انکودر یا خط کش دیجیتال در دستگاه CNC

انکودر در دستگاه CNC یکی از اجزای مهم برای نظارت بر حرکت، موقعیت یا سرعت در امتداد محورهای مختلف است. این انکودرها دارای انواع مختلفی هستند که می‌توانند دقت حرکت در دستگاه‌های فرز و تراش CNC را بالا ببرند. در این مقاله از انجینیک می‌خواهیم ویژگی‌ها و نحوه عملکرد انکودر یا خط کش دیجیتال را در دستگاه CNC موردبررسی قرار دهیم.

انکودر یا خط کش دیجیتال چیست؟

انکودر، خط کش دیجیتال یا Linear Encoder یک سنسور در دستگاه‌های سی ان سی است که برای نظارت بر سرعت، موقعیت و حرکت در امتداد محورهای خطی مورداستفاده قرار می‌گیرد. این سنسورها از یک واحد رمزگذار و یک ریل مغناطیسی ساخته شده اند که آهنربا‌ها به ترتیب خاصی بر روی آن‌ها عمل می‌کنند. به این ترتیب می‌توانند با استفاده از سنسورهای مقاومت مغناطیسی، موقعیت مطلق یا نسبی قطعات را اندازه گیری کنند. برای آشنایی بیشتر با نقش انکودر در دستگاه CNC مقاله ما را در این مورد مطالعه کنید.

اجزای خط کش دیجیتال در دستگاه CNC

ساختار انکودر در دستگاه CNC بسیار ساده است و از 3 عنصر ساخته می‌شود که عبارتند از:

• مقیاس یا نوار

مقیاس یا نوار در خط کش دیجیتال یکی از جزییات بسیار مهم است که دقت و روش کار انکودر تا حد زیادی به طراحی آن وابسته است. این قسمت علائم خاصی بر روی خود دارد که به سیستم حسگر در تعیین موقعیت فعلی قطعات و محورها کمک خواهد کرد. هرچه تعداد این علامت‌ها بیشتر و فاصله آن‌ها کمتر باشد، دقت و وضوح دستگاه CNC بالاتر است. مقیاس‌ها معمولا از موادی بادوامی‌ مانند فولاد ضدزنگ ساخته می‌شوند و بسته به نوع از 2 تا 50 متر قابل استفاده هستند.

• منبع سیگنال

یکی دیگر از قسمت‌های مهم در انکودر منبع سیگنال نام دارد که پالسی را برای عبور از مقیاس ارسال می‌کند. در زمان عبور این پالس مغناطیسی از میان علائم مقیاس، بسته به نوع علامت، پالس منحرف می‌شود. با بررسی این انحراف می‌توان به راحتی موقعیت را تشخیص داد.

• مبدل

قسمت سوم از خط کش دیجیتال به نام مبدل شناخته می‌شود که می‌تواند سیگنال تغییریافته را دریافت کرده و اطلاعات مربوط به سیگنال‌های دیجیتال را به آنالوگ تبدیل کند. این داده‌ها از طریق سیم کشی و رابط‌هایی مانند اترنت به PLC منتقل شده و برای تحلیل مورداستفاده قرار می‌گیرند.

انواع انکودر در دستگاه‌های CNC از نظر اصول اندازه گیری

بر اساس اصل اندازه گیری و نحوه ارسال بازخورد، می‌توان خط کش دیجیتال دستگاه CNC را در دسته بندی زیر قرار داد:

• انکودر مطلق

این نوع از انکودرهای خطی در دستگاه CNC دقت زیادی داشته و در آن‌ها هر علامت بر روی مقیاس با استفاده از یک کد منحصر به فرد مشخص می‌شود. زمانی که سیگنال از این علائم عبور کرده و به گیرنده می‌رسد، اطلاعات منحصر به فردی را در مورد جابجایی قطعات و لغزنده‌های مغناطیسی نشان خواهد داد. برای مثال اگر وضوح مقیاس 1 میلیمتر باشد، سیگنالی که از موقعیت 50 میلیمتر ارسال شده، با 51 میلیمتر متفاوت خواهد بود. از انکودرهای خطی مطلق بیشتر در دستگاه فرز CNC استفاده می‌شود.

• انکودر افزایشی

انکودر افزایشی می‌تواند موقعیت را نسبت به نقاط خاصی تشخیص دهد و اطلاعات مکانی را تنها تا زمانی نگه می‌دارد که دستگاه روشن باشد. به عبارت بهتر این خط کش دیجیتال برای اندازه گیری موقعیت نیاز به یک نقطه مرجع یا صفر دارد که فاصله‌ها را در مقایسه با آن می‌سنجد. به همین دلیل از این انکودرها تنها برای عملیات ساده یا دستگاه‌های CNC با استپ موتورها استفاده می‌شود.

انواع خط کش دیجیتال از نظر نوع پالس‌ها

بر اساس نوع سیگنال‌ها و پالس‌هایی که توسط خط کش دیجیتال در دستگاه CNC ارسال می‌شود، می‌توان این انکودرها را در دسته بندی زیر قرار داد:

• انکودر مغناطیسی

انکودر مغناطیسی از یک سری برای تجزیه و تحلیل تغییرات در شار مغناطیسی و جابجایی‌های ایجادشده استفاده می‌کند. در این خط کش‌های دیجیتال، مقیاس دارای مجموعه ای از قطب‌های N و S است که کد مغناطیسی دارند و بسته به مطلق یا افزایشی بودن، به روش خاصی چیده می‌شوند. زمانی که سیگنال از روی قطب‌ها عبور می‌کند، سنسور می‌تواند تغییرات جریان در میدان‌های مغناطیسی را بخواند و با استفاده از مبدل، تمام داده‌های دریافتی را با موقعیت کدشده مقایسه کند.

از مزایای انکودر مغناطیسی می‌توان به قابلیت اطمینان و نحوه کار غیرتماسی آن اشاره کرد که مزیت‌های زیر را برای شما به دنبال دارد:

• داشتن عمر مفید طولانی
• مقاوم در برابر تغییرات دمایی
• مقاومت بالا در برابر آلودگی هوا و ذرات گرد و غبار
• مقاومت بالا در برابر شوک‌ها و ضربه‌ها
• ایجاد لرزش و اصطکاک بسیار کم
• مناسب برای استفاده در شرایط سخت محیطی

اما یکی از معایب اصلی این نوع از خط کش‌های دیجیتال این است که به تداخل مغناطیسی حساس است و دقت آن ممکن است در حضور وسایل آهنی یا میدان‌های مغناطیسی دیگر تحت تاثیر قرار بگیرد.

• انکودر نوری یا اپتیکال

انکودرهای خطی نوری از پرتو‌های لیزر به عنوان سیگنال استفاده می‌کنند و در ساختار آن‌ها از عناصری مانند عدسی و رتیکل برای بهبود کیفیت و جهت پالس‌های نوری استفاده شده است. در مقیاس این نوع از خط کش‌های دیجیتال از نقاط شفاف و مات به عنوان علامت استفاده شده و معمولا از شیشه، پلاستیک یا آلومینیوم ساخته می‌شوند. از مهمترین معایب خط کش‌های دیجیتال نوری می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• آسیب پذیری در برابر شوک‌های مکانیکی و ارتعاش
• کاهش دقت در اثر نفوذ ذرات جامد یا گرد و غبار

مهمترین مزیت این نوع از انکودرهای خطی هم دقت بالا و وضوح زیاد آن‌ها است.

سخن پایانی

در این مقاله از انجینیک توضیح دادیم که انکودر یا خط کش دیجیتال چیست و چه کاربردی در دستگاه CNC دارد. دقت داشته باشید که وجود این انکودرها برای افزایش دقت دستگاه‌های CNC بسیار ضروری است و می‌تواند دقت شما در حین کار را تا چند برابر افزایش دهد.

سوالات متداول

مزایای انکودر یا خط کش دیجیتال در دستگاه CNC چیست؟

دستگاه‌های دارای انکودر یا خط کش دیجیتال بسیار مقرون به صرفه هستند و حداقل خطا را در زمان کار برای شما ایجاد می‌کنند.

دقت انکودر یا خط کش دیجیتال چقدر است؟

دقیقترین انکودرهای موجود در بازار می‌توانند با دقت میکرومتر موقعیت دستگاه را اندازه بگیرند؛ اما بسته به نیاز ممکن است نمونه‌های دقیقتر هم به صورت سفارشی تولید شود.