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

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

【Precisione】

Nel movimento lineare, esistono generalmente due categorie di accuratezza: l'accuratezza di posizionamento e l'accuratezza di spostamento. L'accuratezza di posizionamento specifica la differenza tra la posizione target del sistema e la posizione effettiva raggiunta. L'accuratezza di spostamento specifica gli errori che si verificano durante il movimento: in altre parole, il sistema si muove in linea retta o si muove verticalmente o lateralmente durante lo spostamento?

La precisione è espressa in relazione a un valore o riferimento "vero" o accettato. Per la precisione di posizionamento, il valore di riferimento è la posizione target. Per la precisione di spostamento, il valore di riferimento è un piano di movimento definito sia in direzione verticale (ovvero la planarità dello spostamento) che in direzione orizzontale (ovvero la rettilineità dello spostamento). Si noti che la precisione si riferisce alla vicinanza alla posizione target quando ci si avvicina da entrambe le direzioni.

【Ripetibilità】

La ripetibilità definisce la precisione con cui un sistema ritorna alla stessa posizione in più tentativi. La ripetibilità può essere definita unidirezionale, ovvero valida quando la posizione viene raggiunta dalla stessa direzione, o bidirezionale, ovvero valida quando la posizione viene raggiunta da entrambe le direzioni.

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

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

Quando si cerca di massimizzare la precisione di posizionamento, il meccanismo di azionamento dovrebbe essere in genere l'area di interesse. Le viti a sfere sono generalmente riconosciute come la scelta migliore per un'elevata precisione di posizionamento, che è specificata dalla loro classificazione dell'errore di passo, o grado di tolleranza. Tuttavia, anche le viti con madreviti con chiocciole precaricate e sistemi a pignone e cremagliera ad alta precisione sono in grado di fornire elevate precisioni di posizionamento. Flessioni e vibrazioni 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 spostamento 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 lo spostamento. Tuttavia, una guida lineare è "precisa" solo quanto la superficie su cui è montata, quindi la struttura di montaggio è un fattore importante. Montare una guida lineare di precisione "precisa" su una base grezza o su un estruso di alluminio compromette le prestazioni di precisione di spostamento della guida.

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

Se il sistema subisce significative fluttuazioni di temperatura, l'espansione e la contrazione dei componenti dovute agli effetti termici possono anche ridurre la ripetibilità del sistema. A differenza della precisione di posizionamento o di spostamento, 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 più elevata.

Se un progettista o un ingegnere debba prestare maggiore attenzione alla precisione o alla ripetibilità dipende dal tipo di applicazione. Nelle applicazioni di posizionamento, come il pick and place o l'assemblaggio, la precisione di posizionamento e la ripetibilità sono spesso i fattori più critici. Tuttavia, in applicazioni come la distribuzione, il taglio o la saldatura, dove l'uniformità e la precisione del processo durante la corsa sono fondamentali, la precisione della corsa dovrebbe essere l'obiettivo primario.