Lineaarisen liikejärjestelmän tarkkuutta arvioitaessa keskitytään usein käyttömekanismin paikannustarkkuuteen ja toistettavuuteen. Lineaarisen järjestelmän tarkkuuteen (tai epätarkkuuteen) vaikuttaa kuitenkin monia tekijöitä, kuten lineaarivirheet, kulmavirheet ja Abbé-virheet. Näistä kolmesta tyypistä Abbé-virheet ovat luultavasti vaikeimpia mitata, kvantifioida ja estää, mutta ne voivat olla merkittävin ei-toivottujen tulosten aiheuttaja koneistuksessa, mittauksessa ja tarkkoja paikannussovelluksissa.

Abbé-virheet alkavat kulmavirheinä: Abbé-virheet johtuvat liikejärjestelmän kulmavirheistä ja kiinnostuksen kohteen – työkalun tai kuorman siirron – ja virheen alkuperän, kuten lineaariakselin ruuvin tai johteen, välisestä siirtymästä. Kulmavirheet – joita yleisesti kutsutaan vierintä-, nousu- ja kallistusvirheiksi – ovat ei-toivottuja liikkeitä, jotka johtuvat lineaarijärjestelmän pyörimisestä kolmen akselinsa ympäri.

Jos järjestelmä liikkuu vaakasuunnassa X-akselin suuntaisesti, kuten alla on esitetty, nousu määritellään pyörimiseksi Y-akselin ympäri, suuntaus on pyöriminen Z-akselin ympäri ja rullaaminen on pyöriminen X-akselin ympäri.

Vieritys-, kallistus- ja kääntövirheet johtuvat tyypillisesti johdejärjestelmän epätarkkuuksista, mutta myös kiinnityspinnat ja -menetelmät voivat olla kulmavirheiden lähteitä. Esimerkiksi epätarkasti koneistetut kiinnityspinnat, riittämättömästi kiinnitetyt komponentit tai jopa järjestelmän ja sen kiinnityspinnan väliset vaihtelevat lämpölaajenemisnopeudet voivat kaikki vaikuttaa suurempiin kulmavirheisiin kuin itse lineaarijohteissa olevat virheet.

Huomaa, että ristirullaiset lineaarilaakerit ovat erityisen herkkiä asennusvirheille. Niiden jäykkyys ja tarkkuus tekevät niistä vähemmän anteeksiantavia kuin muut asennusvaihtoehdot. Siksi monet lineaarilaakerivalmistajat suosittelevat ristirullaisten muunnelmien asentamista vain hiotuille pinnoille, joiden taipuman odotetaan olevan enintään muutama mikrometri.

Abbé-virheet ovat erityisen ongelmallisia, koska ne vahvistavat useimmissa tapauksissa hyvin pieniä kulmavirheitä, joiden suuruus kasvaa etäisyyden kasvaessa virheen aiheuttavasta komponentista (jota kutsutaan Abbé-offsetiksi).

Yläkuormien tapauksessa Abbé-virhe on sitä suurempi, mitä kauempana kuorma on kulmavirheen syystä. Kulmavirheen syynä on tyypillisesti johde tai jokin piste kiinnityspinnalla. Lisäksi moniakselisten kokoonpanojen Abbé-virheet ovat vieläkin monimutkaisempia, koska niitä pahentaa kunkin akselin kulmavirheiden esiintyminen.

Parhaat menetelmät Abbé-virheiden minimoimiseksi ovat käyttää tarkkoja ohjaimia ja varmistaa, että kiinnityspinnat on koneistettu riittävästi – jotta ne eivät aiheuta lisäepätarkkuuksia järjestelmään. Abbé-siirtymän pienentäminen siirtämällä kuorma mahdollisimman lähelle järjestelmän keskustaa minimoi myös Abbé-virheet.

Abbé-virheet mitataan tarkimmin laserinterferometrillä tai muulla järjestelmästä täysin riippumattomalla optisella laitteella. Laserinterferometrit eivät kuitenkaan ole käytännöllisiä useimmissa kokoonpanoissa, joten lineaarikoodereita käytetään monissa sovelluksissa, joissa Abbé-virhe on huolenaihe. Tässä tapauksessa tarkimmat Abbé-virheen mittaukset saavutetaan, kun kooderin lukupää on asennettu kiinnostuksen kohteeseen, kuten työkaluun tai kuormaan.

XY-pöydät ovat vähemmän alttiita Abbé-virheille kuin muuntyyppiset moniakseliset järjestelmät, kuten karteesiset robotit. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että ne minimoivat ulokevälin liikeradan ja toimivat tyypillisesti kuorman ollessa Y-akselin kelkan keskellä.

Ideaalimaailmassa lineaariliikejärjestelmä liikkuisi täysin tasaisesti ja suoraan ja saavuttaisi halutun aseman ilman virheitä joka kerta. Mutta jopa erittäin tarkat lineaariohjaimet ja käyttölaitteet (ruuvit, hammaspyörät, hihnat, lineaarimoottorit) aiheuttavat joitakin virheitä koneistustoleranssien, käsittelyn, asennuksen ja jopa käyttötavan vuoksi.

Lineaarisen liikkeen järjestelmissä on kolmenlaisia ​​virheitä – lineaarisia virheitä, kulmavirheitä ja tasovirheitä – ja jokaisella tyypillä on erilainen vaikutus järjestelmään ja sovellukseen. Jotta vältytään maksamasta tarkkuuskomponenteista, joita ei tarvita, tai että järjestelmä ei täytä sovelluksen vaatimuksia, on tärkeää ymmärtää näiden kolmen lineaarisen liikkeen virhetyypin väliset erot ja niiden syyt.

Lineaariset virheet lineaarisissa järjestelmissä: Lineaarisiin virheisiin kuuluvat paikannustarkkuus ja toistettavuus. Näitä virheitä kutsutaan joskus paikannusvirheiksi, koska ne määrittävät järjestelmän kyvyn saavuttaa haluttu asema. Lineaaristen järjestelmien yhteydessä termi "tarkkuus" viittaa tyypillisesti paikannustarkkuuteen, joka on kohdeaseman ja järjestelmän saavuttaman aseman välinen poikkeama. Toistettavuus viittaa siihen, kuinka hyvin järjestelmä palaa samaan asentoon useiden yritysten jälkeen. Lineaaristen virheiden pääasiallinen aiheuttaja on käyttömekanismi (esimerkiksi ruuvi, hammastanko ja hammaspyörä tai lineaarimoottori), mutta järjestelmän säätö voi myös vaikuttaa sen kykyyn saavuttaa kohdeasema tarkasti ja toistetusti.

Kulmavirheet lineaarisissa järjestelmissä

Kuten aiemmin mainittiin, kulmavirheet ovat virheitä, joissa kiinnostuspiste pyörii akselin ympäri. Näitä kutsutaan tyypillisesti vierintä-, kallistus- ja kääntövirheiksi, jotka tarkoittavat pyörimistä X-, Y- tai Z-akselin ympäri. Jos kiinnostuspiste on pöydän tai liukukiskon keskipiste, kulmavirheillä ei välttämättä ole merkittävää vaikutusta sovellukseen. Mutta kun kiinnostuspiste on jonkin matkan päässä pöydästä tai liukukiskosta, Abbé-virheet, jotka ovat etäisyyden monistamia kulmavirheitä, voivat tuottaa ei-toivottuja tuloksia, erityisesti koneistus-, mittaus- ja kokoonpanosovelluksissa. Kulmavirheiden ja siten myös Abbé-virheiden ensisijaisia ​​syitä ovat lineaarijohteiden epätarkkuudet ja huonosti koneistetut kiinnityspinnat.

Tasovirheet lineaarisissa järjestelmissä

Tasovirheet – joita usein kutsutaan suoruus- ja tasaisuusongelmiksi – esiintyvät järjestelmän liikkuessa, mutta akselin ympäri pyörimisen sijaan tasovirheet ovat poikkeamia ihanteellisesta, suorasta referenssitasosta. Suoruus määrittelee liikkeen laajuuden Y-akselia pitkin järjestelmän liikkuessa X-akselia pitkin. Vastaavasti tasaisuus määrittelee liikkeen laajuuden Z-akselia pitkin järjestelmän liikkuessa X-akselia pitkin.

Huomaa tässä, että vertailupiste on liikeakseli (tyypillisesti X-akseli), joten tasovirheitä on vain kahdenlaisia, ja ne liittyvät liikkeeseen kahden muun akselin suuntaisesti.

Tasovirheet ovat haitallisia sovelluksissa, kuten annostelussa, koneistuksessa tai mittauksessa, joissa järjestelmän käyttäytyminen liikkeen aikana on kriittistä. Moniakselijärjestelmissä yhden akselin tasovirheet vaikuttavat viereiseen akseliin (tai akseleihin), erityisesti silloin, kun akselit ovat pinottuina, kuten XY-pöydissä, tasopöydissä ja joissakin karteesisissa järjestelmissä.