पाठ 1: न्यूमेटिक सिस्टम का उपयोग क्यों करें?

एक कुशल वर्कसेल को वर्कसेल के माध्यम से किसी वस्तु के प्रवाह को नियंत्रित करने में सक्षम होना चाहिए, उसके प्रवेश बिंदु से लेकर वांछित गंतव्य तक। इसके लिए कई वस्तुओं को अलग-अलग दिशाओं में ले जाने की आवश्यकता हो सकती है। वर्कसेल के भीतर वस्तुओं की गति को निर्देशित करने के कई तरीके हैं, जिनमें वायवीय प्रणालियाँ भी शामिल हैं। न्यूमेटिक्स गति उत्पन्न करने के लिए संपीड़ित वायु का उपयोग बल के रूप में करता है।

इस पाठ में आप निम्नलिखित विषयों के बारे में जानेंगे: 

• वर्कसेल में वस्तुओं के प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए विभिन्न यांत्रिक समाधान
• रेखीय और घूर्णी गति के बीच का अंतर 
• औद्योगिक परिवेश में वायवीय प्रणालियों के लाभ
• न्यूमेटिक्स के औद्योगिक अनुप्रयोग

नीचे दिए गए वीडियो में, असेंबली लाइन पर वायवीय घटक एक उत्पाद के पुर्जों का निर्माण करते हैं। 

वर्कसेल के भीतर सामग्रियों के प्रवाह को नियंत्रित करना

पिछली इकाई में, आपने कन्वेयर का उपयोग करके वर्कसेल के माध्यम से एक वस्तु को स्थानांतरित किया था। आपने कन्वेयर को अधिक कुशलता से चलाकर प्रक्रिया को अनुकूलित करने का तरीका खोज निकाला। यह एक वस्तु को एक स्थान पर स्थानांतरित करने का एक सफल तरीका था। लेकिन, सिस्टम में एक साथ कई वस्तुओं को स्थानांतरित करने के लिए यह कैसे काम करेगा? यदि उन वस्तुओं को अलग-अलग स्थानों पर ले जाने की आवश्यकता हो तो क्या होगा? आपको यह नियंत्रित करने में सक्षम होना होगा कि वस्तुएं कन्वेयर सिस्टम में कैसे प्रवेश करती हैं, ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि सामग्री उचित दर पर प्रवेश करे। आपको वस्तुओं को अलग-अलग दिशाओं में भेजने के लिए उन्हें मोड़ने में भी सक्षम होना होगा। इसके लिए अन्य प्रणालियों को कन्वेयर के साथ मिलकर काम करने की आवश्यकता होगी।

आइए एक ऐसे कारखाने की कल्पना करें जहां एक वर्कसेल का उपयोग शिपिंग के लिए सामग्रियों को पैक करने और छांटने के लिए किया जाता है। अलग-अलग वस्तुएं कन्वेयर के साथ चलती हैं, और उन्हें अलग-अलग स्थानों पर निर्देशित करने की आवश्यकता होती है। सामग्रियों को सबसे पहले सिस्टम में इस तरह से दर्ज किया जाना चाहिए जिससे उन्हें सफलतापूर्वक छांटा जा सके। इसके बाद उन्हें प्रभावी ढंग से अलग-अलग रास्तों पर मोड़ना होगा। ऐसे कई अलग-अलग यांत्रिक समाधान हैं जो सामग्रियों के प्रवाह को नियंत्रित करने में मदद कर सकते हैं।

कई रोबोटिक भुजाओं का उपयोग करना

इससे पहले, आपने 6-एक्सिस रोबोटिक आर्म का उपयोग करके वस्तुओं को उठाया और उन्हें पैलेट पर रखा है। एक रोबोटिक भुजा वस्तुओं को बार-बार स्थानांतरित कर सकती है, इसलिए यह वस्तुओं को उठाने और उन्हें कन्वेयर सिस्टम में रखने के लिए उपयोगी हो सकती है। एक रोबोटिक भुजा किसी वस्तु को एक विशिष्ट स्थान से उठाकर दूसरे कन्वेयर पर ले जा सकती है। हालांकि, इसका मतलब यह है कि आपको कार्यक्षेत्र में हर संभव प्रवेश और निकास बिंदु पर एक रोबोटिक आर्म की आवश्यकता होगी। हालांकि यह कारगर हो सकता है, लेकिन यह बहुत महंगा और संभावित रूप से खतरनाक भी है। कई रोबोटिक भुजाओं का उपयोग करने के लिए बड़ी मात्रा में उपकरणों को एक छोटे से स्थान में रखना होगा, जिससे एक असुरक्षित वातावरण बन सकता है।

साथ ही यह भी एक सवाल है कि क्या रोबोटिक आर्म इस कार्य के लिए सही उपकरण है। रोबोटिक भुजाएं कई तरह से गति करने में सक्षम होती हैं, जो उन्हें बहुमुखी और उठाने और रखने के कार्यों के लिए उपयोग में आसान बनाती हैं। हालांकि, कन्वेयर पर वस्तुओं को रखना और उतारना, या वस्तुओं को पैकेजों में रखना जैसी स्थितियां अक्सर सरल गतिविधियों को दोहराती हैं और उन्हें प्रभावी ढंग से पूरा करने के लिए पूरी तरह से लचीले रोबोटिक हाथ की आवश्यकता नहीं होती है। किसी वर्कसेल के भीतर सामग्रियों के प्रवाह को नियंत्रित करने के बारे में सोचते समय, प्रत्येक प्रवेश या निकास बिंदु पर आवश्यक आवागमन के प्रकार पर विचार करना महत्वपूर्ण है। 

रेखीय बनाम घूर्णी गति

एक कन्वेयर से दूसरे कन्वेयर पर पैकेज को स्थानांतरित करने जैसे दोहराव वाले कार्यों में अक्सर सरल गतिविधियाँ शामिल होती हैं, जैसे ऊपर और नीचे जाना, आगे और पीछे जाना, या एक निश्चित मात्रा में मुड़ना। किसी कार्य को पूरा करने के लिए आवश्यक गति के प्रकार को जानने से आपको उपयुक्त समाधान चुनने में मदद मिल सकती है। आइए इन दो प्रकार की गति के बारे में थोड़ा और विस्तार से विचार करें। 

एकाधिक मोटरों का उपयोग करना

जब किसी वस्तु को केवल एक प्रकार की गति का उपयोग करके स्थानांतरित करने के बारे में सोचा जाता है, तो मोटर एक व्यवहार्य समाधान प्रतीत होता है। आपके सीटीई वर्कसेल पर, मोटरें घूमती हैं, और घूर्णी गति का उपयोग करके कन्वेयर को आगे बढ़ाती हैं। आइए इस बात पर विचार करें कि क्या अधिक मोटरें जोड़ने से कन्वेयर पर वस्तुओं के प्रवेश या निकास को नियंत्रित करने के कार्य में मदद मिल सकती है। 

किसी वस्तु को एक कन्वेयर से दूसरे कन्वेयर पर ले जाने के लिए, एक मोटर का उपयोग डायवर्टर को घुमाकर मार्ग को खोलने या अवरुद्ध करने के लिए किया जा सकता है। जिस प्रकार गेट का आर्म ऊपर और नीचे घूमकर किसी कार को रोकता है या सड़क पर यातायात के प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए गेट खोलता है, उसी प्रकार एक मोटर का उपयोग डायवर्टर को चलाने के लिए किया जा सकता है।

हालांकि इससे काम पूरा हो सकता है, लेकिन मोटरें बहुत अधिक जगह घेरती हैं। अतिरिक्त मोटरों के लिए जगह बनाने से कन्वेयर और वर्कसेल के अन्य घटकों में बाधा आ सकती है, जिससे फिर से एक संभावित खतरनाक कार्य वातावरण बन सकता है। मोटरों को अलग-अलग दूरी पर लगाने से वर्कसेल के लिए अधिक जगह की आवश्यकता हो सकती है, और यह बहुत महंगा हो सकता है। यदि किसी डायवर्टर को केवल सीधी रेखा में ऊपर या नीचे उठाने की आवश्यकता है, तो रैखिक गति का उपयोग करने वाला समाधान बेहतर विकल्प हो सकता है।

द्रव प्रणालियाँ

द्रव प्रणालियाँ कार्य करने के लिए द्रवों (तरल या गैस) का उपयोग करती हैं। द्रव प्रणालियों को मोटे तौर पर दो मुख्य प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है: हाइड्रोलिक्स और न्यूमेटिक्स। ये प्रणालियाँ तरल पदार्थों को गतिमान करने, नियंत्रित करने और उनमें हेरफेर करने के लिए द्रव गतिकी और यांत्रिकी के सिद्धांतों का लाभ उठाती हैं, जिससे यांत्रिक ऊर्जा उत्पन्न होती है। हाइड्रोलिक्स और न्यूमेटिक्स, सिलेंडर के भीतर पिस्टन को गति देने के लिए दबावयुक्त तरल पदार्थों (हाइड्रोलिक्स में तरल पदार्थ, न्यूमेटिक्स में गैसें) का उपयोग करके रैखिक गति उत्पन्न करते हैं। इस गति को वाल्वों द्वारा नियंत्रित किया जाता है जो द्रव के प्रवाह को निर्देशित करते हैं, जिससे सटीक और शक्तिशाली रेखीय गति संभव हो पाती है।

उच्च बल और सटीक नियंत्रण वाले परिदृश्यों में उत्कृष्ट प्रदर्शन करते हैं, जिससे वे भारी मशीनरी और औद्योगिक अनुप्रयोगों में अपरिहार्य बन जाते हैं। इनका उपयोग अक्सर उत्खनन मशीनों, बुलडोजरों और बैकहो जैसी भारी निर्माण मशीनों पर उनके आर्म, बकेट और अटैचमेंट को संचालित करने के लिए किया जाता है। हाइड्रोलिक प्रणालियों की उच्च दबाव क्षमता उन्हें बड़े भार को उठाने और स्थानांतरित करने के लिए, और कंक्रीट डालने और मिलाने जैसे भारी सामग्रियों के परिवहन के लिए आदर्श बनाती है।

ओर, न्यूमेटिक्सविनिर्माण और रोजमर्रा के अनुप्रयोगों में तीव्र, सुरक्षित और लागत प्रभावी संचालन के लिए आदर्श हैं। इनका उपयोग दंत चिकित्सकों की कुर्सियों और ट्रक के एयर ब्रेक से लेकर पैकेजिंग लाइनों और स्वचालित कारखानों में अन्य उपकरणों तक हर चीज में किया जाता है। न्यूमेटिक सिस्टम जैकहैमर, नेल गन और ड्रिल जैसे हल्के उपकरणों के लिए आदर्श हैं। कई वायवीय उपकरणों की वायु-संचालित प्रकृति उन्हें पोर्टेबल और संचालित करने में आसान बनाती है।

हाइड्रोलिक्स और न्यूमेटिक्स के बीच प्रमुख अंतर 

हाइड्रोलिक या न्यूमेटिक सिस्टम में से किसी एक को चुनते समय, कार्य के आकार और पैमाने पर विचार करना महत्वपूर्ण है। हाइड्रोलिक्स को बड़े पैमाने पर, भारी वस्तुओं के लिए डिज़ाइन किया गया है जिन्हें नियंत्रित करने के लिए बहुत अधिक बल की आवश्यकता होती है। डायवर्टर को हिलाने या किसी वस्तु को कन्वेयर बेल्ट पर धकेलने जैसे छोटे, त्वरित और दोहराए जाने योग्य कार्यों के लिए, न्यूमेटिक्स एक प्रभावी और कुशल समाधान है।

न्यूमेटिक सिस्टम के फायदे

इस इकाई के दौरान आप वायवीय प्रणालियों के घटकों और गति उत्पन्न करने के लिए उनके कार्य करने के तरीके के बारे में जानेंगे। सिस्टम के काम करने के तरीके को समझने से पहले, आइए देखें कि कई स्थितियों में न्यूमेटिक सिस्टम क्यों फायदेमंद होते हैं। औद्योगिक और कारखाना स्वचालन में न्यूमेटिक्स का व्यापक रूप से उपयोग किए जाने के कई कारण हैं। 

• दक्षता और गति 
  • संपीड़ित वायु प्रवाह की उच्च गति के कारण वायवीय प्रणालियाँ तीव्र गति प्राप्त कर सकती हैं, जो उन्हें उन कार्यों के लिए उपयुक्त बनाती है जिनमें तीव्र और दोहराव वाली क्रियाओं की आवश्यकता होती है। इससे विनिर्माण प्रक्रियाओं में उच्च उत्पादकता प्राप्त होती है, क्योंकि कम समय में अधिक सामग्रियों को संसाधित किया जा सकता है। 
• सरलता और विश्वसनीयता 
  • अन्य विद्युत प्रणालियों की तुलना में वायवीय प्रणालियों में कम गतिशील पुर्जे हो सकते हैं, जिससे उन्हें डिजाइन करना, रखरखाव करना और मरम्मत करना सरल हो जाता है। इससे समय के साथ न्यूमेटिक सिस्टम अधिक विश्वसनीय हो जाता है और उपकरण के जीवनकाल के दौरान रखरखाव के कारण कम डाउनटाइम की आवश्यकता होती है।
• लागत प्रभावशीलता
  • न्यूमेटिक कंपोनेंट्स और सिस्टम आमतौर पर हाइड्रोलिक या इलेक्ट्रिकल सिस्टम की तुलना में कम महंगे होते हैं, चाहे वह शुरुआती लागत हो या चल रही परिचालन लागत। 
• सुरक्षा
  • चूंकि वायवीय प्रणालियाँ हवा का उपयोग करती हैं, इसलिए वे हाइड्रोलिक्स जैसी अन्य प्रणालियों की तुलना में एक सुरक्षित विकल्प हैं, क्योंकि हवा को सुरक्षित रूप से बाहर निकाला जा सकता है और खतरनाक वातावरण में संदूषण या आग का खतरा नहीं होता है।
• शक्ति और लचीलापन
  • न्यूमेटिक्स अपने आकार और वजन के सापेक्ष काफी मात्रा में बल उत्पन्न कर सकते हैं, जिससे वे बहुमुखी बन जाते हैं, और विभिन्न अनुप्रयोगों और कार्यों के अनुरूप आसानी से स्केल किए जा सकते हैं। 
• पर्यावरणीय लाभ
  • न्यूमेटिक सिस्टम में हवा का उपयोग माध्यम के रूप में किया जाता है, जो आसानी से उपलब्ध होती है और पर्यावरण को प्रदूषित नहीं करती है। यह खाद्य और फार्मास्यूटिकल्स जैसे उद्योगों में विशेष रूप से फायदेमंद है, जहां स्वच्छ वातावरण महत्वपूर्ण है।

न्यूमेटिक्स के औद्योगिक अनुप्रयोग

सामग्रियों को ऐसे तंत्रों के माध्यम से नियंत्रित करने की क्षमता, जो लागत प्रभावी, सुरक्षित और पर्यावरण के अनुकूल तरीके से दोहरावदार, तीव्र और सटीक गति करते हैं, ने न्यूमेटिक्स को विनिर्माण और औद्योगिक स्वचालन में एक मुख्य आधार बना दिया है। न्यूमेटिक सिस्टम का उपयोग कई कार्यों को करने के लिए किया जाता है, जिनमें शामिल हैं: 

• सामग्री हैंडलिंग- वर्कसेल में अन्य प्रणालियों, जैसे कन्वेयर, के साथ मिलकर न्यूमेटिक्स का उपयोग वस्तुओं को मोड़ने और सामग्रियों के प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है।
• क्लैम्पिंग और होल्डिंग- वायवीय क्लैम्प और ग्रिपर मशीनिंग या असेंबली प्रक्रियाओं के दौरान पुर्जों को सुरक्षित रूप से अपनी जगह पर पकड़ सकते हैं।
• - पैकेजिंग मशीनरी में उत्पादों को जल्दी और कुशलता से सील करने, काटने और लेबल लगाने के लिए वायवीय प्रणालियों का उपयोग किया जाता है। 
• उपकरण संचालन- ड्रिल, ग्राइंडर और रिंच जैसे वायवीय उपकरण, अपनी विश्वसनीयता और उपयोग में आसानी के कारण असेंबली लाइनों में अक्सर उपयोग किए जाते हैं। 

न्यूमेटिक्स औद्योगिक स्वचालन का एक आधार स्तंभ है और आधुनिक विनिर्माण प्रक्रियाओं की दक्षता और प्रभावशीलता में योगदान देता है। औद्योगिक स्वचालन में न्यूमेटिक्स के उपयोग को देखने के लिए नीचे दिया गया वीडियो देखें।

अपनी समझ की जाँच करें 

अगला पाठ शुरू करने से पहले, यह सुनिश्चित कर लें कि आपने इस पाठ की अवधारणाओं को समझ लिया है। इसके लिए नीचे दिए गए दस्तावेज़ में दिए गए प्रश्नों के उत्तर अपनी इंजीनियरिंग नोटबुक में लिखें।

अपनी समझ की जाँच करें प्रश्न > (गूगल डॉक / .docx / .pdf)

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