リニアモーション設計ではリニアダイレクトドライブの採用が拡大

リサ・エイテル著 | 2018年6月21日

ARC Advisory Group による市場調査によると、ダイレクト ドライブは、今後数年間で高い普及率が見込まれるモーション コントロール テクノロジです。 その理由の一部は、さまざまな業界がより高いスループットとより正確なプロセスを推進していることによるものです。

日本パルスアメリカ社のアプリケーションエンジニア、ブライアン・スコット氏によると、リニアシャフトモーターは産業用製造機械や高精度・高分解能の計測用途に優れているという。

「販売とアプリケーションから、現在、回転運動機構から直接駆動リニアへの移行に多大な努力が払われていることがわかります。ここでは、高力密度の管状リニアモーターが選択肢の 1 つです。機構の簡素化とコンポーネントの削減への要望が市場の主要な要因となっています。他には、線形制御と応答の向上、故障モードの減少、サプライヤー数の削減などが挙げられます。業界が前進するにつれて、ダイレクトドライブリニアモーションへの変換が増加するでしょう。」

日本パルス SLP リニア シャフト ステージは、リニア シャフト モーター、エンコーダ、およびリニア シャフト サポートを統合し、サーボ アプリケーション向けの特定の従来のボールねじシステムを置き換えます。 高い力対体積比と小さいデッドゾーンにより、設計がコンパクトになります。 バリエーションとしては、Acculine SLP ステージや Nanopositioning SCR ステージなどがあります。

バッテリ駆動の設計でも、直線軸での直接駆動のメリットが得られます。 このようなシステムに関して、LinMot USA Inc. の Steven Feketa 氏は、ダイレクト ドライブ モーターは、モバイル設計での使用に適した電力特性を備え、より小さく、よりコンパクトになるよう進化を続けるだろうと予測しています。 これらは多くの場合、流体動力システムの領域でしたが、電気システムのほうが無駄が少なく、パフォーマンスが優れている場合が多いとフェケタ氏は強調します。

ミニチュア mSR シリーズ ポジショナは、パーカー・ハネフィンの電気機械およびドライブ部門の四角形レール リニア システムで、サブミクロンの精度を提供します。 スクエアレールベアリングはリニアサーボモーターと組み合わせます。 リニアエンコーダの選択可能なレベルは、アプリケーション要件に合わせて構成できます。 ポジショナには 2 つのリニア モーター テクノロジーが組み込まれています。つまり、mSR 80 (ここでは断面図に示されています) には小型鉄心リニア モーターが取り付けられ、mSR100 には mL-18 鉄なしリニア モーターが付属しています。

製品および市場担当ディレクターのブライアン・オコナー氏は次のように述べています。「当社はダイレクトドライブのロータリーポジショナーおよびリニアポジショナーに30年以上携わっており、それらが新しい駆動技術から位置決めアプリケーションで普及するものへと移行するのを見てきました」と述べています。そのため、現在では、半導体や家庭用電化製品などの高精度アプリケーション、さらにはラベル貼りや製品パッケージの組立ラインなどの低精度アプリケーションでもダイレクトドライブ設計が採用されているのが一般的だとオコナー氏は付け加えた。

一部のリニアモーターでは、ウォッシュダウン機能を事前に統合して、特定のアプリケーションのニーズに対応するコンパクトなアクチュエーターを実現できます。 LinMot のステンレス鋼リニア モーターは AISI 316 および IP69K 定格を備えています。 食品、製薬、包装業界で一般的な化学薬品や高圧洗浄に耐えられるように衛生的に設計されたケーシングが特徴です。 直線力は 47.2 ～ 200 ポンドです。

場合によっては、リニア アプリケーション向けのダイレクト ドライブ オプションを使用すると、特定のアプリケーションに合わせてより完全なカスタマイズが可能になります。 設計寿命を長くするために、一部の IP69K リニア モーターがどのようにすべてレーザー溶接されてシールや入口点が排除されているかを考えてみましょう。 「もう 1 つの例は、LinMot の PR02 リニアロータリー アクチュエータです。これは、(統合を簡素化するために) 2 つの動作タイプを提供し、キャッピングおよびねじ切りアプリケーションでの正確なトルク測定のための統合ロード セルを備えています。」と Feketa 氏は付け加えました。

Aerotech ECO リニアステージは、高い剛性と動的応答性を必要とする位置決めアプリケーションに適しています。 再循環リニアベアリングと非接触リニアエンコーダにより、μm レベルの再現性で 10 nm までの増分動作が可能になります。 オプションの HALAR キャリブレーションにより、位置決め精度が ±1.5 µm まで向上します。 鉄のないフォーサー コイルは、コギングやワインドアップがなく、厳密な位置制御で高い力を出力します。これは、滑らかな速度プロファイリングや高い輪郭精度を必要とするアプリケーションの鍵となります。

サプライチェーンと設計エンジニアリングチームとの調整されたエンジニアリング作業により、そのようなアプリケーション固有の製品が生産されるとフェケタ氏は付け加えた。 「もう 1 つの例は、PR02 シリーズ リニアロータリー アクチュエータの短縮です。これは製薬用途のドラフト内に収まるようにするために行いました。」

LinMot の管状リニアロータリー モーターは、ダイバータ軸、リジェクト軸、ハンドリング軸などの自動倉庫機器の軸にも使用されています。 パッケージングおよび自動組み立てのためのピックアンドプレイスおよび位置決めシステム内では、アクチュエータは XY、XY-シータ、XYZ、XYZ-シータ、および X-X'-YZ セットアップで動作します。 協働ロボットでは、リニア回転モーターがエンドエフェクターやその他の軽負荷軸を作動させます。

リニア モーターの曲線バリエーションは、新しいダイレクト ドライブのバリエーションです。 「これらは、半円運動のみを必要とするアプリケーション、または大きな直径の軸上で、大型モーターが提供するようなすべてのトルクを必要としないアプリケーションで最適に機能します」と ETEL Motors の製品スペシャリスト、Brian Zlotorzycki 氏は述べています。 「したがって、ここでは、ダイレクトドライブモーターの利点を利用して、全体的な設置面積が小さくなり、設置が簡単になり、修理が少なくて済む、型破りな構成に役立ちます。」

医療分野では、トルク モーターでは直感的ではない C アームや CT スキャン マシンで、湾曲したリニア モーター トラックがすでに使用されています。

ここに示されているのは、Chieftek Precision USA の鉄心リニア モーター オプションです。