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ベルト駆動式リニアアクチュエータ

速度は主に駆動機構に依存する。

リニアモーション業界で使用される多くの用語(例えば、「高耐久性」「小型」「耐腐食性」など)と同様に、「高速」リニアアクチュエータを構成する要素を規定する業界標準は存在しません。しかしながら、メーカーがアクチュエータを高速として分類・販売する際に従う一般的なガイドラインがいくつかあります。これらのガイドラインは通常、駆動機構、アクチュエータの種類、さらには主な用途や業界に基づいています。これらの違いを理解することで、アプリケーションで「高速」リニアアクチュエータが必要な場合に、より適切な判断を下すことができます。

アクチュエータの速度性能を制限する要因は、一般的に駆動機構です。ボールねじとリードねじは、ねじの直径、長さ、およびエンドベアリングの配置によって生じる振動によって速度が制限されます。リードねじは滑り接触に基づいて設計されており、摩擦によって高い熱を発生するため、同サイズのボールねじよりも最高速度が低くなることがよくあります。したがって、ねじ技術の中では、リードねじ駆動に基づくアクチュエータよりも、ボールねじ駆動に基づくアクチュエータの方が「高速」と見なされる可能性が高いと言えます。

ベルト駆動式またはラックアンドピニオン式アクチュエータは、適切な張力(ベルト駆動式の場合)または予圧(ラックアンドピニオン式の場合)がかかっていれば、ボールねじ式アクチュエータよりも高速動作が可能です。鋼鉄補強ベルトを使用したアクチュエータは10m/s以上の速度を実現できますが、ラックアンドピニオン駆動式アクチュエータは一般的に5m/s程度の速度に達します。

高速リニアアクチュエータについて議論する際には、アクチュエータの種類という別の要素も考慮する必要があります。「高速」という名称は、主にスラストロッド型アクチュエータ(電動シリンダとも呼ばれる)に適用されます。これは、これらのアクチュエータの主な用途が押し引きや挿入動作であり、通常は非常に短い伸長・収縮時間が必要となるためです。これらのアクチュエータは、ボールねじまたはリードねじ駆動で、速度は0.1m/sから1m/s以上まで幅広く対応します。中には、ベルト駆動のロッド型アクチュエータを提供しているメーカーもあり、最大2.5m/sの速度を実現できます。

スライダー式またはキャリッジ式アクチュエータ(ロッドレスアクチュエータとも呼ばれる)は、多くの場合、ロッド式アクチュエータよりも高速な動作を実現できます。しかし、主な用途は位置決めや搬送であり、通常は高負荷を伴うため、「高速」を謳って販売されることはあまりありません。ロッドレス式またはスライダー式アクチュエータには、リードスクリュー、ボールスクリュー、ラックアンドピニオン、ベルト、リニアモーターなど、幅広い駆動方式が用意されています。

リニアモーターは、速度を制限したり摩擦や熱を発生させたりする機械部品がないため、本来的に最高速度を実現できます。しかし、リニアアクチュエータに組み込まれた場合、リニアモーター駆動はガイド機構の速度によって制限されます。同様に、鋼鉄補強ベルト駆動は 12 m/s を超える速度を実現できますが、リニアモーターと同様に、ガイドの最大速度によって制限されます。リニアモーターとベルト駆動で最も一般的に使用されるガイドシステムは、循環プロファイルレールベアリングで、その最大速度は通常 5 m/s に達します。そのため、アクチュエータの全体速度は 5 m/s 以下に制限されます。

しかし、ベルト駆動に再循環式プロファイルレールベアリングの代わりにカムローラーガイドを組み合わせると、より高速な動作が可能になります。プリロードされたカムローラーガイドと適切な張力で強化されたスチールベルト駆動により、これらの高速リニアアクチュエータは、最大10m/sの移動速度を実現し、圧倒的な性能を発揮します。


投稿日時:2020年8月17日
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