Encoder tuyến tính hở HEIDENHAIN - Sự lựa chọn hàng đầu cho động cơ truyền động trực tiếp

Công nghệ động cơ tuyến tính đã đạt những tiến bộ đáng kể và không thể phủ nhận trong các ứng dụng đòi hỏi tính linh hoạt cao như sản xuất, máy đo trong ngành công nghiệp bán dẫn, máy lắp ráp PCB, máy dệt và tự động hóa. Việc truyền động trực tiếp để điều khiển các hệ thống cầu trượt vòng hở và vòng kín đòi hỏi thông tin vị trí chính xác và liên tục trong thời gian thực. Độ chính xác, hiệu suất và độ tin cậy của mỗi trục truyền động phụ thuộc lớn vào thiết bị đo tuyến tính sử dụng. Trong ngữ cảnh của các ứng dụng động cơ tuyến tính, nhiệm vụ này thường được thực hiện thông qua sử dụng các bộ encoder tuyến tính "hở"— các thiết bị đo nhỏ gọn, không tiếp xúc.

Một trong những ưu điểm quyết định của công nghệ truyền động trực tiếp đó là khả năng kết nối chặt chẽ giữa truyền động với bộ phận cấp liệu mà không cần sự trung gian của bất kỳ bộ phận truyền động cơ học nào khác. Điều này cho phép đạt được mức tăng vượt trội trong vòng điều khiển so với các truyền động thông thường. Trong ngữ cảnh này, hiệu suất của động cơ tuyến tính rất phụ thuộc vào việc lựa chọn bộ encoder vị trí. Chỉ có thể đạt được mức tăng cao trong vòng điều khiển nếu encoder cung cấp tín hiệu vị trí chất lượng cao. Với mức tăng cao cần thiết trong việc điều khiển vòng, ngay cả sự nhiễu loạn nhỏ trong tín hiệu đầu ra từ encoder cũng có thể dẫn đến sự cố nghiêm trọng trong hiệu suất của ổ đĩa. Chất lượng cao hơn của thông tin vị trí mang lại những cải tiến đáng kể trong việc kiểm soát vận tốc và định vị. Ngoài ra, động cơ hoạt động êm ái và chỉ tạo ra lượng nhiệt nhỏ, mang lại hiệu suất vận hành tốt và đồng thời giảm thiểu sự mòn.

1. Đo vận tốc trên động cơ truyền động trực tiếp

Trên các ổ đĩa trực tiếp, không có sử dụng encoder tốc độ bổ sung để đo tốc độ vòng quay. Thay vào đó, cả vị trí và tốc độ đều được đo bằng các encoder vị trí chuyên dụng: encoder tuyến tính được áp dụng cho động cơ tuyến tính, và encoder góc được sử dụng cho động cơ quay. Do không có sự truyền động cơ học giữa encoder tốc độ và bộ cấp liệu, các encoder vị trí phải có độ phân giải cao tương ứng để có thể kiểm soát vận tốc chính xác, đặc biệt ở tốc độ di chuyển ngang chậm. Công thức tính vận tốc ở đây dựa trên quãng đường đi được trong một đơn vị thời gian. Phương pháp này—cũng được áp dụng cho các trục thông thường—thể hiện sự vi phân số giúp khuếch đại nhiễu loạn định kỳ hoặc nhiễu trong tín hiệu. Hiệu suất vòng điều khiển cao hơn đáng kể trên các ổ đĩa trực tiếp làm tăng mức độ ảnh hưởng của chất lượng tín hiệu đến hiệu suất ổ đĩa.

Vì vậy, sự xuất hiện của encoder tuyến tính chất lượng cao với độ nội suy nhỏ rất cần thiết để đảm bảo hiệu suất ổn định của bộ động cơ truyền động trực tiếp. Trong trường hợp này, các encoder sử dụng công nghệ quét quang điện đặc biệt phù hợp cho nhiệm vụ đo này, bởi phương pháp này có thể sử dụng các mức chia độ rất nhỏ làm tiêu chuẩn đo lường. Những encoder này mang lại lợi ích đáng kể trong việc định vị, giữ vững tốc độ và kiểm soát nhiệt độ của bộ động cơ truyền động trực tiếp. Đáng chú ý là việc tính toán giá trị vị trí tuyệt đối và tính khả dụng liên quan của giá trị vị trí ngay sau khi bật encoder mà không có bất kỳ chuyển động trục nào vẫn chưa khả dụng với các encoder tuyến tính tiếp xúc. Encoder tuyến tính tuyệt đối kín không phải lúc nào cũng được sử dụng trên các bộ động cơ truyền động trực tiếp vì chúng thường yêu cầu kích thước nhỏ gọn. Trong khi đó, encoder tuyến tính hở, với thiết kế không có vỏ bọc và kích thước nhỏ gọn cùng trọng lượng siêu nhẹ, trước đây chỉ được cung cấp trong các phiên bản gia tăng. Hiện nay, với sự ra đời của encoder tuyến tính hở LIC 4100 mới từ HEIDENHAIN, đã mở ra cơ hội sử dụng encoder tuyến tính hở và tuyệt đối với giao diện nối tiếp EnDat 2.2.

2. Giá trị độ chia — thước băng METALLUR

Encoder HEIDENHAIN, sử dụng công nghệ quét quang học kết hợp với tiêu chuẩn đo lường của cấu trúc định kỳ, được biết đến với tính chất chia độ với độ nét cạnh cao và tính đồng nhất ưu việt. Đây là điều kiện cơ bản quan trọng để đảm bảo lỗi nội suy thấp, từ đó cung cấp hiệu suất vận hành mượt mà và độ chính xác cao trong việc điều khiển vòng quay.

Cấu trúc chia độ gần như phẳng, được áp dụng trong quy trình METALLUR, có khả năng chịu ô nhiễm cực kỳ cao, qua đó gia tăng đáng kể độ tin cậy của encoder trong môi trường hoạt động.

Trong dòng sản phẩm encoder LIC 4100 của HEIDENHAIN, tính năng chia độ tuyệt đối mang đến thông tin vị trí ngay từ khi máy được kích hoạt, mà không cần phải di chuyển trục qua các dấu tham chiếu truyền thống. Thông tin vị trí tuyệt đối này được quét từ thang chia độ, được xác định thông qua phương pháp quét mới sử dụng đánh giá đường đi PRC và đường đi tăng dần. Sự tích hợp cao của Opto-ASIC trong sản phẩm này giúp mở ra những tiềm năng mới về độ chính xác và độ tin cậy của thông tin vị trí, tạo ra sự tiến bộ đáng kể trong công nghệ đo lường và điều khiển trong ngành công nghiệp.

Sự chính xác và độ tin cậy cao trong quá trình đo lường không chỉ đảm bảo tính an toàn cho máy móc mà còn từ đó tạo ra sự tin cậy đáng kể cho toàn bộ hệ thống. Một phương pháp quét mới đã được phát triển dựa trên chất lượng chia độ cao, cung cấp các giá trị vị trí tuyệt đối với sai số nội suy chỉ định nhỏ hơn ± 40 nm. Điều này làm nổi bật tính tối ưu hóa của encoder tuyến tính tiếp xúc của dòng LIC 4100, đặc biệt trong việc áp dụng trên các máy nhanh và chính xác.

Có thể nhấn mạnh rằng, mặc dù có thiết kế hở, LIC 4100 vẫn thể hiện khả năng chịu ô nhiễm cực kỳ cao, từ đó góp phần rất lớn vào việc tối ưu hóa tính khả dụng của máy trong các ứng dụng khác nhau. Sự ô nhiễm hàng ngày từ dầu, bụi, dấu vân tay, tóc hoặc các vật kim loại nhỏ được kiểm tra chuyên sâu trong phòng thí nghiệm và đã chỉ ra rằng ảnh hưởng của chúng đối với độ tin cậy khi vận hành là ít. Hơn nữa, độ chính xác đo của LIC 4100 cũng hầu như không bị ảnh hưởng bởi các loại ô nhiễm được thử nghiệm (Hình 3), tạo nền tảng vững chắc cho việc hoạt động ổn định và hiệu quả của máy móc trong các điều kiện khắc nghiệt.

3. Lợi ích của việc truyền vị trí nối tiếp với EnDat 2.2

Tín hiệu quét của dòng LIC 4100 được kỹ thuật số hóa trực tiếp trong đầu quét và chuyển đổi thành giá trị vị trí với độ phân giải cao, loại bỏ cần thiết của việc truyền tín hiệu tương tự từ đầu quét đến bộ điều khiển truyền động. Việc truyền vị trí kỹ thuật số qua giao diện EnDat 2.2 cho phép tận dụng những ưu điểm về độ chính xác và độ phân giải của quá trình quét tuyệt đối mà không bị ảnh hưởng trong quá trình truyền. Qua đó, cả độ ổn định tốc độ và hoạt động định vị của bộ động cơ truyền động trực tiếp tuyến tính được nâng cao đáng kể nhờ sự hỗ trợ của LIC 4100. Sự tăng tỷ lệ vòng điều khiển trong bộ điều khiển vận tốc cũng đạt mức cao nhờ tín hiệu vị trí từ LIC 4100, mang lại sự yên tĩnh khi vận hành. Một ưu điểm đáng chú ý, tần số xung nhịp cao và thời gian đọc ra ngắn là những điểm mạnh của giao diện nối tiếp EnDat 2.2, là môi trường truyền thông thuần túy nhanh nhất hiện tại dành cho encoder vị trí dựa trên khả năng truyền RS-485.

4. Cài đặt đơn giản với khả năng chẩn đoán

Encoder tuyệt đối LIC 4100 được thiết kế với tính dễ cài đặt đặc biệt. Bằng cách cung cấp các con số định giá thông qua giao diện EnDat 2.2, người dùng có thể tính toán giá trị theo dõi tuyệt đối, theo dõi gia tăng và vị trí, đồng thời nhận được báo cáo trạng thái theo thời gian thực về tình trạng của encoder. Sự kết hợp rõ ràng giữa dung sai lắp đặt và các con số định giá đã được chứng minh, giúp đảm bảo việc lắp đặt đáng tin cậy mà không cần phải giới hạn an toàn tại hiện trường. Quan trọng hơn nữa, người dùng có thể gọi các con số định giá thông qua EnDat 2.2 trong quá trình vận hành động cơ mà không ảnh hưởng đến hiệu suất của bộ điều khiển servo. Hệ thống chẩn đoán sản sinh thông báo và cảnh báo lỗi, đóng góp quan trọng vào việc đảm bảo tính khả dụng của toàn bộ hệ thống.

5. Nâng cao độ chính xác và hiệu suất với HEIDENHAIN: Encoder tuyệt đối LIC 4100

Trong các ứng dụng truyền động trực tiếp, có những yêu cầu vô cùng khắt khe về công nghệ đo lường và điều khiển. Đặc biệt, encoder sử dụng để thu được vị trí và tốc độ truyền động cần phải cung cấp tín hiệu chất lượng cao. Các lỗi trong tín hiệu đo vị trí, đặc biệt là các lỗi phạm vi ngắn, có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng như lỗi định vị, gợn sóng tốc độ, tiếng ồn lớn và sinh nhiệt độ. Do đó, việc sử dụng encoder được trang bị chức năng quét quang học và cung cấp thời gian tín hiệu nhỏ đã được chứng minh là đặc biệt hiệu quả, giúp máy hoạt động với độ chính xác và giá trị độ phân giải cao.

Đáng chú ý, encoder tuyệt đối hiện đại với độ phân giải lên đến một nanomet (1 nm) đã có sẵn trong encoder tuyến tính tiếp xúc nhỏ gọn LIC 4100. Sử dụng giao diện nối tiếp EnDat 2.2 đã được chứng minh là tốt, cho phép truyền dữ liệu nhanh chóng và đáng tin cậy. Ngoài việc truyền thông tin vị trí, giao thức EnDat còn cung cấp khả năng truyền nhiều dữ liệu khác nhau, chẳng hạn như dữ liệu chẩn đoán hệ thống. Điều này đem lại lợi ích to lớn trong các ứng dụng đặc biệt yêu cầu định vị và điều khiển chính xác trong ngành bán dẫn, đo lường, công nghệ y tế, tự động hóa, và máy dệt. Nhờ sự tiến bộ này, các nhà chế tạo máy công cụ và nhà sản xuất nhà máy hiện đã được trang bị một công cụ không thể thiếu giúp nâng cao độ tin cậy và hiệu suất của từng trục, đồng thời mang lại lợi ích cho cả thế hệ hiện tại lẫn tương lai.

6. Công ty TNHH Thương mại và Dịch vụ Kỹ thuật AMS - Nhà phân phối độc quyền HEIDENHAIN tại Việt Nam

HEIDENHAIN, một trong những nhà cung cấp hàng đầu trong lĩnh vực đo lường chính xác và điều khiển chuyển động, đã áp dụng các giải pháp công nghệ tiên tiến của mình vào dòng sản phẩm encoder tuyến tính hở, đưa ra những thay đổi đáng kể trong ngành công nghiệp ứng dụng truyền động trực tiếp. Sự kết hợp giữa phản hồi vị trí với độ phân giải cao cùng với giao diện EnDat 2.2 đã xác lập một tiêu chuẩn mới về độ chính xác và hiệu suất trong ngành công nghiệp.

Trong thị trường Việt Nam, AMS tự hào là đơn vị phân phối độc quyền sản phẩm của HEIDENHAIN. Với uy tín và kinh nghiệm, AMS nổi tiếng trong việc cung cấp kiến thức chuyên môn sâu rộng và hỗ trợ kỹ thuật tận tâm. Khách hàng có nhu cầu tích hợp các bộ mã hóa tuyến tính hở của HEIDENHAIN vào hệ thống của mình không cần phải lo lắng, hãy liên hệ ngay với AMS để được hỗ trợ chuyên nghiệp và tư vấn chi tiết. Đội ngũ chuyên gia của AMS sẵn sàng chia sẻ kiến thức sâu rộng và hiểu biết chuyên sâu về ưu điểm của sản phẩm HEIDENHAIN và cách chúng có thể nâng cao hiệu suất máy móc của quý khách.

Đừng ngần ngại, hãy liên hệ ngay với AMS để không bỏ lỡ cơ hội khám phá sự đổi mới mang lại lợi ích to lớn cho hoạt động của quý khách từ sản phẩm encoder tuyến tính hở của HEIDENHAIN.