Materiály
Kódové kotouče z PC (polykarbonátu): kam se hodí plastové kotouče
Kódové kotouče z PC (polykarbonátu) jsou lehké, nesnadno se rozbijí a jsou levné, takže se hodí pro velkosériovou výrobu. Jejich součinitel teplotní roztažnosti je však asi 7–8krát vyšší než u sodnovápenatého skla a teplotní odolností ani přesností sklo nedosahují. Článek na výpočtových příkladech vysvětluje přednosti a slabiny PC kotoučů a to, kam se hodí a kam ne.
Když rozeberete malý snímač v tiskárně, často najdete tenký a lehký plastový kotouč. Na rozdíl od skleněného kotouče se nebojí pádu a je levný – v přesných servomotorech ho přesto téměř neuvidíte. Kam se PC kotouč hodí, závisí na povaze samotného materiálu.
Co je PC kotouč
PC, tedy polykarbonát, je průhledný a houževnatý konstrukční plast. PC kotouče pracují většinou v průchozím světle: substrát světlo propouští, vzor na kotouči ho stíní – princip snímání je stejný jako u skleněných kotoučů.
Přednosti: lehký, odolný proti pádu, levný
- Lehký: plast je lehčí než sklo a kotouč má malý moment setrvačnosti, což je výhodné pro malé motory a zařízení s nízkým výkonem.
- Nesnadno se rozbije: PC je houževnatý a při pádu či nárazu se snadno nerozbije ani se mu nevylomí hrana (obrázek 1 nahoře). Menší jsou i ztráty při přepravě a montáži.
- Nízká cena: vhodný pro velkosériovou nízkonákladovou výrobu s výhodou v ceně za kus.
Slabina 1: velká teplotní roztažnost
Součinitel délkové teplotní roztažnosti PC je asi 65–70 ×10⁻⁶/K, u sodnovápenatého skla asi 9 a u borosilikátového skla asi 3,3. Změna poloměru na poloměru 20 mm při zvýšení teploty o 60 K:
| Materiál | Změna poloměru |
|---|---|
| Borosilikátové sklo | asi 4,0 μm |
| Sodnovápenaté sklo | asi 10,8 μm |
| Nerezová ocel | asi 19,2 μm |
| PC (počítáno se 70) | asi 84 μm |
Roztahuje-li se kotouč rovnoměrně, úhlové polohy rysek se nemění. Problémy jsou jinde:
- Jiná roztažnost než u náboje a hřídele. Předpokládejme, že je kotouč na poloměru 5 mm přilepen k hliníkovému náboji. Hliník má součinitel asi 23; při zvýšení o 60 K činí rozdíl poloměrů asi (70 − 23) × 10⁻⁶ × 5 mm × 60 ≈ 14 μm. Tento rozdíl zachytí vrstva lepidla; po opakovaných teplotních cyklech může vést k napětí, posuvu lepené vrstvy nebo změně excentricity.
- Celá stopa se posune ven. Při zvýšení o 60 K se stopa na poloměru 20 mm posune asi o 84 μm ven. Snímací hlava stojí, takže nyní snímá materiál, který byl předtím asi o 84 μm blíže ke středu. Rozteč je stále 2πr ÷ N, takže nevznikne nesoulad se snímací mřížkou; u úzkých stop nebo absolutních kotoučů s několika stopami vedle sebe je však nutné tuto rezervu ponechat v radiálním směru.
- Nerovnoměrná roztažnost. Teprve když je smrštění při vstřikování nerovnoměrné, náboj kotouč omezuje nebo je velký teplotní rozdíl mezi vnitřkem a vnějškem, roztahují se jednotlivá místa různě – a teprve tehdy se úhly rysek skutečně posunou.
Slabina 2: teplota, přesnost a povrch
- Teplotní odolnost: PC měkne při mnohem nižší teplotě než sklo; dlouhodobou provozní teplotu je třeba ověřit pro konkrétní materiál. Není vhodný do blízkosti silných zdrojů tepla.
- Přesnost a počet rysek: rozměrová stálost materiálu je nižší než u skla a materiál navíc absorbuje trochu vody, proto se PC kotouče obvykle používají při menším počtu rysek a větší rozteči. Čím větší rozteč, tím menší podíl na ní tvoří stejná nerovnoměrná deformace a tím menší je její vliv.
- Povrch: povrch PC je poměrně měkký a snadno se poškrábe; některá organická rozpouštědla, například aceton, mohou povrch PC zakalit, nebo dokonce popraskat. Před čištěním ověřte, zda je rozpouštědlo vhodné.
Kam se hodí
| Vlastnost aplikace | PC kotouč | Skleněný kotouč |
|---|---|---|
| Citlivost na cenu, velké série | Vhodný | Vyšší cena |
| Riziko pádu nebo nárazu | Vhodný | Nutná ochrana |
| Velké změny teploty, požadavek vysoké přesnosti | Méně vhodný | Vhodný |
| Vysoký počet rysek, malá rozteč | Omezený | Vhodný |
Typickým příkladem je tiskárna: vozík používá kódový pásek, posuv papíru kódové kolečko, často na plastovém substrátu. I v jiných aplikacích snímání otáček a polohy motorů, kde rozhoduje cena a požadavky na rozlišení nejsou vysoké, se PC kotouče často zvažují.
Shrnutí
Přednostmi PC kotoučů jsou nízká hmotnost, odolnost proti rozbití a nízká cena; slabinami velká teplotní roztažnost a nižší teplotní odolnost a přesnost než u skla. Pro menší počet rysek, malé změny teploty a aplikace citlivé na cenu jsou velmi vhodné; kde je potřeba vysoké rozlišení, vysoká přesnost nebo vysoká provozní teplota, dejte přednost skleněným nebo kovovým kotoučům.
Překlad čínského originálu (0015). ENC7 – výrobce kódových kotoučů (poptávka) · Odborné články · https://enc7.com
© Langfang Jingzheng Optoelectronic Technology Co., Ltd. Všechna práva vyhrazena. Článek vznikl s pomocí AI.