電気運動の発明以来、エンジニアは、操作の原理を使用して回転運動の代わりに線形運動を生成する方法を探しています。 ロータリーアクチュエーター。過去1世紀ほどで、彼らはこれを実現するためのさまざまな方法を考案しました。
線形運動を作成する最も一般的な方法は、JackScrewsを使用することです。これは、本質的に、回転すると車のシャーシを上げるネジのようなものです。ジャックスクリューは、ボートのウインチやエレベーターから印刷機やコンベアベルトまで、あらゆるものに存在します。
しかし、線形アクチュエーターを定義するものについてまだ混乱している場合、あなたは一人ではありません。だからこそ、私たちはこの紛らわしいトピックに取り組み、それをあなたに完全に説明しています。私たちは、すべての情報を簡単で理解しやすい方法で提供するガイドを思いつきました。
線形アクチュエータとは何ですか？
線形アクチュエーターは、回転アクチュエーターの代わりに電力を線形運動に変える単純な電気機械装置です。線形アクチュエーターは、よりコンパクトで、正確で、信頼性が高い傾向があります ロータリーアクチュエーター、それらを線形運動を含む多くのアプリケーションにとって理想的なソリューションにします。
また、線形アクチュエーターには、回転運動を望ましい量の線形運動に変換するために、ギアまたは他のコンポーネントが少ないことを要求するという明確な利点があります。たとえば、一部のジャックスクリューは、1インチの線形運動を生成するためにいくつかのギアを必要とします。 線形アクチュエーター せいぜい2つまたは3つのコンポーネントのみが必要です。
線形アクチュエーターは、単純なプッシュを変えるか、腕が許す限り伸びるアークに引き込むことができます。実際、線形アクチュエーターの汎用性とシンプルさは、業界の専門家の間でお気に入りになります。
線形アクチュエーターはどのように機能しますか？
線形アクチュエーターは、電気モーターとネジ付きロッドに依存する単純な電気機械装置です。ねじ付きロッドは、行で移動するオブジェクトに接続します。同時に、エンジンはねじ付きロッド内に回転運動を引き起こします。ロッドが回転すると、軸に沿って移動します。そのような単純な！
線形アクチュエーターは、伸縮セクションとドライブセクションの2つの主要なセクションで構成されています。望遠鏡セクションは、2つの金属製のバー（「アクション」と「ドラッグ」と呼ばれる）で構成されており、内部のモーターで移動したときに互いにスライドします。ドライブセクションには、モーターと接続されたねじ込みロッドが含まれています。モーターが回転し、伸縮式セクション内でねじ付きロッドを駆動します。
ねじ付きロッドが動くと、アクション/ドラッグバーの動作を引き起こし、軸に沿って動かします（したがって」リニアアクチュエータ"）。しかし、線形アクチュエーターの精度は、アクション/ドラッグバーのデザインとその埋め込みモーターに関連しているため、適切なアクチュエータを選ぶことができます。
線形アクチュエーターの種類は何ですか？
線形アクチュエーターは、駆動の方法に応じて、4つの主要なタイプとして存在します。 4つのタイプは、電磁、空気性、油圧、および圧電です。これらのアクチュエーターはアクティブまたはパッシブであり、前者は電力に依存しており、後者は電源を持っていません。
最初は、アクチュエーターがその機能に一般化されていない否定的なものだと思うかもしれません。しかし、非常に多くのタイプがあるという事実は、長期的にはあなたにのみ利益をもたらします。さまざまな業界がさまざまな問題に遭遇しているため。彼らは、独自の課題をよりよく処理するために、新しいタイプの線形アクチュエーターを使用して独自のソリューションを考案しました。
その結果、特定のニーズと問題に適合するさまざまな種類のアクチュエーターがたくさんあります。それ自体は、各タイプの線形アクチュエーターが独自の目的を果たし、それをより良くすることができるため、大きな利点です。各タイプのアクチュエーターがどのように機能するか、そして彼らが達成しようとしたことの内訳を次に示します。
電磁アクチュエーター
電磁アクチュエーターは、操作に電流を使用します。電磁アクチュエータの背後にある原理は、電磁症、運転モーター、またはソレノイドの原理に似ています。電流は、スチールなどの強磁性材料に巻き付けられたワイヤーを駆動し、ドラッグバーをひねり、押します。
電流が発生すると、鉄などの他の強磁性材料を引き付ける磁場が生成されます。電流が流れるようになると、磁場が弱くなり、鉄のコアがシリンダーから飛び出します。この原理により、電磁石は金属オブジェクトを拾うことができるため、方向を切り替えることにより、電磁アクチュエーターの線形運動が変化します。
それが機能するためには、ワイヤーの緊張を維持してコアを「投げつけ」、元の位置に戻すスプリングメカニズムがなければなりません。ご想像のとおり、これは線形アクチュエーターの回復力が作用する場所です。彼らはあなたが思っているよりもはるかに耐久性があります。
空気圧アクチュエーター
空気圧アクチュエーターは、空気圧ツールと同じ機能を共有しています。これらは、さまざまなタイプのチューブ、シリンダー、バルブと同じ形と機能を提供します。 空気圧アクチュエーター 圧縮された空気または流体を使用して、ピストンのようなものを動かすことで作業します。空気または液体がシリンダーに導入されると、ピストンを押して移動します。
空気圧アクチュエーターは通常、油圧式よりもシンプルでコンパクトであるため、在宅アプリケーションに最適なオプションになっていることを覚えておくことが重要です。しかし、それらは通常、ピストンを駆動するためのガスの最も広範な圧力または液体によって制限されています。また、他のタイプの線形アクチュエーターよりも多くのメンテナンスとケアが必要です。
空気圧アクチュエータを使用するには、作業シリンダーを通る空気や流体の流れを開始するだけです。空気駆動の線形アクチュエーターは、ほとんどの場合、電気ポンプとペアになって、必要に応じて空気供給を提供することに注意してください。
油圧アクチュエーター
油圧アクチュエーターは、重い物体を持ち上げたり移動したりするなどのタスクに使用できるラムです。それらは、油に沈んだシリンダーとピストンで構成されており、粘度のために耐性を提供します。
電流が通過すると、熱が生成され、周囲のオイルの粘度が低下します。結果として生じる抵抗の減少により、ピストンをオイルの抵抗に対して押し下げやすくなります。
油圧線形アクチュエータを使用すると、流体（一般的に油または水）がシリンダーに汲み上げられ、拡張を余儀なくされます。このプロセスはバルブによって制御され、接続されたオブジェクトが地面に比較して移動します。
圧電アクチュエーター
圧電アクチュエーターは、圧電性の原理に基づいて機能します。これは、特定の材料が機械的ストレスまたは圧力にかかったときに蓄積する電荷です。たとえば、いくつかのアルミホイルをつかんでいると、電荷が生成され、触れれば火花が生成されます。
このプロセスは、電荷ではなく線形動作をもたらす可能性があることがわかります。それが機能する方法は、結晶が材料の両側に取り付けられ、その後、電圧がそれらに適用されることです。結晶の1つは電極として機能し、材料を通って電子を一方向に流れます。対照的に、他の結晶はそれらを反対方向に動かします。
圧電アクチュエーターは、通常、正確な位置決めと精度が成功に最重要であるステレオリソグラフィマシンやプリンターなどの用途に見られます。
線形アクチュエーターは何に使用されていますか？
線形アクチュエーターはいくつかのアプリケーションで広く使用されていますが、それらにはすべて共通点が1つあります。明らかに聞こえるかもしれませんが、オブジェクトを直線的に動かすことができます。
それは大したことではないように思えるかもしれません。それでも、効果的になるために線形の動きが必要なものの数を考慮すると、この種のデバイスの必要性がどこでも非常に流行していることは理にかなっています。家庭内から世界で最も巨大な倉庫や製造施設まで、日常生活のどこでも線形アクチュエーターの例を見ることができます。
家の線形アクチュエーター
線形アクチュエーターに使用される典型的な家庭での使用には、リビングルームのガレージドア、ゲート、ドレープが含まれます。メカニズムは、非製造セクターの消費者の家に便利に収まるほど軽量でコンパクトです。線形アクチュエーターは、ドライブスルーウィンドウや銀行の窓口窓でもよく見られます。
ほとんどの人は、自分が含まれていることに気づきません 日常のアイテムの一部 ドア、ガレージのドア、窓など。しかし、これらのデバイスは、汎用性のためにハイエンドの建設資材を考慮するかもしれないものにおいて一般的です。
彼らは、一日の終わりに同じ目的を果たしています。これらの線形アクチュエーターがあなたの家の周りでどのように働くかについての詳細を以下に示します。
ガレージのドアと鉄の門
線形アクチュエーターは、ガレージのドアを開閉する大きな巨大なマシンの小さいながらも重要な要素です。線形アクチュエーターは、ガレージのドアを開けるために、大きくて重いドアオープナーを前後に押すために使用されます。
ガレージのドアを手動で開いて、すべての部分を覗き込んだとします。その場合、チェーンで接続されている電気モーターがドアを開けるプーリーシステムに接続されているのを見たかもしれません。
テレビマウントとスタンド
テレビマウントとスタンドは、おそらく線形アクチュエーターについて考えるときに最初に思い浮かぶものではありませんが、それらは不可欠な仕事をしています。これらは使用されます テレビの角度を調整します 最小限の労力で。ホテルで最も一般的に使用されているため、ハウスキーピングがホテルテレビのチャンネルを掃除して変更しやすくなります。それでも、あなたはそれらをいくつかの家庭用マウントにも見つけるでしょう。
自動車部品
この別の例はあなたの車にあります。車は、ブレーキシステムの一部として線形アクチュエーターを使用しています。ドライバーのブレーキペダルは、マスターシリンダーまで走るプッシュロッドに接続されています。これは、油圧液がシリンダー内のピストンに押し付けられる場所であり、各車輪の靴が膨張します。
業界の線形アクチュエーター
線形アクチュエーターには、製造工場内の産業環境に多くのアプリケーションが付属しています。たとえば、製造では、線形アクチュエータは圧力チャンバーとして機能します。これらは、石、アルミニウム、鋼、コンクリートなどの材料を切断、形状、または掘削するために、高圧ウォータージェットを生成します。
しかし、それらは一般に持ち上げと輸送に使用されます。倉庫では、パレットや容器などの重いオブジェクトをある場所から別の場所に持ち上げるために使用されます。また、他の配布タイプの設定にもあります。これらの設定では、彼らは植物を介して、またはあるドックから別のドックに大きく上げ、下げ、押します。
線形アクチュエーターは、組立ラインの適用にも見られます。そこでは、サイクルに沿って組立ラインの個々のピースを移動することを課されます。以下は、組立ラインからの線形アクチュエーターのより具体的なユースケースです。
コンベアシステム
コンベアシステムは、線形アクチュエーターを使用して材料を輸送します。さまざまな機能を実行するさまざまなコンベアシステムがあります。ベルトコンベヤーは、一連のプーリーまたはローラーを使用して、アイテムを水平に移動します。電動モーターは、トラックに沿って移動してアイテムを配信するローラーデバイスを搭載しています。
ストラップマシン
ストラップマシン 線形アクチュエーターを使用して、ストラップテープを介してアイテムをバンドルします。このマシンは、クランプ、ドライブヘッド、および最終的な接続を行うエンドエフェクターで構成されています。エンドエフェクターは、ストラップテープの端を対応する側に取り付けることも可能にします。
ロボットを選んで配置します
これらのロボットは、棚からオブジェクトを拾い上げ、別の容器に配置するように設計されています。これは、人間が毎日の仕事で支援する重要な作業です。このアプリケーションでは、2種類のロボットが使用されています。最初のタイプは、ボックスなどの剛性のあるオブジェクトを処理するように設計されています。対照的に、2番目のタイプ（マイクロマニピュレーター）は、サンドイッチやハンバーガーなどの繊細なアイテムの世話をします。
自動化に使用される線形アクチュエーター
線形アクチュエーターの最大のクロスオーバー産業の1つは、産業であろうと技術的および科学的な目的であろうと、自動化です。たとえば、ロボットアームは、多くの場合、腕の正確な動きのための線形アクチュエータが必要です。この場合、デバイスは制御された方法でオブジェクトを持ち上げて下げるために使用されます。
主な違いは、線形アクチュエーターが自動化の世界での毎日の使用からの大量の摩耗に耐えなければならないことです。電動線形アクチュエーターは、壊れずに何度も何度も作業できる必要があります。これらのデバイスは、多くの場合、重いオブジェクトを持ち上げる必要があります。これは、重量が1,000ポンド以上です。
これらのマシンは製造プロセスと専門家の研究にしばしば関与しているため、機械の他のビットや近くにいる可能性のある人々と衝突しないことが重要です。それが、必要な正確な動きを提供できるため、このテクニックを非常に適切にしている理由です。
自動誘導車両（AGV）s
AGVは、施設の周りに大きなパックを移動するのに役立つため、倉庫システムにとって不可欠です。 AGVは、労働者がある場所から別の場所に物事を取得する必要がある環境で使用される小さな車両です。ご想像のとおり、これらの車両は、労働者が長距離にわたって重い負荷を輸送する必要がある産業環境で不可欠です。
AGVは、コンベアベルトで構成されるトラックに沿って移動し、センサーを使用して、ルートが正確かどうか、またはフォークリフトのように前方に障害物があるかどうかを判断します。ストップアンドゴーテクノロジーを使用し、主にアイテムの配信に使用されます。それでも、必要に応じて倉庫から大きなビンを運転するためにも使用できます。
AGVがオペレーターによって運用されている場合、それらはしばしば「ライドアンドドライブ」と呼ばれます。それらが完全に自動化されると、それらは「移動通路」または「ロボットコンベア」と呼ばれます。大きな違いは、移動する通路の目的地に到達したら、場所を検出し、滑走しないようにする必要があることです。
線形位置決めテーブル
線形テーブルシステムは、線形アクチュエータを使用して、ホイールまたはローラーでサポートされているテーブルの位置を制御します。線形アクチュエーターは、トップダウンの位置決めに必要な力を供給します（つまり、オブジェクトを開始点に移動します）。これらのシステムは、2軸と3軸の構成で利用できます。
2軸システムはテーブルを前後に移動しますが、3軸システムはテーブルを上下に左右に移動できます。
これらのテーブルの主な用途の1つは、アイテムを基板に染色するためのものです。これにより、線形アクチュエーターは格納時に持ち上げる必要があります。また、オブジェクトを所定の位置に保つために必要な格納力を供給する必要があります。そのため、適切な線形アクチュエーターを選択することが不可欠です。
また、ユーザーは、コントロールパネルまたはコンピューターを使用してどれだけの力を適用するかを制御することにより、線形の位置決めテーブルがどのように動くかを制御することもできます。わずかな調整を行うことにより、ユーザーはオブジェクトが時間を無駄にせずに自分が望んでいることを正確に位置にあることを確認できます。
印刷機とCNCマシン
線形アクチュエーターは、通常はサーボと呼ばれる印刷機で広く使用されています。それらは、移動ベルト、プリントヘッドの持ち上げなど、印刷機の自動タスクに使用されます。 キャリッジを移動します CNCマシンで。
CNCマシンは、線形アクチュエーターを使用して、フライス材や切断のために必要な場所にビットを配置します。これらは正確な角度に設定する必要があります。それ以外の場合は、マシンの他の部分に損傷を引き起こす可能性があります。実際、多くのプリンターがいくつかのサーボを使用して、印刷目的でより複雑な動きを実現しています。
線形アクチュエーターは、印刷プロセス中に移動ベッドに対して印刷ヘッドを移動するためにも使用されます。そして、これは単純なタスクのように思えるかもしれませんが、多くの要因を考慮する必要があるため、実際にはそうではありません。
どれだけ速く前進または撤回するかは、ベッドにどれだけ速く印刷したいか、重量の量に依存します。また、アセンブリの他の部分が動いている速度を考慮する必要があります。
油圧線形アクチュエーターを使用しない場合
重いオブジェクトや中程度のサイズの何かを移動する方法を探しているとしましょう。それでも、加速と減速効果は望ましくありません。その場合、線形アクチュエータはおそらく理想的な解決策ではありません。これは、線形アクチュエーターが主に油圧圧力に依存しており、圧力を生成するのに十分な時間がある場合にのみ、オブジェクトに力をかけることができるためです。
愛好家もこれらの制限を見てきました。ロボットの趣味のユーザーがそれらを見つけます 遅すぎる ロボットの足や腕のメインモーターに動力を供給します。代わりに、彼らは速度がそれほど重要でない場合にジョイントを制御したり、他のタスクを実行する小さなアクチュエーターとして最適です。愛好家はしばしば、線形アクチュエーターと併せてサーボモーターを使用して方向や速度を変えます。
したがって、線形作動は、極端な精度と一貫性が必要な正確で制御された動きに優れています。しかし、方向の急速な変化や重いリフティングアプリケーションには理想的ではありません。この欠点は、すべての線形アクチュエーターが共通しているものであり、それらを評価する際にこれらを考慮する必要があります。
線形アクチュエーターはどこにでもあります
線形アクチュエーターの用途はほとんど無限です。それらは、海運や製造センターの生産ラインから、私たちが日常生活を通して運転する車まで、どこでも発生します。
どこを見ても、何らかの形の線形アクチュエーターが使用されていることがわかります。これらの機械は、私たち全員が毎日物事を成し遂げるために頼っている無数の機械の断片の鼓動です。
線形アクチュエータを使用できる最善の方法は、アプリケーションと一致させることです。どのタスクがしなければならないか、どのような力がそれに及ぼすかを考慮してください。これは、持ち上げ重量、移動する必要がある速さ、そしてそれがあなたのニーズに合わせて十分に強いかどうかを解決するのに役立ちます。
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