電動アクチュエータは通常、軸が多くのプログラムされた位置で停止する必要がある場合、動作プロファイルに従う必要がある場合、または再現可能な速度、力、加速度を保持する必要がある場合に、最高の制御精度を提供します。ジョブが 2 位置の高速移動、クランプ、プッシャー、または既知の終了位置のみを必要とするロングストロークのトランスファーである場合には、依然として空気圧シリンダーの方が良い選択肢となります。
しかし、その答えは簡単に思えますが、購入の間違いはよくあることです。チームは、精度、再現性、分解能、真直度、荷重たわみ、または最終部品の公差を意味するかどうかを定義する前に、「最高精度」を指定することがよくあります。 NISTは、テスト方法や不確実性のレベルが異なると性能主張の意味が変わるため、高精度の線形位置決めシステムの認証が困難になる可能性があると指摘しています。
重要なポイント
- 電動アクチュエータは、プロセスでプログラム可能な位置、複雑なプロファイル、高い再現性、または制御された力が必要な場合に最適です。
- 多くの場合、単純な最終位置の動作、クランプ、プレス、仕分け、梱包、および長いストロークの取り扱いには空気圧シリンダーで十分です。
- ISO 15552 は、最大 1,000 kPa または 10 bar、内径 32 mm ～ 320 mm の空気圧シリンダーを標準化しています。
- CAGI によれば、適切に設計された圧縮空気システムでは、通常、コンプレッサーと使用時点の間の圧力降下が 10% 以下に抑えられるはずです。
- 正しい選択は、テクノロジーの好みではなく、許容誤差の監査から始まります。
私たちの経験では、空気圧や電気を選択することで高くつく間違いはほとんどありません。繰り返し発生するアクチュエータの RFQ を分析したところ、同じパターンが見つかりました。チームは、1 mm の合否ウィンドウを検証するだけのプロセス用にミクロンクラスのモーションを購入することがよくあります。あるいは、実際に再現可能な中間ストローク位置決めが必要なプロセス用に基本的なシリンダを購入することもあります。
アクチュエータ選定における「最高精度」とは？
NIST は、1 つの一般的な「精度」スコアではなく、位置精度、再現性、変位干渉法、および測定の不確かさの観点から超高精度線形運動計測を説明しています。空気圧シリンダと電動アクチュエータを比較する前に、テストする測定基準、負荷条件、および許容誤差範囲を定義します(NIST, 2010).
言い換えれば、精度は個別の質問の束です。
- 正確さ 軸が指令された位置にどれだけ近づくかです。
- 再現性 何度のサイクルでも同じ位置にどれだけしっかりと戻るかです。
- 解決 これは、システムが実行できる最小の命令された動きです。
- 直進性と指導性 キャリッジが全ストロークにわたって位置合わせを維持しているかどうかをチェックします。
- セトリング動作 軸が所定の位置に到達した後のバウンス、ドリフト、または振動を意味します。
- プロセス許容差 部品、治具、または下流の操作が許容できる位置誤差です。
たとえば、電動アクチュエータはエンコーダの分解能が高くても、負荷が曲がったり、マウントが動いたり、ベルトが伸びたりすると、プロセスの目標を達成できなくなる可能性があります。対照的に、空気圧シリンダは、中間位置制御が不十分である場合がありますが、ハードな機械的停止に対して優れた再現性を備えています。有効な比較は、使用荷重、使用速度、使用圧力、および実際の取り付け配置で測定されます。
電動アクチュエータが明らかに勝てるのはいつですか?
Festo 氏は、通常、位置に正確に到達する必要がある場合、または経路をたどる必要がある場合には、電気駆動テクノロジーが選択されると述べています。 AutomationDirect は、モーターの回転を制御された直線移動に変換する、ボールねじ、親ねじ、ベルト駆動の 3 つの電動リニア アクチュエータ ドライブをリストしています (フェスト, 2026; オートメーションダイレクト, 2022).
実際には、アプリケーションに次の要件が 1 つ以上ある場合は、最初に電動アクチュエータを選択します。
- 同じストロークに沿った複数の反復可能な位置
- 異なる停止点、速度、または加速ランプによるレシピの変更
- 2 つ以上の軸間の協調動作
- 敏感な部品へのアプローチ速度を制御
- ドライブからの力、トルク、または圧入フィードバック
- 品質記録のための追跡可能な位置データ
- エンドストップ時だけでなく、動作中にも検証する必要がある厳しい公差
したがって、すべての電動軸が自動的に「より正確になる」ため、電動アクチュエータが勝つわけではありません。モーター、ドライブ、エンコーダー、ネジまたはベルト、コントローラー、およびソフトウェアを 1 つの閉ループ モーション システムとして選択できるため、彼らは有利です。プロセスで月曜日と木曜日に異なる位置が必要な場合、電気軸はパラメータによって変更できます。通常、基本的なシリンダーにはハードウェアの変更、停止調整、または別の制御方法が必要です。
たとえば、お客様が「35 mm、87 mm、142 mm で停止し、レシピによって変更する」というスケッチを送ってきた場合、私はその質問を通常のエアシリンダーの比較として扱うのをやめます。それは運動軸の問題です。空気圧は依然として機械の一部である可能性がありますが、精密軸にはおそらく電気またはサーボ空気圧制御が必要です。
空気圧シリンダの精度が十分なのはどのような場合ですか?
ISO 15552 は、最大 1,000 kPa、または 10 bar までの交換可能な空気圧シリンダー シリーズを定義しています。 CAGI によれば、適切に設計された圧縮空気システムでは、通常、コンプレッサーと使用時点の間の圧力降下が 10% 以下に抑えられるため、空気圧の精度は安定した空気の供給から始まります (ISO, 2025; CAGI, 2022).
したがって、プロセス対象が次のいずれかである場合には、通常は空気圧シリンダで十分です。
- 完全に伸ばして完全に縮める
- 部品が固定停止に達するまでクランプします
- カートン、トレイ、パレット、キャップ、またはワークピースを所定の位置に押し込みます
- メカニカルガイドによる持ち上げまたは搬送
- ドア、シュート、ダイバーター、またはゲートの開閉
- 最終停止位置が位置を定義する長いストロークにわたってキャリッジを移動します。
- 粉塵、飛沫、熱、洗浄、または簡単なメンテナンス環境での作業
とはいえ、最も再現性の高い空気圧の最終位置は、空気だけで作成されるわけではありません。これは、機械的ストップ、ガイド、取り付け剛性、荷重経路、圧力調整器、およびアプローチ速度によって作成されます。これらが制御されていれば、シリンダーは有用な工業作業を行うためにミクロンクラスのフィードバックを必要としません。
特にロッドレスシリンダはロングストローク用途では別途注意が必要です。パーカー社は、公開されている製品ページに OSP-P ロッドレスシリンダのストローク長を最大 6,000 mm と記載していますが、同じファミリーはマテリアルハンドリング、梱包、ラベル貼付、仕分け、供給、その他の長距離移動の作業向けに位置付けられています (パーカー、2026）。これは、ショートストローク電動プレス軸とは大きく異なる使用例です。
要件が主に「最後に到達して、もう一度実行する」ことである場合は、より広い範囲を読んでください。 シリンダとアクチュエータの比較 初め。コンパクトなロングストロークトランスファーが必要な場合は、当社の機械的適合性を比較してください。 ロッドレスシリンダメリットガイド.
サーボニューマチック システムはそれらの間のどこに適合しますか?
エンフィールド氏は、比例バルブ、センサー、組み込み制御電子機器を組み合わせたサーボ空気圧シリンダー位置決めシステムについて説明しています。これにより、シリンダーは無制限のストローク中間位置で停止し、プロファイルに従い、エンドスラミングを軽減できます。そのため、サーボ空圧制御はすべての電気サーボ軸の代替ではなく、中間のオプションになります (エンフィールドテクノロジーズ, 2026).
実際、サーボ空圧システムは、アプリケーションである程度の位置決めの柔軟性が必要でありながら、空圧力密度、高速動作、単純なシリンダー、または既存の空気インフラストラクチャーの恩恵を受ける場合に魅力的です。これらは、電気ハードウェアが大型化または高価になる場合に、重く、高速、またはストロークの長い動作を考慮することがよくあります。
ただし、サーボ空圧制御は慎重に使用してください。シリンダー、バルブ、センサー、チューブの体積、空気供給、摩擦、積載量、コントローラーはすべて最終的な動作に影響します。空気は圧縮性があるため、システムには電動ネジやベルト軸とは異なる調整限界があります。これは強力な中間パスになる可能性がありますが、アプリケーション エンジニアリングが必要です。
たとえば、次のような使用例が挙げられます。
- 中程度の公差でストローク途中で停止
- 制御された減速による高速動作
- フィードバック付きで軸を強く押したり持ち上げたりする
- 先端衝撃により部品が損傷する用途
- すでに空気圧インフラストラクチャと熟練したメンテナンス スタッフを備えたシステム
弱い使用例には次のようなものがあります。
- 真のミクロンクラスの位置決め
- 非常に低い振動の実験用ステージ
- 供給圧力が不安定な用途
- フィードバック調整なしで急激に変化するペイロード
- 比例バルブのコントロールをサポートしないプロジェクト
質問がアクチュエータ主導ではなくバルブ主導である場合は、「 空気圧流量制御バルブガイド そしてその記事 ロッドレスシリンダシステムの比例流量制御.
実際の精度要件をどのように監査する必要がありますか?
Festo は、負荷、精度、ダイナミクス、環境、コストを主要な決定基準として挙げています。 Tolomatic の総コスト計算書には、メンテナンス、光熱費、製品歩留まり、切り替え時間、サイクル タイムが追加されるため、精度監査はアクチュエータのカタログ番号だけでなく、軸全体をカバーする必要があります (フェスト, 2026; トロマティック, 2019).
したがって、アクチュエータを購入する前に、次の順序で実際の要件を監査してください。
- 測定された出力に名前を付けます。 プロセスでは、部品の位置、プレスの深さ、力、速度、真直度、角度、または視覚的な位置合わせをチェックしていますか?
- 精度と再現性を分けてください。 システムは、間違った位置で良好に繰り返したり、広範囲に分散して名目上の位置に到達したりする可能性があります。
- 許容範囲を定義します。 プロセス図面、品質チェック、治具データム、または不合格条件を使用します。
- 荷重ケースをテストします。 ペイロード重量、側面荷重、摩擦、加速度、振動、熱条件が含まれます。
- 停止方法を特定します。 ストップは、シリンダー エンド キャップ、外部ハード ストップ、固定具ショルダー、センサー、エンコーダー、またはソフトウェア コマンドの場合があります。
- 位置を数えます。 2 つの位置は標準の空気圧を優先します。多くの位置では電気またはサーボ空圧制御が有利です。
- エネルギーとメンテナンスのモデルを確認してください。 空気圧は、空気の質、漏れ、圧力降下、シール、バルブ、配管、およびプラントの空気容量に依存します。
- 何を調整する必要があるかを決定します。 オペレータがレシピを頻繁に変更する必要がある場合、電動動作の正当化が容易になります。
たとえば、監査によって答えが変わることはよくあります。精度に問題があるように見えるラベラーには、より良い製品ガイドが必要なだけかもしれません。対照的に、シリンダー ジョブのように見えるピック アンド プレース軸では、実際には部品の損傷を避けるために制御されたアプローチ速度が必要な場合があります。ロングストロークのロッドレスシリンダは、移動量と速度のニーズを満たすことができますが、それはキャリッジがガイドされ、エンドストップが正しく設計されている場合に限られます。
シリンダ対電動アクチュエータの選択マトリックス
Tolomatic では、総所有コストを、初期購入コストに交換、メンテナンス、光熱費、スクラップ、生産損失、切り替え時間、サイクル タイムなどの耐用年数の影響を加えたものと定義しています。低コストのシリンダーが、ある作業には適していても、別の作業には高価になる可能性があるのはこのためです (トロマティック, 2019).
つまり、詳細なサイジングの前に、このマトリックスを最初のパス画面として使用します。
| 要件 | 標準空気圧シリンダ | サーボニューマチックシステム | 電動アクチュエーター |
|---|---|---|---|
| 2つのエンドポジション | 強いフィット感 | 通常多すぎる | 多すぎることが多い |
| 多くのプログラムされたポジション | フィット感が弱い | 可能 | 強いフィット感 |
| ロングストロークで簡単伝達 | 強力なフィット感、特にロッドレスデザイン | 可能 | 負荷と予算に応じて |
| 再現性の高いパス制御 | フィット感が弱い | 適度なフィット感 | 強いフィット感 |
| 力または速度のプロファイルを記録する必要がある | フィット感が弱い | コントロールで可能 | 強いフィット感 |
| 粉塵、飛沫、現場での簡単な修理 | 強いフィット感 | 適度なフィット感 | 保護等級に依存 |
| 安定した工場空気がすでに入手可能 | 強いフィット感 | より強力なケース | 不要 |
| 圧縮空気インフラがない | フィット感が弱い | フィット感が弱い | より強力なケース |
| 高いデューティサイクルとエネルギーコスト感度 | 慎重に監査する | 慎重に監査する | 多くの場合、生涯にわたって強くなる |
| 初期費用が安く、メンテナンスも簡単 | 強いフィット感 | 適度なフィット感 | 初期コストの適合性が低い |
ただし、この表を「空気圧は安い」「電動は正確」という考えで読まないでください。そのショートカットは悪い引用符を作成します。制御の深さをプロセスに合わせる方法として読んでください。軸にハードストップとセンサーのみが必要な場合、電気システムによって品質は向上せずにコストが増加する可能性があります。軸がサイクルごとに制御された動作を必要とする場合、空気圧システムは実際の問題を解決せずに調整時間を追加する可能性があります。
その結果、空気圧機器の候補者にとって次の技術的チェックは精度だけではありません。それは、力、ボア、ストローク、クッション、バルブ流量、チューブ、レギュレーターの安定性、サイクルタイムです。フローまたはタイミングが制限問題である場合は、次の方法を使用してください。 空気圧流量ガイド。アプリケーションがロングストロークのマテリアルハンドリングである場合は、次のガイドでユースケースを比較してください。 ロッドレスシリンダを使用する場合.
シリンダ・電動アクチュエータの精度に関するFAQ
Festo は、アクチュエータの選択を精度やエネルギー使用量など 1 つのパラメータに限定すべきではないと警告しています。具体的には、実際の答えは負荷、動的応答、環境、統合作業、メンテナンス、ライフサイクルコストによって変化するため、FAQ では精度をシステム要件として扱っています (フェスト, 2026).
最も高い精度を提供するテクノロジーはどれですか?
電動アクチュエータは通常、特にサーボ ドライブ、エンコーダ、剛体機構、および調整された動作プロファイルを使用すると、最高の制御可能な精度を提供します。ただし、ハードストップ、固定具、または終了位置によって結果が決まる単純な 2 位置動作には、通常、空気圧シリンダの方が適しています。
空気圧シリンダーは産業オートメーションに十分な精度を提供できますか?
はい。取り扱い、クランプ、押し込み、仕分け、梱包、および移送作業の多くは、プログラム可能なミクロンレベルの動作を必要としません。たとえば、適切なガイダンス、安定した圧力、正しいバルブ流量、堅固な取り付け、適切なエンドストップを備えたシリンダーが正しい答えとなる可能性があります。
どのような場合に基本的な空気圧シリンダを避けるべきですか?
軸が多くの中間位置で停止したり、レシピによって位置を変更したり、速度プロファイルに従ったり、別の軸と同期したり、位置データを記録したり、ストローク全体にわたって力を正確に制御したりする必要がある場合は、基本的なシリンダを避けてください。
サーボ空圧制御は電動サーボアクチュエータの直接の代替手段ですか?
いつもではありません。サーボ空圧制御により、ストローク中間の位置決めとよりスムーズな動作をシリンダーに追加できます。ただし、空気の圧縮率、チューブの体積、バルブのダイナミクス、摩擦、積載量の変化、供給圧力は依然として制御に影響します。許容範囲と調整リソースがジョブに適合する場合に使用します。
ロッドレスシリンダはロッドシリンダより精度が良いのでしょうか？
自動的ではありません。ロッドレスシリンダは、キャリッジとガイドのオプションがマテリアルハンドリングと梱包レイアウトに適しているため、強力なロングストロークソリューションとなります。特に、精度は依然としてガイド、負荷モーメント、停止方法、速度、圧力安定性、および取り付け位置に依存します。
精度の過剰指定を避けるにはどうすればよいですか?
拒否条件から始めます。実際にどのような位置エラーがスクラップ、やり直し、危険な動き、または組み立ての失敗を引き起こすかを尋ねてください。次に、プロセスに精度、再現性、分解能、力制御、またはプロファイル制御が必要かどうかをテストします。その結果、アクチュエータはより良いカタログ番号を追い求めるのではなく、測定されたニーズに余裕を持って応えることができます。
この決定については RFQ で何を送信すればよいですか?
ストローク、ペイロード、必要な停止位置、許容差、速度、サイクルレート、取り付け方向、側面荷重、環境、利用可能な空気圧、利用可能な電圧、制御システム、および軸に位置フィードバックが必要かどうかを送信します。実際、多くの場合、長い部品番号リストよりも、ロード パスを含むスケッチの方が便利です。
出典
- Festo、「電気アクチュエータと空気圧アクチュエータ: 適切なソリューションを選択する方法」。証拠の役割: アクチュエータの選択基準、電気精度の強度、空気圧のエンドポジションの強度。
- AutomationDirect、「電動アクチュエーターとは何ですか?」。証拠の役割: 電動リニアアクチュエータの構造と選択パラメータ。
- NIST、「超高精度直線運動計測」。証拠の役割: 精度、再現性、不確実性、および高精度直線運動の測定フレームワーク。
- NIST、「単軸リニア位置決めシステムの性能評価のための新しい標準の開発」。 根拠として、リニア位置決めシステムの性能評価の文脈に使用。
- ISO 15552:2018。証拠の役割: 空気圧シリンダの圧力シリーズとボア範囲。
- CAGI、「圧力損失に関する技術概要」。証拠の役割: 圧縮空気の圧力損失設計ガイダンス。
- Enfield Technologies、S2 シリンダー位置決めシステム。証拠の役割: サーボ空気圧位置決めシステムのアーキテクチャ。
- パーカー OSP-P ロッドレスシリンダ。証拠の役割：ロッドレスシリンダのストローク長、圧力、特長、使用例。
- Tolomatic、「電動アクチュエータと空気圧シリンダ: 総所有コストに基づく比較」。証拠の役割: TCO 要因、電気制御の強度、および空気圧メンテナンスの考慮事項。