Absolute encoders

Absolute encoders voor nauwkeurige positiebepaling

Absolute encoders worden gebruikt om de exacte positie van een as of mechanisch systeem nauwkeurig te bepalen. Iedere positie heeft een unieke digitale waarde, waardoor de actuele positie direct beschikbaar is zodra de machine of besturing wordt ingeschakeld.

Dit is het belangrijkste verschil met een incrementele encoder, waarbij de positie meestal wordt opgebouwd door pulsen te tellen vanaf een bekend referentiepunt.

Een absolute encoder is daardoor bijzonder geschikt voor toepassingen waarin de positie ook na spanningsuitval, stilstand of herstart direct bekend moet zijn.

Absolute encoders worden veel toegepast in machinebouw, motion control, robotica, verpakkingsmachines, intralogistiek, kranen, positioneersystemen en industriële aandrijvingen.

Bekijk ook onze encoderoplossingen voor ondersteuning bij selectie, integratie en vervanging van industriële encoders.

Hoe werkt een absolute encoder?

Een absolute encoder koppelt iedere mechanische positie aan een unieke digitale positiecode.

Wanneer de as draait, verandert deze code. De machinebesturing kan daardoor op ieder moment bepalen waar de as zich bevindt zonder eerst vanaf een nulpositie pulsen te moeten tellen.

Bij het inschakelen van de machine kan de actuele positie direct worden uitgelezen. Hierdoor is in veel toepassingen geen aparte homing- of referentieprocedure nodig.

Afhankelijk van de uitvoering wordt de positie doorgegeven via bijvoorbeeld:

• SSI;
• BiSS;
• CANopen;
• EtherCAT;
• PROFINET;
• EtherNet/IP;
• IO-Link;
• analoge of andere industriële interfaces.

Welke interface nodig is, wordt bepaald door de gebruikte PLC, motion controller, drive of machinebesturing.

Absolute encoder of incrementele encoder?

De keuze tussen een absolute en incrementele encoder hangt vooral af van de manier waarop de positie binnen de machine moet worden bepaald.

Een incrementele encoder genereert pulsen tijdens de beweging. De besturing telt deze pulsen om snelheid, richting en relatieve positie te bepalen.

Een absolute encoder geeft direct een unieke positiewaarde door.

Een absolute encoder is daarom interessant wanneer:

• de positie na spanningsuitval behouden moet blijven;
• geen homing-procedure gewenst is;
• direct na inschakelen een geldige positie nodig is;
• meerdere omwentelingen moeten worden gevolgd;
• een machine na een storing snel weer moet kunnen starten;
• positieverlies tot procesproblemen kan leiden.

Wilt u weten welke uitvoering het beste bij uw toepassing past? Lees dan ook Absolute of incrementele encoder kiezen: wat is het verschil?.

Singleturn absolute encoder

Een singleturn absolute encoder bepaalt de exacte positie binnen één volledige omwenteling van 360°.

Afhankelijk van de resolutie wordt één omwenteling verdeeld in een bepaald aantal unieke posities.

Een encoder met bijvoorbeeld 12-bit singleturn resolutie kan 4.096 afzonderlijke posities binnen één omwenteling onderscheiden.

Singleturn encoders zijn geschikt wanneer alleen de hoekpositie binnen één volledige rotatie relevant is, bijvoorbeeld bij:

• draaitafels;
• kleppen;
• robotgewrichten;
• positioneerassen;
• machineverstellingen;
• roterende mechanismen.

Multiturn absolute encoder

Een multiturn absolute encoder registreert naast de positie binnen één omwenteling ook het aantal volledige omwentelingen.

Hierdoor kan over meerdere rotaties een unieke absolute positie worden bepaald.

Dit is bijvoorbeeld belangrijk bij:

• lineaire assen met spindelaandrijving;
• hijs- en liftsystemen;
• magazijnkranen;
• kabeltrommels;
• mobiele machines;
• schuif- en positioneersystemen;
• meerassige machinebewegingen.

De totale positiewaarde wordt daarbij bepaald door de combinatie van singleturn resolutie en multiturn bereik.

Welke resolutie heeft een absolute encoder nodig?

De resolutie bepaalt hoeveel afzonderlijke posities een absolute encoder kan onderscheiden.

Bij absolute encoders wordt deze vaak uitgedrukt in bits.

Enkele voorbeelden:

• 10 bit = 1.024 posities per omwenteling;
• 12 bit = 4.096 posities;
• 13 bit = 8.192 posities;
• 16 bit = 65.536 posities;
• 18 bit = 262.144 posities.

Een hogere resolutie betekent dat kleinere hoekverschillen kunnen worden onderscheiden.

De benodigde resolutie moet echter worden afgestemd op de daadwerkelijke machinebeweging. Een extreem hoge encoderresolutie levert weinig voordeel wanneer mechanische speling, elasticiteit of andere onderdelen van de machine een grotere onnauwkeurigheid veroorzaken.

Daarom kijken we bij encoderselectie naar het complete mechanische meetsysteem, niet alleen naar het aantal bits.

Welke interface voor een absolute encoder?

De interface is één van de belangrijkste eigenschappen bij het selecteren of vervangen van een absolute encoder.

Veel voorkomende interfaces zijn onder andere SSI, BiSS, CANopen, EtherCAT en PROFINET.

SSI absolute encoder

SSI wordt veel gebruikt voor punt-tot-punt overdracht van absolute positiegegevens. Het is een bekende en breed toegepaste interface binnen industriële positioneringssystemen.

SSI absolute encoders worden onder andere gebruikt in machinebouw, motion control en positioneerassen.

CANopen absolute encoder

Een CANopen absolute encoder kan rechtstreeks worden opgenomen in een CANopen-netwerk.

Deze encoders worden veel toegepast in mobiele machines, industriële installaties, handling-systemen en andere toepassingen waar meerdere apparaten via een CAN-bus communiceren.

Industrial Ethernet encoders

Voor moderne machines zijn ook absolute encoders beschikbaar met interfaces zoals EtherCAT, PROFINET en EtherNet/IP.

Deze interfaces maken integratie mogelijk in industriële ethernetnetwerken waarbij positiegegevens en diagnostische informatie rechtstreeks met de besturing kunnen worden uitgewisseld.

Welke interface het beste past, hangt af van de bestaande architectuur van de machine en de gewenste prestaties.

Massieve as of holle as absolute encoder?

Naast de elektrische eigenschappen moet een absolute encoder mechanisch goed aansluiten op de machine.

Een massieve-as encoder wordt meestal via een askoppeling verbonden met de te meten as.

Een holle-as encoder wordt rechtstreeks over een bestaande machine- of motoras geplaatst.

Bij het selecteren van een encoder moet daarom onder andere worden gekeken naar:

• asdiameter;
• massieve of holle as;
• flensuitvoering;
• steekcirkel;
• inbouwlengte;
• bevestigingspunten;
• connectorrichting;
• kabeluitgang.

Bij vervanging van een bestaande encoder zijn deze afmetingen minstens zo belangrijk als de elektrische specificaties.

Waar worden absolute encoders toegepast?

Absolute encoders worden vooral gebruikt wanneer de exacte positie van een machineonderdeel betrouwbaar bekend moet zijn.

Veelvoorkomende toepassingen zijn:

• verpakkingsmachines;
• robotica;
• servo- en positioneerassen;
• draaitafels;
• kranen en hijssystemen;
• AGV's en mobiele machines;
• magazijnkranen;
• handling-systemen;
• klep- en actuatorpositionering;
• CNC-machines;
• productiemachines;
• lineaire assen met spindelaandrijving.

Voor lineaire positietoepassingen kan ook een lineaire encoder of trekdraad sensor geschikt zijn, afhankelijk van de gewenste meetlengte, nauwkeurigheid en mechanische constructie.

Absolute encoders voor machinebouw en motion control

Binnen machinebouw worden absolute encoders veel gebruikt voor gesloten positiefeedback.

De encoder geeft de actuele mechanische positie door aan een PLC, servo drive of motion controller. De besturing vergelijkt deze positie vervolgens met de gewenste positie en kan de beweging daarop aanpassen.

Dit maakt absolute encoderfeedback geschikt voor processen waarin reproduceerbaarheid, synchronisatie en nauwkeurige positionering belangrijk zijn.

Meer over de integratie van encoderfeedback vindt u op onze pagina over motion control integratie.

Absolute encoder vervangen

Wanneer een absolute encoder defect raakt, verouderd is of niet meer leverbaar is, hoeft deze niet altijd door exact hetzelfde typenummer te worden vervangen.

In veel gevallen is een technisch gelijkwaardig alternatief mogelijk.

Bij het vervangen van een absolute encoder controleren we onder andere:

• singleturn of multiturn;
• resolutie;
• interface;
• dataprotocol;
• voedingsspanning;
• asdiameter;
• flens en montage;
• connector en pinbezetting;
• draairichting;
• toerental;
• beschermingsklasse;
• mechanische afmetingen.

Vooral de combinatie van interface, resolutie en mechanische passing is belangrijk. Twee encoders kunnen functioneel vergelijkbaar zijn, maar toch niet zonder meer uitwisselbaar.

Lees ook: Encoder vervangen? Zo vindt u de juiste vervanger voor uw machine.

Bekijk daarnaast onze pagina over retrofit en vervanging.

Merken absolute encoders

Indusen levert absolute encoders van verschillende gespecialiseerde fabrikanten.

Via Wachendorff Automation leveren wij een breed programma industriële absolute encoders met verschillende mechanische uitvoeringen en communicatie-interfaces.

Precizika Metrology biedt absolute encoderoplossingen voor nauwkeurige industriële positie- en hoekmeting.

Daarnaast vindt u binnen het assortiment absolute encoderoplossingen van Omron voor industriële automatisering en machinebouw.

Doordat verschillende merken en encodertechnieken beschikbaar zijn, kunnen we vanuit de toepassing bekijken welke uitvoering technisch én economisch het beste past.

Welke absolute encoder heb ik nodig?

De juiste absolute encoder wordt bepaald door de volledige toepassing.

Belangrijke selectiecriteria zijn:

• singleturn of multiturn;
• gewenste resolutie;
• meetnauwkeurigheid;
• communicatie-interface;
• massieve of holle as;
• asdiameter;
• mechanische montage;
• maximaal toerental;
• voedingsspanning;
• beschermingsklasse;
• temperatuur;
• trillingen en schokken;
• beschikbare inbouwruimte.

Daarnaast moet de encoder correct communiceren met de bestaande PLC, drive of motion controller.

Hulp bij selectie of vervanging van een absolute encoder

Indusen ondersteunt engineers, OEM's, machinebouwers en industriële eindgebruikers bij het selecteren en vervangen van absolute encoders.

Daarbij kijken we niet alleen naar één specificatie of typenummer, maar naar de volledige toepassing: resolutie, singleturn of multiturn, interface, mechanische montage, besturing en omgevingscondities.

Heeft u een bestaande absolute encoder die vervangen moet worden? Stuur dan het typenummer, een foto van het typeplaatje of de datasheet door. Wij vergelijken de technische en mechanische eigenschappen en zoeken naar een oplossing die technisch én economisch bij de machine past.

Bekijk ook onze encoderoplossingen, retrofit & vervanging en het volledige assortiment industriële encoders.