ≤ 4Ω), para evitar interferências eletromagnéticas que causem anomalias do sinal.

Perguntas frequentes e habilidades de resolução

Pergunta 1: O "pulso perdido" ainda aparece após a calibração? Solução: Verifique se o cabo de sinal é muito longo (recomendado ≤50m) ou se o cabo de blindagem não é usado, pode aumentar o repetidor de sinal ou substituir o codificador de saída diferencial; Ao mesmo tempo, revisar o desvio radial, se o dispositivo estiver vibrando durante a operação, é necessário adicionar uma junta amortiguadora no banco de montagem do codificador.

Pergunta 2: A e B acreditam que a diferença de fase do sinal é sempre anormal? Resolução: Verifique se a direção de rotação do codificador corresponde à definição do sinal, e se a direção é oposta, as linhas de fase A e B podem ser trocadas; Se a ligação estiver correta, verifique novamente o desvio angular e, se necessário, substitua o acoplamento de alta precisão.

Pergunta 3: O movimento axial não pode ser eliminado? Solução: se o próprio eixo do equipamento for muito grande, os rolamentos do equipamento precisam ser mantidos ou substituídos, e apenas o ajuste do codificador não resolverá completamente o problema.

VI. Resumo

　　Codificador incrementalA calibração e o ajuste do desvio de instalação devem ser baseados em "precisão mecânica, verificação do sinal como núcleo", através da detecção precisa do tipo de desvio de posicionamento, a implementação específica de ajustes radiais, axiais e angulares e a combinação de verificação operacional e manutenção regular para garantir a confiabilidade do sinal de saída do codificador. Na prática, os requisitos das especificações do equipamento devem ser rigorosamente seguidos para evitar ajustes excessivos que causem danos mecânicos e, ao mesmo tempo, prestar atenção às especificações de segurança para garantir que o trabalho de calibração seja eficiente e concluído com segurança.