リングシステムとトラックシステムの比較

ガイドホイールを用いたリングアンドトラックシステムは、曲線用途向けの他のコンベアシステムと比較して、よりコンパクトで、位置決め精度が高く、貨物搬送位置の選択肢も豊富です。

生産コスト削減に向けた継続的な取り組みの中で、製造施設における一つの傾向として、材料の移動を最小限に抑え、貴重な床面積を節約するために、生産作業ステーションをできるだけ近接して配置することが挙げられます。これは、材料がますます複雑な曲線経路に沿って移動する必要があることを意味します。市販されているガイドおよびアクチュエータシステムのほとんどは直線設計であり、非直線経路には容易に対応できません。しかし、ガイドホイールをベースとしたリングおよびトラックシステムなど、曲線ガイドおよびアクチュエータシステムは、このような状況に対応できます。

リングおよびトラックシステム

ガイドホイールをベースとしたリングおよびトラックシステムの中核を成すのは、V溝ベアリングガイドホイールとVエッジスライドです。ホイールとスライドは、互いに補完的なV字型の走行面を備えているため、ガイドホイールを装備したキャリッジは、高負荷がかかった状態でも横方向や回転方向の動きに抵抗しながら、スライド上をスムーズに走行できます。キャリッジは、直線スライドセグメントとリングスライドセグメントを使用することで直線または円形の経路をたどることができ、また、直線スライドセグメントとリングスライドセグメントを組み合わせることで複雑な曲線経路をたどることもできます。回転運動用途では、ホイールを固定し、リングスライドをホイールに対して回転させることも可能です。一部の曲線ガイドシステムは、キャリッジリンク機構、駆動要素、モーターなどのコンポーネントを追加することで、アクチュエータ付きシステムに変換することもできます。

ガイドホイール用リングスライドとストレートスライドは、様々なサイズと耐荷重のホイールに対応できるよう、多くのプロファイルサイズが用意されています。ストレートスライドは長さも様々で、リングスライドは曲率半径や角度範囲も多様です。リングスライドの中には、中空または中実のセンター（リングディスクとも呼ばれます）を備えたものもあります。その他のスライドオプションとしては、様々なV字形状や、ピニオンギアによる駆動のためのラック一体型構造などがあります。

ガイドホイールをベースとしたリングアンドトラックシステムは、汚染や腐食に対する耐性に優れた設計となっています。ガイドホイールには通常、想定される運転寿命を全うするのに十分な潤滑油が充填されており、潤滑油の損失や異物の侵入を最小限に抑えるための永久シールが備えられています。システム構成部品は、異物が詰まりにくいシンプルな形状をしており、多くは耐腐食性を高めるためにステンレス鋼で作られています。

従来の曲線ソリューション

曲線状のガイドやアクチュエータの設計に対応する従来の方法としては、コンベヤシステムや旋回リングなどがあります。ベルトコンベヤシステムは最もシンプルなタイプのコンベヤで、通常はフレーム内の円筒形ローラーに幅広のベルトが巻き付けられています。モーターがローラーを回転させることで、ベルトが上に乗っている荷物を搬送します。シンプルなベルトコンベヤシステムでは荷物を直線状にしか搬送できませんが、曲線状の経路は、目的の経路に沿って複数の直線コンベヤをオフセット角度で直列に取り付けるか、空港の荷物コンベヤのように連結された旋回セグメントを備えたベルトを使用することで作成できます。

ローラーコンベアシステムはベルトコンベアシステムと似ていますが、幅広のベルトの代わりに、指定された曲線経路に沿って搬送するように構成されたフレームシステムに取り付けられた、間隔の狭い一連のローラーが使用されています。ローラーコンベアシステムは、ローラーに直接または中間駆動ベルトを介してモーターで駆動することも、動力を使わずに重力または手動で搬送することも可能です。

オーバーヘッドトロリーシステムは、床から高い位置に設置された曲線状の軌道システムと、その下にペイロードを吊り下げる車輪付き台車で構成されています。オーバーヘッドトロリーシステムの台車は、手動で移動することも、軌道に沿って走るモーター駆動のチェーンで引っ張ることもできます。旋回リング（ターンテーブルベアリングとも呼ばれる）は、基本的に多数の小さな転動体を使用する大型機械ベアリングです。これにより、大きな内径と薄いプロファイルの軌道を提供しながら、高い耐荷重性を維持できます。旋回リングには、直接駆動のために軌道にギアラックを加工することができます。

リングシステムとトラックシステムの比較

ガイドホイール式リングアンドトラックシステムは、コンベアシステムよりも優れた位置決め精度と精密さを実現できます。この違いは、搬送物が壊れやすい場合や、システム内を移動しながら処理のためにしっかりと正確な位置に保持する必要がある用途において重要となります。ガイドホイール式リングアンドトラックシステムのホイールは、スライドに対してしっかりと予圧されるように設計されており、搬送体が意図した移動経路以外の方向にずれるのを防ぎます。

このレベルの位置決め精度は、ペイロードが主に重力によって可動要素に拘束されるコンベアシステムでは一般的に不可能です。ベルトコンベアシステムやローラーコンベアシステムでは水平方向の拘束がなく、ペイロードが可動要素の側面から落下するのを防ぐためにサイドガイドレールが必要になる場合があります。ペイロードは常に1つのローラーまたはベルトループから別のローラーまたはベルトループに移送されるため、継続的な振動にさらされる可能性があり、形状が互換性のないコンベアシステムコンポーネントと絡まり、流量の不規則性、衝突、詰まりを引き起こす可能性があります。オーバーヘッドトロリーシステムのキャリッジは、トラックから落下しない程度の水平方向の拘束しかなく、一般的にチェーンやフックなどの非剛性リンクを使用してペイロードを運搬するため、自由に揺れ動き、他の物体に衝突する可能性があります。

コンベヤシステムは、ペイロードの拘束に重力を利用するため、ペイロードを搬送できる位置や垂直方向の移動能力が制限されます。ベルトコンベヤやローラーコンベヤシステムでは、ペイロードを可動要素の真上に直接搬送する必要があり、急な傾斜を上下に搬送することはできません。オーバーヘッドトロリーシステムでは、安定性を確保するためにペイロードを台車の真下に吊り下げる必要があり、吊り下げられたペイロードがトラックや隣接する台車のペイロードに接触する可能性があるため、急な区間を上下に移動することはできません。しかし、ガイドホイール式のリングアンドトラックシステムでは、ペイロードを台車に対して任意の位置にしっかりと固定できます。また、台車の車輪はスライドにしっかりと固定され、指定された経路に沿ってのみ移動できるため、重力に関係なく、ペイロードをあらゆる方向に搬送できます。

ガイドホイール式リングコンベアおよびトラックコンベアシステムは、他のコンベアシステムに比べて、設置スペース、支持構造、およびメンテナンスの手間が少なくて済みます。適切な取り付け金具を取り付けることで、搬送台車は搬送台車自体の幅よりもはるかに広いペイロードを搬送できます。これにより、搬送台車とその支持構造は、搬送対象物よりも幅の広い搬送要素が必要となるベルトコンベアやローラーコンベアシステムよりもコンパクトになります。オーバーヘッドトロリーは比較的幅の広いペイロードを搬送できますが、搬送台車が地上の障害物から離れた状態でアクセスできるように、トラックシステムを十分に高く持ち上げる必要があるため、大きくて頑丈な支持構造が必要です。コンベアシステムの支持構造は比較的大きいため、組み立てや再構成が最も難しく、費用もかかります。また、コンベアシステムは、構成部品が大きく、数も多く、複雑な形状をしているため、ゴミが詰まりやすく、ガイドホイール式リングコンベアおよびトラックコンベアシステムよりも清掃が困難です。

旋回リングは、コンベアシステムよりも円運動のみを必要とする用途に適しています。なぜなら、よりコンパクトで軽量であり、完全に組み立てられたユニットとして入手できるため、アプリケーションへの組み込みが迅速に行えるからです。また、ガイドホイール式システムと同様に、精度と滑らかさに優れ、ペイロードを取り付けることも可能ですが、後者と比較するといくつかの欠点もあります。

ガイドホイール式トラック回転システムと旋回リングは、組み立てやすさという点では類似しているものの、前者は部品の互換性があるため、メンテナンスが容易です。旋回リングは、スムーズで正確な動作を実現するために精密な組み立てと機械加工が必要となるため、一般的に工場で完全に組み立てられた状態で出荷されます。部品が1つでも故障すると、通常はリング全体を交換する必要があるため、現場でのメンテナンスは困難です。また、旋回リングはアプリケーション部品の主要な取り付け構造となる場合があるため、旋回リングを交換する際には、それに取り付けられているすべての部品を再組み立てする必要が生じることもあります。

ガイドホイール式回転システムの場合、損傷した部品のみを交換すれば済みます。これは、共通の嵌合設計により、個々の部品を組み立てて、旋回リングのような特定の適合部品だけでなく、互換性のあるあらゆるシステムで使用できるためです。また、用途によっては、ガイドホイール式トラックシステムの損傷した部品を、他の部品を分解することなく交換することも可能です。

旋回リングはコンベアシステムよりも優れた剛性と滑らかさを提供できますが、一般的には予圧はかけられません。転動体に予圧をかけて剛性と滑らかさを向上させることは、小型機械用ベアリングでは一般的ですが、旋回リングではまれです。これは、大型部品は精密加工が難しく、形状や嵌合が外部要因の影響を受けやすいためです。旋回リングのような大型ベアリングでは、小さな製造上の欠陥、外部荷重や不均一な取付面による部品の変形、部品間の大きな温度差による不均一な熱膨張などが予圧に影響を与える可能性が高くなります。

プリロードの変化は、内部部品のクリアランスを生み出し、システムの剛性を低下させたり、干渉が大きくなり回転が困難になったり、部品が損傷したりする原因となります。旋回リングのプリロードレベルは内部部品の寸法に依存するため、組み立て後に調整することはできません。ガイドホイール式回転システムでは、取り付け面の不均一性や熱膨張などの外部要因もプリロードに影響を与える可能性があります。しかし、プリロードはアプリケーションでの組み立て時に設定され、後から容易に調整できるため、これらの要因による影響はそれほど大きくありません。

ガイドホイール式リングスライドは、360°未満の移動範囲を必要とする用途において、旋回リングに比べて大幅なサイズ上の利点があります。旋回リングは、たとえ用途で360°未満の移動範囲しか必要としない場合でも、転動体の完全な移動経路を確保するために、完全な円形である必要があります。一方、ガイドホイール式回転システムでは、リングスライドセグメントの円弧長は、移動範囲全体にわたってすべてのガイドホイール（最小で3個）を支えるのに十分な長さであればよいのです。

曲線状のガイドシステムやアクチュエータシステムの設計は、直線状のものよりも難しい場合があります。しかし、このようなシステムを導入することで、ペイロードの輸送と取り扱いの簡便性と効率性を向上させることができます。ガイドホイールを用いたリング式およびトラック式システムは、設計プロセスを簡素化し、他のタイプの非線形ガイドシステムやアクチュエータシステムよりも優れた性能を発揮します。