Beeinflussen Temperaturänderungen die Genauigkeit der Codescheibe? Wärmeausdehnung des Substrats richtig bewerten
Gleichmäßige Wärmeausdehnung verändert die Winkelpositionen der Striche nicht und beeinflusst die Winkelmessung selbst kaum; entscheidend sind die unterschiedliche Ausdehnung von Codescheibe und Nabe, die Änderung der Teilungsperiode am Abtastradius und der Abtastspalt bei Auflicht-Abtastköpfen. Der Artikel nennt die Ausdehnungskoeffizienten gängiger Substrate und zeigt Rechenbeispiele.
2026-10-05 · Langfang Jingzheng Optoelectronic Technology Co., Ltd.
Fazit: Bei gleichmäßiger Erwärmung der Codescheibe bleibt jeder Strich auf seiner ursprünglichen Winkelposition; die Temperatur beeinflusst den Winkelmesswert selbst daher kaum. Zu beachten sind drei Punkte: die unterschiedliche Ausdehnung von Codescheibe, Nabe und Welle, die Änderung der Teilungsperiode am Abtastradius sowie der Montagespalt von Auflicht-Abtastköpfen.
1. Ausdehnungskoeffizienten gängiger Substrate
| Werkstoff | Linearer Wärmeausdehnungskoeffizient (ca., ×10⁻⁶/K) |
|---|---|
| Quarzglas | 0.5 |
| Borosilikatglas | 3.3 |
| Kalk-Natron-Glas | 9 |
| Edelstahl | 16–17 |
| Aluminiumlegierung | 23 |
| Polycarbonat (PC) | 65–70 |
Die Tabelle enthält typische Werte aus gängigen Quellen; maßgeblich sind die Daten des jeweiligen Werkstofflieferanten.
2. Rechenbeispiel: Wie stark ändern sich die Abmessungen der Codescheibe bei einer Temperaturerhöhung um 60 K?
Beispiel: Abtastradius 20 mm, 2500 Striche, Teilungsperiode ca. 50,27 μm. Die Temperatur steigt von 25 ℃ auf 85 ℃ (Temperaturerhöhung 60 K):
| Substrat | Änderung des Abtastradius | Änderung der Teilungsperiode |
|---|---|---|
| Borosilikatglas | ca. 4,0 μm | ca. 0,01 μm |
| Kalk-Natron-Glas | ca. 10,8 μm | ca. 0,03 μm |
| Edelstahl (16) | ca. 19,2 μm | ca. 0,05 μm |
| PC (70) | ca. 84 μm | ca. 0,21 μm |
Bei Glas- und Metall-Codescheiben sind die Änderungen gering. Bei PC-Codescheiben ändert sich der Abtastradius um nahezu 0,1 mm; die radiale Montagereserve des Abtastkopfs und die Anpassung an die Teilungsperiode sind für die Betriebstemperatur nachzurechnen.
3. Unterschiedliche Ausdehnung von Codescheibe und Nabe
Wird eine Glas-Codescheibe auf eine Aluminiumnabe geklebt, unterscheiden sich die Ausdehnungskoeffizienten um ca. 14×10⁻⁶/K. Bei 4 mm Bohrungsradius und 60 K Temperaturerhöhung beträgt der radiale Maßunterschied ca. 3,4 μm. Bei gleichmäßiger Klebschicht wird diese Differenz von der Klebschicht aufgenommen; bei ungleichmäßiger Klebschicht kann sich die Codescheibe nach Temperaturzyklen als Ganzes verschieben, was eine Exzentrizität von einigen Mikrometern ergibt. Bei 20 mm Abtastradius entsprechen 3 μm Exzentrizität einem Winkelfehler von ca. 31″. Die Berechnung der Exzentrizität finden Sie in 5 μm Exzentrizität der Codescheibe – wie groß ist der Winkelfehler.
4. Abtastspalt bei Auflicht-Abtastköpfen
Auflicht-Abtastköpfe reagieren relativ empfindlich auf den Spalt zur Codescheibe. Die axiale Ausdehnung von Welle, Lagergehäuse und Gehäuse bei Erwärmung verändert den Spalt und beeinflusst die Signalamplitude. Rechnen Sie bei der Auslegung die Spaltänderung über den Betriebstemperaturbereich nach und halten Sie sie innerhalb der zulässigen Toleranz des Abtastkopfs.
5. Auswahlempfehlungen
- Großer Temperaturbereich, hohe Genauigkeit: Glas-Codescheibe; Nabe aus einem Werkstoff mit ähnlichem Ausdehnungskoeffizienten wählen oder eine flexible, gleichmäßige Klebschicht verwenden
- Vibrationen und Stöße, flache Bauform: reflektierende Metall-Codescheibe; Änderung des Abtastspalts über die Temperatur nachrechnen
- Kostensensibel, kleiner Temperaturbereich: PC-Codescheibe; Änderung von Abtastradius und Teilungsperiode nachrechnen
Bitte geben Sie in der Anfrage den Betriebstemperaturbereich, den Nabenwerkstoff und den Typ des Abtastkopfs an; unsere Ingenieure empfehlen anhand dieser Angaben ein geeignetes Substrat.
Dieser Artikel wurde von der Technikabteilung der Langfang Jingzheng Optoelectronic Technology Co., Ltd. erstellt. Jingzheng Optoelectronics fertigt Glas-Codescheiben, reflektierende Metall-Codescheiben, PC-Codescheiben und kundenspezifische Codescheiben. Website www.encoderdisk.cn, Telefon 0316-8933331.