अधिकांश लोग पैरेलल-ड्राइव सिस्टम को कार्टेशियन/गैन्ट्री रोबोट में पाए जाने वाले सिस्टम के रूप में समझते हैं। लेकिन पैरेलल-ड्राइव सिस्टम को एक ही ड्राइव कंट्रोलर से समानांतर रूप से काम करने वाले दो या दो से अधिक लीनियर मोटरों के रूप में भी देखा जा सकता है। इसमें कार्टेशियन/गैन्ट्री-शैली के रोबोट के साथ-साथ मोशन कंट्रोल के अन्य प्रमुख क्षेत्र भी शामिल हैं, जैसे कि उच्च-सटीकता और अति-सटीकता वाले सिंगल-एक्सिस रोबोट, जिनका रिज़ॉल्यूशन और स्थिति सटीकता सबनैनोमीटर से लेकर उच्च-पिकोमीटर रेंज तक होती है। ये सिस्टम ऑप्टिक्स और माइक्रोस्कोप, सेमीकंडक्टर निर्माण, मशीन टूल्स, उच्च बल वाले एक्चुएटर्स, मटेरियल-टेस्टिंग उपकरण, पिक-एंड-प्लेस कार्य, असेंबली ऑपरेशन, हैंडलिंग मशीन टूल्स और आर्क वेल्डिंग जैसे क्षेत्रों में उपयोग किए जाते हैं। कुल मिलाकर, माइक्रोन और सबमाइक्रोन दोनों ही क्षेत्रों में इनके अनुप्रयोग हैं।
पैरेलल-ड्राइव संबंधी समस्याएं
सभी समानांतर-चालित प्रणालियों में प्रमुख समस्या ऑर्थोगोनल संरेखण है: समानांतर अक्षों को वर्गाकार बनाए रखने की क्षमता। स्क्रू, रैक और पिनियन, बेल्ट और चेन जैसी यांत्रिक रूप से संचालित प्रणालियों में, मुख्य समस्या संरेखण में गड़बड़ी या स्टैक्ड टॉलरेंस के कारण यांत्रिक प्रणाली का जाम होना है। प्रत्यक्ष-चालित प्रणालियों में, इंस्टॉलेशन त्रुटियों और रैखिक मोटरों में भिन्नताओं के कारण साइन त्रुटि की एक अतिरिक्त समस्या भी उत्पन्न होती है।
इन समस्याओं को दूर करने का सबसे आम तरीका यह है कि समानांतर प्रणाली के प्रत्येक पक्ष को स्वतंत्र रूप से संचालित और नियंत्रित किया जाए, लेकिन उन्हें इलेक्ट्रॉनिक रूप से सिंक्रनाइज़ किया जाए। ऐसी प्रणाली की लागत अधिक होती है क्योंकि इसमें एकल-अक्ष प्रणाली की तुलना में दोगुने ड्राइव और स्थिति-संवेदन इलेक्ट्रॉनिक्स की आवश्यकता होती है। इससे सिंक्रनाइज़ेशन और ट्रैकिंग त्रुटियां भी बढ़ जाती हैं जो प्रणाली के प्रदर्शन को खराब कर सकती हैं।
रैखिक शाफ्ट मोटरों को समानांतर क्रम में जोड़ना इसलिए संभव है क्योंकि ये मोटरें अत्यधिक प्रतिक्रियाशील होती हैं। एक ही नियंत्रण संकेत दिए जाने पर किन्हीं भी दो समान रैखिक शाफ्ट मोटरों द्वारा उत्पन्न गतिशील गति एक जैसी होती है।
सभी समानांतर-चालित प्रणालियों की तरह, रैखिक-शाफ़्ट मोटरों को एक ऐसे तंत्र के साथ भौतिक रूप से जोड़ा जाना चाहिए जो अक्ष को केवल एक डिग्री ऑफ़ फ़्रीडम गति की अनुमति देता है। इससे समानांतर रैखिक-शाफ़्ट मोटरें एक इकाई के रूप में कार्य करती हैं, जिससे एक ही एनकोडर और एक ही सर्वोड्राइवर के साथ संचालन संभव हो पाता है। और, क्योंकि सही ढंग से स्थापित रैखिक-शाफ़्ट मोटर बिना संपर्क के संचालित होती है, इसलिए यह प्रणाली में किसी भी प्रकार का यांत्रिक अवरोध उत्पन्न नहीं कर सकती।
ये कथन किसी भी नॉन-कॉन्टैक्ट लीनियर मोटर के लिए सत्य हैं। लीनियर-शाफ्ट मोटरें अन्य नॉन-कॉन्टैक्ट लीनियर मोटरों से कई मामलों में भिन्न होती हैं, जिससे वे समानांतर अनुप्रयोगों में बेहतर ढंग से काम कर पाती हैं।
लीनियर-शाफ़्ट मोटर के डिज़ाइन में स्थायी चुंबक को विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के केंद्र में रखा जाता है, जिससे वायु अंतराल का कोई महत्व नहीं रह जाता। कुंडल चुंबक को पूरी तरह से घेर लेता है, इसलिए चुंबकीय क्षेत्र का कुल प्रभाव बल होता है। इससे वायु अंतराल में अंतर के कारण होने वाले बल में किसी भी प्रकार के बदलाव की संभावना लगभग समाप्त हो जाती है, चाहे वह संरेखण में गड़बड़ी के कारण हो या मशीनिंग में अंतर के कारण, जिससे मोटर का संरेखण और स्थापना सरल हो जाती है।
हालांकि, साइन त्रुटि - एक प्रमुख समस्या - किसी भी गैर-संपर्क रैखिक मोटर में बल के अंतर का कारण बन सकती है।
लीनियर मोटर्स, लीनियर शाफ्ट मोटर्स की तरह, सिंक्रोनस मोटर्स कहलाती हैं। असल में, कॉइल में करंट प्रवाहित करके एक इलेक्ट्रोमैग्नेट बनाया जाता है जो मैग्नेट ट्रैक में लगे स्थायी मैग्नेट के चुंबकीय क्षेत्र के साथ सिंक्रोनाइज़ हो जाता है। लीनियर मोटर में बल इन चुंबकीय क्षेत्रों की सापेक्षिक शक्ति और उनके जानबूझकर बनाए गए मिसअलाइनमेंट के कोण से उत्पन्न होता है।
एक समानांतर-चालित प्रणाली में, जब सभी कुंडलियाँ और चुंबकीय पटरियाँ पूरी तरह से संरेखित होती हैं, तो वे एक एकल मोटर बन जाती हैं। हालाँकि, कुंडलियों या चुंबकीय पटरों के किसी भी प्रकार के संरेखण में गड़बड़ी से चुंबकीय क्षेत्रों में भी गड़बड़ी उत्पन्न होती है, जिससे प्रत्येक मोटर में अलग-अलग बल उत्पन्न होते हैं। बल का यह अंतर प्रणाली को जाम कर सकता है। अतः साइन त्रुटि कुंडलियों या चुंबकीय पटरों के संरेखण में गड़बड़ी के कारण उत्पन्न बलों का अंतर है।
साइन त्रुटि की गणना निम्नलिखित समीकरण द्वारा की जा सकती है:
Fअंतर=Fजनरल× sin(2πडीअंतर/MPएन)
कहाँFअंतर= दोनों कुंडलियों के बीच बल का अंतर,Fजनरल= उत्पन्न बल,Dअंतर= गलत संरेखण की लंबाई, औरMPएन= उत्तर से उत्तर की ओर चुंबकीय झुकाव।
बाज़ार में उपलब्ध अधिकांश लीनियर मोटर्स को IR हानियों और विद्युत समय स्थिरांक को कम करने के बहाने 25 से 60 मिमी की उत्तर-से-उत्तर चुंबकीय पिच के साथ डिज़ाइन किया जाता है। उदाहरण के लिए, 30 मिमी की चुंबकीय पिच वाली लीनियर मोटर में केवल 1 मिमी का मिसअलाइनमेंट भी विद्युत समय स्थिरांक को प्रभावित कर सकता है।एनपिच के कारण लगभग 21% बिजली की हानि होगी।
लीनियर-शाफ़्ट मोटर उत्तर से उत्तर की ओर बहुत अधिक चुंबकीय पिच का उपयोग करके इस हानि की भरपाई करती है, जिससे आकस्मिक गलत संरेखण के कारण होने वाली साइन त्रुटि का प्रभाव कम हो जाता है। 90 मिमी पिच वाली लीनियर-शाफ़्ट मोटर में 1 मिमी का समान गलत संरेखण केवल 7% बिजली हानि उत्पन्न करेगा।
समानांतर-ड्राइव सिस्टम
उच्च और अति उच्च परिशुद्धता वाले एकल-अक्षीय रोबोटों के लिए सटीक स्थिति निर्धारण तभी संभव है जब फीडबैक कार्य बिंदु के द्रव्यमान केंद्र में ठीक से स्थित हो। मोटर से उत्पन्न बल भी कार्य बिंदु के द्रव्यमान केंद्र में ही केंद्रित होना चाहिए। हालांकि, आमतौर पर मोटर और फीडबैक का एक ही स्थान पर होना असंभव है!
द्रव्यमान केंद्र में एनकोडर लगाने और द्रव्यमान केंद्र से समान दूरी पर समानांतर रैखिक-शाफ़्ट मोटरों का उपयोग करने से वांछित प्रतिक्रिया और द्रव्यमान केंद्र में बल उत्पादन प्राप्त होता है। यह अन्य प्रकार के समानांतर-ड्राइव सिस्टमों के लिए संभव नहीं है, जिनमें इस प्रकार के समानांतर ड्राइव को बनाने के लिए एनकोडर और सर्वोड्राइव के दो सेटों की आवश्यकता होती है।
सिंगल ड्राइव/सिंगल एनकोडर अति-सटीकता वाले अनुप्रयोगों में सबसे अच्छा काम करता है और गैन्ट्री सिस्टम निर्माताओं को एक बड़ा लाभ प्रदान करता है। पहले, सिस्टम में दो अलग-अलग मोटरें होती थीं जो दो अलग-अलग बॉल स्क्रू को इलेक्ट्रॉनिक रूप से जुड़े दो अलग-अलग नियंत्रकों द्वारा संचालित करती थीं, या यहाँ तक कि दो लीनियर मोटरें दो एनकोडरों के साथ इलेक्ट्रॉनिक रूप से दो ड्राइव से जुड़ी होती थीं। अब, सिस्टम में पर्याप्त कठोरता होने पर, वही क्रियाएँ दो लीनियर-शाफ्ट मोटरों, एक एनकोडर और एक एम्पलीफायर/ड्राइवर से प्राप्त की जा सकती हैं।
यह उन अनुप्रयोगों के लिए भी एक लाभ है जिनमें अत्यधिक बल की आवश्यकता होती है। रैखिक शाफ्ट मोटरों को समानांतर क्रम में जोड़ा जा सकता है, जिससे उनके बल आपस में जुड़ जाते हैं।
पोस्ट करने का समय: 15 अप्रैल 2024





