第1部：電動リニアアクチュエーターとは？定義と種類の説明

電動リニアアクチュエーターは、現代の機械において重要な役割を果たしており、電気エネルギーを直線運動に変換する信頼性の高いソリューションを提供します。これらの多用途な装置は、産業用オートメーションから家庭用電化製品に至るまで、幅広い分野で活躍しています。本資料シリーズでは、電動リニアアクチュエーターの基本、動作原理、種類、そして特定の用途に適したアクチュエーターの選定方法について説明していきます。

電動リニアアクチュエーターとは？

電動リニアアクチュエーターは、モーター、複数のギア、ウォームギアとチューブで構成される駆動機構から成る電気機械装置であり、モーターの回転運動をギアとウォームギアによって直線運動に変換します。

回転運動を生み出すロータリアクチュエーターとは異なり、電動リニアアクチュエーターは物体を直線的に移動させるように設計されています。これらは、持ち上げ、下げ、押し、引くといった正確な位置決めが求められる用途で一般的に使用されます。

電動アクチュエーターの構成部品についてさらに詳しく知りたい方は、以下の本資料シリーズをご覧ください。

電動リニアアクチュエーターの仕組みとは？

 電動リニアアクチュエーターの中核的な機構は、モーター（通常はDCまたはAC）、リードスクリュー、ナットで構成されています。モーターが回転するとリードスクリューが駆動され、それに沿ってナットが移動します。この動きが直線運動に変換され、窓の開閉、病院用ベッドの調整、産業プロセスの自動化などの作業に利用されます。

それらがどのように動作するのか順を追って説明します。

1. 電源入力：アクチュエーターは、バッテリーや直接電源などの電力供給源から
   電気エネルギーを受け取ります。
2. モーター作動：モーターが回転を開始し、トルク（回転力）を発生させます。
3. ねじ機構：モーターの回転がねじ付きのリードスクリューを駆動し、それに取り付けられたナットが移動します。
4. 直線運動：ナットの移動が直線運動を生み出し、アクチュエーターが荷重を
   押す、引く、持ち上げるといった動作を可能にします。

今日の電動リニアアクチュエーターには、位置センサー、リミットスイッチ、フィードバックシステムなどの高度な機能が搭載されていることが多く、より高い制御性と精度を実現しています。これにより、ロボットや医療機器など、高精度が求められる産業用途に適しています。

電動リニアアクチュエーターの特徴と課題とは？

1. 特徴

• 精度および制御：電動リニアアクチュエーターは高精度かつ再現性のある位置決めが可能で、自動化処理作業に最適です。
• エネルギー効率：特に荷重を保持する用途において、油圧式や空圧式アクチュエーターに比べて消費電力が少なくて済みます。
• 低メンテナンス：可動部品が少なく、流体システムを使用しないため、保守が最小限で済みます。
• 多用途性：さまざまな環境で動作可能で、複雑な動作も容易にプログラムできます。
• 静音性：油圧式や空圧式システムと比べて、電動アクチュエーターは動作音が静かです。

2. 難点

• 出力制限：電動アクチュエータは油圧システムに比べて出力が小さく、ヘビーデューティな用途には制約があります。

• 電源依存：安定した電源供給が不可欠であり、すべての環境に適しているとは限りません。

電動リニアアクチュエーターにはどのようなタイプがありますか?

電動リニアアクチュエーターには、多様な用途ニーズに対応するためにさまざまなタイプがあります。リニアアクチュエーター、リフティングコラム、ギアモーターなどはすべて独自の特徴と強みを持っています。以下に、さまざまなタイプのアクチュエーターの一覧をご紹介します。装置メーカーのニーズに合わせて選定、適応することが可能です。

1. パラレル電動アクチュエーター

モーターはウォームギアと平行です。パラレル電動リニアアクチュエーターは通常、平歯車によって駆動され、より幅広いギア比を実現します。これらのアクチュエーターは、より広い範囲の負荷と速度を可能にしますが、ウォームギアを備えたアクチュエータほど静音ではありません。

2. 直角または「L」字型電動アクチュエーター

モーターはウォームギアに対して垂直に配置されます。ウォームギアは、通常、L字型電動リニアアクチュエーターを駆動します。これらのアクチュエーターは、平歯車モーターよりもギア比の選択肢が少なくなりますが、静かで、不可逆力が増加します。

3. インライン電動アクチュエーター

モーターはウォームギアと一直線上にあります。したがって、インライン電動リニアアクチュエーターは、収縮長が長くなります。これらは通常、一連のプラネタリギアによって駆動し、狭いスペースに収まるように特別に設計されています。ただし、ノイズレベルが高くなります。

4. デュアルエンジン

デュアルモーターは、独立または同時に、2つの異なる方向に動作します。これらは通常、ウォームホイールを備えたギアによって駆動されるため、より静かな動きを実現します。

5. 電動スライドアクチュエーター

電動スライドアクチュエーターは、アウターチューブを使用せずに直線運動を実現します。フロントアタッチメントは、ウォームギアに沿って移動するナットにリンクされています。

電動リニアアクチュエーターの全範囲をご覧ください。

6. ギアモーター

ギアモーターは、1つ以上のウォームと組み合わせることで、経済的で汎用性のあるシステムの設計を可能にします。コンパクトで、通常はウォームホイール付きギアによって駆動され、機械的な同期を実現するのに理想的な選択肢です。

ギヤモーターの全製品ラインアップをご覧ください。

7. 高さ調整可能な電動リフティングコラム

当社は、産業用、医療用、人間工学的用途向けのリフティングコラムを製造しています。高レベルの安定性を維持しながら、高負荷の垂直移動を可能にします。当社の工業用および医療用コラムは、医療用ベッド、肥満患者用ベッド、高さ調節可能工業用ワークステーションなどの用途向けに設計されています。そのため、すべてのユーザーの安全性と快適性が保たれます。

また、可変高オフィス用のBIFMA規格に準拠した人間工学に基づいたさまざまなコラムを取り揃えています。この製品群は、カラー、形状、向き、そして2段または3段構造など、さまざまなバリエーションをご用意しています。

電動昇降コラムの全ラインアップもぜひご覧ください。

電動リニアアクチュエーターはどのような用途に使用されていますか?

電動リニアアクチュエーターは非常に汎用性が高く、以下を含む幅広い業界や用途で使用されています。

• ホームオートメーション：これらのアクチュエータは、スマート家具、自動開閉式の窓、高さ調整可能なベッドなどを駆動し、日常生活における快適性と利便性を向上させます。
• 医療機器：病院のベッド、患者用リフト、手術台に設置されており、正確な位置決めを提供し、医療環境における患者ケアを改善します。
• 産業オートメーション：電動アクチュエーターは、ロボットアーム、コンベアベルト、組み立てラインを駆動し、製造プロセスの効率と精度を確保するために不可欠です。
• 自動車：車両シート、テールゲート、およびその他の調節可能な部品に使用され、運転者と乗客の快適性と機能性を向上させます。
• 職場の人間工学：高さ調整可能なデスクや座位・立位併用ワークステーションに不可欠なこれらの製品は、姿勢の改善を促し、長時間の座位による健康リスクを軽減し、より生産的な作業環境を実現します。

電気リニアアクチュエーターは適応性があるため、精度、信頼性、および自動化が重要なあらゆる環境において不可欠です。機能を向上させ、プロセスを最適化する能力により、業界全体でトップの選択肢であり続けることができます。

電動リニアアクチュエーターの選び方

適切な電動リニアアクチュエーターの選定は、あらゆる電気機器開発プロジェクトの成功にとって極めて重要です。アクチュエーターは幅広い用途に適していますが、プロジェクトごとに固有の要件があります。最適な電動リニアアクチュエーターを特定するには、次のいくつかの重要な要素を考慮してください。動作速度、負荷容量、デューティサイクル、空間制約、動作環境。

1. 用途目標を定義する

• 負荷要件：アクチュエーターが移動させる必要のある最大荷重を特定します。この要素は、アクチュエータの効率や寿命に大きく影響するため、非常に重要です。選定するアクチュエータが、能力を超えて負荷をかけられることなく対応できることを確認してください。
• 速度：用途要件を満たすために、アクチュエーターがどの程度の速度で移動する必要があるかを検討します。速度は、特に時間に敏感な用途では、アクチュエーターの制御と精度に影響します。
• デューティサイクル：デューティサイクルとは、動作時間と休止時間の比率を指します。アクチュエータが、用途に求められる動作頻度に対して、過熱や早期摩耗を起こすことなく対応できるかを確認してください。
• 確度と精度：アクチュエーターの動作に要求される精度レベルを評価します。ロボット工学や航空宇宙のような用途では、わずかなずれでも重大な意味を持つ場合があるため、高精度が不可欠です。

2. 動作環境を分析する：

• 環境：アクチュエーターがさらされる環境条件(温度、湿度、ほこり、潜在的な腐食性元素など)を評価します。この評価は、防水または耐食性材料などの追加機能の必要性の有無を判断するのに役立ちます。

• スペースおよび取り付けオプション：取り付け寸法を考慮し、アクチュエーターがシステムのレイアウト内に収まることを確認します。インライン電動アクチュエーターのようなコンパクトな設計は、スペースに制約のある構成に最適です。

TiMOTIONは、電動アクチュエーション機器の製造において15年以上の経験を有し、あらゆる分野の装置メーカーの製品開発プロジェクトを支援しています。産業用、医療用、家庭用、業務用家具など、当社は包括的なソリューションを提供し、お客様の特定のニーズに合わせて機器をカスタマイズしています。

電動リニアアクチュエーターについて詳しく知りたいですか？最寄りの営業担当者にお問い合わせください。

よくある質問(FAQ)

Q1.電動リニアアクチュエーターをメンテナンスするにはどうすればいいですか?

A：電動アクチュエーターには最小限のメンテナンスしか必要ありません。機械コンポーネントの摩耗を定期的にチェックし、適切な潤滑(該当する場合)を確保し、電気接続部を清潔で安全な状態に保ちます。

Q2.電動リニアアクチュエーターの使用例は?

アクチュエーターは、多くの分野にわたって多様な用途を見出し、機能性と自動化を向上させます。 

• ホームオートメーションでは、それらは、快適なベッドやキッチンの換気フードの調整に使用されます。
• ヘルスケアでは、医療寝具、病院のベッド、医療用椅子、および患者用リフトにアクチュエーターを採用することで、患者のケアと移動を容易にします。 
• 人間工学に基づいて、デスクの高さの調整を可能にし、画面やテレビを持ち上げてメディアのセットアップを支援します。 
• 産業分野では、アクチュエーターは農業において極めて重要であり、コンバインハーベスター、スプレーヤー、トラクターなどの機械の操作に加え、通気システムや太陽光遮蔽システム（パーゴラや日除けルーバーを含む）の制御にも使用され、環境条件とエネルギー使用の最適化に貢献します。

Q3.電動アクチュエーターはエネルギー効率が良いですか?

A：はい、電動アクチュエーターは非常にエネルギー効率が高く、特に静止保持が求められる用途では、位置を維持する際に電力を消費しないため、優れた省エネ性能を発揮します。

Q4.電動アクチュエーターは屋外環境で使用できますか?

A：はい、適切なシーリングと素材を使用すれば、電動アクチュエーターは屋外環境でも動作可能です。お客様の用途に適したIP定格のアクチュエーターをお探しください。

→詳細はこちら。リニアアクチュエーターのIP定格

Q5.電動アクチュエーターにはどのような安全機能が含まれていますか?

A：多くの電動アクチュエーターには、安全性と精度を向上させるために、リミットスイッチ、過負荷保護、位置センサーが内蔵されています。

→詳細はこちら。電動アクチュエーションシステム内の安全機能オプション