コンポーネントの選択と機械の設計は、システムの精度と再現性に影響します。

この質問に答える前に、線形システムの精度と再現性を定義しましょう。

【正確さ】

直線運動では、一般に位置決め精度と移動精度という 2 つの精度カテゴリがあります。位置決め精度は、システムの目標位置と実際に到達した位置との差を指定します。移動精度は、移動中に発生する誤差を指定します。つまり、システムは直線的に移動しますか、それとも移動中に上下または左右に移動しますか?

精度は、「真の」または受け入れられた値または基準に関連して与えられます。位置決め精度は目標位置を基準値とします。移動精度の場合、基準値は垂直方向 (移動の平坦度) と水平方向 (移動の真直度) の両方で定義された運動平面です。精度は、どちらの方向からアプローチした場合でも、ターゲット位置にどれだけ近づくかに関係することに注意してください。

【再現性】

再現性は、システムが複数回の試行にわたってどれだけ正確に同じ位置に戻るかを定義します。再現性は、一方向 (位置に同じ方向からアプローチした場合に仕様が有効であることを意味します) または双方向 (位置にどちらかの方向からアプローチした場合に仕様が有効であることを意味します) として指定できます。

質問: 「新しい直線運動システムを設計しています。高精度または再現性を重視して設計する必要がありますか?それとも両方？」

リニア システムは、ベースまたは取り付け構造、リニア ガイド (複数のガイド)、駆動機構、およびモーターという 4 つの基本コンポーネントで構成されており、これらのそれぞれがシステムの精度や再現性において何らかの役割を果たします。カップリング、コネクタ、取り付けプレート、センサー、フィードバック デバイスなどの二次コンポーネントもシステムのパフォーマンスに影響を与えます。また、温度変動や機械の振動など、制御が難しい要因でさえ、システムの精度や再現性の仕様に影響を与えます。

位置決め精度を最大化するために作業する場合、通常は駆動機構に焦点を当てる必要があります。ボールねじは一般に、リード誤差または公差等級の分類によって指定される高い位置決め精度を実現するための最良の選択肢として認識されています。ただし、プリロードされたナットを備えた親ネジや高精度のラックアンドピニオン システムも、高い位置決め精度を提供できます。システムの屈曲や振動は位置決め精度を低下させる可能性があるため、高い位置決め精度が必要なシステムでは、取り付け構造、リニアガイド、およびコンポーネント間の接続の剛性も重要です。

対照的に、システムの移動精度はほぼ完全に取り付け構造とリニアガイドシステムに依存します。ほとんどの再循環リニアガイドは、移動中の高さ、平行度、真直度の最大偏差を定義する精度クラスによって指定されます。ただし、リニアガイドの「精度」は取り付け面の精度に依存するため、取り付け構造が重要な要素となります。 「精密」精度リニアガイドを未加工のベースまたはアルミニウム押し出し材に取り付けると、ガイドの移動精度性能が損なわれます。

リニア システムの再現性は、主に駆動機構、つまりネジのリード精度、ベルトの歯ピッチの偏差と最大伸び、またはラック アンド ピニオン システムのバックラッシュによって決まります。再現性を向上させる最善の方法は、駆動機構の遊び、つまりクリアランスを取り除くことです。ボールねじはバックラッシュを排除するために予圧が指定されることが多く、親ねじの設計もバックラッシュゼロを実現するものが多くあります。ラックアンドピニオン システムには本質的にギア ラックとピニオンの歯の間にバックラッシュがありますが、デュアル ピニオンおよびスプリット ピニオンの設計ではこのバックラッシュが除去されます。

システムに大きな温度変動がある場合、熱の影響によるコンポーネントの膨張と収縮により、システムの再現性が低下する可能性があります。位置決めや移動の精度とは異なり、システムの再現性はフィードバックや制御によって改善することはできません。リニア システムの再現性を向上させる唯一の方法は、より高い再現性を持つドライブを使用することです。

設計者とエンジニアが精度と再現性のどちらを重視すべきかは、アプリケーションの種類によって異なります。ピック アンド プレイスや組み立てなどの位置決めアプリケーションでは、多くの場合、位置精度と再現性が最も重要な要素となります。しかし、移動中のプロセスの均一性と精度が重要であるディスペンス、切断、溶接などのアプリケーションでは、移動精度が主な焦点となる必要があります。