直線運動システムの主要パラメータ

ボールねじ、ベルト、ラックアンドピニオンシステムなどの直線位置決め装置の性能を分類する方法は数多くありますが、用語が紛らわしい場合があります。最も一般的な2つの用語である精度と再現性は、しばしば混同して使用されます。ボールねじの精度が高いと言う場合、実際には再現性が高いという意味かもしれません。しかし実際には、精度と再現性は無関係です。システムは非常に高精度でも再現性が低い場合もあれば、その逆の場合もあります。その違いは次のとおりです…

【正確さ】

精度の正式な定義は、「測定値、計算値、または仕様が正しい値または既知の値、あるいは標準値にどの程度合致しているか」です。リニア駆動システムに関して言えば、これは最終位置が指令された位置にどの程度一致するかを意味すると考えられます。したがって、ラックアンドピニオンシステムに535 mm移動するように指令した場合、その精度は535 mmの移動をどの程度正確に実現できるかによって決まります。では、どの程度の精度なのでしょうか？それは、許容できる誤差の量によって異なります。アプリケーションで535 mm ±2 mmの結果を許容できる場合、ボールねじが533 mmから537 mmの間の位置を実現すれば、正確であると言えます。

精度は、バックラッシュ、ねじり剛性の不足（ワインドアップ）、部品のたわみといった機械的要因に最も大きく影響されます。電気的な面では、制御システムの帯域幅と計測システム（エンコーダまたはレゾルバ）の分解能も、駆動装置の動作精度に影響を与える可能性があります。これらの部品は、システムの実際の位置を指令、読み取り、補正する役割を担っているためです。

【再現性】

再現性とは、駆動機構が同一条件下で複数回同じ位置に戻る能力のことです。再現性は、常に同じ方向から対象点に近づく単方向再現性と、どちらの方向からでも対象点に近づくことができる双方向再現性と定義できます。アプリケーションの要件によって多少主観的になる精度とは異なり、再現性は絶対値です。たとえば、ボールねじは±10ミクロンの再現性を持つと表現できます。システムが正確であっても再現性が低い場合と同様に、再現性があっても正確でない場合もあります。たとえば、指定された移動量が535 mm ± 2 mmで、システムが複数回試行して一貫して537.5 mmに移動する場合、再現性はありますが正確ではありません。

再現性に最も影響を与える要因は、駆動システムの機構内部にあります。例えば、ラックアンドピニオンシステムのバックラッシュや、ボールねじのリード偏差などが挙げられます。また、温度変化による部品の膨張や収縮など、システムの変化によっても再現性は影響を受ける可能性があります。精度は駆動アンプや制御系のプログラミングによって補正できますが、再現性は一般的に補正できません。