Выбор компонентов и конструкция оборудования влияют на точность и воспроизводимость системы.

Прежде чем ответить на этот вопрос, давайте определим понятия точности и воспроизводимости для линейных систем.

【Точность】

При линейном перемещении можно выделить две основные категории точности: точность позиционирования и точность перемещения. Точность позиционирования определяет разницу между целевым положением системы и фактическим положением, которого она достигла. Точность перемещения определяет ошибки, возникающие во время движения – другими словами, движется ли система по прямой линии, или же она перемещается вверх-вниз или из стороны в сторону?

Точность указывается относительно «истинного» или принятого значения или эталона. Для точности позиционирования эталонным значением является целевое положение. Для точности перемещения эталонным значением является определенная плоскость движения как в вертикальном направлении (т.е. плоскость движения), так и в горизонтальном направлении (т.е. прямолинейность движения). Следует отметить, что точность связана с тем, насколько близко достигается целевое положение при приближении с любой стороны.

【Повторяемость】

Повторяемость определяет, насколько точно система возвращается к одной и той же позиции при многократных попытках. Повторяемость может быть задана как однонаправленная, что означает, что спецификация действительна, когда к позиции приближаются с одного и того же направления, или двунаправленная, что означает, что спецификация действительна, когда к позиции приближаются с любого направления.

Вопрос: «Я разрабатываю новую систему линейного перемещения. Следует ли мне проектировать её с учётом высокой точности или повторяемости? Или и того, и другого?»

Линейные системы состоят из четырех основных компонентов: основания или монтажной конструкции, линейных направляющих (или направляющих), приводного механизма и двигателя, — и каждый из них играет определенную роль в точности или повторяемости системы. Вторичные компоненты, такие как муфты, соединители, монтажные пластины, датчики и устройства обратной связи, также влияют на производительность системы. И даже факторы, которые трудно контролировать, такие как колебания температуры и вибрации оборудования, влияют на точность и повторяемость системы.

При стремлении к максимальной точности позиционирования основное внимание следует уделять приводному механизму. Шариковые винты, как правило, считаются лучшим выбором для обеспечения высокой точности позиционирования, которая определяется их классификацией погрешности хода или допусков. Однако ходовые винты с предварительно натянутыми гайками и высокоточные реечные системы также способны обеспечить высокую точность позиционирования. Изгиб и вибрация системы могут ухудшить точность позиционирования, поэтому жесткость монтажной конструкции, линейных направляющих и соединений между компонентами также важна для систем, требующих высокой точности позиционирования.

В отличие от этого, точность перемещения системы почти полностью зависит от конструкции крепления и системы линейных направляющих. Большинство рециркуляционных линейных направляющих классифицируются по классу точности, который определяет максимальные отклонения по высоте, параллельности и прямолинейности во время перемещения. Но точность линейной направляющей зависит только от поверхности, к которой она крепится, поэтому конструкция крепления является важным фактором. Крепление «прецизионной» линейной направляющей к необработанному основанию или алюминиевому профилю сводит на нет точность перемещения направляющей.

Повторяемость линейной системы определяется в первую очередь механизмом привода – то есть точностью шага винта, отклонением шага зубьев и максимальным растяжением ремня, или люфтом в реечной передаче. Лучший способ улучшить повторяемость – устранить зазор в механизме привода. Шариковые винты часто проектируются с предварительной нагрузкой для устранения люфта, и многие конструкции ходовых винтов также обеспечивают нулевой люфт. В реечных системах люфт между зубьями зубчатой ​​рейки и шестерни по своей природе присутствует, но конструкции с двойной и разрезной шестернями устраняют этот люфт.

Если система подвергается значительным колебаниям температуры, расширение и сжатие компонентов из-за тепловых воздействий также могут снизить повторяемость системы. В отличие от точности позиционирования или перемещения, повторяемость системы нельзя улучшить с помощью обратной связи и управления. Единственный способ улучшить повторяемость линейной системы — использовать привод с более высокой повторяемостью.

Вопрос о том, чему больше следует уделять внимания — точности или повторяемости — дизайнеру или инженеру, зависит от типа применения. В задачах позиционирования, таких как захват и перемещение или сборка, точность и повторяемость позиционирования часто являются наиболее важными факторами. Но в таких задачах, как дозирование, резка или сварка, где однородность и точность процесса во время перемещения имеют решающее значение, точность перемещения должна быть первостепенным приоритетом.