精度と再現性、容量、移動長、使用方法、周囲環境、タイミング、方向、レート。

ここでは、ニーモニック ACTUATOR (精度、容量、移動長、使用法、周囲環境、タイミング、方向、速度の略) を使用してリニア モーター駆動のアクチュエータを正しく指定し、サイズを設定し、すべての主要なパラメータを記憶する方法に関するヒントをいくつか紹介します。

特定の用途に適したアクチュエータを選択するのは簡単な作業のように思えるかもしれません。ただし、信頼性の高いアクチュエータの選択には、一部のエンジニアやシステム インテグレーターが認識している以上に重要な要素が含まれています。アクチュエータの性能が低い場合は、基本的な仕様の誤りが原因であることがよくあります。

信頼性が高く再現性のある直線運動を得るために、次の 4 つのサブシステムを備えた高品質のアクチュエータ セットアップの特定の要件を満たすことが目的です。

1. すべてのアクチュエータ コンポーネントを物理空間に正確に固定し、作業場所にアクチュエータを保持する方法を提供する構造システム

2. 個々のコンポーネントのドライブトレインで構成される回転運動から直線運動へのコンバーター

3. 最小の摩擦、最大の負荷容量と寿命でキャリッジを直線に正確にガイドする線形摩耗要素

4. ワークピース、グリッパー、カメラ、光学部品、その他の積載物をしっかりと保持する移動キャリッジ

最初の設計目標:

精度と再現性

設計エンジニアが時間をかけてアクチュエータが動作のために何を実現しなければならないかを定義しない限り、システムに対して過剰な仕様を設定したり、過剰な費用を支払ったりする可能性があります。精度と再現性の違いについて誤解がある場合は特にそうです。ほとんどのアクチュエータのアプリケーションでは、絶対精度よりも再現性の方が重要です。

再現性は一方向または双方向のいずれかであるため、同じ方向またはいずれかの方向からアプローチされたときにコマンド位置を取得するシステムの能力を測定します。精度に影響を与える 2 つの主な仕様は、移動量と位置決めです。精度はミクロンまたは 1000 分の 1 インチの単位で指定するのが一般的です。

たとえば、リニア アクチュエータの上にグリッパを備えたロボットが置かれていると想像してください。アクチュエータはロボットをさまざまな位置に移動させ、グリッパーがケースをつかんでパレットに配置できるようにします。ロボットを所定の位置に移動するには、この動作が再現可能でかなり正確である必要がありますが、ピンポイントの精度は必要ありません。経験則として、± 50 µm までの位置再現性は、アクチュエータを使用するほとんどの最終パッケージング作業では許容範囲以上です。より正確な位置決めが必要なアプリケーションの場合は、リニア エンコーダの追加を検討してください。

2 番目の設計目標:

容量

アクチュエータが耐える必要がある荷重、モーメント、力について考えてください。これらには次のものが含まれます。

• 静荷重

• 動的荷重

• 曲げモーメント

•推力

セットアップに関係なく、アクチュエータの内部構造は負荷容量に直接影響します。一部のメーカーは高速で重い負荷を処理するようにアクチュエータを設計および構築していますが、他のメーカーは高速で軽い負荷をサポートするように構築されています。適切な設計を選択するには、アプリケーションの詳細を知ることが重要です。ヒント: アクチュエータを比較するときは、上記の仕様単位 (SI、US、または帝国単位) に注意して完全に比較してください。

産業用アクチュエータは剛性が高く、6 自由度のうち 5 自由度で最大負荷容量を処理し、6 軸での低摩擦動作が可能です。

3 番目の設計目標:

移動距離

アクチュエータのストロークはミリメートルまたはインチで測定され、アクチュエータを移動させる必要がある距離です。ただし、全体の動きには、ハードストップからハードストップまでの距離とも呼ばれる安全ストロークが含まれている必要があります。ストロークと全長の違いに注意してください。ヒント: このステップでは、システムが収まる必要がある体積エンベロープまたは総設置面積も定義します。

4 番目の設計目標:

使用法

使用率 (デューティ サイクルとも呼ばれます) は、通常、1 分あたりのサイクルで表されます。耐用年数は、アクチュエータが得るべき時間数、年数、サイクル数、または直線距離です。言い換えれば、この仕様は、アクチュエータがどのくらいの頻度で動作するか、およびどのくらいの時間持続する必要があるかを説明します。寿命要件に加えて、アプリケーションの詳細 (動作プロファイル、サイクル タイム、滞留時間を含む) を考慮してください。メンテナンスのスケジュールについてもサプライヤーに問い合わせてください。アクチュエータによっては、20,000 km 後にのみ再潤滑が必要な場合もありますが、より頻繁なケアが必要なアクチュエータもあります。

5 番目の設計目標:

周囲環境

アクチュエータの周囲の動作条件が集合して周囲環境を形成します。

• 動作温度範囲

• 相対湿度範囲

• 汚染粒子の種類と量

• 腐食性の液体または化学物質の存在

• 定期的な清掃または洗浄の必要性

これらの要素を念頭に置き、要求の厳しい環境や極端な環境では、アクチュエータの可動部品を湿気、ほこり、その他の汚染物質から保護するために特別なシールやベローズが必要になる場合があることに注意してください。これが懸念される場合は、これらが入手可能かどうかサプライヤーに問い合わせてください。

6 番目の設計目標:

タイミング

設計エンジニア、システム インテグレータ、OEM、エンド ユーザーは、アクチュエータを指定するとき、特に最初はプロジェクトのタイムラインを無視することがよくあります。他のパフォーマンス仕様にも細心の注意を払う必要がありますが、時間と予算の制約を念頭に置いてください。プロジェクト全体の期限、見積依頼、プロトタイプ、生産スケジュールを忘れないでください。これらを無視すると、後で時間と労力を無駄にする可能性があります。完璧なアクチュエータを見つけた後で、それがプロジェクトの時間と予算の制約内に収まらないことが判明することほど悪いことはありません。

7 番目の設計目標:

向き

適切なアクチュエータの選択は、利用可能な幾何学的スペースにどのように取り付けるかにも依存します。これにより、荷重と力の方向が決まります。キャリッジは水平方向に上向きでしょうか、それとも下向きでしょうか?システムの設置面積やアプリケーションの形状に応じて、垂直方向や傾斜した配置も可能です。それぞれの方向は、特定の荷重を支えるアクチュエータの能力を最終的に表す力の計算に影響します。多軸システムでは、アクチュエータをしっかりと接続し、位置ずれや振動を軽減するために特別なブラケットとクロス プレートが必要であることに注意してください。

8番目の設計目標:

料金

アプリケーションに最適なアクチュエータを選択するには、そのターゲット動作プロファイルを決定します。これには、移動速度だけでなく、必要な加速率と減速率も含まれます。産業用アクチュエータの中には、移動速度 5 m/秒までの高負荷をサポートできるものもありますが、速度と負荷容量が制限されているものもあります。ここで、アクチュエータを目の前のタスクに正しく合わせてください。