技術概要

直線運動は、リニアモーター、リニアアクチュエーター、リニアローリングガイド、ベアリングなど、いくつかの技術を網羅する運動制御の領域です。

リニアモーター — 正確な選択肢

従来のリニアモーターは、基本的に永久磁石の回転モーターを平らに広げたものです。ステーターとローターを放射状の平面に沿って切断し、それを展開することで直線的な推力を発生させるようなものです。モーターの固定部に通電すると、何らかの導電性材料を含む可動部に動きが生じます。

リニアモーターの利点としては、高速性と応答時間の短さ、高精度と高剛性、機械的な伝達部品がないためバックラッシュがなくなることなどが挙げられます。

一方、リニアモーターは他の従来型ソリューションよりも高価になる場合があります。また、コントローラには帯域幅の拡大や更新レートの向上といった優れた応答性が求められます。また、リニアモーターは一般的に、ボールねじなどの他のソリューションほど大きな力を発揮できません。さらに、I2R損失による発熱も問題となる可能性があり、特別な冷却対策が必要になる場合があります。

アプリケーションに最適なリニア モーターを選択するには、力と熱の考慮、ベアリングへの負荷、スペースとクリアランスの考慮など、さまざまな要素を考慮する必要があります。

初期のリニアモーターは円筒形でした。これらのモーターでは、フォーサーが円筒形構造で、磁石を内蔵する円筒状のバーに沿って上下に動きます。Uチャンネル型リニアモーターは、2つの平行な磁石トラックが互いに向かい合っており、プレートの間にフォーサーが配置されています。フォーサーは、ベアリングシステムによって磁石トラック内で支持されています。最後に、フラット型リニアモーターがあります。フラット型には、スロットレス、アイアンレス、スロットレスアイアン、スロット付きアイアンの3種類があります。

リニアアクチュエータ - 従来のモーションコンポーネントとの統合セットアップ

リニアアクチュエータは基本的に直線運動を生み出します。運動の主な源がモーターなどの非線形または回転運動である場合もあります。この場合、ベルト、プーリー、チェーン、その他の機械部品といった他の機械的手段によって、回転運動が直線運動に変換されます。また、流体（油圧または空気）圧力などによって、アクチュエータ自体が直線運動を生み出すタイプもあります。一般的なリニアアクチュエータには、機械式、電気機械式、油圧式、空気圧式、圧電式などがあります。

回転型リニアアクチュエータは、通常、入力エネルギーを電気モーターで供給します。このアクチュエータは、リードスクリューを使用してモーターの回転運動を直線運動に変換することができます。

アプリケーションに最適なリニアアクチュエータは、必要な出力、サイズ、電力要件などの要素によって異なります。リニアアクチュエータを選択する際には、考慮すべき重要な要素がいくつかあります。まず、必要なストローク、つまり動作距離を決定します。次に、アクチュエータに必要な力はどれくらいでしょうか？つまり、アクチュエータが移動させる必要がある物体の重量はどれくらいでしょうか？アクチュエータはどのように設置するのでしょうか？水平設置か垂直設置か？

リニアアクチュエータは、マテリアルハンドリング機器やロボットなどの産業用途だけでなく、家電製品などの日常的な消費者用途や、プリンタヘッドやスキャナなどのコンピュータ機器にも幅広く使用されています。

リニアモーションローリングガイド - OEM設計の柔軟性を実現

リニアローリングガイドはアクチュエータそのものではなく、直線運動をガイドする機械部品です。直線運動をガイドする部品には、何らかのアクチュエータに接続されたレールやシャフトなどがあります。直線運動用途のローリングガイドは、機械の摩擦を低減するのに役立ちます。高度な半導体製造装置から大型工作機械、建設機械まで、様々な分野で使用されています。

リニアローリングガイドには、リニアウェイ、リニアローラーウェイ、レールガイドシステム、ボールスプラインベースのシャフトガイドシステムなど、さまざまな形式があります。

リニアモーションローリングガイドを選定する際には、荷重、静荷重、ストローク、速度、そして求められる精度と正確性を考慮することが重要です。用途によっては、プリロードも必要となる場合があります。潤滑も重要な考慮事項であり、ベローズや特殊シールを用いて、ほこりやその他の汚染物質などの環境要因によるリニアガイドシステムへの汚染を最小限に抑える方法も重要です。