リニアモーションマシンの設計者は、油圧シリンダよりもクリーンで制御が容易で、メンテナンスの必要性が少ないため、電気機械アクチュエータを指定することが増えています。ただし、電気機械ソリューションの使用に伴う多くの本質安全上の利点は見落とされがちです。これらは、作動油の必要性を排除し、全電気負荷処理ソリューションを導入することで生まれました。

油圧シリンダベースのモーションコントロールの安全性リスク

設計エンジニアは、高強度、高サイクル動作向けの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、ポンプからなる複雑な外部システムが必要です。小規模な油圧システム (2,000 ～ 5,000 psi) であっても、少なくとも 8 つの個別の可動部品を備えている場合がありますが、最大 10,000 psi まで加圧され、180°F まで加熱されるものもあります。

これらの要因が作動油の固有の特性と組み合わされると、次のような問題が発生する可能性があります。

• 身体的外傷。高温、高圧のシステムは日常的な運用でも潜在的なリスクを伴いますが、これらの摩耗やコンポーネントが故障すると、危険のリスクが高まります。油圧ラインに近づくと、油圧ラインによる火傷、打撲傷、切り傷、擦り傷が発生する可能性があります。
• 暴露のリスク。米国有毒物質疾病登録庁は、一部の種類の油圧作動油は皮膚や目を刺激する可能性があり、特定の種類を摂取すると肺炎、腸出血、または死亡を引き起こす可能性があると報告しています。
• 高レベルの作動油を含む空気を吸うことによる影響は不明ですが、一部の国では作動油への曝露制限を設けています。国立労働安全衛生研究所 (NIOSH) は、350 mg/m の暴露限度を推奨しています。³1 日 10 時間労働、週 40 時間労働に対する石油留分の量。
• 汚染。油圧作動油は人体に有毒である可能性があるだけでなく、環境にも有害である可能性があります。 たとえば、米国環境保護庁 (EPA) は、特別な取り扱いが必要なオイルのリストに作動油を含めています。
• 滑って転倒する危険があります。漏洩した液体の水たまりで滑ってケガをしたり、手や靴に油がついたまま機械に登る際に転倒して作業員が負傷した事例が多数報告されています。
• 掃除。屋内での流出は地域の規制の対象となる場合や、吸収剤やその他の浄化サービスへの追加投資が必要になる場合もあります。
• 可燃性。石油ベースの油圧作動油は、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くなります。ただし、高圧漏れにより流体がエアロゾル状態に変化した場合に発生する可能性があるため、これらを噴霧すると火災の危険が生じる可能性があります。

作動油は時間の経過とともに劣化して有効性を失うため、定期的に交換する必要があり、その結果、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、フィルタとオイルの完全性のチェックを調整して流体をいつ交換するかを決定するには、追加のメンテナンス部門のリソースが必要です。これらの取り組みのいずれかが緩いと、作動油を使用するリスクが高まります。

安全な選択

上記のような欠点にもかかわらず、油圧設計が採用されてきたのは、油圧設計が高負荷の高サイクル作動に最適な代替手段だったからです。油圧アプリケーションは、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が伝統的に知られています。電気機械アクチュエータは、より重い負荷、アクチュエータの同期、および簡単な実装を処理する機能が進歩しており、すべて油圧作動油や複雑な配管を必要とせずに、油圧システムと同等またはそれ以上のパフォーマンスを実現します。

電動アクチュエーターと油圧シリンダー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、すべての操作機能をアクチュエータ ハウジング自体に組み込み、わずか数本のワイヤで電子制御ユニット (ECU) を接続します。この機能を有効にするのは、位置を報告し、パフォーマンスを向上させる診断フィードバックを提供し、複数のアクチュエータの同期などの複雑な機能を処理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係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上の利点ももたらします。

• 電気機械式アクチュエータは、オペレータが速度を上げたり、減速したり、一貫した動作プロファイルに従ったり、位置を保持したりできるようにすることで、負荷を最大限に制御できます。
• コンパクトなハウジングは密閉しやすいため、汚染のリスクが排除されます。
• 可動部品が少ないということは、磨耗が少なく、故障のリスクが低いことを意味します。
• 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で実行されるため、非常に簡単です。
• 電子アクチュエータはコマンドを受け取り、その代わりに負荷や温度などの安全関連データを提供できます。
• 事故が発生した場合でも簡単に業務を停止できます。
• 電子システムは、必要に応じて手動でオーバーライドできます。
• 動作音は静かなので、常に聴覚にさらされている人にとって聴覚障害の危険がありません。

政府規制当局や一般の人々の間で職場の安全に対する関心が高まっているため、環境に優しい動作制御ソリューションを設計する際の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、油圧シリンダベースのシステムの安全上の欠点の一部に対処します。これに操作とメンテナンスの容易さを組み合わせることで、将来のアクチュエータのニーズに最適なオプションが得られます。