रैखिक मोटरों ने पारंपरिक, रोटरी मोटर-चालित रैखिक एक्चुएटर्स की तुलना में तेज़, अधिक सटीक और अधिक विश्वसनीय प्रदर्शन के साथ गति नियंत्रण की संभावनाओं को नए सिरे से परिभाषित किया है। एक रैखिक मोटर की अनूठी विशेषता यह है कि इसमें भार को बिना किसी यांत्रिक शक्ति संचरण घटक के स्थानांतरित किया जाता है। इसके बजाय, मोटर कुंडली के चुंबकीय क्षेत्र द्वारा उत्पन्न रैखिक बल सीधे भार से जुड़ जाता है। इससे घूर्णी गति को रैखिक गति में बदलने वाले यांत्रिक उपकरणों का उपयोग नहीं होता, जिससे प्रणाली का जीवनकाल, सटीकता, गति और समग्र प्रदर्शन बेहतर होता है।

जैसे-जैसे उत्पादकता में वृद्धि, उच्च उत्पाद गुणवत्ता, तीव्र विकास समय और कम इंजीनियरिंग लागत की माँग बढ़ रही है, मॉड्यूलर रैखिक मोटर डिज़ाइनों का लाभ उठाकर रैखिक मोटर तकनीक को अपनाना तेज़ी से लोकप्रिय हो रहा है। इनका उपयोग मेट्रोलॉजी, सटीक कटिंग सिस्टम, सेमीकंडक्टर और इलेक्ट्रॉनिक्स निर्माण उपकरण, वेफर हैंडलिंग, लिथोग्राफी, विज़न इंस्पेक्शन सिस्टम, चिकित्सा उपकरण और उपकरण, परीक्षण प्रणालियाँ, एयरोस्पेस और रक्षा, असेंबली लाइन ऑटोमेशन, प्रिंटिंग और पैकेजिंग अनुप्रयोगों, और कई अन्य अनुप्रयोगों में किया जाता है जिनमें उच्च थ्रूपुट और उच्च-सटीकता वाली रैखिक गति की आवश्यकता होती है।

एक रैखिक मोटर डिज़ाइन के घटकों को उच्च परिशुद्धता और दोहराई जाने वाली प्रक्रियाओं के साथ मशीनिंग और संयोजन की आवश्यकता होती है। इन भागों का उचित संरेखण महत्वपूर्ण है और इसके लिए महत्वपूर्ण डिज़ाइन विवरण और संयोजन कौशल की आवश्यकता होती है।

आज, मॉड्यूलर लीनियर मोटर्स की नई पीढ़ी ने खेल को बदल दिया है। टर्नकी मॉड्यूलर लीनियर मोटर्स को आसानी से किसी सिस्टम में बोल्ट किया जा सकता है और ये तुरंत चलने के लिए तैयार हो जाती हैं, जिससे इंजीनियरिंग का समय काफी कम हो जाता है। अब इंजीनियर महीनों या सालों की बजाय, कुछ ही दिनों में मॉड्यूलर लीनियर मोटर तकनीक के शक्तिशाली लाभों का लाभ अपनी मशीन डिज़ाइनों में उठा सकते हैं।

रैखिक मोटर प्रणाली में नौ प्रमुख घटक शामिल हैं:

1. एक आधार प्लेट
2. एक मोटर कॉइल
3. एक स्थायी चुंबकीय ट्रैक (सामान्यतः नियोडिमियम चुंबक)
4. एक गाड़ी जो मोटर कॉइल को लोड से जोड़ती है
5. रैखिक बेयरिंग रेल जिस पर गाड़ी को निर्देशित किया जाता है और आधार से जोड़ा जाता है
6. स्थिति फीडबैक के लिए एक रैखिक एनकोडर
7. अंतिम पड़ाव
8. एक केबल ट्रैक
9. चुंबकीय ट्रैक, एनकोडर और रैखिक रेल को पर्यावरणीय प्रदूषण से बचाने के लिए वैकल्पिक धौंकनी।

नियंत्रण लूप

एक रैखिक मोटर डिज़ाइन के घटकों को उच्च परिशुद्धता और दोहराई जाने वाली प्रक्रियाओं के साथ मशीनिंग और संयोजन की आवश्यकता होती है। इन भागों का उचित संरेखण महत्वपूर्ण है और इसके लिए महत्वपूर्ण डिज़ाइन विवरण और संयोजन कौशल की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, चुंबकीय ट्रैक और चल मोटर कॉइल समतल, समानांतर और उनके बीच एक निश्चित वायु अंतराल के साथ स्थापित होने चाहिए। चल कॉइल चुंबकीय ट्रैक के ऊपर समानांतर परिशुद्धता रैखिक बेयरिंग रेल से जुड़े एक कैरिज पर चलती है। एक रैखिक स्केल और रीड हेड वाला पोज़िशन एनकोडर एक रैखिक मोटर का एक और महत्वपूर्ण भाग है जिसके लिए उचित संरेखण प्रक्रियाओं और 5 Gs तक के त्वरण को झेलने के लिए एक मज़बूत माउंटिंग डिज़ाइन की आवश्यकता होती है। मॉड्यूलर रैखिक मोटरों में, इन विवरणों का पहले से ही ध्यान रखा जाता है और इन्हें पहले से ही डिज़ाइन किया जाता है।

दिखाए गए मॉड्यूलर रैखिक मोटर सिस्टम का उपयोग तब किया जाता है जब सटीक, उच्च गति और दोहराए जाने योग्य रैखिक गति की आवश्यकता होती है। यह सिस्टम बॉल स्क्रू, बेल्ट और रैक और पिनियन एक्ट्यूएटर्स का एक विकल्प है।

रैखिक मोटर की गति को नियंत्रित करने के लिए परिष्कृत गति नियंत्रकों और सर्वो ड्राइव का उपयोग किया जाता है। कठोरता और आवृत्ति प्रतिक्रिया के मामले में रैखिक मोटरों का एक निश्चित लाभ होता है। कुछ आवृत्ति श्रेणियों में, वे एक ऐसी कठोरता प्रदर्शित करते हैं जो पारंपरिक बॉल स्क्रू से 10 या उससे भी अधिक के उल्लेखनीय कारक से अधिक होती है। इस विशेषता के साथ, रैखिक मोटर उच्च स्थिति और वेग-लूप बैंडविड्थ को प्रभावशाली सटीकता के साथ, बाहरी व्यवधानों के साथ भी, संभाल सकते हैं। बॉल स्क्रू के विपरीत, जो अक्सर 10 और 100 हर्ट्ज़ के बीच अनुनाद आवृत्तियों का सामना करते हैं, रैखिक मोटर उच्च आवृत्तियों पर संचालित होते हैं, जिससे उनकी अनुनाद स्थिति लूप बैंडविड्थ से कहीं अधिक होती है।

हालाँकि, यांत्रिक संचरण को हटाने के साथ एक समझौता जुड़ा है। बॉल स्क्रू जैसे यांत्रिक घटक, मशीन बलों, प्राकृतिक अनुनाद आवृत्तियों, या अनुप्रस्थ अक्ष कंपनों से उत्पन्न होने वाले व्यवधानों को कम करने में मदद करते हैं। इनके निष्कासन से रैखिक मोटरें सीधे ऐसे व्यवधानों के संपर्क में आ जाती हैं। परिणामस्वरूप, इन व्यवधानों की भरपाई गति नियंत्रक और ड्राइव इलेक्ट्रॉनिक्स की ज़िम्मेदारी बन जाती है, जिन्हें इनका सीधा सामना करना पड़ता है - सीधे सर्वो अक्ष पर कार्य करते हुए। यहीं पर आज के परिष्कृत क्लोज्ड-लूप गति एल्गोरिदम अनुनादों को समाप्त करने और उल्लेखनीय स्थिति लूप नियंत्रण प्रदान करने के लिए काम आते हैं।

रैखिक एक्चुएटर्स के क्षेत्र में, रैखिक मोटर असाधारण तकनीकी दक्षता प्रदान करते हैं। इन मोटरों की उत्कृष्ट कठोरता और उच्च आवृत्तियों पर संचालन की क्षमता उन्हें पारंपरिक विकल्पों से अलग बनाती है। अनुनाद आवृत्तियों को चुनौती देकर और बाहरी व्यवधानों की उपस्थिति में भी उच्च परिशुद्धता बनाए रखते हुए, रैखिक मोटर एक सम्मोहक समाधान प्रदान करते हैं।

फिर भी, यांत्रिक संचरण की अनुपस्थिति में, व्यवधानों का प्रतिकार करने के लिए मज़बूत क्षतिपूर्ति रणनीतियों की आवश्यकता होती है, जिससे प्रणाली का निरंतर प्रदर्शन और विश्वसनीयता सुनिश्चित होती है। वेग और स्थिति लूपों के लिए गति नियंत्रक नमूना आवृत्तियाँ आमतौर पर 5 kHz से शुरू होती हैं। एक रैखिक मोटर अक्ष की स्थिति लूप बैंडविड्थ पारंपरिक रोटरी मोटर-चालित अक्ष की तुलना में पाँच से दस गुना अधिक हो सकती है, जहाँ 1 या 2 kHz आवृत्तियाँ स्वीकार्य होती हैं। कुछ वर्तमान गति नियंत्रक 20 kHz या उससे अधिक की नमूना दर प्राप्त कर सकते हैं, जिससे अति-उच्च गति प्रतिक्रिया नियंत्रण और अति-सटीक पथ नियंत्रण संभव होता है।

चूंकि मॉड्यूलर रैखिक मोटरों के अधिकांश निर्माता गति नियंत्रण और सर्वो विशेषज्ञ भी हैं, इसलिए कई नियंत्रण लूप चुनौतियों और यांत्रिक अनुनाद चिंताओं पर भी अच्छी तरह से विचार किया गया है, और इन चुनौतियों को कम करने के लिए समाधान और उपकरण प्रदान किए गए हैं।

रैखिक मोटर अनुप्रयोग

मैंने कई साल पहले लीनियर मोटर्स का उपयोग करते हुए बहुमूल्य अनुभव प्राप्त किया था, जब इंजीनियरों की एक टीम एक क्रांतिकारी परियोजना पर काम कर रही थी: दुनिया की पहली लीनियर मोटर-आधारित लेज़र कटिंग मशीन बनाना। लीनियर मोटर्स का उपयोग उद्योग में क्रांति लाने के लिए एकदम उपयुक्त था, क्योंकि रोटरी सर्वो मोटर्स द्वारा संचालित पारंपरिक लीनियर एक्ट्यूएटर तकनीकें लीनियर मोटर्स द्वारा प्राप्त की जा सकने वाली उच्च-प्रदर्शन क्षमताएँ प्रदान नहीं कर सकती थीं।

इस तकनीक को लागू करना कोई आसान काम नहीं था। जैसे-जैसे हम इस परियोजना में गहराई से उतरते गए, हमें एहसास हुआ कि हमारे अनुप्रयोग के लिए रैखिक मोटर के प्रदर्शन के ऐसे मानक आवश्यक हैं जो व्यावसायिक रूप से उपलब्ध नहीं थे। इससे विचलित हुए बिना, हमने अपने अनुप्रयोग के लिए विशेष रूप से रैखिक मोटर डिज़ाइन करने का निर्णय लिया।

हमें कई चुनौतियों का सामना करना पड़ा, क्योंकि हमें 1,000 पाउंड वज़नी गैन्ट्री प्रणाली को 1.5 गीगाबाइट त्वरण के साथ 2.5 मीटर/सेकंड की तेज़ गति से चलाना था, यानी हमें एक ऐसी रैखिक मोटर डिज़ाइन करनी थी जो अत्यधिक बल उत्पन्न कर सके। हमारी टीम ने अथक परिश्रम किया, अनुसंधान और विकास में अनगिनत घंटे लगाए, जब तक कि हमने अंततः एक ऐसी रैखिक मोटर तैयार नहीं कर ली जो हमारी लेज़र-कटिंग मशीन की ज़रूरतों को पूरा कर सके। 14 महीने बाद जब हमने अपनी रैखिक मोटरों को काम करते देखा, तो वह हमारे लिए गर्व का क्षण था, जो अविश्वसनीय गति, सहजता और सटीकता के साथ गैन्ट्री प्रणाली को आगे बढ़ा रही थीं। प्राप्त प्रदर्शन अभूतपूर्व था। यह सोचना आश्चर्यजनक है कि अगर उस समय टर्नकी मॉड्यूलर रैखिक मोटरें उपलब्ध होतीं, तो हमारी मशीन अवधारणा कितनी तेज़ी से पूरी हो सकती थी।

90 के दशक में जब हमने रैखिक मोटर डिज़ाइन की यात्रा शुरू की थी, तब से रैखिक मोटर तकनीक में काफ़ी विकास हुआ है। नए मॉड्यूलर डिज़ाइनों के आगमन के साथ, गति डिज़ाइन और रैखिक मोटरों में नवाचार और प्रगति की संभावना पहले से कहीं अधिक बढ़ गई है। मॉड्यूलर रैखिक मोटरें तेज़, अधिक सटीक और विश्वसनीय गति नियंत्रण क्षमताओं के साथ, जो कई उद्योगों में विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए तेज़ी से लागू की जा सकती हैं, संभावनाओं को नए सिरे से परिभाषित कर रही हैं।