معظم الناس يفكرون في أنظمة القيادة المتوازية كتلك الموجودة في روبوتات الديكارتية/القناعية. ولكن يمكن أيضًا النظر إلى أنظمة القيادة المتوازية على أنها محركتين خطيرتين أو أكثر تعمل بالتوازي من وحدة تحكم محرك واحدة. ويغطي هذا الروبوتات على غرار الديكارتي/الجنحي بالإضافة إلى المجالات الرئيسية الأخرى للسيطرة على الحركة ، مثل الروبوتات ذات المحور الواحد ذات الدقة العالية والثانية ذات الدقة الواحدة ودقة الموضع في نطاق subnanometer إلى النطاق العالي. تدخل هذه الأنظمة إلى مجالات مثل البصريات والمجاريات ، وتصنيع أشباه الموصلات ، وأدوات الآلات ، والمشغلات ذات القوة العالية ، ومعدات اختبار المواد ، والعمل المختطف ، وعمليات التجميع ، وأدوات الآلات المعالجة ، ولحام القوس. الكل في الكل ، هناك تطبيقات في كل من Micron و Submicron World.
قضايا القيادة الموازية
المشكلة الرئيسية مع جميع أنظمة القيادة المتوازية هي التوافق المتعامد: القدرة على الحفاظ على مربع المحور الموازي. في أنظمة مدفوعة ميكانيكيًا مثل المسمار والرف والترس والحزام والسلسلة ، فإن المشكلة الرئيسية هي ربط النظام الميكانيكي من التحسس أو التحمل المكدسة. في أنظمة القيادة المباشرة ، هناك مشكلة إضافية من خطأ الجيب الذي تم تقديمه بسبب أخطاء التثبيت والتباين في المحركات الخطية.
الممارسة الأكثر شيوعًا للتغلب على هذه المشكلات هي قيادة كل جانب من جوانب النظام المتوازي والتحكم فيه بشكل مستقل ، ولكن مزامنةها إلكترونيًا. تكلفة مثل هذا النظام مرتفعة لأنه يحتاج إلى ضعف إلكترونيات محرك الأقراص والموضع لنظام المحور الواحد. كما أنه يضيف أخطاء المزامنة وتتبعها التي يمكن أن تحط من أداء النظام.
الشيء الذي يجعل من الممكن توصيل محركات العمود الخطي بالتوازي محركًا مستجيبًا للغاية. الحركة الديناميكية التي تم إنشاؤها بواسطة أي محركين متطابقين من العمود الخطي متماثل هي نفسها عند إعطاء إشارة التحكم نفسها.
كما هو الحال مع جميع أنظمة القيادة المتوازية ، يجب على محركات العمود الخطية أن تربط جسديًا بآلية تتيح للمحور أن يكون له حركة واحدة فقط من الدرجة الأولى. هذا يجعل محركات العمود الخطي المتوازي تعمل كوحدة واحدة للسماح للتشغيل مع تشفير واحد و servodriver واحد. وبما أن محرك العمود الخطي المثبت بشكل صحيح يعمل دون اتصال ، فإنه لا يمكنه إدخال أي ارتباط ميكانيكي في النظام.
هذه العبارات صحيحة لأي محرك خطي غير متمرد. تختلف محركات العمود الخطي عن المحركات الخطية الأخرى غير المتواجدة في العديد من المناطق التي تتيح لها العمل بشكل جيد في تطبيق مواز.
يضع تصميم محرك العمود الخطي المغناطيس الدائم في وسط المجال الكهرومغناطيسي ، مما يجعل الفجوة في الهواء غير حرجة. يحيط الملف تمامًا بالمغناطيس ، وبالتالي فإن التأثير الصافي للحقل المغناطيسي هو القوة. هذا يلغي فعليًا أي تباين في القوة الناجم عن اختلاف في فجوة الهواء ، إما من خلال اختلاف الاختلاف أو التصنيع ، مما يجعل المحاذاة وتثبيت المحرك بسيطًا.
ومع ذلك ، فإن خطأ الجيب - قضية رئيسية - يمكن أن يتسبب في اختلافات القوة في أي محرك خطي غير متمرد.
يتم تعريف المحركات الخطية ، مثل محركات العمود الخطي ، على أنها محركات متزامنة. في الواقع ، يتم تطبيق التيار على الملف لتشكيل مغناطيس كهربائي يزامن مع المجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم في مسار المغناطيس. يتم توليد القوة في محرك خطي من القوة النسبية لهذه الحقول المغناطيسية وزاوية اختلالها المتعمد.
في نظام محرك متوازي ، تصبح جميع الملفات والمسارات المغناطيسية محركًا واحدًا عندما يتم محاذاة جميع حقولها المغناطيسية تمامًا. ومع ذلك ، فإن أي اختلال في الملفات أو المسارات المغناطيسية سيؤدي إلى اختلال الحقول المغناطيسية ، مما ينتج قوى مختلفة في كل محرك. يمكن أن يربط فرق القوة هذا بدوره النظام. لذا فإن الخطأ الجيب هو الفرق في القوى التي تنتجها اختلال الملفات أو المسارات المغناطيسية.
يمكن حساب خطأ الجيب بواسطة المعادلة التالية:
FDif=Fالجنرال× الخطيئة (2πDDif/MPن)
أينFDif= اختلاف القوة بين الملفتين ،Fالجنرال= القوة المولدة ،DDif= طول الاختلال ، وMPن= شمال إلى شمال مغناطيسي.
تم تصميم معظم المحركات الخطية في السوق مع درجة مغناطيسية من الشمال إلى الشمال في حدود 25 إلى 60 ملم تحت ستار محاولة تقليل خسائر الأشعة تحت الحمراء وثابتة الوقت الكهربائي. على سبيل المثال ، اختلال 1 مم فقط في محرك خطي مع 30 ممنسوف ينتج الملعب فقدان الطاقة حوالي 21 ٪.
يعوض محرك العمود الخطي عن هذه الخسارة باستخدام درجة مغناطيسية أطول من الشمال إلى الشمال يقلل من تأثير خطأ الجيب الناجم عن اختلال العرضي. إن نفس الاختلال الذي يبلغ 1 مم في محرك عمود خطي مع ملعب NN 90 ملم لن ينتج عن فقدان الطاقة بنسبة 7 ٪ فقط.
أنظمة القيادة الموازية
لا يمكن تحديد موقع وضع دقيق حقًا فقط للروبوتات ذات المحور الواحد المرتفع والخطير عندما تكون التغذية المرتدة مباشرة في مركز نقطة العمل. يجب أن يركز توليد القوة من المحرك أيضًا في وسط كتلة نقطة العمل أيضًا. ومع ذلك ، من المستحيل عادة الحصول على المحرك والتعليقات في نفس الموقع بالضبط!
إن وضع ترميز في وسط الكتلة واستخدام محركات العمود الخطي المتوازي متباعدة بالتساوي من مركز الكتلة يعطي التعليقات المطلوبة وتوليد القوة في مركز الكتلة. هذا غير ممكن لأنواع أخرى من أنظمة القيادة المتوازية التي تحتاج إلى مجموعتين من المشفرات والمواد المتقنة لإنشاء هذا النوع من محرك الأقراص المتوازي.
يعمل المحرك الفردي/المشفر الفردي بشكل أفضل في الاستخدامات الفائقة الدقة ويمنح بناة نظام Gantry ميزة كبيرة. في الماضي ، قد يكون للأنظمة محركين مختلفين يقودون مسامير كرة منفصلة باستخدام وحدة تحكم مختلفة كانت متصلة إلكترونياً ، أو حتى محركين خطين مع اثنين من التشفير متصل إلكترونيًا بمحركاتتين. الآن يمكن أن تأتي نفس الإجراءات من محركين من العمود الخطي ، تشفير واحد ، ومكبر صوت/سائق واحد ، طالما أن الصلابة في النظام عالية بما فيه الكفاية.
هذا هو أيضا ميزة للتطبيقات التي تحتاج إلى كميات عالية للغاية من القوة. من الممكن توصيل أي عدد من محركات العمود الخطي بالتوازي ، وبالتالي إضافة قواتها معًا.
وقت النشر: أبريل -15-2024