La mayoría de las personas piensan en los sistemas de accionamiento paralelo como los que se encuentran en los robots cartesianos/pórticos. Pero los sistemas de tracción paralela también se pueden ver como dos o más motores lineales que trabajan en paralelo desde un solo controlador de accionamiento. Esto cubre los robots de estilo cartesiano/pórtico además de otras áreas principales de control de movimiento, como los robots de un solo eje de alta precisión y de alta precisión que tienen una resolución y precisión de posición en el subnanómetro a la gama de alta micómetro. Estos sistemas van a áreas como óptica y microscopios, fabricación de semiconductores, máquinas herramientas, actuadores con alta fuerza, equipo de prueba de material, trabajo de selección y lugar, operaciones de ensamblaje, máquinas herramientas de manejo y soldadura por arco. En general, hay solicitudes en el mundo de Micron y Submicron.

Problemas de conducción paralela
El problema principal con todos los sistemas de tracción paralela es la alineación ortogonal: la capacidad de mantener el eje paralelo cuadrado. En sistemas de conducción mecánica como tornillo, bastidor y piñón, correa y cadena, el problema principal es la unión del sistema mecánico de desalineación o tolerancias apiladas. En los sistemas de tracción directa, se introduce un problema adicional de error SINE debido a los errores de instalación y las variaciones en los motores lineales.

La práctica más común para superar estos problemas es conducir y controlar cada lado del sistema paralelo de forma independiente, pero sincronizarlos electrónicamente. El costo de dicho sistema es alto porque necesita el doble de la electrones de disco y detección de posición de un sistema de eje único. También agrega errores de sincronización y seguimiento que pueden degradar el rendimiento del sistema.

Lo que hace posible conectar motores de eje lineal en paralelo es un motor altamente receptivo. El movimiento dinámico generado por dos motores de eje lineal idéntico es el mismo cuando se le da la misma señal de control.

Al igual que con todos los sistemas de tracción paralela, los motores de eje lineal deben acoplarse físicamente con un mecanismo que permite que el eje solo tenga un movimiento de un solo grado de libertad. Esto hace que los motores de eje lineal paralelo actúen como una sola unidad para permitir la operación con un solo codificador y un único servodriver. Y, como funciona un motor de eje lineal instalado correctamente sin contacto, no puede introducir ninguna unión mecánica en el sistema.

Estas declaraciones son ciertas para cualquier motor lineal sin contacto. Los motores de eje lineal difieren de otros motores lineales no contactos en varias áreas que les permiten funcionar bien en una aplicación paralela.

El diseño del motor de eje lineal coloca el imán permanente en el centro del campo electromagnético, lo que hace que el espacio de aire no sea crítico. La bobina rodea completamente el imán, por lo que el efecto neto del campo magnético es la fuerza. Esto prácticamente elimina cualquier variación de fuerza causada por una diferencia en el espacio de aire, ya sea a través de la desalineación o las diferencias de mecanizado, lo que simplifica el motor y la instalación del motor.

Sin embargo, el error sinusoidal, un problema importante, podría causar diferencias de fuerza en cualquier motor lineal sin contacto.

Los motores lineales, como los motores de eje lineal, se definen como motores sincrónicos. En efecto, la corriente se aplica a la bobina para formar un electroimán que se sincroniza con el campo magnético de los imanes permanentes en la pista del iman. La fuerza en un motor lineal se genera a partir de la resistencia relativa de estos campos magnéticos y el ángulo de su desalineación intencional.

En un sistema de tracción paralela, todas las bobinas y pistas magnéticas se convierten en un solo motor cuando todos sus campos magnéticos están perfectamente alineados. Sin embargo, cualquier desalineación de las bobinas o pistas magnéticas causará desalineación de los campos magnéticos, produciendo diferentes fuerzas en cada motor. Esta diferencia de fuerza puede, a su vez, unir el sistema. Entonces, el error sinusoidal es la diferencia en las fuerzas producidas por la desalineación de las bobinas o pistas magnéticas.

El error sinusoidal se puede calcular mediante la siguiente ecuación:

F_difundir=F_género× pecado (2πd_difundir/MP_nn)

dóndeF_difundir= Diferencia de fuerza entre las dos bobinas,F_género= fuerza generada,D_difundir= Longitud de desalineación, yMP_nn= tono magnético de norte a norte.

La mayoría de los motores lineales en el mercado están diseñados con un paso magnético de norte a norte en el rango de 25 a 60 mm bajo la apariencia de tratar de reducir las pérdidas IR y la constante de tiempo eléctrico. Por ejemplo, una desalineación de solo 1 mm en un motor lineal con un 30 mmnnPitch producirá una pérdida de potencia de aproximadamente el 21%.

El motor del eje lineal compensa esta pérdida mediante el uso de un tono magnético de norte a norte mucho más largo que reduce el efecto del error sinusoidal causado por la desalineación accidental. La misma desalineación de 1 mm en un motor de eje lineal con un tono NN de 90 mm producirá solo una pérdida de potencia del 7%.

Sistemas de tracción paralela
El posicionamiento verdaderamente preciso solo es posible para robots de eje único altos y ultraizos cuando la retroalimentación está directamente en el centro de masa del punto de trabajo. La generación de fuerza del motor también debe centrarse en el centro de la masa del punto de trabajo. Sin embargo, ¡generalmente es imposible tener el motor y la retroalimentación en la misma ubicación!

Poner un codificador en el centro de la masa y usar motores de eje lineal paralelo igualmente espaciados desde el centro de la masa proporciona la retroalimentación y la generación de fuerza deseadas en el centro de masa. Esto no es posible para otros tipos de sistemas de tracción paralela que necesitan dos conjuntos de codificadores y servodrives para crear este tipo de unidad paralela.

La unidad única/codificador único funciona mejor en los usos de ultraga precisión y brinda a los constructores de sistemas de pórtico una gran ventaja. En el pasado, los sistemas pueden haber tenido dos motores diferentes que conducían tornillos de pelota separados usando dos controladores diferentes que estaban conectados electrónicamente, o incluso dos motores lineales con dos codificadores conectados electrónicamente con dos unidades. Ahora las mismas acciones pueden provenir de dos motores de eje lineal, un codificador y un amplificador/controlador, siempre que la rigidez en el sistema sea suficientemente alta.

Esta también es una ventaja para las aplicaciones que necesitan cantidades extremadamente altas de fuerza. Es posible conectar cualquier cantidad de motores de eje lineal en paralelo, agregando así sus fuerzas juntas.