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Il mio sistema richiede un'elevata precisione o ripetibilità (o entrambe)?

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La selezione dei componenti e la progettazione della macchina influenzano la precisione e la ripetibilità del sistema.

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Prima di rispondere a questa domanda, definiamo la precisione e la ripetibilità per i sistemi lineari.

【Accuratezza

Nel movimento lineare, ci sono generalmente due categorie di precisione - precisione di posizionamento e precisione di corsa. La precisione di posizionamento specifica la differenza tra la posizione di destinazione del sistema e la posizione effettiva che ha raggiunto. L'accuratezza della corsa specifica gli errori che si verificano durante il movimento - in altre parole, il sistema viaggia in linea retta, o si muove su e giù o da un lato all'altro mentre viaggia?

La precisione è data in relazione ad un valore o riferimento "vero" o accettato. Per la precisione di posizionamento, il valore di riferimento è la posizione di destinazione. Per la precisione della corsa, il valore di riferimento è un piano di movimento definito sia in direzione verticale (alias la planarità della corsa) che in direzione orizzontale (alias la rettilineità della corsa). Si noti che la precisione si riferisce alla vicinanza della posizione di destinazione quando ci si avvicina da entrambe le direzioni.

【Ripetibilità

La ripetibilità definisce quanto un sistema ritorna nella stessa posizione nel corso di più tentativi. La ripetibilità può essere specificata sia come unidirezionale, il che significa che la specifica è valida quando la posizione viene avvicinata dalla stessa direzione, sia bidirezionale, il che significa che la specifica è valida quando la posizione viene avvicinata da entrambe le direzioni.

Domanda: "Sto progettando un nuovo sistema di movimento lineare. Devo progettarlo per ottenere un'elevata precisione o ripetibilità? O entrambe le cose?"

I sistemi lineari sono costituiti da quattro componenti di base - la base o struttura di montaggio, la guida lineare (o le guide), il meccanismo di azionamento e il motore - e ognuno di questi svolge un ruolo importante per la precisione o la ripetibilità del sistema. Anche i componenti secondari come i giunti, i connettori, le piastre di montaggio, i sensori e i dispositivi di feedback influenzano le prestazioni del sistema. E anche fattori che non sono facilmente controllabili, come le fluttuazioni di temperatura e le vibrazioni della macchina, influenzano le specifiche di precisione e ripetibilità del sistema.

Quando si lavora per massimizzare la precisione di posizionamento, il meccanismo di azionamento dovrebbe essere tipicamente l'area di messa a fuoco. Le viti a ricircolo di sfere sono generalmente riconosciute come la scelta migliore per un'elevata precisione di posizionamento, che è specificata dalla loro classificazione in base all'errore di piombo, o al grado di tolleranza. Ma anche le viti in piombo con dadi precaricati e sistemi a cremagliera ad alta precisione sono in grado di fornire elevate precisioni di posizionamento. La flessione e la vibrazione del sistema possono degradare la precisione di posizionamento, per cui la rigidità della struttura di montaggio, della guida lineare e dei collegamenti tra i componenti è importante anche per i sistemi che richiedono un'elevata precisione di posizionamento.

Al contrario, la precisione della corsa di un sistema dipende quasi interamente dalla struttura di montaggio e dal sistema di guida lineare. La maggior parte delle guide lineari a ricircolo di sfere sono specificate per classe di precisione, che definisce le deviazioni massime in altezza, parallelismo e rettilineità durante la corsa. Ma una guida lineare è "precisa" solo quanto la superficie su cui è montata, quindi la struttura di montaggio è un fattore importante. Il montaggio di una guida lineare di precisione "di precisione" su una base non lavorata o su un'estrusione di alluminio annulla le prestazioni di precisione di corsa della guida.

La ripetibilità di un sistema lineare è determinata principalmente dal meccanismo di azionamento - cioè dalla precisione del piombo di una vite, dalla deviazione del passo dei denti e dall'allungamento massimo di una cinghia, o dal gioco in un sistema a cremagliera. Il modo migliore per migliorare la ripetibilità è la rimozione del gioco, o gioco, nel meccanismo di azionamento. Le viti a ricircolo di sfere sono spesso specificate con precarico per eliminare il gioco, e molti modelli di viti a ricircolo di piombo offrono anche un gioco zero. I sistemi a cremagliera e pignone hanno intrinsecamente un gioco tra la cremagliera e i denti del pignone, ma i design a doppio pignone e pignone diviso eliminano questo gioco.

Se il sistema subisce notevoli fluttuazioni di temperatura, anche l'espansione e la contrazione dei componenti dovuta agli effetti termici può ridurre la ripetibilità del sistema. A differenza del posizionamento o dell'accuratezza della corsa, la ripetibilità di un sistema non può essere migliorata attraverso il feedback e il controllo. L'unico modo per migliorare la ripetibilità di un sistema lineare è quello di utilizzare un azionamento con una maggiore ripetibilità.

Se un progettista o un ingegnere debba essere più attento alla precisione o alla ripetibilità dipende dal tipo di applicazione. Nelle applicazioni di posizionamento, come il pick and place o l'assemblaggio, la precisione di posizionamento e la ripetibilità sono spesso i fattori più critici. Ma in applicazioni come l'erogazione, il taglio o la saldatura, dove l'uniformità e l'accuratezza del processo durante la corsa è fondamentale, l'accuratezza della corsa dovrebbe essere l'obiettivo primario.