Bí quyết áp dụng bộ mã hóa/encoder quay đa vòng cảm ứng HEIDENHAIN để đạt được hiệu suất cao nhất

Chủ sở hữu các thiết bị công nghiệp như máy công cụ, robot và hệ thống tự động hóa ngày càng tìm kiếm những giải pháp mạnh mẽ để nâng cao hiệu suất và giảm chi phí. Trong ngữ cảnh này, việc sử dụng các bộ truyền động nhỏ gọn, tiết kiệm năng lượng và an toàn trở nên cấp bách. Các ổ đĩa không chỉ phục vụ nhiều ứng dụng khác nhau mà còn đáp ứng nhu cầu về bộ mã hóa/encoder an toàn cho ổ đĩa máy công cụ cao cấp và các mục đích sử dụng tiêu chuẩn.

1. Nhỏ gọn, bền bỉ và an toàn trong các ứng dụng lên tới SIL 3

HEIDENHAIN đã đưa ra bước tiến quan trọng với việc giới thiệu bộ mã hóa vòng quay ECI/EQI 1100 thế hệ thứ ba, được biết đến với tên gọi encoder quay không ổ trục, kích thước 37 mm, có chức năng quét cảm ứng. Sản phẩm này không chỉ mở ra những cơ hội mới trong truyền động servo mà còn giúp tiết kiệm năng lượng cho các ứng dụng an toàn quan trọng.

Với việc áp dụng công nghệ ASIC tiên tiến, HEIDENHAIN đã thành công trong việc phát triển bộ mã hóa vòng quay/encoder quay cảm ứng an toàn kích thước 37mm. Sự tuân thủ nghiêm ngặt với mức độ toàn vẹn an toàn SIL 2, Loại 3 PL d và khả năng tiến tới SIL 3, Loại 4 PL e, cùng với việc tăng cường các biện pháp kiểm soát bổ sung đã đảm bảo mức độ an toàn cao.

Hệ thống đã cải thiện đáng kể với độ lặp lại ± 120 giây góc, và các bộ mã hóa/encoder này được thiết kế với chức năng quét cảm ứng chống nhiễm bẩn, giúp bảo vệ thiết bị khỏi độ bền. Sự tương thích với dòng sản phẩm ECN/EQN 11xx FS khác, bộ mã hóa/encoder quay ECI 1119 FS và EQI 1131 FS mới tạo ra khả năng mở rộng linh hoạt dựa trên nhu cầu ứng dụng.

Cải tiến đáng kể về dung sai cơ học đã giúp nâng cao hiệu suất, bao gồm khả năng tăng gấp đôi chuyển động dọc trục. Để tối ưu quá trình cài đặt, bộ mã hóa/encoder cung cấp giá trị kích thước thông qua giao diện EnDat cho biến tần servo. Bộ mã hóa/encoder quay cảm ứng mới cũng tích hợp tính năng giám sát nhiệt độ cho cả bộ mã hóa/encoder và động cơ, đảm bảo việc vận hành an toàn và ổn định hơn.

2. Chất lượng kiểm soát so với bộ mã hóa/encoder được quét quang học

Trong hình minh họa sắp tới, chúng tôi sử dụng một động cơ thực tế làm điển hình trong việc nghiên cứu so sánh bộ mã hóa/encoder quay cảm ứng mới nhất với các phiên bản trước đó và bộ mã hóa/encoder EQN 1135 được quét quang học. Mô hình quy mô này được chọn với mô-men xoắn cực thấp để giảm thiểu tác động tiềm ẩn của động cơ.

Để đảm bảo tính chính xác của thí nghiệm, chúng tôi đã sử dụng một bộ mã hóa/encoder góc với độ chính xác đo cao hơn ± 1 giá trị góc, được gắn vào trục đầu ra của động cơ. Qua việc thực hiện đánh giá, chúng tôi mong muốn nghiên cứu sẽ mang lại những kết quả toàn diện về độ chính xác và ổn định tốc độ quay của hệ thống truyền động.

3. Độ chính xác của hệ thống

Hệ thống đóng một vai trò không thể phủ nhận trong việc xác định sự phù hợp của nó đối với các mục đích sử dụng cụ thể. Hình 2 trình bày dữ liệu về độ chính xác của ba bộ mã hóa/encoder. Bộ mã hóa/encoder quay cảm ứng EQI 1131 mới nhất đã chứng minh có sai số đo tầm ngắn thấp hơn một cách đáng kể so với EQI 1130. Điều này gợi ý đến sự tiến bộ vượt bậc trong công nghệ và hiệu suất. Cũng không có gì đáng ngạc nhiên khi bộ mã hóa/encoder EQN 1135 được quét quang học mang lại kết quả chính xác nhất, đồng thời khẳng định sự linh hoạt và đa dạng trong việc lựa chọn của người sử dụng. Những hiểu biết này cung cấp thông tin quý báu để đưa ra quyết định sáng suốt về lựa chọn thiết bị phù hợp nhất cho ứng dụng cụ thể.

4. Hành vi động trong vòng điều khiển

Hệ thống điều khiển tốc độ đóng một vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu suất và độ chính xác của máy móc công nghiệp. Một phương pháp hiệu quả để kiểm tra và đánh giá động của hệ thống là sử dụng cấu trúc điều khiển xếp tầng, bao gồm dòng điện, tốc độ, và vị trí của động cơ.

Để đảm bảo tính công bằng trong việc so sánh, các tham số điều khiển giống nhau được triển khai trên toàn bộ các bộ mã hóa/encoder trong quá trình thử nghiệm. Thời gian chu kỳ điều khiển được cài đặt là 100 µs và mức tăng tỷ lệ của bộ điều khiển tốc độ ở mức 1400 1/s.

Hình 3 minh họa đáp ứng tần số biên độ của vòng điều khiển tốc độ kín cho ba bộ mã hóa/encoder thông qua biểu đồ Bode, thể hiện băng thông điều khiển khoảng 600 Hz cho tất cả các thiết bị. Bản minh họa cung cấp thông tin không thể hoàn toàn bắt gặp điểm cộng hưởng, cho thấy khả năng đạt được của động cơ chủ yếu dựa trên các tham số của bộ điều khiển.

Bộ mã hóa/encoder quay của HEIDENHAIN mang lại băng thông rộng, tạo điều kiện cho hệ thống hiệu suất cao không bị hạn chế bởi yếu tố động lực học tổng thể mà thay vào đó là các lối điều khiển phức tạp. Điều này đặc biệt quan trọng trong việc giảm thiểu nhiễu cơ học và tối ưu hóa hiệu suất của động cơ servo hiệu suất cao.

Đối với động cơ servo hiệu suất cao, tác động của bộ mã hóa/encoder đến độ ổn định tốc độ rất đáng kể. Điều này được thể hiện rõ qua độ ổn định tốc độ ở các tốc độ khác nhau trong Hình 4, với bộ mã hóa/encoder quay cảm ứng mới đạt độ ổn định tốc độ tương đương với bộ mã hóa/encoder quang học thông qua khả năng quét linh hoạt và khả năng chống rung.

Trong các hệ thống truyền động, độ phân giải vị trí cao là điều không thể phủ nhận trong việc giảm nhiễu và cải thiện hiệu suất. Điều này giúp giảm tổn thất năng lượng và đảm bảo ổn định tốc độ trong môi trường công nghiệp đòi hỏi sự chính xác và tính nhất quán cao.

5. Lỗi vị trí trong vòng kiểm soát vị trí

Độ chính xác và khả năng tái tạo của các bộ mã hóa/encoder quay đóng một vai trò không thể chối cãi trong việc xác định vị trí chính xác, tuỳ thuộc vào nhiệm vụ cụ thể hóa. Lỗi vị trí xung quanh vị trí danh nghĩa có nguồn gốc từ nhiều yếu tố như nhiễu trong hệ thống truyền động và lượng tử hóa các đại lượng đo được như vị trí, tốc độ và dòng điện. Để đáp ứng yêu cầu về định vị chính xác và nhanh chóng, các bộ điều khiển tốc độ và vị trí cần phải có mức tăng vòng lặp cao, tuy nhiên điều này cũng đồng nghĩa với lỗi từ việc thu thập giá trị thực vào vòng điều khiển. Để đảm bảo hiệu suất tối đa trong chế độ định vị, việc sử dụng các bộ mã hóa/encoder cung cấp chất lượng tín hiệu cao nhất là vô cùng quan trọng, và trong trường hợp này, các bộ mã hóa/encoder của HEIDENHAIN là một ví dụ điển hình.

Nhiễu tín hiệu trong bộ mã hóa/encoder trở nên đáng kể khi duy trì vị trí cụ thể của trục động cơ. Cả nhiễu từ quá trình số hóa và nhiễu lượng tử hóa từ độ phân giải vị trí giới hạn đều góp phần vào sai lệch giá trị thực trong vòng điều khiển. Hình 5 cho thấy rõ rằng điều khiển vòng kín bù đắp cho những sai lệch này bằng cách tạo ra mô-men xoắn gây ra các chuyển động nhỏ của động cơ xung quanh vị trí mong muốn. Đáng chú ý là, các bộ mã hóa/encoder được quét quang học thể hiện hiệu suất tốt hơn so với các bộ mã hóa/encoder khác, chủ yếu là do độ phân giải hiệu quả vượt trội mà chúng mang lại.

6. Tóm tắt

Bộ mã hóa/encoder quay đa vòng cảm ứng ExI 11xx thế hệ thứ ba đặc biệt nổi bật với khả năng tích hợp hệ thống an toàn đến mức SIL 3 thông qua một thiết bị duy nhất. Sự tương thích cơ học và điện của ExI 11xx với bộ mã hóa/encoder quay quét quang học ExN 11xx mở ra phạm vi ứng dụng rộng lớn.

Người dùng có thể chờ đợi với ExI 11xx những tính năng điều khiển xuất sắc, bao gồm độ chính xác cao, hiệu suất năng động, hiệu suất toàn diện, cấu trúc chắc chắn, thiết kế nhỏ gọn và sai lệch lắp đặt mở rộng. Tất cả những điểm này đem lại lợi ích không chỉ cho người dùng mà còn cho nhiều ứng dụng khác nhau trên thị trường.

6.1 EQI 1130 thế hệ 1.2

• EnDat 2.1 (18 bit đơn, 12 bit đa vòng), xung nhịp 2 MHz

• Không có tín hiệu analog (hoàn toàn nối tiếp)

• Không có ổ đỡ tích hợp

• Không hỗ trợ đánh giá nhiệt độ

• Độ chính xác của hệ thống ±280”

• Chuyển động dọc trục cho phép của trục truyền động ± 0,2 mm

• Khả năng chống rung phù hợp với EN 60068-2-6:

  • Stator ≤ 300 m/s²

  • Rôto 300 m/s²

Dành cho các ứng dụng có yêu cầu vừa phải về chất lượng và độ chính xác của điều khiển

6.2 EQI 1131 thế hệ 3

• EnDat 2.2 (19-bit một vòng, 12-bit đa vòng), xung nhịp 16 MHz

• Không có tín hiệu analog (hoàn toàn nối tiếp)

• Không có ổ đỡ tích hợp

• Đánh giá cảm biến nhiệt độ tích hợp và bên ngoài

• Độ chính xác của hệ thống ±120”

• Chuyển động dọc trục cho phép của trục truyền động ± 0,4 mm

• Khả năng chống rung phù hợp với EN 60068-2-6:

  • Stator ≤ 400 m/s²

  • Rôto ≤ 600 m/s²

Tối ưu cho máy móc sản xuất hiện đại với tính năng an toàn

6.3 EQN 1135 thế hệ 2

• EnDat 2.2 (23-bit đơn, 12-bit đa vòng), xung nhịp 8 MHz

• Không có tín hiệu analog (hoàn toàn nối tiếp)

• Với ổ trục tích hợp

• Đánh giá cảm biến nhiệt độ tích hợp và bên ngoài

• Độ chính xác của hệ thống ±60”

• Chuyển động dọc trục cho phép của trục truyền động ± 0,5 mm

• Khả năng chống rung theo tiêu chuẩn EN 60068-2-6: ≤ 300 m/s²

Ví dụ, đối với các bộ truyền động cao cấp dành cho máy công cụ có chức năng an toàn

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

Công ty TNHH Thương mại và Dịch vụ Kỹ thuật AMS tự hào là nhà phân phối độc quyền các sản phẩm HEIDENHAIN tại thị trường Việt Nam, cam kết đem đến cho khách hàng sự tiện nghi với những sản phẩm HEIDENHAIN chất lượng cao nhất. Đây không chỉ là sự bảo đảm về chế độ bảo hành của HEIDENHAIN mà còn là niềm tin với chính sách bảo trì toàn diện.

7.1 Lợi ích của việc lựa chọn AMS cho sản phẩm HEIDENHAIN

Bảo hành và bảo trì chính hãng: Việc mua sản phẩm HEIDENHAIN từ các nguồn không phải AMS có thể dẫn đến việc không đủ điều kiện nhận được toàn bộ lợi ích từ chính sách bảo hành và bảo trì của HEIDENHAIN. Do đó, khách hàng có thể phải đối mặt với sự gián đoạn và chi phí bổ sung trong trường hợp có bất kỳ vấn đề nào về sản phẩm.

7.2 Bảo vệ khoản đầu tư

Để bảo vệ khoản đầu tư của bạn và tiếp cận các lợi ích hoàn chỉnh liên quan đến các sản phẩm HEIDENHAIN đích thực, chúng tôi khuyến khích độc giả và khách hàng kết nối với AMS để đáp ứng các yêu cầu đo lường chính xác và điều khiển chuyển động của họ. Việc chọn AMS làm nhà cung cấp của bạn đảm bảo nhận được các bộ phận chính hãng và hỗ trợ toàn diện, từ đó tối đa hóa giá trị và hiệu suất của dây chuyền sản xuất.

Công ty TNHH Thương mại và Dịch vụ Kỹ thuật A.M.S
243/9/10D Tô Hiến Thành, phường 13, quận 10
Hot line: 028.3868 3738/3903 - Fax: 028.3868 3797