負荷、方向、速度、移動量、精度、環境、およびデューティサイクル。

用途、特に設置方向、モーメント、加速度を綿密に分析することで、支えるべき荷重が明らかになります。実際の荷重は計算された荷重と異なる場合があるため、技術者は想定される用途と誤用の可能性を考慮する必要があります。

組立機械用の直線運動システムを選定・設計する際、エンジニアは重要なアプリケーション要件を見落としがちです。これは、高額な設計変更や手直しにつながる可能性があります。さらに悪いことに、過剰設計によってコストがかさみ、期待よりも効果が低いシステムになってしまうこともあります。

数多くの技術オプションがあるため、1軸、2軸、3軸の直線運動システムを設計する際には、どれを選べば良いのか迷ってしまうことも少なくありません。システムはどれくらいの負荷に耐えられる必要があるのか​​？どれくらいの速度で動作する必要があるのか​​？最もコスト効率の良い設計はどれなのか？といった疑問が生じるでしょう。

これらの疑問点をすべて考慮して、「LOSTPED」を開発しました。これは、あらゆる用途において、エンジニアがリニアモーションコンポーネントやモジュールを選定する際に必要な情報を収集するのに役立つシンプルな頭字語です。LOSTPEDは、負荷、向き、速度、移動量、精度、環境、デューティサイクルの頭文字をとったものです。それぞれの文字は、リニアモーションシステムのサイズ選定と選択を行う際に考慮すべき要素を表しています。

最適なシステム性能を確保するためには、各要素を個別に、そして全体として考慮する必要があります。例えば、負荷は、加速時と減速時では、一定速度時とは異なる負荷をベアリングにかけます。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へと進化するにつれて、リニアベアリングガイドやボールねじ駆動装置といったコンポーネント間の相互作用はより複雑になり、適切なシステムを設計することがより困難になります。LOSTPEDは、システム開発および仕様策定の際に、これらの相互に関連する要素を考慮するよう設計者に促すことで、設計者がミスを回避できるよう支援します。

【負荷】

負荷とは、システムに加わる重量または力のことです。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、ねじ締め用途における推力など、何らかの負荷を受けます。その他の用途では、一定の負荷がかかります。たとえば、半導体ウェハハンドリング用途では、前面が開く一体型ポッドがベイからベイへと移動し、ドロップオフとピックアップが行われます。その他の用途では、負荷が変動します。たとえば、医療用分注用途では、試薬が一連のピペットに順次分注されるため、各ステップで負荷が軽くなります。

負荷を計算する際には、アームの先端に取り付けられる、負荷をピックアップまたは運搬するツールの種類を考慮することが重要です。負荷に直接関係するものではありませんが、ここでのミスは大きな損失につながる可能性があります。例えば、ピックアンドプレースアプリケーションでは、非常に繊細なワークピースが、間違ったグリッパーを使用すると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ことはまずありませんが、要件の特定の側面を見落とす可能性はあります。LOSTPEDは、こうした要件の完全性を確保するための手段です。

尋ねるべき重要な質問：

* 負荷の発生源は何ですか？また、その向きはどうなっていますか？

* 特別な取り扱い上の注意点はありますか？

* どの程度の重量または力を制御する必要があるか？

* その力は下向きの力ですか、離陸力ですか、それとも横方向の力ですか？

【オリエンテーション】

力が加わる方向、つまり相対的な位置や方向も重要ですが、しばしば見落とされがちです。リニアガイドの特性上、一部のリニアモジュールやアクチュエータは、横方向の荷重よりも上下方向の荷重をより大きく処理できます。一方、異なるリニアガイドを使用するモジュールは、あらゆる方向の荷重を同じ範囲で処理できます。例えば、デュアルボールレール式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軸方向の荷重をより効果的に処理できます。

尋ねるべき重要な質問：

リニアモジュールまたはアクチュエータの向きはどちらですか？水平、垂直、それとも上下逆ですか？

* 荷重は線形モジュールに対してどの方向に向けられていますか？

* 負荷によって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定に影響を与えます。負荷が加わると、加速時と減速時には、一定速度時とでシステムにかかる力が大きく異なります。また、移動プロファイルの種類（台形または三角形）も考慮する必要があります。必要な速度やサイクルタイムを達成するために必要な加速度は、移動の種類によって決まるからです。台形移動プロファイルとは、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た後、減速することを意味します。三角形移動プロファイルとは、ポイントツーポイントのピックアップおよびドロップオフ用途のように、負荷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、適切なリニア駆動方式（ボールねじ、ベルト、リニアモーター）を決定する上で重要な要素です。

尋ねるべき重要な質問：

* どの程度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、それとも変化しますか？

* 負荷は加速と減速にどのような影響を与えますか？

* 移動プロファイルは台形ですか、それとも三角形ですか？

* どのリニアドライブが速度と加速のニーズに最も適していますか？

【旅行】

移動とは、動作距離または可動範囲を指します。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。ストロークの終端に一定の「安全移動量」、つまり追加のスペースを設けることで、緊急停止時のシステムの安全性が確保されます。

尋ねるべき重要な質問：

* 可動範囲または可動距離はどれくらいですか？

緊急停止時には、どの程度のオーバードライブ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（システムがA地点からB地点へ移動する際の挙動）または位置決め精度（システムが目標位置にどれだけ正確に到達するか）を定義する際によく用いられる、幅広い用語です。また、再現性、つまりシステムが各ストロークの終わりにどれだけ正確に同じ位置に戻るかを指す場合もあります。

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満たし、不必要な精度を達成するために過剰設計されていないことを確認する上で非常に重要です。精度要件を慎重に検討する主な理由は、駆動機構の選定です。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で駆動できます。それぞれのタイプには、精度、速度、および耐荷重能力のトレードオフがあります。最適な選択は、用途によって決まります。

尋ねるべき重要な質問：

* アプリケーションにおいて、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の要素よりも重要ですか？

【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、システム内のプラスチック部品の性能や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、ベアリングの軌道面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な影響を与えます。シーリングストリップや特殊コーティングなどのオプションを使用することで、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慮する必要があります。ゴムやプラスチックは微粒子を放出する可能性があります。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に耐えられるでしょうか？特殊な潤滑剤や正圧などのオプションを使用することで、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。

尋ねるべき重要な質問：

* どのような危険物や汚染物質が存在しますか？（極端な温度、汚れ、ほこり、液体など）

* 直線運動システム自体が、環境汚染物質の発生源となる可能性はありますか？

【デューティサイクル】

デューティサイクルとは、1回の動作サイクルを完了するのに要する時間のことです。すべてのリニアアクチュエータにおいて、システム全体の寿命は一般的に内部部品によって決まります。例えば、モジュール内部のベアリングの寿命は、印加される負荷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日間連続稼働すると、1日8時間、週5日間稼働する場合よりもはるかに早く寿命を迎えます。さらに、稼働時間と休止時間の割合は、リニアモーションシステム内部の熱蓄積に影響を与え、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ことで、後々の時間と手間を省くことができます。

尋ねるべき重要な質問：

* ストロークや動作間の休止時間を含め、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稼働する必要がありますか？