工業用バルブオートメーション: 空気圧アクチュエータと電動アクチュエータの技術比較評価

空気圧作動システムと電気作動システムの主な違いは、流体力または起電力がどのように機械的トルクまたは線形推力に変換されるかにあります。各方法論は、その動作プロファイル、応答遅延、および障害モードを決定する独自のアーキテクチャ コンポーネントに依存しています。

空気圧システムのフレームワーク

空気圧機構は、移動境界に対する圧縮媒体 (通常は濾過され潤滑された空気) の制御された膨張に依存しています。リニア システムでは、この境界は、研磨されたシリンダー ブロック内に収容されたピストン アセンブリで構成されます。 1/4 回転バルブの自動化では、次の 2 つの主要な機械的変換が標準です。

• ラックアンドピニオンのレイアウト: 一体型ギアラックを備えた対向するデュアルピストンが中央のピニオンシャフトと噛み合います。直線力はストローク全体を通じて一定の回転トルクに直接変換されます。
• スコッチヨーク構成: シングルまたはデュアルピストンのクロスヘッドは、回転ヨーク チャネル内でピンをガイドします。この機構は、ボールバルブとバタフライバルブの離脱トルク要件に合わせて、移動ストロークの両端でピークとなる動的トルク曲線を作成します。

シリンダエンクロージャ内に機械的スプリングモジュールを統合することで、予測可能なフェールセーフ動作が実現します。供給圧力が失われると、バネに蓄えられたエネルギーによってピストンがデフォルトの安全位置に移動し、外部バックアップ電源を必要とせずにバルブを開閉します。

電気システムのフレームワーク

電気駆動アーキテクチャは、高比の歯車列に結合された AC または DC 同期モーターを使用して、電気エネルギーを回転運動に変換します。これらの歯車ネットワークは、平歯車、遊星歯車、またはウォーム歯車構成で構成され、出力トルクを増幅しながらモーターの動作速度を低下させます。位置とトルクの制限は、制御エンクロージャに統合された機械式スイッチ、光学式エンコーダ、またはソリッドステート ホール効果センサーを介して管理されます。高精度の変調は、可変速ドライブと、リアルタイムのフィードバック ループに基づいてモーターのデューティ サイクルを調整するデジタル位置決めボードに依存します。