Benötigt mein System eine hohe Genauigkeit oder Wiederholbarkeit (oder beides)?

Die Fahrgenauigkeit definiert Abweichungen

Die Auswahl der Komponenten und das Maschinendesign wirken sich auf die Genauigkeit und Wiederholbarkeit des Systems aus.

Bevor wir diese Frage beantworten, definieren wir Genauigkeit und Wiederholbarkeit für lineare Systeme.

【Richtigkeit】

Bei linearen Bewegungen gibt es im Allgemeinen zwei Kategorien von Genauigkeit - Positionierungsgenauigkeit und Fahrgenauigkeit. Die Positionierungsgenauigkeit gibt die Differenz zwischen der Zielposition des Systems und der tatsächlich erreichten Position an. Die Fahrgenauigkeit gibt Fehler an, die während der Bewegung auftreten. Mit anderen Worten, bewegt sich das System in einer geraden Linie oder bewegt es sich während der Bewegung auf und ab oder von einer Seite zur anderen?

Die Genauigkeit wird in Bezug auf einen „wahren“ oder akzeptierten Wert oder eine Referenz angegeben. Für die Positioniergenauigkeit ist der Referenzwert die Zielposition. Für die Fahrgenauigkeit ist der Referenzwert eine definierte Bewegungsebene sowohl in vertikaler Richtung (auch bekannt als Ebenheit der Bewegung) als auch in horizontaler Richtung (auch bekannt als Geradheit der Bewegung). Beachten Sie, dass sich die Genauigkeit darauf bezieht, wie genau die Zielposition erreicht wird, wenn Sie sich aus beiden Richtungen nähern.

【Wiederholbarkeit】

Die Wiederholbarkeit definiert, wie eng ein System bei mehreren Versuchen an dieselbe Position zurückkehrt. Die Wiederholbarkeit kann entweder als unidirektional angegeben werden, was bedeutet, dass die Spezifikation gültig ist, wenn die Position aus derselben Richtung angefahren wird, oder als bidirektional, was bedeutet, dass die Spezifikation gültig ist, wenn die Position aus beiden Richtungen angefahren wird.

Frage: „Ich entwerfe ein neues lineares Bewegungssystem. Sollte ich es für hohe Genauigkeit oder Wiederholbarkeit entwerfen? Oder beides?"

Lineare Systeme bestehen aus vier Grundkomponenten - der Basis- oder Montagestruktur, der Linearführung (oder den Führungsführungen), dem Antriebsmechanismus und dem Motor - und jede dieser Komponenten spielt eine gewisse Rolle für die Genauigkeit oder Wiederholbarkeit des Systems. Sekundärkomponenten wie Kupplungen, Steckverbinder, Montageplatten, Sensoren und Rückmeldegeräte beeinflussen ebenfalls die Leistung des Systems. Und selbst Faktoren, die nicht einfach zu kontrollieren sind, wie Temperaturschwankungen und Maschinenvibrationen, wirken sich auf die Genauigkeit und Wiederholbarkeit eines Systems aus.

Bei der Maximierung der Positioniergenauigkeit sollte der Antriebsmechanismus normalerweise im Mittelpunkt stehen. Kugelumlaufspindeln gelten allgemein als die beste Wahl für eine hohe Positioniergenauigkeit, die durch ihre Klassifizierung nach Führungsfehlern oder Toleranzgraden angegeben wird. Gewindespindeln mit vorgespannten Muttern und hochpräzisen Zahnstangensystemen können aber auch hohe Positioniergenauigkeiten liefern. Durch Biegen und Vibrieren des Systems kann die Positionierungsgenauigkeit beeinträchtigt werden. Daher ist die Steifigkeit der Montagestruktur, der Linearführung und der Verbindungen zwischen Komponenten auch für Systeme wichtig, die eine hohe Positionierungsgenauigkeit erfordern.

Im Gegensatz dazu hängt die Verfahrgenauigkeit eines Systems fast ausschließlich von der Montagestruktur und dem Linearführungssystem ab. Die meisten linearen Umlaufführungen werden durch die Genauigkeitsklasse spezifiziert, die die maximalen Abweichungen in Höhe, Parallelität und Geradheit während der Fahrt definiert. Eine Linearführung ist jedoch nur so „genau“ wie die Oberfläche, auf der sie montiert ist. Daher ist die Montagestruktur ein wichtiger Faktor. Durch die Montage einer Linearführung mit Präzisionsgenauigkeit an einer unbearbeiteten Basis oder einer Aluminiumprofilierung wird die Fahrgenauigkeitsleistung der Führung beeinträchtigt.

Die Wiederholbarkeit eines linearen Systems wird in erster Linie durch den Antriebsmechanismus bestimmt, dh die Führungsgenauigkeit einer Schraube, die Abweichung der Zahnsteigung und die maximale Dehnung eines Riemens oder das Spiel in einem Zahnstangensystem. Der beste Weg, um die Wiederholbarkeit zu verbessern, besteht darin, das Spiel oder den Abstand im Antriebsmechanismus zu entfernen. Kugelumlaufspindeln werden häufig mit Vorspannung spezifiziert, um Spiel zu vermeiden, und viele Gewindespindelkonstruktionen bieten auch kein Spiel. Zahnstangensysteme haben von Natur aus ein Spiel zwischen der Zahnstange und den Ritzelzähnen, aber Doppelritzel- und geteilte Ritzelkonstruktionen beseitigen dieses Spiel.

Wenn das System erheblichen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist, kann die Ausdehnung und Kontraktion von Komponenten aufgrund thermischer Effekte auch die Wiederholbarkeit eines Systems verringern. Im Gegensatz zur Positionierung oder Fahrgenauigkeit kann die Wiederholbarkeit eines Systems nicht durch Rückmeldung und Steuerung verbessert werden. Die einzige Möglichkeit, die Wiederholbarkeit eines linearen Systems zu verbessern, besteht darin, einen Antrieb mit höherer Wiederholgenauigkeit zu verwenden.

Ob ein Designer oder Ingenieur mehr Wert auf Genauigkeit oder Wiederholbarkeit legen sollte, hängt von der Art der Anwendung ab. Bei Positionierungsanwendungen wie Bestückung oder Montage sind Positionsgenauigkeit und Wiederholbarkeit häufig die kritischsten Faktoren. Bei Anwendungen wie Dosieren, Schneiden oder Schweißen, bei denen die Gleichmäßigkeit und Genauigkeit des Prozesses während der Fahrt von entscheidender Bedeutung ist, sollte die Fahrgenauigkeit im Vordergrund stehen.


Beitragszeit: 28.06.2020