एक रैखिक एक्ट्यूएटर एक स्व-सहायक संरचनात्मक प्रणाली है जो वृत्ताकार गति को रैखिक गति में परिवर्तित करने में सक्षम है। यह गति एक मोटर द्वारा उत्पन्न होती है और गति (या बल) को एक अक्ष के अनुदिश भेजती है। इस प्रकार, रैखिक एक्ट्यूएटर पारंपरिक विद्युत मोटरों, जो वृत्ताकार गति में काम करती हैं, से भिन्न रूप से कार्य करते हैं।

रैखिक एक्ट्यूएटर क्या है, यह समझना इसके विविध अनुप्रयोगों को समझने के लिए महत्वपूर्ण है। एक रैखिक एक्ट्यूएटर भार को धकेलने, खींचने, ऊपर उठाने, नीचे करने या झुकाने जैसी गतियाँ उत्पन्न करने में बहुत मदद करता है।

उनके द्वारा किए जाने वाले कार्यों की विविधता के कारण, कई प्रकार के रैखिक एक्ट्यूएटर उपलब्ध हैं। जैसा कि आप उम्मीद कर सकते हैं, सभी रैखिक एक्ट्यूएटर एक ही उद्देश्य की पूर्ति नहीं करते हैं। रैखिक एक्ट्यूएटर क्या है और इसकी कार्यक्षमता को बेहतर ढंग से समझने के लिए, आइए इन उपकरणों के कुछ सामान्य अनुप्रयोगों पर नज़र डालें।

रैखिक एक्ट्यूएटर का उपयोग किस लिए किया जाता है?

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

एक रैखिक ड्राइव सिस्टम घूर्णी गति को रैखिक गति में परिवर्तित करता है, जिससे विशिष्ट कार्यों और समग्र उत्पादन के लिए दक्षता का एक प्रभावशाली स्तर उत्पन्न होता है। हालाँकि, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि एक रैखिक ड्राइव सिस्टम के भीतर विभिन्न प्रकार के रैखिक एक्ट्यूएटर दूसरों की तुलना में ज़रूरतों के लिए अधिक उपयुक्त हो सकते हैं।

सर्वोत्तम विकल्प आपकी विशिष्ट प्रक्रियाओं और आपके द्वारा स्थानांतरित की जाने वाली सामग्रियों पर निर्भर करता है। आपके अनुप्रयोग के लिए सबसे उपयुक्त एक्चुएटर चुनने के लिए, आपकी रैखिक ड्राइव प्रणाली की आवश्यकताओं की बारीकियों को समझना महत्वपूर्ण है।

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

मुख्य क्षेत्र:

ऐसे कई उद्योग हैं जो इलेक्ट्रिकल लीनियर एक्ट्यूएटर का इस्तेमाल कर सकते हैं। चाहे आपका काम छोटा हो या आप रोज़ाना काफ़ी मात्रा में सामान ढो रहे हों। मुद्दा यह है कि आपका काम चाहे जो भी हो, आपके लिए एक लीनियर एक्ट्यूएटर आदर्श है।

इसलिए, नीचे दी गई सूची किसी भी तरह से सेक्टरों की पूरी सूची नहीं है, बल्कि कुछ सामान्य उदाहरण मात्र हैं। यह स्पष्ट है कि नियंत्रित और सटीक रैखिक गति से इन सेक्टरों को क्या लाभ होता है।

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

 

वास्तव में, बस ऐसे अनुप्रयोगों के बारे में सोचो

1. लेजर या प्लाज्मा कटिंग मशीनें
2. मशीनी टुकड़ों की लोडिंग और अनलोडिंग
3. उत्पादन लाइन में फीडिंग मशीनिंग केंद्र
4. या किसी औद्योगिक मानवरूपी रोबोट को उसकी कार्य सीमा का विस्तार करने के लिए एक अतिरिक्त बाह्य अक्ष पर चलाना

इन सभी अनुप्रयोगों में एक या एक से ज़्यादा रैखिक एक्ट्यूएटर का उपयोग किया जाता है। प्रयुक्त रैखिक एक्ट्यूएटर का प्रकार विभिन्न कारकों पर निर्भर करता है, जैसे: परिशुद्धता, भार क्षमता और गति। कुल मिलाकर, गति संचरण का प्रकार ही अंतर पैदा करता है।

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

आप कैसे सुनिश्चित कर सकते हैं कि आपने सही एक्चुएटर चुना है? किसी नए अनुप्रयोग पर काम करते समय एक औद्योगिक डिज़ाइनर को किन बातों पर ध्यान देना चाहिए?

रैखिक गति समाधानों की बात करते समय, महत्वपूर्ण बात यह है कि समस्या पर सही दृष्टिकोण से विचार किया जाए। विशेष रूप से, इसका अर्थ है कि उपलब्ध अनुप्रयोग। आपको जिस प्रकार के रैखिक एक्ट्यूएटर की आवश्यकता है, उसे तय करते समय यह हमेशा सबसे पहले और सबसे महत्वपूर्ण होता है।

एक प्रिसिशन लीनियर एक्ट्यूएटर चुनते समय, परिणामों और प्रदर्शन के लिए अपनी अपेक्षाओं को स्पष्ट रूप से परिभाषित करना बेहद ज़रूरी है। यह विस्तृत विश्लेषण आपको अपने प्रिसिशन लीनियर एक्ट्यूएटर को अपनी सटीक आवश्यकताओं के अनुसार ढालने में मदद करेगा।

इन कारकों पर पूरी तरह से विचार करने से, आप न केवल उस प्रकार के सटीक रैखिक एक्ट्यूएटर की पहचान करने में सक्षम होंगे जिसकी आपको आवश्यकता है, बल्कि उन विशिष्ट विशिष्टताओं की भी पहचान कर पाएंगे जो आपके अनुप्रयोग में इष्टतम प्रदर्शन सुनिश्चित करेंगी।

यह सावधानीपूर्वक चयन प्रक्रिया सुनिश्चित करती है कि आपके द्वारा चुना गया सटीक रैखिक एक्ट्यूएटर उच्चतम स्तर की सटीकता और विश्वसनीयता के साथ आपकी विशिष्ट आवश्यकताओं को पूरा करेगा।

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

उच्च गतिशीलता

कई औद्योगिक डिज़ाइन क्षेत्रों में, डिज़ाइनर की माँगें अक्सर गति से जुड़ी होती हैं। इनमें आमतौर पर चक्र समय को कम करना भी शामिल होता है। पैकेजिंग उद्योग इसका एक अच्छा उदाहरण है। आखिरकार, पैकेजिंग जितनी सटीक और तेज़ होगी, पैकेज उतनी ही तेज़ी से बाहर निकलेंगे।

इसलिए इसमें कोई आश्चर्य की बात नहीं है कि समाधान को परिभाषित करते समय उच्च गतिशीलता सामान्यतः प्रारंभिक बिंदु होती है।

जब उच्च गतिशीलता की बात आती है तो बेल्ट ड्राइव अक्सर आदर्श समाधान होते हैं, क्योंकि:

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

कई बार 10-12 मीटर से ज़्यादा लंबे स्ट्रोक पर उच्च गतिशीलता की आवश्यकता होती है। ऐसे मामलों में, रैक और पिनियन ड्राइव वाले एक्ट्यूएटर एक बेहतरीन समाधान साबित होते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि ये रैखिक एक्ट्यूएटर 10 मीटर/सेकंड2 तक का त्वरण और 3.5 मीटर/सेकंड तक की गति प्रदान करते हैं। और यह सब संभावित रूप से अनंत स्ट्रोक पर।

रैक और पिनियन एक्ट्यूएटर मॉडल एक पहिये 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 अलग प्रकार के एक्ट्यूएटर का चुनाव समान परिणामों की गारंटी नहीं देगा। उदाहरण के लिए, एक स्क्रू सिस्टम, जो निस्संदेह कहीं अधिक सटीक है, निश्चित रूप से बहुत धीमा होगा। ऐसे एक्ट्यूएटर के साथ, आप इतने लंबे स्ट्रोक नहीं संभाल पाएँगे।

हालाँकि स्क्रू एक्ट्यूएटर एक बेहद आम उपकरण है, जो स्क्रू को घुमाकर उसे आगे बढ़ाता है। हालाँकि, आपकी परिस्थिति के आधार पर इसकी गति की सीमाएँ भी हैं।

लंबे स्ट्रोक

कार्टेशियन रोबोटिक्स के विशिष्ट XYZ विन्यास में रैखिक एक्ट्यूएटर्स द्वारा निर्मित प्रणालियों में अक्सर लंबे स्ट्रोक होते हैं। यह पिक-एंड-प्लेस और फीडिंग मशीनिंग केंद्रों जैसे अनुप्रयोगों में आम है। इन लंबी उत्पादन लाइनों के कारण, स्ट्रोक अक्सर दर्जनों मीटर तक लंबे हो सकते हैं।

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 अक्सर सैकड़ों किलो तक पहुँच सकता है। इसके अलावा, कई ऊर्ध्वाधर Z अक्ष इन लंबे स्ट्रोक पर स्वतंत्र रूप से कार्य करते हैं।

इस प्रकार के अनुप्रयोगों में, Y अक्ष के लिए सबसे अच्छा विकल्प रैक और पिनियन ड्राइव वाला एक एक्ट्यूएटर होता है। ऐसा कई कारकों के कारण होता है, जैसे:

1. रैक और पिनियन सिस्टम की कठोरता के कारण, ये संभावित रूप से असीमित स्ट्रोक पर काम कर सकते हैं। साथ ही, ये अपनी कठोरता, सटीकता और दक्षता बनाए रखते हुए भी काम कर सकते हैं।
2. ड्राइव के भीतर, इंडक्शन-हार्डेन्ड स्टील रैक वाले एक्चुएटर्स में झुके हुए दांत होते हैं। ये दांत रीसर्क्युलेटिंग बॉल बेयरिंग रेल या प्रिज्मीय रेल के साथ स्लाइड करते हैं।
3. प्रत्येक की अपनी मोटर के साथ कई कैरिज स्थापित करने का विकल्प, कई स्वतंत्र ऊर्ध्वाधर Z अक्षों की अनुमति देता है।

बेल्ट सिस्टम 10-12 मीटर तक के स्ट्रोक के लिए आदर्श है। फिर भी, बॉल स्क्रू एक्ट्यूएटर्स (लंबे स्ट्रोक के मामले में) अपनी महत्वपूर्ण गति से सीमित होते हैं।

स्थिति दोहराव

दूसरी ओर, ऐसे समय भी होते हैं जब डिज़ाइनर अधिकतम परिशुद्धता चाहता है। यह सूक्ष्म घटकों के संयोजन या कुछ चिकित्सा क्षेत्र के अनुप्रयोगों में हो सकता है। ऐसे मामलों में, केवल एक ही स्पष्ट विकल्प होता है: बॉल स्क्रू ड्राइव वाले रैखिक अक्ष।

इस दृष्टिकोण से, स्क्रू-चालित रैखिक एक्ट्यूएटर सर्वोत्तम प्रदर्शन प्रदान करते हैं। ऐसा मुख्यतः इसलिए है क्योंकि इनमें ±5 μ जितनी उच्च स्थिति पुनरावृत्ति क्षमता होती है। यह प्रदर्शन बेल्ट-चालित या स्क्रू-चालित एक्ट्यूएटर, दोनों में से किसी में भी नहीं हो सकता। बेल्ट-चालित और स्क्रू-चालित दोनों रैखिक एक्ट्यूएटर ±0.05 मिमी की अधिकतम स्थिति पुनरावृत्ति क्षमता प्राप्त करते हैं।