Выбор компонентов и конструкция машины влияют на точность и повторяемость системы.

Прежде чем ответить на этот вопрос, давайте определим точность и повторяемость для линейных систем.

【Точность】

В линейном движении есть две общие категории точности – точность позиционирования и точность перемещения. Точность позиционирования определяет разницу между целевой позицией системы и фактической позицией, которую она достигла. Точность перемещения определяет ошибки, которые возникают во время перемещения – другими словами, перемещается ли система по прямой линии или движется вверх-вниз или из стороны в сторону во время перемещения?

Точность дается относительно «истинного» или принятого значения или ссылки. Для точности позиционирования опорным значением является целевое положение. Для точности перемещения опорным значением является определенная плоскость движения как в вертикальном направлении (т. е. плоскостность перемещения), так и в горизонтальном направлении (т. е. прямолинейность перемещения). Обратите внимание, что точность относится к тому, насколько близко достигается целевое положение при приближении с любого направления.

【Повторяемость】

Повторяемость определяет, насколько близко система возвращается к той же позиции за несколько попыток. Повторяемость может быть указана как однонаправленная, что означает, что спецификация действительна, когда позиция приближается с одного и того же направления, или двунаправленная, что означает, что спецификация действительна, когда позиция приближается с любого направления.

Вопрос: «Я проектирую новую систему линейного перемещения. Должен ли я проектировать ее для высокой точности или повторяемости? Или и того, и другого?»

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

При работе над максимизацией точности позиционирования, приводной механизм, как правило, должен быть областью фокусировки. Шариковые винты, как правило, признаны лучшим выбором для высокой точности позиционирования, которая определяется их классификацией погрешности хода или классом допуска. Но ходовые винты с предварительно нагруженными гайками и высокоточные системы реечной передачи также способны обеспечить высокую точность позиционирования. Изгиб и вибрация системы могут ухудшить точность позиционирования, поэтому жесткость монтажной конструкции, линейной направляющей и соединений между компонентами также важны для систем, требующих высокой точности позиционирования.

Напротив, точность перемещения системы почти полностью зависит от конструкции крепления и системы линейных направляющих. Большинство рециркуляционных линейных направляющих специфицируются по классу точности, который определяет максимальные отклонения по высоте, параллельности и прямолинейности во время перемещения. Но линейная направляющая настолько «точна», насколько «точна» поверхность, на которую она установлена, поэтому конструкция крепления является важным фактором. Монтаж линейной направляющей «прецизионной» точности на необработанное основание или алюминиевый профиль сводит на нет точность перемещения направляющей.

Повторяемость линейной системы определяется в первую очередь приводным механизмом, то есть точностью хода винта, отклонением шага зубьев и максимальным растяжением ремня или люфтом в системе реечной передачи. Лучший способ улучшить повторяемость — устранить люфт или зазор в приводном механизме. Шариковые винты часто указываются с предварительным натягом для устранения люфта, и многие конструкции ходовых винтов также обеспечивают нулевой люфт. Системы реечной передачи изначально имеют люфт между зубьями рейки и шестерни, но конструкции с двойной шестерней и разрезной шестерней устраняют этот люфт.

Если система испытывает значительные колебания температуры, расширение и сжатие компонентов из-за термических эффектов также может снизить повторяемость системы. В отличие от точности позиционирования или перемещения, повторяемость системы не может быть улучшена с помощью обратной связи и управления. Единственный способ улучшить повторяемость линейной системы — использовать привод с более высокой повторяемостью.

Должен ли дизайнер или инженер больше беспокоиться о точности или повторяемости, зависит от типа приложения. В приложениях позиционирования, таких как перекладывание или сборка, точность позиционирования и повторяемость часто являются наиболее важными факторами. Но в приложениях, таких как дозирование, резка или сварка, где однородность и точность процесса во время перемещения имеют решающее значение, точность перемещения должна быть в центре внимания.