Al evaluar la precisión de un sistema de movimiento lineal, el foco suele estar en la precisión de posicionamiento y la repetibilidad del mecanismo de accionamiento. Sin embargo, existen muchos factores que contribuyen a la precisión (o imprecisión) de un sistema lineal, incluidos los errores lineales, los errores angulares y los errores de Abbé. De estos tres tipos, los errores de Abbé son probablemente los más difíciles de medir, cuantificar y prevenir, pero pueden ser la causa más importante de resultados indeseables en aplicaciones de mecanizado, medición y posicionamiento de alta precisión.

Los errores de Abbé se originan como errores angulares: estos errores se producen por la combinación de errores angulares en el sistema de movimiento y la diferencia entre el punto de interés (para el mecanizado o el transporte de carga) y el origen del error, como el husillo o la guía del eje lineal. Los errores angulares (comúnmente denominados balanceo, cabeceo y guiñada) son movimientos no deseados debidos a la rotación de un sistema lineal alrededor de sus tres ejes.

Si un sistema se mueve horizontalmente a lo largo del eje X, como se muestra a continuación, el cabeceo se define como la rotación alrededor del eje Y, la guiñada como la rotación alrededor del eje Z y el balanceo como la rotación alrededor del eje X.

Los errores de balanceo, cabeceo y guiñada suelen deberse a imprecisiones en el sistema de guiado, pero las superficies y los métodos de montaje también pueden generar errores angulares. Por ejemplo, las superficies de montaje que no están mecanizadas con precisión, los componentes que no están suficientemente sujetos o incluso las variaciones en la dilatación térmica entre el sistema y su superficie de montaje pueden contribuir a errores angulares mayores que los inherentes a las propias guías lineales.

Cabe destacar que los rodamientos lineales de rodillos cruzados son particularmente sensibles a los errores de montaje. Su rigidez y precisión los hacen menos tolerantes a las imprecisiones de montaje que otras opciones. Por ello, muchos fabricantes de rodamientos lineales recomiendan montar las variantes de rodillos cruzados únicamente sobre superficies rectificadas que no presenten deflexiones superiores a unos pocos micrómetros.

Los errores de Abbé son especialmente problemáticos porque amplifican lo que, en la mayoría de los casos, son errores angulares muy pequeños, aumentando su magnitud a medida que aumenta la distancia desde el componente que causa el error (llamado desplazamiento de Abbé).

En el caso de cargas en voladizo, cuanto más alejada esté la carga de la fuente del error angular, mayor será el error de Abbé. La causa del error angular suele ser la guía o un punto de la superficie de montaje. Además, los errores de Abbé en configuraciones multieje son aún más complejos, ya que se ven agravados por la presencia de errores angulares en cada eje.

Los mejores métodos para minimizar los errores de Abbé consisten en utilizar guías de alta precisión y asegurar que las superficies de montaje estén suficientemente mecanizadas, de modo que no introduzcan imprecisiones adicionales en el sistema. Reducir el desplazamiento de Abbé acercando la carga lo máximo posible al centro del sistema también minimizará dichos errores.

Los errores de Abbé se miden con mayor precisión mediante un interferómetro láser u otro dispositivo óptico completamente independiente del sistema. Sin embargo, los interferómetros láser no son prácticos para la mayoría de las configuraciones, por lo que se utilizan codificadores lineales en muchas aplicaciones donde el error de Abbé es un factor importante. En este caso, las mediciones más precisas del error de Abbé se obtienen cuando el cabezal de lectura del codificador se monta en el punto de interés, como la herramienta o la carga.

Las mesas XY son menos propensas a los errores de Abbé que otros tipos de sistemas multieje, como los robots cartesianos. Esto se debe principalmente a que minimizan el recorrido en voladizo y, por lo general, operan con la carga ubicada en el centro del carro del eje Y.

En un mundo ideal, un sistema de movimiento lineal exhibiría un movimiento perfectamente plano y recto, alcanzando la posición deseada sin ningún error en cada ocasión. Sin embargo, incluso las guías y accionamientos lineales de mayor precisión (tornillos, cremalleras y piñones, correas, motores lineales) presentan ciertos errores debido a las tolerancias de mecanizado, la manipulación, el montaje e incluso la forma en que se aplican.

En los sistemas de movimiento lineal se presentan tres tipos de errores: lineales, angulares y planares. Cada tipo tiene un efecto diferente en el sistema y la aplicación. Para evitar pagar por componentes de alta precisión innecesarios o terminar con un sistema que no cumpla con los requisitos de la aplicación, es importante comprender las diferencias entre estos tres tipos de errores de movimiento lineal y sus causas.

Errores lineales en sistemas lineales: Los errores lineales incluyen la precisión y la repetibilidad del posicionamiento. Estos errores a veces se denominan errores de posicionamiento porque especifican la capacidad del sistema para alcanzar la posición deseada. En el contexto de los sistemas lineales, el término "precisión" generalmente se refiere a la precisión del posicionamiento, que es la desviación entre la posición objetivo y la posición alcanzada por el sistema. La repetibilidad se refiere a la capacidad de un sistema para regresar a la misma posición en múltiples intentos. El principal factor que contribuye a los errores lineales es el mecanismo de accionamiento (por ejemplo, husillo, cremallera y piñón o motor lineal), pero el ajuste del sistema también puede afectar su capacidad para alcanzar la posición objetivo con precisión y repetibilidad.

Errores angulares en sistemas lineales

Como se mencionó anteriormente, los errores angulares son aquellos en los que el punto de interés gira alrededor de un eje. Estos se conocen comúnmente como errores de balanceo, cabeceo y guiñada, que indican la rotación alrededor de los ejes X, Y o Z, respectivamente. Si el punto de interés es el centro de la mesa o corredera, los errores angulares pueden no tener un efecto significativo en la aplicación. Sin embargo, cuando el punto de interés se encuentra a cierta distancia de la mesa o corredera, los errores de Abbé, que son errores angulares amplificados por la distancia, pueden producir resultados indeseables, especialmente en aplicaciones de mecanizado, medición y ensamblaje. Las principales causas de los errores angulares, y por extensión, de los errores de Abbé, son las imprecisiones en las guías lineales y las superficies de montaje mal mecanizadas.

Errores planares en sistemas lineales

Los errores planares —a menudo denominados problemas de rectitud y planitud— se producen durante el desplazamiento del sistema, pero en lugar de rotaciones alrededor de un eje, son desviaciones de un plano de referencia ideal y recto. La rectitud define la amplitud del movimiento a lo largo del eje Y mientras el sistema se desplaza a lo largo del eje X. De forma similar, la planitud define la amplitud del movimiento a lo largo del eje Z mientras el sistema se desplaza a lo largo del eje X.

Cabe señalar que el punto de referencia es el eje de desplazamiento (normalmente el eje X), por lo que solo existen dos tipos de errores planares, relacionados con el movimiento a lo largo de los dos ejes restantes.

Los errores planares son perjudiciales para aplicaciones como la dosificación, el mecanizado o la medición, donde el comportamiento del sistema durante el movimiento es fundamental. En sistemas multieje, los errores planares en un eje afectan al eje (o ejes) adyacentes, especialmente cuando los ejes están apilados, como en las mesas XY, las mesas planares y algunos sistemas cartesianos.