लीनियर मोटर और एक्चुएटर अब बॉल स्क्रू और बेल्ट ड्राइव के मुकाबले लागत-प्रतिस्पर्धी हैं और उन्नत पोजिशनिंग अनुप्रयोगों के लिए विशिष्ट रूप से बेहतर चपलता और बैंडविड्थ प्रदान करते हैं। नए माइक्रोमोटर और एक्चुएटर उन कार्यों को स्वचालित करने में मदद कर रहे हैं जो पहले संभव नहीं थे। प्रत्यक्ष लीनियर ड्राइव तेजी से सर्वो-नियंत्रित न्यूमेटिक सिलेंडरों की जगह ले रहे हैं, जिससे विश्वसनीयता और नियंत्रणीयता में वृद्धि हो रही है, और वायु कम्प्रेसर की लागत, शोर और रखरखाव से मुक्ति मिल रही है।

अर्धचालक उद्योग की आवश्यकताओं के अनुरूप, रैखिक मोटर निर्माताओं ने लगातार सटीकता बढ़ाई है, कीमतें कम की हैं, कई प्रकार की मोटरें विकसित की हैं, और स्वचालन उपकरणों में एकीकरण को सरल बनाया है। आधुनिक रैखिक मोटरें 20g का अधिकतम त्वरण और 10 मीटर/सेकंड का वेग प्रदान करती हैं, बेजोड़ गतिशील चपलता प्रदान करती हैं, रखरखाव को न्यूनतम करती हैं, और अपटाइम को कई गुना बढ़ा देती हैं। ये मोटरें विशिष्ट अर्धचालक उद्योग के उपयोग से आगे बढ़कर विभिन्न अनुप्रयोगों में उन्नत प्रदर्शन प्रदान करती हैं।

बॉल स्क्रू की तुलना में दस गुना अधिक गति और परिचालन जीवन के साथ, रैखिक प्रत्यक्ष ड्राइव प्रौद्योगिकी अक्सर उत्पादकता बढ़ाने वाले स्वचालन के लिए एकमात्र समाधान है।

गतिशील श्रेष्ठता

पारंपरिक पोजिशनिंग तंत्रों का गतिशील प्रदर्शन लीड स्क्रू, गियर ट्रेन, बेल्ट ड्राइव और लचीले कपलिंग द्वारा सीमित होता है, जिससे हिस्टैरिसिस, बैकलैश और घिसाव होता है। इसी प्रकार, न्यूमेटिक एक्ट्यूएटर्स पिस्टन द्रव्यमान और पिस्टन-सिलेंडर घर्षण के साथ-साथ वायु संपीडनशीलता से भी प्रभावित होते हैं, जिससे सर्वो नियंत्रण जटिल हो जाता है। रैखिक मोटर और एक्ट्यूएटर्स पारंपरिक पोजिशनर्स के द्रव्यमान और जड़त्व को कम कर देते हैं, और इन मूलभूत सीमाओं से मुक्त होकर, बेजोड़ गतिशील कठोरता प्रदान करते हैं।

प्रत्यक्ष ड्राइव बल निर्माण, रैखिक मोटरों और एक्चुएटर्स को वैकल्पिक पोजिशनिंग तंत्रों के साथ अनुपलब्ध क्लोज्ड-लूप बैंडविड्थ प्राप्त करने में सक्षम बनाता है। मोटर और एक्चुएटर आधुनिक नियंत्रकों का पूरा लाभ उठाने में सक्षम हैं। ये नियंत्रक उच्च लूप लाभ संचालन के लिए ट्यून किए गए हैं, जिससे व्यापक बैंडविड्थ नियंत्रण, तेज़ सेटलमेंट और क्षणिक गड़बड़ी से तेज़ी से रिकवरी प्राप्त होती है।

रैखिक मोटर और एक्चुएटर मिलीमीटर दूरी की गति करने में उत्कृष्ट होते हैं जो स्थैतिक घर्षण क्षेत्र में संचालित होती हैं। उनका कम द्रव्यमान और न्यूनतम स्थैतिक घर्षण, यात्रा शुरू करने के लिए आवश्यक चालक बल को न्यूनतम करता है, और रुकने पर ओवरशूट को रोकने में नियंत्रण प्रणाली के कार्य को सरल बनाता है। ये विशेषताएँ प्रत्यक्ष ड्राइव मोटर और एक्चुएटर को माइक्रोस्कोप स्लाइड्स को स्कैन करने, उदाहरण के लिए, केवल मिलीमीटर की दूरी पर स्थित कलाकृतियों के XY स्थानों को चार्ट करने में सक्षम बनाती हैं।

तीव्र पुनरावर्ती गति की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में, रैखिक एक्ट्यूएटर की उच्च बैंडविड्थ का उपयोग बॉलस्क्रू या बेल्ट ड्राइव के थ्रूपुट को दोगुना करने के लिए किया जा सकता है। सामग्री के रोल को लंबाई में काटने वाली मशीनें (कागज़, प्लास्टिक, यहाँ तक कि डायपर भी) सामग्री के प्रवाह को रोके बिना संचालित होकर थ्रूपुट को अधिकतम करती हैं। तुरंत काटने के लिए, ऐसी मशीनें सामग्री के प्रवाह के साथ तालमेल बिठाने के लिए कटिंग ब्लेड को गति प्रदान करती हैं, सामग्री की गति से कटिंग स्थान तक जाती हैं, और फिर कट शुरू करती हैं। काटने के बाद, ब्लेड को अगले राउंड-ट्रिप कटिंग चक्र की प्रतीक्षा के लिए उसके प्रारंभिक बिंदु पर वापस लाया जाता है।

रैखिक मोटर के प्रकार

तीन बुनियादी रैखिक मोटर विन्यास उपलब्ध हैं: फ्लैट बेड, यू-चैनल और ट्यूबलर मोटर। प्रत्येक मोटर के अपने अंतर्निहित लाभ और सीमाएँ हैं।

फ्लैट बेड मोटरें, असीमित यात्रा और उच्चतम चालक बल प्रदान करते हुए, भार वहन करने वाले बल और मोटर के स्थायी चुंबक पथ के बीच अत्यधिक और अवांछनीय चुंबकीय आकर्षण उत्पन्न करती हैं। इस आकर्षण बल के लिए अतिरिक्त भार को सहारा देने वाले बीयरिंगों की आवश्यकता होती है।

यू-चैनल मोटर, अपने लौह-रहित कोर के कारण, कम जड़त्व रखती है, इसलिए अधिकतम चपलता प्रदान करती है। हालाँकि, बलवाहक के भार वहन करने वाले चुंबकीय कुंडल यू-चैनल फ्रेम के भीतर गहराई तक जाते हैं, जिससे ऊष्मा निष्कासन बाधित होता है।

ट्यूबलर लीनियर मोटर मज़बूत, तापीय रूप से कुशल और स्थापित करने में सबसे आसान होते हैं। ये बॉलस्क्रू और न्यूमेटिक पोजिशनर्स के लिए ड्रॉप-इन रिप्लेसमेंट प्रदान करते हैं। ट्यूबलर मोटर के स्थायी चुम्बक एक स्टेनलेस स्टील ट्यूब (थ्रस्ट रॉड) में लगे होते हैं, जो दोनों सिरों पर टिका होता है। अतिरिक्त थ्रस्ट रॉड सपोर्ट के बिना, भार की गति थ्रस्ट रॉड के व्यास के आधार पर 2 से 3 मीटर तक सीमित होती है।

तीनों प्रकार की मोटरों में से, ट्यूबलर मोटरें मुख्यधारा के औद्योगिक उपयोग के लिए सबसे उपयुक्त हैं। ट्यूबलर लीनियर मोटरों को एक मौलिक इंजीनियरिंग नवाचार से गहरा लाभ मिला है। कॉपले कंट्रोल्स की लीनियर मोटरें पारंपरिक बाहरी लीनियर एनकोडर की जगह इंटीग्रल हॉल सेंसर लगाती हैं। एक पेटेंट प्राप्त चुंबकीय सर्किट हॉल-इफेक्ट सेंसरों को रिज़ॉल्यूशन और दोहराव में लगभग दस गुना सुधार करने में सक्षम बनाता है।

चूँकि लीनियर एनकोडर की लागत लगभग लीनियर मोटर जितनी ही हो सकती है, इसलिए इन्हें हटाना लागत में भारी कमी लाता है। इससे ऑटोमेशन सिस्टम में लीनियर मोटर का एकीकरण भी आसान हो जाता है, क्योंकि इसमें सपोर्ट और अलाइनमेंट के लिए कोई जटिल एनकोडर नहीं होता। अन्य लाभों में मज़बूती, विश्वसनीयता और एनकोडर की सुरक्षित वातावरण की ज़रूरत से मुक्ति शामिल है।

ट्यूबलर लीनियर मोटर्स को शक्तिशाली, बहुमुखी डायरेक्ट ड्राइव लीनियर एक्ट्यूएटर्स में बदला जा सकता है। एक्ट्यूएटर अवतार में, फोर्सर स्थिर रहता है (मशीन फ्रेम से बोल्ट किया हुआ), जबकि लोड पोजिशनिंग थ्रस्ट रॉड फोर्सर के भीतर लगे कम घर्षण, स्नेहन-मुक्त बियरिंग्स पर चलती है। बॉल स्क्रू और बेल्ट ड्राइव से बेहतर प्रदर्शन करने के अलावा, लीनियर एक्ट्यूएटर प्रोग्रामेबल सर्वो-न्यूमेटिक पोजिशनिंग सिस्टम का एक उच्च-प्रदर्शन विकल्प है।

ट्यूबलर लीनियर मोटरें उत्पादकता को दोगुना करने के लिए उपयुक्त होती हैं, क्योंकि इनमें एक ही थ्रस्ट रॉड पर दो स्वतंत्र फोर्सर काम करते हैं। प्रत्येक फोर्सर का अपना सर्वो ड्राइव होता है, और यह दूसरे से पूरी तरह स्वतंत्र रूप से चल सकता है। उदाहरण के लिए, एक फोर्सर लोड कर सकता है, जबकि दूसरा अनलोड करता है। यह तकनीक तेज़ गति से चलने वाले कन्वेयर से एक बार में दो वस्तुओं को उठाकर और उन्हें दूसरे कन्वेयर पर सटीकता से रखकर थ्रूपुट को दोगुना कर सकती है।

इसी प्रकार, एक ही थ्रस्ट रॉड पर संचालित कई फ़ोर्सर, ड्राइव बल को दोगुना, तिगुना या चौगुना भी कर सकते हैं। फ़ोर्सर को एक ही नियंत्रक द्वारा संचालित किया जा सकता है।

रैखिक मोटर का भार वहन करने वाला बल लंबे जीवनकाल वाले, एकल रेल बियरिंगों पर चलता है। इसके विपरीत, बॉलस्क्रू रोटरी-से-रैखिक रूपांतरण तंत्र में घिसाव के अतिरिक्त स्रोत शामिल होते हैं जो प्रदर्शन को कम करते हैं और जीवनकाल को छोटा करते हैं।

रैखिक एक्ट्यूएटर थ्रस्ट रॉड, फोर्सर में लगे लंबे समय तक चलने वाले, स्नेहन-मुक्त बियरिंग्स पर फिसलती है। यह अंतर्निहित सरलता एक्ट्यूएटर को 10 मिलियन ऑपरेटिंग चक्र प्रदान करने में सक्षम बनाती है। एक्ट्यूएटर बियरिंग्स स्व-संरेखित होते हैं, जिससे स्थापना आसान हो जाती है। एक्ट्यूएटर ड्राइव बल सीधे थ्रस्ट रॉड पर लगाया जाता है, जिससे त्वरण और प्रतिक्रियाशीलता में सुधार होता है।

बाहरी एनकोडर की जगह फ़ोर्सर में एकीकृत सॉलिड स्टेट सेंसर ने ले ली है, जिससे डायरेक्ट ड्राइव मोटर और एक्चुएटर बहुत ही सरल दो-घटकीय उपकरण बन गए हैं। फ़ोर्सर और थ्रस्ट रॉड दोनों ही स्वाभाविक रूप से बहुत मज़बूत घटक हैं, जो मोटर और एक्चुएटर को अंतर्राष्ट्रीय IP67 वॉशडाउन रेटिंग के अनुरूप बनाने में सक्षम बनाते हैं।

ग्राइंडिंग गियर और घूमते हुए लीड स्क्रू की अनुपस्थिति, रैखिक मोटरों और एक्चुएटर्स को कम शोर संचालन की एक महत्वपूर्ण योग्यता प्रदान करती है। OSHA यूरोपीय औद्योगिक संहिताओं का अनुसरण कर रहा है, जो कार्यस्थल के शोर पर लगातार कड़े नियम बनाती हैं। प्रयोगशाला और अस्पताल के वातावरण में शांत संचालन पहले से ही महत्वपूर्ण है; जैसे-जैसे OSHA अपने नियमों को अन्य उत्पादन वातावरणों तक बढ़ाएगा, यह चिंता और भी व्यापक होती जाएगी।