ボタンを押すと、重機が完璧なパワーとスムーズさで動くことを想像してみてほしい。では、工場で鉄板を持ち上げたり、重い荷物をコンベヤーに沿って今までより速く押したりする必要があることを考えてみてください。より高い精度、より少ない手作業、より高い操作性のために自動化をお望みですか？それはすべて、何トンの力とペースが必要かを正確に理解し、それを計算する方法から始まります。これを間違えると、製造ラインが停滞したり、エレメントが壊れたり、電気代やお金を無駄にすることになります。そこで、これらの数字を正しく把握することがどれほど簡単なことなのか、掘り下げて考えてみよう。
電動シリンダーを理解するリニアモーション制御の基礎
アン 電動シリンダー 電気エネルギーを直進運動に変える。プッシュロッド、アクチュエーター、電動ピストンと呼ぶこともできる。内部には、効果的なモーター（サーボモーターやステッピングモーターかもしれない）、リードスクリュー（頑丈な金属の螺旋のようなもの）、ナット、カバー、そして時には動きをよりスムーズに、あるいはより強くするためのギアボックスといった、シンプルだが賢い部品がある。
なぜ多くのエンジニアや技術者が、旧式の油圧式や空圧式ではなく電動シリンダーを使用するようになったのでしょうか？まず第一に、電動シリンダーは以下をもたらします：
- 配置、速度、力の正確なコントロール
- エネルギー効率（必要な電力だけを使用します。）
- クリーンな手順（オイルが垂れたり、空気がヒューヒューと音を立てたりしない）。
- メンテナンスが少ない。
鍵は？電動モーターがリードスクリューを回転させ、ナットが上下する。この回転運動が直接力となり、必要なものを必要な場所に移動させる。
電動シリンダーの力計算を分解する：公式と係数
何なのか？ 力 ここで？推力」、つまりシリンダーがどれだけ押したり引いたりするかを考えてみよう。しかし、すべての力が同じというわけではない：
- 静的な力： 荷物を所定の位置に保持するのに必要な筋肉（ドアを開けておくなど）
- ダイナミックな力： 何かを動かすのに必要な筋肉（摩擦に打ち勝つ、スピードを上げる、持ち上げるなど）
必要なフォース・コンポーネントをすべて特定する
アクチュエータのサイズを決める前に 電動シリンダーこれらのビットをすべて合計する：
- 負荷力（F_load）： これは、あなたが動かしている重量または質量だけです。垂直に持ち上げる場合は、全重量です。横の動きの場合、それはより少ないが、摩擦はより重要である。
- 摩擦力（F_friction）： 摩擦とは、箱が床の上を滑るようなものだ。計算式は簡単だ：
F_friction = μ × F_normal
ここで、μは摩擦数（始動の場合は静摩擦数、移動の場合は動摩擦数）、F_normalは法線力（通常は物体の重さ）である。
- 加速力（F_acceleration）： 急発進や急停止が必要ですか？余分な力が必要です：
F_acceleration = m × a
(mは質量、aは速度を変える速さ）
- 外部の力： バネや風などの押し引きも忘れてはいけない。
総所要力とモータートルクの必須公式
これらを合計する：
- F_total = F_load + F_friction + F_acceleration (+ F_external)
- 力からモーターに必要な筋力(トルク):
F_スラスト＝（T_モーター×2×π×η）÷P_スクリュー
どこでだ：
- T_motor：モータートルク
- η：リードスクリューの効率
- P_スクリュー：リードスクリューのピッチ
ギアボックスを使用している場合は、モーターとスクリューが同じ言語で会話できるようにギア比を調整する。
システム効率と安全性の重要な役割
現実の世界に100%の完璧なものはない。 ボールねじの効率 (η）は無駄な動きの指標である：
- ボールねじ：通常 85-95% 効率的
- アクメスクリュー：よくある 20-50% 効率的
隠れた荷重や突然の衝撃に自信がない？を使用してください。 安全係数:
- 業界では少なくとも 1.2-2.0× あなたの計算力
- こうすることで、寿命が延び、困難な状況に陥ったときに驚かずに済む(ソースを見る)
電動シリンダーの速度計算をマスターする：RPMから線速度へ
スピードは、オートメーション・システムがどれだけ速く仕事をするかを設定します。言い換えれば、アクチュエータはどのくらいの速度で押したり引いたりするのでしょうか？
正確な速度決定のための主要変数
スピードは状況による
- モーター回転速度（RPM）： モーターが1分間に回転する速度
- リードスクリューのピッチ（P_スクリュー）： ナットを1回転させると、どこまでスライドするか。
- ギアボックス比： ギアを使えば、出力を遅くしたり速くしたりできる
リニアスピード計算に不可欠な公式
これが簡単な計算だ：
- リニア速度（V_linear）＝（モータ回転数×P_スクリュー）÷60
- ギア付き：
V_linear＝（（モーター回転数÷ギア比）×P_スクリュー）÷60
覚えておいてほしいのは、速い変化（加速と減速）は平均速度を変化させるので、システムのサイズを決める際にはその分の余裕を残しておくことです。
実践的なアプリケーションステップ・バイ・ステップの計算例
それをまとめてみよう。
例1：垂直リフト
- 荷重：200kg（約1962N、1kg＝9.81Nだから）
- リードスクリューピッチ：5mm/1回転
- モーター回転数1200
- ボールねじ効率: 90%
- 摩擦：0.1（潤滑）
- 2秒でフルスピードに達する加速
総力を計算する：
- F_load = 200 kg × 9.81 m/s² = 1962 N
- F_friction = 0.1 × 1962 N = 196.2 N
- F_acceleration＝200kg×（最終速度÷2秒）。2秒間で100mm移動させたいとする：
最終速度＝100mm÷2＝50mm/s＝0.05m/s
加速度 = 0.05 m/s²
F_acceleration = 200 × 0.05 = 10 N
- F_total = 1962 + 196.2 + 10 = F_total = 1962 + 196.2 + 10 = F_total = 1962 + 196.2 + 10 2168.2 N
トルクが必要：
- P_screw = 5 mm = 0.005 m
- T_motor = (F_thrust × P_screw) ÷ (2 ×π × η)
T_motor＝（2168.2×0.005）÷（2×3.14×0.9）≒T_motor。 1.92 Nm
リニアスピード：
- V_linear＝（1200×5）÷60＝V_linearとする。 100 mm/s
例2：水平プッシュ
- 荷重：100 kg（981 N）
- 摩擦（ドライスチール）：0.7
- P_ネジ10 mm
- モーター回転数600
F_friction = 0.7 × 981 = 摩擦係数 686.7 N
総合力＝981＋686.7＝＝。 1667.7 N
T_motor＝（1667.7×0.01）÷（2×3.14×0.9）≒T_motor。 2.95 Nm
スピード＝（600×10）÷60＝スピード 100 mm/s
シナリオの深堀が必要ですか？以下のようなツールがあります。 中国電動シリンダー工場 あらゆる用途のガイドと計算機を提供する。
最適なサイズと性能のための重要な考慮事項
デューティ・サイクル-アクチュエータのオン／オフ時間は、思っている以上に重要です。デューティ・サイクルが高いと、モーターが過熱して寿命が短くなることがあります (ボッシュ・レックスロスの見解を読む).常にモーターの トルク・スピード・カーブそのため、高速走行中にパワーを失ったり、自炊したりすることはない(詳しくはこちら).
その他の詳細
- 熱管理：特にヘビーユースでは低温を保つ。
- 精度：ロボットやテスト機器では、再現性が重要です。
- 寿命：荷重とスピードにより、ネジやベアリングは急速に摩耗します。
- 環境：ホコリ、雨、熱など、どの部品が最も効果的かはすべて変わります。ステンレススチールや防水性のオプションを検討しましょう。
さらに詳細が必要ですか？タフな環境には、以下のような特殊なモデルをご覧ください。 防水リニアアクチュエータ または ステンレススチールアクチュエーター.
電動シリンダーサイジングのための主要データインサイト
| パラメータ | 代表値／注意事項 |
|---|---|
| ボールねじ効率 (η) | 85%-95%（ソース： トムソン・リニア) |
| アクメスクリューの効率 | 20%-50% |
| 摩擦係数 スチール | 0.7（ドライ）、0.1-0.2（潤滑）(エンジニアリング・ツールボックス) |
| 安全係数 | 1.2-2.0 |
| 一般的なモーターサイジング | 負荷、速度、特にデューティ・サイクルをチェックする |
FAQ（よくある質問）
電動アクチュエーターの力はどのように計算するのですか？
荷重、摩擦力、加速力を合計する。使用方法 F_total = F_load + F_friction + F_acceleration.
電気シリンダー力の公式は？
上記の式を使用する。トルクの場合 F_スラスト＝（T_モーター×2×π×η）÷P_スクリュー.
電動アクチュエータの速度はどのように計算するのですか？
モーターの回転数にリードスクリューピッチを掛ける； V_リニア＝（回転数×ピッチ）÷60.
電動シリンダーの力とスピードに影響する要因は何ですか？
荷重、摩擦、加速度、リードスクリューのタイプ、モーターのトルク、ピッチ。
電動シリンダーのサイズを決めるには？
すべての力をリストアップし、安全係数を加え、速度をチェックし、シリンダーのスペックと照合する。
力に関して、電動シリンダーと空気圧シリンダーの違いは何ですか？
電動シリンダーは速度と力を正確に制御する。空気圧シリンダーは空気圧を必要とし、精度が劣ることがある。
電動リニアアクチュエータはどのくらいの力を発生させることができますか？
デザインにもよるが、ジミのシリンダーには30トンを超えるものもある！
電動シリンダーにおけるスクリューのリード（ピッチ）とは何ですか？
ピッチとは1回転あたりの移動距離のことで、ピッチが大きいほどスピードは速く、力は小さい。
リニアアクチュエータに必要なモータトルクはどのように計算しますか？
T_motor = (F_thrust × P_screw) ÷ (2 ×π × η).
ボールねじの効率とは何ですか？
ボールねじの効率は85-95%であり、より多くの電力が熱として無駄になることなく、負荷の移動に使われます。
結論と次のステップ
電動シリンダーを正しく使いこなすには、明確な計算と実際の知恵が必要です。Jimiでは、何十年にもわたる経験、トップクラスの製造、そして詳細なガイドを組み合わせることで、高価なミスを犯さないようにしています。さらなるサポートは 電動シリンダー ページを参照されたい、 サーボモーターアクチュエーターあるいは ボールねじアクチュエータ.厳しいモーション・コントロールのアイデアを確実な結果に結びつけるお手伝いは、ジミにお任せください。
何が必要かわからない？Jimiのエキスパートがすべてのステップをご説明します。なぜなら、力とスピードが適切であれば、オートメーションは本当に動くからです。
