Вибір компонентів і конструкція машини впливають на точність і повторюваність системи.

Перш ніж відповісти на це питання, давайте визначимо точність і повторюваність для лінійних систем.

【Точність】

У прямолінійному русі загалом існує дві категорії точності – точність позиціонування та точність руху. Точність позиціонування визначає різницю між цільовим положенням системи та фактичним положенням, яке вона досягла. Точність руху визначає помилки, які виникають під час руху – іншими словами, чи рухається система по прямій лінії, чи рухається вона вгору-вниз чи збоку під час руху?

Точність надається по відношенню до «справжнього» або прийнятного значення або посилання. Для точності позиціонування еталонним значенням є цільове положення. Для точності руху опорним значенням є визначена площина руху як у вертикальному напрямку (він же рівнинність ходу), так і в горизонтальному напрямку (він же прямолінійність ходу). Зауважте, що точність залежить від того, наскільки близько досягається цільове положення під час наближення з будь-якого напрямку.

【Повторюваність】

Повторюваність визначає, наскільки близько система повертається до тієї самої позиції за кілька спроб. Повторюваність може бути визначена як односпрямована, що означає, що специфікація дійсна, коли до позиції наближається з того самого напрямку, або як двонаправлена, що означає, що специфікація дійсна, коли до позиції наближається з будь-якого напрямку.

Запитання: «Я розробляю нову систему лінійного руху. Чи варто розробляти його для високої точності чи повторюваності? Або обидва?»

Лінійні системи складаються з чотирьох основних компонентів: основи або монтажної конструкції, лінійної напрямної (або напрямних), приводного механізму та двигуна, і кожен із них відіграє певну роль у точності чи повторюваності системи. Вторинні компоненти, такі як муфти, з’єднувачі, монтажні пластини, датчики та пристрої зворотного зв’язку, також впливають на продуктивність системи. І навіть фактори, якими нелегко керувати, як-от коливання температури та вібрація машини, впливають на точність і повторюваність системи.

Під час роботи з досягнення максимальної точності позиціонування механізм приводу зазвичай має бути зоною фокусування. Кулькові гвинти, як правило, визнані найкращим вибором для високої точності позиціонування, що визначається їхньою похибкою або класифікацією допуску. Але ходові гвинти з попередньо натягнутими гайками та високоточні системи зубчатої рейки також здатні забезпечити високу точність позиціонування. Вигин і вібрація системи можуть погіршити точність позиціонування, тому жорсткість монтажної конструкції, лінійної напрямної та з’єднань між компонентами також важливі для систем, які потребують високої точності позиціонування.

Навпаки, точність переміщення системи майже повністю залежить від монтажної конструкції та системи лінійних напрямних. Більшість рециркуляційних лінійних напрямних мають клас точності, який визначає максимальні відхилення висоти, паралельності та прямолінійності під час руху. Але лінійна напрямна настільки ж «точна», як і поверхня, до якої вона встановлена, тому монтажна конструкція є важливим фактором. Встановлення лінійної направляючої «прецизійної» точності на необроблену основу або алюмінієву екструзію зводить нанівець точність ходу направляючої.

Повторюваність лінійної системи визначається в першу чергу механізмом приводу, тобто точністю ходу гвинта, відхиленням кроку зубів і максимальним розтягуванням паса або люфтом у зубчатій рейці. Найкращий спосіб покращити повторюваність — усунути люфт або зазор у приводному механізмі. Кулькові гвинти часто вказуються з попереднім натягом для усунення люфту, і багато конструкцій ходових гвинтів також забезпечують нульовий люфт. Системи зубчатої рейки і шестерні за своєю природою мають люфт між зубчастою рейкою та зубцями шестерні, але конструкції подвійної шестерні та роздільної шестерні усувають цей люфт.

Якщо система зазнає значних температурних коливань, розширення та звуження компонентів через термічні ефекти також може знизити повторюваність системи. На відміну від позиціонування або точності руху, повторюваність системи не можна покращити за допомогою зворотного зв’язку та контролю. Єдиний спосіб покращити повторюваність лінійної системи — це використовувати привід із вищою повторюваністю.

Те, чи варто дизайнеру чи інженеру більше піклуватися про точність чи повторюваність, залежить від типу застосування. У програмах позиціонування, таких як вибір і розміщення або складання, точність позиціонування та повторюваність часто є найважливішими факторами. Але в таких сферах застосування, як дозування, різання або зварювання, де рівномірність і точність процесу під час переміщення є критично важливою, точність переміщення має бути головною увагою.