リニア システムを設計するときは、サポート、ガイド、ドライブ、シールを考慮してください。リニアシステムの設計を開始する前に、精度、再現性、荷重、および環境要件を理解してください。

低摩擦、高剛性のボールガイドは、1 つのレール (上部) または 2 つのレール (下部) でサポートされます。このパフォーマンスの代償として、コストとノイズが増加します。

2 点間の最短経路は直線です。しかし、直線運動システムを設計している場合は、点 A と点 B の間の構造サポート、ガイド、ドライブ、シール、潤滑、付属品を考慮する必要があります。

標準部品を使用してシステムをゼロから設計および構築する場合でも、自分専用に設計されたシステムを購入する場合でも、最初から正しい選択をすることで、長期的に物事を進めることができるはずです。

サポートと指導

リニア システムを構築するということは、文字通り、構造支持システムをゼロから始めることを意味します。サポート システムの主なコンポーネントは通常、アルミニウムの押し出し材です。

正確な位置決めが必要な用途に合わせて、ベース エクステンションの取り付け面とリニア ガイドの取り付け面を機械加工することができます。精度が低い輸送タイプの用途の場合は、荷重による曲げに耐え、押し出し時の歪みを防ぐためにベースを最適化します。

堅牢なベースにより、システムはエンドサポートのみに設置されます。軽量の押出成形品では、その長さに沿って断続的なサポートが必要な場合があります。
動きを容易にするためにガイドがベースに取り付けられています。主なタイプは、ボールガイド、ホイールガイド、スライドガイドまたはプリズムガイドです。
ボールガイドは最も重いペイロードを運び、最も高い剛性を持っています。シングルまたはデュアルレール構成は、ほとんど摩擦なく動きます。欠点は、コストが高いことと、生成されるノイズの量です。

ホイールガイドは、低摩擦と高剛性により最大 10 m/秒で動作します。ただし、衝撃荷重により損傷する可能性があります。
スライドガイドでは、プリズム形状のポリマーブッシュがプロファイル表面上を走行します。ポリマーは静かに動き、高い衝撃荷重に耐えるのに役立ちます。これらは、土、砂、ほこり、油、化学物質によって汚染された環境に耐えますが、許容できる圧力と速度の積である PV 定格で示されるように、ボール ガイドやホイール ガイドよりもゆっくりと軽い負荷で動作します。

ボールねじとベルトは、リニア システムで利用できる駆動技術の 1 つです。ベルトドライブは静かで、高スループットで低精度の用途に適しています。より高価なボールねじドライブは、高い効率、精度、剛性を提供します。

原動力

ドライブはキャリッジを目的の位置に移動します。最も一般的な駆動技術は、ボールねじ駆動、親ねじ駆動、ベルト駆動です。

ボールねじドライブでは、ボール ベアリングがねじ付きシャフト (ボールねじ) の溝に沿って移動し、ボール ナットを通って再循環します。ベアリングが負荷を分担するため、ボールねじドライブは比較的高い推力容量を持ちます。

その結果、絶対精度が得られ、予想位置と実際の位置の間の最大誤差として定義され、最小 0.005 mm になります。研削および予圧されたボールねじを備えたシステムが最も正確です。

このシステムは最大 40 kN の推力容量と高い剛性を備えています。それらの臨界速度は、ネジの根元の直径、サポートされていない長さ、およびエンドサポートの構成によって決まります。新しいネジサポートにより、ネジ駆動ユニットは最大 12 m まで移動でき、3,000 rpm の入力速度を受け入れることができます。ボールねじドライブは 90% の機械効率を提供するため、多くの場合、コストが高くなりますが、電力要件が低いことで相殺されます。

リニア システム サポートは通常、アルミニウムの押し出し材であり、非常に精密に機械加工することができます。

リードスクリュードライブは、ボールスクリュードライブの絶対的な位置決め精度には及びませんが、再現性（同じ方向から同じ速度と減速度で接近した場合に動作中の位置に戻る能力）は0.005 mmです。これらは低から中デューティサイクルの位置決めに使用され、静かに動作します。

ベルトドライブは、最大速度 10 m/秒、加速度最大 40 m/秒2 の高スループット搬送アプリケーションで動作します。

潤滑とシールリニアデバイス用

ほとんどのガイド システムと駆動システムには潤滑が必要です。潤滑フィッティングに簡単にアクセスできるようにすることで、将来の予防メンテナンスを簡素化できます。たとえば、キャリッジに取り付けられた Zerk フィッティングは、取り付け中および定期的なメンテナンス間隔でボールねじとリニア ベアリング システムの両方に機能する潤滑ネットワークに給油できます。

リニアドライブユニットには磁気シールが付いています。ステンレス鋼のストリップは、エンド キャップ上の磁石とバネ仕掛けのアンカーのおかげで、キャリッジの直前で持ち上げられ、キャリッジのすぐ後ろで再び閉じます。

プリズムガイドはメンテナンスフリーです。スライドのポリマー素材には固有の潤滑性があり、潤滑されたフェルト ワイパーがストロークごとに潤滑剤を補充します。

シールは潤滑剤の侵入を防ぎ、汚染物質の侵入を防ぎます。 1 つのタイプは磁気ストリップ シールで、チャネルの一端からもう一端まで伸びるステンレス鋼の磁気バンドです。バンドはエンドキャップに固定されており、張力を維持するためにバネが仕掛けられています。それらはキャリッジ内のキャビティを通過するため、ストリップはシステムを横切るときにキャリッジの前後で磁石から持ち上げられます。
代替のシーリング技術であるプラスチック カバー バンドは、ジップトップ フリーザー バッグのように、ベースの押出成形品と連動する準拠性のあるゴム ストリップを使用します。かみ合うさねはぎのプロファイルにより、微粒子の侵入を防ぐラビリンスシールが形成されます。

もう 1 つの考慮事項は、モーターの取り付け方法です。モーターのハウジングとカップリングは、モーター フランジのボルト サイズとボルト円の直径、モーターのパイロットの直径、モーター シャフトの直径と長さに適合する必要があります。

多くのモーターは NEMA 規格を満たす寸法を持っていますが、メーカーやモデルに固有のモーターもあります。いずれの場合も、一般的なブランクから機械加工された柔軟なモーター マウントにより、ほぼすべてのモーターに簡単に取り付けられ、位置合わせが保証されます。

適合性のあるゴム製インターロックにより、プラスチック製のカバーバンドがしっかりと固定され、微粒子の侵入を防ぎます。

組み合わせて使う

ドライブとガイドのすべての組み合わせが意味をなすわけではありません。実際のアプリケーションでは、親ネジがボール ガイドやスライド ガイドを駆動しているのをよく目にします。ボールまたはスライドガイドと組み合わせたボールねじ。ボール、スライド、またはホイール ガイドを駆動するベルト。

ボールねじドライブはボールガイドと組み合わされて、反復可能な動作と、大きな力とモーメントに耐える剛性システムを実現します。このようなシステムは、工作機械へのギア ブランクの積み下ろしなど、高負荷と高デューティ サイクルを伴う精密位置決め用途でうまく機能します。

ベルト駆動のボールガイドユニットは、重いペイロードと高モーメント荷重を伴う高速、高加速の用途に適しています。これらのユニットはギャップにまたがるベース上で動作し、端または断続的にサポートされます。缶のパレタイジングも用途の 1 つです。
ベルト駆動のスライドガイド付きリニア システムは、静かでメンテナンスがほとんど必要ない低コストのユニットです。適度な速度と加速度で動作しますが、衝撃荷重の管理に優れています。磁気カバーバンドを追加すると、このタイプのシステムは、微粒子含有量が多く、板金スプレー処理などの洗浄要件がある環境に適しています。

ホイール ガイドはボール ガイドよりもメンテナンスの必要が少なく、スライドよりもメンテナンスが必要なため、ベルトで駆動されるホイールも、低コスト、低騒音、低メンテナンスのオプションです。これらのシステムは高い線速度と加速度を実現しており、包装機や充填機でよく使用されています。