Für elektronische Mess- und Steuergeräte, die von digitalen Systemen gesteuert werden, werden Fanuc-Encoder benötigt. Diese wandeln Drehwinkel, Geschwindigkeit und Position von Objekten in digitale Signale um. Der weltweit erste Absolutwertgeber wurde 1960 erfunden.
Absoluter Encoder im Jahr 1960
Der Absolutwertgeber misst den Drehwinkel der Welle und gibt den Messwert als 6-stellige Dezimalzahl aus. Er verfügt über fünf Trommeln, deren Nummern mit einem speziellen Code geschliffen sind. In diesem Code ändert sich jeweils nur eine Ziffer. Die Nummer der ersten Trommel liegt üblicherweise zwischen 00 und 99. Die Auflösung des Gebers beträgt somit 100 Positionen pro Umdrehung, und die Codierungskapazität erreicht 10.000 Umdrehungen. Die höchstauflösende Trommel enthält zusätzlich eine Geschwindigkeitsmessskala.
Mit der Zeit stellte sich heraus, dass die Verwendung von Gray-Code für Absolutwertgeber praktischer ist. Gray-Code ist ein Ein-Schritt-Code, bei dem in jedem Schritt nur ein Bit geändert wird. Er wurde 1953 erfunden und erhielt ein Patent für die Datenübertragung. In den 1960er Jahren erlebte die Elektronik rasante Fortschritte, und diese Codes spielten eine wichtige Rolle.
Vor der Verwendung von Gray-Code wird der Messbereich des Fanuc-Servomotor-Encoders in sechs Trommelsegmente unterteilt, wobei jedes Segment zehn Jahre repräsentiert. Alle zehn Jahre wird ein 4-Bit-Ein-Schritt-Code in eine Trommel eingeschliffen. Dadurch wird die Stabilität der Trommel bei der Codeauswahl nicht durch das Fräsen beeinträchtigt und der Code kann direkt in einen dem BCD-Code des Fanuc-Motor-Encoders ähnlichen Code umgewandelt werden.
Anwendungsgebiete
1966 wurde der Encoder erstmals in der deutschen Industrie eingesetzt. Er verhindert, dass sich die Anlage nach einem Stromausfall zum Referenzpunkt bewegt, da ihre Position erhalten bleibt. So kann die Anlage auch bei längeren Stillständen problemlos weiterarbeiten.
Im Bereich der elektrischen Energie werden Encoder auch in Brennstabrobotern und Wasserkraftwerken eingesetzt. Darüber hinaus verwendet auch das CERN Encoder.
Absoluter Encoder heute
Seit 1960 wird der Fanuc-Spindelgeber seit Jahrzehnten weiterentwickelt, und seine Technologie hat sich stark verändert. Unter anderem konnte das Volumen des Fanuc-Industriegebers um etwa das 40-Fache reduziert und seine Auflösung um das 168-Fache verbessert werden.
Moderne Encoder sind klein, robust und zuverlässig. Die Auflösung pro Umdrehung des Inkrementalgebers ist ebenfalls sehr hoch. Der 24-Bit-Encoder bietet mehr als 16 Millionen Positionen pro Umdrehung, eine Gesamtgenauigkeit von ± 25 Bogensekunden und eine Codierungskapazität von 4096 Umdrehungen.
Früher war der Anschluss von Encodern komplex, da verdrillte Adernpaare, geschirmte Verbindungen, Schweißarbeiten usw. erforderlich waren. Moderne Linear-Encoder sind in der Regel in Servomotoren integriert und benötigen nur zwei Drähte. Über diese beiden Drähte müssen Strom und digitale Daten mit sehr hoher Geschwindigkeit übertragen werden. Der an den Drehgeber angeschlossene Servotreiber kann die Position des Encoders mit einer Abtastrate von 25 Mikrosekunden erfassen. Diese Vorteile machen den Impulsgeber in vielen Anwendungsbereichen unverzichtbar.
