リニアレールガイドの一般的な用途

リニアレールは、数グラムから数千キログラムに及ぶ荷重に対して、低摩擦ガイドと高い剛性を提供し、多くの産業用途の基盤となっています。幅広いサイズ、精度クラス、そしてプリロードに対応しているため、あらゆる性能要件に対応可能です。

リニアレールを使用する理由は数多くありますが、他のガイドに比べて最も明らかな利点は、耐荷重性、移動精度、そして剛性です。例えば、丸軸ガイドは下向きの荷重またはリフトオフ荷重のみに耐えることができますが、リニアレールガイドは下向きの荷重/リフトオフ荷重とモーメント荷重の両方に耐えることができます。また、移動距離が1メートル以下に制限されることが多いクロスローラーガイドとは異なり、リニアレールは非常に長い移動距離を提供できます。滑り軸受ガイドと比較すると、リニアレールは剛性と剛性が高く、多くの場合、荷重寿命特性も優れています。

リニアガイドは、レールの片側または両側のエッジを精密に加工し、基準面として利用することで、高い移動精度を実現します。また、2列、4列、または6列の転動体（球面ボールまたは円筒ころ）により、高い剛性とベアリングブロックのたわみを最小限に抑えます。これらの特性を組み合わせることで、高精度、高剛性、長寿命が求められる用途に最適なリニアガイドシステムを実現します。

【シングルレール用途】

リニアレールはレールの両側に荷重支持用のボール（またはローラー）を備えているため、1本でもオーバーハング荷重に耐えることができます。（一方、丸軸リニアガイドは、オーバーハング荷重が発生する場合は2本使用する必要があります。）この特性により、多くのアプリケーションでは、スペースを節約したり、システム内の他のコンポーネント間の位置ずれによる問題を防止したりするために、1本のリニアレールを使用しています。ここでは、1本のリニアレールを使用するアプリケーションの例をいくつかご紹介します。

リニアアクチュエータ – リニアレールは、モーメント負荷に耐える能力があるため、ベルト、ネジ、または空気圧シリンダーで駆動されるアクチュエータのガイド機構としてよく使用されます。また、最大5m/sの移動速度に対応できるため、ベルト駆動や空気圧駆動のシステムでは重要です。

オーバーヘッド搬送システム – オーバーヘッド搬送システムではよくあることですが、荷物がレールとベアリングブロックの真下に位置する場合、リニアレールはガイドとして最適です。高い耐荷重性により重い荷物の搬送が可能で、リニアレールの剛性はシステム全体の剛性を高めます。

ガントリーロボット – ガントリーロボットの特徴は、2本のX軸（場合によっては2本のY軸と2本のZ軸）を備えていることです。各軸は通常、1本のリニアレールを備え、ネジまたはベルトとプーリーのシステムによって駆動されます。2軸（例えばX軸とX'軸）が並列に動作する場合、各軸に1本のリニアレールしかなくても、非常に優れたモーメント容量を実現できます。

【デュアルレールアプリケーション】

大きなモーメント荷重がかかる場合、リニアレールを2本ずつ使用することで、モーメント荷重をベアリングブロックにかかる力に変換できます。この構成では、駆動機構をリニアレール間に配置できるため、システム全体を非常にコンパクトにすることができます。2本組のリニアレールの用途には、以下のものがあります。

リニアステージ – ステージは通常、非常に高精度なシステムであるため、高い移動精度と最小限のたわみが不可欠です。負荷がステージの中央に配置され、モーメント負荷がほとんどまたは全くない場合でも、剛性とベアリング寿命を最大限に高めるために、デュアルリニアレールが使用されることがよくあります。

工作機械 – ステージと同様に、工作機械は高品質な部品を製造するために、非常に高い移動精度と剛性を必要とします。2本のレールを並列に使用し、通常はレールごとに2つのベアリングブロックを配置することで、たわみを最小限に抑えることができます。工作機械は非常に高い負荷を受けるため、4つのベアリングブロックに負荷を分散させることで、ベアリング寿命を最大限に延ばすことができます。

直交ロボット – 直交ロボットは通常、軸ごとに1つのリニアシステムのみを使用するため、各軸が大きなモーメント負荷に耐えられることが重要です。そのため、ほとんどの直交ロボットの軸は、2つのリニアガイドを並列に組み込んだリニアアクチュエータで構成されています。

ロボット搬送ユニット – 6軸ロボットは、多方向へのリーチと回転を必要とするアプリケーションにおいて柔軟な動作を提供します。しかし、ロボットが別のステーションや作業エリアに移動する必要がある場合、デュアルレールシステムは「7番目の軸」として機能し、ロボット全体を新しい場所に移動させることができます。これらのアプリケーションにおけるリニアレールの大きな利点は、複数のレールを連結することで、15メートルを超える非常に長い移動距離を実現できることです。

もちろん、リニアレールはあらゆる用途に最適なソリューションではありません。例えば、ドアガイドや引き出しスライドといったコンシューマー向け用途には、コスト面からリニアレールは一般的に適していません。また、リニアレールは、高い移動精度のメリットを享受するだけでなく、寿命低下につながるベアリングブロックの固着を防ぐためにも、非常に精密な取り付け面を必要とします。また、端部支持のみのリニアシャフトシステムとは異なり、リニアレールは完全な支持構造を必要とします。つまり、リニアレールの初期費用は、丸型シャフトやすべり軸受システムよりも一般的に高くなるだけでなく、準備と取り付けのコストも高くなります。

リニアレールは、他のベアリングタイプに比べて、走行特性が滑らかでない、つまり「ギザギザ」しているように感じることがあります。これは、荷重を支えるボール（またはローラー）と軌道面との接触が原因です。剛性を高めるためにリニアレールシステムにプリロードをかけることがよくありますが、これにより、ベアリングブロックがレールに沿って移動する際に「ギザギザ」とした感覚が悪化することがあります。（この効果はベアリングに荷重がかかると消えますが、感覚は残ることがよくあります。）

リニア レールの負荷容量、剛性、または移動精度を必要としないアプリケーションの場合、丸型シャフト システム、滑り軸受ガイド、さらにはクロス ローラー スライドなどの他のリニア ガイドが適しており、コストも低くなります。