详解不同类型的编码器安装方法

详解不同类型的编码器安装方法

通过遵循安装编码器安装手册，设计人员可以确保他们的反馈回路提供准确的数据，使系统能够满足最高性能水平。

编码器是用于通过在从动轴上提供反馈来优化运动控制系统的速度和位置性能的传感器。然而，反馈的好坏取决于数据的质量，而数据的质量可能会受到空间、环境和机械因素的影响。通过遵循安装最佳实践，设计人员可以确保他们的反馈回路提供准确的数据，使系统能够满足最高性能水平。

光学旋转编码器由随负载旋转的图案码盘和固定在机器框架上的源检测器对组成。源安装在圆盘的一侧，检测器安装在正对面。当圆盘转动时，它会调制光束；可以处理所得信号以产生速度和/或位置数据。磁性旋转编码器的操作类似，使用具有交替磁域的码盘作为调制装置。

旋转编码器可分为四种类型：

轴状
中空轴
轮毂轴
无轴承
最佳安装方法取决于编码器类型、应用和机器的机械设计。探测器的码盘/码轮需要连接到被跟踪的轴上，而源探测器部分需要拴在或固定到设备的框架上。 

使用联轴器安装实心轴编码器

为了正确安装，轴编码器需要两个特殊接口：编码器安装座和从编码器轴到电机轴或负载的连接。编码器安装座通常是安装法兰或脚座，用于将编码器连接到固定表面（通常是支架或适配器）。


图 1：编码器安装座可以是安装法兰（左）或底脚安装座（右）。

与从动轴的连接通常使用挠性联轴器或皮带传动装置进行。挠性联轴器使用紧定螺钉将编码器轴直接连接到电机或从动轴。它将编码器与电机轴的冲击和振动以及运动隔离。

通过弹性联轴器安装编码器有几个优点。该方法将编码器与电机提供和产生的高电流产生的噪声隔离开来。电噪声可能导致编码器丢失脉冲或引入杂散脉冲。 

挠性联轴器具有机械优势。挠性联轴器可以吸收轴运动并补偿轴不对中，这可以允许安装在旧电机或用于高冲击和振动应用的电机上。

一如既往，需要权衡。考虑到支架、联轴器内的轴间隙和编码器外壳，编码器联轴器与电机轴的对齐长度最多可达 7 英寸。将轴与联轴器连接需要仔细对准编码器和从动轴，以避免损坏联轴器。结果，该方法增加了安装时间和复杂性。空心轴和轮毂轴编码器提供了一种替代选择，无需联轴器。 

直接安装空心轴和盲孔编码器

空心轴编码器具有空心孔，可以直接安装在电机轴上，并使用同心夹具固定。在此安装配置中，柔性系绳或扭矩臂连接到电机表面或任何固定物体，以防止编码器主体随轴旋转（见图 2）。内部轴承使码盘能够随从动轴一起转动。 


图 2：空心轴编码器可以直接安装在电机或从动轴上。 

直接安装对于轮毂轴编码器也很有效。这种安装方法类似于空心轴，但编码器盖在轴的末端。轴未穿过编码器。

对于直接安装，将编码器与电机轴电流隔离非常重要。这是通过在电机和编码器轴之间使用塑料套筒或插入件来实现的。如果没有插入件，编码器将不得不依靠电机来提供轴电流解决方案或依靠另一个轴接地套件附件。如果未正确接地，电机轴电流将流过编码器的轴承并可能损坏它们。

直接安装具有多种优点。通过将电机的轴尺寸与空心轴或轮毂轴编码器孔（或轴）尺寸相匹配，通常可以更轻松地为电机选择合适的编码器。安装也更简单，因为直接安装不需要联轴器，不需要电机轴与编码器对齐，并且允许通过使用开槽系绳以距电机轴中心的各种半径进行安装。编码器嵌件和弹簧系绳还有助于使直接安装比联轴器安装更坚固：它们将编码器与电机轴电流隔离，并有助于吸收突然的轴运动，这两者都可以延长编码器轴承的使用寿命。

直接安装确实需要改进密封，因为编码器与从动轴接触的面积更大，从而增加了编码器电子器件的暴露。轮毂轴编码器需要更精确的轴长度来正确定位编码器以进行系绳，但由于编码器背面没有开口，因此可以提供更好的密封。

带无轴承编码器的环形或C面安装 

环形或 C 面安装是无轴承编码器的最佳选择。无轴承编码器是一种模块化设计，由编码器外壳、一个或多个传感器模块以及磁性码盘组成。编码器的外壳安装在电机驱动端或附件端的电机面上，使用符合 NEMA 或 IEC 标准的先导尺寸。将轮子插入电机轴，与嵌入外壳内的传感器对齐，然后固定到位（见图 3）。


图 3：无轴承编码器是一种模块化反馈设备，具有安装在电机表面和电机轴上的不同组件。

这种设计方法非常适合需要长寿命和高可靠性的应用。车轮和传感器之间没有任何机械连接，消除了潜在的故障点，并允许传感器具有封装的电子器件。这是对依赖一系列连接器和轴垫圈完整性的直接安装编码器的改进。由于没有编码器轴承，电机轴电流不会影响编码器的运行或使用寿命。

环形安装的另一个好处是编码器利用电机轴承，消除了系统的关键故障点。最后，无轴承编码器直接安装到电机表面，减少了所需的空间以及编码器消耗的电机轴量。

总结

当谈到编码器安装配置时，当然没有完美的解决方案，只有针对给定项目或应用的最佳解决方案。耦合、直接和环形安装是闭环反馈应用的主要安装选项。根据安装环境、安装电机的寿命以及应用中存在的安装规定，它们都有自己的位置。