Un module linéaire peut revenir systématiquement à la même position tout en s'arrêtant légèrement en dehors de la coordonnée commandée. Ce n’est pas une contradiction. La répétabilité et la précision du positionnement mesurent différents aspects du mouvement, et les deux peuvent apparaître dans le même tableau de spécifications.
Lors de l'évaluation d'unmodule linéaire, les ingénieurs rencontrent également des termes tels que jeu, perte de mouvement, parallélisme de fonctionnement et rectitude. Traiter ces valeurs comme interchangeables peut conduire à un axe qui fonctionne de manière cohérente mais ne répond pas aux exigences réelles du processus.
La spécification correcte dépend de la tâche. Les mouvements répétitifs de sélection-et-de placement, d'inspection par caméra, de distribution et d'usinage de précision n'évaluent pas les performances des axes exactement de la même manière.
Différence fondamentale
Répétabilitédécrit la précision avec laquelle le module revient à la même position lors de mouvements répétés dans les mêmes conditions de test.Précision du positionnementdécrit dans quelle mesure la position réelle correspond à la position commandée tout au long du trajet mesuré.
| Spécification | Ce qu'il mesure | Influence typique | Pourquoi c'est important |
|---|---|---|---|
| Répétabilité | Variation lors du retour répété à une position cible | Jeu, variation du frottement, réponse du contrôle, charge et température | Cycles cohérents aux mêmes points de travail |
| Précision du positionnement | Différence entre la position commandée et réelle au cours du trajet | Erreur de plomb, compensation, dilatation thermique et référence de mesure | Corriger la position absolue à différentes coordonnées |
| Jeu ou perte de mouvement | Changement de position qui apparaît lorsque la direction du mouvement s'inverse | Jeu des écrous, roulements de support, couplage et rigidité des articulations | Positionnement bidirectionnel et contrôle des contours |
| Rectitude de course | Déviation latérale ou verticale pendant le déplacement de la table | Précision du guidage, géométrie de base et assemblage | Qualité du parcours, alignement de l'inspection et position de l'outil |
Répétabilité
Considérons un module commandé pour se déplacer dix fois à 200,00 mm. Si les positions d'arrêt mesurées restent étroitement regroupées, l'axe a une bonne répétabilité. Le groupe est peut-être centré à 199,97 mm au lieu de 200,00 mm, mais le faible écart montre que le module répète le mouvement de manière cohérente.
Les fabricants peuvent exprimer la répétabilité sous la forme d'une valeur plus-ou-moins, d'une plage totale ou d'une valeur statistique. Ces formats ne sont pas automatiquement équivalents. Une valeur de ±0,01 mm doit donc être interprétée avec la méthode de test indiquée plutôt que comparée directement avec chaque valeur imprimée dans un autre catalogue.
La répétabilité est particulièrement importante lorsqu'un axe revisite un nombre limité de positions enseignées. Des exemples typiques incluent le chargement de composants, le vissage, l'étiquetage, la distribution et le positionnement du capteur. Si un décalage en un point répété peut être calibré, la cohérence peut être plus importante que la précision absolue du déplacement.
Précision du positionnement
La précision du positionnement compare la coordonnée commandée avec la coordonnée mesurée à plusieurs positions le long de la course. Un module peut être proche de la cible près d'une extrémité et développer progressivement une erreur de position plus importante plus loin tout au long du trajet.
Dans un axe entraîné par vis à billes, l’une des principales sources est l’erreur d’avance. Si la course réelle par tour de vis diffère légèrement du pas nominal, la différence s'accumule avec la distance. C'est pourquoi une valeur de précision de positionnement peut être indiquée sur une course définie, par exemple par 300 mm, au lieu d'une valeur illimitée pour chaque longueur de module.
La précision du positionnement est importante lorsque la machine doit atteindre de nombreuses coordonnées qui ne peuvent pas toutes être apprises ou corrigées individuellement. Les équipements de mesure, le perçage multi-positions, l'assemblage électronique et les processus d'usinage nécessitent généralement une plus grande attention à la position absolue sur toute la course de travail.
Bonne répétabilité, précision différente
L’exemple simplifié suivant montre pourquoi les deux spécifications ne doivent pas se substituer l’une à l’autre.
| Position commandée | Mesures répétées | Interprétation |
|---|---|---|
| 100,00 mm | 99,99, 100,00, 99,99 mm | Petit spread et petite erreur de position |
| 300,00 millimètres | 299,95, 299,96, 299,95 mm | Toujours reproductible, mais l'erreur absolue a augmenté |
| 500,00 millimètres | 499,91, 499,92, 499,91 mm | Un bon regroupement ne supprime pas les erreurs de déplacement accumulées |
Les positions mesurées dans cet exemple restent proches les unes des autres à chaque cible, la répétabilité est donc bonne. Cependant, la différence entre la position commandée et la position réelle augmente au fur et à mesure de la course. L'étalonnage ou la compensation du contrôleur peuvent réduire une erreur systématique, mais la compensation ne peut pas corriger un comportement mécanique instable qui change d'un cycle à l'autre.
Contrecoup et perte de mouvement
Le jeu est souvent utilisé pour décrire le jeu dans une transmission mécanique. La perte de mouvement est un effet mesuré plus large qui peut inclure le jeu des vis-écrous, la déformation élastique, le mouvement du roulement de support-, l'enroulement de l'accouplement-et la déformation des articulations lorsque l'axe inverse la direction.
Un module peut montrer une meilleure répétabilité lorsque chaque cible est approchée dans la même direction que lorsque les mêmes cibles sont approchées dans les deux directions. La différence indique que le comportement d’inversion contribue au résultat.
Un préchargévis à billespeut réduire le jeu axial et augmenter la rigidité. Il ne peut pas compenser des roulements de support desserrés, un accouplement inadapté, des supports flexibles ou un mauvais assemblage ailleurs dans la transmission.
Rectitude et parallélisme de fonctionnement
Les valeurs de positionnement décrivent l'emplacement le long de l'axe commandé. Ils ne décrivent pas toutes les erreurs géométriques de la table mobile. Un chariot peut atteindre la coordonnée X correcte tout en s'éloignant latéralement ou verticalement de la ligne prévue.
La rectitude de course décrit l’écart par rapport à une trajectoire rectiligne. Le parallélisme courant décrit généralement le comportement de la surface mobile par rapport à une surface de référence spécifiée. Ces valeurs dépendent du rail de guidage, du corps du module, de la base de montage, de la précision de l'assemblage et de la méthode de mesure.
Cette distinction est importante dans le domaine de la numérisation par caméra, du traitement laser, de la distribution de précision et de l'inspection. Dans ces applications, un axe peut répéter la position de son codeur alors qu'une erreur de trajectoire latérale ou verticale affecte toujours le résultat du processus.
Principaux facteurs d'influence
| Facteur | Répétabilité | Précision du positionnement | Mouvement géométrique |
|---|---|---|---|
| Erreur de pas de vis à billes | Influence limitée sur un point répété | Influence majeure sur l'AVC | Influence directe généralement limitée |
| Contrecoup et conformité | Important lors des changements de direction | Crée des différences de position bidirectionnelles | Peut permettre un changement d'attitude à la table |
| Géométrie du guidage et de la base | Peut provoquer une variation de friction | Peut créer une perturbation de la position locale | Influence majeure sur la rectitude et le parallélisme |
| Moteur, codeur et contrôle | Affecte l'arrêt de la cohérence | Affecte le suivi et la compensation des commandes | Impossible de corriger seul la géométrie de la trajectoire mécanique |
| Température | Modifie les résultats à mesure que le système se réchauffe | La dilatation thermique modifie le déplacement | Un chauffage inégal peut déformer la structure |
| Charge et moment en porte-à-faux | Peut modifier la friction et le tassement | Provoque un déplacement-dépendant de la charge | Peut incliner ou dévier le chariot |
Conditions de mesure
Une valeur de spécification n'a de sens que lorsque ses conditions de test sont comprises. La longueur de la course, les emplacements cibles, la direction d'approche, le nombre de cycles, la vitesse de déplacement, la charge utile, l'état d'échauffement, la méthode de montage et l'instrument de mesure peuvent tous affecter le résultat.
Pour les tests de répétabilité, le module est normalement éloigné et ramené plusieurs fois vers des positions cibles définies. Les tests bidirectionnels sont plus exigeants car ils révèlent également des effets d'inversion. Pour la précision du positionnement, la position réelle est mesurée à plusieurs endroits et comparée à la position commandée sur un trajet indiqué.
La position de l'encodeur ne doit pas automatiquement être traitée comme la vraie position de la table. Un encodeur de moteur confirme la rotation du moteur, mais des erreurs mécaniques entre le moteur et le chariot peuvent persister. La mesure externe sur la table mobile permet une évaluation plus complète de l'axe assemblé.
Priorités de candidature
| Application | Préoccupation principale | Préoccupation supplémentaire |
|---|---|---|
| Choisir et placer | Répétabilité aux positions enseignées | Temps de stabilisation et changement de charge utile |
| Distribution | Répétabilité et cohérence du chemin | Rectitude et stabilité de vitesse |
| Inspection visuelle | Précision et rectitude du positionnement | Temps de vibration et de stabilisation |
| Assemblage multi-positions | Précision sur toute la course de travail | Mouvement perdu bidirectionnel |
| Usinage léger | Précision, rigidité et jeu | Stabilité thermique et déformation de charge |
Lecture d'une spécification de module
Supposons qu'un module indique une répétabilité de ± 0,01 mm, une précision de positionnement de ± 0,05 mm par 300 mm, un jeu ne dépassant pas 0,02 mm et une rectitude de fonctionnement de 0,03 mm par 300 mm. Ces valeurs décrivent quatre limites distinctes :
- Le module peut revenir près de la même cible lors de cycles répétés.
- Les coordonnées réelles peuvent encore différer de la commande à mesure que la course augmente.
- Inverser la direction peut introduire un changement de position supplémentaire.
- La table peut dévier latéralement ou verticalement même lorsque sa coordonnée axiale est correcte.
Les quatre valeurs numériques ci-dessus sont des spécifications de produit illustratives plutôt que universelles. Les valeurs réelles doivent être liées à une taille de module, une course, un type d'entraînement, un niveau de précision, une charge utile et une méthode de test particuliers.
Conclusion
La répétabilité indique si un module linéaire peut revenir systématiquement à la même position. La précision du positionnement indique si la position réelle correspond aux coordonnées commandées tout au long du trajet. Le jeu décrit le comportement d'inversion, tandis que la rectitude et le parallélisme de fonctionnement décrivent la trajectoire géométrique de la table mobile.
Aucune valeur unique ne représente la performance complète d'un module. Une évaluation fiable commence par le processus de la machine, identifie quelle erreur affecte directement le résultat, puis compare les spécifications mesurées dans des conditions compatibles. Cela évite qu'un chiffre de répétabilité élevé soit confondu avec une précision de course complète.
Références
- ISO 230-2, Code d'essai pour machines-outils - Détermination de la précision et de la répétabilité du positionnement des axes à commande numérique.
- ISO 3408-3, Vis à billes - Conditions d'acceptation et tests d'acceptation.
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