पारंपरिक घूर्णी मोटर-चालित लीनियर एक्चुएटर्स की तुलना में, लीनियर मोटर्स ने गति नियंत्रण के क्षेत्र में नई संभावनाएं खोल दी हैं। ये मोटर्स तेज़, अधिक सटीक और अधिक विश्वसनीय प्रदर्शन प्रदान करती हैं। लीनियर मोटर की एक अनूठी विशेषता यह है कि इसमें किसी यांत्रिक शक्ति संचरण घटक की आवश्यकता नहीं होती। इसके बजाय, मोटर कॉइल के चुंबकीय क्षेत्र द्वारा उत्पन्न लीनियर बल सीधे लोड पर लागू होता है। इससे घूर्णी गति को लीनियर गति में परिवर्तित करने वाले यांत्रिक उपकरणों की आवश्यकता समाप्त हो जाती है, जिससे सिस्टम का जीवनकाल, सटीकता, गति और समग्र प्रदर्शन बेहतर होता है।

जैसे-जैसे उत्पादकता बढ़ाने, उत्पाद की गुणवत्ता बेहतर करने, विकास में लगने वाले समय को कम करने और इंजीनियरिंग लागत को घटाने की मांग बढ़ रही है, मॉड्यूलर लीनियर मोटर डिज़ाइनों का लाभ उठाकर लीनियर मोटर तकनीक को अपनाना तेजी से लोकप्रिय हो रहा है। इनका उपयोग मेट्रोलॉजी, सटीक कटिंग सिस्टम, सेमीकंडक्टर और इलेक्ट्रॉनिक्स विनिर्माण उपकरण, वेफर हैंडलिंग, लिथोग्राफी, विज़न इंस्पेक्शन सिस्टम, चिकित्सा उपकरण और यंत्र, परीक्षण प्रणाली, एयरोस्पेस और रक्षा, असेंबली लाइन स्वचालन, प्रिंटिंग और पैकेजिंग अनुप्रयोगों और कई अन्य अनुप्रयोगों में किया जाता है जिनमें उच्च थ्रूपुट और उच्च-सटीकता वाली लीनियर गति की आवश्यकता होती है।

लीनियर मोटर डिज़ाइन के घटकों को उच्च परिशुद्धता और दोहराव योग्य प्रक्रियाओं के साथ मशीनिंग और असेंबल करने की आवश्यकता होती है। इन भागों का उचित संरेखण महत्वपूर्ण है और इसके लिए डिज़ाइन की बारीकियों और असेंबली कौशल में उल्लेखनीय दक्षता की आवश्यकता होती है।

आज, मॉड्यूलर लीनियर मोटर्स की नई पीढ़ी ने क्रांति ला दी है। तैयार मॉड्यूलर लीनियर मोटर्स को आसानी से किसी सिस्टम में फिट किया जा सकता है और ये तुरंत काम करने के लिए तैयार हो जाती हैं, जिससे इंजीनियरिंग का समय काफी कम हो जाता है। इंजीनियर अब मॉड्यूलर लीनियर मोटर तकनीक के शक्तिशाली लाभों को कुछ ही दिनों में अपनी मशीन डिज़ाइन में शामिल कर सकते हैं, जबकि पहले इसमें महीनों या वर्षों का समय लगता था।

रेखीय मोटर प्रणालियों में नौ प्रमुख घटक शामिल हैं:

1. एक आधार प्लेट
2. एक मोटर कॉइल
3. एक स्थायी चुंबकीय ट्रैक (सामान्यतः नियोडिमियम चुंबक)
4. एक कैरिज जो मोटर कॉइल को लोड से जोड़ता है
5. लीनियर बेयरिंग रेल जिस पर गाड़ी को चलाया जाता है और जो बेस से जुड़ी होती है।
6. स्थिति प्रतिक्रिया के लिए एक रैखिक एनकोडर
7. अंत रुकता है
8. एक केबल ट्रैक
9. चुंबकीय ट्रैक, एनकोडर और लीनियर रेल को पर्यावरणीय प्रदूषण से बचाने के लिए वैकल्पिक बेल्लो।

नियंत्रण लूप

लीनियर मोटर डिज़ाइन के घटकों को उच्च परिशुद्धता और दोहराव योग्य प्रक्रियाओं के साथ मशीनिंग और असेंबल करने की आवश्यकता होती है। इन भागों का उचित संरेखण महत्वपूर्ण है और इसके लिए डिज़ाइन की बारीकियों और असेंबली कौशल की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, चुंबकीय ट्रैक और मूविंग मोटर कॉइल समतल, समानांतर होने चाहिए और उनके बीच एक निश्चित वायु अंतराल होना चाहिए। मूविंग कॉइल चुंबकीय ट्रैक के ऊपर समानांतर परिशुद्ध लीनियर बेयरिंग रेल से जुड़े एक कैरिज पर चलती है। लीनियर स्केल और रीड हेड वाला पोजीशन एनकोडर लीनियर मोटर का एक और महत्वपूर्ण भाग है जिसके लिए उचित संरेखण प्रक्रियाओं और 5 Gs तक के त्वरण को सहन करने के लिए एक मजबूत माउंटिंग डिज़ाइन की आवश्यकता होती है। मॉड्यूलर लीनियर मोटर्स में, इन विवरणों का पहले से ही ध्यान रखा जाता है और ये पहले से ही डिज़ाइन किए हुए होते हैं।

चित्र में दिखाए गए मॉड्यूलर लीनियर मोटर सिस्टम का उपयोग तब किया जाता है जब सटीक, उच्च गति और दोहराव योग्य लीनियर मोशन की आवश्यकता होती है। यह सिस्टम बॉल स्क्रू, बेल्ट और रैक एंड पिनियन एक्चुएटर्स का एक विकल्प है।

लीनियर मोटर की गति को नियंत्रित करने के लिए परिष्कृत मोशन कंट्रोलर और सर्वो ड्राइव का उपयोग किया जाता है। कठोरता और आवृत्ति प्रतिक्रिया के मामले में लीनियर मोटरों का एक निश्चित लाभ है। कुछ आवृत्ति श्रेणियों में, इनकी कठोरता पारंपरिक बॉल स्क्रू की तुलना में 10 गुना या उससे भी अधिक होती है। इस विशेषता के कारण, लीनियर मोटरें बाहरी व्यवधानों के बावजूद भी उच्च स्थिति और वेग-लूप बैंडविड्थ को प्रभावशाली सटीकता के साथ संभाल सकती हैं। बॉल स्क्रू के विपरीत, जो अक्सर 10 से 100 हर्ट्ज़ के बीच अनुनाद आवृत्तियों का सामना करते हैं, लीनियर मोटरें उच्च आवृत्तियों पर काम करती हैं, जिससे उनका अनुनाद स्थिति लूप बैंडविड्थ से काफी आगे निकल जाता है।

हालांकि, यांत्रिक संचरण को हटाने से कुछ नुकसान भी होते हैं। बॉल स्क्रू जैसे यांत्रिक घटक मशीन बलों, प्राकृतिक अनुनाद आवृत्तियों या अनुप्रस्थ-अक्ष कंपन से होने वाली गड़बड़ियों को कम करने में सहायक होते हैं। इन्हें हटाने से लीनियर मोटरें सीधे तौर पर इन गड़बड़ियों के संपर्क में आ जाती हैं। परिणामस्वरूप, इन गड़बड़ियों की भरपाई करना मोशन कंट्रोलर और ड्राइव इलेक्ट्रॉनिक्स की जिम्मेदारी बन जाती है, जिन्हें सर्वो अक्ष पर सीधे कार्य करके इनसे निपटना होता है। यहीं पर आज के परिष्कृत क्लोज्ड-लूप मोशन एल्गोरिदम अनुनादों को समाप्त करने और उल्लेखनीय स्थिति लूप नियंत्रण प्रदान करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

लीनियर एक्चुएटर्स के क्षेत्र में, लीनियर मोटर्स असाधारण तकनीकी क्षमता प्रदान करती हैं। बेहतर कठोरता प्रदर्शित करने और उच्च आवृत्तियों पर कार्य करने की क्षमता इन्हें पारंपरिक विकल्पों से अलग बनाती है। अनुनाद आवृत्तियों को चुनौती देते हुए और बाहरी व्यवधानों की उपस्थिति में भी उच्च परिशुद्धता बनाए रखते हुए, लीनियर मोटर्स एक आकर्षक समाधान प्रस्तुत करती हैं।

फिर भी, यांत्रिक संचरण की अनुपस्थिति के कारण व्यवधानों को दूर करने और सिस्टम के निरंतर प्रदर्शन और विश्वसनीयता को सुनिश्चित करने के लिए मजबूत क्षतिपूर्ति रणनीतियों की आवश्यकता होती है। वेग और स्थिति लूप के लिए मोशन कंट्रोलर की सैंपलिंग आवृत्तियाँ आमतौर पर 5 किलोहर्ट्ज़ से शुरू होती हैं। एक लीनियर मोटर अक्ष की स्थिति लूप बैंडविड्थ एक पारंपरिक रोटरी मोटर-चालित अक्ष की तुलना में पाँच से दस गुना अधिक हो सकती है, जहाँ 1 या 2 किलोहर्ट्ज़ आवृत्तियाँ स्वीकार्य होती हैं। कुछ वर्तमान मोशन कंट्रोलर 20 किलोहर्ट्ज़ या उससे अधिक की सैंपल दर प्राप्त कर सकते हैं, जो अति-उच्च गति फीडबैक नियंत्रण और अति-सटीक पथ नियंत्रण को सक्षम बनाता है।

चूंकि मॉड्यूलर लीनियर मोटर्स के अधिकांश निर्माता मोशन कंट्रोल और सर्वो विशेषज्ञ भी हैं, इसलिए कई कंट्रोल लूप चुनौतियों और यांत्रिक अनुनाद संबंधी चिंताओं पर भी अच्छी तरह से विचार किया गया है, और इन चुनौतियों को कम करने के लिए समाधान और उपकरण प्रदान किए जाते हैं।

लीनियर मोटर एप्लीकेशन

कई साल पहले, इंजीनियरों की एक टीम के साथ एक क्रांतिकारी परियोजना पर काम करते हुए, मैंने रैखिक मोटरों का उपयोग करने का बहुमूल्य अनुभव प्राप्त किया: दुनिया की पहली रैखिक मोटर-आधारित लेजर कटिंग मशीन का निर्माण करना। रैखिक मोटरों का उपयोग उद्योग में क्रांतिकारी बदलाव लाने के लिए एकदम सही था, क्योंकि रोटरी सर्वो मोटरों द्वारा संचालित पारंपरिक रैखिक एक्चुएटर तकनीकें रैखिक मोटरों से प्राप्त होने वाली उच्च-प्रदर्शन क्षमता प्रदान नहीं कर सकती थीं।

इस तकनीक को लागू करना आसान काम नहीं था। जैसे-जैसे हम परियोजना में गहराई से उतरे, हमें एहसास हुआ कि हमारे अनुप्रयोग के लिए रैखिक मोटर प्रदर्शन विनिर्देशों की आवश्यकता थी जो व्यावसायिक रूप से उपलब्ध नहीं थे। फिर भी, हमने अपने अनुप्रयोग के लिए विशेष रूप से रैखिक मोटर डिजाइन करने का निर्णय लिया।

हमें कई चुनौतियों का सामना करना पड़ा, क्योंकि हमें 1,000 पाउंड के गैन्ट्री सिस्टम को 2.5 मीटर/सेकंड की तीव्र गति से 1.5 जी त्वरण के साथ चलाना था, जिसका अर्थ था कि हमें एक ऐसा लीनियर मोटर डिज़ाइन करना था जो अत्यधिक बल उत्पन्न कर सके। हमारी टीम ने अथक परिश्रम किया और अनगिनत घंटे अनुसंधान और विकास में लगाए, अंततः हमने एक ऐसा लीनियर मोटर तैयार किया जो हमारी लेजर-कटिंग मशीन की आवश्यकताओं को पूरा कर सके। 14 महीने बाद जब हमने अपने लीनियर मोटर्स को काम करते देखा, तो वह हमारे लिए गर्व का क्षण था, क्योंकि वे गैन्ट्री सिस्टम को अविश्वसनीय गति, सहजता और सटीकता के साथ चला रहे थे। प्राप्त प्रदर्शन अभूतपूर्व था। यह सोचना आश्चर्यजनक है कि यदि उस समय रेडीमेड मॉड्यूलर लीनियर मोटर्स उपलब्ध होते, तो हमारी मशीन का कॉन्सेप्ट कितनी तेजी से पूरा हो सकता था।

90 के दशक में जब हमने लीनियर मोटर डिज़ाइन का सफर शुरू किया था, तब से लीनियर मोटर तकनीक में काफी विकास हुआ है। नए मॉड्यूलर डिज़ाइनों के आने से मोशन डिज़ाइन और लीनियर मोटर्स में नवाचार और प्रगति की संभावनाएं पहले से कहीं अधिक बढ़ गई हैं। मॉड्यूलर लीनियर मोटर्स संभावनाओं को फिर से परिभाषित कर रही हैं, जिनमें तेज़, अधिक सटीक और विश्वसनीय मोशन कंट्रोल क्षमताएं हैं, जिन्हें कई उद्योगों में विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लाभ के लिए तेजी से तैनात किया जा सकता है।