KOYO D4-RSDC是光洋电子(KOYO ELECTRONICS)旗下的一款高性能、工业级多圈绝对式旋转编码器。该编码器采用坚固的金属外壳和创新的齿轮传动计数机构,能够在单圈内提供高分辨率位置信息的同时,精确记录多达4096圈的旋转圈数,以其卓越的长期稳定性、抗冲击性和宽温工作能力,成为重型机械、自动化设备及伺服系统中实现绝对位置反馈和长行程定位的核心传感器。
应用场景:
在一座全自动化的智能立体仓库中,负责提取货物的堆垛机需在数十米高的货架间快速、精准地水平移动与垂直升降。传统的增量编码器一旦断电,位置信息即丢失,系统重启后必须执行耗时的回零操作,严重影响出入库效率。而采用KOYO D4-RSDC绝对式多圈编码器后,问题迎刃而解。该编码器直接安装在堆垛机的行走和提升电机轴上。无论设备运行到何处,即使在突发断电后重启,控制系统也能瞬间从D4-RSDC读取到唯一的、包含圈数和单圈位置的绝对编码值(如“第1523圈,圈内位置289°”),堆垛机能立即恢复作业,无需任何寻参或回零过程。其IP67的高防护等级和强大的抗振动能力,确保了在仓库内部频繁启停、振动明显的环境下长期可靠运行,将设备的平均故障间隔时间(MTBF)提升了数倍,保障了物流中心7x24小时不间断运营。
核心参数速览:
主要参数 | 数值/说明 |
|---|
产品型号 | D4-RSDC |
制造商 | KOYO ELECTRONICS |
产品类别 | 绝对式多圈旋转编码器 |
分辨率(单圈) | 13位(8192脉冲/圈) |
圈数记忆范围 | 12位(4096圈) |
输出信号类型 | 绝对值串行输出(典型为SSI - Synchronous Serial Interface) |
供电电压 | 5 VDC ±5%, 或 10-30 VDC(根据具体型号后缀) |
最大响应频率 | 1 MHz(SSI时钟频率) |
最大机械转速 | 5000 rpm |
启动力矩 | ≤ 0.01 N·m(典型值,低阻力) |
轴承载荷 | 径向:50 N, 轴向:25 N(高机械强度) |
轴径 | 6 mm(标准实心轴,带平键槽) |
防护等级 | IP67(防尘防水,可承受短暂浸泡) |
工作温度范围 | -10°C 至 +80°C(标准型), 可选 -40°C 至 +85°C 宽温型 |
抗振动/抗冲击 | 10-500 Hz, 100 m/s² / 1000 m/s², 11 ms |
电气连接 | 航空插头或电缆出线型可选 |
机械安装 | 法兰安装, 标准型符合IEC标准 |
技术原理与创新价值:
KOYO D4-RSDC的卓越性能源于其巧妙结合了光学单圈测量与机械齿轮传动的多圈计数技术,提供了断电不丢失的绝对位置信息。
创新点1:光学单圈高分辨率与齿轮机械多圈计数
在单圈测量上,它采用高精度光学码盘和光电传感技术,实现13位(8192步)的精细角度分割。在多圈计数上,其核心创新在于内置了一套精密的减速齿轮系。当编码器轴旋转时,通过齿轮传动驱动一个独立的“圈数计数码盘”。这套纯机械结构无需电池,通过检测齿轮系的角位置即可唯一确定总旋转圈数(最高4096圈)。这种“光电+齿轮”的混合设计,既保证了单圈的高分辨率,又实现了多圈数据的断电永久记忆,且无电池寿命担忧。
创新点2:坚固的机械结构与卓越的环境耐受性
针对工业现场的严苛环境,D4-RSDC采用全金属外壳(压铸铝或不锈钢),轴系采用高质量轴承,使其能够承受高径向和轴向负载,以及强烈的振动与冲击。高等级的密封设计(IP67)确保内部精密的光学元件和齿轮系完全免受灰尘、油污和水的侵蚀,使其可直接应用于机床、户外工程机械、食品饮料设备等潮湿、多尘或需冲洗的场合。
创新点3:高速串行接口与强抗干扰能力
其标配的SSI(同步串行接口)输出方式,通过一根电缆(包含电源、时钟和数据线)即可高速传输完整的绝对位置数据(单圈+多圈),接线简洁,抗干扰能力强于并行输出。SSI协议具有确定的传输延迟,非常适合与PLC、运动控制器等进行高速、可靠的实时通信。此外,其电路设计和电缆屏蔽优化了电磁兼容性(EMC),能在强电磁干扰的工业环境中稳定工作。
应用案例与行业价值:
案例:大型港口集装箱岸桥起重机大车行走定位
在现代化集装箱码头,岸桥起重机需要在数百米长的轨道上精确定位,以便其吊具能对正集装箱船上的每一个贝位(Bay)。大车行走的绝对位置反馈至关重要。
应用流程: 在岸桥大车的每个驱动单元上,安装KOYO D4-RSDC绝对式多圈编码器,与行走电机通过联轴器连接。编码器实时测量电机的旋转圈数和角度,通过传动比换算成大车的绝对行走距离。
带来的改进: 系统上电后立即获得大车的精确位置,无需进行漫长的从端点到端点的寻零运行。在自动作业模式下,D4-RSDC提供的高精度、高更新率的绝对位置信号,使大车能够快速、平滑且精准地移动到目标贝位,定位精度可达±5毫米。码头运营方反馈:“改用D4-RSDC绝对编码器后,我们岸桥的每个作业循环平均节省了15-20秒的定位时间,单机作业效率提升显著。更重要的是,它彻底解决了因意外断电或干扰导致的位置丢失问题,系统可靠性和自动化水平达到了新的高度。”


相关产品组合方案:
为构建完整的位置反馈系统,KOYO D4-RSDC可与以下产品协同工作:
KOYO TRD系列增量式编码器:如TRD-2K系列,适用于成本敏感、无需绝对位置或可接受回零操作的应用场景。
KOYO 信号转换模块:如EX系列信号转换器,可将D4-RSDC的SSI信号转换为Profibus-DP, EtherNet/IP, DeviceNet等主流现场总线协议,方便集成到不同品牌的PLC系统中。
伺服驱动器与电机:与支持绝对位置反馈的伺服驱动器(如安川、三菱、松下等品牌)配套使用,构成完整的全闭环绝对位置伺服系统。
弹性联轴器与安装支架:高质量的弹性联轴器用于补偿电机轴与编码器轴之间的对中误差,专用安装支架确保编码器稳固安装,防止振动影响。
KOYO RCM系列旋转变压器:适用于极端高温、高振动、强电磁干扰的场合(如电动汽车电机、钢铁轧机),作为另一种形式的绝对位置传感器。
PLC高速计数模块或定位模块:如西门子S7-1500的高速计数器模块或三菱FX系列的定位模块,用于直接读取和处理D4-RSDC的SSI数据。
备用手摇脉冲发生器(手轮):在设备调试或手动模式下,可与控制系统配合使用,但由D4-RSDC提供最终的绝对位置基准。
安装维护与全周期支持:
KOYO D4-RSDC采用标准的法兰式安装,安装时需确保电机轴与编码器轴的对中精度,并使用合适的联轴器以吸收偏差和振动,这是保证其长寿命和高精度的关键。电气连接需按照说明书正确接线,并做好电缆的固定和防护。
日常维护量极小,主要需定期检查外壳的物理完整性、连接器的紧固情况以及电缆有无磨损。其非接触式光学和机械齿轮设计,基本免除了内部维护的需要。