Stick-slip is een schokkerige beweging die kan ontstaan wanneer een lineair systeem vanuit stilstand in beweging komt. Het startkoppel dat nodig is om de beweging op gang te brengen, ligt dan hoger dan het koppel dat nodig is om de beweging gaande te houden. Dat komt doordat statische wrijving groter is dan dynamische wrijving. Zodra de weerstand wordt overwonnen, schiet het systeem kort in beweging. Daarna remt het weer af, waarna hetzelfde effect opnieuw kan optreden.
In lineaire techniek is dat ongewenst, vooral bij nauwkeurige positionering, lage snelheden of zware belasting. De beweging hoort vloeiend en voorspelbaar te verlopen. Wanneer dat niet gebeurt, kan dit invloed hebben op maatnauwkeurigheid, productkwaliteit, slijtage en het gedrag van de aandrijving.
Stick-slip eenvoudig uitgelegd
Een herkenbaar voorbeeld is een zwaar object dat over een oppervlak wordt geduwd. In eerste instantie is relatief veel kracht nodig om het object los te krijgen. Zodra het beweegt, gaat het lichter. Bij een lineaire beweging gebeurt iets vergelijkbaars. De overgang van stilstand naar beweging verloopt niet gelijkmatig, maar in kleine schokken.
De oorzaak ligt in het verschil tussen statische en dynamische wrijving. Statische wrijving werkt zolang twee oppervlakken ten opzichte van elkaar stilstaan. Dynamische wrijving ontstaat zodra er beweging is. Wanneer de statische wrijving duidelijk hoger is, moet het systeem eerst een hogere weerstand overwinnen. Daardoor ontstaat de typische schokkende start.
Bij goed gekozen lineaire geleidingen blijft dit effect beperkt. Kogelomloopgeleidingen zijn van nature weinig gevoelig voor stick-slip, omdat de beweging via rollende elementen verloopt. Toch kan het effect in de praktijk nog steeds optreden wanneer belasting, snelheid, smering of systeemstijfheid niet goed op elkaar aansluiten.
Wanneer treedt stick-slip vooral op
Het optreden van stick-slip is sterk toepassingsafhankelijk. Er bestaat dus geen vaste snelheid of belasting waarbij het altijd ontstaat. In de praktijk wordt het effect vooral gezien bij lage snelheden in combinatie met hoge belastingen.
Bij lage snelheden is er minder bewegingsenergie in het systeem. Daardoor wordt de overgang tussen stilstand en beweging gevoeliger voor wrijvingsverschillen. Bij hoge belasting nemen de contactkrachten toe. Wanneer de smering, voorspanning of constructie daar niet goed bij past, kan de beweging minder vloeiend worden.
Ook de omgeving kan invloed hebben. Vervuiling, verouderd vet, verkeerde smeerhoeveelheid of afdichtingen die niet soepel genoeg bewegen, kunnen de weerstand verhogen. Daardoor wordt het startmoment zwaarder en neemt de kans op schokkerig bewegen toe.
De verhouding tussen statische en dynamische wrijving
Er bestaat geen universele juiste verhouding tussen statische en dynamische wrijving. Die verhouding hangt af van het type geleiding, de belasting, de smering en de omgevingsomstandigheden. Daarom is het niet zinvol om alleen naar één getal te kijken.
Een lineair systeem moet altijd als geheel worden beoordeeld. De geleiding, aandrijving, belasting, montage, smering en stijfheid vormen samen het bewegingsgedrag. Wanneer één onderdeel niet goed past bij de toepassing, kan dat effect hebben op de overgang van stilstand naar beweging.
Daarom begint het voorkomen van stick-slip met een goede analyse van de toepassing. Gaat het om een verticale of horizontale as, welke massa wordt verplaatst, wat is de snelheid, hoe vaak start en stopt de beweging en welke nauwkeurigheid is nodig. Pas daarna kan worden bepaald welke maatregel het meeste effect heeft.
Stick-slip verminderen
Er zijn meerdere manieren om stick-slip te voorkomen of te verminderen. De juiste oplossing hangt af van de oorzaak. Vaak wordt gekeken naar smering, snelheid, belasting en stijfheid van het systeem.
De smering is een logisch startpunt. Wij passen altijd vet op lithiumbasis toe. Daarbij is niet alleen het type vet belangrijk, maar ook de juiste hoeveelheid. Te weinig vet kan zorgen voor hogere weerstand en snellere slijtage. Te veel vet kan juist extra weerstand veroorzaken, zeker bij lage snelheden of gevoelige afdichtingen.
Daarnaast moet het smeerinterval worden aangehouden. Vet veroudert door gebruik en tijd. Daarbij veranderen de basisolie en additieven, waardoor de smerende werking afneemt. Regelmatig onderhoud helpt om de beweging soepel te houden en voorkomt dat afdichtingen stroever gaan lopen.
Wanneer de toepassing het toelaat, kan een hogere snelheid helpen om de beweging gelijkmatiger te maken. Ook het verlagen van de belasting kan effect hebben. In andere gevallen ligt de oorzaak niet in de geleiding, maar in de constructie of aandrijving.
De invloed van stijfheid in de aandrijving
De stijfheid van de aandrijving kan veel invloed hebben op het onderdrukken van stick-slip. Een kogelomloopspindel heeft een hoge axiale stijfheid. Daardoor reageert de aandrijving directer op de motorbeweging en is er weinig elastische vervorming in de aandrijflijn.
Bij een tandriem ligt dat anders. Een tandriem heeft elastische rek. Daardoor kan energie tijdelijk worden opgeslagen in de riem en daarna vrijkomen. Dat kan schokkerig gedrag versterken, vooral bij lage snelheid en hogere belasting.
Een kogelomloopspindel kan dit effect juist onderdrukken. Door de hoge axiale stijfheid ontstaat een directere beweging, waardoor de overgang van stilstand naar beweging beter beheersbaar wordt. Dat maakt de keuze van de aandrijving belangrijk bij assen waar positioneernauwkeurigheid en vloeiend starten zwaar meewegen.
Praktisch voorkomen begint bij de juiste diagnose
Stick-slip voorkomen vraagt om kijken naar het complete lineaire systeem. Kogelomloopgeleidingen zijn van nature weinig gevoelig voor dit verschijnsel, maar verkeerde smering, hoge belasting, lage snelheid of onvoldoende stijfheid kunnen alsnog schokkerig bewegen veroorzaken.
Een goede aanpak begint daarom met vaststellen waar de weerstand ontstaat. Daarna kan gericht worden gekozen voor het juiste smeermiddel, de juiste vetdosering, een passend smeerinterval, een andere belasting of een stijvere aandrijving. Zo blijft de lineaire beweging beter voorspelbaar en kan het systeem vanuit stilstand vloeiender op gang komen. Neem vandaag nog contact op met ons voor gericht technisch advies of download direct de benodigde 3D CAD-bestanden via de website om het ontwerpproces te versnellen.
