मोशन एक्चुएटर्स और स्टेजेस को शुरू से बनाने में डिजाइनरों को सैकड़ों पुर्जों का ऑर्डर देना, स्टॉक रखना और उन्हें असेंबल करना पड़ता है। इससे उत्पाद को बाजार में लाने में लगने वाला समय भी बढ़ जाता है और इसके लिए तकनीशियनों और विशेष उत्पादन उपकरणों की आवश्यकता होती है। इसका एक विकल्प है पहले से तैयार मोशन डिवाइस का ऑर्डर देना।

स्टेज और एक्चुएटर अक्सर मशीन की सामग्री सूची में मात्र आइटम होते हैं। यदि वे सही बल, भार वहन क्षमता, स्थिति निर्धारण और गति प्रदान करते हैं, तो मशीन निर्माताओं को उन पर अतिरिक्त ध्यान देने की आवश्यकता नहीं होती है। लेकिन कंपनियां पहले से डिज़ाइन किए गए स्टेज और एक्चुएटर का उपयोग करके वास्तव में अपनी मशीनों को बेहतर बना सकती हैं।

सर्वोबेल्ट लीनियर एक्चुएटर जैसे पूर्व-इंजीनियर्ड स्टेज, कंपोनेंट-आधारित एक्चुएटर्स की तुलना में आमतौर पर 25 से 50% तक सस्ते होते हैं, क्योंकि इनमें पुर्जों की संख्या कम होती है, खासकर ब्रैकेट और कनेक्टरों की। इससे डिजाइन और इन्वेंट्री रखरखाव से संबंधित लागत में भी भारी कमी आती है।
सही ढंग से पूर्व-इंजीनियर किए गए मोशन सबसिस्टम एक परिभाषित भौतिक स्थान में फिट होते हैं और मशीन के नियंत्रणों से जुड़े होते हैं। वे आम तौर पर एक उच्च-स्तरीय कंप्यूटर इंटरफ़ेस, कंट्रोल कार्ड या पीएलसी से कमांड स्वीकार करते हैं। सबसे सरल पूर्व-इंजीनियर सिस्टम में केवल एक एक्चुएटर और कनेक्टर होते हैं। जटिल पूर्व-इंजीनियर चरणों में पेलोड को स्थानांतरित करने के लिए नियंत्रण और यहां तक ​​कि एंड इफेक्टर भी शामिल होते हैं।

पूर्व-इंजीनियरिंग द्वारा तैयार किए गए स्टेज अक्सर घटक-निर्मित प्रणालियों से बेहतर प्रदर्शन करते हैं क्योंकि वे अनुकूलित होते हैं। इसके विपरीत, कई मशीन निर्माताओं के पास स्टेज को संरेखित करने के लिए कुशल तकनीशियन, फिक्स्चर, लेजर इंटरफेरोमीटर और अन्य उपकरण नहीं होते हैं (जिनमें अक्सर अक्ष-से-अक्ष संरेखण सहनशीलता माइक्रोन में मापी जाती है)।

नियंत्रण रणनीति डिज़ाइन के कुछ पहलुओं को निर्धारित करती है, इसलिए पूर्व-इंजीनियरिंग किए गए चरण हमेशा पारंपरिक डिज़ाइन नियमों का पालन नहीं करते हैं। जड़त्व बेमेल पर विचार करें। एक सामान्य नियम यह है कि पेलोड जड़त्व और मोटर जड़त्व का अनुपात 20:1 से कम रखा जाए ताकि पहले से तैयार एम्पलीफायर और मोटर संयोजनों के गेन प्रीसेट का उपयोग करते समय समस्याओं से बचा जा सके। लेकिन कई पूर्व-इंजीनियरिंग किए गए चरणों में यह अनुपात 200:1 (या उदाहरण के लिए रोटरी टेबल पर 4,500:1 तक) होता है और फिर भी वे बिना ओवरशूट के सटीक गति प्रदान करते हैं। यहाँ, निर्माता गतिशील रूप से चरण के ट्यूनिंग गेन को बदलता है और भौतिक परीक्षणों द्वारा उन्हें सत्यापित करता है। इससे छोटे मोटर भी काम कर पाते हैं।

इस तरह के रोटरी स्टेज आमतौर पर पोजिशनिंग के लिए उपयोग किए जाते हैं, लेकिन ये सीएनसी मशीनों के लिए भी उपयुक्त हैं। प्री-इंजीनियर्ड स्टेज का सबसे अधिक उपयोग करने वाली मशीनें फ्यूज्ड-इन सेमीकंडक्टर, वेट-बेंच, लेजर-कटिंग, पैकेजिंग और लैब ऑटोमेशन हैं।
प्री-इंजीनियर्ड स्टेज भरोसेमंद भी होते हैं। नए मोशन सिस्टम को चालू करते समय, अक्सर छोटे-छोटे पुर्जे भी आपस में ठीक से काम नहीं कर पाते। उदाहरण के लिए, एक खराब कनेक्टर पूरी मशीन को ठप कर सकता है। प्री-इंजीनियर्ड स्टेज को मशीनों में लगाने से पहले ही असेंबल और टेस्ट किया जाता है, इसलिए ऐसा नहीं होता।

उदाहरण: रेखीय गति
एक ऐसे अनुप्रयोग पर विचार करें जिसमें एक लीनियर ड्राइव दो अलग-अलग गतियाँ करती है। एक गति 400 मिमी/सेकंड की लंबी यात्रा है, और दूसरी गति 13 मिमी की तीव्र दौड़ है जिसे 150 मिलीसेकंड में लक्ष्य स्थिति से 10 माइक्रोमीटर के भीतर स्थिर होना चाहिए। गतिमान द्रव्यमान 38 किलोग्राम है और लक्ष्य की द्विदिश सटीकता ±5 माइक्रोमीटर है, जो 1 माइक्रोमीटर ऑप्टिकल लीनियर एनकोडर से प्राप्त फीडबैक पर आधारित है।

परंपरागत XY बॉल-स्क्रू स्टेज उतने सटीक नहीं होते जब तक कि निर्माता महंगे ज़ीरो-बैकलैश वाले मॉडल न चुन लें। लीनियर मोटर एक और विकल्प है, लेकिन इस अनुप्रयोग के लिए यह बड़ा और महंगा होगा, क्योंकि केवल एक लंबी मोटर कॉइल ही 300 N के निरंतर बल की आवश्यकता को पूरा कर सकती है। लंबी कॉइल के लिए समग्र डिज़ाइन में व्यापक बदलाव भी आवश्यक होंगे, जिससे यह अन्य विकल्पों की तुलना में 50% अधिक महंगा हो जाएगा।

सर्वोबेल्ट लीनियर एक्चुएटर्स पर आधारित इस पूर्व-इंजीनियर्ड मल्टीएक्सिस स्टेज का परीक्षण सेमीकंडक्टर निर्माण मशीन में जोड़ने से पहले किया जाता है। इस स्टेज में शून्य बैकलैश होता है, जिससे डिज़ाइनर गतिशील आवश्यकताओं के अनुसार नियंत्रणों को समायोजित कर सकता है। यह इसलिए उपयोगी है क्योंकि इस मशीन में तेज़ इंडेक्स मूवमेंट करने का एकमात्र तरीका लीनियर एनकोडर का उपयोग करके सर्वोलूप्स को बंद करना है, जिसके लिए मोटर से पेलोड तक बैकलैश-मुक्त ड्राइवलाइन की आवश्यकता होती है।
इसके विपरीत, बेल्ट-चालित ड्राइव पर आधारित एक पूर्व-इंजीनियर्ड स्टेज लागत प्रभावी होती है। इसमें ड्यूल-लूप नियंत्रण की आवश्यकता नहीं होती क्योंकि यह केवल लीनियर एनकोडर का उपयोग करके सिंगल-लूप नियंत्रण से काम चला सकती है। ड्राइव में स्वाभाविक रूप से उच्च यांत्रिक अवमंदन भी होता है, जिससे नियंत्रणों को कम सेटलिंग समय के लिए उच्च ट्यूनिंग लाभ (वेग और स्थितिगत लाभ के चार गुना तक) प्राप्त करने की अनुमति मिलती है। इसके विपरीत, लीनियर मोटर्स को सर्वोएम्पलीफायर इलेक्ट्रॉनिक्स में अवमंदन का अनुकरण करना पड़ता है, जिससे संभावित स्थितिगत लाभ कम हो जाता है।

उदाहरण: घूर्णी गति
एक अन्य उदाहरण पर विचार करें — एक तीन-अक्षीय सीएनसी डेस्कटॉप मिलिंग मशीन। ये मशीनें आमतौर पर कटिंग टूल को सही स्थिति में लाने के लिए रैखिक गति प्रणालियों का उपयोग करती हैं। इसके विपरीत, एक पूर्व-इंजीनियर्ड स्टेज घूर्णी और रैखिक स्थिति निर्धारण को संयोजित करता है। यहाँ, दो बेल्ट-चालित घूर्णी उपकरण बड़े व्यास वाले घूर्णी बियरिंग पर भार वहन करते हैं और एक दूसरे के आमने-सामने होते हैं। एक उपकरण 150,000 आरपीएम की वायु-चालित स्पिंडल को वहन करता है। दूसरा उपकरण वर्कपीस को पकड़ता है और उसे 180° घुमाता है ताकि कटिंग टूल 40 × 40 × 40 मिमी आयतन में वर्कपीस की सतह पर किसी भी बिंदु तक पहुँच सके।

यह सीएनसी मिलिंग मशीन एक पूर्व-निर्मित स्टेज का उपयोग करती है जो आवश्यकता से अधिक जटिल नहीं है। इस अनुप्रयोग में सटीक स्थिति निर्धारण के बजाय अच्छी सतह परिष्करण की आवश्यकता होती है, इसलिए इसमें एनकोडर का उपयोग नहीं किया जाता है और यह ओपन लूप में चलती है (संभावित रूप से प्रति मशीन हजारों डॉलर की बचत होती है)।
एक स्क्रू-चालित लीनियर एक्चुएटर लीनियर एक्सिस को गति देता है, लेकिन कटिंग हेड वाले रोटरी डिवाइस को वर्कपीस को पकड़े हुए डिवाइस के सापेक्ष अक्षीय रूप से स्थानांतरित होने देता है। तीनों डिवाइस एक साथ गति करते हैं। लीनियर एक्सिस Z-एक्सिस पोजीशनिंग को नियंत्रित करता है और कटिंग टूल को वर्कपीस की सतह तक लाता है।

रोटरी डिज़ाइन मज़बूत है, जिससे मशीनिंग टॉलरेंस को पूरा करने में मदद मिलती है। लाइफटाइम लुब्रिकेशन का विकल्प संदूषण की संभावना को कम करता है, और दोनों रोटरी स्टेज पर लगे इफ़ेक्टर कटिंग चैंबर की दीवार में लगे साधारण रोटरी सील से होकर गुजरते हैं। ये सील आंतरिक भागों को कटिंग फ्लूइड और उड़ने वाली सिरेमिक धूल से बचाते हैं। इसके विपरीत, XYZ स्टेज में भारी बेल्लो और आर्मडिलो कवर की आवश्यकता होती है।

कटिंग टूल और वर्कपीस की घूर्णी स्थिति निर्धारण के लिए ध्रुवीय निर्देशांकों का उपयोग किया जाता है, न कि कार्टेशियन निर्देशांकों का (जैसा कि आमतौर पर सीएनसी गतिकी में होता है)। नियंत्रक XYZ जी-कोड कमांड लेता है और उन्हें वास्तविक समय में ध्रुवीय निर्देशांकों में परिवर्तित करता है। इसका लाभ क्या है? चिकनी सतह बनाने के लिए घूर्णी गति रैखिक गति से बेहतर है, क्योंकि यहां तक ​​कि सर्वोत्तम रैखिक बियरिंग और बॉल स्क्रू भी गेंदों के लोड होने और हटने पर "कंपन" उत्पन्न करते हैं। यह कंपन गति प्रणाली में गूंजता है और भागों पर आवधिक सतह गुणवत्ता भिन्नताओं के रूप में दिखाई दे सकता है।