Actuators - What is an Actuator?

線形アクチュエーターの基本

アクチュエータは、エネルギーを動きに変換し、動きを駆動する機械的な力を生み出すメカニズムです。入力エネルギーを取得し、線形または回転運動のいずれかに変換することで動作し、機械の重要なコンポーネントになります。

アクチュエーターは私たちの生活の基本的な部分であり、あなたの存在のあらゆる側面に入り込む広く使用されているデバイスであり、現代世界におけるその重要性は過小評価できません。実際、アクチュエーターは、電気エネルギー源が提供されると、ほぼすべてのマシンを動かすための鍵です。

アクチュエーターの主要なタイプと、業界全体のさまざまなアプリケーションについて学び、アクチュエーターがどのように動作するか、それらにどのようにつながり、物事を動かすかを理解しましょう。

アクチュエータとは何ですか

アクチュエータは、モーションを作成できるマシンの一部です。人体の筋肉が脚、腕、指、その他の部分を動かすことを可能にするように、アクチュエータは機械装置の動きを可能にする成分です。

これは、着信エネルギーと信号を機械的な力に変換することによって行います。この着信力は、電気、空気圧（空気）、または油圧（水）である可能性がありますが、発信運動は回転または線形になります。

線形アクチュエーターは、ドアのアクセス制御システムから、地元の倉庫で重い持ち上げを行うロボットまで、周囲のすべてに存在します。私たちの携帯電話でさえ、サイレントをオンにしたときに振動を作成するアクチュエーターがあります。

さまざまなタイプのアクチュエーター

電気アクチュエーター モーター駆動型であり、他の回路関数をトリガーする傾向があります。それらは電流を使用して駆動され、通常は制御システム内で使用されます。これらのタイプの線形アクチュエーターには多くの利点があります。それらは、構築または適用が簡単で、最小限のノイズを運ぶことができ、コストとエネルギー効率です。彼らの欠点は、彼らが低速であり、重い負荷には不適切であるということです。

油圧アクチュエーター一方、10キロートンを超える負担を処理できます。典型的な油圧アクチュエーターは、シリンダー、ピストン、春で構成されるピストンのようなアクチュエーターです。また、油圧供給およびリターンラインとステムも必要です。彼らは高強度のアプリケーションを処理することができ、同じ電力を保持しながらポンプやモーターの近くに配置する必要はありません。ただし、液体が漏れている可能性があるという点で、それらには効率がかかり、潜在的な損傷を引き起こす可能性があるという点で欠点があります。また、リリースバルブ、ホース、タンク、レギュレーターなどのさまざまな補助部品も必要です。

空気圧アクチュエーター 能力の点で電気と油圧の間のどこかに座って、少量から大きな負荷を処理できます。空気圧アクチュエーターは、圧縮された空気またはガスを使用して、中空のシリンダーに沿ってピストンを移動し、圧力を構築して負荷を動かします。空気圧アクチュエーターは一般に、彼らが作成する速い動きで賞賛されますが、油圧アクチュエーターのように、バルブ、チューブ、コンプレッサーなどの補完的な部分が必要です。

アクチュエータの選択

適切な線形アクチュエーターを選択するには、唯一のサイズのすべてのモデルがなく、アクチュエータのタイプ（線形空気圧、電動回転、回転式空気圧など）が業界とアプリケーションに依存するため、詳細な考慮が必要です。

アクチュエータ内：主要なコンポーネントが説明しました

アクチュエーターはエネルギーを動きに変換し、その動きを効果的に制御します。さまざまな要因がアクチュエータのパフォーマンスに影響しますが、いくつかの主要なコンポーネントがさまざまなタイプのアクチュエーターで一貫しています。

重要なコンポーネント：

• 電源: 線形アクチュエータを動かすエネルギー源は、電気、空気圧（空気）、油圧（水）、またはその他のタイプである可能性があります。各ソースは、アプリケーションに応じて独自の利点を提供し、電源の選択はアクチュエーターの設計と機能に大きく影響します。
• パワーコンバーター： このコンポーネントは、電源からアクチュエータにエネルギーを伝達し、必要な出力パラメーターと整列するためにエネルギーを調整します。たとえば、油圧比例バルブは水の流れを調節して入力と目的の動き出力間の一貫性を確保し、電気インバーターは電気アクチュエーターの直接電流（DC）を交互の電流（AC）に変換します。
• アクチュエーター： エネルギー変換を実行する物理メカニカルデバイス。デザインは、アクチュエーターのタイプと関数に基づいて異なります。たとえば、ドアハンドルアクチュエーターはプランガーを備えたプラスチックボックスである場合がありますが、油圧アクチュエーターは金属ピストンで構成されています。その有効性は、エネルギーを特定のニーズに合わせた機械的運動にどれだけうまく変換するかにあります。
• 機械的負荷： アクチュエータシステムに作用する物理的ストレスまたは反対の力。この負荷では、アクチュエータがそれを克服するためにより多くの力を生み出す必要があります。日常の類推とは、上り坂を運転する車で、勾配が速度を維持するために対抗する必要がある荷重として機能します。
• コントローラ: アクチュエーターをアクティブにし、方向、力、寿命など、その出力を管理するデバイス。システムが自律的に動作するのを防ぎ、オペレーターが変換プロセスの両端に制限を設定できるようにします。コントローラーは電気、電子、または機械的であり、ボタン、レバー、スイッチ、ダイヤルなどのさまざまな形をとることができます。

アクチュエーターの主なタイプ

アクチュエータのタイプは、エネルギー源、必要な動きの種類と速度、およびその機能によって異なります。アクチュエータのタイプは進化して発展しますが、使用中のいくつかの一般的なアクチュエーターに関する基本を理解することは役立ちます。

電気線形アクチュエータ

電気線形アクチュエーターは、電気エネルギーを使用して、電気信号によってトリガーされた前方と前方に移動するピストンを使用して、直線で運動を生成します。彼らは、引っ張り、押し、排出、または持ち上げの動きを生成します。彼らのモーターは、速度や衝撃を減らすギアボックスを備えた高速回転運動を生成します。

電気回転式アクチュエータ

電気回転式アクチュエーター 電気エネルギーを使用して、連続運動または固定角度に向かって回転する動きを生成します。それらには、電動モーター、多段階ギアボックス、制限スイッチの組み合わせが含まれます。電流が磁場に入ると、生成された力から回転とトルクを作成します。

油圧線形アクチュエーター

油圧線形アクチュエーターは、水圧またはその他の加圧された液体を使用して、まっすぐな動きを生成します。外部のオブジェクトを移動するのに十分な強度のトルクを生成することができます。したがって、産業用途です。油圧アクチュエーターは、一方向に移動するピストンと、逆動きを生成するスプリングで構成されています。また、二重の油圧アクチュエーターもあり、圧力が両端に来て、ピストンを前後に動かしてより均一な動きをします。

空気圧線形アクチュエーター

空気圧線形アクチュエーターは、圧縮空気を使用して、ピストンを前後に移動するか、車道またはチューブを通ってキャリッジを押して引っ張ることにより、動きを作成します。スプリングはピストンを取り戻すために使用されます。あるいは、液体が反対側に使用されることもあります。空気圧線形アクチュエーターは、短い距離で高速とトルクを生成することができ、風や爆発のような反対の圧力に耐性があります。

あなたのニーズに最適なアクチュエーターを決定します

さまざまな分野で使用されるアクチュエーターには多くの種類がありますが、すべてが特定の目的に適しているわけではありません。これは、正しいものを選択するのに役立つ合理化されたガイドです。

重要な考慮事項：

• 動きタイプ： アクチュエーターは、線形または回転のいずれかの動きを提供します。正確な線形運動が必要か、より動的で連続的な回転運動が必要かどうかを判断します。さらに、ムーブメントがどこまで移動する必要があるかを考えてください - 短い、鋭いアクション、またはより長いストロークであろうと。
• エネルギー入力： 電気アクチュエーターは一般的に使用され、用途が広いですが、必ずしも実用的ではない場合があります。高電圧が望ましくない場合、油圧または空気圧アクチュエーターは、電気入力を必要とせずに信頼性の高いパフォーマンスを提供できます。
• 精度のニーズ： 一部のタスクでは、特にピッキングやハンドリングなどの繊細または複雑な作業のために、高精度が必要です。頑丈なタスクの場合、精度はそれほど重要ではない場合があります。必要な精度を理解することは、アクチュエータのオプションを絞り込むのに役立ちます。
• 強制要件： アクチュエーターの負荷容量は、移動する必要があるオブジェクトの重量とサイズに依存します。アプリケーションに適切な力を提供するものを必ず選択してください。
• ストロークの長さと速度： アクチュエータがオブジェクトをどの程度移動する必要があるか（ストロークの長さ）を決定し、どの速度で決定しますか。より高い力を提供するアクチュエーターはより遅くなる可能性があることに留意してください。速度は通常、1秒あたりの距離で測定されます。
• 環境： 産業環境または険しい環境で使用されるアクチュエーターは保護のために評価される必要がありますが、ラボやワークショップで屋内で使用されるアクチュエーターは、保護が少ない場合があります。
• 取り付けオプション： アクチュエーターは、ニーズに応じてさまざまな方法で取り付けることができます。たとえば、デュアルピボットシステムにより旋回が可能になりますが、固定システムはアクチュエータを所定の位置に保ちます。

これらの考慮事項により、オプションを絞り込むことができます。

アクチュエータのパフォーマンスの評価

アクチュエータを選択したら、いくつかの重要なメトリックを使用してパフォーマンスを評価することが重要です。

• トルクと力： トルクとは、線形アクチュエーターが生成できるねじれを指し、回転アクチュエーターで重要です。静的荷重と動的負荷の両方を考慮する必要があります。動きの動きは、動きの動的荷重容量が静止している場合の静的荷重測定容量です。
• ロードフリー速度： 特にアクチュエータが負荷を負っていない場合、速度は重要です。この「アンロードされた」速度を比較して、パフォーマンス要件を満たしていることを確認してください。
• 耐久性： 線形アクチュエータの耐久性は、タイプと設計に依存します。油圧アクチュエーターは、頑丈なアプリケーションにより耐久性がある傾向があります。優れたアクチュエーターには、時間の経過とともに摩耗に抵抗する堅牢なコンポーネントが必要です。
• エネルギー効率： 効率的なアクチュエーターは、より少ないエネルギーを使用してタスクを実行します。これは、持続可能性とコスト管理に重要です。パフォーマンスを維持しながらエネルギー消費を最小限に抑える設計を選択します。

アクチュエータを接続します

アクチュエーターの種類とそれらが関連する機能は広いです。そのため、アクチュエーターの接続に関しては、青写真や普遍的な取扱説明書が発生する可能性は低いです。

ただし、一般的なアクチュエーター、 電気線形アクチュエーター、接続が比較的簡単で、さまざまな家庭機能に役立ちます。以下は、1つをデバイスに接続するか、ロッカースイッチのような制御メカニズムを概念しています。

デバイスへの接続

一部の電動線形アクチュエーターには、デバイスに簡単に接続できる4つのピンがあります。この例では、このプロセスは、線形アクチュエーターを接続して立ち去るのと同じくらい簡単です。

アクチュエータに4つのピンが含まれていない場合は、6フィートと2フィートの長さで利用できる4ピンコネクタを購入できます。

うまくいけば露出しているワイヤを見つけることにより、コネクタをアクチュエータに接続します。接続する前に、ワイヤーをコネクタにひねる必要があります。電気テープを使用して、露出したワイヤを覆います。ワイヤーが見つからない場合、または十分でない場合は、コネクタへの接続をよりよく与えるためにゴムを切り取ることができます。

アクチュエーターは、コネクタに異なる色のワイヤを持っている場合があります。アクチュエータに赤と黒のワイヤーがあり、コネクタに茶色と青がある場合、たとえば、赤から茶色、黒に接続します。赤色の組み合わせがある場合は、赤と青に赤に接続します。アクチュエータワイヤが赤と黄色の場合は、赤を茶色のワイヤーに、黄色に青に接続します。

ロッカースイッチへの接続

ロッカースイッチは、モーメントロッカースイッチ（ボタンが押されたときに移動するもの）を介して線形電気アクチュエータを制御する最も簡単な方法、または「拡張」の動き、「撤回」動きを切り替えることができる非瞬間的なスイッチのいずれかです。 、または「オフ」。

ロッカースイッチを接続するには、スイッチと線形アクチュエータに加えて、12VDCバッテリーまたは110VAC/220VACから12VDC電源アダプターを必要とします。

負の電力をロッカースイッチの3番目の端子に接続し、2番目のワイヤを使用して端子3と4を接続します。電源の正の電力はスイッチの端子6に接続し、2番目のワイヤは端子6を端子1に接続します。ターミナル2および5からアクチュエータまでのワイヤがあります。これにより、作業コントローラーが得られるはずです。

これは、多様な用途を持つ電気線形アクチュエーターを接続するシンプルでありながら一般的な例です。アクチュエータをロッカーのスイッチと電源に接続するのに役立つ場合は、 配線図ジェネレーター あなたのために。

アクチュエータの取り付け

アクチュエータをデバイスまたはコントローラーに接続したら、使用できるようにマウントする必要があります。これには、前述のように、デュアルピボットと固定マウントの2つの方法があります。

デュアルピボットマウント

ピボットにできるプラットフォームで線形アクチュエーターを固定するには、アクチュエータの各端にある各ブラケットに固定された取り付けピンまたはクレビスを使用することが含まれます。クロスピンがブラケットとアクチュエーターをスライドして2つを接続し、これらを呼び出します 取り付けブラケット。線形アクチュエーターは各ピンの周りにピボットできます。つまり、アクチュエータは動いているオブジェクトに沿ってシフトし、もう少し動的な機能を可能にします。このタイプの取り付け方法の非常に一般的なアプリケーションがドアに見られ、それらが開いて閉じてスイングできるようにします。

固定マウント

固定マウントには、アクチュエーターをシャフト取り付けブラケットに固定し、アクチュエーターが設定された位置からプッシュまたはプルモーションを作成できるようにします。たとえば、これがボタンの取り付け方法です。

両方のマウント方法では、マウント装置がアクチュエーターの負荷を処理したり、アクチュエータを損傷したり、キルターを外しさせたりする可能性があるため、アクチュエータの負荷を処理できることを確認することも重要です。

また、アクチュエータを操作している環境と、ほこりや水の傾向を考慮することも重要です。他の機械装置と同様に、アクチュエータ、マウント、および補助コンポーネントがメンテナンスが必要です。アクチュエーターの世話をして、その能力とメカニズムを理解するのに時間がかかると、長い間役立つ可能性があります。