La plupart des gens pensent aux systèmes à entraînement parallèle comme ceux trouvés dans les robots cartésiens / portiques. Mais les systèmes à entraînement parallèle peuvent également être considérés comme deux moteurs linéaires ou plus travaillant en parallèle à partir d'un seul contrôleur d'entraînement. Cela couvre les robots de style cartésien / portique ainsi que d'autres principaux domaines de contrôle de mouvement, tels que les robots à axe unique de haute précision et à ultra-précision ayant une résolution et une précision de position dans le sous-nanomètre jusqu'à une plage de picomètre élevé. Ces systèmes entrent dans des domaines tels que l'optique et les microscopes, la fabrication de semi-conducteurs, les machines-outils, les actionneurs à haute force, l'équipement de test de matériaux, le travail de pick-and-place, 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 micron et submicronique.

Problèmes de conduite parallèle
Le principal problème avec tous les systèmes à conduite parallèle est l'alignement orthogonal: la capacité de maintenir le carré de l'axe parallèle. Dans des systèmes à entraînement mécanique tels que la vis, le rack et le pignon, la courroie et la chaîne, le principal problème est la liaison du système mécanique à partir de désalignement ou de tolérances empilées. Dans les systèmes à entraînement direct, il y a un problème supplémentaire d'erreur sinusoïdale introduite en raison d'erreurs d'installation et de variances dans les moteurs linéaires.

La pratique la plus courante pour surmonter ces problèmes est de conduire et de contrôler chaque côté du système parallèle indépendamment, mais les synchroniser par voie électronique. Le coût d'un tel système est élevé car il a besoin de deux fois l'électronique à détection de lecteur et de la position d'un système à un seul axe. Il ajoute également des erreurs de synchronisation et de suivi qui peuvent dégrader les performances du système.

La chose qui permet de connecter les moteurs de la courbe linéaire en parallèle est un moteur très réactif. Le mouvement dynamique généré par deux moteurs à arbre linéaire identiques est le même lorsqu'il est donné le même signal de contrôle.

Comme pour tous les systèmes à entraînement parallèle, les moteurs de la courbe linéaire doivent être associés physiquement avec un mécanisme qui permet à l'axe d'avoir un mouvement à un degré de liberté. Cela fait que les moteurs à arbre linéaire parallèle agissent comme une seule unité pour permettre l'opération avec un seul encodeur et un seul servodriver. 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 les 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'espace d'air non critique. La bobine entoure complètement l'aimant, de sorte que l'effet net du champ magnétique est la force. Cela élimine pratiquement toute variation de force causée par une différence dans l'espace d'air, soit par des différences de désalignement ou d'usinage, en rendant l'alignement et l'installation du moteur simple.

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 définis comme des moteurs synchrones. En effet, le courant est appliqué à la bobine pour former un électroaim qui se synchronise sur le champ magnétique des aimants permanents dans la piste de l'aimant. 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 les pistes magnétiques deviennent un seul moteur lorsque tous leurs champs magnétiques sont parfaitement alignés. Cependant, tout désalignement des bobines ou pistes magnétiques entraînera un désalignement des champs magnétiques, produisant différentes forces dans chaque moteur. Cette différence de force peut, à son tour, lier le système. L'erreur sinusoïdale est donc la différence de forces produites 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= durée du désalignement, etMP_nn= pas magnétique du nord au nord.

La plupart des moteurs linéaires du marché sont conçus avec une hauteur magnétique du nord au nord dans la plage de 25 à 60 mm sous le couvert d'essayer 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 30 mmnnPitch produira une perte de puissance d'environ 21%.

Le moteur à arbre linéaire compense cette perte en utilisant un pas magnétique beaucoup plus long au nord à nord qui réduit l'effet de l'erreur sinusoïdale causée 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 conduite parallèle
Un positionnement vraiment précis n'est possible que pour les robots à axe unique élevé et à ultra-précision lorsque la rétroaction est directement au centre de la masse du point de travail. La génération de force du moteur doit également se concentrer en plein centre de la masse du point de travail. Cependant, il est généralement impossible d'avoir le moteur et les commentaires au même endroit exactement!

Mettre un encodeur au centre de la masse et utiliser des moteurs à arbre linéaire parallèle également espacés du centre de la masse donne la rétroaction et la génération de force souhaitées dans le centre de masse. Cela n'est pas possible pour d'autres types de systèmes à entraînement parallèle qui ont besoin de deux ensembles d'encodeurs et de servances pour créer ce type de lecteur parallèle.

L'encodeur unique / encodeur unique fonctionne mieux dans les utilisations de la précision ultra-élevé et donne aux constructeurs de systèmes de portique un énorme avantage. Dans le passé, les systèmes peuvent avoir eu deux moteurs différents entraînant des vis de billes séparées en utilisant deux contrôleurs différents connectés électroniquement, voire deux moteurs linéaires avec deux encodeurs connectés électroniquement à deux disques. Maintenant, les mêmes actions peuvent provenir de deux moteurs à arbre linéaire, d'un encodeur et d'un amplificateur / conducteur, tant que la rigidité du système est suffisamment élevée.

C'est également un avantage pour les applications nécessitant des quantités de force extrêmement élevées. Il est possible de connecter n'importe quel nombre de moteurs à arbre linéaire en parallèle, ajoutant ainsi leurs forces ensemble.