この記事では、オートメーションにおけるさまざまな種類のモーター エンコーダ、特にリニア エンコーダとロータリー エンコーダとそのアプリケーションについて説明します。
I. モーターエンコーダーとは何ですか?
モーター エンコーダーは、自動制御システムまたは位置情報を必要とするモーターを含む機械の位置データを記録するデバイスです。ロボット アームから 3D プリンターに至るまで、それらは至る所に存在します。エンコーダは、自律マシンが適切に機能できるようにする上で重要な役割を果たします。システム内の可動コンポーネントを正確に測定できます。
モーター エンコーダには、いくつかの分野で利点があります。たとえば、リニア エンコーダは鉄道用途で一般的に使用されており、CNC マシンや 3D プリンタで部品を精密に作成できるようになります。一方、ロータリー エンコーダは製造現場でロボット アームを可能にします。送信される信号は、必要な正確な瞬間にコントローラーまたは PLC のさまざまな出力をアクティブにします。
II.モーターエンコーダはどのように機能しますか?
エンコーダは、回転式またはリニア式の 2 つの異なるシステムのいずれかに基づいて、制御デバイスに電気情報を提供することで機能します。エンコーダ内には、物理的変化を電気データに変換するためのいくつかのメカニズム (抵抗、機械、磁気、光学) が存在します。光学式エンコーダは製造現場で最も一般的です。これらには、物理的な動きをコントローラ処理用の電気信号に変換するための、少なくとも 1 つの光送信機と 1 つの光受信機が含まれています。使用される変換方法に関係なく、エンコーダは常にリニア エンコーダまたはロータリー エンコーダのいずれかに分類されます。
光学式エンコーダでは、回転タイプとリニアタイプの両方が固体表面に切り込まれた「窓」を利用し、光が受信ユニットに少しずつしか入らないようにします。リニア エンコーダはセンサーを使用して経路長に沿ったストリップ内のさまざまなパターンを検出しますが、ロータリー エンコーダは信号を制御システムに送信するスロットを備えたディスクで構成されます。
光学システムでは、送信機は一定の光ビームを放射し、システムが移動するにつれて徐々に遮断されます。受信機が送信機からの光を検出すると、コントローラーに電気信号が送信されます。用途に応じて、光を遮断/受光するためのさまざまなディスクまたはトラック構成が存在します。これらには、絶対位置エンコーダとインクリメンタル エンコーダが含まれます。
Ⅲ．アブソリュートエンコーダとインクリメンタルエンコーダ: 違いは何ですか?
アブソリュート エンコーダは、複数の光センサーを使用してバイナリ コードをコントローラに送信します。これらは、光送信機/受信機のペアに対応する個別のスロットを備えています。シングルターンアブソリュートエンコーダの場合、これらのスロットはモータの 1 回転内の角度位置を示すバイナリ コードを生成します。
より高い精度とより広い範囲を必要とするアプリケーションでは、マルチターン エンコーダは減速機と 2 つのエンコーダ ディスクを利用して、より広範囲の既知の位置を取得します。{0}アブソリュート エンコーダは、電源喪失後に位置データが必要なシナリオ (最も一般的には安全回路) に適しています。インクリメンタル エンコーダは、コントローラにパルスを送信するための均一な間隔のスロットを備えています。これらのエンコーダはゼロ位置からカウントされるパルスに依存するため、何らかの理由でシステムの電源が失われた場合にカウントを再開する位置を把握しておくことが重要です。
モーター速度のみが必要な場合は、アナログ信号をコントローラーに送信して、有用なアプリケーションのためにこのデータを処理できるようにします。プロセスで位置データが必要な場合、エンコーダーは電気パルスをコントローラーに送信して、境界領域内のモーターの位置を解読します。
IV.リニアエンコーダはどこで使用されますか?
リニア エンコーダは、センサーまたはスケール上の「ノッチ」を介して電気パルス信号をコントローラーに送信します。これらのパルス信号は PLC によってデコードされ、デバイスが従う命令に変換できます。
リニア エンコーダは、3D プリンタや CNC マシンなど、スライド ポジショナを使用するアプリケーションに適しています。コントローラーへの正確かつ高速なデータ送信が必要なプロセスに優れています。-アブソリュート エンコーダではない場合でも、特定のリニア エンコーダでは、停電または PLC/コントローラの再起動後にゼロを見つけるための基準位置が必要です。
アブソリュート エンコーダは位置にバイナリ表現を使用しますが、インクリメンタル エンコーダは起動後にコントローラによってカウントされたパルスのみを送信します。リミット スイッチまたはセンサーは、位置データをリセットする必要がある場合の基準点を提供できます。
アブソリュート-コード-ベースのリニア エンコーダは、移動や参照点を使用せずに位置を決定できます。複数のスケールからのバイナリ コードを利用して位置を確立します。これにより、アプリケーションプロセスの柔軟性が向上し、再起動の安全性が必要な分野でより多くの機会が生まれます。
V. ロータリエンコーダの応用例
ロータリーエンコーダは、モーターシャフトに取り付けられた円形のスケールで構成されています。モーターが回転すると、スケール上のパターンを読み取る光センサーがパルス数またはバイナリコードを PLC に送信します。ロータリーエンコーダは、ロボットアームのサーボモーターなど、モーター速度の測定が必要なアプリケーションや、モーターを回転させないと距離を測定することが難しいアプリケーションで非常に役立ちます。モーター速度制御が必要なアプリケーションでは、パルスカウントを生成してモーター速度を測定するインクリメンタルエンコーダーを使用します。
エンコーダ スケールには特定の数のスロットがあり、PLC はモーターの回転に応じてこれらのスロットをカウントします。このカウントは RPM に変換できます。これが役立つ例は、コンベア ベルト モーターです。特定のパラメータでは異なるベルト速度が必要な場合があり、PLC はモーターの RPM に基づいてそれに応じて調整できます。また、アブソリュートロータリーエンコーダよりも正確なデータを生成するため、精度が重要なアプリケーションにも役立ちます。精度は高くなりますが、移動せずに位置を読み取ることはできないため、PLC との通信が失われた後は基準位置が必要になる場合があります。
アブソリュートエンコーダはロータリモータエンコーダとしても使用できます。これらは、角度データが必要な状況により適しています。また、データを送信するために移動が必要なインクリメンタル ロータリー エンコーダとは異なり、エンコーダとコントローラ間の通信または電力損失の後でも位置を呼び出す機能を保持します。