लीनियर एक्चुएटर एक स्व-सहायक संरचनात्मक प्रणाली है जो वृत्ताकार गति को रेखीय गति में परिवर्तित करने में सक्षम है। यह गति एक मोटर द्वारा उत्पन्न होती है और अक्ष के अनुदिश बल लगाती है। इस प्रकार, लीनियर एक्चुएटर पारंपरिक विद्युत मोटरों से भिन्न प्रकार से कार्य करते हैं, जो वृत्ताकार गति में कार्य करती हैं।

लीनियर एक्चुएटर क्या है, यह समझना इसके विविध अनुप्रयोगों को समझने के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है। लीनियर एक्चुएटर भार को धकेलने, खींचने, उठाने, नीचे करने या झुकाने जैसी गतिविधियों को उत्पन्न करने में बहुत सहायक होता है।

विभिन्न कार्यों को पूरा करने के कारण, रैखिक एक्चुएटर्स कई प्रकार के होते हैं। जैसा कि आप समझ सकते हैं, सभी रैखिक एक्चुएटर्स का उद्देश्य एक जैसा नहीं होता। रैखिक एक्चुएटर क्या है और इसकी कार्यप्रणाली को बेहतर ढंग से समझने के लिए, आइए इन उपकरणों के कुछ सामान्य अनुप्रयोगों पर नज़र डालें।

लीनियर एक्चुएटर का उपयोग किसलिए किया जाता है?

सभी प्रकार के लीनियर एक्चुएटर एक जैसे नहीं होते, लेकिन वे शक्ति के साथ समान रैखिक गति उत्पन्न करते हैं। एक ओर, लीनियर एक्चुएटर वस्तुओं को सीधी रेखा में गति प्रदान करते हैं। लेकिन इससे भी आगे, वे इस गति को सटीकता और तीव्र गति के साथ पूरा करते हैं।

एक लीनियर ड्राइव सिस्टम घूर्णी गति को रेखीय गति में परिवर्तित करता है, जिससे विशिष्ट कार्यों और समग्र उत्पादन के लिए उच्च स्तर की दक्षता प्राप्त होती है। हालांकि, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि एक लीनियर ड्राइव सिस्टम के भीतर विभिन्न प्रकार के लीनियर एक्चुएटर्स आवश्यकताओं के अनुसार दूसरों की तुलना में अधिक उपयुक्त हो सकते हैं।

सबसे उपयुक्त विकल्प आपकी विशिष्ट प्रक्रियाओं और स्थानांतरित किए जाने वाले पदार्थों पर निर्भर करता है। आपके लीनियर ड्राइव सिस्टम की आवश्यकताओं की बारीकियों को समझना आपके अनुप्रयोग के लिए सबसे उपयुक्त एक्चुएटर का चयन करने के लिए महत्वपूर्ण है।

परिशुद्ध रैखिक एक्चुएटर्स का सबसे सामान्य उपयोग उन्हें बहु-अक्षीय कार्टेशियन रोबोट प्रणालियों के साथ संयोजित करना है। मशीनों के अभिन्न घटकों के रूप में इनका उपयोग भी लोकप्रिय है।

मुख्य क्षेत्र:

कई उद्योगों में इलेक्ट्रिक लीनियर एक्चुएटर का उपयोग किया जा सकता है। चाहे आपका छोटा व्यवसाय हो या आप प्रतिदिन बड़ी मात्रा में सामग्री का परिवहन करते हों, कहने का तात्पर्य यह है कि आपका व्यवसाय चाहे जैसा भी हो, आपके लिए उपयुक्त लीनियर एक्चुएटर उपलब्ध है।

इसलिए, नीचे दी गई सूची किसी भी तरह से सभी क्षेत्रों की पूरी सूची नहीं है, बल्कि केवल कुछ सामान्य उदाहरण हैं। यह स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है कि नियंत्रित और सटीक रैखिक गति से इन क्षेत्रों को क्यों लाभ होता है।

1. औद्योगिक स्वचालन
2. उत्पादन प्रक्रियाओं में सर्वो और पिक-एंड-प्लेस सिस्टम
3. असेंबली
4. पैकेजिंग और पैलेटाइजेशन

 

दरअसल, ज़रा ऐसे अनुप्रयोगों के बारे में सोचिए जैसे कि

1. लेजर या प्लाज्मा कटिंग मशीनें
2. मशीनीकृत पुर्जों को लोड करना और अनलोड करना
3. उत्पादन लाइन में मशीनिंग केंद्रों को फीड करना
4. या औद्योगिक मानवाकार रोबोट को उसकी कार्यक्षेत्र सीमा बढ़ाने के लिए एक अतिरिक्त बाहरी अक्ष के साथ स्थानांतरित करना।

इन सभी अनुप्रयोगों में एक या अधिक लीनियर एक्चुएटर का उपयोग होता है। उपयोग किए जाने वाले लीनियर एक्चुएटर का प्रकार कई कारकों पर निर्भर करता है, जैसे: परिशुद्धता, भार क्षमता और गति। कुल मिलाकर, आमतौर पर गति संचरण का प्रकार ही अंतर पैदा करता है।

गति संचरण के तीन मुख्य प्रकार हैं:बेल्ट / रैक और पिनियन / स्क्रू.

आप यह कैसे सुनिश्चित कर सकते हैं कि आप सही एक्चुएटर का चयन करें? किसी नए एप्लिकेशन पर काम कर रहे औद्योगिक डिजाइनर को किन कारकों पर विचार करना होता है?

रेखीय गति समाधानों की बात करते समय, सही दृष्टिकोण से समस्या पर विचार करना महत्वपूर्ण है। विशेष रूप से, इसका अर्थ है संबंधित अनुप्रयोग। रेखीय एक्चुएटर के प्रकार का निर्णय लेते समय यह हमेशा सर्वोपरि होता है।

प्रेसिजन लीनियर एक्चुएटर का चयन करते समय, परिणामों और प्रदर्शन के संबंध में अपनी अपेक्षाओं को स्पष्ट रूप से परिभाषित करना अत्यंत महत्वपूर्ण है। यह विस्तृत विश्लेषण आपको अपने प्रेसिजन लीनियर एक्चुएटर को अपनी सटीक आवश्यकताओं के अनुरूप बनाने में मदद करेगा।

इन सभी कारकों पर पूरी तरह से विचार करके, आप न केवल अपनी जरूरत के अनुसार सटीक लीनियर एक्चुएटर के प्रकार की पहचान करने में बेहतर रूप से सक्षम होंगे, बल्कि उन विशिष्ट विशेषताओं को भी पहचान पाएंगे जो आपके अनुप्रयोग में इष्टतम प्रदर्शन सुनिश्चित करेंगी।

इस सावधानीपूर्वक चयन प्रक्रिया से यह सुनिश्चित होता है कि आपके द्वारा चुना गया सटीक लीनियर एक्चुएटर उच्चतम स्तर की सटीकता और विश्वसनीयता के साथ आपकी विशिष्ट आवश्यकताओं को पूरा करेगा।

इसलिए, आवश्यक गतिकी, स्ट्रोक की लंबाई और सटीकता पर विचार करके शुरुआत करना उचित होगा। आइए इन पर विस्तार से चर्चा करें।

उच्च गतिशीलता

औद्योगिक डिजाइन के कई क्षेत्रों में, डिजाइनर की मांगों में अक्सर गति शामिल होती है। इनमें आम तौर पर चक्र समय को कम करना भी शामिल होता है। इसका एक अच्छा उदाहरण पैकेजिंग उद्योग है। आखिरकार, पैकेजिंग जितनी सटीक और तेज होगी, पैकेज उतनी ही जल्दी बाजार से बाहर भेजे जाएंगे।

इसलिए, यह कोई आश्चर्य की बात नहीं है कि समाधान को परिभाषित करते समय उच्च गतिशीलता आमतौर पर प्रारंभिक बिंदु होती है।

उच्च गतिशीलता के मामले में बेल्ट ड्राइव अक्सर आदर्श समाधान होते हैं, यह देखते हुए कि:

1. ये 10-12 मीटर तक के स्ट्रोक पर 50 मीटर/सेकंड² तक के त्वरण और 5 मीटर/सेकंड तक की गति की अनुमति देते हैं।
2. बेल्ट-चालित अक्षों वाला एक XYZ पोर्टल अत्यंत कम भार से लेकर लगभग 200 किलोग्राम तक के भार को संभालने में सक्षम है।
3. स्नेहन के प्रकार के अनुसार, ये प्रणालियाँ विशेष रूप से लंबे रखरखाव अंतराल प्रदान कर सकती हैं, जिससे उत्पादन की निरंतरता सुनिश्चित होती है।

कई बार 10-12 मीटर से अधिक लंबे स्ट्रोक पर उच्च गतिशीलता की आवश्यकता होती है। ऐसे मामलों में, रैक और पिनियन ड्राइव वाले एक्चुएटर एक उत्कृष्ट समाधान साबित होते हैं। इसका कारण यह है कि ये लीनियर एक्चुएटर 10 मीटर/सेकंड² तक त्वरण और 3.5 मीटर/सेकंड तक गति प्रदान करते हैं। और यह सब संभावित रूप से अनंत स्ट्रोक पर संभव है।

रैक और पिनियन एक्चुएटर मॉडल पहिए और धुरी की अवधारणा को लागू करते हैं। विशेष रूप से, एक घूमता हुआ पहिया एक केबल, चेन या बेल्ट को घुमाकर रैखिक गति उत्पन्न करता है।

किसी अन्य प्रकार के एक्चुएटर का चुनाव करने से समान परिणाम की गारंटी नहीं मिलेगी। उदाहरण के लिए, स्क्रू सिस्टम, जो निस्संदेह अधिक सटीक होता है, निश्चित रूप से बहुत धीमा होगा। ऐसे एक्चुएटर से आप इतने लंबे स्ट्रोक को संभाल नहीं पाएंगे।

स्क्रू एक्चुएटर एक बेहद आम उपकरण है, जो स्क्रू को घुमाकर उसे आगे बढ़ाता है। हालांकि, इसकी गति की सीमाएं अलग-अलग परिस्थितियों पर निर्भर करती हैं।

लंबे स्ट्रोक

कार्टेशियन रोबोटिक्स के विशिष्ट XYZ विन्यासों में रैखिक एक्चुएटर्स द्वारा निर्मित प्रणालियों में अक्सर लंबे स्ट्रोक होते हैं। यह पिक-एंड-प्लेस और फीडिंग मशीनिंग सेंटर्स जैसे अनुप्रयोगों में आम है। इन लंबी उत्पादन लाइनों के कारण, स्ट्रोक की लंबाई अक्सर दर्जनों मीटर तक पहुंच सकती है।

इसके अलावा, कई मामलों में, ये लंबे स्ट्रोक – जिनमें आमतौर पर Y अक्ष शामिल होता है – काफी भारी भार उठाने का काम करते हैं। कुछ मामलों में, भार का वजन सैकड़ों किलो तक हो सकता है। साथ ही, इन लंबे स्ट्रोक पर कई ऊर्ध्वाधर Z अक्ष स्वतंत्र रूप से कार्य करते हैं।

इस प्रकार के अनुप्रयोगों में, Y अक्ष के लिए सबसे अच्छा विकल्प रैक और पिनियन ड्राइव वाला एक्चुएटर होता है। इसके कई कारण हैं, जैसे:

1. रैक और पिनियन प्रणाली की कठोरता के कारण, वे संभावित रूप से असीमित स्ट्रोक पर काम कर सकते हैं। साथ ही, वे अपनी कठोरता, सटीकता और दक्षता को बनाए रखते हुए कार्य कर सकते हैं।
2. ड्राइव के भीतर, इंडक्शन-हार्डन्ड स्टील रैक वाले एक्चुएटर्स में झुके हुए दांत होते हैं। ये दांत रीसर्कुलेटिंग बॉल बेयरिंग रेल या प्रिज्मेटिक रेल के साथ स्लाइड करते हैं।
3. कई गाड़ियों को स्थापित करने का विकल्प, जिनमें से प्रत्येक में अपनी मोटर होती है, कई स्वतंत्र ऊर्ध्वाधर Z अक्षों की अनुमति देता है।

बेल्ट प्रणाली 10-12 मीटर तक के स्ट्रोक के लिए आदर्श है। हालांकि, बॉल स्क्रू एक्चुएटर्स (लंबे स्ट्रोक के मामले में) अपनी क्रिटिकल गति से सीमित होते हैं।

स्थिति निर्धारण दोहराव

दूसरी ओर, ऐसे भी समय होते हैं जब डिज़ाइनर को अधिकतम सटीकता की आवश्यकता होती है। ऐसा सूक्ष्म घटकों की असेंबली या चिकित्सा क्षेत्र के कुछ अनुप्रयोगों में हो सकता है। इन मामलों में, केवल एक ही स्पष्ट विकल्प है: बॉल स्क्रू ड्राइव के साथ रैखिक अक्ष।

इस दृष्टि से, पेंच-चालित रैखिक एक्चुएटर सर्वोत्तम प्रदर्शन प्रदान करते हैं। इसका मुख्य कारण यह है कि इनमें स्थिति निर्धारण की सटीकता ±5 μm तक होती है। बेल्ट-चालित या पेंच-चालित एक्चुएटर इस प्रदर्शन की बराबरी नहीं कर सकते। बेल्ट-चालित और पेंच-चालित दोनों रैखिक एक्चुएटर अधिकतम ±0.05 mm की स्थिति निर्धारण सटीकता प्राप्त करते हैं।