रेखीय अवस्था

ज़ैबर मोटरयुक्त रैखिक अवस्था।

एक रैखिक अवस्था या अनुवाद अवस्था स्पष्ट गति प्रणाली का घटक है जिसका उपयोग किसी वस्तु को गति के एकल अक्ष तक सीमित करने के लिए किया जाता है। रैखिक सर्पण शब्द का उपयोग अधिकांशतः रैखिक अवस्था के साथ परस्पर विनिमय के लिए किया जाता है, चूंकि तकनीकी रूप से रैखिक सर्पण रैखिक गति असर को संदर्भित करता है, जो केवल रैखिक अवस्था का एक घटक है। सभी रैखिक अवस्थाओ में प्लेटफ़ॉर्म और आधार होता है, जो किसी प्रकार के निर्देश या रैखिक वहन से इस प्रकार जुड़ा होता है कि प्लेटफ़ॉर्म आधार के संबंध में रैखिक गति तक सीमित रहता है। सामान्य उपयोग में, रैखिक अवस्था शब्द में वह तंत्र भी सम्मिलित हो भी सकता है और नहीं भी, जिसके द्वारा प्लेटफ़ॉर्म की स्थिति को आधार के सापेक्ष नियंत्रित किया जाता है।

संचालन का सिद्धांत

त्रि-आयामी अंतरिक्ष में, कोई वस्तु या तो घूम सकती है, या तीन अक्षों में से किसी के साथ अनुवाद कर सकती है। इस प्रकार कहा जाता है कि वस्तु में स्वतंत्रता की छह डिग्री (3 घूर्णी और 3 अनुवादात्मक) होती है। रैखिक अवस्था केवल डिग्री की स्वतंत्रता (एक अक्ष के साथ अनुवाद) प्रदर्शित करता है। दूसरे शब्दों में, रैखिक अवस्था घूर्णन के 3 अक्षों और अनुवाद के 2 अक्षों को भौतिक रूप से प्रतिबंधित करके संचालित होते हैं और इस प्रकार केवल अनुवादात्मक अक्ष पर गति की अनुमति देते हैं।

निर्देश प्रकार

रैखिक अवस्थाओ में प्लेटफ़ॉर्म होता है जो आधार के सापेक्ष चलता है। प्लेटफ़ॉर्म और बेस किसी प्रकार के निर्देश से जुड़े हुए हैं जो प्लेटफ़ॉर्म की गति को केवल आयाम तक सीमित करता है। निर्देश की विभिन्न शैलियों का उपयोग किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक के लाभ और न्यूनता हैं, जो प्रत्येक निर्देश प्रकार को दूसरों की तुलना में कुछ अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त बनाती हैं।

रोलर्स

लाभ

मितव्ययी.

कम भार क्षमता, व्यर्थ स्पष्टतः, कम जीवनकाल।

अनुप्रयोग

प्रकाशिकी प्रयोगशाला अवस्था, दराज सर्पण।

पुनरावर्ती बॉल वहन

लाभ: असीमित यात्रा, अपेक्षाकृत मितव्ययी।

न्यूनता: कम भार क्षमता, शीघ्र घिस जाना, वहन के दोबारा घूमने पर स्थापन लोड में उतार-चढ़ाव।

अनुप्रयोग

लचीलापन

लाभ: उत्कृष्ट स्पष्टतः, कोई प्रतिक्रिया नहीं, कोई घिसाव नहीं (अनंत जीवनकाल)।

न्यूनता: छोटी यात्रा (लचीलेपन की सीमा तक सीमित), कम भार क्षमता, बहुमूल्य।

अनुप्रयोग

प्रकाशिक तंत्रिका संरेखण।

बेलनाकार स्लीव

लाभ: उच्च भार क्षमता, असीमित यात्रा, मितव्ययी।

न्यूनता: यदि झुकने वाले क्षण उपस्तिथ हों तो बंधन के प्रति संवेदनशील।

अनुप्रयोग

रेडियल आर्म आरी, स्कैनर, प्रिंटर।

डोवेटेल

लाभ: उच्चतम भार क्षमता, असीमित यात्रा, दीर्घ जीवनकाल, मितव्ययी।

न्यूनता: उच्च स्थिति बल की आवश्यकता, झुकने वाले क्षण उपस्तिथ होने पर बंधन के प्रति संवेदनशील, उच्च प्रतिक्रिया।

अनुप्रयोग

मशीन शॉप उपकरण (उदा. मिल और लेथ टेबल)।

स्थिति नियंत्रण विधियाँ

निश्चित आधार के सापेक्ष गतिमान प्लेटफ़ॉर्म की स्थिति सामान्यतः किसी न किसी रूप के रैखिक प्रेरक द्वारा नियंत्रित की जाती है, चाहे वह मैनुअल, मोटर चालित, या हाइड्रोलिक/वायवीय हो। सबसे सामान्य विधि प्लेटफ़ॉर्म में लेड नट से निकलने वाले लेड स्क्रू को सम्मिलित करना है। ऐसे लीड स्क्रू के घूर्णन को मैन्युअल रूप से या मोटर द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है।

मैनुअल

मैन्युअल रैखिक अवस्थाओ में, लीड स्क्रू से जुड़ा नियंत्रण घुंडी सामान्यतः उपयोग किया जाता है। इसकी कोणीय स्थिति को इंगित करने के लिए घुंडी को अनुक्रमित किया जा सकता है। अवस्था का रैखिक विस्थापन लीड स्क्रू पिच द्वारा घुंडी के कोणीय विस्थापन से संबंधित है। उदाहरण के लिए, यदि लीड स्क्रू पिच 0.5 मिमी है तो नॉब की पूर्ण क्रांति अवस्था प्लेटफ़ॉर्म को अवस्था बेस के सापेक्ष 0.5 मिमी स्थानांतरित कर देगी। यदि घुंडी की परिधि के चारों ओर 50 सूचकांक चिह्न हैं, तो प्रत्येक सूचकांक विभाजन अवस्था प्लेटफ़ॉर्म की 0.01 मिमी रैखिक गति के सामान्य है।

प्रकाशिकी के लिए उपयोग किए जाने वाले स्पष्ट अवस्था लीड स्क्रू का उपयोग नहीं करते हैं, किन्तु इसके अतिरिक्त फाइन-पिच स्क्रू या सुक्ष्ममापी (उपकरण) का उपयोग करते हैं जो अवस्था प्लेटफॉर्म पर कठोर धातु पैड पर दबाता है। स्क्रू या सुक्ष्ममापी को घुमाने से प्लेटफ़ॉर्म आगे की ओर धकेलता है। छलांग प्लेटफ़ॉर्म को प्रेरक के संपर्क में रखने के लिए पुनर्स्थापना बल प्रदान करता है। यह मंच की अधिक स्पष्ट गति प्रदान करता है। लंबवत स्थापित करने के लिए डिज़ाइन किए गए अवस्था थोड़ी अलग व्यवस्था का उपयोग करते हैं, जहां प्रेरक चल प्लेटफ़ॉर्म से जुड़ा होता है और इसकी नोक निश्चित आधार पर धातु पैड पर टिकी होती है। यह प्लेटफ़ॉर्म के भार और उसके भार को छलांग के अतिरिक्त प्रेरक द्वारा समर्थित करने की अनुमति देता है।

स्टेपर मोटर

कुछ स्वचालित अवस्थाओ में मैन्युअल नॉब के स्थान पर या इसके अतिरिक्त स्टेपर मोटर का उपयोग किया जा सकता है। स्टेपर मोटर निश्चित वृद्धि में चलती है जिसे स्टेप्स कहा जाता है। इस अर्थ में यह पूर्णतः अनुक्रमित घुंडी की तरह व्यवहार करता है। यदि लीड स्क्रू पिच 0.5 मिमी है और स्टेपर मोटर में प्रति क्रांति 200 अवस्था हैं (जैसा कि सामान्य है), तो मोटर की प्रत्येक क्रांति के परिणामस्वरूप अवस्था प्लेटफ़ॉर्म की 0.5 मिमी रैखिक गति होगी, और प्रत्येक अवस्था के परिणामस्वरूप 0.0025 मिमी रैखिक गति होगी।

एनकोडर के साथ डीसी मोटर

अन्य स्वचालित अवस्थाओ में मैन्युअल नियंत्रण घुंडी के स्थान पर डीसी मोटर का उपयोग किया जा सकता है। डीसी मोटर निश्चित वृद्धि में नहीं चलती है। इसलिए मंच की स्थिति निर्धारित करने के लिए वैकल्पिक साधन की आवश्यकता है। मापन को अवस्था के अंदरूनी भागो से जोड़ा जा सकता है और एनकोडर का उपयोग मापन के सापेक्ष अवस्था की स्थिति को मापने और मोटर नियंत्रक को इसकी रिपोर्ट करने के लिए किया जाता है, जिससे गति नियंत्रक को विश्वसनीय रूप से और बार-बार अवस्था को निर्धारित स्थिति में ले जाने की अनुमति मिलती है।

एकाधिक अक्ष अवस्था विन्यास

एक से अधिक दिशाओं में स्थिति नियंत्रण के लिए, अनेक रैखिक अवस्थाओ का साथ उपयोग किया जा सकता है। दो-अक्ष या X-Y अवस्था को दो रैखिक अवस्थाओ से इकट्ठा किया जा सकता है, एक को दूसरे के प्लेटफ़ॉर्म पर इस तरह लगाया जाता है कि दूसरे अवस्था की गति की धुरी पहले की धुरी के लंबवत हो। दो-अक्ष अवस्था जिससे बहुत से लोग परिचित हैं, सूक्ष्मदर्शी अवस्था है, जिसका उपयोग लेंस के नीचे सर्पण को रखने के लिए किया जाता है। तीन-अक्ष या X-Y-Z अवस्था एक-दूसरे से जुड़े तीन रैखिक अवस्थाओ से बना होता है (अधिकांशतः अतिरिक्त कोण ब्रैकेट के उपयोग के साथ) जैसे कि सभी अवस्थाओ की गति की धुरी ऑर्थोगोनल होती है। कुछ दो-अक्ष और तीन-अक्ष अवस्था अलग-अलग एकल-अक्ष अवस्थाओ से इकट्ठे होने के अतिरिक्त एकीकृत डिज़ाइन हैं। कुछ बहु-अक्ष अवस्थाओ में घूर्णी या झुकाव तत्व जैसे घूर्णी अवस्था या स्थापन गोनियोमीटर भी सम्मिलित होते हैं । विभिन्न विधियों से रैखिक और घूर्णी तत्वों के संयोजन से, चार-अक्ष, पांच-अक्ष और छह-अक्ष अवस्था भी संभव हैं। रैखिक अवस्था उन अनुप्रयोगों में उच्च प्रदर्शन स्थापन प्रणाली का उन्नत रूप लेते हैं जिनके लिए उच्च गति, उच्च परिशुद्धता और उच्च बल के संयोजन की आवश्यकता होती है।

आवेदन

अर्धचालक निर्माण

रैखिक अवस्थाओ का उपयोग अर्धचालक उपकरण निर्माण प्रक्रिया में वेफर मानचित्रण परावैद्युत, लक्षण वर्णन और एपिटैक्सी देखरेख के उद्देश्यों के लिए एपिटैक्सियल वेफर की स्पष्ट रैखिक स्थिति के लिए किया जाता है जहां स्थिति की गति और स्पष्टतः महत्वपूर्ण होती है।

विविधताएं

• रैखिक सर्पण
• नैनो रैखिक अवस्था
• नैनो स्थापन रैखिक अवस्था
• अति सूक्ष्म मशीनिंग रैखिक अवस्था