슬립 링 위치 센서: 어떤 유형을 선택해야 할까요?

슬립 링 위치 센서는 지속적인 360도 회전을 통해 전력과 신호를 전달하는 동시에 회전 구조의 각도 위치를 제어 시스템에 보고하는 회전 전기 어셈블리입니다. 대부분의 회전 기계에서 회로 연결을 유지하는 것은 요구 사항의 절반에 불과합니다. 컨트롤러는 또한 붐, 테이블 또는 터릿이 어디에 있는지, 홈 위치에 도달했는지, 정의된 한계에 접근하고 있는지 여부도 알아야 합니다.

이 결합된 기능으로 인해 슬립 링 위치 센서는 크레인, 선회 플랫폼, 회전 인덱싱 테이블, 모바일 장비, 포장 라인 및 기타 회전 시스템의 핵심 구성 요소가 되었습니다. 정밀도 및 통합 요구 사항에 따라 피드백 요소는 캠-및-스위치 배열, 회전 전위차계 또는 통합 인코더(증분형, 절대형, CANopen 또는 SAE J1939 버전 포함)일 수 있습니다.

이 가이드에서는 슬립 링 위치 센서의 작동 방식, 각 유형이 적합한 위치, 장비에 맞게 지정하는 방법, 맞춤형 견적을 요청하기 전에 준비해야 할 사항에 대해 설명합니다.

슬립 링 위치 센서란 무엇입니까?

A 표준 슬립 링고정 프레임과 회전 부품 간에 전력, 제어 신호 또는 데이터를 전송하여 연속 회전 중에 케이블이 꼬이는 것을 방지합니다. 슬립 링 위치 센서는 이를 한 단계 더 발전시킵니다. 각도 피드백을 동일한 회전 어셈블리에 통합합니다.

결합된 장치는 제어 시스템에 동시에 세 가지 기능을 제공합니다.

• 회전 인터페이스를 통한 지속적인 전기 연결
• 회전축을 기준으로 한 각도 위치 데이터
• 선회 센터의 공간을 절약하는 단일 기계적 설치 공간

실제로 슬립 링은 회로를 처리하고 통합 센서는 설계에 따라 홈 펄스, 제한 신호, 아날로그 각도 또는 디지털 절대 위치를 보고합니다.

슬립 링과 슬립 링 위치 센서: 차이점은 무엇입니까?

일반 슬립 링에는 회로만 전달됩니다. AC 또는 DC 전력, 저-전압 제어 배선, 아날로그 신호, 이더넷, CAN 버스 또는 혼합 전력-및-신호 라인을 전송할 수 있습니다. 각도 위치를 인식하지 못합니다.

슬립 링 위치 센서는 동일한 전기 전송을 피드백 요소와 결합하여 기계의 회전 측이 컨트롤러에 각도를 보고하도록 합니다. 제어되지 않은 회전으로 인해 프로세스 오류, 충돌 위험 또는 장비 손상이 발생할 수 있는 경우 이는 중요합니다. 크레인은 붐 스윙 각도를 알아야 합니다. 인덱싱 테이블은 정확한 스테이션에서 정지해야 합니다. 모바일 플랫폼은 금지 구역에 도달하기 전에 속도를 줄여-야 합니다. 일반 슬립 링으로는 이러한 작업을 해결할 수 없습니다.

360도 회전에서 언제 위치 피드백이 필요합니까?

위치 피드백은 기계에 지속적인 전기 연결 이상이 필요할 때마다 정당화됩니다. 세 가지 시나리오가 대부분의 애플리케이션을 다룹니다.

안전 작업 구역 정의

크레인, 고소 작업대 및 이동식 기계에서 위치 피드백은 기계가 건물, 전력선 또는 충돌 방지 경계와 같은 제한된 구역에 접근할 때 작업자에게 경고하고 속도를 줄이거나 회전을 중지하는 제어 시스템 기능을 지원합니다.- 위치 피드백은 이러한 제어 기능을 지원하지만 완전한 기계 안전 시스템을 대체하지는 않습니다. 안전-정지, 모니터링된 한계 및 비상 기능은 해당 기계 안전 표준에 따라 설계되어야 합니다.

반복 가능한 공정 제어

인덱싱 테이블, 포장 기계, 주유소 및 와인딩 라인은 종종 정확한 각도에서 멈추거나 회전의 특정 지점에서 작업을 트리거해야 합니다. 간단한 홈 스위치가 하나의 위치를 ​​처리합니다. 여러 스테이션, 프로그래밍 가능한 설정값 또는 동기화된 모션이 관련된 경우 증분형 또는 절대형 인코더가 필요합니다.

운영자 및 HMI 피드백

위치 데이터는 운전자 디스플레이에도 제공됩니다. 실제 붐 각도, 테이블 스테이션 또는 터릿 방향을 표시하면 추측이 줄어들고 사이클 시간이 향상되며 작업자가 장시간 근무 중에 절차상 실수를 방지하는 데 도움이 됩니다.

슬립 링 위치 센서의 작동 방식

어셈블리는 동일한 회전 인터페이스에서 두 가지 기능을 수행합니다.

첫 번째는 전기 전송입니다. 브러시, 접촉 링 또는 섬유 경로는 고정자와 회전자 사이에 전류와 신호를 전달합니다. 채널 혼합은 애플리케이션에 따라 다르며 높은-전류 전력, 낮은-전압 로직, 아날로그 센서 라인, 이더넷 쌍 또는 CAN 버스가 포함될 수 있습니다. 적절한채널 설계 및 격리하나의 하우징에 전력 회로와 민감한 신호 회로를 혼합할 때 매우 중요합니다.

두 번째 기능은 각도 감지입니다. 피드백 요소는 기계적으로 회전축을 참조하므로 해당 출력은 회전 구조의 실제 각도를 나타냅니다. 감지 원리에 따라 출력 유형이 결정됩니다.

• 캠 플레이트는 고정된 각도로 하나 이상의 스위치를 작동시켜 켜기/끄기 신호를 생성합니다.
• 전위차계는 샤프트 각도에 비례하여 저항이나 전압을 변경하여 0~10V, 4~20mA 또는 비율계량 저항과 같은 아날로그 신호를 생성합니다.
• 인코더는 회전을 디지털 펄스(증분) 또는 코딩된 각도 값(절대)으로 변환하고 RS-485, CANopen, SAE J1939 또는 기타 산업용 프로토콜을 통해 출력할 수 있습니다.

슬립 링 위치 센서의 주요 유형

캠 플레이트 및 스위치 피드백

가장 단순한 설계는 어셈블리와 함께 회전하고 미리 설정된 각도로 하나 이상의 기계식 또는 근접 스위치를 작동시키는 모양의 캠을 사용합니다. 출력은 개별적인 켜짐/꺼짐 신호입니다.

다음과 같은 경우에 이 옵션을 선택하십시오.

• 기계에는 홈, 이동-끝-또는 영역 감지만 필요합니다.
• 컨트롤러에는 디지털 입력이 있으며 지속적인 각도 데이터가 필요하지 않습니다.
• 예산과 단순성이 해결책보다 중요합니다.

컨트롤러가 스위치 트립 지점 외부의 각도 데이터를 필요로 하거나 시운전에 재프로그래밍 가능한 설정점이 필요한 경우에는 이 옵션을 선택하지 마십시오. 캠이 절단되면 캠을 다시 가공하지 않는 한 트립 각도가 고정됩니다.

전위차계-기반 피드백

회전식 전위차계는 정의된 각도 범위에 걸쳐 지속적인 아날로그 피드백을 제공합니다. 출력은 일반적으로 대부분의 PLC 및 기계 컨트롤러가 아날로그 입력 모듈을 통해 직접 읽을 수 있는 전압, 저항 또는 전류 루프 신호입니다.

전위차계 피드백은 기본 크레인 스윙 디스플레이, 운전자 각도 표시, 조이스틱{0}}스타일 장비, 건조한 실내 환경의 저렴한 각도 피드백과 같은 애플리케이션에 적합합니다.- 많은 디자인이 제한된 범위(종종 360도 미만)를 다루므로 지정하기 전에 사용 가능한 각도 범위를 확인하십시오.

세 가지 절충안을 염두에 두세요-. 와이퍼 접점은 시간이 지남에 따라 마모되며, 특히 사이클 수가 많은 경우 마모됩니다. 전기적으로 잡음이 많은 환경에서 긴 아날로그를 실행하려면 판독값을 깨끗하게 유지하기 위해 차폐 케이블과 세심한 접지가 필요합니다. 원시 출력을 공학 단위로 매핑하려면 교정이 필요합니다. 진동, 습기 및 EMI가 있는 실외 모바일 장비의 경우 일반적으로 인코더가 내구성이 더 좋습니다.

인코더{0}}기반 피드백

인코더는 회전을 디지털 데이터로 변환합니다. 컨트롤러에 반복 가능한 각도 값, 프로그래밍 가능한 제한 또는 네트워크 통신이 필요할 때 올바른 선택입니다. 인코더는 두 가지 주요 제품군으로 나뉩니다.

• 증분 인코더샤프트가 회전함에 따라 펄스(A, B 및 종종 Z 인덱스)를 출력합니다. 상대 동작을 제공하며 절대 기준을 설정하기 위해 전원을 켤 때마다 홈 루틴이 필요합니다.- 속도 감지, 동작 동기화 및 시작 시 홈에 연결되는 애플리케이션에 적합합니다.
• 절대 인코더전원 사이클을 통해 유지되는 모든 각도 위치에 대해 고유한 디지털 값을 출력합니다. 단일-회전 버전은 0~360도를 커버합니다. 다-회전 버전도 완전한 회전 횟수를 계산합니다. 장비가 전원을 켠 직후 위치를 알아야 하는 경우 절대값을 선택합니다. 이는 크레인, 텔레스코픽 붐 및 실외 이동식 기계에서 흔히 발생합니다.

모바일 및 차량{0}} 기반 장비의 경우 절대 인코더CANopen또는SAE J1939출력은 기존 차량 네트워크에 깔끔하게 통합됩니다. CANopen은 산업 자동화에 더 널리 사용되는 반면, J1939는 중장비 모바일 장비, 농업 기계 및 건설 차량을 지배합니다. 잘못된 프로토콜을 선택하면 통합이 복잡해지는 것이 아닙니다. 컨트롤러를 강제로 교체할 수 있습니다.

슬립 링 위치 센서의 일반적인 응용 분야

크레인 및 리프팅 장비

회전 상부구조에는 지속적인 동력 전달과 회전각 피드백이 모두 필요하기 때문에 크레인은 가장 큰 용량의 애플리케이션 중 하나입니다.{0}} 절대 인코더가 통합된 슬립 링은 일반적으로 선회 링 중앙에 위치하며 동일한 수직 축을 공유합니다. 위치 신호는 부하 모멘트 표시기, -충돌 방지 구역 및 운전자 HMI에 신호를 보냅니다. 전용위치 피드백이 있는 크레인 슬립 링일반적으로 고전류 전력 회로, 저-전압 제어 및 인코더 출력을 하나의 하우징에 결합합니다. 실외 설치, 진동, 온도 변화 및 케이블 출구 방향 모두가 설계에 영향을 미칩니다.

로터리 테이블, 인덱싱 및 조립 셀

회전식 인덱싱 플랫폼에는 정확한 정지 위치가 필요합니다. 캠 스위치는 대략적인 홈 펄스에 충분할 수 있지만 절대 인코더는 프레스, 용접 또는 픽{2}}및 배치 시퀀스를 실행하기 전에 컨트롤러가 활성 스테이션을 확인해야 하는 다중 스테이션 테이블에 대한 실용적인 선택입니다.자동화된 생산 라인에서 안정적인 슬립 링 성능인코더 선택 자체만큼 신호 무결성에 따라 달라집니다.

공중 플랫폼, 텔레핸들러 및 건설 장비

붐, 바스켓 및 터릿{0}}이동식 기계에 장착된 부착물은 일반적으로 CAN- 기반 제어 아키텍처에서 실행됩니다. J1939 앱솔루트 엔코더가 포함된 통합 슬립 링은 차량 네트워크에 자연스럽게 들어맞으며 안전한 작업 범위 계산을 제공하고 운전자 디스플레이에 방향을 보고합니다. 많은작업 플랫폼 승강용 슬립 링바로 이러한 이유로 다중 회전 절대 인코더가 지정됩니다.

포장, 권취 및 충전 라인

절단, 채우기, 라벨링 또는 포장 주기와 동기화하려면 반복 가능한 각도 참조가 필요합니다. 증분 인코더는 시작 시 라인이 홈에 있을 때 잘 작동합니다. 절대형 엔코더는 원점 복귀 루틴을 피하고 정지 후 더 빠르게 복구합니다.

해양, 해양 및 실외 유틸리티 장비

염수 분무, 세척, UV 노출 및 지속적인 진동으로 인해 더 높은 IP 등급, 밀봉된 커넥터, 내부식성{0}}하우징 및 접점 닦기에 의존하지 않는 위치 피드백 기술 등 설계 선택이 더욱 까다로워졌습니다. 다음을 참조하세요.IEC IP 등급 표준주택 보호 수준을 실제 운영 환경과 일치시킬 때.

올바른 슬립 링 위치 센서를 선택하는 방법

1. 컨트롤러가 알아야 할 사항 정의

센서 카탈로그가 아닌 제어 로직에서 시작하십시오. 질문하십시오: 기계는 원점에 도달했다는 것만 알면 되나요? 아니면 회전 중 어느 곳에서든 각도가 필요합니까? 전원을 켜는 즉시 위치를 알아야 합니까-? 이 기능은 안전 영역을 지원합니까, 아니면 운영자 디스플레이만 지원합니까? 다른 매개변수를 논의하기 전에 스위치, 전위차계, 증분형 인코더 또는 절대형 인코더에 대한 답을 제시합니다.

2. 출력을 컨트롤러에 일치시킵니다.

피드백 요소는 컨트롤러의 언어를 말해야 합니다. 확인하다:

• 전압 레벨 및 신호 유형(디지털 입력, 아날로그 입력, 엔코더 카운터, 필드버스 포트)
• 디지털인 경우 프로토콜(CANopen, J1939, SSI, Modbus, EtherCAT)
• 회전당 비트 수 및 절대 다중 회전에 대한 회전 수를 포함한 분해능-
• 케이블 유형, 차폐 및 최대 길이

3. 정확도, 분해능 및 반복성 지정

정확도는 판독값이 실제 각도에 얼마나 가까운지를 나타냅니다. 해상도는 출력이 나타낼 수 있는 가장 작은 증분입니다. 반복성은 동일한 물리적 각도가 여러 사이클 후에 동일한 판독값을 생성하는지 여부입니다. 부하 모니터링, 충돌 방지,{3}}인덱싱의 경우 절대 정확도보다 반복성이 더 중요합니다. 기본 각도 표시의 경우 더 낮은 해상도도 허용됩니다.

4. 기계식 엔벨로프 및 장착 확인

피드백 요소는 어셈블리 설치 공간을 변경합니다. 확인하다:

• 사용 가능한 높이, 외경 및 관통-보어
• 샤프트 또는 중공{0}}보어 크기 및 회전축에 대한 동심도
• 케이블 또는 커넥터 출구 방향(축 방향, 방사형)
• RPM 단위의 최대 회전 속도
• 장착 위치의 진동 및 충격 수준
• 점검 및 교체를 위한 서비스 이용

회전축에 대한 잘못된 정렬은 특히 개조 설치에서 조기 마모 및 잡음 신호의 빈번한 원인입니다.

5. 운영 환경에 맞춰라

환경 사양에 따라 하우징, 밀봉 및 재료 선택이 결정됩니다. 먼지, 오일 미스트, 작동유 비말, 염수 분무, 세척 압력, 주변 온도 범위, 응결, UV 노출 및 진동을 고려하십시오. 실내 IP54 설계는 실외 크레인 설치 이후에는 유지되지 않습니다. 해양 환경에서는 일반적으로 최소 IP66, 밀폐형 커넥터 및 부식-방지 패스너가 필요합니다.

6. 유지보수 및 서비스 수명 계획

브러시-접점 슬립 링과 와이퍼- 스타일 전위차계는 주기와 전류에 따라 달라지는 마모 특성을 갖습니다. 비접촉식 인코더는 일반적으로 정기 검사만 필요합니다. 가동 중지 시간이 많이 소요되는 기계의 경우 빠른 브러시 교체, 접근 가능한 커넥터 및 예측 가능한 유지 관리 기간을 지원하는 설계를 선호합니다.

피해야 할 일반적인 실수

제어 요구 사항 이전에 센서 선택

많은 사양은 컨트롤러가 데이터로 수행할 작업을 누군가가 확인하기 전에 "인코더가 필요합니다"로 시작됩니다. 먼저 제어 기능을 정의하십시오. 센서 유형은 다음과 같습니다.

프로토콜 호환성 무시

잘못된 프로토콜을 사용하는 절대형 인코더는 인코더나 컨트롤러를 교체할 때까지 쓸모가 없습니다. J1939 차량 네트워크의 CANopen에는 게이트웨이가 필요합니다. 항상 프로토콜, 전송 속도, 주소 범위 및 종료를 확인하십시오.

환경을 과소평가하다

실외 이동 장비, 해양 크레인 및 세척 식품 기계는 모두 처음부터 환경 보호 설계가 필요합니다. 실제로 씰이나 보조 엔클로저를 추가하면 적절하게 씰링된 어셈블리의 신뢰성이 거의 일치하지 않습니다. 사이의 선택표준 및 맞춤형 슬립 링종종 환경 요구 사항이 카탈로그 등급을 초과하는지 여부에 따라 결정됩니다.

위치 피드백을 나중에 고려하기

슬립 링과 위치 센서를 별도로 공급하고 나중에 조립하는 경우 장착 공차, 케이블 라우팅 및 회로 절연이 문제가 되는 경우가 많습니다. 통합 설계는 동축 정렬 문제를 방지하고 BOM을 단축합니다.

단가만으로 최적화

가장 저렴한 피드백 방법이 총 비용이 가장 낮은 경우는 거의 없습니다. 지속적인 실외 사용에서 18개월마다 마모되는 전위차계는 전체 장비 수명 동안 등급이 지정된 밀봉된 절대 인코더보다 가동 중지 시간 및 교체 비용이 더 높습니다.

맞춤형 슬립 링 위치 센서는 언제 필요합니까?

A 위치 센서가 통합된 맞춤형 슬립 링일반적으로 다음 중 하나 이상이 적용될 때 정당화됩니다.

• 설치 공간이 좁고 표준 카탈로그 공간이 회전 중심에 맞지 않습니다.
• 하나의 하우징에 혼합 회로가 필요함: 고전류 전력, 저-전압 제어, 이더넷 및 CAN이 동일한 어셈블리에 포함됨
• 제어 시스템에는 특정 프로토콜(CANopen, J1939, EtherCAT) 또는 비표준 해상도가-필요합니다.
• 카탈로그 등급을 초과하는 작동 환경(높은 IP, 염수 분무, 진동 등급, 극한 온도)
• 기계적 인터페이스가-표준이 아닙니다(특수 플랜지, 보어 크기, 샤프트, 커넥터 또는 케이블 출구).
• 위치 피드백은 문서화된 요구사항과 함께 기계 안전 또는 영역{0}} 제어 기능을 지원합니다.

결론

슬립 링 위치 센서를 사용하면 회전 장비가 하나의 회전 인터페이스를 통해 두 가지 작업을 수행할 수 있습니다. 즉, 회로 연결을 유지하고 회전 구조물의 위치를 ​​보고합니다. 올바른 디자인을 선택하는 것은 센서 유형이 아닌 제어 기능에서 시작됩니다.

컨트롤러에 홈 또는 제한 신호만 필요한 경우 캠 플레이트와 스위치가 올바른 도구입니다. 작업자 디스플레이에 연속적이지만 까다롭지 않은 각도가 필요한 경우 전위차계를 사용할 수 있습니다. 특히 실외 또는 모바일 장비에서 반복 가능하고 네트워크{2}}지원, 전원{3}}켜기{4}}인식 각도 데이터가 필요한 경우 CANopen 또는 J1939를 통한 절대형 인코더가 실용적인 선택입니다.

사양을 확정하기 전에 컨트롤러 인터페이스, 회전 센터의 기계적 한계, 전체 환경 프로필을 확인하세요. 표준 카탈로그 옵션이 응용 분야와 일치하지 않는 경우 일반적으로 통합 맞춤형 조립이 기존 슬립 링에 별도의 센서를 볼트로 고정하는 것보다 더 빠르고 안정적입니다. 다음 단계는 슬립 링 엔지니어링 팀과 함께 회로 목록, 컨트롤러 인터페이스 및 장착 도면을 검토하고 요구 사항을 실행 가능한 설계로 변환하는 것입니다.