लीनियर मोटर्स और एक्चुएटर्स अब बॉल स्क्रू और बेल्ट ड्राइव के मुकाबले लागत के मामले में प्रतिस्पर्धी हैं और उन्नत पोजिशनिंग अनुप्रयोगों के लिए कहीं बेहतर चपलता और बैंडविड्थ प्रदान करते हैं। नए माइक्रोमोटर्स और एक्चुएटर्स उन कार्यों को स्वचालित करने में मदद कर रहे हैं जो पहले संभव नहीं थे। डायरेक्ट लीनियर ड्राइव्स सर्वो-नियंत्रित न्यूमेटिक सिलेंडरों की जगह तेजी से ले रहे हैं, जिससे विश्वसनीयता और नियंत्रणीयता बढ़ रही है, और एयर कंप्रेसर की लागत, शोर और रखरखाव की झंझट से मुक्ति मिल रही है।

सेमीकंडक्टर उद्योग की आवश्यकताओं से प्रेरित होकर, लीनियर मोटर निर्माताओं ने सटीकता में निरंतर वृद्धि की है, कीमतों में कमी की है, कई प्रकार की मोटरें विकसित की हैं और स्वचालन उपकरणों में एकीकरण को सरल बनाया है। आधुनिक लीनियर मोटरें 20 ग्राम का अधिकतम त्वरण और 10 मीटर/सेकंड का वेग प्रदान करती हैं, अद्वितीय गतिशील चपलता प्रदान करती हैं, रखरखाव को कम करती हैं और अपटाइम को कई गुना बढ़ाती हैं। वे अब केवल सेमीकंडक्टर उद्योग तक ही सीमित नहीं हैं, बल्कि अनेक अनुप्रयोगों में उन्नत प्रदर्शन प्रदान करती हैं।

बॉल स्क्रू की तुलना में दस गुना अधिक गति और परिचालन जीवन के साथ, लीनियर डायरेक्ट ड्राइव तकनीक अक्सर उत्पादकता बढ़ाने वाले स्वचालन के लिए एकमात्र समाधान होती है।

गतिशील श्रेष्ठता

परंपरागत पोजिशनिंग तंत्रों का गतिशील प्रदर्शन लीड स्क्रू, गियर ट्रेन, बेल्ट ड्राइव और फ्लेक्सिबल कपलिंग द्वारा सीमित होता है, जो हिस्टैरेसिस, बैकलैश और घिसाव उत्पन्न करते हैं। इसी प्रकार, न्यूमेटिक एक्चुएटर्स पिस्टन के द्रव्यमान और पिस्टन-सिलेंडर घर्षण के साथ-साथ वायु संपीड्यता से भी प्रभावित होते हैं, जिससे सर्वो नियंत्रण जटिल हो जाता है। लीनियर मोटर्स और एक्चुएटर्स परंपरागत पोजिशनर्स के द्रव्यमान और जड़त्व को कम करते हैं, और इन मूलभूत सीमाओं से मुक्त होकर अद्वितीय गतिशील कठोरता प्रदान करते हैं।

प्रत्यक्ष ड्राइव बल निर्माण से लीनियर मोटर्स और एक्चुएटर्स को क्लोज्ड-लूप बैंडविड्थ प्राप्त करने में मदद मिलती है, जो वैकल्पिक पोजिशनिंग तंत्रों के साथ संभव नहीं है। मोटर और एक्चुएटर आधुनिक नियंत्रकों का पूरा लाभ उठा सकते हैं। ये नियंत्रक उच्च लूप गेन संचालन के लिए ट्यून किए गए हैं, जिससे व्यापक बैंडविड्थ नियंत्रण, तेजी से स्थिर होना और क्षणिक गड़बड़ी से शीघ्र रिकवरी संभव होती है।

लीनियर मोटर्स और एक्चुएटर्स मिलीमीटर की दूरी तक गति करने में माहिर होते हैं और ये स्थिर घर्षण क्षेत्र में काम करते हैं। इनका कम द्रव्यमान और न्यूनतम स्थिर घर्षण गति शुरू करने के लिए आवश्यक बल को कम करता है और रुकने पर ओवरशूट को रोकने में नियंत्रण प्रणाली के कार्य को सरल बनाता है। इन विशेषताओं के कारण डायरेक्ट ड्राइव मोटर्स और एक्चुएटर्स माइक्रोस्कोप स्लाइड को स्कैन कर सकते हैं और कुछ मिलीमीटर की दूरी पर स्थित वस्तुओं के XY स्थानों का चार्ट बना सकते हैं।

तेज़ और बार-बार होने वाली गति की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में, लीनियर एक्चुएटर की उच्च बैंडविड्थ का लाभ उठाकर बॉलस्क्रू या बेल्ट ड्राइव की तुलना में उत्पादन क्षमता को दोगुना किया जा सकता है। कागज़, प्लास्टिक, यहाँ तक कि डायपर जैसी सामग्री के रोल को लंबाई में काटने वाली मशीनें सामग्री के प्रवाह को रोके बिना काम करके उत्पादन क्षमता को अधिकतम करती हैं। चलते-फिरते काटने के लिए, ऐसी मशीनें काटने वाले ब्लेड की गति को सामग्री के प्रवाह के साथ सिंक्रनाइज़ करती हैं, सामग्री की गति से काटने के स्थान तक जाती हैं, और फिर कटाई शुरू करती हैं। कटाई के बाद, ब्लेड को उसके शुरुआती बिंदु पर वापस लाया जाता है ताकि वह अगले राउंड-ट्रिप कटिंग चक्र की प्रतीक्षा कर सके।

लीनियर मोटर के प्रकार

तीन बुनियादी लीनियर मोटर कॉन्फ़िगरेशन उपलब्ध हैं: फ्लैट बेड, यू-चैनल और ट्यूबलर मोटर। प्रत्येक मोटर के अपने-अपने फायदे और सीमाएं हैं।

फ्लैट बेड मोटर्स असीमित गति और उच्चतम ड्राइव बल प्रदान करने के साथ-साथ, लोड ले जाने वाले फोर्सर और मोटर के स्थायी चुंबक ट्रैक के बीच काफी अधिक और अवांछनीय चुंबकीय आकर्षण उत्पन्न करती हैं। इस आकर्षण बल के लिए ऐसे बियरिंग की आवश्यकता होती है जो अतिरिक्त भार को सहन कर सकें।

लोहे रहित कोर वाली यू-चैनल मोटर में कम जड़त्व होता है, इसलिए यह अधिकतम चपलता प्रदान करती है। हालांकि, फोर्सर की भार वहन करने वाली चुंबकीय कुंडलियां यू-चैनल फ्रेम के भीतर गहराई में स्थित होती हैं, जिससे ऊष्मा निष्कासन सीमित हो जाता है।

ट्यूबलर लीनियर मोटर्स मजबूत, ऊष्मीय रूप से कुशल और स्थापित करने में सबसे सरल होती हैं। ये बॉलस्क्रू और न्यूमेटिक पोजिशनर्स के लिए सीधे प्रतिस्थापन के रूप में काम करती हैं। ट्यूबलर मोटर के स्थायी चुंबक स्टेनलेस स्टील ट्यूब (थ्रस्ट रॉड) में लगे होते हैं, जिसे दोनों सिरों से सहारा दिया जाता है। अतिरिक्त थ्रस्ट रॉड सपोर्ट के बिना, लोड की गति थ्रस्ट रॉड के व्यास के आधार पर 2 से 3 मीटर तक सीमित रहती है।

तीनों प्रकार की मोटरों में से, ट्यूबलर मोटरें मुख्य औद्योगिक उपयोग के लिए सबसे उपयुक्त हैं। ट्यूबलर लीनियर मोटरों को एक मूलभूत इंजीनियरिंग नवाचार से अपार लाभ प्राप्त हुए हैं। कॉप्ले कंट्रोल्स की लीनियर मोटरें पारंपरिक बाहरी लीनियर एनकोडर को इंटीग्रल हॉल सेंसर से बदल देती हैं। एक पेटेंटकृत चुंबकीय सर्किट हॉल-इफेक्ट सेंसरों को रिज़ॉल्यूशन और दोहराव में लगभग दस गुना सुधार प्राप्त करने में सक्षम बनाता है।

लीनियर एनकोडर की कीमत लगभग लीनियर मोटर जितनी ही हो सकती है, इसलिए इन्हें हटाना लागत में भारी कमी लाता है। इससे ऑटोमेशन सिस्टम में लीनियर मोटर का इंटीग्रेशन भी आसान हो जाता है, क्योंकि अब जटिल एनकोडर को सपोर्ट और अलाइन करने की आवश्यकता नहीं होती। अन्य लाभों में मजबूती, विश्वसनीयता और एनकोडर के लिए संरक्षित वातावरण की आवश्यकता से मुक्ति शामिल हैं।

ट्यूबलर लीनियर मोटर्स को शक्तिशाली और बहुमुखी डायरेक्ट ड्राइव लीनियर एक्चुएटर्स में बदला जा सकता है। एक्चुएटर के रूप में, फोर्सर स्थिर रहता है (मशीन फ्रेम से बोल्ट द्वारा जुड़ा हुआ), जबकि लोड पोजिशनिंग थ्रस्ट रॉड फोर्सर के अंदर लगे कम घर्षण वाले, बिना लुब्रिकेशन वाले बेयरिंग पर चलती है। बॉल स्क्रू और बेल्ट ड्राइव से बेहतर प्रदर्शन करने के अलावा, लीनियर एक्चुएटर प्रोग्रामेबल सर्वो-न्यूमेटिक पोजिशनिंग सिस्टम का एक उच्च-प्रदर्शन विकल्प है।

ट्यूबलर लीनियर मोटर्स दो स्वतंत्र फोर्सर के साथ उत्पादकता को दोगुना करने वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं, जो एक ही थ्रस्ट रॉड पर काम करते हैं। प्रत्येक फोर्सर का अपना सर्वो ड्राइव होता है और वह दूसरे से पूरी तरह स्वतंत्र रूप से चल सकता है। उदाहरण के लिए, एक फोर्सर लोडिंग कर सकता है जबकि दूसरा अनलोडिंग कर सकता है। यह तकनीक एक तेज़ गति से चलने वाले कन्वेयर से एक बार में दो वस्तुओं को उठाकर और उन्हें सटीकता के साथ दूसरे कन्वेयर पर रखकर उत्पादन को दोगुना कर सकती है।

इसी प्रकार, एक ही थ्रस्ट रॉड पर कई बल लगाने से ड्राइव बल दोगुना, तिगुना या चौगुना भी हो सकता है। इन बल लगाने वालों को एक ही नियंत्रक द्वारा संचालित किया जा सकता है।

लीनियर मोटर का भार वहन करने वाला फोर्सर लंबे समय तक चलने वाले सिंगल रेल बेयरिंग पर चलता है। इसके विपरीत, बॉलस्क्रू रोटरी-टू-लीनियर रूपांतरण तंत्र में घिसाव के अतिरिक्त स्रोत होते हैं जो प्रदर्शन को कम करते हैं और जीवनकाल को छोटा करते हैं।

लीनियर एक्चुएटर की थ्रस्ट रॉड, फोर्सर में लगे टिकाऊ और बिना लुब्रिकेशन वाले बेयरिंग पर सरकती है। इसकी सरल बनावट के कारण एक्चुएटर 10 मिलियन ऑपरेटिंग साइकल तक चल सकता है। एक्चुएटर के बेयरिंग सेल्फ-अलाइनिंग होते हैं, जिससे इंस्टॉलेशन आसान हो जाता है। एक्चुएटर का ड्राइव फोर्स सीधे थ्रस्ट रॉड पर लगता है, जिससे एक्सीलरेशन और रिस्पॉन्सिवनेस बेहतर होती है।

फोर्सर में एकीकृत सॉलिड स्टेट सेंसर द्वारा बाहरी एनकोडर को प्रतिस्थापित करने से, डायरेक्ट ड्राइव मोटर्स और एक्चुएटर्स बहुत ही सरल दो-घटक उपकरण बन जाते हैं। फोर्सर और थ्रस्ट रॉड दोनों ही स्वाभाविक रूप से बहुत मजबूत घटक हैं, जिससे मोटर और एक्चुएटर अंतरराष्ट्रीय IP67 वॉशडाउन रेटिंग के अनुरूप हो जाते हैं।

घिसने वाले गियर और घूमने वाले लीड स्क्रू की अनुपस्थिति रैखिक मोटरों और एक्चुएटर्स को कम शोर वाले संचालन की महत्वपूर्ण विशेषता प्रदान करती है। OSHA यूरोपीय औद्योगिक संहिताओं का अनुसरण कर रहा है, जो कार्यस्थल के शोर पर कड़े नियम लागू करती हैं। प्रयोगशालाओं और अस्पतालों में शांत संचालन पहले से ही महत्वपूर्ण है; जैसे-जैसे OSHA अपने नियमों को अन्य उत्पादन वातावरणों तक विस्तारित करेगा, यह चिंता और भी व्यापक होती जाएगी।