De machine positioneert niet consistent en bij het omkeren van de bewegingsrichting ontstaat er een korte vertraging. Dit fenomeen noemen we backlash of omkeerspeling. Het vormt een grote bron van onzekerheid bij zowel de operator als de ontwerper. Bij LM Systems begrijpen we dat nauwkeurigheid de basis vormt voor een betrouwbaar productieproces. In dit artikel duiken we diep in de materie van speling binnen lineaire systemen. We analyseren de oorzaken en presenteren de technische oplossingen die wij als engineeringpartner bieden om uw nauwkeurigheid te garanderen.
Ongewenste backslash (speling)
In de praktijk merk je backlash vaak op door maatafwijkingen in het eindproduct. Bij het frezen van een cirkel ontstaat er bijvoorbeeld een lichte afvlakking op de kwadrantovergangen. Dit gebeurt omdat de aandrijving de spindel wel draait maar de slede nog niet direct volgt. Naast positioneringsfouten leidt overmatige speling tot instabiliteit in de regellus van de servomotor. De motor probeert de positie te corrigeren maar door de dode zone ontstaat er een vibratie die ook wel ‘hunting’ wordt genoemd. Dit zorgt voor extra slijtage aan de componenten en verkort de levensduur van de gehele machine.
Slijtage is hierin een bekende boosdoener in bestaande systemen. Vaak ligt de oorzaak echter al bij de initiële selectie van de componenten. Bij zware belastingen of hoge snelheden vervormen loopbanen of kogels als de stijfheid van de constructie onvoldoende is. Zonder de juiste tegenmaatregelen resulteert dit dus in een onnauwkeurige machine die niet voldoet aan de gestelde toleranties.
Voorspanning voor een spelingsvrije lineaire beweging
De meest effectieve methode om backlash te voorkomen is het toepassen van voorspanning. Bij een kogelomloopspindel wordt dit gerealiseerd door de moer te voorzien van kogels die een fractie groter zijn dan de ruimte tussen de loopbanen. Hierdoor ontstaat een gecontroleerde interne belasting. Deze voorspanning zorgt ervoor dat er constant contact is tussen de kogels en de spindel waardoor de speling volledig verdwijnt.
Er bestaan verschillende gradaties in deze techniek. Een enkelvoudige moer met overmaatse kogels biedt de oplossing voor gemiddelde belastingen. Voor toepassingen waarbij een extreem hoge stijfheid vereist is gebruiken wij dubbele moeren die tegen elkaar in gespannen zijn. Het resultaat is een lineaire beweging die direct reageert op elke omwenteling van de motor zonder enige vertraging of hysterese.
Extreem nauwe toleranties
Bij LM Systems leveren we geen standaardproducten uit een doos maar bieden we zekerheid. Onze componenten onderscheiden zich door extreem nauwe toleranties en een hoge materiaalzuiverheid. Waar de standaardmarkt vaak stopt bij een acceptabele nauwkeurigheid gaan wij verder door te kijken naar de dynamische draaggetallen en de stijfheid onder variërende temperaturen.
Onze focus ligt daarbij op het verlagen van de Total Cost of Ownership. Een spindel met de juiste voorspanning en een correct smeerinterval gaat jarenlang mee zonder dat de nauwkeurigheid verloopt. Wij bewijzen onze kwaliteit door middel van technische specificaties die we baseren op feitelijke belastingsdiagrammen en berekeningen. U krijgt bij ons de garantie dat de gekozen oplossing ook daadwerkelijk presteert onder de zware condities van uw specifieke toepassing.
Voorbeelden van backslashvrije systemen in de high-end machinebouw waarbij LM Systems kan ondersteunen:
- Bij CNC bewerkingscentra waar elke micrometer telt voor de passing van onderdelen. Hier is een hoge stijfheid noodzakelijk om de snijkrachten op te vangen zonder dat de beitel uitwijkt.
- Bij pick-and-place robots in de elektronica industrie. Bij deze toepassingen zijn de versnellingen extreem hoog en moet de kop direct stilstaan op de juiste positie om kleine componenten te kunnen plaatsen.
- In de medische technologie bij apparaten zoals MRI scans of chirurgische robots. Hier is absolute betrouwbaarheid en een soepele beweging zonder schokken vereist voor de veiligheid van de patiënt.
- Bij nauwkeurige doseersystemen in de farmaceutische industrie waar de verplaatsing van een spindel exact de hoeveelheid vloeistof bepaalt die wordt afgegeven.
Deze toegevoegde waarde bevindt zich in de vertaling van een technisch vraagstuk naar een werkende machine. Onze engineers binnen LM Systems fungeren als sparringpartner voor uw ontwerper. Wij zorgen voor modificaties in onze eigen werkplaats. Dit varieert van het aanpassen van spindeluiteinden tot het toepassen van speciale coatings voor corrosieve omgevingen.
Samenwerken met onze engineers
Wanneer kiest u voor zero backslash
Is backlash altijd een probleem? In eenvoudige verstelsystemen waar alleen handmatige positionering plaatsvindt is een kleine speling vaak acceptabel en prijstechnisch interessanter. De keuze voor een oplossing zonder speling wordt noodzakelijk bij de volgende criteria.
Wanneer de herhalingsnauwkeurigheid in beide richtingen onder de 0,02 millimeter moet liggen is een voorgespannen systeem onvermijdelijk. Ook bij dynamische processen met veel richtingswisselingen is het elimineren van speling noodzakelijk om trillingen te voorkomen. Indien de machine moet functioneren in een geautomatiseerde omgeving met gesloten regellussen adviseren wij altijd een systeem met gedefinieerde voorspanning om de stabiliteit van de besturing te garanderen.
Samenwerken aan resultaat
U heeft kunnen lezen hoe belangrijk het beperken van backlash is voor elke machine die moet presteren op het hoogste niveau van nauwkeurigheid. Door te kiezen voor de juiste voorspanning en hoogwaardige componenten neemt u ontwerprisico’s weg en verhoogt u de betrouwbaarheid van uw installatie. LM Systems staat klaar om u te ondersteunen met diepgaande technische kennis en maatwerkoplossingen die precies passen bij uw uitdaging. Neem contact met ons op en ontdek wat maatwerk voor uw toepassing betekent.
