प्रेस ब्रेक

सर्वो प्रणालियाँ इलेक्ट्रोमैकेनिकल उत्पादों का एक महत्वपूर्ण घटक हैं, जो गतिशील प्रतिक्रिया और बलाघूर्ण घनत्व के सर्वोच्च स्तर प्रदान करती हैं। अतः ड्राइव प्रणालियों के विकास की प्रवृत्ति पारंपरिक हाइड्रोलिक, डीसी, स्टेपर और एसी वेरिएबल फ्रीक्वेंसी ड्राइव को एसी सर्वो ड्राइव से प्रतिस्थापित करने की ओर अग्रसर है, जिससे प्रणाली के प्रदर्शन में एक नया स्तर प्राप्त होता है—जिसमें छोटे चक्र समय, उच्च उत्पादकता, बेहतर विश्वसनीयता और लंबा जीवनकाल शामिल हैं। सर्वो मोटरों से बेहतर प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए उनकी उपयोग विशेषताओं को समझना आवश्यक है।

सर्वो मोटर के उपयोग में सामान्य समस्याएँ

समस्या १: शोर और अस्थिरता

ग्राहक अक्सर मशीनरी पर सर्वो मोटर का उपयोग करते समय अत्यधिक शोर और अस्थिर संचालन का अनुभव करते हैं। कई उपयोगकर्ताओं की पहली प्रतिक्रिया यह मानने की होती है कि सर्वो मोटर की गुणवत्ता खराब है, क्योंकि कभी-कभी इसे स्टेपर मोटर या चर आवृत्ति मोटर से बदलने पर शोर और अस्थिरता में काफी कमी आ जाती है। सतही रूप से, यह सर्वो मोटर की गलती प्रतीत होती है, लेकिन इसके कार्य सिद्धांत का सावधानीपूर्ण विश्लेषण करने पर यह निष्कर्ष पूर्णतः गलत पाया जाता है।

एक एसी सर्वो प्रणाली में निम्नलिखित घटक शामिल होते हैं: एक सर्वो ड्राइव, एक सर्वो मोटर, और एक प्रतिपुष्टि सेंसर (आमतौर पर, सर्वो मोटरों में एक अंतर्निहित प्रकाशिक एन्कोडर होता है)। ये सभी घटक एक बंद-लूप नियंत्रण प्रणाली के भीतर कार्य करते हैं: ड्राइव बाहर से पैरामीटर सूचना प्राप्त करता है, फिर मोटर को एक निश्चित धारा आपूर्ति करता है, जो इस धारा को भार को चलाने के लिए बलाघूर्ण में परिवर्तित करती है। भार अपनी स्वयं की विशेषताओं के अनुसार गति करता है या त्वरित/मंदित होता है। सेंसर भार की स्थिति को मापते हैं, जिससे ड्राइव सेटपॉइंट सूचना मान की वास्तविक स्थिति मान के साथ तुलना कर सके। फिर, मोटर की धारा को समायोजित करके, वास्तविक स्थिति मान को सेटपॉइंट सूचना मान के साथ सुसंगत रखा जाता है। जब भार में अचानक परिवर्तन के कारण गति में परिवर्तन होता है, तो एन्कोडर इस गति परिवर्तन का पता लगाता है और तुरंत सर्वो ड्राइव को प्रतिक्रिया देता है। ड्राइव तब सर्वो मोटर को आपूर्ति की जाने वाली धारा को समायोजित करता है ताकि भार परिवर्तन के अनुकूल हो सके और सेट गति पर वापस लौट सके। एक एसी सर्वो प्रणाली एक अत्यधिक प्रतिक्रियाशील, पूर्णतः बंद-लूप प्रणाली है। भार के उतार-चढ़ाव और गति सुधार के बीच का समय विलंब बहुत कम होता है। अतः प्रणाली की प्रतिक्रिया के लिए वास्तविक सीमाकारक कारक यांत्रिक संयोजन उपकरणों का संचरण समय होता है।

समस्या दो: जड़त्व का मिलान

सर्वो प्रणाली के चयन और डीबगिंग के दौरान अक्सर जड़त्व संबंधी समस्याओं का सामना करना पड़ता है!

विशेष रूप से, यह निम्नलिखित तरीकों से प्रकट होता है:

१. जब कोई सर्वो प्रणाली का चयन कर रहा होता है, तो मोटर टॉर्क और नामांकित गति जैसे कारकों के अलावा, हमें मशीनी प्रणाली के जड़त्व की गणना करने की आवश्यकता होती है, जिसे मोटर शाफ्ट पर परिवर्तित किया गया हो। फिर, वास्तविक मशीनी कार्य आवश्यकताओं और संसाधित भागों की गुणवत्ता की आवश्यकताओं के आधार पर, हम एक ऐसी मोटर का चयन करते हैं जिसका जड़त्व मान उपयुक्त हो।

२. डीबगिंग के दौरान (मैनुअल मोड में), जड़त्व अनुपात पैरामीटर को सही ढंग से सेट करना मशीनी और सर्वो प्रणालियों के इष्टतम प्रदर्शन का पूर्ण उपयोग करने के लिए एक आवश्यक शर्त है। यह उन प्रणालियों में विशेष रूप से प्रमुख है जिनमें उच्च गति और उच्च परिशुद्धता की आवश्यकता होती है (डेल्टा सर्वो जड़त्व अनुपात पैरामीटर १–३७, JL/JM हैं)।

प्रभाव: ट्रांसमिशन जड़त्व सर्वो प्रणाली की सटीकता, स्थिरता और गतिशील प्रतिक्रिया को प्रभावित करता है। उच्च जड़त्व के कारण यांत्रिक स्थिरांक बढ़ जाता है, प्रतिक्रिया धीमी हो जाती है और प्रणाली की प्राकृतिक आवृत्ति कम हो जाती है, जिससे अनुनाद की संभावना बढ़ जाती है। इससे सर्वो बैंडविड्थ सीमित होती है तथा सर्वो की सटीकता और प्रतिक्रिया की गति प्रभावित होती है। केवल धीमी गति पर रेंगने की क्षमता में सुधार के लिए जड़त्व को उचित रूप से बढ़ाना ही लाभदायक होता है। अतः यांत्रिक डिज़ाइन में, प्रणाली की दृढ़ता को प्रभावित किए बिना जड़त्व को यथासंभव कम करना चाहिए।

यांत्रिक प्रणाली के गतिशील विशेषताओं का निर्धारण कैसे करें: यांत्रिक प्रणाली की गतिशील विशेषताओं को मापते समय, जितना कम जड़त्व होगा, प्रणाली की गतिशील प्रतिक्रिया उतनी ही बेहतर होगी; और जितना अधिक जड़त्व होगा, मोटर पर भार उतना ही अधिक होगा तथा नियंत्रण करना उतना ही कठिन होगा। हालाँकि, यांत्रिक प्रणाली का जड़त्व मोटर के जड़त्व के साथ सुसंगत होना आवश्यक है। विभिन्न तंत्रों के लिए जड़त्व सुसंगतता के सिद्धांतों के चयन अलग-अलग होते हैं, और ये चयन अलग-अलग प्रभाव डालते हैं।

उदाहरण के लिए, जब एक सीएनसी मशीनिंग केंद्र सर्वो मोटर का उपयोग करके उच्च गति से काटना करता है, तो भार जड़त्व में वृद्धि के कारण निम्नलिखित परिणाम होंगे:

1. जब नियंत्रण आदेशों में परिवर्तन होता है, तो मोटर को नए आदेश द्वारा आवश्यक गति तक पहुँचने में अधिक समय लगेगा;

2. जब मशीन टूल दो अक्षों के अनुदिश तीव्र चापाकार काटना करता है, तो महत्वपूर्ण त्रुटियाँ उत्पन्न होंगी। सामान्य परिस्थितियों में, यदि JL≦JM है, तो उपरोक्त समस्याएँ नहीं होंगी;

3. जब JL ≧ 3×JM होता है, तो मोटर की नियंत्रणीयता काफी कम हो जाती है, विशेष रूप से उच्च गति वाली वक्र कटिंग के दौरान यह स्पष्ट रूप से दिखाई देता है।

विभिन्न यांत्रिक क्रियाएँ और प्रसंस्करण गुणवत्ता की आवश्यकताएँ JL और JM के बीच अलग-अलग संबंधों को निर्धारित करती हैं। जड़त्व मिलान का निर्धारण यांत्रिक प्रक्रिया की विशेषताओं और प्रसंस्करण गुणवत्ता की आवश्यकताओं के आधार पर किया जाना चाहिए।

प्रश्न 3: सर्वो मोटर का चयन

यांत्रिक ट्रांसमिशन योजना के चयन के बाद, सर्वो मोटर का मॉडल और आकार का चयन और पुष्टि करनी आवश्यक है।

(1) चयन की शर्तें

सामान्य रूप से, सर्वो मोटर के चयन के समय निम्नलिखित शर्तों को पूरा करना आवश्यक है:

1. अधिकतम मोटर गति > अधिकतम आवश्यक प्रणाली गति।

2. मोटर रोटर जड़त्व, लोड जड़त्व के साथ मेल खाता है।

3. निरंतर लोड कार्य टॉर्क ≤ मोटर का नामांकित टॉर्क।

4. अधिकतम मोटर आउटपुट टॉर्क > अधिकतम आवश्यक प्रणाली टॉर्क (त्वरण के दौरान टॉर्क)।

(२) चयन गणना

१. जड़त्व मिलान गणना (जेएल/जेएम)

२. घूर्णन गति गणना (लोड सिरे की गति, मोटर सिरे की गति)

३. लोड टॉर्क गणना (निरंतर लोड कार्य टॉर्क, त्वरण के दौरान टॉर्क)