リニアモーションシステムのキーデザイン特性

ラジアルボールベアリングとリサーキュレーティングボールリニアガイドの従来からの相違点の1つは、ラジアルベアリングは通常、ボールを分離してその動きを制御するためにケージを使用するのに対し、プロファイルレールガイドは使用しないという点でした。しかし、2000年代初頭、プロファイルレールベアリングのメーカーは、ベアリングの寿命、動作特性、および騒音を改善するために、ボールケージ（「ボールチェーン」または「ボールセパレータ」とも呼ばれる）を備えたバージョンを導入し始めました。ボールセパレータをボールねじナットに組み込むようになったのは、数年後のことです。メーカーは、ボールチェーンがたどるより複雑なリサーキュレーション経路によって生じる独自の設計および材料上の課題を解決する必要があったためです。

現在、一部のメーカーは、プロファイルレールベアリングやボールねじナットのすべて、またはほとんどにボールチェーンを組み込んで提供しており、多くの用途、特に低騒音、スムーズな動作、潤滑頻度の低減といったメリットが得られる用途においては、ボールセパレータ付きのリニアガイドやボールねじが理にかなっています。リニアアクチュエータや組み立て済みスクリュードライブなど、組み立て済みで統合されたシステムを提供するメーカーの多くは、標準仕様としてボールチェーン付きのリニアガイドやボールねじを採用しています。

ベアリングでは、ボールがケージやチェーンのガイドなしに自由に転がる（または滑る）場合、ボールが荷重ゾーンに出入りする際に速度差が生じるため、ボール同士が接触します。この接触によって摩擦が生じ、騒音が発生します。ボールチェーンはボール同士の接触を防ぎ、摩擦を低減することで発熱を抑え、ベアリングやナットの寿命を延ばします。また、ボール同士が金属同士で接触するのではなく、金属とポリマー（または金属と樹脂）が接触するボールチェーンと接触するため、騒音も低減されます。

熱を下げることは、実は二重のメリットをもたらします。熱が少なければ潤滑剤の劣化も少なくなるからです。また、ボールチェーンによってボールの周囲に形成される「ポケット」のおかげで、潤滑剤がより効率的に保持され、供給されます。これらのポケットが潤滑剤を閉じ込め、グリースやオイルを個々のボールに確実に届けます。

一部のメーカーは、高速回転用のプロファイルレールベアリングやボールねじにボールチェーンを使用していますが、ボールチェーンは、高速回転時の滑りや曲げによって生じる力に耐えられるだけの強度が必要です。

ボール間の間隔を一定に保つことで、ボールの間隔が不均一な場合（つまり、ボールチェーンやケージがない場合）に発生する摩擦力の変動を低減し、動作特性を向上させます。ボール間の距離を一定に保ち、より制御された動きを実現することで、転がり抵抗の変動を小さくし、より滑らかな動作を実現します。極めて滑らかな動作特性が求められる用途では、プロファイル付きリニアガイドやボールチェーン付きボールねじを使用することで、エアベアリングやリニアモーターといった高価な技術に頼ることなく、用途の要件を満たすことができます。

ボールチェーン（ボールケージとも呼ばれる）とスペーサーボールを混同しないでください。スペーサーボールは荷重を支えるボールよりもわずかに小さく、ボール同士が接触する際の摩擦と騒音を低減する役割を果たします。しかし、リニアベアリングやボールねじにスペーサーボールを追加すると、荷重を支えるボールの一部を取り外す必要があり、その結果、耐荷重能力と剛性が低下します。