그리고 어떻게 피할 수 있을까요?

갠트리는 두 개의 기본축(X)을 평행하게 배치하고, 두 축을 연결하는 수직축(Y)을 사용한다는 점에서 다른 유형의 다축 시스템(예: 직교 로봇 및 XY 테이블)과 다릅니다. 이러한 이중 X축 배열은 넓고 안정적인 설치 공간을 제공하고 갠트리 시스템이 높은 하중 용량, 긴 이동 거리 및 우수한 강성을 제공할 수 있도록 하지만, 흔히 래킹(racking)이라고 하는 현상을 유발할 수 있습니다.

두 개의 선형 축을 병렬로 장착하고 연결할 경우, 두 축이 완벽하게 동기화되지 않을 위험이 있습니다. 즉, 이동 중에 X축 중 하나가 다른 축보다 "뒤처질" 수 있으며, 선행 축이 뒤처진 축을 따라가려고 할 수 있습니다. 이러한 경우, 연결축(Y)이 기울어져서 두 X축에 더 이상 수직이 되지 않을 수 있습니다. X축과 Y축이 직교성을 잃는 현상을 래킹(racking)이라고 하며, 시스템이 X 방향으로 이동할 때 바인딩(binding) 현상이 발생할 수 있을 뿐만 아니라 X축과 Y축 모두에 잠재적으로 손상을 줄 수 있는 힘이 작용할 수 있습니다.

갠트리 시스템의 랙킹(racking)은 다양한 설계 및 조립 요인으로 인해 발생할 수 있지만, 가장 큰 영향을 미치는 요인 중 하나는 X축 구동 방식입니다. 두 개의 X축이 병렬로 연결된 경우, 설계자는 각 X축을 독립적으로 구동하거나, 한 축을 구동하고 다른 축을 "슬레이브" 또는 팔로워 축으로 처리할 수 있습니다.

두 X축 사이의 거리가 비교적 짧은 저속 애플리케이션(짧은 Y축 스트로크)에서는 구동 메커니즘 없이 하나의 X축만 구동하고 두 번째 X축을 팔로워로 사용하는 것도 허용될 수 있습니다. 이 설계에서 중요한 고려 사항은 축 간 연결의 강성, 즉 Y축의 강성입니다.

구동축이 비구동축을 따라 실질적으로 "당기고" 있기 때문에, 두 축 사이의 연결 부위에 굽힘, 비틀림 또는 기타 비강성 거동이 발생하면 두 X축 사이의 마찰이나 하중 차이가 래킹(racking) 및 바인딩(binding)으로 즉시 이어질 수 있습니다. Y축이 길수록 강성은 떨어집니다. 따라서 X축 간 거리가 1미터 미만인 어플리케이션에는 일반적으로 "구동-팔로워(driven-follower)" 배열이 권장됩니다.

더욱 정교한 구동 솔루션은 각 축에 별도의 모터를 사용하고, 컨트롤러를 통해 마스터-슬레이브 방식으로 모터를 동기화하는 것입니다. 그러나 이 방식에서는 기계식 구동 장치의 이동 오차가 완벽하게(또는 거의 완벽하게) 일치해야 합니다. 그렇지 않으면 모터 회전당 각 축의 이동 거리에 미세한 편차가 발생하여 래킹(racking)과 바인딩(binding)이 발생할 수 있습니다.

고속 정밀 갠트리 애플리케이션의 경우, 일반적으로 볼 스크류와 랙 앤 피니언 드라이브가 구동 메커니즘으로 선택됩니다. 이 두 기술은 각 축에서 유사한 선형 오차를 제공하도록 선택적으로 매칭될 수 있으며, 매칭되지 않은 드라이브 어셈블리에서 발생할 수 있는 오차 누적을 방지합니다. 벨트 및 체인 드라이브는 피치 오차를 매칭하고 보정하기 어렵기 때문에 X축이 독립적으로 구동되는 갠트리 시스템에는 일반적으로 권장되지 않습니다. 반면, 선형 모터는 기계적 오차가 없고 긴 이동 거리와 고속을 제공할 수 있기 때문에 갠트리 시스템의 병렬 축에 탁월한 선택입니다.

또 다른 해결책은 위에서 설명한 두 가지 옵션의 절충안으로, 하나의 모터를 사용하여 두 X축을 구동하는 것입니다. 이는 모터 구동축의 출력을 거리 커플링(연결축이라고도 함)을 통해 두 번째 축의 입력에 연결함으로써 가능합니다. 이 구성은 두 번째 모터(및 이에 필요한 동기화)를 사용하지 않습니다.

그러나 거리 커플링의 비틀림 강성은 중요합니다. 축 간에 전달되는 토크로 인해 커플링에 "와인드업" 현상이 발생하는 경우, 래킹 및 바인딩이 여전히 발생할 수 있습니다. 이 구성은 X축 간 거리가 1~3미터이고 하중과 속도가 적당한 경우에 적합한 옵션입니다.

갠트리 시스템에서 래킹을 유발할 수 있는 또 다른 요인은 두 X축 사이의 장착 정확도와 평행도 부족입니다. 두 개의 리니어 가이드가 병렬로 장착되고 작동할 경우, 한쪽 또는 양쪽 가이드의 베어링에 과부하가 걸리는 것을 방지하기 위해 평행도, 평탄도, 진직도에 일정한 허용 오차가 필요합니다. X축이 Y축의 긴 이동 거리로 인해 멀리 떨어져 있는 갠트리 시스템에서는 X축의 장착 및 평행도가 더욱 중요해지며, 각도 오차는 장거리에 걸쳐 증폭됩니다.

다양한 가이드 기술은 평행도, 평탄도, 직진도에 대해 각기 다른 수준의 정밀도를 요구합니다. 갠트리 어플리케이션에서 평행 X축에 가장 적합한 리니어 가이드 기술은 일반적으로 필요한 하중 용량과 강성을 제공하면서도 장착 및 정렬 오차에 대한 "관용성"이 가장 큰 기술입니다.

재순환 볼 또는 롤러 프로파일 레일 가이드는 일반적으로 모든 선형 가이드 기술 중 가장 높은 하중 용량과 강성을 제공하지만, 평행 구성으로 사용할 경우 구속을 방지하기 위해 매우 정밀한 장착 높이와 평행도 공차가 필요합니다. 일부 제조업체는 일부 정렬 불량을 보상할 수 있는 "자체 정렬" 버전의 재순환 볼 베어링을 제공하지만, 강성과 하중 용량이 감소할 수 있습니다.

반면, 정밀 트랙에서 구동되는 가이드 휠은 ​​프로파일 레일 가이드보다 장착 및 정렬 정확도가 낮습니다. 두 개의 트랙을 병렬로 사용하더라도 진동이나 끼임과 같은 작동 문제 없이 약간 부정확한 표면에도 장착할 수 있습니다.

다이얼 인디케이터나 와이어와 같은 간단한 도구로도 정렬이 가능하지만, 갠트리 시스템은 길이가 길어서 종종 비실용적입니다. 또한, 여러 개의 평행 및 수직 축을 정렬하는 것은 복잡성과 소요 시간, 그리고 노동력을 기하급수적으로 증가시킵니다.

이것이 레이저 간섭계가 갠트리 축 사이의 직진성, 평탄성, 직교성을 보장하는 데 가장 좋은 도구인 이유입니다.