エネルギー消費量が少なく、再生可能資源で稼働できるモーション コントロール システムは、エネルギー効率の高い機器の鍵であり、持続可能な企業戦略の一部です。

デジタルトランスフォーメーション

今日の製造業は、日々の業務の中でデジタルオートメーションや精緻なユーザーインターフェースを活用しており、産業用システムにも同様のデジタル機能を期待しています。企業が業務のデジタル変革を進めるにつれ、真に確かなメリットを実感しています。

デバイスに内蔵されたセンサーは、温度、位置、負荷、摩耗をリアルタイムで継続的に追跡します。監視、自動設定、診断、そしてダッシュボードに表示される収集されたプロセスデータは、オペレーターに情報に基づいた確実な意思決定に必要な洞察を提供します。接続されたモーションコントロールシステムにより、オペレーターは生産パフォーマンス、エネルギー使用量、信頼性を分析できます。

ダッシュボードを介してこれらの分析情報にアクセスすることで、製造業者は業務をより適切に管理し、継続的に改善して、最終的には生産を向上させることができます。

市場競争

人手不足とサプライチェーンの問題により、企業にとって競争力を維持することはかつてないほど困難になっています。さらに、製造業におけるデジタルトランスフォーメーションとそれを推進する先進技術により、これらに投資する企業は業務を大幅に最適化することが可能になっています。

市場をリードし続けるためには、変化する市場ニーズに機敏に対応し、顧客の需要を確実に満たすことが、これまで以上に重要になっています。メーカーは機械のダウンタイムを最小限に抑え、生産性を最大化する必要があります。コネクテッドハイブリッドオートメーションソリューションを導入することで、機械の信頼性と稼働時間を向上させることができます。

エネルギー利用を最適化し、オペレーションを強化し、業界をリードし続けるために、企業は包括的なモーション制御パッケージを求めています。大手テクノロジーサプライヤーはこれを理解し、サーボドライブ、モーター、電動アクチュエータ、そして空気圧を組み合わせた、高度な統合ソリューションを開発しています。

OEM には、顧客の最大のニーズと懸念に適切に対応し、それに対応する機械設計にハイブリッド自動化システムを組み込む大きなチャンスがあります。

オートメーションと現代の機械設計

企業が課題を克服し、生産性を向上させる方法の一つは、より小型で高度な機械を生産ラインに統合することです。設置面積が小さくなることで、同じ生産スペースにより多くの機械を設置できるようになり、高度なモーション制御技術により、組み立てから最終製品検査に至るまで、より高精度な作業を自動化することが可能になります。

メーカーは、無駄を省くための高精度、生産性向上のためのサイクルタイム短縮、そしてオペレーターがボタンを押すだけで機械のプログラムを変更できる高い位置柔軟性を備えたモーションコントロール技術を求めています。これらの機能を備えた機械を使用することで、より短時間で生産性を向上させ、持続可能性を向上させ、コストを削減することができます。

空気圧、電動、ハイブリッドモーションコントロールの選択方法

モーションコントロールには様々な種類があり、どれを選べば良いのか迷ってしまうかもしれません。OEMはどのような場合に電動式、空気圧式、そして両方を使用するのでしょうか？

モーション ソリューションを選択する際に考慮すべき要素と懸念事項は多数あります。

1. アプリケーションのパフォーマンス、柔軟性、精度の要件を満たしていますか?
2. 初期運用コストと継続保守コストはいくらですか?
3. 機械のエネルギー効率にどのような影響がありますか?
4. モーション製品は他のデバイスとどのように統合されますか?
5. データを収集し、デバイスの健全性を分析できますか?
6. 機械の設計がより簡単かつ迅速になりますか?
7. 新しいテクノロジーの学習曲線はどのくらいですか?

空気圧式と電動式のモーションコントロールは、アプリケーションのニーズに応じてそれぞれ異なる利点があり、どちらか、あるいは両方からメリットを得られる場合があります。アプリケーションによっては、どちらが最適かは明らかです。コンベアから箱を押し出すシンプルな機構であれば、空気圧シリンダーが最適です。しかし、これらの箱をコンベア上の異なるラインや位置に仕分けする必要がある場合は、多段式電動アクチュエータが必要です。

より複雑なアプリケーションでは、どちらを選ぶべきか判断が難しい場合があります。これは、アプリケーションによっては両方を使用することで最大のメリットが得られる可能性があることを示す一つの兆候です。電気機械式シリンダーは、充填アプリケーションにおいて空気圧コネクタを介して圧縮空気をシールするために使用できます。組立システムでは、電動リニア多軸システムに空気圧グリッパーを使用できます。また、垂直方向に動作する電動リニア軸では、重量補償のために空気圧シリンダーを使用できます。

クロステクノロジー自動化により、OEM は空気圧と電気のモーション制御テクノロジーの相補的な強みを同じアプリケーションで活用し、そのメリットを顧客に提供できます。

それぞれのテクノロジーの長所を見て、それらがどのように連携できるかをより深く理解しましょう。

空気圧モーションコントロール

空気圧動作は、圧縮ガスを用いて機構に物理的に作用させ、必要な動作を生み出すことで実現されます。空気圧ソリューションは、ハードウェア、設計、設置において堅牢な動作を提供することが実証されており、空気圧システムのアップグレード時に変更または交換する必要がある部品の数も、サーボシステムに比べて通常は少なくなります。

空気圧式モーションコントロールの最も馴染みのある例は、直線運動を生み出すピストンを内蔵したシリンダーです。空気圧は、機構を完全に伸縮させる場合にのみ有効な離散運動技術とみなされることが多いのはこのためかもしれません。

しかし、モーション制御技術サプライヤーによる継続的なイノベーションにより、その可能性は拡大しています。例えば、1/4回転アクチュエータを用いることで、連続回転動作を実現できます。

センサーと流量制御は動作の監視と最適化にも利用でき、差圧制御は装置の連続的な空気圧ポジショニングを可能にします。比較的小型の電空式オン/オフソレノイドバルブまたはモジュレーティングポジショニングバルブを使用することで、一定の背圧に対して制御された圧力を加えることができます。

オペレーターは、ボタンやスイッチを使用して手動で位置を制御することも、プログラマブル ロジック コントローラー (PLC) またはループ コントローラーを使用して自動的に位置を制御することもできます。

電気モーションコントロール

サーボモーターと組み合わせた電気アクチュエータは、高速性、高精度、そして高効率性で知られており、電気を回転運動または直線運動に変換することで動作を実現します。これらの閉ループシステムは、通常、モーションコントローラー、サーボドライブ、モーター、フィードバックセンサーなどのコンポーネントと、空気圧式モーションソリューションよりも複雑な設計手法で構成されます。

各サーボモータは、必要な機能を提供するコマンド信号に従い、正確な位置決め、精密な角速度、そして可変の加速度プロファイルを実現する1つのドライブと連携しています。この幅広いサーボシステムにより、ロボットアームから連続回転コンベアまで、様々なアプリケーションにおける位置制御が可能になります。

サーボ ドライブとコントローラはマイクロプロセッサ デバイスであるため、高度なオンボード機能を備えており、ダッシュボードにローカルおよびリモートの診断機能とデータ ロギング機能を直接提供できます。

PLCやその他のコントローラをサーボモーションシステムに接続することで、OEMはより高度なモーション制御と同期を実現できます。サブミクロン単位の再現性を備えた高精度な位置決め、電子カム、電子ギアなどの特殊機能は、機械加工、ロボット工学、製造装置といった最も複雑なアプリケーションにもメリットをもたらします。

例えば、包装ラインを機械式カムディスクから電動カムディスクを用いたサーボモーションシステムにアップグレードできます。機械式ディスクを用いたフォーマット変更は複雑で時間がかかり、エラーが発生する可能性も高くなりますが、電動カムディスクを用いた機械の変換はボタン一つで完了します。これにより、時間の節約、精度の向上、スクラップの最小化、そしてコスト削減が実現します。

ハイブリッドモーションコントロール

電空ハイブリッドオートメーションシステムは、メーカーがそれぞれの機能に適切な技術を適用するのに役立ちます。持続可能性、位置の柔軟性、精度、安定性、静音動作、接続性、監視が最も重要となる場合、電動モーションは大きなメリットをもたらします。一方、設置スペースが限られている場合、堅牢な動作が求められる場合、あるいは迅速な設計、設置、試運転が求められる場合には、空気圧モーション制御が最適な選択肢です。

ほとんどの製造施設の生産ラインには、様々な種類のOEM機器が組み込まれており、製品は搬送コンベアと集積コンベアに沿って機械間を移動します。これらのラインでは、空気圧式と電動式の両方の直線運動を統合できる機会が数多くあります。

例えば、典型的な飲料包装生産ラインには、ボトルのストレッチブロー成形、ボトルの充填とキャップ、搬送と集積、ボトルのラベル貼付、充填とラベルの検査、ボトルのケースへの梱包、ケースのパレット化とシュリンクラップといった機能が含まれます。ストレッチブロー成形、箱の折りたたみ、接着剤の塗布はすべて空気圧による動作が、充填機およびラベル貼付機内でのボトルの搬送と位置決めはサーボモータによる動作がそれぞれ有効です。

シンプルな搬送コンベアやパレタイジングシステムは、両方の動作形態のメリットを享受できます。コンベアは電動モーターで駆動し、製品ストッパーやゲートは空気圧駆動で操作できます。バルクケースのハンドリングは空気圧駆動で実現し、補間や微調整はサーボ駆動で制御できます。

ハイブリッド自動化システムの利点

主要なモーションコントロール技術サプライヤーは、電気式、空気圧式、またはハイブリッド式のモーションコントロールを含む統合型フルソリューションパッケージを提供しています。これらの包括的なソリューションは、現場レベルのインテリジェントデバイス、モーションコントロール、マシンコントロール、そしてアナリティクスを特徴としています。

空気圧オプションには、空気圧シリンダー、バルブシステム、コントローラー、ゲートウェイ経由の分析機能とダッシュボードが含まれます。一方、電気式オプションには、電動リニアアクチュエーター、サーボモーターとドライブ、コントローラー、ゲートウェイ経由のダッシュボードが含まれます。どちらの技術もダッシュボードを提供しますが、データはサーボドライブから直接取得でき、空気圧システムではセンサーを追加する必要があります。

このような包括的な統合ソリューションは、OEMとその顧客の両方に多くのメリットをもたらします。ハイブリッド自動化システムは、設計・組み立て済みであるため、調達、開発、試運転を効率化できます。そうでなければ、OEMは部品を個別に調達し、それらを組み合わせて設計しなければなりません。これは、時間がかかり、サプライチェーンの複雑さを増すだけでなく、サイズ選定の問題も生じます。

ハイブリッド自動化システムは柔軟性も備えているため、OEMは多様な製品タイプを生産し、段取り替え時間を最小限に抑え、時間の経過とともに変化する要件にも対応できる機械を設計できます。多くの企業が運用コストを削減しながらスループットを向上させるというプレッシャーに常に直面しているため、ハイブリッド自動化システムは生産工程の短縮、機械稼働率の向上、設備寿命の延長につながります。

モーションコントロールの電子再構成により、オペレーターは動作プロファイルをリアルタイムで変更できます。また、一部のシステムは将来を見据えた設計を採用しており、現在だけでなく将来世代の機械にも実装可能な機能を備えています。お客様に最高レベルの柔軟性を提供するには、幅広いアプリケーション要件をカバーする、極めて汎用性の高い電動アクチュエータを備えたシステムをお探しください。

ハイブリッド自動化システムは、競争力を維持するだけでなく、製造業者の持続可能性を向上させることができます。これらのシステムは機械効率を向上させ、スクラップを削減することで、資源消費とコストを削減します。エネルギー効率の向上は持続可能性目標の達成を促進し、コスト削減は総所有コストの削減につながります。より高い再現性と均一性を実現するには、最高レベルの信頼性と精度を提供する電動リニアモーションシステムを選ぶことが重要です。

柔軟性、効率性、パフォーマンスの向上

OEM は、次のような主要なアプリケーション要素を評価することで、ハイブリッド自動化システムがアプリケーションに役立つかどうかを判断できます。

1. エネルギー消費、
2. 運用コスト
3. ポジションの柔軟性
4. 正確性
5. 振動と騒音
6. 設備投資、
7. 接続性、
8. サイズ、
9. インストールと
10. 試運転時間と耐久性。

望ましい結果を達成する最適なソリューションを選択するには、包括的なテクノロジーポートフォリオとサイズオプションを備えた、モーションコントロールとデジタルトランスフォーメーションの専門パートナーと連携することが重要です。このようなパートナーは、OEMによるソリューションの導入を支援し、長期的なサポートを提供することができます。

ハイブリッド自動化システムなら、企業は性能、柔軟性、持続可能性、接続性、コストのいずれかを選ぶ必要がありません。正確でパワフルな直線運動、変化する生産要件に対応する柔軟性、生産性を最大化するためのデータと洞察、エネルギー消費の最適化、そして総所有コストの削減など、すべてを手に入れることができます。