180°回転式油圧ロータリーアクチュエータと360°回転式油圧ロータリーアクチュエータ：回転範囲が変位、サイズ、耐荷重に及ぼす影響

A 油圧式回転アクチュエータ180°回転と360°回転ではトルク定格が同じ場合でも、機械内での2つの構成の動作は大きく異なる可能性があります。

参照構成の場合、回転を180°から360°に増やすと、油圧変位は2倍になります。3,540cc～7,080ccアクチュエータの全長を増加させる524mm～776mm記載されている駆動トルクは14,000 Nm保持トルクは35,000 Nm.

これは、回転角度を単独の仕様として扱うべきではない理由を示しています。回転角度は、作動油の必要量、設置スペース、サイクルタイム、そしてアクチュエータが機械構造にどのように適合するかに直接影響します。

鍵180°対360°油圧回転アクチュエータデータ

最も重要な点は回転数が増えたからといって、必ずしもトルクが増えるとは限らない。この構成では、トルク定格は変化しないが、変位とアクチュエータの長さは大幅に増加する。

回転角度の変化による油圧需要

360°アクチュエータは、180°バージョンの2倍の角度移動を行う必要がある。

上記の構成では、排気量は3,540ccから7,080ccへと倍増する。

変位量が重要なのは、アクチュエータが動作を完了するためにどれだけの作動油を通過させる必要があるかを決定するからです。機械の流量が同じであれば、変位量が大きいアクチュエータほど、完全な回転を完了するのに時間がかかります。

その関係は簡単に要約できる。

回転角度によって移動距離が決まり、変位によって油量が決まり、油圧流量によって移動速度が決まります。

この区別は、回転アクチュエータを既存の油圧システムに組み込む際に重要となる。

利用可能な流量が少なすぎると、アクチュエータは十分なトルクを発生させるものの、予想よりも回転速度が遅くなる可能性があります。流量を増やすことでサイクルタイムを短縮できますが、流量が多すぎると精密な位置決めが難しくなる場合があります。

連続的な高速回転ではなく、制御された位置決めを必要とする機械の場合、目標は最大流量ではありません。目標は、スムーズな制御を維持しながら、実用的なサイクルタイムを達成するのに十分な流量を確保することです。

回転角度によって設置形状も変化します

180度と360度の違いは、物理的な大きさにも表れる。

全長は524mmから776mmに増加し、取り付け長さは400mmから652mmに増加します。

これは、油圧部品が構造フレーム、ホース、ベアリング、アタッチメント、その他の機構と限られた設置スペースを奪い合うことが多い、移動機械や産業機械において重要な問題となる。

機械によっては、回転出力のための半径方向のスペースは十分にあるものの、より長いアクチュエータ本体のための軸方向のスペースが不足している場合がある。

これは実用的な設計ルールとなる。

必要な回転角度は、周囲の機械構造が確定する前に定義しておくべきである。

単に可動範囲が広いという理由だけで360°を選択すると、用途に必要な角度移動が限られている場合、不必要な梱包上の問題が発生する可能性があります。

折りたたみ機構、ドア、位置決めアーム、アタッチメントの回転といった用途では、180°の回転範囲で既に作業範囲全体をカバーできる場合があります。

駆動トルクと保持トルクは異なる条件を表す

参照されているアクチュエータは、14,000 Nmの駆動トルクと35,000 Nmの保持トルクを提供する。

これらの値は互換性があるものとして解釈すべきではありません。

駆動トルクアクチュエータが接続された機構を回転させる能力について説明します。

保持トルク動作停止後、不要な回転に抵抗する能力について説明します。

接続された負荷が重力、機械の動き、材料抵抗、または重心のずれにさらされる場合、保持トルクは特に重要になります。

典型的な例としては、以下のようなものがあります。

• マテリアルハンドリングアーム
• 農業メカニズム
• 鉱山設備
• トラックおよびトレーラーシステム
• 重量物位置決め構造物
• 船舶用機械

機構は油圧によって正常に回転できるが、作動位置に達した後は、さらに高い抵抗が必要となる。

このため、オフセット荷重や吊り下げ荷重を保持する用途では、保持性能を駆動トルクとは別に評価する必要がある。

外部モーメント荷重は使用可能なトルクを減少させる可能性がある

実際の機械負荷は、純粋な回転トルクとして作用することはほとんどない。

長いアーム、プラットフォーム、アタッチメント、またはドアは、その重心がアクチュエータ軸から離れた位置にあるため、アクチュエータとその支持構造にモーメント荷重が発生します。

上記の構成では、モーメント負荷が増加すると、利用可能な駆動トルクが最大で約15%減少する可能性があります。

これは、公称トルクは構造荷重と完全に独立しているわけではない.

重量だけを見れば長いアタッチメントでも問題ないように思えるかもしれないが、負荷とアクチュエータ軸間の距離によって、予想以上に大きなモーメントが発生する可能性がある。

油圧式回転アクチュエータを評価する際には、以下のいくつかの点が重要となる。

• 回転構造物の重量はどれくらいですか？
• 重心はアクチュエータ軸からどれくらい離れていますか？
• 荷重は片側から支えられていますか、それとも両側から支えられていますか？
• 回転が停止した後も、負荷はかかったままですか？

これらの要素は、トルク定格だけよりも多くの情報を提供してくれる可能性がある。

片持ち梁式と跨ぎ式では、荷重経路が異なる。

取り付け方法は、外部荷重がアクチュエータを通過する方法に大きな影響を与える。

と片持ち梁取り付け荷重は片側から支えられるため、アクチュエータシャフトと取り付け構造の周囲に大きな曲げ応力が発生します。

と跨ぎ取り付け回転構造は両側から支えられているため、よりバランスの取れた荷重経路が実現される。

この区別は、取り付け長さとモーメント荷重が増加するにつれてますます重要になる。

有用な工学原理は次のとおりです。

回転する荷重をどのように支えるかは、それを動かすのに必要なトルクと同じくらい重要になり得る。

したがって、構造荷重が大きい場合は、アクチュエータのトルク、耐荷重、および周囲のフレームの剛性と併せて、取り付け形状を評価する必要がある。

製品データには、180°および360°構成の異なるストラドルモーメント耐力も記載されています。これらの値は、構成固有のデータ回転角度を大きくすると自動的にモーメント耐力が増加するという一般的なルールではない。

180°回転がより実用的なのはどのような場合か？

180°油圧式回転アクチュエータ機構が完全な回転を完了するのではなく、定められた作業位置間を移動する必要がある場合は、多くの場合それで十分です。

典型的な機能としては、以下のようなものが挙げられます。

• 開閉
• 折りたたみと展開
• 傾斜
• 半回転位置決め
• 2つの動作方向間で機構を反転させる

回転範囲を必要な範囲に制限することの利点としては、油圧の吐出量の低減、アクチュエータの長さの短縮、機械への組み込みの容易化などが挙げられる。

機構が180°を超えて移動する必要がない場合、360°を指定すると、油圧容量と設置長さが増加しますが、必ずしも実用性能が向上するとは限りません。

360°撮影はどのような場合に必要になるのか？

機構が真に完全な回転、あるいはより広い連続した角度範囲を必要とする場合、360°構成がより重要になります。

例としては、回転位置決め構造、特定のマテリアルハンドリング機構、特殊用途の移動機器、および出力が半回転制限を超える位置を通過する必要がある用途などが挙げられる。

したがって、より大きな角度が自動的に好ましいという仮定ではなく、実際の機械の動作に基づいて判断を下すべきである。

実用的な選抜手順は以下のとおりです。

1. 必要な最大作業角度を定義してください。
2. 設置可能な長さを確認してください。
3. 油圧流量と許容サイクル時間を確認してください。
4. 駆動トルクと保持トルクを評価する。
5. 外部モーメント荷重を計算します。
6. 必要な取り付けサポートを確認してください。

この手順により、回転角度は機械設計の他の部分と連動した状態を維持します。

負荷超過時には負荷制御が重要になる

回転機構の中には、負荷自体によって駆動されるものもある。

重力やオフセット質量によって、油圧入力が減少した場合でもアクチュエータが回転しようとすることがあります。急激な外力によっても同様の効果が生じる可能性があります。

オプションのカウンターバランスバルブは、このような過負荷を制御するのに役立ち、油圧が失われたり、逆トルクが予期せず上昇したりした場合に、追加の保護機能を提供します。

重要なのは、単にバルブが利用可能かどうかではない。機械は、接続された負荷がアクチュエータを駆動できるかどうかを判断する必要がある。

答えがイエスであれば、負荷制御戦略はアクチュエータ設計の一部となる。

WEITAI油圧式ロータリーアクチュエータ

ここで説明するWEITAI製油圧式回転アクチュエータの構成は、180°および360°の回転をサポートし、駆動トルクは14,000 Nm、保持トルクは21 MPaで35,000 Nmです。

この設計は、建設、農業、鉱業、マテリアルハンドリング、トラックおよびトレーラーシステム、船舶機器、その他コンパクトで高トルクの回転を必要とする機械など、幅広い分野の重負荷回転用途に使用できます。

180°バージョンと360°バージョンは、重要なエンジニアリング上のポイントを示しています。回転範囲を変更すると、最終的な角度だけでなく、はるかに多くの要素に影響を及ぼします。油圧の吐出量、アクチュエータの長さ、機械のパッケージング、および荷重支持要件など、すべてを総合的に考慮する必要があります。

主要な工学的結論

比較する場合180°油圧回転アクチュエータと共に360°油圧回転アクチュエータ特に役立つ関係性がいくつかあります。

• トルクが変化しない場合でも、回転角度を2倍にすることで油圧流量を2倍にすることができる。
• 回転数が大きいほど、通常は設置長さと作動油量が多くなります。
• 駆動トルクと保持トルクは、作業サイクルの異なる部分を表す。
• 外部モーメント荷重は、使用可能なトルクマージンを減少させる可能性がある。
• 片持ち梁式と跨ぎ式では、構造的な荷重伝達経路が異なります。
• 利用可能な最大の回転角度が、必ずしも最適な選択肢とは限らない。

したがって、最も効率的なアクチュエータとは、回転角度が最大となるものではない。油圧負荷、設置サイズ、構造負荷、制御特性を機械の要求範囲内に収めつつ、必要な作動角度を提供するアクチュエータである。

よくある質問

360°油圧回転アクチュエータは、180°バージョンよりも常に優れているのでしょうか？

いいえ。機構が限られた回転しか必要としない場合は、180°アクチュエータを使用することで、必要な動作を維持しながら油圧の変位量と設置長さを削減できます。

360度回転にはより多くの油圧流量が必要ですか？

完全な動作を完了するには、より多くの油圧量が必要となる。より高い流量が必要かどうかは、必要なサイクルタイムによって決まる。

モーメント荷重は利用可能な回転トルクに影響を与える可能性がありますか？

はい。外部モーメント荷重は、特に荷重がアクチュエータ軸から離れた位置にある場合、使用可能なトルクマージンを減少させる可能性があります。

片持ち梁式と跨ぎ式マウントの主な違いは何ですか？

片持ち梁式取り付けは片側から荷重を支えるのに対し、跨ぎ式取り付けは両側から荷重を支えるため、よりバランスの取れた構造的な荷重経路が生まれます。