エネルギー消費量が少なく、再生可能エネルギー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にとって不可欠であり、持続可能な企業戦略の一環でもある。

デジタル変革

今日の製造業者は、日々の業務においてデジタルオートメーションや詳細なユーザーインターフェースを活用しており、産業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化を進めるにつれ、真に信頼できるメリットを実感しています。

デバイスに組み込まれたセンサーは、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、自動構成、診断、および収集されたプロセスデータはダッシュボードに表示され、オペレーターは自信を持って情報に基づいた意思決定を行うために必要な洞察を得ることができます。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、および信頼性を分析できます。

ダッシュボードを通じてこれらの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、継続的に改善することができ、最終的には生産量を向上させることができる。

市場競争

労働力不足とサプライチェーンの問題により、企業が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、産業製造業のデジタル変革とそれを推進する先進技術により、これらの技術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。

変化する市場ニーズに対応し、顧客の需要に確実に応え、市場の最先端を維持するためには、これまで以上に機敏な対応が求められています。製造業者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率を向上させることができます。

エネルギー利用の最適化、業務効率の向上、そして業界における優位性の維持を目指し、企業は包括的なモーションコントロールパッケージを求めています。主要なテクノロジーサプライヤーはこうしたニーズを理解し、サーボドライブ、モーター、電動アクチュエータ、そして空気圧システムを組み合わせた、高度な統合ソリューションを開発してきました。

OEM企業は、顧客の最大のニーズや懸念事項により合致し、それらに対応するハイブリッド自動化システムを機械設計に組み込む大きな機会を得ている。

自動化と現代の機械設計

企業が課題を克服し、生産性を向上させる方法の一つとして、より小型で高度な機械を生産ラインに組み込むことが挙げられます。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、高度なモーションコントロール技術によって、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。

製造業者は、無駄をなくすための精度向上、生産量を増やす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一つで機械プログラムを変更できる位置の柔軟性向上を実現したモーションコントロール技術を求めている。これらの機能を備えた機械を使用することで、より短時間でより多くの生産量を達成し、持続可能性を高め、コストを削減することができる。

空気圧式、電気式、またはハイブリッド式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のソリューションは数多く存在し、どれを選べば良いのか迷ってしまうかもしれません。OEMメーカーは、どのような場合に電動式、どのような場合に空気圧式、そしてどのような場合に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は、考慮すべき多くの要素と懸念事項があります。

1. それらは、アプリケーションの性能、柔軟性、および精度に関する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. それらは機械のエネルギー効率にどのような影響を与えますか？
4. モーション製品は他のデバイスとどのように連携するのでしょうか？
5. データ収集やデバイスの状態分析は可能ですか？
6. それらは機械の設計をより簡単かつ迅速にするだろうか？
7．新しい技術を習得するのにかかる時間はどれくらいですか？

空気圧式と電気式のモーションコントロールは、用途に応じてそれぞれ異なる利点があり、用途によってはどちらか一方、あるいは両方が有効な場合もあります。用途によっては、どちらが最適かは明白です。例えば、コンベアから箱を押し出すだけのシンプルな機構であれば、空気圧シリンダーが最も適しています。しかし、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、多位置制御が可能な電気式アクチュエータが必要になります。

より複雑な用途では、どちらを選択すべきか判断が難しい場合があります。これは、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兆候の一つです。電気機械式シリンダーは、充填用途において空気を密閉するために、空気圧コネクタを介して圧縮空気を使用できます。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は、重量補正のために空気圧シリンダーを使用できます。

異種技術を組み合わせた自動化により、OEMは空気圧式と電動式の両方のモーションコントロール技術の相補的な強みを同じアプリケーション内で活用し、そのメリットを顧客に提供することが可能になります。

それぞれの技術の強みを見て、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。

空気圧式モーションコントロール

空気圧による動作は、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、サーボシステムと比較して、空気圧システムをアップグレードする際に変更または交換する必要のある部品は通常少なくなります。

空気圧による動作制御の最も身近な例は、内部にピストンを備えたシリンダーであり、これは直線運動を生み出します。そのため、空気圧はしばしば離散的な動作技術とみなされ、機構を完全に伸ばしたり縮めたりする用途にしか適さないと考えられているのかもしれません。

しかし、モーションコントロール技術サプライヤーによる継続的なイノベーションによって、可能性は拡大してきた。例えば、四分の一回転アクチュエータを使用することで、連続的な回転運動を実現できるようになった。

センサーや流量制御装置も利用可能で、動作の監視と最適化に役立ちます。また、差圧制御により、機器の連続的な空気圧位置決めが可能になります。比較的小型の電気空気圧式オン/オフソレノイドバルブまたは変調位置決め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（PLC）またはループコントローラを使用して自動的に位置を制御することもできます。

電気式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、高効率性で知られており、電気エネルギー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、一般的に、空気圧式モーションソリューションよりも、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より複雑なコンポーネントと設計手法を必要とします。

各サーボモーターは、指令信号に従って所望の機能を実現する駆動装置と接続されており、正確な位置決め、精密な角速度、および可変加速度プロファイルを提供できます。このような幅広い機能により、サーボシステムはロボットアームから連続回転コンベアまで、さまざまな用途における位置制御を提供できます。

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、高いレベルのオンボード機能を備えており、ダッシュボード向けにローカルおよびリモートの診断機能や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繰り返し精度による高精度位置決め、電子カム機構、電子ギア機構などの特殊機能により、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、包装ラインでは、機械式カムディスクから電動カムディスクを備え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。機械式ディスクを使用したフォーマット変更は複雑で時間がかかり、エラーが発生しやすいのに対し、電動カムディスクを使用した機械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、不良品の最小化、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

電気空圧ハイブリッド自動化システムは、製造業者がそれぞれの機能に最適な技術を適用するのに役立ちます。持続可能性、位置決めの柔軟性、精度、安定性、静音性、接続性、監視機能が最も重要な場合は、電気式モーション制御が大きな利点となります。一方、設置スペースに制約がある場合、堅牢な動作が求められる場合、あるいは設計、設置、試運転を迅速に行う必要がある場合は、空圧式モーション制御が最適な選択肢となります。

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や集積コンベアに沿って機械間を移動します。これらのラインは、空気圧式と電動式の両方の直線運動を統合する多くの機会を提供します。

例えば、一般的な飲料包装生産ラインには、ボトルの延伸ブロー成形、ボトルの充填とキャップ締め、搬送と集積、ボトルのラベル貼り、充填とラベル貼りの検査、ボトルのケース詰め、ケースのパレット積みとシュリンク包装といった機能が含まれます。延伸ブロー成形、箱の折り畳み、接着剤の塗布はすべて空気圧駆動によって効率化され、充填装置やラベル貼り装置内でのボトルの搬送と位置決めはサーボ駆動によって効率化されます。

シンプルな搬送コンベアやパレタイジングシステムは、両方の動作方式の恩恵を受けることができます。コンベアは電動モーターで駆動でき、製品停止装置やゲートは空気圧作動で動作させることができます。バルクケースの搬送は空気圧で実現でき、補間動作や微調整はサーボ機構で制御できます。

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現在、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統合した包括的な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、および分析機能を特徴としています。

空気圧式オプションには、空気圧シリンダー、バルブシステム、コントローラー、分析機能、ゲートウェイ経由の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、電気式リニアアクチュエータ、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。

このような完全統合型ソリューションは、OEMと顧客双方にとって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既に設計・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、それらを自社で適合させて設計する必要があります。これは時間がかかるだけでなく、サプライチェーンを複雑化させ、サイズに関する問題を引き起こす可能性もあります。

ハイブリッド自動化システムは、OEM企業が多様な製品タイプを生産できる機械を設計し、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対応できる柔軟性も提供します。多くの企業が生産量を増やしながら運用コストを削減するという継続的なプレッシャーに直面している中、これは生産期間の短縮、機械稼働率の向上、および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機能により、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となっており、現在または将来の世代の機械に実装可能な機能を備えています。お客様に最高の柔軟性を提供するには、幅広い用途要件に対応できる、非常に汎用性の高い電動アクチュエータを備えたシステムを探すことが重要です。

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向上にも貢献します。これらのシステムは、機械効率の向上と不良品の削減を実現し、結果として資源消費量とコストの削減につながります。エネルギー効率の向上は持続可能性目標の達成を容易にし、コスト削減は総所有コストの低減につながります。再現性と均一性を高めるためには、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択することが重要です。

より高い柔軟性、効率性、そしてパフォーマンス

OEMは、以下の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メリットをもたらすかどうかを判断できます。

1. エネルギー消費量、
2. 運営コスト、
3. ポジションの柔軟性、
4. 精度、
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できる最適なソリューションを選択するには、幅広い技術ポートフォリオと多様な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協力することが不可欠です。このようなパートナーは、OEM企業がソリューションを導入し、長期的なサポートを受ける上で役立ちます。

ハイブリッド自動化システムを導入すれば、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択する必要がなくなります。高精度でパワフルな直線動作、変化する生産要件に対応できる柔軟性、生産性を最大化するためのデータと洞察、最適化されたエネルギー消費、そして総所有コストの削減など、すべてを実現できます。