रेखीय गति प्रणालियों के लिए डिज़ाइन समय को कम करना

3 अक्ष कार्तीय गैन्ट्री प्रणाली

टिकाऊपन और उच्च प्रदर्शन सुनिश्चित करते हुए डिजाइन समय को कम किया जा सकता है।

इंजीनियरिंग में डिज़ाइन समय को कम करना महत्वपूर्ण है क्योंकि इसका परिणाम कम लागत और बाज़ार में कम समय में पहुँचना है। डिज़ाइन समय में अक्सर कई गैर-मूल्य-वर्धित गतिविधियाँ शामिल होती हैं जैसे कि पुनः डिज़ाइन, अधिक डिज़ाइन या स्कोप क्रिप जिसे सभी एप्लिकेशन मानदंडों को अच्छी तरह से समझकर और डेटा अधिग्रहण उपकरण के साथ घटकों, मॉड्यूल और पूर्ण असेंबली के पैरामीट्रिक परीक्षण के माध्यम से गणना और विश्लेषण को सत्यापित करके और परीक्षण के साथ अनुमानित प्रदर्शन परिणामों को साबित करके कम किया जा सकता है।

शुरुआत में ही यथासंभव प्रासंगिक अनुप्रयोग जानकारी प्राप्त कर लें, ताकि आपको वापस जाकर भागों को दोहराने की आवश्यकता न पड़े, यदि संपूर्ण डिज़ाइन प्रक्रिया नहीं। सावधान रहें और कार्यक्षेत्र में परिवर्तन के लिए तैयार रहें। सर्वोत्तम आरंभिक डिज़ाइन निर्धारित करने के लिए सैद्धांतिक गणनाओं और विश्लेषणों का उपयोग करें, और फिर वास्तविक उपकरणों पर प्रमुख प्रदर्शन विशेषताओं के परीक्षण मापों के साथ उनकी तुलना करें। वास्तविक क्षेत्र स्थितियों के तहत चक्र परीक्षण करके बेंच परीक्षण परिणामों की पुष्टि करें।

आवश्यकताओं की पहचान

लगभग हर इंजीनियरिंग प्रक्रिया का पहला और बहुत महत्वपूर्ण चरण अनुप्रयोग आवश्यकताओं की पहचान करना है। प्रत्येक उत्पाद के लिए मानदंड का एक अनूठा सेट हो सकता है जो उसके प्रदर्शन को प्रभावित करेगा। चेकलिस्ट का उपयोग करने से उन मापदंडों पर विचार करने में मदद मिलेगी जिन्हें अन्यथा अनदेखा किया जा सकता है।

नमूना चेकलिस्ट में मुख्य आवेदन सूचना डेटा में निम्नलिखित शामिल हो सकते हैं:

• लोड/गति (गतिशील और स्थिर)
• वोल्टेज: 12, 24, 36, 48 VDC, 110, 220, VAC
• भार की दिशा
• स्ट्रोक की लंबाई
• जीवन/कर्तव्य चक्र
• पर्यावरण
• स्ट्रोक के अंत में सुरक्षा: क्लच? लिमिट स्विच?
• एक्चुएटर को कैसे नियंत्रित किया जाएगा?
• प्रतिक्रिया
• यूएल, सीएसए, सीई
• अन्य: अतिरिक्त डिज़ाइन संबंधी विचारों के लिए अपने एक्ट्यूएटर एप्लिकेशन इंजीनियर से परामर्श करें।

किसी विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए सही बॉल स्क्रू असेंबली के चयन के लिए सबसे छोटे लिफ़ाफ़े और सबसे अधिक लागत प्रभावी समाधान निर्धारित करने के लिए एक पुनरावृत्त प्रक्रिया की आवश्यकता हो सकती है। डिज़ाइन लोड, रैखिक वेग और स्थितिगत सटीकता आवश्यकताओं का उपयोग उपयुक्त बॉल स्क्रू असेंबली के व्यास, लीड और लोड क्षमता की गणना करने के लिए किया जाता है। फिर व्यक्तिगत बॉल स्क्रू घटकों को जीवन, आयामी बाधाओं, माउंटिंग कॉन्फ़िगरेशन और पर्यावरणीय स्थितियों के आधार पर चुना जा सकता है।

लोड की दिशा और परिमाण को परिभाषित करके शुरुआत करना एक अच्छी बात है। सिस्टम ओरिएंटेशन बहुत महत्वपूर्ण हो सकता है। क्षैतिज अभिविन्यास के साथ, ड्राइव लोड पेलोड वजन के बराबर होता है, घर्षण गुणांक का गुणा। ऊर्ध्वाधर अभिविन्यास के साथ, ड्राइव लोड वजन के बराबर होता है। रैखिक बीयरिंग और गाइड पर कार्य करने वाले लोड ऊर्ध्वाधर लोड, क्षैतिज लोड या पिच, रोल या यॉ मोमेंट लोड या इनका कोई भी संयोजन हो सकते हैं। लोड अपने परिमाण और दिशा में भी भिन्न हो सकते हैं।

प्रत्येक बियरिंग पर परिणामी लोड वेक्टर को विभिन्न लोड वेक्टर के उचित संयोजन से स्थापित किया जाना चाहिए, जिसके अधीन रैखिक बियरिंग सिस्टम है, क्योंकि जीवन प्रत्याशा का अनुमान केवल समग्र सिस्टम लोड वेक्टर के आधार पर नहीं लगाया जा सकता है। प्रत्येक रैखिक बियरिंग पर जो भार डाला जाता है, उसे उस दिए गए बियरिंग के लिए समतुल्य भार कहा जाता है। फिर सिस्टम को सबसे भारी लोड वाले बियरिंग के आकार के आधार पर आकार दिया जाता है। समतुल्य भार के लिए गणना विधियों के बारे में अधिक जानकारी के लिए, रैखिक बियरिंग और गाइड आपूर्तिकर्ताओं के कैटलॉग देखें।

उदाहरण के लिए, एक बॉल स्क्रू असेंबली, अक्षीय भार वहन करने के लिए अभिप्रेत है, जो घूर्णी गति को अक्षीय गति में परिवर्तित करती है। संपीड़न भार के तहत बकलिंग का प्रतिरोध करने की बॉल स्क्रू की क्षमता को इसकी स्तंभ शक्ति कहा जाता है। स्क्रू एक अक्षीय भार वहन करता है जो प्रभावी रूप से परिमाण में बराबर होता है और बॉल नट - इसके पूरक भाग - पर लगाए गए भार के विपरीत दिशा में होता है और ड्राइविंग मोटर के टॉर्क से डिज़ाइन ज्यामिति द्वारा संबंधित होता है। सामान्य तौर पर, कॉलम की ताकत सीमित डिज़ाइन पैरामीटर होती है क्योंकि लंबी लंबाई के लिए, यह सामग्री की वास्तविक संपीड़न शक्ति से बहुत कम हो सकती है। चूँकि मुक्त लंबाई-से-व्यास अनुपात स्तंभ बकिंग से घनिष्ठ रूप से संबंधित है, इसलिए यह इस प्रकार है कि किसी दिए गए व्यास के लिए, बॉल स्क्रू की अक्षीय भार क्षमता इसकी मुक्त लंबाई पर निर्भर करती है।

रैखिक गति प्रणाली के जीवन का अनुमान इसके परिचालन प्रोफ़ाइल के आधार पर लगाया जा सकता है; सरल शब्दों में, बॉल स्क्रू को प्रतिदिन कितने घंटे, प्रति सप्ताह कितने दिन और प्रति वर्ष कितने सप्ताह चलाया जाएगा। अधिक जटिल अनुप्रयोगों या अधिक परिष्कृत जीवन पूर्वानुमान के लिए, किसी को एक विस्तृत, व्यापक गति प्रोफ़ाइल बनाने की आवश्यकता होती है, जो मूल रूप से सीधे खंडों में आंदोलनों को विभाजित करती है। गति प्रोफ़ाइल के प्रत्येक खंड को खंड की शुरुआत और अंत में गति, खंड की समय अवधि और खंड के दौरान टॉर्क के बारे में जानकारी की आवश्यकता होगी।

आपके अनुप्रयोग के लिए आवश्यक स्थितिगत सटीकता और दोहराव का निर्धारण करें। उदाहरण के लिए, इंच बॉल स्क्रू आमतौर पर दो ग्रेड में उत्पादित किए जाते हैं - प्रेसिजन और प्रेसिजन प्लस। प्रेसिजन ग्रेड बॉल स्क्रू का उपयोग अपेक्षाकृत मोटे आंदोलन की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में या स्थितिगत स्थान के लिए रैखिक प्रतिक्रिया का उपयोग करने वाले अनुप्रयोगों में किया जाएगा। प्रेसिजन प्लस ग्रेड बॉल स्क्रू का उपयोग तब किया जाएगा जब माइक्रोन के भीतर दोहराए जाने योग्य स्थिति महत्वपूर्ण हो और कोई रैखिक प्रतिक्रिया उपकरण का उपयोग न किया जाए। जबकि प्रेसिजन ग्रेड स्क्रू में स्क्रू की उपयोगी लंबाई पर अधिक संचयी भिन्नता होती है, प्रेसिजन प्लस ग्रेड स्क्रू लीड त्रुटि के संचय को सीमित करते हैं, जिससे स्क्रू की पूरी उपयोगी लंबाई पर अधिक सटीक स्थिति मिलती है।

आकार और चयन

रैखिक गति प्रणाली आपूर्तिकर्ताओं द्वारा प्रदान किए गए चार्ट रैखिक गति प्रणाली के उचित आकार और चयन के लिए समय बचाने वाला शॉर्टकट हो सकते हैं। हम कैटलॉग फ़ार्मुलों (चित्र 2) का उपयोग करके बॉल स्क्रू का चयन और आकार कैसे निर्धारित करें, यह प्रदर्शित करने के लिए एक उदाहरण के रूप में तीन-अक्ष वेल्डिंग गैंट्री एप्लिकेशन का उपयोग करेंगे। बॉल स्क्रू x-अक्ष की पूरी लंबाई तक चलता है और दोनों छोर पर बियरिंग सपोर्ट द्वारा समर्थित होता है। सरलता के लिए, हम नट माउंटिंग को फ़्लैंज्ड, सामग्री को मिश्र धातु स्टील, थ्रेड दिशा को दाएं हाथ और उत्पाद श्रृंखला को मीट्रिक के रूप में परिभाषित करेंगे। इस एप्लिकेशन में सिस्टम ओरिएंटेशन क्षैतिज है, जिसमें स्क्रू-संचालित डिज़ाइन है और x-अक्ष की लंबाई 6 मीटर है। यह थर्मली स्थिर फ़्लैंज राशि के साथ निश्चित सिरों का उपयोग करेगा।

प्रोफ़ाइल रेल पर चलने वाली गाड़ी द्वारा 2,668.9 न्यूटन (600 पाउंड) का भार लगाया जाता है। यात्रा की लंबाई 4.5 मीटर (177.165″) है और बिना सहारे की लंबाई 5.818 मीटर (229.055″) है। आवश्यक गति 0.1 मीटर प्रति सेकंड (3.927 इंच/सेकंड) है, और ±2.5 मीटर/सेकंड2 (98.4 इंच/सेकंड2) का त्वरण आवश्यक है। ड्यूटी साइकिल 8 घंटे प्रति दिन, 5 दिन प्रति सप्ताह और 50 सप्ताह प्रति वर्ष है, जिसका औसत 10 चक्र प्रति घंटा है। बॉल स्क्रू के लिए जीवन की आवश्यकता 20 वर्ष और घटकों के लिए 5 वर्ष है। एक अतिरिक्त आवश्यकता यह है कि इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग विभाग की प्राथमिकता के कारण स्टेपर मोटर का उपयोग किया जाए।

इसके बाद, हम x-अक्ष के लिए रैखिक बीयरिंग का चयन करते हैं। इस एप्लिकेशन की प्राथमिक आवश्यकताएं उच्च भार क्षमता और उच्च कठोरता हैं। एप्लिकेशन की अपेक्षाकृत लंबी यात्रा लंबाई 5.500 मीटर (18 फीट) है; हालांकि, 6-मीटर-लंबाई वाले स्क्रू की उपलब्धता बट जॉइनिंग की आवश्यकता को समाप्त करती है। कम रखरखाव इस एप्लिकेशन की एक महत्वपूर्ण आवश्यकता है। परिणाम 500 श्रृंखला बॉल प्रोफाइल रेल रैखिक गाइड का चयन था।

इस चयन के साथ, बॉल स्क्रू पर लोड की गणना की जा सकती है। इस लोडिंग के आधार पर, NEFF KGF-D बॉल नट को शुरुआती बिंदु के रूप में चुना जाता है। इस बॉल नट में एक इंटीग्रल फ्लैंज, इंटीग्रल वाइपर और एक DIN 69051 माउंटिंग है। बॉल स्क्रू की सटीकता ±50 μm/300 mm सटीकता है।

इसके बाद, जीवन प्रत्याशा आवश्यकता की जाँच की जाती है। जीवन को आम तौर पर L10 पर रेट किया जाता है, जो उस समय को दर्शाता है जिसके बाद 90% बॉल स्क्रू अभी भी काम करेंगे। इस एप्लिकेशन में, जीवन प्रत्याशा 1,035,752.6 वर्ष है। जीवन इतना अधिक होने का कारण यह है कि हमने जीवन के बजाय महत्वपूर्ण गति के आधार पर बॉल स्क्रू का चयन किया है।

प्रस्तावित डिज़ाइन का परीक्षण

एक बार जब आप गणनाओं के आधार पर अपना डिज़ाइन चुन लेते हैं, तो आपको यह सुनिश्चित करने के लिए परीक्षण करना होगा कि आपके परिसर सही हैं। परीक्षण यह सत्यापित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है कि जो प्रस्तावित किया गया था वह वास्तव में वितरित किया गया था और, यदि ऐसा नहीं था, तो किसी भी सुधारात्मक कार्रवाई का मार्गदर्शन करने के लिए जो आवश्यक हो सकता है। सत्यापन परीक्षण को इस तरह के सवालों के जवाब देने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए:

• क्या तैयार उत्पाद डिज़ाइन विनिर्देश के अनुरूप है?
• क्या प्रायोगिक सीमाओं के भीतर प्रदर्शन सैद्धांतिक गणनाओं के अनुरूप है, यदि नहीं, तो इसमें कितना अंतर है और क्यों?
• क्या उत्पाद आवश्यक स्तर की विश्वसनीयता प्रदान करता है?
• उत्पाद की विफलता के संभावित तरीके और बिंदु क्या हैं?
• मौजूदा समाधान की तुलना अन्य विकल्पों से कैसे की जा सकती है?

बड़े सिस्टम और मशीनों के लिए, आप सब-असेंबली की बेंच टेस्टिंग पर जाने से पहले घटक परीक्षण से शुरू करना चाह सकते हैं, और फिर अंत में पूरी असेंबली का परीक्षण कर सकते हैं। परीक्षण के प्रत्येक चरण में, परीक्षण के परिणामों की समीक्षा की जानी चाहिए और सैद्धांतिक गणनाओं से तुलना की जानी चाहिए ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि डिज़ाइन सही रास्ते पर है, या सुधार के लिए उचित अवसरों पर विचार किया जा सके। परीक्षण का उद्देश्य यह पता लगाना है कि हमने अपनी गणनाओं और मॉडलिंग में क्या चूक की है।

कॉन्फ़िगर की गई रैखिक गति प्रणालियाँ

पूरी प्रक्रिया के दौरान यह विचार करना भी महत्वपूर्ण है कि क्या अपने खुद के डिज़ाइन और संयोजन के बजाय कॉन्फ़िगर किए गए रैखिक गति सिस्टम को खरीदना अधिक समझदारी भरा होगा। इस मामले में, आप एक रैखिक गति इंटीग्रेटर को एप्लिकेशन की आवश्यकताओं जैसे माउंटिंग कॉन्फ़िगरेशन, पोजिशनिंग आवश्यकताएँ, पर्यावरण की स्थिति, लोडिंग की स्थिति, मूव आवश्यकताएँ और कोई विशेष विचार प्रदान करेंगे। इंटीग्रेटर तब आम तौर पर आपके इनपुट के आधार पर एक कस्टम रैखिक गति प्रणाली को डिज़ाइन और कॉन्फ़िगर करने के लिए एक वेब-आधारित आकार और चयन प्रणाली का उपयोग करेगा। इंटीग्रेटर अक्सर आपके अनुरोध के 24 घंटे के भीतर प्रस्तावित डिज़ाइन का एक उद्धरण और CAD फ़ाइल प्रदान कर सकता है। अधिकांश मामलों में ऐसी प्रणाली की लागत व्यक्तिगत घटकों की लागत से कम होगी।

यह दृष्टिकोण आम तौर पर इंजीनियरिंग समय और असेंबली लागत को 90% या उससे अधिक तक कम कर सकता है और अक्सर सामग्री लागत में 20 से 30% की बचत प्रदान कर सकता है। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि रैखिक गति प्रणालियों को डिजाइन करने में लगने वाले समय को कम करके, आपके इंजीनियर अपनी मुख्य योग्यताओं के बाहर के क्षेत्र में काम करने में कम समय बिताएंगे, और वे उस काम पर अधिक ध्यान केंद्रित करेंगे जिसमें वे सबसे अच्छे हैं - समग्र सिस्टम एकीकरण।

संक्षेप में, डिज़ाइन समय बचाने के लिए सभी उपयोगी संसाधनों का लाभ उठाएँ। रैखिक गति विक्रेताओं की कॉन्फ़िगर की गई रैखिक गति असेंबली प्रदान करने की क्षमता को नज़रअंदाज़ न करें जो आपको इंजीनियरिंग और असेंबली लागत कम करने में मदद कर सकती है। डिज़ाइन और असेंबली समय पर उनके प्रभाव के संदर्भ में घटकों बनाम मॉड्यूल, बनाम पूर्ण सिस्टम खरीदने के विकल्पों का मूल्यांकन करें। चार्ट, फ़ॉर्मूले, ऑनलाइन चयन प्रणाली और 3D मॉडल जैसे सभी उपलब्ध डिज़ाइन टूल का अपने फ़ायदे के लिए उपयोग करें। अंत में, मानक, संशोधित मानक और विशेष समाधानों में उनके उत्पाद विशेषज्ञता का लाभ उठाने के लिए तकनीकी सहायता को शामिल करें। यह पुष्टि करना सुनिश्चित करें कि विक्रेता के पास डिज़ाइन दावों और डिज़ाइन स्थितियों का समर्थन करने के लिए डिज़ाइन सत्यापन/परीक्षण/विश्लेषण डेटा है। यह दृष्टिकोण डिज़ाइन समय को न्यूनतम तक कम कर सकता है जबकि यह सुनिश्चित करता है कि रैखिक गति प्रणाली प्रदर्शन और स्थायित्व आवश्यकताओं को पूरा करती है।

पोस्ट करने का समय: मार्च-28-2022

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