直線運動機械の設計者は、油圧シリンダーよりもクリーンで制御が容易でメンテナンスの手間が少ないことから、電気機械式アクチュエータを指定するケースが増えています。しかし、電気機械式ソリューションを使用することで得られる多くの本質的な安全上の利点は、しばしば見落とされがちです。これらの利点は、作動油が不要になり、完全電動式の荷役ソリューションを実現できることから生まれます。

油圧シリンダーを用いたモーションコントロールの安全上のリスク

設計エンジニアは、高強度かつ高サイクル動作が可能な油圧シリンダーを指定しますが、これを実現するには、ホース、コネクタ、フィルター、スイッチ、バルブ、ポンプなどからなる複雑な外部システムが必要です。小型の油圧システム（2,000～5,000psi）でも少なくとも8つの可動部品があり、中には10,000psiまで加圧でき、180°Fまで加熱できるものもあります。

これらの要因は、作動油本来の特性と相まって、以下のような問題を引き起こす可能性があります。

• 身体的外傷高温高圧システムは、日常的な運転時でも潜在的なリスクを伴いますが、摩耗や部品の故障が進むにつれて、危険性は増大します。油圧配管に近づくと、油圧配管による火傷、打撲、切り傷、擦過傷などの怪我を負う可能性があります。
• 暴露リスク。米国毒性物質疾病登録局の報告によると、一部の油圧作動油は皮膚や目を刺激する可能性があり、特定の種類の作動油を摂取すると、肺炎、腸出血、または死に至る可能性がある。
• 高濃度の作動油を含む空気を吸入した場合の影響は不明ですが、一部の国では作動油の曝露限度値を設定しています。米国国立労働安全衛生研究所（NIOSH）は、350 mg/m³の曝露限度値を推奨しています。³1日10時間、週40時間労働の場合の石油留出物の生産量。
• 汚染。作動油は人体に有害である可能性があるだけでなく、環境にも悪影響を及ぼす可能性がある。 例えば、米国環境保護庁（EPA）は、特別な取り扱いが必要な油脂のリストに作動油を含めている。
• 滑って転倒する危険があります。漏れた液体の水たまりで滑って転倒したり、手や靴に油が付着した状態で機械に登ろうとして転倒したりして負傷した作業員の事例が多数報告されている。
• 掃除屋内での液体のこぼれは、地域の規制の対象となる場合や、吸収剤やその他の清掃サービスへの追加投資が必要となる場合もあります。
• 可燃性。石油系作動油は、ジェット燃料、灯油、ディーゼル燃料などの石油中間留分燃料よりも引火性が低い。しかし、高圧漏れによって作動油がエアロゾル状になると、噴霧された場合に火災の危険性がある。

作動油は時間の経過とともに劣化し、効果が低下するため、定期的に交換する必要があります。そのため、新しいオイルとフィルターの在庫を維持するための追加コストが発生します。通常、フィルターとオイルの状態を確認し、作動油の交換時期を判断するために、メンテナンス部門の追加のリソースが必要となります。これらの取り組みのいずれかに怠慢があると、作動油の使用に伴うリスクが高まります。

安全な選択

上記のような欠点があるにもかかわらず、油圧設計は、高負荷・高サイクル作動において最良の代替手段であったため、広く採用されてきました。油圧アプリケーションは、従来、より少ない初期投資でより大きな力と負荷を処理できることで知られていました。電気機械式アクチュエータは、より大きな負荷への対応能力、アクチュエータの同期、そして油圧流体や複雑な配管を必要としないシンプルな実装といった点で進化を遂げ、油圧システムと同等またはそれ以上の性能を発揮するようになりました。

電動アクチュエータと油圧シリンダの動作を比較してみましょう。電気機械式アクチュエータは、すべての動作機能をアクチュエータハウジング自体に内蔵しており、電子制御ユニット（ECU）とは数本の配線で接続されています。この機能を実現しているのは、位置を報告したり、性能を向上させる診断フィードバックを提供したり、複数のアクチュエータの同期などの複雑な機能を処理したりするようにプログラムできる内蔵マイクロプロセッサです。電気機械式アクチュエータは、流体の使用に直接関連する危険を排除するだけでなく、次のようなプラントの安全性上の利点も提供します。

• 電気機械式アクチュエータは、オペレーターが速度を上げたり下げたり、一定の動作プロファイルに従ったり、位置を保持したりすることを可能にすることで、負荷に対する最大限の制御を実現します。
• コンパクトな筐体は密閉しやすく、汚染のリスクを排除できる。
• 可動部品が少ないということは、摩耗が少なくなり、故障のリスクも低くなるということだ。
• パフォーマンス監視の実装と運用は、そのほとんどが外部システムではなくソフトウェアによって実現されるため、はるかに容易です。
• 電子アクチュエータは指令を受け取り、その見返りとして、負荷や温度などの安全関連データを提供することができる。
• 事故発生時には、操業を容易に停止できる。
• 電子システムは必要に応じて手動で操作を上書きできます。
• 動作音は無音であるため、常にその音にさらされる人々の聴覚障害の危険性を排除できる。

政府規制当局や一般市民の間で職場の安全に対する関心が高まるにつれ、環境に配慮したモーションコントロールソリューションを設計する上で、安全性は重要な考慮事項となっています。電気機械式アクチュエータは、油圧シリンダー式システムの安全性の欠点のいくつかを解消します。操作とメンテナンスの容易さも相まって、将来のアクチュエータニーズに最適な選択肢となります。