リニアモーションシステムの設計とサイズ設定が初めての方でも、復習したい方でも、リニアモーションシステムで使用される機械的概念を網羅したすべての記事を収集し、ここにまとめて「リニアモーションの基礎」リファレンスガイドとして提供しています。

ボールねじなどの特定の製品のサイズ選定や選定に関する厳選記事リストとは異なり、以下の記事では、ヘルツ接触応力、ねじり、モーメントとトルクの違いといった、より基本的なトピックを取り上げています。すべてのリニアモーション設計・サイズ選定プロジェクトでこれらのすべてを使用するわけではないかもしれませんが、これらの基本概念を理解することで、より堅牢で費用対効果の高い設計選択を行うことができます。

自由度

多軸システムの中には、6つの自由度と7つ（またはそれ以上）の運動軸を持つものがあります。この記事では、「運動軸」と「自由度」の違い、そしてそれがなぜ重要なのかを説明します。

直交座標系と極座標系

直線運動では通常、直交座標系を使用しますが、一部のアプリケーション、特に多関節ロボットを使用する場合は、極座標系を使用します。この記事では、直線運動の基礎について、各座標系の仕組み、違い、そしてある座標系から別の座標系に変換する方法について説明します。

モーメントかトルクか、どちらが欲しいですか?

離れた場所から力を加えると、モーメントまたはトルクが生じます。モーメントは静的な力ですが、トルクは部品を回転させるため、両者の違いとそれぞれの原因を理解することが重要です。

ロール、ピッチ、ヨー

回転力は、システムが回転する軸に基づいて、ロール、ピッチ、ヨーとして定義されます。リニアガイドの場合、ロール、ピッチ、ヨーの力は、たわみや動作誤差を引き起こす可能性があります。

ヘルツ接触応力

半径の異なる 2 つの表面が接触し、荷重がかかると、非常に小さな接触面積が形成され、表面にヘルツ接触応力が発生します。これは、ベアリングの動的荷重容量と L10 寿命に大きな影響を与えます。

ボールの適合性

ボール（またはローラー）と軌道面との接触面の位置と形状は、表面間の適合度によって決まります。ボールの適合度は、ベアリングが受けるヘルツ接触応力と密接に関係しているため、ボールの適合度を理解することは重要です。

差動スリップ

荷重支持ボール（またはローラー）とその軌道面との接触面は楕円形であるため、接触面上の各点で速度が変化するため、ボールまたはローラーは純粋な転がり運動ではなく滑り運動を起こします。この差動滑りは、摩擦、熱、そしてベアリング寿命に直接関係します。

トライボロジー：摩擦、潤滑、摩耗

潤滑は、リニアベアリングにおける摩擦を低減するのに役立ちます。摩擦は摩耗の主な原因であり、多くの場合、故障の原因となります。トライボロジーは、摩擦、潤滑、摩耗を研究し、それらの複雑な関係を解明する学問です。

ストレスと緊張

直線運動システムにおける張力と圧縮荷重は、材料に応力とひずみをもたらします。これらの概念は、ファスナーなどの部品にとって特に重要です。ファスナーは、システムに他の損傷の兆候が現れる前に、降伏点または引張強度限界に達する可能性があるからです。

剛性とたわみ

直線運動システムにおけるたわみは、部品のずれ、過剰な力、早期摩耗や故障につながる可能性があります。この記事では、材料の剛性とたわみの関係、そして剛性と強度の違いについて考察します。

ねじれ

ボールねじ、プーリー、ギアボックス、モーターなどのシャフトは、大きなねじりを受ける可能性があり、その結果、シャフトにせん断応力とせん断ひずみが生じます。この記事では、せん断応力とせん断ひずみの影響、そしてシャフトが降伏するタイミングを判断する方法について説明します。

材料の硬度

シャフトやベアリング表面の硬度は、その耐荷重性と寿命に重要な役割を果たします。この記事では、硬度の試験方法と定義方法について解説します。

慣性対運動量

直線運動において「慣性」と「運動量」はよく混同される用語ですが、システムのパフォーマンスに与える影響は異なります。この記事では、直線運動の基礎知識として、これらの用語の違いと、直線運動の設計とサイジングにおけるそれぞれの用途について説明します。