रोबोटों के लिए परिशुद्ध मशीनीकृत और निर्मित घटक

रोबोटों के लिए सीएनसी मशीनिंग क्यों महत्वपूर्ण है?

जब आप उन रोबोटों को अपने सामने कलाबाजियां करते हुए देखते हैं, तो क्या आपको कभी चिंता होती है कि वे टूट न जाएं या खराब न हो जाएं? जोड़ मुड़ते हैं। भुजाएं फैलती हैं। पूरी संरचना वास्तविक बलों का अनुभव करती है—गुरुत्वाकर्षण, जड़त्व और प्रभाव।

इसलिए हार्डवेयर मजबूत, हल्का और सटीक होना चाहिए।

प्रोटोटाइपिंग और कम से मध्यम मात्रा में उत्पादन के लिए इस क्षेत्र में दो प्रक्रियाएं प्रमुख हैं: सीएनसी मशीनिंग और शीट मेटल फैब्रिकेशन। दोनों ही सुलभ हैं। दोनों से ही वास्तविक पुर्जे जल्दी तैयार हो जाते हैं। लेकिन इनके उद्देश्य अलग-अलग हैं।

ये दोनों प्रक्रियाएं मूर्त रोबोट बनाने के लिए भी बहुत महत्वपूर्ण हैं। फिर मैं आपको चरण दर चरण दिखाऊंगा कि कैसे सीएनसी मशीनिंग और शीट मेटल फैब्रिकेशन मिलकर एक मूर्त रोबोट का निर्माण करते हैं।

सीएनसी मशीन से निर्मित घटक (प्रेसिजन कोर)

रोबोट के प्रदर्शन को कुछ भाग निर्धारित करते हैं। वे भार वहन करते हैं। वे सटीकता निर्धारित करते हैं। उनके बिना, पूरी मशीन भटक जाती है और विफल हो जाती है।

संयुक्त आवास

ये कंधे, कूल्हे, घुटने और टखनों पर पाए जाते हैं। इनमें से प्रत्येक अंग के हिलने-डुलने या शरीर की स्थिति बदलने के पूरे बल को सहन कर सकता है। इसके आवरण में सटीक छेद होने चाहिए। बेयरिंग मजबूती से फिट हो जाते हैं। सील घूमने वाले शाफ्ट के समानांतर स्थित होते हैं।

ग्राहक की विशेष आवश्यकताओं को छोड़कर, हम इन पुर्जों के निर्माण के लिए आमतौर पर 6061 या 7075 एल्युमीनियम का उपयोग करते हैं। 5-एक्सिस सीएनसी मशीनिंग सबसे अच्छा विकल्प है। यह टूल एक ही सेटअप में अंडरकट और कोणीय सतहों तक पहुंच सकता है। हालांकि, एक कुशल मैकेनिक तीन-एक्सिस मिलिंग मशीन पर भी यही पुर्जा बना सकता है। इसमें बस कई सेटअप, अधिक फिक्सचर और डेटम का सावधानीपूर्वक पुनः सत्यापन करना पड़ता है। 5-एक्सिस मशीनिंग तेज और अधिक सटीक होती है। कम मात्रा में उत्पादन के लिए तीन-एक्सिस मशीनिंग सस्ती होती है।

रोटरी ट्रांसमिशन शाफ्ट

ये पुर्जे घूमते हैं। ये मोटर से जोड़ तक टॉर्क स्थानांतरित करते हैं। इनकी ज्यामिति थोड़ी जटिल होती है। बेयरिंग जर्नल के व्यास पर कड़ा नियंत्रण रखना आवश्यक है। स्प्लाइन या कीवे बिना फिसले घूर्णन को स्थानांतरित करते हैं। थ्रेडेड हिस्से रिटेनिंग नट या पुली को पकड़ते हैं। कई शाफ्ट में आंतरिक छेद भी होते हैं। सेंसर या बिजली के तार घूर्णनशील असेंबली के ठीक बीच से गुजरते हैं।

इन शाफ्टों को बनाने के लिए हम लाइव टूलिंग वाली सीएनसी लेथ मशीनों का उपयोग करते हैं। लेथ मशीन बाहरी व्यास को आकार देने का कठिन काम करती है। लाइव टूलिंग की मदद से फ्लैट सतहों को मिलिंग किया जाता है, क्रॉस-होल ड्रिल किए जाते हैं और स्पिंडल से पार्ट को हटाए बिना कीवे काटे जाते हैं। जटिल शाफ्टों के लिए, आमतौर पर पांच-एक्सिस टर्न-मिल सेंटर का उपयोग करना सबसे अच्छा होता है। ये ऑफ-एक्सिस फीचर्स और एंगुलर पोर्ट्स को एक ही क्लैम्पिंग में संभाल लेते हैं।

यहां सामग्री निर्माण प्रक्रिया महत्वपूर्ण है। सबसे पहले, शाफ्ट को रफली तैयार करें। यह सुनिश्चित करें कि आपके पास आवश्यक व्यास का स्टॉक हो। फिर इसे हीट ट्रीटमेंट के लिए भेजें। लक्ष्य कठोरता 45 से 60 एचआरसी के बीच होती है, जो मिश्र धातु और उसकी घिसावट क्षमता पर निर्भर करती है। हीट ट्रीटमेंट पूरा होने के बाद, बेयरिंग जर्नल और सील सतहों को अंतिम रूप से ग्राइंड करने का समय आता है। कठोर स्टील के साथ ग्राइंडिंग बहुत सटीक होती है, जो टर्निंग से संभव नहीं है। इसका परिणाम एक ऐसा शाफ्ट होता है जो सही ढंग से घूमता है, धीरे-धीरे घिसता है और रोबोट के अपेक्षित जीवनकाल तक चलता है।

धड़ चेसिस (मुख्य माउंटिंग प्लेट)

यह रोबोट की रीढ़ की हड्डी है। सब कुछ इससे जुड़ा हुआ है। कंप्यूटर, बैटरी, एक्चुएटर, केबल मैनेजमेंट सिस्टम। यह प्लेट आपको समतल, समानांतर संदर्भ सतहें प्रदान करती है। यदि प्लेट मुड़ जाती है या टेढ़ी हो जाती है, तो कुछ भी सही ढंग से संरेखित नहीं होगा। आपके रोबोट टेढ़े-मेढ़े खड़े हो जाएंगे।

हम इसे एल्युमिनियम की प्लेट से बनाते हैं। रोबोट के आकार और बनावट के आधार पर इसकी मोटाई 12 से 25 मिलीमीटर तक भिन्न होती है। मशीनिंग का काम सीधा-सादा है, लेकिन थोड़ा मेहनत वाला है। इसमें सैकड़ों थ्रेडेड छेद होते हैं, जिन्हें बहुत बारीकी से ड्रिल और टैप किया जाता है। अगर प्लेट पर कोई छेद गलत जगह पर हो जाए, तो आपको काफी नुकसान उठाना पड़ सकता है। टैपिंग से पहले छेद की स्थिति की जांच करने के लिए वर्कशॉप प्रोबिंग साइकिल वाले सीएनसी मशीनिंग सेंटर का उपयोग करते हैं।

छोटे परिशुद्ध पुर्जे

हर घटक संरचनात्मक बल्कहेड नहीं होता। कुछ भाग बहुत छोटे होते हैं। उनके लिए अलग मशीनों और अलग सोच की आवश्यकता होती है।

उंगलियों की हड्डियां और हाथ के जोड़ छोटे, जटिल और असंख्य होते हैं। एक मानव हाथ में लगभग पंद्रह या बीस जोड़ हो सकते हैं। प्रत्येक में बेयरिंग सतहें, पिवट छेद और केबल गाइड होते हैं। इस मामले में स्विस-प्रकार की खराद मशीनें सबसे उपयुक्त होती हैं। ये मशीनें छड़ से लंबे, पतले पुर्जे असाधारण रूप से सटीक रूप से काटती हैं। इससे भी छोटे पुर्जों के लिए माइक्रोमिल मशीनें सबसे बेहतर होती हैं। हमारे द्वारा उपयोग किए जाने वाले औजारों का व्यास एक मिलीमीटर से भी कम होता है। फीड दर को प्रति दांत माइक्रोन में मापा जाता है।

बल/टॉर्क सेंसर फ्लेक्सचर एक बिल्कुल अलग चुनौती है। ये पतली दीवारों वाली लचीली संरचनाएं होती हैं। दबाव पड़ने पर ये थोड़ी नरम हो जाती हैं। स्ट्रेन गेज इसी विरूपण को मापते हैं। पार्ट को हर बार पूरी तरह से वापस अपनी मूल स्थिति में आना चाहिए। अगर सामग्री बहुत अधिक हो, तो सेंसर असंवेदनशील हो सकता है। यह स्थायी रूप से परिवर्तन लाने के लिए पर्याप्त बल नहीं उत्पन्न करता। यदि आप इन्हें एल्युमीनियम या 17-4PH स्टेनलेस स्टील से मशीनिंग कर रहे हैं, तो आपको अपने टूलपाथ नियंत्रण में सावधानी बरतनी होगी। कोई भी कटर का निशान तनाव संकेंद्रण बन जाता है। कई कारखाने यह पता चलने पर अपने पहले बैच का आधा हिस्सा फेंक देते हैं।

बेयरिंग रिटेनर प्लेट और एनकोडर माउंट सरल होते हैं लेकिन फिर भी सटीक होते हैं। ये बेयरिंग को अक्षीय रूप से पकड़ते हैं। ये एनकोडर रीडहेड को सटीक वायु अंतराल पर स्थिर रखते हैं। सहनशीलता मायने रखती है, लेकिन ज्यामिति आमतौर पर काफी सरल होती है।

सीएनसी मशीनिंग के लिए डिजाइन नियम (बुलेटेड सूची)

आप जानना चाहते हैं कि मैं क्या सोचता हूँ? आपको किन बातों पर विशेष ध्यान देना चाहिए? मैंने कुछ बिंदु संकलित किए हैं जो मुझे उम्मीद है कि आपके लिए उपयोगी होंगे।

• जहां तक ​​संभव हो, तंग और संकरे गड्ढों से बचें। कोई भी गड्ढा जो चौड़ाई से चार गुना से अधिक गहरा हो, समस्या पैदा करता है। चिप्स आसानी से बाहर नहीं निकल पाते। शीतलक कटिंग ज़ोन तक नहीं पहुंच पाता। लंबे और पतले एंड मिल्स में कंपन हो सकती है या वे टूट सकते हैं। चिप्स को आसानी से बाहर निकालने के लिए पुर्जे को फिर से डिज़ाइन करें या उसमें एक छेद जोड़ें।
• आंतरिक कोनों के लिए बस मानक एंड मिल त्रिज्याओं का उपयोग करें, ठीक है? सबसे आम त्रिज्याएँ 1.5 मिमी, 3 मिमी और 6 मिमी हैं। ये बाज़ार में उपलब्ध औजारों से मेल खाती हैं। यदि आपके पास गैर-मानक त्रिज्या है, जैसे कि 4.2 मिमी, तो कार्यशाला को कोने को साफ़ करने के लिए एक विशेष औजार को पीसना होगा या कई बार पीसना होगा। दोनों ही विकल्पों से लागत और समय दोनों बढ़ जाते हैं।
• जब वास्तव में आवश्यकता हो, तभी सटीक माप निर्धारित करें। बेयरिंग जर्नल या गियर माउंटिंग सतह के लिए ±0.005 मिमी की सटीक माप आवश्यक है। बाहरी प्रोफाइल के लिए इसकी आवश्यकता नहीं होती। कई डिज़ाइनर हर आयाम पर सटीक माप निर्धारित करते हैं। इससे केवल लागत बढ़ती है और कार्यक्षमता में कोई सुधार नहीं होता। इसलिए, डिज़ाइनर का चुनाव करते समय सावधानी बरतें।
• हमारा उद्देश्य न्यूनतम सेटअप के लिए डिज़ाइन करना है। जब भी हम किसी पुर्जे को मशीन से निकालकर दोबारा लगाते हैं, तो सटीकता कम हो जाती है और प्रक्रिया का समय बढ़ जाता है। यदि किसी पुर्जे को एक या दो सेटअप में तैयार किया जाता है, तो उसकी लागत उस पुर्जे की तुलना में आधी होगी जिसे पाँच सेटअप की आवश्यकता होती है। ओरिएंट फीचर्स केवल एक ही दिशा से सुलभ होने चाहिए। जब ​​तक बेहद आवश्यक न हो, अंडरकट से बचने का प्रयास करें। मशीन के लिए डिज़ाइन करें, न कि केवल कार्यक्षमता के लिए।

शीट मेटल निर्मित घटक (हल्का फ्रेम)

रोबोट अत्यंत जटिल होते हैं, लेकिन फिर भी कुछ ऐसे घटक होते हैं जिन्हें कठोर, हल्का और सस्ता होना आवश्यक होता है। यहीं पर शीट मेटल का महत्व सामने आता है। इसका उपयोग रोबोट की बाहरी परत और अन्य संरचनाओं के निर्माण में किया जाता है।

धड़ आवरण और पैनल

साइड पैनल, बैक कवर और टॉप डेक के बारे में सोचें। ये धूल को अंदर आने से रोकते हैं और केबलों को अंदर रखते हैं। साथ ही, ये रोबोट को एक पूर्ण रूप देते हैं। हम सभी जानते हैं कि प्रोटोटाइप से लटकते तारों का गुच्छा देखने में भद्दा लगता है।

हम अपने उत्पादों को बनाने के लिए लेजर कटर का उपयोग करते हैं। यह मशीन 1.5 से 2 मिलीमीटर मोटी एल्युमीनियम शीट से सपाट टुकड़े काटती है। इनमें हवा के संचार के लिए छेद होते हैं। केबलों के गुजरने के लिए कटआउट भी होते हैं। फिर यह टुकड़ा प्रेस ब्रेक मशीन में जाता है। ब्रेक मशीन 3D डिज़ाइन को मोड़ती है, फ्लेंज करती है और आकार देती है।

यहां PEM नट एक मानक हिस्सा हैं। ये प्रेस-इन थ्रेडेड इंसर्ट हैं। एक वर्कशॉप इन्हें मोड़कर इंस्टॉल कर देगी। इंसर्ट शीट की सतह के साथ बिल्कुल फिट बैठता है। अब आप थ्रेड खराब किए बिना पतले एल्युमिनियम पैनल को स्टील बोल्ट के साथ इस्तेमाल कर सकते हैं। बेहद आसान। यह बहुत बढ़िया काम करता है।

पैर और हाथ के लिंक

एक रोबोट के अंगों का ठोस धातु का होना आवश्यक नहीं है। सी-चैनल और बंद बॉक्स भी अच्छे विकल्प हैं। ये दोनों ही मुड़ी हुई धातु की चादर से बनते हैं।

एक सामान्य विधि में दो यू-आकार के चैनल का उपयोग किया जाता है। प्रत्येक चैनल एक साधारण मुड़ी हुई आकृति होती है। असेंबलर इन्हें आमने-सामने रखकर किनारों को रिवेट से जोड़ देता है। परिणामस्वरूप एक बंद बॉक्स सेक्शन बनता है। यह झुकने में कठोर और मरोड़ में कठोर होता है। हल्का होने के कारण अधिकांश सामग्री बाहरी सतहों पर होती है। यह आई-बीम या साइकिल फ्रेम ट्यूब के समान सिद्धांत पर काम करता है।

ये शीट मेटल लिंक सीधे मशीनीकृत जॉइंट हाउसिंग में बोल्ट या रिवेट द्वारा जोड़े जाते हैं। हाउसिंग सटीक बेयरिंग सतह प्रदान करती है। शीट मेटल लिंक संरचनात्मक मजबूती प्रदान करती है। प्रत्येक सामग्री अपना-अपना काम बखूबी करती है।

बैटरी एनक्लोजर

लिथियम-आयन सेल को सुरक्षा की आवश्यकता होती है। एक छेद से आग लग सकती है। एक खरोंच से आंतरिक शॉर्ट सर्किट हो सकता है। बैटरी के आवरण मुड़े हुए बक्से होते हैं जिन पर ढक्कन लगे होते हैं जिन्हें हटाया जा सकता है। धातु की चादर से बने ये आवरण झटकों से सुरक्षा प्रदान करते हैं। साथ ही, ये रखरखाव के दौरान सेल को औजारों या मलबे के संपर्क में आने से भी बचाते हैं।

डिजाइनरों ने इन आवरणों में मुड़ी हुई पट्टियाँ जोड़ी हैं। इन पट्टियों में छेद हैं। ये छेद धड़ चेसिस पर लगे थ्रेडेड इंसर्ट के साथ संरेखित होते हैं। कुछ पेंच पूरे बैटरी पैक को अपनी जगह पर टिकाए रखते हैं। इसे निकालना और वापस लगाना बेहद आसान है। शीट मेटल का आवरण थोड़ा सा साधारण है। यह बस काम करता है, और भरोसेमंद तरीके से काम करता है।

इलेक्ट्रॉनिक्स माउंटिंग ब्रैकेट

सेंसर और सर्किट बोर्ड को सही जगह चाहिए होती है। माउंट जटिल होने की आवश्यकता नहीं है। साधारण एल-ब्रैकेट और जेड-ब्रैकेट अच्छे से काम करते हैं। लोग इनका उपयोग कैमरों, लिडार यूनिटों और माइक्रोकंट्रोलरों के लिए करते हैं।

यह प्रक्रिया काफी तेज़ है। 1 से 1.5 मिलीमीटर मोटाई वाली एल्युमीनियम शीट से एक सपाट पैटर्न लें। बस इसे प्रेस ब्रेक पर मोड़ दें। काम हो गया। इसमें हफ़्तों नहीं, बल्कि दिन लगते हैं। उत्पाद का पहला संस्करण बनाते समय यह गति बहुत महत्वपूर्ण होती है। क्या आपको किसी सेंसर की स्थिति बदलनी है? एक नया ब्रैकेट डिज़ाइन करें। बस उसे काटें। मोड़ें। और काम शुरू करें। पूरी प्रक्रिया में एक दोपहर लग जाती है।

फुट प्लेट्स (सरल संस्करण)

फुट प्लेट ही जमीन से लगने वाले प्रतिक्रिया बलों को पैर की संरचना में स्थानांतरित करती है। इसका मूल स्वरूप एक सपाट प्लेट होता है।

वॉटरजेट कटिंग यहाँ सबसे अच्छा विकल्प है। इसमें हीट-अफेक्टेड ज़ोन नहीं होता। कोई खुरदरा हिस्सा नहीं बचता जिसे अतिरिक्त फिनिशिंग की आवश्यकता हो। प्लेट सपाट और तनाव-मुक्त रहती है। कटिंग के बाद, एक वर्कशॉप फोर्स/टॉर्क सेंसर के लिए माउंटिंग होल ड्रिल और टैप करती है।

हमारे इंजीनियर बेहतर टिकाऊपन के लिए एल्युमीनियम की जगह स्प्रिंग स्टील का इस्तेमाल करते हैं। दबाव पड़ने पर प्लेट थोड़ी मुड़ जाती है, लेकिन फिर वापस सीधी हो जाती है। इससे दरार पड़ने में ज़्यादा समय लगता है। हालांकि, इसका नुकसान यह है कि यह भारी होती है और जंग लगने से बचाती है। स्प्रिंग स्टील भारी होती है और अगर इस पर कोटिंग न की जाए तो इसमें जंग लग जाती है।

शीट मेटल फैब्रिकेशन के लिए डिजाइन नियम

ये नियम पुर्जों के निर्माण को सुनिश्चित करने में सहायक होते हैं। यदि आप इनका पालन नहीं करते हैं, तो कोई दुकान आपसे दोबारा संपर्क करके बदलाव करने के लिए कह सकती है या अधिक शुल्क ले सकती है।

• सुनिश्चित करें कि छेद का व्यास कम से कम सामग्री की मोटाई के बराबर हो। आपको यह सुनिश्चित करना होगा कि प्रत्येक 1 मिमी शीट में कम से कम 1 मिमी का छेद हो। छोटे छेदों के लिए विशेष उपकरणों या अतिरिक्त ड्रिलिंग की आवश्यकता होती है। इन दोनों से लागत बढ़ जाती है।
• छेद और मोड़ के बीच की दूरी का ध्यान रखें। सामान्य नियम यह है कि यह दूरी सामग्री की मोटाई के 2.5 गुना और मोड़ की त्रिज्या के योग के बराबर होनी चाहिए। यदि आप मोड़ के बहुत पास छेद बनाते हैं, तो सामग्री विकृत हो जाएगी। मोड़ पर सामग्री बाहर की ओर खिंच जाती है। छेद का आकार अंडाकार हो जाता है। फिर उसमें कीलें ठीक से नहीं लग पातीं।
• डिजाइन में फ्लेंज की ऊंचाई सामग्री की मोटाई से कम से कम चार गुना होनी चाहिए। यदि फ्लेंज बहुत छोटी होगी, तो उसे सटीक रूप से आकार देना संभव नहीं होगा। प्रेस ब्रेक डाई को पकड़ने के लिए पर्याप्त सामग्री की आवश्यकता होती है। छोटी फ्लेंज में कठोरता की कमी भी होती है। भार पड़ने पर वे डगमगाने लगती हैं।
• आंतरिक कोनों पर घुमावदार फ़िलेट लगाएं। नुकीले कोने सतह पर बहुत दबाव डाल सकते हैं। यदि कोई भाग मुड़ा हुआ है, तो नुकीला आंतरिक कोना दरार पड़ने का कारण बन सकता है। घुमाव भार को वितरित करता है। इससे भाग अधिक समय तक चलता है। यह नियम समतल पैटर्न और अंतिम निर्मित आकृति दोनों पर लागू होता है।
• आपको बता दें कि धातु के रेशों के सापेक्ष मोड़ने की दिशा निर्दिष्ट करना महत्वपूर्ण है, खासकर एल्युमीनियम के मामले में। शीट मेटल में रोलिंग मिल से ही रेशों की एक निश्चित दिशा होती है। रेशों के आर-पार मोड़ने से धातु अधिक मजबूत बनती है। रेशों की दिशा में मोड़ने से मोड़ के बाहरी हिस्से में दरारें पड़ सकती हैं। अनुभवी डिज़ाइनर इसे ड्राइंग में स्पष्ट रूप से दर्शा देते हैं। यदि आप अनुभवहीन हैं, तो संभवतः आपको पहले बैच के पुर्जे खराब होने के बाद ही इसके बारे में पता चलेगा।

हाइब्रिड असेंबली (मशीनीकृत + निर्मित)

किसी रोबोट को पूरी तरह से एक ही निर्माण प्रक्रिया से बनाना असंभव है। यह प्रक्रिया बेहद जटिल है, लेकिन हमारा सामान्य तरीका यह है कि जिन हिस्सों में सटीकता और मजबूती महत्वपूर्ण होती है, उनके लिए सीएनसी मशीनिंग का उपयोग किया जाता है, और जिन हिस्सों में वजन और लागत अधिक मायने रखती है, उनके लिए शीट मेटल फैब्रिकेशन का उपयोग किया जाता है। फिर हम इन हिस्सों को असेंबल करते हैं।

पैर निर्माण पैटर्न

एक रोबोट के पैर को ध्यान से देखें, कूल्हे से लेकर पैर तक। इसमें तीन जोड़ होते हैं: कूल्हा, घुटना और टखना। प्रत्येक जोड़ के लिए एक मशीनीकृत आवरण की आवश्यकता होती है। बेयरिंग बोर एक ही केंद्र पर होने चाहिए। माउंटिंग सतहें समानांतर होनी चाहिए। सील खांचे साफ होने चाहिए। यह सीएनसी मशीनिंग का क्षेत्र है।

अब, इन जोड़ों के बीच के संबंधों पर विचार करें। जांघ, पिंडली। ये लंबे, संरचनात्मक अंग हैं। इन्हें अपनी पूरी लंबाई में कठोर होना चाहिए। हालांकि, इन्हें ठोस एल्यूमीनियम ब्लॉक के घनत्व की आवश्यकता नहीं है। शीट मेटल चैनल इस उद्देश्य के लिए आदर्श हैं। एक यू-चैनल या बंद बॉक्स सेक्शन बहुत कम वजन में झुकने की कठोरता प्रदान करता है।

असेंबलर मशीन से तैयार किए गए बाहरी आवरण को शीट मेटल चैनल से बोल्ट या रिवेट से जोड़ता है। बाहरी आवरण सटीक जोड़ को सहारा देता है। चैनल दोनों बाहरी आवरणों को एक निश्चित दूरी पर अलग रखता है। प्रत्येक भाग अपना काम करता है। ये सभी मिलकर एक इकाई के रूप में कार्य करते हैं।

धड़ निर्माण पैटर्न

धड़ को भी इसी तरह के तर्क का उपयोग करके डिजाइन किया गया है, लेकिन अलग अनुपात के साथ।

धातु के एक ही टुकड़े से निर्मित एक केंद्रीय स्पाइन प्लेट बीचोंबीच चलती है। यह एक मजबूत आधार बनाती है। एक्चुएटर्स सीधे इस पर लगे होते हैं। कंप्यूटर और बैटरी इसकी सतहों पर बोल्ट से कसे होते हैं। स्पाइन प्लेट सपाट, मजबूत और सटीक रूप से ड्रिल की हुई होनी चाहिए। मोटी एल्युमीनियम प्लेट से सीएनसी मशीनिंग इसके लिए उपयुक्त विधि है।

इस सघन कोर के चारों ओर, शीट मेटल से बने साइड, फ्रंट और रियर पैनल लगाए जाते हैं। इनके दो उद्देश्य हैं। पहला, ये आंतरिक घटकों को सुरक्षित रखते हैं। कोई भी तार खुला नहीं रहता। दूसरा, ये उंगलियों को हिलते हुए हिस्सों में जाने से रोकते हैं। तीसरा, ये मरोड़ की कठोरता को बढ़ाते हैं। एक बंद शीट मेटल बॉक्स, एक सपाट प्लेट की तुलना में मरोड़ का कहीं अधिक प्रभावी ढंग से प्रतिरोध करता है।

यह संयोजन कारगर है। मशीनीकृत कोर केंद्रित भार और सटीक इंटरफेस को संभाल सकता है। शीट मेटल शेल चौड़ी सतहों और आवरण संबंधी आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है। साथ में, ये पूरी तरह से मशीनीकृत धड़ की तुलना में कम वजन और कम लागत वाले होते हैं।

हस्तनिर्मित पैटर्न

हाथ छोटे होने के बावजूद, पैटर्न एक जैसा ही रहता है।

सीएनसी मशीन से निर्मित, रोबोट के धातु से बने उंगलियों के कंकालों द्वारा सटीक विशेषताएं प्रदान की जाती हैं। जोड़ों के लिए पिन होल हैं। टेंडन के लिए केबल गाइड भी हैं। लिंकेज अटैचमेंट के लिए सपाट सतहें भी हैं। हालांकि प्रत्येक हड्डी छोटी है, लेकिन टॉलरेंस बहुत सटीक हैं। इन्हें स्विस-प्रकार की खराद मशीन या माइक्रोमिल का उपयोग करके बड़ी मात्रा में उत्पादित किया जा सकता है।

हथेली में पतली धातु की प्लेटें इस्तेमाल की जा सकती हैं। मुड़ी हुई फ्लैंज। ये हथेली का घुमावदार आकार बनाती हैं। ये उंगलियों की हड्डियों के लिए माउंटिंग पॉइंट भी प्रदान करती हैं।

छोटे-छोटे रिवेट या स्क्रू पूरे ढांचे को आपस में जोड़े रखते हैं। मशीन से निर्मित उंगलियों की हड्डियां सटीक पिनों पर घूमती हैं। शीट मेटल की हथेली सहारा प्रदान करती है। परिणामस्वरूप, एक ऐसा हाथ बनता है जो सुचारू रूप से चलता है, हल्का होता है और पूरी तरह से मशीन से निर्मित विकल्प की तुलना में काफी सस्ता होता है।

सीएनसी मशीनिंग बनाम शीट मेटल फैब्रिकेशन

लोग पूछते हैं कि कौन सा तरीका बेहतर है। यह गलत सवाल है। हर प्रक्रिया एक अलग समस्या का समाधान करती है। नीचे दी गई तालिका दर्शाती है कि वे कैसे भिन्न हैं।

पहलू	सीएनसी मशीनिंग	शीट धातु निर्माण
के लिए सबसे अच्छा	बियरिंग बोर, थ्रेडेड प्रेसिजन होल, जटिल 3डी ज्यामिति।	सपाट या मुड़ी हुई प्लेटें, साधारण ब्रैकेट, आवरण और संरचनात्मक परतें।
विशिष्ट मात्रा	कम मात्रा। 1 से 100 यूनिट तक।	कम से मध्यम मात्रा। 10 से 500 यूनिट।
उपकरणन लागत	कुछ नहीं। न ही सांचे या डाई।	कम लागत। साधारण प्रेस ब्रेक टूलिंग। लेजर कटिंग के लिए किसी हार्ड टूलिंग की आवश्यकता नहीं होती।
प्रति-भाग लागत	उच्च स्तर पर। सामग्री की बर्बादी काफी अधिक है।	10 या उससे अधिक यूनिटों के बैच के लिए कम लागत।
लीड टाइम (प्रोटोटाइप)	1 सप्ताह 2 करने के लिए।	3 से 7 दिन।
शक्ति-टू-वजन	अच्छा है, लेकिन थोड़ा जटिल है।	उत्कृष्ट। पतली सामग्री भार को कुशलतापूर्वक वहन करती है।
ज्यामितीय जटिलता	बहुत ऊँचा। अंडरकट, गहरे पॉकेट, कंपाउंड एंगल।	कम। केवल मोड़ने योग्य आकृतियों तक सीमित।

सीएनसी मशीनिंग कब चुनें

बियरिंग बोर की आवश्यकता वाले पुर्जों के लिए सीएनसी मशीनिंग चुनें। ये बोर पूरी तरह से गोल होने चाहिए और आवश्यक आकार से कुछ माइक्रोन के भीतर होने चाहिए। सटीक रूप से संरेखित होने वाले थ्रेडेड प्रेसिजन होल के लिए भी इसे चुनें। जटिल त्रि-आयामी ज्यामितियों के लिए भी इसे चुनें जिन्हें सपाट शीट से नहीं बनाया जा सकता। जॉइंट हाउसिंग, कंपाउंड एंगल वाला सेंसर ब्रैकेट, कस्टम गियर ब्लैंक।

शुरुआती लागत कम है। कोई औजार खरीदने की जरूरत नहीं है। हालांकि, प्रति पार्ट लागत अधिक है। मशीन से बना पार्ट ठोस ब्लॉक के रूप में शुरू होता है। उस ब्लॉक का अधिकांश भाग कारखाने में ही चिप्स में बदल जाता है। एक से सौ पार्ट के उत्पादन के लिए यह समझौता उचित है। लेकिन इससे अधिक मात्रा के लिए, हम अन्य तरीकों पर विचार करने लगते हैं।

शीट मेटल फैब्रिकेशन का चुनाव कब करें

रोबोट के उन हिस्सों के लिए सीएनसी मशीनिंग चुनें जिनमें बेयरिंग बोर की आवश्यकता होती है। ये बोर पूरी तरह से गोल होने चाहिए और आवश्यक आकार से कुछ माइक्रोन के भीतर होने चाहिए। सटीक रूप से संरेखित होने वाले थ्रेडेड प्रेसिजन होल के लिए भी इसे चुनें। जटिल त्रि-आयामी ज्यामितियों के लिए भी इसे चुनें जिन्हें सपाट शीट से नहीं बनाया जा सकता। जॉइंट हाउसिंग, कंपाउंड एंगल वाला सेंसर ब्रैकेट, कस्टम गियर ब्लैंक।

शुरुआती लागत कम है। कोई औजार खरीदने की जरूरत नहीं है। हालांकि, प्रति पार्ट लागत अधिक है। मशीन से बना पार्ट ठोस ब्लॉक के रूप में शुरू होता है। उस ब्लॉक का अधिकांश भाग कारखाने में चिप्स में बदल जाता है। एक से सौ पार्ट के उत्पादन के लिए यह समझौता उचित लगता है। लेकिन इससे अधिक मात्रा के लिए, लोग अन्य तरीकों की तलाश करने लगते हैं।

लागत और लीड समय पर विचार

सीएनसी मशीनिंग प्रोटोटाइप के लिए लीड टाइम 1-2 सप्ताह है। मुख्य बाधा प्रोग्रामिंग और सेटअप में है। मशीन चालू होने के बाद, यह तेजी से पुर्जे बनाती है। हालांकि, प्रत्येक पुर्जे के लिए काफी मशीन समय की आवश्यकता होती है। प्रति पुर्जे की उच्च लागत इसी को दर्शाती है।

शीट मेटल फैब्रिकेशन तेज़ है। ड्राइंग से लेकर तैयार पार्ट तक की प्रक्रिया में तीन से सात दिन लगते हैं। लेजर कटिंग और बेंडिंग दोनों ही तेज़ हैं। दस या उससे अधिक यूनिट के ऑर्डर पर प्रति यूनिट लागत में काफी कमी आती है। पहले पार्ट को तैयार होने में उतना ही समय लगता है जितना दसवें पार्ट को।

हाइब्रिड दृष्टिकोण संपूर्ण रोबोटों के लिए सबसे किफायती समाधान है। सटीक जोड़ों की मशीनिंग करें। संरचनात्मक कड़ियों को आकार दें। उन्हें बोल्ट से जोड़ें। कुल लागत पूरी तरह से मशीनीकृत रोबोट की तुलना में कम है। कुल वजन भी पूरी तरह से शीट-मेटल रोबोट की तुलना में कम है। जो लोग दोनों प्रक्रियाओं को समझते हैं, वे बेहतर मशीनें तेजी से बना सकते हैं।

साकार रूप के लिए नोबल चुनें रोबोट निर्माण

हम कौन हैं

NOBLE एक सटीक CNC मशीनिंग कंपनी है। हमें रोबोटिक्स, ऑटोमेशन और चिकित्सा उपकरणों के उत्पादन में व्यापक अनुभव है।

हम प्रोटोटाइपिंग और उत्पादन के बीच की खाई को पाटते हैं। कई कंपनियां या तो एक बार के प्रोजेक्ट में विशेषज्ञता रखती हैं या फिर बड़े पैमाने पर उत्पादन में। हम दोनों तरह के काम करते हैं। हम परीक्षण के लिए सिंगल यूनिट का उत्पादन करते हैं। हम 1 से लेकर 1,000 से अधिक यूनिट तक के मध्यम स्तर के उत्पादन का भी काम संभालते हैं। हम दोनों तरह के उत्पादन के लिए एक ही मशीन का उपयोग करते हैं। गुणवत्ता के मानक एक जैसे हैं। हम बारीकियों पर समान ध्यान देते हैं।

कोर मशीनिंग क्षमताएं

सीएनसी मिलिंग

हम तीन, चार और पांच अक्षीय सीएनसी मिलिंग सेवाएं प्रदान करते हैं । हम महत्वपूर्ण विशेषताओं के लिए ±0.005 मिमी (±0.0002 इंच) की सहनशीलता बनाए रखते हैं। हमारी उच्च गति वाली मशीनिंग क्षमताएं बिना कंपन या विकृति के एल्यूमीनियम और पतली दीवार वाले घटकों को संसाधित करती हैं।

सीएनसी टर्निंग

हमारे पास वाई-एक्सिस क्षमता वाली लाइव टूलिंग लेथ मशीनें हैं। छोटे और जटिल पुर्जों के लिए स्विस-प्रकार की स्वचालित लेथ मशीनों का उपयोग किया जाता है। इनका उपयोग उंगली की हड्डियों, माइक्रो-शाफ्ट और सेंसर घटकों के निर्माण में होता है। स्विस लेथ मशीन बार स्टॉक पर काम करती है और एक ही चक्र में तैयार पुर्जे बनाती है।

सहायक प्रक्रियाएं

सतही पिसाई और बेलनाकार पिसाई दोनों से बियरिंग-गुणवत्ता वाली फिनिश प्राप्त होती है। पिसी हुई सतहों पर हम 0.4 माइक्रोमीटर या उससे बेहतर Ra मान प्राप्त करते हैं।

ऊष्मा उपचार का कार्य या तो हमारी कंपनी के भीतर किया जाता है या योग्य साझेदारों के माध्यम से। हम एनीलिंग, हार्डनिंग और स्ट्रेस रिलीविंग जैसी सेवाएं प्रदान करते हैं। नोबल इस प्रक्रिया और दस्तावेज़ीकरण दोनों का प्रबंधन करता है।

मशीनिंग के बाद की फिनिशिंग में डिबरिंग, एनोडाइजिंग (क्लियर और टाइप III हार्ड कोट), स्टेनलेस स्टील का पैसिवेशन और एक समान सतह बनावट बनाने के लिए मीडिया टम्बलिंग शामिल है।

विनिर्देश

आईएसओ 9001: 2015

NOBLE ने गुणवत्ता प्रबंधन प्रणाली प्रमाणन प्राप्त कर लिया है, जो यह सुनिश्चित करता है कि उत्पादन और निरीक्षण से लेकर शिपिंग तक सभी प्रक्रियाएं स्थापित मानकों के अनुसार प्रबंधित की जाती हैं। ISO 9001:2015 प्रमाणन हमारे पुर्जों की निरंतर गुणवत्ता, ट्रेसबिलिटी और निरंतर सुधार की गारंटी देता है। इसका अर्थ है कि हमारे ग्राहक निश्चिंत हो सकते हैं कि उन्हें हर बार विनिर्देशों के अनुरूप पुर्जे ही प्राप्त होंगे।

आईएसओ 13485: 2016

ISO 9001 प्रमाणन के अतिरिक्त, हमने चिकित्सा उपकरण निर्माण प्रबंधन का प्रमाणन भी प्राप्त किया है। यह विशेष रूप से रोबोटिक सर्जिकल उपकरणों, मेडिकल एक्सोस्केलेटन और पुनर्वास रोबोटों के संदर्भ में महत्वपूर्ण है। यह मानक ISO 9001 की तुलना में अधिक सख्त दस्तावेज़ीकरण, अधिक औपचारिक जोखिम प्रबंधन और अधिक व्यापक प्रक्रिया सत्यापन की मांग करता है। हम इन सभी मानकों का पालन करते हैं।

सामान्य प्रश्न

किस प्रकार के रोबोट घटक 3डी प्रिंटिंग या शीट मेटल की तुलना में सीएनसी मशीनिंग के लिए सबसे उपयुक्त होते हैं?

जोड़ आवरण। घूर्णनशील शाफ्ट। कोई भी ऐसा भाग जिसमें बेयरिंग बोर या ±0.005 मिमी की सटीक टॉलरेंस की आवश्यकता होती है। ये भाग भार वहन करते हैं और गतिशील घटकों को स्थिर रखते हैं। 3D प्रिंटिंग जटिल, कम भार वाले ब्रैकेट के लिए उपयुक्त है जहाँ मजबूती गौण होती है। शीट मेटल उन आवरणों और संरचनात्मक कड़ियों के लिए उपयुक्त है जहाँ ज्यामिति सरल होती है।

रोबोट के संरचनात्मक घटकों के लिए लोग किन सामग्रियों की अनुशंसा करते हैं?

एल्युमिनियम 6061-T6 सबसे भरोसेमंद सामग्री है। यह मजबूत होता है, इस पर मशीनिंग करना आसान है और इसकी कीमत भी उचित है। अधिक मजबूती के लिए 7075-T6 बेहतर विकल्प है। इस पर मशीनिंग अच्छी होती है, लेकिन इसकी कीमत अधिक होती है। ऐसे जॉइंट हाउसिंग के लिए जिनमें सतह की कठोरता और घिसाव प्रतिरोध की आवश्यकता होती है, 17-4PH स्टेनलेस स्टील का उपयोग आम है। इसे उच्च स्तर की मजबूती के लिए हीट-ट्रीट किया जाता है और यह गैलिंग का प्रतिरोध करता है। हल्के, गैर-धातु घटकों के लिए PEEK और डेल्रिन (एसिटल) उपयुक्त हैं। ये कठोर, स्थिर और मशीनिंग योग्य होते हैं। इनमें जंग लगने की कोई समस्या नहीं होती।

किसी विशेष पुर्जे के लिए लोग सीएनसी मशीनिंग और शीट मेटल में से किसका चुनाव करते हैं?

एक सरल नियम अधिकांश मामलों पर लागू होता है। यदि पुर्जे में बेयरिंग बोर, जटिल त्रि-आयामी ज्यामिति हो, या सटीक टॉलरेंस की आवश्यकता हो, तो मशीनिंग का विकल्प चुनें। यदि पुर्जा एक सपाट या मुड़ी हुई प्लेट हो जिसमें फास्टनर छेद हों और कोई सटीक इंटरफ़ेस न हो, तो शीट मेटल का विकल्प चुनें। जब किसी पुर्जे में दोनों प्रकार की विशेषताएं हों, तो लोग अक्सर इसे असेंबली के रूप में डिज़ाइन करते हैं। पहले सटीक कोर की मशीनिंग करें, फिर शीट मेटल शेल को आकार दें और अंत में बोल्ट से जोड़ दें।

किसी यंत्र द्वारा निर्मित पुर्जे की लागत को बढ़ाने वाले डिजाइन की कौन-सी विशेषताएं होती हैं?

गहरी और संकरी खाइयाँ समस्या पैदा करती हैं। जब खाई की गहराई उपकरण के व्यास से चार गुना अधिक हो जाती है, तो चिप्स को बाहर निकालना मुश्किल हो जाता है। उपकरण के टूटने की संभावना बढ़ जाती है। चक्र समय में भारी वृद्धि होती है।

तेज आंतरिक कोने एक और समस्या है। एक वर्गाकार आंतरिक कोने के लिए एक विशेष उपकरण या एक अतिरिक्त प्रक्रिया की आवश्यकता होती है। एक गोलाकार कोने पर मानक एंड मिलिंग की जा सकती है। जहां भी संभव हो, फिललेट्स जोड़ने चाहिए।

हर विशेषता पर अनावश्यक रूप से सख्त सहनशीलता निर्धारित करने से लागत तो बढ़ती है, लेकिन मूल्य में कोई वृद्धि नहीं होती। एक बेयरिंग बोर के लिए ±0.005 मिमी की सहनशीलता आवश्यक है, लेकिन बाहरी प्रोफाइल के लिए नहीं। सख्त सहनशीलता केवल वहीं निर्धारित करें जहां कार्य की आवश्यकता हो।

क्या लोग NOBLE से मेडिकल रोबोट या सर्जिकल उपकरणों के लिए पुर्जे बना सकते हैं?

जी हां। नोबल के पास ISO 13485:2016 प्रमाणन है। यह चिकित्सा उपकरणों के लिए गुणवत्ता प्रबंधन मानक है। यह स्वास्थ्य सेवा अनुप्रयोगों के लिए पुर्जों की मशीनिंग करने की हमारी क्षमता को दर्शाता है। इन कार्यों के लिए, हम पूर्ण ट्रेसबिलिटी बनाए रखते हैं। इसमें सामग्री प्रमाणन, निरीक्षण रिकॉर्ड और प्रक्रिया दस्तावेज़ीकरण शामिल हैं। ग्राहकों को नियामकीय प्रस्तुतियों के लिए उपयुक्त एक संपूर्ण पैकेज प्राप्त होता है।

गुणवत्ता निरीक्षण प्रक्रिया क्या है?

मशीनिंग के दौरान ही प्रक्रिया-वार निरीक्षण किए जाते हैं। ऑपरेटर निर्धारित अंतराल पर महत्वपूर्ण विशेषताओं की जांच करते हैं। वे परिणामों को वर्कशॉप के दस्तावेज़ों में दर्ज करते हैं।

अंतिम निरीक्षण में कैलिब्रेटेड उपकरणों का उपयोग किया जाता है। आयामी सटीकता के लिए सीएमएम (CMM), आंतरिक व्यास के लिए बोर गेज, थ्रेडेड संरचनाओं के लिए थ्रेड गेज और जटिल प्रोफाइल और छोटी संरचनाओं के लिए ऑप्टिकल कम्पेरेटर का उपयोग किया जाता है।