

高岡智則
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ロータリアクチュエータとは?
ロータリアクチュエータは、エネルギーを回転運動へ変換する機械部品です。回転させたい軸を素早く、一定の角度だけ動かしたいときに使われ、直線を動かすリニアアクチュエータとは役割が異なります。日常の場面では、ドアの自動開閉機構の回転部や、ロボットの手首や肩の回転部分、各種機械のバルブ開閉などに組み込まれています。ロータリアクチュエータの性能を決める主な指標は、回転角度、回転速度、トルク(力の大きさ)、応答性などです。これらを組み合わせて、目的の動作を正確に再現します。
どういう仕組みか
ロータリアクチュエータは、内部にモーターやシリンダ、ギアボックス、エンコーダといった部品を組み合わせて構成されます。外部からの電力・空気圧・油圧などのエネルギー源を受け取り、それを回転運動へ変換します。電動式はモーターとギアで正確な回転を作りやすく、空気圧式は軽快な動作を得意とします。油圧式は高トルクを出せますが、サイズが大きくコストがかかる傾向があります。
主な種類と特徴
電動式ロータリアクチュエータは、DCモーターやサーボモーターを内蔵し、ギアボックスとエンコーダを組み合わせて正確な角度制御を行います。制御回路と組み合わせることで、プログラムどおりの回転角度・速度を再現しやすく、学校や工場の自動化で広く使われます。
空気圧式ロータリアクチュエータは、圧縮空気を使って回転運動を作り出します。構造が比較的シンプルで、安価に導入できる反面、バックラッシュが生じやすく、精密な位置決めには工夫が必要です。工場の搬送機や快速な開閉動作が求められる場面で活躍します。
油圧式ロータリアクチュエータは、高いトルクを必要とする大きな機械に適しています。高負荷でも回転を安定させることができ、バルブの開閉や大型ロボットの関節などで用いられます。ただし重量・寸法・油の管理コストが大きくなる点に注意が必要です。
用途と選定のポイント
ロータリアクチュエータの用途は、ロボットの関節、産業機械のバルブ制御、カメラや測定機器の回転機構など多岐にわたります。選ぶときの基本的なポイントは次のとおりです:必要なトルク、回転角度・速度、設置空間、耐環境性(温度・防塵・防滴)、メンテナンス性、コスト。特に、回転角度とトルクは最初に決めておくと、後の型番選択がスムーズになります。
タイプ別の比較表
| 特徴 | 主な長所 | 短所 | 代表的な用途 | |
|---|---|---|---|---|
| 電動式 | モーター+ギア+エンコーダ | 正確な位置決め・制御性が高い | 比較的遅い応答になる場合がある | ロボットの手首・回転接続・自動機械の角度調整 |
| 空気圧式 | 圧縮空気で動く | 部品がシンプルで安価、反応が速い | バックラッシュ・荷重変動の影響を受けやすい | 搬送装置の素早い開閉、軽量機構 |
| 油圧式 | 油圧シリンダを回転機構として利用 | 高トルク・高負荷耐性 | 重量・サイズ・油の管理が必要 | 大型機械・重負荷のバルブ制御 |
実務での使い方とメンテナンスのポイント
現場でロータリアクチュエータを選ぶときは、まず回転させる対象の荷重と回転量を測ることが大切です。つぎに設置スペースと電源の有無を確認します。制御信号の種類(デジタル/アナログ)、開閉の反応時間、バックラッシュの許容範囲も重要な判断材料です。メンテナンスでは、軸受け部の潤滑とシールの点検、油圧/空圧系の圧力管理、エンコーダのキャリブレーションを定期的に行います。環境が厳しい場所では防塵・防水性や耐温度性も要点になります。
まとめ
ロータリアクチュエータは、機械を回転させたいときに使う基本的で重要な部品です。用途に応じて電動・空圧・油圧の3種類を正しく選ぶことが、機械の性能を最大化するコツです。初心者の方は、まず「必要な回転角度とトルク」を明確にし、それを軸に型番や仕様を絞り込むとよいでしょう。これから自動化を始める人にも、基礎をしっかり押さえれば理解がぐんと進みます。
ロータリアクチュエータの同意語
- ロータリーアクチュエータ
- 回転運動を出力するアクチュエータの一般的表現。内部の駆動要素(モーター、ソレノイド等)で入力エネルギーを回転運動へ変換します。
- 回転アクチュエータ
- 回転運動を直接出力するアクチュエータ。用途はロータリアクチュエータと同様で、角度制御が可能なデバイスが多いです。
- 回転式アクチュエータ
- 回転型のアクチュエータを指す別表現。機械の関節などで回転運動を作り出す装置を指します。
- ローターアクチュエータ
- 回転子(ローター)を用いて回転運動を出力するアクチュエータの別表現。回転運動を直接提供するデバイスという意味で使われます。
- 回転駆動装置
- 回転運動を生み出す装置の総称。文脈によってアクチュエータを含む場合もありますが、用途が広い語なので前後の文脈に注意して使います。
ロータリアクチュエータの対義語・反対語
- リニアアクチュエータ
- 回転運動を生み出さず、直線運動を作る装置。ロータリアクチュエータの対義語として使われ、ピストン式シリンダーやリニアモーター、スクリューを用いた直動機構などが代表例です。直線方向の動きが必要な機械で多く採用されます。
- 直動アクチュエータ
- 直線運動を生み出す装置の別称。ロータリアクチュエータの対義語として頻繁に用いられ、シリンダー式やリニアモータ式、圧電素子を用いた直動機構などが含まれます。名称は地域や業界で多少異なります。
- 線形アクチュエータ
- 直線運動を作る装置の表現のひとつ。リニアアクチュエータと同義で使われることが多く、回転運動を伴わない機械設計を指します。文献や製品名の表記ゆれに現れやすい語です。
- 非回転型アクチュエータ
- 回転を生み出さない作動装置の総称。厳密には直線運動だけに限定されない場合もありますが、ロータリアクチュエータの対義語として使われることがあります。
ロータリアクチュエータの共起語
- 回転
- ロータリアクチュエータが出力する基本の運動。軸が回転する動きのことを指します。
- トルク
- 回そうとする力の大きさ。単位はニュートンメートル(N·m)。
- 出力トルク
- アクチュエータが実際に荷重へ伝えることのできる最大のトルク。
- 角位移
- 回転角の変化量。例: 0度から90度への動き。
- 角速度
- 回転の速さ。deg/s や rad/s で表します。
- エンコーダ
- 回転角度を検出して制御へフィードバックするセンサ。
- 角度センサ
- 角度を測定するセンサの総称。エンコーダの他にも様々なタイプがあります。
- サーボモータ
- 高精度な位置決め制御が可能なモータ。通常は内蔵センサと制御回路を持つことが多いです。
- ステッピングモータ
- 離散的な角度ステップで位置決めを行うモータ。高トルク・低速域で有利。
- モーションコントロール
- 速度・位置・トルクを計画・制御する技術やソフトウェア。
- コントローラ
- 制御を実行する装置。例: PLC、マイクロコントローラ、サーボドライバ。
- ギアボックス
- トルクを増やして回転を遅くする歯車機構を内蔵した構造。
- 減速機
- 速度を落としトルクを上げる装置。ロータリアクチュエータではよく組み合わせて使われます。
- 出力軸
- 荷重へ接続される外部の回転軸。
- 軸受
- 回転部を支持して摩擦を抑える部品。
- ベアリング
- 軸受の一種。摩擦を低減して長寿命化します。
- カップリング
- 駆動軸と従動軸を連結して軸振れを吸収する部品。
- 設計
- 荷重・速度・トルク・環境条件を考慮した機構設計のこと。
- 防塵防水
- 粉塵や水の侵入を防ぐ機能。屋内外の環境で重要です。
- IPコード
- 防塵・防水の等級を示す国際的な表示。例 IP54, IP67。
- 電源
- アクチュエータに供給する電力の仕様。電圧・電流・適合規格。
- ドライバ
- モータを駆動するための電気回路。PWM制御などを行います。
- PWM制御
- パルス幅を調整して速度・トルクを細かく制御する手法。
- 制御ループ
- 位置・速度・トルクを目標値に近づけるための閉ループ制御。
- 減速比
- 入力と出力の回転速度の比。高いほど回転は遅くなりトルクは大きくなる。
- リミットスイッチ
- 可動域の境界を検知して過剰な動きを防ぐ安全装置。
- 位置決め精度
- 目的とする角度へどれだけ正確に到達できるかの指標。
- 保護機構
- 過負荷・過温度・過電流などから機器を守る安全機構。
- 過負荷保護
- 荷重が許容範囲を超えたとき動作を停止・回避する機能。
ロータリアクチュエータの関連用語
- ロータリアクチュエータ
- 回転運動を出力するアクチュエータ。ダンパーやバルブの開閉角を回転角度で制御します。
- アクチュエータ
- 外部からの信号を受け、機械的な動作を起こす装置の総称です。
- 電気式ロータリアクチュエータ
- 電気モーターを動力源として回転を生み出すタイプです。
- 空気圧式ロータリアクチュエータ
- 圧縮空気の圧力で回転運動を作るタイプです。
- 油圧式ロータリアクチュエータ
- 油圧を利用して大きなトルクを発生させるタイプです。
- 減速機 / ギアボックス
- 出力トルクを増やす歯車機構。回転速度を落とすことでトルクを向上させます。
- 出力シャフト
- アクチュエータの回転を外部に伝える軸です。
- フランジ取り付け
- 機器本体へ固定するための平面状の取り付け部です。
- シャフト
- 回転を伝える中心軸のこと。
- 軸受 / ベアリング
- シャフトの回転を滑らかに支える部品です。
- バックラッシュ
- 歯車間の遊み。小さいほど定位精度が高くなります。
- エンコーダ
- 回転角度や位置を測定して制御へ情報を返すセンサーです。
- 絶対エンコーダ
- 現在の角度を絶対値として出力するタイプ。リセット不要で位置を把握できます。
- インクリメンタルエンコーダ
- 相対的位置情報を出力するタイプ。回転量を積算して位置を推定します。
- ポジショニングフィードバック
- 現在位置の情報を制御系へ返す信号です。
- 位置制御
- 目標の角度へアクチュエータを導く制御のことです。
- オープンループ制御
- 出力を決定する際に位置フィードバックを使わない制御方式です。
- クローズドループ制御
- 位置フィードバックを用いて目標位置を正確に追従させる制御方式です。
- 角度範囲
- 回転できる角度の範囲。例: 0–90°, 0–180°, 360°など。
- 角度解像度 / 分解能
- エンコーダなどが検知できる最小角度単位です。
- トルク
- 回転運動を生み出す力の量。
- 定格トルク
- 連続運用可能な最大トルクの目安。
- 最大トルク
- 瞬間的に発生できる最大トルク。
- 回転速度 / RPM
- 回転の速さを表す単位。
- 入力信号
- 制御信号の形式。例: 0–10V、4–20mA、PWMなど。
- 電源仕様
- 動作に必要な電源の電圧・電流・種類です。
- センサー / 検出機構
- エンコーダ以外の位置検出センサーや安全センサーの総称です。
- 防塵防水等級 / IPコード
- 機器の防護性能を示す防護等級。
- 環境耐性
- 温度・湿度・振動・塵埃などの耐性を指します。
- 取付方法 / 規格
- フランジ規格、取付穴配置などの取り付け仕様です。
- コネクタ / ケーブル
- 制御信号と電源の接続部品です。
- アプリケーション例
- HVACのダンパー制御、バルブ開度制御、ロボットの回転ジョイントなどに使われます。
- HVAC ダンパー用アクチュエータ
- 空調機のダンパーを開閉するためのロータリアクチュエータです。
- ダンパーアクチュエータ
- ダンパーを制御する用途の総称です。
- バルブアクチュエータ
- バルブの開度を回転で制御する用途のアクチュエータです。



















