空圧アクチュエータと油圧アクチュエータを電動シリンダに交換することを検討する 7 つの理由

Aug 10, 2023

スポンサー付きコンテンツ別 | 2023 年 8 月 14 日

何十年もの間、空圧アクチュエータと油圧アクチュエータは産業オートメーション分野で頼りになる技術でしたが、特に空圧アクチュエータには利点と同じくらい多くの欠点があります。 一方、電動シリンダーは大きな進歩を遂げ、OEM やシステム インテグレーターは可能な限り電動シリンダーを選択することが増えています。 空圧技術や油圧技術と比較して、電動シリンダは効率と位置決め性能が大幅に向上し、さらに小型のパッケージでメンテナンスとダウンタイムが削減されます。 その結果、3 つのテクノロジーの中で総所有コスト (TCO) が最も低くなります。

継続的な技術の進歩により、電動シリンダは、空気圧アクチュエータや一部の油圧アクチュエータと競合する力を生成できるようになりました。 産業用途では、空気圧シリンダーや油圧シリンダーはもはや当たり前のものであると考えるべきではありません。 次のプロジェクトで電動シリンダーを検討すべき 7 つの理由を見てみましょう。

一般的な用語では、空圧アクチュエータと油圧アクチュエータをシリンダと呼びますが、それは誤りです。 これらは実際にはシステムレベルのソリューションです。

空気圧アクチュエータ: 空気圧アクチュエータは、圧縮空気を通じて運動を生成します。 一般的な空気圧アクチュエータは、エア シリンダ、コンプレッサーまたは圧縮空気供給源、ホース、およびシール、バルブ、レギュレータ、フィルタなどの付属装置で構成されます。単動シリンダは、一方向に圧縮空気を使用し、一方向にスプリングを使用します。戻る。 複動空気圧シリンダは、伸縮時に圧縮空気を使用します。

油圧アクチュエータ: 油圧アクチュエータは、圧縮空気を介して力を伝達する代わりに、非圧縮性の油圧流体を使用する点を除いて、空気圧アクチュエータと同様のモデルを使用します。 アクチュエータは、油圧シリンダ、ポンプ、流体リザーバ、補助フィルタなどで構成されます。

電動シリンダ: 電動シリンダは、電動モータを使用してロッド型アクチュエータを駆動します (図 1 を参照)。 モータードライブとフィードバックデバイス (通常はエンコーダー) の外側では、ケーブル接続のみで動作します。 電動シリンダには、空気圧アクチュエータや油圧アクチュエータに比べて多くの利点があります。

図 1: のような電動シリンダーベッコフ AA3000、ネジ付きロッド型アクチュエータを駆動する電気モーターで構成されています。

空圧アクチュエータと油圧アクチュエータの最大の欠点の 1 つは、シリンダがアイドル状態の場合でも、ラインを充電し続けるためにコンプレッサーまたはポンプを常に稼働させる必要があることです。 空気圧アクチュエータの効率は 10% ～ 25% の範囲ですが、時間の経過とともにシールが劣化し、供給ホースに漏れが発生するため、この数値は低下します。 油圧アクチュエータの方が若干優れており、効率は約 40% です。

対照的に、電動シリンダーはシリンダーを動かすためにモーターが回転しているときにのみ電力を消費します。 その結果、他の 2 つのテクノロジーよりも大幅に低いエネルギー消費で 80% もの高い効率を達成できます。 これは、特に産業資産の寿命は数十年で測定されることが予想されるため、重要な点です。 空気圧アクチュエータは電動シリンダよりも総取得コスト (TCA) を低く抑えることができますが、電動シリンダの場合、製品の耐用年数全体にわたって TCO が大幅に増加します。

以前は、油圧シリンダーが最も大きな力を提供し、次に空圧シリンダー、次に電気シリンダーであると考えられていました。 その状況は変わりました。 AA3000 のような高度な電動シリンダーは、最大 25 kN のピーク力を生成できます (補足記事を参照)。 これは、あらゆる空気圧アクチュエータに適合します。 電動シリンダは、すべての油圧アクチュエータの包括的な代替品として位置付けられているわけではありませんが、特に以下のような他の機能を考慮すると、かなりの割合のケースで実行可能な選択肢となります。

電動シリンダーは、完全なサーボベースのモーション制御機能を提供します。 高い精度と再現性を提供します。 解像度はフィードバックとシステムの機械的忠実度に依存します。 電動シリンダーは、ストローク全体にわたる任意の位置に負荷を方向付けることができ、複雑な加速プロファイルをサポートします。 バックラッシュはシステムの機械要素、特にギアボックスに依存しますが、一貫して空気圧アクチュエーターよりも優れています。