ডাইরেক্ট ড্রাইভ বনাম গিয়ারড রোটারি সার্ভোমোটর: ডিজাইনের সুবিধার পরিমাণ নির্ধারণ: পর্ব ১

শেখার উদ্দেশ্য

• প্রযুক্তিগত সীমাবদ্ধতার কারণে বাস্তব-বিশ্বের রোটারি সার্ভো সিস্টেমগুলি আদর্শ কর্মক্ষমতা অর্জনে ব্যর্থ হয়।
• বিভিন্ন ধরণের রোটারি সার্ভোমোটর ব্যবহারকারীদের জন্য সুবিধা প্রদান করতে পারে, তবে প্রতিটিরই একটি নির্দিষ্ট চ্যালেঞ্জ বা সীমাবদ্ধতা রয়েছে।
• ডাইরেক্ট ড্রাইভ রোটারি সার্ভোমোটরগুলি সর্বোত্তম কর্মক্ষমতা প্রদান করে, তবে গিয়ারমোটরের তুলনায় এগুলি বেশি ব্যয়বহুল।

কয়েক দশক ধরে, শিল্প অটোমেশন টুলবক্সে গিয়ারযুক্ত সার্ভোমোটরগুলি সবচেয়ে সাধারণ সরঞ্জামগুলির মধ্যে একটি। গিয়ারযুক্ত সেভ্রোমোটরগুলি পজিশনিং, বেগ ম্যাচিং, ইলেকট্রনিক ক্যামিং, ওয়াইন্ডিং, টেনশনিং, টাইটিং অ্যাপ্লিকেশন সরবরাহ করে এবং দক্ষতার সাথে একটি সার্ভোমোটরের শক্তি লোডের সাথে মেলায়। এটি প্রশ্ন উত্থাপন করে: ঘূর্ণমান গতি প্রযুক্তির জন্য একটি গিয়ারযুক্ত সার্ভোমোটর কি সেরা বিকল্প, নাকি এর চেয়ে ভাল সমাধান আছে?

একটি নিখুঁত বিশ্বে, একটি রোটারি সার্ভো সিস্টেমের টর্ক এবং গতির রেটিং অ্যাপ্লিকেশনের সাথে মিলে যাবে তাই মোটরটি অতিরিক্ত আকারেরও হবে না বা ছোট আকারেরও হবে না। মোটর, ট্রান্সমিশন উপাদান এবং লোডের সংমিশ্রণে অসীম টর্সনাল কঠোরতা এবং শূন্য প্রতিক্রিয়া থাকা উচিত। দুর্ভাগ্যবশত, বাস্তব বিশ্বের রোটারি সার্ভো সিস্টেমগুলি বিভিন্ন মাত্রায় এই আদর্শ থেকে কম থাকে।

একটি সাধারণ সার্ভো সিস্টেমে, ব্যাকল্যাশকে ট্রান্সমিশন উপাদানগুলির যান্ত্রিক সহনশীলতার কারণে মোটর এবং লোডের মধ্যে গতির ক্ষতি হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়; এর মধ্যে গিয়ারবক্স, বেল্ট, চেইন এবং কাপলিং জুড়ে যেকোনো গতির ক্ষতি অন্তর্ভুক্ত। যখন একটি মেশিন প্রাথমিকভাবে চালু করা হয়, তখন লোডটি যান্ত্রিক সহনশীলতার মাঝখানে কোথাও ভেসে থাকবে (চিত্র 1A)।

মোটর দ্বারা লোডটি সরানোর আগে, ট্রান্সমিশন উপাদানগুলিতে বিদ্যমান সমস্ত শিথিলতা গ্রহণ করার জন্য মোটরটিকে অবশ্যই ঘোরাতে হবে (চিত্র 1B)। যখন মোটরটি কোনও পদক্ষেপের শেষে ধীর হতে শুরু করে, তখন ভরবেগ মোটর অবস্থানের বাইরে লোড বহন করার সময় লোড অবস্থানটি আসলে মোটর অবস্থানকে ছাড়িয়ে যেতে পারে।

মোটরটিকে লোডের গতি কমানোর জন্য টর্ক প্রয়োগ করার আগে বিপরীত দিকে আবার ঢিলা নিতে হবে (চিত্র 1C)। গতির এই ক্ষতিকে ব্যাকল্যাশ বলা হয় এবং সাধারণত আর্ক-মিনিটগুলিতে পরিমাপ করা হয়, যা ডিগ্রির 1/60তম অংশ। শিল্প অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সার্ভোর সাথে ব্যবহারের জন্য ডিজাইন করা গিয়ারবক্সগুলিতে প্রায়শই 3 থেকে 9 আর্ক-মিনিট পর্যন্ত ব্যাকল্যাশ স্পেসিফিকেশন থাকে।

টর্সনাল স্টিফনেস হল মোটর শ্যাফ্ট, ট্রান্সমিশন উপাদান এবং টর্ক প্রয়োগের প্রতিক্রিয়ায় লোডের মোচড়ের প্রতিরোধ। একটি অসীম শক্ত সিস্টেম ঘূর্ণনের অক্ষের চারপাশে কোনও কৌণিক বিচ্যুতি ছাড়াই লোডে টর্ক প্রেরণ করবে; তবে, এমনকি একটি শক্ত ইস্পাত শ্যাফ্টও ভারী লোডের অধীনে সামান্য মোচড় দেবে। টর্ক প্রয়োগ করা, ট্রান্সমিশন উপাদানগুলির উপাদান এবং তাদের আকৃতির উপর নির্ভর করে বিচ্যুতির মাত্রা পরিবর্তিত হয়; স্বজ্ঞাতভাবে, লম্বা, পাতলা অংশগুলি ছোট, মোটা অংশগুলির চেয়ে বেশি মোচড় দেবে। মোচড়ের এই প্রতিরোধই কয়েল স্প্রিংগুলিকে কাজ করে, কারণ স্প্রিংকে সংকুচিত করলে তারের প্রতিটি বাঁক সামান্য মোচড় দেয়; মোটা তারটি আরও শক্ত স্প্রিং তৈরি করে। অসীম টর্সনাল স্টিফনেস থেকে কম যেকোনো কিছু সিস্টেমকে স্প্রিং হিসাবে কাজ করে, যার অর্থ লোড ঘূর্ণন প্রতিরোধ করার সাথে সাথে সিস্টেমে সম্ভাব্য শক্তি সঞ্চিত হবে।

যখন একসাথে একত্রিত করা হয়, তখন সীমাবদ্ধ টর্সনাল স্টিফনেস এবং ব্যাকল্যাশ একটি সার্ভো সিস্টেমের কর্মক্ষমতা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করতে পারে। ব্যাকল্যাশ অনিশ্চয়তার জন্ম দিতে পারে, কারণ মোটর এনকোডারটি মোটরের শ্যাফ্টের অবস্থান নির্দেশ করে, যেখানে ব্যাকল্যাশ লোডকে স্থির হতে দিয়েছে তা নয়। ব্যাকল্যাশ টিউনিং সমস্যাও তৈরি করে কারণ লোড এবং মোটর আপেক্ষিক দিক বিপরীত করলে লোড মোটর থেকে সংক্ষেপে জোড়া এবং বিচ্ছিন্ন হয়ে যায়। ব্যাকল্যাশ ছাড়াও, সীমাবদ্ধ টর্সনাল স্টিফনেস মোটর এবং লোডের কিছু গতিশক্তিকে সম্ভাব্য শক্তিতে রূপান্তর করে শক্তি সঞ্চয় করে, পরে এটি মুক্তি দেয়। এই বিলম্বিত শক্তি মুক্তি লোড দোলন সৃষ্টি করে, অনুরণন প্ররোচিত করে, সর্বাধিক ব্যবহারযোগ্য টিউনিং লাভ হ্রাস করে এবং সার্ভো সিস্টেমের প্রতিক্রিয়াশীলতা এবং স্থিরকরণের সময়কে নেতিবাচকভাবে প্রভাবিত করে। সব ক্ষেত্রেই, ব্যাকল্যাশ হ্রাস করা এবং একটি সিস্টেমের কঠোরতা বৃদ্ধি সার্ভো কর্মক্ষমতা বৃদ্ধি করবে এবং টিউনিংকে সহজ করবে।

ঘূর্ণমান অক্ষ সার্ভোমোটর কনফিগারেশন

সবচেয়ে সাধারণ ঘূর্ণমান অক্ষ কনফিগারেশন হল একটি ঘূর্ণমান সার্ভোমোটর যার অবস্থান প্রতিক্রিয়ার জন্য একটি অন্তর্নির্মিত এনকোডার এবং মোটরের উপলব্ধ টর্ক এবং গতির সাথে প্রয়োজনীয় টর্ক এবং লোডের গতির সাথে মিলিত করার জন্য একটি গিয়ারবক্স। গিয়ারবক্স হল একটি ধ্রুবক পাওয়ার ডিভাইস যা লোড ম্যাচিংয়ের জন্য একটি ট্রান্সফরমারের যান্ত্রিক অ্যানালগ।

উন্নত হার্ডওয়্যার কনফিগারেশনে একটি ডাইরেক্ট ড্রাইভ রোটারি সার্ভোমোটর ব্যবহার করা হয়, যা মোটরের সাথে সরাসরি লোড সংযুক্ত করে ট্রান্সমিশন উপাদানগুলিকে দূর করে। যেখানে গিয়ারমোটর কনফিগারেশনে তুলনামূলকভাবে ছোট ব্যাসের শ্যাফ্টের সাথে কাপলিং ব্যবহার করা হয়, সেখানে ডাইরেক্ট ড্রাইভ সিস্টেম লোডটিকে সরাসরি অনেক বড় রটার ফ্ল্যাঞ্জে বোল্ট করে। এই কনফিগারেশন ব্যাকল্যাশ দূর করে এবং টর্সনাল স্টিফনেসকে ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি করে। ডাইরেক্ট ড্রাইভ মোটরের উচ্চতর পোল কাউন্ট এবং উচ্চ টর্ক উইন্ডিং 10:1 বা তার বেশি অনুপাতের সাথে একটি গিয়ারমোটের টর্ক এবং গতির বৈশিষ্ট্যের সাথে মেলে।