Вибір компонентів та конструкція машини впливають на точність та повторюваність системи.

Перш ніж відповісти на це питання, давайте визначимо точність і повторюваність для лінійних систем.

【Точність】

У лінійному русі існують дві загальні категорії точності – точність позиціонування та точність переміщення. Точність позиціонування визначає різницю між цільовим положенням системи та фактичним положенням, якого вона досягла. Точність переміщення визначає похибки, що виникають під час руху – іншими словами, чи рухається система по прямій лінії, чи рухається вона вгору-вниз або з боку в бік під час руху?

Точність визначається стосовно «істинного» або прийнятого значення чи опорного значення. Для точності позиціонування опорним значенням є цільове положення. Для точності переміщення опорним значенням є визначена площина руху як у вертикальному напрямку (тобто рівність переміщення), так і в горизонтальному напрямку (тобто прямолінійність переміщення). Зверніть увагу, що точність стосується того, наскільки близько досягнуто цільового положення при наближенні з будь-якого напрямку.

【Повторюваність】

Повторюваність визначає, наскільки точно система повертається до тієї ж позиції після кількох спроб. Повторюваність може бути визначена як односпрямована, що означає, що специфікація дійсна, коли до позиції наближаються з одного напрямку, або двонаправлена, що означає, що специфікація дійсна, коли до позиції наближаються з будь-якого напрямку.

Запитання: «Я проектую нову систему лінійного руху. Чи варто мені проектувати її для високої точності чи повторюваності? Або й того, й іншого?»

Лінійні системи складаються з чотирьох основних компонентів – основи або монтажної конструкції, лінійної напрямної (або напрямних), приводного механізму та двигуна – і кожен з них відіграє певну роль у точності або повторюваності системи. Додаткові компоненти, такі як муфти, роз'єми, монтажні пластини, датчики та пристрої зворотного зв'язку, також впливають на продуктивність системи. І навіть фактори, які нелегко контролювати, такі як коливання температури та вібрації машини, впливають на характеристики точності та повторюваності системи.

Під час роботи над максимізацією точності позиціонування, зазвичай, слід зосередитися на приводному механізмі. Кулькові гвинти загалом визнані найкращим вибором для високої точності позиціонування, яка визначається їх класифікацією похибки повороту або класу допуску. Але ходові гвинти з попередньо натягнутими гайками та високоточними рейковими системами також здатні забезпечити високу точність позиціонування. Згинання та вібрація системи можуть погіршити точність позиціонування, тому жорсткість монтажної конструкції, лінійної напрямної та з'єднань між компонентами також важлива для систем, які потребують високої точності позиціонування.

Натомість, точність переміщення системи майже повністю залежить від монтажної конструкції та лінійної напрямної системи. Більшість рециркуляційних лінійних напрямних визначають клас точності, який визначає максимальні відхилення висоти, паралельності та прямолінійності під час переміщення. Але лінійна напрямна є настільки «точною», наскільки точна поверхня, на яку вона встановлена, тому монтажна конструкція є важливим фактором. Монтаж «прецизійної» лінійної напрямної на необроблену основу або алюмінієвий екструзійний виріб знижує точність переміщення напрямної.

Повторюваність лінійної системи визначається, головним чином, приводним механізмом, тобто точністю кроку гвинта, відхиленням кроку зубців та максимальним розтягненням ременя, або люфтом у рейковій системі. Найкращий спосіб покращити повторюваність – це усунути люфт у приводному механізмі. Кулькові гвинти часто виготовляються з попереднім натягом для усунення люфту, і багато конструкцій ходових гвинтів також пропонують нульовий люфт. Рейкові системи за своєю суттю мають люфт між зубчастою рейкою та зубцями шестерні, але конструкції з подвійною шестернею та розрізною шестернею усувають цей люфт.

Якщо система зазнає значних коливань температури, розширення та стиснення компонентів через тепловий вплив також може знизити повторюваність системи. На відміну від точності позиціонування чи переміщення, повторюваність системи не може бути покращена за допомогою зворотного зв'язку та керування. Єдиний спосіб покращити повторюваність лінійної системи – це використовувати привід з вищою повторюваністю.

Чи має конструктор чи інженер більше турбуватися про точність чи повторюваність, залежить від типу застосування. У застосуваннях позиціонування, таких як комплектування та розміщення або складання, точність позиціонування та повторюваність часто є найважливішими факторами. Але в таких застосуваннях, як дозування, різання або зварювання, де однорідність і точність процесу під час переміщення є критично важливими, точність переміщення має бути першочерговою.