リニアアクチュエーター: よりスマートに、より強力に

Nov 18, 2023

マイルズ・ブディミール著 | 2018年6月21日

電気機械式アクチュエータは、さらなる統合とさらなる出力によって進化を続けており、一部の流体動力の主流に挑戦しています。

設計者が利用できるオプションと、そのようなシステムを設計するための強力な新しいツールを考慮すると、リニア モーション システムの構築がかつてないほど簡単になりました。 これには、より統合されたコンポーネントといわゆるスマート アクチュエーターの利用可能性が大きく関係しています。

より多くのコンポーネントを単一のユニットに統合するという継続的な傾向に伴い、アクチュエータの力の能力は向上しており、今ではよく知られた話となっている油圧などの流体力技術の台頭が進んでいます。 油圧アクチュエータは、高い力容量に関しては依然として最高の状態にありますが、主に制御性の分野で電気機械アクチュエータが追いつきつつあります。

実際には、さまざまなアプリケーションのニーズや設計上の課題を満たすためのリニア アクチュエータのオプションが幅広く用意されています。 最近の最良の例をいくつか紹介します。

プログラマブルサーボアクチュエータ現在では一体型アクチュエーターがより一般的になっています。 たとえば、SMAC 社のコントローラ内蔵の新しい直径 35 mm 電動シリンダを考えてみましょう。同社の CBL35C は力、位置、速度を制御でき、取り付けが簡単です。

耐久性に優れたアクチュエータは、1億サイクルを超える長寿命を誇ります。 必要なストローク長に応じて直径 35 mm、長さ 135 ～ 217 mm、ピーク力 61 N、エンコーダ分解能 5 um を備えており、スペースは限られているが正確な制御が必要な用途に適しています。

CBL35C シリーズのようなこれらのアクチュエータの多くは、機械の改造を必要とせずに、既存の空気圧シリンダの直接交換や改造を可能にします。 さらに、GUI を使用すると、ユーザーは製品プロファイルを簡単に変更し、その場でパラメータを設定できるため、工場の稼働時間が向上します。

電動シリンダーのもう 1 つの革新は AMK Automation によってもたらされます。 同社の新しい SPINDASYN SEZ 電動シリンダは、すぐに設置できるリニアドライブ モータ システムで、ローターがスクリューに直接押し付けられます。

AMK オートメーションの新しい SPINDASYN SEZ 電動シリンダーは、すぐに設置できるリニア ドライブ モーター システムで、ローターがスクリューに直接押し付けられます。 また、複数の移動プロファイルを設定できる機能も備えており、特にパッケージング用途に便利です。

高く一定の力、高精度と位置精度、高いエネルギー効率を特徴とするSEZの閉ループ位置決めと力制御は、空気圧または油圧シリンダー、ラックおよびベルトドライブ、リニアモーターなどの他のリニアテクノロジーの適切な代替品となります。 。 SEZ は、ネジと強度の長さ、モーターの種類と加速度についていくつかのオプションを利用できるため、摩耗部品を追加することなく高い剛性を実現します。

SEZ は複数の移動プロファイルを設定できるため、筒状袋包装、ブリスター包装、カートン成形、ピック アンド プレース、ラベル貼り、ラッピング、その他の包装作業などの機械自動化プロセスやアプリケーションに簡単に統合できます。

高力油圧機器の競合他社前述したように、電気機械式アクチュエータは引き続き高い力容量を提供するため、油圧式アクチュエータの魅力的な代替品となっています。

たとえば、Tolomatic の高力電気ロッド型アクチュエータを考えてみましょう。現在、ストローク長は 1.5 m (60 インチ) に達しています。これらのアクチュエータは、油圧または空気圧シリンダを使用したモーション コントロール アプリケーションを電気直線運動に変換するための柔軟性を高めています。 要求の厳しいアプリケーションで高いデューティサイクル性能を発揮できるように設計された RSX、RSA、ERD 電動ロッドスタイル製品ファミリーは、遊星ローラーネジを使用しており、ボールネジ技術を使用した電動アクチュエータと比較して、コンパクトなパッケージでより長い耐用年数を実現します。

Tolomatic の RSX 高力電動アクチュエータはタイロッド設計を採用しており、最大 133.5 kN (30,000 lbf) の力を提供し、油圧交換用途に最適です。 遊星ローラーねじは、ボールねじを使用した電動アクチュエータと比較して、コンパクトなパッケージで長寿命を実現します。

具体的には、最高力アクチュエータであるRSXのストローク長を1.5m（600mmから）に拡大しました。 RSA と ERD はそれぞれ 450 mm から 1.5 m と 1.2 m に拡張されます。

RSX はタイロッド設計を採用しており、最大 133.5 kN (30,000 lbf) の力を提供し、油圧交換用途に適しています。 RSA HT は 4 つのサイズがあり、最大 58 kN (13,039 lbf) の力に対応でき、流体動力の代替品として最も柔軟な製品ラインです。 ERD ステンレス鋼の衛生的な電動アクチュエータは、食品および飲料市場での用途向けに IP60k 定格を取得しており、最大 35 kN (7868 lbf) の力で使用できます。 Tolomatic の IMA サーボ リニア アクチュエータおよび ServoWeld スポット溶接サーボ アクチュエータ プラットフォームは、さまざまな推力定格とストローク長のローラー スクリュー構成でも利用できます。

同社のローラー スクリュー アクチュエータ ファミリは、簡単な再潤滑や IP65 から IP69k までの IP (浸入保護定格) など、流体動力シリンダの変換を支援し、寿命を最大化する独自の機能を備えています。

高い力容量を備えたローラーねじ技術のもう 1 つの例は、Curtiss-Wright のセンサーおよび制御部門から提供されています。 同社の新しい Exlar GTX080 次世代一体型モーター/アクチュエーターは、多くの設計の強化を特徴としています。 同社の特許取得済みの逆ローラー スクリュー技術を組み込んだ GTX080 は、高い電力密度とコンパクトなフォーム ファクターにより、一部のアプリケーションで油圧シリンダーの適切な代替品となります。

GTX シリーズ アクチュエータは、油圧関連のメンテナンスを最小限に抑えながら、サーボ システムのパワー、精度、プログラマビリティを提供します。 最大 5,680 N (1,277 lbf) の連続力定格、最大 4,200 rpm の速度、100 mm (4 インチ) ～ 450 mm (18 インチ) のストローク長を備えたアクチュエータは、工場の幅広い範囲に適用できます。自動化アプリケーション。

Curtiss-Wright の Exlar GTX080 統合モーター/アクチュエーターは、最大 5,680 N (1,277 lbf) までの連続力定格を備えており、一部の用途での油圧アクチュエーターの置き換えに適しています。

高容量遊星ローラーねじは、同等サイズのボールねじと比べて最大 15 倍の寿命と大幅に高い耐衝撃荷重を提供します。 IP65S 環境保護機能も備えています。 他のシステムとの統合に関しては、ほとんどの最先端のモーション コントロール アーキテクチャにシームレスに統合されます。 これに役立つのは、取り外し可能なフロント シール ブッシュで、メンテナンスとナット アセンブリの再グリスアップを簡素化し、アクチュエータの寿命を最大限に高めます。 また、ボルトオン取り付けハードウェアを備えたモジュラー設計により、一般的に入手可能なツールを使用して現場で取り付けスタイルの再構成や交換が可能です。

他のメーカーも、自社のアクチュエータ製品ラインに力の容量を追加しています。 好例: トムソン インダストリーズは、Electrak HD 電気機械リニア アクチュエータ シリーズの能力を最大 16 kN (3,600 ポンド) の負荷まで拡張しました。これは、油圧アクチュエータに匹敵する重荷重処理能力を提供しますが、より優れた制御性、より小さな設置面積、より低い設置面積を実現します。メンテナンス。

スマート電気機械アクチュエータは、すべての操作および制御機能をオンボード電子機器で実行し、アクチュエータの設置面積と設置およびメンテナンスのコストを削減します。 Electrak HD アクチュエータは電源および PLC またはその他の制御ソースに接続し、建設および農業、マテリアル ハンドリング、工場オートメーションなどの高負荷アプリケーションに車載エレクトロニクスの利点をもたらします。

力とストロークの長さは 10 kN (2,250 ポンド) から 16 kN に拡張され、ストローク長は最大 500 mm (20 インチ) に拡張されました。同社は、最大 500 mm のストローク長の中で 25 % の最小デューティ サイクルが最高であると主張しています。業界では、最小の消費電流で最大の動作継続性を保証します。 これらのストローク長での 16 kN の荷重に対して、トムソンは少なくとも 5 mm/秒 (0.197 インチ/秒) までの速度オプションも提供しています。

高度なオンボード Electrak モジュラー制御システム (EMCS) とそのオプション機能によって提供される拡張機能により、Electrak HD 製品ラインは、よりシンプルな制御および通信方法を提供し、運用コストを削減し、必要なスペースを減らし、セットアップと設置を簡素化します。 オプションのすぐに使える J1939 CAN バス通信により、制御とモニタリングが可能になるほか、オプションの低レベルスイッチング、ストローク終了表示出力、アナログまたはデジタルフィードバックの選択、および顧客制御インターフェースにより、さらなる多用途性が提供されます。

高負荷動作における耐久性に貢献するのは、静的 IP69K、静的 IP67、動的 IP66 の耐環境性評価です。 高負荷でもアクチュエータは -40 ～ +85°C (-40 ～ +185°F) の温度範囲で動作し、塩水噴霧に 500 時間耐えることができ、CE、RoHS、REACH (EU) に準拠しています。

SMAC株式会社 www.smac-mca.com

カーチス・ライト www.curtisswright.com

トムソン インダストリーズ www.thomsonlinear.com

AMK オートメーション us.amk.systems

トロマティック www.tolomatic.com