ライフサイエンス、医療、生物医学機器のメーカーは、競争圧力と市場の成長を追求するために、先進技術、ワークフロー、プロセスの改善を常に追求する必要があります。しかし、進歩は成功の拡大だけに焦点を当てることはできません。また、精度、信頼性、動作中の機能性、つまり使用中の故障の防止も保証する必要があります。

インプロセスリニアモーションシステムの一見些細なコンポーネントの改善と安全対策を怠ると、不都合から壊滅的な結果に至る可能性があります。ユーザーだけでなくメーカーも引き続き警戒する必要があります。

適切な焦点を当てれば、次世代リニアモーションシステムを指定、設計、設置、保守して、生命科学、医療、生物医学機器の重要な用途、さらには救命用途での利点を前進させ、確実なものにすることができます。

結果

信頼性の高い直線運動は運用上の必需品であるため、機器メーカーや機器ユーザーは、直線運動コンポーネントやシステムの比較的まれな故障リスクであっても、プロセス全体を通じて監視する必要があります。この懸念には、DNA 配列決定からバイオプリンティング、原子間力顕微鏡 (AFM) に至るまでの機器が含まれます。

賭け金は膨大です。

単一の部品またはシステムに障害が発生すると、たとえ比較的短期間のダウンタイムでも、機器ユーザーに数十万ドルの損害が発生する可能性があります。場所、重大度、修理または交換の対応時間によっては、費用が大幅に増加する可能性があります。

人員の安全リスクも最大の懸念事項です。まれではありますが、設計上の欠陥や運用上の安全対策の不遵守により、ピンチポイントから暴走段階に至るまであらゆる事態が発生し、圧壊傷や感電などの損害が発生する可能性があります。

仕様とデザイン

リニアモーション製造施設は完全に ISO 認定を受けており、すべての主要プロセスで一貫性を確保しています。さらに、綿密なプロトタイプの構築は、完成したモーション コンポーネントまたはシステムのパフォーマンスと信頼性を維持するための鍵となる手順を明らかにするのに役立ちます。組み立てやテストにおける多くの小さく重要な手順が欠けていたり、正しく実行されていなかったりすると、最終的には現場でシステムが故障する可能性があります。

また、多くのメーカーは、機器をアップグレードする前に、長年にわたり信頼性の高いサービスを提供するという目標を設定しています。したがって、コンポーネントの耐用年数を適切に計算することが重要です。デューティ サイクルはアプリケーションごとに異なるため、多くの直線運動コンポーネントの耐用年数は走行キロメートルで表されます。直線運動メーカーは、その計算を製品に関するさまざまな決定に反映する必要があります。

たとえば、広く使用されているケーブルでは、50 mm 以上の曲げ半径が維持された場合、1,000 万回を超える屈曲サイクルが指定されています。ただし、曲げ半径のサイズが正しくないと、ケーブルから粒子が落下したり、ケーブル トラックやコネクタにストレスが加わったりして、プロセス中に早期故障が発生する可能性があります (特にメンテナンス スケジュールが厳密に守られていない場合)。

カスタマイズを検討する

既製の部品は、多くの機器アセンブリにおいて重要な役割を果たします。たとえば、懸念の 1 つは、在庫のリニアモーション ステージ要素が、サプライヤーが組み立てている他のコンポーネントや構造の正確な組み合わせで動作するように設計および構築されていない可能性があることです。予期しない非互換性が発生する可能性があります。

問題は、メーカーが日常的な設計、品質管理、検査プロトコル中に問題を発見できるかどうかです。おそらく。しかし、必ずしもそうではありません。

多くの場合、カスタマイズされた製品のみが、特定のパフォーマンスおよび設計要件の目標を達成できます。これらにより、メーカーはアプリケーションが必要とする段階の設計面、特に速度から加速、安定性までの要素を調整することに集中することができます。既製のステージに標準装備されている不要な機能を排除することで、コストを削減することもできます。また、隠れた非互換性のない統合ソリューションが保証されます。

サプライヤーは、リニアモーションメーカーからの注文を真に「スペックシートからプロトタイプ構築まで」管理できるようにする必要があります。このようなインテリジェントなカスタマイズは、製品の欠点を予測して排除し、統合における障害を回避し、全体的な障害を防ぐために不可欠です。

業務に必要な正確なサイズ、形状、コーティング、または材料を備えた製品を指定します。そして、精度、速度、平坦度、予圧（内部隙間をなくすことで剛性を高める）、耐用年数、メンテナンスレベル、価格などの独自の目標を満たすソリューションを主張します。

場合によっては、より革新的な素材が特定のカスタム設計におけるリスクの軽減に役立つ場合もあります。たとえば、カーボンファイバー構造は、（軽量化と厚さにもかかわらず）構造強度、剛性、安定性を最適化できます。同時に、セラミックベアリングは、特定の潤滑問題に対する実行可能な解決策となる可能性があります。

取り扱いには注意してください

特定の用途向けの直線運動コンポーネントが機器メーカーの現場に到着すると、他のリスクが発生する可能性があります。

この中間段階で発生する多くの問題を解決するために、リニアモーションのメーカーが要請される可能性があります。たとえば、リニア モーターは、モーター トラック内で移動するコイルが移動中にトラックにこすれるという結合問題に悩まされる場合があります。これは、コイルまたはトラックの位置がわずかにずれてしまう振動によるハンドリングの問題が原因である可能性があります。ステージの可動部分であるサドルがぶつかって歪みが生じる可能性があります。より大きなツールを構築する場合、長すぎるネジが追加される可能性があり、これにより 1 つの直線運動プレートを突き抜けて別の直線運動プレートに押し込まれ、傷が発生したり、操作中に予期せぬ力がかかる危険性があります。また、追加のケーブルを通すためにコイルが取り付け部からネジを外され、その後間違ってネジが締め直される可能性もあります。

このような事故は、プロセスでのわずかなパフォーマンスの低下からモーターの焼損、重大なダウンタイムイベントに至るまで、さまざまなリスクをもたらします。表面処理にも細心の注意を払う必要があります。公差はすべての点で一致する必要があります。

場合によっては、これらのプロセス用のツールを作成するメーカーは、移動の平面度がたとえば 0.0005 インチになるように構成された直線運動コンポーネントを調達することがあります。しかし、工具メーカーはそのコンポーネントを、わずか 0.005 インチの平面度でより大きなアセンブリにボルトで固定します。ステージの変化はほとんど感じられないかもしれません。たとえば、これによりベアリングが固着してベアリングが早期に摩耗したり、ボールネジに追加の力が加わったり、リニアモーターからのより高い電力が必要になったりして過度の過熱や故障が発生する可能性があります。

しっかりと地に足をつけよう

直線運動システム内のすべてのコンポーネントが適切に電気的に接地されていることを確認することは、将来の問題を防ぐためにメーカーが実行できるもう 1 つの予防策です。このような見落としがあると、オペレーターが感電する危険が生じる可能性があります。ただし、システムのパフォーマンスに影響を与える可能性もあります。

接地経路を介してフィードバックされるシステム内の接地ループにより、エンコーダの誤った読み取り値が誘発され、コンポーネントは 1 mm しか移動しないのに、コントローラは 100 mm の移動を記録する可能性があります。たとえば、見落としがあった場合、位置精度により機器の読み取り値に誤差が生じ、分析が不正確になる可能性があります。

輸送と設置

直線運動システムの衝撃荷重に対する抵抗が比較的低いことは、以前に説明しました。最も重大なリスクが発生するポイントは、次の 3 つの期間で自然に発生します。

• 直線運動サプライヤーから装置ツールメーカーへの輸送中。
• システムの到着および機器ツールへの組み込み中。
• 完成した装置アセンブリをプロセスフロアに輸送し、設置する間。

信頼できる経験豊富なリニアモーションサプライヤーは、最初の段階での衝撃による損傷の可能性を大幅に減らすことができます。サプライヤーの専門家は製造スペースの制約を早期に確認できるため、クリーンルームや製造フロアで簡単に組み立てられないほど大きすぎたり重すぎたりするステージを設計することはありません。また、ステージをクレートからツールまで安全に輸送できるように、輸送機器 (クレーン、台車など) の使用を計画し、現場の作業員が負傷するリスクや衝撃による損傷の可能性を最小限に抑えることができます。

最後に、設置中に、リニアモーションシステムまたはツールの関連部分に必要なパッシブ絶縁手段 (エラストマーフィートやパッドなど) またはアクティブ絶縁ダンパー (センサー調整エアバッグシステム) を装備して、過剰な衝撃の可能性を減らすことができます。その後の操作時の衝撃や振動。

クリーンルーム内

第 1 段階と第 2 段階の両方で、直線運動サプライヤーは輸送箱と袋詰めシステムを構築する際のベスト プラクティスに従う必要があります。たとえば、ある大手サプライヤーはシステムを 2 つの袋に入れ、輸送のために 1 つ目は窒素雰囲気内で適用され、2 つ目はクリーンルーム内で適用されます。そして、繊細な輸送移動のための特別な艤装とカートを提供します。

第 3 段階では、システムが上からツール アセンブリに設置される場合は、ツール メーカーのクレーンで十分な場合があります。ただし、より困難なサイドロード操作が必要な場合は、サプライヤーは、取り付けが完了するまでツールの側面にボルトで固定できる特殊なチャンバー クレートを提供します。

潤滑

リニアモーションシステムは通常、トラブルや特別な注意を払うことなくサイクルごとに実行されますが、少量の定期的なメンテナンスが常に重要です。効果的なメンテナンスには、潤滑、潤滑、潤滑の 3 つの鍵があります。

すべてのリニア モーション システムのサプライヤーは、指定された再潤滑サービス サイクルで製品を出荷します。しかし、人間の性質上、多くの問題はその推奨サイクルに従わない単純な失敗に起因することが考えられます。必要な潤滑がないと摩擦応力が増大し、最終的にはシャットダウンやモーターの焼損など、非常に望ましくない事態を引き起こします。

その他の潤滑の問題には、真直度、平面度、ピッチ、ロール、ヨーなどの性能の低下を引き起こすベアリングの早期故障が含まれます。

各マシンに正しいグリースのみを使用することが重要です。相容れないオイルやグリースを混合しないように十分注意してください。これには、あるサイクルから次のサイクルまで機械を整備するときに異なるグリースを使用することが含まれます。これにより、必要な粘度が変化し、多くの場合、繊細な機器では最も望ましくない粘着性のセメントのような材料が蓄積します。過度に屈曲したケーブル、ケーブルキャリア、またはその他の場所からの粒子も材料に含まれている場合、通常はすぐにレールの破損が発生します。

パフォーマンスのロードマップ

機器メーカーからの要求に応えて、リニアモーション機器メーカーは性能の限界を押し上げる努力を続けています。しかし、まず、改善によって線形運動の故障のリスクが不用意に増大しないことを確認する必要があります。

優れたリニアモーションサプライヤーは、現在の要件に合わせて設計するだけでなく、次世代の使用に向けた性能能力を備えたシステムの要素を強調した「性能ロードマップ」を提供します。この取り組みは、高度なライフサイエンス、医療、生物医学技術の製造において特に重要です。

直線運動プロセス システムは、最先端技術機器の中で最も目立つ要素ではない可能性があり、また、通常、ほとんどのユーザーにとって最大の関心事でもありません。しかし、彼らの失敗は関係者全員に深刻な結果をもたらす可能性があります。幸いなことに、設計、設置、操作、およびメンテナンスに適切に注意を払うことで、最先端のライフサイエンス、医療および生物医学機器の重要な、そしておそらくは人命救助の継続的な成功において、リニアモーションシステムが重要な役割を果たすことが保証されます。