リニアモーションベアリング

リニアモーションベアリングまたはリニアスライドは、一方向への自由な動きを実現するように設計されたベアリングです。リニアモーションベアリングにはさまざまな種類があります。

マシンスライド、XYテーブル、ローラーテーブル、一部のダブテールスライドなどの電動リニアスライドは、駆動機構によって動かされるベアリングです。すべてのリニアスライドが電動というわけではなく、電動でないダブテールスライド、ボールベアリングスライド、ローラースライドは、慣性または手動の装置に低摩擦のリニア移動を提供します。すべてのリニアスライドは、ボールベアリング、ダブテールベアリング、リニアローラーベアリング、磁気ベアリング、流体ベアリングなど、ベアリングに基づいてリニアモーションを提供します。XYテーブル、リニアステージ、マシンスライド、その他の高度なスライドは、リニアモーションベアリングを使用して、X軸とY軸の両方に沿った動きを提供します。

転がり軸受は、一般的にスリーブ状の外輪とケージで保持された数列のボールで構成されています。ケージはもともと固体金属から機械加工されていましたが、すぐに打ち抜き加工に置き換えられました。滑らかな動き、低摩擦、高剛性、長寿命が特徴です。経済的で、保守や交換も簡単です。Thomson Industries ^{[1] （現在はAltra Industrial Motion [2]}が所有）は、現在リニアボールベアリングとして知られているものを初めて製造した企業として一般に知られています。

• 転がり軸受は、一般的に、硬化鋼またはステンレス鋼のシャフト（レースウェイ）上で適切に機能するように設計されています。
• 転がり軸受は滑り軸受よりも剛性が高くなります。
• 転がり軸受は汚染にうまく対応できないため、シールが必要です。
• 転がり軸受には潤滑が必要です。

転がり軸受は、ボールベアリングスライドとローラースライドの 2 つの形式で製造されます。

ボール ベアリング スライドは「ボール スライド」とも呼ばれ、最も一般的なタイプのリニア スライドです。ボール ベアリング スライドは、リニア ベースに収納されたボール ベアリングの助けを借りて、単軸リニア設計に沿って滑らかで精密な動きを実現します。ボール ベアリング スライドは、信頼性を高める自己潤滑特性を備えています。ボール ベアリング スライドの用途には、精密機器、ロボット アセンブリ、キャビネット、高級家電、クリーン ルーム環境などがあり、主に製造業で使用されていますが、家具、電子機器、建設業でも使用されています。たとえば、家具業界で広く使用されているボール ベアリング スライドは、ボール ベアリング引き出しスライドです。

ボールベアリング スライドは、通常、アルミニウム、硬化冷間圧延鋼、亜鉛メッキ鋼などの材料で作られており、4 本のロッドで囲まれ、ベースの異なる側に配置された 2 列のボールベアリングで構成されています。これらのロッドは、キャリッジをサポートして、ボールベアリングに沿ったスムーズな直線運動を実現します。この低摩擦の直線運動は、駆動機構、慣性、または手動のいずれかによって駆動できます。ボールベアリング スライドは、ボールの耐摩耗性が低いため、他の直線スライドと比較して、サイズの割に耐荷重性が低くなる傾向があります。さらに、ボールベアリング スライドは、ハウジングまたは駆動システムに適合する必要があるという制限があります。

リニア循環ボールベアリングの移動距離は、ボールがベアリングハウジング内で循環するため、レールの長さによってのみ制限されます。リニア非循環ボールベアリングは、ボールがブラケットに取り付けられており、循環せずに1軸のみで移動します。ボールが循環しないため、このタイプのベアリングは非常に滑らかな動きを提供できます。ただし、リニア非循環ボールベアリングの移動距離は、ブラケットの長さによって制限されます。^[3]

クロス ローラー スライドとも呼ばれるローラー スライドは、モーターを使わないリニア スライドで、慣性または手動の駆動装置に低摩擦のリニア ムーブメントを提供します。ローラー スライドはリニア ローラー ベアリングをベースとしており、多くの場合、クロス ローラー ベアリングが交差して、より重い負荷能力とより優れた動作制御を実現します。製造、フォトニクス、医療、通信などの業界で使用されるローラー スライドは多用途で、クリーン ルーム、真空環境、マテリアル ハンドリング、自動化機械など、さまざまな用途に合わせて調整できます。

ローラー スライドは、キャリッジ内に収納されたベアリングがボール型ではなく円筒型であることを除いて、ボール ベアリング スライドと同様に機能します。ローラーは 90 度の角度で交差し、ローラーを囲む 4 本の半平面の平行ロッドの間を移動します。ローラーは、上部のキャリッジとベースにある V 字溝付きベアリング レースの間にあります。通常、ベアリング ハウジングはアルミニウム製で、ローラーはスチール製です。

ローラー スライドはセルフクリーニング機能はありませんが、ほこりや塵などの空気中の汚染物質のレベルが低い環境に適しています。ローラー スライドは、リニア スライドの中でも高価なタイプですが、スタッキング可能なスライドとダブル キャリッジにより、複数の軸で直線運動を行うことができます。ローラー スライドは、ボール ベアリングのような点接触ではなく線接触であるため、キャリッジとベース間の接触が一定であるため接触面が広くなり、侵食が少なくなります。

滑り軸受は、ボール ベアリングを使用せずにスライドする点を除けば、転がり軸受と設計が非常に似ています。円筒形の場合は、ブッシングと呼ばれることがよくあります。ブッシングは、金属製、プラスチック製、または空気製の場合もあります。

• 滑り軸受は、硬化鋼またはステンレス鋼のシャフト (レースウェイ) 上で動作することも、硬質アルマイト処理アルミニウム、軟鋼、またはアルミニウム上で動作することもできます。プラスチック ブッシングの場合、許容される硬度はポリマー/フッ素ポリマーの特定のタイプによって決まります。
• 滑り軸受は転がり軸受よりも剛性が低くなります。
• 滑りベアリングは汚染に強く、シールやスクレーパーを必要としないことが多いです。
• 滑り軸受は一般に転がり軸受よりも広い温度範囲に対応します。
• 滑り軸受（プラスチックバージョン）は、オイルや潤滑を必要としません（多くの場合、性能特性を向上させるために使用できます）

ダブテールスライド、またはダブテール ウェイ スライドは、通常、鋳鉄で作られていますが、ハードコート アルミニウム、アセタール、またはステンレス鋼で作ることもできます。他のベアリングと同様に、ダブテール スライドは、固定のリニア ベースと可動キャリッジで構成されます。ダブテール キャリッジには、リニア ベースの対応する形状の溝に固定される V 字型またはダブテール型の突出チャネルがあります。ダブテール キャリッジをベースのチャネルに取り付けると、キャリッジはチャネルのリニア軸に固定され、自由なリニア移動が可能になります。ダブテール スライドのキャリッジにプラットフォームを取り付けると、ダブテール テーブルが作成され、負荷運搬能力が拡張されます。

ダブテール スライドは、負荷容量、手頃な価格、耐久性の点で有利です。長い移動が可能で、ダブテール スライドは他のベアリングよりも衝撃に強く、化学物質、ほこり、汚れによる汚染にもほとんど影響を受けません。ダブテール スライドは、電動式、機械式、電気機械式にすることができます。電動ダブテール スライドは、ボールねじ、ベルト、ケーブルなど、さまざまなデバイスによって駆動され、ステッピング モーター、リニア モーター、ハンドホイールなどの機能モーターによって駆動されます。ダブテール スライドは直接接触システムであるため、CNC マシン、シャトル デバイス、特殊機械、ワーク保持デバイスなどの高負荷アプリケーションに適しています。主に製造業や科学実験室で使用されるダブテール スライドは、高精度アプリケーションに最適です。

スライドは、2 つのセクションまたは複数のセクションで構成できます。2 つのセクションを持つスライドは、圧縮されたスライドの全長の約 3/4 までしか延長できません。複合スライドには通常、固定、浮動中間メンバー、および機器に取り付けられたセクションの 3 つのセクションがあります。複合スライドは、少なくとも圧縮されたスライドの長さまで延長でき、通常はそれより少し長く延長できます。ラック スライドの場合、これにより機器をラックから完全に延長できるため、機器の背面にアクセスしてサービスやケーブルの接続などを行うことができます。

ラック スライドは、19 インチ ラックまたは23 インチ ラックに機器を取り付けるためのものです。これらは、摩擦ベアリング、ボール ベアリング、またはローラー ベアリングです。これらは、ラックの取り付け穴と嵌合する取り付けフランジが端にあるラックに収まるサイズになっています。場合によっては、1 つの取り付けフランジがラック スライドに形成され、もう一方の端には、ラックのさまざまな深さに対応するアダプタ ブラケットが取り付けられています。外側の固定メンバーはラックに取り付けられ、内側の可動メンバーは通常、取り付けられた機器の側面にねじ止めされます。ラック スライドは通常、取り付けられた機器を完全に伸ばすことができる複合スライドまたは 3 部構成のスライドであり、通常、内側のメンバーを完全に自由にスライドさせてラックから機器を取り外せるようにする機能があります。また、ストップ メカニズムを解除せずに機器をラックから誤って引き出すことを防ぐストップも備えています。

たとえば、ネジを使用せずに機器にクリップしたり、適切に設計されたラックにクリップしたりできる独自の構成もあります。ただし、取り付け方法に関係なく、基本的な形状は同じです。

ボールスプライン（ボールスプラインベアリング）は、特殊なタイプの直線運動ベアリングであり、ほぼ摩擦のない直線運動を提供すると同時に、メンバーがトルクを伝達できるようにするために使用されます。シャフトの長さに沿って溝が刻まれており（これによりスプラインが形成されます）、その内部でボールベアリングが回転します。ボールを収納する外側のシェルは、ブッシングではなくナットと呼ばれますが、従来の意味でのナットではありません。シャフトの周りを自由に回転することはできませんが、シャフトの上下に自由に移動できます。シャフトがかなり長く移動すると、ナットにはボールを再循環させるチャネルがあり、ボールねじと同じように動作します。

シャフト上のボール ベアリングの接触面積を約 45 度に増やすことで、側面荷重と直接荷重の負荷能力が大幅に向上します。各ナットは工場で個別にプリロードできるため、半径方向の遊びが減少し、剛性が確保されます。このプロセスにより、接触面積が拡大して直接荷重能力が向上するだけでなく、半径方向の動きが制限され、オーバーハング モーメント能力も向上します。これにより、非常に過酷な作業環境にも対応できる、より頑丈な構造が実現します。

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