アクチュエータとは
アクチュエータとはモータやエアシリンダ、油圧シリンダ、ピエゾ(圧電素子)等々、動力を発生する装置や物質全てを指しますが、油圧シリンダ等、直線運動をする駆動装置のことを指す例が特に多く見られます。(例：油圧アクチュエータ)
形による区分
直線運動をするアクチュエータはシリンダ型とテーブル型に分けられます。
シリンダ型は、回転運動をするアクチュエータ(ロータリーアクチュエータ)と区別してリニアアクチュエータ、直動アクチュエータなどとも呼ばれ、エアシリンダや油圧シリンダのように筒型、あるいは四角柱の形で先端のロッド(軸)が押したり引いたりの運動をします。
テーブル型は、リニアステージなどとも呼ばれ、四角柱を横に寝かせたような形のものが多く、行ったり来たりの直線運動をする台がついています。
弊社ではシリンダ型のアクチュエータのうち、小型、かつ高精度なタイプのアクチュエータを中心に販売しております。
回転運動から直線運動への変換
モータ駆動式のアクチュエータにはリニアモータを使ったものと、回転式のモータでねじを回し、回転運動を直線運動に変換するものがあります。
リニアモータはテーブル型のアクチュエータで広く利用されていますが、小型化が難しいという欠点があります。
回転式のモータの回転運動をねじ機構で直線運動に変換する方式はシリンダ型のアクチュエータに広く利用されています。この方式は小型化には有利ですが、通常の方法では、ねじ機構部の隙間(ガタ)によって精度が落ちるという弱点があります。
そこで、以下のいずれか、または両方の対策が取られます。
ボールねじの利用
ねじ機構部に隙間がなくてもねじが回るようにねじ山の谷にボールを敷き詰め、ボールが転がることによってねじが回るようにしたものです。精度的も有利で、摩擦も少なく、優れた方式ですが、高価なのが難点です。
弊社製品ではPMNAシリーズに採用しております。
与圧の利用
ボールねじを使うほどではないがある程度の精度を要求されるという場合には、「与圧」をかけるという方法が取られます。これは、ねじが機構部の隙間で前後に動いてしまうのを、圧力をかけて前方あるいは後方に押さえつけてしまう方式です。
ボールねじ方式に比べて精度で劣り、摩擦も大きく、不利ですが、安価で済むため、広く利用されています。また、他方式のアクチュエータにおいても与圧は利用されることがあります。
弊社製品のPMMAシリーズには与圧をかけるバネ等は内蔵されていませんが、精度が必要な使い方をされるお客様には外部から与圧をかけることをお奨めしております。
この他、回転⇒直線運動変換を行なうためには回転の拘束という問題があります。モータでボルトを回してナットが前後に動くといった場合、ナットがボルトと一緒に回ってしまっては、ナットは前後に動きません。そこで、ナットを回転しないように抑えつつ前後に動けるような仕組みにするわけですが、その機構部(回転拘束機構)にもやはり、隙間(ガタ)があります。隙間があると微少な角度ながら、ナットがボルトと一緒に回転してしまい、その間ナットは前後に動かず、それは停止位置の誤差となります。
PMNAシリーズはナットの回転をしっかりと拘束しつつ前後にはスムースな動作を行なわせるため、ナットの回転拘束機構部にもボールを利用し、徹底的に精度にこだわりました。
アクチュエータ関連用語
分解能
アクチュエータの最小動作単位、つまり、アクチュエータの動作をどこまで細かく指令できるかを表します。
例えば、分解能１μmならば、１μm刻みで動作の指令が可能です。
ストローク（最大送り量）
アクチュエータの最大動作量、つまり、アクチュエータを最高で何ミリ（あるいは何ミクロン）動作させることができるかを表します。
ねじリード（ねじピッチ）
アクチュエータに使われているねじが一回転でどれだけ進むかを表します。これとモータの一回転あたりのステップ数によって分解能が計算できます。
例）ねじリード0.5mm/一回転500ステップのモータ=分解能0.001mm
最大推力
アクチュエータの力の強さを表します。単位はN(ニュートン)で、例えば1kgの物を垂直に持ち上げるためには9.8N以上の推力を必要とします。
繰り返し位置決め精度
JIS B 6192に準拠した性能評価方法です。
任意の一点へ同じ動作方向からの位置決め（アクチュエータを目標の点で止める動作）を７回繰り返して停止位置を測定し、停止位置の最大値と最小値の差を求めます。
この測定方法を最大ストロークの範囲の中央およびほぼ両端のそれぞれの位置で行ない、求めた値の最大のものを測定値として、その値の1/2倍に±をつけて表します。
位置決め精度
JIS B 6192に準拠した性能評価方法です。
位置決め動作（アクチュエータを目標の点で止める動作）を行ない、目標点と実際の停止位置との差の絶対値を求めます。
この測定を原点から最大ストロークの範囲内の各点で行ない、求めた値の最大値を示したものです
