海德漢全新ECI 4000/EBI 4000空心軸編碼器再次擴充感應式位置測量產(chǎn)品線。該款全新編碼器為模塊式結(jié)構，無內(nèi)置軸承，空心軸尺寸為90 mm。用戶用它可將傳統(tǒng)皮帶傳動的電機反饋系統(tǒng)改為力矩電機。這款全新編碼器不僅減少了零件數(shù)量，還提高了性能。

生產(chǎn)企業(yè)的自動化程度正在不斷提高，生產(chǎn)力的提高有賴于驅(qū)動系統(tǒng)擁有更高的高動態(tài)性能和更高的效率。此外，要在市場競爭中取勝，機器設備的設計必須更加可靠、環(huán)境更加友好和資源更加節(jié)省。滿足這些要求的關鍵是電氣驅(qū)動技術。噪音更低、磨損更少，通常不需要維護，而且不犧牲任何性能。

特別是，力矩電機的直驅(qū)技術日益重要，因為在傳動鏈中，它不需要其它機械傳動件。而且，其功率密度和動態(tài)性能常常成為滿足產(chǎn)量要求不可或缺的手段。為此，需要統(tǒng)一和高性能的完整系統(tǒng)，包括執(zhí)行控制功能的伺服放大器、驅(qū)動裝置和作為電機反饋系統(tǒng)的位置測量系統(tǒng)。海德漢為這些應用設計開發(fā)了全新的高性能位置編碼器，即空心軸旋轉(zhuǎn)編碼器ECI 4000和EBI 4000（圖1）。這些編碼器在控制系統(tǒng)的動態(tài)性能、可靠性和功能性方面確立了全新標桿，為感應式旋轉(zhuǎn)編碼器開創(chuàng)了全新應用。

圖1：海德漢感應式空心軸旋轉(zhuǎn)編碼器ECI 4000和EBI 4000，其90 mm直徑的空心軸使該編碼器能直接安裝在電機上

取代皮帶傳動

例如，全新空心軸編碼器可使力矩電機取代至今常用的皮帶式電機反饋系統(tǒng)。同時，還提高了性能。由于零件數(shù)量大量減少，直接安裝的全新空心軸編碼器在工作中完全沒有磨損。更寬的控制帶寬確保動態(tài)性能的顯著提高。而且，全新旋轉(zhuǎn)編碼器是其它可用空心軸編碼器的電機、驅(qū)動模塊和機器部件的理想測量系統(tǒng)。

單圈版的ECI 4000的分辨率高度達20 bit。此外，海德漢也提供多圈版的EBI 4000。圈數(shù)計數(shù)器的分辨率高達16 bit并帶外部后備電池。整個系統(tǒng)包括讀數(shù)頭和感應鼓。性能卓越，而且總高僅20 mm。

高定位精度的整圓周掃描

通過整圓周掃描讀取位置值。在該編碼器中，感應鼓（轉(zhuǎn)子）的全部柵條與讀數(shù)頭（定子）的相應掃描帶通過掃描獲取位置信號。工作時，該旋轉(zhuǎn)編碼器處理兩路信號周期不同的增量掃描信號。這種掃描原理對安裝公差和定位精度要求十分寬松。

驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)中心偏移時將產(chǎn)生位置誤差，整圓周掃描方式在原則上基本可補償該誤差。這個重要特性支持高達6000 rpm的轉(zhuǎn)速。圖2的測量曲線為驅(qū)動軸徑向偏心0.2 mm與理想安裝時的典型精度圖。對于徑向定位的旋轉(zhuǎn)編碼器，根據(jù)幾何原理，將大幅提高同條件下單掃描點的測量重復精度。

圖2：驅(qū)動軸徑向偏心0.2 mm時的典型精度曲線圖（空心軸直徑為90 mm）

連接簡單，數(shù)據(jù)傳輸可靠

全新感應式旋轉(zhuǎn)編碼器ECI 4000和EBI 4000采用數(shù)字EnDat 2.2接口。電源電壓范圍為+3.6 V至+14 V。該編碼器采用海德漢常用的插頭式編碼器電纜。除無噪音的數(shù)據(jù)傳輸外，EnDat 2.2接口還支持其它與設備有關的功能。例如提供內(nèi)部和外部溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)以及用于信號診斷的標準有效數(shù)字功能。在閉環(huán)控制模式中，輸出這些工作參數(shù)讓用戶可以持續(xù)監(jiān)測編碼器狀態(tài)。單圈版編碼器還提供連接DRIVE-CLiQ*接口的選配。

現(xiàn)在正在準備對該編碼器進行EN 61508的SIL 2的應用認證。目的是對單圈位置信息進行安全傳輸。在后續(xù)電子電路中增加措施后，EnDat 2.2設備的安全性還能進一步提高到SIL 3。當然，相應的機械連接安全性所需的故障防護條件也是認證的一部分。

該編碼器能夠輕松安裝和集成到電機和機床應用中。IP40的防護等級是其特點之一。該旋轉(zhuǎn)編碼器的讀數(shù)頭和感應柵鼓分別帶外定心圓和內(nèi)定心圓。因此，安裝可快速完成，無需任何其它專用工具進行調(diào)試和測試（圖3），立等工作。感應鼓與讀數(shù)頭之間與應用相關的軸向偏移公差范圍為±1.5 mm。驅(qū)動軸最大跳動公差也較大，達0.2 mm。帶EnDat 2.2接口的該編碼器的工作溫度范圍高達+115 °C。因此，根據(jù)EN 60068-2-6標準，定子高達400 m/s²和轉(zhuǎn)子高達600 m/s²的抗振性能使該編碼器適用于作為電機的反饋系統(tǒng)。它確保更高的穩(wěn)固性，特別適用于高性能電機。

圖3：感應鼓（中心）與讀數(shù)頭（右）用定心圓對正，無需調(diào)試和測試工具可輕松完成編碼器的安裝（圖中左圖：典型電機）

結(jié)論

海德漢全新感應式空心軸旋轉(zhuǎn)編碼器ECI 4000和EBI 4000再次擴大力矩電機應用產(chǎn)品線。該旋轉(zhuǎn)編碼器的性能數(shù)據(jù)在驅(qū)動應用的動態(tài)性能、可靠性和功能性的關鍵指標方面再創(chuàng)新標桿。

*DRIVE-CLiQ是西門子公司的注冊商標。