Выбор компонентов и конструкция машины влияют на точность и повторяемость системы.

Прежде чем ответить на этот вопрос, давайте определим точность и повторяемость для линейных систем.

【Точность】

В линейном движении различают две основные категории точности: точность позиционирования и точность перемещения. Точность позиционирования определяет разницу между заданным положением системы и фактически достигнутым положением. Точность перемещения определяет погрешности, возникающие во время движения, — другими словами, движется ли система по прямой линии или совершает колебания вверх-вниз или из стороны в сторону?

Точность указывается относительно «истинного» или принятого значения или опорного значения. Для точности позиционирования опорным значением является целевое положение. Для точности перемещения опорным значением является определённая плоскость движения как в вертикальном направлении (т.е. плоскостность перемещения), так и в горизонтальном направлении (т.е. прямолинейность перемещения). Обратите внимание, что точность определяется степенью приближения к целевому положению при приближении с любого направления.

【Повторяемость】

Повторяемость определяет, насколько точно система возвращается к одному и тому же положению при нескольких попытках. Повторяемость может быть однонаправленной, что означает, что характеристика действительна при приближении к положению с одного и того же направления, или двунаправленной, что означает, что характеристика действительна при приближении к положению с любого направления.

Вопрос: «Я проектирую новую систему линейного перемещения. Стоит ли мне проектировать её с учётом высокой точности или повторяемости? Или и того, и другого?»

Линейные системы состоят из четырёх основных компонентов: основания или монтажной конструкции, линейной направляющей (или направляющих), приводного механизма и двигателя, каждый из которых играет определённую роль в точности или повторяемости системы. Вторичные компоненты, такие как муфты, разъёмы, монтажные пластины, датчики и устройства обратной связи, также влияют на производительность системы. Даже факторы, которые сложно контролировать, такие как колебания температуры и вибрации оборудования, влияют на характеристики точности и повторяемости системы.

При работе над достижением максимальной точности позиционирования особое внимание, как правило, уделяется приводному механизму. Шариковые винтовые передачи, как правило, считаются наилучшим выбором для обеспечения высокой точности позиционирования, которая определяется их классом допуска (погрешностью шага резьбы). Однако ходовые винты с гайками с предварительным натягом и высокоточные реечные системы также способны обеспечить высокую точность позиционирования. Изгибы и вибрации системы могут снизить точность позиционирования, поэтому жесткость опорной конструкции, линейных направляющих и соединений между компонентами также важна для систем, требующих высокой точности позиционирования.

Напротив, точность перемещения системы практически полностью зависит от конструкции крепления и системы линейных направляющих. Большинство рециркуляционных линейных направляющих классифицируются по классу точности, который определяет максимальные отклонения по высоте, параллельности и прямолинейности во время перемещения. Однако линейная направляющая настолько «точна», насколько «точна» поверхность, на которой она установлена, поэтому конструкция крепления играет важную роль. Монтаж линейной направляющей «прецизионной» точности на необработанное основание или алюминиевый профиль снижает точность перемещения направляющей.

Повторяемость линейной системы определяется в первую очередь приводным механизмом, то есть точностью хода винта, отклонением шага зубьев и максимальным растяжением ремня, а также люфтом в реечно-шестеренчатой системе. Лучший способ улучшить повторяемость — устранить люфт (зазор) в приводном механизме. Шарико-винтовые передачи часто снабжаются предварительным натягом для устранения люфта, и многие конструкции ходовых винтов также обеспечивают нулевой люфт. Реечные системы изначально имеют люфт между зубьями рейки и шестерни, но конструкции с двумя и разъёмными шестернями устраняют этот люфт.

Если система испытывает значительные колебания температуры, расширение и сжатие компонентов под воздействием тепла также может снизить её повторяемость. В отличие от точности позиционирования или перемещения, повторяемость системы невозможно улучшить с помощью обратной связи и управления. Единственный способ улучшить повторяемость линейной системы — использовать привод с более высокой повторяемостью.

Должен ли конструктор или инженер больше заботиться о точности или повторяемости, зависит от типа применения. В задачах позиционирования, таких как перекладка или сборка, точность позиционирования и повторяемость часто являются наиболее важными факторами. Но в таких приложениях, как дозирование, резка или сварка, где единообразие и точность процесса перемещения имеют решающее значение, точность перемещения должна быть приоритетом.