La precisione di misurazione di una macchina di misura video non dipende solo dal sistema ottico e dagli algoritmi software: anche la struttura di base e il sistema di azionamento svolgono un ruolo altrettanto decisivo nel mantenimento della precisione nel tempo. Il fatto che una macchina mantenga la precisione di fabbrica dopo anni di utilizzo o mostri un degrado evidente dipende in larga misura dalla scelta del materiale strutturale e dalla progettazione del sistema di azionamento.
1. Materiale di base e stabilità strutturale
La base rappresenta il riferimento di precisione per l'intero sistema di misurazione . La sua stabilità influisce direttamente sulla posizione relativa della scala lineare, della guida e della colonna, il che a sua volta incide sulla coerenza a lungo termine del sistema di coordinate di misurazione. I due materiali di base comunemente utilizzati nelle macchine di misura video sono il granito e la ghisa.
Il granito offre i seguenti vantaggi: un basso coefficiente di dilatazione termica lineare, che lo rende meno sensibile alle variazioni di temperatura rispetto ai metalli; una minima tensione residua interna dopo un lungo periodo di invecchiamento naturale, per cui non si deforma come la ghisa a causa della distensione delle tensioni; e una struttura densa con basso assorbimento d'acqua, che ne mantiene la stabilità dimensionale nei normali ambienti di officina. Le basi in ghisa offrono un maggiore smorzamento e una migliore attenuazione delle vibrazioni e possono essere realizzate con geometrie complesse; tuttavia, il suo coefficiente di dilatazione termica lineare è superiore a quello del granito e la tensione residua di fusione deve essere eliminata mediante invecchiamento artificiale: se l'invecchiamento è insufficiente, la base può deformarsi lentamente nel corso del tempo.
Il JATEN JTDIM-200 utilizza una struttura in granito come base dello strumento, abbinata a scale lineari di precisione: entrambe le configurazioni sono esplicitamente indicate nella documentazione ufficiale del prodotto. La base in granito contribuisce a ridurre l'impatto delle fluttuazioni della temperatura ambiente sulla precisione strutturale, mantenendo la coerenza del sistema di misurazione in ambienti di ispezione standard.
2. Sistema di azionamento e precisione di posizionamento
Il sistema di azionamento implementa il posizionamento del piano di misura lungo gli assi X, Y e Z; la sua precisione di posizionamento e la stabilità del movimento influiscono direttamente sulla ripetibilità della misurazione. I due principali tipi di azionamento utilizzati nelle macchine di misura video sono il servoazionamento e il motore passo-passo.
Un sistema di azionamento servoassistito realizza il controllo di posizione tramite un servomotore abbinato a un sistema di feedback a circuito chiuso o semi-chiuso, garantendo elevata precisione di posizionamento, tempi di risposta rapidi e movimenti fluidi. Consente movimenti coordinati su più assi e misurazioni ad alta velocità, mantenendo al contempo la coerenza del posizionamento. Il JATEN JTDIM3020 utilizza un sistema di azionamento servoassistito a tre assi Mitsubishi, abbinato a un algoritmo di misurazione proprietario, che contribuisce a mantenere la precisione di posizionamento e la stabilità del movimento in scenari di misurazione automatizzati.
I sistemi di azionamento a passo costano meno, ma a bassa velocità possono presentare oscillazioni di passo, mentre ad alta velocità possono perdere passi, con conseguente minore precisione di posizionamento e fluidità del movimento. Indipendentemente dal tipo di azionamento, i componenti della trasmissione (viti di comando, guide, giunti, ecc.) si usurano con l'uso prolungato: l'usura della vite di comando aumenta l'errore di passo, l'usura delle guide influisce sulla rettilineità, l'usura dei giunti introduce gioco. Una volta che questi fenomeni si accumulano, la ripetibilità della misurazione diminuisce e l'errore di indicazione aumenta.
3. Manutenzione dei componenti chiave della trasmissione
Per mantenere la precisione del sistema di azionamento nel lungo termine, i seguenti componenti richiedono ispezioni e manutenzione periodiche:
Vite senza fine e dado. La precisione del passo determina direttamente la precisione di posizionamento. Controllare regolarmente la lubrificazione e rabboccare o sostituire il grasso secondo necessità; ispezionare la superficie della vite per individuare graffi o segni di usura ed eseguire la compensazione dell'errore di passo o la sostituzione della vite se necessario.
Binario di guida. La rettilineità è fondamentale per la precisione del sistema di coordinate di misurazione. Pulire regolarmente la superficie del binario per evitare che polvere e schegge penetrino nel cursore e causino graffi; controllare il precarico: un precarico troppo lento provoca slittamenti, uno troppo stretto accelera l'usura.
Giunto. L'elemento elastico si usura con l'uso prolungato, generando gioco. Controllare regolarmente le condizioni del collegamento e, in caso di allentamento o usura, sostituirlo tempestivamente.
Scala lineare. La testina di lettura e la superficie della scala devono essere mantenute pulite. Polvere o olio influiscono sul segnale di lettura e causano salti di coordinate. Pulire regolarmente la superficie della scala con appositi strumenti di pulizia ed evitare solventi organici.
4. Differenze di manutenzione tra macchine manuali e automatiche
Nelle macchine di misura video manuali, l'usura del sistema di azionamento deriva principalmente dal funzionamento manuale. Le differenze di forza e velocità durante la rotazione del volantino da parte dell'operatore causano un'usura irregolare della vite senza fine e della guida. La manutenzione si concentra sulla lubrificazione costante della vite senza fine e della guida, nonché sul controllo periodico di eventuali fenomeni di stick-slip e gioco meccanico.
Nelle macchine di misura video automatiche (come la JTDIM3020 ), il sistema di azionamento funziona sotto controllo programmato, producendo un movimento e una forza relativamente uniformi e un'usura relativamente omogenea. Tuttavia, poiché le macchine automatiche accumulano un chilometraggio maggiore, la lubrificazione periodica della vite senza fine, la pulizia delle guide e la verifica della precisione rimangono ugualmente necessarie.
5. Riepilogo
Il mantenimento della precisione a lungo termine dipende dalla stabilità del materiale strutturale, dalla progettazione del sistema di azionamento e dalla manutenzione rigorosa dei componenti di trasmissione. Una base in granito offre vantaggi in termini di stabilità termica e di invecchiamento, mentre un sistema di azionamento servoassistito garantisce una maggiore precisione di posizionamento e uniformità del movimento. Indipendentemente dalla configurazione della macchina, una manutenzione regolare e la sostituzione tempestiva delle parti usurate sono necessarie per garantire l'affidabilità a lungo termine dei dati di misurazione.