"મશીનિંગ સેન્ટરો માટે સર્વો સિસ્ટમની રચના અને આવશ્યકતાઓનું વિગતવાર વર્ણન"
I. મશીનિંગ કેન્દ્રો માટે સર્વો સિસ્ટમની રચના
આધુનિક મશીનિંગ કેન્દ્રોમાં, સર્વો સિસ્ટમ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. તે સર્વો સર્કિટ, સર્વો ડ્રાઇવ ઉપકરણો, યાંત્રિક ટ્રાન્સમિશન મિકેનિઝમ્સ અને એક્ટ્યુએટિંગ ઘટકોથી બનેલું છે.
સર્વો સિસ્ટમનું મુખ્ય કાર્ય ન્યુમેરિકલ કંટ્રોલ સિસ્ટમ દ્વારા જારી કરાયેલ ફીડ સ્પીડ અને ડિસ્પ્લેસમેન્ટ કમાન્ડ સિગ્નલો પ્રાપ્ત કરવાનું છે. પ્રથમ, સર્વો ડ્રાઇવ સર્કિટ આ કમાન્ડ સિગ્નલો પર ચોક્કસ રૂપાંતર અને પાવર એમ્પ્લીફિકેશન કરશે. પછી, સ્ટેપર મોટર્સ, ડીસી સર્વો મોટર્સ, એસી સર્વો મોટર્સ, વગેરે જેવા સર્વો ડ્રાઇવ ડિવાઇસ અને મિકેનિકલ ટ્રાન્સમિશન મિકેનિઝમ્સ દ્વારા, મશીન ટૂલના વર્કટેબલ અને સ્પિન્ડલ હેડસ્ટોક જેવા એક્ટ્યુએટિંગ ઘટકોને વર્ક ફીડ અને ઝડપી ગતિ પ્રાપ્ત કરવા માટે ચલાવવામાં આવે છે. એવું કહી શકાય કે ન્યુમેરિકલ કંટ્રોલ મશીનોમાં, CNC ડિવાઇસ એ "મગજ" જેવું છે જે આદેશો જારી કરે છે, જ્યારે સર્વો સિસ્ટમ એક્ઝિક્યુટિવ મિકેનિઝમ છે, ન્યુમેરિકલ કંટ્રોલ મશીનના "અંગો" ની જેમ, અને CNC ડિવાઇસમાંથી ગતિ આદેશોને સચોટ રીતે એક્ઝિક્યુટ કરી શકે છે.
સામાન્ય મશીન ટૂલ્સની ડ્રાઇવ સિસ્ટમ્સની તુલનામાં, મશીનિંગ સેન્ટર્સની સર્વો સિસ્ટમમાં આવશ્યક તફાવત છે. તે કમાન્ડ સિગ્નલો અનુસાર ગતિશીલ ઘટકોની ગતિ અને સ્થિતિને સચોટ રીતે નિયંત્રિત કરી શકે છે, અને ચોક્કસ નિયમો અનુસાર ગતિશીલ અનેક ગતિશીલ ઘટકો દ્વારા સંશ્લેષિત ગતિશીલતાને સાકાર કરી શકે છે. આ માટે સર્વો સિસ્ટમમાં ઉચ્ચ ડિગ્રી ચોકસાઈ, સ્થિરતા અને ઝડપી પ્રતિભાવ ક્ષમતા હોવી જરૂરી છે.
આધુનિક મશીનિંગ કેન્દ્રોમાં, સર્વો સિસ્ટમ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. તે સર્વો સર્કિટ, સર્વો ડ્રાઇવ ઉપકરણો, યાંત્રિક ટ્રાન્સમિશન મિકેનિઝમ્સ અને એક્ટ્યુએટિંગ ઘટકોથી બનેલું છે.
સર્વો સિસ્ટમનું મુખ્ય કાર્ય ન્યુમેરિકલ કંટ્રોલ સિસ્ટમ દ્વારા જારી કરાયેલ ફીડ સ્પીડ અને ડિસ્પ્લેસમેન્ટ કમાન્ડ સિગ્નલો પ્રાપ્ત કરવાનું છે. પ્રથમ, સર્વો ડ્રાઇવ સર્કિટ આ કમાન્ડ સિગ્નલો પર ચોક્કસ રૂપાંતર અને પાવર એમ્પ્લીફિકેશન કરશે. પછી, સ્ટેપર મોટર્સ, ડીસી સર્વો મોટર્સ, એસી સર્વો મોટર્સ, વગેરે જેવા સર્વો ડ્રાઇવ ડિવાઇસ અને મિકેનિકલ ટ્રાન્સમિશન મિકેનિઝમ્સ દ્વારા, મશીન ટૂલના વર્કટેબલ અને સ્પિન્ડલ હેડસ્ટોક જેવા એક્ટ્યુએટિંગ ઘટકોને વર્ક ફીડ અને ઝડપી ગતિ પ્રાપ્ત કરવા માટે ચલાવવામાં આવે છે. એવું કહી શકાય કે ન્યુમેરિકલ કંટ્રોલ મશીનોમાં, CNC ડિવાઇસ એ "મગજ" જેવું છે જે આદેશો જારી કરે છે, જ્યારે સર્વો સિસ્ટમ એક્ઝિક્યુટિવ મિકેનિઝમ છે, ન્યુમેરિકલ કંટ્રોલ મશીનના "અંગો" ની જેમ, અને CNC ડિવાઇસમાંથી ગતિ આદેશોને સચોટ રીતે એક્ઝિક્યુટ કરી શકે છે.
સામાન્ય મશીન ટૂલ્સની ડ્રાઇવ સિસ્ટમ્સની તુલનામાં, મશીનિંગ સેન્ટર્સની સર્વો સિસ્ટમમાં આવશ્યક તફાવત છે. તે કમાન્ડ સિગ્નલો અનુસાર ગતિશીલ ઘટકોની ગતિ અને સ્થિતિને સચોટ રીતે નિયંત્રિત કરી શકે છે, અને ચોક્કસ નિયમો અનુસાર ગતિશીલ અનેક ગતિશીલ ઘટકો દ્વારા સંશ્લેષિત ગતિશીલતાને સાકાર કરી શકે છે. આ માટે સર્વો સિસ્ટમમાં ઉચ્ચ ડિગ્રી ચોકસાઈ, સ્થિરતા અને ઝડપી પ્રતિભાવ ક્ષમતા હોવી જરૂરી છે.
II. સર્વો સિસ્ટમ્સ માટેની આવશ્યકતાઓ
- ઉચ્ચ ચોકસાઇ
ન્યુમેરિકલ કંટ્રોલ મશીનો પૂર્વનિર્ધારિત પ્રોગ્રામ અનુસાર આપમેળે પ્રક્રિયા કરે છે. તેથી, ઉચ્ચ-ચોકસાઇ અને ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા વર્કપીસ પર પ્રક્રિયા કરવા માટે, સર્વો સિસ્ટમમાં જ ઉચ્ચ ચોકસાઇ હોવી આવશ્યક છે. સામાન્ય રીતે કહીએ તો, ચોકસાઇ માઇક્રોન સ્તર સુધી પહોંચવી જોઈએ. આનું કારણ એ છે કે આધુનિક ઉત્પાદનમાં, વર્કપીસ માટેની ચોકસાઇ આવશ્યકતાઓ વધુને વધુ વધી રહી છે. ખાસ કરીને એરોસ્પેસ, ઓટોમોબાઈલ ઉત્પાદન અને ઇલેક્ટ્રોનિક સાધનો જેવા ક્ષેત્રોમાં, એક નાની ભૂલ પણ ગંભીર પરિણામો તરફ દોરી શકે છે.
ઉચ્ચ-ચોકસાઇ નિયંત્રણ પ્રાપ્ત કરવા માટે, સર્વો સિસ્ટમને વાસ્તવિક સમયમાં એક્ટ્યુએટિંગ ઘટકોની સ્થિતિ અને ગતિનું નિરીક્ષણ કરવા માટે એન્કોડર્સ અને ગ્રેટિંગ રુલ જેવી અદ્યતન સેન્સર તકનીકો અપનાવવાની જરૂર છે. તે જ સમયે, સર્વો ડ્રાઇવ ડિવાઇસમાં મોટરની ગતિ અને ટોર્કને સચોટ રીતે નિયંત્રિત કરવા માટે ઉચ્ચ-ચોકસાઇ નિયંત્રણ અલ્ગોરિધમ હોવું પણ જરૂરી છે. વધુમાં, યાંત્રિક ટ્રાન્સમિશન મિકેનિઝમની ચોકસાઇ પણ સર્વો સિસ્ટમની ચોકસાઇ પર મહત્વપૂર્ણ અસર કરે છે. તેથી, મશીનિંગ કેન્દ્રોની ડિઝાઇન અને ઉત્પાદન કરતી વખતે, સર્વો સિસ્ટમની ચોકસાઇ આવશ્યકતાઓને સુનિશ્ચિત કરવા માટે બોલ સ્ક્રૂ અને રેખીય માર્ગદર્શિકાઓ જેવા ઉચ્ચ-ચોકસાઇ ટ્રાન્સમિશન ઘટકો પસંદ કરવા જરૂરી છે. - ઝડપી ગતિ પ્રતિભાવ
ઝડપી પ્રતિભાવ એ સર્વો સિસ્ટમની ગતિશીલ ગુણવત્તાના મહત્વપૂર્ણ સંકેતોમાંનું એક છે. તેના માટે જરૂરી છે કે સર્વો સિસ્ટમમાં કમાન્ડ સિગ્નલને અનુસરતી વખતે થોડી ભૂલ હોય, અને તેમાં ઝડપી પ્રતિભાવ અને સારી સ્થિરતા હોય. ખાસ કરીને, તે જરૂરી છે કે આપેલ ઇનપુટ પછી, સિસ્ટમ ટૂંકા સમયમાં, સામાન્ય રીતે 200 મિલીસેકન્ડ અથવા તો ડઝનેક મિલીસેકન્ડની અંદર, મૂળ સ્થિર સ્થિતિમાં પહોંચી શકે અથવા પુનઃસ્થાપિત કરી શકે.
ઝડપી પ્રતિભાવ ક્ષમતા મશીનિંગ કેન્દ્રોની પ્રક્રિયા કાર્યક્ષમતા અને પ્રક્રિયા ગુણવત્તા પર મહત્વપૂર્ણ અસર કરે છે. હાઇ-સ્પીડ મશીનિંગમાં, ટૂલ અને વર્કપીસ વચ્ચેનો સંપર્ક સમય ખૂબ જ ઓછો હોય છે. સર્વો સિસ્ટમને કમાન્ડ સિગ્નલનો ઝડપથી પ્રતિસાદ આપવા અને ટૂલની સ્થિતિ અને ગતિને સમાયોજિત કરવા માટે સક્ષમ હોવું જરૂરી છે જેથી પ્રોસેસિંગ ચોકસાઇ અને સપાટીની ગુણવત્તા સુનિશ્ચિત થાય. તે જ સમયે, જટિલ આકાર સાથે વર્કપીસ પર પ્રક્રિયા કરતી વખતે, સર્વો સિસ્ટમને કમાન્ડ સિગ્નલોના ફેરફારોનો ઝડપથી પ્રતિસાદ આપવા અને પ્રોસેસિંગ ચોકસાઈ અને કાર્યક્ષમતા સુનિશ્ચિત કરવા માટે મલ્ટિ-એક્સિસ લિંકેજ નિયંત્રણનો અનુભવ કરવા સક્ષમ હોવું જરૂરી છે.
સર્વો સિસ્ટમની ઝડપી પ્રતિભાવ ક્ષમતા સુધારવા માટે, ઉચ્ચ-પ્રદર્શન સર્વો ડ્રાઇવ ઉપકરણો અને નિયંત્રણ અલ્ગોરિધમ્સ અપનાવવાની જરૂર છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઝડપી પ્રતિભાવ ગતિ, મોટો ટોર્ક અને વિશાળ ગતિ નિયમન શ્રેણી ધરાવતી AC સર્વો મોટર્સનો ઉપયોગ મશીનિંગ કેન્દ્રોની હાઇ-સ્પીડ મશીનિંગ જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકે છે. તે જ સમયે, PID નિયંત્રણ, ફઝી નિયંત્રણ અને ન્યુરલ નેટવર્ક નિયંત્રણ જેવા અદ્યતન નિયંત્રણ અલ્ગોરિધમ્સ અપનાવવાથી સર્વો સિસ્ટમની પ્રતિભાવ ગતિ અને સ્થિરતામાં સુધારો થઈ શકે છે. - મોટી ગતિ નિયમન શ્રેણી
વિવિધ કટીંગ ટૂલ્સ, વર્કપીસ મટિરિયલ્સ અને પ્રોસેસિંગ આવશ્યકતાઓને કારણે, કોઈપણ સંજોગોમાં સંખ્યાત્મક નિયંત્રણ મશીનો શ્રેષ્ઠ કટીંગ પરિસ્થિતિઓ મેળવી શકે તે સુનિશ્ચિત કરવા માટે, સર્વો સિસ્ટમમાં પૂરતી ગતિ નિયમન શ્રેણી હોવી આવશ્યક છે. તે હાઇ-સ્પીડ મશીનિંગ આવશ્યકતાઓ અને ઓછી-સ્પીડ ફીડ આવશ્યકતાઓ બંનેને પૂર્ણ કરી શકે છે.
હાઇ-સ્પીડ મશીનિંગમાં, સર્વો સિસ્ટમ પ્રોસેસિંગ કાર્યક્ષમતા સુધારવા માટે હાઇ સ્પીડ અને એક્સિલરેશન પ્રદાન કરવા સક્ષમ હોવી જરૂરી છે. લો-સ્પીડ ફીડિંગમાં, સર્વો સિસ્ટમ પ્રોસેસિંગ ચોકસાઇ અને સપાટીની ગુણવત્તા સુનિશ્ચિત કરવા માટે સ્થિર લો-સ્પીડ ટોર્ક પ્રદાન કરવા સક્ષમ હોવી જરૂરી છે. તેથી, સર્વો સિસ્ટમની સ્પીડ રેગ્યુલેશન રેન્જ સામાન્ય રીતે પ્રતિ મિનિટ કેટલાક હજાર અથવા તો દસ હજાર રિવોલ્યુશન સુધી પહોંચવાની જરૂર છે.
મોટી સ્પીડ રેગ્યુલેશન રેન્જ હાંસલ કરવા માટે, ઉચ્ચ-પ્રદર્શન સર્વો ડ્રાઇવ ડિવાઇસ અને સ્પીડ રેગ્યુલેશન પદ્ધતિઓ અપનાવવાની જરૂર છે. ઉદાહરણ તરીકે, AC ચલ ફ્રીક્વન્સી સ્પીડ રેગ્યુલેશન ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરીને મોટરના સ્ટેપલેસ સ્પીડ રેગ્યુલેશનને સાકાર કરી શકાય છે, જેમાં વિશાળ સ્પીડ રેગ્યુલેશન રેન્જ, ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા અને સારી વિશ્વસનીયતા છે. તે જ સમયે, વેક્ટર કંટ્રોલ અને ડાયરેક્ટ ટોર્ક કંટ્રોલ જેવા અદ્યતન કંટ્રોલ અલ્ગોરિધમ્સ અપનાવવાથી મોટરની સ્પીડ રેગ્યુલેશન કામગીરી અને કાર્યક્ષમતામાં સુધારો થઈ શકે છે. - ઉચ્ચ વિશ્વસનીયતા
ન્યુમેરિકલ કંટ્રોલ મશીનોનો સંચાલન દર ખૂબ જ ઊંચો હોય છે, અને તે ઘણીવાર 24 કલાક સતત કામ કરે છે. તેથી, તેમને વિશ્વસનીય રીતે કામ કરવું જરૂરી છે. સિસ્ટમની વિશ્વસનીયતા ઘણીવાર નિષ્ફળતાઓ વચ્ચેના સમય અંતરાલના સરેરાશ મૂલ્ય પર આધારિત હોય છે, એટલે કે, નિષ્ફળતા વિનાનો સરેરાશ સમય. આ સમય જેટલો લાંબો છે, તેટલો સારો.
સર્વો સિસ્ટમની વિશ્વસનીયતા સુધારવા માટે, ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા ઘટકો અને અદ્યતન ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓ અપનાવવાની જરૂર છે. તે જ સમયે, સર્વો સિસ્ટમના સ્થિર અને વિશ્વસનીય પ્રદર્શનને સુનિશ્ચિત કરવા માટે તેનું કડક પરીક્ષણ અને ગુણવત્તા નિયંત્રણ જરૂરી છે. વધુમાં, સિસ્ટમની ફોલ્ટ ટોલરન્સ અને ફોલ્ટ નિદાન ક્ષમતાઓને સુધારવા માટે બિનજરૂરી ડિઝાઇન અને ફોલ્ટ નિદાન તકનીકો અપનાવવાની જરૂર છે જેથી ખામી સર્જાય ત્યારે તેને સમયસર રિપેર કરી શકાય અને મશીનિંગ સેન્ટરની સામાન્ય કામગીરી સુનિશ્ચિત કરી શકાય. - ઓછી ઝડપે મોટો ટોર્ક
ન્યુમેરિકલ કંટ્રોલ મશીનો ઘણીવાર ઓછી ઝડપે ભારે કટીંગ કરે છે. તેથી, કટીંગ પ્રોસેસિંગની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવા માટે ફીડ સર્વો સિસ્ટમમાં ઓછી ઝડપે મોટો ટોર્ક આઉટપુટ હોવો જરૂરી છે.
ભારે કટીંગ દરમિયાન, ટૂલ અને વર્કપીસ વચ્ચે કટીંગ ફોર્સ ખૂબ મોટી હોય છે. સર્વો સિસ્ટમ કટીંગ ફોર્સને દૂર કરવા અને પ્રોસેસિંગની સરળ પ્રગતિ સુનિશ્ચિત કરવા માટે પૂરતો ટોર્ક પ્રદાન કરવા સક્ષમ હોવી જોઈએ. ઓછી ગતિવાળા હાઇ-ટોર્ક આઉટપુટ પ્રાપ્ત કરવા માટે, ઉચ્ચ-પ્રદર્શનવાળા સર્વો ડ્રાઇવ ઉપકરણો અને મોટર્સ અપનાવવાની જરૂર છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઉચ્ચ ટોર્ક ઘનતા, ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા અને સારી વિશ્વસનીયતા ધરાવતા કાયમી ચુંબક સિંક્રનસ મોટર્સનો ઉપયોગ મશીનિંગ કેન્દ્રોની ઓછી ગતિવાળા હાઇ-ટોર્ક જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકે છે. તે જ સમયે, ડાયરેક્ટ ટોર્ક કંટ્રોલ જેવા અદ્યતન નિયંત્રણ અલ્ગોરિધમ્સ અપનાવવાથી મોટરની ટોર્ક આઉટપુટ ક્ષમતા અને કાર્યક્ષમતામાં સુધારો થઈ શકે છે.
નિષ્કર્ષમાં, મશીનિંગ સેન્ટર્સની સર્વો સિસ્ટમ એ સંખ્યાત્મક નિયંત્રણ મશીનોનો એક મહત્વપૂર્ણ ભાગ છે. તેનું પ્રદર્શન મશીનિંગ સેન્ટરોની પ્રોસેસિંગ ચોકસાઇ, કાર્યક્ષમતા અને વિશ્વસનીયતાને સીધી અસર કરે છે. તેથી, મશીનિંગ સેન્ટરોની ડિઝાઇન અને ઉત્પાદન કરતી વખતે, સર્વો સિસ્ટમની રચના અને આવશ્યકતાઓને સંપૂર્ણપણે ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર છે, અને સર્વો સિસ્ટમના પ્રદર્શન અને ગુણવત્તામાં સુધારો કરવા અને આધુનિક ઉત્પાદનની વિકાસ જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવા માટે અદ્યતન તકનીકો અને સાધનો પસંદ કરવાની જરૂર છે.