परिशुद्धता संचालन के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण डिज़ाइन तत्वों की श्रृंखला में पाँच कड़ियों की समीक्षा करें।

एक रेखीय गति प्रणाली केवल उतनी ही मजबूत होती है जितनी इसके यांत्रिक और विद्युत यांत्रिक तत्वों की श्रृंखला में सबसे समझौताकारी कड़ियां होती हैं। प्रत्येक घटक और सुविधा (और डिज़ाइन आउटपुट पर इसके प्रभाव) को समझने से निर्णयों में सुधार होता है और अंतिम डिज़ाइन पूरी तरह से एप्लिकेशन की मांगों को पूरा करता है। आखिरकार, सिस्टम बैकलैश, सटीकता और अन्य प्रदर्शन पहलुओं का पता लीडस्क्रू, एंटी-बैकलैश नट, कपलिंग, मोटर और नियंत्रण रणनीति के डिजाइन और निर्माण के तत्वों से लगाया जा सकता है।

डिज़ाइन के सभी लिंक में विशेषज्ञता रखने वाले लीनियर-मोशन आपूर्तिकर्ताओं के साथ काम करना शीर्ष डिज़ाइन प्रदर्शन प्राप्त करने का सबसे अच्छा तरीका है। अंततः, अनुकूलित गति नियंत्रण प्रणालियाँ एक उच्च-प्रदर्शन वाली स्पोर्ट्स कार की तरह होती हैं, जिसके सभी तत्व अच्छी तरह से संतुलित होते हैं... जिसके लिए सही आकार की मोटर + सही ट्रांसमिशन + सही टायर + बढ़िया नियंत्रण सुविधाएँ (जैसे एंटीलॉक ब्रेक और ट्रैक्शन कंट्रोल) = बढ़िया प्रदर्शन।

शीर्ष प्रदर्शन की आवश्यकता वाले डिज़ाइन के कुछ उदाहरणों पर विचार करें। कुछ प्रकार की 3डी प्रिंटिंग में, परत रिज़ॉल्यूशन को प्रति परत 10 माइक्रोमीटर तक बढ़ाया जा रहा है। चिकित्सा उपकरणों में, वितरण इकाइयों को जीवनरक्षक दवाओं का उत्पादन करना चाहिए और खुराक को माइक्रोलीटर तक नियंत्रित करना चाहिए। सेमीकंडक्टर उद्योग में ऑप्टिकल और स्कैनिंग उपकरण, चिप और वेफर प्रसंस्करण उपकरण और लैब-ऑटोमेशन स्पेस में इसी प्रकार की कड़ी सटीकता देखी जा सकती है।

घटक चयन और एकीकरण के लिए समग्र दृष्टिकोण के साथ निर्मित केवल रैखिक गति डिज़ाइन ही इन उच्चतर प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं। अक्सर इन बिल्डों के लिए सबसे उपयुक्त समाधान उपयुक्त नियंत्रण वास्तुकला के साथ मोटर चालित स्क्रू और नट होता है। तो आइए इस प्रकार की रैखिक असेंबली में प्रत्येक लिंक के लिए मुख्य विचारों और प्रदर्शन विशेषताओं पर विचार करें।

लिंक एक: लीडस्क्रू और नट की गुणवत्ता

नट डिज़ाइन और सामग्रियों की एक श्रृंखला के साथ लीडस्क्रू विभिन्न रूपों में दशकों से मौजूद हैं। उस समय के अधिकांश समय में, लीडस्क्रू बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली मशीनों को मैन्युअल रूप से समायोजित किया गया था - मशीन की क्षमता और ऑपरेटर के कौशल स्तर तक गुणवत्ता को सीमित किया गया था। अधिकांश निर्माता आज भी इस प्रकार के उपकरण का उपयोग करते हैं, लेकिन आधुनिक स्वचालित प्रक्रियाएं लीडस्क्रू गुणवत्ता को अगले स्तर पर ले जा रही हैं।

उदाहरण के लिए, ऐसे ऑपरेशन सबसे सुसंगत लीडस्क्रू थ्रेड फॉर्म प्राप्त करने के लिए रोल-थ्रेडिंग प्रक्रिया के लिए सीएनसी-नियंत्रित इनफ़ीड, स्क्यू समायोजन और दबाव नियंत्रण का उपयोग करते हैं। इन लीडस्क्रू की सतह की फिनिश लगातार चिकनी होती है और सतह के घर्षण से मुक्त होती है जो पॉलिमर नट्स को फाड़ सकती है ... अभूतपूर्व सिस्टम सटीकता और जीवन के लिए।

साथ ही, उन्नत मेट्रोलॉजी और निरीक्षण तकनीकें जो लीडस्क्रू थ्रेड्स के रूप और आकार का पता लगाती हैं, पॉइंट-टू-पॉइंट लीड सटीकता में परिणाम दिखाती हैं जो पारंपरिक मैन्युअल तरीकों की तुलना में तीन गुना बेहतर होती हैं। यह लगातार स्क्रू की लंबाई से 0.003 इंच/फीट तक लीड की सटीकता को बनाए रखता है।

परिवहन-प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए किसी वस्तु को एक अक्ष के साथ एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक ले जाना, प्रत्येक 300 मिमी या छह इंच पर लीड सटीकता की जांच करने की पारंपरिक विधि पर्याप्त है। लेकिन उच्चतम परिशुद्धता अनुप्रयोगों के लिए, प्रत्येक शाफ्ट थ्रेड की सटीकता प्रासंगिक है। उपयुक्त धागे की ज्यामिति से विचलन को धागे की मादकता के रूप में जाना जाता है।

नए स्वचालित सीएनसी विनिर्माण उपकरण, प्रक्रियाएं और विस्तृत निरीक्षण विधियां सख्त नियंत्रण और गुणवत्ता उत्पन्न करती हैं ताकि एक व्यक्तिगत धागे के भीतर उच्च और निम्न बिंदु उप-रोटेशन सटीकता में काफी सुधार दिखा सकें - दूसरे शब्दों में, कम नशे में। यह बदले में लीडस्क्रू को एक ही घुमाव पर 1 µm तक स्थिति दोहराव बनाए रखने में मदद करता है। सेमीकंडक्टर उद्योग के लिए महंगे वेफर्स और चिप्स के प्रसंस्करण और सिरिंज पंप में दवाओं का सटीक वितरण जैसे अनुप्रयोगों में यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण प्रदर्शन मीट्रिक है।

थ्रेड रोलिंग के बाद, उन्नत स्क्रू आपूर्तिकर्ता त्रुटियों और रनआउट को कम करने के लिए स्वचालित स्क्रू शाफ्ट को सीधा करते हैं जो कंपन, शोर और समय से पहले घिसाव का कारण बन सकते हैं। स्क्रू-शाफ्ट का सीधा होना महत्वपूर्ण है क्योंकि जब इसे मोटर के साथ जोड़ा जाता है तो कोई भी त्रुटि बढ़ जाती है। इसके विपरीत, स्क्रू को सीधा करने के पारंपरिक (मैन्युअल) तरीके स्क्रू-शाफ्ट ज्यामिति में एक स्नो-शंकु प्रभाव पैदा कर सकते हैं - एक एकल आर्क या कई आर्क के रूप में जो लंबे शाफ्ट अक्ष के चारों ओर कॉर्कस्क्रू करते हैं। फिर से, स्वचालित सीधाकरण और निरीक्षण इन त्रुटियों को समाप्त कर देता है जिसके परिणामस्वरूप स्थिर पेंच प्रदर्शन होता है।

लीडस्क्रू के उत्पादन में अंतिम चरण पीटीएफई कोटिंग का अनुप्रयोग है। केवल लगातार चिकनी फिनिश ही लंबे जीवन और सिस्टम का प्रदर्शन प्रदान करती है। पीटीएफई का असंगत अनुप्रयोग (एक उप-इष्टतम कोटिंग वातावरण या उपकरण के परिणामस्वरूप) गड्ढे, दरारें, बुलबुले, पपड़ी, या सतह खुरदरापन पैदा कर सकता है जो नट में समय से पहले घिसाव और असेंबली जीवन को छोटा कर देता है।

लिंक दो: नट और स्क्रू की परस्पर क्रिया

पारंपरिक एंटी-बैकलैश नट एक मल्टी-पीस डिज़ाइन का उपयोग करते हैं जिसमें उंगलियों को बंद करने और स्क्रू और नट के बीच फिट को नियंत्रित करने के लिए नट के साथ कोलेट को रैखिक रूप से स्थानांतरित करने के लिए कॉइल स्प्रिंग की आवश्यकता होती है।

समस्याएँ जो इन डिज़ाइनों में विफलता में योगदान करती हैं, वे हैं स्प्रिंग का छिटपुट और परिवर्तनशील बल, नट पर कोलेट का स्टिक-स्लिप, और नट सामग्री के खराब होने पर दबाव में उतार-चढ़ाव। इसके विपरीत, निरंतर बल प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किए गए एक वैकल्पिक नट में एक सरलीकृत दो-टुकड़ा डिज़ाइन शामिल होता है जो रेडियल फैशन में नट उंगलियों पर दबाव लागू करता है जो कि नट और स्क्रू के बीच निकासी या खेल को नियंत्रित करने के लिए आवश्यक दिशा है।

एंटी-बैकलैश लीडस्क्रू नट के लिए पारंपरिक कॉइल स्प्रिंग और कोलेट डिज़ाइन पर विचार करें। यहां, एक परिवर्तनीय बल कुंडल स्प्रिंग अक्षीय बल उत्पन्न करता है जिसे यांत्रिक हस्तक्षेप के माध्यम से रेडियल बल में परिवर्तित किया जाता है। डिज़ाइन उंगलियों पर समान रूप से बल लगाने के लिए इंजेक्शन मोल्डेड घटकों पर निर्भर करता है। बेंचमार्क परीक्षण यह पुष्टि करता है कि पहले 1,000 चक्रों में प्रीलोड नाटकीय रूप से बदलता है।

इसके विपरीत, कुछ निरंतर-बल एंटी-बैकलैश लीडस्क्रू नट बैकलैश प्रदर्शन प्रदान करते हैं जो पारंपरिक डिजाइनों की तुलना में दो से चार गुना बेहतर है, जैसा कि प्रयोगशाला स्वचालन ग्राहक के एफडीए परीक्षण द्वारा मान्य है। एक निरंतर बल स्प्रिंग डिज़ाइन अक्ष के जीवन पर लगातार प्री-लोड सुनिश्चित करता है। चिकनाई और बढ़ी हुई दक्षता के लिए पीटीएफई के साथ स्व-चिकनाई अखरोट सामग्री।

निरंतर-बल एंटी-बैकलैश लीडस्क्रू नट्स के सबसे बड़े फायदों में से एक स्प्रिंग और अन्य मापदंडों के समायोजन के साथ एक एप्लिकेशन को ट्यून करने की उनकी क्षमता है। यह ट्यूनिंग आवश्यक विशिष्टताओं को पूरा करने के लिए प्रीलोड, बैकलैश, ड्रैग फोर्स और रनिंग क्लीयरेंस के अनुकूलन की अनुमति देती है। प्रत्येक पूर्ण मोटर और स्क्रू असेंबली के साथ प्रत्येक स्क्रू और नट संयोजन का सत्यापन और अंतिम निरीक्षण के दौरान इनमें से प्रत्येक प्रदर्शन विशेषताओं के लिए परीक्षण किया जा सकता है।

लिंक तीन: ड्राइव से युग्मित या सीधा कनेक्शन

श्रृंखला की अगली कड़ी यह है कि स्क्रू मोटर से कैसे जुड़ता है। इसे तीन बुनियादी तरीकों से पूरा किया जा सकता है।

पहला सबसे पारंपरिक तरीका है जहां एक कपलर को स्क्रू और एक विस्तारित स्टड शाफ्ट के साथ निर्मित मोटर के बीच घटक के रूप में असेंबली में पेश किया जाता है। इस डिज़ाइन को कपलर की लंबाई और किसी भी संबंधित अटैचमेंट हाउसिंग के लिए अधिक जगह की आवश्यकता होती है, और यह भी संरेखण समस्याएँ पैदा कर सकता है। घटकों की बढ़ती संख्या के कारण, हर चीज़ को केंद्र रेखा पर रखना अधिक कठिन है। यदि एक या अधिक घटक गोल या संरेखण से बाहर हैं, तो परिणाम एक कैम प्रकार का प्रभाव हो सकता है जो सिस्टम के प्रदर्शन और जीवन को बहुत प्रभावित करता है।

दूसरी विधि में स्क्रू को एक पतले बोर में डाला जाता है ताकि यंत्रवत् इसे बोल्ट के साथ अपनी जगह पर (पीछे से) सुरक्षित किया जा सके। ऐसी असेंबली उन मोटरों पर आम है जिन्हें बार-बार रखरखाव की आवश्यकता होगी - और डिसएसेम्बली और पुनः असेंबली के लिए एक त्वरित विधि। दोष यह है कि संरेखण को बनाए रखना मुश्किल है और बर्फ-शंकु प्रभाव पैदा कर सकता है जो पेंच की लंबाई पर अशुद्धियों को बढ़ाता है। इसके अलावा, स्क्रू में यह स्नो-कोन डगमगाहट पहनने के बिंदु बनाता है जो रखरखाव की आवश्यकता और समय से पहले सिस्टम विफलता को जन्म दे सकता है।

तीसरी विधि मोटर के भीतर एक खोखले शाफ्ट में स्क्रू को सीधा फिट करना और मोटर के पीछे लेजर वेल्ड के साथ स्क्रू को चिपकाना है। यह विधि मोटर के साथ स्क्रू के फिट में अधिकतम जुड़ाव सुनिश्चित करती है जिसके परिणामस्वरूप उच्चतम सटीकता संरेखण संभव होता है। कुछ मामलों में, वेल्ड को एक औद्योगिक चिपकने वाले से बदला जा सकता है जो स्क्रू और मोटर के बीच एक स्थायी बंधन बनाता है। यह असेंबली विधि स्क्रू में कम से कम मात्रा में रनआउट प्रदान करके उच्चतम स्तर की सटीकता भी प्रदान करती है जिसके परिणामस्वरूप जीवन बढ़ता है और रखरखाव की आवश्यकता कम हो जाती है।

लीडस्क्रू, नट और कपलिंग संरेखण को अनुकूलित करने से पूरे सिस्टम का जीवन बढ़ जाता है। सिस्टम में अन्य तत्वों के साथ तुलना के लिए आधार रेखा के रूप में, विभिन्न लीडों के साथ विभिन्न प्रकार के झुकावों और भार और गति की एक श्रृंखला के साथ परीक्षण किया जाता है। परिणामों से पता चला है कि यात्रा जीवन मानक एल10 असर जीवन से 40 गुना अधिक है।

दूसरे शब्दों में, पारंपरिक मोटर-और-लीडस्क्रू सेटअप में कई घटक शामिल होते हैं जिन्हें असेंबली की आवश्यकता होती है और संरेखित करना मुश्किल होता है। वे खेल और सहनशीलता स्टैक-अप का परिचय देते हैं जो सटीकता को कम करता है और विफलता की संभावना को बढ़ाता है। उच्च घटक गणना से समग्र असेंबली लागत भी अधिक हो जाती है। लेकिन एकीकृत हाइब्रिड लीनियर एक्चुएटर सेटअप में कम घटकों के लिए मोटर के साथ सीधे संरेखित और तय किया गया एक लीडस्क्रू शामिल होता है। यह अधिक कठोरता, सटीकता और विश्वसनीयता के साथ-साथ समग्र डिज़ाइन मूल्य भी बनाता है।

लिंक चार: मोटर प्रकार और डिज़ाइन का चयन

लीनियर एक्चुएटर्स मोटर विकल्पों के विकल्प के साथ आते हैं जिनमें सबसे आम मोटर विकल्प एक ओपन लूप स्टेपर, एक बोर्ड माउंटेड कंट्रोल या औद्योगिक रूप से संलग्न स्मार्ट स्टेपर का उपयोग करने वाला एक बंद लूप संस्करण और अंत में एक ब्रशलेस डीसी (बीएलडीसी) मोटर है। प्रत्येक का अपना प्रदर्शन प्रस्ताव या गति और लोड क्षमताएं होती हैं, और प्रत्येक लागत, एकीकरण, नियंत्रण और अधिक के बारे में अपने स्वयं के पेशेवरों और विपक्षों के सेट के साथ आता है जिसे हम बाद में कवर करेंगे।

मोटर के रैखिक गति प्रदर्शन पर सबसे बड़े प्रभाव के लिए मोटर के आंतरिक डिज़ाइन पर हुड के नीचे एक नज़र डालने की आवश्यकता होती है। विशिष्ट सामान्य-प्रयोजन मोटरें बीयरिंग और असेंबली को जगह पर रखने के लिए एक लहरदार वॉशर का उपयोग करती हैं। यह आमतौर पर रोटरी अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त है और अक्सर इसे रैखिक अनुप्रयोगों के लिए भी लागू किया जा सकता है। हालाँकि, वेवी वॉशर मोटर के भीतर अनुपालन की मात्रा प्रदान करते हैं जो छोटी मात्रा में अक्षीय या रैखिक खेल को प्रेरित कर सकते हैं जो रैखिक स्थिति की अशुद्धियों में तब्दील हो जाते हैं।

इसे कम करने के लिए, डिज़ाइन में दो तत्वों में से एक या दोनों को संशोधित किया जा सकता है। असेंबली की थ्रस्ट लोड क्षमता को बढ़ाने के लिए बड़े बीयरिंग डाले जा सकते हैं, और सिस्टम से बाहर खेलने के लिए एक स्पैनर नट को जोड़ा जा सकता है और पूर्व निर्धारित टॉर्क विनिर्देश में समायोजित किया जा सकता है।

लिंक पाँच: नियंत्रण विकल्पों का चयन

अंतिम कड़ी जो सभी तत्वों को एक साथ खींचती है वह यह है कि भौतिक रैखिक गति को कैसे निर्देशित और नियंत्रित किया जाए। परंपरागत रूप से इसके लिए एम्पलीफायर और नियंत्रक सहित कई अलग-अलग टुकड़ों की आवश्यकता होगी। प्रत्येक को फीडबैक के लिए एक कैबिनेट और संबंधित हार्डवेयर, वायरिंग, एनकोडर और सेंसर की आवश्यकता होगी। ये सेटअप स्थापित करने, समस्या निवारण और संचालित करने के लिए जटिल और बोझिल हो सकते हैं।

ऑफ-द-शेल्फ स्मार्ट मोटर समाधानों के उद्भव ने वायरिंग को सरल बनाने और स्टेप-सर्वो प्रकार के प्रदर्शन और नियंत्रण प्राप्त करने से जुड़े कनेक्टर्स और सेंसर की संख्या को कम करने का काम किया है। यह कम घटक संख्या के साथ-साथ इंस्टालेशन से जुड़े कम समय और श्रम के कारण लागत बचत प्रदान करता है। ये मोटरें पहले से इकट्ठे किए गए औद्योगिक पैकेजों में भी आती हैं जो बोर्ड को सील और सुरक्षित करती हैं और IP65 या IP67 रेटिंग के साथ दुरुपयोग या संदूषण से नियंत्रित करती हैं।

जब किसी एप्लिकेशन को विशिष्ट अनुकूलित सुविधाओं की आवश्यकता होती है, स्थान और आकार के विचारों को कम किया जाता है, या कम लागत एक महत्वपूर्ण ड्राइवर है, तो एक कस्टम अनकैप्सुलेटेड IP20 मोटर-माउंटेड बोर्ड नियंत्रण एक उपयोगी विकल्प है। यह शैलीगत आवासों या उपकरणों में रखे गए बड़े-मात्रा वाले अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से सच है। ऐसे एक्चुएटर स्मार्ट मोटर्स के लाभ प्रदान करते हैं (आमतौर पर पर्याप्त लागत बचत पर) और मास्टर या पीएलसी के साथ आसान और तेज़ संचार के लिए मोटर पर नियंत्रण सही होता है।