リニアベアリングが必要とされる分野は、自動車・自転車工学、工業オートメーション・ロボット工学、医学、家電製品など多岐にわたります。リニアベアリングの基本的な機能は、直線(時には曲線)に沿って物体を支え、動作を容易にすることです。例えば、車のシートの前後調節、自転車のフォークサスペンションの上下運動制御、工場の切削工具や医療用画像診断機器の正確な位置決め、コーヒーメーカーの注ぎ口の高さ調節など、様々な場面で活用されています。
いずれの場合も、ユーザーはスムーズかつ正確に、少ない労力で動作を実現することを望んでいます。振動や騒音は、不快感を避けるためだけでなく、振動による摩耗や損傷を防ぐためにも最小限に抑えなければなりません。さらに、リニアベアリングはこれらの点で、毎日、何年にもわたって安定した動作をする必要があります。用途や分野によっては、軽量、コンパクト、チリやホコリを発生させない、あるいはその影響を受けないといった特性も重要です。また、リニアベアリングを選定するメーカーは、その選択によって製品の組み立てに関わる材料費や工程費が増加するか減少するかを考慮する必要があります。
リニアモーション用ノルグライドすべり軸受は、これらの問題をすべて解決しています。重要なことは、お客様のニーズに応じてその特性を調整し、優先順位をつけることによって、それぞれの用途に理想的なソリューションとして最適化できることです。このカスタマイズは、140種類以上の材料の組み合わせと、PTFEの厚み、層構造、ベアリングの形状、寸法のバリエーションに基づいて行われます。
ノルグライドリニアベアリングは、自己潤滑性を有する低摩擦のPTFE層により、接触面に対してスムーズにスライドすることができます。層状構造は、金属とPTFE充填材によって強化され、さまざまな用途に合わせた構成が可能です。
従来、ボールベアリングなどの転がり軸受が直線運動を担ってきた場面や、すでにプレーンベアリングが一般的になっている場面で使用することができます。(ノルグライドのようなすべり軸受は、転動体や可動部がないため、プレーンベアリングと呼ばれることがあります。)
ノルグライドリニアベアリングは、その詳細な仕様がニーズに合わせて多岐にわたりますが、製品内での配置により、大きく2つのタイプに分類されます。
左のタイプは、ベアリングが円筒形で、シャフトに沿ってスライドするタイプです。リニアブッシュ、リニアブッシング、リニアスリーブベアリングと呼ばれることもあります。もう1つ(右)は、リニアベアリングがガイドレールの内部で摺動するタイプです。
左のタイプは、ベアリングが円筒形で、シャフトに沿ってスライドするタイプです。リニアブッシュ、リニアブッシング、リニアスリーブベアリングと呼ばれることもあります。もう1つ(右)は、リニアベアリングがガイドレールの内部で摺動するタイプです。
ノルグライドリニアベアリングの摺動性能のカギは、PTFEの低摩擦係数と自己潤滑性です。ベアリングが摺動すると、PTFEの粒子がこすれ、シャフトやガイドレールに潤滑層(ただし乾燥状態)を形成します。そのため、グリスやオイルは必要ありません。
PTFE層の挙動と性能をアプリケーションの要件に適合させるために、さまざまな充填材を混合することができます。これらのフィラーは、軸受強度、摩擦係数、クリープ(時間の経過とともに変形する性質)、導電性などの特性を微調整することができます。
さらに、ノルグライドベアリングのバックメタルの腐食防止、中間層の形成にさまざまな金属を使用することができます。このように、軸受の耐久性、強度、塑性加工性など、軸受の用途に応じた選択が可能です。
ノルグライドすべり軸受は、直線運動に最適な幅広い特性を備えており、それぞれの特性は個々の用途のニーズに合わせて調整することが可能です。特に重要なのは、固体材料に対する低い摩擦係数で、少ない力でスムーズな動きを可能にし、スティックスリップの影響を最小限に抑えます。
また、自己潤滑性を持っているため、グリスやオイルを使う必要がありません。転がり軸受の摩擦は、潤滑油の量や温度、時間によって変化しますが、ノルグライドは長寿命でありながら安定した性能を発揮します。さらに、-200℃から+260℃までの非常に広い温度範囲に耐えることができます。
転がり軸受に必要な潤滑油は、材料費、メンテナンスの人件費、ダウンタイムを増加させるだけでなく、ゴミやホコリを集め、目詰まりや摩耗の原因となります。これに対し、メンテナンスフリーのノルグライドリニアベアリングは、PTFE層がシールとして機能し、摺動面を清浄に保つことができます。
ノルグライドリニアベアリングは摩擦係数が低く、荷重を分散させる接触面が比較的大きいため、柔らかいシャフトでも使用することができます。例えば、硬化鋼や表面処理鋼よりも軽量で安価なアルミニウムや非金属材料で作られたシャフトを使用することができます。
ノルグライドの可塑性と成形性にはさらなる利点があります。まず、シャフトやレールなどの関連部品の公差やミスアラインメントを吸収し、製造にかかる負荷やコストを軽減します。また、転がり軸受のようなプリテンションや定期的な調整が不要なため、組み立てが容易になります。ボールベアリングとは対照的に、ノルグライドはすべての構成部品が密接にフィットし、騒音や振動、摩耗、非効率の原因となる不要なガタを排除てきます。また、ノルグライドはブリネリング(ボールベアリングが表面に接触して発生させる損傷)を防ぐことができます。
ノルグライドリニアベアリングの堅牢な構造がもたらす低振動化により、摩耗が減少し、製品寿命を延ばすことができます。耐荷重性能とpV値(荷重圧力と速度に対する耐性)が高く、また局所的な荷重を吸収することができます。この点でPTFEの重要な特性は、荷重が大きくなると摩擦係数が減少するため、より少ない力で動作が可能になることです。ノルグライドベアリングは、適切な構成により、変化する荷重に容易に対応することができます。
多くの用途において、軽量化と省スペース化は重要なポイントです。ノルグライドリニアベアリングは、単一部品構造で可動部がなく、比較的シンプルな形状をしているため、代替の転がり軸受に比べて軽量・小型化が可能です。また、製品の組み立てを簡素化し、スピードアップすることができます。
また、ガイドレールに必要な材料も節約することができます。ボールベアリングの場合、ボールがレールの両面に接触する必要があります。つまり、例えば1mの調整長さの場合、各レールは少なくとも0.5m必要です。スライダーシステムでは、内側のレールが外側のレールに取り付けられているため、調整長は外側のレールの長さのみに依存します。ノルグライドリニアベアリングは、長さを無段階で調整でき、形状やサイズにも柔軟に対応できるため、転がり軸受が比較的制限された選択肢であるのとは対照的に、非常に優れた特性を備えています。
ノルグライドベアリングとその材料は、水を吸収せず、耐腐食性に優れているという利点もあります。ノルグライドは、ベアリングの金属補強材とベアリングが接触する材料の両方を保護するために設計されることがあります。ノルグライドベアリングは、用途に応じて導電性または非導電性にすることができ、必要であれば、電着塗装をサポートするために必要な導電性を持たせることができます。
高品質なコーヒーメーカーの注ぎ口高さ調節機構は、リニアモーションと、それを実現するための代替ベアリングソリューションの適合性比較を簡単に説明できます。注ぎ口機構は、異なるカップサイズに適した高さになるように手動で押し上げまたは押し下げられます。
安価なプラスチック製のすべり軸受では、不快なスティックスリップが発生します。ボールベアリングは、当初は感触が良くとも、重力などの影響を受け、スムーズで静かな動きを維持するには定期的なメンテナンスが必要です。高温多湿の環境では、ベアリング内のグリスが劣化し、耳障りな音が発生することがあります。グリスフリーで防湿性、耐熱性に優れたノルグライドリニアベアリングは、当然の解決策と言えます。
機構部にグリスを使用しないこと、そして一般的に潤滑を必要としないことは、多くの企業にとって願望です。例えば、すべての主要自動車メーカーが製品のどこかにノルグライドベアリングを採用しているのは、このような理由からです。ボールベアリングの場合、再給油や再調整の必要性を受け入れるか、キーキー音やガタツキを我慢しなければなりません。スライドシート、センターコンソール、アームレストなどには、リニアモーション用の軸受が必要です。
自動車メーカーにとって、NVH(ノイズ、振動、ハーシュネス)やBSR(ブンブン、キーキー、ガタガタ)の低減はますます重要な課題となっており、ノルグライドベアリングはこれに対応することができます。エンドユーザーは、静かで滑らかな、快適な運転体験を求めるようになってきています。これは、電気自動車の普及により、エンジン音が無くなり、他の音が目立つようになったことが影響しています。ノルグライドベアリングは、車両の軽量化にも貢献し、エネルギー効率の向上やCO2排出量の削減の要求に応えています。腐食や振動による損傷を最小限に抑えることで製品寿命を延ばすことも、ノルグライドがサステナビリティを向上させるために貢献できる分野です。
自転車市場において、ノルグライドリニアモーションベアリングはサスペンション機構を持つ自転車のフロントフォークに使用されています。円筒すべり軸受であるノルグライドを使用することで、スティックスリップ、鳴き、ガタつきのないスムーズな性能を確保することができます。同時に、水に対しても完璧な密閉状態を作り出します。腐食や振動によって発生する損傷や摩耗を避けることは、重量を最小限に抑えることと同様に、サイクリストにとって重要なことです。
自動化され、しばしば自動化された設備を持つ工場や倉庫となると、リニアモーション用のベアリングの範囲は極めて多様になります。例えば、製品の組み立て、部品のハンドリング、梱包に使われる機械やロボットに使用されることがあります。また、穴あけや切断などの機械加工において、ワークの正確な位置決めもリニアベアリングに依存しています。また、3Dプリンターなどの印刷機械にも、同様に位置と動きの精度が求められます。
ノルグライドベアリングは、食品や飲料の加工・包装、実験室での作業、医療用画像処理機器の位置決めなど、クリーンな用途において明確な優位性を持っています。無菌環境を潤滑油で汚染することもなく、洗浄水や洗剤にも侵されません。
また、製紙工場、鋳造工場、加工工場など、ホコリやゴミが発生するような職場にも最適です。また、転がり軸受とは異なり、目詰まりするような可動部がありません。
このほかにも、家庭の引出しやドアから、エネルギー産業の風力発電用タービンブレーキまで、さまざまな用途に使われています。ノルグライドリニアベアリングの優れた特性は、どのような用途にも活用できます。
リニアモーション用ノルグライドベアリングは、個々の用途と注文の要件に応じて、カスタム設計されます。私たちは、すべての段階でお客様と密接に連携し、そのニーズを正確に理解し、お応えしています。
適切なベアリングの構成を決定する際には、負荷される荷重を中心に様々な問題を検討する必要があります。重量はどのくらいか?どこに、どのように荷重がかかるのか?荷重はどの程度変化するのか?どのような速度で、どのような加速度で動くのか?これらは、ベアリングの機能や寿命に影響を与えます。
また、どのような制御や精度が必要か、負荷の移動に必要な調整力はどの程度か、なども重要な要素です。ある荷重(または荷重範囲)に対して、調整が難しすぎてスティックスリップを起こしたり、調整が速すぎて制御不能にならないような摩擦レベルを設計する必要があります。
現在、ノルグライドベアリングの材料の組み合わせは140通り以上あります。これらの組み合わせは、PTFE層の厚み、層の構成、ベアリングの全体的な形状などのバリエーションと合わせて、あらゆる用途に理想的な特性を実現するための基礎となるものです。
PTFEの特性は、グラファイト入りガラスファイバー、グラファイト入りカーボン、EKONOL®、導電性または非導電性材料などのコンパウンドを適切に混合することで調整することが可能です。
フィラーの選択により、摩擦係数、耐摩耗性、耐腐食性、シャフト材質への影響(より軟らかいシャフトを使用できる)などが変化します。また、各充填剤の相対的なコストも用途に応じて考慮する必要があります。導電性材料と非導電性材料の選択は、通常、軸受が塗装されるかどうかに関係します。
ベアリングの補強のために、アルミニウム、スチール、ステンレススチールなどのバックメタル層を設けることができます。スチール製のバックメタルは、腐食防止のためにアルミニウムやブロンズで被覆することができます。耐荷重は、金属中間膜を追加することで向上させることができます。
最後に、ノルグライドリニアベアリングの形状、幾何学的特性、寸法は目的に応じてほぼ無限に変更することができます。例えば、相手部品とのはめ合い条件、フランジやフィンガー、タブや穴の追加など、必要に応じて変更することが可能です。
お客様のリニアモーションの課題を、カスタマイズされたノルグライドベアリングで解決します。エンジニアへのご相談は、お問い合わせフォームをご利用いただくか、makingabigdifference@saint-gobain.comまでメールでお問い合わせください。