これまでの機械自動化システムの課題は、電気モーターまたは機械モーターからの回転運動を有用な形式の直線運動に変換することに成功していました。この点における画期的なコンベア ベルト システムは、生産環境で使用するための回転運動から直線運動への変換の最初の有用な実装の 1 つを表しました。これらのシステムは、これまで力強い機械力を使用して実現できたものよりもはるかに効率的な方法で、さまざまな原材料やワークピースを輸送することができ、生産環境で非常に役立ちます。

現在、回転運動変換の分野における重要なエンジニアリング作業により、広範囲の高度な自動化アプリケーションに役立つ、多様なクラスのリニアメカニカルアクチュエータが生み出されています。課題は、単に製造環境での原材料の移動であれ、工具を正確な位置に移動させるように設計されたより高度なモーション システムの構築であれ、必要な機能に応じて適切なアクチュエータを選択することです。

適切なリニアメカニカルアクチュエータを選択するには、必要な負荷容量や推力、必要なストローク距離など、いくつかの重要な考慮事項を考慮する必要があります。これらは主な考慮事項ですが、メンテナンスの負担などの他の事項も同様に重要な役割を果たします。

広く使用されている 2 つのタイプの機械化リニア アクチュエータは、ベルト駆動アクチュエータとボールネジ駆動アクチュエータという駆動機構によって区別されます。どちらのタイプも同様のタイプのアプリケーションで使用されますが、機能が大きく異なります。各タイプには独自の長所と重要な制限があり、アクチュエータを選択する際には慎重に考慮する必要があります。

ベルト駆動アクチュエータ

ベルト駆動アクチュエータは、ベルトコンベア システムと同じ原理で動作します。ベルトドライブは、2 つの円形プーリーの間に接続されたタイミング ベルトを介して回転運動を直線運動に変換します。タイミング ベルトは通常、繊維強化エラストマーで作られていますが、より要求の厳しい用途には他の多くのベルト素材も使用できます。ベルトにはロータープーリーと連動する歯があり、トルクを効率的に伝達し、滑りを防ぎます。ベルトドライブはアルミニウムボディ内に封入されており、その上にキャリッジが搭載されており、ドライブシャフトインターフェイスは通常、アクチュエータの側面に対して垂直に配置されています。

ボールねじ駆動アクチュエータ

ボールねじ駆動アクチュエータの基本原理は、基本的に親ねじ駆動システムを改良したものです。ボールねじ駆動アクチュエータでは、スタッドとボールねじの間の界面が本質的にボールベアリングシステムであり、ナット内の硬化鋼球が軌道に沿って転がるため、ボールねじの回転によってボールナット/取り付けられたキャリッジが駆動されます。スタッドの。ベルト駆動アクチュエータと同様に、ボールねじ駆動アクチュエータの駆動コンポーネントはアルミニウム製のボディ内に封入されており、キャリッジはその上で移動します。ベルト駆動のアクチュエータとは対照的に、ドライブシャフト インターフェイスはアクチュエータの端から離れたボールネジと並んで配置されています。

それぞれの長所と限界

ベルト駆動アクチュエータは一般に、長い移動距離を必要とする用途に好まれ、同様の長さのボールねじ駆動アクチュエータよりもコスト効率よく実現できます。さらに、ベルト駆動アクチュエータは一般に効率が高く、重要な可動部品が少ないため、メンテナンスにかかる労力が少なくなります。それにもかかわらず、トルクを適切に伝達するにはベルトの適切な張力が重要であり、通常は定期的なメンテナンス期間にベルトの張力を再調整する必要があります。

あるいは、ボールねじユニットは転がり玉軸受システムに非常に似ているため、より高い負荷に耐え、より高い推力を達成することができます。このため、ボールねじ駆動アクチュエータは、大きくて重い荷重の位置決めを高レベルの精度で行う必要がある用途に最適です。特定のアクチュエータの設計によっては、ボールねじの定期的な潤滑が必要になる場合があります。

2 つのアクチュエータ タイプをさらに比較すると、そのシンプルさと効率にもかかわらず、ベルト駆動アクチュエータにはさらなる欠点があることが明らかになります。より高い負荷/推力の要求には、大幅に厚いベルトが必要です。ベルトは衝撃荷重にも弱いですが、ベルトの素材を慎重に選択することで、弾性を犠牲にして強度を高めることで、この懸念をある程度軽減できます。さらに、ベルトは伸びに対して脆弱であるため、ボールねじアクチュエータの位置決め精度はベルト駆動アクチュエータよりも優れている傾向があります。このため、ボールねじ駆動アクチュエータは、長期間にわたって高度な信頼性と再現性が必要な用途に適しています。ベルト駆動プーリーは、そのような繰り返しの要求下ではローターで滑りやすいため、高加速と高推力の要求にはボールねじ駆動アクチュエーターが推奨されます。

結論として、ボールねじ駆動アクチュエータは、高精度の位置決めとともに、高負荷および/または推力が必要な用途に適した選択肢です。ただし、ベルト駆動アクチュエータは効率が高くシンプルであるため、負荷が低いアプリケーション、特に高速が必要な場合には依然として優れた選択肢です。ベルト駆動アクチュエータは、ストロークの長い用途に対してコスト効率の高いソリューションとしても使用できます。ベルト駆動の機械式アクチュエータとボールネジ駆動の機械式アクチュエータのどちらを選択するかという作業は、気が遠くなるように思えるかもしれません。一見すると、各設計の長所と短所により、それぞれの固有のアプリケーションに明確な選択肢が提供されます。