Een lineair bewegingssysteem moet nauwkeurig en gecontroleerd bewegen. Toch kunnen tijdens het versnellen, afremmen of positioneren ongewenste trillingen ontstaan. Dit heeft gevolgen voor de nauwkeurigheid, slijtage en levensduur van onderdelen. Trillingen in lineaire bewegingssystemen hebben verschillende oorzaken, van mechanische speling tot verkeerde software-instellingen. Door de oorzaak goed te onderzoeken, wordt duidelijk welke aanpassingen nodig zijn om de beweging stabieler te maken. Maar ok hierbij geldt: voorkomen is beter dan genezen.
Wat veroorzaakt trillingen in lineaire bewegingssystemen?
Een trillende lineaire as betekent niet automatisch dat er iets mis is met de geleiding zelf. In de praktijk zien we dat de oorzaak vaak ergens anders in het systeem ligt. Mechanische speling, onvoldoende stijfheid, een verkeerde uitlijning, resonantie en onjuiste software-instellingen zijn veelvoorkomende oorzaken. Soms gaat het om één duidelijk probleem. In andere gevallen versterken meerdere factoren elkaar.
Mechanische speling is hiervan een goed voorbeeld. Wanneer onderdelen niet stevig genoeg met elkaar verbonden zijn of er te veel ruimte in de aandrijving zit, ontstaat ongewenste beweging. Vooral tijdens het versnellen en afremmen kan de as daardoor gaan trillen. Ook de stijfheid van de constructie heeft hierop invloed. Een dunne montageplaat of een machineframe dat onvoldoende stevig is, kan onder belasting vervormen. Die vervorming werkt door in de beweging van de as.
Verkeerde uitlijning en resonantie
Daarnaast kan ook een verkeerde uitlijning voor problemen en trillingen zorgen. Als geleidingsrails of onderdelen van de aandrijving niet goed ten opzichte van elkaar zijn gemonteerd, ontstaan extra krachten en ongelijkmatige weerstand. De beweging verloopt dan minder soepel dan bedoeld. Dat kan merkbaar zijn in de vorm van trillingen of schokkerig loopgedrag.
Een andere oorzaak is resonantie. Iedere machineconstructie heeft eigenfrequenties waarop deze van nature gemakkelijk meetrilt. Wanneer de beweging van de machine een van deze frequenties aanwakkert, kunnen trillingen sterker worden. Zo kan een lineaire as bij lage snelheid rustig bewegen, maar bij een bepaald toerental ineens beginnen te trillen.
De gevolgen van trillingen op nauwkeurigheid en levensduur
Een trillende lineaire as kan je minder nauwkeurig positioneren. De slede beweegt dan kort na het stoppen nog door, waardoor de gewenste positie niet direct stabiel is. Bij nauwkeurige bewerkingen of het herhaald oppakken en plaatsen van producten kan dat problemen geven.
Trillingen veroorzaken bovendien wisselende belasting op loopwagens, rails en de aandrijving. Dat kan slijtage versnellen en de levensduur verkorten. Hoe groot het effect is, hangt af van de trillingssterkte, de belasting en de bedrijfsduur.
Trillingsgevoeligheid al tijdens het machineontwerp beoordelen
Een stijve geleiding alleen is niet voldoende als de constructie waarop deze wordt gemonteerd meeveert. Daarom begint het beperken van trillingen bij het complete ontwerp, de engineeringsfase.
Met een FEM-analyse, een berekening waarbij het ontwerp digitaal in kleine delen wordt opgedeeld, kan je als engineer de stijfheid en eigenfrequenties onderzoeken. Zo wordt zichtbaar welke delen gevoelig zijn voor resonantie. De uitkomst helpt om bijvoorbeeld een montageplaat te verstevigen of de ondersteuning te veranderen voordat de machine wordt gebouwd.
Daarbij verdient ook de gebruiikte software een controle. Een te sterk reagerende motorregeling of een bewegingsprofiel met abrupte versnellingen kan namelijk ongewenste bewegingen veroorzaken.
Hoe stel je de oorzaak vast?
Een goede diagnose begint met de vraag wanneer de trilling optreedt. Het gedrag tijdens versnellen, constante snelheid en stilstand geeft verschillende aanwijzingen.
- Bij versnellen of afremmen kan het bewegingsprofiel of de motorregeling meespelen.
- Bij één bepaald snelheidsgebied is resonantie een mogelijke verklaring.
- Op een vaste positie van de slag is controle van uitlijning, montage en lokale weerstand zinvol.
- Na het bereiken van de eindpositie kunnen natrillen van de constructie en de regeling worden onderzocht.
Vervolgens helpen metingen aan de as en het frame om de bron te lokaliseren. Ook de positieafwijking die de besturing registreert, levert daarbij informatie op. Bij schokkerig loopgedrag is het bovendien verstandig om de smering en eventuele vervuiling te controleren.
Let dus op: alleen het toerental verlagen kan het verschijnsel onderdrukken zonder de onderliggende oorzaak weg te nemen.
Welke aanpassingen verminderen trillingen in lineaire bewegingssystemen?
Trillingen in lineaire bewegingssystemen zijn op verschillende manieren te verminderen. Een stevige constructie, voldoende ondersteuning en een correcte uitlijning van de geleiding en aandrijving zorgen voor een stabielere beweging. Ook de montage speelt hierin mee. Door onderdelen goed op elkaar af te stemmen, worden ongewenste krachten en bewegingen zoveel mogelijk beperkt.
Daarnaast kunnen aanpassingen aan de aandrijving en motorregeling helpen. Door de as gelijkmatiger te laten versnellen en afremmen, kunnen trillingen en nabewegingen afnemen. Welke aanpassing het meeste effect heeft, hangt af van het complete bewegingssysteem. Lukt het niet om de oorzaak te achterhalen of de juiste oplossing te vinden? Bij LM Systems denken we graag mee over een passende aanpak.
Kies de juiste lineaire componenten
Niet iedere lineaire geleiding reageert hetzelfde op wisselende belastingen en trillingen. De juiste keuze hangt onder meer af van de gewenste nauwkeurigheid, de bewegende massa en de stijfheid van de totale constructie. Een goede beoordeling, bijvoorbeeld in samenwerking met een expert binnen LM Systems, van deze eigenschappen helpt om problemen tijdens gebruik te beperken. Wij bieden verschillende typen lineaire geleidingen voor uiteenlopende toepassingen in de machinebouw. Binnen ons assortiment zijn de verschillende uitvoeringen en technische eigenschappen eenvoudig met elkaar te vergelijken én wordt voorspanning vooraf op de juiste stijfheid ingesteld.
Meer weten over de mogelijkheden? Via onze engineer support denken we graag mee over een ontwerp en de benodigde specificaties.
