इलेक्ट्रॉनिक, ऑप्टिक, कंप्यूटर, निरीक्षण, स्वचालन, और लेजर उद्योगों को विविध स्थिति-प्रणाली विनिर्देशों की आवश्यकता होती है।कोई भी प्रणाली सभी के लिए सही नहीं है।

यह सुनिश्चित करने के लिए कि एक उच्च-सटीकता पोजिशनिंग सिस्टम बेहतर तरीके से काम करता है, जो घटक सिस्टम बनाते हैं-बीयरिंग, स्थिति-मापने वाली प्रणाली, मोटर-और-ड्राइव सिस्टम और नियंत्रक-सभी को एक साथ काम करना चाहिए और साथ ही साथ आवेदन मानदंडों को पूरा करने के लिए संभव हो। ।

आधार और असर

इष्टतम सिस्टम कॉन्फ़िगरेशन पर निर्णय लेने के लिए, पहले सिस्टम के यांत्रिक भाग पर विचार करें। रैखिक चरणों के लिए, ये चार सामान्य आधार-और-डिजाइन विकल्प हैं:
• एल्यूमीनियम बेस और बोल्टन बॉल-असर के तरीकों के साथ स्लाइड।
• एल्यूमीनियम या स्टील बेस और एल्यूमीनियम या स्टील की तरफ स्टील की रेल पर चार पुन: रोलर-असर ब्लॉक के साथ।
• मेहानाइट कच्चा लोहा आधार और अभिन्न रोलर-असर तरीकों के साथ स्लाइड करता है।
• ग्रेनाइट ग्रेनाइट या कच्चा लोहा स्लाइड और एयर बीयरिंग के साथ गाइड।

एल्यूमीनियम मेहानाइट या स्टील की तुलना में हल्का है, लेकिन कम कठोर, कम स्थिर, कम एक पिटाई लेने में सक्षम है, और कम तनाव-प्रतिरोधी है। इसके अलावा, एल्यूमीनियम तापमान परिवर्तन के लिए बहुत अधिक संवेदनशील है। कास्ट आयरन एल्यूमीनियम की तुलना में 150% स्टिफ़र है और कंपन भिगोना में 300% बेहतर है। स्टील लोहे की तुलना में टिकाऊ और मजबूत है। हालांकि, यह लंबे समय तक बजने से ग्रस्त है, जो तेजी से आगे बढ़ने और समय को निपटाने के लिए हानिकारक है।

एयर बीयरिंग के साथ ग्रेनाइट गाइड कठोर, सबसे टिकाऊ संयोजन प्रदान करते हैं। ग्रेनाइट को सबमाइक्रॉन रेंज में फ्लैटनेस और स्ट्रेटनेस के लिए पॉलिश किया जा सकता है। एक ग्रेनाइट टेबल के लिए दोष यह है कि, ग्रेनाइट के द्रव्यमान के कारण, इसमें एक बड़ा अंतरिक्ष लिफाफा होता है और इसका वजन एक स्टील या लोहे-आधारित स्थिति प्रणाली से अधिक होता है। हालांकि, क्योंकि बीयरिंग और ग्रेनाइट गाइड सतहों के बीच कोई संपर्क नहीं है, कोई पहनने के लिए नहीं है, और एयर बीयरिंग काफी हद तक स्व -सफाई हैं। इसके अलावा, ग्रेनाइट में उत्कृष्ट कंपन भिगोना विशेषताएं और थर्मल स्थिरता है।

इसके अलावा, तालिका के समग्र प्रदर्शन में तालिका का डिजाइन महत्वपूर्ण है। टेबल्स बोल्ट-एक साथ इकाइयों से कई हिस्सों से कई हिस्सों में सरल कास्ट बेस और स्लाइड्स के लिए विभिन्न प्रकार के कॉन्फ़िगरेशन में आते हैं। तालिका में एक सामग्री का उपयोग आम तौर पर तापमान भिन्नता के लिए अधिक समान प्रतिक्रिया प्रदान करता है, जिससे अधिक सटीक प्रणाली होती है। रिबिंग जैसी विशेषताएं डंपिंग प्रदान करती हैं, जो स्विफ्ट सेटलिंग को सक्षम करती है।

इंटीग्रल तरीकों से बोल्ट-ऑन तरीकों पर एक फायदा है कि लंबे समय के बाद भी, प्रीलोड के लिए तरीकों के समायोजन की आवश्यकता नहीं है।

क्रॉस्ड रोलर बीयरिंगों में रोलर और रेसवे के बीच लाइन संपर्क होता है, जबकि बॉल बेयरिंग में बॉल और रेसवे के बीच पॉइंट संपर्क होता है। यह आम तौर पर रोलर बीयरिंग के लिए चिकनी गति का परिणाम है। रोलिंग सतह पर कम सतह विरूपण (और पहनने) होता है और एक बड़ा संपर्क क्षेत्र होता है, इसलिए लोड को अधिक समान रूप से वितरित किया जाता है। लगभग 150 से 300 न्यूटन/माइक्रोन के उच्च यांत्रिक कठोरता के साथ 4.5 से 14 किलोग्राम/रोलर तक का लोड मानक है। नुकसान में लाइन संपर्क से अंतर्निहित घर्षण शामिल है।

छोटा संपर्क क्षेत्र जो गेंद के घर्षण को सीमित करता है, हालांकि, इसकी लोड क्षमता को भी सीमित करता है। रोलर बीयरिंग में आमतौर पर बॉल बीयरिंग की तुलना में अधिक जीवन होता है। हालांकि, रोलर बीयरिंग की लागत अधिक है।

एक निर्माता के मानक तालिका के आकार में 25 से 1,800-मिमी लंबाई और 100 से 600 मिमी स्लाइड की चौड़ाई शामिल है।

एक एयर बेयरिंग कॉन्फ़िगरेशन में एयर बीयरिंग का विरोध करके या मार्गदर्शक सदस्यों में उच्च-बल दुर्लभ-पृथ्वी मैग्नेट द्वारा प्रीलोड किए गए लिफ्ट और गाइड बीयरिंग होते हैं। यह नॉनकॉन्टैक्ट डिज़ाइन अन्य असर डिजाइनों के घर्षण से बचता है। इसके अलावा, एयर बीयरिंग कोई यांत्रिक पहनने का सामना नहीं करते हैं। इसके अलावा, एयर बीयरिंग को व्यापक रूप से अलग किया जा सकता है। इस प्रकार, परिणामस्वरूप ज्यामितीय त्रुटियां औसतन होती हैं, जो कि 1 सेकंड से कम चाप के कोणीय विचलन का उत्पादन करती है और 200 मिमी से अधिक 0.25 माइक्रोन से बेहतर की सीधीता।

संख्यात्मक मान प्रदान करना मुश्किल है - वे कई कारकों पर निर्भर करते हैं। उदाहरण के लिए, पोजिशनिंग सटीकता न केवल बीयरिंग या गाइड पर निर्भर करती है, बल्कि स्थिति-माप प्रणाली और नियंत्रक पर भी निर्भर करती है। एक पोजिशनिंग सिस्टम में घर्षण न केवल इस पर निर्भर करता है कि आपने किस ड्राइव सिस्टम को चुना है, बल्कि असर समायोजन, टेबल सीलिंग, स्नेहन और आगे भी। इसलिए, सटीक मान जो पहुंच सकते हैं, वे सभी घटकों के संयोजन पर बहुत अधिक निर्भर करते हैं, जो बदले में एप्लिकेशन पर निर्भर करता है।

ड्राइव तंत्र

कई प्रकार के ड्राइव सिस्टम में-बेल्ट, रैक-एंड-पिनियन, लीड स्क्रू, सटीक-ग्राउंड बॉल स्क्रू, और रैखिक मोटर-केवल अंतिम दो को सबसे उच्च-सटीकता पोजिशनिंग सिस्टम के लिए माना जाता है।

बॉल स्क्रू ड्राइव रिज़ॉल्यूशन, सटीक और कठोरता विशेषताओं की एक सीमा में आती है, और उच्च वेग (250 मिमी/सेकंड से ऊपर) प्रदान कर सकती है। हालांकि, क्योंकि बॉल स्क्रू ड्राइव स्क्रू की महत्वपूर्ण रोटरी गति से सीमित है, उच्च वेग के लिए कम पिच की आवश्यकता होती है, जिसमें कम यांत्रिक लाभ और एक उच्च शक्ति मोटर होती है। इसका मतलब आमतौर पर उच्च बस वोल्टेज के साथ एक उच्च-शक्ति मोटर ड्राइव में बदलना है। बॉल स्क्रू ड्राइव, हालांकि व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, यांत्रिक बैकलैश, विंड-अप, पिच चक्रीय त्रुटियों और घर्षण से भी पीड़ित हो सकता है। इसके अलावा अनदेखी यांत्रिक युग्मन की कठोरता है जो मोटर और ड्राइव में शामिल होती है।

रैखिक सर्वोमोटर के साथ, विद्युत चुम्बकीय बल सीधे बिना किसी यांत्रिक कनेक्शन के चलते द्रव्यमान को संलग्न करता है। कोई यांत्रिक हिस्टैरिसीस या पिच चक्रीय त्रुटि नहीं है। सटीकता पूरी तरह से असर प्रणाली और प्रतिक्रिया नियंत्रण प्रणाली पर निर्भर करती है।

गतिशील कठोरता इंगित करती है कि एक इल्कल लोड के जवाब में एक सर्वो प्रणाली कितनी अच्छी तरह से स्थिति बनाए रखती है। सामान्य तौर पर, अधिक से अधिक बैंडविड्थ और उच्च लाभ अधिक गतिशील कठोरता प्रदान करते हैं। यह विक्षेपण दूरी द्वारा मापा आवेग भार को विभाजित करके निर्धारित किया जा सकता है:

गतिशील कठोरता = ΔF/Δx

उच्च कठोरता और उच्च प्राकृतिक आवृत्ति कम समय के साथ उत्कृष्ट सर्वो व्यवहार में परिणाम। स्लाइड स्थिति कमांड में बदलने के लिए जल्दी से प्रतिक्रिया करता है क्योंकि मोटर और स्लाइड के बीच कोई यांत्रिक संबंध नहीं है। इसके अलावा, क्योंकि कोई बॉल स्क्रू नहीं है "रिंगिंग," फास्ट मूव और सेटल टाइम्स को प्राप्त किया जा सकता है।

एक ब्रशलेस रैखिक मोटर में मशीन बेस के लिए तय एक स्थायी चुंबक असेंबली होती है, और एक कॉइल असेंबली स्लाइड में उपवास करती है। कॉइल असेंबली और मैग्नेट के बीच लगभग 0.5 मिमी का अंतर बनाए रखा जाता है। दो विधानसभाओं के बीच कोई भौतिक संपर्क नहीं है।

मूविंग कॉइल असेंबली के मूल में ओवरलैप और इंसुलेटेड कॉपर कॉइल की एक श्रृंखला है। ये सटीक घाव हैं और तीन-चरण ऑपरेशन के लिए पिच किए गए हैं। इलेक्ट्रॉनिक कम्यूटेशन के लिए हॉल इफ़ेक्ट सेंसर की एक श्रृंखला का उपयोग किया जाता है। कम्यूटेशन इलेक्ट्रॉनिक्स का डिजाइन नगण्य बल रिपल के साथ गति प्रदान करता है। क्योंकि कम्यूटेशन यांत्रिक के बजाय इलेक्ट्रॉनिक है, कम्यूटेशन आर्किंग को समाप्त कर दिया जाता है।

वे गुण उच्च त्वरण की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में एक रैखिक सर्वोमोटर उपयोगी बनाते हैं (2.5 मीटर/सेक 2 या अधिक कहते हैं), उच्च वेग (2 मीटर/सेकंड या अधिक कहें), या सटीक वेग नियंत्रण, यहां तक ​​कि बहुत कम गति के साथ (बस कुछ मिमी कहें /सेकंड)। इसके अलावा, इस तरह की मोटर को कोई स्नेहन या अन्य रखरखाव की आवश्यकता नहीं है और इसमें कोई पहनना नहीं है। किसी भी अन्य मोटर के साथ, गर्मी अपव्यय के कारण निरंतर बल या वर्तमान के आरएमएस मूल्य को लंबे समय तक स्वीकार्य मूल्यों से अधिक नहीं होना चाहिए।

आप 25 से अधिक 5,000 से अधिक के निरंतर ड्राइव बलों में रैखिक सर्वोमोटर प्राप्त कर सकते हैं। अधिकांश बड़े मोटर्स में हवा या पानी ठंडा होता है। कई रैखिक मोटर्स को उच्च ड्राइव बलों को प्राप्त करने के लिए समानांतर या श्रृंखला व्यवस्था में जोड़ा जा सकता है।

क्योंकि मोटर और स्लाइड के बीच कोई यांत्रिक संबंध नहीं है, इसलिए कोई यांत्रिक कमी नहीं है जैसे कि एक बॉल स्क्रू के साथ है। लोड मोटर को 1: 1 अनुपात में स्थानांतरित करता है। एक बॉल स्क्रू ड्राइव के साथ, स्लाइड पर मोटर को लोड जड़ता कमी अनुपात के वर्ग से कम हो जाती है। यह रैखिक मोटर ड्राइव को लगातार लोड परिवर्तन के साथ अनुप्रयोगों के लिए कम उपयुक्त बनाता है जब तक कि आप एक नियंत्रक का चयन नहीं करते हैं जिसे आप प्रभावी सर्वो मुआवजा प्राप्त करने के लिए विभिन्न लोड के अनुरूप मोटर नियंत्रण मापदंडों के विभिन्न सेटों के साथ प्रोग्राम कर सकते हैं।

कई ऊर्ध्वाधर अनुप्रयोगों के लिए, एक बॉल स्क्रू आसान और अधिक लागत प्रभावी होता है-रैखिक मोटर को गुरुत्वाकर्षण को ऑफसेट करने के लिए लगातार सक्रिय होना चाहिए। इसके अलावा, बिजली बंद होने पर एक इलेक्ट्रोमैकेनिकल ब्रेक टेबल की स्थिति को लॉक कर सकता है। आप एक रैखिक मोटर का उपयोग कर सकते हैं, हालांकि, यदि आप मोटर को ऑफसेट करते हैं और वसंत, काउंटरवेट या एयर सिलेंडर के साथ वजन लोड करते हैं।

प्रारंभिक लागत में, एक रैखिक मोटर ड्राइव और एक बॉल स्क्रू ड्राइव के बीच बहुत कम अंतर है जिसमें मोटर, कपलिंग, बीयरिंग, असर ब्लॉक और बॉल स्क्रू शामिल हैं। सामान्य तौर पर, एक ब्रश प्रकार रैखिक मोटर एक बॉल स्क्रू ड्राइव की तुलना में थोड़ा सस्ता होता है, और ब्रश रहित संस्करण आमतौर पर कुछ अधिक महंगे होते हैं।

प्रारंभिक लागत से अधिक विचार करने के लिए अधिक है। एक अधिक यथार्थवादी तुलना में श्रम सहित रखरखाव, विश्वसनीयता, स्थायित्व और प्रतिस्थापन लागत शामिल हैं। यहाँ, रैखिक मोटर अच्छी तरह से दिखाता है।

भाग 2 स्थिति-मापने वाली प्रणालियों को कवर करेगा।