アクチュエータとは? わかりやすく解説

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アクチュエータ

【英】actuator

アクチュエータとは、入力されエネルギー物理的な運動へと変換する機構のことである。コンピュータ関連では特にハードディスク磁気ヘッド部分動作させる機構を指すことが多い。

アクチュエータは元来動作させるもの」という意味の英語であり、モーターシリンダーなどで広く採用されている。一般的にアクチュエータといえば電気エネルギー運動変換する装置を指すが、油圧空気圧磁力などを運動量変換するアクチュエータなども多く存在する光エネルギー運動へと変換する光アクチュエータなども開発進められている。アクチュエータは家電航空機産業人工筋肉研究などに広く用いられている。


アクチュエータ

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2024/01/22 06:14 UTC 版)

アクチュエータ: actuator)は、入力されたエネルギーもしくはコンピュータが出力した電気信号を、物理的運動に変換する、機械電気回路を構成する機械要素である。能動的に作動または駆動するもの。


  1. ^ a b 則次俊郎「空気圧アクチュエータ」『日本ロボット学会誌』第15巻第3号、日本ロボット学会、1997年4月、355-359頁、doi:10.7210/jrsj.15.355ISSN 02891824NAID 10007548325 
  2. ^ 油圧復活、耐衝撃性でモーターに逆襲 川崎重工・ブリヂストンがロボットに”. 日経クロステック (2020年6月1日). 2020年9月8日閲覧。
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  9. ^ Yuta SATO, Takahiro OKOSHI, Daishi TAKAHASHI, Takahiro ARAKAWA, Hiroyuki KUDO, Kohji MITSUBAYASHI (2010). “生化学反応を利用した化学エネルギー駆動型圧力制御システム”. Journal of Advanced Science (Society of Advanced Science) 22 (1): 7-8. doi:10.2978/jsas.22.7. ISSN 0915-5651. NAID 130004837646. https://doi.org/10.2978/jsas.22.7. 
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  11. ^ 加嶋俊大, 「磁性流体および磁性エラストマーを用いたソフトアクチュエータの研究」 大阪大学 博士論文, 14401甲第16389号, 2013年, NAID 500000573880
  12. ^ 日本ギア工業バルブアクチュエータ”. 日本ギア工業株式会社. 2024年1月22日閲覧。


「アクチュエータ」の続きの解説一覧

アクチュエータ

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/05/15 05:37 UTC 版)

二足歩行ロボット」の記事における「アクチュエータ」の解説

二足歩行ロボットのアクチュエータにはサーボモーター用いられる油圧空圧人工筋肉などが用いられることもあるが例は少ない。サーボモーター高速回転するものなので、減速機回転数落としトルク上げ必要がある減速機には歯車使われるが、二足歩行ロボットには遊星歯車ハーモニックドライブ使われるハーモニックドライブ楕円真円差動利用した減速機で、小型軽量高効率多く歩行ロボット使われている。ただし大変高価である。 サーボモータ駆動するにはサーボアンプが必要になる産業用ロボット含めてロボットのサーボアンプには、普通、ロバスト性高めるためにPWMドライバ使われるPWMとはモーター最大電流を+と-のパルス供給しモーターを常に最大負荷で使う方法である。サーボアンプはパワーデバイスであり、熱容量の関係から、汎用品大きく重い。ロボット搭載するには特注品依頼する自作する必要がある

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アクチュエータ

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2021/05/21 17:54 UTC 版)

電動シリンダー」の記事における「アクチュエータ」の解説

モータ電動機電気エネルギー力学的エネルギー変換するステッピングモーターサーボモータACモータ)が使われるいずれにしても下記センサ搭載することで閉ループ制御実現していることが多い。 位置検出センサ モータ軸の角度検出するため、回転角センサ搭載されている。これによりセミクローズドループ制御実現するセンサとしてはレゾルバエンコーダ用いられる。インクリメンタルタイプとアブソリュートタイプがあり、インクリメンタルタイプは後述原点復帰動作を必要とする。 一方、アブソリュートタイプは電源入れた直後座標確定する。これは、例えばアブソリュートエンコーダでは電源入れた直後モータ軸角度(単回転情報)を取得するため特殊なコードホイールを用意している他、モータ何回転目か(多回転情報)を得るため、エンコーダ基板上にバッテリー搭載し外部電源遮断時の回転検出できるようにしている。 動力変換機モータ回転方向の力を直線方向変換する。主にボールねじ使われるボールねじ特性は、リードという一回転当たりの移動量で表されるリード大きいと、直線運動速度大きくなるものの、直線運動の力は小さくなり、リード小さいとその逆となる。また、さらに大きな力を出すために別に減速機構を設けことがある。これには歯付ベルト遊星歯車使われる案内機構 ボールねじ回転抑えるため、直線運動案内するガイド機構設けられている。リニアブッシュの様な簡単な物から、直線ガイドとしてある程度負荷受けられる物まで様々である。 稼働指令により稼働しワーク搭載する部分ロッド伸縮するタイプやロッドレスエアシリンダーに対応するスライダ移動するタイプなど種類がある。 オプション アクチュエータを垂直に設置する場合そのままではワーク重さボールねじ回ってしまう。ブレーキオプションを選択すると、電源遮断時に回転軸保持されるため、ワーク落ちる心配が無い。

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アクチュエータ(Actuator)

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/04/09 09:07 UTC 版)

EX-ARMエクスアーム」の記事における「アクチュエータ(Actuator)」の解説

ロボット関節を動かす駆動機構

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アクチュエータ

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/02/11 08:38 UTC 版)

キーボード (コンピュータ)」の記事における「アクチュエータ」の解説

メカニカルスイッチユニット自体にアクチュエータを内蔵している事がほとんどであるが、その他のスイッチ場合スイッチ通電させたりキータッチ出したりするアクチュエータが存在するラバードーム 主にメンブレンスイッチ静電容量無接点スイッチ等で使用される半球状ドーム以外にコーン場合もある)のシリコーンゴム製の部品で、キーごとに独立しているものと、シート状に全て一つつながっているものがある。 パンタグラフシザー日本ではスイッチ外観・形状鉄道車両パンタグラフ似ているため、パンタグラフ呼ばれている。英語ではシザーScissor)と呼ばれるラバードームとの組み合わせ使用されることが多い。中心から外れたところを打ってしまってしっかりとキー押せるという利点がある。構造的に薄く出来るので、ほぼ全てのノートパソコン採用されているほか、一部デスクトップパソコン向けキーボード採用されている。指先反発の力がダイレクトに戻ってくることや、構造ステップスカルプチャ形状をとるのが困難であることなどから、長期間タイピングには向かないとされていたが、低いキートップや短いキーストロークにより長時間タイピングでも疲れにくいとする意見もある。近年は軽い打鍵感により指を滑らせるような軽快入力が可能として、デスクトップパソコンでもパンタグラフキーボードを選ぶ者も多い。近年隣接するキーとの間に設け、各キー独立した配置としたアイソレーションキーボード呼ばれるデザイン流行している(外形チクレットキーボード似ている)。キー間に大きな隙間ができにくくゴミや埃が入りにくい、爪や指先キー引っかかりにくいといった長所がある。 バックリングスプリング 座屈ばね機構とも呼ばれる。その名の通りキー内蔵したスプリング座屈(buckling)させることで明確なクリック感を出す機構である。キーを押すと「カシュンカシュン」「パシュンパシュン」と、スプリング折れ曲がってスライダ内部にぶつかる音がする。 右の図はIBMによる特許の図であるが、図によると、まず1のキートップ押し下げると2のスプリング徐々に湾曲して行き、完全に折れ曲がると7を支点にして4が可動スイッチ通電する。この瞬間スプリング折れ曲がり急激にキー重さ低下する事によってクリック感が、スプリングスライダ内部3にぶつかる事でクリック音発生するキー離すスプリング弾力によって元に戻るというしくみである。1213が完全に接触すると、それ以上キー沈まないこのため明確な付き感を発生させており、一般的なラバードーム等に見られるゴムを押すようなあやふやな付き感と一線を画している。 かつてIBM社が生産していたキーボードが有名であり、その一連のシリーズは「Model M」と通称されている。 なお、あくまでアクチュエータがこのような構造になっているというだけであり、IBM社のキーボード場合スイッチ接点方式としては静電容量式とメンブレン式のものが存在した。すでにIBM特許期間は切れているが、構造的に高コストになりがちであり、一部除いて製造・販売される事は稀である。

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アクチュエータ

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2021/10/06 05:02 UTC 版)

姿勢制御」の記事における「アクチュエータ」の解説

スラスタ 姿勢制御スラスタは、宇宙機姿勢制御する姿勢制御システム (RCS; Reaction Control System) として最も代表的なものであり、3軸の安定を図るものが一般的である。一液式ロケットであることが多く加圧タンク内の液体バルブ調節しノズルからガス状に噴射する時の反動を得る簡単な機構のものから、加圧タンク内の燃料触媒吹き付けて分解反応させてノズルから噴射する時の反動を得る機構のものがある。ニ液式ロケットでは燃料酸化剤それぞれ加圧タンク納めておき、少量ずつを混合して反応させノズルから噴射するある程度複雑なものがある。姿勢制御スラスタは、軌道制御にも用いられることがある姿勢制御システム燃費は、スラスタ排気速度最小トルクインパルスの大きさ依存する得られるトルク最大化するために、ノズル可能な限り重心から離れた位置取り付けられる機体回転低減させるには、そのトルク同程度トルクを逆方向にかける必要がある。ある方向スラスタ噴射した場合誤差対応するために、数十秒後に[要出典]逆方向スラスタ噴射する必要があるタンク残存圧力バルブ動作反応度といった要素発生推力左右するため、誤差比較大きい。噴射によって搭載推進剤消費するため、使用計画的に行われる姿勢制御スラスタ得られるトルク比較大きいが精度低く何より推進剤搭載量限りがあるため、長所短所補完しあえる他の姿勢制御装置併用されることが多い。 スピンテーブル スピン安定方式実現するために、衛星打ち上げロケットから衛星切り離す時など、スピンテーブル使って宇宙機全体を1軸を中心に回転させて切り離す最終的な軌道に乗った後は、この回転何らかの手段停止させる(3軸制御衛星場合)こともあるし、そのまま回転し続ける(スピン衛星場合)こともある。回転したままにする人工衛星は、それほど高いポインティング精度を必要とせず、かつ回転軸大きく変更する必要が無い場合限られるまた、観測機器天体地表大気走査するミッション場合回転したままにしておくことがあるモーメンタムホイール 電気モーターと一体となったモーメンタムホイール」と呼ばれる円盤高速回転させることで、外乱生じモーメントジャイロ効果ジャイロ剛性)で打ち消す仕組みである。モーメンタムホイール軸受け真空での長期間動作のために磁気軸受使われる事が多い。 リアクション・ホイール 詳細は「リアクションホイール」を参照 コントロール・モーメント・ジャイロスコープCMGコントロール・モーメント・ジャイロスコープは、ジンバル上に設置され一定速度回転するローター使って姿勢制御する装置である。CMGジャイロ回転軸に直角な2軸方向モーメント制御を行うものであり、モーメンタムホイールではジャイロ効果によって慣性モーメントを増すことで外乱による機体回転運動抑制するのとは逆にCMGでは積極的にローター回転軸傾けてジャイロ効果用いてモーメント調節するCMGによるトルク大きくモーメンタムホイールよりも大型宇宙船適している。直交する3軸の姿勢制御を行うには少なくとも2軸の回転装置が必要となる。大重量で故障しやすいことが問題である。このため国際宇宙ステーションでは4台のCMG装備して故障備えている。米国では他にスカイラブでの使用例がある。ロシアジャイロダイン呼んでいたがミール使用した日本では太陽観測衛星ようこう小型CMG搭載したのが初めての使用例であった太陽帆ソーラーセイル太陽帆太陽光反射する際に生じる力(太陽輻射圧)を推進力利用する機器であり、小型太陽帆姿勢制御速度調整に使うこともできる大量推進剤を必要とするような何年にもわたる長いミッション期間が求められる宇宙機場合燃料消費抑える目的使われるマリナー10号はかつて太陽パネルアンテナ小型太陽帆として使用したことがある。その他、最近では一部静止衛星姿勢制御にも使われている。2010年には展開型太陽帆実験機IKAROS上げられた。 重力勾配による安定重力傾度安定方式 Gravity-gradient stabilization軌道上では、機体1つの軸が他の2軸よりも長い場合、その長い軸が天体質量中心を指すような姿勢自然に安定する。これが重力傾度安定であり、能動的な姿勢制御システム燃料消費を必要としないこのようになる原因潮汐力である。機体の上端は下端ほど重力感じない長軸重力加速度方向ない場合復元トルクが働く。従って、何らかの制動方法なければ機体振り子のように発振する可能性がある。人工衛星2つ部分テザーで結ぶ形態にして、制動トルク増加させることがあるテザーを使う場合問題点は、微小な星間物質であってもテザー破損する恐れがある点である。 磁気トルカMagnetic torquers) 磁場存在する空間では、電磁石永久磁石使ってトルク発生させることができる。典型的な例として電気力学的テザー磁気トルカがある。 完全に受動的な姿勢制御 重力傾度安定磁場使用した姿勢安定組み合わせて利用することで、完全に受動的な姿勢制御システム構築できる機体エネルギー最小となる点を中心に発振することになるため、指向方向精度には限界があるが、粘性ダンパ内部バッフルプレート備えた推進剤タンク小型の缶を利用可能)などの制動機構を備えれば克服可能である。

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