A seleção de componentes e o projeto da máquina afetam a precisão e a repetibilidade do sistema.

Antes de respondermos a essa pergunta, vamos definir precisão e repetibilidade para sistemas lineares.

【Precisão】

Em movimento linear, existem geralmente duas categorias de precisão: precisão de posicionamento e precisão de deslocamento. A precisão de posicionamento especifica a diferença entre a posição alvo do sistema e a posição real alcançada. A precisão de deslocamento especifica os erros que ocorrem durante o movimento – em outras palavras, o sistema se desloca em linha reta ou se move para cima e para baixo ou para os lados durante o deslocamento?

A precisão é dada em relação a um valor ou referência "verdadeiro" ou aceito. Para precisão de posicionamento, o valor de referência é a posição alvo. Para precisão de deslocamento, o valor de referência é um plano de movimento definido tanto na direção vertical (ou seja, a planicidade do deslocamento) quanto na direção horizontal (ou seja, a retilineidade do deslocamento). Observe que a precisão se refere à proximidade com que a posição alvo é alcançada ao se aproximar de qualquer direção.

【Repetibilidade】

A repetibilidade define a precisão com que um sistema retorna à mesma posição em múltiplas tentativas. A repetibilidade pode ser especificada como unidirecional, o que significa que a especificação é válida quando a posição é abordada a partir da mesma direção, ou bidirecional, o que significa que a especificação é válida quando a posição é abordada a partir de qualquer direção.

Pergunta: "Estou projetando um novo sistema de movimento linear. Devo projetá-lo para alta precisão ou repetibilidade? Ou ambos?"

Os sistemas lineares são compostos por quatro componentes básicos: a base ou estrutura de montagem, a guia linear (ou guias), o mecanismo de acionamento e o motor. Cada um desses componentes desempenha um papel importante na precisão ou repetibilidade do sistema. Componentes secundários, como acoplamentos, conectores, placas de montagem, sensores e dispositivos de feedback, também influenciam o desempenho do sistema. Além disso, fatores que não são facilmente controláveis, como flutuações de temperatura e vibrações da máquina, afetam as especificações de precisão e repetibilidade do sistema.

Ao trabalhar para maximizar a precisão de posicionamento, o mecanismo de acionamento deve ser o foco principal. Os fusos de esferas são geralmente reconhecidos como a melhor opção para alta precisão de posicionamento, especificada pela sua classificação de erro de passo ou grau de tolerância. No entanto, fusos de esferas com porcas pré-tensionadas e sistemas de cremalheira e pinhão de alta precisão também são capazes de proporcionar alta precisão de posicionamento. A flexão e a vibração do sistema podem degradar a precisão de posicionamento; portanto, a rigidez da estrutura de montagem, da guia linear e das conexões entre os componentes também é importante para sistemas que exigem alta precisão de posicionamento.

Em contraste, a precisão de deslocamento de um sistema depende quase inteiramente da estrutura de montagem e do sistema de guia linear. A maioria das guias lineares recirculantes é especificada por classe de precisão, que define os desvios máximos em altura, paralelismo e retilineidade durante o deslocamento. Mas uma guia linear é tão "precisa" quanto a superfície na qual está montada, portanto, a estrutura de montagem é um fator importante. Montar uma guia linear de "precisão" em uma base não usinada ou em uma extrusão de alumínio anula o desempenho de precisão de deslocamento da guia.

A repetibilidade de um sistema linear é determinada principalmente pelo mecanismo de acionamento – ou seja, a precisão do passo de um fuso, o desvio do passo do dente e o alongamento máximo de uma correia, ou a folga em um sistema de cremalheira e pinhão. A melhor maneira de melhorar a repetibilidade é eliminar a folga no mecanismo de acionamento. Fusos de esferas são frequentemente especificados com pré-carga para eliminar a folga, e muitos projetos de fusos de esferas também oferecem folga zero. Sistemas de cremalheira e pinhão inerentemente apresentam folga entre a cremalheira e os dentes do pinhão, mas projetos de pinhão duplo e pinhão dividido eliminam essa folga.

Se o sistema sofrer flutuações significativas de temperatura, a expansão e a contração dos componentes devido aos efeitos térmicos também podem reduzir a repetibilidade do sistema. Ao contrário da precisão de posicionamento ou de deslocamento, a repetibilidade de um sistema não pode ser melhorada por meio de realimentação e controle. A única maneira de melhorar a repetibilidade de um sistema linear é usar um acionamento com maior repetibilidade.

A prioridade dada por um projetista ou engenheiro à precisão ou à repetibilidade depende do tipo de aplicação. Em aplicações de posicionamento, como pegar e colocar ou montagem, a precisão posicional e a repetibilidade são geralmente os fatores mais críticos. Já em aplicações como dispensação, corte ou soldagem, onde a uniformidade e a precisão do processo durante o deslocamento são cruciais, a precisão de deslocamento deve ser o foco principal.