すぐに設置できるリニア モジュールは、材料、製品、生産ツールをさまざまな機械に移動するために、さまざまな業界で使用されています。

機械設計者は、特定の生産要件と性能要件に基づいて、リニア モジュールを選択する際に複数のオプションから選択できます。ただし、正確で正確な動作が最も重要な要件となる一部の業界やシステム アプリケーションもあります。

特に、半導体製造、レーザー切断工作機械、電子機器アセンブリ、ラボオートメーションシステムなどのアプリケーションでは、非常に厳しいエンドポイント精度で動作し、動作サイクル全体を通じて最小限の振動で滑らかに移動する必要がある高精度リニアモジュールが必要です。

高精度リニアモジュールを区別するいくつかの重要な設計および性能特性を理解することは、機械およびシステムの設計者が構築する機械の要件を満たす最適な製品を選択するのに役立ちます。

正確な動きの必要性
レーザー切断、医療検査装置の自動サンプリングシステム、製造ツール内での半導体ウェーハの移動などの超精密かつ繊細な動作には、移動中に極めて安定したほぼ振動のない動作が必要です。最大の精度で目標のエンドポイントに到達することが主な目標です。

安定した動作は、非常に壊れやすい材料を直線移動による損傷や劣化から保護するために非常に重要です。半導体ウェーハはその好例です。半導体ウェーハは非常に繊細で、完成したウェーハにはサイズによっては数百万ドル相当のチップが含まれる可能性があります。

各ウェーハは何百ものプロセスステップを経て搬送される必要があり、あるステップから別のステップに移動するたびに、リニアモジュール内の振動によってプロセス中のウェーハが損傷し、最終的な価値が低下する危険があります。振動が少ないほどリスクは低くなります。

生産性向上のためには、エンドポイントの精度も同様に重要です。電子部品のトレイが高速自動組立プロセスを通過する場合、リニア モジュールがミクロン レベルの精度でトレイを組立ツールに搬送すると、最大のスループット生産性が達成されます。

この安定した動作とエンドポイントの精度は、毎日数千回の動作サイクルを通じて再現可能でなければならないことに注意することも重要です。部品の位置を微調整するのに数ミリ秒かかる場合、そのミリ秒が追加の生産時間となり、スループットが低下し、コストが膨らみ、納期に影響を与える可能性があります。

これらの目標を達成するには、高性能高精度リニア モジュールに見られる重要な設計、材料、構造、機能を必ず考慮してください。

構造材料
モジュールのハウジング設計と構造材料は、長期的な精度と再現性を左右する重要な要素です。

リニアモジュールの世界では、ハウジング、つまり「プロファイル」の作成にアルミニウムまたはスチールが最も一般的に使用されます。アルミニウムハウジングは、コスト効率よく押出成形して幅広いモジュールサイズと長さに対応できるため、より標準的なリニアモジュールで一般的に使用されています。

ただし、スチール機械加工ハウジングで製造された高精度リニア モジュールを考慮することが重要です。これらのハウジングは通常、アルミニウムベースのモジュール（これも非常に安定していますが、単純にスチールハウジングがサポートできるレベルではありません）と比較して、モジュールの弾性や望ましい移動経路からの逸脱がはるかに少ないです。

モジュールの弾性により、モジュールは取り付けられている機械フレームの形状になります。押し出しアルミニウムのハウジングでは、モジュールが取り付けられている部分のねじれや曲がりなど、何らかの偏差がある場合、その偏差が反映される可能性があります。

高精度リニアモジュールはスチール製ハウジングを機械加工しているため、この種のずれが防止され、非常に高い平面度または移動の真直度が保証されます。これは、振動の低減、エンドポイントの精度、位置の再現性に貢献します。さらに、ハウジング上に統合されたガイド トラックを備えた機械加工された基準エッジを備えたモジュールを探してください。一部の企業では、より迅速な取り付けと簡単な位置合わせのために、ユーザーがどちら側に機械の接地基準エッジがあるかを指定できるようにしています。

適切な用途に適したサイジング
非常に正確な操作が必要な場合は、負荷に耐えられる適切なサイズのコンポーネントを選択してください。たとえば、アキシアル荷重またはねじり荷重には、単純なラジアル荷重よりも幅広またはより頑丈なコンポーネントが必要になる場合があります。さらに、工作機械、半導体製造、エレクトロニクス製造における多くの高度なアプリケーションでは、生産システムが比較的小規模であり、狭い機械スペースに簡単に収まるコンパクトな高精度モジュールが必要です。多くのサプライヤーがさまざまなサイズを提供しています。

さらに、システムが動作する環境、負荷が取り付けられる角度、必要な速度、移動距離、必要なデューティ サイクルなど、他の基本的な直線運動の設計基準を考慮することが重要です。これは業界では LOSTPED (負荷、方向、速度、移動、精度、環境、およびデューティ サイクル) として知られています。

モーションコンポーネント
正確で安定した動作は、リニアモジュールを駆動する動作コンポーネントの成果でもあります。高精度リニアモジュールには、ボールねじドライブが最適なソリューションを提供します。

ボールねじドライブは、回転運動を直線運動に変換する際に非常に効率的です。機械的な駆動要素として、XYZ 方向に取り付けることができ、必要な精度と再現性で動作を実行できます。

フルコンタクトシールを備えたボールねじは、高剛性、高精度、およびかなりの速度の独自の組み合わせを提供し、さまざまな精密運動用途に役立ちます。具体的には、かなりの軸方向荷重に対処できるため、特に金属、木材、石材の切断用途では、リニア モーターよりも優れた選択肢となることがよくあります。

同様に重要なのは、精密モジュールのリニアガイドの設計です。リニアガイドの精度は、ランナーブロックやベアリングが移動するレールの真度、ボールやローラーが移動するベアリング内の軌道、レール取り付け面の平面度など、多くの要因によって決まります。

評価すべき最も重要な領域の 1 つは、ランナー ブロックがレールに沿って移動する際のランナー ブロック内のボールの再循環のスムーズさです。精度範囲の非常に高い範囲でのアプリケーションでは、再循環チャンバー内のボールのわずかな動きや、レール システムの軸周りのほんのわずかな回転によっても悪影響を受ける可能性があります。

たわみやクリアランスが少しでもあると精度が低下し、ボールの再循環に粗さがあれば不精度が生じる可能性があります。この問題に対処するために、大手リニアモジュールサプライヤーは、主要な移行点での再循環を最適化するガイドを組み込んで、ボールがベアリング軌道内を循環するときに一貫して非常にスムーズな動きを提供します。

ボールねじアセンブリと最適化されたリニアガイドの両方を備え、スチールハウジングと組み合わせた精密リニアモジュールは、高精度、高速の自動化システムに必要な重要な特性の多くを提供します。

潤滑とシール
どんなに適切に設計および設計されていても、リニア モジュールは正確で安定した動作を維持するために、そのライフサイクル全体を通じて適切な潤滑が必要です。潤滑をシステム全体のメンテナンス実践に効果的に組み込む 1 つの方法は、モジュールの継続的な潤滑を簡単かつ便利にする高精度モジュールを選択することです。

ほとんどの精密モジュールでは、初期グリース塗布には従来の工業用潤滑剤を使用できます。他のモジュールには、たとえばクリーン ルームやエレクトロニクス業界の要件に対応するなど、より高度な潤滑機能を提供するための選択肢があります。

当社は最近、精密モジュールのラインアップをアップグレードし、より高度な LSS 標準および LSC クリーン ルーム潤滑剤を追加しました。液体グリースを使用して集中潤滑システムに接続するオプションもあります。自動再潤滑により操作の信頼性が向上し、手動潤滑を実行する際の人的ミスが排除されます。

リニアモジュールには可動部品があるため潤滑が必要ですが、モジュールが適切に密閉されていない場合、可動部品から浮遊微粒子が発生する可能性があります（潤滑剤自体も空気中に拡散する可能性があります）。特にクリーンルーム環境やデリケートな生体サンプルを扱うラボオートメーションシステムの場合、精密リニアモジュールサプライヤーが提供するシーリングオプションを事前に評価することが重要です。

ボールねじアセンブリのシールで両側からシールされている精密ボールねじナットとリニア キャリッジ アセンブリを探してください。この設計により、潤滑剤が外部に漏れるリスクが大幅に軽減されます。

構成と技術サポート
高精度リニアモジュールを選択する際に考慮すべき最後の要素は、機械メーカーが必要なモジュールを選択、指定、構成、注文するのに役立つサプライヤーから利用できる技術サポートのレベルです。

使いやすいステップバイステップのオンラインサイジングおよび構成ツールを備えたリニアモジュールサプライヤーを選択すると、機械設計者が必要なときに適切なモジュールを迅速に構成および注文できるようになります。一部の企業では、1 つのツールで機構、モーター、ドライブの組み合わせの選択とサイジングを行うこともできます。

直接的な支援が必要な場合は、リニアモーション技術で豊富な経験を持つリニアモジュールサプライヤーと協力することも理にかなっています。これらの企業は、電話、電子メール、またはリアルタイムのオンライン チャット ツールを通じて、線形運動エンジニアリングの専門家による技術サポートを提供しています。多くの場合、機械製造業者がアプリケーションの具体的なサイジングやパフォーマンス要件について確信が持てない場合、これらの専門家は過去にその種の課題を解決してきたでしょう。

今日の最先端の自動化システムでは、高レベルのスループットを達成するために、速度のために品質を犠牲にする必要はありません。特に、超高精度の直線運動、振動のない搬送、非常に厳しいエンドポイント精度を必要とする産業やアプリケーションでは、適切な高精度リニア モジュールを選択することが、製造の生産性、効率、品質において重要な役割を果たします。