Een lineaire module kan consistent terugkeren naar dezelfde positie en toch iets verwijderd blijven van de opgedragen coördinaat. Dit is geen tegenstrijdigheid. Herhaalbaarheid en positioneringsnauwkeurigheid meten verschillende aspecten van beweging, en beide kunnen in dezelfde specificatietabel voorkomen.
Bij het beoordelen van eenlineaire module, komen ingenieurs ook termen tegen als speling, bewegingsverlies, parallelliteit en rechtheid. Het behandelen van deze waarden als uitwisselbaar kan leiden tot een as die consistent presteert, maar niet voldoet aan de feitelijke procesvereisten.
De juiste specificatie is afhankelijk van de taak. Herhaalde beweging-en-plaatsing, camera-inspectie, dosering en precisiebewerking beoordelen de asprestaties niet op precies dezelfde manier.
Kernverschil
Herhaalbaarheidbeschrijft hoe dicht de module terugkeert naar dezelfde positie tijdens herhaalde bewegingen onder dezelfde testomstandigheden.Nauwkeurigheid van positioneringbeschrijft hoe nauw de werkelijke positie overeenkomt met de opgedragen positie over de gemeten slag.
| Specificatie | Wat het meet | Typische invloed | Waarom het ertoe doet |
|---|---|---|---|
| Herhaalbaarheid | Variatie bij herhaaldelijk terugkeren naar één doelpositie | Speling, wrijvingsvariatie, regelreactie, belasting en temperatuur | Consistente cycli op dezelfde werkpunten |
| Nauwkeurigheid van positionering | Verschil tussen de opgedragen en werkelijke positie tijdens de reis | Loodfout, compensatie, thermische uitzetting en meetreferentie | Correcte absolute positie op verschillende coördinaten |
| Speling of bewegingsverlies | Positieverandering die verschijnt wanneer de bewegingsrichting omkeert | Moerspeling, steunlagers, koppeling en gewrichtsstijfheid | Bidirectionele positionering en contourcontrole |
| Rechtdoor lopen | Laterale of verticale afwijking terwijl de tafel beweegt | Geleidingsnauwkeurigheid, basisgeometrie en montage | Padkwaliteit, inspectie-uitlijning en gereedschapspositie |
Herhaalbaarheid
Beschouw een module die de opdracht krijgt om tien keer naar 200,00 mm te bewegen. Als de gemeten stopposities strak gegroepeerd blijven, heeft de as een goede herhaalbaarheid. De groep kan gecentreerd zijn op 199,97 mm in plaats van 200,00 mm, maar de kleine spreiding laat zien dat de module de beweging consistent herhaalt.
Fabrikanten kunnen de herhaalbaarheid uitdrukken als een plus{0}}of-minwaarde, een totaal bereik of een statistische waarde. Deze formaten zijn niet automatisch gelijkwaardig. Een waarde van ±0,01 mm moet daarom samen met de aangegeven testmethode worden geïnterpreteerd en niet rechtstreeks worden vergeleken met elke waarde die in een andere catalogus is afgedrukt.
Herhaalbaarheid is vooral belangrijk wanneer een as een beperkt aantal aangeleerde posities opnieuw bezoekt. Typische voorbeelden zijn het laden van componenten, schroeven, etiketteren, doseren en positioneren van sensoren. Als een offset op een herhaald punt kan worden gekalibreerd, kan consistentie belangrijker zijn dan absolute verplaatsingsnauwkeurigheid.
Nauwkeurigheid van positionering
De positioneringsnauwkeurigheid vergelijkt de opgedragen coördinaat met de gemeten coördinaat op meerdere posities langs de slag. Een module kan zich dichtbij het ene uiteinde dicht bij het doel bevinden en geleidelijk aan een grotere positiefout ontwikkelen verderop in de reis.
Bij een door een kogelomloopspindel aangedreven as is een belangrijke bron een leadfout. Als de werkelijke slag per schroefomwenteling enigszins afwijkt van de nominale spoed, stapelt het verschil zich op met de afstand. Daarom kan een positioneringsnauwkeurigheidswaarde worden aangegeven over een gedefinieerde slag, bijvoorbeeld per 300 mm, in plaats van als één onbeperkte waarde voor elke modulelengte.
De positioneringsnauwkeurigheid is van belang wanneer de machine veel coördinaten moet bereiken die niet allemaal individueel kunnen worden aangeleerd of gecorrigeerd. Meetapparatuur, boren op meerdere- posities, elektronische assemblage en bewerkingsprocessen vereisen doorgaans meer aandacht voor de absolute positie over de volledige werkslag.
Goede herhaalbaarheid, verschillende nauwkeurigheid
Het volgende vereenvoudigde voorbeeld laat zien waarom de twee specificaties elkaar niet mogen vervangen.
| Gecommandeerde positie | Herhaalde metingen | Interpretatie |
|---|---|---|
| 100,00 mm | 99,99, 100,00, 99,99 mm | Kleine spreiding en kleine positiefout |
| 300,00 mm | 299,95, 299,96, 299,95 mm | Nog steeds herhaalbaar, maar de absolute fout is toegenomen |
| 500,00 mm | 499,91, 499,92, 499,91 mm | Een goede groepering neemt de opgebouwde reisfouten niet weg |
De gemeten posities in dit voorbeeld blijven bij elk doel dicht bij elkaar, dus de herhaalbaarheid is goed. Het verschil tussen de commandopositie en de daadwerkelijke positie groeit echter met de slag. Kalibratie of controllercompensatie kan een systematische fout verminderen, maar compensatie kan onstabiel mechanisch gedrag dat van cyclus tot cyclus verandert niet corrigeren.
Terugslag en verloren beweging
Speling wordt vaak gebruikt om de speling in een mechanische transmissie te beschrijven. Verloren beweging is een breder gemeten effect dat de speling van de schroef-moer, elastische vervorming, steun-lagerbeweging, koppelingswind-opwaarts en gewrichtsvervorming kan omvatten wanneer de as van richting verandert.
Een module kan een betere herhaalbaarheid vertonen wanneer elk doel vanuit dezelfde richting wordt benaderd dan wanneer dezelfde doelen vanuit beide richtingen worden benaderd. Het verschil geeft aan dat omkeergedrag bijdraagt aan het resultaat.
Een voorgeladenkogelomloopspindelkan de axiale speling verminderen en de stijfheid vergroten. Het kan geen compensatie bieden voor losse steunlagers, een ongeschikte koppeling, flexibele beugels of slechte montage elders in de aandrijflijn.
Rechtheid en lopend parallellisme
Positioneringswaarden beschrijven de locatie langs de opgedragen as. Ze beschrijven niet elke geometrische fout van de bewegende tafel. Een wagen kan de juiste X-coördinaat bereiken terwijl hij zijwaarts of verticaal weg beweegt van de beoogde lijn.
Rechtlopendheid beschrijft afwijking van een recht pad. Lopend parallellisme beschrijft gewoonlijk hoe het bewegende oppervlak zich gedraagt ten opzichte van een gespecificeerd referentieoppervlak. Deze waarden zijn afhankelijk van de geleiding, het modulelichaam, de montagebasis, de montagenauwkeurigheid en de meetmethode.
Dit onderscheid is van belang bij camerascanning, laserverwerking, precisiedosering en inspectie. Bij deze toepassingen kan het voorkomen dat een as zijn encoderpositie herhaalt, terwijl een laterale of verticale padfout nog steeds invloed heeft op het procesresultaat.
Belangrijkste beïnvloedende factoren
| Factor | Herhaalbaarheid | Nauwkeurigheid van positionering | Geometrische beweging |
|---|---|---|---|
| Fout kogelomloopspindel | Beperkte invloed op één herhaald punt | Grote invloed op de beroerte | Meestal beperkte directe invloed |
| Terugslag en naleving | Belangrijk bij richtingsveranderingen | Creëert bidirectionele positieverschillen | Kan een verandering van de tafelattitude toestaan |
| Geleidings- en basisgeometrie | Kan wrijvingsvariatie veroorzaken | Kan lokale positieverstoring veroorzaken | Grote invloed op rechtheid en parallellisme |
| Motor, encoder en besturing | Heeft invloed op de consistentie van het stoppen | Heeft invloed op het volgen en compenseren van opdrachten | Kan de mechanische padgeometrie niet alleen corrigeren |
| Temperatuur | Verandert de resultaten naarmate het systeem warmer wordt | Thermische uitzetting verandert reizen | Ongelijkmatige verwarming kan de structuur vervormen |
| Last- en overhangend moment | Kan wrijving en bezinking veranderen | Veroorzaakt last-afhankelijke verplaatsing | Kan de wagen kantelen of afbuigen |
Meetomstandigheden
Een specificatiewaarde heeft alleen betekenis als de testomstandigheden ervan worden begrepen. Slaglengte, doellocaties, naderingsrichting, aantal cycli, rijsnelheid, lading, opwarm-status, montagemethode en meetinstrument kunnen allemaal van invloed zijn op het resultaat.
Voor herhaalbaarheidstests wordt de module normaal gesproken meerdere keren verwijderd van en teruggebracht naar gedefinieerde doelposities. Bidirectioneel testen is veeleisender omdat het ook omkeringseffecten aan het licht brengt. Voor positioneringsnauwkeurigheid wordt de werkelijke positie op meerdere locaties gemeten en vergeleken met de opgedragen positie over een aangegeven traject.
De encoderpositie mag niet automatisch worden behandeld als de echte tafelpositie. Een motor-encoder bevestigt de rotatie van de motor, maar mechanische fouten tussen de motor en de wagen kunnen blijven bestaan. Externe meting aan de verplaatsbare tafel zorgt voor een completere evaluatie van de gemonteerde as.
Toepassingsprioriteiten
| Sollicitatie | Primaire zorg | Extra zorg |
|---|---|---|
| Kies en plaats | Herhaalbaarheid op aangeleerde posities | Afrekeningstijd en verandering van lading |
| Uitgifte | Herhaalbaarheid en padconsistentie | Rechtlijnigheid en snelheidsstabiliteit |
| Visie-inspectie | Positioneringsnauwkeurigheid en rechtheid | Trillings- en bezinkingstijd |
| Montage op meerdere- posities | Nauwkeurigheid over de hele werkslag | Bidirectionele verloren beweging |
| Lichte bewerking | Nauwkeurigheid, stijfheid en speling | Thermische stabiliteit en lastdoorbuiging |
Een modulespecificatie lezen
Stel dat een module een herhaalbaarheid heeft van ±0,01 mm, een positioneringsnauwkeurigheid van ±0,05 mm per 300 mm, een speling van niet meer dan 0,02 mm en een rechtheid van 0,03 mm per 300 mm. Deze waarden beschrijven vier afzonderlijke limieten:
- De module kan tijdens herhaalde cycli dicht bij hetzelfde doel terugkeren.
- De werkelijke coördinaat kan nog steeds afwijken van het commando naarmate de verplaatsing toeneemt.
- Het omkeren van de richting kan een extra positieverandering met zich meebrengen.
- De tafel kan lateraal of verticaal afwijken, zelfs als de axiale coördinaat correct is.
De vier bovenstaande numerieke waarden zijn eerder illustratief dan universele productspecificaties. Echte waarden moeten worden gekoppeld aan een bepaalde modulegrootte, slag, aandrijftype, nauwkeurigheidsgraad, laadvermogen en testmethode.
Conclusie
Herhaalbaarheid geeft aan of een lineaire module consistent naar dezelfde positie kan terugkeren. Positioneringsnauwkeurigheid geeft aan of de werkelijke positie overeenkomt met de opgedragen coördinaat over de verplaatsing. Backlash beschrijft omkeergedrag, terwijl rechtheid en parallellisme het geometrische pad van de bewegende tafel beschrijven.
Geen enkele waarde vertegenwoordigt de volledige prestatie van een module. Een betrouwbare evaluatie begint bij het machineproces, identificeert welke fout rechtstreeks van invloed is op het resultaat en vergelijkt vervolgens de specificaties die zijn gemeten onder compatibele omstandigheden. Dit voorkomt dat een sterk herhaalbaarheidscijfer wordt aangezien voor volledige-slagnauwkeurigheid.
Referenties
- ISO 230-2, testcode voor werktuigmachines - Bepaling van de nauwkeurigheid en herhaalbaarheid van de positionering van numeriek bestuurde assen.
- ISO 3408-3, Kogelomloopspindels - Acceptatievoorwaarden en acceptatietests.
Heeft u hulp nodig bij het evalueren van een lineaire module voor een specifieke bewegingsvereiste?
DLY kan u helpen bij het bevestigen van het geschikte aandrijf-, slag-, belasting-, snelheids- en nauwkeurigheidsniveau voor uw toepassing.
