XYステージや、3Dプリンターなどの小型加工センター向けのソリューション。
リニアアクチュエータは幅広いサイズで提供されていますが、ここ数年、メーカーはよりコンパクトな設置面積を重視してきました。しかし、アクチュエータがどれほど小型であっても、モーターを追加するとシステム全体のサイズが大きくなり、設置スペースに制約のある用途には不向きになる場合があります。そこで、一部のメーカーは、モーターとリードスクリュー(またはボールスクリュー)を一体化したハイブリッドアクチュエータを開発することで、この問題を解決しています。
ハイブリッド設計で最も一般的なのは、リードスクリューを内蔵したステッピングモーターです。これは、負荷、速度、推力に関して、この2つのコンポーネントの仕様が類似しているためです。リードスクリュー用途で必要とされる負荷と力は通常小さく、外部ガイドのない設計(つまり、負荷を支えるための直線シャフトやレールがない設計)に適しているため、この内蔵レイアウトが最大の利点を発揮するのはまさにこの点と言えるでしょう。ただし、ガイドをハイブリッドアクチュエータに組み込むことも可能で、負荷を移動させながら支える必要がある精密位置決めシステムなどの用途において、より高い汎用性を発揮します。
ハイブリッドアクチュエータの基本構造は、中空軸モータです。一般的なモータ設計では、ローターの中心を貫通する単純な駆動軸が用いられますが、ハイブリッドアクチュエータでは、ローター内部にねじ軸またはねじナットが取り付けられます。ねじ軸がローター内部に取り付けられている場合、その構成は駆動ねじアセンブリと呼ばれることがあり、ねじナットがローター内部に取り付けられている場合は、駆動ナットアセンブリと呼ばれるのが一般的です。
駆動ねじの構成は、端部の固定という点では従来のねじアセンブリに最もよく似ています。ねじの一端は 1 つまたは 2 つの軸方向ベアリングで支持され、モータに結合され、反対側の端は「自由」(支持されていない)か、1 つまたは 2 つの軸方向ベアリングで支持されます。駆動ねじハイブリッドアクチュエータの違いは、ねじの駆動端がモータのロータに直接取り付けられ、ロータ内部のベアリングで支持される点です。外部ベアリングやねじとモータのカップリングは必要ありません。従来のねじアセンブリと同様に、ナットはモータの外部に取り付けられ、ねじの回転によってナットがねじ軸に沿って移動します。
駆動ナット構成では、動作は2つの方法で発生します。1つは、ナットとモーターの組み合わせを拘束し、モーターがナットを回転させるとねじ軸が前後に移動する方式、もう1つは、ねじ軸を拘束し、モーターとナットのアセンブリが固定されたねじに沿って移動する方式です。ねじ軸が拘束され回転が許されない場合、ねじを非常に速く回転させたときに発生する「鞭打ち」(縄跳びのような効果)が回避されるため、通常はより高速な動作が可能になります。通常、軸方向ベアリングは、推力を受け止めるために、ねじナットの外周(モーターローターの内側)に取り付けられます。
コンパクトなサイズという利点に加え、機械的な接続部が少ないため、外部からスクリューにモーターを連結した同様のシステムと比較して、システム全体のコンプライアンスを低減できます。リニアガイドのないシステムでは、ハイブリッドアクチュエータの主な用途は、比較的軽い負荷を押したり引いたりすること、またはフォーカスやスキャンなどの用途における精密な位置決めです。
投稿日時:2020年9月14日





