La plupart des gens associent les systèmes à entraînement parallèle à ceux des robots cartésiens/à portique. Mais ils 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/à portique ainsi que d'autres domaines majeurs du contrôle de mouvement, tels que les robots mono-axes de haute et ultra-haute précision, dont la résolution et la précision de positionnement sont comprises entre le subnanomètre et le picomètre. Ces systèmes sont utilisés dans des domaines tels que l'optique et la microscopie, la fabrication de semi-conducteurs, les machines-outils, les actionneurs à force élevée, les équipements de test de matériaux, le pick-and-place, les opérations d'assemblage, la manutention de machines-outils et le soudage à l'arc. Globalement, leurs applications s'étendent à la fois au micron et au submicron.

Problèmes de lecteur parallèle
Le principal problème de tous les systèmes à entraînement parallèle réside dans l'alignement orthogonal : la capacité à maintenir l'axe parallèle perpendiculairement. Dans les systèmes à entraînement mécanique tels que les vis, les crémaillères, les courroies et les chaînes, le principal problème réside dans le blocage du système mécanique dû à un mauvais alignement ou à des tolérances superposées. Dans les systèmes à entraînement direct, l'erreur sinusoïdale, due aux erreurs d'installation et aux variations des moteurs linéaires, pose également un problème.

La pratique la plus courante pour résoudre ces problèmes consiste à piloter et contrôler chaque côté du système parallèle indépendamment, tout en les synchronisant électroniquement. Le coût d'un tel système est élevé, car il nécessite deux fois plus d'électronique de pilotage et de détection de position qu'un système mono-axe. Il entraîne 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 identique lorsqu'ils reçoivent le même signal de commande.

Comme pour tous les systèmes à entraînement parallèle, les moteurs à arbre linéaire doivent être couplés physiquement à un mécanisme permettant à l'axe de se déplacer sur un seul degré de liberté. Ainsi, les moteurs à arbre linéaire parallèles fonctionnent comme une seule unité, permettant ainsi un fonctionnement avec un seul codeur et un seul servomoteur. De plus, comme un moteur à arbre linéaire correctement installé fonctionne sans contact, il ne peut introduire aucune contrainte mécanique dans le système.

Ces affirmations s'appliquent à tout moteur linéaire sans contact. Les moteurs à arbre linéaire se distinguent des autres moteurs linéaires sans contact par plusieurs aspects qui leur permettent de fonctionner efficacement en parallèle.

La conception du moteur à arbre linéaire place l'aimant permanent au centre du champ électromagnétique, rendant l'entrefer non critique. La bobine entoure complètement l'aimant, de sorte que l'effet net du champ magnétique est une force. Ceci élimine pratiquement toute variation de force due à une différence d'entrefer, due à un désalignement ou à des différences d'usinage, simplifiant ainsi l'alignement et l'installation du moteur.

Cependant, l’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 des moteurs synchrones. En effet, un courant est appliqué à la bobine pour former un électroaimant qui se synchronise avec le champ magnétique des aimants permanents de la piste magnétique. La force dans un moteur linéaire est générée par l'intensité relative de ces champs magnétiques et l'angle de leur désalignement intentionnel.

Dans un système à entraînement parallèle, toutes les bobines et pistes magnétiques forment un seul moteur lorsque leurs champs magnétiques sont parfaitement alignés. Cependant, tout désalignement des bobines ou des pistes magnétiques entraîne un désalignement des champs magnétiques, produisant des forces différentes dans chaque moteur. Cette différence de force peut, à son tour, bloquer le système. L'erreur sinusoïdale correspond donc à 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_différence=F_gène× péché(2πD_différence/MP_nn)

oùF_différence= différence de force entre les deux bobines,F_gène= force générée,D_différence= 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 réduire les pertes IR et la constante de temps électrique. Par exemple, un désalignement de seulement 1 mm sur un moteur linéaire de 30 mmnnle 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, ce qui réduit l'effet de l'erreur sinusoïdale due à un désalignement accidentel. Un même désalignement de 1 mm dans un moteur à arbre linéaire avec un pas nn de 90 mm n'entraînera qu'une perte de puissance de 7 %.

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

Placer un codeur au centre de masse et utiliser des moteurs à arbres linéaires parallèles équidistants du centre de masse permet d'obtenir la rétroaction et la génération de force souhaitées au centre de masse. Ceci est impossible avec d'autres types de systèmes à entraînement parallèle, qui nécessitent deux jeux de codeurs et de servovariateurs pour créer ce type d'entraînement parallèle.

L'association d'un seul entraînement et d'un seul codeur est particulièrement adaptée aux applications de très haute précision et offre un avantage considérable aux constructeurs de systèmes de portique. Auparavant, les systèmes pouvaient comporter deux moteurs différents entraînant des vis à billes distinctes via deux contrôleurs connectés électroniquement, ou même deux moteurs linéaires avec deux codeurs connectés électroniquement à deux entraînements. Aujourd'hui, les mêmes actions peuvent être réalisées par deux moteurs à arbre linéaire, un codeur et un amplificateur/pilote, à condition que la rigidité du système soit suffisamment élevée.

C'est également un avantage pour les applications nécessitant des forces extrêmement élevées. Il est possible de connecter un nombre illimité de moteurs à arbre linéaire en parallèle, additionnant ainsi leurs forces.