Schlüsselparameter des Linearbewegungssystems

Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, die Leistung linearer Positionierungssysteme wie Kugelumlaufspindeln, Riemen und Zahnstangensystemen zu klassifizieren. Die Terminologie kann jedoch verwirrend sein. Die beiden gebräuchlichsten Begriffe, Genauigkeit und Wiederholbarkeit, werden oft synonym verwendet. Wenn jemand sagt, eine Kugelumlaufspindel sei sehr genau, kann er damit eigentlich ihre Wiederholgenauigkeit meinen. Tatsächlich haben Genauigkeit und Wiederholbarkeit nichts miteinander zu tun. Ein System kann sehr genau, aber nicht sehr wiederholgenau sein, und umgekehrt. Hier ist der Unterschied …

【Genauigkeit】

Die formale Definition von Genauigkeit lautet: „Der Grad, in dem eine Messung, Berechnung oder Spezifikation dem korrekten oder bekannten Wert oder Standard entspricht.“ In Bezug auf ein Linearantriebssystem bedeutet dies, inwieweit die Endposition mit der Sollposition übereinstimmt. Wenn wir also einem Zahnstangensystem eine Bewegung von 535 mm befehlen, wird seine Genauigkeit dadurch bestimmt, wie genau es diese 535 mm erreicht. Doch wie genau ist es? Das hängt von der Toleranz gegenüber Fehlern ab. Erlaubt die Anwendung ein Ergebnis von 535 mm ± 2 mm, gilt der Kugelumlaufspindel als genau, solange sie eine Position zwischen 533 und 537 mm erreicht.

Die Genauigkeit wird vor allem durch mechanische Faktoren wie Spiel, fehlende Torsionssteifigkeit und die Biegung von Komponenten beeinflusst. Auf der elektrischen Seite können sich auch die Bandbreite des Steuerungssystems und die Auflösung des Messsystems (Encoder oder Resolver) auf die Genauigkeit der Antriebsbewegung auswirken, da diese Komponenten für die Steuerung, Erfassung und Korrektur der tatsächlichen Position des Systems verantwortlich sind.

【Wiederholbarkeit】

Wiederholgenauigkeit beschreibt die Fähigkeit eines Antriebsmechanismus, unter identischen Bedingungen mehrfach zur gleichen Position zurückzukehren. Wiederholgenauigkeit kann als unidirektional definiert werden, wobei der Punkt immer aus derselben Richtung angefahren wird, oder als bidirektional, wobei der Punkt aus beiden Richtungen angefahren werden kann. Im Gegensatz zur Genauigkeit, die je nach Anwendungsanforderungen subjektiv ist, ist Wiederholgenauigkeit ein absoluter Wert. Beispielsweise kann eine Kugelumlaufspindel als auf ± 10 Mikrometer wiederholbar beschrieben werden. So wie ein System genau, aber nicht wiederholbar sein kann, kann es auch wiederholbar, aber nicht genau sein. Wenn beispielsweise die angegebene Bewegung 535 mm ± 2 mm beträgt und das System sich über mehrere Versuche hinweg konstant auf 537,5 mm bewegt, ist es wiederholbar, aber nicht genau.

Die Faktoren, die die Wiederholgenauigkeit am meisten beeinflussen, liegen in der Mechanik des Antriebssystems: Spiel in einem Zahnstangensystem oder Steigungsabweichungen von Kugelumlaufspindeln. Die Wiederholgenauigkeit kann auch durch Veränderungen im System beeinträchtigt werden, wie z. B. Ausdehnung oder Kontraktion von Komponenten aufgrund von Temperaturschwankungen. Während die Genauigkeit durch Programmierung im Antriebsverstärker und der Steuerung kompensiert werden kann, ist dies bei der Wiederholgenauigkeit im Allgemeinen nicht möglich.