رافعة تحكم روبوتية XYZ

تُشكّل تطبيقات أدوات الآلات وتصنيع وتجميع مكونات أشباه الموصلات أكثر من نصف استخدامات المحركات الخطية. ويعود ذلك إلى دقة هذه المحركات (مع أنها مكلفة مقارنةً بخيارات الحركة الخطية الأخرى). وتشمل التطبيقات الأخرى لهذه المكونات الحركية الحديثة نسبيًا تلك التي تتطلب تحديد المواقع بسرعة ودقة، أو حركات بطيئة وثابتة للغاية.

تتراوح سرعات المحركات الخطية من بضع بوصات إلى آلاف البوصات في الثانية. وتتميز هذه المحركات بقدرتها على تنفيذ أشواط غير محدودة، وبدقة تصل إلى ±1 ميكرومتر/100 مليمتر (مع استخدام مشفر). ​​لهذا السبب، تُستخدم المحركات الخطية في العديد من التطبيقات الطبية، وتطبيقات الفحص، وتطبيقات مناولة المواد لزيادة الإنتاجية.

على عكس المحركات الدوارة (التي تحتاج إلى أجهزة تحويل ميكانيكية من دوارة إلى خطية للحصول على حركات مستقيمة)، تعمل المحركات الخطية بنظام الدفع المباشر. لذا، فهي تتجنب التآكل التدريجي لمجموعات التروس المسننة التقليدية. كما تتجنب المحركات الخطية عيوب المحركات الدوارة التي تعمل بالأحزمة والبكرات، مثل محدودية الدفع بسبب حدود قوة الشد، وطول فترات الاستقرار، وتمدد الحزام، والارتداد، والالتواء الميكانيكي، وحدود السرعة التي تبلغ حوالي 15 قدمًا/ثانية. بالإضافة إلى ذلك، تتجنب المحركات الخطية أوجه القصور في براغي الرصاص والبراغي الكروية (حوالي 50% و90% على التوالي)، فضلاً عن الاهتزازات. كما أنها لا تجبر المصممين على التضحية بالسرعة (مع خطوات أعلى) مقابل دقة أقل.

تتميز منصات الحركة متعددة المحاور التي تستخدم محركات خطية على كل محور بصغر حجمها مقارنةً بالأنظمة التقليدية، مما يسمح بتركيبها في مساحات أصغر. كما أن انخفاض عدد مكوناتها يعزز موثوقيتها. في هذه المنصات، تتصل المحركات بمحركات عادية، وفي حالة التشغيل المؤازر، يقوم متحكم الحركة بإغلاق حلقة تحديد الموضع.

توفر المحركات الخطية المتدرجة سرعات تصل إلى 70 بوصة/ثانية، مما يجعلها مناسبة لآلات الالتقاط والوضع والفحص سريعة الاستجابة نسبيًا. تشمل التطبيقات الأخرى محطات نقل الأجزاء. يبيع بعض المصنّعين محركات خطية متدرجة مزدوجة مع قوة مشتركة لتشكيل منصات XY. تُركّب هذه المنصات بأي اتجاه، وتتميز بصلابة عالية ودقة استواء تصل إلى بضعة نانومترات لكل مئة مليمتر، مما يضمن حركات دقيقة.

تستفيد بعض التطبيقات الحساسة للتكلفة من المحركات الخطية الهجينة، نظرًا لاحتوائها على صفائح مغناطيسية حديدية غير مكلفة. وكما هو الحال في محركات الخطوة الخطية، تُغير هذه المحركات التشبع المغناطيسي للصفائح لتشكيل مقاومة التدفق المغناطيسي. ويُسهم نظام التغذية الراجعة، بالإضافة إلى حلقة تحكم PID مع التحكم في الموضع، في تحسين أداء خرج المحرك ليُضاهي أداء محركات المؤازرة. أما العيب الوحيد فهو محدودية خرج المحركات الهجينة وظهور ظاهرة التموج نتيجةً للتداخل بين القوة الدافعة والصفائح. ومن الحلول المُتاحة: إزاحة طور الأسنان، والتشغيل لتحقيق تشبع جزئي لأسنان الصفائح وأسنان القوة الدافعة. كما تستخدم بعض المحركات الهجينة التبريد الخارجي لزيادة الخرج أثناء التشغيل المستمر.