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    बहु-अक्ष पिक एंड प्लेस गैन्ट्री रोबोट XYZ स्टेज

    ज़्यादातर लोग समानांतर-ड्राइव सिस्टम को कार्टेशियन/गैन्ट्री रोबोट में पाए जाने वाले सिस्टम मानते हैं। लेकिन समानांतर-ड्राइव सिस्टम को दो या दो से ज़्यादा रैखिक मोटरों के रूप में भी देखा जा सकता है जो एक ही ड्राइव कंट्रोलर से समानांतर रूप से काम करते हैं। इसमें कार्टेशियन/गैन्ट्री-शैली के रोबोट के साथ-साथ गति नियंत्रण के अन्य प्रमुख क्षेत्र भी शामिल हैं, जैसे कि उच्च-परिशुद्धता और अति-उच्च-परिशुद्धता वाले एकल-अक्ष रोबोट, जिनका रिज़ॉल्यूशन और स्थिति सटीकता सबनैनोमीटर से लेकर उच्च-पिकोमीटर रेंज में होती है। ये सिस्टम प्रकाशिकी और सूक्ष्मदर्शी, अर्धचालक निर्माण, मशीन टूल्स, उच्च बल वाले एक्चुएटर्स, सामग्री-परीक्षण उपकरण, पिक-एंड-प्लेस कार्य, असेंबली संचालन, मशीन टूल्स हैंडलिंग और आर्क वेल्डिंग जैसे क्षेत्रों में काम करते हैं। कुल मिलाकर, माइक्रोन और सबमाइक्रोन दोनों ही दुनिया में इनके अनुप्रयोग हैं।

    समानांतर-ड्राइव समस्याएँ
    सभी समानांतर-चालित प्रणालियों में सबसे बड़ी समस्या ऑर्थोगोनल संरेखण है: समानांतर अक्ष को वर्गाकार रखने की क्षमता। स्क्रू, रैक और पिनियन, बेल्ट और चेन जैसी यांत्रिक रूप से संचालित प्रणालियों में, मुख्य समस्या यांत्रिक प्रणाली को गलत संरेखण या स्टैक्ड टॉलरेंस से बांधना है। प्रत्यक्ष-चालित प्रणालियों में, रैखिक मोटरों में स्थापना त्रुटियों और भिन्नताओं के कारण साइन त्रुटि का एक अतिरिक्त मुद्दा भी होता है।

    इन समस्याओं से निपटने का सबसे आम तरीका समानांतर प्रणाली के प्रत्येक पक्ष को स्वतंत्र रूप से चलाना और नियंत्रित करना है, लेकिन उन्हें इलेक्ट्रॉनिक रूप से सिंक्रोनाइज़ करना है। ऐसी प्रणाली की लागत ज़्यादा होती है क्योंकि इसमें एकल-अक्ष प्रणाली की तुलना में दोगुने ड्राइव और स्थिति-संवेदी इलेक्ट्रॉनिक्स की आवश्यकता होती है। इससे सिंक्रोनाइज़ेशन और ट्रैकिंग त्रुटियाँ भी बढ़ जाती हैं जो प्रणाली के प्रदर्शन को कम कर सकती हैं।

    रैखिक-शाफ्ट मोटरों को समानांतर में जोड़ना संभव बनाने वाली चीज़ एक अत्यधिक प्रतिक्रियाशील मोटर है। एक ही नियंत्रण संकेत दिए जाने पर किन्हीं दो समान रैखिक-शाफ्ट मोटरों द्वारा उत्पन्न गतिशील गति समान होती है।

    सभी समानांतर-ड्राइव प्रणालियों की तरह, रैखिक-शाफ्ट मोटरों को एक ऐसे तंत्र से भौतिक रूप से जोड़ा जाना चाहिए जो अक्ष को केवल एक-डिग्री-स्वतंत्रता गति प्रदान करे। इससे समानांतर रैखिक-शाफ्ट मोटर एक एकल इकाई के रूप में कार्य करते हैं जिससे एकल एनकोडर और एकल सर्वोड्राइवर के साथ संचालन संभव हो जाता है। और, चूँकि एक उचित रूप से स्थापित रैखिक-शाफ्ट मोटर बिना संपर्क के संचालित होती है, इसलिए यह प्रणाली में किसी भी यांत्रिक बंधन का निर्माण नहीं कर सकती।

    ये कथन किसी भी गैर-संपर्क रैखिक मोटर के लिए सत्य हैं। रैखिक-शाफ्ट मोटर अन्य गैर-संपर्क रैखिक मोटरों से कई मामलों में भिन्न होती हैं जो उन्हें समानांतर अनुप्रयोग में अच्छी तरह से काम करने देती हैं।

    रैखिक-शाफ्ट मोटर का डिज़ाइन स्थायी चुंबक को विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के केंद्र में रखता है, जिससे वायु अंतराल गैर-क्रांतिक हो जाता है। कुंडली चुंबक को पूरी तरह से घेरे रहती है, इसलिए चुंबकीय क्षेत्र का शुद्ध प्रभाव बल होता है। यह वायु अंतराल में अंतर के कारण होने वाले किसी भी बल परिवर्तन को लगभग समाप्त कर देता है, चाहे वह गलत संरेखण या मशीनिंग अंतर के कारण हो, जिससे मोटर का संरेखण और स्थापना सरल हो जाती है।

    हालाँकि, साइन त्रुटि - एक प्रमुख मुद्दा - किसी भी गैर-संपर्क रैखिक मोटर में बल अंतर पैदा कर सकता है।

    रैखिक-शाफ्ट मोटरों की तरह, रैखिक मोटरों को भी सिंक्रोनस मोटर कहा जाता है। वास्तव में, कुंडली पर धारा प्रवाहित करके एक विद्युत चुंबक बनाया जाता है जो चुंबक पथ में स्थित स्थायी चुंबकों के चुंबकीय क्षेत्र के साथ तालमेल बिठाता है। रैखिक मोटर में बल इन चुंबकीय क्षेत्रों की सापेक्षिक शक्ति और उनके जानबूझकर किए गए गलत संरेखण के कोण से उत्पन्न होता है।

    एक समानांतर-संचालित प्रणाली में, सभी कुंडलियाँ और चुंबकीय पटरियाँ एक ही मोटर बन जाती हैं जब उनके सभी चुंबकीय क्षेत्र पूरी तरह से संरेखित होते हैं। हालाँकि, कुंडलियों या चुंबकीय पटरियाँ के किसी भी प्रकार के गलत संरेखण से चुंबकीय क्षेत्र भी गलत संरेखित हो जाएँगे, जिससे प्रत्येक मोटर में अलग-अलग बल उत्पन्न होंगे। यह बल अंतर, बदले में, प्रणाली को बाँध सकता है। इसलिए, साइन त्रुटि, कुंडलियों या चुंबकीय पटरियाँ के गलत संरेखण से उत्पन्न बलों में अंतर है।

    साइन त्रुटि की गणना निम्नलिखित समीकरण द्वारा की जा सकती है:

    Fअंतर=Fजनरल× पाप(2πDअंतर/MPएन)

    कहाँFअंतर= दो कुंडलियों के बीच बल अंतर,Fजनरल= उत्पन्न बल,Dअंतर= मिसलिग्न्मेंट की लंबाई, औरMPएन= उत्तर-से-उत्तर चुंबकीय पिच.

    बाज़ार में उपलब्ध ज़्यादातर रैखिक मोटरों को IR हानियों और विद्युत समय स्थिरांक को कम करने के नाम पर 25 से 60 मिमी की सीमा में उत्तर-से-उत्तर चुंबकीय पिच के साथ डिज़ाइन किया जाता है। उदाहरण के लिए, 30 मिमी रैखिक मोटर में केवल 1 मिमी का भी गलत संरेखण हो सकता है।एनपिच से लगभग 21% बिजली की हानि होगी।

    रैखिक-शाफ्ट मोटर इस हानि की भरपाई एक बहुत लंबे उत्तर-से-उत्तर चुंबकीय पिच का उपयोग करके करती है जो आकस्मिक मिसअलाइनमेंट के कारण होने वाली साइन त्रुटि के प्रभाव को कम करता है। 90 मिमी एनएन पिच वाली रैखिक-शाफ्ट मोटर में 1 मिमी का वही मिसअलाइनमेंट केवल 7% शक्ति हानि उत्पन्न करेगा।

    समानांतर-ड्राइव सिस्टम
    उच्च और अति-उच्च परिशुद्धता वाले एकल-अक्ष रोबोटों के लिए सही सटीक स्थिति निर्धारण तभी संभव है जब फीडबैक सीधे कार्य बिंदु के द्रव्यमान केंद्र में हो। मोटर से उत्पन्न बल भी कार्य बिंदु के द्रव्यमान केंद्र में ही केंद्रित होना चाहिए। हालाँकि, मोटर और फीडबैक का एक ही स्थान पर होना आमतौर पर असंभव होता है!

    द्रव्यमान के केंद्र में एक एनकोडर लगाने और द्रव्यमान के केंद्र से समान दूरी पर समानांतर रैखिक-शाफ्ट मोटरों का उपयोग करने से द्रव्यमान केंद्र में वांछित फीडबैक और बल उत्पादन प्राप्त होता है। यह अन्य प्रकार की समानांतर-ड्राइव प्रणालियों के लिए संभव नहीं है, जिन्हें इस प्रकार की समानांतर ड्राइव बनाने के लिए एनकोडर और सर्वोड्राइव के दो सेटों की आवश्यकता होती है।

    एकल ड्राइव/एकल एनकोडर अति-उच्च परिशुद्धता वाले उपयोगों में सबसे अच्छा काम करता है और गैन्ट्री-सिस्टम निर्माताओं को एक बड़ा लाभ देता है। अतीत में, सिस्टम में दो अलग-अलग मोटर होते थे जो इलेक्ट्रॉनिक रूप से जुड़े दो अलग-अलग नियंत्रकों का उपयोग करके अलग-अलग बॉल स्क्रू चलाते थे, या दो रैखिक मोटर भी होते थे जिनमें दो एनकोडर इलेक्ट्रॉनिक रूप से दो ड्राइव से जुड़े होते थे। अब वही क्रियाएँ दो रैखिक-शाफ्ट मोटर, एक एनकोडर, और एक एम्पलीफायर/ड्राइवर से हो सकती हैं, बशर्ते सिस्टम में कठोरता पर्याप्त रूप से उच्च हो।

    यह उन अनुप्रयोगों के लिए भी एक लाभ है जिनमें अत्यधिक बल की आवश्यकता होती है। किसी भी संख्या में रैखिक-शाफ्ट मोटरों को समानांतर में जोड़कर, उनके बलों को एक साथ जोड़ना संभव है।


    पोस्ट करने का समय: 15-अप्रैल-2024
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