Лінійний модуль може постійно повертатися в ту саму позицію та все одно зупинятися трохи далі від заданої координати. Це не суперечність. Повторюваність і точність позиціонування вимірюють різні аспекти руху, і обидва можуть відображатися в одній таблиці специфікацій.
При оцінці aлінійний модуль, інженери також стикаються з такими термінами, як люфт, втрата руху, паралельність руху та прямолінійність. Врахування цих значень як взаємозамінних може призвести до того, що вісь працює стабільно, але не відповідає фактичним вимогам процесу.
Правильна специфікація залежить від завдання. Повторювані рухи-і-розміщення, огляд камери, дозування та точна обробка не оцінюють продуктивність осі точно так само.
Основна відмінність
Повторюваністьописує, наскільки модуль повертається до тієї самої позиції під час повторних рухів за однакових умов тестування.Точність позиціонуванняописує, наскільки фактичне положення узгоджується з заданим положенням на виміряному шляху.
| Специфікація | Що він вимірює | Типовий вплив | Чому це важливо |
|---|---|---|---|
| Повторюваність | Варіація під час повторного повернення до однієї цільової позиції | Люфт, зміна тертя, реакція керування, навантаження та температура | Послідовні цикли в однакових робочих точках |
| Точність позиціонування | Різниця між заданим і фактичним положенням на шляху | Похибка виведення, компенсація, теплове розширення та еталон вимірювання | Правильне абсолютне положення в різних координатах |
| Люфт або втрата руху | Зміна позиції, що з'являється при зміні напрямку руху | Гайковий зазор, опорні підшипники, муфта та жорсткість шарнірів | Двонаправлене позиціонування та контроль контуру |
| Рівномірність бігу | Бічне або вертикальне відхилення під час руху столу | Точність напрямних, геометрія основи та складання | Якість траєкторії, контрольне вирівнювання та положення інструменту |
Повторюваність
Розглянемо модуль, якому наказано рухатися на 200,00 мм десять разів. Якщо виміряні позиції зупинки залишаються щільно згрупованими, вісь має хорошу повторюваність. Центр групи може бути 199,97 мм, а не 200,00 мм, але невеликий розкид показує, що модуль послідовно повторює рух.
Виробники можуть виражати повторюваність як плюс-або-мінус значення, загальний діапазон або статистичне значення. Ці формати не є автоматично еквівалентними. Тому значення ±0,01 мм слід інтерпретувати разом із заявленим методом випробування, а не порівнювати безпосередньо з кожним значенням, надрукованим в іншому каталозі.
Повторюваність особливо важлива, коли вісь повертається до обмеженої кількості навчених позицій. Типові приклади включають завантаження компонентів, загвинчування, маркування, дозування та позиціонування датчика. Якщо зсув у повторюваній точці можна відкалібрувати, узгодженість може мати більше значення, ніж абсолютна точність ходу.
Точність позиціонування
Точність позиціонування порівнює задану координату з виміряною координатою в кількох положеннях уздовж ходу. Модуль може бути близько до цілі біля одного кінця та поступово розвивати більшу похибку позиціонування далі вздовж шляху.
У приводній осі кулькової гвинти однією з основних причин є помилка випередження. Якщо фактичний хід на один оберт гвинта дещо відрізняється від номінального, різниця накопичується з відстанню. Ось чому значення точності позиціонування може бути зазначено для визначеного ходу, наприклад, на 300 мм, замість того, щоб бути одним необмеженим значенням для кожної довжини модуля.
Точність позиціонування має значення, коли машина повинна досягти багатьох координат, які неможливо навчити окремо або виправити. Вимірювальне обладнання, багато{1}}позиційне свердління, електронне складання та процеси обробки зазвичай вимагають пильнішої уваги до абсолютного положення по всьому робочому ходу.
Хороша повторюваність, різна точність
Наступний спрощений приклад показує, чому дві специфікації не слід замінювати одна іншою.
| Командна позиція | Повторні вимірювання | Інтерпретація |
|---|---|---|
| 100,00 мм | 99.99, 100.00, 99.99 мм | Невеликий спред і невелика похибка позиції |
| 300,00 мм | 299.95, 299.96, 299.95 мм | Все ще можна повторити, але абсолютна похибка зросла |
| 500,00 мм | 499.91, 499.92, 499.91 мм | Гарне групування не усуває накопичену помилку подорожі |
Виміряні позиції в цьому прикладі залишаються близькими одна до одної на кожній цілі, тому повторюваність хороша. Однак різниця між заданим і фактичним положенням зростає по ходу ходу. Калібрування або компенсація контролера може зменшити систематичну помилку, але компенсація не може виправити нестабільну механічну поведінку, яка змінюється від циклу до циклу.
Люфт і втрата руху
Люфт часто використовується для опису зазору в механічній коробці передач. Втрата руху – це ширший виміряний ефект, який може включати зазор гвинта-гайки, пружну деформацію, рух опори-підшипника, намотування-зчеплення та деформацію з’єднання, коли вісь змінює напрямок.
Модуль може демонструвати кращу повторюваність, коли до кожної цілі наближається з одного напрямку, ніж коли до тих самих цілей наближається з обох напрямків. Різниця вказує на те, що реверсивна поведінка впливає на результат.
Попередньо завантаженийкульковий гвинтможе зменшити осьовий зазор і збільшити жорсткість. Він не може компенсувати ослаблені опорні підшипники, невідповідну муфту, гнучкі кронштейни або погане складання в інших частинах трансмісії.
Прямолінійність і біжуча паралельність
Значення позиціонування описують розташування вздовж заданої осі. Вони не описують кожну геометричну помилку рухомого столу. Каретка може досягти правильної координати X, рухаючись убік або вертикально від наміченої лінії.
Прямолінійність бігу описує відхилення від прямої траєкторії. Паралелізм руху зазвичай описує, як рухома поверхня поводиться відносно заданої контрольної поверхні. Ці значення залежать від напрямної, корпусу модуля, монтажної основи, точності складання та методу вимірювання.
Ця різниця має значення під час сканування камерою, лазерної обробки, точного дозування та перевірки. У цих програмах вісь може повторювати своє положення кодера, тоді як бічна або вертикальна помилка траєкторії все ще впливає на результат процесу.
Основні фактори впливу
| Фактор | Повторюваність | Точність позиціонування | Геометричний рух |
|---|---|---|---|
| Помилка свинцю кулькового гвинта | Обмежений вплив на одну повторювану точку | Основний вплив на інсульт | Зазвичай обмежений прямий вплив |
| Люфт і відповідність | Важливо під час зміни напрямку | Створює двосторонню різницю позицій | Може дозволити змінити ставлення до столу |
| Геометрія напрямної та основи | Може викликати зміну тертя | Може викликати локальне порушення положення | Основний вплив на прямолінійність і паралельність |
| Двигун, кодер і управління | Впливає на консистенцію зупинки | Впливає на відстеження та компенсацію команд | Неможливо самостійно виправити механічну геометрію шляху |
| температура | Змінює результати, коли система нагрівається | Теплове розширення змінює шлях | Нерівномірний нагрів може призвести до деформації конструкції |
| Навантажувальний і звисаючий момент | Може змінити тертя та осідання | Спричиняє зміщення,-залежне від навантаження | Може нахилити або відхилити каретку |
Умови вимірювання
Значення специфікації має значення лише тоді, коли зрозумілі умови його тестування. Довжина ходу, цільове розташування, напрямок наближення, кількість циклів, швидкість пересування, корисне навантаження, стан-розігріву, спосіб кріплення та вимірювальний інструмент можуть впливати на результат.
Для перевірки повторюваності модуль зазвичай кілька разів відсувають від заданих цільових положень і повертають до них. Двонаправлене тестування є більш вимогливим, оскільки воно також виявляє зворотні ефекти. Для точності позиціонування фактичне положення вимірюється в кількох місцях і порівнюється з заданим положенням протягом зазначеного шляху.
Положення кодера не повинно автоматично розглядатися як справжнє положення столу. Кодер двигуна підтверджує обертання двигуна, але механічні помилки між двигуном і кареткою можуть залишатися. Зовнішнє вимірювання на рухомому столі забезпечує більш повну оцінку зібраної осі.
Пріоритети програми
| застосування | Основна проблема | Додаткове занепокоєння |
|---|---|---|
| Виберіть і розмістіть | Повторюваність на викладених позиціях | Час встановлення та зміна корисного навантаження |
| Дозування | Повторюваність і послідовність шляху | Прямолінійність і стабільність швидкості |
| Перевірка зору | Точність і прямолінійність позиціонування | Вібрація і час осідання |
| Багато-позиційне складання | Точність по всьому робочому ходу | Двонаправлений втрачений рух |
| Легка механічна обробка | Точність, жорсткість і люфт | Термічна стійкість і прогин навантаження |
Читання специфікації модуля
Припустимо, модуль містить повторюваність ±0,01 мм, точність позиціонування ±0,05 мм на 300 мм, люфт не більше 0,02 мм і прямолінійність ходу 0,03 мм на 300 мм. Ці значення описують чотири окремі обмеження:
- Модуль може повернутися майже до тієї самої цілі під час повторних циклів.
- Фактична координата все ще може відрізнятися від команди, оскільки шлях збільшується.
- Зміна напрямку може призвести до додаткової зміни положення.
- Стіл може відхилятися вбік або вертикально, навіть якщо його осьова координата правильна.
Чотири числові значення, наведені вище, є ілюстративними, а не універсальними характеристиками продукту. Реальні значення мають бути прив’язані до конкретного розміру модуля, ходу, типу приводу, ступеня точності, корисного навантаження та методу випробування.
Висновок
Повторюваність відповідає, чи може лінійний модуль постійно повертатися в те саме положення. Точність позиціонування відповідає, чи узгоджується фактичне положення із заданою координатою на шляху. Люфт описує реверсивну поведінку, а прямолінійність і паралельність руху описують геометричний шлях рухомого столу.
Жодне окреме значення не відображає повну продуктивність модуля. Надійна оцінка починається з машинного процесу, визначає, яка помилка безпосередньо впливає на результат, а потім порівнює характеристики, виміряні за сумісних умов. Це запобігає помилковому сприйняттю високої повторюваності за повну-точність штриха.
Список літератури
- ISO 230-2, Тестовий код для верстатів - Визначення точності та повторюваності позиціонування осей з числовим керуванням.
- ISO 3408-3, Шарико-гвинтова передача - Умови приймання та приймальні випробування.
Потрібна допомога в оцінці лінійного модуля для певних вимог руху?
DLY може допомогти підтвердити відповідний рівень приводу, ходу, навантаження, швидкості та точності для вашої програми.
