ENCODERS para MOTORES & ACIONAMENTOS

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1 ENCODERS para MOTORES & ACIONAMENTOS

2 O melhor dos dois mundos Um encoder opera no limite entre mecânica e eletrônica, e esses dois mundos exigem qualidades completamente diferentes do encoder. Do ponto de vista elétrico, um encoder deve oferecer o mais alto nível de confiabilidade, minúcia e precisão. Do ponto de vista mecânico, ele deve suportar trabalho pesado, vibrações e temperaturas extremas. Em um sistema de acionamento, o encoder oferece a ligação entre o motor e o conversor de frequência. Este catálogo destaca os critérios a serem considerados na definição de uma solução otimizada para os dois mundos. A função de um encoder O encoder traduz o movimento mecânico em movimento elétrico. 3

3 Precisão em altas O princípio por trás de um sistema de acionamento 5 velocidades Motor 4 1 Encoder Conversor de frequência 2 3 Em uma fábrica de papel, o papel avança em alta Com essa função de feedback preciso de velocidade, 1. O eixo do motor aciona uma carga com determi- 3. O encoder envia um fluxo constante de feedback velocidade no processo de fabricação, sendo o encoder desempenha uma função essencial nesse nado torque. Ajustes intencionais de velocidade da velocidade para o conversor de frequência. transportado por muitos rolos movidos por diversos sistema. podem ser necessários durante a operação. No motores. A velocidade de cada motor deve ser entanto, mudanças não intencionais também 4. O conversor de frequência interpreta os sinais controlada e sincronizada com os outros motores Principais recursos de um sistema de acionamento podem ocorrer à medida em que a velocidade é do encoder e calcula a compensação necessária da linha de produção. O ajuste imediato de desvios ajuda a manter uma afetada por uma série de fatores, por exemplo, para a velocidade. velocidade constante. uma variação na carga e por deslizamento. É essencial conseguir ajustar a velocidade do motor Informações precisas de velocidade, mesmo em 5. O conversor de frequência regula frequência e com grande precisão, principalmente na partida eixos com velocidades muito baixas (por exemplo, 2. O encoder é montado diretamente no rotor e tensão, que controlam a velocidade do campo e na troca de velocidade de operação. Durante a start-up). mede a velocidade real do eixo do motor. magnético giratório do estator. operação, a velocidade dos diversos motores deve Ajuste de velocidade controlada em caso de ser capaz de compensar fatores como elasticidade aceleração. do papel. Caso contrário, há um risco de o papel se rasgar, resultando em paradas dispendiosas. As velocidades são ajustadas de acordo com as atuais demandas de produção. A otimização do torque e da velocidade ajuda a reduzir o consumo de energia do motor. Motor elétrico Estator campo magnético giratório Rotor eixo do motor giratório Dentro de um encoder A estrutura interna de um encoder é baseada em um disco giratório com um grande número de pontos de medição ao redor de sua circunferência. Com taxa de pulso de ppr, uma revolução fornecerá pontos de medição. Isso significa que o encoder pode detectar um movimento de 0,1 graus mecânicos e que uma velocidade atualizada pode ser calculada vezes durante cada revolução. Isso permite a compensação imediata de desvios, de forma que a velocidade ajustada seja mantida. 4 5

4 Ambientes desafiadores A Leine & Linde se especializa em encoders para motores utilizados em ambientes expostos, onde calor, frio, chuva, sujeira, forças mecânicas e vibrações são a regra. O melhor de todos os testes é a operação real no campo, onde os produtos possuem longo histórico de operação de sucesso em aplicações críticas em ambientes extremamente agressivos. Temperatura Proteção contra explosão Encapsulamento Forças mecânicas, vibrações e choque Os encoders são utilizados em uma ampla variedade Os encoders Leine & Linde são aprovados para apli- Todos os encoders Leine & Linde são inspecionados Os encoders Leine & Linde são construídos com de ambientes. Alguns devem suportar frio intenso cações em ambientes potencialmente explosivos. Os e testados quanto ao uso em aplicações nas quais rolamentos robustos e eletrônica resistente à durante o inverno, enquanto outros são expostos ao produtos padrão estão de acordo com os requisitos há presença de umidade e sujeira. Os invólucros vibração. Cada aplicação determina características calor extremo, por exemplo, na siderurgia. Existem para as zonas 2/22, mas também existem modelos possuem grau de proteção IP66 ou IP67. A super- próprias de robustez, e o encoder deve ser espe- modelos de encoders projetados para utilização em específicos para uso em zonas mais perigosas. fície normalmente é construída em alumínio anodi- cificado para atender estas características. Dados diversas faixas de temperatura entre -50 ºC e +100 ºC. zado, tornando-o resistente a salinidade. Soluções detalhados são fornecidos na folha de dados de II 3 G Ex na IIB 120 C especiais em aço inoxidável também podem ser cada modelo. II 3 D Ex td A22 IP6X T120 C produzidas para a maioria dos modelos. II 2 GD Ex d IIC T6 Ex td A21 IP65 T71 C II 2 GD Ex d IIC T5 Ex td A21 IP65 T91 C II 2 GD Ex d IIC T5 Ex td A21 IP65 T95 C 6 7

5 O encoder certo no lugar certo A Leine & Linde produz diversas séries diferentes de encoders, que diferem entre sim em tamanho, robustez e funcionalidade. Cada série oferece uma ampla variedade de opções mecânicas e elétricas, todas projetadas para se adequarem à aplicação em questão. O guia de projeto nas páginas seguintes descreve soluções na linha da Leine & Linde e oferece diretrizes para os critérios de projeto do encoder com base no sistema onde o mesmo é utilizado. LOCALIZADOR DE PRODUTO Acesse para encontrar o produto que você está procurando. Com o Localizador de produto, você pode combinar opções e criar seu próprio encoder gerar uma ficha de dados detalhada para sua exata variante Extreme 800 Heavy Duty 700 Compact 600 Industrial 500 Robust Descrição Dimensões Dimensões do eixo Encapsulamento bastante robusto e extremamente resistente a forças mecânicas. 115 mm de diâmetro ~ 250 mm de comprimento Para aplicações em ambientes industriais agressivos e trabalho pesado com demandas intensas de forças mecânicas e alta confiabilidade. 100 mm de diâmetro ~ 70 mm de comprimento Aplicações compactas, porém robustas, com forças mecânicas médias. 100 mm de diâmetro ~ 55 mm de comprimento Série de encoders absolutos para aplicações com forças mecânicas limitadas. 58 mm de diâmetro ~ 55 mm de comprimento < _ 20 mm de eixo sólido < _ 25,4 mm de eixo oco < _ 25,4 mm de eixo oco < _ 12 mm de eixo oco < _ 11 mm de eixo sólido < _ 10 mm de eixo sólido Séries versáteis e que proporcionam redução de espaço para aplicações com forças mecânicas limitadas. 58 mm de diâmetro ~ 40 mm de comprimento < _ 15 mm de eixo oco < _ 10 mm de eixo sólido GUIA DE PROJETO Funcionalidade Incremental, absoluto, duplo Incremental, ADS, Ex, Optolink, duplo Incremental Absoluto, interface de comunicação Incremental, absoluto, duplo 8 9

6 Eixos e flanges soluções mecânicas para fácil montagem Eixo oco cego Se o espaço for limitado radialmente, uma boa solução é escolher um encoder com um eixo oco cego. Esse recurso possibilita uma saída axial, o que evita aumento do raio. Para evitar que o encoder gire com o eixo, ele é equipado com um acoplamento flexível do estator, que também foi projetado para aumentar o mínimo possível ao raio. Característica principal: Espaço radial mínimo Fixação: Anel de fixação Disponível nas séries 600 e 500 Flange e eixo sólido Um encoder com um eixo sólido é fixado ao motor com o auxílio de um flange de montagem. A montagem é bastante estável e evita o movimentação do encoder. A rotação do eixo é transferida ao encoder por um acoplamento flexível do eixo do motor que compensa o movimento axial e radial do mesmo. Isso reduz o desgaste nos rolamentos do encoder, maximizando sua vida útil. A Leine & Linde oferece uma grande variedade de flanges industriais, por exemplo, flange de aperto, flange sincronizada e euroflange, bem como diversas versões personalizadas. Eixo oco com parafuso de montagem axial Uma solução comum de fixação é fixar o eixo oco do encoder ao eixo do motor usando um parafuso axial. Com um eixo conjugado preparado, a montagem pode ser realizada de forma rápida e fácil, durante a fabricação ou manutenção do motor. Essa solução também facilita o processo de centralizar o encoder no eixo conjugado. Característica principal: Montagem facilmente acessível Fixação: Parafuso axial Disponível nas séries 800 e 500 Característica principal: Montagem estável Fixação: Acoplamento do eixo Disponível nas séries 1000, 800, 600 e 500 Eixo oco passante Fixação flexível Essa montagem é a mais eficiente no que diz respeito a espaço axial. O eixo oco do encoder é montado diretamente no eixo do motor, o que significa que não há eixos salientes nem acoplamentos intermediários ocupando espaço valioso. Um anel retentor é usado para fixar o encoder ao eixo do motor. A série 700 da Leine & Linde, apesar de seu projeto robusto, é construída para ser o mais curta possível axialmente, tornando-a ideal para aplicações em que o espaço é essencial. Característica principal: Comprimento curto de construção Fixação: Anel de fixação Disponível nas séries 800, 700, 600 e 500 Um encoder de eixo oco deve possuir um ponto de fixação que evite seu movimento enquanto o eixo gira. É importante que a montagem seja flexível, de forma que o encoder possua liberdade para se movimentar caso o eixo do motor se mova radial ou axialmente. Se a montagem for rigorosa, há um risco de que o movimento do eixo do motor desgaste os rolamentos do encoder prematuramente. A Leine & Linde oferece uma série de soluções para instalações otimizadas. Braços de torque em diferentes comprimentos, isolados Suporte de braços de torque diversos tipos diferentes Acoplamentos do estator diversos tipos diferentes GUIA DE PROJETO 10 11

7 Soluções expandidas para requisitos especiais Eixo oco cônico com parafuso de montagem axial A série 800 da Leine & Linde inclui uma opção com um eixo oco cônico. Quando o parafuso de montagem passa pelo eixo oco do encoder para o eixo do motor, o cone é pressionado contra o eixo do motor ao longo de toda a sua superfície. Isso garante atrito máximo entre os eixos e certifica que o encoder esteja centrado. Resolução função desenvolvida para cada motor Característica principal: Atrito máximo e centralização Fixação: Parafuso axial Disponível na série 800 Chaveta e rasgo de chaveta Em aplicações críticas para a segurança, às vezes existem demandas de eixos conjugados conectados por um rasgo de chaveta, o que garante neutralizar o deslizamento. Os encoders de eixo da Leine & Linde podem ser fornecidos com uma chaveta, enquanto os encoders de eixo oco podem ser fornecidos com um rasgo de chaveta. Característica principal: Neutraliza o deslizamento Fixação: Acoplamento do eixo/parafuso axial Disponível nas séries 1000 e 800 Motores assíncronos Os motores assíncronos geralmente utilizam encoders incrementais para oferecer feedback de velocidade direta e para permitir ajustes necessários de velocidade. A Leine & Linde oferece uma grande variedade de taxas de pulso de 1 a ppr. Ao decidir sobre uma taxa de pulso, é necessário considerar a velocidade com que se espera que o motor opere, bem como a frequência que pode ser suportada pela unidade de controle responsável pela recepção de sinal. A seguinte fórmula pode ser utilizada como referência: frequência máx [Hz] taxa de pulso [ppr] < 60 velocidade máx eixo [rpm] Motores síncronos Os motores síncronos geralmente exigem feedback absoluto sobre a posição do eixo. Cada marcação no disco de código de um encoder de posição absoluta gera um código único, permitindo que a posição exata do eixo seja lida diretamente na partida do motor. A resolução normalmente é de 25 bits. Isso equivale a posições únicas em cada revolução individual, multiplicadas por revoluções distinguíveis. Outras revoluções podem ser disponibilizadas sob consulta. Eixos isolados Um motor acionado por um conversor de frequência pode ser afetado por tensões que passam pelo seu eixo. Isso pode levar à passagem de correntes pelos rolamentos do motor ou do encoder, o que reduz consideravelmente a vida útil dos rolamentos. A Leine & Linde desenvolveu diversos tipos diferentes de isolamento do eixo para ajudar a evitar esse problema. Inserção peek isola o eixo oco do encoder do eixo do motor. Disponível nas séries 800, 700 e 500. Rolamentos híbridos isolam o eixo oco do encoder do eixo do motor. Disponível na série 800. Acoplamento isolado do eixo solução para encoders com eixo sólido. Disponível nas séries 1000, 800 e 500. Anel de aterramento do eixo permite que o fluxo de corrente proveninte do eixo do motor seja aterrado pela tampa do encoder. Disponível na série 800. Se o motor for projetado para operar em baixas velocidades, uma alta taxa de pulso é geralmente selecionada para assegurar que os pulsos sejam produzidos em intervalos suficientemente próximos para garantir precisão. No entanto, se o motor for projetado para operar em altas velocidades, uma baixa taxa de pulso é selecionada para evitar que a frequência exceda o valor limite da pela unidade de controle responsável pela recepção de sinal. GUIA DE PROJETO 12 13

8 Eletrônica feedback através de muitas interfaces Transmissão óptica A transmissção por fibra óptica produz sinais que não são afetados pela interferência elétrica no ambiente. Ela também permite a transmissão por quilômetros, e a utilização de fibras ópticas reduz o peso do sistema em comparação aos cabos normais. O Optolink está disponível integrado na série 800 ou como acessório gateways em outras séries. Disponível na série 800 Encoders de posição absoluta Ondas quadradas As ondas quadradas são o tipo de sinal mais comum para um encoder incremental. Os produtos da Leine & Linde são fornecidos, por padrão, com 6 canais. O sinal S00 é seguido do sinal S90, que é deslocado 90 graus elétricos. Os dois sinais invertidos S00\ e S90\ permitem a transmissão diferencial, que reduz a sensibilidade dos sinais à interferência elétrica. Para verificar a posição do eixo, um pulso de referência é produzido uma vez por revolução, Sref com seu inverso Sref\. Os encoders de posição absoluta são fornecidos com interfaces seriais, como SSI e EnDat, ou com comunicação integrada com vários tipos de protocolos de comunicação, pronta para instalação em sistemas de controle existente. Disponível nas séries 1000, 600 e 500 Há diversas variações de interfaces elétricas com diferentes tensões de alimentação e níveis de sinal. Ao escolher uma interface, é necessário considerar fatores no ambiente operacional do motor. As propriedades exatas da interface são afetadas por frequência, comprimento do cabo e temperatura. Interface TTL RS-422 HTL HC-HTL Alimentação 5 Vdc 9 a 30 Vdc 9 a 30 Vdc 9 a 30 Vdc Sinal de saída 5 Vdc 5 Vdc 9 a 30 Vdc 9 a 30 Vdc Adequado para Frequências baixas em cabos curtos Frequências altas em cabos longos Frequências altas em cabos de comprimento médio Frequência máx. 200 khz 200 khz 200 khz 200 khz Frequências médias em cabos longos Função elevada e segurança Soluções duplas Dois encoders separados podem ser integrados em um e na mesma tampa. Essa solução oferece maior segurança na forma de redundância verdadeira, algo necessário em aplicações críticas em que se deve evitar o risco de falhas nos componentes. As duas saídas também podem ser conectadas a dois sistemas separados com diferentes funções, e há soluções para combinar uma saída incremental e uma absoluta em uma só no mesmo produto. Comprimento máx. do cabo 50 m a 50 khz 1000 m a 200 khz 100 m a 100 khz 350 m a 100 khz Disponível nas séries 1000, 800 e 500 Temperatura -40 a +100 C -40 a +100 C -40 a +100 C -40 a +80 C Disponível em 1000, 800, 700, , 800, 700, , 800, 700, , 800, 700, 500 Ondas senoidais As ondas senoidais são outra forma de sinal de saída. O sinal analógico produz uma amplitude única para cada posição na onda, permitindo a interpolação e resoluções muito altas. A interface 1 Vpp geralmente é utilizada em aplicações críticas de segurança nas quais é necessário a detecção de movimentos extremamente pequenos. Disponível nas séries 800 e 700 ADS Online ADS Online é um sistema de diagnóstico avançado que monitora continuamente as funções do encoder. Se o encoder estiver se aproximando do fim da vida útil, é transmitido um aviso, permitindo que ações preventivas sejam tomadas com antecedência, antes que surjam problemas críticos. Esse sistema é integrado no encoder e utilizado em aplicações com altas demandas de confiabilidade, por exemplo, em motores para operação contínua em uma indústria de papel. Disponível na série 800 GUIA DE PROJETO 14 15

9 Conexão um processo rápido e fácil Cabo com conector para montagem no painel Um cabo com um conector integral simplifica o processo de instalação durante a montagem do motor. O comprimento do cabo é especificado quando o pedido é feito para se ajustar exatamente à instalação na qual a conexão será feita a um painel ou caixa terminal. Nesta instalação, o conector é roscado com pressão, formando uma vedação apertada com a superfície para evitar a penetração de umidade ou poeira. Disponível nas séries 1000, 800, 700, 600 e 500 Cabo O encoder pode ser fornecido com um cabo integral (pré-instalado). O comprimento exato do cabo pode ser definido quando o pedido é feito para assegurar um ajuste perfeito para cada instalação. Disponível nas séries 1000, 800, 700, 600 e 500 Saída axial ou radial A direção da conexão de saída do encoder pode ser selecionada para adequar-se melhor à instalação. Uma saída radial significa um encoder mais curto, enquanto uma saída axial é mais adequada no caso de o espaço em torno do encoder ser limitado. Terminal roscado Sendo necessário cabos com comprimentos longos durante a instalação, recomenda-se escolher um encoder com terminais que permitam que o usuário conecte seu próprio cabo. Isso facilita o ajuste do comprimento do cabo no local e a substituição do cabo, se necessário. Conectores conjugados Conectores conjugados podem ser solicitados como acessórios, com ou sem um cabo integral (pré-instalado). Disponível nas séries 1000, 800 e 600 Conector Há uma série de diferentes conectores disponíveis, por exemplo, M23 e M12. Com um conector, a conexão pode ser preparada na fábrica para facilitar a instalação no local. Ele também ajuda a evitar a conexão incorreta. Os conectores também simplificam a substituição de encoders durante a manutenção. Disponível nas séries 800, 700, 600 e 500 GUIA DE PROJETO 16 17

10 Entre em contato Através da presença local, oferece- SUÉCIA / MATRIZ mos suporte a nossos clientes onde Endereço Leine & Linde AB Box 8 SE Strängnäs Endereço para visitantes Olivehällsvägen 8 quer eles estejam, com um alto nível de disponibilidade e serviço. Ligue para Endereço para recebimento Västerportsvägen 20 SE Strängnäs Telefone +46-(0) Fax +46-(0) info@leinelinde.com Website ALEMANHA T +49-(0) F +49-(0) info@leinelinde.de CHINA T +86-(021) F +86-(021) info@leinelinde.cn DINAMARCA T F info@leinelinde.dk ÍNDIA T F info@leinelinde.in BraSil T F info@leinelinde.com.br COREIA DO SUL T +82-(0) F +82-(0) info@leinelinde.co.kr FINLÂNDIA T +358-(0) F +358-(0) info@leinelinde.fi ITÁLIA T F info@leinelinde.it Presença mundial da Leine & Linde. Acesse para obter mais informações. Filiais Distribuidores 18

11 Peça núm , ver. 02 Os melhores encoders são aqueles os quais você nunca se preocupa. Aqueles que simplesmente executam sua função ano após ano. A Leine & Linde desenvolve e fabrica soluções personalizadas de encoders para ambientes exigentes e sistemas avançados de medição para feedback preciso de velocidade e posição.