संचालक (एक्चुएटर): Difference between revisions

From Vigyanwiki
m (Abhishek moved page गति देनेवाला to संचालक (एक्चुएटर) without leaving a redirect)
No edit summary
Line 1: Line 1:
{{Short description|Machine component that controls a mechanism}}
{{Short description|Machine component that controls a mechanism}}
एक एक्चुएटर एक यांत्रिक प्रणाली का एक घटक है जो एक तंत्र या प्रणाली को स्थानांतरित करने और नियंत्रित करने के लिए जिम्मेदार होता है, उदाहरण के लिए एक वाल्व खोलकर। सरल शब्दों में, यह एक प्रेरक है।
एक '''संचालक''' ('''एक्चुएटर''') एक यांत्रिक प्रणाली का एक घटक है जो एक वाल्व खोलकर उदाहरण के लिए एक तंत्र या प्रणाली को स्थानांतरित करने और नियंत्रित करने के लिए जिम्मेदार है। सरल शब्दों में, यह एक प्रेरक है।


एक एक्चुएटर को एक नियंत्रण उपकरण (नियंत्रण संकेत द्वारा नियंत्रित) और ऊर्जा के स्रोत की आवश्यकता होती है। नियंत्रण संकेत अपेक्षाकृत कम ऊर्जा है और विद्युत वोल्टेज या करंट, संपीड़ित हवा, या हाइड्रोलिक द्रव दबाव, या मानव शक्ति भी हो सकता है। इसका मुख्य ऊर्जा स्रोत विद्युत प्रवाह, हाइड्रोलिक्स दबाव या वायवीय दबाव हो सकता है।<ref name="Nesbitt 2011 p. 2">{{cite book | last=Nesbitt | first=B. | title=Handbook of Valves and Actuators: Valves Manual International | publisher=Elsevier Science | year=2011 | isbn=978-0-08-054928-6 | url=https://books.google.com/books?id=mzsF34JBXGoC | access-date=2021-11-11 | page=2}}</ref> नियंत्रण उपकरण आमतौर पर एक वाल्व होता है। जब यह एक नियंत्रण संकेत प्राप्त करता है, तो एक एक्चुएटर स्रोत की ऊर्जा को यांत्रिक गति में परिवर्तित करके प्रतिक्रिया करता है। विद्युत, हाइड्रोलिक और वायवीय अर्थों में, यह स्वचालन का एक रूप है।
एक एक्चुएटर को एक नियंत्रण उपकरण (नियंत्रण संकेत द्वारा नियंत्रित) और ऊर्जा के स्रोत की आवश्यकता होती है। नियंत्रण संकेत अपेक्षाकृत कम ऊर्जा है और विद्युत वोल्टेज या करंट, संपीड़ित हवा, या हाइड्रोलिक द्रव दबाव, या मानव शक्ति भी हो सकता है। इसका मुख्य ऊर्जा स्रोत विद्युत प्रवाह, हाइड्रोलिक्स दबाव या वायवीय दबाव हो सकता है।<ref name="Nesbitt 2011 p. 2">{{cite book | last=Nesbitt | first=B. | title=Handbook of Valves and Actuators: Valves Manual International | publisher=Elsevier Science | year=2011 | isbn=978-0-08-054928-6 | url=https://books.google.com/books?id=mzsF34JBXGoC | access-date=2021-11-11 | page=2}}</ref> नियंत्रण उपकरण सामान्यतः एक वाल्व होता है। जब यह एक नियंत्रण संकेत प्राप्त करता है, तो एक एक्चुएटर स्रोत की ऊर्जा को यांत्रिक गति में परिवर्तित करके प्रतिक्रिया करता है। विद्युत, हाइड्रोलिक और वायवीय अर्थों में, यह स्वचालन का एक रूप है।


== इतिहास ==
== इतिहास ==
न्यूमैटिक एक्चुएशन सिस्टम और हाइड्रोलिक एक्चुएशन सिस्टम का इतिहास द्वितीय विश्व युद्ध (1938) के आसपास का है। इसे सबसे पहले Xhiter Anckeleman ने बनाया था<ref>{{Cite web|url=http://www.ekci.com/a-great-combination-pneumatic-actuator-timer-valves-and-indicators-ezp-69.html|title=A Great Combination: Pneumatic Actuator, Pneumatic Timer, Pneumatic Valves, and Pneumatic Indicators : Ellis/Kuhnke Controls|website=www.ekci.com|language=en|access-date=2018-02-20|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20180221035546/http://www.ekci.com/a-great-combination-pneumatic-actuator-timer-valves-and-indicators-ezp-69.html|archive-date=2018-02-21}}</ref> जिन्होंने इंजन और ब्रेक सिस्टम के अपने ज्ञान का उपयोग एक नए समाधान के साथ आने के लिए किया ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि कार पर ब्रेक कम से कम संभव टूट-फूट के साथ अधिकतम बल लगाते हैं।
न्यूमैटिक एक्चुएशन प्रणाली और हाइड्रोलिक एक्चुएशन प्रणाली का इतिहास द्वितीय विश्व युद्ध (1938) के आसपास का है। इसे सबसे पहले झीटर एंकलमैन ने बनाया था<ref>{{Cite web|url=http://www.ekci.com/a-great-combination-pneumatic-actuator-timer-valves-and-indicators-ezp-69.html|title=A Great Combination: Pneumatic Actuator, Pneumatic Timer, Pneumatic Valves, and Pneumatic Indicators : Ellis/Kuhnke Controls|website=www.ekci.com|language=en|access-date=2018-02-20|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20180221035546/http://www.ekci.com/a-great-combination-pneumatic-actuator-timer-valves-and-indicators-ezp-69.html|archive-date=2018-02-21}}</ref> जिन्होंने इंजन और ब्रेक प्रणाली के अपने ज्ञान का उपयोग एक नए समाधान के साथ आने के लिए किया ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि कार पर ब्रेक कम से कम संभव टूट-फूट के साथ अधिकतम बल लगाते हैं।


== एक्चुएटर्स के प्रकार ==
== एक्चुएटर्स के प्रकार ==
Line 11: Line 11:
=== सॉफ्ट एक्चुएटर ===
=== सॉफ्ट एक्चुएटर ===


एक सॉफ्ट एक्चुएटर वह है जो मैकेनिकल, थर्मल, मैग्नेटिक और इलेक्ट्रिकल सहित उत्तेजनाओं के जवाब में अपना आकार बदलता है। सॉफ्ट एक्चुएटर्स मुख्य रूप से उद्योग के बजाय मनुष्यों के रोबोटिक्स से निपटते हैं, जो कि अधिकांश एक्चुएटर्स के लिए उपयोग किया जाता है। अधिकांश एक्चुएटर्स के लिए वे यांत्रिक रूप से टिकाऊ होते हैं फिर भी सॉफ्ट एक्ट्यूएटर्स की तुलना में अनुकूलन करने की क्षमता नहीं रखते हैं। सॉफ्ट एक्चुएटर्स मुख्य रूप से मनुष्यों के लिए सुरक्षा और स्वास्थ्य देखभाल पर लागू होते हैं, यही कारण है कि वे अपने भागों को अलग करके पर्यावरण के अनुकूल होने में सक्षम होते हैं।<ref>{{Cite journal |last1=El-Atab |first1=Nazek |last2=Mishra |first2=Rishabh B. |last3=Al-Modaf |first3=Fhad |last4=Joharji |first4=Lana |last5=Alsharif |first5=Aljohara A. |last6=Alamoudi |first6=Haneen |last7=Diaz |first7=Marlon |last8=Qaiser |first8=Nadeem |last9=Hussain |first9=Muhammad Mustafa |date=October 2020 |title=Soft Actuators for Soft Robotic Applications: A Review |url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aisy.202000128 |journal=Advanced Intelligent Systems |language=en |volume=2 |issue=10 |pages=2000128 |doi=10.1002/aisy.202000128 |s2cid=224805628 |issn=2640-4567}}</ref> यही कारण है कि सॉफ्ट एक्ट्यूएटर्स के पीछे संचालित ऊर्जा कुछ पॉलिमर और तरल पदार्थ जैसी लचीली सामग्रियों से निपटती है जो मनुष्यों के लिए हानिरहित हैं।
एक सॉफ्ट एक्चुएटर वह है जो यांत्रिक, थर्मल, चुंबकीय और विद्युतीय सहित उत्तेजनाओं के जवाब में अपना आकार बदलता है। सॉफ्ट एक्चुएटर्स मुख्य रूप से उद्योग के अतिरिक्त मनुष्यों के रोबोटिक्स से निपटते हैं, जो कि अधिकांश एक्चुएटर्स के लिए उपयोग किया जाता है। अधिकांश एक्चुएटर्स के लिए वे यांत्रिक रूप से टिकाऊ होते हैं फिर भी सॉफ्ट एक्ट्यूएटर्स की तुलना में अनुकूलन करने की क्षमता नहीं रखते हैं। सॉफ्ट एक्चुएटर्स मुख्य रूप से मनुष्यों के लिए सुरक्षा और स्वास्थ्य देखभाल पर प्रायुक्त होते हैं, यही कारण है कि वे अपने भागों को अलग करके पर्यावरण के अनुकूल होने में सक्षम होते हैं।<ref>{{Cite journal |last1=El-Atab |first1=Nazek |last2=Mishra |first2=Rishabh B. |last3=Al-Modaf |first3=Fhad |last4=Joharji |first4=Lana |last5=Alsharif |first5=Aljohara A. |last6=Alamoudi |first6=Haneen |last7=Diaz |first7=Marlon |last8=Qaiser |first8=Nadeem |last9=Hussain |first9=Muhammad Mustafa |date=October 2020 |title=Soft Actuators for Soft Robotic Applications: A Review |url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aisy.202000128 |journal=Advanced Intelligent Systems |language=en |volume=2 |issue=10 |pages=2000128 |doi=10.1002/aisy.202000128 |s2cid=224805628 |issn=2640-4567}}</ref> यही कारण है कि सॉफ्ट एक्ट्यूएटर्स के पीछे संचालित ऊर्जा कुछ पॉलिमर और तरल पदार्थ जैसी लचीली सामग्रियों से निपटती है जो मनुष्यों के लिए हानिरहित हैं।


=== हाइड्रोलिक ===
=== हाइड्रोलिक ===
Line 29: Line 29:
1960 के बाद से, कई एक्चुएटर प्रौद्योगिकियां विकसित की गई हैं, इलेक्ट्रिक एक्चुएटर्स को निम्नलिखित समूहों में वर्गीकृत किया जा सकता है:
1960 के बाद से, कई एक्चुएटर प्रौद्योगिकियां विकसित की गई हैं, इलेक्ट्रिक एक्चुएटर्स को निम्नलिखित समूहों में वर्गीकृत किया जा सकता है:


==== इलेक्ट्रोमैकेनिकल एक्चुएटर (ईएमए) ====
==== इलेक्ट्रोयांत्रिक एक्चुएटर (ईएमए) ====
यह एक बेल्ट (स्टेपर या सर्वो के साथ बेल्ट ड्राइव अक्ष) या एक स्क्रू (या तो एक गेंद या लीड स्क्रू या प्लैनेटरी रोलर स्क्रू) के माध्यम से अनुरोधित रैखिक आंदोलन उत्पन्न करने के लिए एक इलेक्ट्रिक रोटरी मोटर के घूर्णी बल को एक रैखिक आंदोलन में परिवर्तित करता है। )
यह एक बेल्ट (स्टेपर या सर्वो के साथ बेल्ट ड्राइव अक्ष) या एक स्क्रू (या तो एक गेंद या लीड स्क्रू या प्लैनेटरी रोलर स्क्रू) के माध्यम से अनुरोधित रैखिक आंदोलन उत्पन्न करने के लिए एक इलेक्ट्रिक रोटरी मोटर के घूर्णी बल को एक रैखिक आंदोलन में परिवर्तित करता है। )


इलेक्ट्रोमैकेनिकल एक्ट्यूएटर्स के मुख्य लाभ न्यूमेटिक्स के संबंध में उनकी अपेक्षाकृत अच्छी स्तर की सटीकता, उनके संभावित लंबे जीवनचक्र और कम रखरखाव के प्रयास की आवश्यकता होती है (ग्रीस की आवश्यकता हो सकती है)। 100 kN के क्रम में अपेक्षाकृत उच्च बल तक पहुंचना संभव है।
इलेक्ट्रोयांत्रिक एक्ट्यूएटर्स के मुख्य लाभ न्यूमेटिक्स के संबंध में उनकी अपेक्षाकृत अच्छी स्तर की सटीकता, उनके संभावित लंबे जीवनचक्र और कम रखरखाव के प्रयास की आवश्यकता होती है (ग्रीस की आवश्यकता हो सकती है)। 100 kN के क्रम में अपेक्षाकृत उच्च बल तक पहुंचना संभव है।


इन एक्चुएटर्स की मुख्य सीमा पहुंच योग्य गति, महत्वपूर्ण आयाम और वजन हैं जिनकी उन्हें आवश्यकता होती है।
इन एक्चुएटर्स की मुख्य सीमा पहुंच योग्य गति, महत्वपूर्ण आयाम और वजन हैं जिनकी उन्हें आवश्यकता होती है।
Line 38: Line 38:


==== इलेक्ट्रोहाईड्रॉलिक एक्चुएटर ====
==== इलेक्ट्रोहाईड्रॉलिक एक्चुएटर ====
एक अन्य दृष्टिकोण एक इलेक्ट्रोहाईड्रॉलिक सर्वो वाल्व लीनियर एक्चुएटर है, जहां इलेक्ट्रिक मोटर मुख्य प्रेरक बनी रहती है, लेकिन एक हाइड्रोलिक संचायक को संचालित करने के लिए टॉर्क प्रदान करती है, जिसका उपयोग डीजल हाइड्रोलिक मशीनरी, इंजन/हाइड्रोलिक्स के समान ही एक्चुएशन बल को संचारित करने के लिए किया जाता है। भारी उपकरण में।
एक अन्य दृष्टिकोण एक इलेक्ट्रोहाईड्रॉलिक सर्वो वाल्व लीनियर एक्चुएटर है, जहां इलेक्ट्रिक मोटर मुख्य प्रेरक बनी रहती है, लेकिन एक हाइड्रोलिक संचायक को संचालित करने के लिए टॉर्क प्रदान करती है, जिसका उपयोग डीजल हाइड्रोलिक यांत्रिकरी, इंजन/हाइड्रोलिक्स के समान ही एक्चुएशन बल को संचारित करने के लिए किया जाता है। भारी उपकरण में।


विद्युत ऊर्जा का उपयोग मल्टी-टर्न वाल्व, या इलेक्ट्रिक पावर | बिजली से चलने वाले निर्माण और उत्खनन उपकरण जैसे उपकरणों को सक्रिय करने के लिए किया जाता है।
विद्युत ऊर्जा का उपयोग मल्टी-टर्न वाल्व, या इलेक्ट्रिक पावर | बिजली से चलने वाले निर्माण और उत्खनन उपकरण जैसे उपकरणों को सक्रिय करने के लिए किया जाता है।


जब एक वाल्व के माध्यम से द्रव के प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया जाता है, तो वाल्व को खोलने के लिए द्रव के दबाव को रोकने के लिए आमतौर पर मोटर के ऊपर एक ब्रेक लगाया जाता है। यदि कोई ब्रेक नहीं लगाया जाता है, तो एक्ट्यूएटर वाल्व को फिर से बंद करने के लिए सक्रिय हो जाता है, जो धीरे-धीरे फिर से खुल जाता है। यह एक दोलन (खुला, बंद, खुला ...) सेट करता है और मोटर और एक्चुएटर अंततः क्षतिग्रस्त हो जाएंगे।<ref>{{Cite news|last=Tisserand|first=Olivier|title=How does an electric actuator work?|language=en|url=http://blog.indelac.com/bid/335232/How-does-an-electric-actuator-work|url-status=live|access-date=2018-02-20|archive-url=https://web.archive.org/web/20180221095934/http://blog.indelac.com/bid/335232/How-does-an-electric-actuator-work|archive-date=2018-02-21}}</ref>
जब एक वाल्व के माध्यम से द्रव के प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया जाता है, तो वाल्व को खोलने के लिए द्रव के दबाव को रोकने के लिए सामान्यतः मोटर के ऊपर एक ब्रेक लगाया जाता है। यदि कोई ब्रेक नहीं लगाया जाता है, तो एक्ट्यूएटर वाल्व को फिर से बंद करने के लिए सक्रिय हो जाता है, जो धीरे-धीरे फिर से खुल जाता है। यह एक दोलन (खुला, बंद, खुला ...) सेट करता है और मोटर और एक्चुएटर अंततः क्षतिग्रस्त हो जाएंगे।<ref>{{Cite news|last=Tisserand|first=Olivier|title=How does an electric actuator work?|language=en|url=http://blog.indelac.com/bid/335232/How-does-an-electric-actuator-work|url-status=live|access-date=2018-02-20|archive-url=https://web.archive.org/web/20180221095934/http://blog.indelac.com/bid/335232/How-does-an-electric-actuator-work|archive-date=2018-02-21}}</ref>




==== रैखिक मोटर ====
==== रैखिक मोटर ====
लीनियर मोटर्स इलेक्ट्रोमैकेनिकल एक्ट्यूएटर्स से अलग हैं, वे इलेक्ट्रिक रोटरी मोटर्स के समान सिद्धांत के साथ काम करते हैं, वास्तव में इसे रोटरी मोटर के रूप में माना जा सकता है जिसे काटा और अनियंत्रित किया गया है। इस प्रकार, घूर्णी गति पैदा करने के बजाय, वे अपनी लंबाई के साथ एक रैखिक बल उत्पन्न करते हैं। क्योंकि रैखिक मोटर्स अन्य उपकरणों की तुलना में कम घर्षण नुकसान का कारण बनती हैं, कुछ रैखिक मोटर उत्पाद सौ मिलियन से अधिक चक्रों तक चल सकते हैं।
लीनियर मोटर्स इलेक्ट्रोयांत्रिक एक्ट्यूएटर्स से अलग हैं, वे इलेक्ट्रिक रोटरी मोटर्स के समान सिद्धांत के साथ काम करते हैं, वास्तव में इसे रोटरी मोटर के रूप में माना जा सकता है जिसे काटा और अनियंत्रित किया गया है। इस प्रकार, घूर्णी गति पैदा करने के अतिरिक्त, वे अपनी लंबाई के साथ एक रैखिक बल उत्पन्न करते हैं। क्योंकि रैखिक मोटर्स अन्य उपकरणों की तुलना में कम घर्षण नुकसान का कारण बनती हैं, कुछ रैखिक मोटर उत्पाद सौ मिलियन से अधिक चक्रों तक चल सकते हैं।


लीनियर मोटर्स को 3 बुनियादी श्रेणियों में बांटा गया है: फ्लैट लीनियर मोटर (क्लासिक), यू-चैनल लीनियर मोटर्स और ट्यूबलर लीनियर मोटर्स।
लीनियर मोटर्स को 3 बुनियादी श्रेणियों में बांटा गया है: फ्लैट लीनियर मोटर (क्लासिक), यू-चैनल लीनियर मोटर्स और ट्यूबलर लीनियर मोटर्स।
Line 62: Line 62:


* वे वायवीय और अन्य विद्युत प्रौद्योगिकियों के लिए महंगे हैं।
* वे वायवीय और अन्य विद्युत प्रौद्योगिकियों के लिए महंगे हैं।
* वे अपने महत्वपूर्ण आकार और उच्च वजन के कारण मानक मशीनरी में एकीकृत करना आसान नहीं हैं।
* वे अपने महत्वपूर्ण आकार और उच्च वजन के कारण मानक यांत्रिकरी में एकीकृत करना आसान नहीं हैं।
* उनके पास न्यूमेटिक और इलेक्ट्रोमैकेनिकल एक्ट्यूएटर्स के संबंध में कम बल घनत्व है।
* उनके पास न्यूमेटिक और इलेक्ट्रोयांत्रिक एक्ट्यूएटर्स के संबंध में कम बल घनत्व है।


====रोटरी मोटर====
====रोटरी मोटर====
Line 76: Line 76:
=== थर्मल या चुंबकीय ===
=== थर्मल या चुंबकीय ===
{{main|Shape-memory alloy}}
{{main|Shape-memory alloy}}
एक्चुएटर्स जिन्हें एक ठोस-राज्य सामग्री में थर्मल या चुंबकीय ऊर्जा को लागू करके सक्रिय किया जा सकता है, का उपयोग व्यावसायिक अनुप्रयोगों में किया गया है। थर्मल एक्ट्यूएटर्स को जूल प्रभाव के माध्यम से तापमान या हीटिंग द्वारा ट्रिगर किया जा सकता है और यह कॉम्पैक्ट, हल्के, किफायती और उच्च शक्ति घनत्व के साथ होते हैं। ये एक्चुएटर्स शेप मेमोरी मटीरियल्स जैसे शेप-मेमोरी एलॉयज (SMAs) या मैग्नेटिक शेप-मेमोरी एलॉयज (MSMAs) का उपयोग करते हैं।<ref>{{Cite web|url=https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/en/article/news/ultra-compact-valves-shape-memory-actuators|title = Ultra-compact: Valves with shape memory actuators}}</ref>
एक्चुएटर्स जिन्हें एक ठोस-राज्य सामग्री में थर्मल या चुंबकीय ऊर्जा को प्रायुक्त करके सक्रिय किया जा सकता है, का उपयोग व्यावसायिक अनुप्रयोगों में किया गया है। थर्मल एक्ट्यूएटर्स को जूल प्रभाव के माध्यम से तापमान या हीटिंग द्वारा ट्रिगर किया जा सकता है और यह कॉम्पैक्ट, हल्के, किफायती और उच्च शक्ति घनत्व के साथ होते हैं। ये एक्चुएटर्स शेप मेमोरी मटीरियल्स जैसे शेप-मेमोरी एलॉयज (SMAs) या चुंबकीय शेप-मेमोरी एलॉयज (MSMAs) का उपयोग करते हैं।<ref>{{Cite web|url=https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/en/article/news/ultra-compact-valves-shape-memory-actuators|title = Ultra-compact: Valves with shape memory actuators}}</ref>




=== यांत्रिक ===
=== यांत्रिक ===
{{main|Mechanism (engineering)}}
{{main|Mechanism (engineering)}}
एक मैकेनिकल एक्ट्यूएटर एक प्रकार की गति, जैसे कि रोटरी गति, को दूसरे प्रकार, जैसे रैखिक गति में परिवर्तित करके गति को निष्पादित करने का कार्य करता है। एक उदाहरण एक रैक और पिनियन है। मैकेनिकल एक्चुएटर्स का संचालन संरचनात्मक घटकों के संयोजन पर आधारित होता है, जैसे कि गियर और रेल, या पुली और चेन।
एक यांत्रिक एक्ट्यूएटर एक प्रकार की गति, जैसे कि रोटरी गति, को दूसरे प्रकार, जैसे रैखिक गति में परिवर्तित करके गति को निष्पादित करने का कार्य करता है। एक उदाहरण एक रैक और पिनियन है। यांत्रिक एक्चुएटर्स का संचालन संरचनात्मक घटकों के संयोजन पर आधारित होता है, जैसे कि गियर और रेल, या पुली और चेन।


===3डी प्रिंटेड सॉफ्ट एक्चुएटर्स===
===3डी प्रिंटेड सॉफ्ट एक्चुएटर्स===


अधिकांश मौजूदा सॉफ्ट एक्चुएटर्स मल्टीस्टेप लो यील्ड प्रोसेस जैसे माइक्रो-मोल्डिंग, का उपयोग करके निर्मित किए गए हैं।<ref>{{cite book |doi=10.1109/TRANSDUCERS.2015.7181316 |chapter=Micromanipulation tool replaceable soft actuator with gripping force enhancing and output motion converting mechanisms |title=2015 Transducers - 2015 18th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (TRANSDUCERS) |pages=1877–80 |year=2015 |last1=Feng |first1=Guo-Hua |last2=Yen |first2=Shih-Chieh |isbn=978-1-4799-8955-3 |s2cid=7243537 }}</ref> ठोस मुक्त निर्माण,<ref>{{cite journal |doi=10.1108/13552540610707004 |title=Freeform fabrication of ionomeric polymer‐metal composite actuators |journal=Rapid Prototyping Journal |volume=12 |issue=5 |pages=244–53 |year=2006 |last1=Malone |first1=Evan |last2=Lipson |first2=Hod |s2cid=1172362 }}</ref> और मुखौटा लिथोग्राफी।<ref>{{cite journal |doi=10.1007/s00542-013-1816-x |title=Fabrication of electrostatic MEMS microactuator based on X-ray lithography with Pb-based X-ray mask and dry-film-transfer-to-PCB process |journal=Microsystem Technologies |volume=20 |pages=127–35 |year=2013 |last1=Kerdlapee |first1=Pongsak |last2=Wisitsoraat |first2=Anurat |last3=Phokaratkul |first3=Ditsayuth |last4=Leksakul |first4=Komgrit |last5=Phatthanakun |first5=Rungreung |last6=Tuantranont |first6=Adisorn |s2cid=110234049 }}</ref> हालांकि, इन विधियों के निर्माण में परिपक्वता प्राप्त होने तक उपकरणों के मैन्युअल निर्माण, पोस्ट प्रोसेसिंग/असेंबली और लंबी पुनरावृत्तियों की आवश्यकता होती है। वर्तमान निर्माण प्रक्रियाओं के थकाऊ और समय लेने वाले पहलुओं से बचने के लिए, शोधकर्ता सॉफ्ट एक्ट्यूएटर्स के प्रभावी निर्माण के लिए एक उपयुक्त निर्माण दृष्टिकोण की खोज कर रहे हैं। इसलिए, विशेष सॉफ्ट सिस्टम जिन्हें 3डी प्रिंटिंग जैसे रैपिड प्रोटोटाइप विधियों द्वारा एक ही चरण में बनाया जा सकता है, का उपयोग सॉफ्ट एक्ट्यूएटर्स के डिजाइन और कार्यान्वयन के बीच के अंतर को कम करने के लिए किया जाता है, जिससे प्रक्रिया तेज, कम खर्चीली और सरल हो जाती है। वे बाहरी जोड़ों, चिपकने वाले और फास्टनरों का उपयोग करने की आवश्यकता को समाप्त करने वाले सभी एक्ट्यूएटर घटकों को एक ही संरचना में शामिल करने में सक्षम बनाते हैं।
अधिकांश मौजूदा सॉफ्ट एक्चुएटर्स मल्टीस्टेप लो यील्ड प्रोसेस जैसे माइक्रो-मोल्डिंग, का उपयोग करके निर्मित किए गए हैं।<ref>{{cite book |doi=10.1109/TRANSDUCERS.2015.7181316 |chapter=Micromanipulation tool replaceable soft actuator with gripping force enhancing and output motion converting mechanisms |title=2015 Transducers - 2015 18th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (TRANSDUCERS) |pages=1877–80 |year=2015 |last1=Feng |first1=Guo-Hua |last2=Yen |first2=Shih-Chieh |isbn=978-1-4799-8955-3 |s2cid=7243537 }}</ref> ठोस मुक्त निर्माण,<ref>{{cite journal |doi=10.1108/13552540610707004 |title=Freeform fabrication of ionomeric polymer‐metal composite actuators |journal=Rapid Prototyping Journal |volume=12 |issue=5 |pages=244–53 |year=2006 |last1=Malone |first1=Evan |last2=Lipson |first2=Hod |s2cid=1172362 }}</ref> और मुखौटा लिथोग्राफी।<ref>{{cite journal |doi=10.1007/s00542-013-1816-x |title=Fabrication of electrostatic MEMS microactuator based on X-ray lithography with Pb-based X-ray mask and dry-film-transfer-to-PCB process |journal=Microsystem Technologies |volume=20 |pages=127–35 |year=2013 |last1=Kerdlapee |first1=Pongsak |last2=Wisitsoraat |first2=Anurat |last3=Phokaratkul |first3=Ditsayuth |last4=Leksakul |first4=Komgrit |last5=Phatthanakun |first5=Rungreung |last6=Tuantranont |first6=Adisorn |s2cid=110234049 }}</ref> हालांकि, इन विधियों के निर्माण में परिपक्वता प्राप्त होने तक उपकरणों के मैन्युअल निर्माण, पोस्ट प्रोसेसिंग/असेंबली और लंबी पुनरावृत्तियों की आवश्यकता होती है। वर्तमान निर्माण प्रक्रियाओं के थकाऊ और समय लेने वाले पहलुओं से बचने के लिए, शोधकर्ता सॉफ्ट एक्ट्यूएटर्स के प्रभावी निर्माण के लिए एक उपयुक्त निर्माण दृष्टिकोण की खोज कर रहे हैं। इसलिए, विशेष सॉफ्ट प्रणाली जिन्हें 3डी प्रिंटिंग जैसे रैपिड प्रोटोटाइप विधियों द्वारा एक ही चरण में बनाया जा सकता है, का उपयोग सॉफ्ट एक्ट्यूएटर्स के डिजाइन और कार्यान्वयन के बीच के अंतर को कम करने के लिए किया जाता है, जिससे प्रक्रिया तेज, कम खर्चीली और सरल हो जाती है। वे बाहरी जोड़ों, चिपकने वाले और फास्टनरों का उपयोग करने की आवश्यकता को समाप्त करने वाले सभी एक्ट्यूएटर घटकों को एक ही संरचना में शामिल करने में सक्षम बनाते हैं।


शेप-मेमोरी पॉलीमर (एसएमपी) एक्चुएटर्स हमारी मांसपेशियों के समान हैं, जो प्रकाश, विद्युत, चुंबकीय, गर्मी, पीएच और नमी परिवर्तन जैसे स्टिमुलस (फिजियोलॉजी) की एक श्रृंखला की प्रतिक्रिया प्रदान करते हैं। उनमें थकान और उच्च प्रतिक्रिया समय सहित कुछ कमियां हैं जिन्हें उन्नत निर्माण प्रौद्योगिकी के माध्यम से स्मार्ट सामग्री और विभिन्न सामग्रियों के संयोजन के माध्यम से बेहतर बनाया गया है। 3डी प्रिंटर के आगमन ने कम लागत और तेज प्रतिक्रिया वाले एसएमपी एक्चुएटर्स के निर्माण के लिए एक नया मार्ग बनाया है। एसएमपी द्वारा गर्मी, नमी, विद्युत इनपुट, प्रकाश या चुंबकीय क्षेत्र जैसे बाहरी उत्तेजनाओं को प्राप्त करने की प्रक्रिया को शेप मेमोरी इफेक्ट (एसएमई) कहा जाता है। एसएमपी कुछ फायदेमंद विशेषताएं प्रदर्शित करता है जैसे कम घनत्व, उच्च तनाव वसूली, जैव अनुकूलता और जैवनिम्नीकरणीयता।
शेप-मेमोरी पॉलीमर (एसएमपी) एक्चुएटर्स हमारी मांसपेशियों के समान हैं, जो प्रकाश, विद्युत, चुंबकीय, गर्मी, पीएच और नमी परिवर्तन जैसे स्टिमुलस (फिजियोलॉजी) की एक श्रृंखला की प्रतिक्रिया प्रदान करते हैं। उनमें थकान और उच्च प्रतिक्रिया समय सहित कुछ कमियां हैं जिन्हें उन्नत निर्माण प्रौद्योगिकी के माध्यम से स्मार्ट सामग्री और विभिन्न सामग्रियों के संयोजन के माध्यम से बेहतर बनाया गया है। 3डी प्रिंटर के आगमन ने कम लागत और तेज प्रतिक्रिया वाले एसएमपी एक्चुएटर्स के निर्माण के लिए एक नया मार्ग बनाया है। एसएमपी द्वारा गर्मी, नमी, विद्युत इनपुट, प्रकाश या चुंबकीय क्षेत्र जैसे बाहरी उत्तेजनाओं को प्राप्त करने की प्रक्रिया को शेप मेमोरी इफेक्ट (एसएमई) कहा जाता है। एसएमपी कुछ फायदेमंद विशेषताएं प्रदर्शित करता है जैसे कम घनत्व, उच्च तनाव वसूली, जैव अनुकूलता और जैवनिम्नीकरणीयता।
Line 117: Line 117:


=== रैखिक रूपांतरण के लिए परिपत्र ===
=== रैखिक रूपांतरण के लिए परिपत्र ===
मोटर्स का उपयोग ज्यादातर तब किया जाता है जब परिपत्र गति की आवश्यकता होती है, लेकिन एक लीड स्क्रू या इसी तरह के तंत्र के साथ परिपत्र को रैखिक गति में बदलकर रैखिक अनुप्रयोगों के लिए भी इस्तेमाल किया जा सकता है। दूसरी ओर, कुछ एक्चुएटर्स आंतरिक रूप से रैखिक होते हैं, जैसे कि पीजोइलेक्ट्रिक एक्ट्यूएटर्स। परिपत्र और रैखिक गति के बीच रूपांतरण आमतौर पर कुछ सरल प्रकार के तंत्रों के माध्यम से किया जाता है जिनमें निम्न शामिल हैं:
मोटर्स का उपयोग ज्यादातर तब किया जाता है जब परिपत्र गति की आवश्यकता होती है, लेकिन एक लीड स्क्रू या इसी तरह के तंत्र के साथ परिपत्र को रैखिक गति में बदलकर रैखिक अनुप्रयोगों के लिए भी इस्तेमाल किया जा सकता है। दूसरी ओर, कुछ एक्चुएटर्स आंतरिक रूप से रैखिक होते हैं, जैसे कि पीजोइलेक्ट्रिक एक्ट्यूएटर्स। परिपत्र और रैखिक गति के बीच रूपांतरण सामान्यतः कुछ सरल प्रकार के तंत्रों के माध्यम से किया जाता है जिनमें निम्न शामिल हैं:
* स्क्रू (सरल मशीन): स्क्रू जैक, बॉल स्क्रू और रोलर स्क्रू एक्ट्यूएटर्स सभी सरल मशीन के सिद्धांत पर काम करते हैं जिसे स्क्रू के रूप में जाना जाता है। एक्ट्यूएटर के नट को घुमाकर, स्क्रू शाफ्ट एक लाइन में चलता है। स्क्रू शाफ्ट को हिलाने से नट घूमता है।
* स्क्रू (सरल यांत्रिक): स्क्रू जैक, बॉल स्क्रू और रोलर स्क्रू एक्ट्यूएटर्स सभी सरल यांत्रिक के सिद्धांत पर काम करते हैं जिसे स्क्रू के रूप में जाना जाता है। एक्ट्यूएटर के नट को घुमाकर, स्क्रू शाफ्ट एक लाइन में चलता है। स्क्रू शाफ्ट को हिलाने से नट घूमता है।
* व्हील और एक्सल: होइस्ट (डिवाइस), चरखी, रैक और पिनियन, चेन ड्राइव, बेल्ट ड्राइव, कठोर चेन एक्ट्यूएटर और कठोर बेल्ट एक्ट्यूएटर व्हील और एक्सल के सिद्धांत पर काम करते हैं। एक पहिया/एक्सल (जैसे सिलेंडर (ज्यामिति), गियर, चरखी या ड्राइव शाफ्ट) को घुमाने से एक रैखिक सदस्य (जैसे वायर रस्सी, रैक, रोलर चेन या बेल्ट (मैकेनिकल)) चलता है। रैखिक सदस्य को घुमाने से पहिया/धुरा घूमता है।<ref>Sclater, N., ''Mechanisms and Mechanical Devices Sourcebook, 4th Edition'' (2007), 25, McGraw-Hill</ref>
* व्हील और एक्सल: होइस्ट (डिवाइस), चरखी, रैक और पिनियन, चेन ड्राइव, बेल्ट ड्राइव, कठोर चेन एक्ट्यूएटर और कठोर बेल्ट एक्ट्यूएटर व्हील और एक्सल के सिद्धांत पर काम करते हैं। एक पहिया/एक्सल (जैसे सिलेंडर (ज्यामिति), गियर, चरखी या ड्राइव शाफ्ट) को घुमाने से एक रैखिक सदस्य (जैसे वायर रस्सी, रैक, रोलर चेन या बेल्ट (यांत्रिक)) चलता है। रैखिक सदस्य को घुमाने से पहिया/धुरा घूमता है।<ref>Sclater, N., ''Mechanisms and Mechanical Devices Sourcebook, 4th Edition'' (2007), 25, McGraw-Hill</ref>




Line 135: Line 135:


=== संचालन की स्थिति ===
=== संचालन की स्थिति ===
एक्ट्यूएटर्स को आमतौर पर मानक आईपी कोड रेटिंग सिस्टम का उपयोग करके रेट किया जाता है। जिन लोगों को खतरनाक वातावरण के लिए रेट किया गया है, उनकी व्यक्तिगत या सामान्य औद्योगिक उपयोग की तुलना में उच्च आईपी रेटिंग होगी।
एक्ट्यूएटर्स को सामान्यतः मानक आईपी कोड रेटिंग प्रणाली का उपयोग करके रेट किया जाता है। जिन लोगों को खतरनाक वातावरण के लिए रेट किया गया है, उनकी व्यक्तिगत या सामान्य औद्योगिक उपयोग की तुलना में उच्च आईपी रेटिंग होगी।


=== स्थायित्व ===
=== स्थायित्व ===

Revision as of 11:17, 28 March 2023

एक संचालक (एक्चुएटर) एक यांत्रिक प्रणाली का एक घटक है जो एक वाल्व खोलकर उदाहरण के लिए एक तंत्र या प्रणाली को स्थानांतरित करने और नियंत्रित करने के लिए जिम्मेदार है। सरल शब्दों में, यह एक प्रेरक है।

एक एक्चुएटर को एक नियंत्रण उपकरण (नियंत्रण संकेत द्वारा नियंत्रित) और ऊर्जा के स्रोत की आवश्यकता होती है। नियंत्रण संकेत अपेक्षाकृत कम ऊर्जा है और विद्युत वोल्टेज या करंट, संपीड़ित हवा, या हाइड्रोलिक द्रव दबाव, या मानव शक्ति भी हो सकता है। इसका मुख्य ऊर्जा स्रोत विद्युत प्रवाह, हाइड्रोलिक्स दबाव या वायवीय दबाव हो सकता है।[1] नियंत्रण उपकरण सामान्यतः एक वाल्व होता है। जब यह एक नियंत्रण संकेत प्राप्त करता है, तो एक एक्चुएटर स्रोत की ऊर्जा को यांत्रिक गति में परिवर्तित करके प्रतिक्रिया करता है। विद्युत, हाइड्रोलिक और वायवीय अर्थों में, यह स्वचालन का एक रूप है।

इतिहास

न्यूमैटिक एक्चुएशन प्रणाली और हाइड्रोलिक एक्चुएशन प्रणाली का इतिहास द्वितीय विश्व युद्ध (1938) के आसपास का है। इसे सबसे पहले झीटर एंकलमैन ने बनाया था[2] जिन्होंने इंजन और ब्रेक प्रणाली के अपने ज्ञान का उपयोग एक नए समाधान के साथ आने के लिए किया ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि कार पर ब्रेक कम से कम संभव टूट-फूट के साथ अधिकतम बल लगाते हैं।

एक्चुएटर्स के प्रकार

सॉफ्ट एक्चुएटर

एक सॉफ्ट एक्चुएटर वह है जो यांत्रिक, थर्मल, चुंबकीय और विद्युतीय सहित उत्तेजनाओं के जवाब में अपना आकार बदलता है। सॉफ्ट एक्चुएटर्स मुख्य रूप से उद्योग के अतिरिक्त मनुष्यों के रोबोटिक्स से निपटते हैं, जो कि अधिकांश एक्चुएटर्स के लिए उपयोग किया जाता है। अधिकांश एक्चुएटर्स के लिए वे यांत्रिक रूप से टिकाऊ होते हैं फिर भी सॉफ्ट एक्ट्यूएटर्स की तुलना में अनुकूलन करने की क्षमता नहीं रखते हैं। सॉफ्ट एक्चुएटर्स मुख्य रूप से मनुष्यों के लिए सुरक्षा और स्वास्थ्य देखभाल पर प्रायुक्त होते हैं, यही कारण है कि वे अपने भागों को अलग करके पर्यावरण के अनुकूल होने में सक्षम होते हैं।[3] यही कारण है कि सॉफ्ट एक्ट्यूएटर्स के पीछे संचालित ऊर्जा कुछ पॉलिमर और तरल पदार्थ जैसी लचीली सामग्रियों से निपटती है जो मनुष्यों के लिए हानिरहित हैं।

हाइड्रोलिक

Main article: Hydraulic actuator

हाइड्रोलिक एक्ट्यूएटर में सिलेंडर या द्रव मोटर होता है जो यांत्रिक संचालन को सुविधाजनक बनाने के लिए हाइड्रोलिक पावर का उपयोग करता है। यांत्रिक गति रैखिक, घूर्णी या दोलन गति के संदर्भ में एक आउटपुट देती है। चूंकि तरल पदार्थ को संपीड़ित करना लगभग असंभव है, एक हाइड्रोलिक एक्ट्यूएटर एक बड़ी ताकत लगा सकता है। इस दृष्टिकोण की कमी इसकी सीमित त्वरण है।

हाइड्रोलिक सिलेंडर में एक खोखली बेलनाकार ट्यूब होती है जिसके साथ एक पिस्टन स्लाइड कर सकता है। एकल अभिनय शब्द का उपयोग तब किया जाता है जब द्रव का दबाव पिस्टन के सिर्फ एक तरफ लगाया जाता है। पिस्टन केवल एक ही दिशा में गति कर सकता है, पिस्टन को रिटर्न स्ट्रोक देने के लिए अक्सर एक स्प्रिंग का उपयोग किया जाता है। डबल एक्टिंग शब्द का उपयोग तब किया जाता है जब पिस्टन के प्रत्येक तरफ दबाव लगाया जाता है; पिस्टन के दोनों पक्षों के बीच बल में कोई अंतर पिस्टन को एक या दूसरे तरफ ले जाता है।[4]

पानी के पाइप के वाल्व नियंत्रण के लिए वायवीय रैक और पिनियन एक्ट्यूएटर्स

वायवीय

Main article: Pneumatic actuator

वायवीय एक्ट्यूएटर्स अपेक्षाकृत छोटे दबाव परिवर्तनों से काफी बल उत्पन्न करने में सक्षम होते हैं। मुख्य इंजन नियंत्रणों के लिए वायवीय ऊर्जा वांछनीय है क्योंकि यह शुरू करने और रोकने में जल्दी से प्रतिक्रिया कर सकती है क्योंकि बिजली स्रोत को संचालन के लिए आरक्षित रखने की आवश्यकता नहीं होती है। इसके अलावा, न्यूमेटिक एक्ट्यूएटर्स सस्ते होते हैं, और अक्सर अन्य एक्ट्यूएटर्स की तुलना में अधिक शक्तिशाली होते हैं। वाल्व के माध्यम से हवा के प्रवाह को प्रभावित करने के लिए डायाफ्राम को स्थानांतरित करने के लिए इन बलों का अक्सर वाल्व के साथ उपयोग किया जाता है।[5][6] न्यूमेटिक एक्चुएटर्स का लाभ अपेक्षाकृत कम मात्रा में उपलब्ध उच्च स्तर के बल में होता है। जबकि प्रौद्योगिकी का मुख्य दोष कंप्रेशर्स, जलाशयों, फिल्टर, ड्रायर, वायु उपचार उपप्रणाली, वाल्व, ट्यूब, आदि जैसे कई घटकों से बना एक संपीड़ित वायु नेटवर्क की आवश्यकता में होता है, जो प्रौद्योगिकी ऊर्जा को ऊर्जा हानि के साथ अक्षम बनाता है। 95% तक जोड़ सकते हैं

एक ½ सुई वाल्व को नियंत्रित करने वाला इलेक्ट्रिक वाल्व एक्ट्यूएटर।

बिजली

Main article: Electric motor

1960 के बाद से, कई एक्चुएटर प्रौद्योगिकियां विकसित की गई हैं, इलेक्ट्रिक एक्चुएटर्स को निम्नलिखित समूहों में वर्गीकृत किया जा सकता है:

इलेक्ट्रोयांत्रिक एक्चुएटर (ईएमए)

यह एक बेल्ट (स्टेपर या सर्वो के साथ बेल्ट ड्राइव अक्ष) या एक स्क्रू (या तो एक गेंद या लीड स्क्रू या प्लैनेटरी रोलर स्क्रू) के माध्यम से अनुरोधित रैखिक आंदोलन उत्पन्न करने के लिए एक इलेक्ट्रिक रोटरी मोटर के घूर्णी बल को एक रैखिक आंदोलन में परिवर्तित करता है। )

इलेक्ट्रोयांत्रिक एक्ट्यूएटर्स के मुख्य लाभ न्यूमेटिक्स के संबंध में उनकी अपेक्षाकृत अच्छी स्तर की सटीकता, उनके संभावित लंबे जीवनचक्र और कम रखरखाव के प्रयास की आवश्यकता होती है (ग्रीस की आवश्यकता हो सकती है)। 100 kN के क्रम में अपेक्षाकृत उच्च बल तक पहुंचना संभव है।

इन एक्चुएटर्स की मुख्य सीमा पहुंच योग्य गति, महत्वपूर्ण आयाम और वजन हैं जिनकी उन्हें आवश्यकता होती है। जबकि ऐसे एक्चुएटर्स का मुख्य अनुप्रयोग मुख्य रूप से स्वास्थ्य देखभाल उपकरणों और फैक्ट्री ऑटोमेशन में देखा जाता है।

इलेक्ट्रोहाईड्रॉलिक एक्चुएटर

एक अन्य दृष्टिकोण एक इलेक्ट्रोहाईड्रॉलिक सर्वो वाल्व लीनियर एक्चुएटर है, जहां इलेक्ट्रिक मोटर मुख्य प्रेरक बनी रहती है, लेकिन एक हाइड्रोलिक संचायक को संचालित करने के लिए टॉर्क प्रदान करती है, जिसका उपयोग डीजल हाइड्रोलिक यांत्रिकरी, इंजन/हाइड्रोलिक्स के समान ही एक्चुएशन बल को संचारित करने के लिए किया जाता है। भारी उपकरण में।

विद्युत ऊर्जा का उपयोग मल्टी-टर्न वाल्व, या इलेक्ट्रिक पावर | बिजली से चलने वाले निर्माण और उत्खनन उपकरण जैसे उपकरणों को सक्रिय करने के लिए किया जाता है।

जब एक वाल्व के माध्यम से द्रव के प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया जाता है, तो वाल्व को खोलने के लिए द्रव के दबाव को रोकने के लिए सामान्यतः मोटर के ऊपर एक ब्रेक लगाया जाता है। यदि कोई ब्रेक नहीं लगाया जाता है, तो एक्ट्यूएटर वाल्व को फिर से बंद करने के लिए सक्रिय हो जाता है, जो धीरे-धीरे फिर से खुल जाता है। यह एक दोलन (खुला, बंद, खुला ...) सेट करता है और मोटर और एक्चुएटर अंततः क्षतिग्रस्त हो जाएंगे।[7]


रैखिक मोटर

लीनियर मोटर्स इलेक्ट्रोयांत्रिक एक्ट्यूएटर्स से अलग हैं, वे इलेक्ट्रिक रोटरी मोटर्स के समान सिद्धांत के साथ काम करते हैं, वास्तव में इसे रोटरी मोटर के रूप में माना जा सकता है जिसे काटा और अनियंत्रित किया गया है। इस प्रकार, घूर्णी गति पैदा करने के अतिरिक्त, वे अपनी लंबाई के साथ एक रैखिक बल उत्पन्न करते हैं। क्योंकि रैखिक मोटर्स अन्य उपकरणों की तुलना में कम घर्षण नुकसान का कारण बनती हैं, कुछ रैखिक मोटर उत्पाद सौ मिलियन से अधिक चक्रों तक चल सकते हैं।

लीनियर मोटर्स को 3 बुनियादी श्रेणियों में बांटा गया है: फ्लैट लीनियर मोटर (क्लासिक), यू-चैनल लीनियर मोटर्स और ट्यूबलर लीनियर मोटर्स।

कम भार (30 किग्रा तक) के संदर्भ में रैखिक मोटर प्रौद्योगिकी सबसे अच्छा समाधान है क्योंकि यह उच्चतम स्तर की गति, नियंत्रण और सटीकता प्रदान करती है।

वास्तव में, यह सबसे वांछित और बहुमुखी तकनीक का प्रतिनिधित्व करता है। न्यूमैटिक्स की सीमाओं के कारण, वर्तमान इलेक्ट्रिक एक्चुएटर तकनीक विशिष्ट उद्योग अनुप्रयोगों के लिए एक व्यवहार्य समाधान है और इसे वॉचमेकिंग, सेमीकंडक्टर और फार्मास्युटिकल उद्योगों (60% अनुप्रयोगों के रूप में उच्च) जैसे बाजार क्षेत्रों में सफलतापूर्वक पेश किया गया है। इस तकनीक के लिए रुचि, निम्नलिखित विशेषताओं द्वारा समझाया जा सकता है:

  • उच्च परिशुद्धता (बराबर या 0,1 मिमी से कम);
  • उच्च सायक्लिंग दर (100 चक्र / मिनट से अधिक);
  • स्वच्छ और अत्यधिक विनियमित वातावरण में संभावित उपयोग (हवा, आर्द्रता या स्नेहक के रिसाव की अनुमति नहीं है);
  •  जटिल ऑपरेशन की स्थिति में प्रोग्राम करने योग्य गति की आवश्यकता

रैखिक मोटर्स के मुख्य नुकसान हैं:

  • वे वायवीय और अन्य विद्युत प्रौद्योगिकियों के लिए महंगे हैं।
  • वे अपने महत्वपूर्ण आकार और उच्च वजन के कारण मानक यांत्रिकरी में एकीकृत करना आसान नहीं हैं।
  • उनके पास न्यूमेटिक और इलेक्ट्रोयांत्रिक एक्ट्यूएटर्स के संबंध में कम बल घनत्व है।

रोटरी मोटर

Main article: Rotary motor

रोटरी मोटर्स एक्ट्यूएटर्स हैं जो आंदोलन के एक निश्चित कोण पर दोलनशील गति बनाने के लिए ऊर्जा के एक टुकड़े का उपयोग करते हैं।[8] रोटरी एक्चुएटर्स में 360 डिग्री तक का रोटेशन हो सकता है। यह इसे एक रैखिक मोटर से अलग करने की अनुमति देता है क्योंकि रोटरी मोटर की तुलना में रैखिक एक निर्धारित दूरी से बंधी होती है। रोटरी मोटर्स में किसी क्षेत्र में किसी भी डिग्री पर सेट होने की क्षमता होती है, जिससे डिवाइस को स्थायित्व और एक सेट टॉर्क के साथ स्थापित करना आसान हो जाता है।

रोटरी मोटर्स को 3 अलग-अलग तकनीकों जैसे इलेक्ट्रिक, फ्लूइड या मैनुअल द्वारा संचालित किया जा सकता है।[9] हालाँकि, द्रव चालित रोटरी एक्ट्यूएटर्स में स्कॉच योक, वेन, रैक-एंड-पिनियन, हेलिकल और इलेक्ट्रोहाइड्रोलिक जैसे एक्ट्यूएटर्स के 5 उप-वर्ग हैं। सभी रूपों का अपना विशिष्ट डिज़ाइन होता है और डिग्री के कई कोणों को चुनने की क्षमता की अनुमति देता है।

रोटरी एक्ट्यूएटर्स के लिए आवेदन लगभग अंतहीन हैं, लेकिन अधिकतर हाइड्रोलिक दबाव वाले उपकरणों और उद्योगों से निपटने की संभावना अधिक होगी। उद्योग लाइनों में रोबोटिक हथियारों को देखते समय रोबोटिक्स क्षेत्र में रोटरी एक्ट्यूएटर्स का भी उपयोग किया जाता है। जो कुछ भी आप देखते हैं कि प्रौद्योगिकी में कार्य करने के लिए गति नियंत्रण प्रणाली से संबंधित है, वह रोटरी एक्ट्यूएटर बनने का एक अच्छा मौका है।[9]


थर्मल या चुंबकीय

Main article: Shape-memory alloy

एक्चुएटर्स जिन्हें एक ठोस-राज्य सामग्री में थर्मल या चुंबकीय ऊर्जा को प्रायुक्त करके सक्रिय किया जा सकता है, का उपयोग व्यावसायिक अनुप्रयोगों में किया गया है। थर्मल एक्ट्यूएटर्स को जूल प्रभाव के माध्यम से तापमान या हीटिंग द्वारा ट्रिगर किया जा सकता है और यह कॉम्पैक्ट, हल्के, किफायती और उच्च शक्ति घनत्व के साथ होते हैं। ये एक्चुएटर्स शेप मेमोरी मटीरियल्स जैसे शेप-मेमोरी एलॉयज (SMAs) या चुंबकीय शेप-मेमोरी एलॉयज (MSMAs) का उपयोग करते हैं।[10]


यांत्रिक

Main article: Mechanism (engineering)

एक यांत्रिक एक्ट्यूएटर एक प्रकार की गति, जैसे कि रोटरी गति, को दूसरे प्रकार, जैसे रैखिक गति में परिवर्तित करके गति को निष्पादित करने का कार्य करता है। एक उदाहरण एक रैक और पिनियन है। यांत्रिक एक्चुएटर्स का संचालन संरचनात्मक घटकों के संयोजन पर आधारित होता है, जैसे कि गियर और रेल, या पुली और चेन।

3डी प्रिंटेड सॉफ्ट एक्चुएटर्स

अधिकांश मौजूदा सॉफ्ट एक्चुएटर्स मल्टीस्टेप लो यील्ड प्रोसेस जैसे माइक्रो-मोल्डिंग, का उपयोग करके निर्मित किए गए हैं।[11] ठोस मुक्त निर्माण,[12] और मुखौटा लिथोग्राफी।[13] हालांकि, इन विधियों के निर्माण में परिपक्वता प्राप्त होने तक उपकरणों के मैन्युअल निर्माण, पोस्ट प्रोसेसिंग/असेंबली और लंबी पुनरावृत्तियों की आवश्यकता होती है। वर्तमान निर्माण प्रक्रियाओं के थकाऊ और समय लेने वाले पहलुओं से बचने के लिए, शोधकर्ता सॉफ्ट एक्ट्यूएटर्स के प्रभावी निर्माण के लिए एक उपयुक्त निर्माण दृष्टिकोण की खोज कर रहे हैं। इसलिए, विशेष सॉफ्ट प्रणाली जिन्हें 3डी प्रिंटिंग जैसे रैपिड प्रोटोटाइप विधियों द्वारा एक ही चरण में बनाया जा सकता है, का उपयोग सॉफ्ट एक्ट्यूएटर्स के डिजाइन और कार्यान्वयन के बीच के अंतर को कम करने के लिए किया जाता है, जिससे प्रक्रिया तेज, कम खर्चीली और सरल हो जाती है। वे बाहरी जोड़ों, चिपकने वाले और फास्टनरों का उपयोग करने की आवश्यकता को समाप्त करने वाले सभी एक्ट्यूएटर घटकों को एक ही संरचना में शामिल करने में सक्षम बनाते हैं।

शेप-मेमोरी पॉलीमर (एसएमपी) एक्चुएटर्स हमारी मांसपेशियों के समान हैं, जो प्रकाश, विद्युत, चुंबकीय, गर्मी, पीएच और नमी परिवर्तन जैसे स्टिमुलस (फिजियोलॉजी) की एक श्रृंखला की प्रतिक्रिया प्रदान करते हैं। उनमें थकान और उच्च प्रतिक्रिया समय सहित कुछ कमियां हैं जिन्हें उन्नत निर्माण प्रौद्योगिकी के माध्यम से स्मार्ट सामग्री और विभिन्न सामग्रियों के संयोजन के माध्यम से बेहतर बनाया गया है। 3डी प्रिंटर के आगमन ने कम लागत और तेज प्रतिक्रिया वाले एसएमपी एक्चुएटर्स के निर्माण के लिए एक नया मार्ग बनाया है। एसएमपी द्वारा गर्मी, नमी, विद्युत इनपुट, प्रकाश या चुंबकीय क्षेत्र जैसे बाहरी उत्तेजनाओं को प्राप्त करने की प्रक्रिया को शेप मेमोरी इफेक्ट (एसएमई) कहा जाता है। एसएमपी कुछ फायदेमंद विशेषताएं प्रदर्शित करता है जैसे कम घनत्व, उच्च तनाव वसूली, जैव अनुकूलता और जैवनिम्नीकरणीयता।

Photopolymer / प्रकाश सक्रिय पॉलिमर (LAP) एक अन्य प्रकार का SMP है जो प्रकाश उत्तेजनाओं द्वारा सक्रिय होता है। LAP एक्चुएटर्स को तुरंत प्रतिक्रिया के साथ और बिना किसी भौतिक संपर्क के, केवल प्रकाश आवृत्ति या तीव्रता की भिन्नता के साथ दूर से नियंत्रित किया जा सकता है।

सॉफ्ट रोबोटिक्स में सॉफ्ट, लाइटवेट और बायोकम्पैटिबिलिटी सॉफ्ट एक्ट्यूएटर्स की आवश्यकता ने शोधकर्ताओं को उनकी आंतरिक अनुपालन प्रकृति और मांसपेशियों में तनाव पैदा करने की क्षमता के कारण न्यूमेटिक सॉफ्ट एक्ट्यूएटर्स को तैयार करने के लिए प्रभावित किया है।

ढांकता हुआ इलास्टोमर्स (DE), आयनिक पॉलिमर-मेटल कंपोजिट (IPMC), आयनिक इलेक्ट्रोएक्टिव पॉलिमर, पॉलीइलेक्ट्रोलाइट जैल और जेल-मेटल कंपोजिट जैसे पॉलिमर 3डी स्तरित संरचनाएं बनाने के लिए सामान्य सामग्री हैं जिन्हें सॉफ्ट एक्ट्यूएटर्स के रूप में काम करने के लिए तैयार किया जा सकता है। ईएपी एक्चुएटर्स को 3डी प्रिंटेड सॉफ्ट एक्चुएटर्स के रूप में वर्गीकृत किया गया है जो अपने आकार में विरूपण (इंजीनियरिंग) के रूप में विद्युत उत्तेजना का जवाब देते हैं।

उदाहरण और अनुप्रयोग

इंजीनियरिंग में, एक्चुएटर्स को गति प्रदान करने के लिए या गति को रोकने के लिए किसी वस्तु को जकड़ने के लिए तंत्र के रूप में अक्सर उपयोग किया जाता है।[14] इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग में, एक्चुएटर्स ट्रांसड्यूसर का एक उपखंड हैं। वे उपकरण हैं जो एक इनपुट सिग्नल (मुख्य रूप से एक विद्युत संकेत) को गति के किसी रूप में परिवर्तित करते हैं।

एक्चुएटर्स के उदाहरण

  • कंघी चलाना
  • डिजिटल माइक्रोमिरर डिवाइस
  • बिजली की मोटर
  • इलेक्ट्रोएक्टिव पॉलीमर
  • हाइड्रोलिक सिलेंडर
  • पीजोइलेक्ट्रिक एक्ट्यूएटर
  • प्लाज्मा एक्ट्यूएटर
  • नयूमेटिक एक्चुएटर
  • पेंच जैक
  • सेवा तंत्र
  • सोलेनॉइड (इंजीनियरिंग)
  • स्टेपर मोटर
  • आकार-स्मृति मिश्रधातु
  • थर्मल बिमॉर्फ
  • हाइड्रोलिक मोटर
  • विमान डिजाइन प्रक्रिया में ट्रिम टैब एक्चुएटर

रैखिक रूपांतरण के लिए परिपत्र

मोटर्स का उपयोग ज्यादातर तब किया जाता है जब परिपत्र गति की आवश्यकता होती है, लेकिन एक लीड स्क्रू या इसी तरह के तंत्र के साथ परिपत्र को रैखिक गति में बदलकर रैखिक अनुप्रयोगों के लिए भी इस्तेमाल किया जा सकता है। दूसरी ओर, कुछ एक्चुएटर्स आंतरिक रूप से रैखिक होते हैं, जैसे कि पीजोइलेक्ट्रिक एक्ट्यूएटर्स। परिपत्र और रैखिक गति के बीच रूपांतरण सामान्यतः कुछ सरल प्रकार के तंत्रों के माध्यम से किया जाता है जिनमें निम्न शामिल हैं:

  • स्क्रू (सरल यांत्रिक): स्क्रू जैक, बॉल स्क्रू और रोलर स्क्रू एक्ट्यूएटर्स सभी सरल यांत्रिक के सिद्धांत पर काम करते हैं जिसे स्क्रू के रूप में जाना जाता है। एक्ट्यूएटर के नट को घुमाकर, स्क्रू शाफ्ट एक लाइन में चलता है। स्क्रू शाफ्ट को हिलाने से नट घूमता है।
  • व्हील और एक्सल: होइस्ट (डिवाइस), चरखी, रैक और पिनियन, चेन ड्राइव, बेल्ट ड्राइव, कठोर चेन एक्ट्यूएटर और कठोर बेल्ट एक्ट्यूएटर व्हील और एक्सल के सिद्धांत पर काम करते हैं। एक पहिया/एक्सल (जैसे सिलेंडर (ज्यामिति), गियर, चरखी या ड्राइव शाफ्ट) को घुमाने से एक रैखिक सदस्य (जैसे वायर रस्सी, रैक, रोलर चेन या बेल्ट (यांत्रिक)) चलता है। रैखिक सदस्य को घुमाने से पहिया/धुरा घूमता है।[15]


आभासी उपकरण

वर्चुअल इंस्ट्रूमेंटेशन में, एक्चुएटर्स और सेंसर वर्चुअल इंस्ट्रूमेंट्स के हार्डवेयर पूरक हैं।

प्रदर्शन मेट्रिक्स

एक्चुएटर्स के लिए प्रदर्शन मेट्रिक्स में गति, त्वरण और बल (वैकल्पिक रूप से, कोणीय गति, कोणीय त्वरण और टॉर्क) के साथ-साथ थर्मोडायनामिक दक्षता और द्रव्यमान, आयतन, परिचालन की स्थिति और स्थायित्व जैसे विचार शामिल हैं।

बल

अनुप्रयोगों के लिए एक्चुएटर्स में बल पर विचार करते समय, दो मुख्य मैट्रिक्स पर विचार किया जाना चाहिए। ये दो स्थिर और गतिशील भार हैं। स्थैतिक भार गति में न होने पर एक्ट्यूएटर की बल क्षमता है। इसके विपरीत, एक्चुएटर का गतिशील भार गति के दौरान बल की क्षमता है।

गति

गति को मुख्य रूप से नो-लोड गति पर माना जाना चाहिए, क्योंकि लोड की मात्रा बढ़ने पर गति हमेशा कम हो जाएगी। गति घटने की दर सीधे बल की मात्रा और प्रारंभिक गति से संबंधित होगी।

संचालन की स्थिति

एक्ट्यूएटर्स को सामान्यतः मानक आईपी कोड रेटिंग प्रणाली का उपयोग करके रेट किया जाता है। जिन लोगों को खतरनाक वातावरण के लिए रेट किया गया है, उनकी व्यक्तिगत या सामान्य औद्योगिक उपयोग की तुलना में उच्च आईपी रेटिंग होगी।

स्थायित्व

यह उपयोग और गुणवत्ता के आधार पर प्रत्येक निर्माता द्वारा निर्धारित किया जाएगा।

यह भी देखें


संदर्भ

  1. ↑ Nesbitt, B. (2011). Handbook of Valves and Actuators: Valves Manual International. Elsevier Science. p. 2. ISBN 978-0-08-054928-6. Retrieved 2021-11-11.
  2. ↑ "A Great Combination: Pneumatic Actuator, Pneumatic Timer, Pneumatic Valves, and Pneumatic Indicators : Ellis/Kuhnke Controls". www.ekci.com (in English). Archived from the original on 2018-02-21. Retrieved 2018-02-20.
  3. ↑ El-Atab, Nazek; Mishra, Rishabh B.; Al-Modaf, Fhad; Joharji, Lana; Alsharif, Aljohara A.; Alamoudi, Haneen; Diaz, Marlon; Qaiser, Nadeem; Hussain, Muhammad Mustafa (October 2020). "Soft Actuators for Soft Robotic Applications: A Review". Advanced Intelligent Systems (in English). 2 (10): 2000128. doi:10.1002/aisy.202000128. ISSN 2640-4567. S2CID 224805628.
  4. ↑ "What's the Difference Between Pneumatic, Hydraulic, and Electrical Actuators?". machinedesign.com. Archived from the original on 2016-04-23. Retrieved 2016-04-26.
  5. ↑ "What is a Pneumatic Actuator?". www.tech-faq.com (in English). Archived from the original on 2018-02-21. Retrieved 2018-02-20.
  6. ↑ "Pneumatic Valve Actuators Information | IHS Engineering360". www.globalspec.com. Archived from the original on 2016-06-24. Retrieved 2016-04-26.
  7. ↑ Tisserand, Olivier. "How does an electric actuator work?" (in English). Archived from the original on 2018-02-21. Retrieved 2018-02-20.
  8. ↑ "What Are the Differences Between Linear and Rotary Actuators? | RoboticsTomorrow". roboticstomorrow.com (in English). Retrieved 2022-07-13.
  9. ↑ 9.0 9.1 "Rotary Actuator - an overview | ScienceDirect Topics". www.sciencedirect.com. Retrieved 2022-07-13.
  10. ↑ "Ultra-compact: Valves with shape memory actuators".
  11. ↑ Feng, Guo-Hua; Yen, Shih-Chieh (2015). "Micromanipulation tool replaceable soft actuator with gripping force enhancing and output motion converting mechanisms". 2015 Transducers - 2015 18th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (TRANSDUCERS). pp. 1877–80. doi:10.1109/TRANSDUCERS.2015.7181316. ISBN 978-1-4799-8955-3. S2CID 7243537.
  12. ↑ Malone, Evan; Lipson, Hod (2006). "Freeform fabrication of ionomeric polymer‐metal composite actuators". Rapid Prototyping Journal. 12 (5): 244–53. doi:10.1108/13552540610707004. S2CID 1172362.
  13. ↑ Kerdlapee, Pongsak; Wisitsoraat, Anurat; Phokaratkul, Ditsayuth; Leksakul, Komgrit; Phatthanakun, Rungreung; Tuantranont, Adisorn (2013). "Fabrication of electrostatic MEMS microactuator based on X-ray lithography with Pb-based X-ray mask and dry-film-transfer-to-PCB process". Microsystem Technologies. 20: 127–35. doi:10.1007/s00542-013-1816-x. S2CID 110234049.
  14. ↑ Shabestari, N. P. (2019). "Fabrication of a simple and easy-to-make piezoelectric actuator and its use as phase shifter in digital speckle pattern interferometry". Journal of Optics. 48 (2): 272–282. doi:10.1007/s12596-019-00522-4. S2CID 155531221.
  15. ↑ Sclater, N., Mechanisms and Mechanical Devices Sourcebook, 4th Edition (2007), 25, McGraw-Hill
Wikimedia Commons has media related to Actuators.
Retrieved from ‘https://www.vigyanwiki.in/index.php?title=संचालक_(एक्चुएटर)&oldid=127075’