1. デカルト XY ヘッド

デカルト XY ヘッド ガントリー システムは、3D プリンター (および他のさまざまなクラスの CNC マシン) で一般的に使用されるモーション コントロール システムの一種です。この構築アプローチでは、ガントリーの X 軸に沿ってプリントヘッドまたはエクストルーダーを移動し、ガントリー全体を移動することによって Y 軸を移動します。これには、Y 軸上で大きな質量を移動させることが含まれる可能性があり、特に高加速操縦中に機械の振動のリスクが高まる可能性があります。

このようなガントリー システムでは、プリント ベッドが固定され、プリントヘッドまたは押出機が 2 つの直交軸に沿って移動し、通常は再循環ボール リニア ベアリングを備えた地面シャフト上で動作します。高価なバージョンでは、ガイドとして外部に V 溝付きローラー ベアリングを備えた V レールが使用されることが多く、その結果ベアリングの摩耗が軽減されます。 X 軸は通常次のように定義されます。アクロスs マシン、Y 軸の向き後退/前進デバイスに対して。 Z 軸は、プリントヘッドまたはエクストルーダーの垂直高さを位置決めし、ガントリーの X 運動によって運ばれます。

デカルト XY ガントリー システムはシンプルで、構築と操作が簡単です。また、優れた精度と再現性も備えているため、プリントヘッドの高精度な位置決めが可能になります。ただし、速度や加速には限界があり、剛性に欠ける面もあります。

2. アルティメーカースタイルのクロス

Ultimaker スタイルのクロス ガントリー システムは、3D プリンティングではあまり使用されていない機械構造および軸運動システムです。プリントヘッドまたはエクストルーダーを X 軸と Y 軸に沿って配置する 2 つの平行なガントリーを備えています。ガントリーはクロスバーで接続されており、剛性を共有することで両軸に沿った動きを安定させることを目的としています。 Z 軸の動きは通常、上昇および下降するプリント ベッドに委任されるのではなく、これら 2 つの軸上で実行されます。

このシステムでは、通常、プリント ベッドは固定されており安定しています。プリントヘッドまたはエクストルーダーは、X 軸と Y 軸の両方に沿って移動します。これらは、歯付きベルトを介して動きを伝達するステッピング モーターによって駆動されます。 2 つのガントリーは同時に移動できます。これにより、突然の方向の変化が最小限に抑えられるため、印刷操作間の滑らかな曲率とぎくしゃくした動作が可能になります。このアプローチは印刷中の優れた安定性も提供し、印刷結果の品質に利益をもたらします。

この設計アプローチはより複雑で、単純な設計よりもセットアップとキャリブレーションに多くの労力が必要です。これは、正確で再現性のある動作を保証するために非常に優れた位置合わせを必要とするベルト ドライブによって特に影響を受けます。また、一部のユーザーは、印刷中に 2 つのガントリーがアクセスを妨げることがあるため、印刷中に調整するためにプリント ベッドにアクセスするのが難しいと報告しています。

3.コアXY

CoreXY ガントリー システムは、X 軸と Y 軸を駆動する固定ステッピング モーターを備えた 3D プリンター設計で使用される構造です。これにより、Y 軸ドライブが所定の位置に固定されたままとなるため、Y 軸の移動中にガントリー内で移動する質量が軽減されます。これにより、プリントヘッドのより高い加速とより正確な動きが可能になり、より高品質の印刷結果が得られます。

CoreXY システムは、駆動ベルトがシステムのコアまたは中心で互いに交差するように配置された一連のプーリーと再循環 (ループ) ベルトを使用して機能します。歯付きベルトを駆動すると、プリントヘッドがより低い慣性で X 方向と Y 方向の両方向に移動します。

移動する質量が少なくなると、ガントリー構造の軽量化が可能になります。高加速の瞬間に抵抗する移動質量が少なくなります。このアプローチは、他のシステムよりもベルトの張力とスライドの状態に敏感であり、セットアップと校正が複雑になる可能性があります。加速能力はセットアップの問題を上回る十分な利点があると考えられているため、このシステムはより高度なカテゴリーの一部のユーザーの間で人気があります。

4. i3 スタイルのデカルト XZ ヘッド

i3 スタイルの Cartesian-XZ-Head は、3D プリンターの設計で非常に広く使用されています。このアプローチでは、プリント プラットフォーム自体が昇降 (Z 軸動作) される一方で、プリントヘッドは X 軸と Y 軸のガントリー上で個別に搬送されます。押出機は、再循環ボール ブッシュを使用して精密研削シャフト上を X 軸および Y 軸に沿って移動するキャリッジに取り付けられています。より大型でより高価な機械では、レールが V 形になっており、これらのレール上でローラー ベアリングが動作します。

このデザインはシンプルで組み立てが簡単なので、家庭用/ホビー用 3D プリンターとして人気があります。小型の機械では優れた精度と精度を実現しますが、一般に剛性が比較的低く慣性が高いため、適度な加速と方向変化が必要です。

この設計の主な欠点は、床を水平に維持し、層の厚さを一定に保つことが非常に難しいことです。他の高価な 3D プリンタ設計と比較して剛性が低いため、軸速度/加速度が高い場合に非常に重大な影響を与える可能性があります。

5.Hボット

H-bot は、一部の 3D プリンターで採用されているガントリー システムです。 CoreXY システムと同様に、X 軸と Y 軸を駆動する固定モーターを備えたレイアウトでベルト ドライブとリニア レールを使用します。

XとYの2本のベルトは「H」の形をしています。 1 本のベルトがプリントヘッドに取り付けられており、Y 軸に沿って移動します。もう一方のベルトはガントリーの他端に取り付けられており、X 軸に沿って移動します。プリントヘッドは、2 つの主軸レールに沿って移動する Z ドライブに搭載されています。

H-bot レイアウトは、他の 3D プリンター設計よりも安定性と剛性が高く、高品質の印刷結果が得られます。固定モーターはシステムの慣性を低減し、より高い加速を可能にし、良好な安定性を得るために必要な剛性を低減します。

H ボットの設計はセットアップが複雑で、調整が難しく、より多くのメンテナンスが必要であると報告されています。ベルトにわずかなたるみが生じると、XY 精度が大幅に損なわれます。ベルトは伸びる可能性があるため、これはメンテナンス時に特に問題となります。ただし、H ボットは、適切にメンテナンスを行えば、高品質と高速性を実現できる効果的なガントリー システムになります。