はじめにアクチュエータ性能における負荷-速度曲線の重要な役割
思い浮かべることができるだろう：マシンは問題なく動いていたのに、突然足を引っ張るようになる。高さ調節が可能」だと信じていた机が、モニターを置くとだんだん音が小さくなる。あるいは、作業場のロボットアームが重い部品を持ち上げたときに、そのペースについていけなくなる。これは単なる不運ではない。大抵の場合、負荷速度曲線というグラフ上にある小さな線に行き着く。
負荷速度曲線」という言葉が微積分のフラッシュバックのように聞こえる方、ご心配なく。この曲線は、システムの安全性、エネルギーの節約、アクチュエータの長寿命化のためのカンニングペーパーです。これを無視すれば、機器はオーバーヒートし、速度が低下し、2倍の速さで焼損します。これをマスターすれば、毎回正しいリニアアクチュエータを選ぶことができます。
あなたのプロジェクトが、そしてあなたの背中が、少しでもドラマを減らすことができるように、それを分解してみよう。
リニアアクチュエータの負荷-速度曲線とは？基本を分解する
リニアアクチュエータの基礎
リニアアクチュエータは、直線で物を押したり、引いたり、持ち上げたり、下げたりする電気装置です。調節可能なデスク、スマートホーム、ソーラーパネル、病院のベッド、ロボットの隠れた筋肉だ。その秘密は？アクチュエーターの内部にはモーターが内蔵されており、このモーターがグルグルと回転する。この回転運動は、通常、リードスクリュー、ボールスクリュー、または巧妙なギアボックスによって直線運動に変換される。
そのボタンを押すとき、あなたはただ机を動かしているのではない。小さなパワフルなエンジンをコントロールすることで、機械的なマジックと組み合わされ、物を簡単に動かすことができるのだ。
負荷と速度の定義
モーションコントロールでは、常に2人の友人が一緒に踊る： ロード そして スピードだ。
- 負荷（力または推力）： これは、アクチュエータが動かさなければならない物体の重量または抵抗です。ニュートン(N)、ポンドフォース(lbs)、またはキログラム(kg)と考えてください。
- スピード（速度）： アクチュエータの動作速度は、通常ミリメートルまたはインチ毎秒。
ロープの反対側の端のキャッチスピードと負荷の引き具合です。アクチュエーターが押す重量が多いほど、スピードは遅くなる。負荷がない場合は？全速力でジップします。アクチュエーターに最大限の力を出せと言うと？その時、魔法の煙がモーターから出ようとします。
曲線の解釈グラフのポイント
ロード・スピード・グラフの解剖学
リニアアクチュエータのデータシートを手に取ってみてください。荷重-速度曲線は、グラフを横切るように傾斜した滑らかな線です。
- X軸（左から右）： 荷重か力か、右へ進むにつれて上昇。
- Y軸（下から上）： スピードは左下が最も速く、右に行くほど遅くなる。
カーブそのものは？アクチュエーターが扱える荷重と速度のあらゆる可能な組み合わせがマッピングされています。高速と高荷重の両方が必要な場合は、申し訳ありませんが、一度にすべてを手に入れることはできません。
重要なパフォーマンス・ポイント
- 無負荷速度（フリー速度）： これは、アクチュエーターが荷重ゼロの状態（カーブの左端、荷重が何もない状態）でスライドするときの最高速度である。
- ストールフォース（静荷重／最大推力）： これは、動かそうとすると最も重い物体だ。カーブの右端で、速度がゼロになるところです。アクチュエーターを失速させたまま動かすと、修理工場にすぐに行くことになります。
無負荷速度は、誰も乗っていない坂道を下っていく車のようなものだと考えてください。失速力は、レンガでいっぱいのトレーラーを運びながら運転を始めようとするようなものです。賢い選択とは？スムーズで安全な走行のためには、その間にとどまることだ。
基本を超えて：デューティ・サイクルと動作領域を理解する
デューティ・サイクルの重要性
キッチンのミキサーを例にとってみよう。コンクリートを混ぜるのに、ミキサーをノンストップで動かすことはないだろう？すべてのアクチュエーターには「デューティーサイクル」があります。つまり、設定された負荷と速度でどれだけの時間働けば、疲労（オーバーヒート）するかということです。
- 連続負荷： アクチュエータは、低負荷、低速、低温という穏やかなペースで長時間運転することができる。
- 間欠勤務： よりハードにプッシュしたり、スピードアップすることはできるが、スプリントだけだ。その後は休息（冷却期間）が必要だ。
アクチュエーターはコーヒーブレイクを必要としないが、長時間強く押しすぎると冷たくなったり、破損したりする。
オペレーティング・ポイントの特定
あなたのプロジェクトのニーズをグラフにプロットすることを想像してみてください。カーブの真ん中あたりに浮いていませんか？あなたはゴールデンにいる。片方の端に寄っている、あるいは上に浮かんでいる？警告！サーマルカットアウト、ヒューズ切れ、（髪がちぎれて）ハゲの原因になります。
スウィートスポット」にこだわる-極端な両端からよく離れる。これは「安全運転領域」とも呼ばれ、アクチュエーターが長く幸せに暮らせる領域です。車のクルーズコントロールのようなもので、フロアボードをするのでもなく、カタツムリのペースで這うのでもない。
熱と電流の制限
リニアアクチュエータに、より大きな負荷、より速い速度 を求めれば求めるほど、モータは懸命に働きます。その努力はすべて熱に変わります。温度が上昇し過ぎると（室温より60～80℃高いのが一般的）、アクチュエータは早期に寿命を迎えます。
他にカーブに影響を与えるものは？電流です。大電流はより多くの熱に等しく、アクチュエーターは限界を超えるとサーキットブレーカーのように配線をトリップさせます。
アクチュエーターの寿命の本当の敵は、熱と過負荷です。
実用的なアプリケーションアクチュエータのサイズ決定と選択のための曲線の使用
ステップ・バイ・ステップのアクチュエータサイジング
プロのようにアクチュエーターのサイズを決める準備はできていますか？その方法をご紹介します：
- 負荷を決定する： アクチュエータが押したり、引いたり、持ち上げたり、下げたりする必要のある最も重いものは何ですか？その力をニュートンまたはポンドで書いてください。
- スピードを決める： どのくらいのスピードが必要ですか？短いストロークでも長いストレッチでも、望むスピードを書き込んでください。
- プロット・ユア・ポイント メーカーの負荷-回転数曲線で負荷と回転数を求める。
- デューティ・サイクルをチェックする： 継続的（長期的）な領域にいるのか、それとも断続的（短期的）な領域に突入しているのか？
- 安全係数を加える： 負荷に1.25-2を掛ける。負荷が500Nなら、少なくとも定格625Nのアクチュエータが必要です。ぶつかったり、ガタついたり、びっくりするような重箱を常に想定してください。
- 選択の最適化： 最高の効率と寿命を得るためには、カーブの「コンフォートゾーン」（通常、失速力が20～60%、無負荷回転数が40～80%）にとどまること。
カーブ形状に影響を与える要因
いくつかのことが、このカーブをなだらかにする可能性がある：
- 入力電圧： 安全な限界まで電圧を上げれば、スピードも上がり、時には力も強くなる。
- 周囲温度： 部屋が暑いと、オーバーヒートするまでのパフォーマンスが落ちる。
- ギア比とモータータイプ： 比率を高くしたり、異なるタイプのスクリュー（ボールねじアクチュエータのような）を使用すると、傾きが変わる。
- 内部摩擦： 摩擦が増え、効率が落ち、スピードが落ちる。
違いがわかるだろうか？靴がさまざまな仕事に対応できるように、アクチュエーターにもさまざまなサイズがある。細部が重要なのです。
メーカーのデータシートの役割
迷ったら、データシートを信じよう。データシートは全容を伝える宝の地図なのだから：
- ロードスピード曲線？確認してください。
- ストロークの長さ、取り付けスタイル、IP定格は？確認してください。
- フィードバック・センサーや特別な安全要素のような追加機能？もちろんです。
日当たりの良い屋上、医療機器、または騒音の多い工場にマッチしたアクチュエータが必要ですか？まずはデータシートからご覧ください。電圧範囲から防水定格まで、すべての詳細がわかります。実例が必要ですか？当社の 電動リニアアクチュエータ, ボールねじアクチュエータそして 位置フィードバック付きアクチュエータ スペックが実社会でどのような形になるかを見るために。
よくある落とし穴とトラブルシューティングのヒント
いくつかの神話を打ち破り、地雷をかわそう。
失速力の誤解
ストールフォースは、アクチュエーターが出すことのできる最大のプッシュ力ですが、ここで長く走るべきではありません。車のタコメーターのレッドラインだと思ってください。一瞬だけなら？大丈夫です。そこでキャンプ？モーターに別れを告げましょう。
デューティ・サイクルの軽視
休息時間を無視すると熱がこもり、アクチュエーターの寿命を縮めます。デバイスが焦げたような臭いを放ち始めたり、停止したりする場合は、デューティサイクルを上げすぎている可能性があります。
負荷の過小評価
ただ推測したり、メインの荷物の重さを使ったりしてはいけません。摩擦、加速度、段差、その他、あなたを驚かせる可能性のある余分なものを加えてください。安全のために過大に作る。
電圧変動
電源が降下したり急上昇したりすると、アクチュエータのカーブがシフトします。電圧が低ければアクチュエーターは這い上がります。電圧が高い？アクチュエータは高速で動作しますが、発熱して危険です。
結論アクチュエータの性能と寿命の最適化
適切なアクチュエータを選択することは、当て推量ではありません。負荷速度曲線を見れば、アクチュエータに何ができ、何ができないかが一目瞭然です。この曲線を理解することで、ダウンタイムを回避し、エネルギーを節約し、何年もトラブルなく稼動するシステムを構築することができます。
ジミ・テクノロジーはアクチュエータを販売するだけではありません。大小に関わらず、最適なアクチュエータの選択、サイズ、カスタマイズをお手伝いします。そのため、世界中のエンジニア、設計者、オートメーションの専門家から信頼を得ています。 ジミ-より 中国電動シリンダー工場 のリーダーたちへ 産業用リニアアクチュエータ ワールドワイドで。
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