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自动化机器的高精度化对应设计

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・自动化机器的高精度化可实现定位高精度化及表现。但是由于使定位精度降低的原因涉及范围很广,所以应该需要采取一种非常困难的生产技术。

・进行复数次(n次)定位作业时的定位精度,具有n个定位偏差。这时典型的定位偏差如图1所示。

・由图1可以看出定位精度由相对定位目标值误差的「倾斜误差」和相对定位精度制约(定位公差)误差的「偏移误差」2种误差组成。

定位精度=「倾斜误差」+「偏移误差」

・「倾斜误差」少就会使准确性高,「偏移误差」少就会使精密度提高。另外,「偏移误差」少就会使重复定位准确性提高。

・「倾斜误差」可以用位置测量控制接近定位目标。但「偏移误差」是由于多种多样原因产生的定位误差,所以当定位公差很严格时,必须要有控制偏移误差的对策。

・「偏移误差」中具有代表性的误差原因如以下项目。
(1)定位装置特有的因素・・位置传感器与机械系坐标精度,驱动系的间隙,其它
(2)定位工件特有的因素・・形状误差、基准面误差、其它
(3)灰尘及异物等引起的突然变化

(1)倾斜误差及其基本对策

・定位精度由「倾斜误差」和「偏移误差」2种误差构成。

定位精度=「倾斜误差」+「偏移误差」

・「倾斜误差」可以用位置测量控制接近定位目标。一般测量定位初期的定位精度结果,可通过定位校正等操作来修正相对于目标位置的误差。

・并且,例如所需要的定位精度为±0.1mm时,定位测量传感器的分辨率(最小读数刻度)需要优先选择0.01mm以上精度的传感器。

(2)倾斜误差的变化及其对策

・「倾斜误差」的定位中值会由于各种原因发生变化。将定位中值的变化控制到最小也是需要解决的重要问题。

・具有代表性的变化原因有由温度变化(温度漂移)引起的误差,由测量机器温度漂移及自动化机器的机构系热变形引起的定位误差等。

・因此为了控制由温度漂移引起的「倾斜误差」变化,必须解决a)测量机器的温度稳定化,b)避免自动化机器的机构系热变形的影响。
a)测量机器的温度稳定化⇒预热时间的设置
b)避免自动化机器热变形的影响⇒
(1)使热源远离定位机构部
(2)屏蔽对定位部的热传导等措施
(3)采用热膨胀率小的材料
(4)周边室温的稳定化

・精密工作机械采用对称的机械构造避免热变形的倾斜,来减少热变形对加工精度的影响。图1为注塑成型装置的驱动机构系对称结构化事例。

(1)倾斜误差发行原因详细说明

在此用实际的测量机器的事例来说明「倾斜误差」的发生原因及对策。

・由温度倾斜而产生「倾斜误差」变化的原因分为a)测量机器的温度稳定化b)自动化机器的机构系热变形2种。
 a)测量机器的温度漂移
 b)自动化机器的热变形

・以下对a) 量机器的温度漂移进行讲解。

・定位用测量机器由「测量传感器」+「测量用回路」+「测量传感器固定机构」3方面构成,具有对应各自测量时间的精度变化的特性。图1为万能测试机的事例,「测量传感器」=载荷传感器,「测量用回路」=载荷传感器的测量装置,「测量传感器固定机构」=门型机构。

・「测量传感器」本体是用对周边环境变化不敏感的构造组成(外壳保护,材质选择等),采用激光或压电元件等复合构造材料的传感器容易发生温度漂移。

・「测量用回路」当电源打开后,内部回路基板类会上升到一定的温度,无法避免构成回路基板的多数电子部件的温度漂移。因此,必须在达到一定温度后开始测量。这个到达一定温度的时间称为「预热时间」。采用测量机器时,一般的「预热时间」为10分钟左右。

・「测量传感器固定机构」作为机构部件受到温度变形的影响。图1的万能测量机也需要在精密测量的试验场地设定恒温。

・作为「测量用回路」的温度漂移对策的「预热时间」关系如图2所示。图2的直线是理想的测量数据。初期为曲线的数据是有温度漂移的情况。这个曲线如果从「预热时间」过后的时间点开始测量的话,可以避免温度漂移的影响。

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