ഡയറക്ട് ഡ്രൈവ് vs. ഗിയർഡ് റോട്ടറി സെർവോമോട്ടർ: ഡിസൈൻ നേട്ടത്തിന്റെ ഒരു അളവ്: ഭാഗം 1

പഠന ലക്ഷ്യങ്ങൾ

• സാങ്കേതിക പരിമിതികൾ കാരണം യഥാർത്ഥ ലോകത്തിലെ റോട്ടറി സെർവോ സിസ്റ്റങ്ങൾക്ക് അനുയോജ്യമായ പ്രകടനത്തിൽ പരാജയപ്പെടുന്നു.
• നിരവധി തരം റോട്ടറി സെർവോമോട്ടറുകൾ ഉപയോക്താക്കൾക്ക് നേട്ടങ്ങൾ നൽകാൻ കഴിയും, എന്നാൽ ഓരോന്നിനും ഒരു പ്രത്യേക വെല്ലുവിളിയോ പരിമിതിയോ ഉണ്ട്.
• ഡയറക്ട് ഡ്രൈവ് റോട്ടറി സെർവോമോട്ടറുകൾ മികച്ച പ്രകടനം കാഴ്ചവയ്ക്കുന്നു, പക്ഷേ അവ ഗിയർമോട്ടറുകളേക്കാൾ ചെലവേറിയതാണ്.

പതിറ്റാണ്ടുകളായി, വ്യാവസായിക ഓട്ടോമേഷൻ ടൂൾബോക്സിലെ ഏറ്റവും സാധാരണമായ ഉപകരണങ്ങളിലൊന്നാണ് ഗിയർഡ് സെർവോമോട്ടറുകൾ. ഗിയർഡ് സെർവോമോട്ടറുകൾ പൊസിഷനിംഗ്, വെലോസിറ്റി മാച്ചിംഗ്, ഇലക്ട്രോണിക് കാമിംഗ്, വൈൻഡിംഗ്, ടെൻഷനിംഗ്, ടൈറ്റനിംഗ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ എന്നിവ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു, കൂടാതെ ഒരു സെർവോമോട്ടറിന്റെ പവർ ലോഡുമായി കാര്യക്ഷമമായി പൊരുത്തപ്പെടുത്തുന്നു. ഇത് ചോദ്യം ഉയർത്തുന്നു: റോട്ടറി മോഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് ഗിയർഡ് സെർവോമോട്ടർ ഏറ്റവും മികച്ച ഓപ്ഷനാണോ, അതോ മികച്ച പരിഹാരമുണ്ടോ?

ഒരു പെർഫെക്റ്റ് ലോകത്ത്, ഒരു റോട്ടറി സെർവോ സിസ്റ്റത്തിന് ആപ്ലിക്കേഷനുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്ന ടോർക്ക്, സ്പീഡ് റേറ്റിംഗുകൾ ഉണ്ടായിരിക്കും, അതിനാൽ മോട്ടോർ അമിത വലുപ്പമുള്ളതോ കുറഞ്ഞ വലുപ്പമുള്ളതോ ആയിരിക്കില്ല. മോട്ടോർ, ട്രാൻസ്മിഷൻ ഘടകങ്ങൾ, ലോഡ് എന്നിവയുടെ സംയോജനത്തിന് അനന്തമായ ടോർഷണൽ കാഠിന്യവും പൂജ്യം ബാക്ക്‌ലാഷും ഉണ്ടായിരിക്കണം. നിർഭാഗ്യവശാൽ, യഥാർത്ഥ ലോകത്തിലെ റോട്ടറി സെർവോ സിസ്റ്റങ്ങൾ വ്യത്യസ്ത അളവുകളിലേക്ക് ഈ ആദർശത്തിൽ നിന്ന് വളരെ അകലെയാണ്.

ഒരു സാധാരണ സെർവോ സിസ്റ്റത്തിൽ, ബാക്ക്‌ലാഷ് എന്നത് മോട്ടോറിനും ട്രാൻസ്മിഷൻ ഘടകങ്ങളുടെ മെക്കാനിക്കൽ ടോളറൻസുകൾ മൂലമുണ്ടാകുന്ന ലോഡിനും ഇടയിലുള്ള ചലന നഷ്ടമായി നിർവചിക്കപ്പെടുന്നു; ഗിയർബോക്‌സുകൾ, ബെൽറ്റുകൾ, ചെയിനുകൾ, കപ്ലിംഗുകൾ എന്നിവയിലുടനീളമുള്ള ചലന നഷ്ടവും ഇതിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. ഒരു മെഷീൻ പ്രാരംഭമായി ഓണാക്കുമ്പോൾ, ലോഡ് മെക്കാനിക്കൽ ടോളറൻസുകളുടെ മധ്യത്തിൽ എവിടെയെങ്കിലും പൊങ്ങിക്കിടക്കും (ചിത്രം 1A).

മോട്ടോർ ലോഡ് നീക്കുന്നതിന് മുമ്പ്, ട്രാൻസ്മിഷൻ ഘടകങ്ങളിൽ നിലവിലുള്ള എല്ലാ സ്ലാക്കും ഏറ്റെടുക്കാൻ മോട്ടോർ കറങ്ങണം (ചിത്രം 1B). ഒരു നീക്കത്തിന്റെ അവസാനം മോട്ടോർ വേഗത കുറയ്ക്കാൻ തുടങ്ങുമ്പോൾ, മൊമെന്റം മോട്ടോർ സ്ഥാനത്തിനപ്പുറത്തേക്ക് ലോഡ് കൊണ്ടുപോകുന്നതിനാൽ ലോഡ് സ്ഥാനം യഥാർത്ഥത്തിൽ മോട്ടോർ സ്ഥാനത്തെ മറികടന്നേക്കാം.

ലോഡിന്റെ വേഗത കുറയ്ക്കുന്നതിന് ടോർക്ക് പ്രയോഗിക്കുന്നതിന് മുമ്പ് മോട്ടോർ വീണ്ടും എതിർ ദിശയിലുള്ള സ്ലാക്ക് ഏറ്റെടുക്കണം (ചിത്രം 1C). ഈ ചലന നഷ്ടത്തെ ബാക്ക്‌ലാഷ് എന്ന് വിളിക്കുന്നു, ഇത് സാധാരണയായി ഒരു ഡിഗ്രിയുടെ 1/60-ൽ ഒരു ഭാഗത്തിന് തുല്യമായ ആർക്ക്-മിനിറ്റുകളിലാണ് അളക്കുന്നത്. വ്യാവസായിക ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ സെർവോകൾക്കൊപ്പം ഉപയോഗിക്കുന്നതിനായി രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത ഗിയർബോക്സുകൾക്ക് പലപ്പോഴും 3 മുതൽ 9 ആർക്ക്-മിനിറ്റുകൾ വരെയുള്ള ബാക്ക്‌ലാഷ് സ്പെസിഫിക്കേഷനുകൾ ഉണ്ട്.

ടോർഷണൽ സ്റ്റിഫ്നെസ്സ് എന്നത് മോട്ടോർ ഷാഫ്റ്റ്, ട്രാൻസ്മിഷൻ ഘടകങ്ങൾ, ടോർക്ക് പ്രയോഗിക്കുന്നതിനോടുള്ള പ്രതികരണമായി ലോഡ് എന്നിവ വളച്ചൊടിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രതിരോധമാണ്. അനന്തമായി കടുപ്പമുള്ള ഒരു സിസ്റ്റം ഭ്രമണ അച്ചുതണ്ടിനെക്കുറിച്ചുള്ള കോണീയ വ്യതിയാനമില്ലാതെ ലോഡിലേക്ക് ടോർക്ക് കൈമാറും; എന്നിരുന്നാലും, ഒരു സോളിഡ് സ്റ്റീൽ ഷാഫ്റ്റ് പോലും കനത്ത ലോഡിൽ ചെറുതായി വളച്ചൊടിക്കും. പ്രയോഗിക്കുന്ന ടോർക്ക്, ട്രാൻസ്മിഷൻ മൂലകങ്ങളുടെ മെറ്റീരിയൽ, അവയുടെ ആകൃതി എന്നിവയെ ആശ്രയിച്ച് വ്യതിചലനത്തിന്റെ വ്യാപ്തി വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു; അവബോധപൂർവ്വം, നീളമുള്ളതും നേർത്തതുമായ ഭാഗങ്ങൾ ചെറുതും തടിച്ചതുമായ ഭാഗങ്ങളേക്കാൾ കൂടുതൽ വളച്ചൊടിക്കും. വളച്ചൊടിക്കലിനുള്ള ഈ പ്രതിരോധമാണ് കോയിൽ സ്പ്രിംഗുകൾ പ്രവർത്തിക്കാൻ പ്രേരിപ്പിക്കുന്നത്, കാരണം സ്പ്രിംഗ് കംപ്രസ് ചെയ്യുന്നത് വയറിന്റെ ഓരോ തിരിവും ചെറുതായി വളച്ചൊടിക്കുന്നു; തടിച്ച വയർ ഒരു കടുപ്പമുള്ള സ്പ്രിംഗ് ഉണ്ടാക്കുന്നു. അനന്തമായ ടോർഷണൽ സ്റ്റിഫ്നെസ്സിൽ കുറവുള്ള എന്തും സിസ്റ്റത്തെ ഒരു സ്പ്രിംഗ് ആയി പ്രവർത്തിക്കാൻ കാരണമാകുന്നു, അതായത് ലോഡ് ഭ്രമണത്തെ ചെറുക്കുമ്പോൾ പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജി സിസ്റ്റത്തിൽ സംഭരിക്കപ്പെടും.

ഒന്നിച്ചുചേർക്കുമ്പോൾ, പരിമിതമായ ടോർഷണൽ കാഠിന്യവും ബാക്ക്‌ലാഷും ഒരു സെർവോ സിസ്റ്റത്തിന്റെ പ്രകടനത്തെ ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കും. ബാക്ക്‌ലാഷ് അനിശ്ചിതത്വത്തിന് കാരണമാകും, കാരണം മോട്ടോർ എൻകോഡർ മോട്ടോറിന്റെ ഷാഫ്റ്റിന്റെ സ്ഥാനം സൂചിപ്പിക്കുന്നു, ബാക്ക്‌ലാഷ് ലോഡ് സ്ഥിരമാകാൻ അനുവദിച്ച സ്ഥലത്തല്ല. ലോഡും മോട്ടോറും ആപേക്ഷിക ദിശയിലേക്ക് തിരിയുമ്പോൾ ലോഡ് ജോടിയാക്കുകയും മോട്ടോറിൽ നിന്ന് ഹ്രസ്വമായി വേർപെടുത്തുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ ബാക്ക്‌ലാഷ് ട്യൂണിംഗ് പ്രശ്‌നങ്ങളും അവതരിപ്പിക്കുന്നു. ബാക്ക്‌ലാഷിന് പുറമേ, പരിമിതമായ ടോർഷണൽ കാഠിന്യം മോട്ടോറിന്റെയും ലോഡിന്റെയും ചില ഗതികോർജ്ജത്തെ പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജിയാക്കി പരിവർത്തനം ചെയ്തുകൊണ്ട് ഊർജ്ജം സംഭരിക്കുന്നു, പിന്നീട് അത് പുറത്തുവിടുന്നു. ഈ വൈകിയ ഊർജ്ജ പ്രകാശനം ലോഡ് ആന്ദോളനത്തിന് കാരണമാകുന്നു, അനുരണനം ഉണ്ടാക്കുന്നു, പരമാവധി ഉപയോഗയോഗ്യമായ ട്യൂണിംഗ് നേട്ടങ്ങൾ കുറയ്ക്കുന്നു, സെർവോ സിസ്റ്റത്തിന്റെ പ്രതികരണശേഷിയെയും സ്ഥിരീകരണ സമയത്തെയും പ്രതികൂലമായി ബാധിക്കുന്നു. എല്ലാ സാഹചര്യങ്ങളിലും, ബാക്ക്‌ലാഷ് കുറയ്ക്കുകയും സിസ്റ്റത്തിന്റെ കാഠിന്യം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നത് സെർവോ പ്രകടനം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ട്യൂണിംഗ് ലളിതമാക്കുകയും ചെയ്യും.

റോട്ടറി ആക്സിസ് സെർവോമോട്ടർ കോൺഫിഗറേഷനുകൾ

ഏറ്റവും സാധാരണമായ റോട്ടറി ആക്സിസ് കോൺഫിഗറേഷൻ, പൊസിഷൻ ഫീഡ്‌ബാക്കിനായി ഒരു ബിൽറ്റ്-ഇൻ എൻകോഡറും മോട്ടോറിന്റെ ലഭ്യമായ ടോർക്കും വേഗതയും ലോഡിന്റെ ആവശ്യമായ ടോർക്കും വേഗതയുമായി പൊരുത്തപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള ഒരു ഗിയർബോക്സും ഉള്ള ഒരു റോട്ടറി സെർവോമോട്ടറാണ്. ലോഡ് മാച്ചിംഗിനായി ഒരു ട്രാൻസ്ഫോർമറിന്റെ മെക്കാനിക്കൽ അനലോഗ് ആയ ഒരു സ്ഥിരമായ പവർ ഉപകരണമാണ് ഗിയർബോക്സ്.

മെച്ചപ്പെട്ട ഹാർഡ്‌വെയർ കോൺഫിഗറേഷൻ ഒരു ഡയറക്ട് ഡ്രൈവ് റോട്ടറി സെർവോമോട്ടർ ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് ലോഡ് നേരിട്ട് മോട്ടോറുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെ ട്രാൻസ്മിഷൻ ഘടകങ്ങളെ ഇല്ലാതാക്കുന്നു. ഗിയർമോട്ടർ കോൺഫിഗറേഷൻ താരതമ്യേന ചെറിയ വ്യാസമുള്ള ഷാഫ്റ്റിലേക്ക് ഒരു കപ്ലിംഗ് ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ, ഡയറക്ട് ഡ്രൈവ് സിസ്റ്റം ലോഡ് നേരിട്ട് വളരെ വലിയ റോട്ടർ ഫ്ലേഞ്ചിലേക്ക് ബോൾട്ട് ചെയ്യുന്നു. ഈ കോൺഫിഗറേഷൻ ബാക്ക്‌ലാഷ് ഇല്ലാതാക്കുകയും ടോർഷണൽ കാഠിന്യം വളരെയധികം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഡയറക്ട് ഡ്രൈവ് മോട്ടോറുകളുടെ ഉയർന്ന പോൾ കൗണ്ടും ഉയർന്ന ടോർക്ക് വിൻഡിംഗുകളും 10:1 അല്ലെങ്കിൽ അതിൽ കൂടുതൽ അനുപാതമുള്ള ഒരു ഗിയർമോട്ടറിന്റെ ടോർക്കും വേഗത സവിശേഷതകളുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു.