Un portale XYZ di controllo robotico

Le applicazioni su macchine utensili e la produzione e l'assemblaggio di componenti a semiconduttore rappresentano oltre la metà dell'utilizzo complessivo dei motori lineari. Questo perché i motori lineari sono precisi (sebbene costosi rispetto ad altre opzioni di movimento lineare). Tra le altre applicazioni per questi componenti di movimento relativamente nuovi rientrano anche quelle che richiedono un posizionamento rapido e preciso o corse lente ed estremamente costanti.

La velocità dei motori lineari varia da pochi centimetri a migliaia di centimetri al secondo. I motori lineari possono offrire corse illimitate e (con un encoder) una precisione di ±1 μm/100 mm. Per questo motivo, diverse applicazioni medicali, di ispezione e di movimentazione dei materiali utilizzano motori lineari per aumentare la produttività.

A differenza dei motori rotativi (che necessitano di dispositivi meccanici rotativi-lineari per ottenere movimenti rettilinei), i motori lineari sono ad azionamento diretto. Pertanto, evitano la graduale usura dei tradizionali sistemi a pignone e cremagliera. I motori lineari evitano anche gli inconvenienti dei motori rotativi che utilizzano cinghie e pulegge... spinta limitata a causa dei limiti di resistenza alla trazione; lunghi tempi di assestamento; allungamento della cinghia, gioco e avvolgimento meccanico; e limiti di velocità di circa 4,5 m/s. Inoltre, i motori lineari evitano le inefficienze di passo e vite a sfere (rispettivamente circa il 50 e il 90%), nonché frusta e vibrazioni. Non costringono i progettisti a sacrificare la velocità (con passi più alti) per una risoluzione inferiore.

Le tavole multiasse che utilizzano motori lineari su ciascun asse sono più compatte rispetto alle configurazioni tradizionali, quindi si adattano a spazi più ridotti. Il minor numero di componenti ne aumenta anche l'affidabilità. In questo caso, i motori si collegano ad azionamenti standard e (nel funzionamento servo) un controllore di movimento chiude il loop di posizione.

I motori passo-passo lineari raggiungono velocità fino a 70 pollici/sec, adatte a macchine pick-and-place e di ispezione relativamente rapide. Altre applicazioni includono stazioni di trasferimento pezzi. Alcuni produttori vendono motori passo-passo lineari gemelli con un forcer comune per formare tavole XY. Queste tavole possono essere montate in qualsiasi orientamento e presentano un'elevata rigidità e planarità, con una tolleranza di pochi nanometri per ogni centinaio di millimetri, per garantire movimenti precisi.

Alcune applicazioni sensibili ai costi traggono vantaggio dai motori lineari ibridi, poiché dispongono di piastre ferromagnetiche economiche. Proprio come i motori passo-passo lineari, variano la saturazione magnetica della piastra per modellare l'opposizione al flusso magnetico. La retroazione e un loop PID con controllo di posizionamento contribuiscono a garantire prestazioni di livello servoattuato. L'unico problema è che i motori ibridi hanno una potenza limitata e presentano cogging dovuto all'accoppiamento tra forcer e piastra. Due soluzioni sono l'offset di fase dei denti e il pilotaggio per la saturazione parziale delle sezioni dei denti della piastra e dei denti del forcer. Alcuni motori ibridi utilizzano anche il raffreddamento esterno per aumentare la potenza durante il funzionamento continuo.