A maioria das pessoas pensa em sistemas de direção paralela como os encontrados nos robôs cartesianos/pórticos. Mas os sistemas de acionamento paralelo também podem ser vistos como dois ou mais motores lineares que trabalham em paralelo a partir de um único controlador de unidade. Isso abrange os robôs cartesianos/de estilo de pórtico, além de outras áreas principais de controle de movimento, como robôs de alto eixo de alta precisão e alta precisão, com resolução e precisão da posição na faixa do subnanômetro para o alto picômetro. Esses sistemas entram em áreas como óptica e microscópios, fabricação de semicondutores, máquinas-ferramentas, atuadores com alta força, equipamento de teste de material, trabalho de pick-and-plástico, operações de montagem, manuseio de metralhadoras e soldagem de arco. Em suma, existem aplicações no mundo Micron e Submicron.

Questões de acionamento paralelo
O principal problema com todos os sistemas de direção paralela é o alinhamento ortogonal: a capacidade de manter o quadrado do eixo paralelo. Em sistemas acionados mecanicamente como parafuso, rack e pinhão, cinto e corrente, a questão principal é a ligação do sistema mecânico de desalinhamento ou tolerâncias empilhadas. Nos sistemas de acionamento direto, há uma questão adicional de erro seno introduzido devido a erros de instalação e variações nos motores lineares.

A prática mais comum para superar esses problemas é dirigir e controlar cada lado do sistema paralelo de forma independente, mas sincronizá -los eletronicamente. O custo desse sistema é alto porque precisa do dobro da unidade e da eletrônica de sensação de posição de um sistema de eixo único. Ele também adiciona erros de sincronização e rastreamento que podem degradar o desempenho do sistema.

O que possibilita conectar motores lineares em paralelo é um motor altamente responsivo. O movimento dinâmico gerado por dois motores de eixo linear idêntico é o mesmo quando recebe o mesmo sinal de controle.

Como em todos os sistemas de direção paralela, os motores do eixo linear devem se acoplar fisicamente com um mecanismo que permite que o eixo tenha apenas um movimento de um grau de liberdade. Isso faz com que os motores do eixo linear paralelo atuem como uma única unidade para permitir a operação com um único codificador e servodriver único. E, como um motor linear de eixo linear adequadamente instalado opera sem contato, ele não pode introduzir nenhuma ligação mecânica no sistema.

Essas declarações são verdadeiras para qualquer motor linear sem contato. Os motores do eixo linear diferem de outros motores lineares sem contato em várias áreas que os permitem funcionar bem em uma aplicação paralela.

O projeto do motor do eixo linear coloca o ímã permanente no centro do campo eletromagnético, tornando a diferença de ar não crítica. A bobina envolve completamente o ímã, de modo que o efeito líquido do campo magnético é a força. Isso praticamente elimina qualquer variação de força causada por uma diferença na lacuna de ar, seja por desalinhamento ou diferenças de usinagem, simplificando o alinhamento e a instalação do motor.

No entanto, o erro seno - uma questão importante - pode causar diferenças de força em qualquer motor linear sem contato.

Os motores lineares, como os motores do eixo linear, são definidos como motores síncronos. Com efeito, a corrente é aplicada à bobina para formar um eletroímã que sincroniza com o campo magnético dos ímãs permanentes na pista do ímã. A força em um motor linear é gerada a partir da força relativa desses campos magnéticos e do ângulo de seu desalinhamento intencional.

Em um sistema de tração paralela, todas as bobinas e faixas magnéticas se tornam um único motor quando todos os seus campos magnéticos estão perfeitamente alinhados. No entanto, qualquer desalinhamento das bobinas ou faixas magnéticas causará desalinhamento dos campos magnéticos, produzindo forças diferentes em cada motor. Essa diferença de força pode, por sua vez, ligar o sistema. Portanto, o erro seno é a diferença nas forças produzidas pelo desalinhamento das bobinas ou faixas magnéticas.

O erro seno -seno pode ser calculado pela seguinte equação:

F_di=F_gen× sin (2πd_di/MP_nn)

ondeF_di= diferença de força entre as duas bobinas,F_gen= força gerada,D_di= comprimento do desalinhamento eMP_nn= tom magnético norte-a-norte.

A maioria dos motores lineares no mercado é projetada com um passo magnético norte-a-norte na faixa de 25 a 60 mm sob o pretexto de tentar reduzir as perdas de RI e a constante de tempo elétrico. Por exemplo, um desalinhamento de apenas 1 mm em um motor linear com 30 mmnnA Pitch produzirá uma perda de energia de aproximadamente 21%.

O motor do eixo linear compensa essa perda, usando um passo magnético de norte ao norte que reduz o efeito do erro seno causado por desalinhamento acidental. O mesmo desalinhamento de 1 mm em um motor linear com um passo NN de 90 mm produzirá apenas uma perda de energia de 7%.

Sistemas de direção paralela
O posicionamento verdadeiramente preciso só é possível para robôs de eixo único de alta e ultra-alta precisão quando o feedback está diretamente no centro da massa do ponto de trabalho. A geração de força do motor também deve se concentrar no centro da massa do ponto de trabalho. No entanto, é normalmente impossível ter o motor e o feedback exatamente no mesmo local!

Colocar um codificador no centro da massa e usar motores de eixo linear paralelo igualmente espaçados do centro da massa fornece o feedback desejado e a geração de força no centro de massa. Isso não é possível para outros tipos de sistemas de direção paralela que precisam de dois conjuntos de codificadores e servodrives para criar esse tipo de acionamento paralelo.

A unidade única/codificador único funciona melhor nos usos Ultrahigh-Precision e oferece aos construtores de sistemas de pórtico uma enorme vantagem. No passado, os sistemas podem ter dois motores diferentes acionando parafusos de bola separados usando dois controladores diferentes que estavam conectados eletronicamente ou até dois motores lineares com dois codificadores conectados eletronicamente com duas unidades. Agora, as mesmas ações podem vir de dois motores de eixo linear, um codificador e um amplificador/driver, desde que a rigidez no sistema seja suficientemente alta.

Esta também é uma vantagem para aplicativos que precisam de quantidades extremamente altas de força. É possível conectar qualquer número de motores de eixo linear em paralelo, adicionando suas forças.