La plupart des gens considèrent les systèmes à entraînement parallèle comme ceux des robots cartésiens/portiques. Mais les systèmes à entraînement parallèle peuvent également être considérés comme deux moteurs linéaires ou plus fonctionnant en parallèle à partir d'un seul contrôleur d'entraînement. Cela couvre les robots cartésiens/portiques ainsi que d'autres domaines majeurs du contrôle de mouvement, tels que les robots mono-axes de haute et ultra haute précision ayant une résolution et une précision de position allant du subnanomètre au picomètre élevé. Ces systèmes sont utilisés dans des domaines tels que l'optique et les microscopes, la fabrication de semi-conducteurs, les machines-outils, les actionneurs à force élevée, les équipements d'essai de matériaux, les travaux de sélection et de placement, les opérations d'assemblage, la manipulation des machines-outils et le soudage à l'arc. Dans l’ensemble, il existe des applications dans le monde micronique et submicronique.

Problèmes de lecteur parallèle
Le problème majeur de tous les systèmes à entraînement parallèle est l’alignement orthogonal : la capacité à conserver l’équerre de l’axe parallèle. Dans des systèmes à entraînement mécanique tels que des vis, des crémaillères et des pignons, des courroies et des chaînes, le principal problème est le blocage du système mécanique en cas de désalignement ou de tolérances empilées. Dans les systèmes à entraînement direct, il existe un problème supplémentaire d'erreur sinusoïdale introduit en raison d'erreurs d'installation et de variations dans les moteurs linéaires.

La pratique la plus courante pour surmonter ces problèmes consiste à piloter et à contrôler indépendamment chaque côté du système parallèle, mais à les synchroniser électroniquement. Le coût d’un tel système est élevé car il nécessite deux fois plus d’électronique d’entraînement et de détection de position qu’un système à axe unique. Cela ajoute également des erreurs de synchronisation et de suivi qui peuvent dégrader les performances du système.

Ce qui permet de connecter des moteurs à arbre linéaire en parallèle est un moteur très réactif. Le mouvement dynamique généré par deux moteurs à arbre linéaire identiques est le même lorsqu'ils reçoivent le même signal de commande.

Comme pour tous les systèmes à entraînement parallèle, les moteurs à arbre linéaire doivent être physiquement couplés à un mécanisme qui permet à l'axe de n'avoir qu'un seul degré de liberté de mouvement. Cela fait que les moteurs à arbres linéaires parallèles agissent comme une seule unité pour permettre un fonctionnement avec un seul encodeur et un seul servomoteur. Et comme un moteur à arbre linéaire correctement installé fonctionne sans contact, il ne peut introduire aucune liaison mécanique dans le système.

Ces déclarations sont vraies pour tout moteur linéaire sans contact. Les moteurs à arbre linéaire diffèrent des autres moteurs linéaires sans contact dans plusieurs domaines qui leur permettent de bien fonctionner dans une application parallèle.

La conception du moteur à arbre linéaire place l’aimant permanent au centre du champ électromagnétique, ce qui rend l’entrefer non critique. La bobine entoure complètement l’aimant, donc l’effet net du champ magnétique est la force. Cela élimine pratiquement toute variation de force provoquée par une différence dans l'entrefer, que ce soit par un désalignement ou des différences d'usinage, ce qui simplifie l'alignement et l'installation du moteur.

Cependant, une erreur sinusoïdale – un problème majeur – pourrait entraîner des différences de force dans tout moteur linéaire sans contact.

Les moteurs linéaires, comme les moteurs à arbre linéaire, sont définis comme des moteurs synchrones. En effet, le courant est appliqué à la bobine pour former un électro-aimant qui se synchronise avec le champ magnétique des aimants permanents dans la piste magnétique. La force dans un moteur linéaire est générée à partir de la force relative de ces champs magnétiques et de l’angle de leur désalignement intentionnel.

Dans un système à entraînement parallèle, toutes les bobines et pistes magnétiques deviennent un seul moteur lorsque tous leurs champs magnétiques sont parfaitement alignés. Cependant, tout désalignement des bobines ou des pistes magnétiques entraînera un désalignement des champs magnétiques, produisant des forces différentes dans chaque moteur. Cette différence de force peut, à son tour, lier le système. L'erreur sinusoïdale est donc la différence de forces produite par le désalignement des bobines ou des pistes magnétiques.

L'erreur sinusoïdale peut être calculée par l'équation suivante :

F_dif=F_génération× péché(2πD_dif/MP_nn)

oùF_dif= différence de force entre les deux bobines,F_génération= force générée,D_dif= longueur du désalignement, etMP_nn= pas magnétique nord-nord.

La plupart des moteurs linéaires du marché sont conçus avec un pas magnétique nord-nord compris entre 25 et 60 mm, sous prétexte de tenter de réduire les pertes IR et la constante de temps électrique. Par exemple, un désalignement de seulement 1 mm dans un moteur linéaire avec un diamètre de 30 mm.nnle pitch produira une perte de puissance d’environ 21 %.

Le moteur à arbre linéaire compense cette perte en utilisant un pas magnétique nord-nord beaucoup plus long qui réduit l'effet de l'erreur sinusoïdale provoquée par un désalignement accidentel. Le même désalignement de 1 mm dans un moteur à arbre linéaire avec un pas nn de 90 mm ne produira qu'une perte de puissance de 7 %.

Systèmes à entraînement parallèle
Un positionnement véritablement précis n'est possible pour les robots mono-axes de haute et ultra haute précision que lorsque le retour d'information est directement au centre de masse du point de travail. La génération de force à partir du moteur doit également se concentrer directement au centre de la masse du point de travail. Cependant, il est généralement impossible de placer le moteur et le feedback exactement au même endroit !

Placer un encodeur au centre de masse et utiliser des moteurs à arbres linéaires parallèles également espacés du centre de masse donne le retour d'information et la génération de force souhaités dans le centre de masse. Cela n'est pas possible pour d'autres types de systèmes à entraînement parallèle qui nécessitent deux ensembles d'encodeurs et de servomoteurs pour créer ce type d'entraînement parallèle.

Le lecteur unique/encodeur unique fonctionne mieux dans les utilisations de très haute précision et donne aux constructeurs de systèmes de portiques un énorme avantage. Dans le passé, les systèmes pouvaient avoir deux moteurs différents entraînant des vis à billes distinctes à l'aide de deux contrôleurs différents connectés électroniquement, ou même deux moteurs linéaires avec deux encodeurs connectés électroniquement à deux entraînements. Désormais, les mêmes actions peuvent provenir de deux moteurs à arbre linéaire, d'un codeur et d'un amplificateur/pilote, à condition que la rigidité du système soit suffisamment élevée.

Cela constitue également un avantage pour les applications nécessitant une force extrêmement élevée. Il est possible de connecter en parallèle un nombre illimité de moteurs à arbre linéaire, additionnant ainsi leurs forces.