リニアシャフトシステムは産業機器でどのように機能しますか?

リニアシャフトシステムは、自動化機器、包装機械、検査装置、マテリアルハンドリングシステム、軽工業用機械の直線移動のための制御された経路を提供します。{0}{1}{1}その目的はしばしば誤解されます。リニアシャフト, 直線軸そしてリニアアクチュエータは同じ意味で使われることもあります。

リニアシャフトは主にガイドおよびロード-サポートコンポーネント。通常、それ自体はモーターの回転を直線運動に変換しません。代わりに、シャフトはリニアベアリング、スライダー、サポート、および別個の駆動機構と連動して、完全な直線運動軸を作成します。

本質的な違い リニアシャフトは移動経路を定義し、サポートします。ボールねじ、タイミングベルト、空気圧シリンダー、またはその他の駆動ユニットが、その経路に沿ってキャリッジを移動させる力を供給します。

リニアシャフト、リニア軸、リニアアクチュエータ

これら 3 つの用語を理解することは、モーションシステムを設計または調達する際の仕様エラーを防ぐのに役立ちます。

学期	説明内容	一次機能
リニアシャフト	リニアベアリングまたはブッシュと組み合わせて使用される精密丸シャフト	案内面を設けてラジアル荷重を支える
直線軸	一方向に沿って制御された動きを生み出す完全な機械アセンブリ	ガイダンス、サポート、駆動、取り付けを組み合わせます
リニアアクチュエータ	直線的な変位を生み出す動力ユニット	ネジ、ベルト、シリンダー、またはその他の機構を通じて動きを生成します

1 つの機械軸には、2 つの平行シャフト、4 つのリニアベアリング、可動プラットフォーム、およびボールねじが含まれる場合があります。この配置では、シャフトがプラットフォームをガイドし、ベアリングが低摩擦の動きを可能にし、ボールネジがプラットフォームの位置を決めます。-完全なトランスミッションシステムとしてシャフトのみを参照すると、これらのさまざまな機械的責任が見落とされてしまいます。

リニアシャフトシステムのコンポーネント

実用的なリニアシャフトシステムは、必要な方向への動作を可能にしながら、移動プラットフォームから機械フレームに荷重を伝達するいくつかのコンポーネントから構築されています。

成分	システムにおける役割	影響を受けるもの
リニアシャフト	ベアリングに真っ直ぐな硬化した走行面を提供します	案内精度、耐摩耗性、剛性、滑らかさ
リニアベアリング	シャフトに沿って移動し、キャリッジの荷重をシャフト表面に伝達します	走行抵抗、許容荷重、すきま、動作品質
シャフトサポート	シャフトの位置を特定し、取り付け構造に力を伝達します	アライメント、シャフトのたわみ、組み立ての安定性
移動台車	ベアリングを接続し、工具、治具、またはワークピースを運びます	荷重分散とピッチ、ロール、ヨーモーメントに対する抵抗
駆動機構	力を加えてキャリッジを移動および位置決めします	速度、加速度、推力、繰返し精度、位置決め制御
マシンベース	完全なアセンブリの基準面を提供します	平行性、構造的剛性、長期的な調整-

動きと荷重がシステムをどのように通過するか

駆動機構は移動するキャリッジに力を加えます。キャリッジが移動すると、リニアベアリングがシャフト表面に沿って回転またはスライドします。シャフトは他の方向への不要な動きを制限し、キャリッジを意図した経路に保ちます。

運ばれた荷重は、プラットフォームからベアリングハウジングに入り、ベアリング要素を通ってシャフトに伝わります。次に、シャフトはその荷重をサポートを介して機械ベースに伝達します。この荷重経路は、シャフトの直径、サポート間隔、ベアリングの配置、ベースの剛性がすべてシステムの動作に影響を与える理由を説明しています。

十分な出力を備えたモーターでも、弱いガイド構造を補うことはできません。サポートされていないシャフトが曲がったり、2 つのシャフトが平行でない場合、ドライブユニットが正常に動作している場合でも、キャリッジが負荷によって拘束されたり、振動したり、位置が変化したりすることがあります。

一般的なリニアシャフトの配置

サポートされていない丸シャフト

支持されていないシャフトは通常、その端で保持されるか、別個のシャフト支持ブロックで取り付けられます。この配置はシンプルで経済的であり、短いスパン、中程度の負荷、および簡単な組み立てが重要な機器に役立ちます。

その主な構造上の制限は、サポート間のたわみです。サポート間の距離を増やしたり、より重い荷重を加えたりすると、曲がりが増加し、キャリッジの安定性に影響を与える可能性があります。したがって、シャフトは軸受穴のみに基づいて選択するのではなく、構造部材として扱う必要があります。

完全にサポートされたシャフトレール

SBR または TBR でサポートされるシャフトシステムでは、丸いシャフトがその長さに沿ってサポートベースに接続されます。継続的なサポートにより、シャフトのたわみが軽減され、より長い移動距離またはより高い動作負荷に対応する、より剛性の高い取り付け構造が作成されます。

サポートはシャフトの円周の一部を占めるため、これらのシステムではオープンタイプのベアリングまたは対応するスライダーユニットが使用されます。{0}}したがって、シャフト、ベース、およびスライダーは、無関係な部品としてではなく、互換性のあるアセンブリとして考慮される必要があります。

ツイン-シャフトガイドシステム

可動プレートを支持するために 2 本の平行なシャフトがよく使用されます。シャフトの間隔を空けることで転倒モーメントに対する耐性が向上し、両側に 2 つ以上のベアリングを使用すると、負荷をより広い領域に分散できます。

利点はアセンブリの形状によって異なります。軸間隔が狭すぎると、キャリッジのモーメント荷重に対する抵抗力が低下します。シャフトが平行から外れて取り付けられている場合、全ストロークにわたって追加のベアリング抵抗が発生する可能性があります。

指導と推進は別々に評価する必要がある

異なる駆動機構を同じ基本的なシャフトガイド構造と組み合わせることができます。適切な組み合わせは、マシンが何を達成する必要があるかによって異なります。

ドライブの種類	ドライブが提供するもの	シャフトシステムが今でも提供できるもの
ボールねじ	制御された推力と正確な位置決め	キャリッジのガイドとラジアル荷重およびモーメント荷重に対する耐性
タイミングベルト	比較的長いストロークでの高速移動	ベルト駆動キャリッジの安定した経路-
空気圧シリンダ	シンプルな伸縮	シリンダロッドに横荷重がかからない場合の外部ガイダンス
手動機構	オペレータによる変位制御-	調整や位置決めのための反復可能な直線ガイド-

ガイダンスをドライブから分離することで、トラブルシューティングもより明確になります。位置決め誤差はモーター、カップリング、またはネジに起因する可能性があり、振動や結合はシャフトサポート、ベアリング、または取り付け形状に起因する可能性があります。アセンブリ全体を 1 つの区別できない「直線軸コンポーネント」として扱うと、本当の原因を特定することが難しくなります。