في معدات القطع بالليزر، تعتبر المرحلات (Relays) مكونات رئيسية تستخدم للتحكم في الدوائر وتبديل الإشارات. وظيفتها الرئيسية هي التحكم في الأحمال عالية الطاقة من خلال إشارات منخفضة الطاقة، مما يتيح التحكم في السلامة، وربط الحالة، وإدارة منطق التشغيل داخل المعدات. تستخدم المرحلات على نطاق واسع في نظام التحكم الكهربائي لآلات القطع بالليزر، بما في ذلك التحكم في مصدر الضوء، وإدارة محركات الأقراص، والتحكم في الغاز، والتشابكات الأمنية، والتبديل المنطقي للمشغلات الطرفية.
أولاً: مبدأ عمل المرحل
يتكون المرحل من ملف، وذراع، ومجموعة تلامس، وغلاف. يعتمد مبدأ عمله على الجذب الكهرومغناطيسي.
1. تنشيط الملف لتوليد مجال مغناطيسي
عند تطبيق جهد تحكم على ملف المرحل، يتم توليد مجال كهرومغناطيسي داخل الملف.
2. جذب الذراع
تتسبب القوة الكهرومغناطيسية في تحرك الذراع، مما يؤدي إلى فتح أو إغلاق نقاط التلامس.
3. تبديل التلامس
تقوم مجموعة التلامس بالتبديل عن طريق إغلاق نقاط التلامس المفتوحة عادة أو فتح نقاط التلامس المغلقة عادة، وبالتالي التحكم في الدوائر أو الأحمال الخارجية المختلفة.
4. إلغاء تنشيط الملف وتحريره
عند إلغاء تنشيط الملف، يختفي المجال المغناطيسي، وتعود الذراع إلى وضعها الأصلي تحت تأثير قوة الزنبرك، مما يعيد نقاط التلامس إلى حالتها الأولية.
يتيح هذا المبدأ للمرحل التحكم في الأحمال عالية التيار باستخدام إشارات تحكم صغيرة ويوفر الأساس للتحكم متعدد القنوات في معدات القطع بالليزر.
ثانياً: الوظائف الرئيسية للمرحلات في آلات القطع بالليزر
1. التحكم في مصدر الليزر
تُستخدم المرحلات للتحكم في مصدر الطاقة الخاص بمصدر الليزر، بما في ذلك الطاقة الرئيسية، وطاقة التشابك المبرد، والتحكم في إشارة التشغيل. من خلال المرحلات، يمكن تحقيق ما يلي:
① حماية بدء تشغيل الليزر
② التشابك بين مصدر الليزر ونظام التبريد
③ بدء تشغيل نظام طاقة الليزر بتأخير آمن
2. إدارة محركات الأقراص
تتطلب حركات المحاور X و Y و Z لآلة القطع بالليزر مشغلات محركات مؤازرة. تُستخدم المرحلات للتحكم في تشغيل الطاقة للمشغلين، وتمكين الإشارات، وتبديل إيقاف التشغيل في حالات الطوارئ، مما يضمن التشغيل الآمن والموثوق به لنظام الحركة.
3. نظام التحكم في الغاز
يستخدم القطع بالليزر عادة الأكسجين والنيتروجين والهواء. تتطلب صمامات تبديل الغاز والصمامات اللولبية عادةً مرحلات لعزل الإشارات والربط لضمان أن ضغط الغاز وحالة مسار الغاز يفيان بمتطلبات العملية.
4. التشابك الأمني والتحكم في إيقاف التشغيل في حالات الطوارئ
تشتمل آلات القطع بالليزر على حماية الأبواب، وأزرار إيقاف التشغيل في حالات الطوارئ، وستائر الضوء، وأقفال الأمان. تدمج المرحلات هذه الإشارات لتنفيذ سلسلة الأمان بأكملها، بما في ذلك:
① منع انبعاث الليزر عند فتح باب الأمان
② قطع جميع الأحمال الحرجة عند الضغط على زر إيقاف التشغيل في حالات الطوارئ
③ فصل طاقة الليزر تلقائيًا عند حدوث حالة غير طبيعية
5. ربط المعدات الطرفية
يمكن ربط الأجهزة الطرفية مثل أجهزة استخلاص الدخان، وضواغط الهواء، وفواصل رذاذ الزيت، ووحدات التحكم في ارتفاع رأس القطع تلقائيًا من خلال التحكم في المرحل لتوحيد وتشغيل المعدات تلقائيًا.
ثالثاً: أهمية المرحلات في القطع بالليزر
1. العزل والحماية الكهربائية
تعزل المرحلات دائرة التحكم عن دائرة الحمل، مما يحمي الأنظمة منخفضة الجهد من تأثير الجهد العالي والتيار العالي وتقليل مخاطر فشل المكونات.
2. المكونات الأساسية للتحكم المنطقي
تعتمد تسلسلات الإجراءات في آلات القطع بالليزر على المرحلات للربط التسلسلي، مما يضمن تشغيل الجهاز بالترتيب الصحيح.
3. استقرار النظام والموثوقية
تتمتع المرحلات ذات التلامس الميكانيكي بقدرة قوية على مقاومة التداخل، وحالات إخراج واضحة، ومعدلات فشل منخفضة، مما يجعلها مناسبة للبيئات الصناعية عالية الموثوقية مثل القطع بالليزر.
4. ضرورية لوظائف السلامة
يتضمن القطع بالليزر جهدًا عاليًا وحزم طاقة عالية وأنظمة حركة عالية السرعة. تلعب المرحلات دورًا حاسمًا في وظائف إيقاف التشغيل في حالات الطوارئ والتشابك وسلسلة الأمان، مما يؤثر بشكل مباشر على السلامة التشغيلية.
تلعب المرحلات دورًا أساسيًا في التحكم وحماية السلامة والربط المنطقي داخل معدات القطع بالليزر. توفر آلية التشغيل الكهرومغناطيسي الخاصة بها عزل الإشارات والتبديل الموثوق به، مما يجعلها مكونات أساسية للأنظمة الكهربائية لآلات القطع بالليزر. سواء في التحكم في مصدر الليزر، أو إدارة الحركة، أو تبديل الغاز، أو التشابكات الأمنية، تساهم المرحلات بشكل كبير في استقرار المعدات والسلامة التشغيلية وموثوقية المعالجة.