संरचना, घटक, इलेक्ट्रॉनिक वायरिंग, रखरखाव क्षमता।

यांत्रिक, विद्युत, प्रोग्रामिंग और नियंत्रण अभियांत्रिकी को एक साथ लाना आसान नहीं है। लेकिन प्रौद्योगिकी में हो रहे विकास को एकीकृत करके और इन पांच क्षेत्रों पर ध्यान केंद्रित करके प्रक्रिया को सरल बनाया जा सकता है और यह सुनिश्चित किया जा सकता है कि मेकाट्रॉनिक्स को समझना आसान हो जाए।

आज के तीव्र गति वाले उत्पाद विकास चक्र और प्रौद्योगिकी में हो रही तेजी से प्रगति ने बहु-विषयक इंजीनियरिंग की आवश्यकता को और बढ़ा दिया है। जहाँ पहले यांत्रिक अभियंता केवल हार्डवेयर पर, विद्युत अभियंता वायरिंग और सर्किट बोर्ड पर, और नियंत्रण अभियंता सॉफ्टवेयर और एल्गोरिथम प्रोग्रामिंग पर ध्यान केंद्रित कर सकते थे, वहीं मेकाट्रॉनिक्स का क्षेत्र इन सभी क्षेत्रों को एक साथ लाकर एक संपूर्ण गति समाधान पर केंद्रित होता है। इन तीनों क्षेत्रों में हुई प्रगति और उनका एकीकरण मेकाट्रॉनिक्स डिजाइन को सुव्यवस्थित बनाता है।

यह सरलीकरण ही औद्योगिक उपयोग और विनिर्माण के लिए रोबोटिक्स और बहु-अक्षीय कार्टेशियन प्रणालियों में प्रगति, कियोस्क और वितरण प्रणालियों में उपभोक्ता बाजारों के लिए स्वचालन, और साथ ही मुख्यधारा की संस्कृति में 3डी प्रिंटर की तेजी से स्वीकृति को बढ़ावा दे रहा है।

यहां पांच प्रमुख कारक दिए गए हैं, जिन्हें एक साथ मिलाने से मेकाट्रॉनिक्स डिजाइन आसान हो जाता है।

1. एकीकृत रैखिक गाइड और संरचना

मशीन डिजाइन में, बेयरिंग और लीनियर गाइड असेंबली का उपयोग इतने लंबे समय से हो रहा है कि अक्सर गति प्रणाली के यांत्रिकी को गौण मान लिया जाता है। हालांकि, सामग्रियों, डिजाइन, विशेषताओं और निर्माण विधियों में हुई प्रगति के कारण नए विकल्पों पर विचार करना सार्थक हो गया है।

उदाहरण के लिए, निर्माण प्रक्रिया के दौरान समानांतर रेलों में पहले से ही निर्धारित संरेखण का अर्थ है कम लागत, क्योंकि इसमें कम घटक, अधिक सटीकता और रेल की लंबाई में कम परिवर्तनीय कारक होते हैं। इस प्रकार की समानांतर रेलों से स्थापना प्रक्रिया भी आसान हो जाती है क्योंकि इसमें कई फास्टनरों और मैन्युअल संरेखण की आवश्यकता नहीं होती है।

पहले यह लगभग तय था कि इंजीनियर चाहे कोई भी लीनियर गाइड सिस्टम चुनें, उन्हें आवश्यक मजबूती के लिए माउंटिंग प्लेट, सपोर्ट रेल या अन्य संरचनाओं पर भी विचार करना होगा। नए कंपोनेंट सपोर्ट संरचनाओं को लीनियर रेल में ही एकीकृत कर देते हैं। अलग-अलग कंपोनेंट डिजाइन से हटकर इंजीनियर द्वारा तैयार किए गए एक-पीस डिजाइन या एकीकृत सब-असेंबली की ओर यह बदलाव कंपोनेंट की संख्या को कम करता है, साथ ही लागत और श्रम को भी घटाता है।

2. विद्युत संचरण घटक

सही ड्राइव तंत्र या पावर ट्रांसमिशन घटकों का चयन भी एक महत्वपूर्ण कारक है। चयन प्रक्रिया, जिसमें मोटर और इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ सही गति, टॉर्क और सटीक प्रदर्शन को संतुलित करना शामिल है, प्रत्येक प्रकार के ड्राइव से प्राप्त होने वाले परिणामों को समझने से शुरू होती है।

कार के चौथे गियर में चलने वाले ट्रांसमिशन की तरह, बेल्ट ड्राइव उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं जहाँ लंबी दूरी तक अधिकतम गति की आवश्यकता होती है। प्रदर्शन के मामले में दूसरी ओर बॉल और लीड स्क्रू होते हैं, जो कार के शक्तिशाली और प्रतिक्रियाशील पहले और दूसरे गियर की तरह होते हैं। ये अच्छी टॉर्क प्रदान करते हैं और साथ ही त्वरित शुरुआत, रुकने और दिशा परिवर्तन में उत्कृष्ट प्रदर्शन करते हैं। चार्ट बेल्ट की गति और स्क्रू की टॉर्क के बीच अंतर दर्शाता है।

लीनियर रेल तकनीक में हुई प्रगति की तरह ही, प्री-इंजीनियर्ड अलाइनमेंट भी एक ऐसा क्षेत्र है जहाँ लीड स्क्रू डिज़ाइन में सुधार हुआ है, जिससे गतिशील अनुप्रयोगों में बेहतर दोहराव सुनिश्चित होता है। कपलर का उपयोग करते समय, मोटर और स्क्रू के अलाइनमेंट पर ध्यान दें ताकि "डगमगाहट" को रोका जा सके, जो सटीकता और जीवनकाल को कम करती है। कुछ मामलों में, कपलर को पूरी तरह से हटाया जा सकता है और स्क्रू को सीधे मोटर से जोड़ा जा सकता है, जिससे यांत्रिक और विद्युत घटक सीधे जुड़ जाते हैं, घटकों की संख्या कम हो जाती है, कठोरता और सटीकता बढ़ती है, और लागत में भी कमी आती है।

3. इलेक्ट्रॉनिक्स और वायरिंग

मोशन कंट्रोल अनुप्रयोगों में इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए पारंपरिक विन्यासों में जटिल वायरिंग व्यवस्था के साथ-साथ सभी घटकों को असेंबल करने और रखने के लिए कैबिनेट और माउंटिंग हार्डवेयर शामिल होते हैं। इसका परिणाम अक्सर एक ऐसा सिस्टम होता है जो अनुकूलित नहीं होता है और साथ ही साथ उसे समायोजित करना और रखरखाव करना भी मुश्किल होता है।

नई उभरती प्रौद्योगिकियां ड्राइवर, कंट्रोलर और एम्पलीफायर को सीधे "स्मार्ट" मोटर पर स्थापित करके सिस्टम को कई फायदे पहुंचाती हैं। इससे न केवल अतिरिक्त घटकों को रखने के लिए आवश्यक स्थान की बचत होती है, बल्कि घटकों की कुल संख्या भी कम हो जाती है और कनेक्टर्स और वायरिंग सरल हो जाती है, जिससे त्रुटियों की संभावना कम हो जाती है और लागत एवं श्रम की भी बचत होती है।

4. विनिर्माण के लिए डिज़ाइन किया गया (डीएफएम)

• कोष्ठकीकरण

एकीकृत डिज़ाइनों की रेल असेंबली आसान होने के साथ-साथ, अनुभव और 3D प्रिंटिंग जैसी उभरती प्रौद्योगिकियां DFM मानकों के अनुरूप प्रोटोटाइप मेकाट्रॉनिक और रोबोटिक असेंबली बनाने की आपकी क्षमता को बढ़ाती हैं। उदाहरण के लिए, मोशन सिस्टम के लिए कस्टम कनेक्टर ब्रैकेट को टूल रूम या फैब्रिकेशन शॉप में प्रोसेस करना अक्सर महंगा और समय लेने वाला होता था। आज, 3D प्रिंटिंग आपको एक CAD मॉडल बनाने, उसे 3D प्रिंटर पर भेजने और बहुत कम समय और लागत में एक उपयोगी मॉडल पार्ट प्राप्त करने की सुविधा देती है।

• कनेक्टरकरण

डीएफएम का एक और क्षेत्र जिस पर पहले ही चर्चा हो चुकी है, वह है स्मार्ट मोटर्स का उपयोग, जिनमें इलेक्ट्रॉनिक्स सीधे मोटर पर लगे होते हैं, जिससे असेंबली आसान हो जाती है। इसके अलावा, नई तकनीकें जो कनेक्टर्स, केबलिंग और केबल मैनेजमेंट को एक ही पैकेज में एकीकृत करती हैं, असेंबली को सरल बनाती हैं और पारंपरिक, भारी, प्लास्टिक चेन प्रकार के केबल कैरियर की आवश्यकता को समाप्त करती हैं।

5. दीर्घकालिक रखरखाव क्षमता

नई तकनीकें और डिज़ाइन में हुए सुधार न केवल निर्माण की प्रारंभिक क्षमता को प्रभावित करते हैं, बल्कि सिस्टम के निरंतर रखरखाव पर भी असर डालते हैं। उदाहरण के लिए, कंट्रोलर और ड्राइव को मोटर के अंदर ही लगाने से किसी भी समस्या का निवारण करना आसान हो जाता है। मोटर और इलेक्ट्रॉनिक्स तक पहुंच स्पष्ट और सरल हो जाती है। इसके अलावा, कई सिस्टम अब नेटवर्क से जुड़ सकते हैं, जिससे लगभग किसी भी स्थान से रिमोट डायग्नोस्टिक्स करना संभव हो जाता है।