リニア アクチュエータは、アセンブリ、コンポーネント、完成品などの負荷を直線に移動します。エネルギーを動きや力に変換し、電気だけでなく加圧流体や空気によって駆動することもできます。ここでは、一般的なリニア アクチュエータとその長所と短所の内訳を説明します。

どのように機能するのでしょうか？

• 空気圧リニアアクチュエータは、中空シリンダー内のピストンで構成されています。外部コンプレッサーまたは手動ポンプからの圧力により、シリンダー内のピストンが移動します。圧力が増加すると、シリンダーがピストンの軸に沿って移動し、直線的な力が発生します。ピストンは、スプリングバック力またはピストンの反対側に供給される流体によって元の位置に戻ります。

• 油圧リニア アクチュエータは空気圧アクチュエータと同様に動作しますが、加圧空気ではなくポンプからの非圧縮性液体がシリンダを動かします。

• 電動リニアアクチュエータは電気エネルギーをトルクに変換します。機械的に接続された電気モーターが親ネジを回転させます。ねじのねじ山と一致する対応するねじ山を備えたねじ付きリードまたはボールナットは、ねじと一緒に回転するのを防ぎます。ネジが回転すると、ナットがネジ山に沿って駆動されます。ナットが動く方向はネジが回転する方向に依存し、またアクチュエータを元の位置に戻します。

【空気圧アクチュエータ】

利点

• 空気圧アクチュエータの利点は、そのシンプルさにあります。ほとんどの空気圧アルミニウム アクチュエータの最大圧力定格は 150 psi で、内径の範囲は ?これは約 30 ～ 7,500 ポンドの力に相当します。スチール製アクチュエータの最大圧力定格は 250 psi で、内径の範囲は ?最大 14 インチで、50 ～ 38,465 lbf の範囲の力を生成します。

• 空気圧アクチュエータは、たとえば 0.1 インチ以内の精度と 0.001 インチ以内の再現性を提供することで、正確な直線運動を生成します。

• 空気圧アクチュエータの一般的な用途には、極端な温度の領域が含まれます。一般的な温度範囲は -40°F ～ 250°F です。安全性と検査の観点から、空気圧アクチュエータはエアを使用することで危険物の使用を回避します。モーターがないため磁気干渉が発生しないため、防爆および機械の安全要件を満たしています。

• 近年、空気圧学は小型化、材料化、電子機器や状態監視との統合において多くの進歩を遂げています。空気圧アクチュエータのコストは、他のアクチュエータに比べて安価です。たとえば、Bimba Manufacturing によると、平均的な空気圧アクチュエータのコストは 50 ～ 150 ドルです。また、空気圧アクチュエータは軽量で、最小限のメンテナンスしか必要とせず、耐久性のあるコンポーネントを備えているため、空気圧はコスト効率の高い直線運動方法となります。

短所

• 圧力損失と空気の圧縮率により、空気圧の効率は他の直線運動方式よりも低くなります。コンプレッサーと空気供給に制限があるため、より低い圧力での操作では力が小さくなり、速度が遅くなります。コンプレッサーは、何も動いていない場合でも、継続的に作動圧力をかけて作動する必要があります。

• 本当に効率を高めるには、空気圧アクチュエータを特定の作業に合わせてサイズ設定する必要があります。したがって、他の用途には使用できません。正確な制御と効率には比例レギュレーターとバルブが必要ですが、コストと複雑さが増大します。

• 空気は簡単に入手できますが、オイルや潤滑油によって汚染される可能性があり、ダウンタイムやメンテナンスに時間がかかります。企業は依然として圧縮空気を消耗品として支払う必要があり、コンプレッサーとラインもメンテナンスの問題となります。

【油圧アクチュエータ】

利点

• 油圧アクチュエータは頑丈で、高力の用途に適しています。同じサイズの空気圧シリンダーよりも 25 倍大きな力を生み出すことができます。また、最大 4,000 psi の圧力でも動作します。

• 油圧モーターは、空気圧モーターよりも 1 ～ 2 hp/lb 大きい馬力対重量比が高くなります。

• 油圧アクチュエータは、流体の非圧縮性により、ポンプがより多くの流体や圧力を供給しなくても、力とトルクを一定に保つことができます。

• 油圧アクチュエータは、電力損失を最小限に抑えながら、ポンプとモータをかなり離れた場所に配置できます。

短所

• 油圧装置では液体が漏れます。空気圧アクチュエータと同様、流体の損失は効率の低下につながります。ただし、作動油の漏れは清浄度の問題を引き起こし、周囲のコンポーネントや領域に損傷を与える可能性があります。

• 油圧アクチュエータには、流体リザーバ、モーター、ポンプ、リリースバルブ、熱交換器、および騒音低減装置などの多くの付随部品が必要です。このため、直線運動システムが大きくなり、対応が困難になります。

【電動アクチュエーター】

利点

• 電気アクチュエータは、最高精度の位置制御を実現します。精度範囲の例は +/- 0.000315 インチ、再現性は 0.0000394 インチ未満です。セットアップはあらゆる目的や力の要件に合わせて拡張可能で、静かでスムーズで再現性があります。

• 電動アクチュエータはネットワーク化され、迅速に再プログラムできます。診断とメンテナンスのためのフィードバックを即座に提供します。

• 動作プロファイルの完全な制御を提供し、速度、位置、トルク、加えられる力を制御するエンコーダを含めることができます。

・騒音に関しては、空圧アクチュエータや油圧アクチュエータに比べて静かです。

●液漏れがないので環境への危険がありません。

短所

・電動アクチュエータは空圧アクチュエータや油圧アクチュエータに比べてイニシャル単価が高くなります。Bimba Manufacturing の例によると、電動アクチュエータの価格は、その設計と電子機器に応じて 150 ドルから 2,000 ドル以上まであります。

• 電気アクチュエータは、危険場所や可燃性の場所でも安全な空気圧アクチュエータとは異なり、あらゆる環境に適しているわけではありません。

• モーターが連続稼働すると過熱し、減速機の磨耗が増加します。モーターが大きくなり、設置上の問題が発生する場合もあります。

• 選択したモーターは、アクチュエーターの力、推力、および速度の制限を固定設定にロックします。力、推力、速度の異なる値セットが必要な場合は、モーターを変更する必要があります。