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Generalmente, un **eje de código** es cualquier eje de máquina que contiene un código particular. Sin embargo, en el contexto de la ingeniería mecánica, el diseño y la operación de máquinas, "eje de código" se refiere a un eje particular acoplado a un objeto rotatorio o disco codificador. Este dispositivo convierte el movimiento lineal del objeto al que está unido en códigos digitales o eléctricos. Estos códigos proporcionan información sobre la posición angular y la velocidad del objeto. Con este sistema de codificación, los ingenieros pueden monitorear el movimiento de un objeto con precisión y exactitud. Por lo tanto, la máquina puede controlarse o automatizarse de manera eficiente. La movilidad de las máquinas puede verse afectada si funcionan sin codificadores. Será un desafío conocer la posición y la velocidad de rotación.
Generalmente, los ejes codificadores se pueden clasificar en dos ejes principales:
Eje codificador absoluto
Un eje codificador absoluto indica directamente la posición de un objeto rotatorio. Proporciona datos únicos o código binario a una posición particular. El mecanismo de codificación comprende múltiples discos en capas, cada uno con un patrón distinto de áreas claras y oscuras en la circunferencia. A medida que el disco codificador gira, se genera una serie de señales eléctricas. Estas señales luego son interpretadas por la máquina para brindar información sobre la posición angular exacta. Esto permite que el mecanismo realice un seguimiento de cada ángulo de rotación. El principal beneficio de este tipo de codificador es que siempre proporciona información posicional precisa, incluso después de una interrupción de energía o un evento de reinicio.
Eje codificador relativo
Los ejes codificadores relativos a veces se denominan ejes codificadores incrementales. Solo indican cambios en la posición o el movimiento. Producen señales cada vez que el objeto de su rotación se mueve. Este tipo de codificador utiliza un solo disco con líneas espaciadas uniformemente cortadas en él. Las líneas pasan por un lector electrónico. El lector luego genera pulsos eléctricos. Estos pulsos muestran la cantidad de movimiento o desplazamiento. En función de estos pulsos, la máquina calcula la posición relativa del objeto. La máquina puede luego restablecerse a una posición cero arbitraria. La codificación relativista codifica funciones de detección de movimiento y medición de velocidad. También pueden medir el desplazamiento lineal cuando se acoplan con un husillo de avance o una correa.
Las especificaciones de los códigos de eje varían de un producto a otro dependiendo de la aplicación para la que fueron diseñados. Algunos tienen longitudes muy largas, alrededor de 3000 mm, y diámetros de unos 1000 mm, cosas que son comunes entre la maquinaria grande y pesada. Para la maquinaria y el equipo ligero, las longitudes y los diámetros son más cortos y más manejables para los humanos, alrededor de 50 a 500 mm para las longitudes y de 20 a 300 mm para los diámetros. Generalmente, los códigos de eje de servicio ligero se pueden integrar fácilmente en dispositivos como motores eléctricos, cajas de engranajes y bombas, por nombrar solo algunos.
Como se mencionó anteriormente, la resistencia del material es muy importante, por lo que la elección del material es fundamental. Con los productos de servicio pesado, el acero es el material número uno, y funciona bien porque es resistente, no se dobla fácilmente bajo tensión y, sin embargo, sigue siendo rotatorio. Además de que el acero es un material resistente, se fortalece aún más mediante laminado en caliente o en frío.
Los ejes de código de servicio ligero utilizan materiales como el latón, el plástico y el aluminio, que se pueden encontrar fácilmente en el hogar u otros lugares de fácil acceso. El aluminio, por ejemplo, es muy ligero, lo que lo convierte en una opción adecuada para aplicaciones más ligeras. El plástico se utiliza en lugares donde se debe tratar el ruido y la vibración porque no transmite impactos, y también se utiliza donde es necesaria una baja fricción. También se utilizan materiales como la fibra de carbono y el PVC.
Mantener una máquina de eje puede ser un asunto sencillo siempre que se adopten las prácticas correctas y se utilicen los productos adecuados. Al mantener una máquina, el primer paso es limpiarla. Algo tan simple como limpiar el eje de la máquina puede ser muy útil para mantenerla. Una vez limpiado y secado, se puede agregar un recubrimiento protector para prolongar su vida útil y resistir los daños. Al manipular piezas de la máquina, uno debe asegurarse de usar las herramientas correctas y garantizar un ajuste adecuado para evitar daños innecesarios.
Los codificadores de eje se utilizan comúnmente en la industria robótica para medir la posición, la velocidad y la dirección de las ruedas y las articulaciones de los robots. Al rastrear los cambios en los ángulos de las articulaciones y la rotación de las ruedas, estas máquinas pueden lograr movimientos suaves y precisos. Esto también puede reducir el desgaste causado por la fricción.
La industria automotriz emplea ejes codificadores para monitorear el movimiento rotacional de las ruedas y el motor del vehículo. Las lecturas se envían al sistema de control del vehículo, que luego utiliza la información para regular varios aspectos como la velocidad, el control de tracción y el sistema antibloqueo de frenos. Esto da como resultado una experiencia de conducción más segura.
Las líneas de producción y las cintas transportadoras en las fábricas a menudo emplean maquinaria habituada para transportar mercancías de un punto a otro. La tarea de estos ejes es realizar un seguimiento de la velocidad a la que se mueve la cinta. Esto garantiza que se mantenga el rendimiento adecuado, lo que mejora la eficiencia y la productividad generales.
Las impresoras 3D dependen de los codificadores de eje para leer correctamente la posición del cabezal de impresión y el movimiento de la plataforma. Al saber con precisión dónde se encuentra todo, la impresora puede producir impresiones de alta calidad con dimensiones precisas.
Las máquinas de fitness como las cintas de correr y las bicicletas de spinning son ejemplos de equipos que son impulsados por ejes. Estas máquinas suelen tener una pantalla que muestra al usuario diversa información sobre su entrenamiento, como la distancia recorrida, la velocidad y las calorías quemadas. Todas estas métricas son posibles gracias al movimiento lineal de los ejes que hacen girar las ruedas y leen los datos.
Al seleccionar los ejes clave, es necesario tener en cuenta varios factores para garantizar el ajuste adecuado para la aplicación. Esto incluye el uso de la máquina y qué tipo de eje de código se puede integrar en el sistema de trabajo de manera eficiente.
La selección del tipo correcto de eje de accionamiento del codificador requiere una investigación adecuada de las capacidades funcionales del codificador. Es esencial calcular la cantidad de par de carga que requerirá el codificador. El par de carga es la fuerza de giro o potencia que requiere un eje para accionar una carga o una máquina. Al determinar el par de carga, es esencial tener en cuenta la velocidad de rotación del codificador.
A continuación, los ejes codificados de forma repetida deben analizarse de acuerdo con su ubicación en una máquina determinada. Un eje de transmisión que conecta dos partes complejas de una máquina puede ser más caro que un eje de transmisión que se utiliza comúnmente en máquinas de nivel inferior, como una licuadora o una batidora.
Los materiales de la máquina también importan al seleccionar un eje de transmisión. Muchos ejes compuestos están hechos de forma duradera, pero es posible que no tengan una alta resistencia a la tracción. El acero generalmente sí, debido a sus propiedades materiales. Considerar las propiedades de los materiales antes de seleccionar el eje de transmisión puede contribuir en gran medida a garantizar la compatibilidad y la eficiencia.
Dependiendo de la capacidad funcional y los requisitos de la máquina, la forma del eje de transmisión codificado importa enormemente. El movimiento de rotación de un codificador puede requerir que sea tubular o recto. Es fundamental asegurarse de que el ancho y la longitud sean apropiados para las porciones de conexión, o de lo contrario la máquina puede funcionar mal.
También es crucial decidir si se debe elegir un eje codificador flexible o rígido. Muchas máquinas tienen piezas que vibran o se mueven juntas de manera inconsistente. Un eje de transmisión codificador flexible puede hacer el trabajo correctamente. Sin embargo, los rígidos pueden ser más adecuados para ciertas máquinas más potentes que necesitan un accionamiento y una conexión precisos.
Finalmente, el entorno de trabajo también puede afectar qué tipo de eje de transmisión se debe elegir. En muchos entornos industriales, los ejes de transmisión metálicos están equipados con carcasas impermeables que los protegen de la humedad y el polvo. Esto se hace para salvaguardar contra las condiciones de trabajo donde están expuestos a tales elementos. Las instrucciones del fabricante del codificador para protegerse contra los peligros ambientales deben tenerse en cuenta para garantizar una larga vida útil de la máquina y un funcionamiento óptimo.
P1: ¿Qué materiales se utilizan en la construcción de un eje de código?
A1: La elección del material para el eje de código gira en torno a las necesidades de la aplicación. Los materiales que se utilizan con frecuencia incluyen acero al carbono, acero inoxidable, acero aleado y acero para herramientas.
P2: ¿Cuál es el rango de longitud y diámetro de los ejes de código?
A2: La longitud y el diámetro de los ejes de código pueden variar según los requisitos de la aplicación. Típicamente, la longitud varía de unos pocos centímetros a varios metros, mientras que el diámetro varía de unos pocos milímetros a varios centímetros.
P3: ¿Cuál es el rango de capacidad de par de un eje de código?
A3: La capacidad de par de un eje de código varía según su material, dimensiones y diseño. Puede variar de unos pocos Newton-milímetros a varios miles de Newton-milímetros.
P4: ¿Los ejes de código se pueden personalizar para aplicaciones específicas?
A4: Sí, los ejes de código se pueden personalizar según las aplicaciones específicas en cuanto a longitud, diámetro, material y tratamiento de superficie.