Useimmat ihmiset ajattelevat rinnakkaisvetojärjestelmiä sellaisina kuin ne, joita löytyy karteesisista/gantry-roboteista. Mutta rinnakkaiskäyttöjärjestelmiä voidaan pitää myös kahtena tai useampana lineaarimoottorina, jotka toimivat rinnakkain yhdestä käyttöohjaimesta. Tämä kattaa suorakulmaiset/gantry-tyyliset robotit sekä muut liikkeenohjauksen tärkeimmät osa-alueet, kuten erittäin tarkkoja ja erittäin tarkkoja yksiakselisia robotteja, joiden resoluutio ja sijaintitarkkuus on subnanometristä korkeisiin pikometriin. Näitä järjestelmiä ovat muun muassa optiikka ja mikroskoopit, puolijohteiden valmistus, työstökoneet, voimakkaat toimilaitteet, materiaalin testauslaitteet, poiminta- ja paikkatyöt, kokoonpanotoiminnot, työstökoneiden käsittely ja kaarihitsaus. Kaiken kaikkiaan sovelluksia on sekä mikronin että submikronin maailmassa.

Rinnakkaisajo-ongelmat
Suurin ongelma kaikissa rinnakkaiskäyttöjärjestelmissä on ortogonaalinen kohdistus: kyky pitää yhdensuuntainen akseli suorassa. Tällaisissa mekaanisesti ohjattavissa järjestelmissä, kuten ruuvi, hammastanko, hihna ja ketju, pääasiallinen ongelma on mekaanisen järjestelmän sitoutuminen kohdistusvirheiden tai pinottujen toleranssien vuoksi. Suorakäyttöjärjestelmissä on lisätty sinivirheongelma, joka johtuu asennusvirheistä ja lineaarimoottoreiden vaihteluista.

Yleisin käytäntö näiden ongelmien ratkaisemiseksi on ajaa ja ohjata rinnakkaisjärjestelmän kutakin puolta itsenäisesti, mutta synkronoida ne sähköisesti. Tällaisen järjestelmän kustannukset ovat korkeat, koska se tarvitsee kaksi kertaa enemmän käyttö- ja asennontunnistuselektroniikkaa kuin yksiakselinen järjestelmä. Se lisää myös synkronointi- ja seurantavirheitä, jotka voivat heikentää järjestelmän suorituskykyä.

Se, joka mahdollistaa lineaariakselisten moottoreiden kytkemisen rinnan, on erittäin herkkä moottori. Kahden samanlaisen lineaariakselisen moottorin synnyttämä dynaaminen liike on sama, kun niille annetaan sama ohjaussignaali.

Kuten kaikissa rinnakkaiskäyttöjärjestelmissä, lineaariakselimoottoreiden on kytkeydyttävä fyysisesti mekanismiin, joka sallii akselin liikkua vain yhden vapausasteen verran. Tämä saa rinnakkaiset lineaariakseliset moottorit toimimaan yhtenä yksikkönä mahdollistaen toiminnan yhdellä kooderilla ja yhdellä servoohjaimella. Ja koska oikein asennettu lineaariakselinen moottori toimii ilman kosketusta, se ei voi aiheuttaa mekaanista sidosta järjestelmään.

Nämä väitteet pätevät kaikille kosketuksettomille lineaarimoottoreille. Lineaariakseliset moottorit eroavat muista kosketuksettomista lineaarimoottoreista useilla alueilla, minkä ansiosta ne toimivat hyvin rinnakkaissovelluksissa.

Lineaariakselisen moottorin rakenne asettaa kestomagneetin sähkömagneettisen kentän keskelle, mikä tekee ilmaraosta ei-kriittisen. Kela ympäröi magneettia kokonaan, joten magneettikentän nettovaikutus on voima. Tämä eliminoi käytännössä kaikki voiman vaihtelut, jotka johtuvat ilmaraon eroista joko kohdistusvirheistä tai koneistuseroista, mikä tekee moottorin kohdistuksesta ja asennuksesta yksinkertaista.

Kuitenkin sinivirhe - suuri ongelma - voi aiheuttaa voimaeroja missä tahansa kosketuksettomassa lineaarimoottorissa.

Lineaarimoottorit, kuten lineaariakseliset moottorit, määritellään synkronimoottoreiksi. Itse asiassa käämiin syötetään virtaa sähkömagneetin muodostamiseksi, joka synkronoituu magneettiradan kestomagneettien magneettikenttään. Lineaarimoottorissa oleva voima syntyy näiden magneettikenttien suhteellisesta voimakkuudesta ja niiden tahallisen virheellisen suuntauksen kulmasta.

Rinnakkaiskäyttöjärjestelmässä kaikki kelat ja magneettiradat muodostuvat yhdeksi moottoriksi, kun niiden kaikki magneettikentät ovat täydellisesti kohdistettuja. Kaikki kelojen tai magneettisten raitojen kohdistusvirhe aiheuttaa kuitenkin magneettikenttien kohdistusvirheitä, jolloin jokaisessa moottorissa syntyy erilaisia ​​voimia. Tämä voimaero voi vuorostaan ​​sitoa järjestelmää. Joten sinivirhe on kelojen tai magneettiratojen virheellisen kohdistamisen aiheuttamien voimien ero.

Sinivirhe voidaan laskea seuraavalla yhtälöllä:

F_dif=F_gen× sin(2πD_dif/MP_nn)

jossaF_dif= voima-ero kahden kelan välillä,F_gen= synnytetty voima,D_dif= kohdistusvirheen pituus jaMP_nn= pohjois-pohjoinen magneettinen nousu.

Useimmat markkinoiden lineaarimoottorit on suunniteltu pohjoisesta pohjoiseen suuntautuvalla magneettivälillä 25–60 mm IR-häviöiden ja sähköisen aikavakion pienentämisen varjolla. Esimerkiksi vain 1 mm:n kohdistusvirhe lineaarimoottorissa, jossa on 30 mmnnsävelkorkeus tuottaa noin 21 % tehohäviön.

Lineaariakselinen moottori kompensoi tätä menetystä käyttämällä paljon pidempää pohjoisesta pohjoiseen suuntautuvaa magneettista nousua, mikä vähentää tahattomasta kohdistusvirheestä johtuvan sinivirheen vaikutusta. Sama 1 mm:n kohdistusvirhe lineaariakselisessa moottorissa, jonka nousu on 90 mm nn, tuottaa vain 7 % tehohäviön.

Rinnakkaiskäyttöjärjestelmät
Todella tarkka paikannus on mahdollista vain korkean ja erittäin tarkan yksiakselisen robotin kohdalla, kun palaute on suoraan työpisteen massakeskipisteessä. Moottorin tuottaman voiman tulisi myös kohdistua suoraan työpisteen massan keskelle. Yleensä on kuitenkin mahdotonta saada moottoria ja palautetta täsmälleen samassa paikassa!

Anturin sijoittaminen massakeskipisteeseen ja rinnakkaisten lineaariakselisten moottoreiden käyttäminen tasavälein massan keskipisteestä antaa halutun takaisinkytkennän ja voimanmuodostuksen massakeskuksessa. Tämä ei ole mahdollista muun tyyppisissä rinnakkaiskäyttöjärjestelmissä, jotka tarvitsevat kaksi sarjaa koodereita ja servokäyttöjä luodakseen tämän tyyppisen rinnakkaiskäytön.

Yksi taajuusmuuttaja/yksienkooderi toimii parhaiten erittäin tarkassa käytössä ja antaa portaalijärjestelmien rakentajille valtavan edun. Aiemmin järjestelmissä on saattanut olla kaksi eri moottoria, jotka pyörittivät erillisiä kuularuuveja käyttämällä kahta eri elektronisesti kytkettyä säädintä, tai jopa kaksi lineaarimoottoria, joissa on kaksi anturia, jotka on kytketty elektronisesti kahteen käyttölaitteeseen. Nyt samat toiminnot voivat tulla kahdesta lineaariakselisesta moottorista, yhdestä kooderista ja yhdestä vahvistimesta/ohjaimesta, kunhan järjestelmän jäykkyys on riittävän korkea.

Tämä on myös etu sovelluksissa, joissa tarvitaan erittäin suuria voimamääriä. On mahdollista kytkeä mikä tahansa määrä lineaariakselimoottoreita rinnan, jolloin niiden voimat lasketaan yhteen.