रेखीय अवस्था

ज़ैबर मोटरयुक्त रैखिक चरण।

एक रैखिक चरण या अनुवाद चरण सटीक गति प्रणाली का घटक है जिसका उपयोग किसी वस्तु को गति के एकल अक्ष तक सीमित करने के लिए किया जाता है। रैखिक स्लाइड शब्द का उपयोग अक्सर रैखिक चरण के साथ परस्पर विनिमय के लिए किया जाता है, हालांकि तकनीकी रूप से रैखिक स्लाइड रैखिक गति असर को संदर्भित करता है, जो केवल रैखिक चरण का घटक है। सभी रैखिक चरणों में प्लेटफ़ॉर्म और आधार होता है, जो किसी प्रकार के गाइड या रैखिक बीयरिंग से इस तरह जुड़ा होता है कि प्लेटफ़ॉर्म आधार के संबंध में रैखिक गति तक सीमित रहता है। सामान्य उपयोग में, रैखिक चरण शब्द में वह तंत्र भी शामिल 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 चरण केवल डिग्री की स्वतंत्रता (एक अक्ष के साथ अनुवाद) प्रदर्शित करता है। दूसरे शब्दों में, रैखिक चरण 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।

गाइड प्रकार

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

रोलर्स

फायदे

सस्ता.

कमियां: कम भार क्षमता, खराब सटीकता, कम जीवनकाल।

अनुप्रयोग

प्रकाशिकी प्रयोगशाला चरण, दराज स्लाइड।

रीसर्क्युलेटिंग बॉल बेयरिंग

लाभ: असीमित यात्रा, अपेक्षाकृत सस्ती। कमियां: कम भार क्षमता, जल्दी घिस जाना, बेयरिंग के दोबारा घूमने पर पोजिशनिंग लोड में उतार-चढ़ाव।

अनुप्रयोग

लचीलापन

लाभ: उत्कृष्ट सटीकता, कोई प्रतिक्रिया नहीं, कोई घिसाव नहीं (अनंत जीवनकाल)। कमियां: छोटी यात्रा (लचीलेपन की सीमा तक सीमित), कम भार क्षमता, महंगी।

अनुप्रयोग

ऑप्टिक फाइबर संरेखण।

बेलनाकार आस्तीन

लाभ: उच्च भार क्षमता, असीमित यात्रा, सस्ती।

कमियां: यदि झुकने वाले क्षण मौजूद हों तो बंधन की आशंका।

अनुप्रयोग

रेडियल आर्म आरी, स्कैनर, प्रिंटर।

डोवेटेल

लाभ: उच्चतम भार क्षमता, असीमित यात्रा, लंबा जीवनकाल, सस्ता। कमियां: उच्च स्थिति बल की आवश्यकता, झुकने वाले क्षण मौजूद 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 आमतौर पर किसी न किसी रूप के रैखिक एक्चुएटर द्वारा नियंत्रित की जाती है, चाहे वह मैनुअल, मोटर चालित, या हाइड्रोलिक/वायवीय हो। सबसे आम तरीका प्लेटफ़ॉर्म में लेड नट से गुजरने वाले लेड स्क्रू को शामिल करना है। ऐसे लीड स्क्रू के रोटेशन को मैन्युअल रूप से या मोटर द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है।

मैनुअल

मैन्युअल रैखिक चरणों में, लीड स्क्रू से जुड़ा नियंत्रण घुंडी आमतौर पर उपयोग किया जाता है। इसकी कोणीय स्थिति को इंगित करने के लिए घुंडी को अनुक्रमित किया जा सकता है। स्टेज 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 स्टेज प्लेटफ़ॉर्म को स्टेज बेस के सापेक्ष 0.5 मिमी स्थानांतरित कर देगी। यदि घुंडी की परिधि के चारों ओर 50 सूचकांक चिह्न हैं, तो प्रत्येक सूचकांक विभाजन स्टेज प्लेटफ़ॉर्म की 0.01 मिमी रैखिक गति के बराबर है।

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

स्टेपर मोटर

कुछ स्वचालित चरणों 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 बिल्कुल अनुक्रमित घुंडी की तरह व्यवहार करता है। यदि लीड स्क्रू पिच 0.5 मिमी है और स्टेपर मोटर में प्रति क्रांति 200 चरण हैं (जैसा कि सामान्य है), तो मोटर की प्रत्येक क्रांति के परिणामस्वरूप स्टेज प्लेटफ़ॉर्म की 0.5 मिमी रैखिक गति होगी, और प्रत्येक चरण का परिणाम 0.0025 मिमी होगा रैखिक गति का.

एनकोडर के साथ डीसी मोटर

अन्य स्वचालित चरणों 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। स्केल को स्टेज के अंदरूनी हिस्सों से जोड़ा जा सकता है और एनकोडर का उपयोग स्केल के सापेक्ष स्टेज 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 स्टेज को निर्धारित स्थिति में ले जाने की अनुमति मिलती है।

एकाधिक अक्ष चरण विन्यास

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

आवेदन

सेमीकंडक्टर निर्माण

रैखिक चरणों का उपयोग सेमीकंडक्टर डिवाइस निर्माण प्रक्रिया में वेफर मैपिंग ढांकता हुआ, लक्षण वर्णन और एपिटैक्सी मॉनिटरिंग के उद्देश्यों के लिए एपिटैक्सियल वेफर की सटीक रैखिक स्थिति के लिए किया जाता है जहां स्थिति की गति और सटीकता महत्वपूर्ण होती है।

विविधताएं

• रैखिक स्लाइड
• नैनो रैखिक चरण
• नैनो पोजिशनिंग लीनियर स्टेज
• अल्ट्रा प्रिसिजन मशीनिंग लीनियर स्टेज