Os Encoders rotativos monitoram inerentemente o deslocamento ou a posição, mas podem ser usados ​​para medir a distância linear, calculando o número de pulsos em comparação com o número conhecido de pulsos por comprimento do arco e projetado em um sistema que retorna feedback linear.

Quer visitar diretamente a página de produtos? Precisa de uma cotação? Clique aqui!

Existem três abordagens básicas:

Medição direta de carga usando um Encoder de fio de tração

Medição direta da carga usando um Encoder de roda seguidora

Medição indireta de carga usando um Encoder no eixo do motor

Para uma discussão detalhada sobre a medição de distância usando Encoders de fio de tração, consulte o artigo Como medir a distância com Encoders de fio de tração. Aqui, nos concentramos em aplicativos de medição de comprimento, revisando as melhores práticas para especificar e implementar esses sistemas.

As aplicações de medição de comprimento são comuns na indústria, desde o corte de pedaços de tela de plástico para sacos de batatas fritas até o corte de tábuas ásperas em dois a quatro, até o rastreamento da distância percorrida ao longo de uma calçada por equipamentos de pavimentação de estradas. Cada caso de uso fornece seu próprio conjunto de requisitos para feedback.

Medição direta usando um Encoder de roda de medição

Uma roda de medição ou Encoder de roda seguidora consiste em uma roda de Encoder montada no eixo de um Encoder (ou vice-versa). A roda faz interface direta com a superfície do material que está sendo medido. À medida que o material se move em relação ao Encoder, a roda gira, girando o disco do Encoder gerando um sinal.

Para calcular o comprimento percorrido L (polegadas) usando a saída de um Encoder incremental, começamos calculando o número de pulsos por 1 pol. de comprimento de arco (PPI):

onde PPR é pulsos por rotação e D é o diâmetro da roda seguidora (polegadas). Então o comprimento L é dado por:

Dependendo da aplicação, a roda de medição do Encoder pode ser fixa, como para um sistema de medição de papel em uma linha de conversão ou de impressão. Alternativamente, a roda seguidora pode estar em movimento enquanto o material que está sendo avaliado permanece fixo. Exemplos deste caso incluem estradas para aplicações de pavimentação ou a lateral de um poço de elevação em um poço de elevador.

Como manter a precisão da medição com Encoders de roda

O aspecto mais importante da medição do comprimento com um Encoder de roda de medição é evitar derrapagens. A roda do encoder precisa de um coeficiente de atrito adequado em relação ao material que está sendo avaliado.

O coeficiente de atrito pode ser ajustado por uma combinação da estrutura da superfície da roda e de seus materiais. No caso de medir comprimentos de tecido de seda em uma grande operação industrial de corte de pano, a roda pode ser equipada com dedos de borracha macia.

Em uma enfardadeira de feno, o dispositivo usaria rodas equipadas com longos dentes de metal. Os espigões capturam o feno, girando para medir o comprimento de um fardo, para que a máquina saiba quando cortá-lo e amarrá-lo. Em uma máquina para aplicar selante de asfalto em estradas, a roda seguidora pode simplesmente ser finalizada com um anel de vedação do piso.

Outra maneira de evitar derrapagens é adicionando uma pré-carga. A pré-carga precisa ser cuidadosamente equilibrada, no entanto. Se estiver muito baixo, a roda pode pular ou escorregar, resultando em perda de movimento. Se a pré-carga for muito alta, poderá danificar o produto que está sendo medido. Também pode aplicar carga excessiva ao rolamento, resultando em aumento do desgaste e, potencialmente, falha prematura.

Evitando cargas suspensas

Cargas suspensas podem ser um risco em aplicações de roda seguidora. Cargas suspensas excessivas tornam o mancal um ponto de apoio e, portanto, suscetíveis a falhas prematuras.

Um exemplo simples de carga suspensa está em um sistema de correia e polia. Nesse caso de uso, a unidade aplicaria uma roda seguidora dentada que se engataria na correia. A tensão da correia controla a carga na roda: Se a correia estiver muito frouxa, a roda poderá escorregar; se estiver muito apertado, poderá danificar o Encoder.

Outro caso de uso comum seria rastrear o movimento de um pórtico. O Encoder seria montado no carrinho com a roda pressionada contra a estrutura.

Os projetos de cremalheira e pinhão requerem cuidado para evitar danificar o equipamento ou comprometer potencialmente a medição. Aqui também o excesso de carga suspensa pode danificar o Encoder. Os problemas podem ser mais sutis que isso, no entanto.

Se o rack estiver montado na estrutura da máquina, ele poderá transferir a vibração da máquina para o Encoder através do pinhão. Isso poderia introduzir um artefato nos dados na frequência ressonante da máquina.

Mesmo na ausência de uma carga suspensa, existem muitas aplicações problemáticas, como no setor ferroviário, onde os veículos de manutenção usam Encoders de roda seguidora para medir o comprimento da esteira. Rodas seguidoras nesses tipos de sistemas devem ser implementadas com cuidado. O eixo do Encoder não deve suportar o peso do conjunto. Dependendo das condições do equipamento e da pista, esse arranjo pode aplicar uma carga de alta carga ao eixo do Encoder.

Uma solução é usar um Encoder de eixo duplo e montar uma roda seguidora em ambos os lados. Para uma aplicação que envolve choque e vibração mais elevados, um Encoder de furo oco pode ser mais resistente. Nesta implementação, uma quinta roda ou roda intermediária com um eixo estendido é adicionada ao veículo e o Encoder é montado no eixo. O rolamento do conjunto da roda suporta a carga, salvando o Encoder.

Em alguns casos, não há solução alternativa. Nesses casos, os Encoders para trabalhos pesados ​​oferecem as melhores soluções.

Medição indireta via monitoramento do eixo do motor

Nem todas as aplicações permitem que a carga seja medida diretamente. Em testes destrutivos, por exemplo, um par de pinças é usado para separar a peça de teste até que ela falhe. Nesse caso, o Encoder é montado no eixo do motor para rastrear as rotações. Esses dados podem ser usados ​​com uma variação da equação 1 e da equação 2 para produzir o deslocamento das garras.

A montagem do Encoder no eixo do motor é uma abordagem comum.

É mais simples de executar do que uma roda seguidora, com menos possíveis erros de montagem. Em contrapartida, elementos mecânicos como caixas de engrenagens e acopladores podem apresentar problemas como conformidade, folga e histerese. Os atuadores também podem introduzir problemas mecânicos, além de problemas práticos.

Atuadores do tipo parafuso com passo de rosca mais fino têm um número muito alto de voltas por polegada. Isso pode representar um desafio mesmo para Encoders absolutos de várias voltas.

A medição de comprimento possui uma ampla variedade de casos de uso, cada um com seus próprios requisitos específicos.

Aproveitando diferentes implementações e uma ampla variedade de Encoders, os engenheiros e a equipe de manutenção podem satisfazer as necessidades da aplicação. Preste atenção a essas dicas e siga as práticas recomendadas para a fiação e instalação do Encoder, e seu sistema funcionará conforme desejado.

Procurando por uma solução customizada? Fale seus requisitos e nosso engenheiros de aplicação ajudarão a encontrar a solução certa. Contate-nos!

Sobre a Dynapar

A Dynapar é uma das empresas operacionais da Specialty Product Technologies do Grupo Fortive, do qual também fazem parte a Veeder-Root, West Control Solutions, Hengstler, Anderson-Negele, Gems Sensors, entre outras. Possui fábricas no Brasil, Estados Unidos e Alemanha.

Conta com assistência técnica local e 1 ano de garantia para todos os produtos. Oferece a mais completa linha de encoders do mercado: incremental, absoluto, senoidal, heavy-duty (robusto).

Seus encoders são dedicados a mercados como energia eólica, área petrolífera e veículos fora da estrada. Experiência, versatilidade e competência para atender sua necessidade de precisão e desempenho.