そしてそれをどうすれば回避できるのか…

ガントリーは、他のタイプの多軸システム (デカルト ロボットや XY テーブルなど) とは異なり、2 本のベース (X) 軸を平行に使用し、それらを接続する垂直 (Y) 軸を使用します。この二重 X 軸配置により、広く安定した設置面積が得られ、ガントリー システムが高い耐荷重、長い移動距離、良好な剛性を実現できるようになりますが、一般にラッキングと呼ばれる現象を引き起こす可能性もあります。

2 つの直線軸が取り付けられ並列に接続されている場合、軸が完全に同期して移動しない危険性があります。言い換えれば、移動中、X 軸の 1 つがもう 1 つの軸よりも「遅れる」ことがあり、先行する軸が遅れているパートナーを引っ張ろうとします。これが発生すると、接続 (Y) 軸が歪む可能性があり、2 つの X 軸に対して垂直でなくなります。X 軸と Y 軸が直交性を失った状態はラッキングと呼ばれ、システムが X 方向に移動するときに拘束が発生するだけでなく、X 軸と Y 軸の両方に潜在的に損傷を与える力が発生する可能性があります。

ガントリー システムのラッキングは、さまざまな設計および組み立て要因によって引き起こされる可能性がありますが、最も影響力のある要因の 1 つは X 軸の駆動方法です。2 つの X 軸が平行している場合、設計者は各 X 軸を独立して駆動するか、一方の軸を駆動して他方を「スレーブ」つまり追従軸として扱うかを選択できます。

2 つの X 軸間の距離が比較的短い (Y 軸のストロークが短い) 低速アプリケーションでは、1 つの X 軸のみを駆動し、2 番目の X 軸を駆動機構なしで従動させることが許容される場合があります。この設計では、軸間の接続の剛性、つまり Y 軸の剛性が重要な懸念事項となります。

駆動軸は非駆動軸に事実上「沿って引っ張る」ため、それらの間の接続に曲げ、ねじれ、またはその他の非剛体動作が発生すると、2 つの X 軸間の摩擦や負荷の違いにより、直ちにラッキングやラックの発生が発生する可能性があります。バインディング。また、Y 軸が長くなるほど、剛性は低くなります。このため、X 軸間の距離が 1 メートル未満のアプリケーションには「ドリブンフォロア」配置が一般に推奨されます。

より洗練された駆動ソリューションは、各軸に個別のモーターを使用し、モーターはコントローラーを介してマスター/スレーブ構成で同期されます。ただし、この配置では、機械ドライブの移動誤差が完全に (またはほぼ完全に) 一致している必要があります。そうでないと、モーター 1 回転ごとに各軸が移動する距離のわずかな偏差によってラッキングやバインドが発生する可能性があります。

高速で高精度のガントリー アプリケーションの場合、駆動機構としてボールねじとラック アンド ピニオン ドライブが選択されるのが一般的です。これらのテクノロジーはどちらも選択的に適合させることができ、各軸で同様の線形誤差を提供し、適合しないドライブ アセンブリで発生する可能性のある誤差の累積の一部を回避できます。ベルトおよびチェーン ドライブには、一致させて補正するのが難しいピッチ誤差があるため、X 軸が独立して駆動される場合、これらは一般にガントリー システムには推奨されません。一方、リニア モーターは機械的誤差がなく、長い移動距離と高速性を実現できるため、ガントリー システムの平行軸に最適です。

もう 1 つの解決策 (上記の 2 つのオプションの妥協点に相当します) は、1 つのモーターを使用して両方の X 軸を駆動することです。これは、距離カップリング (接続シャフトとも呼ばれます) を介してモーター駆動軸の出力を 2 番目の軸の入力に接続することによって実行できます。この構成により、2 番目のモーター (およびそれに伴う必要な同期) が不要になります。

ただし、ディスタンスカップリングのねじり剛性は重要です。軸間で伝達されるトルクによってカップリングに「巻き上げ」が発生した場合でも、ラックやバインディングが発生する可能性があります。この構成は、X 軸間の距離が 1 ～ 3 メートルで、負荷と速度の要件が中程度の場合に適したオプションであることがよくあります。

ガントリー システムでラッキングを引き起こす可能性があるもう 1 つの要因は、取り付け精度と 2 つの X 軸間の平行度の欠如です。2 つのリニア ガイドが取り付けられ、平行して動作する場合は常に、一方または両方のガイドのベアリングに過負荷がかかるのを避けるために、平行度、平面度、真直度に一定の公差が必要です。ガントリー システムでは、X 軸の間隔が遠くなる傾向があるため (Y 軸での移動が長いため)、X 軸の取り付けと平行度はさらに重要になり、角度誤差は長距離にわたって増幅されます。

ガイド技術が異なれば、平行度、平面度、真直度についてもさまざまなレベルの精度が必要になります。ガントリ アプリケーションでは、平行 X 軸に最適なリニア ガイド テクノロジは、通常、必要な耐荷重と剛性を提供しながら、取り付けや位置合わせの誤差に対して最も「寛容性」を提供するテクノロジです。

再循環ボールまたはローラー プロファイルのレール ガイドは、通常、すべてのリニア ガイド技術の中で最高の耐荷重と剛性を提供しますが、平行構成で使用する場合は、結合を避けるために非常に正確な取り付け高さと平行度の公差が必要です。一部のメーカーは、剛性と耐荷重が低下する可能性がありますが、ある程度の位置ずれを補正できる再循環ボールベアリングの「自動調心」バージョンを提供しています。

一方、精密なトラック上を走行するガイド ホイールは、プロファイル レール ガイドよりも取り付けや位置合わせの精度が要求されません。2 つのトラックを並行して使用する場合でも、チャタリングやバインドなどの走行上の問題を引き起こすことなく、ある程度不正確な表面に取り付けることもできます。

位置合わせはダイヤル インジケータやワイヤなどの簡単なツールで行うことができますが、ガントリー システムは長さが長いため、これが現実的ではないことがよくあります。さらに、複数の平行軸と垂直軸を調整すると、複雑さが増し、必要な時間と労力が飛躍的に増加します。

このため、レーザー干渉計は、ガントリー軸間の真直性、平坦性、直交性を確保するのに最適なツールとなることがよくあります。