荷重、方向、速度、移動、精度、環境、およびデューティ サイクル。

方向、モーメント、加速度などのアプリケーションを注意深く分析すると、サポートする必要がある荷重が明らかになります。実際の負荷が計算された負荷と異なる場合があるため、エンジニアは使用目的と誤用の可能性を考慮する必要があります。

組立機械用のリニアモーション システムのサイジングと選択を行う際、エンジニアは重要なアプリケーション要件を見落とすことがよくあります。これにより、コストのかかる再設計ややり直しが発生する可能性があります。さらに悪いことに、必要以上にコストがかかり、効果が低いシステムが過剰に設計されてしまう可能性があります。

テクノロジのオプションが非常に多いため、1 軸、2 軸、および 3 軸のリニア モーション システムを設計するときに圧倒されてしまいがちです。システムはどれくらいの負荷を処理する必要がありますか?どれくらいの速度で移動する必要があるでしょうか?最もコスト効率の高い設計は何ですか?

これらすべての質問は、エンジニアがあらゆるアプリケーションで直線運動コンポーネントまたはモジュールを指定するための情報を収集するのに役立つ単純な頭字語である「LOSTPED」を開発したときに考慮されました。 LOSTPED は、荷重、方向、速度、移動、精度、環境、デューティ サイクルを表します。各文字は、リニア モーション システムのサイズ設定および選択時に考慮する必要がある 1 つの要素を表します。

最適なシステムパフォーマンスを確保するには、各要素を個別に、またはグループとして考慮する必要があります。たとえば、加速時と減速時では、定速時とは異なる負荷がベアリングに課せられます。リニアモーション技術が個々のコンポーネントから完全なシステムに進化するにつれて、リニアベアリングガイドやボールねじドライブなどのコンポーネント間の相互作用はより複雑になり、適切なシステムの設計がより困難になります。 LOSTPED は、システムの開発および仕様の際にこれらの相互に関連する要素を考慮するよう設計者に思い出させることで、設計者が間違いを避けるのに役立ちます。

【負荷】

荷重とは、システムにかかる重量または力を指します。すべての直線運動システムは、マテリアルハンドリング用途における下向きの力や、穴あけ、プレス、ねじ回し用途におけるスラスト荷重など、何らかの種類の負荷に遭遇します。他のアプリケーションでは一定の負荷が発生します。たとえば、半導体ウェーハ処理アプリケーションでは、フロントオープンの統合ポッドが、ドロップオフとピックアップのためにベイからベイへと運ばれます。他のアプリケーションにはさまざまな負荷があります。たとえば、医療分注アプリケーションでは、試薬が一連のピペットに次々と注入されるため、各ステップでの負荷が軽減されます。

荷重を計算するときは、荷重を持ち上げたり運ぶためにアームの端にあるツールの種類を考慮する価値があります。特に負荷とは関係ありませんが、ここでの間違いは損失を招く可能性があります。たとえば、ピックアンドプレース用途では、間違ったグリッパーを使用すると、非常に敏感なワークピースが損傷する可能性があります。エンジニアがシステムの一般的な負荷要件を考慮することを忘れる可能性は低いですが、実際には、それらの要件の特定の側面を見落とす可能性があります。 LOSTPED は完全性を保証する方法です。

尋ねるべき主な質問:

* 負荷の原因とその方向は何ですか?

* 特別な取り扱い上の注意事項はありますか?

※どの程度の重量や力を管理する必要がありますか？

* その力は下向きの力、リフトオフ力、または横方向の力ですか?

【オリエンテーション】

方向、つまり力が加えられる相対的な位置や方向も重要ですが、見落とされがちです。一部のリニア モジュールまたはアクチュエータは、リニア ガイドを備えているため、側面荷重よりも高い下向きまたは上向きの荷重に対応できます。別のリニアガイドを使用する他のモジュールは、すべての方向で同じ荷重を処理できます。たとえば、デュアル ボール レール リニア ガイドを備えたモジュールは、標準ガイドを備えたモジュールよりもアキシアル荷重に優れて対処できます。

尋ねるべき主な質問:

* リニアモジュールまたはアクチュエータはどのような方向に向いていますか?水平ですか、垂直ですか、それとも逆さまですか？

* 負荷はリニアモジュールに対してどこを向いていますか?

* 負荷によりリニア モジュールにロール モーメントまたはピッチ モーメントが発生しますか?

【スピード】

速度と加速度も直線運動システムの選択に影響します。加えられた荷重により、加速中と減速中にシステムに一定速度の場合とははるかに異なる力が発生します。所望の速度またはサイクルタイムを満たすために必要な加速度は、必要な移動のタイプによって決まるため、移動プロファイルのタイプ (台形または三角形) も考慮する必要があります。台形の移動プロファイルは、負荷が急速に加速し、一定期間比較的一定の速度で移動し、その後減速することを意味します。三角形の移動プロファイルは、ポイントツーポイントの送迎アプリケーションのように、荷物が急速に加速および減速することを意味します。

速度と加速度は、適切なリニアドライブボールねじ、ベルト、またはリニアモーターを決定する重要な要素です。

尋ねるべき主な質問:

* どのくらいの速度またはサイクルタイムを達成する必要がありますか?

* 速度は一定ですか? それとも可変ですか?

※負荷は加減速にどう影響しますか？

※移動プロファイルは台形ですか、それとも三角形ですか？

* 速度と加速のニーズに最もよく応えるのはどのリニア ドライブですか?

【旅行】

移動距離とは、移動の距離または範囲を指します。移動距離だけでなく、オーバートラベルも考慮する必要があります。ストロークの終わりにある程度の「安全移動」、つまり追加のスペースを確保することで、緊急停止の場合のシステムの安全性が確保されます。

尋ねるべき主な質問:

※可動距離や可動範囲はどれくらいですか？

* 緊急停止の場合、どのくらいのオーバートラベルが必要になる可能性がありますか?

【精度】

精度とは、移動精度 (ポイント A からポイント B に移動する際のシステムの動作) または位置決め精度 (システムがターゲット位置にどれだけ近くに到達するか) のいずれかを定義するためによく使用される広義の用語です。また、再現性、つまり各ストロークの終わりにシステムがどれだけうまく同じ位置に戻るかを指すこともあります。

移動精度、位置決め精度、再現性という 3 つの用語の違いを理解することは、システムが性能仕様を確実に満たし、不必要な精度を達成するために過剰設計にならないようにするために重要です。精度要件を熟考する主な理由は、駆動機構の選択です。直線運動システムは、ベルト、ボールねじ、またはリニアモーターによって駆動できます。各タイプには、精度、速度、耐荷重の間のトレードオフがあります。最適な選択はアプリケーションによって決まります。

尋ねるべき主な質問:

* アプリケーションにおける移動精度、位置決め精度、再現性はどの程度重要ですか?

* 精度は速度やその他の LOSTPED 要因よりも重要ですか?

【環境】

環境とは、システムが動作する条件を指します。極端な温度は、プラスチック部品の性能やシステム内の潤滑に影響を与える可能性があります。汚れ、液体、その他の汚染物質は、軸受軌道や荷重支持要素を損傷する可能性があります。使用環境はリニアモーションシステムの寿命に大きく影響します。シールストリップや特殊コーティングなどのオプションにより、これらの環境要因による損傷を防ぐことができます。

逆に、エンジニアは、直線運動システムが環境にどのような影響を与えるかを考える必要があります。ゴムやプラスチックは微粒子を落とす可能性があります。潤滑剤はエアロゾル化する可​​能性があります。可動部品は静電気を発生させる可能性があります。あなたの製品はそのような汚染物質を受け入れることができますか?特殊潤滑や正圧などのオプションにより、モジュールやアクチュエータをクリーン ルームでの使用に適したものにすることができます。

尋ねるべき主な質問:

* 極端な温度、汚れ、塵、液体など、どのような危険または汚染物質が存在しますか?

* 直線運動システム自体は環境に対する潜在的な汚染源ですか?

【デューティサイクル】

デューティ サイクルは、動作の 1 サイクルを完了するのにかかる時間です。すべてのリニア アクチュエータでは、一般に内部コンポーネントがシステム全体の寿命を決定します。たとえば、モジュール内のベアリングの寿命は、適用される荷重に直接影響されますが、ベアリングが受けるデューティ サイクルにも影響されます。リニア モーション システムは、前述の 6 つの要素を満たすことができるかもしれませんが、1 日 24 時間、週 7 日継続的に稼働すると、1 日 8 時間だけ稼働する場合よりもはるかに早く寿命に達します。週に何日か。さらに、使用時間と休止時間は、リニア モーション システム内の熱の蓄積に影響を与え、システムの寿命と所有コストに直接影響します。これらの問題を事前に明確にしておくと、時間を節約でき、後で問題が悪化する可能性があります。

尋ねるべき主な質問:

* ストロークや移動間の滞留時間を含め、システムはどのくらいの頻度で使用されていますか?

* システムはどのくらいの期間持続する必要がありますか?