2026.02.10

アクチュエータとは？基本的な構造や使用例について詳しく解説！

• 電動アクチュエータ
• 精度
• 制御
• 回転
• 直線

自動化技術の高度化が進む現在、アクチュエータは機械システムの動作精度や効率を左右する重要な構成要素となっています。用途に応じて多様な種類があり、産業界における応用範囲も拡大しています。本稿では、アクチュエータの基礎的な仕組みから応用まで、技術者や学生の皆様に役立つ情報をご紹介します。

アクチュエータとは、エネルギーを機械的な動作に変換する重要な装置です。製造業、医療、航空宇宙など様々な分野で利用されており、自動化システムの中核を担っています。ここでは、アクチュエータの基本的な仕組みを解説します。

アクチュエータの定義

アクチュエータとは、エネルギーを機械的な動作に変換する装置のことです。電動、空気圧、油圧などのエネルギー源を利用して、機械的な動作を実現します。例えば、ロボットの関節を動かすモータ、工場の自動化設備で使用されるシリンダなどがアクチュエータに該当します。

アクチュエータの仕組み

アクチュエータの基本的な仕組みは、エネルギー源から供給される力を利用して、機械的な動作を行うことです。例えば、電動アクチュエータは電流を利用してモータ回転させ、その回転運動を直線運動に変換します。空気圧アクチュエータは圧縮空気を利用してピストンを動かし、油圧アクチュエータは油圧を利用して同様の動作を行います。

アクチュエータの役割とは

アクチュエータは、機械や装置の動作を制御するために不可欠な部品です。例えば、ロボットの関節を動かすためには、アクチュエータが必要です。また、自動車のエンジンやブレーキシステムにもアクチュエータが使用されています。これにより、機械や装置の動作を正確に制御することができます。

アクチュエータの種類と特徴

アクチュエータには主な種類としては、電動アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、油圧アクチュエータがあります。それぞれの特徴を以下に示します。

アクチュエータの選定は、機械や制御システムの設計において重要な工程です。選定を適切に行うことで、機器全体の性能や効率を最大化し、また信頼性を向上させることができます。以下にアクチュエータ選定の主なプロセスや考慮すべきポイントを説明します。

用途別のアクチュエータ選び

アクチュエータを選定する際には、用途に応じた選び方が重要です。例えば、精密な動作が必要な場合は電動アクチュエータが適しています。一方、大きな力が必要な場合は油圧アクチュエータが適しており、軽量で高速な動作が必要な場合は空気圧アクチュエータが最適です。

要件の明確化

アクチュエータを選定する際には、主に次の6点について検討を進めると要件に合った最適な選定が可能です。

① 必要な力と速度の特定

アクチュエータが動作に必要な推力やトルクを十分に供給できるか確認します。例えば、

• 動作させる荷物の重さ
• 摩擦や抵抗力
• 加減速に要する推力やトルク

これらをもとに選定します。
必要な推力やトルクが不足するとアクチュエータが故障し、要求される運転パターンを満たせなくなる可能性があります。一方で、必要以上の推力やトルクを備えると、システム全体のコストが増加し、エネルギー効率も低下します。

② 動作速度や精度の要求

多くの場合、アクチュエータには、動作速度や位置精度に関する要求が伴います。これらの要求に応じて、適切なアクチュエータを選定します。

• 速度: 高速動作が必要か、低速で安定した動作か。
• 精度: どの程度の精度が必要か。

③ サイズ・重量制限

アクチュエータの物理的サイズや重量は、設計スペースや構造に影響を与えるため、重要な選定ポイントです。特に小型化された装置や軽量化が必要な場合は、例えば構成部品点数の少ない・断面高さの低いコンパクトなモデルや、アルミニウム合金など軽い材料を採用した軽量モデルを検討します。

④ 設置環境

アクチュエータは設置される環境について最大限考慮する必要があります。具体的には、

• 温度範囲（一般的には0～50℃）
• 湿度や防水性（対策が十分でないと装置内で結露が発生し故障の原因となる）
• 埃や汚染物質への耐性（食品や精密機械などクリーン環境を想定する場合は特に重要）

などの要因を考慮し、特定の環境条件に最適な製品を選択する必要があります。

⑤制御システムとの互換性

アクチュエータを制御するシステム（例：PLCやDCSなど）との通信や互換性を確認することが重要です。具体的には、制御方式がオープンループかクローズドループか、アナログ制御かデジタル制御かを把握する必要があります。さらに、制御用通信プロトコルとして産業用フィールドバス（DeviceNet、CC-Linkなど）や産業用イーサネット（EtherCAT、EtherNetなど）が利用されるため、これらの対応状況を確認することも不可欠です。

⑥コスト・予算の考慮

最終的に、コストと予算を考慮して選定を行います。性能とコスト間の適切なバランスを実現することが重要です。

アクチュエータの寿命とは

アクチュエータの「寿命」とは、その機器が設計された条件下で適切に動作できる期間、または動作回数を指します。「寿命」には様々な定義がありますが、IKOメカトロシリーズでは、アクチュエータを構成する部品の中で、ボールねじ（ボールねじ駆動製品の場合）、直線運動を案内するリニアウェイ、回転運動を案内するベアリングのいずれかにおける疲労寿命であるフレーキングが発生するまでの時間、または総距離を製品の「寿命」としています。
なお、本コラムでは、お客様の使用条件からIKOメカトロシリーズの寿命を算出できるコンテンツを用意しており、寿命を算出することで装置の信頼性を担保することができます。是非ご活用ください。

産業分野でのアクチュエータ活用事例

アクチュエータは様々な産業分野で活用されています。以下は代表的な実用例です。

• 自動車産業：燃料供給装置や自動車の窓開閉機構
• 製造業：組立ロボット、溶接機器
• 医療：超音波画像装置や内視鏡
• 航空宇宙：飛行制御システムやロケットの噴射制御

IKOメカトロシリーズでは、様々な電動アクチュエータ製品を提供しています。例えば、ボールねじ駆動のアクチュエータ、リニアモータ駆動のアクチュエータ、ベルト駆動のアクチュエータなどがあります。これらの製品は、アクチュエータにとって重要部分である直線や回転案内部に、IKOの高品質な直動案内機器やニードルベアリングを内蔵することで高い性能と信頼性を備えており、様々な用途に対応しています。

用途別のおすすめIKOアクチュエータ製品

様々な用途に応じたおすすめのIKOアクチュエータ製品を以下に示します。

高精度とコストパフォーマンスが必要な場合

弊社直動案内機器及び、U字形トラックレールの採用により、モーメントやねじりへの高剛性・高精度でコストパフォーマンスに優れた精密位置決めテーブルTU、TUシリーズより軽量化・低断面化を実現した精密位置決めテーブルTEなどがおすすめです。

搬送などの大きな力が必要な場合

高強度アルミニウム合金で構成されているため軽量であり汎用性が高い精密位置決めテーブルL、耐久性に優れた高張力タイミングベルトを採用した高速移動が可能なロングストロークタイプの精密位置決めテーブルLB、軽量な可動テーブルと大きな推力により、高加減速・高応答な動作を可能にしたリニアモータテーブルLTなどがおすすめです。

軽量・コンパクトなど小型化が必要な場合

ボールねじ駆動アクチュエータで最もコンパクトなため、超小型装置の位置決め機構の高精度化に最適なマイクロ精密位置決めテーブルTM、最小断面高さが8㎜と極めて低く小型でありながら、高性能ネオジム磁石を採用したことで高速・高応答な位置決めが可能になったナノリニアNT…V、軽量な可動テーブルと大きな推力により、高加減速・高応答な動作を可能とし、先進のサーボ技術で高い静止安定性と速度安定性を実現したリニアモータテーブルLTなどがおすすめです。

超高精度が必要な場合

弊社直動案内機器を２セット並列で組み込んでいるので搭載質量や可搬質量が大きく、高精度な高精密位置決めテーブルTX、高い剛性と脈動の少なさにより移動じの姿勢の変化が極めて少なく、1㎛以下の位置決め精度と走行真直度を実現したナノリニアNT…Hなどがおすすめです。

アライメントや回転など円周方向の動作が必要な場合

高分解能リニアスケールと、フルクローズドループ制御により、バックラッシのない高精度な位置決めを実現したアライメントステージSA･･･DE、IKOクロスローラベアリングを回転案内部に採用し、高精度な回転振れ、高剛性、低断面を可能にしたウォームギア機構の回転ステージSK…W、IKOリニアウェイLと精密ボールねじの組み合わせによる正確な案内で±1秒の高い繰り返し位置決め精度を実現したアライメントテーブルATなどがおすすめです。

昇降など上下方向の動作が必要な場合

IKOリニアウェイを活用したくさび機構によって、高い精度と剛性をコンパクトなサイズで実現した精密昇降テーブルTZがおすすめです。

アクチュエータは、機械や装置の動作を制御するために不可欠な機械です。電動、空気圧、油圧などのエネルギー源を利用して、様々な動作を実現します。若手設計者や購買担当者にとって、アクチュエータの基本概念、仕組み、種類、実用例を理解することは、製品選定や設計において非常に重要です。IKOメカトロシリーズのアクチュエータ製品は、高い性能と信頼性を備えており、様々な用途に対応しています。ぜひ、アクチュエータの知識を深め、具体的なイメージを持って製品選定や設計に役立ててください。

IKOでは、取り扱うメカトロ製品にステッピングモータの取付が可能な製品のご用意があります。詳細につきましては弊社までお問い合わせください。