すぐに設置できるリニア モジュールは、さまざまな業界で、さまざまな機械で材料、製品、生産ツールを移動するために使用されています。

機械設計者は、特定の生産要件や性能要件に基づいて、リニアモジュールを選択する際に複数の選択肢から選ぶことができます。しかし、精密で正確な動作が最も重要な要件となる業界やシステムアプリケーションもあります。

特に、半導体製造、レーザー切断工作機械、電子機器組立、ラボ自動化システムなどのアプリケーションでは、動作サイクル全体を通じて振動を最小限に抑えながら、極めて厳密なエンドポイント精度とスムーズな移動で動作する必要がある高精度リニアモジュールが必要です。

高精度リニア モジュールを区別するいくつかの主要な設計特性とパフォーマンス特性を理解することで、機械およびシステム設計者は、構築する機械の要件を満たす最適な製品を選択できます。

正確な動きの必要性
レーザー切断、医療検査装置の自動サンプリングシステム、あるいは製造装置における半導体ウェハの搬送といった超精密かつ繊細な動作には、移動中に極めて安定した、ほぼ振動のない動作が求められます。目標のエンドポイントに最高の精度で到達することが、第一の目標です。

非常に壊れやすい材料を直線移動による損傷や劣化から守るためには、安定した動作が不可欠です。半導体ウェハはその好例です。非常に繊細で、完成したウェハには、サイズによっては数百万ドル相当のチップが内蔵されている場合もあります。

ウェハは数百もの工程を経て搬送され、工程間を移動するたびにリニアモジュールの振動によって加工中のウェハが損傷し、最終的な価値が損なわれるリスクがあります。振動が少ないほど、リスクは低くなります。

エンドポイント精度は生産性向上のために同様に重要です。電子部品のトレイが高速自動組立工程を通過する際、リニアモジュールがマイクロメートルレベルの精度でトレイを組立ツールに搬送することで、最大のスループット生産性が達成されます。

また、この安定した動作とエンドポイント精度は、毎日何千回もの動作サイクルを通して再現可能でなければならないことにも留意することが重要です。部品の位置を微調整するのに数ミリ秒かかると、その数ミリ秒が何時間もの追加生産時間となり、スループットの低下、コストの増大、納期への影響につながる可能性があります。

これらの目標を達成するには、高性能高精度リニア モジュールの主要な設計、材料、構造、機能性を考慮する必要があります。

建設材料
モジュールのハウジングの設計と構成材料は、長期的な精度と再現性を左右する重要な要素です。

リニアモジュールの世界では、ハウジング（または「プロファイル」）の製造には、アルミニウムまたはスチールが最も一般的に使用されています。アルミニウムハウジングは、コスト効率の高い押し出し成形によって、幅広いモジュールサイズと長さに対応できるため、より標準的なリニアモジュールでよく使用されています。

しかし、鋼鉄製の機械加工ハウジングで製造された高精度リニアモジュールを検討することが重要です。これらのハウジングは、アルミニウムベースのモジュール（アルミニウムベースのモジュールも非常に安定していますが、鋼鉄製のハウジングがサポートできるレベルには達していません）と比較して、モジュール弾性と目標移動経路からの偏差がはるかに小さくなります。

モジュールの弾性により、モジュールは取り付けられた機械フレームの形状に追従します。押し出し成形されたアルミニウムハウジングでは、モジュールの取り付け部分にねじれや反りなどの偏差が生じても、その偏差を反映することができます。

高精度リニアモジュールは機械加工されたスチールハウジングを備えているため、このような偏差が防止され、非常に高い平面度または真直度が確保されます。これは振動低減、エンドポイント精度、そして位置再現性の向上に貢献します。さらに、ハウジングにガイドトラックが組み込まれた機械加工基準エッジを備えたモジュールをお探しください。メーカーによっては、機械の接地基準エッジをどちら側にするかを指定できるものもあり、これにより取り付けの迅速化と位置合わせの容易化が図られています。

適切なアプリケーションに適したサイズ
非常に精密な動作が求められる場合は、負荷に対応する適切なサイズの部品を選定することが重要です。例えば、軸方向またはねじり方向の負荷は、単純なラジアル方向の負荷よりも幅広または高負荷の部品が必要になる場合があります。さらに、工作機械、半導体製造、電子機器製造といった高度なアプリケーションでは、生産システムが比較的小型であるため、狭い機械スペースにも容易に収まるコンパクトな高精度モジュールが求められます。多くのサプライヤーが様々なサイズの部品を提供しています。

さらに、システムが動作する環境、負荷の取り付け角度、必要な速度、移動距離、必要なデューティサイクルなど、その他の基本的な直線運動設計基準を考慮することも重要です。これは業界ではLOSTPED（負荷、方向、速度、移動距離、精度、環境、デューティサイクル）と呼ばれています。

モーションコンポーネント
精密で安定した動作は、リニアモジュールを駆動するモーションコンポーネントによっても実現されます。精密リニアモジュールには、ボールねじ駆動が最適なソリューションを提供します。

ボールねじ駆動は、回転運動を直線運動に変換する上で非常に効率的です。機械駆動要素として、XYZ方向に設置でき、必要な精度と再現性を備えた動作を実現します。

完全接触シールを備えたボールねじは、高い剛性、高精度、そして十分な速度という独自の組み合わせを実現し、幅広い精密動作アプリケーションで活用できます。特に、大きな軸方向荷重に耐えられることから、金属、木材、石材の切削アプリケーションにおいては、リニアモータよりも優れた選択肢となることがよくあります。

精密モジュールにおけるリニアガイドの設計も同様に重要です。リニアガイドの精度は、ランナーブロックまたはベアリングが移動するレールの真度、ボールまたはローラーが移動するベアリング内部の軌道面、そしてレール取り付け面の平坦度など、多くの要因に依存します。

評価すべき最も重要な点の一つは、レールに沿って移動するランナーブロック内のボール循環の滑らかさです。高精度が求められるアプリケーションでは、循環室内のボールのわずかな動きや、レールシステムの軸周りのわずかな回転によっても悪影響を受ける可能性があります。

少しでもたわみやクリアランスがあると精度が低下し、ボールの循環が粗くなると不正確さにつながります。この問題に対処するため、主要なリニアモジュールサプライヤーは、主要な移行ポイントで循環を最適化するガイドを組み込んでおり、ボールがベアリングの軌道面を循環する際に、常に極めてスムーズな動きを実現しています。

ボールねじアセンブリと最適化されたリニアガイドをスチールハウジングと組み合わせた高精度リニアモジュールは、高精度、高速の自動化システムに必要な主要な特性の多くを提供します。

潤滑とシール
どれほど優れた設計・エンジニアリングであっても、リニアモジュールは、精密で安定した動作を維持するために、ライフサイクル全体を通して適切な潤滑が必要です。潤滑をシステム全体のメンテナンス手順に効果的に組み込むための一つの方法は、モジュールへの継続的な潤滑を容易かつ便利に行える高精度モジュールを選択することです。

ほとんどの精密モジュールは、初期給脂用に従来の工業用潤滑剤が使用可能です。その他のモジュールでは、クリーンルームや電子機器産業の要件に対応するため、より高度な潤滑剤を選択することもできます。

当社は最近、精密モジュールのラインナップをアップグレードし、より高度なLSS規格およびLSCクリーンルーム潤滑剤を追加しました。また、液状グリースを使用した集中潤滑システムへの接続オプションもご用意しています。自動給油により、手動給油時の人為的ミスを排除し、運用の信頼性を向上させます。

リニアモジュールは可動部品を備えているため潤滑が必要ですが、モジュールが適切に密封されていない場合、可動部品から微小な浮遊粒子が発生する可能性があります（潤滑剤自体も空気中に拡散する可能性があります）。特にクリーンルーム環境や繊細な生物学的サンプルを扱うラボオートメーションシステムでは、高精度リニアモジュールのサプライヤーが提供するシールオプションを事前に評価することが重要です。

ボールねじアセンブリシールによって両側から密閉された、精密ボールねじナットとリニアキャリッジアセンブリをお選びください。この設計により、潤滑剤が外部に漏れるリスクが大幅に低減されます。

構成と技術サポート
高精度リニアモジュールを選択する際に考慮すべき最後の要素は、機械メーカーが必要なモジュールを選択、指定、構成、注文するのに役立つサプライヤーから提供される技術サポートのレベルです。

使いやすく、ステップバイステップで操作できるオンラインのサイズ設定・構成ツールを備えたリニアモジュールサプライヤーを選ぶことで、機械設計者は必要な時に適切なモジュールを迅速に構成・注文することができます。中には、機構、モーター、駆動装置の組み合わせを単一のツールで選択・サイズ設定できるサプライヤーもあります。

直接的なサポートが必要な場合は、リニアモーション技術に関する豊富な経験を持つリニアモジュールサプライヤーと連携することも理にかなっています。これらの企業は、電話、メール、またはリアルタイムのオンラインチャットツールを通じて、リニアモーションエンジニアリングの専門家による技術サポートを提供しています。多くの場合、機械メーカーがアプリケーションの具体的なサイズや性能要件について不明な点がある場合、これらの専門家は過去に同様の課題を解決した実績があります。

今日の最先端のオートメーションシステムでは、高いスループットを実現するために、速度のために品質を犠牲にする必要はありません。特に、超高精度の直線運動、振動のない搬送、そして極めて厳格なエンドポイント精度が求められる業界やアプリケーションでは、適切な高精度リニアモジュールの選択が、製造の生産性、効率、そして品質において重要な役割を果たします。