2 つのリニア アクチュエータを同期するためのガイド

科学技術の急速な発展に伴い、リニア アクチュエータはさまざまな業界で使用されることが増えており、2 つのリニア アクチュエータを同期させることがシステムのパフォーマンスを向上させる重要な要素となっています。航空宇宙分野を問わず、航空機のフラップ制御システムには、複数のリニア アクチュエータの協調動作が含まれます。精密医療機器や手術ロボットの関節制御では、2 台のリニア アクチュエータの同期精度が手術の精度と安全性に直接関係します。

そのためには、ハードウェアの選択からソフトウェア制御、システム統合からオンサイトのデバッグに至るまで、徹底的な調査と探索を行って、総合的な方法で同期問題を解決し、リニアアクチュエータが安定して効率的に動作できるようにする必要があります。さまざまな複雑な作業条件に対応し、ハイエンド機器製造業の発展に確かな技術サポートを提供します。以下は、2 つのリニア アクチュエータを同期するためのガイドで、リニア アクチュエータとは何か、リニア アクチュエータがどのように動作するか、および解決策を示します。

1. リニアアクチュエータとは何ですか?

リニア アクチュエータは、回転運動 (通常は電気モーターによる) を直線運動に変換し、物体を押したり、引いたり、持ち上げたり、直線に配置したりすることができる機械装置です。制御された直線運動が必要な産業機械、ロボット工学、家具オートメーション、医療機器などで広く使用されています。

2. リニアアクチュエータはどのように動作しますか?

リニアアクチュエータの動作は種類によって異なりますが、基本的な動作原理は回転エネルギーを直線運動に変換することです。一般的なタイプとその動作メカニズムは次のとおりです。

電動リニアアクチュエータ

コンポーネント: 電気モーター、親ネジまたはボールネジ、およびスライドナット。

仕組み: モーターがネジを回転させ、ネジに取り付けられたナットがネジの長さに沿って移動します。直線運動が生成されます。モーターを逆回転させることで方向を変えます。

用途：昇降デスク、ホームオートメーション、産業機器。

油圧リニアアクチュエータ

コンポーネント: シリンダー、ピストン、作動油、制御バルブ。

仕組み: 加圧された作動油がシリンダー内のピストンを押し、ピストンの動きによって直線的な力が生成され、その方向は流体の流れによって制御されます。

用途：重機、建設機械（油圧ショベルなど）。

空気圧リニアアクチュエータ

コンポーネント: シリンダー、ピストン、圧縮空気、バルブ。

仕組み:

圧縮空気がシリンダーに入り、ピストンを直線的に動かします。エアフローコントロールは方向と速度を変更します。

用途: オートメーション、マテリアルハンドリング、ロボット工学。

機械式（手動）リニアアクチュエーター

コンポーネント: 送りねじ、ハンドホイール、またはギア。

仕組み: ハンドルまたはギアを手動で回すとネジが回転します。ネジがナットを動かしたり、直線的にスライドしたりします。

用途: 調整可能な機械部品、手動制御。

圧電リニアアクチュエータ

コンポーネント: 圧電結晶と機械要素。

仕組み: 圧電材料に電圧を加えると、圧電材料が膨張または収縮します。この微視的な膨張により、正確な直線運動が生成されます。

用途：顕微鏡、医療機器、ナノテクノロジー。

主要なパフォーマンス要因

可搬質量：アクチュエータが移動できる最大の質量です。

速度: アクチュエータが伸びたり縮んだりできる速度。

ストローク長：アクチュエータが移動できる総距離。

デューティ サイクル: アクティブな動作時間と静的な時間の比率。

3. ソリューションガイド

同期リニア アクチュエータ ソリューションは、多軸制御を必要とするアプリケーションにおいて、スムーズで正確な調整された動作を保証します。最も効果的で信頼性の高いソリューションをいくつか紹介します。

1. サーボモータ駆動リニアアクチュエータ

精度: 高い閉ループフィードバック精度。

同期：共有コントローラを使用して複数のアクチュエータを同期できます。

アプリケーション: ロボット工学、CNC 機械、オートメーション。

2. エンコーダ付きステッピング モーター リニア アクチュエーター

コスト効率が高い: サーボよりも低コストですが、高精度です。

フィードバック: エンコーダーは同期を維持し、ステップロスを回避するのに役立ちます。

用途：3Dプリンター、搬送システム、包装機など。

3. 統合されたリニアアクチュエーター

オールインワン設計: モーター、ドライブ、制御電子機器がアクチュエーターに組み込まれています。

簡素化された配線: 複雑さが軽減され、信頼性が向上します。

用途: 医療機器、研究室オートメーション、軽工業用途。

4. ネジ駆動リニアアクチュエータ（ボールネジ/リードネジ）

高耐荷重: 重い用途に最適です。

スムーズな動き：ボールネジは摩擦が少なく効率が高いです。

用途：工作機械、プレス、自動組立ライン。

5. ベルト駆動リニアアクチュエーター

高速動作: 高速性能とより長い移動範囲。

同期: 複数のアクチュエータを共有ベルト システムで駆動できます。

用途: マテリアルハンドリング、梱包、ピックアンドプレースシステム。

6. PLC制御の作動システム

プログラマブル ロジック コントローラー (PLC): ソフトウェアを通じて高度な同期を提供します。

拡張性: 複数のアクチュエータを 1 つのシステムに簡単に統合します。

用途: 産業オートメーションおよびプロセス制御。

7. CANopen/EtherCAT通信システム

リアルタイム同期: 産業用通信プロトコルにより、正確な調整が可能になります。

柔軟性: 長距離の多軸制御をサポートします。

用途: ロボット工学、コンベヤシステム、大規模オートメーション。

8. マスタースレーブ構成

直接制御: 1 つのアクチュエータがマスターとして機能し、同期動作のために他のアクチュエータ (スレーブ) を制御します。

負荷分散: 不均一な負荷や機械的ストレスを防ぎます。

用途: 昇降システム、調整可能なプラットフォーム、劇場の舞台設定。

9. 荷重センサーフィードバックの統合

適応制御: センサーは、リアルタイムの負荷フィードバックに基づいてアクチュエーターの動きを調整します。

保護：過負荷や位置ずれを防ぎます。

用途: 医療用ベッド、人間工学に基づいたワークステーション、自動ドア。

10. カスタマイズされたギア同期システム

機械的リンケージ: ギアまたはシャフトがアクチュエーターを物理的に接続し、完全な同期を実現します。

ゼロドリフト: 電気的な同期は必要ありません。

用途：重機、コンベヤ、同期昇降システム。

まとめ

リニア アクチュエータは、信頼性が高く再現性のある直線運動を必要とする作業に不可欠であり、さまざまな業界に自動化、精度、多用途性を提供します。適切なソリューションの選択は、負荷容量、速度、精度、環境条件などのアプリケーション要件によって異なります。リニア アクチュエータとは何か、リニア アクチュエータがどのように動作するか、およびソリューションについての上記の理解が役立つことを願っています。

精密ロボットアームは高精度の組み立て作業を実行し、さまざまな関節の動きを高度に調整する必要があります。 2 つの主要なリニア アクチュエータが同期していない場合、人の手が細かい動きをしているときに、一方が速く、もう一方が遅いのと同じです。正確な組み立て作業が完了できないだけでなく、故障や機械システム全体の損傷を引き起こす可能性もあります。この種の非同期は、多くのアプリケーション シナリオで非常に一般的です。例えば、大型印刷機の用紙搬送システムでは、両側のリニアアクチュエーターが同期していないと、用紙の傾きやシワなどが発生し、印刷品質に重大な影響を及ぼします。

よくある質問：

1. 2 つのリニア アクチュエータを同期させる必要があるのはなぜですか?

2 つのリニア アクチュエータを同期させる主な理由は次のとおりです。 まず、システムの精度と安定性を向上させるためです。たとえば、精密機械加工装置では、同期アクチュエータによりワークピースの加工精度を保証できます。第二に、負荷の均一な分散を確保し、アクチュエータの非同期による一部のアクチュエータへの過負荷損傷を回避するためです。第三に、ロボットアームの多関節協調動作などの複雑な協調動作を実現すること。

2. リニアアクチュエータ同期の応用シナリオは何ですか?

アプリケーション シナリオは非常に幅広く、以下が含まれますが、これらに限定されません。ロボット アームの共同制御など、産業オートメーション生産ラインのマテリアル ハンドリングおよび組立装置。航空宇宙分野における航空機の舵制御およびフラップの伸縮システム。医療機器における外科用ロボットのジョイントドライブ。精密測定装置などの試料ステージの移動制御

3. 同期制御にはどのような主要な機器またはコンポーネントが必要ですか?

通常、次の主要なデバイスまたはコンポーネントが必要です。 アクチュエータの位置をリアルタイムで検出するための、格子スケール、磁気スケールなどの高精度位置センサー。フィードバック信号を処理し、制御命令を発行するための PLC、モーション コントローラーなどの高性能コントローラー。コントローラ命令をアクチュエータ駆動信号に変換するドライバ。さらに、コントローラーとセンサーおよびドライバー間のデータ伝送を実現するには、信頼性の高い通信インターフェースが必要です。

4. 同期精度を測定するにはどうすればよいですか?

同期精度は一般的に以下の指標で測定されます。 変位同期精度、すなわち移動中の2つのアクチュエータの変位偏差。速度同期精度。2 つのアクチュエータ間の速度差を指します。加速度同期精度。2 つのアクチュエータの加速度が一致しているかどうかを示します。通常、これらのパラメータの最大値または二乗平均平方根値は、同期精度を定量的に説明するために使用されます。値が小さいほど同期精度が高くなります。

5. 2台のリニアアクチュエータを同期させたときにずれが生じた場合はどうすればよいですか?

まず、センサーが正常に動作しているかどうかを確認し、センサーの故障による検出エラーを排除する必要があります。次に、PID パラメータなどのコントローラとドライバのパラメータ設定が正しいかどうかを確認します。次に、アクチュエータ自体に固着や摩耗などの機械的故障がないかどうかを確認します。上記のすべてが正常な場合は、システムの耐干渉能力と適応性を向上させるために、制御アルゴリズムを最適化することを検討できます。