機械式アクチュエータ : 設計、動作、およびそのアプリケーション

電気機械では、アクチュエータは、システムまたはデバイスを移動および制御するために使用される不可欠なコンポーネントです。アクチュエータは、エネルギー源と制御デバイスを使用します。一般に、制御装置はバルブです。制御装置が制御信号を受け取ると、アクチュエータはエネルギー源を機械的な動きに変えるだけで即座に反応します。ソフト、油圧、空気圧、電気、熱/磁気、機械式アクチュエータなど、さまざまなタイプのアクチュエータを利用できます。したがって、この記事では、アクチュエータのタイプの1つ、つまり 機械式アクチュエータ – アプリケーションの操作。

メカニカルアクチュエータとは？

機械式アクチュエータは、動力源を使用して物理的な動きを実現するデバイスです。これらのアクチュエータは重要であり、ほぼすべての自動機械で使用できます。これらのアクチュエータで使用される電源は次のとおりです。電流、空気圧、油圧を手動で操作するか、自動システムを介してオン/オフします。機械式アクチュエータの機能は、異なる速度のギアを使用して、回転運動から直線運動に変更することです。機械式アクチュエータは、送りねじ、ボールねじ、ラック & ピニオン、ベルト駆動などに分類されます。機械式アクチュエータの図を以下に示します。

機械式アクチュエータの動作原理

機械式アクチュエータの動作原理は、回転運動を直線運動に変換することによって動作を実行することです。したがって、機械式アクチュエータの動作は、主にレールとギア、またはチェーンとプーリーなどの構造コンポーネントの組み合わせに依存します。

機械式アクチュエータの設計

機械式アクチュエータは、さまざまなコンポーネントを使用して設計されていますが、最も活性化するコンポーネントは、モーター、ギアリング、スクリュー アセンブリ、および延長チューブです。これらのアクチュエータは通常、動きをロータリーからリニアに変更することで機能します。

モーター

このアクチュエーターで使用されるモーターは、アクチュエーターのすべての電力が生成される DC モーターです。

ギアリング

ギアリングは、駆動機構の速度と被駆動部品の速度の関係を変更するために使用されるプラスチックまたはスチールで設計されています。ギアリングは、モーターなどの動力源に簡単に接続されます。

スクリュー

このアクチュエータはねじに作用します。アクチュエータのナットを回すと、ねじ軸が直線的に動きます。

延長チューブ

エクステンションチューブはインナーチューブとも呼ばれ、一般的にはステンレスやアルミで作られています。このチューブはねじ付きドライブ ナットに接続されており、ナットが回転スピンドルに沿って回転すると伸縮します。

アクチュエーターのモーターに電力が供給されると、ギアリングが回転します。したがって、このギアリングは単純にトルクを増やし、モーター速度を低下させます。歯車はネジを回転させ、ネジのナットは延長チューブに接続されているだけで、ネジの方向に基づいて内外に移動します。

いくつかのアクチュエータには、モーターが作動していないときに負荷を保持するラップ スプリング ブレークがあります。このラップ スプリング ブレークは、力を入れずに押したり引いたりすることで、あらゆる方向の荷重を保持します。さまざまなアクチュエータで使用されるねじは、送りねじまたはボールねじです。

機械式アクチュエータの種類

市場で入手可能な機械式アクチュエータには、空気圧または空気圧、油圧または流体圧および電動アクチュエータの 3 種類があります。

空気圧アクチュエータ

空気圧アクチュエータは、加圧ガスまたは圧縮空気を使用して、制御された動きを形成します。これらのアクチュエータは用途が広く、あらゆるプロジェクトで使用できるように変更できます。このアクチュエータの主な利点は次のとおりです。操作が非常に簡単で、作動に電気や点火を必要としないため、油圧アクチュエータと電動アクチュエータの安全な代替品です。このアクチュエータの主な欠点は、デバイスが使用されているかどうかにかかわらず、作動圧力を維持するためにコンプレッサを連続的に実行する必要があることです。

油圧アクチュエータ

油圧機械式アクチュエータは、液体圧力を使用して機械的な動きをします。そのため、これらのアクチュエータは、システムや機械が機能するために大量の電力が必要な場合に主に使用されます。これらは、油圧パワーがシリンダー内の液体の量によって単純に制御される重機で一般的に利用できます。流体が増加すると圧力が発生し、流体が減少することで圧力が減少します。これらのアクチュエータは、高出力のエネルギーが必要になると非常に役立ちますが、本質的に揮発性であり、操作と保守には非常に訓練されたメカニックが必要です。詳しく知るには 油圧アクチュエータ .

電動アクチュエータ

電動アクチュエータは、電源からのエネルギーを電気から機械に変換するために使用されます。電動アクチュエータは、バルブ操作、食品および飲料の製造、マテリアル ハンドリングおよび切断装置に使用されます。一般に、これらは油圧アクチュエータと比較してメンテナンスが非常に簡単で、高い精度を提供します。詳細については、このリンクを参照してください。 電動アクチュエータ .

これらのアクチュエータの主な欠点は次のとおりです。すべての環境に適しているわけではなく、過熱傾向を制御する必要があります。これらのアクチュエータは、電力が失われた場合に信頼できる位置を持たず、空気圧アクチュエータと比較して平均故障率が高くなります。

プロパティ

空気圧アクチュエータと電動アクチュエータの特性を以下に示します。

長所と短所

機械式アクチュエータの利点には、次のようなものがあります。

• これらのアクチュエータは非常に使いやすいです。
• 精度レベルは高いです。
• これらは費用対効果が高いです。
• これらは用途が広くカスタマイズ可能です。
• これらは非常に安全です。
• その性能は長持ちします。
• 拡張された信頼性
• 簡単なセットアップとインストール
• モーションコントロールはより正確です。
• ノイズが少ない。
• メンテナンスが少ない。
• エネルギー消費量が少なくなります。
• 漏れがなく、サイズ、オプション、構成の完全な範囲。

の 機械式アクチュエータの短所には、次のようなものがあります。

• 空気圧と比較して、電動アクチュエータは費用対効果が低くなります。
• 過酷な労働環境
• 電源が失われた場合、フェールセーフ ポジションはありません。
• 空気圧アクチュエータでは、コンプレッサーは常に作動する必要があります
• 油圧アクチュエータは不安定な性質を持っています。
• 油圧アクチュエータには、高度な訓練を受けた整備士が必要です。
• これらは振動に非常に敏感です

アプリケーション

機械式アクチュエータのアプリケーションには、次のものがあります。

• 機械式アクチュエータは、回転運動を直線運動に変えるために使用されます。
• これらは、仰角、並進、線形位置決めなどの線形移動が必要な場合に適用できます。
• このアクチュエーターは、プーリー、ギア、チェーンなどを使用して、ある種類の動きを別の種類の動きに変えるだけで機能します。
• これらのアクチュエータは、電気 i/p 信号を機械的加振力に変換します。これらは、分散モード ラウドスピーカー内の個別のラジエーターと組み合わせて使用​​され、振動およびノイズ キャンセレーション用のアクティブ コントロール アプリケーションに使用されます。
• これらのデバイスは、手動、電気、または油圧、空気などのさまざまな流体で機能する、制限された制御された動きを提供するだけです。

したがって、これは機械の概要です アクチュエータ – 作動中 アプリケーションで。このアクチュエータでは、i/p パワーをモーションに変換するために使用される内部メカニズムは、意図した出力方向と使用する特定のパワー ソースに基づいて主に異なります。 o/p モーションの方向は、回転または直線です。一般に、これらのアクチュエータは電磁タイプに比べて非常に強力であるため、高トルクのアプリケーションで使用されます。アクチュエーターとは何ですか？