किफायती मिसलिग्न्मेंट-मुआवजा तकनीकें बेयरिंग ओवरलोड और समय से पहले गैन्ट्री विफलता को रोकती हैं

गैन्ट्री संरेखण उपकरण

जब पोजिशनिंग-सिस्टम निर्माता गैन्ट्री सिस्टम का निर्माण करते हैं, तो वे आम तौर पर असेंबली प्रक्रिया के दौरान विशेष संरेखण उपकरण का उपयोग करते हैं ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि वे बल, सटीकता और जीवन विनिर्देशों को पूरा करते हैं।

माइक्रोन और आर्क सेकंड के क्रम पर सटीकता से मशीनों के संरेखण के लिए लेजर इंटरफेरोमीटर का अक्सर उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, रेनिशॉ का एक लेज़र इंटरफेरोमीटर गैन्ट्री रेल्स की समतलता, सीधापन और चौकोरपन को संरेखित करने में मदद करता है।

अन्य उपकरण, जैसे हमार से संरेखण लेजर, चलती स्लाइड पर लगाए गए सेंसर के साथ अंतरिक्ष में सटीक संदर्भ विमानों के रूप में घूर्णन लेजर बीम का उपयोग करते हैं। रेल-लेवलिंग स्क्रू को समायोजित करना, या रेल के नीचे चमकाना, रेल या मंच को वांछित अभिविन्यास में लाता है। मशीन के सटीकता स्तर, आकार और कॉन्फ़िगरेशन के आधार पर रेल को उच्च परिशुद्धता तक समतल करने में कई दिन या सप्ताह लग सकते हैं।

निम्न-सटीकता संरेखण आवश्यकताओं के लिए, विभिन्न यांत्रिक घटकों का उपयोग किया जाता है, जिनमें इलेक्ट्रॉनिक लेवलर, डायल संकेतक, सीधे किनारे और समानांतर बीम शामिल हैं। इनके साथ, तकनीशियन एक सटीक माउंटिंग सतह या सीधे किनारे के खिलाफ डायल इंडिकेटर के साथ मास्टर रेल को संरेखित करते हैं। एक रेल को उसकी आवश्यक परिशुद्धता तक कसने के बाद, एक स्लाइड को निर्देशित किया जाता है जबकि दूसरी फ्लोटिंग रेल के बोल्ट को डायल इंडिकेटर या गाइडिंग स्लाइड का उपयोग करके कस दिया जाता है।

संरेखण विधि के बावजूद, यह सुनिश्चित करना चाहिए कि अवशिष्ट गलत संरेखण स्टेज रेल पर बल नहीं लगाएगा, जिसके परिणामस्वरूप अल्प जीवन या भयावह विफलता हो सकती है।

गैन्ट्री सिस्टम, जिन्हें कभी-कभी कार्टेशियन रोबोट भी कहा जाता है, स्वचालित ट्रांसफर लाइनों के लिए आदर्श पोजिशनिंग सिस्टम हैं। इस प्रकार की विनिर्माण प्रक्रिया में, एक सतत या अनुक्रमण कन्वेयर भागों को एक गैन्ट्री स्टेशन से दूसरे में स्थानांतरित करता है। कन्वेयर लाइन के साथ प्रत्येक गैन्ट्री स्टेशन मशीनिंग, ग्लूइंग, असेंबलिंग, निरीक्षण, प्रिंटिंग या पैकेजिंग जैसे विनिर्माण कार्यों को करने के लिए एक भाग के संबंध में एक उपकरण में हेरफेर करता है। गैन्ट्री का उपयोग आमतौर पर स्वचालित ट्रांसफर लाइनों पर उत्पादों की स्थिति के लिए किया जाता है।

स्पष्ट रूप से, डाउनटाइम को कम करने के लिए ट्रांसफर-लाइन ऑपरेशन में प्रत्येक मशीन की विश्वसनीयता बेहद अधिक होनी चाहिए, क्योंकि एक मशीन में डाउनटाइम पूरी ट्रांसफर लाइन को महंगे स्टॉप पर ला सकता है। इसके अलावा, गैन्ट्री में कई महत्वपूर्ण तत्व शामिल होते हैं, जैसे नियंत्रक, एम्पलीफायर, मोटर, कपलिंग, एक्चुएटर (जैसे बॉलस्क्रू, बेल्ट, या रैखिक मोटर), रेल, स्लाइड, बेस, स्टॉप, एनकोडर और केबल। संपूर्ण गैन्ट्री प्रणाली की विश्वसनीयता सभी घटकों की विश्वसनीयता का सांख्यिकीय योग है।

उच्च सिस्टम विश्वसनीयता के लिए, प्रत्येक घटक का आकार यह सुनिश्चित करने के लिए होना चाहिए कि ऑपरेशन के दौरान इसकी लोडिंग इसके रेटेड मूल्यों से अधिक न हो। जबकि प्रत्येक घटक को आकार देना एक सीधा इंजीनियरिंग कार्य हो सकता है, जैसा कि घटक निर्माता द्वारा अनुशंसित है, रैखिक-रेल विफलता मोड कुछ अधिक जटिल हैं। वे भार वहन करने की क्षमता, आकार और परिशुद्धता के अलावा, अंतरिक्ष में अपने सटीक अभिविन्यास पर भी निर्भर करते हैं।

गलत संरेखण की समस्या

लगभग हर लीनियर-रेल निर्माता इस बात से सहमत है कि गलत संरेखण से समस्याएं पैदा होती हैं। उन सभी कारकों में से जो रैखिक बीयरिंगों की समयपूर्व विफलता में योगदान करते हैं, मिसलिग्न्मेंट सूची के शीर्ष पर है।

इसे वर्गीकृत रेल गलत संरेखण विफलताओं में शामिल किया गया है:fझील: रेल की सतह से सामग्री हटाना;घिसाव: अत्यधिक घर्षण के परिणाम;खरोज: गेंदें रेल को ख़राब कर देती हैं; औरक्षतिग्रस्त हिस्से: रेल खांचे से गेंद गिरने के कारण विकृत रेल।

रेल गलत संरेखण के सामान्य मूल कारणों में समतलता की कमी, सीधापन, समानता और रैखिक रेल की समतलीयता शामिल है। इन कारणों को उचित संयोजन और संरेखण तकनीकों द्वारा कम या समाप्त किया जा सकता है, जो बदले में, रेल अधिभार को कम करता है। लीनियर-रेल विफलता के अन्य मूल कारणों में अपर्याप्त स्नेहन और विदेशी कणों का प्रवेश शामिल है, जिन्हें उचित सीलिंग और आवधिक स्नेहन के माध्यम से कम किया जा सकता है। महत्वपूर्ण होते हुए भी, वे इस लेख के दायरे से बाहर हैं।

संरेखण मूल बातें

गैन्ट्री रेल में आमतौर पर रीसर्क्युलेटिंग बॉल बेयरिंग शामिल होते हैं जो उच्च कठोरता प्रदान करने के लिए उनके चलने वाले खांचे में पहले से लोड होते हैं। उच्च कठोरता और कम गति वाला द्रव्यमान महत्वपूर्ण गैन्ट्री विशेषताएँ हैं, क्योंकि वे सबसे कम प्रणाली की प्राकृतिक आवृत्ति को परिभाषित करते हैं। उच्च स्थिति बैंडविड्थ के लिए 150 हर्ट्ज के क्रम पर उच्च प्राकृतिक आवृत्ति की आवश्यकता होती है। उच्च गतिशील सटीकता के लिए 40 हर्ट्ज के क्रम पर उच्च स्थिति बैंडविड्थ की आवश्यकता होती है। उच्च गतिशील सटीकता, जैसे कि कुछ माइक्रोन की स्थिति त्रुटि के साथ निरंतर वेग, या सबमाइक्रोन सेटलिंग विंडो के लिए कुछ मिलीसेकंड के क्रम पर कम निपटान समय, क्रमशः उच्च भाग गुणवत्ता और उच्च थ्रूपुट के लिए आवश्यक हैं। इन प्रदर्शन विशेषताओं की आवश्यकता आमतौर पर पीसीबी निरीक्षण, इंकजेट प्रिंटिंग और लेजर स्क्रिबिंग जैसी प्रक्रियाओं में उच्च त्वरण और सुचारू गति के परस्पर विरोधी प्रभावों के तहत होती है।

उच्च गैन्ट्री कठोरता सुनिश्चित करने के लिए - 100 N/µm के क्रम पर - बियरिंग्स पहले से लोड किए गए हैं। हालाँकि, 10 माइक्रोन के क्रम पर दो गैन्ट्री पक्षों के बीच कोई भी गलत संरेखण, या तो ऊर्ध्वाधर (समतलता) या क्षैतिज (सीधेपन) अभिविन्यास में, नाटकीय रूप से असर भार को बढ़ा सकता है। बदले में, रेलिंग ग्रूव्स या रेल में गहरे इंडेंटेशन से गेंदों के गिरने के कारण भयावह विफलता हो सकती है। छोटी बियरिंग विकृतियाँ अभी भी बियरिंग जीवन को काफी हद तक कम कर सकती हैं।

लंबी यात्रा लंबाई (1 से 3 मीटर के क्रम में) पर 10 माइक्रोन परिशुद्धता के साथ रैखिक रेल को संरेखित करने के लिए लेजर इंटरफेरोमीटर और विशेष फिक्स्चर जैसे महंगे उपकरण की आवश्यकता होती है। ये उपकरण सामान्य अंतिम उपयोगकर्ता या सिस्टम इंटीग्रेटर के लिए आसानी से उपलब्ध नहीं हो सकते हैं। इन उपकरणों के बिना, रेल का गलत संरेखण कम सिस्टम विश्वसनीयता, उच्च रखरखाव लागत, डाउनटाइम और कम सिस्टम जीवन का मूल कारण हो सकता है।

सौभाग्य से, विभिन्न क्षेत्र-सिद्ध मिसलिग्न्मेंट क्षतिपूर्ति विकल्प हैं जिनके लिए व्यापक संरेखण उपकरणों की आवश्यकता नहीं हो सकती है, फिर भी रेल मिसलिग्न्मेंट के संभावित कठोर प्रभावों को कम करके उच्च मूल्य प्रदान करते हैं। ये मिसलिग्न्मेंट क्षतिपूर्ति उपकरण गैन्ट्री फ्रेम के अभिन्न अंग बन जाते हैं और विभिन्न गैन्ट्री रेल माउंटिंग और एक्सिस-ड्राइव कॉन्फ़िगरेशन में ओवरलोड सहन करने से रोकने के लिए स्वतंत्रता की आवश्यक डिग्री प्रदान करते हैं।

ग़लत संरेखण की गतिकी

यह समझने के लिए कि एक मिसलिग्न्मेंट कम्पेसाटर कैसे काम करता है, किसी को गैन्ट्री सिस्टम के हिस्से के रूप में कम्पेसाटर की गतिज विशेषताओं को समझना चाहिए। उदाहरण के तौर पर, संलग्न 3डी गैन्ट्री आरेख चार समर्थन दिखाता है। चरण X का आधार₁(जुड़ा हुआ लिंक 10) और एक्स₂(लिंक 1) को पिच, यॉ और रोल में एक-दूसरे के साथ-साथ समतलता और समानता में अतिरंजित रूप से गलत तरीके से दिखाया गया है। बायां X मान लें₁कैरिज (9) मोटर चालित मास्टर है, और इसमें एक गोलाकार जोड़ (जे) है जो वाई चरण (4) का समर्थन करता है। विपरीत मोटर चालित दाएँ X₂चरण (3) में एक गोलाकार जोड़ (बी) और एक रैखिक स्लाइड जोड़ (सी) है जो वाई चरण का समर्थन करता है। अन्य एक्स गाड़ियां (7 और 6) निष्क्रिय हैं और एक गोलाकार जोड़ और एक रैखिक स्लाइड द्वारा वाई चरण का भी समर्थन करती हैं।

फिर स्वतंत्रता की डिग्री की कुल संख्या की गणना करने और बाधाओं की कुल संख्या घटाने पर, परिणाम स्वतंत्रता की 1 डिग्री है। इसका मतलब यह है कि केवल मास्टर एक्स अक्ष स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ सकता है और अन्य सभी लिंक उसका अनुसरण करेंगे। इस मामले में, यदि कोई अन्य स्वतंत्र मोटर अन्य एक्स को चलाती है, तो रेल पर अत्यधिक भार पड़ सकता है। यह लंबे Y चरणों के लिए एक अवांछनीय कॉन्फ़िगरेशन है और इसलिए, इंजीनियरों को दूसरे X चरण को पहले X चरण से स्वतंत्र रूप से चलने देने के लिए सुधारात्मक परिवर्तन करने होंगे।

सिस्टम में स्वतंत्रता की एक और डिग्री जोड़ना, जैसे कि एक्स स्लेव के लिए, का अर्थ है जोड़ों में से किसी एक में स्वतंत्रता की एक और डिग्री जोड़ना। ऐसे कॉन्फ़िगरेशन में एक सामान्य फिक्स एक आइडलर स्लाइड को Z दिशा में स्वतंत्रता की डिग्री देता है, उदाहरण के लिए, गोलाकार जोड़ों d और स्लाइड जोड़ e के बीच।

परिणाम जोड़ों बी, जे और आई पर वाई चरण के लिए एक गतिज माउंट होगा, जो बिना किसी बाधा के चरण 4 विमान के 3 डी अभिविन्यास को समायोजित करेगा। हालाँकि, केवल तीन कोने बिंदुओं पर चरण 4 के समर्थन को रोकने के लिए, कुछ भार लेने के लिए संयुक्त डी और स्लाइड ई के बीच जेड दिशा में कुछ अनुपालन जोड़ना आम बात है। कुछ मामलों में लिंक 4 का लचीलापन पर्याप्त हो सकता है; अन्य मामलों में, एक अनुपालक बेलेविल वॉशर का उपयोग किया जा सकता है।

कम्पेसाटर डिजाइन

एकीकृत मिसलिग्न्मेंट कम्पेसाटर 2डी गैन्ट्री कॉन्फ़िगरेशन के लिए अभिप्रेत हैं। डिज़ाइन में एक लचीलेपन के चारों ओर दो प्लेटें शामिल हैं जो वाई दिशा में स्वतंत्रता की एक रैखिक डिग्री प्रदान करती हैं।

आइए दो मिसलिग्न्मेंट-कम्पेसेटर डिज़ाइन की समीक्षा करें। एक 3डी गैन्ट्री कॉन्फ़िगरेशन के लिए एक रैखिक स्लाइडर जोड़ के साथ एक मिश्रित उल्टा जोड़ है। दूसरा 2डी गैन्ट्री कॉन्फ़िगरेशन के लिए एक रैखिक लचीले जोड़ के साथ एक एकीकृत उल्टा जोड़ है। 2डी संस्करण में, मान लें कि गैन्ट्री रेल एक्स₁और एक्स₂समतलीय हैं.

मिश्रित-जोड़ों का डिज़ाइन।कैन-निर्माण प्रक्रिया में गैन्ट्री अनुप्रयोग पर विचार करें। गैन्ट्री दो बेल्ट-संचालित चरणों का उपयोग करती है जो चार स्लाइडों पर एक मजबूत वेल्डमेंट फ्रेम का समर्थन करती है। एक सर्वोमोटर प्रत्येक गैन्ट्री चरण को मास्टर-स्लेव कॉन्फ़िगरेशन में चलाता है। एक बेल्ट प्रत्येक चरण की एक स्लाइड को चलाती है, और दूसरी स्लाइड एक आइडलर है।

अंतिम उपयोगकर्ता द्वारा इकट्ठे किए गए चरणों में, चरण के असर में समय से पहले विफलता का अनुभव हुआ। दो गैन्ट्री रैखिक चरणों की चार स्लाइडों में चार रैखिक स्लाइडों पर स्थापित चार आसानी से उपलब्ध मानक गोलाकार जोड़ों को जोड़कर समस्या को ठीक किया गया था। पहले चर्चा की गई गैन्ट्री से कॉन्फ़िगरेशन का मिलान करने के लिए, एक स्लाइड को लॉकिंग प्लेट के साथ "ग्राउंडेड" किया गया था। रीडिज़ाइन ने समस्या को पूरी तरह से हल कर दिया।

हालाँकि, ऐसे कम्पेसाटर का उपयोग करने का नुकसान ऊंचाई में पर्याप्त वृद्धि है, जिसके लिए Z चरण में बदलाव की आवश्यकता हो सकती है।

एकीकृत-जोड़ों का डिज़ाइन।एक एकीकृत मिसलिग्न्मेंट कम्पेसाटर का उपयोग 2डी गैन्ट्री कॉन्फ़िगरेशन में किया जा सकता है। डिज़ाइन में दो प्लेटें शामिल हैं। एक प्लेट में गैन्ट्री एक्स स्लाइड के लिए बढ़ते छेद हैं और दूसरी प्लेट में क्रॉस-एक्सिस वाई चरण के आधार पर बढ़ते छेद हैं। केंद्र में एक बियरिंग दो प्लेटों को जोड़ती है।

इसके अलावा, एक प्लेट में एक झुकाव शामिल होता है जो Y दिशा में स्वतंत्रता की एक रैखिक डिग्री प्रदान करता है। सभी जोड़ों के लिए एक ही घटक का उपयोग करने के लिए, दो बोल्टों का उपयोग लचीलेपन की स्वतंत्रता की रैखिक डिग्री को "ग्राउंड" करने के लिए किया जा सकता है और दो प्लेटों के बीच गति की केवल घूर्णी स्वतंत्रता को बनाए रखा जा सकता है। लचीलेपन को थकान सीमा के नीचे अधिकतम विक्षेपण पर संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

अंत में, 2डी गैन्ट्री कॉन्फ़िगरेशन के मामले में, वाई अक्ष के बारे में झुकने वाले क्षण में लचीलेपन को लोड करने से रोकने के लिए, चार रिटेनिंग बोल्ट पल भार लेते हैं।

इस डिज़ाइन के फायदों में एकीकृत घटक, कम प्रोफ़ाइल, कॉम्पैक्ट आकार और 15 मिनट से कम समय में मौजूदा गैन्ट्री चरणों में असेंबली में आसानी शामिल है।