(artykuł sponsorowany)
Prowadnice liniowe są rozwiązaniem znanym i od lat chętnie stosowanym w mechatronice. Coraz częściej nieodzowną staje się potrzeba dokładnego określenia położenia ruchomych części maszyny w każdym momencie pracy.
Producenci systemów łożyskowania liniowego oferują szereg zintegrowanych rozwiązań pomiaru położenia. Wózek jest zazwyczaj zaopatrzony w głowicę, która odczytuje pozycję z prowadnicy, a następnie z pomocą odpowiednich konwerterów i wzmacniaczy przesyła ją w postaci sygnału analogowego bądź cyfrowego do sterownika lub komputera.
Systemy pomiaru położenia liniowego
Do precyzyjnego określania położenia liniowego stosuje się różne rozwiązania. Można je podzielić na kilka grup.
Magnetooporowe – głowica wyposażona w sensor MR (ang. magneto-resistive) lub czujnik Halla, przesuwa się po listwie magnetycznej zintegrowanej z prowadnicą. W listwie zatopione są domeny magnetyczne N i S. Głowica rejestruje zmiany pola magnetycznego. Na bazie tych odczytów układ elektroniczny określa dokładne położenie głowicy. Możliwa do uzyskania rozdzielczość odczytu to 0,5 µm.
Optyczne – działają w oparciu o ruchomy sensor optyczny oraz podziałkę wygrawerowaną na prowadnicy. Sensor rejestruje zmiany jasności światła odbitego od prowadnicy. Możliwa do uzyskania rozdzielczość odczytu – nawet do 0,1 µm.
Indukcyjne – wykorzystujące zjawisko indukcji elektromagnetycznej. Listwa w prowadnicy budową przypomina rdzeń transformatora. Podczas ruchu głowica rejestruje zmiany amplitudy i fazy prądu elektrycznego. Tego typu system pomiarowy jest odporny na uszkodzenia mechaniczne, ale trudno uzyskać rozdzielczość poniżej 1 mm.
Pomiar pośredni czy bezpośredni?
W praktyce układ łożyskowania liniowego najczęściej współpracuje z zespołem napędowym. Rodzi się zatem pytanie, dlaczego by nie skorzystać ze sterownika zespołu napędowego lub prostego enkodera obrotowego. Wszak znając kąt obrotu wału napędowego możemy obliczyć odległość, o jaką przesunie się napędzany układ liniowy (tzw. pośredni system pomiarowy).
Rys. 1
Niewątpliwą zaletą takiego rozwiązania jest jego niski koszt. Musimy jednak pamiętać, że każda operacja przeliczania wartości obarczona jest pewnym błędem (dokładność reprezentacji liczb zmiennoprzecinkowych, błędy zaokrągleń). Jeśli do tego podczas długotrwałej eksploatacji pojawią się chociaż niewielkie luzy oraz drgania, to po pewnym czasie może się okazać, że błędy przeliczeń sumują się, a w konsekwencji oś maszyny „gubi pozycję”.
cały artykuł dostępny jest w wydaniu 6 (93) czerwiec 2015
