प्रत्यक्ष ड्राइभ बनाम गियर गरिएको रोटरी सर्वोमोटर: डिजाइन फाइदाको परिमाणीकरण: भाग १

सिक्ने उद्देश्यहरू

• प्राविधिक सीमितताका कारण वास्तविक-विश्व रोटरी सर्वो प्रणालीहरू आदर्श प्रदर्शनबाट कम हुन्छन्।
• धेरै प्रकारका रोटरी सर्भोमोटरहरूले प्रयोगकर्ताहरूलाई फाइदा प्रदान गर्न सक्छन्, तर प्रत्येकको एक विशिष्ट चुनौती वा सीमा हुन्छ।
• प्रत्यक्ष ड्राइभ रोटरी सर्वोमोटरहरूले उत्कृष्ट प्रदर्शन प्रदान गर्छन्, तर तिनीहरू गियरमोटरहरू भन्दा महँगो हुन्छन्।

दशकौंदेखि, गियर गरिएको सर्वोमोटरहरू औद्योगिक स्वचालन उपकरण बक्समा सबैभन्दा सामान्य उपकरणहरू मध्ये एक भएको छ। गियर गरिएको सर्वोमोटरहरूले पोजिसनिङ, वेग मिलान, इलेक्ट्रोनिक क्यामिङ, वाइन्डिङ, टेन्सनिङ, टाइटनिङ अनुप्रयोगहरू प्रदान गर्दछन् र कुशलतापूर्वक सर्भोमोटरको शक्तिलाई लोडसँग मिलाउँछन्। यसले प्रश्न उठाउँछ: के गियर गरिएको सर्वोमोटर रोटरी गति प्रविधिको लागि उत्तम विकल्प हो, वा त्यहाँ राम्रो समाधान छ?

एउटा उत्तम संसारमा, रोटरी सर्वो प्रणालीमा टर्क र गति मूल्याङ्कनहरू हुन्छन् जुन अनुप्रयोगसँग मेल खान्छ त्यसैले मोटर न त धेरै आकारको हुन्छ न त कम आकारको। मोटर, ट्रान्समिशन तत्वहरू, र लोडको संयोजनमा असीमित टोर्सनल कठोरता र शून्य प्रतिक्रिया हुनुपर्छ। दुर्भाग्यवश, वास्तविक संसारको रोटरी सर्वो प्रणालीहरू यो आदर्शबाट फरक-फरक मात्रामा कम हुन्छन्।

एक सामान्य सर्वो प्रणालीमा, ब्याकल्याशलाई ट्रान्समिशन तत्वहरूको मेकानिकल सहिष्णुताको कारणले गर्दा मोटर र लोड बीचको गतिको क्षतिको रूपमा परिभाषित गरिन्छ; यसमा गियरबक्स, बेल्ट, चेन र कपलिंगहरूमा कुनै पनि गति हानि समावेश छ। जब मेसिन सुरुमा सक्रिय हुन्छ, लोड मेकानिकल सहिष्णुताको बीचमा कतै तैरनेछ (चित्र १A)।

मोटरले भार आफैं सार्न सक्नु अघि, ट्रान्समिशन तत्वहरूमा अवस्थित सबै ढिलाइहरू लिन मोटर घुमाउनु पर्छ (चित्र १B)। जब चालको अन्त्यमा मोटर ढिलो हुन थाल्छ, लोड स्थितिले वास्तवमा मोटर स्थितिलाई ओभरटेक गर्न सक्छ किनकि गतिले मोटर स्थितिभन्दा बाहिर भार बोक्छ।

मोटरले लोडलाई कम गर्न टर्क लागू गर्नु अघि यसलाई फेरि विपरीत दिशामा स्ल्याक लिनुपर्छ (चित्र १C)। गतिको यो हानिलाई ब्याकल्याश भनिन्छ, र सामान्यतया आर्क-मिनेटमा मापन गरिन्छ, जुन डिग्रीको १/६० औं बराबर हुन्छ। औद्योगिक अनुप्रयोगहरूमा सर्भोहरूसँग प्रयोगको लागि डिजाइन गरिएका गियरबक्सहरूमा प्रायः ३ देखि ९ आर्क-मिनेट सम्मका ब्याकल्याश विशिष्टताहरू हुन्छन्।

टोर्सनल कठोरता भनेको मोटर शाफ्ट, ट्रान्समिशन तत्वहरू, र टर्कको प्रयोगको प्रतिक्रियामा भारको घुमाउरो प्रतिरोध हो। एक असीमित कडा प्रणालीले घुमाउरो अक्षको वरिपरि कुनै कोणीय विक्षेपण बिना लोडमा टर्क प्रसारण गर्नेछ; यद्यपि, ठोस स्टील शाफ्ट पनि भारी भारमा थोरै घुम्नेछ। विक्षेपनको परिमाण लागू गरिएको टर्क, ट्रान्समिशन तत्वहरूको सामग्री र तिनीहरूको आकार अनुसार फरक हुन्छ; सहज रूपमा, लामो, पातलो भागहरू छोटो, मोटो भागहरू भन्दा बढी घुम्नेछन्। घुमाउरोपनको यो प्रतिरोधले कुण्डल स्प्रिंगहरूलाई काम गर्छ, किनकि स्प्रिंगलाई कम्प्रेस गर्दा तारको प्रत्येक मोड थोरै घुम्छ; मोटो तारले कडा स्प्रिंग बनाउँछ। अनन्त टोर्सनल कठोरता भन्दा कम कुनै पनि कुराले प्रणालीलाई स्प्रिंगको रूपमा कार्य गर्दछ, जसको अर्थ लोडले घुमाउरोपनको प्रतिरोध गर्दा सम्भावित ऊर्जा प्रणालीमा भण्डारण गरिनेछ।

एकसाथ जोड्दा, सीमित टोर्सनल कठोरता र ब्याकल्याशले सर्वो प्रणालीको कार्यसम्पादनलाई उल्लेखनीय रूपमा घटाउन सक्छ। ब्याकल्याशले अनिश्चितता ल्याउन सक्छ, किनकि मोटर एन्कोडरले मोटरको शाफ्टको स्थितिलाई संकेत गर्दछ, जहाँ ब्याकल्याशले लोडलाई स्थिर हुन अनुमति दिएको छैन। ब्याकल्याशले ट्युनिङ समस्याहरू पनि प्रस्तुत गर्दछ किनकि लोड र मोटरले सापेक्षिक दिशा उल्टाउँदा लोड मोटरबाट छोटो समयको लागि जोडिन्छ र छुट्छ। ब्याकल्याशको अतिरिक्त, सीमित टोर्सनल कठोरताले मोटर र लोडको केही गतिज ऊर्जालाई सम्भावित ऊर्जामा रूपान्तरण गरेर, पछि रिलिज गरेर ऊर्जा भण्डारण गर्दछ। यो ढिलाइ भएको ऊर्जा रिलिजले लोड दोलन निम्त्याउँछ, अनुनाद प्रेरित गर्छ, अधिकतम प्रयोगयोग्य ट्युनिङ लाभ घटाउँछ र सर्वो प्रणालीको प्रतिक्रियाशीलता र स्थिरता समयलाई नकारात्मक रूपमा असर गर्छ। सबै अवस्थामा, ब्याकल्याश घटाउन र प्रणालीको कठोरता बढाउनाले सर्वो प्रदर्शन बढ्नेछ र ट्युनिङलाई सरल बनाउनेछ।

रोटरी अक्ष सर्वोमोटर कन्फिगरेसनहरू

सबैभन्दा सामान्य रोटरी अक्ष कन्फिगरेसन भनेको स्थिति प्रतिक्रियाको लागि निर्मित एन्कोडर र मोटरको उपलब्ध टर्क र गतिलाई आवश्यक टर्क र लोडको गतिसँग मिलाउन गियरबक्स भएको रोटरी सर्भोमोटर हो। गियरबक्स एक स्थिर पावर उपकरण हो जुन लोड मिलानका लागि ट्रान्सफर्मरको मेकानिकल एनालग हो।

सुधारिएको हार्डवेयर कन्फिगरेसनले डाइरेक्ट ड्राइभ रोटरी सर्भोमोटर प्रयोग गर्दछ, जसले मोटरमा लोडलाई सिधै जोडेर ट्रान्समिशन तत्वहरूलाई हटाउँछ। जहाँ गियरमोटर कन्फिगरेसनले तुलनात्मक रूपमा सानो व्यासको शाफ्टमा कपलिंग प्रयोग गर्दछ, डाइरेक्ट ड्राइभ प्रणालीले लोडलाई सिधै धेरै ठूलो रोटर फ्ल्यान्जमा बोल्ट गर्दछ। यो कन्फिगरेसनले ब्याकल्याश हटाउँछ र टोर्सनल कठोरतालाई धेरै बढाउँछ। डाइरेक्ट ड्राइभ मोटरहरूको उच्च पोल गणना र उच्च टर्क विन्डिङहरू १०:१ वा सोभन्दा माथिको अनुपातमा गियरमोटरको टर्क र गति विशेषताहरूसँग मेल खान्छ।