Ein robotergesteuertes XYZ-Gantry

Werkzeugmaschinenanwendungen sowie die Herstellung und Montage von Halbleiterkomponenten machen mehr als die Hälfte aller Linearmotoranwendungen aus. Das liegt daran, dass Linearmotoren präzise sind (obwohl sie im Vergleich zu anderen Linearbewegungsoptionen kostspielig sind). Zu den weiteren Anwendungen dieser relativ neuen Bewegungskomponenten gehören auch solche, die eine schnelle und präzise Positionierung oder langsame und äußerst gleichmäßige Hübe erfordern.

Die Geschwindigkeiten von Linearmotoren reichen von einigen Zoll bis zu mehreren Tausend Zoll pro Sekunde. Die Designs können unbegrenzte Hübe und (mit einem Encoder) eine Genauigkeit von ±1 μm/100 mm liefern. Aus diesem Grund werden in einer Vielzahl medizinischer, Inspektions- und Materialtransportanwendungen Linearmotoren eingesetzt, um den Durchsatz zu steigern.

Im Gegensatz zu Rotationsmotoren (die mechanische Rotations-Linear-Geräte benötigen, um gerade Bewegungen zu erzielen) sind Linearmotoren Direktantriebe. So vermeiden sie den allmählichen Verschleiß herkömmlicher Zahnstangen-Ritzel-Sets. Linearmotoren vermeiden auch die Nachteile von Rotationsmotoren, die Riemen und Riemenscheiben antreiben … begrenzter Schub aufgrund der Zugfestigkeitsgrenzen; lange Einschwingzeiten; Riemendehnung, Spiel und mechanisches Aufziehen; und Geschwindigkeitsbegrenzungen von etwa 15 Fuß/Sek. Darüber hinaus vermeiden Linearmotoren Ineffizienzen der Steigung und der Kugelumlaufspindel (ca. 50 bzw. 90 %) sowie Peitschen- und Vibrationsstörungen. Sie zwingen Designer auch nicht dazu, Geschwindigkeit (bei höheren Tonhöhen) zugunsten einer niedrigeren Auflösung zu opfern.

Mehrachstische, die auf jeder Achse Linearmotoren verwenden, sind kompakter als herkömmliche Aufbauten und passen daher in kleinere Räume. Ihre geringere Anzahl an Komponenten erhöht zudem die Zuverlässigkeit. Hier werden die Motoren an reguläre Antriebe angeschlossen und (im Servobetrieb) schließt ein Motion Controller den Positionsregelkreis.

Lineare Schrittmotoren liefern Geschwindigkeiten von bis zu 70 Zoll/Sekunde und eignen sich für relativ schnell reagierende Bestückungs- und Inspektionsmaschinen. Weitere Anwendungen sind Teileübergabestationen. Einige Hersteller verkaufen doppelte lineare Schrittmotoren mit einem gemeinsamen Antrieb zur Bildung von XY-Tischen. Diese Tische lassen sich in jeder Ausrichtung montieren und verfügen über eine hohe Steifigkeit und Ebenheit von wenigen Nanometern pro hundert Millimeter, um präzise Bewegungen auszuführen.

Einige kostensensible Anwendungen profitieren von Hybridlinearmotoren, da sie über kostengünstige ferromagnetische Platten verfügen. Ähnlich wie lineare Schrittmotoren variieren sie die magnetische Sättigung der Walze, um einen Widerstand gegen den magnetischen Fluss zu erzeugen. Feedback und eine PID-Schleife mit Positionierungsregelung tragen dazu bei, dass der Motor eine Leistung auf Servo-Niveau liefert. Der einzige Haken ist, dass Hybridmotoren eine begrenzte Leistung haben und durch die Kopplung zwischen Forcer und Platte ein Rasten aufweisen. Zwei Lösungen sind der Phasenversatz der Zähne und der Antrieb zur teilweisen Sättigung der Walzenzähne und der Druckzahnabschnitte. Einige Hybridmotoren nutzen zusätzlich eine externe Kühlung, um die Leistung im Dauerbetrieb zu steigern.