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2020OEM机械设计技术研讨会云会议
现场仪表

重载编码器:高精度重量级冠军选手

  2020年07月21日  

  堡盟重载编码器继承了原霍伯纳柏林(Hübner Berlin)的开创性重载技术。半个多世纪以前,霍伯纳柏林开发出了这类特别可靠、坚固的旋转编码器。从那时起,这类编码器便广泛地应用于各种工况恶劣且不容出错的应用场合。那么,重载编码器与普通编码器有哪些本质区别?它们为用户提供哪些选择呢?

  码头起重机每天装卸数千吨货物;矿业公司利用全长数千米的输送系统来运送重量达千吨的矿石;电梯每天运载乘客数千人次;汽车厂商利用自动化生产线运送处于不同组装阶段的汽车;总量重达数千吨的升降桥可同时承载多列火车,并且每天起降多次以供船舶通过……诸如此类的场景可谓数不胜数,构成了重载编码器应用的宏伟画卷——在任何时候,重载编码器都必须长期在恶劣的工况下可靠地完成艰巨任务。

  自霍伯纳柏林于20世纪50年代开发出代表最高标准的旋转编码器以来,“重载”这一术语便一直与该公司息息相关。从那时起,霍伯纳柏林(现为传感器专家堡盟集团旗下品牌)不断改进其产品,并始终被视为重载编码器领域的专家。不过,当我们谈论重载编码器时,我们究竟在说什么呢?毕竟,这一术语并不受法律保护,也没有任何标准对其进行规范。这样,“重载”仅仅意味着“经久耐用”。这可能也是为什么有人认为重载编码器只是外壳壁厚实、具有防锈功能而已。实际上,该术语的含义远不止于此。

什么样的编码器堪称“重载编码器”?

  对于堡盟来说,重载技术提供全方位的性能保障。首先,这意味着即便在最恶劣的工况下,这种编码器也绝不会让用户失望。其次,即便在长期使用过程中,这些“重量级”选手的精度也不会输给“轻量级”旋转编码器。堡盟重载编码器之所以满足上述要求,是因为以下四项特性:

  高精度:旋转编码器必须提供可靠的信号,这样用户才能精确地控制驱动装置和发电机。设备控制系统将这些信号用于驱动装置的转速监控或机械部件的位置反馈。这些信号是控制器获得转速信息并及时进行干预的唯一方法,例如当驱动装置超过或未达到设定的转速范围时。由于机械设备和系统通常十分庞大(如码头起重机、斗轮挖掘机、轧机、垃圾粉碎机等),人们可能会误以为这些设备并不需要太高的精度。然而,事实并非如此。特别是在搬运重物时需要很大的力(例如装卸重达数吨的集装箱),哪怕一个小小的测量误差都可能导致一系列严重后果。

  坚固性:重载编码器必须足够坚固,才能长年承受猛烈的冲击、振动以及作用于编码器轴上的外力。毕竟编码器的更换成本非常高昂,这并不是因为编码器本身有多贵,而是因为编码器安装的位置难以进入,并且更换时整个系统必须停机。重载编码器拥有以下几项特点:两端式宽间隙大尺寸轴承,可补偿径向和轴向负载;坚固的厚壁外壳;抗冲击和抗振动,为内部元件提供持久保护。

  密封性:重载编码器通常安装在多尘、潮湿或受污染环境中,因此编码器外壳必须具有良好的密封性,尤其是轴和电气接口等关键位置。此外,由于编码器可能与化学品或海水接触,因此必须采用合适的外壳材料和涂层来实现出色的防腐蚀性能。

  电气稳定性:重载编码器必须具备抗电磁干扰能力。磁场通常由附近铺设的非屏蔽电缆产生,这种现象在许多应用中十分常见。如果没有适当的屏蔽措施,编码器中的电子元器件可能会损坏或发出错误的测量信号。此外,轴承内部的电势差会形成轴电流,而轴电流可能引燃轴承润滑油,导致轴承损坏。鉴于上述原因,重载编码器内部的电子元器件必须与操作环境实现电气隔离。

绝对值或增量式编码器:超越标准

  如上所述,重载编码器的应用领域十分广泛。因此,堡盟重载产品组合也相当丰富,包括各种型号的增量式或绝对值编码器。HOG 10 / POG 10系列是增量式重载编码器中的标杆产品。如以下两个案例所示,HOG10重载编码器拥有更多堡盟产品所独有的特性,可显著提高安装精度:

  重载编码器通常安装在恶劣的工作环境中,周围充斥着灰尘、潮气和化学品,因此需要设置强大的防护密封件。但是,各种密封件又不尽相同:HOG 10之所以提供多种密封设计,正是为了在各种工况下为编码器提供最佳防护,包括油性、潮湿或多尘环境,海上和热带气候,水泥厂或其他恶劣环境。例如,密封件十分可靠,能够承受各种粗细固体颗粒的冲击,并且具有优异的长期耐磨性。此外,密封件不会产生摩擦力,从而有效防止任何性能损失。这种密封设计是最有效的,并且在高速下消耗的能量更少。

  由于重载编码器一般安装在大型设备中,其信号传输距离通常不得低于100米。因此,堡盟非常重视编码器的信号质量,并采用防短路功率晶体管实现大功率输出。其中,某些产品的信号传输距离甚至可以达到550米。如果需要更长的传输距离,还可采用光缆来实现长达1.5千米的无噪声信号传输。

  同样,堡盟的绝对值重载编码器(如HMG 10 / PMG 10)也拥有超越标准编码器的特殊功能,例如通过Profinet接口输出精确的位置信号。通常情况下,除了绝对位置信息,还需要增量信号来输出速度反馈,因此绝对值重载编码器会通过SSI或现场总线等串行数字接口输出增量位置信号,例如HTL或TTL。部分型号的产品甚至可以集成超速开关,通过开关量输出提供极限转速信息。

适合各种应用的灵活解决方案

  编码器支持多种安装方案,无论是空心轴设计(通孔或盲孔)、锥孔型设计,还是可选配欧式法兰B10的实心轴设计,都没问题。如果需要,重载编码器、超速开关和测速发电机可以合并为一个坚固的单元,这样不仅节省安装空间,还可以在同一根传动轴同时测得各类输出信号。在煤尘、腐蚀性空气或钢厂内的高温等极其苛刻的工况下,堡盟大型编码器HOG 16 / 22 / 28可用于监控传动轴的极限转速。

  堡盟的重载编码器产品非常丰富,感兴趣的买家最好先咨询我们的专家,确定哪款编码器最适合您的应用。无论最终选择哪款产品,您都将受益于堡盟重载编码器超出平均水平的高精度和耐用性。

堡盟HMG 10 / PMG 10系列绝对值重载编码器的革命性设计融合了久经考验的两端式轴承设计、高精度磁感应技术以及受专利保护的微型自发电机构。堡盟重载编码器继承了原霍伯纳柏林久经考验的重载技术,并采用根据最新EMC技术进行优化的抗干扰设计。

凭借精密的密封设计,堡盟重载编码器可在很宽的温度范围(高达+95°C)内实现IP66和IP67防护等级。先进的迷宫式密封和轴封组合可以长期保护堡盟重载编码器不被各种固体物、湿气和粘性污染物所影响。

堡盟重载编码器采用坚固的两端式轴承设计,令同类产品望尘莫及。凭借无与伦比的径向和轴向负载承受能力,这种设计可确保极高的机械承载潜力和超长的使用寿命。

标签:堡盟我要反馈
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