Portique de commande robotisé XYZ

Les applications en machines-outils, ainsi que la fabrication et l'assemblage de composants semi-conducteurs, représentent plus de la moitié de l'utilisation totale des moteurs linéaires. Cela s'explique par la précision de ces moteurs (malgré leur coût élevé comparé à d'autres solutions de mouvement linéaire). Parmi les autres applications de ces composants relativement récents, on trouve celles qui requièrent un positionnement rapide et précis, ou des courses lentes et extrêmement régulières.

Les moteurs linéaires atteignent des vitesses allant de quelques centimètres à plusieurs milliers de centimètres par seconde. Leur conception permet des courses illimitées et, grâce à un codeur, une précision de ±1 µm/100 mm. C'est pourquoi de nombreuses applications médicales, d'inspection et de manutention utilisent des moteurs linéaires pour optimiser la productivité.

Contrairement aux moteurs rotatifs (qui nécessitent des dispositifs mécaniques de conversion rotatif-linéaire pour obtenir des mouvements rectilignes), les moteurs linéaires sont à entraînement direct. Ils évitent ainsi l'usure progressive des systèmes pignon-crémaillère traditionnels. Les moteurs linéaires s'affranchissent également des inconvénients des moteurs rotatifs à courroies et poulies : poussée limitée par la résistance à la traction, temps de stabilisation longs, allongement de la courroie, jeu et enrouement mécanique, et vitesse limitée à environ 4,5 m/s. De plus, les moteurs linéaires éliminent les pertes d'efficacité liées aux vis sans fin et aux vis à billes (environ 50 % et 90 % respectivement), ainsi que les vibrations et les à-coups. Enfin, ils n'obligent pas les concepteurs à sacrifier la vitesse (avec des pas plus longs) au profit d'une résolution moindre.

Les systèmes multiaxes utilisant des moteurs linéaires sur chaque axe sont plus compacts que les systèmes traditionnels et peuvent donc être installés dans des espaces réduits. Leur nombre réduit de composants améliore également leur fiabilité. Dans ce cas, les moteurs sont connectés à des variateurs classiques et, en mode servo, un contrôleur de mouvement assure la boucle de positionnement.

Les moteurs pas à pas linéaires atteignent des vitesses jusqu'à 1,78 m/s (70 pouces/s), adaptées aux machines de prélèvement et de placement et d'inspection à cadence de mouvement relativement rapide. Ils sont également utilisés dans les stations de transfert de pièces. Certains fabricants proposent des moteurs pas à pas linéaires jumelés avec un dispositif de force commun pour former des platines XY. Ces platines peuvent être montées dans n'importe quelle orientation et présentent une rigidité et une planéité élevées, de l'ordre de quelques nanomètres par cent millimètres, pour des déplacements précis.

Certaines applications sensibles aux coûts tirent profit des moteurs linéaires hybrides, grâce à leurs plateaux ferromagnétiques peu coûteux. À l'instar des moteurs pas à pas linéaires, ils modulent la saturation magnétique du plateau pour créer une opposition au flux magnétique. Un système de rétroaction, associé à une boucle PID et à une commande de positionnement, permet au moteur d'atteindre des performances de type servo. Seul bémol : les moteurs hybrides ont une puissance de sortie limitée et présentent un effet de crantage dû au couplage entre le dispositif d'entraînement et le plateau. Deux solutions existent : le déphasage des dents et la commande pour une saturation partielle des dents du plateau et du dispositif d'entraînement. Certains moteurs hybrides utilisent également un refroidissement externe pour augmenter leur puissance en fonctionnement continu.