ストローク長、速度、精度、取り付け、メンテナンス。

あなたは直線運動を必要とするアプリケーション（例えば、ピックアンドプレース組立システム、包装ライン、あるいは材料搬送用ガントリーなど）に取り組んでいます。しかし、アクチュエータをゼロから設計し、各種部品を調達し、コンポーネントを取り付けて位置合わせし、保守システムを導入するのは、時間の無駄です。そこで、設計済みで組み立て済みの直線アクチュエータを探し始めますが、種類、サイズ、動作原理など、選択肢が多すぎて、どこから選び始めればよいのか分からなくなってしまいます。

選択肢を絞り込む最初のステップは、用途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種類の駆動方式を提供しており、歯付きベルト駆動とボールねじ駆動が最も一般的ですが、空気圧駆動やリニアモーター駆動はニッチな用途向けです。以下に、最も一般的な2種類のアクチュエータ（歯付きベルト駆動とボールねじ駆動）のどちらを選択するかを判断するのに役立つ5つの要素を示します。

1. ストローク長

アクチュエータが一方向に移動する必要のある距離、つまりストローク長は、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。ボールねじ式アクチュエータは一般的に1000mm以下の長さで使用されますが、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につれて、臨界速度、つまりねじが曲げ振動を起こし始める速度は低下します。簡単に言うと、ねじが長くなり、回転速度が速くなると、縄跳びのように「鞭のように」揺れ始めます。

歯付きベルト駆動式アクチュエータの場合、ベルトの張力調整能力によって最大ストローク長が制限されます。ベルト幅が広く（接触面積が大きい）、歯ピッチが大きいベルトを使用することで、ベルト駆動式アクチュエータは10～12メートルのストローク長を必要とする用途で一般的に使用されています。

2. スピード

アクチュエータを選定する上で2番目に重要な要素は速度です。ほとんどのベルト駆動式アクチュエータの最大速度は5m/sです。この制限はガイドシステムによって左右され、ガイドシステムでは一般的に循環ベアリングが用いられます。10m/sまでの高速動作が必要な用途では、循環ベアリングの代わりに、プリロードホイールやカムローラーとベルト駆動を組み合わせることができます。

前述のとおり、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臨界速度は低下します。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1.5m/sの速度に達することができます。ボールねじ支持部は、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、アクチュエータの速度とストローク長を向上させることができます。ボールねじ支持部を検討する際は、必要な速度と長さの計算を行うために、メーカーにご相談ください。

3. 正確性

精度とは、一般的に、移動精度（移動中にキャリッジやサドルが空間内のどこに位置するか）、位置決め精度（アクチュエータが目標位置にどれだけ近づくか）、または再現性（アクチュエータがストロークごとにどれだけ同じ位置に到達するか）のいずれかを指します。移動精度はアクチュエータの構造、ベース、および取り付け方法に大きく左右されますが、位置決め精度と再現性は主に駆動機構の機能に依存します。

ボールねじは、特に予圧がかけられている場合、その剛性の高さからベルト駆動よりも優れた位置決め精度を発揮します。しかし、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・補正することが可能です。そのため、高精度な用途では、繰り返し精度（各ストロークで同じ位置に到達できる能力）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、予圧付きボールねじとナットの組み合わせが最適な選択肢となります。

4. 取り付け

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る場合があります。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取り付けに適していますが、垂直取り付けが必要な用途では、より慎重な検討が必要です。

垂直方向に荷重を移動させるシステムには必ず安全機構が組み込まれている必要があるが、垂直荷重の搬送においては、ベルト駆動よりもボールねじ駆動の方が安全だと考えられることが多い。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もよるが、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でも、逆回転、つまり「自由落下」を起こしにくいためである。垂直方向の用途でベルト駆動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の設置を真剣に検討する必要がある。

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の定期的な潤滑が必要ですが、ボールねじ式アクチュエータは適切な潤滑状態を監視する必要のある部品がもう一つ増えます。一部のメーカーは、寿命まで潤滑されたシステム（寿命とは、特定の負荷、速度、環境下での移動距離または回転数として定義されます）を提供することでこの問題に対処していますが、多くの用途ではこれらの規定されたパラメータの範囲外となり、想定される耐用年数の間に潤滑が必要になります。

ベルト駆動式アクチュエータは、メンテナンスが必要な部品点数が少ないという利点がありますが、粉塵や切削屑が発生する環境で使用する場合は、プーリーハウジングへの異物混入を最小限に抑える設計のアクチュエータを選ぶことが重要です。これにより、プーリーベアリングの寿命が延び、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、それぞれ性能面で利点があります。初期選定の際には、一般的に長ストロークや高速動作にはベルト駆動が適しており、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覚えておいてください。用途によっては、どちらの駆動機構でも上記の基準を満たす場合があります。そのような場合は、メーカーが加速度、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の選択をサポートしてくれます。