Линейный двигатель — ключевой ответ.

Линейные двигатели обеспечивают точное позиционирование и высокую динамическую реакцию для решения многих задач управления движением. Для станков это включает в себя не только ускоренный ход, но и медленное перемещение с постоянной скоростью головок станка, салазок шпинделя, систем управления инструментом и устройств для обработки деталей.

Однако, несмотря на свои возможности, линейные двигатели не сыграли существенной роли в развитии конструкции современных машин, в которых произошел качественный скачок в технологиях управления. По словам представителей Siemens, современные машины по большей части по-прежнему используют методы скользящего движения, разработанные десятилетиями назад. Машины прошли путь от системы ЧПУ с ленточным управлением много лет назад, приводимой в движение серводвигателями и шариковыми винтами, до современных сложных систем ЧПУ, которые принимают файлы САПР и генерируют машинные программы одним нажатием кнопки. Но салазки на сегодняшних машинах по-прежнему по большей части приводятся в движение серводвигателями и шарико-винтовыми парами.

Линейные двигатели проверены и экономичны, и пришло время механическим системам этих машин догнать технологии управления. Например, по словам представителей компании, замена механических компонентов линейными двигателями может привести к значительной экономии средств. Двигатели представляют собой комплексную систему привода, обеспечивающую надежность, точность, высокую динамическую стабильность, низкие эксплуатационные расходы и более быстрое производство.

Одним из преимуществ является простота линейных двигателей. Два основных компонента: первичный, содержащий электромагниты, и вторичный, либо с постоянными магнитами, либо без магнитов, приводят в движение подвижный элемент. При этом исключаются серводвигатели, резольверы, тахометры, муфты, шкивы, зубчатые ремни, шариковые винты и гайки, опорные подшипники, системы смазки и системы охлаждения.

Другие преимущества включают высокие ускорения и замедления, высокие скорости на большие расстояния при постоянной скорости, безлюфтовое позиционирование, бесконтактную работу без механического износа и гибкость конструкции, поскольку первичные секции могут быть неподвижными или подвижными.

Это делает линейные двигатели достойными кандидатами на замену: • Полые ШВП с системами охлаждения для термостабилизации. • Реечные приводы с дорогими моментными двигателями и редукторами. • Цепные приводы, требующие высокомоментных гидромоторов и гидроагрегатов.

Одна стационарная направляющая с линейным двигателем (с магнитами или без них) может поддерживать несколько первичных секций, перемещающих либо одну и ту же направляющую в конфигурации «ведущий-ведомый», либо перемещающую отдельные направляющие независимо друг от друга с разной скоростью и в разных направлениях. Это позволяет разработчикам объединять приводы на многоползуновых машинах, чтобы снизить затраты и повысить производительность. Например, лазер, водоструйный или фрезерный станок с двумя головками на портале, приводимыми в действие линейными двигателями, может одновременно резать две симметричные или зеркальные детали, тем самым экономя значительную часть сырья.

При перемещении больших и тяжелых портальных направляющих несколько основных секций, установленных по обе стороны от портала, обеспечивают силу, необходимую для ускорения и замедления направляющих. Кроме того, несколько дополнительных гусениц, установленных рядом, могут увеличить грузоподъемность.

На движущихся направляющих, где длинные тросы создают проблемы, одну или несколько основных секций можно прикрепить к неподвижному основанию, а второстепенные секции прикрепить к подвижному элементу. Это снижает нагрузку на ползун и позволяет выполнять циклы с высокой частотой колебаний, которые в противном случае были бы невозможны при использовании обычных механических приводов. Это также позволяет использовать более короткие кабели с меньшим изгибом.

Ведущие производители предлагают линейные двигатели для широкого спектра применений. Двигатели с пиковой нагрузкой имеют высокие показатели ускорения/замедления и скорости и могут использоваться для горизонтальных или компенсированных вертикальных осей. Типичные области применения включают станки с высокодинамичными движениями, лазерную обработку и погрузочно-разгрузочное оборудование.