La scelta dei componenti e la progettazione della macchina influiscono sulla precisione e sulla ripetibilità del sistema.

Prima di rispondere a questa domanda, definiamo l'accuratezza e la ripetibilità per i sistemi lineari.

【Precisione】

Nel movimento lineare, esistono generalmente due categorie di precisione: precisione di posizionamento e precisione di traslazione. La precisione di posizionamento specifica la differenza tra la posizione target del sistema e la posizione effettivamente raggiunta. La precisione di traslazione specifica gli errori che si verificano durante il movimento: in altre parole, il sistema si muove in linea retta o si sposta verticalmente o orizzontalmente durante il tragitto?

L'accuratezza viene espressa in relazione a un valore o riferimento "vero" o accettato. Per l'accuratezza di posizionamento, il valore di riferimento è la posizione target. Per l'accuratezza di traslazione, il valore di riferimento è un piano di movimento definito sia in direzione verticale (ovvero la planarità della traslazione) sia in direzione orizzontale (ovvero la rettilineità della traslazione). Si noti che l'accuratezza si riferisce a quanto ci si avvicina alla posizione target, indipendentemente dalla direzione di avvicinamento.

【Ripetibilità】

La ripetibilità definisce quanto un sistema ritorni alla stessa posizione dopo più tentativi. La ripetibilità può essere specificata come unidirezionale, il che significa che la specifica è valida quando la posizione viene raggiunta dalla stessa direzione, oppure bidirezionale, il che significa che la specifica è valida quando la posizione viene raggiunta da entrambe le direzioni.

Domanda: "Sto progettando un nuovo sistema di movimento lineare. Dovrei progettarlo per un'elevata precisione o per la ripetibilità? O per entrambe?"

I sistemi lineari sono costituiti da quattro componenti di base: la struttura di base o di montaggio, la guida lineare (o le guide), il meccanismo di azionamento e il motore. Ognuno di questi componenti svolge un ruolo nell'accuratezza o nella ripetibilità del sistema. Anche i componenti secondari, come giunti, connettori, piastre di montaggio, sensori e dispositivi di feedback, influenzano le prestazioni del sistema. Persino fattori non facilmente controllabili, come le fluttuazioni di temperatura e le vibrazioni della macchina, incidono sulle specifiche di accuratezza e ripetibilità del sistema.

Quando si lavora per massimizzare la precisione di posizionamento, il meccanismo di azionamento dovrebbe essere in genere l'area di interesse. Le viti a ricircolo di sfere sono generalmente riconosciute come la scelta migliore per un'elevata precisione di posizionamento, specificata dalla loro classificazione dell'errore di passo, o grado di tolleranza. Tuttavia, anche le viti a ricircolo di sfere con dadi precaricati e i sistemi a cremagliera e pignone di alta precisione sono in grado di fornire un'elevata precisione di posizionamento. La flessione e la vibrazione del sistema possono compromettere la precisione di posizionamento, quindi anche la rigidità della struttura di montaggio, della guida lineare e dei collegamenti tra i componenti è importante per i sistemi che richiedono un'elevata precisione di posizionamento.

Al contrario, la precisione di traslazione di un sistema dipende quasi interamente dalla struttura di montaggio e dal sistema di guida lineare. La maggior parte delle guide lineari a ricircolo è specificata in base alla classe di precisione, che definisce le deviazioni massime in altezza, parallelismo e rettilineità durante la traslazione. Tuttavia, la "precisione" di una guida lineare dipende dalla superficie su cui è montata, pertanto la struttura di montaggio è un fattore importante. Montare una guida lineare di "precisione" su una base non lavorata o su un profilo di alluminio compromette le prestazioni di precisione di traslazione della guida.

La ripetibilità di un sistema lineare è determinata principalmente dal meccanismo di azionamento, ovvero dalla precisione dell'avanzamento di una vite, dalla deviazione del passo dei denti e dall'allungamento massimo di una cinghia, o dal gioco in un sistema a cremagliera e pignone. Il modo migliore per migliorare la ripetibilità è eliminare il gioco, o tolleranza, nel meccanismo di azionamento. Le viti a ricircolo di sfere sono spesso specificate con precarico per eliminare il gioco, e molti progetti di viti a ricircolo di sfere offrono anche un gioco nullo. I sistemi a cremagliera e pignone presentano intrinsecamente un gioco tra la cremagliera e i denti del pignone, ma i progetti a doppio pignone e a pignone scomponibile eliminano questo gioco.

Se il sistema subisce significative fluttuazioni di temperatura, l'espansione e la contrazione dei componenti dovute agli effetti termici possono ridurre la ripetibilità del sistema. A differenza della precisione di posizionamento o di traslazione, la ripetibilità di un sistema non può essere migliorata tramite feedback e controllo. L'unico modo per migliorare la ripetibilità di un sistema lineare è utilizzare un azionamento con una ripetibilità superiore.

Se un progettista o un ingegnere debba preoccuparsi maggiormente della precisione o della ripetibilità dipende dal tipo di applicazione. Nelle applicazioni di posizionamento, come il prelievo e il posizionamento o l'assemblaggio, la precisione e la ripetibilità del posizionamento sono spesso i fattori più critici. Ma in applicazioni come l'erogazione, il taglio o la saldatura, dove l'uniformità e la precisione del processo durante lo spostamento sono fondamentali, la precisione dello spostamento dovrebbe essere l'obiettivo primario.