Hengstler編碼器在工程機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用

現(xiàn)代工程機(jī)械主要依靠液壓系統(tǒng)來控制和驅(qū)動(dòng)，而電子和控制技術(shù)在許多應(yīng)用中僅扮演次要角色。但其在安全相關(guān)和駕駛員輔助等方面已開始嶄露頭角：傳感器，如編碼器或電位器等已經(jīng)越來越廣泛地為控制單元提供位置、角度及速度數(shù)據(jù)。

這一應(yīng)用領(lǐng)域?qū)鞲衅鞯囊髽O其苛刻。戶外工作會(huì)碰到各種天氣條件，如極端的溫度波動(dòng)和泥土、灰塵和液體的影響。這些都會(huì)對傳感器的堅(jiān)固性和防護(hù)等級(jí)提出很高的要求，而Hengstler最新系列重載編碼器正是基于這些要求而設(shè)計(jì)的。



編碼器在工程機(jī)械應(yīng)用中起到定位、角度、速度及長度測量的作用。它們提高駕駛員工作的便捷性，承擔(dān)提高生產(chǎn)率的重任，例如起重設(shè)備負(fù)載直接到點(diǎn)定位或限制工作區(qū)域以防止碰撞。此外，它們也可實(shí)現(xiàn)安全相關(guān)的功能，在機(jī)器進(jìn)入緊急狀況后向駕駛員發(fā)出警告信號(hào)。典型例子有導(dǎo)致起重設(shè)備（起重機(jī)、挖掘機(jī)）傾斜的過載報(bào)警。

在農(nóng)林機(jī)械應(yīng)用中也是如此。從農(nóng)業(yè)播種速度控制直到樹干自動(dòng)化測量，編碼器通過自動(dòng)化控制在很多應(yīng)用過程中極大地減輕工作量。隨著衛(wèi)星控制系統(tǒng)的使用，在農(nóng)業(yè)中提高生產(chǎn)率的自動(dòng)化過程變得越來越精密。最終各個(gè)領(lǐng)域都要用到特種型號(hào)的編碼器，例如鐵路維護(hù)、砂輪定位、采礦和鉆探技術(shù)（鉆探速度控制）以及大件物體運(yùn)輸設(shè)備（決定每個(gè)輪子的轉(zhuǎn)向位置）?？傊?，工程機(jī)械編碼器可在極其苛刻的條件下提供位置、偏角及速度的可靠反饋。Hengstler制造的堅(jiān)固編碼器系列產(chǎn)品以技術(shù)先進(jìn)而著稱，完全無滑動(dòng)接觸，確保了高可靠性和長壽命。最值得一提的是，其可編程絕對式編碼器與其他技術(shù)的產(chǎn)品相比無需反復(fù)調(diào)節(jié)。例如，電位計(jì)的正常功能及精度可能會(huì)受到溫度波動(dòng)及磨損的不良影響。另外，編碼器可實(shí)現(xiàn)全360度掃描，這樣可以獲得單圈甚至多圈的精確反饋。多圈型產(chǎn)品能夠在任何時(shí)候，包括電壓下降甚至完全斷電后精確地讀出圈數(shù)。

移動(dòng)起重設(shè)備中的編碼器，如液壓挖掘機(jī)和移動(dòng)式起重機(jī)

如前面提及，編碼器適用于各種各樣的工程設(shè)備。讓我們以現(xiàn)場提升機(jī)械（如起重機(jī)和液壓挖掘機(jī)）為例解釋一下它們的用途吧！首先，機(jī)械制造商有多個(gè)理由需要使用性能可靠的傳感器：符合安全生產(chǎn)或道路交通車輛注冊的法規(guī)要求是首要指標(biāo)；另一個(gè)指標(biāo)是提高日常工作的生產(chǎn)率。

導(dǎo)致起重設(shè)備底盤不穩(wěn)的過載警告

根據(jù)有關(guān)事故預(yù)防的德國規(guī)范（VBG40），起重機(jī)和液壓挖掘機(jī)都需要配有一個(gè)過載警告裝置。一旦發(fā)生過載就要給駕駛員一個(gè)警告信號(hào)。對于液壓挖掘機(jī)，這可通過使用一個(gè)測量元件來確定懸臂（挺桿）液壓缸內(nèi)部工作壓力并在超過預(yù)定壓力時(shí)向駕駛員發(fā)送一個(gè)警告信號(hào)來實(shí)施。該功能可采用編碼器，甚至輔以向控制系統(tǒng)提供反饋。通過確定挖掘機(jī)臂各轉(zhuǎn)軸的偏角和上下車身之間的回轉(zhuǎn)環(huán)位置，即可計(jì)算出挖掘機(jī)鏟斗或起重機(jī)懸梁的最大允許負(fù)載。每個(gè)位置合適的負(fù)載力矩可通過軟件輸入，這樣便可通過警告信號(hào)或電機(jī)控制接口協(xié)助駕駛員工作。


圖1：帶有過載警告的液壓挖掘機(jī)

限制工作區(qū)域以防止碰撞

施工作業(yè)通常需在限定的區(qū)域內(nèi)執(zhí)行，比如靠近高架輸電線、幾臺(tái)起重機(jī)可能相互妨礙的工地或位于行人區(qū)域內(nèi)。起重設(shè)備如液壓挖掘機(jī)可能會(huì)受建筑物天花板高度限制，而移動(dòng)式起重機(jī)在鐵路裝運(yùn)站內(nèi)則可能受高架輸電線限制。在這類場合，起重系統(tǒng)使用“電子安全工作范圍”。

當(dāng)起重機(jī)過于靠近障礙物時(shí)，電子控制系統(tǒng)將使其減速，從而防止碰撞。防碰撞系統(tǒng)也用于有著多臺(tái)起重機(jī)的大型工地，監(jiān)控每個(gè)起重機(jī)的位置并可靠地阻止它們過于靠近。根據(jù)前面所述的原理，編碼器能確定設(shè)備的準(zhǔn)確位置和偏角并傳送給控制電子設(shè)備。


圖2：有著多個(gè)起重機(jī)的大型工地。防碰撞系統(tǒng)可助其避免事故發(fā)生。

直接到點(diǎn)定位：

若負(fù)載能直接送至目標(biāo)位置，則起重機(jī)操作員的工作將大為減輕。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，編碼器連續(xù)不斷地將起重機(jī)的位置和速度反饋至控制單元，因此可以微調(diào)設(shè)定點(diǎn)并通過適當(dāng)?shù)南鄬\(yùn)動(dòng)來補(bǔ)償風(fēng)力或負(fù)載條件所引起的偏差。

機(jī)動(dòng)車注冊認(rèn)證：

液壓輪式挖掘機(jī)只有配備傳感器確保上部車身與行駛方向?qū)R，才允許在道路上行駛。電感式傳感器常用于這種場合。而現(xiàn)在，上述功能及其他新功能可通過在上下車身的車圈上提供一個(gè)編碼器來實(shí)現(xiàn)。

工程機(jī)械行業(yè)對于編碼器的要求

工程機(jī)械傳感器的基本技術(shù)要求包括：高防護(hù)等級(jí)、寬工作溫度范圍、抗高沖擊及振動(dòng)、防潮防濕、軸承載能力好。編碼器的防護(hù)等級(jí)應(yīng)達(dá)到IP67，甚至IP69。工作溫度在-40°C至100°C之間，確保編碼器在陽光直曬和溫度波動(dòng)等嚴(yán)苛條件下正常運(yùn)行。為了防止內(nèi)部溫度升降導(dǎo)致水分凝結(jié)，編碼器必須要有良好的包裝密封?？箾_擊性視不同場合而異，但至少應(yīng)達(dá)到1,000m/s2；而抗振性至少應(yīng)達(dá)到100m/s2。因?yàn)榻ㄖO(shè)備通常由蒸汽-噴射清潔器來清洗，故對于抗高壓沖洗性能也很重要。

Hengstler提供“重載型”的編碼器（HSDxx、HDxx、ARxx）以滿足甚至超過工程機(jī)械行業(yè)所有這些要求。產(chǎn)品內(nèi)置最尖端的OptoASIC技術(shù)并使用塑料碼盤取代普通的玻璃碼盤，即使在極端重載條件下也不會(huì)斷裂，因此有著極高的機(jī)械堅(jiān)固性。它們還擁有符合NEMA 4x及6P標(biāo)準(zhǔn)的不銹鋼雙密封外殼，耐高壓蒸汽清潔器或腐蝕性化學(xué)物質(zhì)，可確保工作可靠。HSDxx和HDxx系列編碼器屬于本安型，配合適當(dāng)?shù)母綦x安全柵使用時(shí)可符合ATEX EEx ia IIB T4認(rèn)證。因此它們非常適合存在腐蝕性大氣或防潑濺及沖水的場合。

Hengstler還提供另一種超堅(jiān)固的產(chǎn)品系列，即AR-XX系列磁性編碼器。它們不但外殼特別堅(jiān)固，而且還獨(dú)具不可分離型滾珠軸承，可承受較高的機(jī)械應(yīng)力和非常大的軸向及徑向力。單圈分辨率高達(dá)12位，多圈計(jì)數(shù)12位，可實(shí)現(xiàn)極高的加速度并可潛水工作。與標(biāo)準(zhǔn)編碼器電氣兼容，并提供通用接口型（SSI、BiSS、CANopen、模擬量或并行輸出）。

堅(jiān)固的技術(shù)使電子元件更易于進(jìn)入工程機(jī)械領(lǐng)域并脫穎而出。它們還能滿足高安全性、高生產(chǎn)效率、高操作舒適度的要求?；蛟S電氣元件替代液壓件仍需時(shí)日，但現(xiàn)在傳感器技術(shù)已明顯展示出其越來越重要的地位。

關(guān)于亨士樂HENGSTLER

Hengstler（亨士樂）公司是全球編碼器和安全繼電器的領(lǐng)先供應(yīng)商。1846年創(chuàng)立于德國Aldingen的Hengstler公司是安全繼電器的發(fā)明者和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定者。憑借多年產(chǎn)品創(chuàng)新和制造經(jīng)驗(yàn)，推出編碼器、計(jì)數(shù)器、指示器、繼電器、打印機(jī)和切紙器等全系列產(chǎn)品。我們不僅為客戶提供優(yōu)質(zhì)的部件，并可按客戶需求定制產(chǎn)品和提供解決方案。

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