Більшість людей думають про системи паралельного приводу як про системи декартових/портальних роботів. Але системи паралельного приводу також можна розглядати як два або більше лінійних двигунів, що працюють паралельно від одного контролера приводу. Це охоплює декартових/портальних роботів, а також інші основні сфери керування рухом, такі як високоточні та надвисокоточні одноосьові роботи з роздільною здатністю та точністю позиціонування в діапазоні субнанометрів до високопікометрів. Ці системи застосовуються в таких сферах, як оптика та мікроскопи, виробництво напівпровідників, верстати, приводи з високою силою, обладнання для випробування матеріалів, роботи з підбору й розміщення, операції складання, транспортування верстатів і дугове зварювання. Загалом, є застосування як у мікронному, так і в субмікронному світі.

Проблеми з паралельним приводом
Основною проблемою всіх систем паралельного приводу є ортогональне вирівнювання: можливість утримувати паралельну вісь прямокутною. У таких системах з механічним приводом, як гвинт, зубчаста зубчаста рейка, ремінь і ланцюг, головною проблемою є захист механічної системи від зміщення або допусків набору. У системах з прямим приводом виникає додаткова проблема синусоїдальної помилки через помилки встановлення та відхилення в лінійних двигунах.

Найпоширенішою практикою подолання цих проблем є керування та керування кожною стороною паралельної системи незалежно, але синхронізуйте їх за допомогою електроніки. Вартість такої системи є високою, оскільки вона потребує вдвічі більшої кількості приводу та електроніки визначення положення, ніж одноосьова система. Він також додає помилки синхронізації та відстеження, які можуть погіршити продуктивність системи.

Те, що дозволяє паралельно з'єднувати двигуни з лінійним валом, - це високочутливий двигун. Динамічний рух, створюваний будь-якими двома ідентичними двигунами з лінійним валом, є однаковим, якщо подається однаковий керуючий сигнал.

Як і у всіх системах паралельного приводу, двигуни з лінійним валом повинні фізично з’єднуватися з механізмом, який дозволяє осі рухатися лише з одним ступенем свободи. Завдяки цьому двигуни з паралельним лінійним валом діють як єдине ціле, що дозволяє працювати з одним кодером і одним сервоприводом. І, оскільки правильно встановлений двигун з лінійним валом працює безконтактно, він не може вводити жодних механічних зв’язків у систему.

Ці твердження вірні для будь-якого безконтактного лінійного двигуна. Двигуни з лінійним валом відрізняються від інших безконтактних лінійних двигунів кількома аспектами, які дозволяють їм добре працювати в паралельному застосуванні.

Конструкція двигуна з лінійним валом розміщує постійний магніт у центрі електромагнітного поля, що робить повітряний зазор некритичним. Котушка повністю оточує магніт, тому сумарним ефектом магнітного поля є сила. Це фактично усуває будь-яку зміну сили, спричинену різницею повітряного зазору, або через зміщення, або через різницю механічної обробки, що спрощує вирівнювання та встановлення двигуна.

Однак синусова помилка — основна проблема — може спричинити різницю сил у будь-якому безконтактному лінійному двигуні.

Лінійні двигуни, як і двигуни з лінійним валом, визначаються як синхронні двигуни. По суті, струм подається на котушку, щоб утворити електромагніт, який синхронізується з магнітним полем постійних магнітів у магнітній доріжці. Сила в лінійному двигуні створюється від відносної сили цих магнітних полів і кута їх навмисного зміщення.

У системі паралельного приводу всі котушки та магнітні доріжки стають єдиним двигуном, коли всі їхні магнітні поля ідеально вирівняні. Однак будь-яке зміщення котушок або магнітних доріжок призведе до зсуву магнітних полів, створюючи різні сили в кожному двигуні. Ця різниця сил може, у свою чергу, зв’язати систему. Отже, синусова похибка — це різниця в силах, спричинених зміщенням котушок або магнітних доріжок.

Синусну похибку можна обчислити за таким рівнянням:

F_диф=F_ген× гріх(2πD_диф/MP_пп)

деF_диф= різниця сил між двома котушками,F_ген= створена сила,D_диф= довжина зміщення, іMP_пп= магнітний крок з півночі на північ.

Більшість лінійних двигунів на ринку розроблено з магнітним кроком з півночі на північ у діапазоні від 25 до 60 мм під прикриттям спроб зменшити втрати ІЧ та електричну постійну часу. Наприклад, зміщення всього на 1 мм у лінійного двигуна з 30-ммппкрок призведе до втрати потужності приблизно на 21%.

Двигун із лінійним валом компенсує цю втрату, використовуючи набагато довший магнітний крок з півночі на північ, що зменшує вплив синусоїдальної помилки, спричиненої випадковим зміщенням. Те саме зміщення на 1 мм у двигуні з лінійним валом із кроком nn 90 мм спричинить лише 7% втрати потужності.

Системи паралельного приводу
Справді точне позиціонування можливе лише для високо- та надвисокоточних одноосьових роботів, коли зворотний зв’язок знаходиться безпосередньо в центрі маси робочої точки. Генерація сили від двигуна також повинна зосереджуватися прямо в центрі маси робочої точки. Однак, як правило, неможливо розташувати двигун і зворотний зв’язок в одному місці!

Розміщення датчика в центрі мас і використання двигунів з паралельними лінійними валами, розташованих на однаковій відстані від центру мас, забезпечує бажаний зворотний зв’язок і генерування сили в центрі мас. Це неможливо для інших типів систем паралельного приводу, які потребують двох наборів кодерів і сервоприводів для створення такого типу паралельного приводу.

Один привід/один кодер найкраще працює в надвисокоточних системах і дає величезну перевагу розробникам портальних систем. У минулому системи могли мати два різних двигуни, що приводили в рух окремі кулькові гвинти за допомогою двох різних контролерів, які були електронно з’єднані, або навіть два лінійних двигуни з двома кодерами, електронно з’єднаними з двома приводами. Тепер однакові дії можуть відбуватися від двох двигунів з лінійним валом, одного кодера та одного підсилювача/драйвера, якщо жорсткість системи достатньо висока.

Це також є перевагою для додатків, які потребують надзвичайно великої кількості сили. Можна з’єднати будь-яку кількість двигунів з лінійним валом паралельно, додаючи таким чином їх сили.