मोशन सिस्टम डिज़ाइन का विशिष्ट विन्यास

रैखिक गति कई चलती मशीनों के लिए केंद्रीय है, और रैखिक मोटर्स की प्रत्यक्ष-ड्राइव प्रकृति इन अनुप्रयोगों में समग्र मशीन डिजाइन को सरल बना सकती है। अन्य लाभों में बेहतर कठोरता शामिल है, क्योंकि रैखिक मोटर्स सीधे लोड पर तय की जाती हैं।

इन मोटरों (और उनके लिए आवश्यक परिधीय घटकों) को एकीकृत करना कठिन लग सकता है, लेकिन इस प्रक्रिया को पांच सरल चरणों में विभाजित किया जा सकता है। इस चरण-दर-चरण प्रक्रिया का पालन करने से मशीन और रोबोट बिल्डरों को बिना किसी अतिरिक्त प्रयास या जटिलता के रैखिक-मोटर लाभ प्राप्त करने की अनुमति मिलती है।

1. मोटर प्रकार निर्धारित करें: आयरन कोर बनाम आयरन रहित

पहला कदम उपलब्ध प्रकारों में से रैखिक मोटर का चयन करना है।

आयरन-कोर मोटर्स: आयरन-कोर मोटर्स सबसे आम हैं, और सामान्य स्वचालन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं। आयरन-कोर इस मोटर के कॉइल निर्माण को संदर्भित करता है, जिसमें आयरन-कोर लेमिनेशन होते हैं। एक विशिष्ट विन्यास में एक तरफा स्थिर चुंबक ट्रैक और एक चलती मोटर कॉइल या फोर्सर होता है। लौह कोर उत्पन्न थ्रस्ट बल को अधिकतम करता है, और कुंडल और चुंबक के बीच एक चुंबकीय आकर्षण बल बनाता है।

इस चुंबकीय आकर्षण बल का उपयोग रैखिक गति बीयरिंगों को प्रीलोड करके रैखिक मार्गदर्शन प्रणाली की कठोरता को प्रभावी ढंग से बढ़ाने के लिए किया जा सकता है। चुंबकीय प्रीलोडिंग मंदी और निपटान में सुधार करके सिस्टम की आवृत्ति प्रतिक्रिया को भी बढ़ावा दे सकती है।

दूसरी ओर, सहायक सदस्यों और रैखिक बीयरिंगों से बढ़ी हुई भार क्षमता द्वारा आकर्षण बल को उचित रूप से समर्थित किया जाना चाहिए। इससे मशीन की यांत्रिक डिज़ाइन स्वतंत्रता ख़राब हो सकती है।

दूसरे आयरन-कोर लीनियर-मोटर कॉन्फ़िगरेशन में चलती कुंडली के दोनों ओर स्थिर चुंबक ट्रैक की एक जोड़ी होती है। यह पेटेंट निर्माण प्रति क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र में उच्चतम बल प्रदान करते हुए चुंबकीय आकर्षण के प्रभावों को नकारता है। संतुलित डिज़ाइन असर भार को कम करता है, जिससे छोटे रैखिक गति बीयरिंगों का उपयोग करने और असर शोर को कम करने की अनुमति मिलती है।

मोशनसिस्टमडिज़ाइन कॉम मोटर्स ड्राइव्स 0111 लाभआयरनलेस मोटर्स: आयरनलेस लीनियर मोटर्स भी मौजूद हैं; इन मोटरों की कुंडलियों में कोई लोहा नहीं है, इसलिए मोटर सदस्यों के बीच कोई आकर्षण नहीं है।

सबसे आम आयरन रहित प्रकार यू चैनल है: दो चुंबकीय ट्रैक एक चैनल बनाने के लिए जुड़ते हैं जिसमें मोटर कॉइल (या फोर्सर) चलती है। यह मोटर कम वेग तरंग और उच्च त्वरण की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है। लौह रहित निर्माण की शून्य-आकर्षण बल और शून्य-कॉगिंग प्रकृति टॉर्क तरंग को कम करती है; त्वरण बढ़ जाता है क्योंकि कुंडल अपेक्षाकृत हल्का होता है।

दूसरा लौह रहित विन्यास एक सिलेंडर के रूप में है। मैग्नेट को स्टेनलेस स्टील ट्यूब के अंदर रखा जाता है, और मोटर कॉइल सिलेंडर के चारों ओर घूमती है। बॉलस्क्रू को प्रतिस्थापित करते समय यह कॉन्फ़िगरेशन उपयुक्त है, क्योंकि यह लगभग एक ही लिफाफे में बहुत अधिक गति और स्थिति सटीकता पैदा करता है।

कुंडल का आकार और ट्रैक की लंबाई

कॉन्फ़िगरेशन से कोई फर्क नहीं पड़ता, सभी लीनियर-मोटर कॉइल का आकार अनुप्रयोग आवश्यकताओं के अनुसार होना चाहिए: लागू लोड, लक्ष्य चाल प्रोफ़ाइल, कर्तव्य चक्र, सटीकता, परिशुद्धता, सेवा जीवन और ऑपरेटिंग वातावरण। टिप: किसी विशेष एप्लिकेशन के लिए सर्वोत्तम मोटर प्रकार और आकार का चयन करने के लिए लीनियर-मोटर निर्माताओं और साइज़िंग सॉफ़्टवेयर (जो अक्सर मुफ़्त होता है) से तकनीकी सहायता प्राप्त करें।

चुंबक ट्रैक अनुभाग कई लंबाई में पेश किए जाते हैं और लक्ष्य यात्रा लंबाई प्राप्त करने के लिए इन्हें अंत-से-अंत तक जोड़ा जा सकता है, कुल चुंबक लंबाई वस्तुतः असीमित होती है। डिज़ाइन को सरल बनाने और लागत कम करने के लिए, निर्माता से उपलब्ध सबसे लंबी लंबाई वाले चुंबक ट्रैक अनुभागों का उपयोग करना सबसे अच्छा है।

2. एक एनकोडर पर निर्णय लें

रैखिक मोटर प्रणाली को डिज़ाइन करते समय दूसरा चरण रैखिक एनकोडर का चयन है। ऑप्टिकल या मैग्नेटिक रीड हेड सेंसर वाले वृद्धिशील रैखिक एनकोडर सबसे आम हैं। एप्लिकेशन के लिए आवश्यक रिज़ॉल्यूशन और सटीकता के साथ एक एनकोडर चुनें, और एक ऐसा एन्कोडर चुनें जो मशीन वातावरण के लिए उपयुक्त हो।

एनकोडर फीडबैक आमतौर पर साइनसॉइडल एनालॉग या डिजिटल पल्स ट्रेन के माध्यम से सर्वो एम्पलीफायर को वापस भेजा जाता है। एक अन्य विकल्प हाई-स्पीड सीरियल एनकोडर फीडबैक है - जो उच्च डेटा दर, उच्च बिट रिज़ॉल्यूशन, अधिक शोर प्रतिरक्षा, लंबी केबल लंबाई और व्यापक अलार्म जानकारी प्रदान करता है।

सीरियल संचार दो तरह से जुड़ते हैं।

एम्पलीफायर और एनकोडर के बीच सीधा संचार एम्पलीफायर के साथ संगत सीरियल एनकोडर प्रोटोकॉल वाले एनकोडर के साथ संभव है।

जहां एनकोडर में कोई सीरियल आउटपुट नहीं है (या जहां सीरियल आउटपुट प्रोटोकॉल एम्पलीफायर के साथ असंगत है) वहां सीरियल कनवर्टर मॉड्यूल का उपयोग किया जा सकता है। इस मामले में, मॉड्यूल हॉल सेंसर सिग्नल के साथ एनकोडर से एक एनालॉग सिग्नल स्वीकार करता है, एनालॉग सिग्नल को उप-विभाजित करता है, और इस सिग्नल डेटा को क्रमिक रूप से सर्वो एम्पलीफायर तक पहुंचाता है। हॉल सेंसर डेटा का उपयोग पावरअप में और एनकोडर फीडबैक को सत्यापित करने के लिए किया जाता है।

कई लीनियर एनकोडर निर्माता अब पूर्ण लीनियर एनकोडर पेश करते हैं जो विभिन्न प्रकार के सीरियल संचार प्रोटोकॉल का समर्थन करते हैं, जिसमें तृतीय-पक्ष एम्पलीफायर निर्माताओं के मालिकाना प्रोटोकॉल भी शामिल हैं।

3. एम्पलीफायर चुनें

डिज़ाइन प्रक्रिया में तीसरा चरण सर्वो एम्पलीफायर का चयन है। मोटर के आधार पर एम्पलीफायर का आकार सही होना चाहिए।

प्लग एंड प्ले एक ऐसी सुविधा है जो केवल उन आपूर्तिकर्ताओं द्वारा पेश की जा सकती है जो सर्वोमोटर और एम्पलीफायर दोनों बनाते हैं। कुछ आपूर्तिकर्ता स्टार्टअप समय को कम करने और उचित कॉन्फ़िगरेशन सुनिश्चित करने के लिए प्लग एंड प्ले प्रदान करते हैं।

कुछ सर्वो एम्पलीफायरों में स्वचालित मोटर पहचान और एक ट्यूनिंग-रहित मोड की सुविधा होती है, जो सर्वो सिस्टम को ट्यून करने की आवश्यकता को खत्म कर देती है। इस सॉफ़्टवेयर के साथ, मोटर विनिर्देश (अधिभार विशेषताओं सहित) स्वचालित रूप से पावरअप पर मोटर से सर्वो एम्पलीफायर पर अपलोड हो जाते हैं। यह मोटर विनिर्देशों को इनपुट करते समय संभावित उपयोगकर्ता त्रुटि को दूर करता है, मोटर रनवे और चरणबद्ध त्रुटियों के जोखिम को लगभग समाप्त कर देता है।

4. समर्थन सदस्यों और बियरिंग्स का चयन करें

रैखिक मोटर सिस्टम डिज़ाइन को पूरा करने के लिए दो अंतिम डिज़ाइन चरण एक साथ चलते हैं: चौथा चरण एक रैखिक गति असर प्रणाली का चयन करना है, और पाँचवाँ चरण समर्थन सदस्यों को डिज़ाइन करना है।

अधिकांश रैखिक मोटर असेंबलियों में दो महत्वपूर्ण संरेखण होते हैं: कॉइल और चुंबक ट्रैक के बीच मोटर-से-चुंबक अंतर दूरी, और एनकोडर रीड हेड और रैखिक पैमाने के बीच अंतर दूरी। संलग्न रैखिक एनकोडर का चयन करते समय बाद वाला मानदंड समाप्त हो जाता है।

सुझावों:

रैखिक गति बीयरिंगों को अंतराल सहनशीलता को पूरा करने के लिए पर्याप्त सटीकता प्रदान करनी चाहिए, जबकि समर्थन सदस्यों को घटकों को उचित रूप से स्थान देने और रैखिक बीयरिंग और एनकोडर की समानता आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए।

एक बार जब ये मानदंड पूरे हो जाते हैं, तो बीयरिंग और सहायक सदस्यों का चयन और डिज़ाइन अंततः मशीन की प्रदर्शन आवश्यकताओं पर निर्भर करता है। उच्च सटीकता और परिशुद्धता की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों को उच्च रिज़ॉल्यूशन और उच्च सटीकता एनकोडर, साथ ही उच्च सटीकता वाले रैखिक बीयरिंग की आवश्यकता होती है।

इन बीयरिंगों को आकार देते समय, पेलोड और आयरन-कोर रैखिक मोटर्स से जुड़े चुंबकीय आकर्षक बलों को ध्यान में रखें। कई मामलों में, रैखिक बीयरिंग और चुंबक ट्रैक के सहायक सदस्य मशीन फ्रेम के अभिन्न अंग हो सकते हैं।