يظن معظم الناس أن أنظمة الدفع المتوازي تقتصر على تلك الموجودة في الروبوتات الكارتيزية/الجسرية. لكن يمكن النظر إلى هذه الأنظمة أيضاً على أنها محركان خطيان أو أكثر يعملان بالتوازي من وحدة تحكم واحدة. يشمل هذا التعريف الروبوتات الكارتيزية/الجسرية، بالإضافة إلى مجالات رئيسية أخرى للتحكم في الحركة، مثل الروبوتات أحادية المحور عالية الدقة وفائقة الدقة، والتي تتميز بدقة تحديد المواقع ووضوحها في نطاق النانومتر الفرعي إلى البيكومتر العالي. تدخل هذه الأنظمة في مجالات مثل البصريات والمجاهر، وتصنيع أشباه الموصلات، وأدوات الآلات، والمشغلات عالية القوة، ومعدات اختبار المواد، وعمليات الالتقاط والوضع، وعمليات التجميع، وأدوات آلات المناولة، ولحام القوس الكهربائي. باختصار، توجد تطبيقات لهذه الأنظمة في كل من عالم الميكرون وعالم ما دون الميكرون.

مشاكل محركات الأقراص المتوازية
تكمن المشكلة الرئيسية في جميع أنظمة الدفع المتوازي في المحاذاة المتعامدة، أي القدرة على الحفاظ على استقامة المحاور المتوازية. في الأنظمة الميكانيكية مثل البرغي، والترس المسنن، والحزام، والسلسلة، تكمن المشكلة الأساسية في تقييد النظام الميكانيكي نتيجةً لعدم المحاذاة أو تراكم التفاوتات. أما في أنظمة الدفع المباشر، فتُضاف مشكلة أخرى تتمثل في خطأ الجيب الناتج عن أخطاء التركيب والاختلافات في المحركات الخطية.

تتمثل الطريقة الأكثر شيوعًا للتغلب على هذه المشكلات في تشغيل كل جانب من جوانب النظام المتوازي والتحكم فيه بشكل مستقل، مع مزامنتهما إلكترونيًا. وتكون تكلفة هذا النظام مرتفعة لأنه يحتاج إلى ضعف عدد إلكترونيات التشغيل واستشعار الموضع التي يحتاجها نظام أحادي المحور. كما أنه يُضيف أخطاء في المزامنة والتتبع، مما قد يُؤثر سلبًا على أداء النظام.

إنّ ما يُتيح توصيل المحركات ذات العمود الخطي على التوازي هو المحرك عالي الاستجابة. فالحركة الديناميكية الناتجة عن أي محركين متطابقين من هذا النوع تكون متماثلة عند إعطائهما نفس إشارة التحكم.

كما هو الحال في جميع أنظمة الدفع المتوازية، يجب أن تتصل محركات العمود الخطي فعليًا بآلية تسمح للمحور بحركة ذات درجة حرية واحدة فقط. وهذا يجعل محركات العمود الخطي المتوازية تعمل كوحدة واحدة، مما يسمح بالتشغيل باستخدام مشفر واحد ومحرك مؤازر واحد. ولأن محرك العمود الخطي المثبت بشكل صحيح يعمل دون تلامس، فإنه لا يُسبب أي احتكاك ميكانيكي في النظام.

تنطبق هذه العبارات على أي محرك خطي لا تلامسي. وتختلف محركات العمود الخطي عن المحركات الخطية الأخرى غير التلامسية في عدة جوانب تجعلها تعمل بكفاءة في التطبيقات المتوازية.

يضع تصميم المحرك ذي العمود الخطي المغناطيس الدائم في مركز المجال الكهرومغناطيسي، مما يجعل الفجوة الهوائية غير مؤثرة. يحيط الملف بالمغناطيس تمامًا، وبالتالي فإن التأثير الصافي للمجال المغناطيسي هو قوة. هذا يُلغي عمليًا أي تباين في القوة ناتج عن اختلاف في الفجوة الهوائية، سواءً بسبب عدم المحاذاة أو اختلافات التصنيع، مما يُسهّل محاذاة المحرك وتركيبه.

ومع ذلك، فإن خطأ الجيب - وهو مشكلة رئيسية - يمكن أن يتسبب في اختلافات في القوة في أي محرك خطي بدون تلامس.

تُعرف المحركات الخطية، مثل محركات العمود الخطي، بالمحركات التزامنية. في الواقع، يُطبَّق تيار كهربائي على الملف لتكوين مغناطيس كهربائي يتزامن مع المجال المغناطيسي للمغناطيسات الدائمة في مسار المغناطيس. تتولد القوة في المحرك الخطي من القوة النسبية لهذه المجالات المغناطيسية وزاوية عدم محاذاتها المُتعمَّدة.

في نظام الدفع المتوازي، تُصبح جميع الملفات والمسارات المغناطيسية محركًا واحدًا عندما تكون مجالاتها المغناطيسية متوازية تمامًا. مع ذلك، فإن أي انحراف في محاذاة الملفات أو المسارات المغناطيسية سيؤدي إلى انحراف في المجالات المغناطيسية، مما يُنتج قوى مختلفة في كل محرك. هذا الاختلاف في القوة قد يُعيق عمل النظام. لذا، فإن خطأ الجيب هو الفرق في القوى الناتج عن انحراف محاذاة الملفات أو المسارات المغناطيسية.

يمكن حساب خطأ الجيب باستخدام المعادلة التالية:

F_اختلاف=F_gen× sin(2πD_اختلاف/MP_nn)

أينF_اختلاف= فرق القوة بين الملفين،F_gen= القوة المتولدة،D_اختلاف= طول عدم المحاذاة، وMP_nn= درجة الميل المغناطيسي من الشمال إلى الشمال.

معظم المحركات الخطية المتوفرة في السوق مصممة بمسافة مغناطيسية بين الشمال والشمال تتراوح بين 25 و60 مم، وذلك بهدف تقليل فقد الطاقة الناتج عن المقاومة الداخلية وثابت الزمن الكهربائي. على سبيل المثال، قد يؤدي انحراف بسيط بمقدار 1 مم فقط في محرك خطي بمسافة مغناطيسية 30 مم إلى حدوث خلل.nnسيؤدي تغيير درجة الصوت إلى فقدان الطاقة بنسبة 21% تقريبًا.

يعوّض المحرك ذو العمود الخطي هذا الفقد باستخدام خطوة مغناطيسية أطول بكثير بين الشمال والشمال، مما يقلل من تأثير خطأ الجيب الناتج عن عدم المحاذاة العرضي. فعند حدوث نفس عدم المحاذاة بمقدار 1 مم في محرك ذي عمود خطي بخطوة مغناطيسية 90 مم بين الشمال والشمال، لن ينتج سوى فقد في الطاقة بنسبة 7%.

أنظمة الدفع المتوازي
لا يمكن تحقيق تحديد المواقع بدقة تامة إلا في الروبوتات أحادية المحور عالية الدقة وفائقة الدقة، عندما يكون مصدر التغذية الراجعة متمركزًا مباشرةً في مركز كتلة نقطة العمل. كما يجب أن تتركز قوة المحرك أيضًا في مركز كتلة نقطة العمل. مع ذلك، من المستحيل عادةً وضع المحرك ومصدر التغذية الراجعة في نفس الموقع تمامًا!

يُتيح وضع مُشفِّر في مركز الكتلة واستخدام محركات خطية متوازية بمسافات متساوية من مركز الكتلة الحصول على التغذية الراجعة المطلوبة وتوليد القوة في مركز الكتلة. هذا غير ممكن في أنواع أخرى من أنظمة الدفع المتوازية التي تتطلب مجموعتين من المُشفِّرات ومحركات المؤازرة لإنشاء هذا النوع من الدفع المتوازي.

يُعدّ نظام المحرك/المشفّر الأحادي الأمثل للاستخدامات فائقة الدقة، ويمنح مصممي أنظمة البوابات ميزةً هائلة. في السابق، كانت الأنظمة تعتمد على محركين مختلفين يُشغّلان برغيين كرويين منفصلين باستخدام وحدتي تحكم مختلفتين متصلتين إلكترونيًا، أو حتى محركين خطيين مع مشفّرين متصلين إلكترونيًا بمحركين. أما الآن، فيمكن تنفيذ نفس العمليات بواسطة محركين خطيين، ومشفّر واحد، ومضخم/محرك واحد، شريطة أن تكون صلابة النظام عالية بما يكفي.

يُعدّ هذا الأمر ميزةً أيضاً للتطبيقات التي تتطلب قوىً هائلة. إذ يُمكن توصيل أي عدد من المحركات ذات العمود الخطي على التوازي، وبالتالي جمع قواها معاً.