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Agosto 2022

Hoy hablaremos de precisión tridimensional. Parece que todo el mundo tiene muy claro lo que es, pero cuando recibimos las consultas de nuestros clientes, muchas veces la determinación de ciertos errores geométricos no está bien definida.

Errores básicos y su definición

En total existen más de 20 errores básicos de precisión, en este ejemplo, solo le mostraremos los más comunes, si se trata de una máquina tridimensional de precisión.

 Planitud

Bajo el término de planitud podemos considerar que es una condición de una superficie a que tiene todos los elementos situados en un plano teórico formado como mínimo por 3 puntos. Cualquier error o desvío de este plano sería el error de planitud.

Rectitud

Bajo término de rectitud consideramos una condición de que todos los elementos de una superficie están en una línea recta. Cualquier error o desvío de este plano sería el error de rectitud.

Paralelismo

Bajo el término de paralelismo podemos considerar que es una condición que una superficie es paralela (equidistante en todos los puntos) a otra superficie. Cualquier error o desvío seria el error de paralelismo.

Perpendicularidad

Bajo el término de paralelismo podemos considerar que es una condición que una superficie corta a otra (tienen una intersección entre ellas) formando un ángulo de 90º. Cualquier error o desvío seria el error de perpendicularidad.

Precisión de desplazamiento absoluto

Bajo el término de precisión absoluta podemos considerar el grado de acercamiento del sistema de medición al verdadero valor de esta posición.

Errores angulares de un objeto en movimiento

Cuando un objeto se desplaza en el espacio sus principales ejes de coordinadas pueden diferir del espacio respecto al cual este objeto está moviendo. Como ejemplo puede ser posición de un avión respecto a la superficie de control (o superficie de la tierra) o un barco respecto a la superficie del mar. Los principales errores angulares se llaman cabeceo, balanceo y guiñada (Pitch, Roll y Yaw en ingles). En el siguiente ejemplo se puede ver el ejemplo de ángulos de un avión:

Pitch Axis, Raw Axis and Yaw Axis

En nuestro caso hablaremos de módulo lineal motorizado mediante un motor lineal con un carro móvil. En la siguiente imagen se representan estos errores de manera gráfica:

Pitch error, Raw error and Yaw error

El cabeceo en la rotación del carro respecto al eje transversal, el alabeo en la rotación respecto al eje longitudinal y la guiñada es la rotación respecto al eje de superficie vertical.

¿Por qué se habla de estos errores de ángulo y por qué son importantes?

En las aplicaciones de precisión, en las industrias de semiconductores, óptica, láser o medición, este tipo de errores se utilizan para determinar la precisión de un equipo, una máquina o un sistema. Si el error es mayor al de declarado, en la mayoría de los casos no se cumpliría el proceso o el producto que sale no cumpliría la calidad prometida. En caso de máquina de metrología, esto sería un completo fiasco.
Recordad que este tipo de errores solo tienen sentido para los ejes o partes de la máquina en movimiento. Para objetos estáticos se utilizan conceptos como rectitud, paralelismo o perpendicularidad.

¿Cómo se puede conseguir una alta precisión?

Básicamente, existen 3 pilares de la precisión:
– Usar componentes de precisión certificada
– Utilizar montaje y ajuste adecuado
– Utilizar medios electrónicos para la corrección de errores

Vamos a ver en detalle cada uno de estos pilares:

Componentes de precisión

Usar los componentes de precisión es el pilar más importante. Si de entrada los componentes no cumplen los niveles de precisión requerida, conseguir la precisión de toda la máquina se convierte en una misión imposible. Por ejemplo, las guías lineales han de cumplir con determinada clase de precisión, los encoders han de ofrecer una precisión absoluta conforme a las exigencias y la base de la máquina (la estructura) tiene estar realizada de un material adecuado con un tratamiento adecuado. Como ejemplo, podemos comparar una estructura hecha con perfiles de aluminio estructurales con una estructura sólida de granito que ofrece una excepcional estabilidad geométrica y no tiene influencia a los cambios de temperatura.

Montaje y ajuste adecuado

Aunque los componentes aplicados en la máquina son de gran precisión si los montamos a base de golpes de martillo, esto no va a garantizar ninguna precisión en absoluto. Recomendamos que este proceso se realice por el personal cualificado que no solo sepa montar, sino también utilizar los elementos de medición y verificación, de manera segura. Hablamos de micrómetros, niveles de precisión, inclinómetros, interferómetros láser, etc. Gracias a estos elementos de medición y verificación, el proceso de montaje puede tener un ajuste y alineación de todos los componentes adecuado que garantice la precisión de todo el conjunto. En nuestra dilatada experiencia hemos conocido empresas donde el ajustador era uno de los empleados clave para asegurar el proceso, incluso tenía un sueldo muy superior de la media por disponer de este know how. Si claro que había otros ajustadores, pero tardaban varias horas e incluso días más en realizar el mismo trabajo. Si quiere saber más sobre equipos de medición, puede leer este artículo del Blog: La calibración de los ejes lineales. SINADRIVES Direct Drive Experts.

Equipos electrónicos para corregir los errores

Existe un método que se llama Mapping. Es un método muy popular entre todos los fabricantes de maquinaria industrial de precisión y consiste en medir los errores en determinados puntos de la máquina, por ejemplo cada 100 mm de desplazamiento (o cada 5 mm, esto depende la longitud de un eje en sí) y anotar estos errores en el sistema de control. Luego el Control, normalmente un CNC (Control numérico), realiza un cálculo de corrección intentando minimizar el error entre los puntos medidos con anterioridad. Incluso el proceso puede ser repetido en varias ocasiones con el fin de llegar a una aproximación cercana al cero del error. Este método puede funcionar muy bien para la precisión absoluta de un eje (Mapping de un encoder) o de todo un sistema, donde los errores de todo el sistema puedes ser minimizados al máximo.

Existen otros métodos de mejora de precisión. Por ejemplo, en los ejes rotativos, con el uso de doble encoder (doble cabezal) se consigue a mejorar la precisión absoluta por vuelta y además eliminar los errores de excentricidad. Es decir, errores de montaje mecánico o errores de algún rodamiento.

Conclusiones

La precisión no es un tema que se aprende rápido. Requiere tiempo, práctica y sobre todo la paciencia. Si necesita mejorar la precisión de su máquina y no sabe como, póngase en contacto con nuestros técnicos. Tenemos una solución para usted.

En los últimos 10 años hemos realizado aplicaciones sobre bancadas de granito y acero rectificado. Hemos implementado rodamientos de aire y guías de rodillos cruzados. Conocemos los encoders ópticos de una excepcional precisión absoluta y sabemos como mapearlos. Le invitamos que aproveche nuestra experiencia en este campo y tenga tranquilidad de que la aplicación realizada por SINADRIVES cumple todas las exigencias de precisión que usted busca.

Si tienes una aplicación donde te interesa mejorar las prestaciones de tu máquina ya sea velocidad, dinámica, precisión o simplemente reducir su mantenimiento ponte en contacto con nosotros.

Nuestros especialistas en tecnología Direct Drive y Módulos lineales con motor lineal te asesorarán de manera gratuita.

¡Hasta la próxima!

El equipo Sinadrives.

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