この記事では、構造サポートシステム、ガイダンステクノロジー、ドライブテクノロジーとシーリング、潤滑、アクセサリーなど、線形システムを設計することの基本について説明します。まず、リードスクリュードライブ、ボールスクリュードライブ、ベルトドライブ、ボールガイド、スライドガイド、ホイールガイドなど、さまざまなテクノロジーの長所と短所について説明します。この記事では、標準ビルディングブロックからシステムの構成と、独自の線形システムの設計と構築の利点と短所について説明します。最後に、この記事では、経済的標準コンポーネントに基づいて線形システムをサイジングおよび選択するための段階的なWebベースのプロセスについて説明します。

線形システムの構成要素は、構造サポートシステム、ドライブシステム、ガイドシステム、シーリング、潤滑、およびアクセサリーです。構造サポートシステムの主なコンポーネントは、通常、最大12メートルの長さで利用できるアルミニウム押出です。ベースの取り付け面は、正確なポジショニングを必要とするアプリケーションのために機械加工できます。低精度の輸送型アプリケーションのベース押出は、通常、機械加工されていません。輸送アプリケーションで使用される塩基は、押出プロセス中に荷重下および歪みに対する曲げに対する抵抗のために最適化されており、システムを端のみでサポートできるようにします。

ガイドの主なタイプは、ボールガイド、ホイールガイド、スライドまたはプリズムガイドです。ボールガイドは、最大38,000のニュートン（N）までの高ペイロードをサポートし、最大27.60ニュートンメーター（NM）までの高モーメント負荷をサポートしています。ボールガイドのその他の利点には、低摩擦と剛性が高いことが含まれます。ボールガイドは、単一またはデュアルレールの構成で利用できます。ボールガイドの弱点には、比較的高いコストと高いノイズレベルが含まれます。ホイールガイドの重要な利点は、非常に高速で最大10メートル（m/s）で動作する能力です。ホイールガイドは、低摩擦と非常に高い剛性も提供します。一方、ホイールガイドは、衝撃負荷に対する耐性が比較的低いです。スライドガイドは、プロファイル表面で直接走るプリズム型のポリマーブッシングを使用して、非常に静かな操作を実現し、高い衝撃負荷に耐えることができます。スライドガイドの重要な利点は、汚染された環境で動作する能力です。スライドガイドは、ボールガイドやホイールガイドよりも速度と負荷容量が低いです。

最も人気のあるドライブテクノロジーは、ボールスクリュードライブ、リードスクリュードライブ、ベルトドライブです。ボールスクリュードライブは、ボールのネジとボールナットが再循環ボールベアリングで構成されています。挽いたボールネジとプリロードされたボールネジは、非常に高い位置決めの精度を提供します。ボールネジの荷重は、各ボールが比較的低い荷重にさらされるように、多数のボールベアリングに分散されます。その結果、0.005 mmに絶対精度が高く、最大40 kNまでの高いスラスト容量、高い剛性が得られます。絶対精度は、予想される位置と実際の位置の最大誤差として定義されます。ボールスクリュードライブは通常、90％の機械的効率を提供するため、電力要件の削減によりより高いコストが相殺されることがよくあります。ボールネジの臨界速度は、ネジの根の直径、サポートされていない長さ、および最終サポート構成によって決定されます。ボールスクリューサポートにより、最大12メートルのストロークと3,000 rpmの入力速度までのネジ駆動型ユニットを使用できます。鉛ねじドライブは、ボールスクリュードライブの絶対的な位置決めの精度と一致することはできませんが、0.005 mmの優れた再現性を提供します。再現性は、同じ速度と減速速度で同じ方向から近づいたときに、操作中に位置付けシステムが場所に戻る能力として定義されます。リードスクリュードライブは、低〜中型サイクルの位置決めアプリケーションで使用され、低ノイズレベルで動作します。ベルトドライブは、最大10 m/sの速度を備えた高速、高スループット輸送アプリケーション、および最大40 m/s2の加速で使用されます。ガイドシステムとドライブシステムの両方は、通常、潤滑が必要です。潤滑繊維への簡単なアクセスは、予防的なメンテナンスを簡素化します。効果的なアプローチの1つは、ボールスクリューと線形ベアリングシステムの両方が設置中および定期的なメンテナンス間隔で潤滑されるネットワークに供給する馬車にZerk Fittingsを使用することです。プリズムガイドシステムはメンテナンスフリーです。ポリマーの固有の潤滑性に加えて、すべてのストロークに潤滑剤を補充する潤滑型フェルトワイパーがあります。シーリングテクノロジーは、多くのアプリケーションで重要です。磁気ストリップシールは、張力を維持するためにバネが搭載されたステンレス鋼の磁気バンドで構成されています。 2つの端はシステムのエンドプレートに固定されており、カバーバンドまたはシーリングストリップはキャリッジの空洞を通ってルーティングされます。キャリッジがシステムの長さを横断すると、ストリップが磁石から上げられて、キャリッジを通過させます。

別のシーリングテクノロジーであるプラスチック製のカバーバンドは、Ziplocバッグのように機能するベース押出と連動する準拠のゴム製ストリップを使用します。交尾の「舌と溝」プロファイルは、微粒子の侵入を防ぐのに非常に効果的な迷路シールを作成します。柔軟なモーターマウントは、線形システムの自動アセンブリへの統合を簡素化します。ユーザーは、標準のNEMAモーターマウントを要求したり、モーターに固有の取り付け情報を提供したり、モーターメーカーの名前と部品番号を提供したりできます。ハウジングとカップリングは、顧客のモーターの重要な特性と結合するために、一般的なブランクから機械加工されています。モーターフランジのボルトサイズとボルト円の直径。モーターパイロットの直径;およびモーターシャフトの直径と長さ。これにより、スライドは、ほぼすべてのモーターに簡単に、水平、垂直に、傾斜または反転し、アライメントを保証することができます。

すべてのドライブタイプとガイドタイプの組み合わせが理にかなっているわけではありません。実際のアプリケーションで使用される7つのテクノロジーグループには、リードスクリュードライブとボールガイド、リードスクリュードライブとスライドガイド、ボールスクリュードライブとボールガイド、ボールスクリュードライブとスライドガイド、ベルトドライブとボールガイド、ベルトドライブとスライドガイド、ベルトドライブとホイールガイドが含まれます。クモ図は、これらの各技術の相対的な長所と脱力を示しています。ボールスクリュードライブとボールガイドテクノロジーは、高い再現性、高い剛性、および高い力とモーメントを処理する能力を提供します。高荷重と、工作機械にギアブランクを積み下ろすために使用される線形システムなど、高荷重サイクルを備えた精密位置決めアプリケーションで使用されます。ベルト駆動のボール誘導ユニットは、重いペイロードと高モーメント負荷を備えた高速および加速アプリケーション用に設計されています。このテクノロジーグループは、ギャップに及ぶアプリケーションに適しており、端部または断続的にサポートされています。典型的なアプリケーションには、パレット化が含まれます。ベルト駆動のスライド誘導線形システムは、中程度の速度と加速能力を提供します。スライドガイドは衝撃負荷を管理できますが、線形速度はやや制限されています。この組み合わせは、低メンテナンスを必要とする費用対効果の高い低雑音ソリューションを提供します。磁気カバーバンドを追加すると、このソリューションは、微粒子含有量が高い環境と、シートメタルスプレー処理アプリケーションなどの洗浄要件を備えた環境に最適です。ベルト駆動のホイール誘導ユニットは、中程度のコスト、低ノイズ、および比較的低いメンテナンス要件とともに、高い線形速度と加速機能を提供します。典型的なアプリケーションは、パッケージングと充填機です。

作るか購入しますか？線形システムを作成するか購入するかを検討する場合、線形システムを設計するために必要なエンジニアリングの時間と専門知識を調べることが重要です。システムの設計には、線形および放射状の寿命、ボールスクリューの寿命、ボールスクリューの臨界速度、サポートプロファイルの偏向、潤滑剤の選択、カバーデザインなどのエンジニアリング計算が含まれます。設計時間を短縮するための線形システムを超サイジングするアプローチには、コストとエンベロープの増加と基本的なエンジニアリングが依然として必要であることを確認するために必要です。線形システムを購入する場合、標準のカタログ製品がアプリケーションの要件を満たしていない場合があります。この場合、標準製品またはホワイトシートデザインの大幅な変更が実行可能な代替品です。幅広い製品およびエンジニアリング機能を備えたパートナーは、時間とお金を節約し、開発サイクルをスピードアップしながら、問題を解決するためにお客様と協力できます。