高い効率、精度、剛性。

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する場合は、A点とB点間の構造的支持、ガイド、駆動装置、シール、潤滑装置、付属品など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行うことで、長期にわたってシステムを動かし続けることができるはずです。

サポートとガイダンス

リニアシステムの構築は、文字通りゼロから、つまり構造支持システムの構築から始まります。支持システムの主要部品は通常、アルミニウムの押し出し成形品です。

正確な位置決めが求められる用途では、ベース押出成形品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。精度が低い搬送用途では、ベースを最適化し、荷重下での曲げや押出成形時の歪みを防ぎます。

堅牢なベースにより、システムは端部支持のみで支えられます。軽量の押し出し材の場合は、長さ方向に沿って断続的な支持が必要になる場合があります。

ガイドはベースに取り付けられ、動きをスムーズにします。主な種類には、ボールガイド、ホイールガイド、スライドガイド、プリズムガイドがあります。

ボールガイドは、最も重い荷重を支え、最も高い剛性を誇ります。シングルレールまたはデュアルレール構成で、摩擦がほとんどなく動作します。欠点は、コストが高く、騒音が大きいことです。

ホイールガイドは、低摩擦と高剛性を備え、最大10 m/秒の速度で動作します。ただし、衝撃荷重によって損傷する可能性があります。

スライドガイドでは、角柱状のポリマー製ブッシングがプロファイル面を摺動します。このポリマーのおかげで、ブッシングは静かに動き、高い衝撃荷重にも耐えることができます。汚れ、砂、埃、油、化学物質などで汚染された環境にも耐えますが、ボールガイドやホイールガイドよりも低速で、低負荷で動作します。これは、許容圧力と速度の積であるPV定格で表されます。

原動力

駆動装置はキャリッジを所定の位置に移動します。最も一般的な駆動技術は、ボールねじ駆動装置、リードスクリュー駆動装置、ベルト駆動装置です。

ボールねじ駆動では、ボールベアリングがねじ軸（ボールねじ）の溝に沿って移動し、ボールナットを介して循環します。ベアリングが荷重を分担するため、ボールねじ駆動は比較的高い推力容量を備えています。

その結果、絶対精度（期待位置と実際の位置の最大誤差として定義され、最小0.005mm）が得られます。研磨され、プリロードされたボールねじを使用したシステムは、最も高精度です。

これらのシステムは最大40kNの推力容量と高い剛性を備えています。臨界速度は、ねじの谷底径、支持されていない部分の長さ、および端部支持の構成によって決まります。革新的なねじ支持構造により、ねじ駆動ユニットは最大12mの移動距離と3,000rpmの入力速度に対応します。ボールねじ駆動は90%の機械効率を実現するため、高コストであっても、消費電力の低さによって相殺されることがよくあります。

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

リニアデバイス用の潤滑剤とシール

ほとんどのガイドシステムと駆動システムは潤滑を必要とします。潤滑フィッティングに容易にアクセスできることで、将来の予防保守を簡素化できます。例えば、キャリッジに取り付けられた潤滑リングフィッティングは、設置時および定期的なメンテナンス時に、ボールねじとリニアベアリングシステムの両方に潤滑油を供給するネットワークを構築できます。

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は潤滑性に優れており、潤滑フェルトワイパーがストロークごとに潤滑剤を補給します。

シールは潤滑剤を封入し、汚染物質を遮断します。その一つが磁気ストリップシールです。これは、チャネルの端から端まで伸びるステンレス鋼製の磁気帯です。この帯はエンドキャップに固定され、バネ仕掛けで張力を維持します。帯はキャリッジ内の空洞を通っており、キャリッジがシステム内を移動する際に、帯はキャリッジのすぐ前と後ろで磁石から浮き上がります。

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、ジッパー付き冷凍用バッグのように、ベース押出成形部と連動する柔軟なゴムストリップを使用します。溝と舌状部が噛み合うことでラビリンスシールが形成され、微粒子の侵入を防ぎます。

もう一つの考慮事項は、モーターの取り付け方法です。モーター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サークル径、モーターパイロット径、そして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規格に準拠した寸法を備えていますが、メーカーやモデルによって寸法が異なるものもあります。いずれの場合も、共通のブランクから機械加工されたフレキシブルなモーターマウントにより、ほぼあらゆるモーターに簡単に取り付けることができ、確実なアライメントを実現します。

組み合わせて

駆動装置とガイドのあらゆる組み合わせが理にかなっているわけではありません。実際の用途では、リードスクリューでボールガイドまたはスライドガイドを駆動したり、ボールスクリューとボールガイドまたはスライドガイドを組み合わせたり、ベルトでボールガイド、スライドガイド、ホイールガイドを駆動したりするケースがよく見られます。

ボールねじ駆動は、ボールガイドと組み合わせることで、繰り返し動作と高い力やモーメントに耐える堅牢なシステムを実現します。このようなシステムは、工作機械におけるギアブランクのローディング／ア​​ンローディングなど、高負荷・高デューティサイクルの精密位置決めアプリケーションに最適です。

ベルト駆動式ボールガイドユニットは、高速度・高加速度、高荷重、高モーメント負荷を伴う用途に適しています。これらのユニットは、隙間を跨ぐベース上で動作し、端部または断続的に支持されます。缶詰のパレタイジングはその一例です。

ベルト駆動のスライドガイド式リニアシステムは、静音性に優れ、メンテナンスもほとんど必要ありません。中程度の速度と加速度で動作しますが、衝撃荷重への対応力に優れています。磁気カバーバンドを追加することで、このタイプのシステムは、板金塗装などの粒子状物質が多く、洗浄が必要な環境にも適しています。

ホイールガイドはボールガイドよりもメンテナンスが少なく、スライドよりもメンテナンスが必要となるため、ベルト駆動ホイールは、中程度のコスト、低騒音、低メンテナンスの選択肢となります。これらのシステムは高い線速度と加速度を実現し、包装機や充填機によく使用されています。