औद्योगिक रोबोट के चार प्रमुख घटक हैं, जो बॉडी, सर्वो, रेड्यूसर और नियंत्रक हैं। उनमें से, औद्योगिक रोबोटों की इलेक्ट्रिक सर्वो प्रणाली की सामान्य संरचना तीन बंद लूप नियंत्रण है, यानी वर्तमान लूप, स्पीड लूप और स्थिति लूप। सामान्य तौर पर, एसी सर्वो ड्राइव के लिए, स्थिति नियंत्रण, गति नियंत्रण, टॉर्क नियंत्रण और अन्य कार्यों को इसके आंतरिक फ़ंक्शन मापदंडों की मैन्युअल सेटिंग के माध्यम से महसूस किया जा सकता है।
सर्वो प्रणाली (सर्वोमैकेनिज्म), जिसे निम्नलिखित प्रणाली के रूप में भी जाना जाता है, एक प्रतिक्रिया नियंत्रण प्रणाली है जिसका उपयोग किसी प्रक्रिया का सटीक रूप से पालन करने या पुन: पेश करने के लिए किया जाता है। सर्वो प्रणाली वस्तु की स्थिति, अभिविन्यास, स्थिति और अन्य आउटपुट नियंत्रित मात्राओं को स्वचालित नियंत्रण प्रणाली में किसी भी परिवर्तन के इनपुट लक्ष्य (या दिए गए मूल्य) का अनुसरण कर सकती है।
सर्वो प्रणाली आवृत्ति रूपांतरण तकनीक के आधार पर विकसित एक उत्पाद है, और यह नियंत्रण वस्तु के रूप में यांत्रिक स्थिति या कोण के साथ एक स्वचालित नियंत्रण प्रणाली है। गति और टॉर्क नियंत्रण के अलावा, सर्वो प्रणाली सटीक, तेज़ और स्थिर स्थिति नियंत्रण भी कर सकती है।
एक व्यापक सर्वो प्रणाली एक नियंत्रण प्रणाली है जो किसी दी गई प्रक्रिया को सटीक रूप से ट्रैक या पुन: पेश करती है, और इसे अनुयायी प्रणाली भी कहा जा सकता है।
संकीर्ण सर्वो प्रणाली, जिसे स्थिति अनुयायी प्रणाली के रूप में भी जाना जाता है, नियंत्रित मात्रा (आउटपुट मात्रा) लोड की गई मशीनरी की स्थानिक स्थिति का लाइन विस्थापन या कोणीय विस्थापन है, जब किसी भी परिवर्तन के लिए दी गई मात्रा (इनपुट मात्रा) की स्थिति होती है, तो सिस्टम का मुख्य कार्य आउटपुट मात्रा को जल्दी और सटीक रूप से परिवर्तन की दी गई मात्रा को पुन: उत्पन्न करना है।
मेक्ट्रोनिक्स सर्वो नियंत्रण प्रणाली में संरचनाओं और प्रकारों की एक विस्तृत विविधता है, लेकिन विश्लेषण करने के लिए स्वचालित नियंत्रण सिद्धांत के दृष्टिकोण से, सर्वो नियंत्रण प्रणाली में आम तौर पर नियंत्रक, नियंत्रित वस्तु, निष्पादन लिंक, डिटेक्शन लिंक, तुलना लिंक और अन्य पांच भाग शामिल होते हैं।
1. तुलना लिंक
तुलना लिंक इनपुट कमांड सिग्नल और सिस्टम फीडबैक सिग्नल तुलना है, आउटपुट और इनपुट विचलन सिग्नल लिंक प्राप्त करने के लिए, आमतौर पर विशेष सर्किट या कंप्यूटर द्वारा महसूस किया जाता है।
2. नियंत्रक
नियंत्रक आमतौर पर एक कंप्यूटर या पीआईडी (आनुपातिक, इंटीग्रल और डिफरेंशियल) नियंत्रण सर्किट होता है, जिसका मुख्य कार्य आवश्यक कार्रवाई के अनुसार कार्यकारी तत्व को नियंत्रित करने के लिए तुलना तत्व से विचलन सिग्नल आउटपुट को बदलना है।
3. निष्पादन लिंक
कार्यकारी लिंक की भूमिका नियंत्रण संकेत की आवश्यकताओं के अनुसार, यांत्रिक ऊर्जा में ऊर्जा के विभिन्न रूपों का इनपुट, नियंत्रित वस्तु कार्य को चलाना है। तत्वों के कार्यान्वयन में मेक्ट्रोनिक्स प्रणाली आम तौर पर विभिन्न प्रकार की मोटरों या हाइड्रोलिक, वायवीय सर्वो तंत्र को संदर्भित करती है।
4. नियंत्रित वस्तु
नियंत्रित वस्तु से तात्पर्य नियंत्रित की जाने वाली वस्तु से है, जैसे यांत्रिक भुजा, या यांत्रिक कार्य मंच।
5. पता लगाना
डिटेक्शन लिंक का मतलब है कि आउटपुट को मापा जा सकता है और डिवाइस की रूपरेखा के लिए आवश्यक तुलनात्मक लिंक में परिवर्तित किया जा सकता है, जिसमें आमतौर पर सेंसर और रूपांतरण सर्किट शामिल होते हैं।
सर्वो प्रणाली की विशेषताएं और कार्य
सर्वो प्रणाली और सामान्य मशीन टूल फ़ीड प्रणाली मौलिक रूप से भिन्न है, यह कार्यकारी भाग की गति और स्थिति को सटीक रूप से नियंत्रित करने के लिए कमांड सिग्नल पर आधारित हो सकती है। सर्वो प्रणाली सीएनसी डिवाइस और मशीन टूल के बीच की कड़ी है, और निम्नलिखित विशेषताओं के साथ सीएनसी प्रणाली का एक महत्वपूर्ण घटक है:
इसमें उच्च परिशुद्धता वाले सेंसर होने चाहिए जो आउटपुट मात्रा के लिए सटीक रूप से विद्युत संकेत दे सकें।
पावर एम्पलीफायर के साथ-साथ नियंत्रण प्रणाली भी प्रतिवर्ती होनी चाहिए।
पर्याप्त रूप से बड़ी गति सीमा और लोड प्रदर्शन के साथ पर्याप्त मजबूत कम -गति।
तेज़ प्रतिक्रिया क्षमता और मजबूत विरोधी हस्तक्षेप क्षमता।
नियंत्रण के सिद्धांत के अनुसार सर्वो प्रणालियों के प्रकार: खुला {{0} लूप, बंद {{1} लूप और अर्ध {{2} बंद {{3} लूप तीन रूपों में
नियंत्रित की जाने वाली मात्रा की प्रकृति के अनुसार: विस्थापन, गति, बल और टॉर्क और सर्वो सिस्टम के अन्य रूप
ड्राइव मोड के अनुसार: इलेक्ट्रिकल, हाइड्रोलिक और वायवीय सर्वो ड्राइव फॉर्म हैं
कार्यकारी तत्व के अनुसार: स्टेपर मोटर सर्वो, डीसी मोटर सर्वो और एसी मोटर सर्वो रूप हैं
सर्वो सिस्टम एक्चुएटर्स
1, एक्चुएटर्स के प्रकार और उनकी विशेषताएं
(1) विद्युत एक्चुएटर्स
इलेक्ट्रिकल एक्चुएटर्स में डायरेक्ट करंट (डीसी) सर्वो मोटर्स, अल्टरनेटिंग करंट (एसी) सर्वो मोटर्स, स्टेपिंग मोटर्स और सोलनॉइड्स शामिल हैं, जो सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले एक्चुएटर्स हैं। सर्वो मोटर्स सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले एक्चुएटर हैं। सुचारू संचालन की आवश्यकता के अलावा, उन्हें आम तौर पर अच्छे गतिशील प्रदर्शन की आवश्यकता होती है, जो लगातार उपयोग और आसान रखरखाव के लिए उपयुक्त हो।
(2) हाइड्रोलिक एक्चुएटर्स
हाइड्रोलिक एक्चुएटर्स में मुख्य रूप से प्रत्यागामी सिलेंडर, रोटरी सिलेंडर, हाइड्रोलिक मोटर आदि शामिल हैं, जिनमें से सिलेंडर सबसे आम हैं। समान आउटपुट पावर के मामले में, हाइड्रोलिक घटकों में हल्का वजन, अच्छी गति इत्यादि होती है।
(3) वायवीय एक्चुएटर्स
काम करने वाले माध्यम के रूप में संपीड़ित हवा के अलावा वायवीय एक्चुएटर्स और हाइड्रोलिक एक्चुएटर्स भी अलग नहीं हैं। वायवीय ड्राइव को बड़ी ड्राइविंग शक्ति, स्ट्रोक और गति मिल सकती है, लेकिन हवा की खराब चिपचिपाहट, संपीड़ितता के कारण, उच्च अवसरों की स्थिति सटीकता आवश्यकताओं में इसका उपयोग नहीं किया जा सकता है।
तीन प्रकार के बीच अंतर
| प्रकार | विशिष्टताएँ | सहूलियत | कमियां |
| विद्युतवायवीय | उपलब्ध वाणिज्यिक बिजली आपूर्ति; सिग्नल शक्ति के समान दिशा में प्रसारित होते हैं; AC और DC में अंतर है; उपयोग किए गए वोल्टेज और बिजली पर ध्यान दें। | संचालित करने में आसान; प्रोग्राम करना आसान; पोजिशनिंग सर्वो नियंत्रण का एहसास कर सकते हैं; तेज़ प्रतिक्रिया, कंप्यूटर (सीपीयू) से जुड़ने में आसान; छोटा आकार, उच्च शक्ति, कोई प्रदूषण नहीं। | उच्च तात्कालिक उत्पादन शक्ति; ख़राब अधिभार; एक बार जाम हो जाने पर, यह जलने संबंधी दुर्घटनाओं का कारण बनेगा; बाहरी शोर से प्रभावित. |
| वायवीय | गैस दबाव स्रोत दबाव 5~7×एमपीए; कुशल ऑपरेटरों की आवश्यकता है. | सुविधाजनक गैस स्रोत, कम लागत; पर्यावरण को प्रदूषित करने वाला कोई रिसाव नहीं; तेज़ और संचालित करने में आसान। | छोटी शक्ति, बड़ा आकार, छोटा करना कठिन; अव्यवस्थित गति, लंबी दूरी तक संचारित करना कठिन; उच्च शोर; सर्वो करना कठिन. |
| हाइड्रोलिक | तरल दबाव स्रोत दबाव 20~80×एमपीए; कुशल ऑपरेटरों की आवश्यकता है। | उच्च उत्पादन शक्ति, तेज गति, सुचारू गति, स्थिति सर्वो नियंत्रण का एहसास कर सकती है; कंप्यूटर (सीपीयू) से जुड़ना आसान। | उपकरण को छोटा करना कठिन है; हाइड्रोलिक स्रोत और हाइड्रोलिक तेल की आवश्यकताएं सख्त हैं; रिसाव पैदा करना और पर्यावरण को प्रदूषित करना आसान है। |
2. आमतौर पर उपयोग की जाने वाली नियंत्रण मोटरें
नियंत्रण मोटर विद्युत सर्वो नियंत्रण प्रणाली का शक्ति घटक है। यह एक ऊर्जा रूपांतरण उपकरण है जो विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है। आमतौर पर मेक्ट्रोनिक उत्पादों में उपयोग की जाने वाली नियंत्रण मोटरें सर्वो मोटरें होती हैं जो सही गति या अधिक जटिल क्रिया प्रदान कर सकती हैं।
नियंत्रण के लिए रोटरी और लीनियर ड्राइव मोटर हैं, जिन्हें वोल्टेज, करंट और फ़्रीक्वेंसी (कमांड पल्स सहित) द्वारा नियंत्रित किया जाता है ताकि निश्चित गति, परिवर्तनीय गति ड्राइव या वृद्धिशील ड्राइव को बार-बार शुरू करने और रोकने के साथ-साथ जटिल ड्राइव का एहसास हो सके, और ड्राइव की सटीकता ड्राइव ऑब्जेक्ट के साथ भिन्न होती है।
(1) सर्वो ड्राइव मोटर आम तौर पर संदर्भित होती है: स्टेपिंग मोटर (स्टेपिंग मोटर), डायरेक्ट करंट सर्वो मोटर (डीसी सर्वो मोटर), एसी सर्वो मोटर (एसी सर्वो मोटर)
(2) आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली सर्वो नियंत्रण मोटर नियंत्रण विधियाँ हैं: खुला {{1} लूप नियंत्रण, अर्ध {2 } बंद {3 } लूप नियंत्रण, बंद {4 } लूप नियंत्रण तीन।
स्थिति (या गति) फीडबैक लिंक के साथ बंद -लूप ड्राइव सिस्टम; ओपन-लूप सिस्टम में स्थिति और गति फीडबैक लिंक नहीं है।
ए, ओपन - लूप सीएनसी सिस्टम में स्थिति मापने वाला उपकरण नहीं है, सिग्नल प्रवाह यूनिडायरेक्शनल है (सीएनसी डिवाइस → फ़ीड सिस्टम), इसलिए सिस्टम स्थिरता अच्छी है।
स्थिति फीडबैक के बिना, बंद लूप सिस्टम की तुलना में सटीकता अधिक नहीं है, और इसकी सटीकता मुख्य रूप से सर्वो ड्राइव सिस्टम और मैकेनिकल ट्रांसमिशन तंत्र के प्रदर्शन और सटीकता पर निर्भर करती है। आम तौर पर पावर स्टेपिंग मोटर को सर्वो ड्राइविंग तत्व के रूप में लें।
इस प्रकार की प्रणाली में सरल संरचना, स्थिर कार्य, आसान डिबगिंग, सरल रखरखाव, कम कीमत आदि के फायदे हैं, सटीकता और गति की आवश्यकताएं अधिक नहीं हैं, ड्राइविंग टॉर्क बड़े अवसरों पर व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है। आम तौर पर आर्थिक सीएनसी मशीन टूल्स के लिए उपयोग किया जाता है।
बी, अर्ध {{0} बंद {{1} लूप सीएनसी सिस्टम अर्ध {{2} बंद {{3} लूप सीएनसी सिस्टम स्थिति नमूना बिंदु जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, ड्राइव (आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली सर्वो मोटर) या स्क्रू लीड से, नमूना रोटेशन कोण का पता लगाना, सीधे चलती भागों की वास्तविक स्थिति का पता नहीं लगाता है।
अर्ध - बंद लूप लूप में यांत्रिक ट्रांसमिशन लिंक की एक छोटी संख्या शामिल नहीं है या केवल शामिल है, इसलिए आप एक स्थिर नियंत्रण प्रदर्शन प्राप्त कर सकते हैं, सिस्टम की स्थिरता खुले लूप सिस्टम जितनी अच्छी नहीं है, लेकिन बंद लूप से बेहतर है। पेंच की पिच त्रुटि और गियर गैप के कारण होने वाली गति त्रुटि को खत्म करना मुश्किल है। इसलिए, इसकी सटीकता बंद लूप से खराब और खुले लूप से बेहतर है। हालाँकि, ऐसी त्रुटियों की भरपाई की जा सकती है, और इस प्रकार संतोषजनक सटीकता अभी भी प्राप्त की जा सकती है।
अर्ध {{0} बंद {{1} लूप सीएनसी सिस्टम संरचना सरल, डीबग करने में आसान और उच्च परिशुद्धता है, और इस प्रकार आधुनिक सीएनसी मशीन टूल्स में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
सी, पूर्ण बंद {{0} लूप संख्यात्मक नियंत्रण प्रणाली पूर्ण बंद {{1} लूप संख्यात्मक नियंत्रण प्रणाली स्थिति नमूना बिंदु जैसा कि बिंदीदार रेखा के चित्र में दिखाया गया है, सीधे चलती भागों का पता लगाने की वास्तविक स्थिति पर।
सैद्धांतिक रूप से, यह संपूर्ण ड्राइव और ट्रांसमिशन लिंक की त्रुटि, निकासी और गति की हानि को समाप्त कर सकता है। इसमें उच्च स्थिति नियंत्रण सटीकता है। चूँकि स्थिति लूप के भीतर कई यांत्रिक ट्रांसमिशन लिंक की घर्षण विशेषताएँ, कठोरता और निकासी अरेखीय हैं, इसलिए सिस्टम में अस्थिरता पैदा करना आसान है, जिससे बंद लूप सिस्टम का डिज़ाइन, स्थापना और कमीशनिंग काफी कठिन हो जाती है।
इस प्रणाली का उपयोग मुख्य रूप से बोरिंग और मिलिंग मशीनों, अल्ट्रा-परिशुद्धता खराद, अल्ट्रा-परिशुद्धता पीसने वाली मशीनों और उच्च परिशुद्धता आवश्यकताओं वाले बड़े सीएनसी मशीन टूल्स के लिए किया जाता है।
रोबोट के लिए सर्वो सिस्टम
आमतौर पर, रोबोट सर्वो प्रणाली से हमारा तात्पर्य एक सटीक सर्वो प्रणाली से है जिसका उपयोग बहु-अक्ष गति नियंत्रण के लिए किया जाता है। एक बहु{{2}अक्ष गति नियंत्रण प्रणाली एक उच्च{{3}स्तरीय गति नियंत्रक और एक निम्न{4}आदेश सर्वो ड्राइव से बनी होती है, गति नियंत्रक गति नियंत्रण कमांड डिकोडिंग, विभिन्न स्थिति नियंत्रण अक्षों की सापेक्ष गति, त्वरण और मंदी समोच्च नियंत्रण, आदि के लिए जिम्मेदार है, और इसकी मुख्य भूमिका समग्र प्रणाली गति नियंत्रण पथ त्रुटि को कम करना है; सर्वो ड्राइव सर्वो मोटर्स की स्थिति नियंत्रण के लिए जिम्मेदार है, और इसकी मुख्य भूमिका ट्रैकिंग त्रुटि के सर्वो अक्ष को कम करना है। सर्वो ड्राइव सर्वो मोटर स्थिति नियंत्रण के लिए जिम्मेदार है, और इसकी मुख्य भूमिका त्रुटि के बाद सर्वो अक्ष को कम करना है।
रोबोट सर्वो प्रणाली में सर्वो मोटर्स, सर्वो ड्राइव, तीन प्रमुख घटकों के कमांड तंत्र शामिल हैं, सर्वो मोटर्स एक्चुएटर हैं, आंदोलन का एहसास करने के लिए इस पर भरोसा करना है, सर्वो ड्राइव सर्वो मोटर बिजली की आपूर्ति है, कमांड तंत्र एक पल्स भेजना है या सर्वो ड्राइव को ठीक से काम करने के लिए सहयोग करने के लिए उपयोग की जाने वाली गति देना है।
अन्य दो भागों की तुलना में रोबोट की सर्वो मोटर आवश्यकताएँ अधिक हैं। सबसे पहले, सर्वो मोटर का तेज़ प्रतिक्रिया होना आवश्यक है। मोटर को कमांड सिग्नल से निर्देश पूरा करने के लिए कार्यशील अवस्था में कम समय की आवश्यकता होती है। कमांड सिग्नल की प्रतिक्रिया में कम समय लगता है, इलेक्ट्रिक सर्वो प्रणाली की संवेदनशीलता जितनी अधिक होती है, तेज प्रतिक्रिया प्रदर्शन उतना ही बेहतर होता है, आम तौर पर तेज प्रतिक्रिया के प्रदर्शन को दर्शाने के लिए सर्वो मोटर के आकार के इलेक्ट्रोमैकेनिकल समय स्थिरांक। दूसरे, सर्वो मोटर का शुरुआती टॉर्क जड़त्व अनुपात बड़ा होना चाहिए। ड्राइविंग लोड के मामले में, रोबोट के सर्वोमोटर को एक बड़े शुरुआती टॉर्क और जड़ता के एक छोटे क्षण की आवश्यकता होती है। अंत में, सर्वो मोटर में नियंत्रण विशेषताओं की निरंतरता और रैखिकता होनी चाहिए, नियंत्रण सिग्नल के परिवर्तन के साथ, मोटर की गति को लगातार बदला जा सकता है, और कभी-कभी गति को नियंत्रण सिग्नल के आनुपातिक या लगभग आनुपातिक होने की भी आवश्यकता होती है।
बेशक, रोबोट के शरीर के आकार से मेल खाने के लिए, सर्वो मोटर आकार में छोटा, द्रव्यमान में छोटा और अक्षीय आयाम में छोटा होना चाहिए। कठोर परिचालन स्थितियों का भी सामना कर सकता है, बहुत बार-बार आगे और पीछे और त्वरण और मंदी संचालन कर सकता है, और कम समय में कई गुना अधिक भार का सामना कर सकता है।
सर्वो ड्राइव एक सर्वो मोटर है जिसका उपयोग टॉर्क और बल उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है, विभिन्न प्रकार के रोबोट मोशन एक्चुएटर प्राप्त करने के लिए प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से रोबोट बॉडी को ड्राइव करता है, जड़ता अनुपात के उच्च टॉर्क क्षण, कोई ब्रश और कम्यूटेशन स्पार्क्स और अन्य फायदों के साथ, रोबोट में अधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।