Bearingless encoders

Bearingless encoders voor compacte positie- en snelheidsmeting

Bearingless encoders, ook wel lagerloze encoders, kit encoders of inbouwencoders genoemd, worden rechtstreeks geïntegreerd rondom een bestaande motor- of machineas.

In tegenstelling tot een conventionele encoder heeft een bearingless encoder geen eigen as en lagering. De roterende en stationaire delen van de encoder worden direct in de machine of aandrijving gemonteerd.

Hierdoor ontstaat een bijzonder compacte oplossing voor het meten van positie, draairichting en toerental.

Bearingless encoders worden onder andere toegepast in servomotoren, robotica, compacte aandrijvingen, machinebouw, medische apparatuur, AGV's en speciale machineconstructies.

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

Hoe werkt een bearingless encoder?

Een bearingless encoder bestaat meestal uit een roterend deel dat rechtstreeks op of rond de machineas wordt gemonteerd en een stationair sensordeel dat aan de behuizing wordt bevestigd.

Wanneer de as draait, registreert de encoder de beweging van het roterende element.

Afhankelijk van de gebruikte encodertechniek kan hiermee onder andere worden bepaald:

• toerental;

• draairichting;

• relatieve positie;

• absolute positie;

• hoekpositie.

Omdat geen aparte encoderas of eigen lagering nodig is, kan de encoder zeer dicht bij de aandrijving worden geïntegreerd.

De exacte werking verschilt per uitvoering en meetprincipe.

Bearingless encoder of conventionele encoder?

Bij een conventionele encoder bevindt de meetelektronica zich meestal in een complete behuizing met een eigen as, lagering en mechanische aansluiting.

Een bearingless encoder gebruikt daarentegen de bestaande machine- of motoras.

Dit kan interessant zijn wanneer:

• zeer weinig inbouwruimte beschikbaar is;

• een encoder rechtstreeks in een motor moet worden geïntegreerd;

• extra lagers ongewenst zijn;

• een hoge mechanische snelheid vereist is;

• de bewegende massa zo laag mogelijk moet blijven;

• een compacte aandrijving moet worden ontworpen;

• een standaard encoder mechanisch niet past.

Daar staat tegenover dat de mechanische montage van een bearingless encoder nauwkeuriger moet worden uitgevoerd.

Onder andere de afstand tussen rotor en sensor, concentrische montage en uitlijning kunnen invloed hebben op de werking.

Incrementele bearingless encoder

Een incrementele bearingless encoder genereert pulsen tijdens het draaien van de as.

De machinebesturing gebruikt deze signalen om onder andere snelheid, draairichting en relatieve positie te bepalen.

Veel voorkomende uitgangssignalen zijn bijvoorbeeld:

• A en B;

• A/B/Z;

• push-pull;

• line driver;

• HTL;

• TTL.

De benodigde resolutie wordt meestal aangegeven in pulsen per omwenteling (PPR).

Bekijk voor andere uitvoeringen ook onze incrementele encoders.

Absolute bearingless encoder

Voor toepassingen waarbij de exacte hoekpositie direct beschikbaar moet zijn, kunnen ook absolute bearingless encoderoplossingen worden toegepast.

Hierbij wordt iedere mechanische positie gekoppeld aan een unieke positiewaarde.

Afhankelijk van de uitvoering zijn verschillende digitale interfaces mogelijk.

Een absolute uitvoering kan interessant zijn wanneer:

• de actuele positie direct na inschakelen bekend moet zijn;

• een referentieprocedure ongewenst is;

• positieverlies na spanningsuitval moet worden voorkomen;

• nauwkeurige motor- of aspositie nodig is.

Bekijk ook onze absolute encoders.

Bearingless encoder voor motorfeedback

Een belangrijke toepassing van bearingless encoders is motorfeedback.

Omdat het sensorsysteem direct rondom de motoras kan worden gebouwd, neemt de encoder weinig extra ruimte in beslag.

De positie- of snelheidssignalen kunnen vervolgens worden gebruikt door een:

• servo drive;

• frequentieregelaar;

• motion controller;

• PLC;

• motorcontroller.

Hiermee kan de besturing de beweging van de motor nauwkeurig regelen.

Bearingless encoderfeedback wordt daarom veel gebruikt bij compacte aandrijvingen waar snelheid, positionering en dynamiek belangrijk zijn.

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

Rotor- en statormontage

Bij bearingless encoders zijn de mechanische montage en uitlijning belangrijke selectiecriteria.

Het roterende encoderdeel wordt op of rond de machineas geplaatst. Het stationaire sensordeel wordt aan de stilstaande constructie bevestigd.

Bij de selectie moet onder andere worden gekeken naar:

• asdiameter;

• diameter van de encoderrotor;

• beschikbare inbouwruimte;

• axiale positie;

• radiale uitlijning;

• toegestane montagetoleranties;

• afstand tussen rotor en sensor;

• maximaal toerental;

• temperatuur;

• trillingen en schokken.

Deze punten zijn belangrijk omdat de encoder onderdeel wordt van de mechanische constructie van de machine.

Air gap en montagetoleranties

Bij veel bearingless encoders is de afstand tussen het roterende en stationaire encoderdeel een belangrijk aandachtspunt.

Deze afstand wordt vaak aangeduid als de air gap.

De toegestane afstand en montagetoleranties verschillen per encodertechniek en uitvoering.

Een te grote afwijking kan invloed hebben op de betrouwbaarheid of kwaliteit van het encodersignaal.

Daarom moeten bij selectie altijd de montagevoorschriften van de betreffende encoder worden gecontroleerd.

Welke resolutie heeft een bearingless encoder nodig?

De benodigde resolutie wordt bepaald door de beweging die de machine moet kunnen meten of regelen.

Bij incrementele uitvoeringen wordt de resolutie vaak uitgedrukt in PPR – pulses per revolution.

Een hogere resolutie levert meer meetpunten per omwenteling.

De optimale resolutie hangt echter ook af van:

• de mechanische overbrenging;

• gewenste positioneernauwkeurigheid;

• maximaal toerental;

• maximale ingangsfrequentie van de besturing;

• regelkring van de aandrijving;

• mechanische speling;

• daadwerkelijke nauwkeurigheid van het totale systeem.

Een hogere encoderresolutie betekent daarom niet automatisch dat de complete machine nauwkeuriger wordt.

Bij encoderselectie kijken we naar het volledige mechanische en elektrische systeem.

Waar worden bearingless encoders toegepast?

Bearingless encoders zijn vooral interessant wanneer weinig ruimte beschikbaar is of wanneer de encoder volledig in een aandrijving moet worden geïntegreerd.

Veelvoorkomende toepassingen zijn:

• servomotoren;

• elektrische aandrijvingen;

• robotgewrichten;

• robotica;

• AGV's en AMR's;

• compacte machineassen;

• spindels;

• draaitafels;

• positioneersystemen;

• medische apparatuur;

• machinebouw;

• speciale motorconstructies;

• geïntegreerde motion-systemen.

Bearingless encoder voor compacte machinebouw

Bij moderne machinebouw worden aandrijvingen steeds compacter opgebouwd.

Een conventionele encoder achter op een motor of machineas vraagt extra bouwlengte en bevat daarnaast eigen mechanische lagering.

Met een bearingless encoder kan de positieterugkoppeling direct in de bestaande constructie worden geïntegreerd.

Dit kan vooral interessant zijn bij machines waarbij:

• weinig axiale ruimte beschikbaar is;

• een korte motorconstructie gewenst is;

• een hoge vermogensdichtheid nodig is;

• gewicht moet worden beperkt;

• conventionele encoderbehuizingen niet passen.

Bearingless encoder vervangen

Wanneer een bestaande bearingless encoder defect raakt of niet meer leverbaar is, moet bij vervanging meer worden gecontroleerd dan alleen de resolutie en het uitgangssignaal.

Belangrijke gegevens zijn onder andere:

• fabrikant;

• typenummer;

• encodertechniek;

• resolutie;

• uitgangssignaal;

• voedingsspanning;

• rotor- of ringdiameter;

• asdiameter;

• montageafmetingen;

• toegestane air gap;

• maximaal toerental;

• connector of kabel;

• beschikbare inbouwruimte;

• mechanische toleranties.

Vooral de combinatie van mechanische passing, encodertechniek en elektrische signalen bepaalt of een alternatief werkelijk toepasbaar is.

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

Bekijk daarnaast onze pagina over retrofit en vervanging.

Welke bearingless encoder heb ik nodig?

De juiste bearingless encoder wordt bepaald door de complete toepassing.

Belangrijke selectiecriteria zijn:

• incrementeel of absoluut;

• gewenste resolutie;

• nauwkeurigheid;

• asdiameter;

• rotordiameter;

• beschikbare inbouwruimte;

• montageconstructie;

• toegestane air gap;

• maximaal toerental;

• uitgangssignaal of interface;

• voedingsspanning;

• omgevingstemperatuur;

• trillingen en schokken;

• vereiste beschermingsgraad.

Daarnaast moet het encodersignaal correct kunnen worden verwerkt door de bestaande PLC, servo drive, frequentieregelaar of motion controller.

Hulp bij selectie of vervanging van een bearingless encoder

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

Daarbij kijken we niet alleen naar een typenummer of resolutie, maar naar de volledige toepassing: mechanische montage, asdiameter, beschikbare ruimte, resolutie, encoderinterface, toerental, besturing en omgevingscondities.

Heeft u een bestaande lagerloze encoder die vervangen moet worden? Stuur dan het typenummer, een foto van de encoder, datasheet of technische tekening door.

Wij vergelijken de mechanische en elektrische 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.

Veelgestelde vragen over bearingless encoders

Wat is een bearingless encoder?

Een bearingless encoder is een encoder zonder eigen as en lagering. Het roterende encoderdeel wordt rechtstreeks op of rond de bestaande machine- of motoras gemonteerd.

Wat is een lagerloze encoder?

Een lagerloze encoder is de Nederlandse benaming voor een bearingless encoder. Ook termen als kit encoder, inbouwencoder en rotor/stator encoder worden voor vergelijkbare encoderconstructies gebruikt.

Waarom een bearingless encoder gebruiken?

Een bearingless encoder is vooral interessant wanneer weinig inbouwruimte beschikbaar is, een encoder volledig in een motor of machine moet worden geïntegreerd of extra mechanische lagering ongewenst is.

Kan een bearingless encoder toerental meten?

Ja. Een incrementele bearingless encoder kan pulsen genereren waarmee een PLC, drive of andere besturing het toerental en de draairichting kan bepalen.

Zijn bearingless encoders ook absoluut verkrijgbaar?

Er bestaan zowel incrementele als absolute encoderconcepten zonder conventionele lagering. Welke uitvoering geschikt is, hangt af van de gewenste positieterugkoppeling en machinebesturing.

Waar moet ik op letten bij de montage van een bearingless encoder?

Belangrijke punten zijn onder andere de asdiameter, uitlijning, afstand tussen rotor en sensordeel, montagetoleranties, toerental en beschikbare inbouwruimte.

Kan Indusen een bestaande bearingless encoder vervangen?

Ja. Aan de hand van het typenummer, de datasheet, mechanische afmetingen en elektrische specificaties kunnen we beoordelen welke encoder technisch als alternatief kan worden toegepast.