प्रत्येक परिशुद्धता मशीन में एक छिपा हुआ शत्रु होता है। यह कभी भी ड्राइंग पर दिखाई नहीं देता है, इसका वजन कुछ भी नहीं होता है, और डिजाइन चरण में इसे हटाने के लिए कुछ भी खर्च नहीं होता है, फिर भी स्थापना के बाद यह आपके द्वारा भुगतान की गई सटीकता को चुपचाप नष्ट कर देता है। वह शत्रु है कंपन. नैनोमीटर स्तर के रिज़ॉल्यूशन वाली एक समन्वय मापने वाली मशीन (सीएमएम), एक लेजर इंटरफेरोमीटर, एक अर्धचालक निरीक्षण उपकरण या एक प्रयोगशाला संतुलन सभी को पास की सड़क से जमीन के कंपन, उसी मंजिल पर चल रहे कंप्रेसर, या यहां तक कि अगले कमरे में कदमों की आवाज से अविश्वसनीय बनाया जा सकता है।
अच्छी खबर यह है कि कंपन की समस्याएं हल हो सकती हैं, और समाधान हमेशा दो चीजों पर निर्भर करता है: वह संरचना जिस पर आप उपकरण लगाते हैं, और उस संरचना और फर्श के बीच अलगाव तत्व। यह आलेख व्यावहारिक रूप से बताता है कि कंपन सटीक उपकरणों को कैसे नुकसान पहुंचाता है, आधार सामग्री का चुनाव अधिकांश खरीदारों की अपेक्षा से अधिक क्यों मायने रखता है, और सामग्री और एंटी-कंपन समाधानों को एक ऐसी प्रणाली में कैसे संयोजित किया जाए जो लंबे समय तक आपके माप और मशीनिंग सटीकता की रक्षा करे।
कंपन वास्तव में परिशुद्ध उपकरण पर क्या प्रभाव डालता है
कंपन शायद ही किसी मशीन को काम करने से रोकता है। ठीक यही बात इसे खतरनाक बनाती है। इसके बजाय, यह ऐसे लक्षणों के रूप में प्रकट होता है जिनका अन्य समस्याओं की तरह गलत निदान करना आसान होता है:
- माप रीडिंग जो पुन: अंशांकन के बाद भी बहती रहती है या कभी दोहराई नहीं जाती
- सतही फिनिश यह चिन्हित करती है कि एक गलत कटिंग पैरामीटर इसकी व्याख्या नहीं कर सकता है
- सीएमएम पर त्रुटियों की जांच करना, विशेष रूप से 10 हर्ट्ज से नीचे कम आवृत्ति रेंज में
- सूक्ष्म गति के कारण बीयरिंग, स्पिंडल और रैखिक गाइड का जीवनकाल कम हो गया
- फीचर आकार घटने से लिथोग्राफी और निरीक्षण उपकरणों की उपज कम हो रही है
सटीक उपकरणों के लिए सबसे हानिकारक कंपन आमतौर पर कम आवृत्ति वाले होते हैं, जो लगभग 1 से 100 हर्ट्ज की सीमा में होते हैं। भवन के फर्श आम तौर पर 8 और 15 हर्ट्ज के बीच प्रतिध्वनित होते हैं, इसलिए पैदल यातायात, एचवीएसी इकाइयां और फोर्कलिफ्ट जैसे रोजमर्रा के स्रोत खराब पृथक उपकरणों में प्रतिध्वनि उत्पन्न कर सकते हैं। एक बार अनुनाद शुरू होने पर, विस्थापन कम होने के बजाय बढ़ जाता है, और कोई भी सॉफ़्टवेयर औसत खोई हुई सटीकता को पूरी तरह से पुनर्प्राप्त नहीं कर सकता है।
रक्षा की पहली पंक्ति: आधार सामग्री
अधिकांश इंजीनियर सहज रूप से पहले आइसोलेटर्स के बारे में सोचते हैं: रबर माउंट, एयर स्प्रिंग्स, स्टील स्प्रिंग्स। आइसोलेटर्स मायने रखते हैं, लेकिन वे केवल तभी अच्छी तरह से काम करते हैं जब उनके ऊपर का द्रव्यमान कठोर, स्थिर और स्वतः अवमंदित होता है। आधार सामग्री यह निर्धारित करती है कि मशीन संरचना आने वाली ऊर्जा को बढ़ाती है या अवशोषित करती है। चार यथार्थवादी उम्मीदवार हैं.
कच्चा लोहा
कच्चा लोहा पारंपरिक मशीन टूल सामग्री है। यह कठोर है, मात्रा में ढालने के लिए सस्ता है, और मध्यम नमी प्रदान करता है, जो स्टील की तुलना में लगभग दस गुना बेहतर है। हालाँकि, यह भारी है, सुरक्षा के बिना संक्षारक हो जाता है, और इसकी नमी उप-माइक्रोन अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त नहीं है। सटीक मेट्रोलॉजी उपकरण के लिए इसमें एक थर्मल खामी भी है: यह तेजी से गर्मी का संचालन करता है, इसलिए कमरे में तापमान परिवर्तन तेजी से काम की सतह तक पहुंचता है।
स्टील वेल्डमेंट
वेल्डेड स्टील संरचनाएं मजबूत और सस्ती हैं, लेकिन वे बजती हैं। स्टील में बहुत कम आंतरिक अवमंदन होता है, इसलिए इससे बनी संरचनाएं अपनी प्राकृतिक आवृत्तियों पर कंपन को बढ़ाती हैं। स्टील का उपयोग नम मेज के नीचे एक सहायक फ्रेम के रूप में सबसे अच्छा किया जाता है, न कि सटीक सतह के रूप में।
ग्रेनाइट
प्राकृतिक ग्रेनाइट दशकों से, और अच्छे कारणों से, सटीक आधारों के लिए संदर्भ सामग्री रहा है। यह समय के साथ बेहद स्थिर है क्योंकि इसने पहले ही लाखों वर्षों के भूवैज्ञानिक गठन के दौरान आंतरिक तनाव को मुक्त कर दिया है। इसकी भिगोने की क्षमता स्टील की तुलना में काफी बेहतर है, इसमें जंग नहीं लगती, यह चुंबकीय नहीं है, और इसकी तापीय चालकता कम है, इसलिए यह कमरे के तापमान में परिवर्तन पर धीरे-धीरे प्रतिक्रिया करता है। उचित रूप से लैप की गई ग्रेनाइट सतह प्लेट एक संदर्भ समतलता भी प्रदान करती है जिसे धातुएं समय-समय पर पुनः मशीनिंग के बिना बनाए रखने के लिए संघर्ष करती हैं। यही कारण है कि ग्रेनाइट सीएमएम टेबल, मेट्रोलॉजी लैब और सेमीकंडक्टर प्लेटफॉर्म पर हावी है।
खनिज ढलाई
खनिज कास्टिंग, जिसे एपॉक्सी ग्रेनाइट भी कहा जाता है, एपॉक्सी राल में बंधे वर्गीकृत खनिज समुच्चय का एक संयोजन है। इसका भिगोना प्रदर्शन समूह में सबसे अच्छा है, आमतौर पर कच्चे लोहे की तुलना में लगभग दस गुना बेहतर है, और इसे एक ही चरण में स्टील आवेषण, केबल चैनल और माउंटिंग बॉस के साथ जटिल मोनोलिथिक आकार में ढाला जा सकता है। इसकी सीमाएं ग्रेनाइट या लोहे की तुलना में कम कठोरता और लंबे समय तक प्रारंभिक इलाज का समय हैं, इसलिए यह मशीन बेस के लिए उपयुक्त है जहां कंपन डंपिंग कच्ची कठोरता से अधिक होती है।
सामग्री चयन और आइसोलेटर्स को एक साथ क्यों डिज़ाइन किया जाना चाहिए
एक आइसोलेशन सिस्टम में तीन परतें होती हैं: फर्श, आइसोलेटर्स और बेस मास। प्रत्येक परत की अपनी प्राकृतिक आवृत्ति होती है, और लक्ष्य यह सुनिश्चित करना है कि संचरित कंपन उस सीमा में पहुंचे जहां सिस्टम प्रतिध्वनि के बजाय क्षीण हो जाए। उच्च गुणवत्ता वाले एयर आइसोलेटर खरीदना और उन्हें एक पतली, हल्की संरचना के नीचे स्थापित करना एक सामान्य गलती है। एयर स्प्रिंग्स उत्कृष्ट हैं, लेकिन डिज़ाइन के अनुसार काम करने के लिए उन्हें अपने ऊपर पर्याप्त द्रव्यमान की आवश्यकता होती है। इसके विपरीत, कठोर फर्श पर सीधे बैठा एक विशाल ग्रेनाइट आधार लगभग हर चीज़ को प्रसारित करता है।
व्यावहारिक डिज़ाइन तर्क सरल है:
- मशीन संरचना की प्राकृतिक आवृत्ति को कम करने और उच्च आवृत्ति ऊर्जा को अवशोषित करने के लिए एक भारी, स्वयं {{0}डैंपिंग बेस सामग्री (ग्रेनाइट या खनिज कास्टिंग) का उपयोग करें
- कम आवृत्तियों पर संचरण पथ को काटने के लिए प्रमुख गड़बड़ी आवृत्ति के लिए चयनित आइसोलेटर्स का उपयोग करें
- एक कठोर समर्थन फ्रेम या पेडस्टल का उपयोग करें ताकि आइसोलेटर्स के बीच की संरचना अपनी स्वयं की प्रतिध्वनि उत्पन्न न करे
जब इन तीन परतों का मिलान किया जाता है, तो परिणाम एक ऐसी प्रणाली होती है जो जमीन के कंपन को 90 प्रतिशत से अधिक कम कर देती है, जो आमतौर पर दोहराने वाले सीएमएम और न दोहराने वाले सीएमएम के बीच का अंतर होता है।
विभिन्न स्थितियों के लिए कंपनरोधी समाधानों पर एक नज़दीकी नज़र
प्रत्येक इंस्टॉलेशन के लिए समान हार्डवेयर की आवश्यकता नहीं होती है. स्थिति के अनुरूप समाधान अपनाने से अधिक खर्च और कम सुरक्षा दोनों से बचा जा सकता है।
लेवलिंग माउंट और नम पैर
मध्य {{0}सटीक उपकरण जैसे टूलरूम माप उपकरण, छोटे मशीनिंग केंद्र और ऑप्टिकल निरीक्षण स्टेशन, इलास्टोमेरिक के लिएविरोधी-कंपन समाधानलेवलिंग माउंट के रूप में अक्सर पर्याप्त होते हैं। वे ऊंचाई समायोजन को डैम्पिंग परत के साथ जोड़ते हैं, मिनटों में स्थापित करते हैं, और वायु अलगाव प्रणाली का एक अंश खर्च करते हैं। उनकी कमजोरी कम आवृत्ति प्रदर्शन है, इसलिए वे सबसे अच्छे हैं जहां प्रमुख गड़बड़ी लगभग 20 हर्ट्ज से ऊपर है।
वायवीय (वायु) अलगाव टेबल और प्लेटफार्म
सीएमएम, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप, लेजर सिस्टम और मेट्रोलॉजी ग्रेड उपकरणों के लिए, वायवीय आइसोलेटर मानक हैं। आधुनिक एयर आइसोलेटर्स बहुत कम प्राकृतिक आवृत्तियों (लगभग 1 हर्ट्ज या क्षैतिज रूप से नीचे) प्राप्त करते हैं और भवन कंपन का उत्कृष्ट क्षीणन प्रदान करते हैं। वे आम तौर पर मौजूदा ग्रेनाइट प्लेटफार्मों के तहत पूर्ण टेबल या आइसोलेटर किट के रूप में बेचे जाते हैं। जांचने के लिए महत्वपूर्ण विशिष्टता संप्रेषणीयता वक्र है, न कि विपणन दावा: एक अच्छी प्रणाली कुछ हर्ट्ज से ऊपर मजबूत क्षीणन दिखाती है और कामकाजी बैंड में कोई अनुनाद शिखर नहीं होता है।
जड़त्वीय आधार और ग्रेनाइट उपसंरचनाएँ
जब उपकरण बड़ा होता है या वातावरण गंभीर होता है, तो जीतने का तरीका मशीन के नीचे द्रव्यमान जोड़ना होता है। एक ग्रेनाइट या खनिज कास्टिंग जड़ता ब्लॉक, जो आइसोलेटर्स पर लगा होता है, एक स्थिर संदर्भ मंच बन जाता है जो मशीन को फर्श से अलग कर देता है। यह सेमीकंडक्टर मेट्रोलॉजी टूल्स और लंबी दूरी की लेजर प्रणालियों के लिए विशिष्ट वास्तुकला है। अंगूठे का द्रव्यमान अनुपात नियम यह है कि जड़त्वीय आधार कम से कम उतना भारी होना चाहिए जितना कि यह समर्थन करने वाले उपकरण, और कारण के भीतर भारी होना बेहतर है।
संरचनात्मक पृथक्करण
कभी-कभी सबसे अच्छा आइसोलेटर दूरी होती है। एक सटीक प्रयोगशाला को प्रेस की दुकानों से दूर, एक अलग नींव स्लैब पर, या अपने स्वयं के कठोर फ्रेमिंग के साथ ऊपरी मंजिल पर रखने से किसी भी हार्डवेयर को खरीदने से पहले समस्या को दूर किया जा सकता है। सिस्मोमीटर के साथ एक साधारण कंपन सर्वेक्षण, आमतौर पर एक {{2}दिवसीय अभ्यास, आपको बताता है कि आपकी इमारत की कौन सी मंजिल सबसे शांत है। यह अब तक की सबसे सस्ती सटीक इंजीनियरिंग है जिसे आप खरीदेंगे।
सामान्य गलतियाँ जो अच्छे अलगाव को नष्ट कर देती हैं
- अस्थिर फर्श पर आइसोलेटर्स लगाना: यदि स्लैब लोड के तहत विक्षेपित हो जाता है, तो सही आइसोलेटर्स भी मदद नहीं कर सकते हैं
- केबल और एयर लाइन की कठोरता को नजरअंदाज करना: कठोर नाभि कंपन पथ को फिर से प्रस्तुत करती है जो आइसोलेटर्स को बायपास करती है, इसलिए स्लैक लूप का उपयोग करें
- टेबल पर गतिमान द्रव्यमान रखना: प्लेटफ़ॉर्म पर एक रोबोट या भारी रोटरी चरण गुरुत्वाकर्षण के केंद्र को स्थानांतरित करता है और एक आइसोलेटर को उतार सकता है, इसलिए प्रत्येक लेआउट परिवर्तन के बाद पुनः -स्तर
- थर्मल अलगाव को भूल जाना: विरोधी कंपन और थर्मल बहाव परस्पर क्रिया करते हैं, और दोनों एक ही डिजाइन समीक्षा में ध्यान देने योग्य हैं
- सत्यापन छोड़ें: स्थापना के बाद, एक्सेलेरोमीटर के साथ कामकाजी सतह पर वास्तविक कंपन को मापें, और उपकरण निर्माता की फर्श कंपन आवश्यकता के साथ इसकी तुलना करें (अधिकांश सीएमएम निर्माता वेग के प्रति सेकंड माइक्रोमीटर में सीमा निर्दिष्ट करते हैं)
कंपन नियंत्रण के लिए आधार सामग्री की त्वरित तुलना
| संपत्ति | ग्रेनाइट | खनिज ढलाई | कच्चा लोहा | इस्पात |
|---|---|---|---|---|
| भिगोने की क्षमता | उच्च | बहुत ऊँचा | मध्यम | कम |
| कठोरता | उच्च | मध्यम | उच्च | उच्च |
| तापीय स्थिरता | उत्कृष्ट | अच्छा | गोरा | गोरा |
| संक्षारण प्रतिरोध | उत्कृष्ट | अच्छा | गरीब | गरीब |
| डिज़ाइन स्वतंत्रता (आवेषण, चैनल) | मध्यम | उत्कृष्ट | कम | उच्च |
| विशिष्ट उपयोग | मेट्रोलॉजी, सीएमएम, सेमीकंडक्टर | मशीन बेस, स्वचालन | सामान्य मशीन टूल्स | फ़्रेम, उपसंरचनाएँ |
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों
मुझे कैसे पता चलेगा कि मेरे फर्श का कंपन कोई समस्या है?
तीन संकेत इसकी ओर इशारा करते हैं: माप रीडिंग जो सुबह और दोपहर के बीच बदलती रहती है, सतह की फिनिश जो पास की मशीन चलने पर बदल जाती है, और बिखराव की जांच करना जो पुन: अंशांकन से बच जाता है। सामान्य कामकाजी घंटों के दौरान लिया गया कंपन सर्वेक्षण आपको आपके उपकरण निर्माता की स्थापना आवश्यकताओं के मुकाबले तुलना करने के लिए कठिन डेटा देता है।
क्या मैं किसी मौजूदा मशीन के नीचे एंटी-वाइब्रेशन माउंट जोड़ सकता हूं?
अक्सर हाँ. लेवलिंग माउंट आसानी से रेट्रोफिट हो जाते हैं, और कई एयर आइसोलेटर किट मौजूदा ग्रेनाइट प्लेटफॉर्म के नीचे फिट होने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। मुख्य जांचें प्रति माउंट लोड, जोड़ी गई ऊंचाई, और क्या मशीन की अपनी संरचना लाभ के लिए पर्याप्त कठोर है। यदि मशीन स्वयं हल्की और लचीली है, तो एक जड़त्वीय आधार अकेले बेहतर माउंट की तुलना में बेहतर परिणाम देता है।
कंपन, ग्रेनाइट या खनिज ढलाई के लिए कौन सा बेहतर है?
खनिज कास्टिंग कंपन को बेहतर ढंग से नम करती है; ग्रेनाइट सख्त कार्यशील सतह के साथ अधिक कठोर और ऊष्मीय रूप से स्थिर होता है। अति सटीक मेट्रोलॉजी के लिए, वायवीय आइसोलेटर्स पर ग्रेनाइट संदर्भ बना हुआ है। उत्पादन मशीन अड्डों के लिए जहां नमी महत्वपूर्ण है और सतह की गुणवत्ता की आवश्यकता कम है, खनिज कास्टिंग अक्सर बेहतर आर्थिक विकल्प होता है। कई उन्नत प्लेटफ़ॉर्म खनिज कास्टिंग उपसंरचनाओं पर ग्रेनाइट संदर्भ सतहों का उपयोग करके दोनों को जोड़ते हैं।
क्या भारी आधार का मतलब हमेशा बेहतर अलगाव होता है?
भारी आम तौर पर मदद करता है, क्योंकि अतिरिक्त द्रव्यमान समर्थित संरचना की प्राकृतिक आवृत्ति को कम करता है और आइसोलेटर्स की कार्य सीमा में सुधार करता है। लेकिन लाभ संतृप्त होता है, और कम आकार के आइसोलेटर्स पर अत्यधिक भारी आधार एक संतुलित डिज़ाइन की तुलना में खराब प्रदर्शन करता है। आइसोलेटर्स को हमेशा वास्तविक भार वितरण के लिए चुना जाना चाहिए, वजन तय होने के बाद नहीं चुना जाना चाहिए।
अंतिम शब्द
कंपन नियंत्रण एक सिस्टम डिज़ाइन समस्या है, भागों की खरीद नहीं। आइसोलेटर्स, आधार सामग्री और उनके बीच की संरचना को एक असेंबली के रूप में चुना जाना चाहिए, और आधार सामग्री निर्णय, ग्रेनाइट, खनिज कास्टिंग, लोहा या स्टील, वह आकार देता है जो पूरा सिस्टम हासिल कर सकता है। उन उपकरणों के लिए जहां सब-{2}}माइक्रोन सटीकता दांव पर है, ग्रेनाइट प्लेटफ़ॉर्म सबसे सिद्ध आधार बना हुआ हैसटीक उपकरण कंपन भिगोना, क्योंकि यह एक ही सामग्री में द्रव्यमान, अवमंदन और दीर्घकालिक स्थिरता को जोड़ती है। यदि आपका उपकरण पहले से ही स्थापित है, तो कंपन माप से शुरुआत करें; यदि आप अभी भी निर्दिष्ट कर रहे हैं, तो एक आपूर्तिकर्ता को शामिल करें जो ग्रेनाइट बेस और खनिज कास्टिंग संरचनाओं से लेकर माउंट और सपोर्ट तक पूरी श्रृंखला की पेशकश कर सकता है, इसलिए पूरी अलगाव श्रृंखला को प्रत्येक विक्रेता द्वारा बेचने के लिए इकट्ठा करने के बजाय एक साथ काम करने के लिए इंजीनियर किया जाता है।