第4部：アクチュエーターの負荷と速度の特性

 

会社の次の大規模プロジェクトに取り組んでいる場合でも、自宅で「自分で行う」（DIY）タスクに取り組んでいる場合でも、用途に適した電動リニアアクチュエーターシステムを選択する際に考慮すべき要素はたくさんあります。TiMOTIONは、スピンドルタイプ、スピンドル仕様、モーターの1分あたりの回転数（RPM）、ギア比、およびアクチュエーターに供給される電力量のさまざまな組み合わせを調整することにより、アクチュエーターの負荷と速度の機能を制御することができます。これらの特性はすべて、高品質で耐久性のあるリニアアクチュエーターを操作するために相互に依存しています。

 

 

スピンドルのタイプ

 

スピンドル（またはネジ）のタイプは、電動アクチュエーターの移動速度とその負荷能力を部分的に決定します。TiMOTIONは、リードネジとボールネジの2種類のスピンドルのいずれかを備えた電動アクチュエーターを製造しています。リードネジには、四角スレッド、アクメスレッド、バットレススレッドの3種類のスレッドがあります。

 

リードネジ

TiMOTIONは、アクメスレッド付きリードネジを製造します（アクメナットを取り付けるため）。アクメスレッド高い負荷容量を有しますが、ナットとスレッドの間に生じる摩擦が増加するため、ボールスレッドほど速くはありません。ただし、アクメリードネジは、より経済的で信頼性の高いソリューションであり、お客様に提供することができます。TiMOTIONが製造する電気機械式アクチュエーターの大部分は、TA2、TA4、TA6、TA23、およびその他の多くのモデルに見られるように、アクメネジ付きリードネジを使用しています。

 

TA2	TA4

 

TA6	TA23

 

ボールネジ

TiMOTIONが、電動式リニアアクチュエーターで使用するもう1つのタイプのネジは、ボールネジです。ボールネジは、アクメネジよりも摩擦が少なくなります。これは、ねじ付きシャフトがボールベアリング（ボールナット内）に円形の経路を提供し、アクメナットで発生する滑り摩擦よりも正確に作用するためです。このため、ボールネジはより効率的で、高速で移動することができます。ただし、通常、ボールネジにはセルフロック力がないため、ブレーキ機構がバックドライブと負荷の所定の位置に保持するのに役立ちます。ボールネジは、MA1リニアアクチュエーターモデルで一般的に使用されているオプションです。

 

MA1

 

スピンドルの仕様も、アクチュエーターの移動速度に大きな影響を与えますが、ほとんどの場合、アクチュエーターが保持できる負荷の量に影響します。スピンドル（またはネジ）の仕様には、ピッチ、リード、および開始数が含まれます。ピッチは、ねじ山の山から隣接するネジの同等のねじ山までの軸方向の距離です。リードは、シャフト上を1回転（360度）して、ネジが移動する直線距離です。開始点は、ネジに巻きつけられた独立したスレッドの数です。

 

これらは何を意味しているのでしょうか？スレッドの角度によって、ナットがシャフトを上下に移動する速度が決まります。角度が急であるほど、動きは速くなり、逆もまた同様です。（上の図に示すように）スピンドルの開始点が多いほど、スレッドの角度は急になります。ただし、速度保持機能の間にはトレードオフがあります。ナットがスピンドルを上下に速く移動するほど、通常、保持力（ナットが停止したときに負荷を固定する自然な能力）が減少します。

 

RPMとギア比

 

アクチュエーターの速度と負荷を制御するときに考慮すべきもう1つのことは、ギアセットのRPMとギア比を調整することです。ギア比は、ドライバーの1分あたりの回転数（RPM）と被駆動ギアの1分あたりの回転数（RPM）の比率です。たとえば、ドライバー平歯車に12歯があり、従動平歯車に24歯がある場合、従動平歯車はドライバー歯車の2倍の大きさになります。駆動ギアは被駆動ギアの1回転ごとに2回回転しなければならないので、ギア比は2:1になります。

 

力と速度はアクチュエーター内で「機械力=力*速度」の式でリンクされているため、必要な力と速度のトレードオフに応じて、方程式に追加のギアを追加することもできます。では、これらは何を意味しているのでしょうか？特定の用途に必要な負荷が大きいとします。この場合、TiMOTIONはギアを追加し、ギア比を調整してアクチュエーターにより多くのトルクを生成し、最終的にスピンドルにより多くの力を加えてスピンドルを移動させることができます。

 

 

必要な機械的動力 

 

リニアアクチュエーターの負荷と速度を操作する場合、用途に必要な機械的動力の量も考慮することができます（動力はワットで測定されます）。DCモーターの電流、速度、および負荷について覚えておくべき主なポイントは、負荷が増加すると電流が増加し、速度が低下する傾向があるということです（上のグラフを参照）。この主要な関係に加えて、使用する電源の種類やモーターの効率など、他の多くの電気機械的パラメーターが負荷と速度に影響を与えます。TiMOTIONのエンジニアは、クライアントのアプリケーションのニーズを満たすために適切なパラメーターを選択する責任があります。

 

TiMOTIONは、当社の12V DC、24V DC、36V DCリニアアクチュエーターをサポートするための電源を提供しています。TiMOTIONのアクチュエーターのほとんどは直流（DC）電力で動作するため、当社のコントロールボックスは交流（AC）電力をDC電力に変換できるため、お客様はアプリケーションを壁に接続することができます。TiMOTIONは、SMPSトランス（スイッチモード電源）とトロイダルトランスをコントロールボックスに統合できます。SMPS変圧器は110VACおよび220VAC入力をサポートしているため、お客様は製品を世界中のさまざまなコンセントに接続することができます。

 

以下は、用語の使用方法と変換に役立つ3つのグラフです。最初のものは互換的に使用されることができる一般的な電圧表現です。2番目はニュートン（N）からポンド（Lbs）とキログラム（kg）への変換、最後はミリメートル（mm）からインチ（In）への変換です：

 

電圧表現

12ボルトDC	12V DC	12V DC
24ボルトDC	24V DC	24V DC
36ボルトDC	36V DC	36V DC
48ボルトDC	48V DC	48V DC
110ボルトAC	110V AC	110V AC
220ボルトAC	220V AC	220V AC

 

重量換算（Nからポンド、キログラム）

1ニュートン (N)	0.22481ポンド (lbs)
1ニュートン (N)	0.1キログラム (Kg)

 

距離（mmからインチ）

1 ミリ (mm)

0.03937 インチ (in)

 

以上の説明で、お客様に電動リニアアクチュエーターへの組み込みに関する理解を深めていただければ幸いです。次回の記事では、電動アクチュエーターに追加できる、リニアアクチュエーターに入入る液体およびほこり保護のIP定格のレベルについて説明します。さらに質問がある場合や、お客様の用途についてサポートが必要な場合は、TiMOTIONがお手伝いします。当社は、お客様のリニアモーションシステムのニーズに対する質の高い解決策を提供し、お客様と提携することに特化しています。

 

 

詳細情報：
→	第1部：電動リニアアクチュエーターとは？
→	第2部：アクチュエーターの構造について
→	第3部：アクチュエーターの安全機能オプション
→	第5部：アクチュエーターのIP定格と潤滑剤
→	第6部：フィードバックセンサー付き電動リニアアクチュエーター
→	アクチュエーターの究極のガイド
→	用途に適した電動リニアアクチュエーターを選択する方法は？
→	3種類のアクチュエーターシステムの長所と短所：空圧、油圧、電動