詳解不同類型的編碼器安裝方法

通過遵循安裝編碼器安裝手冊，設(shè)計人員可以確保他們的反饋回路提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)能夠滿足最高性能水平。

編碼器是用于通過在從動軸上提供反饋來優(yōu)化運(yùn)動控制系統(tǒng)的速度和位置性能的傳感器。然而，反饋的好壞取決于數(shù)據(jù)的質(zhì)量，而數(shù)據(jù)的質(zhì)量可能會受到空間、環(huán)境和機(jī)械因素的影響。通過遵循安裝最佳實(shí)踐，設(shè)計人員可以確保他們的反饋回路提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)能夠滿足最高性能水平。

光學(xué)旋轉(zhuǎn)編碼器由隨負(fù)載旋轉(zhuǎn)的圖案碼盤和固定在機(jī)器框架上的源檢測器對組成。源安裝在圓盤的一側(cè)，檢測器安裝在正對面。當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動時，它會調(diào)制光束；可以處理所得信號以產(chǎn)生速度和/或位置數(shù)據(jù)。磁性旋轉(zhuǎn)編碼器的操作類似，使用具有交替磁域的碼盤作為調(diào)制裝置。

旋轉(zhuǎn)編碼器可分為四種類型：

軸狀
中空軸
輪轂軸
無軸承
最佳安裝方法取決于編碼器類型、應(yīng)用和機(jī)器的機(jī)械設(shè)計。探測器的碼盤/碼輪需要連接到被跟蹤的軸上，而源探測器部分需要拴在或固定到設(shè)備的框架上。 

使用聯(lián)軸器安裝實(shí)心軸編碼器

為了正確安裝，軸編碼器需要兩個特殊接口：編碼器安裝座和從編碼器軸到電機(jī)軸或負(fù)載的連接。編碼器安裝座通常是安裝法蘭或腳座，用于將編碼器連接到固定表面（通常是支架或適配器）。


圖 1：編碼器安裝座可以是安裝法蘭（左）或底腳安裝座（右）。

與從動軸的連接通常使用撓性聯(lián)軸器或皮帶傳動裝置進(jìn)行。撓性聯(lián)軸器使用緊定螺釘將編碼器軸直接連接到電機(jī)或從動軸。它將編碼器與電機(jī)軸的沖擊和振動以及運(yùn)動隔離。

通過彈性聯(lián)軸器安裝編碼器有幾個優(yōu)點(diǎn)。該方法將編碼器與電機(jī)提供和產(chǎn)生的高電流產(chǎn)生的噪聲隔離開來。電噪聲可能導(dǎo)致編碼器丟失脈沖或引入雜散脈沖。 

撓性聯(lián)軸器具有機(jī)械優(yōu)勢。撓性聯(lián)軸器可以吸收軸運(yùn)動并補(bǔ)償軸不對中，這可以允許安裝在舊電機(jī)或用于高沖擊和振動應(yīng)用的電機(jī)上。

一如既往，需要權(quán)衡?？紤]到支架、聯(lián)軸器內(nèi)的軸間隙和編碼器外殼，編碼器聯(lián)軸器與電機(jī)軸的對齊長度最多可達(dá) 7 英寸。將軸與聯(lián)軸器連接需要仔細(xì)對準(zhǔn)編碼器和從動軸，以避免損壞聯(lián)軸器。結(jié)果，該方法增加了安裝時間和復(fù)雜性。空心軸和輪轂軸編碼器提供了一種替代選擇，無需聯(lián)軸器。 

直接安裝空心軸和盲孔編碼器

空心軸編碼器具有空心孔，可以直接安裝在電機(jī)軸上，并使用同心夾具固定。在此安裝配置中，柔性系繩或扭矩臂連接到電機(jī)表面或任何固定物體，以防止編碼器主體隨軸旋轉(zhuǎn)（見圖 2）。內(nèi)部軸承使碼盤能夠隨從動軸一起轉(zhuǎn)動。 


圖 2：空心軸編碼器可以直接安裝在電機(jī)或從動軸上。 

直接安裝對于輪轂軸編碼器也很有效。這種安裝方法類似于空心軸，但編碼器蓋在軸的末端。軸未穿過編碼器。

對于直接安裝，將編碼器與電機(jī)軸電流隔離非常重要。這是通過在電機(jī)和編碼器軸之間使用塑料套筒或插入件來實(shí)現(xiàn)的。如果沒有插入件，編碼器將不得不依靠電機(jī)來提供軸電流解決方案或依靠另一個軸接地套件附件。如果未正確接地，電機(jī)軸電流將流過編碼器的軸承并可能損壞它們。

直接安裝具有多種優(yōu)點(diǎn)。通過將電機(jī)的軸尺寸與空心軸或輪轂軸編碼器孔（或軸）尺寸相匹配，通常可以更輕松地為電機(jī)選擇合適的編碼器。安裝也更簡單，因為直接安裝不需要聯(lián)軸器，不需要電機(jī)軸與編碼器對齊，并且允許通過使用開槽系繩以距電機(jī)軸中心的各種半徑進(jìn)行安裝。編碼器嵌件和彈簧系繩還有助于使直接安裝比聯(lián)軸器安裝更堅固：它們將編碼器與電機(jī)軸電流隔離，并有助于吸收突然的軸運(yùn)動，這兩者都可以延長編碼器軸承的使用壽命。

直接安裝確實(shí)需要改進(jìn)密封，因為編碼器與從動軸接觸的面積更大，從而增加了編碼器電子器件的暴露。輪轂軸編碼器需要更精確的軸長度來正確定位編碼器以進(jìn)行系繩，但由于編碼器背面沒有開口，因此可以提供更好的密封。

帶無軸承編碼器的環(huán)形或C面安裝 

環(huán)形或 C 面安裝是無軸承編碼器的最佳選擇。無軸承編碼器是一種模塊化設(shè)計，由編碼器外殼、一個或多個傳感器模塊以及磁性碼盤組成。編碼器的外殼安裝在電機(jī)驅(qū)動端或附件端的電機(jī)面上，使用符合 NEMA 或 IEC 標(biāo)準(zhǔn)的先導(dǎo)尺寸。將輪子插入電機(jī)軸，與嵌入外殼內(nèi)的傳感器對齊，然后固定到位（見圖 3）。


圖 3：無軸承編碼器是一種模塊化反饋設(shè)備，具有安裝在電機(jī)表面和電機(jī)軸上的不同組件。

這種設(shè)計方法非常適合需要長壽命和高可靠性的應(yīng)用。車輪和傳感器之間沒有任何機(jī)械連接，消除了潛在的故障點(diǎn)，并允許傳感器具有封裝的電子器件。這是對依賴一系列連接器和軸墊圈完整性的直接安裝編碼器的改進(jìn)。由于沒有編碼器軸承，電機(jī)軸電流不會影響編碼器的運(yùn)行或使用壽命。

環(huán)形安裝的另一個好處是編碼器利用電機(jī)軸承，消除了系統(tǒng)的關(guān)鍵故障點(diǎn)。最后，無軸承編碼器直接安裝到電機(jī)表面，減少了所需的空間以及編碼器消耗的電機(jī)軸量。

總結(jié)

當(dāng)談到編碼器安裝配置時，當(dāng)然沒有完美的解決方案，只有針對給定項目或應(yīng)用的最佳解決方案。耦合、直接和環(huán)形安裝是閉環(huán)反饋應(yīng)用的主要安裝選項。根據(jù)安裝環(huán)境、安裝電機(jī)的壽命以及應(yīng)用中存在的安裝規(guī)定，它們都有自己的位置。