ストロークの長さ、速度、精度、取り付け、メンテナンス。

ピックアンドプレース組立システム、梱包ライン、材料搬送用ガントリーなど、直線動作を必要とするアプリケーションに取り組んでいるとします。しかし、アクチュエータを一から設計し、様々な部品を調達し、コンポーネントの取り付けと調整を行い、メンテナンスシステムを実装するのは時間の無駄です。設計済み・組み立て済みのリニアアクチュエータを検討し始めると、タイプ、サイズ、動作原理など、選択肢が多すぎて、どこから選定を始めればよいのか分からなくなってしまいます。

候補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種類の駆動オプションを提供しています。最も一般的なのは歯付きベルトとボールねじで、空気圧駆動とリニアモーター駆動はニッチな用途に使用されます。以下は、最も一般的な2種類のアクチュエータ、歯付きベルトとボールねじのどちらを選ぶかを決める際に役立つ5つの要素です。

1. ストロークの長さ

アクチュエータが一方向に移動する必要がある距離、つまりストローク長は、ボールねじ駆動とベルト駆動のどちらを選択するかを決める際に最初に考慮すべき要件です。ボールねじアクチュエータは通常1000mm以下の長さで使用されていますが、より直径の大きいボールねじは最大3000mmの長さまで使用できます。この長さの制限は、ねじの臨界速度によって決まります。ねじの長さが長くなると、臨界速度、つまりねじが曲げ振動に遭遇し始める速度は低下します。簡単に言えば、ねじが長くなり、回転速度が速くなると、縄跳びのように「鞭打つ」ような動きを始めます。

歯付きベルト駆動のアクチュエータの場合、ベルトの張力によって最大長が制限されます。幅の広い（接触面積が大きい）ベルトと歯のピッチの広いベルトを使用することで、ベルト駆動アクチュエータは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

アクチュエータ選定における2つ目の重要な要素は速度です。ほとんどのベルト駆動アクチュエータの最高速度は5m/sです。この制限はガイドシステムによって左右され、ガイドシステムには一般的に循環ベアリングが採用されています。10m/sまでの高速動作が必要な用途では、循環ベアリングではなく、プリロードホイールまたはカムローラーと組み合わせたベルト駆動が適しています。

前述の通り、ボールねじ駆動アクチュエータでは、長さが長くなるにつれて危険速度が低下します。一般的に、ボールねじアクチュエータはストローク長が1メートル未満の場合、最大速度1.5m/sに達します。ボールねじサポートは、ねじの支持されていない長さを短縮することで剛性を高め、アクチュエータの高速化と長尺化を可能にします。ボールねじサポートをご検討の際は、必要な速度と長さの計算についてメーカーにご相談ください。

3. 正確性

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のどこに位置しているか）、位置決め精度（アクチュエータが目標位置にどれだけ近いか）、再現性（アクチュエータが各ストロークでどれだけ同じ位置に到達するか）のいずれかを指すために広く用いられます。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。

ボールねじは、特にプリロードされている場合、その剛性によりベルト駆動よりも位置決め精度が向上します。しかし、位置決めにおける「不正確さ」はアクチュエータの制御システムで測定・補正できます。そのため、高精度アプリケーションでは、繰り返し精度（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。高い繰り返し精度を実現するには、駆動機構の剛性が不可欠であり、プリロード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肢となります。

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最適な駆動機構が決まります。ベルト駆動とボールねじ駆動はどちらも水平および傾斜方向の取り付けに適していますが、垂直方向の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。

荷重を垂直方向に移動するシステムには必ず安全機構が組み込まれていますが、垂直方向の荷重搬送においては、ボールねじ駆動の方がベルト駆動よりも安全であるとよく考えられています。これは、ボールねじは、荷重、ねじのリード、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重大な損傷が発生した場合に逆駆動、つまり「自由落下」を起こしにくいためです。ベルト駆動アクチュエータを垂直方向のアプリケーションで使用する必要がある場合は、外付けブレーキまたはカウンターウェイトの設置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。ボールねじ式アクチュエータとベルト駆動式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、ボールねじ式アクチュエータの場合は、適切な潤滑状態を監視する必要がある別の部品が必要になります。一部のメーカーは、この問題に対処するために、寿命期間を通して潤滑されるシステムを提供しています（寿命とは、所定の負荷、速度、環境下での所定の移動距離または回転数と定義されます）。しかし、多くのアプリケーションはこれらの規定パラメータの範囲外にあり、想定される寿命期間のどこかの時点で潤滑が必要になります。

ベルト駆動アクチュエータはメンテナンス部品が少ないという利点がありますが、環境中に埃や切粉が存在する場合は、プーリーハウジングへの汚染物質の侵入を最小限に抑えるアクチュエータ設計を検討してください。これにより、プーリーベアリングの寿命が長くなり、ベルト自体の摩耗も軽減されます。

ベルト駆動とボールねじ駆動はどちらも性能上の利点があります。最初の選定にあたっては、長いストロークと高速動作にはベルト駆動が一般的に適しており、高い再現性や垂直取り付けが求められる用途にはボールねじ駆動が適していることをご留意ください。用途によっては、どちらの駆動機構も上記の基準を満たす場合があります。このような場合、メーカーは加速度、整定時間、環境条件といったより詳細な要素に基づいて、適切なアクチュエータの選定をアドバイスいたします。