Guia de codificadores industriais de substituição para reparações

Um Encoder pode parecer um pequeno componente num motor, transportador, fuso ou atuador. Quando falha, o resultado pode ser uma máquina parada, perda da referência de posição, controlo de velocidade instável ou uma falha do variador que não desaparece. Este guia sobre encoders industriais de substituição centra-se nos detalhes que determinam se uma substituição permitirá colocar o equipamento novamente em serviço ou criará um novo problema de diagnóstico.

O número de peça é o melhor ponto de partida, especialmente em equipamentos OEM. No entanto, quando o Encoder original está obsoleto, indisponível ou tem uma etiqueta ilegível, as equipas de manutenção precisam de identificar o Encoder pela sua função, saída elétrica, compatibilidade mecânica e ambiente de funcionamento. Corresponder apenas ao formato do corpo ou ao conector não é suficiente.

Comece pela função do Encoder na máquina

Antes de comparar especificações, determine o que o Encoder comunica ao sistema de controlo. Os encoders incrementais comunicam o movimento através de sequências de impulsos. São normalmente utilizados para realimentação da velocidade do motor, acompanhamento da posição de transportadores, sistemas de corte por comprimento e controlo geral do movimento. Uma unidade incremental típica fornece os canais A e B, frequentemente com um impulso de índice Z para uma referência por rotação.

Os encoders absolutos comunicam um valor de posição definido. Dependendo do tipo de Encoder e da arquitetura de controlo, a máquina pode ler a posição depois de a alimentação ser restabelecida sem executar uma sequência completa de referenciação. São comuns em eixos servo, mesas rotativas, máquinas de embalagem, sistemas de gruas e equipamentos em que a perda de posição provoca tempos de preparação adicionais ou problemas de segurança.

Esta distinção não é opcional. Regra geral, um Encoder incremental não pode substituir um modelo absoluto, mesmo que ambos tenham o mesmo diâmetro de eixo e conector. O variador, PLC, controlador de movimento ou software da máquina tem de suportar o formato de realimentação fornecido pela substituição.

Determine também se o Encoder está montado diretamente num motor, acoplado a um eixo da máquina, integrado num servomotor ou instalado como dispositivo de realimentação separado. Os encoders integrados em motores podem utilizar protocolos de realimentação e atribuições de pinos do conector específicos do fabricante. Nestes casos, um número de peça exato ou uma referência cruzada verificada é normalmente a opção mais segura.

Compatibilize a realimentação elétrica antes da caixa

A compatibilidade elétrica é onde muitas tentativas de substituição falham. Registe todas as marcações do Encoder antigo, do cabo, do conector, do manual do variador e do esquema elétrico antes de efetuar a encomenda. Uma fotografia da placa de características e do conector é útil, mas as informações devem ser verificadas face à aplicação.

Tipo de saída e formato do sinal

Os encoders incrementais podem utilizar saídas TTL, HTL, push-pull, coletor aberto, driver de linha ou seno/cosseno. Estes termos descrevem a forma como o Encoder envia os sinais e o que o equipamento recetor espera. Um controlador concebido para sinais diferenciais de um driver de linha pode rejeitar uma substituição de sinal simples ou ficar suscetível a ruído elétrico num cabo comprido.

Os encoders absolutos acrescentam outro nível de compatibilidade. As interfaces comuns incluem SSI, BiSS, CANopen, PROFIBUS, DeviceNet, EtherNet/IP e formatos série específicos do fabricante. A designação da interface, por si só, pode não ser suficiente. A resolução, a estrutura do quadro de dados, os requisitos do relógio e os parâmetros programados também podem afetar o funcionamento.

Não parta do princípio de que um cabo adaptador transforma um tipo de realimentação incompatível num tipo compatível. Pode alterar a geometria do conector, mas não altera o protocolo do Encoder nem os circuitos de saída.

Resolução e método de contagem

No caso de um modelo incremental, confirme os impulsos por rotação, frequentemente indicados como PPR ou CPR. O sistema de controlo pode contar as transições dos sinais em vez dos impulsos, pelo que mudar de 1.024 PPR para 2.048 PPR pode alterar significativamente a velocidade e a posição calculadas. Uma substituição com maior resolução não é automaticamente melhor se o variador ou PLC estiver configurado para o valor original.

Nos modelos absolutos, verifique a resolução de uma rotação, a gama multirrotação, o tipo de código, quando aplicável, e se o sistema necessita de retenção da posição multirrotação com bateria ou baseada em engrenagens. A máquina pode parecer funcionar normalmente após a instalação e, ainda assim, perder a referência de coordenadas durante um ciclo de alimentação se este requisito não for considerado.

Tensão de alimentação, atribuição de pinos e conector

Verifique a tensão de alimentação do Encoder e o intervalo permitido. As unidades industriais comuns podem utilizar 5 VCC, 10 a 30 VCC ou outro valor especificado. Fornecer 24 VCC a um Encoder de 5 VCC pode destruí-lo imediatamente. Por outro lado, um dispositivo de saída de 24 VCC pode não comunicar corretamente com uma entrada de controlo de 5 VCC.

A atribuição de pinos é tão importante como o tipo de conector. Dois encoders com o mesmo conector circular podem atribuir a alimentação, o comum, A, B, Z, os sinais complementares, a blindagem e as linhas de dados a pinos diferentes. Confirme o desenho do fabricante ou a documentação de aplicação validada antes de alimentar a substituição.

Confirme o encaixe mecânico e a transmissão do movimento

Depois de estabelecer os requisitos elétricos, compare a instalação física. Meça o eixo ou o furo em vez de se basear numa estimativa. Alguns milésimos de polegada podem fazer a diferença entre um encaixe correto e um acoplamento solto, um eixo danificado ou um problema de montagem.

Identifique se o Encoder é de eixo maciço, eixo oco, furo passante ou eixo oco cego. Registe o diâmetro do eixo, a carga admissível do eixo, a flange de montagem, a circunferência dos parafusos, o diâmetro do corpo, a profundidade face a face e a orientação do conector. A direção de saída do cabo pode ser importante em máquinas com pouco espaço, onde um conector reto pode interferir com uma proteção ou com a estrutura do motor.

Os acoplamentos requerem atenção. Um acoplamento flexível destina-se a compensar um desalinhamento limitado, não uma excentricidade excessiva do eixo ou uma montagem incorreta. Uma carga radial ou axial excessiva pode reduzir a vida útil dos rolamentos e provocar erros de realimentação intermitentes antes de o Encoder falhar completamente. Se o Encoder original falhar repetidamente, inspecione o acoplamento, o estado dos rolamentos do motor, o alinhamento do eixo e a fonte de vibração, em vez de considerar o Encoder como o único problema.

Em aplicações com transportadores e manuseamento de telas, confirme se o Encoder é acionado por uma roda de medição, corrente, engrenagem ou ligação direta ao eixo. Uma substituição pode ser eletricamente compatível, mas exigir um suporte de montagem ou adaptador de eixo diferente para manter a relação original e a estabilidade mecânica.

Tenha em conta o ambiente da instalação

Os encoders industriais são selecionados para mais do que a realimentação do movimento. A classe de proteção da caixa, o intervalo de temperatura, o tipo de vedação, a construção do cabo e a resistência à vibração podem determinar a vida útil no terreno.

Uma área sujeita a lavagem pode exigir uma caixa com a classe IP adequada, um sistema de conectores vedados e uma bainha de cabo resistente aos produtos químicos de limpeza. Uma siderurgia, fundição ou instalação exterior pode necessitar de uma maior capacidade de resistência à temperatura e de proteção contra pó, carepa, humidade ou ciclos térmicos. Num ambiente com muito ruído, um cabo blindado e uma sinalização diferencial podem ser tão críticos como o próprio Encoder.

As localizações perigosas exigem cuidados adicionais. Um Encoder normal não deve ser instalado numa área que exija uma aprovação específica para locais perigosos. Verifique a classificação do local e os requisitos do equipamento com os responsáveis pela engenharia e segurança.

Utilize um processo disciplinado para encoders obsoletos

As máquinas antigas contêm frequentemente encoders de famílias de produtos descontinuadas. A peça original pode já não estar disponível através dos canais de distribuição habituais, mas isso não significa que seja necessário redesenhar imediatamente a máquina. O inventário usado, excedentário e obsoleto pode fornecer uma substituição direta quando as especificações e o estado são devidamente verificados.

Para uma peça obsoleta, reúna o número completo do fabricante, o código de revisão, o código de data, o modelo do motor, o modelo do variador e o número de série da máquina. Os sufixos de revisão podem ser importantes. Um Encoder quase idêntico pode ter uma resolução diferente, uma ranhura de orientação do conector diferente, uma definição de firmware diferente ou um protocolo de realimentação diferente.

Quando não for possível encontrar uma unidade exata, compare os candidatos pela seguinte ordem: tipo de realimentação e interface, requisitos elétricos, resolução, atribuição de pinos, dimensões do eixo e da montagem e, por fim, classe ambiental. Por vezes, é possível conceber uma modificação mecânica. Uma interface incompatível, normalmente, não pode ser resolvida com um suporte.

Used Industrial Parts apoia as equipas de manutenção e aprovisionamento na aquisição de componentes industriais novos, usados e obsoletos quando é difícil localizar o equipamento original. No caso de ativos de produção críticos, confirme a disponibilidade antecipadamente e considere manter uma unidade sobresselente verificada assim que a substituição correta for identificada.

Teste antes de devolver a máquina à produção

A instalação deve terminar com mais do que a eliminação de um código de falha. Com a alimentação isolada, inspecione o encaixe do conector, o encaminhamento do cabo, a terminação da blindagem, a segurança do acoplamento e a folga ao longo de toda a amplitude de movimento da máquina. Restabeleça a alimentação e confirme que o sistema de controlo reconhece o dispositivo de realimentação sem alarmes inesperados.

Opere primeiro a máquina a baixa velocidade. Verifique o sentido, a indicação da velocidade, a contagem da posição, o comportamento durante a referenciação e a repetibilidade. Num eixo servo, observe o erro de seguimento e confirme que o eixo não deriva, não inverte inesperadamente o sentido nem dispara uma falha durante a aceleração. Num transportador ou numa linha de processo, compare as medições derivadas do Encoder com uma referência conhecida.

Se um Encoder funcionar apenas a baixa velocidade ou apresentar falhas durante o funcionamento, procure além da peça de substituição. Conectores soltos, condutores de cabos danificados, má ligação à terra, interferência elétrica, parâmetros incorretos do variador e vibração mecânica podem produzir sintomas semelhantes aos de uma falha do Encoder.

Uma substituição de Encoder é bem-sucedida quando a máquina recebe a mesma realimentação utilizável que foi concebida para interpretar, nas condições reais de funcionamento. Dedique algum tempo adicional a verificar esses detalhes antes de efetuar a encomenda. Esse esforço é normalmente muito menos dispendioso do que uma segunda paragem.