Wat is de haaksheid van lineaire geleiders en hoe meet je deze?

Lineaire loodrechtheid van de geleiding beschrijft hoe nauw een geleidingsas, bewegingsas of montagereferentiepunt een relatie van 90 graden vormt met een andere gespecificeerde referentie. Het wordt meestal gecontroleerd tussen de X- en Y-bewegingsassen van een machine, waar het ook asvierkantheid of orthogonaliteit wordt genoemd.

Loodrechtheid mag niet worden verward met de parallelliteit tussen twee rails die op dezelfde as zijn geïnstalleerd. Normaal gesproken zijn twee rails die één bewegende tafel ondersteunen parallel bedoeld. Het is normaal gesproken de bedoeling dat twee verschillende bewegingsassen, zoals X en Y, loodrecht staan.

Als de X- en Y-assen niet vierkant zijn, kan de machine nog steeds soepel bewegen, maar kan de opgedragen geometrie vervormd zijn. Een geprogrammeerd vierkant kan een parallellogram worden, en een cirkelvormig pad kan een geometrische richtingsfout vertonen, zelfs als elke afzonderlijke as zich nauwkeurig langs zijn eigen traject positioneert.

Waar loodrechtheid naar verwijst

De term kan verschillende relaties beschrijven. In de tekening, het inspectieplan of de machinespecificatie moet precies worden aangegeven welke lijn, vlak of bewegingsas wordt aangestuurd.

Deze relaties vereisen verschillende meetopstellingen. Een resultaat is onvolledig tenzij het gecontroleerde kenmerk, het referentiepunt, de meetrichting en de geëvalueerde lengte worden vermeld.

Loodrechtheid versus parallellisme

Parallellisme en loodrechtheid zijn verwante uitlijningsregelaars, maar ze lossen verschillende problemen op.

Voordat de XY-loodrechtheid wordt gecontroleerd, moet elke as al een aanvaardbare rechtheid hebben en moeten parallelle rails binnen elke as al zijn uitgelijnd. Anders kan de loodrechtheidsmeting fouten uit verschillende bronnen bevatten.

Voor de maatvoering van rails die in dezelfde richting zijn geïnstalleerd, zieHoe lineaire gids parallellisme te meten.

Hoe een haaksheidsfout de beweging beïnvloedt

Het effect hangt af van welke relatie onjuist is.

Wanneer de X- en Y-bewegingsassen niet vierkant zijn:

• Een vierkant pad kan een parallellogram worden.
• Een circulaire interpolatietest kan een geometrische vervorming vertonen.
• Onderdelen die vanuit verschillende asrichtingen zijn bewerkt, komen mogelijk niet samen in de beoogde hoek.
• Inspectieresultaten kunnen variëren afhankelijk van de meetrichting.

Wanneer de railmontagepunten niet loodrecht of correct gelokaliseerd zijn:

• Het is mogelijk dat de rail niet volledig tegen beide referentieoppervlakken aanligt.
• Spanbouten kunnen de rail vervormen of van het beoogde referentiepunt wegtrekken.
• De bewegende plaat kan extra momentbelasting in de wagens introduceren.
• De uiteindelijke asrichting kan afwijken van de machinetekening.

Een XY-haaksheidsfout maakt het niet noodzakelijkerwijs moeilijk om de wagen te verplaatsen, omdat elke as intern nog steeds recht en evenwijdig kan zijn. Omgekeerd wordt een bindslede vaker geassocieerd met evenwijdigheid van de rails, variaties in de hoogte- van de montage, vervuiling of plaatvervorming dan met de relatie van 90 graden tussen afzonderlijke assen.

Definieer eerst de meting

Voordat u een instrument kiest, moet u de volgende informatie definiëren:

• Welke as, railzijdevlak of montagevlak is het gecontroleerde kenmerk?
• Welke as of oppervlak is het referentiepunt?
• Gaat het om de componentgeometrie of om daadwerkelijke wagenbeweging?
• Over welke meetlengte wordt het resultaat geëvalueerd?
• Moet het resultaat worden gerapporteerd in mm, mm/m, micrometer of hoekeenheden?
• Welke temperatuur- en machinebeladingsomstandigheden- zijn van toepassing?

Het meten van de machinaal bewerkte montageranden bewijst niet automatisch dat de eindbewegingsassen loodrecht staan. Het plaatsen van rails, het vastdraaien van bouten, wagenvariatie, tafelvervorming en aanpassing van de montage kunnen de voltooide bewegingsgeometrie veranderen.

Methode 1: Vierkant en meetklok

Een gekalibreerd precisievierkant en meetklok vormen een praktische methode om de haaksheid van twee relatief korte machine-assen te controleren. Het winkelhaakje moet voldoende nauwkeurigheid hebben voor de vereiste machinetolerantie.

Basisprocedure voor een XY-fase:

1. Reinig de contactoppervlakken van de tafel, het vierkant en de indicator. Verwijder spanen, bramen en smeermiddelresten die de winkelhaak zouden kunnen kantelen.
2. Bepaal de X--as als de referentiebewegingsrichting.
3. Plaats het precisievierkant op de machinetafel en lijn één werkvlak parallel uit met de verplaatsing van de X--as.
4. Monteer de meetklok op het bewegende onderdeel van de Y--as, zodat de sonde contact maakt met het loodrechte werkvlak van het vierkant.
5. Verplaats de Y--as door de gedefinieerde inspectielengte terwijl u de indicatorwaarden registreert.
6. Herhaal de meting om de herhaalbaarheid te controleren en draai vervolgens het vierkant om of verplaats het waar nodig om het vierkant of de opstellingsfout te identificeren.

De indicatorvariatie vertegenwoordigt de laterale afwijking over de gemeten Y--asbeweging nadat het vierkant correct is uitgelijnd met de X--asreferentie. Het vierkant mag niet bewegen terwijl de as wordt doorlopen.

Methode 2: Optische meting

Machines met langere verplaatsingen en hogere-nauwkeurigheid kunnen een autocollimator, laserinterferometer met geschikte hoek- of rechtheidsoptiek, of een lasertracker vereisen. Een eenvoudige laserpointer of lijnlaser is niet voldoende voor een traceerbare loodrechtheidsmeting met hoge-precisie.

Een typisch optisch proces omvat:

1. Bepaal de richting of het hoekgedrag van de eerste bewegingsas.
2. Meet de richting van de tweede as in hetzelfde coördinatensysteem.
3. Bereken de hoekrelatie tussen de twee aangepaste bewegingsrichtingen.
4. Herhaal de ritten in beide rijrichtingen om de herhaalbaarheid en omkeereffecten te evalueren.
5. Pas de milieu- en compensatieprocedures van de fabrikant van het instrument toe.

Optische methoden verminderen de afhankelijkheid van een kort fysiek vierkant en zijn nuttig voor lange machine-assen. Hun nauwkeurigheid hangt nog steeds af van de opstelling van het instrument, de luchttemperatuur, thermische gradiënten, trillingen en de juiste interpretatie van de gemeten asvectoren.

Methode 3: CMM of Lasertracker

Een coördinatenmeetmachine of lasertracker kan de loodrechtheid evalueren door punten langs twee referentiekenmerken of bewegingspaden te meten en aan elke dataset een lijn of vlak aan te passen.

De algemene procedure is:

1. Definieer het machinecoördinatensysteem en de vereiste referentiepunten.
2. Verzamel voldoende verdeelde punten langs de eerste as, railreferentiepunt of montagekenmerk.
3. Verzamel punten langs het tweede gecontroleerde object.
4. Monteer de benodigde lijnen of vlakken volgens de afgesproken evaluatiemethode.
5. Bereken de hoekrelatie of loodrechtheidsafwijking daartussen.

De benodigde punthoeveelheid is afhankelijk van de lengte van het element, de geometrie, de meetonzekerheid en de keuringsnorm. Een vast aantal zoals 20 of 30 punten mag niet op elke machine worden toegepast.

CMM-inspectie is vooral nuttig voor het controleren van machinaal bewerkte onderstellen, tafels en het lokaliseren van schouders vóór de installatie van de geleiding. Voor daadwerkelijke beweging-asloodrechtheid moet de meetopstelling de beweging van de wagen of de tafel vastleggen in plaats van alleen de statische railgeometrie.

Hoe de fout te berekenen

Voor een vierkante-en-indicatormeting kan een vereenvoudigde loodrechtheidsafwijking worden uitgedrukt als:

Wanneer het resultaat wordt genormaliseerd naar één meter:

Bij kleine hoekfouten kan de hoek worden benaderd uit de verhouding tussen de afwijking en de meetlengte:

Als de indicator bijvoorbeeld met 0,012 mm verandert over een geverifieerde slag van 600 mm:

Dit is een rapportagevoorbeeld, geen universele acceptatietolerantie. De toegestane waarde moet afkomstig zijn van het machineontwerp, de tekening, de procescapaciteit of de toepasselijke inspectienorm.

Geen universele tolerantie

Er is geen enkele haaksheidstolerantie die geschikt is voor elk lineair geleidingssysteem. Een verpakkingsoverdrachtas, een CNC-bewerkingscentrum en een coördinatenmeettafel stellen zeer uiteenlopende geometrische eisen.

De toegestane fout is afhankelijk van:

• Reislengte van de as
• Vereiste onderdeel- of positioneringsnauwkeurigheid
• Afstand tussen geleider en werkpunt
• Machinestructuur en thermisch gedrag
• Geleidingsnauwkeurigheid en voorspanning
• Meetonzekerheid
• Beschikbaarheid van controllercompensatie

Een tolerantie moet altijd de geëvalueerde lengte vermelden. Een afwijking van 0,01 mm over 100 mm komt niet overeen met 0,01 mm over 1.000 mm.

Veel voorkomende meetfouten

Een niet-geverifieerd vierkant gebruiken

Als de kwadratische fout dicht bij de machinetolerantie ligt, kan het resultaat geen betrouwbaar onderscheid maken tussen de machinefout en de referentie-gereedschapsfout. Gebruik een gekalibreerd vierkant met de juiste onzekerheid.

Het lukt niet om het vierkant uit te lijnen met de hoofdas

Een precisievierkant dat op de tafel wordt geplaatst, wordt niet automatisch uitgelijnd met de beweging op de X--as. Eén vlak moet eerst evenwijdig aan de geselecteerde hoofdas worden geplaatst voordat het loodrechte vlak wordt gebruikt om Y te inspecteren.

Meten voordat parallellisme correct is

Als twee rails binnen één as niet evenwijdig zijn, kan de bewegende tafel tijdens het rijden gaan gieren of vastlopen. De resulterende indicatorverandering kan worden aangezien voor een haaksheidsfout.

Indicatorcosinusfout genegeerd

De sonde moet onder de juiste hoek contact maken met het referentievlak en binnen het beoogde meetbereik blijven. Een hellende indicatorsteel of een veranderende contacthoek introduceren extra fouten.

Meten tijdens temperatuurverandering

Machineframes, vierkanten, rails en meetinstrumenten zetten uit met de temperatuur. Laat de apparatuur stabiliseren en vermijd direct zonlicht, veranderende koelvloeistoftemperaturen en lokale warmtebronnen tijdens precisie-inspecties.

Hoe u de loodrechtheid corrigeert

De correctiemethode hangt af van het feit of de fout afkomstig is van de montagebasis, railpositie, bewegende constructie of machinekalibratie.

1. Bevestig de hoofdas.Controleer de rechtheid en de parallelliteit van de interne rail voordat u deze als referentie gebruikt.
2. Inspecteer de montageoppervlakken.Verwijder bramen, deuken, vuil en opgeheven materiaal rond boutgaten.
3. Maak alleen de verstelbare as los.Houd de vastgestelde hoofdas vast, tenzij uit inspectie blijkt dat deze eveneens onjuist is.
4. Afstellen ten opzichte van de juiste referentie.Gebruik een machinaal bewerkte schouder, precisievierkant, mal of meetfeedback om de as te positioneren.
5. Geleidelijk aandraaien.Volg de gespecificeerde boutvolgorde en aanhaalmoment en controleer daarbij of de as niet verschuift.
6. Controleer de volledige reis opnieuw.Meet in beide rijrichtingen en herhaal dit nadat alle rails, wagens en platen volledig zijn vastgedraaid.

Vulplaten mogen alleen worden gebruikt als het machineontwerp en de correctierichting dit toelaten. Willekeurig opvullen kan de ene meting verbeteren, terwijl elders montage-vlakvervorming, rol- of hoogtefouten ontstaan.

Als de vereiste aanpassing het beschikbare montagebereik overschrijdt, moet de montageschouder of -basis mogelijk opnieuw worden bewerkt-. Compensatie van de controller kan bepaalde geometrische fouten in de opgedragen beweging verminderen, maar corrigeert niet de mechanische binding, slechte railzitting of overmatige interne wagenbelasting.

Aanbevolen inspectieorder

Een logische inspectievolgorde voorkomt dat de ene uitlijningsfout voor een andere wordt aangezien:

1. Montage-vlakheid en netheid van het oppervlak
2. Hoofdrail rechtheid
3. Evenwijdigheid van rails binnen elke as
4. Wagenbeweging en loopweerstand
5. Loodrechtheid tussen verschillende bewegingsassen
6. Volledige machinepositionerings- en interpolatietests

Voor montage-oppervlakte-inspectie, ziemontage van lineaire geleiding-vlakheid van het oppervlak. Voor de volledige montagevolgorde, ziehoe u lineaire bewegingsgeleiders installeert.

Conclusie

Lineaire loodrechtheid van de geleiding beschrijft normaal gesproken de relatie van 90- graden tussen twee bewegingsassen of tussen een geleidingsrichting en een gespecificeerd machinereferentiepunt. Het verschilt van spoorparallelliteit, padrechtheid en vlakheid van het montageoppervlak.

Een precisievierkant en indicator kunnen een praktische werkplaatsinspectie bieden, terwijl optische apparatuur, CMM's en lasertrackers geschikter zijn voor systemen met lange reizen of hogere-nauwkeurigheid. Ongeacht de methode moeten het referentiepunt, de inspectielengte, de instrumentonzekerheid en het meetobject duidelijk worden gedefinieerd.

DLY levert HD-bal-type, ED laag-profiel, MD-miniatuur en RD-roller-typelineaire geleidingenmet H- en P-nauwkeurigheidsopties. De uiteindelijke haaksheid van de machine hangt af van zowel de nauwkeurigheid van de geleiding als van de montage, uitlijning en verificatie van het volledige bewegingssysteem.

← Terug naar DLY-blog