直線運動システムを設計するためのいくつかの簡単なガイドラインに従うと、システムのパフォーマンスとアクチュエータの寿命を向上させることができます。

多くの自動機械は、装置の可動要素をガイドおよびサポートするために、プロファイル レール、ラウンド レール、その他の転がり軸受構造や滑り軸受構造などのリニア ガイド コンポーネントに依存しています。さらに、多くの場合、これらの可動要素は、ある種のリニア アクチュエータ デバイスによって駆動されます。

あらゆる種類の線形システムで最も一般的な問題の 1 つは位置ずれです。ミスアライメントは、一貫性のない直線運動の結果、リニアベアリングシステムの寿命の短縮、アクチュエータシステムの早期摩耗や故障、速度変動やぐらつきなどの不安定な動きなど、多くの問題を引き起こす可能性があります。

ただし、リニア ガイドとアクチュエータの位置合わせを最適化することで、システム全体のパフォーマンスを向上させる一般的な方法がいくつかあります。

アクチュエーターとガイド
誘導機械の部材に動きを与える方法は数多くありますが、最も一般的な方法のいくつかは 2 つのカテゴリに分類されます。1つ目はロッド型アクチュエータです。ロッド スタイルのアクチュエータは、油圧や空気圧などの流体動力式、または親ネジやボールネジなどの電気式のいずれかです。

2つ目はロッドレスアクチュエータです。これらもまた、流体動力、または親ネジ、ボールネジ、ベルト、またはリニアモーターを介した電気式のいずれかです。どちらのスタイルのアクチュエータも、ガイド付きシステムに応用できます。ただし、システムのパフォーマンスと寿命を最大化するためにどのように使用するのが最適かについては、それぞれに微妙な違いがあります。

ガイド要素自体は、プロファイルレール、丸レール、その他のローリングシステムやスライドシステムのいずれであっても、設計段階で適切なサイズと選択を行い、位置合わせのプロセスに特に注意を払いながら、メーカーの推奨に従って設置する必要があります。そうすることで、選択した誘導システムのパフォーマンスが特定のアプリケーションに対して確実に最大化されます。

コンプライアンスメンバーの重要性
サイクルごとにピストン ロッドまたはアクチュエータ ロッドが伸縮することを特徴とするロッド スタイル アクチュエータには、通常、多数の取り付けオプションがあります。デバイスのドリル穴やタップ穴、取り付け脚、球面ロッド ジョイント、位置合わせカプラー、クレビスまたはトラニオンなどの取り付けオプションは、通常、ロッド スタイル アクチュエータのほとんどのサプライヤーによって提供されています。ガイド付き機構を使用する場合は、各サブシステム、アクチュエータ、およびガイド アセンブリが妨げられずにスムーズに動作できることを確認してください。駆動要素を被駆動要素に厳密に結合しようとするシステムは、サブシステムの一方または両方がその能力を超えて負荷をかけられた状態で、これら 2 つの要素が別個の平面内で移動しようとするため、一貫性のないパフォーマンスを示す可能性があります。

このようなシステムのロッド型アクチュエータは、駆動部材 (アクチュエータ) と被駆動体 (ガイド システム) の間に何らかのコンプライアンス部材を使用して使用するのが最適です。たとえば、アクチュエータ ロッドに球状のロッド エンドを取り付けると、取り付け点が球状ジョイントを中心に回転できます。ガイドでのこのタイプの接続は、機械フレーム要素に取り付けられるアクチュエータの反対側の端にあるトラニオンまたはクレビスと組み合わせて使用​​するのが最適です。このような取り付け方式により、駆動部 (アクチュエータ) または被駆動部 (ガイド システム) に過度の応力を加えることなく、接続時のコンプライアンスを確保できます。

ロッドレス スタイルのアクチュエータは、ストロークが全長内に収まることが特徴で、アクチュエータにガイド システムを組み込むこともできます。ロッドレスアクチュエータを別個のガイドシステムと組み合わせて使用​​する場合、駆動部材と被駆動部材の間の接続にコンプライアント部材を含める必要もあります。ほとんどのアクチュエータ サプライヤーは、フローティング ブラケットなど、このタイプの設置を目的としたさまざまなマウントを提供しています。

ガイド システムを備えたロッドレス アクチュエータは、別個のガイド システムの代わりに機器をガイドおよびサポートするタスクを実行できます。この機能は特に便利で、多くの場合、機械製造業者のプロセスにかかる時間と費用が節約されます。一体型ガイドを備えたロッドレス アクチュエータは、さまざまな動作ニーズを満たすために組み合わせて機械に組み込むことができます。xy や xyz などの多軸構成とガントリー構成は、適切なサイジングですべて可能です。一体型ガイドを備えたロッドレス アクチュエータの取り付けでは、位置合わせも同様に重要です。

結合要素の平行度および直角度
単軸構成で使用される一体ガイドを備えたロッドレス アクチュエータは、位置決めの期待を満たすだけで済みます。アクチュエータは外部からの誘導なしに単独で動作して荷重を所定の位置に移動させるため、位置合わせプロセスは簡単です。このタイプのセットアップの例には、作業点間の調整や、機器上の治具への位置合わせなどが含まれます。

複数のアクチュエータが連携して動作する必要があるため、多軸構成でのロッドレス アクチュエータの位置合わせはさらに困難になります。したがって、これらのアクチュエータを取り付けるときは、最適なパフォーマンスと最大の耐用年数を実現するために、結合されたすべてのデバイスの平行度と垂直度を考慮する必要があります。

結合された要素の平行度
リニアアクチュエータを取り付ける際の平行度に影響を与える可能性のある変数は 3 つあります。これらの質問に答えて、並列処理とシステムのパフォーマンスを最大化します。

1. アクチュエータはキャリッジに同じ高さに取り付けられていますか?この平面内で位置がずれていると、一方または両方のユニットのベアリング システムに好ましくない Mx 軸曲げモーメントがかかります。

2. アクチュエータは、一方の端からもう一方の端まで一定の距離で取り付けられていますか?この面の位置ずれはベアリング システムの Fy 軸に好ましくない横荷重を加え、ひどい場合はユニットが固着する可能性があります。

3. アクチュエータは互いに水平に取り付けられていますか?角度のずれにより、両方のユニットのベアリング システムの My 軸に好ましくない曲げモーメントがかかります。

接合要素の直角度
リニアアクチュエータを取り付ける際の直角度に影響を与える変数は 2 つあります。

1. XYZ システムでは、Z 軸は Y 軸に対して垂直に取り付けられていますか?この平面内で位置がずれると、Y 軸アクチュエータの軸受システムのいずれかまたはすべての軸に好ましくない曲げモーメントがかかります。

2. 2 つのアクチュエータが X 軸または Y 軸で同時に移動する必要があるガントリー システムでは、それらは同時に移動しますか?アライメントのずれやサーボ性能が不十分な場合、軸受システムに Mz 軸の望ましくない曲げモーメントがかかります。

アライメントの推奨事項と取り付けに関連する実際の公差は、ベアリングのタイプだけでなく、特定のアクチュエータのメーカーによっても異なります。ただし、一般的な経験則では、ベアリング システムのタイプを考慮する必要があります。プロファイル レール システムなどの高性能ベアリング タイプは非常に剛性が高い傾向があり、位置合わせがより重要です。ローラーやホイールを使用する中程度の性能のシステムには、位置合わせにある程度の許容性を与えるクリアランスがあることがよくあります。すべり軸受または滑りシステムは多くの場合、クリアランスが大きく、さらに寛容である場合があります。

リニア アクチュエータ取り付けシステムを設置する場合、ゲージからレーザー システムに至るまで、適切な位置合わせを保証するために利用できる測定ツールが多数あります。どのツールを使用する場合でも、常に XY 平面と Z 平面の基準として 1 つの軸を作成し、基準軸を基準にして他のデバイスを取り付けます。そうすることで、アクチュエータ システムの最大のパフォーマンスと最長の寿命を得ることができます。