シングルラック設計とデュアルラック設計の比較

ラックアンドピニオン式アクチュエータは、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、最も広い範囲のトルクと回転角を実現できます。高い機械効率を持ち、発生可能なトルクは数Nmから数千Nmに及びます。

しかし、ラックアンドピニオン方式の潜在的な欠点の1つはバックラッシュです。バックラッシュは、ラックアンドピニオンのギアが完全に一直線に並んでおらず、各ギアの接続部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、アクチュエータの寿命期間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が増加する可能性があります。

ダブルラックユニットは、ピニオンの両側に一対のラックを使用します。これにより、反力によるバックラッシュが解消され、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戻します。ピストンを初期位置に戻すには、中央のチャンバーに加圧空気が充填されます。

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を選択できます。また、これらのアクチュエータは複数の停止位置を設定することも可能です。

単動式 vs. 複動式

単動アクチュエータでは、ピストンの片側にのみ空気が供給され、ピストンは一方向にのみ移動します。ピストンの反対方向への移動は、機械式スプリング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できますが、一方向のみにしか動作しません。単動シリンダの欠点は、反対方向のスプリング力のために、全ストロークにわたって出力力が一定しないことです。図4は、単動ダブルラック式空気圧回転アクチュエータを示しています。

複動式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。片側の空気圧が高いと、ピストンが反対側に押し出されます。複動式アクチュエータは、両方向に動作が必要な場合に使用されます。図5は、複動式ダブルラック型空気圧回転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1つは、全回転範囲にわたって一定の出力力が得られることです。一方、複動シリンダーの欠点は、両方向への動作に圧縮空気が必要なことと、電源または圧力の障害が発生した場合に明確な位置が確保できないことです。

複数位置指定

ラックアンドピニオン式アクチュエータの中には、ポートの圧力を制御することで、回転範囲内の複数の位置で停止できるものがある。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可能となる。

トラベルストップボルト

移動停止ボルトはアクチュエータ本体の側面（図6参照）にあり、内部からピニオンギアの回転を制限することでピストンの終端位置を調整できます。アクチュエータを取り付ける際は、両方の移動停止ボルトを移動停止キャップに接触するまで締め込みます。左側の移動停止ボルトを締め続け、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に平行な位置まで回転するまで締め込みます。