ロータリーアクチュエータとは：働きとその応用

油圧アクチュエータは、油圧を使用してエネルギーを直線運動に変換するために使用される機械装置の一種です。一般に、重機は主にさまざまな油圧アクチュエータに依存して機能します。例えば;ブルドーザーは、リフト アーム内にあるアクチュエーターを使用して、大量のがれきを持ち上げることができます。これらは、閉ループ制御システムのように高速で大きな力の操作が必要な場合に広く使用されます。油圧アクチュエータは、リニア、ロータリー、セミロータリーの 3 種類に分類されます。この記事では、1 つのタイプについて説明します。 油圧アクチュエータ すなわち; ロータリーアクチュエータ – アプリケーションの操作。

ロータリーアクチュエータとは？

ロータリー アクチュエータは、電気エネルギーを回転運動または振動運動に変換するために使用される、電気式、流体動力式、または手動式の装置です。これらのアクチュエータは、主に、圧縮空気や電力などのユーティリティへのアクセスがアクチュエータの選択に重要な役割を果たす手動または自動バルブ操作で使用されます。

このタイプのアクチュエータはリニア アクチュエータとは異なります。これは、リニア アクチュエータが回転に対抗するときに直線運動を使用して動力を伝達するためです。ただし、ロータリー アクチュエータはデバイスに接続され、リニア アクチュエータを形成します。これらのアクチュエータは、移動式油圧機器、航空機、およびモーション コントロール システムで使用されます。

ロータリーアクチュエータはどのように機能しますか?

流体動力システムの場合、ロータリー アクチュエータは、円の完全な 1 回転で限られた範囲を超える振動運動を伝達する o/p デバイスのように機能します。したがって、右側のロータリー アクチュエータは、内部ベーンに対する直接的な流体圧力作用によって仕事を生み出します。ここで、仕事は距離を超えて適用されるエネルギーとして定義できます。ロータリーアクチュエータは主に、定義された角度だけ振動運動内でストロークを許可するだけで、回転運動または角運動を提供するために使用されます。これらのアクチュエータは、トルクと呼ばれる特別な種類の回転仕事を生成します。

上記の単純なロータリーアクチュエータ回路図では、力がトルクに適用されると、トルクが発生することがわかります。これらのアクチュエータが高トルクで低速で動作する場合、トルクの出力が馬力の代わりに識別および評価の目的で使用されます。ロータリー アクチュエータを選択する場合、速度は特定のアプリケーションの二次的な考慮事項です。

トルクの測定では、一般的な単位はフィート ポンド (lb.ft) です。たとえば、半径 2 フィートのロータリー アクチュエータを使用して 200 ポンドの重りを持ち上げる場合、作業を達成するために必要な結果のトルクは 400 lb•ft になります。

物理的なシステムと必要な o/p トルクの間の主な関係を理解することで、設計者は独自のアプリケーションごとに適切なロータリー アクチュエータを決定することができます。

ロータリーアクチュエータの種類

ロータリーアクチュエータには、以下で説明するさまざまなタイプがあります。

手動ロータリーアクチュエータ

手動ロータリ アクチュエータは、オペレータがバルブを閉じるために手動で適用できるトルクを強化するために、ウォーム ドライブを使用することがよくあります。これらのタイプのアクチュエータは、ボール バルブや 1/4 回転バタフライで一般的であり、いくつかのウォーム ドライブのセルフロック機能がバルブを閉じた状態に維持するのに役立ちます。これらのアクチュエータは、作業者が利用できるトルクを高めるために、大きなハンド ホイールを使用することがよくあります。これらのデバイスは、バルブ業界では手動オーバーライドまたはギア オペレーターと呼ばれることがあります。

電動ロータリーアクチュエータ

電動ロータリ アクチュエータは、電磁力によってコンポーネントを回転駆動するために使用されます。 電気モーター .それらは通常、ストロークで多くの位置が停止できるように、インデックスと制御機能を提供します。このアクチュエータの回転要素は、円形シャフトまたはテーブルのいずれかです。円形シャフトは多くの場合キー溝を含みますが、テーブルは追加コンポーネントを取り付けるためのボルト モデルを提供します。

このアクチュエータの仕様には、供給電圧、最大トルク、再現性、負荷容量、動作温度、回転角度、直線ストロークが含まれます。電動ロータリ アクチュエータは、ハイパワー スイッチング ギア、電力産業、自動車産業、パッケージング アプリケーションなど、さまざまな用途で使用されています。

流体動力ロータリーアクチュエータ

流体動力のロータリーアクチュエータは、空気圧ロータリーまたは油圧ロータリーアクチュエータとしても知られています。これらのタイプのアクチュエータでは、流体力がシリンダーに与えられてスコッチ ヨークとラック アンド ピニオン アセンブリをシフトするか、油圧空気または油圧によるストレート シャフト作動用のローターに与えられます。一般に、これらのタイプのアクチュエータは、指定されたコンポーネントまたはバルブの回転要件に基づいて、90° から 360° の間で停止します。

ラック＆ピニオンロータリーアクチュエータ

これらは、産業ベースのアプリケーションでダンパーやバルブを自動的に制御するために主に使用される機械装置です。このアクチュエーターにおいて、ラック&ピニオンは、直線運動から回転運動に変化する2つの歯車の総称です。リニア ギア バーは、ピニオンと呼ばれる丸い歯車の歯を接続するラックとして知られています。直線的な力がラックにかかると、ピニオンの回転運動が発生します。

スコッチ ヨーク ロータリー アクチュエータ

このタイプのアクチュエータには、一方の端でバルブに接続されたスライドバーが含まれており、もう一方の端にはヨークが接続されています。ヨークには、単純に前後にスライドするブロック用のスロットが含まれています。スライドブロックはピストンに接続されているだけで、ピストンが動くとブロックが駆動し、ヨークが回転し、その後バーを動かしてバルブを開きます。

このアクチュエータは、石油とガスでパイプ内の流れを分離するためのバルブを作動させるために使用され、鉱業では岩盤洗浄ライン内のノズルを分離するためのバルブを作動させるために使用され、水と廃水は供給ライン、タンクとフィルターを分離するためのバルブを作動させるために使用されます。

ヘリカルアクチュエータ

ヘリカル ロータリー アクチュエータは、リニア i/p を振動するロータリー出力に変換するために、一連のヘリカル ギアとシリンダーを使用します。このアクチュエータのシリンダーには、最も外側のチューブ内に機械加工された 3 つの回転ピンと 3 つのヘリカル スロットが含まれます。そのため、このチューブにはマイナー パーツにも 3 つのキーが含まれており、中央のシリンダー内の溝を通り過ぎないようになっています。シリンダーが動くと、空気圧が最も外側のシリンダーを押し下げてバルブを開き、最も外側のチューブの外側にあるスプリングを圧迫します。空気の力が解放されると、スプリングがバルブを押して再び閉じます。

電気油圧式アクチュエータ

電気油圧アクチュエータは、加圧された作動油を使用してバルブを操作しますが、主なエネルギー源はもっぱら電気です。供給された電気エネルギーは、油圧ポンプを制御するための電気モーターに電力を供給するために利用され、その後、バルブを制御するための油圧アクチュエーターを操作するための加圧流体が供給されます。システム全体が自己完結型であるため、システムの構造を簡素化し、信頼性と安全性を向上させるために、別個の油圧パワー ユニットが不要になります。

このアクチュエータは、アプリケーションの要件に基づいて、ロータリーまたはリニア バルブを使用します。これらのアクチュエータは、高い動作速度またはフェイルセーフ システムが必要な場合に、大きな推力またはトルクを必要とするバルブの操作に最適です。

ベーンロータリーアクチュエータ

空気圧および油圧ベーン タイプのアクチュエータは、ベーンが 90 ～ 280 度回転できる場所であれば、円形チャンバーまたはくさび形のハブに接続された最低 1 つまたは 2 つのベーンを使用するだけです。これらのアクチュエータでは、ハブは、オイルまたは空気の力を使用して出力ステムでモーションを生成することにより、ストップ間で単純に回転します。ダブル ベーン アクチュエータには、より多くのトルクを提供する 2 つの対向するベーンが含まれますが、完全な円形チャンバー内のシングル ベーン アクチュエータと比較して、回転は非常に制限されます。

このアクチュエータのベーンは、加圧時に回転し、ストロークの終わりに到達するまで回転し続けます。ベーンのもう一方の端に空気圧がかかると、シャフトが逆方向に回転する可能性があります。

これらのアクチュエータは、その固体サイズのためにスペースが制限されている場所で使用されます。中速アプリケーション内で軽い負荷を転送、クランプ、または配置するために頻繁に使用されます。

長所と短所

の ロータリーアクチュエータの利点 r 以下を含めます。

• これらは耐久性があり、サイズに対して比較的高いトルクを提供します。
• メンテナンスの手間を軽減します。
• これらのアクチュエータは回転するため、必要な角度でさまざまなものを簡単に動かすことができます
• このアクチュエータは、一度操作すると非常に安定しており、低速でも安定しています。
• 非常にスムーズな加減速動作を実現します。
• ステッピングモーターを搭載したロータリーアクチュエータで、速度・位置調整が簡単に行えます。

の ロータリーアクチュエータの欠点 以下のものが含まれます。

• ベーン アクチュエータは、ラック アンド ピニオン アクチュエータと比較してトルクと回転が制限されており、通常、シングル ベーン モデルでは最大 280° です。したがって、これらは中速アプリケーション内の軽負荷に適用できます。
• これらのアクチュエータは、シャフトが小さなブッシング タイプのベアリングを使用しているため、軽負荷のみに対応できます。
• 最小限の衝撃容量。
• 高速ベースのアプリケーションでは、通常、外部停止が必要です。

アプリケーション

ロータリーアクチュエータの用途には、次のようなものがあります。

• これらは、いくつかのモーション コントロール システムで使用され、クランプやピック アンド プレース ハンドラーの操作にも使用されます。
• ロータリーアクチュエータは、航空宇宙で高速、低トルクの回転運動などを変換するために頻繁に使用されます。
• 他の特殊なロータリー アクチュエータも、水中で使用するように設計されています。
  これらは、特定の農場でアーム、ブーム、またはその他の装置を回転させるために使用されます。
• 範囲。
• 油圧ロータリーアクチュエータは、通常、高トルクが必要なアプリケーションで使用されます。
• これらは、部品の位置決め、移動、およびクランプのために業界で使用されています。
• これは、定義された角度で振動運動内でストロークを単純に許可することにより、角度または回転運動を与えるために使用される空気圧シリンダーです。
• これらは、産業用途、船舶、材料の取り扱い、ロボット工学、金属加工などで使用されます。

したがって、これはすべてについてです ロータリーアクチュエータの概要 – アプリケーション付きのタイプ。このアクチュエータの選択は、主にトルク、回転、パッケージのサイズ、動力方式、アプリケーション、回転されるものの機械的特性、不安定な雰囲気の存在などに依存します。これらのアクチュエータは、ガスおよび石油産業。アクチュエーターとは何ですか？