ストローク長さ、速度、精度、取付方法、メンテナンス性。

あなたは直線運動を必要とするアプリケーションに取り組んでいます – おそらくそれはピックアンドプレイス組立システム、梱包ライン、または材料移送用のガントリーです – しかし、独自のアクチュエータをゼロから設計し、さまざまな部品を調達し、取り付けと位置合わせを行う必要がありますコンポーネントに問題があるため、メンテナンス システムを実装することは時間を有効に活用できません。事前に設計され、事前に組み立てられたリニア アクチュエータを検討し始めますが、タイプ、サイズ、動作原理に関して非常に多くのオプションがあるため、どこから選択すればよいのかわかりません。

分野を絞り込むための最初のステップは、アプリケーションに最適な駆動機構を選択することです。ほとんどのメーカーは少なくとも 2 つの駆動オプションを提供しており、歯付きベルトとボールねじが最も一般的ですが、空圧およびリニア モーター ドライブはニッチな用途に使用されます。以下に、歯付きベルトとボールねじという 2 つの最も一般的なタイプのアクチュエータのどちらかを選択する際に役立つ 5 つの要素を示します。

1. ストローク長さ

アクチュエータが一方向に移動するために必要な距離 (ストローク長と呼ばれます) は、ボールねじかベルトドライブのどちらかを選択する際に考慮すべき最初の要件です。ボールねじアクチュエータは通常 1000 mm 以下の長さで使用されますが、より大きな直径のボールねじは 3000 mm までの長さで使用できます。この制限は、ネジの臨界速度によって決まります。ネジの長さが増加すると、その臨界速度、つまりネジが曲げ振動に遭遇し始める速度が低下します。簡単に言うと、ネジが長くなり、回転が速くなると、縄跳びのように「鞭」が始まります。

歯付きベルトドライブを備えたアクチュエーターの場合、ベルトを張れる能力によって最大長が制限されます。ベルト駆動アクチュエータは、幅が広く（接触面積が多く）、歯のピッチが大きいベルトを使用することにより、10 ～ 12 メートルのストローク長を必要とする用途でよく使用されます。

2. スピード

アクチュエータを選択する際の 2 番目の重要な要素は速度です。ほとんどのベルト ドライブ アクチュエータの最大速度は 5 m/s です。この制限は、最も一般的に再循環ベアリングを使用するガイド システムの影響を受けます。最大 10 m/s の高速が必要な用途では、再循環ベアリングではなく、ベルトドライブを予圧ホイールまたはカムローラーと組み合わせて使用​​できます。

前述したように、ボールねじ駆動アクチュエータでは、長さが長くなると危険速度が低下します。一般に、ボールねじアクチュエータは、1 メートル未満のストローク長で最大 1.5 m/s の速度に達します。ボールねじサポートは、ねじのサポートされていない長さを減らすことで剛性を高め、アクチュエータがより高速でより長い長さに達することを可能にします。ボールねじサポートを検討する場合は、必要な速度と長さの計算の実行についてメーカーに問い合わせてください。

3. 精度

精度は、移動精度 (移動中にキャリッジまたはサドルが空間内に位置する位置)、位置決め精度 (アクチュエータが目標位置にどれだけ近くに到達するか)、または再現性 (アクチュエータがそれぞれの動作でどれだけ近くに同じ位置を達成するか) のいずれかを意味するために広く使用されます。脳卒中）。移動精度はアクチュエータの構造、ベース、取り付けに大きく影響されますが、位置決め精度と再現性は主に駆動機構の機能です。

ボールネジは、特に予圧がかかっている場合、その剛性によりベルトドライブよりも位置決め精度が高くなります。ただし、位置決めの「不正確さ」はアクチュエータの制御システムで測定し、補正することができます。このため、高精度アプリケーションでは再現性 (各ストロークで同じ位置に到達する能力) が最も重要な要素となることがよくあります。高い再現性を実現するには、駆動機構の剛性が重要であるため、予圧されたボールねじとナットのアセンブリがより良い選択となります。

4. 取り付け

場合によっては、アクチュエータの取り付け方向によって、どの駆動機構が最適であるかが決まります。ベルトドライブとボールネジドライブはどちらも水平および傾斜した取り付け方向に適していますが、垂直取り付けが必要なアプリケーションではより慎重な評価が必要です。

荷物を垂直に移動させるすべてのシステムには安全機構が組み込まれている必要がありますが、垂直方向の荷物を運ぶ場合、ボールねじドライブはベルトドライブよりも安全であると考えられています。これは、ボールねじは、負荷、ねじリード、およびシステム内の摩擦に応じて、ブレーキの故障やシステムへの致命的な損傷が発生した場合にバックドライブまたは「自由落下」を嫌がるからです。垂直用途でベルトドライブアクチュエータが必要な場合は、外部ブレーキまたはカウンターウェイトを真剣に検討する必要があります。

5. メンテナンス

リニアアクチュエータの故障の主な原因は潤滑不足です。ボールねじアクチュエータとベルト駆動アクチュエータはどちらも、ガイド システムを定期的に潤滑する必要がありますが、ボールねじには、適切な潤滑を監視する必要がある別のコンポーネントが導入されます。一部のメーカーは、生涯にわたって潤滑されるシステムを提供することでこの問題に取り組んでいます (寿命とは、所定の負荷、速度、環境における設定された移動距離または回転数として定義されます) が、多くのアプリケーションはこれらの指定されたパラメータの範囲外にあり、必要な潤滑が必要になります。意図された耐用期間中のある時点で潤滑を行う必要があります。

ベルト駆動アクチュエータにはメンテナンスする部品が少ないという利点がありますが、環境にほこりや切り粉が含まれている場合は、プーリーハウジングに汚染物が侵入する可能性を最小限に抑えるアクチュエータ設計を探してください。これにより、プーリーのベアリングの寿命が長くなり、ベルト自体の摩耗が軽減されます。

ベルトドライブとボールネジドライブの両方にパフォーマンス上の利点があります。最初に選択するときは、通常、長いストロークと高速にはベルトドライブが適しており、高い再現性や垂直取り付けが必要な用途にはボールねじドライブが適していることに注意してください。一部のアプリケーションでは、どちらの駆動機構も上記の基準を満たします。このような場合、メーカーは、加速度、整定時間、環境条件などのより高度な要素に基づいて適切なアクチュエータを選択するようガイドします。