Lineare, Winkel- und Planarfehler.

In einer idealen Welt würde ein lineares Bewegungssystem eine vollkommen flache, gerade Bewegung zeigen und jedes Mal die beabsichtigte Position ohne Fehler erreichen. Aber selbst die hochpräzisen Linearführungen und Antriebe (Spindeln, Zahnstangen, Riemen, Linearmotoren) weisen aufgrund von Bearbeitungstoleranzen, Handhabung, Montage und sogar der Art ihrer Anwendung einige Fehler auf.

In linearen Bewegungssystemen gibt es drei Arten von Fehlern – lineare Fehler, Winkelfehler und planare Fehler – und jede Art hat unterschiedliche Auswirkungen auf das System und die Anwendung. Um zu vermeiden, dass Sie für hochpräzise Komponenten dort bezahlen, wo sie nicht benötigt werden, oder dass Sie am Ende ein System erhalten, das die Anwendungsanforderungen nicht erfüllt, ist es wichtig, die Unterschiede zwischen diesen drei Arten von Linearbewegungsfehlern und ihre Ursachen zu verstehen.

【Lineare Fehler】

Zu den linearen Fehlern gehören Positionierungsgenauigkeit und Wiederholbarkeit. Diese Fehler werden manchmal als Positionierungsfehler bezeichnet, da sie die Fähigkeit des Systems zum Erreichen der gewünschten Position bestimmen. Im Zusammenhang mit linearen Systemen bezieht sich der Begriff „Genauigkeit“ typischerweise auf die Positionierungsgenauigkeit, also die Abweichung zwischen der Zielposition und der vom System erreichten Position. Unter Wiederholbarkeit versteht man, wie gut ein System über mehrere Versuche hinweg zur gleichen Position zurückkehrt. Die Hauptursache für lineare Fehler ist der Antriebsmechanismus (z. B. Schraube, Zahnstange und Ritzel oder Linearmotor), aber die Abstimmung des Systems kann sich auch auf seine Fähigkeit auswirken, die Zielposition genau und wiederholbar zu erreichen.

【Winkelfehler】

Winkelfehler sind Fehler, bei denen sich der interessierende Punkt um eine Achse dreht. Diese werden typischerweise als Roll-, Nick- und Gierfehler bezeichnet und bezeichnen eine Drehung um die X-, Y- bzw. Z-Achse. Wenn der interessierende Punkt die Mitte des Tisches oder der Folie ist, haben Winkelfehler möglicherweise keinen wesentlichen Einfluss auf die Anwendung. Wenn der interessierende Punkt jedoch weit vom Tisch oder Schlitten entfernt ist, können Abbé-Fehler, bei denen es sich um Winkelfehler handelt, die durch die Entfernung verstärkt werden, zu unerwünschten Ergebnissen führen, insbesondere bei Bearbeitungs-, Mess- und Montageanwendungen. Die Hauptursachen für Winkelfehler und damit auch für Abbé-Fehler sind Ungenauigkeiten in den Linearführungen und schlecht bearbeitete Montageflächen.

【Planare Fehler】

Planare Fehler – oft als „Geradheit“ und „Ebenheit“ bezeichnet – treten während der Bewegung des Systems auf. Planare Fehler sind jedoch keine Drehung um eine Achse, sondern Abweichungen von einer idealen, geraden Referenzebene. Die Geradheit definiert das Ausmaß der Bewegung entlang der Y-Achse, während sich das System entlang der X-Achse bewegt. Ebenso definiert die Ebenheit das Ausmaß der Bewegung entlang der Z-Achse, während sich das System entlang der X-Achse bewegt.

Beachten Sie hier, dass der Bezugspunkt die Bewegungsachse ist (normalerweise die X-Achse), sodass es nur zwei Arten von Planarfehlern gibt, die eine Bewegung entlang der verbleibenden beiden Achsen beinhalten.

Planare Fehler wirken sich nachteilig auf Anwendungen wie Dosieren, Bearbeiten oder Messen aus, bei denen das Verhalten des Systems während der Bewegung von entscheidender Bedeutung ist. In Mehrachsensystemen wirken sich Planarfehler in einer Achse auf die benachbarte Achse (oder Achsen) aus, insbesondere wenn die Achsen „gestapelt“ sind, wie z. B. in XY-Tischen, Planartischen und einigen kartesischen Systemen.