多軸リニアモジュール

多軸リニア モジュールは、複数の直線運動軸を統合したモジュール式機械コンポーネントで、X/Y/Z または複数の自由度での直線運動を可能にし、主に 2 次元、3 次元、またはそれ以上の次元でオブジェクトの正確な直線運動制御を実現するために使用されます。多軸リニア モジュールは、複数の単軸リニア モジュールを特定の構造 (通常は XY 軸、XYZ 軸の組み合わせ) で組み合わせて、複数の方向に協調して移動できる統合ユニットまたはより複雑なモーション プラットフォームを形成します。

多軸リニアモジュールの特長は何ですか?

多軸リニアモジュールの特長は、多自由度の直線運動を実現し、位置決め、取り扱い、組み立て、その他の複雑な作業条件のニーズに対応できることです。自動生産ライン、精密検査装置、3Dプリンティング、レーザー加工、CNC工作機械などの分野で幅広く使用されています。

ここでは、プロジェクトに合わせて選択できる次のコードを使用して、アプリケーションで多軸リニア モジュールを選択する方法を紹介します。

他のプロジェクトもご覧いただくか、Youtube のビデオ ギャラリーにアクセスしてください。https://www.youtube.com/@tallmanrobotics

よくある質問：

1. 多軸リニアモジュールのコアコンポーネントは何ですか?

2. 多軸リニアモジュールの主な機能は何ですか?

3.主な種類は何ですか?

(1) 軸数による分類

(2) 駆動方式による分類

ボールねじ多軸リニアモジュール: 高精度 (± 0.01mm)、低速および高負荷 (工作機械など) に適しています-。

同期ベルト多軸モジュール：高速ロングストローク、軽荷重（選別機など）に最適。

リニア モーター多軸モジュール: 超高速かつ高精度 (半導体ウェーハのハンドリングなど){0}}。

4. モデルを選択するためにどのような重要なパラメータを知っておく必要がありますか?

5. 単軸モジュールとの違いは何ですか

軸のスタック順序とロード パス エンジニアリング

多軸リニア モジュールは、1 つの軸を別の軸の上に取り付けることで動作パスを構築します。エンジニアはこの配置をスタッキング順序と呼び、システム全体のダイナミクスを形成します。下の軸は、その上のすべての軸の全重量とペイロードを支えます。したがって、下軸にはスタック内で最大のモーターと最も剛性の高いガイド レールが必要です。対照的に、上軸には独自のキャリッジとエンドツールのみが搭載されています。したがって、エンジニアは最も重く、最も遅い動作をベースに配置します。最も軽くて速い動きを一番上に置きます。この順序により、速度が最も重要となる領域で慣性が低く抑えられます。

デュアル ドライブ ガントリー軸のマスター-スレーブ同期-

長いガントリー ビームでは、単一の X 軸をねじることなく動かすために 2 つの並列モーターが必要になることがよくあります。エンジニアはこれをデュアル ドライブまたはガントリー軸構成と呼びます。- 1 つのモーターがマスターとして動作します。 2 番目のモーターはスレーブとして続き、独自のエンコーダー フィードバックを通じてマスターを追跡します。ただし、2 つのドライブ トレイン間のわずかな違いにより、ビーム全体のスキュー エラーが発生します。クロスカップリング制御は、両方のエンコーダ読み取り値を継続的に比較します。モーターの遅れをリアルタイムに補正します。その結果、適切に調整された-デュアル ドライブ-ガントリーがビームをレールに対して直角に保持します。高速加速時でも、厳しい許容範囲内に収まります。

直交性と真直度の誤差が軸全体で-積み重なる

多軸モジュールの各軸には、独自の真直度と直角度の公差があります。エンジニアが 3 つの軸を XYZ 構成に積み重ねる場合、これらの小さなエラーは解消されるどころか悪化します。たとえば、X 軸と Y 軸の間のわずかな直交性エラーは、歪んだパスとして現れます。これは、各軸が単独で完全に直線的に移動する場合でも発生します。以下の表は、一般的な XYZ 構成で一般的なエラー原因がどのように重なるかをまとめたものです。

表 1: 多軸リニア モジュールの一般的な誤差原因と補償方法。

積層軸間の慣性整合

下軸のモーターは、それ自体のキャリッジだけでなく、その上に取り付けられたすべての軸も加速する必要があります。したがって、エンジニアは、キャリッジの局所的な重量だけではなく、移動質量の合計に基づいて下軸モーターのサイズを決定します。一方、モーターの慣性と負荷の慣性の不一致により、高速な方向変更時に共振が発生する可能性があります。したがって、ドライブ エンジニアは通常、定義された負荷とモーターの慣性比を目標とします。--これにより、サーボ ループがストローク全体にわたって安定した状態に保たれます。

可動構造物のケーブルおよびエナジーチェーン管理

別の可動軸に取り付けられたすべての軸は、スタック内で独自のモーター ケーブルとエンコーダ ケーブルを引きずります。多くの場合、空気圧ラインも一緒に移動します。ケーブル キャリアとも呼ばれるエナジー チェーンは、繰り返しの曲げサイクルを通じてこの束をよじれや擦れを発生させずにガイドします。さらに、チェーンの曲げ半径はケーブルの最小曲げ定格と一致する必要があります。そうしないと、内部の導体が疲労して早期に断線する可能性があります。通常、最速で移動する軸に沿ってチェーンを配線すると、総移動距離が短くなります。-この選択により、ケーブルの耐用年数が延長されます。

座標フレームのキャリブレーションとバックラッシュ補正

多軸モジュールは、すべての軸にわたる協調動作を一緒に実行する前に、共有座標フレームを必要とします。校正ルーチンは、参照標準と比較して各軸の実際の移動量を測定します。偏差を補正テーブルとして保存します。同様に、各軸のギアボックスまたはカップリングのバックラッシュにより、小さな位置オフセットが生じます。このオフセットは、軸の方向が反転するたびに表示されます。したがって、コントローラーは方向が変化するたびにバックラッシュ補正値を適用します。このステップにより、最終的なツール位置が正確に保たれます。

取り付け構成: カンチレバー、ガントリー、および積層構造

カンチレバー構成は、1 つの軸が支持されていない状態でベースを越えて伸びるため、より軽い荷重と短いリーチに適しています。一方、真のガントリー構成はクロスビームを両端からサポートします。このサポートにより、より長いスパンとより重いペイロードの剛性が大幅に向上します。対照的に、完全に積み重ねられた XYZ タワーでは、すべての軸がコンパクトで自己完結型に保たれます。-このフォームは、検査ステーションや調剤ステーションなどの狭い作業スペースに適しています。全体として、取り付け構成は、デフォルトのレイアウトではなく、積載経路と利用可能な床面積に従う必要があります。

アプリケーションの軸順序の選択

要約すると、エンジニアは実際の動作プロファイルに基づいて軸の順序と構成を選択する必要があります。最も重要なのは 3 つの質問です。どの軸が最も速く移動するか、どの軸が最も多くの質量を運ぶか、そして経路はその直線性をどの程度しっかりと保持する必要があるかです。綿密に計画された多軸線形モジュールにより、-エラーのスタックが削減されます。-また、ケーブルの配線をシンプルに保ち、スタック内のすべての軸にわたって実際の負荷条件に合わせてモーターのサイズを調整します。

技術パラメータ、産業、技術研究所、プロジェクト、ニュースの詳細については、ご確認ください。www.tallman-robotics.comまたは TallMan Robotics に接続します。YouTube · TikTok · フェイスブック · リンクトイン