Absolut oder inkrementell, optisch oder magnetisch.

Lineargeber überwachen lineare Bewegungen und liefern Positionsrückmeldungen in Form elektrischer Signale. In servogetriebenen Systemen liefern Lineargeber die genaue Position der Last, typischerweise zusätzlich zur Geschwindigkeits- und Richtungsrückmeldung des Drehgebers des Motors. Bei Schrittmotorsystemen, die typischerweise im offenen Regelkreis ohne Positionsrückmeldung arbeiten, erhöht ein zusätzlicher Lineargeber die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Positionierungssystems ohne die Kosten und Komplexität eines Servomotors.

Feedback: Absolut oder inkrementell

Bei der Auswahl eines Lineargebers ist zunächst zu berücksichtigen, welche Art von Rückmeldung für die Anwendung erforderlich ist – absolut oder inkrementell. Absolutgeber weisen jeder Position einen eindeutigen digitalen Wert zu, wodurch sie auch bei Stromausfall präzise Positionsinformationen liefern.

Inkrementalgeber erzeugen eine bestimmte Anzahl von Impulsen pro Wegeinheit und zählen diese Impulse während der Lastbewegung. Da sie lediglich Impulse zählen, verlieren Inkrementalgeber ihre Positionsreferenz, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird. Um die tatsächliche Position der Last beim Start oder Neustart zu bestimmen, ist eine Referenzfahrt erforderlich. Das bedeutet, dass der Sensor (und die Last) zu einer Referenzposition verfahren müssen und von dort aus mit der Positionsbestimmung der Last beginnen kann. Bedenken Sie, dass eine Referenzfahrt aus Zeit- und Produktivitätsgründen unerwünscht sein kann, auch wenn die tatsächliche Position der Last beim Start oder Neustart unkritisch ist. Dies ist besonders wichtig bei Anwendungen mit langen Hüben und langsamen Geschwindigkeiten, wie z. B. Werkzeugmaschinen, bei denen die Referenzfahrt ein zeitaufwändiger Prozess sein kann.

Die Ausgabe von Absolut- und Inkrementalgebern unterscheidet sich und ist auch bei der Integration in die Systemsteuerung zu berücksichtigen. Absolute Lineargeber erzeugen ein digitales Ausgangssignal (ein „Wort“), das die tatsächliche Position der Einheit angibt. Die Auflösung eines Absolutgebers wird durch die Anzahl der Bits im Wort bestimmt.

Inkrementalgeber erzeugen einen Quadraturausgang mit zwei um 90 Grad phasenverschobenen Kanälen. (Der Zweikanalausgang ermöglicht die Überwachung von Position und Richtung. Wird nur die Position benötigt, wird nur ein Kanal verwendet.) Einige Inkrementalgeber erzeugen einen dritten Kanal mit einem einzelnen Impuls, der als Index- oder Referenzposition für die Referenzfahrt dient. Die Anzahl der Impulse pro Distanz (Zoll oder Millimeter) bestimmt die Auflösung eines Inkrementalgebers. Die Auflösung kann jedoch verdoppelt werden, indem sowohl die Vorder- als auch die Rückflanke des Impulses eines Kanals gezählt werden, oder vervierfacht werden, indem die Vorder- und Rückflanken der Impulse beider Kanäle gezählt werden.

Technologie: Optisch oder magnetisch

Nachdem die Entscheidung für inkrementelles oder absolutes Feedback gefallen ist, stellt sich die Frage, ob die Sensortechnologie optisch oder magnetisch sein soll. Während optische Encoder bisher die einzige Option für Auflösungen unter 5 Mikrometern waren, ermöglichen Verbesserungen in der magnetischen Maßstabtechnologie nun Auflösungen bis zu 1 Mikrometer.

Optische Encoder verwenden eine Lichtquelle und einen Fotodetektor zur Positionsbestimmung. Durch die Verwendung von Licht reagieren sie jedoch empfindlich auf Schmutz und Ablagerungen, die das Signal stören können. Die Leistung optischer Encoder wird stark vom Abstand zwischen Sensor und Maßstab beeinflusst. Dieser muss korrekt eingestellt und eingehalten werden, um die Signalintegrität nicht zu beeinträchtigen. Daher ist eine sorgfältige Montage erforderlich und Stöße und Vibrationen sind zu vermeiden.

Magnetische Encoder verwenden einen magnetischen Lesekopf und eine magnetische Skala zur Positionsbestimmung. Im Gegensatz zu optischen Encodern sind magnetische Encoder weitgehend unempfindlich gegenüber Schmutz, Ablagerungen oder Flüssigkeiten. Stöße und Vibrationen beeinträchtigen magnetische Encoder ebenfalls weniger. Sie reagieren jedoch empfindlich auf magnetische Partikel wie Stahl oder Eisen, da diese das Magnetfeld stören können.

Obwohl Linearencoder oft als Zusatzkomponente eines Systems eingesetzt werden, überwiegen ihre Vorteile oft den zusätzlichen Arbeitsaufwand und die Kosten. Beispielsweise kann bei Kugelumlaufspindeln mit Linearencoder eine Spindel mit geringerer Genauigkeit gewählt werden, da die Steuerung durch die Rückmeldung des Encoders die durch die Spindel verursachten Positionierungsfehler kompensieren kann.