ほとんどの直線運動アプリケーションでは、従来のベルトまたはネジ駆動システムが適切に機能します。ただし、より長い直線距離が必要な場合には問題が発生する可能性があります。

長い直線運動が必要な場合には、ベルト駆動システムが最適な選択肢となります。これらの比較的単純なシステムは、プーリー ドライブを使用してベルトに沿って張力を生成し、すぐに高速まで上げることができます。ただし、これらのシステムがより長いストロークに達すると、ベルトのたるみに関する問題が発生する可能性があります。システムの長さ全体にわたって張力を維持することはできません。

また、システムには本質的にゴムまたはプラスチックのベルト自体から多くの影響が生じます。システムの長さ全体にわたるこの柔軟性により、振動やバネが発生する可能性があり、キャリッジにむち打ち効果が生じます。特定のプロセスでこれに対応できない場合は、ネジ駆動システムの方が良い選択肢になる可能性があります。ネジ駆動システムには固定機械要素があり、正確な停止と位置決めにより常にキャリッジを完全に制御できます。

安全性もネジ駆動システムの利点です。ベルト駆動システムは、ベルトが破損する可能性があるため、安全性が低くなります。このような障害は制御できず、垂直用途では荷重が落下して機械や人員に損傷を与える可能性があります。ネジ駆動システムにはそのような問題はありません。万一の故障時でもネジ駆動方式により荷物の落下を防ぎ安全性を確保します。

歴史的に、ねじ駆動システムの問題は、より長いストローク長に達することが難しいことでした。ネジ駆動システムは、通常、ネジをサポートし、より高い回転速度でのホイッピング効果を停止するベアリング ブロックのペアを使用して、最大 6 メートルの長さで提供できます。低速であっても、長いネジには自重による曲がりに対するサポートが必要です。このベアリングブロック支持システムは伝統的に、ロッドまたはワイヤーで接続されたブロックのペアで構成されています。ペアは直線運動システムに沿って一緒に移動します。

システムがより長いストロークを必要とする場合、より多くのベアリング ブロックのペアを追加して、ねじの長さに沿って規則的な分割でねじをサポートできます。最大 3 つまたは 4 つのペアを一緒に動作させることは実用的ですが、この数を超えるとブロック間のロッドまたはワイヤーを接続することが困難になります。

より長いストローク

より長いストロークを達成するための最初の課題は、より長いネジに対してより多くの支持点を提供できるシステムを作成することです。解決策の 1 つは、ブロックの接続システムを廃止し、代わりに、ブロックが互いに折りたたまれ、必要に応じて分離できるシステムを使用することです。ブロックが設定位置に到達すると、そこに留まってネジをガイドし、サポートします。このようなシステムでは、ベアリング ブロックのペアを使用して 10、12、さらには 13 個の支持点を実現できます。ボールねじまたは親ねじ用のこのサポート システムにより、曲がったりむちむちすることなく長い移動距離を実現できます。

長さ6メートルを超えるには、より長いネジを作成することが次の課題です。ただし、入手可能な原材料に制限があるため、ネジは通常、長さ 6 メートルまでしか製造されません。では、どうすれば10メートルを超えるストローク長を達成できるのでしょうか?その答えは、2 本のネジを一緒に取り付け、精密な製造技術を採用することにあります。

リードネジ、ボールネジは転造ラインで製造されており、各部品のリード誤差が若干異なる場合があります。したがって、2 つの部品を結合するには、リードの偏差の違いを克服する必要があります。 2 本のネジをうまく結合するには、誤差が最小限に抑えられた最高精度のボールネジを使用する必要があります。ボールねじは精密に機械加工され、熱が部品に侵入して直径やリードの形状が変化しないようにする必要があります。 0.01 ミリメートルまたは 0.001 ミリメートルという小さな偏差でも、最終システムに問題が生じる可能性があります。

機械加工後、タップと穴を使用してねじを結合し、2 本のリード間のずれを最小限に抑えます。最終的には強力な接着剤を使用して固定されます。 (ネジを溶接すると再び形状が変化し、問題が発生します。)

折りたたみ可能なサポート ブロック システムと精密に製造されたネジを備えたネジ駆動システムは、10.8 メートル以上の長さで作成できます。ストローク長が 2 ～ 3 メートルのシステムの最大速度は約 4,000 rpm になります。通常、より長いシステムでは、ホイッピングを避けるために回転速度を大幅に下げる必要があります。ただし、追加のサポートを使用すると、最長 10 メートルの長さのネジ駆動システムを 4,000 rpm で実行できます。

長編アプリケーション

ストローク長の長いネジ駆動システムは、正確な直線位置決めを実現するために幅広い業界で使用されています。良い例としては、金属パイプやチューブの自動溶接システムがあります。長い移動距離にわたって溶接ノズルを正確に位置決めすることが必要です。チタンなどの高品質の材料が溶接される用途では、金属の酸化を避けるために作業は真空中で行われます。

自動車産業の多くのアプリケーションでは、長い移動距離が必要です。たとえば、6 軸ロボットは、溶接や機械の手入れ作業のためにロングストロークのリニア アクチュエータに取り付けられることがよくあります。ロボット アームを輸送する場合、速度は重要な要素ではありませんが、長い長さと非常に正確な位置決めが必要です。

光ケーブルの製造は高速かつ連続的な作業であり、製造されるファイバーの品質を危険にさらすことなく停止することはできません。ケーブルは大きなリールに巻き付けられます。 1 つのリールがいっぱいになったら、製品の損失を最小限に抑えるためにすぐに交換する必要があります。プロセスの効率化には、精度と速度が不可欠です。長いネジ駆動システムは、この用途に加えて、リールの重い負荷を処理する機能の両方を提供します。

垂直面内での重機の移動が必要なあらゆる用途では、リニア スクリューの剛性とフェールセーフ機能の恩恵を受けることができます。たとえば航空機産業では、高精度カメラが上下に移動します。ネジは重量物を確実かつ正確に支えます。このような用途では、動的負荷モーメントを吸収するために、大径ボールを備えた特別なボールガイドシステムが使用されます。

既存システムの改善

多くの長い長さの直線運動アプリケーションでは、ボールねじは完全に開いたままになります。このようなシステムには 2 つの一般的な問題があります。システムが所望の速度で動作できないか、開いたネジにほこりや破片が吸い込まれるためシステムのメンテナンスが難しく、ボール ナットの早期故障を避けるために定期的な清掃が必要です。

このような用途では、積み重ねられたベアリングブロック構成によって追加のサポートが提供されるため、ネジをより高速で操作できることになります。洗浄と信頼性の問題は、ネジを保護し、メンテナンス要件を大幅に軽減するカバー付き密閉システムを使用することで解決できます。同封のネジは塵や破片の侵入から保護されており、定期的に清掃しなくても最適な性能と信頼性を維持できます。

このようなシステムでは、キャリッジにドリルチャンネルを装備し、グリースニップルを接続することができます。ケーシングを開けずに1点からの給油が可能です。ユニットを開ける必要がないため、限られた量の塵や水がシステムに侵入する可能性があります。最も汚れた環境でも保護されます。