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WL0623 ロータリーソレノイドアプリケーションガイド

回転ソレノイドは電磁力を利用して作動します。つまり、コイルを流れる電流によって磁場が発生し、それが電機子を回転させ、回転アクチュエータのシャフトを回転させます。回転アクチュエータの動作に磁力を用いることで、装置の可動部品の摩擦が低減され、可動部品の寿命が延び、自動化システムにおける交換頻度を減らすことができます。

電流の大きさや周波数を調整することで、回転アクチュエータの回転速度を制御できます。電流を大きくすると磁場が強くなり、回転アクチュエータの回転速度も速くなるため、仕分け作業など、迅速な処理が求められる作業に適しています。逆に、電流を小さくすると回転アクチュエータの回転速度が遅くなるため、産業現場におけるロボットアームの動作制御など、回転速度の精密な制御が求められる作業に適しています。

ロータリーソレノイドの主な特徴

ロータリーソレノイドは、電気エネルギーを非常に精密な角度運動に変換します。角度は通常、25°、45°、90°といった固定値です。応答速度が速く、再現性が高く、複雑なリンク機構を必要とせずに確実に位置決めできます。小型で頑丈なため、限られたスペースでの用途に最適です。ロータリーソレノイドは双方向モードとスプリングリターンモードの両方で動作できるため、設計者の選択肢が広がります。シンプルな構造のため、メンテナンスの手間が少なく、長寿命です。また、トルク出力が一定で、電圧、ストローク角度、デューティサイクルも変更可能です。そのため、自動化、ロックシステム、精密制御システムに最適です。

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選別機用途向け回転ソレノイド

回転アクチュエータの特性
1.1 電磁駆動原理

回転アクチュエータの駆動原理は電磁力に基づいています。電磁コイルに電流を流すと、プランジャーと磁気回路の間に磁場が発生します。電機子と電磁場の相互作用によりトルクが発生し、アクチュエータが回転します。

この電磁駆動原理により、アクチュエータの機械部品間の摩擦は、ギアシステムや機械式リンクシステムに比べて低減されます。機械部品間の摩擦が少ないため、ロータリーアクチュエータの寿命が長くなります。通常、摩擦が発生しやすい機械部品を交換することなく、アクチュエータを長期間連続稼働させることができます。

回転アクチュエータの回転速度は、電流の量と周波数を調整することによっても制御できます。電流の量はアクチュエータの回転速度を決定します。電流の量を増やすとアクチュエータは速く回転し、電流の量を減らすとアクチュエータはゆっくり回転します。

1.2 精密な角度制御機能

回転アクチュエータは、回転角度を高精度に制御できるため、高い精度を実現しています。このアクチュエータは、電磁コイルに流れる電流の量を調整することで、所定の角度まで回転させることができます。

高度な回転アクチュエータには、アクチュエータの回転角度を監視する角度フィードバック装置が搭載されています。角度フィードバック装置は、回転角度を利用して制御信号をアクチュエータの制御システムに送信します。制御システムは、このフィードバックを利用して電磁コイルに流れる電流の量を制御し、アクチュエータの精度を向上させます。

1.3 高速な動的応答

回転アクチュエータは、コイルへの通電または非通電時に磁場が瞬時に変化するため、高速応答を実現します。これにより、アーマチュアは数ミリ秒以内に始動、停止、または方向転換することができ、リアルタイムでの応答が可能になります。

この高速応答性は、製品の位置や分類が感知され、回転アクチュエータによって即座に作動して製品の選別、ゲート分け、または切り替えが行われる高速生産ラインにおいて特に有利である。

応答時間は、コイルのインダクタンス、機械的負荷、および駆動技術によって異なりますが、ミリ秒単位です。最適化されたコイル設計と高効率駆動技術の使用により、動的応答速度をさらに向上させることができます。

1.4 コンパクトで統合しやすい構造

回転ソレノイドは、コイル、磁気コア、電機子、復帰ばね（必要に応じて）、および回転軸からなるコンパクトな構造を有しています。このコンパクトな構造は、設置スペースが限られているシステムにおいて、小型化が重要な要件となる場合に有利です。

ロータリーソレノイドのコンパクトな構造により、システム構造のサイズや複雑さに大きな影響を与えることなく、複雑な自動化システムに容易に組み込むことができます。

1.5 高い信頼性と動作安定性

ロータリーアクチュエータは、適切な動作条件下では高い信頼性と長寿命を実現します。また、シンプルな電磁構造を採用しているため、従来の機械式駆動システムに比べて可動部品の数を削減できます。

耐湿性のあるコイルケース、耐腐食性のある電機子およびコア材料、防塵シール、および熱保護などの設計上の工夫を取り入れることで、信頼性をさらに向上させることができます。これらの改良により、ロータリーアクチュエータは、過酷な産業環境、環境モニタリング機器、医療用途などにおいて、高い信頼性で動作することが可能になります。

包装・選別機械用回転ソレノイド WL0623

コンパクトロータリーソレノイドの機能と購入ガイド

クーンケ回転ソレノイド仕様

ブランド	ウェイロンテクノロジー	モデル番号	WL0623
定格電圧（V）	DC 12V、18V、または24V	評価される力（W）	20〜50 W
作業モデル	回転	保持力（N）	0.1～0.4 Nm
回転角度	25度、45度	勤務義務	10または25％
耐用年数	500万回	認定	CE、ROHS、ISO9001
材料	炭素鋼ハウジング	リード線の長さ（mm）	200
インストールスタイル	スクリュー	寸法公差	±0.1mm
防水	なし	絶縁クラス	B
ハイポットテスト	AC 600V 50/60Hz 2秒	非励起保持力	0
作業温度	-10°C-100°C	運転時間やサイクル	1-100％
ねじ山深さ(mm)	/	支払の言葉	TT、またはLCアットサイト
見本注文	はい	保証	1年
MOQ	1000 PCS	供給能力	週5000個
到着予定日	30日間	積荷港	シンセン

データシート（標準仕様）

電圧：12V DCまたは24V DC。

消費電力：15～70ワット。

保持トルク: 0.15 – 0.4 Nm ≈ 20-55 oz-in.

回転角度：25°、45°。

応答時間：15～30ミリ秒

デューティサイクル：断続運転が標準で、通常は25%に制限されます。

動作温度: -10°C ～ +50°C。

シャフトの種類：D型または平型、直径4～6mm。

想定寿命：1万～5万サイクル。

重量：150～300グラム。

WL0623 ロータリーソレノイド産業用途

ロータリーソレノイドは、応答速度が速く、角度を精密に制御できるため、多くの産業で不可欠なアクチュエータとなっています。ロータリーソレノイドは、自動販売機やパッケージ仕分けゲートでの製品排出を制御できます。バルブの作動、特に1/4回転ボール制御も主要な用途の一つです。医療機器のサンプル制御やロック解除にも有効です。プリンター制御や文書分配器などのオフィスオートメーションにもロータリーソレノイドが利用できます。ロータリーソレノイドは、セキュリティシステム、特に電子錠や、糸制御や糸切断などの繊維機械にも応用でき、有効です。特に「オン/オフ」制御が必要な場合、即座に回転できるという利点があります。

WL 0623 ロータリーソレノイドの利点と欠点。

回転式ソレノイドの利点。

1：精密な制御：

角度の変化と回転速度の両方を制御できます。例えば、精密制御の仕分け機の中には、回転アクチュエータを使用して、正確な角度と位置で品物を仕分けするものがあります。電流の強度と方向を調整することで、電機子の回転を正確に制御できます。例えば、部品が小さい場合、機械は電気部品を正しい容器に配置することができます。

2：迅速な対応：

ロータリーソレノイドは応答速度が速いという特徴を持っています。例えば、高速選別機では、センサーによって選別対象物を検知し、短時間で選別プロセスを開始・完了させることができます。これは、アプリケーションのニーズを満たすことができるため、非常に有用です。

3：非常に信頼できる：

構造は比較的シンプルで、適切にメンテナンスすれば信頼性が高い。つまり、他の複雑な機械式伝動システムのようにすぐに故障したり摩耗したりする可能性は低く、結果として、機械の稼働停止時間も少なくなる。

4：選択ポイントと動作パラメータ

トルク要件：機械の使用中、電流の強さは、選別対象物の大きさや強度、および選別速度によって影響を受けます。例えば、大きくて重い物体を選別する場合、物体が問題なく正確な位置に選別されるように、高電流の回転アクチュエータを使用する必要があります。

5：回転角度の範囲：

仕分け作業の種類によって、必要な回転角度は異なります。例えば、隣接するベルトから別のベルトへ商品を移動させる場合など、小さな回転角度で済む作業もあれば、メインベルトから遠く離れた箱へ商品を移動させる場合など、大きな回転角度が必要となる作業もあります。したがって、アクチュエータの選択は、回転角度の範囲に基づいて行う必要があります。

6：動作周波数：

回転ソレノイドを選定する際に考慮すべきもう一つの要素は、選別機の動作周波数です。機械が高周波数で動作する場合、アクチュエータの選定は、高周波数での動作能力に基づいて行う必要があります。そうすることで、アクチュエータが選別機内で長持ちし、良好な性能を発揮できるようになります。例えば、自動食品選別工場では、1分間に数十食を選別することがあります。そのため、アクチュエータは高周波数で回転する必要があります。

ロータリーソレノイドの日常的な動作管理方法と、よくある問題への対処法

2.1：定期点検：

アクチュエータのコイルに短絡や断線がないか、マルチメーターなどの専用機器を使用して定期的に点検してください。また、アクチュエータのアーマチュアとシャフトの接続が緩んでいないかも確認してください。接続が緩んでいると、アクチュエータの回転角度に影響を与える可能性があります。

2.2: クリーニング:

回転ソレノイド内部に塵やその他の異物が侵入して機能に影響を与えるのを防ぐため、アクチュエータの表面を清潔に保つことが不可欠です。特に、鉱山のように粉塵が蔓延する過酷な環境下で選別作業が行われる場所では、清掃を徹底する必要があります。

2.3 よくある問題とその解決策

吸引力が不足している場合：吸引力が不足している場合は、回転アクチュエータの吸引力が不足している可能性があります。これは、コイルの劣化、電圧の低さなど、さまざまな原因が考えられます。コイルが古い場合は交換が必要です。電圧が低すぎる場合は、システムを確認して電圧を上げてください。

2.4 柔軟性のない回転:

電機子とコアの間に異物が挟まったり、シャフトが錆びたりすると、スムーズに回転しません。現在、電機子とコアの間に異物が挟まり、シャフトも錆びているため、スムーズに回転しません。挟まった異物を取り除き、錆びたシャフトにグリスを塗布することで、この問題は解決できます。

WL0623ロータリーソレノイドに関するよくある質問

Q:回転ソレノイドの回転速度を変更できますか？

A：いえ、そうではありません。これは素早い「スナップ」動作を目的としています。速度は主に磁気構造とバネによって決まります。パルス幅変調（PWM）を使えばかなり遅くすることはできますが、トルクが大幅に低下し、過熱する可能性があります。

Q：連続デューティサイクルと断続デューティサイクルの違いは何ですか？

A：ロータリーソレノイドの間欠運転（例えば25%）とは、過熱を防ぐために、ロータリーソレノイドを一定時間（例えば15秒間オン、45秒間オフ）の4分の1の時間だけオンにする必要があることを意味します。連続運転タイプは連続的に通電するように設計されていますが、通常はこれほどのトルクは発生しません。

Q：フライバックダイオードはどのように接続すればよいですか？

A：フライバックダイオードはソレノイドコイルと並列に接続されています。カソード（バンドが付いている側）は正極端子に、アノードは負極／接地端子に接続されています。これにより、コイルへの通電が停止した際に発生する電圧スパイクが除去されます。

Q：垂直に設置することは可能ですか？

A：一般的に言って、ロータリーソレノイドはどちらの向きに取り付けても問題ありません。ただし、ロータリーソレノイドの戻りバネが、戻ってきたときに接続されているものを持ち上げるのに十分な強度を持っていることを確認してください。

質問：私のロータリーソレノイドはすぐに熱くなります。これは良くないことでしょうか？

A：多少の加熱は正常ですが、過熱すると問題が発生する可能性があります。以下の点を確認してください。

1) 使いすぎていませんか？

2) 電圧は正しいですか？

3) 負荷が原因で停止したり、動かなくなったりしているのではないでしょうか？

4) コイル内部の抵抗値は正常ですか（つまり、コイル内部で配線が絡まっていませんか）？

特定の用途に適したロータリーソレノイドの選び方

特定の用途に適した回転アクチュエータを選定するには、機械的負荷、動作条件、制御精度、電源条件、および所有コストを検討することが重要です。以下の工学的要素は、アクチュエータを選定するための体系的なアプローチを提供します。

1. 回転ソレノイドのトルク要件と負荷特性

アクチュエータを選定する際の最初のステップは、必要なトルクを計算し、負荷に耐えられることを確認することです。

特にロボットアームのような重負荷作業に必要なトルク量を決定するには、てこの原理を利用することができます。

トルク（T）＝レバーアーム（L）×力（F）

力（F）＝質量（m）×重力加速度（g）

例えば、荷物の質量は10kgです。
重力加速度は9.8m/s²で、これは物体が落下する速度である。
レバーアーム、つまり回転軸からの距離は0.5mです。

適切なトルク量を生成するためには、次の計算を実行できる必要があります。10 * 9.8 * 0.5、結果として49 N·mとなります。

十分な安全性を確保するためには、計算結果の1.5倍から2.5倍の値でなければならない。

2. 慣性モーメントの一致

急速な加速・減速、あるいは精密な制御が求められる場合、アクチュエータと負荷の慣性が等しいことが極めて重要となる。

大きな負荷慣性は、反応の遅延、過剰な動作、または制御の不安定化を引き起こす可能性があります。

慣性モーメントのマッチングが悪いと、機械に過剰な負荷がかかり、寿命が短くなる。

旋盤の自動工具タレットでは、工具の質量分布が慣性に影響を与える要因となります。アクチュエータの選定は、迅速かつ正確な動作を確保するために、適切なトルク対慣性比に基づいて行う必要があります。

職場で考えるべき3つのこと
温度範囲

回転ソレノイドが高温になると、コイルの効率が低下し、抵抗値も高くなります。また、高温は絶縁体を損傷させる原因にもなります。コイルは高温に耐えられるものでなければなりません。

回転ソレノイドの低温環境下では、機械部品がより脆弱になる。そのため、使用する材料は低温に耐え、かつ高い耐久性を備えている必要がある。

侵入保護等級（IP規格）

選択するIPレベルは、屋外での作業時間によって異なります。以下は、さまざまな作業環境におけるIP定格の目安です。

環境保護に関する推奨事項
工業地帯など粉塵の多い場所では、IP54以上の保護等級が必要です。
食品加工および洗浄：IP65以上
屋外または湿気の多い場所ではIP67以上

4電磁両立性（EMC）

研究室や医療機器など、電磁両立性が問題となる場所で作業する場合は、以下の点について考慮する必要があります。

シールド付きアクチュエータの設計

EMIフィルター

ケーブルの接地とシールド

これは、他の機器からの干渉を防ぎ、EMC（電磁両立性）に関する法令要件を満たすためです。

精度と制御に関する5つの要件
角度位置決め精度

エンコーダまたはフィードバック装置が内蔵されたアクチュエータを使用してください。

システムは、精密な制御のために±0.1°以上の精度を実現できます。

コントローラーが制御に必要な十分な解像度を備えていることを確認してください。

速度制御の性能

高速自動化システムは、速度を非常に高い精度で制御できる必要がある。

周波数特性と動作性能を確認してください。

PID制御のような高度な制御技術を使用してください。

最大回転数が作業内容（例えば、高速仕分けロボットの場合）に十分であることを確認してください。

6. 電源供給の条件
電圧と電流に対応

アクチュエータの電圧がシステムの電圧（例：12V、24V、または48V DC）と互換性があることを確認してください。

電源が起動時の電流のピークに対応できることを確認してください。特に、大きなトルクが要求される場合は重要です。

電力安定性

電圧変動は、モーターのトルクと速度の不安定性を引き起こす可能性があります。

安定した電圧を確保するために、安定化電源またはDCドライバを使用してください。

継続的な電力供給が必要なシステムや、精密な制御システムにとって不可欠です。

7. 回転ソレノイドのコストと耐用年数に関する考慮事項

性能とコストのバランス：

家電製品：費用対効果が最優先事項です。

産業オートメーションシステムにおいては、信頼性、安定性、そして長い耐用年数が最優先事項である。

総所有コスト（TCO）を決定する際には、初期費用だけでなく、以下の点も考慮することが重要です。

ロータリーソレノイドの耐用年数の計算方法：

以下の項目に基づいて予測寿命を見直してください。

使用頻度

どれくらいの負荷を処理できるか

どのような条件下で使用されるのか

例：

通常条件下での動作：最大10万サイクルまで使用可能

過酷な条件下での動作：寿命はわずか1万サイクル程度になる可能性あり

✅ 終了

回転アクチュエータにおいては、以下のようないくつかの要素を考慮する必要があります。

どれだけのトルクに耐えられるか

慣性にどれだけよく適合するか

環境に対する耐性

どれだけうまく制御できるか

電気との相性はどうか

長期的に所有するのにどれくらいの費用がかかるか

徹底的な評価は、より良いシステムを導入するために重要なだけでなく、メンテナンス費用を削減し、信頼性を向上させることにもつながります。