ALIO、従来モーションシステムの限界を克服したハイブリッドヘキサポッドを発表

ALIOインダストリーズ（Alio Industries）は、従来型レガシーヘキサポッド設計の重大な弱点、およびスタックドシリアルステージの弱点を克服し、運動中にナノメートルレベルの精度、繰り返し精度、高信頼性の平坦度と直線性を達成するため、特許取得済みの「ハイブリッドヘキサポッド」を開発しました。

Z平面とチルト/チルト運動を提供する三脚並列キネマティクス構造と、XY運動用のモノリシック直列キネマティクス構造を統合。三脚の上部（または用途に応じて下部）に統合されたロータリーステージが、360度連続シータZ回転を提供します。このハイブリッド設計では、個々の軸をミリメートルから1メートル超の移動範囲にカスタマイズ可能ながら、ナノメートルレベルの精度を維持します。

CEOが語る「精度」「正確さ」という言葉への警鐘

ALIOインダストリーズCEOのビル・ヘネシー氏は満足げではありません。「モーション制御セクターで働く企業による『精度』『正確さ』という言葉の使用は、禁止すべきかもしれません。これらは修飾なしでは無意味で、修飾してもなお無意味なことさえあります。『高精度』『最高精度』『超精密』と謳う企業を見かけますが、これらのフレーズはエンドユーザーにとって何を意味するのか？ どれだけ有用か？ 単なるマーケティング用語か、業界で通用する価値があるのか？ 何もない、全くない、ノーだと言わざるを得ません。ALIOでは『ナノメートルレベルの繰り返し精度、正確さ、精度』について語ります。これらは実際に意味を持ち、そのため我々のモーション制御ソリューションの業界採用は指数関数的に拡大しています。」

「真のナノメートルレベル」を標榜し、新標準を確立

ヘネシー氏の懸念の源泉は、ALIOを「真のナノメートルレベルモーション制御ソリューションを提供する世界唯一のプロバイダー」と位置づけ、ハイブリッドヘキサポッドのように「真のナノ精度（True Nano Precision）」を示す技術を開発したことで、既存の業界検証標準が無意味になり、NIST（米国立標準技術研究所）によってALIOの「ポイント精度（Point Precision）」方法論に基づく新標準が開発されていることにあります。

ヘネシー氏続けて：「モーション制御における精度と正確さの議論では、顧客が十分理解していない変数が多すぎ、技術サプライヤーはそれらを熟知しながらマーケティング/コミュニケーションでかわし、データで見栄えよく見せたり、完全に欺いたりしています。極めて高精度なモーション制御市場は、少数の超精密モーションシステムサプライヤーが一貫性のないしばしば幻想的な手法で達成精度レベルを説明するため、かなり混乱した場所です。ALIOは常にナノメートルレベルモーション制御の領域で活動してきたため、このレベルの精度を求める際に何が本当に機能するかについて独自の視点を持っています。ハイブリッドヘキサポッドを最前線に据え、顧客基盤を教育し、代替ソリューションをナビゲートするツールを提供し、彼らが特定用途に適したモーション制御技術を確保できるよう、ソリューションプロバイダーをインタロゲートする方法を提供してきました。ハイブリッドヘキサポッドは、新規・斬新なプロセスを可能にするゲームチェンジャーでした。」

意味があり、証明可能な精度主張のみを

ALIOインダストリーズは、精度や正確さの主張は第一に意味があり、第二に証明可能でなければならないと考えます。ハイブリッドヘキサポッドのようなモーション制御ソリューションを見る際、これは不可欠です。全ヘキサポッド共通で6自由度（DOF）で動作し、3次元空間で作動するため、会話は「体積精度（ボリュメトリックアキュラシー）」に向かわなければなりません。にもかかわらず、全6-DOFモーション制御ソリューションサプライヤーは、単一自由度の性能データで特徴づけられます。この慣行は、特に平坦度と直線性というナノメートルレベルでの重要な精度ニーズにおいて、複数自由度の誤差源を未考慮のまま残します。

従来型ヘキサポッドの限界

従来型ヘキサポッドの最高平坦度と直線性は、依然として軸あたり数十ミクロンのオーダーにとどまります。6本の独立制御リンクが共通プラットフォームを動かすため、プラットフォームの運動誤差は全リンクとジョイントの誤差の関数になります。Z軸移動時は全リンクが同じ相対リンク角度で同一運動を行うため、ヘキサポッドは最適な精度と繰り返し精度を発揮します。しかし、X、Y、ピッチ、ヨー、ロール等の他の運動を指令すると、全リンクが異なる運動を行うため、精度と幾何学的パス性能が大幅に劣化します。一般にヘキサポッドはスタックドマルチアックスシステム比で比較的良好な剛性を持つとされますが、しばしば「Z（垂直）剛性」のみが考慮されます。幾何学的設計剛性はヘキサポッドのプラットフォーム繰り返し精度と剛性にクリティカルな影響を与えます。設計剛性の欠如は、従来型ヘキサポッド作業プラットフォームの弱いXY面剛性に直結。さらに、この固有の設計欠陥は、熱圧着や加工アプリケーションのように、XY面内でより多くの力を必要とし、精度を要するアプリケーションでのXY軸性能に悪影響を与えます。

ヘネシー氏：「従来型ヘキサポッドプロバイダーはこれらの問題を認識していますが、それに対峙する代わりに、システムに内在する非効率を、『無意味な精度主張』で覆い隠すか、全く注目させないかのどちらかです。ある企業は非常に良さそうな精度仕様を謳いますが、実際にはいかなる6リンクアーキテクチャでも達成不可能で、何より顧客には全く手が届きません。理由は、彼らが引用する精度スペックが、中心/ミッドストロークデフォルト位置からの単軸移動にのみ適用されるからです。誰が6-DOFヘキサポッドを買って、移動範囲の中心で単軸ずつしか使わないでしょうか？ 異なる位置と角度に移動すると、精度はおそらく5倍〜10倍劣化します。」

ハイブリッドヘキサポッドがもたらす量子的飛躍

ハイブリッドヘキサポッドはモーション制御における量子的飛躍を表し、初めて繰り返し可能なナノレベル精度を実現し、これまで不可能とされたイノベーションを促進し、製造効率を向上させます。精密モーション制御の領域を再定義し、ルールブックを書き換えて業界代替案と正しく位置づけることを迫っています。ハイブリッドヘキサポッドで達成可能な精度レベルは、曖昧で幻想的な業界標準のミクロン/サブミクロン精度主張を陳腐化させ、業界を「ポイント精度」の概念へと移行させました。

ポイント精度は、運動中の各軸の全6-DOF誤差を含み、フルワークエンベロープでの精度ポイントを保証し、「精度数値」を壁上の正確なポイント（レーザーポインターで指すように）として提示可能にします。一方、今日の標準は壁への測定を投光器のように提示するのみです。精度と正確さの指標として、ポイント精度はレーザー加工からメトロロジーまで、多くのアプリケーションで真に必須です。