औद्योगिक मशीनों में चुंबकीय पाउडर क्लच कैसे काम करते हैं

कई आधुनिक उत्पादन लाइनों में, फिल्म, कागज, पन्नी और कपड़ा जैसी सामग्रियों को उपकरणों के माध्यम से स्थिर और समन्वित गति से चलना चाहिए। बल में एक छोटा सा असंतुलन झुर्रियाँ, खिंचाव, गलत संरेखण या असमान घुमाव का कारण बन सकता है। इस नाजुक संतुलन को प्रबंधित करने के लिए, निर्माता उन उपकरणों पर भरोसा करते हैं जो नियंत्रणीय और दोहराए जाने योग्य तरीके से टॉर्क संचारित कर सकते हैं। आमतौर पर उपयोग किया जाने वाला एक समाधान औद्योगिक स्वचालन प्रणालियों में उपयोग किया जाने वाला चुंबकीय पाउडर क्लच है।

चुंबकीय पाउडर क्लच क्या है?

मैग्नेटिक पाउडर क्लच एक इलेक्ट्रोमैकेनिकल टॉर्क-कंट्रोल घटक है जिसे ड्राइविंग शाफ्ट और संचालित शाफ्ट के बीच घूर्णी बल संचारित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। पारंपरिक घर्षण क्लच के विपरीत, जो प्रत्यक्ष यांत्रिक दबाव पर निर्भर करता है, यह उपकरण इकाई के अंदर मौजूद महीन धातु पाउडर पर अभिनय करने वाले चुंबकीय क्षेत्र पर निर्भर करता है।

क्लच में आमतौर पर इनपुट शाफ्ट से जुड़ा एक रोटर और आउटपुट शाफ्ट से जुड़ा एक आर्मेचर होता है। उनके बीच विशेष रूप से तैयार चुंबकीय कणों से भरा एक सीलबंद कक्ष है। जब विद्युत धारा उत्तेजना कुंडल से गुजरती है, तो कक्ष के अंदर एक चुंबकीय क्षेत्र बनता है। पाउडर इस क्षेत्र पर प्रतिक्रिया करता है और अपने भौतिक व्यवहार को बदलता है, जिससे घूर्णन सतहों के बीच प्रतिरोध पैदा होता है।

क्योंकि संचरित टॉर्क यांत्रिक संपीड़न के बजाय चुंबकीय क्षेत्र की ताकत से निर्धारित होता है, बल को मैन्युअल समायोजन के बजाय विद्युत नियंत्रण के माध्यम से समायोजित किया जा सकता है।

आंतरिक कार्य सिद्धांत

ऑपरेशन को स्पष्ट रूप से समझने के लिए, प्रक्रिया को चरण दर चरण देखने से मदद मिलती है।

1. कोई पावर स्टेट नहीं

जब विद्युत धारा की आपूर्ति नहीं की जाती है, तो कक्ष के अंदर चुंबकीय कण ढीली, मुक्त-प्रवाहित स्थिति में रहते हैं। ड्राइविंग रोटर घूम सकता है जबकि आउटपुट पक्ष काफी हद तक अलग रहता है। केवल न्यूनतम घर्षण मौजूद है.

2. ऊर्जावान अवस्था

एक बार जब कुंडली से विद्युत धारा प्रवाहित होती है, तो एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है। पाउडर के कण बल की चुंबकीय रेखाओं के साथ स्वयं को संरेखित करना शुरू कर देते हैं। वे रोटर और आर्मेचर सतहों को जोड़ने वाली श्रृंखला जैसी संरचनाएं बनाते हैं।

यह अस्थायी कनेक्शन गियर कपलिंग की तरह कठोर नहीं है। इसके बजाय, यह एक नियंत्रणीय प्रतिरोध परत की तरह व्यवहार करता है। जैसे-जैसे घूर्णन जारी रहता है, कण इनपुट पक्ष से आउटपुट पक्ष तक टॉर्क को सुचारू रूप से संचारित करते हैं।

3. टोक़ समायोजन

धारा बढ़ने से चुंबकीय क्षेत्र मजबूत होता है। मजबूत चुम्बकत्व के कारण कण बंधन सख्त हो जाता है, जिससे संचरित टॉर्क बढ़ जाता है। करंट कम करने से कनेक्शन कमजोर हो जाता है, टॉर्क कम हो जाता है। सामान्य परिचालन स्थितियों में करंट और टॉर्क के बीच का संबंध स्थिर और पूर्वानुमानित होता है।

क्योंकि टॉर्क को विद्युत रूप से नियंत्रित किया जा सकता है, सिस्टम एक तनाव नियंत्रक या प्रोग्रामयोग्य तर्क नियंत्रक से संकेतों का जवाब दे सकता है। यह मशीन को रोके बिना स्वचालित विनियमन को सक्षम बनाता है।

यह तंत्र उद्योग में क्यों मायने रखता है?

कई विनिर्माण प्रक्रियाओं में, सामग्रियां कठोर नहीं होती हैं। लचीली सामग्रियाँ खींचने वाले बल के प्रति संवेदनशील होती हैं। यदि तनाव में थोड़ा भी उतार-चढ़ाव होता है, तो कई समस्याएं उत्पन्न हो सकती हैं:

• सामग्री विरूपण
• असमान घुमावदार रोल
• गलत संरेखित मुद्रण पैटर्न
• किनारा मोड़ना

हाई-स्पीड ऑपरेशन के दौरान बर्बादी

पारंपरिक यांत्रिक क्लच धीरे-धीरे प्रतिक्रिया करते हैं और अक्सर घर्षण-प्रवण घर्षण सतहों पर निर्भर करते हैं। इसके विपरीत, एक चुंबकीय पाउडर-आधारित डिज़ाइन टॉर्क को लगातार नियंत्रित करने की अनुमति देता है। शाफ्ट को अचानक जुड़ने या अलग होने की आवश्यकता नहीं होती है, जो स्थिर गति बनाए रखने में मदद करता है।

यह उपकरण नियंत्रित स्लिप कपलिंग के रूप में कार्य करता है। दोनों शाफ्टों को एक साथ लॉक करने के बजाय, यह स्थिर बल बनाए रखते हुए घूर्णी गति में गणना किए गए अंतर की अनुमति देता है। यह विशेषता इसे तनाव नियंत्रण अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाती है।

विशिष्ट औद्योगिक अनुप्रयोग

इस तकनीक का उपयोग आमतौर पर वहां किया जाता है जहां निरंतर वेब सामग्री को खोलना, संसाधित करना और फिर से तैयार करना होता है।

मुद्रण उपकरण

मुद्रण लाइनों में, तनाव की एकरूपता सीधे पंजीकरण सटीकता को प्रभावित करती है। क्लच एक संतुलित बल बनाए रखता है ताकि सब्सट्रेट रोलर्स और प्रिंट सिलेंडरों पर लगातार चलता रहे।

स्लिटिंग और रिवाइंडिंग मशीनें

स्लिटिंग के दौरान, बड़े पैरेंट रोल को संकरे रोल में विभाजित किया जाता है। प्रत्येक रोल के लिए लगातार वाइंडिंग दबाव की आवश्यकता होती है। नियंत्रित टॉर्क आंतरिक ढीलेपन या अत्यधिक संपीड़न के बिना समान रूप से पैक किए गए रोल का उत्पादन करने में मदद करता है।

पैकेजिंग सिस्टम

लचीली पैकेजिंग फिल्मों को फॉर्मिंग और सीलिंग अनुभागों में सुचारू फीडिंग की आवश्यकता होती है। स्थिर तनाव टूटने को कम करता है और मशीन के विभिन्न अनुभागों के बीच समकालिक गति का समर्थन करता है।

कोटिंग और लैमिनेटिंग लाइनें

कोटिंग की मोटाई और लेमिनेशन संरेखण स्थिर वेब मूवमेंट पर निर्भर करता है। एडजस्टेबल टॉर्क ट्रांसमिशन कई रोलर्स के बीच समन्वित गति का समर्थन करता है।

नियंत्रण और एकीकरण

क्लच अक्सर एक तनाव नियंत्रक से जुड़ा होता है। एक सेंसर सामग्री पर खींचने वाले बल को मापता है और नियंत्रक को एक संकेत भेजता है। नियंत्रक उत्तेजना धारा को समायोजित करता है, जो फिर संचरित टॉर्क को नियंत्रित करता है। यह बंद-लूप नियंत्रण प्रक्रिया सामग्री के तनाव को एक चुनी हुई सीमा के भीतर रखती है।

क्योंकि समायोजन विद्युत रूप से होता है, सिस्टम यांत्रिक पुनर्स्थापन के बिना ऑपरेशन के दौरान प्रतिक्रिया दे सकता है। यह मैन्युअल हस्तक्षेप को कम करता है और लगातार उत्पादन स्थितियों का समर्थन करता है।

गर्मी और घिसाव की विशेषताएं

ऑपरेशन के दौरान, नियंत्रित स्लिप गर्मी उत्पन्न करती है क्योंकि कण अलग-अलग गति से घूमते समय बल संचारित करते हैं। इस कारण से, गर्मी अपव्यय एक महत्वपूर्ण डिजाइन विचार है। कई इकाइयों में वेंटिलेशन पथ या ताप-प्रवाहकीय आवास जैसी शीतलन संरचनाएं शामिल होती हैं।

पारंपरिक घर्षण प्लेटों के विपरीत, इसमें बार-बार भौतिक दबाव और रिलीज चक्र नहीं होता है। ठोस सतहों के बजाय चुंबकीय कणों के भीतर धीरे-धीरे घिसाव होता है, जिससे ठीक से बनाए रखने पर स्थिर प्रदर्शन की अनुमति मिलती है।

प्रिंटिंग, कोटिंग, कन्वर्टिंग और लचीली पैकेजिंग जैसे वेब-हैंडलिंग उद्योगों में, तनाव को नियंत्रित करना गति को नियंत्रित करने जितना ही महत्वपूर्ण है। फिल्म, कागज, पन्नी और कपड़े जैसी सामग्रियां कठोर यांत्रिक भागों की तरह व्यवहार नहीं करती हैं। वे ताकत में छोटे-छोटे बदलावों पर भी खिंचाव करते हैं, आराम करते हैं और प्रतिक्रिया करते हैं। इस कारण से, ड्राइव सिस्टम और मूविंग रोलर्स के बीच विशेष टॉर्क नियंत्रण घटक स्थापित किए जाते हैं।

आमतौर पर चर्चित दो उपकरण हैं मैग्नेटिक पाउडर क्लच और मैग्नेटिक पाउडर ब्रेक। हालाँकि उनके नाम समान लगते हैं और उनकी आंतरिक तकनीक एक ही भौतिक सिद्धांत को साझा करती है, मशीनरी के अंदर उनकी भूमिकाएँ अलग-अलग हैं। इन अंतरों को समझने से इंजीनियरों, रखरखाव टीमों और उपकरण खरीदारों को अपनी उत्पादन प्रक्रियाओं के लिए उपयुक्त समाधान चुनने में मदद मिलती है।

साझा प्रौद्योगिकी फाउंडेशन

दोनों उपकरण एक सीलबंद कक्ष के भीतर मौजूद चुंबकीय कणों पर निर्भर करते हैं। ये कण धात्विक होते हैं और उत्तेजना कुंडल द्वारा उत्पन्न विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र पर प्रतिक्रिया करते हैं। जब कुंडल के माध्यम से धारा प्रवाहित होती है, तो एक चुंबकीय क्षेत्र बनता है और कण श्रृंखला जैसी संरचनाओं में संरेखित हो जाते हैं। संरेखण घूमने वाले घटकों के बीच प्रतिरोध पैदा करता है, जिससे टॉर्क को नियंत्रित तरीके से प्रसारित या नियंत्रित किया जा सकता है।

टॉर्क का स्तर विद्युत इनपुट द्वारा निर्धारित किया जाता है। करंट बढ़ने से कण बंधन मजबूत होता है और प्रतिरोध बढ़ता है। करंट कम करने से कनेक्शन कमजोर हो जाता है और प्रतिरोध कम हो जाता है। यह समायोज्य व्यवहार प्रौद्योगिकी को स्वचालित नियंत्रण प्रणालियों के लिए उपयुक्त बनाता है जो सेंसर और नियंत्रकों से संकेतों का जवाब देते हैं।

जबकि भौतिक सिद्धांत समान है, प्रत्येक उपकरण की यांत्रिक व्यवस्था और उद्देश्य समान नहीं हैं।

क्लच की कार्यात्मक भूमिका

एक क्लच एक ड्राइविंग शाफ्ट को एक संचालित शाफ्ट से जोड़ता है। इनपुट पक्ष मोटर से शक्ति प्राप्त करता है, और आउटपुट पक्ष रोटेशन को मशीन के दूसरे भाग में स्थानांतरित करता है। शाफ्ट को एक साथ मजबूती से लॉक करने के बजाय, डिवाइस नियंत्रित स्लिप की अनुमति देता है। यह स्लिप उपकरण के अनुभागों के बीच मामूली गति अंतर की अनुमति देते हुए सामग्री पर एक स्थिर खींचने वाला बल बनाए रखती है।

व्यवहार में, क्लच आमतौर पर अनवाइंडिंग या मध्यवर्ती ट्रांसमिशन अनुभागों में स्थापित किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक मोटर लगातार घूमती रहती है जबकि सामग्री रोल का व्यास धीरे-धीरे बदलता रहता है। क्लच संचरित टॉर्क को समायोजित करता है ताकि घूर्णी गति भिन्न होने पर भी सामग्री का तनाव स्थिर बना रहे।

क्योंकि टॉर्क विद्युत धारा पर निर्भर करता है, सिस्टम मैन्युअल दबाव समायोजन के बिना बल को नियंत्रित कर सकता है। यह विशेष रूप से तब उपयोगी होता है जब विभिन्न सामग्रियों को एक ही मशीन पर संसाधित किया जाता है।

ब्रेक की कार्यात्मक भूमिका

ब्रेक विपरीत कार्य करता है। मोटर से भार में गति स्थानांतरित करने के बजाय, यह घूर्णन का प्रतिरोध करता है या धीमा कर देता है। ब्रेक का एक किनारा मशीन के फ्रेम से जुड़ा होता है, और दूसरा घूमने वाले शाफ्ट से जुड़ा होता है। सक्रिय होने पर, चुंबकीय कण प्रतिरोध बनाते हैं और घूर्णी ऊर्जा को अवशोषित करते हैं।

यह उपकरण अक्सर अनवाइंडिंग शाफ्ट या निष्क्रिय रोलर्स पर लगाया जाता है। जड़त्व के कारण पदार्थ का रोल स्वाभाविक रूप से स्वतंत्र रूप से घूमना चाहता है। ब्रेक नियंत्रित प्रतिरोध लागू करता है ताकि रोल बहुत तेज़ी से सामग्री न छोड़े। प्रतिरोध को सावधानीपूर्वक विनियमित करके, सिस्टम सामग्री को लगातार तनाव में रखता है क्योंकि यह प्रसंस्करण अनुभागों में जाता है।

जहां क्लच टॉर्क डिलीवरी को प्रबंधित करता है, वहीं ब्रेक टॉर्क अवशोषण को प्रबंधित करता है।

संरचनात्मक अंतर

हालाँकि दोनों इकाइयों में चुंबकीय कण और कुंडलियाँ हैं, लेकिन उनका आंतरिक विन्यास उनके अलग-अलग उद्देश्यों को दर्शाता है।

क्लच में दो घूमने वाले सदस्य होते हैं। दोनों तरफ घूमते हैं, और उनके बीच टॉर्क स्थानांतरित होता है। इन घूमते घटकों के बीच कण परत के अंदर फिसलन होती है।

ब्रेक में एक घूमने वाला सदस्य और एक स्थिर आवास होता है। चुंबकीय कण परत घूर्णन शाफ्ट और मशीन के स्थिर शरीर के बीच प्रतिरोध बनाती है। गति संचारित करने के बजाय, यह गति को नियंत्रित करते हुए ऊर्जा को ऊष्मा के रूप में नष्ट कर देता है।

रखरखाव परिप्रेक्ष्य

नियमित निरीक्षण में आम तौर पर विद्युत कनेक्शन की जांच करना, तापमान की स्थिति का निरीक्षण करना और असामान्य शोर को सुनना शामिल होता है। आंतरिक कण कक्ष को सील कर दिया गया है, इसलिए नियमित रूप से अलग करना सामान्य ऑपरेशन का हिस्सा नहीं है।

हालाँकि, समग्र मशीन रखरखाव अभी भी मायने रखता है। बियरिंग्स, रोलर्स और संरेखण सिस्टम के व्यवहार को प्रभावित करते हैं। यदि कहीं और यांत्रिक प्रतिरोध बढ़ता है, तो नियंत्रक क्षतिपूर्ति के लिए उच्च टॉर्क की मांग कर सकता है। इसलिए व्यापक उपकरण स्थिति की निगरानी दीर्घकालिक स्थिरता का समर्थन करती है।

उपकरण चयन संबंधी विचार

एक उपयुक्त इकाई का चयन मशीन के कामकाजी माहौल और ऑपरेटिंग पैटर्न पर निर्भर करता है। इंजीनियर शाफ्ट गति सीमा, अपेक्षित भार भिन्नता और नियंत्रण विधि की समीक्षा करते हैं। घटक की परिचालन विशेषताओं के साथ इन कारकों का मिलान स्वचालित उपकरणों में विश्वसनीय एकीकरण सुनिश्चित करने में मदद करता है।

केवल आकार पर ध्यान केंद्रित करने के बजाय, चयन प्रक्रिया यह जांच करती है कि डिवाइस समग्र रूप से गति प्रणाली के साथ कैसे इंटरैक्ट करता है। लक्ष्य ड्राइव स्रोत और सामग्री पथ के बीच समन्वित गति है।

स्वचालित उत्पादन में, लगातार सामग्री प्रबंधन उत्पाद उपस्थिति और प्रक्रिया निरंतरता से निकटता से जुड़ा हुआ है। एक टोक़-नियंत्रण घटक जो विद्युत इनपुट को समायोज्य यांत्रिक प्रतिरोध में परिवर्तित करता है, अचानक जुड़ाव के बिना गति को संतुलित करने के लिए एक व्यावहारिक तरीका प्रदान करता है।

घूमने वाले हिस्सों के बीच नियंत्रित स्लिप को सक्षम करके, डिवाइस अनवाइंडिंग, प्रोसेसिंग और रिवाइंडिंग चरणों में स्थिर तनाव बनाए रखने में मदद करता है। जब एक नियंत्रण प्रणाली में सोच-समझकर एकीकृत किया जाता है, तो यह पूरे उत्पादन चक्र में व्यवस्थित सामग्री प्रवाह और स्थिर संचालन का समर्थन करता है।