آنچه در این نوشته می‌خوانید:
در دنیای ماشین‌کاری دقیق، کنترل موقعیت و حرکت ابزار نقش حیاتی در کیفیت نهایی قطعه دارد. دستگاه‌های CNC برای دستیابی به این دقت بالا، به مجموعه‌ای از حسگرها و سیستم‌های کنترلی وابسته‌اند که یکی از مهم‌ترین آنها انکودر (Encoder) است. انکودر در واقع یک حسگر الکترومکانیکی است که وظیفه دارد موقعیت، سرعت یا جهت چرخش محور را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل کند تا کنترلر دستگاه بتواند حرکات موتور را با دقتی در حد میکرون تنظیم نماید. بدون وجود انکودر، فرآیند برش، تراش یا فرزکاری به‌صورت دقیق و هماهنگ ممکن نخواهد بود. در این مقاله به بررسی مفهوم انکودر، نحوه عملکرد آن و معرفی انواع مختلف انکودرهای مورد استفاده در دستگاه‌های CNC خواهیم پرداخت.
انکودر دستگاه CNC چیست؟
انکودر یکی از بخش‌های کلیدی در سیستم کنترل عددی رایانه‌ای (CNC) است که نقش اصلی آن تأمین دقت حرکتی و هماهنگی بین اجزای مختلف دستگاه می‌باشد. در دستگاه‌های CNC، حرکات محور‌ها باید با دقتی بسیار بالا انجام شوند تا قطعات نهایی دقیقاً مطابق نقشه طراحی تولید شوند. انکودر با اندازه‌گیری موقعیت و سرعت چرخش محورهای حرکتی، اطلاعات لازم را به واحد کنترل دستگاه ارسال می‌کند تا موتورهای سروو یا استپر بتوانند حرکات خود را مطابق دستورات برنامه تنظیم کنند.
به بیان ساده‌تر، انکودر مانند چشمان دستگاه عمل می‌کند و به آن امکان می‌دهد از موقعیت فعلی خود آگاه باشد. وجود انکودر باعث می‌شود فرآیند ماشین‌کاری با دقت بالا، خطای کمتر و تکرارپذیری مناسب انجام شود. در نتیجه، نقش آن در حفظ کیفیت، افزایش بهره‌وری و جلوگیری از خطای انسانی در عملیات تولید بسیار حیاتی است. بدون انکودر، دستگاه CNC قادر به کنترل دقیق موقعیت و سرعت نخواهد بود و عملکرد آن به‌طور چشمگیری کاهش می‌یابد.
انکودر دستگاه CNC از چه اجزایی تشکیل شده است؟
انکودر در دستگاه CNC از چند بخش اصلی تشکیل شده است که با همکاری یکدیگر، حرکت مکانیکی محور را به سیگنال‌های دیجیتال قابل‌خواندن برای سیستم کنترل تبدیل می‌کنند. در ادامه با مهم‌ترین اجزای آن آشنا می‌شویم:
- شفت: میله‌ای فلزی است که به محور موتور یا بخش متحرک دستگاه متصل می‌شود و حرکت دورانی آن به سایر بخش‌های انکودر منتقل می‌گردد.
- دیسک: صفحه‌ای شفاف یا فلزی است که روی آن الگوهایی از شیارها یا خطوط ایجاد شده‌اند و نقش اصلی را در تولید سیگنال‌های موقعیت ایفا می‌کند.
- سنسور نوری یا مغناطیسی: وظیفه دارد تغییرات ایجادشده توسط حرکت دیسک را شناسایی کرده و آن را به پالس‌های الکتریکی تبدیل کند تا کنترلر بتواند موقعیت را تشخیص دهد.
- برد الکترونیکی: پالس‌های دریافتی از سنسور را پردازش کرده و به سیگنال‌های قابل‌فهم برای سیستم کنترل CNC تبدیل می‌کند.
- بدنه یا قاب محافظ: تمام اجزای داخلی انکودر را در برابر گردوغبار، لرزش و آسیب‌های مکانیکی محافظت می‌کند تا دقت عملکرد حفظ شود.
تیم مهندسی ما در زمینه خدمات تراش CNC و منوال و خدمات فرز CNC به شما مشاوره رایگان ارائه می‌دهد.
نحوه عملکرد خط‌کش دیجیتال در دستگاه CNC
انکودر در دستگاه CNC نقش چشم و گوش سیستم کنترل را دارد و با تبدیل حرکت مکانیکی محور‌ها به سیگنال‌های الکتریکی، امکان کنترل دقیق موقعیت و سرعت را فراهم می‌کند. در واقع، این حسگر موقعیت را به زبان قابل‌فهم برای کنترلر ترجمه می‌کند. در ادامه، مراحل عملکرد انکودر دستگاه CNC را بررسی می‌کنیم:
- حرکت محور یا شفت: با چرخش محور موتور یا بخش متحرک دستگاه، شفت متصل به انکودر نیز شروع به چرخش می‌کند.
- چرخش دیسک کددار: دیسک دارای شیارها یا الگوهای نوری همراه با شفت می‌چرخد و مسیر عبور نور را به‌صورت متناوب قطع و وصل می‌کند.
- تابش نور توسط منبع نوری: منبع نور (معمولاً LED) پرتو نوری را از میان دیسک عبور می‌دهد تا تغییرات الگوها قابل شناسایی باشد.
- تشخیص تغییرات توسط سنسور نوری: سنسور نوری عبور یا قطع نور را تشخیص داده و آن را به سیگنال‌های الکتریکی اولیه تبدیل می‌کند.
- تبدیل سیگنال‌ها در مبدل: سیگنال‌های خام دریافتی از سنسور به پالس‌های استاندارد و قابل‌درک برای مدار الکترونیکی تبدیل می‌شوند.
- پردازش داده در واحد پردازنده: پردازنده سیگنال، پالس‌ها را فیلتر و شمارش می‌کند تا میزان چرخش و جهت حرکت به‌دقت مشخص شود.
- ارسال اطلاعات به کنترلر CNC: در نهایت، داده‌های موقعیت و سرعت به سیستم کنترل CNC ارسال می‌شوند تا موتورهای دستگاه بر اساس آن تنظیم شوند.
انواع انکودر در دستگاه CNC
انکودرهای دستگاه CNC بر اساس نحوه اندازه‌گیری موقعیت و نوع سیگنال خروجی به چند دسته تقسیم می‌شوند. هر نوع ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارد و انتخاب مناسب آن به نوع ماشین و دقت مورد نیاز بستگی دارد. در ادامه مهم‌ترین انواع انکودر را بررسی می‌کنیم:
1- انکودر افزایشی
این نوع انکودر تغییرات موقعیت محور را نسبت به نقطه مرجع اندازه‌گیری می‌کند. هر حرکت شفت، پالس‌هایی تولید می‌کند که سیستم کنترل با شمارش آنها موقعیت نسبی را تعیین می‌کند. این انکودر برای کاربردهایی که بازگشت به نقطه صفر امکان‌پذیر است، مناسب است.
2- انکودر مطلق
انکودر مطلق موقعیت دقیق محور را به صورت یک کد دیجیتال منحصر به فرد ارائه می‌دهد. حتی پس از قطع برق یا توقف دستگاه، موقعیت واقعی محور حفظ می‌شود، بنابراین برای کاربردهای حساس و دستگاه‌های پیشرفته ایده‌آل است.
3- انکودر نوری
این انکودر با استفاده از دیسک کددار و منبع نور، تغییرات حرکت شفت را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند. دقت بسیار بالا و پاسخ سریع آن باعث شده در اکثر دستگاه‌های CNC صنعتی مورد استفاده قرار گیرد.
4- انکودر مغناطیسی
انکودر مغناطیسی با استفاده از میدان‌های مغناطیسی، موقعیت و حرکت محور را اندازه‌گیری می‌کند. مقاومت بالای آن در برابر گردوغبار، رطوبت و لرزش، استفاده در محیط‌های صنعتی سخت را ممکن می‌سازد.
5- انکودر خطی
این انکودر حرکت خطی محور یا ابزار را مستقیماً اندازه‌گیری می‌کند و موقعیت خطی را به سیگنال‌های قابل‌خواندن برای کنترلر تبدیل می‌کند. کاربرد اصلی آن در ماشین‌های فرز و ابزارهای دقیق با حرکت خطی است.
6- انکودر چرخشی
انکودر چرخشی موقعیت و زاویه چرخش محورهای دوار را اندازه‌گیری می‌کند. این نوع رایج‌ترین انکودر در دستگاه‌های CNC است و دقت و کنترل حرکت موتورهای سروو و استپر را تضمین می‌کند.
انواع انکودر در دستگاه‌های CNC و کاربرد آنها
کاربرد خط‌کش دیجیتال در دستگاه‌های CNC
انکودر در دستگاه‌های CNC یکی از اجزای کلیدی برای افزایش دقت و کیفیت تولید است. این حسگر با ارائه اطلاعات دقیق درباره موقعیت و حرکت محور‌ها، به سیستم کنترل کمک می‌کند تا عملکرد موتور و ابزار به‌صورت هماهنگ و دقیق انجام شود. در ادامه مهم‌ترین کاربردهای انکودر را بررسی می‌کنیم:
- کنترل موقعیت دقیق محور‌ها: انکودر موقعیت فعلی محور را به سیستم کنترل اعلام می‌کند تا حرکت ابزار مطابق برنامه دقیق انجام شود.
- کنترل سرعت حرکت: با اندازه‌گیری سرعت چرخش شفت، انکودر به کنترلر امکان می‌دهد سرعت حرکت ابزار را تنظیم و پایدار نگه دارد.
- تشخیص جهت حرکت: انکودر قادر است جهت چرخش یا جابجایی محور را مشخص کند و از بروز خطا در حرکت ابزار جلوگیری نماید.
- افزایش تکرارپذیری عملیات: با ارائه اطلاعات دقیق موقعیت، انکودر تضمین می‌کند که هر بار عملیات ماشین‌کاری با همان دقت و کیفیت تکرار شود.
- جلوگیری از خطاهای مکانیکی و انسانی: اطلاعات لحظه‌ای انکودر به کنترلر کمک می‌کند تا ناهماهنگی‌ها و خطاهای احتمالی در حرکت محور را به حداقل برساند.
مزایای استفاده از انکودر دستگاه CNC
استفاده از انکودر در دستگاه‌های CNC موجب افزایش دقت، بهره‌وری و کیفیت تولید می‌شود. این حسگر با ارائه اطلاعات دقیق موقعیت و سرعت محور‌ها، کنترلر دستگاه را قادر می‌سازد عملکرد موتور و ابزار را به‌صورت بهینه و هماهنگ مدیریت کند. در ادامه مهم‌ترین مزایای انکودر را بررسی می‌کنیم:
- افزایش دقت ماشین‌کاری: انکودر موقعیت محور‌ها را با دقت بالا اندازه‌گیری می‌کند و امکان تولید قطعات مطابق مشخصات فنی را فراهم می‌سازد.
- بهبود تکرارپذیری: با اطلاعات دقیق لحظه‌ای، انکودر تضمین می‌کند که هر عملیات ماشین‌کاری بدون خطا و با همان کیفیت تکرار شود.
- کنترل بهتر سرعت و شتاب: سیگنال‌های انکودر به کنترلر کمک می‌کند سرعت و شتاب حرکت محور را به شکل پایدار و هماهنگ تنظیم کند.
- کاهش خطاهای مکانیکی و انسانی: انکودر با ارائه بازخورد دقیق، امکان تصحیح خطاهای حرکتی و کاهش خرابی‌های ناشی از تنظیمات اشتباه را فراهم می‌کند.
- افزایش بهره‌وری دستگاه: اطلاعات لحظه‌ای انکودر باعث کاهش توقف‌های غیرضروری و بهینه‌سازی فرآیند ماشین‌کاری می‌شود، در نتیجه بازده تولید بالاتر می‌رود.
بیشتر بخوانید: بلبرینگ سی ان سی چیست؟
معایب استفاده از انکودر دستگاه CNC
با وجود مزایای بسیار، استفاده از انکودر در دستگاه‌های CNC می‌تواند محدودیت‌ها و چالش‌هایی نیز داشته باشد. شناخت این معایب به انتخاب درست نوع انکودر و مدیریت بهینه سیستم کمک می‌کند. در ادامه مهم‌ترین معایب انکودر را بررسی می‌کنیم:
- هزینه نسبتاً بالا: انکودرها به ویژه انواع دقیق و مطلق، هزینه خرید و نصب بالایی دارند که می‌تواند بر بودجه تجهیزات تأثیر بگذارد.
- حساسیت به آلودگی و گردوغبار: انکودرهای نوری به گرد و غبار، روغن و رطوبت حساس هستند و در صورت آلودگی ممکن است دقت آنها کاهش یابد.
- پیچیدگی نصب و نگهداری: نصب صحیح و تراز کردن دقیق انکودر نیاز به مهارت دارد و نگهداری نامناسب می‌تواند عملکرد دستگاه را تحت تأثیر قرار دهد.
- محدودیت در محیط‌های پرتنش: لرزش‌های شدید، شوک مکانیکی یا میدان‌های مغناطیسی قوی می‌توانند باعث خطای اندازه‌گیری و کاهش دقت انکودر شوند.
- وابستگی به سیستم کنترل: انکودر بدون کنترلر مناسب کارآمد نیست و نیازمند هماهنگی دقیق با واحد کنترل CNC است تا اطلاعات به درستی پردازش شوند.
مشاوره رایگان و تخصصی
در شرکت کنکاش طرح نوین، خدمات فرز CNC و منوال و تراشکاری CNC و منوال قطعات صنعتی، به صورت تخصصی و در تهران انجام می‌شود.
برای دریافت مشاوره رایگان با شماره 02166803043 یا 09121095695 تماس حاصل فرمایید.
