कोई फर्क नहीं पड़ता कि आपके गति नियंत्रक को कितना परिष्कृत किया गया है, यह एक खराब डिज़ाइन किए गए इलेक्ट्रोमेकेनिकल सिस्टम को दूर नहीं कर सकता है।
मोशन-कंट्रोल सिस्टम में तीन मुख्य घटक होते हैं: पोजिशनिंग मैकेनिज्म, मोटर ड्राइव इलेक्ट्रॉनिक्स और मोशन कंट्रोलर। इनमें से प्रत्येक घटक को सावधानीपूर्वक चुना जाना चाहिए लेकिन सर्वोत्तम सिस्टम परिणामों के लिए, पहले पोजिशनिंग मैकेनिज्म की योजना बनाएं। यदि तंत्र आवश्यकताओं को पूरा करने में सक्षम नहीं है, तो ड्राइव और गति नियंत्रक अंतर नहीं कर सकते हैं।
किसी भी गति प्रणाली को डिजाइन करने में पहला कदम प्रक्रिया का पूरी तरह से वर्णन और समझना है। इस विवरण से घटक प्रदर्शन मापदंडों की एक सूची बनाएं। इस सूची में प्रथम-क्रम के पैरामीटर जैसे कुल्हाड़ियों की संख्या, प्रत्येक अक्ष की यात्रा की लंबाई, गति की सटीकता (संकल्प, पुनरावृत्ति और सटीकता सहित), पेलोड क्षमता और चरणों के भौतिक आकार में शामिल हैं। कम स्पष्ट लेकिन समान रूप से महत्वपूर्ण मापदंडों में पर्यावरणीय बाधाओं या चुनौतियां, ड्राइव चयन, कई झुकावों में संचालन, मल्टीएक्सिस कॉन्फ़िगरेशन में केबल प्रबंधन, जीवन भर की योजना और एकीकरण में आसानी शामिल हैं। इन मापदंडों की एक त्वरित समीक्षा से पता चलता है कि वे सभी स्थिति तंत्र से संबंधित हैं और इसलिए इन घटकों का गहन मूल्यांकन परियोजना की सफलता के लिए महत्वपूर्ण है।
एप्लिकेशन यह परिभाषित करेगा कि क्या स्थिति चरण रैखिक है, रोटरी है, या मल्टीएक्सिस सिस्टम में चरणों के संयोजन को शामिल करता है। यहां तक कि काफी सरल एकल-अक्ष अनुप्रयोगों में, कई विचार हैं। लोड इस प्रोफ़ाइल का एक महत्वपूर्ण पहलू है, जैसे कि पेलोड वजन और ऑफसेट (गुरुत्वाकर्षण का केंद्र) जैसे मुद्दे नाटकीय रूप से गति आवश्यकताओं को प्रभावित कर सकते हैं। ठेठ और अधिकतम लोड वेट के साथ -साथ अधिकतम और न्यूनतम दूरी पर विचार करें, चरण यात्रा, आवश्यक यात्रा की गति और त्वरण के लिए।
चरण को बड़ी प्रणाली के अभिन्न अंग के रूप में विचार करना महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, मंच कैसे माउंट किया जाता है और बढ़ते संरचना, मंच के प्रदर्शन और विनिर्देशों को पूरा करने की क्षमता पर एक नाटकीय प्रभाव पड़ता है। उदाहरण के लिए, एक हाई-स्पीड निरीक्षण अनुप्रयोग में जहां नमूने जल्दी से एक कैमरे के नीचे आगे-पीछे दोलन करते हैं, एक रैखिक-पोजिशनिंग चरण को एक संरचना पर लगाया जाना चाहिए जो चलती लोड के "पेंट-शकर प्रभाव" का सामना कर सकता है। इसी तरह, सपाटता में उच्च परिशुद्धता के लिए चुने गए एक लंबी यात्रा के रैखिक चरण को एक गैर-सतह की सतह के अनुरूप मंच से विकृति से बचने के लिए उचित रूप से सपाट सतह पर लगाया जाना चाहिए।
चरण विनिर्देशों को परिभाषित करते समय सिस्टम की जीवन भर की आवश्यकताओं पर विचार करें। यदि आवश्यकताएं मशीन के जीवनकाल में बदल जाती हैं, तो यह सिस्टम को स्थिति-चरण सहिष्णुता के बाहर रख सकती है और मशीन सटीकता, उत्पादकता और विश्वसनीयता को नीचा दिखा सकती है। किसी भी चलती घटक के साथ, पोजिशनिंग क्षमताएं विस्तारित उपयोग के साथ बदल सकती हैं। सुनिश्चित करें कि मशीन के इच्छित सेवा जीवन पर गति आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए मंच रेट किया गया है।
अन्य प्रभावों में प्रणाली का आकार और पर्यावरणीय बाधाएं शामिल हैं। दोनों क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर आकार की कमी पर विचार करें। सिस्टम के कुल पदचिह्न को प्रभावित करने वाले कारक शामिल हैं कि क्या ड्राइव यांत्रिकी बाहरी या आंतरिक हैं और केबलिंग को कैसे प्रबंधित किया जाता है। पर्यावरणीय बाधाओं में स्वच्छ कमरे के अनुप्रयोग शामिल हो सकते हैं, जिसमें मशीन के चलती हिस्सों को कुछ कण, या गंदे वातावरण उत्पन्न करना चाहिए, जहां परिवेशी कण चरण के भीतर अत्यधिक घर्षण का कारण बन सकते हैं और विश्वसनीयता और प्रदर्शन को प्रभावित कर सकते हैं। ऑपरेटिंग तापमान एक प्रमुख पर्यावरणीय मुद्दा है जो नाटकीय रूप से मंच के प्रदर्शन को प्रभावित कर सकता है। दो या तीन डिग्री के रूप में कम तापमान परिवर्तन से चरण सहिष्णुता को बदलने के लिए पर्याप्त विस्तार हो सकता है।
कई अनुप्रयोगों में कई-अक्ष गति की आवश्यकता होती है। एक मल्टीएक्सिस प्रणाली में, चरणों को अलग -अलग दिशाओं में गति के लिए ढेर किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, एक सिलिकॉन-वेफर निरीक्षण प्रणाली, रैखिक प्रदान करने की आवश्यकता हो सकती हैXऔरYगति के साथ -साथ घूर्णीथीटा। ऐसी प्रणालियों में, यह विचार करना महत्वपूर्ण है कि ज्यामिति बाकी प्रणाली में कैसे सहिष्णुता को प्रभावित करती है। उदाहरण के लिए, दो चरणों के साथ एक दूसरे के ऊपर स्टैक्ड, शीर्ष चरण अपनी यात्रा के सिरों पर विक्षेपित कर सकता है। शीर्ष चरण का विक्षेपण निचले स्तर पर कैंटिलीवर लोड का एक कार्य है। इस विक्षेपण को ध्यान में रखा जाना चाहिए या एक अलग कॉन्फ़िगरेशन पर विचार किया जाना चाहिए। मंच निर्माता को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि स्टैक्ड चरणों के विनिर्देश आवेदन आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।
कई-चरण प्रणालियों में, केबल प्रबंधन एक रसद और विश्वसनीयता समस्या बन सकता है। केबलों को अक्सर अनदेखा किया जाता है, लेकिन सिस्टम के जीवन, ज्यामिति और प्रदर्शन को प्रभावित कर सकते हैं। अभिनव केबलिंग समाधान के लिए मंच निर्माता को देखें। इनमें अधिक लचीलेपन के लिए बाहरी केबल कनेक्टर्स के बजाय रगड़ और खींचने और एक बाहरी केबल इंटरफ़ेस का उपयोग करने के लिए आंतरिक रूप से केबलों को एकीकृत करना शामिल हो सकता है।
सिस्टम ड्राइव पर निर्णय लेना एक प्रमुख तत्व है। दो सबसे आम ड्राइव प्रकार बॉल-स्क्रू और रैखिक-मोटर ड्राइव हैं। बॉल-स्क्रू ड्राइव सस्ती और समझने में आसान हैं। प्राकृतिक भिगोना के साथ, उन्हें नियंत्रित करना आसान है और एक ब्रेक को आसानी से जोड़ा जा सकता है। दूसरी ओर, यांत्रिक घर्षण एक निरंतर वेग को बनाए रखना मुश्किल बना सकता है। कुछ शर्तों के तहत, जैसे कि तापमान या आर्द्रता चरम सीमा, बॉल स्क्रू की पिच सटीकता को बदल सकती है और प्रभावित कर सकती है। यदि थर्मल प्रभाव एक मुद्दा है, तो एक रैखिक एनकोडर की आवश्यकता हो सकती है या एक रैखिक-मोटर चरण एक बेहतर विकल्प हो सकता है।
रैखिक-मोटर ड्राइवट्रेन में एक चुंबकीय ट्रैक और कॉइल असेंबली होती है। चुंबकीय ट्रैक आमतौर पर स्थिर होता है और इसमें स्टील सब्सट्रेट पर लगे स्थायी मैग्नेट की एक श्रृंखला होती है। कॉइल असेंबली में तांबे के सभी वाइंडिंग होते हैं और आमतौर पर स्लाइडिंग स्टेज गाड़ी में माउंट होते हैं। कुछ रैखिक मोटर चरणों में केबलिंग को सरल बनाने के साधन के रूप में स्लाइडिंग कैरिज असेंबली पर स्थायी मैग्नेट होते हैं, लेकिन चुंबक की लंबाई इन प्रणालियों की यात्रा को सीमित करती है।
रैखिक-मोटर ड्राइव आमतौर पर उच्च गति, निरंतर-वेग या लंबी-यात्रा अनुप्रयोगों में प्रकाश से मध्यम भार के लिए सबसे अच्छा होता है। रैखिक-मोटर ड्राइव में बॉल-स्क्रू ड्राइवट्रेन की तुलना में अधिक लंबी यात्रा क्षमता होती है क्योंकि वे यात्रा की लंबाई बढ़ने के साथ नहीं करते हैं। वे बेहतर वेग नियंत्रण प्रदान कर सकते हैं लेकिन चलती कुंडल और रैखिक एनकोडर इलेक्ट्रॉनिक्स केबल प्रबंधन को अधिक जटिल बनाते हैं। इसके अलावा, बड़े रैखिक ड्राइव भारी होते हैं और यात्रा की लंबाई और चुंबक आकार में वृद्धि के रूप में महंगा हो सकता है।
ड्राइव प्रकार चुनने में एक महत्वपूर्ण विचार क्षमता और बढ़ते अभिविन्यास को रोक रहा है। रैखिक-मोटर ड्राइव पावर के बिना मुक्त हो रहे हैं, जबकि बॉल-स्क्रू ड्राइव में गति को कम करने के लिए घर्षण होता है। यह उन अनुप्रयोगों में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जहां ड्राइव को लंबवत रूप से माउंट करना होगा। क्योंकि एक रैखिक-मोटर चरण वस्तुतः घर्षण रहित है, शक्ति का नुकसान गाड़ी को मुक्त गिरने देगा। इसके अलावा, गुरुत्वाकर्षण बल को हमेशा दूर किया जाना चाहिए, जो मोटर पर एक बड़ी निरंतर बल की आवश्यकता रखता है। बॉल-स्क्रू ड्राइव ऊर्ध्वाधर अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त हैं, क्योंकि रैखिक मोटर्स लंबवत रूप से चलाने पर जल्दी से ओवरहीट कर सकते हैं या एक असंतुलन की आवश्यकता हो सकती है।
मोटर का चयन करने से ट्रेड-ऑफ भी शामिल हो सकता है। सामान्य रोटरी मोटर्स कम से कम महंगे विकल्प हैं, लेकिन वे ड्राइव-सिस्टम स्पेस आवश्यकताओं को जोड़ते हैं। रैखिक मोटर्स कम जगह लेते हैं, लेकिन अधिक महंगे होते हैं क्योंकि उनके पास रोटरी मोटर की तुलना में अधिक मैग्नेट होते हैं और एक रैखिक एनकोडर की आवश्यकता होती है। बॉल-स्क्रू-चालित चरण रैखिक एन्कोडर्स का उपयोग कर सकते हैं, लेकिन मोटर और बॉल स्क्रू पर रोटरी एनकोडर अक्सर बस काम करेंगे और कम खर्च करेंगे। स्टेपर मोटर्स या सर्वोमोटर्स का उपयोग करने से जुड़े ट्रेड-ऑफ भी हैं। स्टेपर्स कम खर्चीले होते हैं, लेकिन सर्वोमोटर्स में बेहतर उच्च गति का प्रदर्शन होता है।
बॉल-स्क्रू-चालित चरण के लिए एक विकल्प एक फ्रैमलेस मोटर है। एक फ्रैमलेस मोटर एक मानक ब्रशलेस मोटर है जो मंच में निर्मित है। रोटर मैग्नेट को सीधे बॉल-स्क्रू शाफ्ट से बंधे होते हैं और स्टेटर वाइंडिंग को मंच के अंत में एकीकृत किया जाता है। यह कॉन्फ़िगरेशन मोटर कपलर को समाप्त करता है, जो कई इंच अंतरिक्ष को बचाता है। युग्मक की अनुपस्थिति मोटर-से-बॉल-स्क्रू कनेक्शन के हिस्टैरिसीस और विंड-अप को कम करती है, जो प्रदर्शन में सुधार करती है। स्टेज निर्माताओं को आवेदन के लिए सबसे अच्छा कुल समाधान को परिभाषित करने में मदद करने के लिए मोटर्स और एनकोडर पर विशेषज्ञता प्रदान करनी चाहिए।
एक बार सिस्टम गति के यांत्रिक और विद्युत पहलुओं को अच्छी तरह से समझा जाता है और चुने गए चरणों में, नियंत्रण प्रणाली के विवरण को हल किया जा सकता है। एक नियंत्रण प्रणाली ड्राइव इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ संगत होनी चाहिए, इस तथ्य पर विशेष ध्यान देने के साथ कि सभी ड्राइव अपने कनेक्टर्स पर प्रतिक्रिया जानकारी प्रदान नहीं करते हैं। आदर्श रूप से, नियंत्रक को अतिरिक्त हार्डवेयर के बिना सीधे ट्रांसड्यूसर और एक्ट्यूएटर सिग्नल में इंटरफ़ेस करना चाहिए। नियंत्रक को सिस्टम के प्राकृतिक डेटा दरों के भीतर नियंत्रण लूप को बंद करने के लिए पर्याप्त प्रदर्शन होना चाहिए, या साथ ही आवश्यकतानुसार कई गति कुल्हाड़ियों की गति का समन्वय करना चाहिए।
पोस्ट टाइम: अप्रैल -19-2021