
直線運動システムの精度を評価する際、焦点となるのは駆動機構の位置決め精度と再現性であることが多い。しかし、直線システムの精度(または不正確さ)に影響を与える要因は数多くあり、直線誤差、角度誤差、アッベ誤差などが挙げられる。これら3種類の誤差の中で、アッベ誤差は測定、定量化、防止が最も難しいものの、機械加工、計測、高精度位置決めなどの用途において、望ましくない結果をもたらす最も大きな原因となり得る。
アッベ誤差は角度誤差として始まる
アッベ誤差は、運動システムにおける角度誤差と、関心のある点(工具、負荷など)と誤差の発生源(ねじ、ガイドウェイなど)との間のオフセットの組み合わせによって生じます。
角度誤差(一般的にロール、ピッチ、ヨーと呼ばれる)は、直線システムが3つの軸を中心に回転することによって生じる望ましくない動きである。
システムが下図のようにX軸に沿って水平方向に移動している場合、ピッチはY軸を中心とした回転、ヨーはZ軸を中心とした回転、ロールはX軸を中心とした回転として定義されます。
ロール、ピッチ、ヨーの誤差は通常、ガイドシステムの精度不足に起因しますが、取り付け面や取り付け方法も角度誤差の原因となることがあります。例えば、精密に加工されていない取り付け面、十分に固定されていない部品、あるいはシステムと取り付け面間の熱膨張率の差などは、リニアガイド自体に内在する誤差よりも大きな角度誤差を引き起こす可能性があります。
アッベ誤差は、ほとんどの場合非常に小さな角度誤差を増幅するため、特に問題となります。その大きさは、誤差の原因となる要素からの距離(アッベオフセットと呼ばれる)が大きくなるにつれて増大します。
右の図において、アッベのオフセットはhである。アッベ誤差δは、次の式で求めることができる。
δ = h * tan θ
片持ち荷重の場合、荷重が角度誤差の原因(通常はガイドウェイまたは取付面上の点)から遠いほど、アッベ誤差は大きくなります。また、多軸構成の場合、各軸に角度誤差が存在するため、アッベ誤差はさらに複雑になります。
アッベ誤差を最小限に抑える最良の方法は、高精度ガイドを使用することと、取り付け面が十分に加工されていてシステムに余分な誤差が生じないようにすることです。荷重をシステムの中心にできるだけ近づけることでアッベオフセットを低減することも、アッベ誤差を最小限に抑えるのに役立ちます。
アッベ誤差は、システムから完全に独立したレーザー干渉計などの光学機器を用いることで最も正確に測定できます。しかし、レーザー干渉計はほとんどのシステム構成には適していないため、アッベ誤差が問題となる多くの用途ではリニアエンコーダが使用されます。この場合、エンコーダの読み取りヘッドを測定対象点(つまり、工具や負荷)に取り付けることで、アッベ誤差を最も正確に測定できます。
XYテーブルは、他のタイプの多軸システム(直交座標ロボットなど)に比べてアッベ誤差の影響を受けにくい。これは主に、XYテーブルが片持ち梁の移動量を最小限に抑え、通常はY軸キャリッジの中心に荷重が位置する状態で動作するためである。
投稿日時:2022年2月9日




