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एगियर रैक रैखिक मॉड्यूलएक यांत्रिक रैखिक गति प्रणाली है जो एक पिनियन और एक सीधे गियर रैक के जाल के माध्यम से मोटर रोटेशन को नियंत्रित रैखिक गति में परिवर्तित करती है। इसका उपयोग आमतौर पर औद्योगिक स्वचालन अनुप्रयोगों में किया जाता है जिनके लिए लंबी यात्रा, उच्च गति, भारी भार क्षमता और निरंतर संचालन की आवश्यकता होती है।
ए के विपरीतबॉल स्क्रू रैखिक मॉड्यूल, जो एक घूमने वाले पेंच और नट, एक गियर रैक के माध्यम से गति संचारित करता हैरैखिक मॉड्यूलकिसी स्थिर या गतिशील रैक को चलाने के लिए घूमने वाले पिनियन का उपयोग करता है। यह संरचना लंबे बॉल स्क्रू के समान महत्वपूर्ण-गति सीमाओं से ग्रस्त नहीं है, जो इसे लंबे-स्ट्रोक अक्षों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाती है,गैन्ट्री रोबोट, बड़ी प्रसंस्करण मशीनें, सामग्री प्रबंधन उपकरण और स्वचालित उत्पादन लाइनें।
सिस्टम का प्रदर्शन न केवल रैक और पिनियन पर बल्कि बेस फ्रेम, लीनियर गाइड, गियरबॉक्स, कैरिज, मोटर माउंट, स्नेहन प्रणाली, सेंसर, सुरक्षात्मक आवरण और केबल प्रबंधन घटकों के डिजाइन पर भी निर्भर करता है। यह आलेख संपूर्ण बताता हैगियर रैक रैखिक मॉड्यूल संरचनाऔर प्रत्येक यांत्रिक घटक भार क्षमता, स्थिति प्रदर्शन और सेवा जीवन में कैसे योगदान देता है।
गियर रैक रैखिक मॉड्यूल की मूल संरचना
एक विशिष्ट गियर रैक रैखिक मॉड्यूल में एक कठोर सहायक आधार, एक या अधिक रैखिक गाइड रेल, एक सटीक गियर रैक, एक ड्राइव पिनियन, एक गियरबॉक्स, एक मोटर, एक चलती गाड़ी और सहायक सुरक्षा या स्नेहन घटक होते हैं।
ऑपरेशन के दौरान, मोटर रोटरी गति उत्पन्न करती है। गियरबॉक्स मोटर की गति को समायोजित करता है और पिनियन तक रोटेशन संचारित करने से पहले उपलब्ध टॉर्क को बढ़ाता है। जैसे ही पिनियन रैक के साथ जुड़ता है, घूर्णी गति रैखिक गति में परिवर्तित हो जाती है। वर्कपीस, टूलींग या अन्य स्वचालन अक्ष को ले जाते समय गाड़ी गाइड रेल के साथ चलती है।
मुख्य संरचनात्मक घटकों में शामिल हैं:
- बेस फ़्रेम या सहायक प्रोफ़ाइल
- रैखिक गाइड रेल और गाइड ब्लॉक
- परिशुद्धता गियर रैक
- पिनियन चलाओ
- ग्रहीय या पेचदार गियरबॉक्स
- चलती गाड़ी
- मोटर और मोटर माउंटिंग संरचना
- पिनियन समायोजन और प्रीलोड तंत्र
- स्नेहन प्रणाली
- स्थिति और सीमा सेंसर
- सुरक्षात्मक आवरण
- केबल श्रृंखलाएं और केबल प्रबंधन घटक
इन घटकों को एक एकीकृत यांत्रिक प्रणाली के रूप में डिज़ाइन किया जाना चाहिए। यदि आधार में कठोरता का अभाव है, गाइड रेल गलत संरेखित हैं या पिनियन को सही ढंग से समायोजित नहीं किया गया है, तो एक उच्च-गुणवत्ता वाला रैक अकेले अच्छे गति प्रदर्शन की गारंटी नहीं दे सकता है।
आधार फ़्रेम और सहायक संरचना
बेस फ्रेम गियर रैक रैखिक मॉड्यूल की प्राथमिक लोड-असर नींव बनाता है। यह संपूर्ण गति अक्ष के संरेखण को बनाए रखते हुए गाइड रेल, गियर रैक, कैरिज और ड्राइव घटकों का समर्थन करता है।
आवश्यक भार और यात्रा की लंबाई के आधार पर, आधार का निर्माण एल्यूमीनियम एक्सट्रूज़न, वेल्डेड स्टील फ्रेम, मशीनीकृत स्टील बीम या प्रबलित संरचनात्मक प्रोफ़ाइल से किया जा सकता है।
एल्यूमिनियम प्रोफाइल बेस
एल्यूमीनियम प्रोफाइल का उपयोग अक्सर मध्यम-लोड स्वचालन प्रणालियों के लिए किया जाता है क्योंकि वे कठोरता, वजन, विनिर्माण लागत और स्थापना सुविधा के बीच एक अच्छा संतुलन प्रदान करते हैं। एक्सट्रूडेड प्रोफाइल में माउंटिंग ग्रूव्स, आंतरिक सुदृढीकरण पसलियाँ और सेंसर या केबल रूटिंग के लिए एकीकृत स्थान शामिल हो सकते हैं।
एल्युमीनियम बेस पैकेजिंग मशीनरी, असेंबली सिस्टम, निरीक्षण उपकरण और सामान्य सामग्री हस्तांतरण अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं। हालाँकि, प्रोफ़ाइल आकार और दीवार की मोटाई का चयन स्पैन, लोड और इंस्टॉलेशन ओरिएंटेशन के अनुसार किया जाना चाहिए।
स्टील बेस फ़्रेम
भारी-भार, उच्च-कठोरता या बहुत लंबे-स्ट्रोक अनुप्रयोगों के लिए स्टील संरचनाओं को प्राथमिकता दी जाती है। एक वेल्डेड और मशीनी स्टील बीम झुकने और मरोड़ वाले विरूपण के लिए अधिक प्रतिरोध प्रदान करता है, खासकर जब मॉड्यूल बड़े वर्कपीस को ले जाता है या गैन्ट्री अक्ष के रूप में काम करता है।
वेल्डिंग के बाद, स्टील संरचना को गाइड रेल और गियर रैक के लिए सटीक माउंटिंग सतह प्रदान करने के लिए तनाव से राहत और सटीक मशीनिंग की आवश्यकता हो सकती है। उचित प्रसंस्करण के बिना, अवशिष्ट वेल्डिंग तनाव धीरे-धीरे विरूपण का कारण बन सकता है और स्थिति सटीकता को प्रभावित कर सकता है।
आधार कठोरता और सीधापन
स्थैतिक और गतिशील दोनों भारों के तहत आधार सीधा रहना चाहिए। अत्यधिक झुकने से पिनियन और रैक के बीच जुड़ाव की गहराई बदल सकती है, गाइड ब्लॉक लोडिंग बढ़ सकती है और स्थिति संबंधी त्रुटियां हो सकती हैं।
लंबी कुल्हाड़ियों के लिए, इंजीनियरों को मूल्यांकन करना चाहिए:
- पेलोड के तहत लंबवत विक्षेपण
- ऑफसेट भार के कारण होने वाली मरोड़ वाली विकृति
- रिक्ति का समर्थन करें
- बढ़ते सतह की समतलता
- थर्मल विस्तार
- प्राकृतिक आवृत्ति और कंपन प्रतिक्रिया
एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किया गया आधार अन्य सभी घटकों के लिए एक स्थिर संदर्भ प्रदान करता है और विश्वसनीय दीर्घकालिक संचालन के लिए आवश्यक है।
रैखिक गाइड प्रणाली
गियर रैक ड्राइविंग बल संचारित करता है, लेकिन यह स्वयं गाड़ी का मार्गदर्शन नहीं करता है। गाड़ी को इसके द्वारा समर्थित और नियंत्रित किया जाता हैरैखिक गाइड प्रणाली, जिसमें आम तौर पर सटीक गाइड रेल और रीसर्क्युलेटिंग बॉल गाइड ब्लॉक होते हैं।
गाइड रेलें गति की दिशा को नियंत्रित करती हैं और ऊर्ध्वाधर, क्षैतिज और क्षण दिशाओं में बलों का प्रतिरोध करती हैं। वे पिनियन को उन भारों को ले जाने से भी रोकते हैं जिन्हें गाइड सिस्टम द्वारा समर्थित किया जाना चाहिए।
गाइड रेल व्यवस्था
कई गियर रैक रैखिक मॉड्यूल प्रत्येक रेल पर दो या अधिक गाइड ब्लॉक के साथ दो समानांतर गाइड रेल का उपयोग करते हैं। यह व्यवस्था पिच, यॉ और रोल क्षणों के लिए उच्च कठोरता और प्रतिरोध प्रदान करती है।
छोटी प्रणालियाँ एकल चौड़ी गाइड रेल का उपयोग कर सकती हैं, जबकि हेवी-ड्यूटी प्रणालियाँ बड़ी रेल या अतिरिक्त गाइड ब्लॉक का उपयोग कर सकती हैं। आवश्यक व्यवस्था पेलोड, गाड़ी की लंबाई, गुरुत्वाकर्षण केंद्र की स्थिति और बाहरी बल की दिशा पर निर्भर करती है।
गाइड रेल स्थापना सटीकता
गाइड रेल को एक दूसरे के समानांतर लगाया जाना चाहिए और गियर रैक के साथ संरेखित किया जाना चाहिए। यदि रेलें समानांतर नहीं हैं, तो गाइड ब्लॉक आंतरिक तनाव, असामान्य घर्षण और त्वरित घिसाव का अनुभव कर सकते हैं।
गलत संरेखण भी रैक-एंड-पिनियन जुड़ाव में भिन्नता का कारण बन सकता है। पिनियन एक भाग में बहुत कड़ा और दूसरे में बहुत ढीला हो सकता है, जिससे शोर, कंपन और असंगत प्रतिक्रिया उत्पन्न हो सकती है।
सटीक माउंटिंग सतहें, संदर्भ कंधे, संरेखण उपकरण और नियंत्रित कसने वाले अनुक्रम आमतौर पर असेंबली के दौरान उपयोग किए जाते हैं।
गाइड ब्लॉक प्रीलोड
गाइड ब्लॉकों को विभिन्न प्रीलोड स्तरों के साथ आपूर्ति की जा सकती है। मध्यम प्रीलोड कठोरता में सुधार करता है और निकासी को कम करता है, लेकिन अत्यधिक प्रीलोड घर्षण और मोटर लोड को बढ़ाता है।
प्रीलोड का चयन स्थिति सटीकता, भार, गति और ऑपरेटिंग वातावरण के आधार पर किया जाना चाहिए। उच्च गति वाली कुल्हाड़ियों को अक्सर कठोरता और कम चलने वाले प्रतिरोध के बीच संतुलन की आवश्यकता होती है।
गियर रैक संरचना
गियर रैक एक सीधा यांत्रिक घटक है जिसकी लंबाई के साथ समान दूरी पर दांत होते हैं। यह घूमने वाले पिनियन के रैखिक समकक्ष के रूप में कार्य करता है और सबसे महत्वपूर्ण घटकों में से एक हैरैक संचालित रैखिक अक्ष निर्माण.
सीधी रैक और पेचदार रैक
गियर रैक आमतौर पर सीधे दांतों या पेचदार दांतों के साथ उपलब्ध होते हैं।
एक सीधे रैक में दांत गति की दिशा के लंबवत स्थित होते हैं। इसकी संरचना अपेक्षाकृत सरल है, निर्माण करना आसान है और यह कई मानक औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।
एक पेचदार रैक कोणीय दांतों का उपयोग करता है। मेशिंग के दौरान कई दांत भार साझा कर सकते हैं, जो आम तौर पर चिकनी गति, कम शोर और उच्च भार क्षमता पैदा करता है। हेलिकल रैक का उपयोग अक्सर उच्च गति मशीनिंग उपकरण, सटीक गैन्ट्री सिस्टम और मांग वाले स्वचालन अक्षों में किया जाता है।
हालाँकि, एक पेचदार गियर सेट अक्षीय बल उत्पन्न करता है, इसलिए गियरबॉक्स बीयरिंग और माउंटिंग संरचना अतिरिक्त भार का विरोध करने में सक्षम होनी चाहिए।
रैक मॉड्यूल और दांत का आकार
मॉड्यूल गियर दांतों के आकार को परिभाषित करता है। एक बड़ा मॉड्यूल बड़े और मजबूत दांत प्रदान करता है, जो इसे उच्च ड्राइविंग बल और भारी भार के लिए उपयुक्त बनाता है। एक छोटा मॉड्यूल सहज जुड़ाव और संभावित रूप से बेहतर गति रिज़ॉल्यूशन की अनुमति देता है लेकिन इसमें दांतों की ताकत कम होती है।
चयनित रैक मॉड्यूल को पिनियन मॉड्यूल से बिल्कुल मेल खाना चाहिए। टूथ प्रोफ़ाइल, दबाव कोण और हेलिक्स कोण भी संगत होना चाहिए।
रैक सटीकता ग्रेड
गियर रैक विभिन्न सटीकता ग्रेड में निर्मित होते हैं। उच्च सटीकता वाले रैक बेहतर टूथ पिच स्थिरता और कम ट्रांसमिशन त्रुटि प्रदान करते हैं, लेकिन उन्हें अधिक सटीक स्थापना और उच्च विनिर्माण लागत की भी आवश्यकता होती है।
रैक सटीकता प्रभाव:
- स्थिति निर्धारण सटीकता
- गति की सहजता
- ट्रांसमिशन शोर
- गति स्थिरता
- लंबी यात्रा पर दोहराव योग्यता
उच्चतम उपलब्ध ग्रेड को स्वचालित रूप से चुनने के बजाय वास्तविक अनुप्रयोग के अनुसार उचित सटीकता ग्रेड का चयन किया जाना चाहिए।
खंडित रैक असेंबली
लंबी यात्रा अवधि के लिए, रैक को आम तौर पर कई खंडों से इकट्ठा किया जाता है। प्रत्येक खंड को आधार के साथ एक सिरे से दूसरे सिरे तक जोड़ा गया है।
आसन्न रैक अनुभागों के बीच कनेक्शन को सही टूथ पिच बनाए रखना चाहिए। यदि जोड़ बहुत संकीर्ण या बहुत चौड़ा है, तो कनेक्शन को पार करते समय पिनियन प्रभाव, शोर और कंपन का अनुभव कर सकता है।
प्रत्येक जोड़ पर दांतों के बीच की दूरी तय करने के लिए एक मैचिंग रैक पीस, एलाइनमेंट गेज या समर्पित इंस्टॉलेशन टूल का उपयोग किया जा सकता है। फिर बढ़ते बोल्टों को निर्दिष्ट क्रम में कस दिया जाना चाहिए।
पिनियन ड्राइव करें
पिनियन घूमने वाला गियर है जो रैक के साथ जुड़ता है। यह गियरबॉक्स आउटपुट शाफ्ट से टॉर्क प्राप्त करता है और गाड़ी को स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक रैखिक ड्राइविंग बल उत्पन्न करता है।
पिनियन व्यास और दाँत गणना
पिनियन व्यास रैखिक गति, आउटपुट बल और गति रिज़ॉल्यूशन को प्रभावित करता है। एक बड़ा पिनियन प्रत्येक मोटर क्रांति के साथ गाड़ी को आगे ले जाता है और उच्च रैखिक गति उत्पन्न कर सकता है। हालाँकि, समान रैखिक बल उत्पन्न करने के लिए अधिक टॉर्क की आवश्यकता होती है।
एक छोटा पिनियन प्रति क्रांति अधिक यांत्रिक लाभ और बेहतर विस्थापन प्रदान करता है, लेकिन इसकी अधिकतम गति दांत जुड़ाव आवृत्ति और गियरबॉक्स गति द्वारा सीमित हो सकती है।
पिनियन सामग्री और ताप उपचार
औद्योगिक पिनियन आमतौर पर मिश्र धातु इस्पात से बने होते हैं और पहनने के प्रतिरोध में सुधार के लिए इन्हें कठोर, जमीन या सतह पर उपचारित किया जा सकता है। पिनियन सामग्री और कठोरता रैक के अनुकूल होनी चाहिए।
अनुचित कठोरता मिलान के कारण एक घटक दूसरे की तुलना में काफी तेजी से खराब हो सकता है। कई प्रणालियों में, पिनियन को एक प्रतिस्थापन योग्य पहनने वाले घटक के रूप में डिज़ाइन किया गया है क्योंकि यह लगातार घूमता है और पूरी यात्रा के दौरान रैक को संलग्न करता है।
पिनियन माउंटिंग
पिनियन को सीधे गियरबॉक्स आउटपुट शाफ्ट पर या एक अलग बियरिंग-समर्थित शाफ्ट के माध्यम से लगाया जा सकता है। डायरेक्ट माउंटिंग एक कॉम्पैक्ट संरचना का निर्माण करती है, जबकि एक स्वतंत्र शाफ्ट उच्च रेडियल भार के लिए अतिरिक्त समर्थन प्रदान कर सकता है।
माउंटिंग कनेक्शन को घूर्णी ढीलेपन को रोकना चाहिए। टॉर्क और सेवा आवश्यकताओं के आधार पर कीवे, स्प्लिन, लॉकिंग असेंबली, टेपर बुश या क्लैंपिंग हब का उपयोग किया जा सकता है।
गियरबॉक्स संरचना
आमतौर पर सर्वो मोटर और पिनियन के बीच एक गियरबॉक्स स्थापित किया जाता है। इसका मुख्य उद्देश्य मोटर की गति को कम करना, आउटपुट टॉर्क को बढ़ाना और सिस्टम के प्रभावी मोशन रिज़ॉल्यूशन में सुधार करना है।
प्लैनेटरी गियरबॉक्स का आमतौर पर उपयोग किया जाता है क्योंकि वे कॉम्पैक्ट आयाम, उच्च टॉर्क घनत्व, अच्छी दक्षता और अपेक्षाकृत कम बैकलैश प्रदान करते हैं।
गियरबॉक्स कटौती अनुपात
कमी अनुपात अंतिम रैखिक गति, आउटपुट बल और पोजिशनिंग रिज़ॉल्यूशन को प्रभावित करता है। एक उच्च कमी अनुपात अधिक आउटपुट टॉर्क और प्रति मोटर क्रांति में बेहतर गति पैदा करता है, लेकिन यह अधिकतम रैखिक गति को कम कर देता है।
कम कटौती अनुपात उच्च गति का समर्थन करता है लेकिन मोटर को अधिक टॉर्क उत्पन्न करने की आवश्यकता होती है। अनुपात का चयन पेलोड, त्वरण, पिनियन व्यास और वांछित चक्र समय के आधार पर किया जाना चाहिए।
गियरबॉक्स बैकलैश
गियरबॉक्स बैकलैश समग्र मोशन रिवर्सल त्रुटि में सीधे योगदान देता है। सटीक द्विदिशीय स्थिति की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए, अक्सर कम-बैकलैश ग्रहीय गियरबॉक्स का चयन किया जाता है।
हालाँकि, कुल सिस्टम बैकलैश रैक-एंड-पिनियन जुड़ाव, बढ़ते कठोरता, शाफ्ट कनेक्शन और संरचनात्मक विरूपण पर भी निर्भर करता है। केवल कम-बैकलैश गियरबॉक्स स्थापित करने से सभी यांत्रिक मंजूरी समाप्त नहीं होती है।
गियरबॉक्स वहन क्षमता
गियरबॉक्स आउटपुट बियरिंग को पिनियन पर उत्पन्न बलों का विरोध करना चाहिए। इनमें दांत के जुड़ाव से रेडियल बल और, पेचदार गियरिंग के मामले में, अक्षीय बल शामिल है।
यदि बाहरी बल गियरबॉक्स बियरिंग रेटिंग से अधिक है, तो एक अतिरिक्त बियरिंग-समर्थित पिनियन शाफ्ट की आवश्यकता हो सकती है।
चलती गाड़ी
कैरिज एक गतिशील प्लेटफ़ॉर्म है जो रैखिक गाइड ब्लॉक, ड्राइव यूनिट और बाहरी लोड को जोड़ता है। यह एक फिक्सचर, रोबोट आर्म, प्रोसेसिंग हेड, ग्रिपर, वर्टिकल एक्सिस या किसी अन्य रैखिक मॉड्यूल का समर्थन कर सकता है।
गाड़ी की कठोरता
गाड़ी को पेलोड को गाइड ब्लॉकों में समान रूप से वितरित करना चाहिए। एक पतली या अपर्याप्त रूप से प्रबलित गाड़ी लोड के तहत ख़राब हो सकती है, जिससे पिनियन, रैक और गाइड सिस्टम के बीच संबंध बदल सकता है।
लोड आवश्यकता के अनुसार रिब्ड एल्यूमीनियम प्लेट, मशीनीकृत स्टील प्लेट या वेल्डेड फ्रेम का उपयोग किया जा सकता है।
गाड़ी की लंबाई
एक लंबी गाड़ी गाइड ब्लॉकों के बीच अधिक दूरी की अनुमति देती है और पल भार के प्रतिरोध में सुधार करती है। हालाँकि, यह गतिमान द्रव्यमान को बढ़ाता है और त्वरण के दौरान अधिक मोटर टॉर्क की आवश्यकता हो सकती है।
गाड़ी की लंबाई भार पदचिह्न, गुरुत्वाकर्षण के केंद्र और स्वीकार्य पिच, यॉ और रोल क्षणों द्वारा निर्धारित की जानी चाहिए।
लोड माउंटिंग सतह
ऊपरी सतह में आम तौर पर बाहरी उपकरण स्थापित करने के लिए थ्रेडेड छेद, लोकेटिंग छेद या टी-स्लॉट शामिल होते हैं। सटीक स्थान निर्धारण सुविधाएँ असेंबली दोहराव में सुधार करती हैं और उच्च त्वरण के दौरान लोड को स्थानांतरित होने से रोकती हैं।
पेलोड को यथासंभव कैरिज सेंटर और गाइड प्लेन के करीब लगाया जाना चाहिए। एक बड़ा ऑफसेट पल भार बढ़ाता है और गाइड ब्लॉक जीवन को छोटा कर सकता है।
मोटर और मोटर माउंट
मोटर गाड़ी को तेज करने, चलाने और धीमा करने के लिए आवश्यक शक्ति प्रदान करती है। सर्वो मोटर्स का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है क्योंकि वे बंद-लूप स्थिति नियंत्रण, उच्च गति, मजबूत त्वरण और सटीक सिंक्रनाइज़ेशन का समर्थन करते हैं।
स्टेपर मोटर्स का उपयोग कम लागत या मध्यम-प्रदर्शन प्रणालियों के लिए किया जा सकता है, हालांकि वे कम अधिभार क्षमता प्रदान करते हैं और यदि लोड उपलब्ध टॉर्क से अधिक हो जाता है तो वे अपनी स्थिति खो सकते हैं।
मोटर लगाने की दिशा
मोटर को गियरबॉक्स के अनुरूप, अक्ष के समानांतर या समकोण पर स्थापित किया जा सकता है। व्यवस्था स्थापना स्थान, गियरबॉक्स प्रकार और केबल रूटिंग पर निर्भर करती है।
एक इनलाइन व्यवस्था यांत्रिक रूप से सरल है लेकिन ड्राइव इकाई की समग्र चौड़ाई या लंबाई बढ़ जाती है। एक समकोण गियरबॉक्स कुछ मशीनों में अधिक कॉम्पैक्ट लेआउट बना सकता है।
मोटर माउंट कठोरता
मोटर और गियरबॉक्स माउंटिंग प्लेट को बिना झुके प्रतिक्रिया टॉर्क का विरोध करना चाहिए। माउंटिंग विरूपण पिनियन संरेखण को बदल सकता है और ट्रांसमिशन सटीकता को कम कर सकता है।
स्थापना या रखरखाव के बाद गियरबॉक्स की स्थिति को बनाए रखने के लिए अक्सर रेफरेंस शोल्डर, डॉवेल पिन और सटीक-मशीनीकृत सतहों का उपयोग किया जाता है।
पिनियन प्रीलोड और बैकलैश समायोजन तंत्र
बैकलैश तब होता है जब रैक और पिनियन दांतों के बीच क्लीयरेंस मौजूद होता है। बाइंडिंग को रोकने के लिए कुछ क्लीयरेंस आवश्यक हो सकता है, लेकिन अत्यधिक बैकलैश स्थिति सटीकता को कम कर देता है, खासकर दिशा उलटने के दौरान।
कई गियर रैक मॉड्यूल में एक समायोजन तंत्र शामिल होता है जो पिनियन स्थिति को रैक की ओर या उससे दूर ले जाने की अनुमति देता है।
विलक्षण समायोजन
एक विलक्षण शाफ्ट या विलक्षण माउंटिंग प्लेट घूमने पर पिनियन और रैक के बीच की केंद्र दूरी को बदल देती है। यह सगाई क्लीयरेंस सेट करने के लिए अपेक्षाकृत सरल विधि प्रदान करता है।
स्प्रिंग-लोडेड प्रीलोड
एक स्प्रिंग-लोडेड तंत्र लगातार पिनियन को रैक की ओर दबाता है। यह छोटे संरेखण भिन्नताओं और टूट-फूट की भरपाई कर सकता है, लेकिन अत्यधिक घर्षण से बचने के लिए प्रीलोड बल को नियंत्रित किया जाना चाहिए।
डुअल-पिनियन प्रीलोड
उच्च-परिशुद्धता प्रणालियाँ दो पिनियन का उपयोग कर सकती हैं जो विपरीत दाँत के किनारों पर पहले से लोड किए जाते हैं। बैकलैश को कम करने के लिए दो पिनियन को यांत्रिक या इलेक्ट्रॉनिक रूप से पक्षपाती किया जा सकता है।
डुअल-पिनियन सिस्टम बेहतर रिवर्सल सटीकता प्रदान करते हैं लेकिन संरचनात्मक जटिलता, स्थापना आवश्यकताओं और लागत को बढ़ाते हैं।
स्नेहन प्रणाली
सही स्नेहन रैक-एंड-पिनियन संपर्क सतहों पर घर्षण, घिसाव, शोर और गर्मी को कम करता है। यह गियर के दांतों को जंग से भी बचाता है।
क्योंकि रैक लंबी यात्रा के दौरान खुला रहता है, स्नेहन को केवल ड्राइव यूनिट के पास लगाने के बजाय समान रूप से वितरित किया जाना चाहिए।
मैनुअल स्नेहन
सरल या कम-ड्यूटी प्रणालियों में, स्नेहक को निर्दिष्ट रखरखाव अंतराल पर मैन्युअल रूप से लागू किया जा सकता है। इस पद्धति की प्रारंभिक लागत कम है लेकिन यह काफी हद तक रखरखाव अनुशासन पर निर्भर करती है।
स्वचालित स्नेहन
स्वचालित सिस्टम गियर के दांतों तक ग्रीस या तेल पहुंचाने के लिए स्नेहक, ट्यूबिंग और डिस्पेंसिंग डिवाइस का उपयोग करते हैं। एक स्नेहन पिनियन, फेल्ट गियर या ब्रश गति के दौरान रैक के साथ स्नेहक फैला सकता है।
उच्च-ड्यूटी चक्रों, मुश्किल-से-पहुंच वाली मशीनों और उत्पादन लाइनों के लिए स्वचालित स्नेहन की सिफारिश की जाती है जहां अनियोजित डाउनटाइम को कम किया जाना चाहिए।
स्नेहक चयन
स्नेहक को रैक सामग्री, संचालन गति, तापमान और पर्यावरणीय परिस्थितियों के अनुकूल होना चाहिए। अत्यधिक चिकनाई धूल और मलबे को आकर्षित कर सकती है, जबकि अपर्याप्त चिकनाई दांतों के घिसाव को बढ़ा देती है।
खाद्य-प्रसंस्करण, क्लीनरूम या उच्च तापमान अनुप्रयोगों के लिए विशेष स्नेहक की आवश्यकता हो सकती है।
सेंसर और स्थिति का पता लगाना
सेंसर गति नियंत्रण प्रणाली के लिए संदर्भ, सीमा और सुरक्षा संकेत प्रदान करते हैं। वे आम तौर पर आधार के साथ या यात्रा रेंज के सिरों के पास लगाए जाते हैं।
होम सेंसर
जब मशीन चालू होती है या अलार्म बजता है तो होम सेंसर एक दोहराने योग्य संदर्भ स्थिति स्थापित करता है। नियंत्रक इस संदर्भ का उपयोग समन्वय प्रणाली को परिभाषित करने के लिए करता है।
सीमा सेंसर
सकारात्मक और नकारात्मक सीमा सेंसर गाड़ी को डिज़ाइन की गई यात्रा सीमा से आगे बढ़ने से रोकते हैं। गाड़ी के यांत्रिक स्टॉप तक पहुंचने से पहले वे एक विद्युत सुरक्षा परत प्रदान करते हैं।
ओवरट्रैवल सुरक्षा
अंतिम सुरक्षा उपाय के रूप में यांत्रिक स्टॉप या बफ़र्स स्थापित किए जा सकते हैं। वे सामान्य रूप से रुकने के लिए नहीं हैं, लेकिन नियंत्रण प्रणाली विफल होने पर क्षति को कम कर सकते हैं।
बाहरी रैखिक एनकोडर
उच्च स्थिति सटीकता के लिए, एक रैखिक एनकोडर वास्तविक कैरिज स्थिति को सीधे माप सकता है। यह नियंत्रक को गियरबॉक्स बैकलैश, रैक पिच त्रुटि और संरचनात्मक विरूपण की भरपाई करने की अनुमति देता है।
बाहरी फीडबैक विशेष रूप से लंबी अक्षों के लिए उपयोगी है जहां पूरी यात्रा के दौरान ट्रांसमिशन त्रुटि जमा हो जाती है।
सुरक्षात्मक आवरण संरचना
गियर रैक और गाइड रेल धूल, धातु चिप्स, शीतलक और अन्य दूषित पदार्थों के संपर्क में आ सकते हैं। सुरक्षात्मक घटक संदूषण को रोकने और रखरखाव आवश्यकताओं को कम करने में मदद करते हैं।
सामान्य सुरक्षा विधियों में शामिल हैं:
- शीट-मेटल कवर
- टेलीस्कोपिक स्टील कवर
- धौंकनी
- लचीले स्ट्रिप कवर
- ब्रश सील
- साइड प्लेट और बॉटम गार्ड
सुरक्षात्मक संरचना को गाड़ी, स्नेहन प्रणाली या केबल श्रृंखला में हस्तक्षेप नहीं करना चाहिए। इसे सुविधाजनक निरीक्षण और रखरखाव की भी अनुमति मिलनी चाहिए।
मशीनिंग वातावरण में, टेलीस्कोपिक कवर या प्रबलित शीट-मेटल गार्ड की आवश्यकता हो सकती है। प्रकाश स्वचालन प्रणालियों में, साधारण साइड कवर या धौंकनी पर्याप्त सुरक्षा प्रदान कर सकते हैं।
केबल प्रबंधन प्रणाली
चलती गाड़ी में अक्सर मोटर केबल, सेंसर तार, वायवीय ट्यूबिंग, वैक्यूम लाइनें या संचार केबल होते हैं। इन घटकों को बिना उलझे, अत्यधिक झुके या घर्षण के बार-बार हिलना चाहिए।
एक केबल वाहक, जिसे ड्रैग चेन या ऊर्जा श्रृंखला के रूप में भी जाना जाता है, नियंत्रित झुकने वाले पथ के साथ केबलों का मार्गदर्शन करता है।
केबल श्रृंखला चयन
आवश्यक न्यूनतम झुकने वाले त्रिज्या को बनाए रखते हुए केबल श्रृंखला को सभी केबलों के लिए पर्याप्त आंतरिक स्थान प्रदान करना चाहिए। चेन को अधिक भरने से केबल घिस सकती है और गति बाधित हो सकती है।
घर्षण, विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप या दबाव-रेखा क्षति को रोकने के लिए जहां आवश्यक हो, केबलों को अलग किया जाना चाहिए।
स्थिर और गतिशील कनेक्शन बिंदु
केबल श्रृंखला के दोनों सिरों को सुरक्षित रूप से लगाया जाना चाहिए। तनाव-राहत क्लैंप को केबल तनाव को विद्युत कनेक्टर या सेंसर में स्थानांतरित होने से रोकना चाहिए।
लंबी यात्रा केबल प्रबंधन
बहुत लंबी कुल्हाड़ियों के लिए ग्लाइडिंग केबल चेन, सपोर्ट ट्रफ, रोलिंग केबल कैरियर या वैकल्पिक केबल रूटिंग सिस्टम की आवश्यकता हो सकती है। असमर्थित जंजीरें लंबी दूरी तक ढीली पड़ सकती हैं, मुड़ सकती हैं या अत्यधिक घर्षण उत्पन्न कर सकती हैं।
मुख्य घटकों के बीच यांत्रिक संबंध
गियर रैक रैखिक मॉड्यूल की संरचना को गाइड रेल, रैक और पिनियन के बीच एक सटीक संबंध बनाए रखना चाहिए।
गाइड रेल गाड़ी के संचलन पथ को परिभाषित करती हैं। रैक को इस पथ के समानांतर स्थापित किया जाना चाहिए। फिर गियरबॉक्स और पिनियन को तैनात किया जाना चाहिए ताकि दांतों का जुड़ाव पूरे स्ट्रोक के दौरान एक जैसा बना रहे।
यदि इनमें से कोई भी घटक गलत तरीके से संरेखित है, तो मॉड्यूल अनुभव कर सकता है:
- असमान चलने वाला प्रतिरोध
- असामान्य गियर शोर
- गाड़ी का कंपन
- परिवर्तनशील प्रतिक्रिया
- दांतों का तेजी से घिसना
- गाइड ब्लॉक अधिभार
- बढ़ी हुई मोटर धारा
- स्थिति निर्धारण की सटीकता में कमी
इस कारण से, सटीक मशीनिंग और नियंत्रित असेंबली प्रक्रियाएं यांत्रिक डिजाइन के आवश्यक भाग हैं।
सामान्य गियर रैक रैखिक मॉड्यूल संरचनात्मक विन्यास
मूविंग ड्राइव यूनिट के साथ फिक्स्ड रैक
सबसे आम कॉन्फ़िगरेशन में, रैक को आधार पर तय किया जाता है जबकि मोटर, गियरबॉक्स, पिनियन और कैरिज एक साथ चलते हैं। यह डिज़ाइन लंबी यात्रा के लिए उपयुक्त है क्योंकि रैक स्थिर रहता है और इसे कई खंडों में इकट्ठा किया जा सकता है।
चलती मोटर गाड़ी का द्रव्यमान बढ़ाती है, लेकिन डिज़ाइन सीधा और व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
फिक्स्ड ड्राइव यूनिट के साथ मूविंग रैक
कुछ मशीनों में, जब रैक गाड़ी के साथ चलती है तो पिनियन और मोटर स्थिर रहते हैं। यह व्यवस्था चलती विद्युत घटकों को कम कर सकती है, लेकिन चलती रैक को पर्याप्त स्थापना स्थान और समर्थन की आवश्यकता होती है।
डुअल-ड्राइव गैन्ट्री कॉन्फ़िगरेशन
एक विस्तृत गैन्ट्री क्रॉसबीम के प्रत्येक तरफ एक गियर रैक रैखिक मॉड्यूल का उपयोग कर सकती है। प्रत्येक पक्ष की अपनी सर्वो मोटर, गियरबॉक्स और पिनियन होती है।
गैन्ट्री तिरछा होने से रोकने के लिए दो मोटरों को इलेक्ट्रॉनिक रूप से सिंक्रनाइज़ किया जाना चाहिए। इस संरचना का उपयोग भारी भार, विस्तृत स्पैन और उच्च-त्वरण प्रणालियों के लिए किया जाता है।
एकल-मोटर यांत्रिक तुल्यकालन
कुछ गैन्ट्री ट्रांसमिशन शाफ्ट के माध्यम से दोनों तरफ पिनियन से जुड़ी एक मोटर का उपयोग करते हैं। यह यांत्रिक तुल्यकालन प्रदान करता है लेकिन एक लंबे शाफ्ट, कपलिंग और अतिरिक्त बीयरिंग का परिचय देता है।
दोनों पक्षों के बीच कोणीय अंतर को रोकने के लिए शाफ्ट में पर्याप्त मरोड़ वाली कठोरता होनी चाहिए।
संरचनात्मक डिजाइन कारक
गियर रैक रैखिक मॉड्यूल को डिजाइन या चयन करते समय, इंजीनियरों को केवल नाममात्र पेलोड पर विचार करने के बजाय संपूर्ण यांत्रिक प्रणाली का मूल्यांकन करना चाहिए।
यात्रा की लंबाई
गियर रैक सिस्टम लंबी यात्रा के लिए विशेष रूप से उपयुक्त हैं क्योंकि रैक को कई खंडों के साथ बढ़ाया जा सकता है। हालाँकि, लंबी यात्रा से बेस स्ट्रेटनेस, थर्मल विस्तार, केबल प्रबंधन और रैक संयुक्त सटीकता का महत्व बढ़ जाता है।
पेलोड और बाहरी बल
कुल गतिशील भार में वर्कपीस, टूलींग, कैरिज, मोटर, गियरबॉक्स और कोई भी अतिरिक्त धुरी शामिल है। काटने वाले बल, पकड़ने वाले बल और त्वरण बल पर भी विचार किया जाना चाहिए।
क्षण लोड करें
गुरुत्वाकर्षण का एक ऑफसेट केंद्र गाइड सिस्टम पर पिच, यॉ या रोल क्षण उत्पन्न करता है। गाइड रेल आकार, ब्लॉक रिक्ति और गाड़ी की लंबाई को स्वीकार्य क्षण रेटिंग के विरुद्ध जांचा जाना चाहिए।
गति और त्वरण
उच्च गति दांतों के जुड़ाव की आवृत्ति, स्नेहन आवश्यकताओं और रैक संयुक्त त्रुटियों के प्रति संवेदनशीलता को बढ़ाती है। उच्च त्वरण से मोटर टॉर्क, गियरबॉक्स लोड और संरचनात्मक कंपन बढ़ जाता है।
स्थिति निर्धारण सटीकता
स्थिति निर्धारण सटीकता रैक गुणवत्ता, गियरबॉक्स बैकलैश, पिनियन समायोजन, एनकोडर रिज़ॉल्यूशन, गाइड संरेखण, संरचनात्मक कठोरता और नियंत्रण मुआवजे पर निर्भर करती है।
इंस्टालेशन ओरिएंटेशन
क्षैतिज, ऊर्ध्वाधर और साइड-माउंटेड इंस्टॉलेशन अलग-अलग भार उत्पन्न करते हैं। बिजली हानि के दौरान अनियंत्रित वंश को रोकने के लिए एक ऊर्ध्वाधर अक्ष को ब्रेक मोटर, काउंटरबैलेंस या सुरक्षा उपकरण की आवश्यकता हो सकती है।
पर्यावरणीय स्थितियाँ
धूल, धातु के टुकड़े, नमी, संक्षारण, तापमान भिन्नता और सफाई कक्ष की आवश्यकताएं कवर, सील, स्नेहन और सामग्री के चयन को प्रभावित करती हैं।
गियर रैक रैखिक मॉड्यूल असेंबली प्रक्रिया
एक सामान्य असेंबली प्रक्रिया में निम्नलिखित चरण शामिल होते हैं:
- बेस माउंटिंग सतहों का निरीक्षण करें और तैयार करें।
- संदर्भ रैखिक गाइड रेल स्थापित करें।
- द्वितीयक गाइड रेल को संरेखित करें और स्थापित करें।
- गियर रैक को गाइड सिस्टम के समानांतर स्थापित करें।
- रैक खंडों के बीच जोड़ों को संरेखित करें।
- गाइड ब्लॉक और गाड़ी को इकट्ठा करें।
- मोटर, गियरबॉक्स और पिनियन असेंबली स्थापित करें।
- पिनियन एंगेजमेंट और बैकलैश को समायोजित करें।
- स्नेहन प्रणाली स्थापित करें.
- सेंसर, मैकेनिकल स्टॉप और सुरक्षात्मक कवर स्थापित करें।
- केबल चेन और मूविंग केबल स्थापित करें।
- मैन्युअल गति और प्रतिरोध जांच करें।
- कम गति की दौड़ और स्थिति परीक्षण पूरा करें।
- शोर, कंपन, तापमान और दोहराव की पुष्टि करें।
प्रत्येक चरण अंतिम परिचालन गुणवत्ता को प्रभावित करता है। रैक संरेखण और पिनियन समायोजन की जाँच केवल एक स्थान के बजाय पूरे स्ट्रोक पर की जानी चाहिए।
सामान्य संरचनात्मक समस्याएँ
अपर्याप्त आधार कठोरता
एक लचीला आधार त्वरण के दौरान या भारी भार के तहत झुक सकता है, जिससे कंपन, असंगत गियर जुड़ाव और स्थिति त्रुटि उत्पन्न हो सकती है।
रैक का गलत संरेखण
एक रैक जो गाइड रेल के समानांतर नहीं है, पिनियन जुड़ाव और असमान ट्रांसमिशन प्रतिरोध को बदलता है।
अत्यधिक पिनियन प्रीलोड
बहुत अधिक प्रीलोड घर्षण, शोर, दांत का तापमान और गियरबॉक्स असर भार को बढ़ाता है।
अपर्याप्त पिनियन जुड़ाव
ढीला जुड़ाव अत्यधिक प्रतिक्रिया, दिशा उलटने के दौरान प्रभाव और त्वरित दांत घिसाव पैदा करता है।
ख़राब चिकनाई
अपर्याप्त या असमान स्नेहन शुष्क संपर्क, गड्ढा, जंग और समय से पहले विफलता का कारण बन सकता है।
अनुचित केबल श्रृंखला लेआउट
गलत आकार की केबल श्रृंखला गाड़ी को खींच सकती है, यात्रा को बाधित कर सकती है या बार-बार चलने के दौरान केबल को नुकसान पहुंचा सकती है।
दूषण
धूल और धातु के कण गियर के दांतों और गाइड ब्लॉकों में प्रवेश कर सकते हैं, जिससे घिसाव बढ़ सकता है और गति की चिकनाई कम हो सकती है।
संरचना में निर्मित रखरखाव संबंधी विचार
एक रखरखाव योग्य गियर रैक रैखिक मॉड्यूल को रैक, पिनियन, गाइड स्नेहन बिंदु, सेंसर और केबल श्रृंखला तक सुविधाजनक पहुंच प्रदान करनी चाहिए।
निरीक्षण उद्घाटन या हटाने योग्य कवर तकनीशियनों को पूरी धुरी को अलग किए बिना दांतों की टूट-फूट और चिकनाई की जांच करने की अनुमति देते हैं। बदली जाने योग्य पिनियन और मॉड्यूलर रैक खंड मरम्मत के समय को कम कर सकते हैं।
स्नेहन बिंदुओं को स्पष्ट रूप से पहचाना और तैनात किया जाना चाहिए जहां उन तक सुरक्षित रूप से पहुंचा जा सके। सेंसर ब्रैकेट को गाइड या ड्राइव संरेखण को परेशान किए बिना समायोजन की अनुमति देनी चाहिए।
गियर रैक मॉड्यूल संरचना के लाभ
एक सही ढंग से डिज़ाइन किया गया गियर रैक रैखिक मॉड्यूल कई संरचनात्मक लाभ प्रदान करता है:
- रैक खंडों को जोड़कर लंबी यात्रा हासिल की जा सकती है।
- सिस्टम लंबी बॉल स्क्रू क्रिटिकल गति तक सीमित नहीं है।
- मजबूत गियर दांतों के माध्यम से बड़ी ड्राइविंग शक्ति को प्रसारित किया जा सकता है।
- उचित पिनियन और गियरबॉक्स के साथ उच्च रैखिक गति संभव है।
- संरचना भारी भार और बड़े गैन्ट्री सिस्टम का समर्थन कर सकती है।
- ड्राइव इकाइयों को एक ही रैक के साथ कई गाड़ियों पर स्थापित किया जा सकता है।
- रखरखाव और घटक प्रतिस्थापन मॉड्यूलर हो सकता है।
- डुअल-ड्राइव कॉन्फ़िगरेशन विस्तृत और भारी क्रॉसबीम का समर्थन करता है।
गियर रैक रैखिक मॉड्यूल संरचना का मूल्यांकन कैसे करें
मॉड्यूल चुनने से पहले, इंजीनियरों को निम्नलिखित संरचनात्मक विवरणों की समीक्षा करनी चाहिए:
- आधार सामग्री, अनुभाग आकार और समर्थन रिक्ति
- गाइड रेल आकार, मात्रा और ब्लॉक व्यवस्था
- रैक प्रकार, मॉड्यूल, कठोरता और सटीकता ग्रेड
- पिनियन व्यास, दांतों की गिनती और गर्मी उपचार
- गियरबॉक्स अनुपात, बैकलैश और असर क्षमता
- गाड़ी का आकार, कठोरता और माउंटिंग इंटरफ़ेस
- बैकलैश समायोजन या प्रीलोड विधि
- स्नेहन विधि और रखरखाव अंतराल
- सेंसर प्रकार और ओवरट्रैवल सुरक्षा
- सुरक्षात्मक आवरण और सीलिंग डिज़ाइन
- केबल श्रृंखला की क्षमता और झुकने की त्रिज्या
- स्थापना अभिविन्यास और लोड क्षण क्षमता
ये कारक निर्धारित करते हैं कि सिस्टम अपने पूरे सेवा जीवन में अपना रेटेड प्रदर्शन बनाए रख सकता है या नहीं।
निष्कर्ष
The गियर रैक रैखिक मॉड्यूल संरचनाएक एकीकृत यांत्रिक प्रणाली है जिसमें एक कठोर आधार फ्रेम, रैखिक गाइड रेल, एक सटीक गियर रैक, ड्राइव पिनियन, गियरबॉक्स, कैरिज, मोटर माउंट, स्नेहन घटक, सेंसर, सुरक्षात्मक कवर और केबल प्रबंधन उपकरण शामिल हैं।
रैक और पिनियन रैखिक ड्राइविंग बल उत्पन्न करते हैं, जबकि गाइड सिस्टम पेलोड का समर्थन करता है और आंदोलन की दिशा को नियंत्रित करता है। गियरबॉक्स उपलब्ध टॉर्क को बढ़ाता है, गाड़ी लोड को चलती प्रणाली से जोड़ती है और आधार सभी घटकों के संरेखण को बनाए रखता है।
विश्वसनीय प्रदर्शन इन घटकों के बीच यांत्रिक संबंध पर निर्भर करता है। आधार कठोरता, गाइड समानता, रैक संयुक्त सटीकता, पिनियन प्रीलोड, स्नेहन और सुरक्षा सभी गति, स्थिति सटीकता, शोर, टूट-फूट और सेवा जीवन को प्रभावित करते हैं।
लंबे स्ट्रोक, उच्च गति और भारी भार वाले स्वचालन उपकरण के लिए, एक उचित रूप से डिजाइन की गई रैक और पिनियन संरचना एक स्केलेबल और टिकाऊ रैखिक गति समाधान प्रदान करती है। किसी एक घटक पर ध्यान केंद्रित करने के बजाय संपूर्ण यांत्रिक डिज़ाइन का मूल्यांकन करने से स्थिर संचालन, आसान रखरखाव और दीर्घकालिक स्थिति प्रदर्शन सुनिश्चित करने में मदद मिलती है।
