シングルラックとデュアルラックの設計

ラック・アンド・ピニオンアクチュエータは、直線力を回転トルクに変換する他の変換機構と比較して、最も広いトルク範囲と回転範囲を提供します。高い機械効率を備え、数Nmから数千Nmに及ぶトルクを発生できます。

しかし、ラック・アンド・ピニオン設計の潜在的な欠点の一つはバックラッシュです。バックラッシュは、ラックとピニオンのギアが完全に位置合わせされておらず、各ギア接続部間にわずかな隙間がある場合に発生します。この位置ずれは、アクチュエータのライフサイクル中にギアの摩耗を引き起こし、結果としてバックラッシュを増加させる可能性があります。

ダブルラックユニットは、ピニオンの両側に2つのラックを配置します。これにより、反力によるバックラッシュが排除され、ユニットの出力トルクが2倍になり、システムの機械効率が向上します。図3に示す複動アクチュエータでは、両側の2つのチャンバーに加圧空気が充填され、ピストンを中央に押し出します。そして、ピストンを初期位置に戻すために、中央のチャンバーに圧力が加えられます。

関数

ラック・アンド・ピニオン式空気圧アクチュエータは、単動式と複動式のいずれかです。また、複数のストッパーを設けることも可能です。

単動と複動

単動アクチュエータでは、空気はピストンの片側にのみ供給され、ピストンは一方向にのみ動きます。ピストンの反対方向への動きは、機械的なバネによって行われます。単動アクチュエータは圧縮空気を節約しますが、一方向にのみ作業を行います。単動シリンダーの欠点は、反対方向のバネ力により、フルストロークを通して出力が一定でないことです。図4は、単動式ダブルラック空気圧ロータリーアクチュエータを示しています。

複動アクチュエータでは、ピストンの両側のチャンバーに空気が供給されます。片側の空気圧を高めることで、ピストンを反対側へ駆動することができます。複動アクチュエータは、両方向に動作させる必要がある場合に使用されます。図5は、複動式ダブルラック空気圧ロータリーアクチュエータを示しています。

複動シリンダーの利点の一つは、全回転範囲にわたって一定の出力が得られることです。欠点は、両方向への動作に圧縮空気が必要であることと、電源や圧力の供給が停止した場合に規定の位置が確保できないことです。

複数の位置

一部のラック・アンド・ピニオンアクチュエータは、ポートの圧力を制御することで、回転範囲全体にわたって複数の位置で停止することができます。停止位置は任意の順序で設定できるため、アクチュエータは中間停止位置を選択的に通過することができます。

トラベルストップボルト

トラベルストップボルトはアクチュエータ本体の側面（図6参照）にあり、ピニオンギアの回転を内側から制限することでピストンのエンドポジションを調整できます。アクチュエータを取り付ける際は、両方のトラベルストップボルトをトラベルストップキャップに接触するまで締め込みます。左側のトラベルストップボルトを締め込み、上部に見えるピニオンスロットがアクチュエータ本体の長さと平行になるまで締め付け続けます。