Actuators - What is an Actuator?

電気線形アクチュエーターを購入するとき、考慮しなければならないことがいくつかあります。まず、線形アクチュエーターには4つの主要な特性があり、それぞれがあらゆるアプリケーションに対して重要なレベルが異なります。  これらは、ストローク - 力 - 速度 - IP評価です。  通常、最初にストロークに基づいて理想的なアクチュエーターを選択し、次に力を発揮し、次に速度を上げます。スピードと強制的なトレードオフを覚えておいてください。したがって、これはあなたが高い力を持つことができることを意味しますが、速度はおそらく低くなります。高速が必要な場合、力は低くなります。 

理想的な電気線形アクチュエータを選択するときは、次のようないくつかの要因を考慮する必要があります。

1. 負荷容量：アクチュエータは、移動する負荷をサポートできる必要があります。負荷の重みと、アクチュエータの動き能力に影響を与える可能性のあるその他の要因を考慮してください。
2. スピード：アクチュエータの速度は、アプリケーションに必要な速度と一致する必要があります。これは特定のユースケースに依存し、速度と力や精度などの他の要因との間のトレードオフが含まれる場合があります。
3. ストロークの長さ：アクチュエータは、アプリケーションに適したストローク長を持つ必要があります。アクチュエータが移動する必要がある距離と、ストロークの長さを制限する可能性のある物理的な制約を考えてください。
4. 力：アクチュエーターは、荷重を動かし、システム内の摩擦または抵抗を克服するのに十分な力を生成できるはずです。これには、負荷と目的の加速または減速に基づいて必要な力を計算することが含まれます。
5. 精度：アクチュエータは、アプリケーションの要件を満たすのに十分なほど正確である必要があります。これには、精度、再現性、バックラッシュなどの要因を考慮する場合があります。
6. 環境要因：アクチュエータは、温度、湿度、ほこりや他の汚染物質への暴露などの要因を考慮して、意図した環境で動作できる必要があります。
7. 電源：アクチュエータは、アプリケーションの利用可能な電源および電圧要件と互換性がある必要があります。
8. ノイズ：アクチュエータは、アプリケーションに受け入れられるノイズレベルで動作する必要があります。
9. 制御オプション：手動コントロール、プログラム可能なコントローラー、センサーなどの利用可能な制御オプションを検討し、アプリケーションのニーズを最適に満たすものを選択します。

これらの要因を慎重に検討することにより、アプリケーションの特定の要件を満たす電気線形アクチュエーターを選択し、最適なパフォーマンスと信頼性を確保することができます。

アクチュエータのストロークは、拡張機能とも呼ばれます。これは、ロッドが移動して内外に伸びる距離です。通常、これらはインチで測定され、1インチ（インチ）ストロークから約40インチのストロークの範囲です。プッシュとプルの力を提供するアクチュエータ内の鉛路の機械的制限のために、40インチから50 "以上のストロークを持つアクチュエーターを持つことは普通ではありません。

アクチュエータの速度は、その内部のギア比に直接関係しています。ハイギア比は、アクチュエータの内外に伸びるロッドの速度を低下させますが、力を劇的に増加させます。アクチュエーターは、数ポンドという低い力から数千ポンドまでの範囲です。より速度と力を得る別の方法は、モーターを大きくすることです。したがって、大口径のDCモーターがある場合、より速くスピンしてより多くの力を与えることができます。そのため、サイズもスピードとフォースでトレードオフすることも注目に値します。

ステップ2と同じように、このステップでは、強力なアクチュエータが必要な場合は、どの速度と一緒に暮らすことができるかを考えなければなりません。より高い力は速度が遅くなり、その逆を意味します。理想的なアクチュエータを選択するための力の要件を考慮する場合、次のようないくつかの要因を考慮する必要があります。

1. 負荷重量：アクチュエータが移動する負荷の重量は、必要な力を決定する重要な要因です。アクチュエーターは、システム内の摩擦や抵抗だけでなく、負荷の重量を克服するのに十分な力を生成できるはずです。
2. 加速と減速：必要な力は、アプリケーションに必要な加速度と減速速度にも依存します。負荷を迅速に移動する必要がある場合、望ましい加速度を達成するためにより高い力が必要になる場合があります。
3. 距離と速度：力の要件は、アクチュエーターが移動する必要がある距離と移動する必要がある速度によっても影響を受けます。より長いストロークの長さまたはより速い速度は、より多くの力を必要とします。
4. 慣性：負荷の慣性とアクチュエーター自体も力の要件に影響を与える可能性があります。負荷の慣性が高い場合、動くにはより高い力が必要になる場合がありますが、動きが動くと動きを維持するのに十分な力が十分である可能性があります。
5. 摩擦と抵抗：システムの摩擦と抵抗は、荷重を動かすことに加えてこれらの要因を克服するのに十分な力を生成する必要があるため、システムの摩擦と抵抗が力の要件を増加させる可能性があります。
6. 安全因子：力の要件を決定する際には、安全因子を考慮することも重要です。損傷や怪我のリスクなしに、負荷が安全かつ安全に移動することを保証するために、より高い力が必要になる場合があります。

これらの要因を考慮に入れることにより、特定のアプリケーションに適切な力機能を備えたアクチュエーターを選択し、最適なパフォーマンスと信頼性を確保することができます。

IP評価は、アクチュエータが持っている気象保護のレベルです。より高いIP評価は、アクチュエータが雨や気温などのより厳しい環境に耐えることができることを意味します。 66の高いIP評価は、気象アプリケーションアクチュエーターの非常に優れた外部タイプのタイプと見なされます。ただし、屋内での使用には、42のIP評価が適切です。理想的なアクチュエーターを選択するためのIP（Ingress保護）要件を検討する場合、::を含むいくつかの要因を考慮する必要があります

1. 環境：アクチュエータが使用される環境は、必要なIP評価を決定する重要な要因です。温度、湿度、ほこり、水への曝露などの要因を考慮してください。
2. 場所：システム内のアクチュエーターの場所も、IP要件に影響を与える可能性があります。アクチュエータが水源に近いなどのリスクの高いエリアにある場合、または高レベルのほこりのあるエリアにある場合、より高いIP定格が必要になる場合があります。
3. 規制要件：規制要件は、アプリケーションに必要な最小IP評価を決定する場合があります。コンプライアンスを確保するには、関連する規制または基準を確認してください。
4. 予想される寿命：アクチュエータの予想される寿命は、必要なIP評価を決定する要因にもなります。アクチュエータが長期間使用されると予想される場合、耐久性と寿命を確保するために、より高いIP評価が必要になる場合があります。
5. メンテナンス要件：アクチュエータのメンテナンス要件と、IP定格がメンテナンス手順にどのように影響するかを検討します。たとえば、より高いIP評価により、アクチュエータ内のコンポーネントにアクセスしてサービスを提供することがより困難になる可能性があります。

これらの要因を考慮することにより、特定のアプリケーションに適切なIP定格を備えたアクチュエーターを選択し、アクチュエーターが意図した環境で確実に安全に動作するようにすることができます。

だから今、あなたはアクチュエータを持っていますが、どのようにマウントしますか？すべてのアクチュエーターには、それぞれのクレビスと呼ばれるものが付属しています。ここで、アクチュエータをあるタイプのブラケットに接続します。アクチュエーターの場合、各アクチュエータには、両端に収まる特定のサイズのブラケットがあります。一部のアクチュエーターには、アクチュエーターの本体に合う特別な括弧がありますが、これらは動き中のアクチュエーターに制限的な動きの影響を与える可能性があります。 

理想的なアクチュエーターを選択する際に考える必要がある他の要因があります。たとえば、電圧が重要な場合があります。通常、アクチュエーターは標準として12または24VDCがあります。フィードバックコントロールはどうですか？アクチュエーターの位置制御が必要な場合は、ホールセンサー、光学センサー、またはアクチュエーターに組み込まれたポテンショメータなど、ある程度のフィードバックを持つアクチュエーターが必要になる場合があります。これらのデバイスはすべて、フィードバック信号を提供しているため、コントローラーはいつでもその位置を把握できます。これは、単純なエンドツーエンド制御以上のアプリケーションに必要です。このフィードバックアクチュエーターのトピックだけに専念する別のブログ投稿を作成しました ここ.

アクチュエータを接続するには多くの方法があり、これはあなたが持っているか、または必要な制御の種類に依存します。シンプルなロッカースイッチ制御は、1つを接続するための最も簡単な方法ですが、別の形式のコントロールとしてリモートコントロールを必要とする場合もあります。位置制御には、より詳細な接続が必要になる場合があります。通常、ほとんどの電気アクチュエーターは、電源またはスイッチに接続するための2ワイヤ構成を提供します。 +/-電圧はアクチュエータから続くワイヤであり、それらのワイヤーを電源に逆転させることが、アクチュエーターの方向を変えるものです。このプロセスは、「極性の逆転」と呼ばれます。ロッカースイッチは、スイッチ内であなたのためにそれを行います。

最も一般的なタイプのアクチュエータは、2ワイヤシステムです。これらのワイヤーを電源（通常は12VDC）に直接接続するだけでアクチュエータが動き、ワイヤーを逆にすると、アクチュエータが反対方向に動きます。ロッカースイッチがこれを行うものですので、アクチュエータから2つのワイヤーをスイッチに接続し、電源から2つのワイヤーをスイッチに接続すると、完了します。私たちのスイッチにはすべて、各製品ページに配線図があり、これをシンプルにします

他のタイプ

空気圧

これらのタイプのアクチュエーターは、高圧によって作成されたシリンダーで加圧ガスまたは空気を使用します ポンプ ピストンを移動して線形運動を作成します。油圧アクチュエーターのように、空気圧の線形アクチュエータの設計は長い間存在しています。空気コンプレッサーを使用して、タンク内の空気または不活性ガスを加圧し、高圧空気を使用してアクチュエーターのピストンをスライドし、外に出します。アクチュエーターのピストンが移動の終わりに達すると、バルブスイッチを移動してアクチュエーターのもう一方の端にバルブを開き、そこで再び高圧空気を再び高圧空気を押してから、ピストンを反対方向に押し込みます。 

空気圧を使用する利点は次のとおりです。

1. 高速が可能であり、システムの圧力バルブと体積容量によって制御されます。
2. かなり高い力を達成できます。
3. タンクを加圧するポンプとは別に、ほとんど音が放出されます。
4. 非常に長いストロークが可能です。
5. 非常に高いサイクルの信頼性と耐久性。
6. アクチュエーターは、建設が非常に簡単であるため、非常に小さくコンパクトになる可能性があります。 

空気圧の欠点は次のとおりです。

1. タンクや高圧ポンプなど、追加の機器が必要です。
2. システムが故障した場合、システム全体を漏れさせません。
3. 空気は圧縮性ガスです。つまり、空気圧アクチュエータが高い力を動かしている場合、ガス/空気がアクチュエータ内でピストンを移動する前に最初に自然に圧縮されるため、常に遅れがあります。これは、システムに遅れがあることを意味します。油圧アクチュエーターにはこの問題はありません。
4. 非常に低い位置制御が達成可能です。メカニカルアクチュエータと比較してコントロールの欠如を示すためにLEGOを使用する以下のビデオをご覧ください。DTI（ダイヤルテストインジケーター）を使用して違いを示します

どこで使用されていますか？

それらは、高速モーションが必要な場合、毎秒30インチ以上で使用されます。インストールすると、多くのインストール時間が必要なため、ある場所から別の場所に移動するのは困難です。これらのアクチュエーターは、メンテナンスなしで数百万サイクルを実行するのに理想的であり、非常に迅速に移動できるため、製造工場の組立ラインにあります。 

油圧

油圧アクチュエーターは、高圧空気またはガスを使用する代わりに、油圧液と呼ばれる非圧縮性液体を使用する場合を除き、空気圧アクチュエーターとまったく同じように動作します。流体は非圧縮性であるため、空気圧症よりも大きな利点があります。これらのシステムは計り知れない力が可能です。これが、掘り、ダンプトラック、フォークリフトトラック、トラクターなどの大量の建設機器でのみ使用されるのを見る理由です。

彼らはどのように働きますか？

油圧アクチュエーターは、高圧液を使用して、バルブスイッチを介してスイッチングが行われる場所でピストンを前後に押します。 tHESEシステムには、高圧ポンプ、高圧バルブと配管、および油圧液を保持するためのタンクが必要です。 とても 大量の力、油圧は行くべき道になる可能性があります。

油圧アクチュエーターを使用する利点は次のとおりです。

1. 中程度の速度が可能であり、ポンプ速度によって制御されます。
2. 非常に高い力を達成できます。 
3. 非常に長いストロークが可能です。
4. 非常に高いサイクルの信頼性と耐久性。
5. アクチュエーターは、建設が非常に単純なため、非常に小さく、サイズがコンパクトになる場合があります。 

欠点は次のとおりです。

1. コントロール。油圧アクチュエーターには、精密な制御がほとんどありません。
2. システムが機能するには油圧液が必要であり、流体は非常に毒性があります。 システムが障害が発生した場合、漏れる可能性があります。
3. 油圧ポンプが動作している場合、それは非常にうるさいことがあり、必要な力が高いほど、ノイズが大きくなります。
4. 油圧液は予測可能な粘度に依存するため、パイプやバルブなどをスムーズに流れることはありません。これには、パイプや継手を通して高圧で流体を押すために追加のエネルギーが必要です。その結果、特にさまざまな気候では、油圧システムは運用と使用が非常に非効率的です。
5. 価格。これらのシステムは、購入とインストールに費用がかかります。 

ロータリー

別のタイプのアクチュエーターは回転アクチュエータです。これは、アプリケーションのニーズに応じて、限られた回転ムーブメントまたは連続回転ムーブメントを備えた電力供給を主に利用することで主に機能します。ロータリーアクチュエーターの主な利点の1つは、より低い速度で実行されますが、より高いトルク値を生成し、ロボット工学やその他の産業自動化アプリケーションでの使用に最適であり、一貫した動作サイクルに高トルクシステムを要求する消費者グレードのエレクトロニクスを使用することです。ロータリーモーターは、ドライブシャフトの回転をスピードアップするためにギアダウンをギアリングしながら、このトルクを生成し、中断することなく滑らかな円形の動きを作成します。操作中の最適なパフォーマンスの一貫性のために、アクチュエーターはセンサーを使用して、通常はホールセンサーまたはエンコーダーの形で位置測定を検出し、読みやすくするために脳に信号を送り返します。さらに、スペースの懸念のために、これらの効率的なアクチュエーターには、驚くべき機能ユーザーに優しい小型サイズの機能が備わっています。したがって、限られたスペースエリアでも使用できるようにします。

原則：

これらのタイプのアクチュエーターによって生成される動きは、電気モーターで見られるように、連続回転のいずれかであるか、動きが固定角回転である可能性があります。空気圧または油圧で制御される回転アクチュエーターでは、固定角の回転タイプになる可能性が高くなります。これは、メインシャフトを回転させるラックまたはピストンがこれまでに移動できるため、回転動きが利用可能な線形ストロークによって制限されるためです。 。より多くの回転が必要な場合は、ピストンをさらにスライドさせる必要があり、動きを変換するために異なるギア比を使用します。 

ロータリーサーボ

ロータリーアクチュエーターの別のカテゴリ、つまりサーボモーターとステッパーモーターが存在します。これらのアクチュエーターは、電気を介して制御されます。これにより、連続回転運動を提供しながら、同時に回転制御の観点から注目に値する精度を提供します。

これらのタイプのアクチュエーターは、回転動きとトルクが回転モーターによって生成されるロボット工学と家電で一般的に使用されています。ギアシステムによって速度が低下し、トルクが増加し、回転動作を作成します。正確な制御を得るために、アクチュエータには位置を測定するセンサーがあります。これは通常、ホールセンサーまたはエンコーダーの形で、信号を「脳」に戻して位置に変換します。サーボモーターの優れた特徴は、非常に小さく、非常にタイトな場所で使用できることです。 

まとめ

アクチュエーターには、ロータリーから線形、油圧、空気圧、ソレノイド、電気機械式まで、さまざまなタイプがあります。各タイプには理想的なアプリケーションがあります。油圧駆動型の大規模な工業ロータリーアクチュエーターは、巨大なオイルパイプバルブを開くのに最適です。 マイクロアクチュエーター ロボット工学と小規模なアプリケーションに非常に正確さと精度で、小さな12Vの電源を搭載できます。アクチュエーターの詳細については、アクチュエーターの世界でもう少し深くなるホワイトペーパーを書きました。その記事を読んでください ここ. 

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