रैखिक मोटरों ने पारंपरिक, रोटरी मोटर-चालित रैखिक एक्ट्यूएटर की तुलना में अधिक तेज़, अधिक सटीक और अधिक विश्वसनीय प्रदर्शन के साथ गति नियंत्रण में क्या संभव है, इसे फिर से परिभाषित किया है। एक रैखिक मोटर की अनूठी विशेषता यह है कि लोड को यांत्रिक शक्ति संचरण घटकों के बिना स्थानांतरित किया जाता है। इसके बजाय, मोटर कॉइल के चुंबकीय क्षेत्र द्वारा उत्पन्न रैखिक बल सीधे लोड से जुड़ा होता है। यह यांत्रिक उपकरणों को समाप्त करता है जो रोटरी गति को रैखिक में परिवर्तित करते हैं, इस प्रकार सिस्टम के जीवन, सटीकता, गति और समग्र प्रदर्शन को बढ़ाते हैं।

जैसे-जैसे उत्पादकता में वृद्धि, उच्च उत्पाद गुणवत्ता, तेजी से विकास समय और कम इंजीनियरिंग लागत की मांग बढ़ती है, मॉड्यूलर रैखिक मोटर डिजाइनों का लाभ उठाकर रैखिक मोटर प्रौद्योगिकी को अपनाना तेजी से लोकप्रिय हो रहा है। वे मेट्रोलॉजी, सटीक कटिंग सिस्टम, सेमीकंडक्टर और इलेक्ट्रॉनिक्स विनिर्माण उपकरण, वेफर हैंडलिंग, लिथोग्राफी, विज़न इंस्पेक्शन सिस्टम, मेडिकल उपकरण और डिवाइस, टेस्ट सिस्टम, एयरोस्पेस और रक्षा, असेंबली लाइन ऑटोमेशन, प्रिंटिंग और पैकेजिंग एप्लिकेशन और कई अन्य अनुप्रयोगों में पाए जाते हैं, जिनमें उच्च थ्रूपुट और उच्च-सटीकता रैखिक गति की आवश्यकता होती है।

रैखिक मोटर डिज़ाइन के घटकों को उच्च परिशुद्धता और दोहराए जाने योग्य प्रक्रियाओं के साथ मशीनिंग और संयोजन की आवश्यकता होती है। इन भागों का उचित संरेखण महत्वपूर्ण है और इसके लिए महत्वपूर्ण डिज़ाइन विवरण और असेंबली कौशल की आवश्यकता होती है।

आज, मॉड्यूलर लीनियर मोटर्स की नई पीढ़ी ने खेल को बदल दिया है। टर्नकी मॉड्यूलर लीनियर मोटर्स को आसानी से सिस्टम पर बोल्ट किया जा सकता है और वे तुरंत चलने के लिए तैयार हैं, जिससे इंजीनियरिंग का समय काफी कम हो जाता है। इंजीनियर अब मॉड्यूलर लीनियर मोटर तकनीक के शक्तिशाली लाभों का लाभ अपनी मशीन डिज़ाइन में कुछ ही दिनों में उठा सकते हैं, जबकि इसमें महीनों या सालों का समय नहीं लगता।

रैखिक मोटर प्रणाली में नौ प्रमुख घटक शामिल हैं:

1. एक आधार प्लेट
2. एक मोटर कुंडल
3. एक स्थायी चुंबकीय ट्रैक (सामान्यतः नियोडिमियम चुंबक)
4. एक गाड़ी जो मोटर कॉइल को लोड से जोड़ती है
5. रैखिक बेयरिंग रेल जिस पर गाड़ी को निर्देशित किया जाता है और आधार से जोड़ा जाता है
6. स्थिति फीडबैक के लिए एक रैखिक एनकोडर
7. अंत स्टॉप
8. एक केबल ट्रैक
9. चुंबकीय ट्रैक, एनकोडर और रैखिक रेल को पर्यावरणीय प्रदूषण से बचाने के लिए वैकल्पिक बेलो।

नियंत्रण लूप

रैखिक मोटर डिज़ाइन के घटकों को उच्च परिशुद्धता और दोहराए जाने योग्य प्रक्रियाओं के साथ मशीनीकृत और असेंबल किया जाना चाहिए। इन भागों का उचित संरेखण महत्वपूर्ण है और इसके लिए महत्वपूर्ण डिज़ाइन विवरण और असेंबली कौशल की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, चुंबकीय ट्रैक और मूविंग मोटर कॉइल को समतल, समानांतर होना चाहिए और उनके बीच एक विशेष वायु अंतराल के साथ माउंट किया जाना चाहिए। मूविंग कॉइल चुंबकीय ट्रैक के ऊपर समानांतर परिशुद्धता रैखिक असर रेल से जुड़े कैरिज पर सवारी करता है। रैखिक स्केल और रीड हेड वाला पोजिशन एनकोडर रैखिक मोटर का एक और महत्वपूर्ण हिस्सा है जो 5 जीएस तक के त्वरण का सामना करने के लिए उचित संरेखण प्रक्रियाओं और एक मजबूत माउंटिंग डिज़ाइन की मांग करता है। मॉड्यूलर रैखिक मोटरों के साथ, इन विवरणों को पहले से ही ध्यान में रखा जाता है और बॉक्स से बाहर पूर्व-इंजीनियर किया जाता है।

दिखाए गए मॉड्यूलर रैखिक मोटर सिस्टम का उपयोग तब किया जाता है जब सटीक, उच्च गति और दोहराए जाने योग्य रैखिक गति की आवश्यकता होती है। यह सिस्टम बॉल स्क्रू, बेल्ट और रैक और पिनियन एक्ट्यूएटर्स का विकल्प है।

रैखिक मोटर की गति को नियंत्रित करने के लिए परिष्कृत गति नियंत्रकों और सर्वो ड्राइव का उपयोग किया जाता है। रैखिक मोटरों में कठोरता और आवृत्ति प्रतिक्रिया के संबंध में एक निश्चित लाभ होता है। कुछ आवृत्ति श्रेणियों में, वे एक ऐसी कठोरता प्रदर्शित करते हैं जो पारंपरिक बॉल स्क्रू से 10 या उससे अधिक के उल्लेखनीय कारक से अधिक होती है। इस विशेषता के साथ, रैखिक मोटर बाहरी गड़बड़ी के साथ भी प्रभावशाली परिशुद्धता के साथ उच्च स्थिति और वेग-लूप बैंडविड्थ को संभाल सकते हैं। बॉल स्क्रू के विपरीत, जो अक्सर 10 और 100 हर्ट्ज के बीच अनुनाद आवृत्तियों का सामना करते हैं, रैखिक मोटर उच्च आवृत्तियों पर काम करते हैं, जिससे उनकी अनुनाद स्थिति लूप बैंडविड्थ से काफी आगे निकल जाती है।

हालांकि, यांत्रिक संचरण को हटाने से एक समझौता जुड़ा हुआ है। यांत्रिक घटक, जैसे बॉल स्क्रू, मशीन बलों, प्राकृतिक अनुनाद आवृत्तियों या क्रॉस-अक्ष कंपन से होने वाली गड़बड़ी को कम करने में मदद करते हैं। उनके उन्मूलन से रैखिक मोटर सीधे ऐसे व्यवधानों के संपर्क में आ जाते हैं। नतीजतन, इन गड़बड़ियों की भरपाई मोशन कंट्रोलर और ड्राइव इलेक्ट्रॉनिक्स की जिम्मेदारी बन जाती है, जिन्हें सीधे सर्वो अक्ष पर कार्य करते हुए उनसे निपटना चाहिए। यहीं पर आज के परिष्कृत क्लोज्ड-लूप मोशन एल्गोरिदम अनुनादों को खत्म करने और उल्लेखनीय स्थिति लूप नियंत्रण प्रदान करने के लिए काम आते हैं।

रैखिक एक्ट्यूएटर्स के क्षेत्र में, रैखिक मोटर असाधारण तकनीकी कौशल प्रदान करते हैं। बेहतर कठोरता दिखाने और उच्च आवृत्तियों पर काम करने की मोटरों की क्षमता उन्हें पारंपरिक विकल्पों से अलग करती है। अनुनाद आवृत्तियों को चुनौती देकर और बाहरी व्यवधानों की उपस्थिति में भी उच्च परिशुद्धता बनाए रखते हुए, रैखिक मोटर एक सम्मोहक समाधान प्रदान करते हैं।

फिर भी, यांत्रिक संचरण की अनुपस्थिति में गड़बड़ी का मुकाबला करने के लिए मजबूत क्षतिपूर्ति रणनीतियों की आवश्यकता होती है, जिससे सिस्टम का निरंतर प्रदर्शन और विश्वसनीयता सुनिश्चित होती है। गति और स्थिति लूप के लिए मोशन कंट्रोलर सैंपलिंग आवृत्तियाँ आमतौर पर 5 kHz से शुरू होती हैं। एक रैखिक मोटर अक्ष में एक पारंपरिक रोटरी मोटर-चालित अक्ष की तुलना में पाँच से दस गुना अधिक स्थिति लूप बैंडविड्थ हो सकती है, जहाँ 1 या 2 kHz आवृत्तियाँ स्वीकार्य हैं। कुछ वर्तमान गति नियंत्रक 20 kHz या उससे अधिक की नमूना दर प्राप्त कर सकते हैं, जो अल्ट्रा-हाईस्पीड फीडबैक नियंत्रण और अल्ट्रा-सटीक पथ नियंत्रण को सक्षम बनाता है।

चूंकि मॉड्यूलर रैखिक मोटरों के अधिकांश निर्माता गति नियंत्रण और सर्वो विशेषज्ञ भी हैं, इसलिए कई नियंत्रण लूप चुनौतियों और यांत्रिक अनुनाद चिंताओं पर भी अच्छी तरह से विचार किया गया है, और इन चुनौतियों को कम करने के लिए समाधान और उपकरण प्रदान किए गए हैं।

रैखिक मोटर अनुप्रयोग

मैंने कई साल पहले लीनियर मोटर्स का उपयोग करके बहुमूल्य अनुभव प्राप्त किया था, इंजीनियरों की एक टीम ने एक क्रांतिकारी परियोजना शुरू की थी: दुनिया की पहली लीनियर मोटर-आधारित लेजर कटिंग मशीन बनाना। लीनियर मोटर्स का उपयोग उद्योग में बदलाव लाने के लिए एकदम सही था, क्योंकि रोटरी सर्वो मोटर्स द्वारा संचालित पारंपरिक लीनियर एक्ट्यूएटर तकनीकें लीनियर मोटर्स के साथ प्राप्त की जा सकने वाली उच्च-प्रदर्शन क्षमताएँ प्रदान नहीं कर सकती थीं।

प्रौद्योगिकी को लागू करना आसान काम नहीं था। जैसे-जैसे हम इस परियोजना में आगे बढ़े, हमें एहसास हुआ कि हमारे अनुप्रयोग के लिए रैखिक मोटर प्रदर्शन विनिर्देशों की आवश्यकता है जो व्यावसायिक रूप से उपलब्ध नहीं थे। बिना किसी हिचकिचाहट के, हमने अपने अनुप्रयोग के लिए विशेष रूप से रैखिक मोटर डिजाइन करने का फैसला किया।

हमें कई चुनौतियों का सामना करना पड़ा, क्योंकि हमें 1.5 जी त्वरण के साथ 2.5 मीटर/सेकंड की तीव्र दर पर 1,000 पाउंड के गैंट्री सिस्टम को स्थानांतरित करने की आवश्यकता थी, जिसका अर्थ है कि हमें एक रैखिक मोटर डिजाइन करना था जो अत्यधिक बल उत्पन्न कर सके। हमारी टीम ने दृढ़ता से काम किया, अनुसंधान और विकास में अनगिनत घंटे डाले जब तक कि हमने आखिरकार एक रैखिक मोटर तैयार नहीं कर ली जो हमारी लेजर-कटिंग मशीन की मांगों को पूरा कर सके। यह एक गर्व का क्षण था जब हमने आखिरकार 14 महीने बाद अपनी रैखिक मोटरों को कार्रवाई में देखा, जो अविश्वसनीय गति, आसानी और सटीकता के साथ गैंट्री सिस्टम को आगे बढ़ा रही थीं। प्राप्त प्रदर्शन अभूतपूर्व था। यह विचार करना उल्लेखनीय है कि अगर उस समय टर्नकी मॉड्यूलर रैखिक मोटर उपलब्ध होते तो हमारी मशीन अवधारणा कितनी तेजी से पूरी हो सकती थी।

90 के दशक में जब हमने रैखिक मोटर डिज़ाइन की यात्रा शुरू की थी, तब से रैखिक मोटर तकनीक में बहुत विकास हुआ है। नए मॉड्यूलर डिज़ाइनों की शुरूआत के साथ, गति डिज़ाइन और रैखिक मोटरों में नवाचार और प्रगति की संभावना पहले से कहीं अधिक है। मॉड्यूलर रैखिक मोटरें तेज़, अधिक सटीक और विश्वसनीय गति नियंत्रण क्षमताओं के साथ संभव को फिर से परिभाषित कर रही हैं, जिन्हें कई उद्योगों में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला को लाभ पहुंचाने के लिए तेज़ी से तैनात किया जा सकता है।