गति प्रणाली डिजाइन का विशिष्ट विन्यास

कई गतिशील मशीनों में रेखीय गति का विशेष महत्व होता है, और रेखीय मोटरों की प्रत्यक्ष-चालित प्रकृति इन अनुप्रयोगों में मशीन के समग्र डिजाइन को सरल बना सकती है। अन्य लाभों में बेहतर कठोरता शामिल है, क्योंकि रेखीय मोटरें सीधे भार से जुड़ी होती हैं।

इन मोटरों (और उनके लिए आवश्यक सहायक घटकों) को एकीकृत करना चुनौतीपूर्ण लग सकता है, लेकिन इस प्रक्रिया को पाँच सरल चरणों में विभाजित किया जा सकता है। इस चरण-दर-चरण प्रक्रिया का पालन करके मशीन और रोबोट निर्माता बिना किसी अतिरिक्त प्रयास या जटिलता के लीनियर मोटर के लाभ प्राप्त कर सकते हैं।

1. मोटर का प्रकार निर्धारित करें: लोहे की कोर वाली मोटर बनाम लोहे रहित मोटर

पहला चरण उपलब्ध प्रकारों में से लीनियर मोटर का चयन करना है।

आयरन-कोर मोटर: आयरन-कोर मोटर सबसे आम हैं और सामान्य स्वचालन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं। आयरन-कोर से तात्पर्य इस मोटर की कॉइल संरचना से है, जो आयरन-कोर लेमिनेशन से बनी होती है। एक सामान्य संरचना में एक तरफा स्थिर चुंबक ट्रैक और एक गतिशील मोटर कॉइल या फोर्सर होता है। आयरन कोर उत्पन्न थ्रस्ट बल को अधिकतम करता है और कॉइल तथा चुंबकों के बीच चुंबकीय आकर्षण बल उत्पन्न करता है।

इस चुंबकीय आकर्षण बल का उपयोग रैखिक गति बियरिंगों को प्रीलोड करके रैखिक मार्गदर्शन प्रणाली की कठोरता को प्रभावी ढंग से बढ़ाने के लिए किया जा सकता है। चुंबकीय प्रीलोडिंग मंदी और स्थिरता में सुधार करके प्रणाली की आवृत्ति प्रतिक्रिया को भी बढ़ा सकती है।

दूसरी ओर, आकर्षण बल को सहायक घटकों और रैखिक बियरिंग से बढ़ी हुई भार क्षमता द्वारा उचित रूप से सहारा दिया जाना चाहिए। इससे मशीन की यांत्रिक डिजाइन की स्वतंत्रता सीमित हो सकती है।

दूसरे प्रकार के आयरन-कोर लीनियर-मोटर कॉन्फ़िगरेशन में मूविंग कॉइल के दोनों ओर स्थिर चुंबक ट्रैक लगे होते हैं। यह पेटेंटेड संरचना चुंबकीय आकर्षण के प्रभावों को नकारते हुए प्रति अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल में अधिकतम बल प्रदान करती है। संतुलित डिज़ाइन बेयरिंग पर भार कम करता है, जिससे छोटे लीनियर मोशन बेयरिंग का उपयोग संभव होता है और बेयरिंग का शोर कम होता है।

मोशनसिस्टमडिज़ाइन कॉम मोटर्स ड्राइव्स 0111 लाभ आयरनलेस मोटर्स: आयरनलेस लीनियर मोटर्स भी मौजूद हैं; इन मोटर्स में उनकी कॉइल में लोहा नहीं होता है, इसलिए मोटर सदस्यों के बीच कोई आकर्षण नहीं होता है।

सबसे आम आयरनलेस मोटर यू-चैनल है: दो चुंबकीय ट्रैक आपस में जुड़कर एक चैनल बनाते हैं जिसमें मोटर कॉइल (या फोर्सर) चलती है। यह मोटर कम वेलोसिटी रिपल और उच्च त्वरण की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है। आयरनलेस संरचना में शून्य आकर्षण बल और शून्य कॉगिंग प्रकृति के कारण टॉर्क रिपल कम से कम होता है; कॉइल अपेक्षाकृत हल्की होने के कारण त्वरण बढ़ जाता है।

लोहे के बिना बनाई गई दूसरी संरचना सिलेंडर के आकार की होती है। स्टेनलेस स्टील की एक ट्यूब के अंदर चुंबक लगे होते हैं, और मोटर की कुंडली सिलेंडर के चारों ओर घूमती है। यह संरचना बॉलस्क्रू को बदलने के लिए उपयुक्त है, क्योंकि यह लगभग समान दायरे में कहीं अधिक गति और सटीक स्थिति प्रदान करती है।

कॉइल का आकार और ट्रैक की लंबाई

किसी भी प्रकार की संरचना हो, सभी लीनियर-मोटर कॉइल्स का आकार अनुप्रयोग की आवश्यकताओं के अनुसार निर्धारित किया जाना चाहिए: लगाया गया भार, लक्ष्य गति प्रोफ़ाइल, ड्यूटी साइकिल, सटीकता, परिशुद्धता, सेवा जीवन और परिचालन वातावरण। सुझाव: किसी विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए सर्वोत्तम मोटर प्रकार और आकार का चयन करने के लिए लीनियर-मोटर निर्माताओं से तकनीकी सहायता और साइजिंग सॉफ़्टवेयर (जो अक्सर निःशुल्क होता है) का उपयोग करें।

मैग्नेट ट्रैक सेक्शन कई लंबाई में उपलब्ध हैं और इन्हें इच्छित यात्रा लंबाई प्राप्त करने के लिए एक दूसरे के ऊपर रखा जा सकता है, जिससे कुल मैग्नेट की लंबाई लगभग असीमित हो जाती है। डिज़ाइन को सरल बनाने और लागत कम करने के लिए, निर्माता से उपलब्ध सबसे लंबी लंबाई के मैग्नेट ट्रैक सेक्शन का उपयोग करना सबसे अच्छा है।

2. एक एनकोडर का चयन करें

लीनियर मोटर सिस्टम को डिज़ाइन करते समय दूसरा चरण लीनियर एनकोडर का चयन है। सबसे आम तौर पर ऑप्टिकल या मैग्नेटिक रीड हेड सेंसर वाले इंक्रीमेंटल लीनियर एनकोडर होते हैं। एप्लिकेशन के लिए आवश्यक रिज़ॉल्यूशन और सटीकता वाला और मशीन के वातावरण के अनुकूल एनकोडर चुनें।

एनकोडर फीडबैक आमतौर पर साइनसोइडल एनालॉग या डिजिटल पल्स ट्रेन के माध्यम से सर्वो एम्पलीफायर को वापस भेजा जाता है। एक अन्य विकल्प हाई-स्पीड सीरियल एनकोडर फीडबैक है - जो उच्च डेटा दर, उच्च बिट रिज़ॉल्यूशन, बेहतर शोर प्रतिरोधक क्षमता, लंबी केबल लंबाई और व्यापक अलार्म जानकारी प्रदान करता है।

सीरियल संचार दो तरीकों से जुड़ता है।

एम्पलीफायर और एनकोडर के बीच सीधा संचार उन एनकोडरों के साथ संभव है जिनमें एम्पलीफायर के साथ संगत सीरियल एनकोडर प्रोटोकॉल होता है।

जहां एनकोडर में सीरियल आउटपुट नहीं होता (या जहां सीरियल आउटपुट प्रोटोकॉल एम्पलीफायर के साथ असंगत होता है), वहां सीरियल कनवर्टर मॉड्यूल का उपयोग किया जा सकता है। इस स्थिति में, मॉड्यूल एनकोडर से एनालॉग सिग्नल और हॉल सेंसर सिग्नल प्राप्त करता है, एनालॉग सिग्नल को उपविभाजित करता है, और इस सिग्नल डेटा को सीरियल रूप से सर्वो एम्पलीफायर को भेजता है। हॉल सेंसर डेटा का उपयोग पावर ऑन करते समय और एनकोडर फीडबैक को सत्यापित करने के लिए किया जाता है।

कई लीनियर एनकोडर निर्माता अब ऐसे एब्सोल्यूट लीनियर एनकोडर पेश करते हैं जो विभिन्न प्रकार के सीरियल संचार प्रोटोकॉल का समर्थन करते हैं, जिनमें तृतीय-पक्ष एम्पलीफायर निर्माताओं के मालिकाना प्रोटोकॉल भी शामिल हैं।

3. एम्पलीफायर चुनें

डिजाइन प्रक्रिया का तीसरा चरण सर्वो एम्पलीफायर का चयन है। एम्पलीफायर का आकार मोटर के अनुरूप सही होना चाहिए।

प्लग एंड प्ले सुविधा केवल सर्वोमोटर और एम्पलीफायर दोनों बनाने वाले आपूर्तिकर्ताओं द्वारा ही प्रदान की जा सकती है। कुछ आपूर्तिकर्ता स्टार्टअप समय को कम करने और उचित कॉन्फ़िगरेशन सुनिश्चित करने के लिए प्लग एंड प्ले सुविधा प्रदान करते हैं।

कुछ सर्वो एम्पलीफायरों में स्वचालित मोटर पहचान और ट्यूनिंग-रहित मोड की सुविधा होती है, जिससे सर्वो सिस्टम को ट्यून करने की आवश्यकता समाप्त हो जाती है। इस सॉफ़्टवेयर की सहायता से, मोटर की विशिष्टताएँ (ओवरलोड विशेषताओं सहित) पावर ऑन होते ही मोटर से सर्वो एम्पलीफायर में स्वचालित रूप से अपलोड हो जाती हैं। इससे मोटर विशिष्टताएँ इनपुट करते समय संभावित उपयोगकर्ता त्रुटि समाप्त हो जाती है, जिससे मोटर के अनियंत्रित होने और फेज़िंग त्रुटियों का जोखिम लगभग न के बराबर हो जाता है।

4. सपोर्ट मेंबर और बेयरिंग का चयन करें

लीनियर मोटर सिस्टम डिजाइन को पूरा करने के लिए अंतिम दो डिजाइन चरण एक साथ चलते हैं: चौथा चरण लीनियर मोशन बेयरिंग सिस्टम का चयन करना है, और पांचवा चरण सपोर्ट सदस्यों को डिजाइन करना है।

अधिकांश लीनियर मोटर असेंबली में दो महत्वपूर्ण संरेखण होते हैं: कॉइल और मैग्नेट ट्रैक के बीच मोटर-से-मैग्नेट की दूरी, और एनकोडर रीड हेड और लीनियर स्केल के बीच की दूरी। संलग्न लीनियर एनकोडर का चयन करते समय बाद वाला मानदंड समाप्त हो जाता है।

सुझावों:

लीनियर मोशन बेयरिंग को गैप टॉलरेंस को पूरा करने के लिए पर्याप्त परिशुद्धता प्रदान करनी चाहिए, जबकि सपोर्ट सदस्यों को घटकों को उचित रूप से स्पेस देने और लीनियर बेयरिंग और एनकोडर की समानांतरता आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए।

एक बार ये मानदंड पूरे हो जाने पर, बियरिंग और सहायक घटकों का चयन और डिज़ाइन अंततः मशीन की प्रदर्शन आवश्यकताओं पर निर्भर करता है। उच्च सटीकता और परिशुद्धता की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए उच्च रिज़ॉल्यूशन और उच्च सटीकता वाले एनकोडर के साथ-साथ उच्च-सटीकता वाले रैखिक बियरिंग की आवश्यकता होती है।

इन बियरिंगों का आकार निर्धारित करते समय, पेलोड और आयरन-कोर लीनियर मोटरों से जुड़े चुंबकीय आकर्षण बलों को ध्यान में रखें। कई मामलों में, लीनियर बियरिंगों और मैग्नेट ट्रैक के सहायक भाग मशीन फ्रेम का अभिन्न अंग हो सकते हैं।