Le moteur linéaire a été inventé par les Britanniques en 1845, mais son entrefer était alors trop important et son rendement très faible, ce qui limitait son application. Son développement fut également freiné par son coût élevé et son faible rendement. Ce n'est que dans les années 1970 que les moteurs linéaires commencèrent à se développer et à trouver des applications dans certains domaines spécifiques. Dans les années 1990, ils firent leur apparition dans l'industrie de la construction mécanique. Aujourd'hui, certains fabricants de centres d'usinage de pointe les utilisent dans leurs machines-outils à grande vitesse.

Ce qui suit concerne principalement la comparaison de plusieurs caractéristiques principales de la vis-mère silencieuse à grande vitesse et du moteur linéaire, à titre de référence pour l'industrie concernée.

1. Vitesse PK :

Moteur linéaire – Vitesse : 300 m/min et Accélération : 10 g

Vis à billes – 120 m/min et Accélération : 1,5 g

Comparativement à la vitesse et à l'accélération, le guidage linéaire présente un avantage considérable, et la vitesse du moteur linéaire sera encore améliorée une fois le problème de chauffage résolu, tandis que la vitesse du « servomoteur rotatif + vis à billes » est limitée et difficile à améliorer davantage.

En termes de réponse dynamique, les moteurs linéaires présentent des avantages indéniables liés à l'inertie du mouvement, au jeu et à la complexité du mécanisme. Pour la régulation de vitesse, grâce à leur temps de réponse rapide et à leur large plage de variation, ils atteignent leur vitesse maximale au démarrage et s'arrêtent brusquement à haute vitesse. La plage de régulation peut atteindre 1:10 000.

2. Consommation d'énergie PK :

En termes de consommation énergétique, le moteur linéaire consomme environ deux fois plus d'énergie qu'un système servomoteur rotatif + vis à billes pour un même couple. Ce dernier, composant de transmission économe en énergie et augmentant la force, garantit la fiabilité du moteur linéaire. La stabilité du système a un impact important sur l'environnement. Des mesures efficaces d'isolation et de protection magnétiques doivent être mises en œuvre afin de bloquer l'influence des champs magnétiques intenses sur le guide de roulement et d'empêcher l'adsorption de limaille de fer et de poussières magnétiques.

3. Précision PK :

Grâce à son mécanisme de transmission simple, le moteur linéaire réduit le problème de latence d'interpolation. La précision de positionnement, la précision de reproduction, la précision absolue et le contrôle par rétroaction via la détection de position sont supérieurs à ceux d'un système servomoteur rotatif + vis à billes, et sa mise en œuvre est aisée. La précision de positionnement du moteur linéaire peut atteindre 0,1 µm.

Pour une précision de positionnement de 2 à 5 µm avec un système « servomoteur rotatif + vis à billes », il est nécessaire d'utiliser une commande numérique (CNC), un servomoteur, un accouplement sans jeu, une butée à billes, un système de refroidissement, un guidage à rouleaux de haute précision, un logement d'écrou et une boucle fermée sur la table. La partie transmission de l'ensemble du système doit être légère et présenter une grande précision de nivellement. Pour une stabilité optimale du système « servomoteur rotatif + vis à billes », une motorisation à deux axes est indispensable. Le moteur linéaire, composant générant beaucoup de chaleur, nécessite un refroidissement performant. À performances égales, son coût est plus élevé.

4. Prix PK :

Bien que les deux méthodes d'entraînement (moteur linéaire et servomoteur rotatif + vis à billes) présentent chacune leurs avantages, elles ont également leurs inconvénients. Chacune trouve son domaine d'application optimal sur les machines-outils à commande numérique (CNC). L'entraînement par moteur linéaire offre des avantages uniques dans les domaines suivants : haute vitesse, très haute vitesse, forte accélération, production en grande série, nombreux mouvements nécessitant un positionnement précis et changements fréquents de vitesse et de direction. On le retrouve par exemple sur les lignes de production des industries automobile et informatique, pour la fabrication de moules précis et complexes, dans les centres d'usinage à grande vitesse et à très longue course, ainsi que pour l'usinage par évidement de composants en alliage léger, à parois minces et à taux d'enlèvement de matière élevé dans l'industrie aérospatiale. Cependant, le prix des moteurs linéaires est nettement plus élevé, ce qui limite leur utilisation à un plus large public. À l'avenir, la technologie des moteurs linéaires gagnera en maturité, leur rendement augmentera, leur coût diminuera et leurs applications se généraliseront. Toutefois, du point de vue des économies d'énergie, de la réduction de la consommation, de la production écologique et des caractéristiques intrinsèques des deux structures, l'entraînement « servomoteur rotatif + vis à billes » conserve un large potentiel commercial. Si le moteur linéaire s'imposera comme la méthode d'entraînement dominante pour les équipements CNC haut de gamme et à très haute vitesse, l'entraînement « servomoteur rotatif + vis à billes » restera prédominant pour les équipements CNC de moyenne et haute vitesse.