精度と再現性、容量、移動距離、使用法、周囲環境、タイミング、方向、速度。

ここでは、精度、容量、移動距離、使用法、周囲環境、タイミング、方向、速度を表すニーモニック「ACTUATOR」を使用して、リニアモーター駆動アクチュエータを正しく指定し、サイズを決定する方法に関するヒントを紹介します。すべての重要なパラメータを覚えておくために役立ちます。

特定のアプリケーション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。しかし、信頼性の高いアクチュエータの選定には、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多くの要素が関係します。アクチュエータの性能が低い場合、多くの場合、基本的な仕様ミスが原因です。

信頼性が高く、再現性のある直線運動を実現するために、次の 4 つのサブシステムを備えた高品質アクチュエータ セットアップの特定の要件を満たすことを目指しています。

1. アクチュエータのすべてのコンポーネントを物理的空間内で正確に固定し、アクチュエータを作業場内に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-直線運動変換器

3. 最小限の摩擦で最大の荷重容量と寿命を実現し、キャリッジを直線的に正確にガイドする直線摩耗要素

4. ワークピース、グリッパー、カメラ、光学系、その他のペイロードを安全に保持する移動キャリッジ

1番目の設計目標:

精度と再現性

設計エンジニアがアクチュエータの動作に必要な性能を時間をかけて定義しなければ、システムの仕様を過剰に定めたり、過剰な費用を支払ったりする可能性が高くなります。特に、精度と再現性の違いについて誤解がある場合は、その傾向が顕著になります。ほとんどのアクチュエータアプリケーションでは、絶対的な精度よりも再現性が重要です。

再現性は一方向または双方向のいずれかであり、同じ方向またはどちらの方向からでも接近した場合に、システムがコマンド位置を取得する能力を測定します。精度に影響を与える主な2つの仕様は、移動量と位置決めです。精度は、ミクロンまたは1000分の1インチ単位で指定するのが一般的です。

例えば、リニアアクチュエータの上にグリッパーを搭載したロボットを想像してみてください。アクチュエータはロボットを様々な位置に移動させ、グリッパーがケースを掴んでパレットに載せられるようにします。ロボットを所定の位置に動かすには、この動作は繰り返し精度が求められますが、ピンポイントの精度は必要ありません。目安として、アクチュエータを使用するほとんどの最終工程の梱包作業では、± 50µmの位置決め繰り返し精度があれば十分です。より高精度な位置決めが必要なアプリケーションでは、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なければならない荷重、モーメント、力について考えてみましょう。これらには以下が含まれます。

• 静的荷重

• 動的荷重

• 曲げモーメント

• 推力

アクチュエータの構成に関わらず、内部構造は負荷容量に直接影響します。メーカーによっては、高負荷を高速で処理できるようにアクチュエータを設計・製造しているところもあれば、低負荷を高速で処理できるように製造しているところもあります。適切な設計を選択するには、アプリケーションの詳細を把握することが重要です。ヒント：アクチュエータを比較する際は、上記の仕様単位（SI単位、US単位、またはヤードポンド法単位）に注意し、同一条件で比較してください。

産業用アクチュエータは剛性が高く、6 つの自由度のうち 5 つで最大負荷容量を処理し、6 番目の軸で低摩擦の動きを可能にします。

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、アクチュエータを動かす必要がある距離です。ただし、総移動量には安全ストローク（ハードストップ間距離とも呼ばれます）を含める必要があります。ストロークと全長の違いを慎重に区別してください。ヒント：この手順では、システムが収まる容積範囲または全体の設置面積も定義します。

4番目の設計目標:

使用法

使用係数（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数で表されます。耐用年数は、アクチュエータが使用できる時間数、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の稼働頻度と必要な耐用年数を規定しています。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、ドウェルタイムなど）も考慮してください。サプライヤーにメンテナンススケジュールについても確認してください。アクチュエータによっては、20,000 km走行後にのみ潤滑油の補給が必要となるものもありますが、より頻繁なメンテナンスが必要なものもあります。

5番目の設計目標:

周囲の環境

アクチュエータを取り巻く動作条件は、全体と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

• 腐食性の液体や化学物質の存在

• 定期的な清掃または洗浄の必要性

これらの要因を念頭に置き、過酷な環境や過酷な環境では、アクチュエータの可動部品を湿気、埃、その他の汚染物質から保護するために、特殊なシールやベローズが必要になる場合があることにご注意ください。これらのシールやベローズが懸念される場合は、サプライヤーにこれらのシールやベローズの供給が可能かどうかを確認してください。

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ー、OEM、そしてエンドユーザーは、アクチュエータの仕様決定において、特に初期段階ではプロジェクトのタイムラインを無視しがちです。他の性能仕様にも細心の注意を払うべきですが、時間と予算の制約は念頭に置いてください。プロジェクト全体の締め切り、見積依頼、試作、生産スケジュールも忘れてはなりません。これらを無視すると、後々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、それがプロジェクトの時間と予算の制約に合わないことに気づくほど、最悪なことはありません。

7番目の設計目標:

オリエンテーション

適切なアクチュエータの選択は、利用可能な幾何学的空間にどのように取り付けるかによっても異なります。これにより、荷重と力の向きが決まります。キャリッジは水平方向で上向きに取り付けますか、それとも下向きに取り付けますか？システムの設置面積とアプリケーションの形状によっては、垂直方向や斜め方向の設置も可能です。それぞれの向きは、アクチュエータが所定の荷重を支える能力を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、位置ずれや振動を低減するために、専用の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、目標とする動作プロファイルを決定する必要があります。これには、移動速度だけでなく、必要な加減速率も含まれます。産業用アクチュエータの中には、最大5m/秒の移動速度で高負荷に対応できるものもありますが、速度と負荷容量に制限があるものもあります。ここで、アクチュエータを実際のタスクに適切に適合させることが重要です。