産業用途における空気圧アクチュエータ選定の重要事項

想像してみてください。空気圧アクチュエータを慎重に選んだものの、バルブステムを折ってしまうほど大きな力—または小さすぎて、バルブが動きが鈍くなったり、途中で詰まってしまうことが判明しました。このイライラする状況は、バルブ操作にとって適切なアクチュエータの選択が不可欠である理由を浮き彫りにしています。

本質的に、空気圧アクチュエータの主な機能はバルブを駆動することです。スムーズな操作のためには、アクチュエータはさまざまな抵抗を克服しなければならず、トルク—回転力—が選択において最も重要な考慮事項となります。

• ブレークトルク：静止したバルブを閉じた位置から動かすために必要な初期の力で、静止した車を押すのに必要な力に似ています。
• ランニングトルク：バルブの開閉中に動きを維持するために必要な継続的な力で、車の速度を維持することに似ています。
• シーティングトルク：バルブを完全に閉じ、シール面を圧縮するために必要な最終的な力で、車両を停止させるためにブレーキをかけることに相当します。
• 最大許容ステムトルク（MAST）：バルブステムが損傷することなく耐えることができる最大の力で、バルブの負荷制限として機能します。

バルブの種類によって、異なるトルク特性が示されます。たとえば、金属製のシートを備えたバタフライバルブは、高いブレークトルクとシーティングトルクを必要としますが、中間移動ではそれほど必要としません。対照的に、金属製のシートを備えたボールバルブは、操作全体を通して高いトルク要件を維持します。

信頼性の高い操作を確保するために、エンジニアは通常、バルブの必要トルクに安全率（多くの場合25％）を掛けます。このマージンは、自動車設計における安全マージンと同様に、予期しない変数に対応します。

モジュレーティングバルブは、正確で継続的な流量調整を必要とし、優れた性能特性を持つアクチュエータを必要とします。単純な開閉操作に使用されるオンオフバルブは、それほど厳しい要件ではありません。

バルブメーカーからの正確なトルクデータは、適切なアクチュエータ選択の基礎となります。ほとんどのメーカーは、特定の条件下での最小開口トルク値を提供しており、通常は水サービス用です。ただし、これらの値は媒体によって変化するため、さまざまな用途に適した安全率が必要になります。

• ラックアンドピニオン：ストローク全体で一貫したトルクを提供します。
• スコッチヨーク：中間ストローク中にトルクが減少します。
• スプリングリターン：スプリングの圧縮により、ストロークが進むにつれてトルクが減少します。

各タイプのトルク曲線（メーカーから入手可能）を理解することは、バルブの要件に適切に適合させるために不可欠です。

バルブでの実際の圧力は、システムの損失により、コンプレッサーの出力とは異なることがよくあります。油圧システムにおけるパイプ抵抗を考慮することと同様に、適切なアクチュエータのサイズ設定には、設置場所での正確な圧力測定が不可欠です。

• シングルアクティング（スプリングリターン）：リターン動作にスプリング力を使用し、「フェイルオープン」または「フェイルクローズ」構成で利用できます。
• ダブルアクティング：開閉の両方に空気供給が必要で、空気損失時に位置を維持します。

• 空気の開始：初期の移動トルク
• スプリングの終了：初期位置のスプリングトルク
• 最小空気：ストロークの最低トルクポイント
• 空気の終了：ストロークエンドの空気圧トルク
• スプリングの開始：リターンのストローク開始力

これらの表を使用する際は、バルブのトルク要件が最小値を表していることを確認し、MASTが各行の他のすべてのトルク値を上回っていることを確認してください。

適切なアクチュエータの選択には、複数の要素を慎重に検討する必要があります。この体系的なアプローチは、操作上の問題を回避し、最適なバルブ性能を保証するのに役立ちます。