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电感式直线位移传感器在机床行业的应用-图尔克(天津)传感器有限公司-中国传动网应用案例

信息来源:chuandong.biz  时间:2009-07-04  浏览次数:116

  随着工业应用领域对生产过程中精度控制要求不断增高,越来越多的客户选择使用模拟量位置控制产品。用户能够因此更易优化生产流程,良好地保证生产质量,并且降低了生产成本和故障率。这就是为什么线性位移传感器得到巨大发展的原因,从电位计式传感器到磁致伸缩式原理,再到如今的新型电感式检测原理,直线位移传感器得到了不断地发展。
  电感式直线位移传感器介绍
  以电感线圈的工作原理为基础,研制出的直线位移传感器是独一无二的,图尔克公司采用的这项技术在世界范围内达到了领先地位。标准的测量系统的众多优良特性被综合到一起,并且得到了进一步系统地发展。位置检测不再是通过磁性滑块而是通过感应式的振荡电路来完成。因此传感器完全屏蔽了磁场的干扰,例如由大型电机产生的强磁场干扰,具有极好的EMC特性。
  新型直线位移传感器的测量原理是基于 RLC 耦合电路产生的,是电感式原理的革新技术。不像电位计式或磁致伸缩式传感器的检测原理,这种测量方式具有相当大的优势。传感器集成了信号发射器和接收器线圈系统,它们以印刷线圈的形式被精确地印制在电路板上。发射信号线圈由高频交流磁场激活并与位置块(谐振器)相互感应产生一个 RLC 的感应电路。因此,谐振器与接收线圈形成电感式耦合。在布有接收信号线圈的位置,电压的变化由谐振器与线圈的感应而引起。这些电压即为传感器的测量信号。为了使测量更加灵活和快速,传感器包含了一个粗略的和一个精确的测量线圈系统。前者负责粗略定位谐振器的位置,而后者负责精确定位。双管齐下保证了它的精确测量。新型的检测原理不但保证了传感器的精度,而且能够使传感器在非接触的方式下工作,在允许范围内,即便位置块发生偏移或者抖动,也不会对传感器输出产生任何偏差。
  这款传感器还具有双层电路板的特点,第一层电路板负责感应信号的发送和接受,位于传感器感应面。在其下方是第二层电路板,印有接收信号处理器部分,是负责将信号进行数模转换再形成输出。两层电路板设计使得传感器的盲区极小,是目前市面上盲区最小的一款直线位移产品。
  鉴于这款直线位移传感器有点众多,它能够胜任于更多的应用环境,如注塑机、卷板机、橡胶机械、包装机、水电站闸门控制等线性控制领域。
  直线位移传感器在注塑机上的应用
  注塑成型机简称注塑机。它的工作原理是这样的,它是利用塑料的热塑性,将物料经料筒加热圈加热,使物料熔融,再以高速、高压使其快速流入模具的型腔中,经一段时间的保压、冷却、固化定型后,模具在合模系统的作用下开启模具,通过顶出装置把定型好的制品从模具顶出。
  注射成型是一个循环的过程,每一周期主要包括:定量加料-熔融塑化-锁合模-注射台前移-施压注塑-充模冷却-注射台后退-开模-顶出制品,取出塑件后又再闭模,进行下一个循环。
  在这个循环工程中有这么几个工位是需要精确控制的,分别是锁合模、注射台移动、注塑和顶出制品。注射机的注塑与锁合模行程控制对一台注塑机的表现和产品精度发挥了决定性的作用。
  近年来,注塑市场的趋势让越来越多的厂家和用户注意到位置系统的重要性。旧有的机械手动系统已日渐被现代化的数字自动系统取代,数字测量不但提高了精度,而且还可以利用现场总线科技作通讯以提升处理速度,这已是业界里的行业标准了。早先的应用中,电位计尺被大量的用于注塑机上,但是由于这种产品无论是在精度、可靠性、行程和寿命都远远不及磁致伸缩位移传感器,因为是接触式的,碳刷经过长时间重复使用难免磨损,最终导致失效。而磁致伸缩位移传感器精度可以满足要求,但是抗振动能力较差,并且在安装上两端盲区较大,不适于在空间有限的工位上使用。因此,现在的位置控制系统从技术上来说,非接触、无磨损、坚固耐用、安装方便、外型紧凑、带可连接现场总线的位移传感器便是不能缺少的了。
  图尔克瞅准市场的需求,努力不断研发新产品以求完美解决用户问题。电感式直线位移传感器采用新的检测原理,不但继承了磁致伸缩直线位移传感器的众多优势,而且在抗磁场干扰、抗振动性、外型紧凑程度上都有更好表现。由于采用信号采集和处理分两个电路板的设计,使传感器的输出类型的灵活性大大提高,只需更换不同的信号处理电路板就能改变传感器输出类型,这使产品成本降低。目前产品的输出类型包括模拟量电流/电压型输出,SSI高分辨率输出,IO-link型输出,以及可以订制总线输出类型,如Profibus总线、DeviceNet总线、CANopen总线等。
  图尔克的这款电感式直线位移传感器目前正用在德国接插件生产商Escha公司车间的注塑机上,每台注塑机使用四只这款传感器,在恶劣的工作环境下传感器具有非常良好的表现。在每台机器的锁合模、注塑、射台和顶出四个工位上传感器都精确、稳定的保证了位置检测。 “图尔克IP67防护等级的传感器的一个最重要优势是产品坚固密封的外壳对潮湿的环境有着很好的防护性。” Escha公司插件生产部门主管 Markus Hühn 先生提到:“采用非接触检测方式的传感器的应用使我们减去了维护工作。图尔克的电感式直线位移传感器完全的实现了我们的预期希望。”
  其他应用领域略述
  除了在注塑机行业的完美应用外,图尔克的电感式直线位移传感器同样适用于其他领域。基于它的谐振耦合的电路检测原理,它能满足很多以前其他传感器所不能实现的行业应用领域。例如,在切割机上,切割金属产生的铁屑一直是一个难题,使用电位计式传感器的话,铁屑很容易进入到碳刷槽内,没有多久铁屑堆积而使传感器量程不准。如果使用磁致伸缩式传感器虽然不存在这类问题,但是磁性滑块会吸附很多的铁屑,久而久之如果没有人清除,铁屑堆积同样会使滑块与传感器表面产品摩擦,造成随坏。而电感式传感器由于他特有的检测原理,很好的解决了这样的问题,不会造成铁屑堆积,传感器会持续保持稳定高精度的输出,减少维护成本。在很多的折弯机或卷弯机上都是有同样的优势。
  小结
  图尔克的这款电感式直线位移传感器以独特的创新的检测原理技术开辟了直线位移传感器的新领域,同时还具有非接触无磨损的测量方式、坚固的铝制外壳、高精度和线性度、多色的LED指示灯显示、方便快捷的编程测量距离、极小盲区等优势。它以创新的技术、突出的优势、良好的表现渐渐地取得了客户的信赖。

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