Портальный кран XYZ с роботизированным управлением

Более половины всего использования линейных двигателей приходится на станкостроение, а также на производство и сборку полупроводниковых компонентов. Это объясняется высокой точностью линейных двигателей (хотя и высокой стоимостью по сравнению с другими вариантами линейного перемещения). К другим областям применения этих относительно новых компонентов управления относятся также задачи, требующие быстрого и точного позиционирования или медленных и чрезвычайно стабильных перемещений.

Скорость вращения линейных двигателей варьируется от нескольких дюймов до тысяч дюймов в секунду. Конструкции позволяют достигать неограниченного хода и (при наличии энкодера) обеспечивают точность до ±1 мкм/100 мм. По этой причине линейные двигатели используются в различных областях медицины, контроля качества и погрузочно-разгрузочных работах для повышения производительности.

В отличие от роторных двигателей (для прямолинейного движения которым необходимы механические устройства преобразования вращательного момента в линейный), линейные двигатели имеют прямой привод. Таким образом, они избегают постепенного износа традиционных реечных передач. Линейные двигатели также избегают недостатков роторных двигателей, работающих с ремнями и шкивами: ограниченная тяга из-за пределов прочности на разрыв; длительное время стабилизации; растяжение ремня, люфт и механическое наматывание; а также ограничения скорости около 15 футов/сек. Кроме того, линейные двигатели избегают неэффективности ходовых и шариковинтовых передач (примерно 50 и 90% соответственно), а также колебаний и вибрации. Они также не заставляют конструкторов жертвовать скоростью (с большим шагом лопастей) ради более низкого разрешения.

Многоосевые координатные столы, использующие линейные двигатели на каждой оси, более компактны, чем традиционные конструкции, поэтому помещаются в меньшем пространстве. Меньшее количество компонентов также повышает надежность. В данном случае двигатели подключаются к обычным приводам, а (в режиме сервопривода) контроллер движения замыкает контур позиционирования.

Линейные шаговые двигатели обеспечивают скорость до 70 дюймов/сек, что подходит для относительно быстродействующих машин для захвата и перемещения деталей, а также для контрольно-измерительных машин. Другие области применения включают станции перемещения деталей. Некоторые производители продают сдвоенные линейные шаговые двигатели с общим приводом для формирования XY-платформ. Эти платформы устанавливаются в любой ориентации и обладают высокой жесткостью и плоскостностью с точностью до нескольких нанометров на каждые сто миллиметров, что обеспечивает точные перемещения.

В некоторых экономически важных областях применения гибридные линейные двигатели выигрывают от использования недорогих ферромагнитных опор. Подобно линейным шаговым двигателям, они изменяют магнитное насыщение опоры для формирования сопротивления магнитному потоку. Обратная связь плюс ПИД-регулятор с управлением позиционированием помогают двигателю обеспечивать производительность сервопривода. Единственный недостаток заключается в том, что гибридные двигатели имеют ограниченную выходную мощность и демонстрируют пульсации из-за связи между форсункой и опорой. Двумя решениями являются фазовое смещение зубьев и управление частичным насыщением зубьев опоры и зубьев форсунки. Некоторые гибридные двигатели также используют внешнее охлаждение для повышения выходной мощности при непрерывной работе.