डायरेक्ट ड्राइव बनाम गियर रोटरी सर्वोमोटर: डिजाइन एडवांटेज का एक परिमाणीकरण: भाग 1

सीखने के मकसद

• वास्तविक दुनिया के रोटरी सर्वो सिस्टम तकनीकी सीमाओं के कारण आदर्श प्रदर्शन से कम हो जाते हैं।
• कई प्रकार के रोटरी सर्वोमोटर उपयोगकर्ताओं के लिए लाभ प्रदान कर सकते हैं, लेकिन प्रत्येक में एक विशिष्ट चुनौती या सीमा है।
• डायरेक्ट ड्राइव रोटरी सर्वोमोटर्स सबसे अच्छा प्रदर्शन प्रदान करते हैं, लेकिन वे गियरमोटर्स की तुलना में अधिक महंगे हैं।

दशकों से, गियर वाले सर्वोमोटर्स औद्योगिक स्वचालन टूलबॉक्स में सबसे आम उपकरणों में से एक रहे हैं। गियर सेवरोमोटर्स पोजिशनिंग, वेग मैचिंग, इलेक्ट्रॉनिक कैमिंग, वाइंडिंग, टेंशनिंग, कसने वाले अनुप्रयोगों की पेशकश करते हैं और लोड से एक सर्वोमोटर की शक्ति से मिलान करते हैं। यह सवाल उठाता है: क्या एक गियरेड सर्वोमोटर रोटरी मोशन टेक्नोलॉजी के लिए सबसे अच्छा विकल्प है, या क्या एक बेहतर समाधान है?

एक आदर्श दुनिया में, एक रोटरी सर्वो सिस्टम में टॉर्क और स्पीड रेटिंग होगी जो एप्लिकेशन से मेल खाती है ताकि मोटर न तो ओवर-साइज हो और न ही अंडर-आकार। मोटर, ट्रांसमिशन तत्वों और लोड के संयोजन में अनंत मरोड़ कठोरता और शून्य बैकलैश होना चाहिए। दुर्भाग्य से, रियल वर्ल्ड रोटरी सर्वो सिस्टम इस आदर्श से अलग -अलग डिग्री से कम हो जाते हैं।

एक विशिष्ट सर्वो प्रणाली में, बैकलैश को मोटर के बीच गति के नुकसान और संचरण तत्वों के यांत्रिक सहिष्णुता के कारण होने वाले लोड के रूप में परिभाषित किया गया है; इसमें गियरबॉक्स, बेल्ट, चेन और कपलिंग में कोई भी मोशन लॉस शामिल है। जब एक मशीन शुरू में संचालित होती है, तो लोड यांत्रिक सहिष्णुता (चित्रा 1 ए) के बीच में कहीं तैर जाएगा।

इससे पहले कि लोड ही मोटर द्वारा ले जाया जा सके, मोटर को ट्रांसमिशन तत्वों (चित्रा 1 बी) में मौजूद सभी सुस्त को लेने के लिए घूमना होगा। जब मोटर एक चाल के अंत में घटने लगती है, तो लोड की स्थिति वास्तव में मोटर की स्थिति से आगे निकल सकती है क्योंकि गति मोटर स्थिति से परे लोड को वहन करती है।

मोटर को फिर से विपरीत दिशा में स्लैक को ले जाना चाहिए, इससे पहले कि टोक़ को लोड करने के लिए टोक़ लगाने से पहले इसे (चित्रा 1 सी) को डिक्लेरेट किया जाए। गति के इस नुकसान को बैकलैश कहा जाता है, और आमतौर पर आर्क-मिनट में मापा जाता है, एक डिग्री के 1/60 वें के बराबर। औद्योगिक अनुप्रयोगों में सर्वो के साथ उपयोग के लिए डिज़ाइन किए गए गियरबॉक्स में अक्सर 3 से 9 आर्क-मिनट तक बैकलैश विनिर्देश होते हैं।

टॉर्सनल कठोरता मोटर शाफ्ट, ट्रांसमिशन तत्वों और टोक़ के आवेदन के जवाब में लोड को घुमाने का प्रतिरोध है। एक असीम रूप से कठोर प्रणाली रोटेशन की धुरी के बारे में कोई कोणीय विक्षेपण के साथ लोड को टोक़ को प्रसारित करेगा; हालांकि, यहां तक ​​कि एक ठोस स्टील शाफ्ट भी भारी भार के नीचे मोड़ देगा। विक्षेपण का परिमाण लागू किए गए टोक़ के साथ भिन्न होता है, संचरण तत्वों की सामग्री, और उनके आकार; सहज रूप से, लंबे, पतले हिस्से छोटे, वसा वाले से अधिक मोड़ देंगे। ट्विस्टिंग के लिए यह प्रतिरोध कॉइल स्प्रिंग्स को काम करता है, जैसा कि वसंत के तार के प्रत्येक मोड़ को थोड़ा ट्विस्ट करता है; फैटर वायर एक स्टिफ़र स्प्रिंग बनाता है। अनंत टॉर्सनल कठोरता से कम कुछ भी सिस्टम को वसंत के रूप में कार्य करने का कारण बनता है, जिसका अर्थ है कि संभावित ऊर्जा को सिस्टम में संग्रहीत किया जाएगा क्योंकि लोड रोटेशन का विरोध करता है।

जब एक साथ संयुक्त होता है, तो परिमित टॉर्सनल कठोरता और बैकलैश एक सर्वो प्रणाली के प्रदर्शन को काफी कम कर सकते हैं। बैकलैश अनिश्चितता का परिचय दे सकता है, क्योंकि मोटर एनकोडर मोटर के शाफ्ट की स्थिति को इंगित करता है, न कि जहां बैकलैश ने लोड को व्यवस्थित करने की अनुमति दी है। बैकलैश लोड और मोटर से संक्षेप में लोड जोड़े और मोटर से अनकही के रूप में ट्यूनिंग मुद्दों का परिचय देता है जब लोड और मोटर रिवर्स सापेक्ष दिशा। बैकलैश के अलावा, परिमित टॉर्सनल कठोरता मोटर की कुछ गतिज ऊर्जा को परिवर्तित करके और संभावित ऊर्जा में लोड करके ऊर्जा को संग्रहीत करता है, इसे बाद में जारी करता है। यह विलंबित ऊर्जा रिलीज लोड दोलन का कारण बनता है, प्रतिध्वनि को प्रेरित करता है, अधिकतम प्रयोग करने योग्य ट्यूनिंग लाभ को कम करता है और सेवा प्रणाली के समय को सुलझाता है और इसे नकारात्मक रूप से प्रभावित करता है। सभी मामलों में, बैकलैश को कम करने और एक प्रणाली की कठोरता को बढ़ाने से सर्वो प्रदर्शन में वृद्धि होगी और ट्यूनिंग को सरल बनाया जाएगा।

रोटरी एक्सिस सर्वोमोटर कॉन्फ़िगरेशन

सबसे आम रोटरी एक्सिस कॉन्फ़िगरेशन एक रोटरी सर्वोमोटर है जिसमें स्थिति प्रतिक्रिया के लिए एक अंतर्निहित एनकोडर और लोड की आवश्यक टोक़ और गति से मोटर के उपलब्ध टोक़ और गति से मेल खाने के लिए एक गियरबॉक्स है। गियरबॉक्स एक निरंतर पावर डिवाइस है जो लोड मिलान के लिए एक ट्रांसफार्मर का यांत्रिक एनालॉग है।

एक बेहतर हार्डवेयर कॉन्फ़िगरेशन एक डायरेक्ट ड्राइव रोटरी सर्वोमोटर का उपयोग करता है, जो मोटर को लोड को सीधे युग्मित करके ट्रांसमिशन तत्वों को समाप्त करता है। जबकि गियरमोटर कॉन्फ़िगरेशन अपेक्षाकृत छोटे व्यास शाफ्ट के लिए एक युग्मन का उपयोग करता है, डायरेक्ट ड्राइव सिस्टम लोड को सीधे बहुत बड़े रोटर निकला हुआ किनारा पर बोल्ट करता है। यह कॉन्फ़िगरेशन बैकलैश को समाप्त करता है और बहुत अधिक कठोरता को बढ़ाता है। डायरेक्ट ड्राइव मोटर्स के उच्च पोल काउंट और उच्च टोक़ वाइंडिंग 10: 1 या उससे अधिक के अनुपात के साथ एक गियरमोटर के टोक़ और गति विशेषताओं से मेल खाते हैं।