Линейный двигатель — ключевой ответ.

Линейные двигатели обеспечивают точное позиционирование и высокую динамику для многих задач управления движением. Для станков это включает не только ускоренный ход, но и медленное перемещение с постоянной скоростью головок станка, суппортов шпинделя, систем управления инструментом и устройств перемещения деталей.

Однако, несмотря на свои возможности, линейные двигатели не сыграли значительной роли в развитии современного машиностроения, которое привело к качественному скачку в технологиях управления. По словам представителей Siemens, современные машины по большей части по-прежнему используют устаревшие методы перемещения направляющих, которым уже несколько десятилетий. Станки прошли путь от ленточных ЧПУ, приводимых в движение серводвигателями и шарико-винтовыми передачами, до современных сложных систем ЧПУ, которые обрабатывают файлы САПР и генерируют программы одним нажатием кнопки. Однако направляющие на современных станках по большей части по-прежнему приводятся в движение серводвигателями и шарико-винтовыми передачами.

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

Одним из преимуществ линейных двигателей является простота конструкции. Два основных компонента: первичный, содержащий электромагниты, и вторичный, либо с постоянными магнитами, либо без них, приводят в движение подвижный элемент. Это исключает необходимость в серводвигателях, резольверах, тахометрах, муфтах, шкивах, зубчатых ремнях, шарико-винтовых передачах с гайками, опорных подшипниках, системах смазки и охлаждения.

К другим преимуществам относятся высокие ускорения и замедления, высокие скорости на больших расстояниях с постоянной скоростью, позиционирование без люфта, бесконтактная работа без механического износа и гибкость конструкции, поскольку основные секции могут быть стационарными или подвижными.

Это делает линейные двигатели жизнеспособными кандидатами на замену: • Полых шарико-винтовых передач с системами охлаждения для термостабилизации. • Реечных приводов с дорогостоящими высокомоментными двигателями и редукторами. • Цепных приводов, требующих высокомоментных гидродвигателей и гидравлических силовых агрегатов.

Одна стационарная направляющая с линейным двигателем (с магнитами или без них) может поддерживать несколько основных секций, перемещая либо один и тот же каретный суппорт в конфигурации «ведущий-ведомый», либо отдельные каретные суппорты независимо друг от друга с разной скоростью и в разных направлениях. Это позволяет конструкторам объединять приводы на многокаретных станках для снижения затрат и повышения производительности. Например, лазерный, гидроабразивный или фрезерный станок с двумя головками на портале, приводимыми в движение линейными двигателями, может одновременно вырезать две симметричные или зеркально отраженные детали, что значительно экономит сырье.

При перемещении крупногабаритных и тяжёлых направляющих портального типа несколько основных секций, установленных по обе стороны портала, обеспечивают необходимое усилие для ускорения и замедления направляющей. Кроме того, несколько вспомогательных направляющих, установленных рядом, могут увеличить допустимую нагрузку.

На подвижных направляющих, где длинные кабели создают проблемы, одну или несколько основных секций можно закрепить на неподвижном основании, а вторичные — на подвижном элементе. Это снижает нагрузку на направляющую и позволяет выполнять циклы с высокой частотой колебаний, что было бы невозможно при использовании традиционных механических приводов. Кроме того, это позволяет использовать более короткие кабели с меньшим изгибом.

Ведущие производители предлагают широкий спектр линейных двигателей для широкого спектра применений. Двигатели с пиковой нагрузкой обладают высокими показателями ускорения/замедления и скорости и могут использоваться как для горизонтальных, так и для компенсированных вертикальных осей. Типичные области применения включают станки с высокодинамичными движениями, лазерную обработку и оборудование для перемещения материалов.