産業用自動化用ソレノイドとリニアアクチュエータ

ソレノイドとリニアアクチュエータは、産業用アプリケーションの標準デバイスです。ほとんどの場合、自動化が必要なメカニズムやシステムの動きを制御します。フィードバック信号を備えたメインコントローラーで使用すると、正確に制御された動きが可能になります。

ソレノイドとは何ですか？

ソレノイドという用語は、動作するために磁場を必要とする産業部門のデバイスを指します。これには、電流が流れることができる導電性コイルが含まれています。電流がコイルを通過すると、磁場が発生し、コイル内の金属製プランジャーが磁場の力で移動します。

電流をOFFにすると、磁場はゼロになります。金属製のプランジャーは磁場の力を受けなくなり、自由に動くことができます。プランジャーにはバネが取り付けられており、バネはゼロ磁場下でプランジャーを初期位置に引き込みます。

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、取り付けられた機械アセンブリ（通常はロッド）の線形運動を生成するデバイスです。線形運動は、さまざまなサイズと比率の歯車を介して線形ロッドに接続された内蔵モーターで実行されます。モーターが回転すると、歯車が回転運動を線形運動に変換します。

リニアアクチュエータは通常、直流（DC）ブラシ付きまたはブラシレスモーターと、12VDCまたは24VDCなどのDC電源を使用します。ただし、DCモーターは必要ありません。ステッパーと誘導モーターは、負荷と用途に応じて、リニアアクチュエーターを動かすこともできます。電源端子を逆にすることで、アクチュエータの移動方向を簡単に逆にすることができます。

図1。 リニアアクチュエータ。画像はBolaSystemsの厚意により使用されました

リニアアクチュエータには、両端のロッドの移動を検出し、必要に応じて内部コンポーネントの損傷を防ぐためにそれ以上の動きを停止するために、最小端と最大端の両方にセンサーが含まれています。リニアアクチュエータの速度は速くありませんが、かなりの電力を供給することができます。このため、リニアアクチュエータは、加重アイテムに対する動きを必要とするアプリケーションで使用されます。一部のリニアアクチュエータには、限界到達を示すフィードバック信号も含まれています。

電流が流れていない場合、リニアロッドは初期位置に移動できません。代わりに、ロッドを初期位置に戻すには、反対の極性のDC電圧が必要です。

ソレノイドとリニアアクチュエータの比較

ソレノイドとリニアアクチュエータの類似点と相違点を見てみましょう。

類似点

• どちらのデバイスも、別の機械アセンブリまたはシステムをアクティブ化または制御できます。
• どちらのデバイスも力を込めてモーションを提供できるため、力強く安定した操作が必要なアプリケーションに適しています。
• これら両方のデバイスの出力は、金属棒の線形運動です。
• 印加電圧が残っている限り、それらはアクティブのままです。電圧がゼロになると起動が停止します。

違い

ソレノイドとアクチュエータを互いに区別するいくつかの重要な領域には、印加電圧、運動方向、およびフィードバックが含まれます。

印加電圧： ソレノイドは、動作に磁場を使用するため、起動と動作に交流（AC）電圧を必要とし、AC電圧のみが磁場を生成できます。リニアアクチュエータは、AC電圧では動作できないDCモーターを使用する傾向があります。

モーションの方向： ソレノイドは一方向にのみモーションを作成できます。電圧が印加されていない場合、力は停止し、機械式プランジャーは、スプリングがロードされて初期位置に戻らない限り、存在したままになります。

図2。 リニアアクチュエータの基本的な動き。 Bcraig15の好意により使用された画像

リニアアクチュエータは、順方向と逆方向の両方に移動できます。これは、アクチュエータの端子に印加されるDC電圧の極性を変更することによって実現されます。これにより、取り付けられたアセンブリを両方向に制御できます。リニアアクチュエータの位置は、印加電圧がない場合でも、現在の位置に固定されたままです。

フィードバック： ソレノイドでは、ロッドの位置を追跡できません。また、モーションが最大位置の単一ステージにあるため、位置フィードバックを実装することもできません。代わりに、外部に取り付けられたアセンブリまたは機械システムからのフィードバックにより、ソレノイドのステータスが提供され、ソレノイドを監視できます。

リニアアクチュエータは、最小および最大限界位置に基づいて、モーションに関する直接フィードバックを提供できます。全体の動きは、外部センサーと制御回路を使用して追跡することもできます。高度なバージョンには、外部コンポーネントや回路を使用せずに、位置フィードバックの機能を組み込むこともできます。

ソレノイドとリニアアクチュエータの産業用アプリケーション

ソレノイドとリニアアクチュエータのいくつかの産業用アプリケーションを見てみましょう。

ソレノイド

バルブ： ソレノイドは、ソレノイドバルブと呼ばれるバルブと組み合わせて使用​​できます。ソレノイドバルブは、水や蒸気などの流体が関与する産業用アプリケーションで一般的です。それらはバルブをオンとオフに切り替え、人間の関与なしに流体供給を切り替える効果的な方法を提供します。

図3。 電磁弁は産業用冷凍に使用されます。ダンフォスの好意により使用された画像

電磁弁の一般的な用途には、食品および飲料、医薬品、HVAC、およびユーティリティ用の機器が含まれます。

コンタクタとリレー： ソレノイドコイルは、電気および電子回路の開発にも使用される接触器やリレーにも一般的に使用されています。ソレノイドコイルは接点に接続されており、移動して接点を作成または切断できます。コイルは、通常、メインコントローラーまたはプログラマブルロジックコントローラー（PLC）から供給される外部ソース供給電圧で通電および非通電になります。

ノーマルオープン（NO）接点の場合、コイルが通電すると接点が形成され、電源電圧が端子接点に接続されます。同様に、コイルの電源を切ると、接点が壊れて、端子電源への電源電圧が切断されます。ノーマルクローズ（NC）接点の場合、逆のことが起こります。

ロックメカニズム： ソレノイドコイルは、製造業のロック機構としても利用できます。ソレノイドコイルは、通電するとロックをアクティブにし、非通電するとロックを非アクティブにします。ロック機構は、製品または人間の安全を確保するために、さまざまな機械部品に採用できます。機械が作動しているとき、ロックが作動し、可動部品または危険な部品へのアクセスを制限します。

たとえば、製薬業界で使用されるパススルーボックスでは、ロックメカニズムによってドアの開きが特定の期間制限され、両側が同時に開くのを防ぎます。

リニアアクチュエータ

リニアアクチュエータのアプリケーションのいくつかの分野を見てみましょう。

HVAC： リニアアクチュエータは、エアハンドリングユニット（AHU）などのHVACコンポーネントの不可欠な部分です。これは、HVACコンポーネントの規制では、送風機の速度や冷水供給などのさまざまなパラメータを変更する必要があるためです。たとえば、AHUでは、リニアアクチュエータがエアダンパーを開閉して、供給エリアの空気の流れを制御します。

包装機： リニアアクチュエータは包装機で使用されており、空気圧ベースのストロークシステムに取って代わり始めています。それらは、挿入やボクシングを含む多くの機能を実行します。

リニアアクチュエータは、力を込めて機能を実行できるため、梱包作業に最適であり、重量のあるアイテムを処理できます。ストロークの長さはパッケージの要件によって異なり、さまざまな寸法とサイズのオブジェクトを切り替えなく使用できます。これにより、マシンユーザーは切り替え時間を短縮し、生産性を向上させることができます。その他の利点には、簡単なクリーニングとメンテナンスが含まれます。

PLCと自動化システムの開発により、機械メーカーは費用効果が高く効率的な機械を提供できるようになり、すべての業界の全体的な成功に貢献しています。ただし、自動化システムだけでは不十分です。プロセス要件に従って機能し、自動化システムと互換性があり、それに応じて通信できる機械部品が必要です。

ソレノイドとリニアアクチュエータは、そのような多くの機械部品のうちの2つです。これらはさまざまな業界で使用され、最新の自動化システムでプロセスパラメータを提供します。エネルギー効率が低く生産性の低いコンポーネントを交換することで、メーカーは効率的なシステムに移行できるようになりました。