Prawie każda aplikacja mechaniczna, z jaką mamy do czynienia, obejmuje części ruchome i komponenty, które mają określone wymagania w zakresie precyzji i dokładności, aby zapewnić prawidłowe działanie. Dotyczy to szczególnie urządzeń i maszyn wykorzystujących elektryczne siłowniki liniowe. Czynniki takie jak luz zwrotny, tolerancje wykonania, wyrównanie przy montażu oraz dynamika aplikacji mogą znacząco wpływać na precyzję i dokładność systemów ruchu liniowego z elektrycznymi siłownikami liniowymi. W tym artykule omówimy kluczowe aspekty precyzji i dokładności, które należy wziąć pod uwagę podczas integrowania elektrycznych siłowników liniowych w dowolnej aplikacji.
Czym są precyzja i dokładność siłownika?
W przypadku elektrycznych siłowników liniowych zdolność do osiągnięcia pozycji docelowej tak blisko, jak to możliwe, nazywana jest dokładnością, natomiast precyzja oznacza zdolność do powtarzalnego uzyskiwania tych samych wyników względem siebie za każdym razem. Dokładność służy do pomiaru błędu między pozycją docelową a osiągniętą. Precyzja służy do pomiaru zakresu rozrzutu między tym, jak bardzo wszystkie wcześniej osiągnięte pozycje różniły się od siebie.
Tarcza łucznicza może posłużyć jako analogia do opisania różnicy między precyzją a dokładnością w odniesieniu do siłowników, gdzie pozycję docelową siłownika reprezentuje środek tarczy (dziesiątka). Wysoka dokładność i niska precyzja występują wtedy, gdy siłownik potrafi zbliżyć się do pozycji docelowej, ale nie trafia w to samo miejsce za każdym razem.
Niska dokładność i wysoka precyzja są widoczne wtedy, gdy siłownik nie osiąga pozycji docelowej, ale konsekwentnie dojeżdża do tej samej pozycji co wcześniej.
W idealnym świecie połączenie wysokiej precyzji i wysokiej dokładności skutkuje siłownikiem, który dojeżdża do pozycji docelowej i potrafi konsekwentnie osiągać to samo miejsce raz po raz.
Tolerancje wykonania w produkcji części i siłowników
Tolerancje wykonania siłownika to jeden z czynników, który może wpływać na precyzję i dokładność po instalacji. W procesie wytwarzania każdego produktu większość elementów produkowanych masowo ma pewne fizyczne ograniczenia co do tego, jak blisko producent może odtworzyć deklarowane parametry. Większość naszych siłowników ogólnego przeznaczenia ma tolerancję wykonania +/- 3 mm, jednak jeśli Twoja aplikacja będzie wrażliwa na precyzję i dokładność, warto skontaktować się z nami lub producentem kupowanego elementu.
Warto też pamiętać, że precyzja i dokładność siłownika liniowego po pełnym zamontowaniu mogą ulec zmianie z różnych powodów niezależnych od samej jednostki. Inne komponenty użyte w systemie również mogą mieć własne tolerancje wykonania, co po połączeniu z siłownikiem wprowadza dodatkowe źródła błędów, takie jak:
- Koła pasowe
- Uchwyty montażowe
- Pręty
- Tuleje
- Zawory
- Materiały konstrukcyjne
- Łożyska
Luz zwrotny przy stosowaniu siłowników liniowych
Luz zwrotny (ang. backlash), znany też jako luz, „play” lub „slop”, to utrata ruchu lub luz w mechanizmie wynikająca z przerw między elementami, jak np. odległość między zazębionymi zębami kół zębatych. Gdy próbujemy zmienić kierunek obrotu kół zębatych, najpierw „zabierany” jest ten luz, zanim koła zaczną rzeczywiście obracać się w przeciwnym kierunku. To zjawisko wynikające z pracy wewnętrznych kół zębatych jest jednym z powodów, dla których luz zwrotny w siłownikach jest dość powszechny i jego wartość może się różnić w zależności od modelu siłownika.
Konstrukcje ramowe, uchwyty montażowe i inne akcesoria dołączane mogą być zaprojektowane z pewnym luzem, aby umożliwić punkty obrotu i prawidłową, zamierzoną pracę. Ten niewielki luz może sumować się z już istniejącym luzem zwrotnym siłownika i dodatkowo obniżać ogólną precyzję oraz dokładność.
Błędy pozycjonowania mogą wynikać także ze źródeł niemechanicznych, takich jak sprzężenie zwrotne z potencjometru, czujniki Halla oraz sterowniki silnika używane do sterowania i odczytu pozycji siłownika w programowaniu. W aplikacjach wymagających wysokiej precyzji i dokładności należy też uwzględnić martwy czas i inne opóźnienia czasowe wynikające z systemu sterowania.
Aby uwzględnić ogólne zużycie, regularne inspekcje w ramach utrzymania całego systemu oraz wprowadzanie koniecznych korekt (dostrajanie) mogą pomóc zwiększyć długoterminową precyzję i dokładność. Nawet jeśli najgorszy przypadek, w którym wszystkie tolerancje są maksymalne, zdarza się rzadko, kluczowe jest rozważenie wszystkich potencjalnych tolerancji, aby w pełni zrozumieć system i ocenić możliwe źródła błędów.
Jak ważne są precyzja i dokładność?
Znaczenie precyzji i dokładności może się różnić w zależności od zastosowania elektrycznych siłowników liniowych. W niektórych aplikacjach precyzja i dokładność będą równie ważne, podczas gdy w innych ważniejsza okaże się jedna z nich. Choć można stosować komponenty o bardzo wysokiej precyzji i dokładności, używanie ich tam, gdzie nie jest to konieczne, podniesie koszty i złożoność systemu bez istotnych korzyści. Poniżej kilka przykładów ilustrujących, jak może się różnić znaczenie precyzji i dokładności:
- Zautomatyzowane meble – ryglowanie i odryglowywanie drzwi dużych drewnianych szaf poprzez przesuwanie zasuwy siłownikiem nie wymaga dużej precyzji ani dokładności w mechanizmach ryglujących, które mają spory luz.
- Automatyka domowa – zautomatyzowane okna szklane z siłownikami mogą nie wymagać dużej dokładności, ponieważ użytkownik może skorygować pozycję początkową podczas montażu, ale będą wymagały precyzji, aby za każdym razem wracały do tej samej pozycji.
- Przemysł spożywczy – siłowniki używane w dozownikach dodatków do pizzy nie muszą być precyzyjne, aby zawsze trafiać w dokładnie to samo miejsce, ale muszą być dokładne, aby dodatki lądowały na zamierzonym obszarze pizzy.
- Zastosowania medyczne – w chirurgii wspomaganej robotami i w dozownikach płynów do wytwarzania leków wykorzystuje się modele takie jak nasze PA-12-R oraz PA-12-T Micro Precision Actuators, ponieważ wysoki poziom precyzji i dokładności ma kluczowe znaczenie.
Siłowniki używane do podstawowych zadań zwykle nie wymagają bardzo wysokiej precyzji i dokładności, by działać zgodnie z założeniami, i lepiej sprawdzą się standardowe modele – dla prostoty i opłacalności. W większości ogólnych zastosowań potrzebna będzie raczej precyzja niż dokładność lub odwrotnie – w zależności od konkretnego przypadku. W bardziej wyspecjalizowanych aplikacjach obie cechy mogą stać się krytyczne dla prawidłowej pracy. Dlatego niezwykle ważne jest pełne zrozumienie wymagań aplikacji oraz potencjalnego wpływu montażu, orientacji i tolerancji na precyzję i dokładność całego systemu.
PODSUMOWANIE
Elektryczne siłowniki liniowe mogą oferować różne poziomy precyzji i dokładności; ważne jest jednak, aby uwzględnić także inne źródła błędów wchodzące w skład całego systemu. Po pełnym zweryfikowaniu wymagań dotyczących precyzji i dokładności Twojej aplikacji możesz dobrać odpowiednie komponenty i techniki integracji, a następnie zaprojektować system z uwzględnieniem ich ograniczeń.
Mamy nadzieję, że ten artykuł był dla Ciebie pomocny, zwłaszcza jeśli chciałeś/chciałaś dowiedzieć się, jak precyzja i dokładność wpływają na wykorzystanie siłowników liniowych. Jeśli masz jakiekolwiek pytania lub chcesz porozmawiać o naszych produktach, nie wahaj się z nami skontaktować! Jesteśmy ekspertami w tym, co robimy, i chętnie pomożemy w każdy możliwy sposób.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123