La selección de componentes y el diseño de la máquina afectan la precisión del sistema y la repetibilidad.

Antes de responder a esta pregunta, definamos la precisión y la repetibilidad para los sistemas lineales.

【Exactitud】

En movimiento lineal, hay dos categorías generalmente de precisión: precisión de posicionamiento y precisión de viaje. La precisión de posicionamiento especifica la diferencia entre la posición objetivo del sistema y la posición real que alcanzó. La precisión del viaje especifica errores que ocurren durante el movimiento: en otras palabras, ¿viaja el sistema en línea recta, o se mueve hacia arriba y hacia abajo o de lado a lado a medida que viaja?

La precisión se da en relación con un valor o referencia "verdadero" o aceptado. Para la precisión del posicionamiento, el valor de referencia es la posición objetivo. Para la precisión del viaje, el valor de referencia es un plano de movimiento definido tanto en la dirección vertical (también conocida como la planitud del viaje) como en la dirección horizontal (también conocida como la rectitud del viaje). Tenga en cuenta que la precisión se relaciona con cuán cerca se alcanza la posición objetivo al acercarse desde cualquier dirección.

【Repetibilidad】

La repetibilidad define qué tan estrechamente un sistema vuelve a la misma posición en múltiples intentos. La repetibilidad se puede especificar como unidireccional, lo que significa que la especificación es válida cuando la posición se aborda desde la misma dirección, o bidireccional, lo que significa que la especificación es válida cuando la posición se aborda desde cualquier dirección.

Pregunta: "Estoy diseñando un nuevo sistema de movimiento lineal. ¿Debería diseñarlo para alta precisión o repetibilidad? ¿O ambos?"

Los sistemas lineales están formados por cuatro componentes básicos: la base o la estructura de montaje, la guía lineal (o guías), el mecanismo de accionamiento y el motor, y cada uno de estos juega algún papel en la precisión o repetibilidad del sistema. Los componentes secundarios, como acoplamientos, conectores, placas de montaje, sensores y dispositivos de retroalimentación, también influyen en el rendimiento del sistema. E incluso los factores que no se controlan fácilmente, como las fluctuaciones de temperatura y las vibraciones de las máquinas, afectan la precisión de un sistema y las especificaciones de repetibilidad.

Cuando se trabaja para maximizar la precisión del posicionamiento, el mecanismo de accionamiento generalmente debe ser el área de enfoque. Los tornillos de bola generalmente se reconocen como la mejor opción para una alta precisión de posicionamiento, que se especifica por su error de plomo o clasificaciones de grado de tolerancia. Pero los tornillos de plomo con tuercas precargadas y sistemas de bastidores de alta precisión y piñones también son capaces de proporcionar altas precisiones de posicionamiento. La flexión y la vibración del sistema pueden degradar la precisión del posicionamiento, por lo que la rigidez de la estructura de montaje, la guía lineal y las conexiones entre componentes también es importante para los sistemas que requieren una alta precisión de posicionamiento.

En contraste, la precisión de viaje de un sistema depende casi por completo de la estructura de montaje y el sistema de guía lineal. La mayoría de las guías lineales de recirculación se especifican mediante la clase de precisión, que define las desviaciones máximas en altura, paralelismo y rectitud durante el viaje. Pero una guía lineal es solo tan "precisa" como la superficie a la que está montada, por lo que la estructura de montaje es un factor importante. Montaje de una guía lineal de "precisión" de precisión para una base no maquinada o una extrusión de aluminio niega el rendimiento de precisión de viaje de la guía.

La repetibilidad de un sistema lineal está determinada principalmente por el mecanismo de accionamiento, es decir, la precisión del plomo de un tornillo, la desviación del tono del diente y el estiramiento máximo de una correa, o la reacción en una rejilla y un sistema de piñón. La mejor manera de mejorar la repetibilidad es eliminar el juego o el espacio libre en el mecanismo de accionamiento. Los tornillos de bola a menudo se especifican con precarga para eliminar la reacción violenta, y muchos diseños de tornillos de plomo también ofrecen reacción de cero reacción. Los sistemas de estanterías y piñones inherentemente tienen una reacción entre la rejilla de engranajes y los dientes de piñón, pero los diseños de doble piñón y piñón dividido eliminan esta reacción violenta.

Si el sistema experimenta fluctuaciones de temperatura significativas, la expansión y la contracción de los componentes debido a los efectos térmicos también puede reducir la repetibilidad de un sistema. A diferencia del posicionamiento o la precisión de los viajes, la repetibilidad de un sistema no puede mejorarse a través de la retroalimentación y el control. La única forma de mejorar la repetibilidad de un sistema lineal es usar una unidad que tenga una mayor repetibilidad.

Si un diseñador o ingeniero debe estar más preocupado por la precisión o la repetibilidad depende del tipo de aplicación. En las aplicaciones de posicionamiento, como la selección y el lugar o el ensamblaje, la precisión posicional y la repetibilidad son a menudo los factores más críticos. Pero en aplicaciones como dispensación, corte o soldadura, donde la uniformidad y la precisión del proceso durante el viaje es crítica, la precisión del viaje debería ser el enfoque principal.