ડાયરેક્ટ ડ્રાઇવ વિ. ગિયર રોટરી સર્વોમોટર: ડિઝાઇન લાભનું પ્રમાણીકરણ: ભાગ 1

શીખવાના હેતુઓ

• તકનીકી મર્યાદાઓને કારણે વાસ્તવિક-વિશ્વની રોટરી સર્વો સિસ્ટમ્સ આદર્શ કામગીરીથી ઓછી પડે છે.
• કેટલાક પ્રકારના રોટરી સર્વોમોટર્સ વપરાશકર્તાઓ માટે લાભ પ્રદાન કરી શકે છે, પરંતુ દરેકમાં ચોક્કસ પડકાર અથવા મર્યાદા હોય છે.
• ડાયરેક્ટ ડ્રાઇવ રોટરી સર્વોમોટર્સ શ્રેષ્ઠ પ્રદર્શન પ્રદાન કરે છે, પરંતુ તે ગિયરમોટર્સ કરતાં વધુ ખર્ચાળ છે.

દાયકાઓથી, ઔદ્યોગિક ઓટોમેશન ટૂલબોક્સમાં ગિયર સર્વોમોટર્સ સૌથી સામાન્ય સાધનો પૈકી એક છે. ગિયર સેવરોમોટર્સ પોઝીશનીંગ, વેલોસીટી મેચીંગ, ઈલેક્ટ્રોનિક કેમીંગ, વિન્ડીંગ, ટેન્શનીંગ, ટાઈટીંગ એપ્લીકેશન ઓફર કરે છે અને સર્વોમોટરની શક્તિને લોડ સાથે અસરકારક રીતે મેચ કરે છે. આ પ્રશ્ન ઉભો કરે છે: શું રોટરી મોશન ટેક્નોલોજી માટે ગિયર સર્વોમોટર શ્રેષ્ઠ વિકલ્પ છે, અથવા આનાથી વધુ સારો ઉકેલ છે?

સંપૂર્ણ વિશ્વમાં, રોટરી સર્વો સિસ્ટમમાં ટોર્ક અને સ્પીડ રેટિંગ હશે જે એપ્લિકેશન સાથે મેળ ખાય છે જેથી મોટર ન તો વધારે કદની હોય કે ન તો ઓછી કદની હોય. મોટર, ટ્રાન્સમિશન એલિમેન્ટ્સ અને લોડના સંયોજનમાં અનંત ટોર્સનલ જડતા અને શૂન્ય પ્રતિક્રિયા હોવી જોઈએ. કમનસીબે, વાસ્તવિક દુનિયાની રોટરી સર્વો સિસ્ટમ્સ આ આદર્શથી અલગ-અલગ ડિગ્રીઓથી ઓછી પડે છે.

લાક્ષણિક સર્વો સિસ્ટમમાં, પ્રતિક્રિયાને મોટર અને ટ્રાન્સમિશન તત્વોની યાંત્રિક સહિષ્ણુતાને કારણે થતા ભાર વચ્ચેની ગતિના નુકશાન તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે; આમાં ગિયરબોક્સ, બેલ્ટ, સાંકળો અને કપલિંગમાં કોઈપણ ગતિની ખોટનો સમાવેશ થાય છે. જ્યારે મશીન શરૂઆતમાં ચાલુ થાય છે, ત્યારે લોડ યાંત્રિક સહિષ્ણુતા (આકૃતિ 1A) ની મધ્યમાં ક્યાંક ફ્લોટ થશે.

મોટર દ્વારા લોડને ખસેડવામાં આવે તે પહેલાં, ટ્રાન્સમિશન તત્વો (આકૃતિ 1B) માં અસ્તિત્વમાં રહેલી તમામ સ્લેકને લેવા માટે મોટરને ફેરવવી આવશ્યક છે. જ્યારે મોટર ચાલના અંતે મંદ થવાનું શરૂ કરે છે, ત્યારે લોડ પોઝિશન વાસ્તવમાં મોટર પોઝિશનથી આગળ નીકળી શકે છે કારણ કે વેગ મોટર પોઝિશનની બહારના ભારને વહન કરે છે.

મોટરે તેને ધીમી કરવા માટે લોડ પર ટોર્ક લાગુ કરતાં પહેલાં તેની વિરુદ્ધ દિશામાં ફરીથી સ્લૅક લેવો જોઈએ (આકૃતિ 1C). ગતિના આ નુકશાનને બેકલેશ કહેવામાં આવે છે, અને તે સામાન્ય રીતે આર્ક-મિનિટમાં માપવામાં આવે છે, જે ડિગ્રીના 1/60મા ભાગની બરાબર છે. ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશન્સમાં સર્વો સાથે ઉપયોગ કરવા માટે રચાયેલ ગિયરબોક્સમાં વારંવાર 3 થી 9 આર્ક-મિનિટ સુધીના બેકલેશ સ્પષ્ટીકરણો હોય છે.

ટોર્સિયલ જડતા એ મોટર શાફ્ટ, ટ્રાન્સમિશન તત્વો અને ટોર્કના ઉપયોગના પ્રતિભાવમાં લોડના વળાંક સામે પ્રતિકાર છે. એક અનંત સખત સિસ્ટમ પરિભ્રમણની અક્ષ વિશે કોઈ કોણીય વિચલન વિના લોડમાં ટોર્કનું પ્રસારણ કરશે; જો કે, નક્કર સ્ટીલની શાફ્ટ પણ ભારે ભાર હેઠળ સહેજ વળી જશે. વિચલનની તીવ્રતા લાગુ કરાયેલ ટોર્ક, ટ્રાન્સમિશન તત્વોની સામગ્રી અને તેમના આકાર સાથે બદલાય છે; સાહજિક રીતે, લાંબા, પાતળા ભાગો ટૂંકા, ચરબીવાળા ભાગો કરતાં વધુ ટ્વિસ્ટ કરશે. વળાંકનો આ પ્રતિકાર એ છે જે કોઇલ સ્પ્રિંગ્સને કામ કરે છે, કારણ કે સ્પ્રિંગને સંકુચિત કરવાથી વાયરના દરેક વળાંકને સહેજ વળે છે; જાડા વાયર વધુ સખત વસંત બનાવે છે. અનંત ટોર્સનલ જડતા કરતાં ઓછું કંઈપણ સિસ્ટમને સ્પ્રિંગ તરીકે કાર્ય કરવા માટેનું કારણ બને છે, એટલે કે લોડ પરિભ્રમણને પ્રતિરોધક હોવાથી સંભવિત ઊર્જા સિસ્ટમમાં સંગ્રહિત થશે.

જ્યારે એકસાથે જોડવામાં આવે છે, ત્યારે મર્યાદિત ટોર્સનલ જડતા અને બેકલેશ સર્વો સિસ્ટમની કામગીરીને નોંધપાત્ર રીતે બગાડી શકે છે. બેકલેશ અનિશ્ચિતતાનો પરિચય આપી શકે છે, કારણ કે મોટર એન્કોડર મોટરના શાફ્ટની સ્થિતિ સૂચવે છે, જ્યાં બેકલેશ લોડને સ્થિર થવા દે છે ત્યાં નહીં. જ્યારે લોડ અને મોટર રિવર્સ રિલેટિવ ડિરેક્શન કરે છે ત્યારે બેકલેશ મોટરમાંથી લોડ કપલ અને અનકપલ તરીકે ટ્યુનિંગ સમસ્યાઓ પણ રજૂ કરે છે. બેકલેશ ઉપરાંત, મર્યાદિત ટોર્સનલ જડતા મોટર અને લોડની કેટલીક ગતિ ઊર્જાને સંભવિત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરીને ઊર્જાને સંગ્રહિત કરે છે, તેને પછીથી મુક્ત કરે છે. આ વિલંબિત ઊર્જા પ્રકાશન લોડ ઓસિલેશનનું કારણ બને છે, પ્રતિધ્વનિ પ્રેરિત કરે છે, મહત્તમ ઉપયોગ કરી શકાય તેવા ટ્યુનિંગ લાભો ઘટાડે છે અને સર્વો સિસ્ટમની પ્રતિભાવ અને સ્થાયી સમય પર નકારાત્મક અસર કરે છે. તમામ કેસોમાં, બેકલેશ ઘટાડવા અને સિસ્ટમની જડતા વધારવી સર્વો કામગીરીમાં વધારો કરશે અને ટ્યુનિંગને સરળ બનાવશે.

રોટરી એક્સિસ સર્વોમોટર રૂપરેખાંકનો

સૌથી સામાન્ય રોટરી એક્સિસ કન્ફિગરેશન એ પોઝિશન ફીડબેક માટે બિલ્ટ-ઇન એન્કોડર સાથેનું રોટરી સર્વોમોટર છે અને ઉપલબ્ધ ટોર્ક અને મોટરની ઝડપને જરૂરી ટોર્ક અને લોડની ઝડપ સાથે મેચ કરવા માટે ગિયરબોક્સ છે. ગિયરબોક્સ એ સતત પાવર ઉપકરણ છે જે લોડ મેચિંગ માટે ટ્રાન્સફોર્મરનું યાંત્રિક એનાલોગ છે.

સુધારેલ હાર્ડવેર રૂપરેખાંકન ડાયરેક્ટ ડ્રાઇવ રોટરી સર્વોમોટરનો ઉપયોગ કરે છે, જે મોટરમાં લોડને સીધું જોડીને ટ્રાન્સમિશન તત્વોને દૂર કરે છે. જ્યારે ગિયરમોટર રૂપરેખાંકન પ્રમાણમાં નાના વ્યાસના શાફ્ટ સાથે જોડાણનો ઉપયોગ કરે છે, ત્યારે ડાયરેક્ટ ડ્રાઇવ સિસ્ટમ લોડને સીધા જ વધુ મોટા રોટર ફ્લેંજ પર બોલ્ટ કરે છે. આ રૂપરેખાંકન બેકલેશને દૂર કરે છે અને મોટા પ્રમાણમાં ટોર્સનલ જડતા વધારે છે. ડાયરેક્ટ ડ્રાઇવ મોટર્સના ઉચ્ચ ધ્રુવની સંખ્યા અને ઉચ્ચ ટોર્ક વિન્ડિંગ્સ 10:1 અથવા તેથી વધુના ગુણોત્તર સાથે ગિયરમોટરના ટોર્ક અને ઝડપની લાક્ષણિકતાઓ સાથે મેળ ખાય છે.