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直線電機技術
 
定位系統精度(轉載)

  位系統精度可方便地分為兩大類: 導軌本身的精度和沿導軌的直線定位精度。 前者描述了導軌(滾珠和桿、交叉滾子、空氣軸承等)提供理想單軸平移的精度,而后者涉及沿軸進行的增量運動的精度(通常與導螺桿、直線編碼器或其它反饋裝置有關)。導軌精度任何運動的物體都具有 6 個自由度。 它們包括沿三個相互垂直軸中的任意軸的平移、直線運動以及沿這些軸的轉動(qx、qy 和 qz)。 直線定位導軌的功能是僅僅是精確限制物體向一個單平移軸的運動(通常為 X 軸)。 沿 X 軸任何與理想直線運動的偏差都是導軌裝置不精確的結果。空氣軸承和直線電機的使用可將平面度和直線總誤差降低到小于 0.5 微米/250 mm 和小于 20 毫微米/10 mm。

  直線定位精度?有各種技術可以用來以增量方式沿一個直線軸對用戶有效載荷進行定位。直線定位精度簡單地說就是受命令支配的運動與國際定義的長度單位的匹配程度。 按照 Comitee Consultif pour Definition du Metre 的定義,所有長度測量結果最終都以米為單位。 1 米的當前值為光在 1/299,792,458 秒內在真空中所行進的距離。

  平臺導軌中的角誤差可通過阿貝貝斯誤差而使直線定位精度下降。 X-Y 工作臺具有一個在很大程度上影響精度的附加參數: 正交性,即兩個軸之間的垂直程度。 該參數在我們的商業級工作臺上保持在小于 50 弧秒,而在精密級工作臺中保持在小于 20 弧秒。 對于后一種情況,300 mm 行程相當于因正交性獨自引起的 30 微米誤差。

 
速度波動

  雖然“速度波動”這一術語很常用并經常出現在應用要求中,但它的意思有些使人誤解,因此在描述平臺性能時,我們寧愿采用其它的量度。 一般來說,由于客戶方的操作發生在一個固定頻率而產生以等速運動的需要,其目標是使結果發生于運動產品上的均勻位置間隔上。 很清楚,如果能夠以完美的等速移動,就會取得這一目標。在定位平臺上添加一個直線編碼器,定位平臺的速度變化無關緊要,客戶對產品進行操作的空間位置將極為均勻。 通過使用數字式 PLD 和/或 PLL,可以適應編碼器分辨率和事件間隔之間相當任意的比率。 這種方法效果良好的一個典型應用是激光標記系統,它必須在部件的特定間隔上發出激光脈沖。

 
減速和加速
  速度限制通常由三個因素之一確定: 直線編碼器、導軌軸承的物理極限或可用放大器電壓。功率與運動時間之間存在負四次方關系,需要我們在設計傳動系統的時候仔細考慮周期時間和電機尺寸。 運動質量和功率間的平方規律,非常明白的要求努力減小運動質量。像“我們需要把周期時間降低 100 毫秒”這樣的偶然意見,需要根據潛在的代價昂貴的物理機制進行評估。 最后,生產力曲線具有一個明確的最大值這一事實,可以幫助我們更仔細的設計系統,使之工作在最佳性能上。  
重復定位精度
  定位系統的可重復性指企圖連續經過某一特定位置時實際定位位置的變化程度。一般來說,雙向移動的位置變化要比單向移動來的高。 只單獨看單向移動可重復性數據,不會發現齒輪隙的顯著影響。如果可重復性的要求較高,最好不使用導螺桿而換用直線電機作為執行元件。盡管這樣作要求增加使用直線編碼器并且滑座與伺服控制器需要工作在閉環模式,但得到的性能卻會大大提高,此時所受的限制僅僅來自編碼器的分辨率和不可避免的熱效應影響。  
插補運動
  對于許多定位系統應用,簡單的點到點運動或等速運動就足夠了。 在其它應用中,需要更為復雜的運動。 特別是在物體在空間移動的路徑十分重要時就是這樣。PMAC控制器在這方面的性能比較突出。  
安裝問題
  定位位移臺最好安裝于高度平整的合適的橫截面上。 通常方法是確保安裝表面的平整度超過所使用的位移臺的平整度。 如果位移臺底部的斜度低于 10 弧秒 (50 微弧度),那么表面的誤差應低于 5 微米/100 mm。如前所述,安裝時應確保表面清潔,而且位移臺無其他異物。 螺紋孔應仔細除去毛刺,緊固件應擰緊到指定扭矩,而且相互之間扭矩大小應均勻。 具有足夠厚度的多層鋁板和/或鋼板表面可作為理想的安裝表面。 花崗石或陶瓷表面盡管可以做到極其平整,但是進行表面固定的鋼絲螺套必須先于位移臺放上之前進行安裝。將兩個單軸位移臺安裝在一起(安裝方向可以是 X-Y 或同軸方向), 唯一的要求是位于下面的位移臺的大小必須等于或大于上面位移臺的截面積。  

 

 

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