アクチュエータ

概要

アクチュエータ（英: actuator）とは、電気・空気・油といったエネルギーを受け取り、「押す」「回す」「持ち上げる」といった目に見える動きに変える装置のことである。機械やロボットを実際に動かす“筋肉”にあたる部品で、人間でいえば頭で考えたことを手足の動きとして実行する役割をになう。

エネルギーを受け取り、動きに変えるのがアクチュエータ

詳細

私たちの身のまわりで自動で動く機械の多くは、大きく三つの部分でできている。まわりの状況を読み取る「センサー」、読み取った情報をもとに判断する「コンピュータ」、そして判断にしたがって実際に動く部分である。この三つ目、つまり「動きをつくり出す部分」を担当するのがアクチュエータである。

アクチュエータの働きを一言でいうと「エネルギーの変換」である。コンセントから来る電気、コンプレッサーがつくる圧縮空気、ポンプが送り出す油。こうしたそのままでは動きにならないエネルギーを受け取り、回転運動や直線運動といった機械的な動き（力）に変えて外へ取り出す。センサーが機械の「感覚」、コンピュータが「頭脳」だとすれば、アクチュエータはまさに「筋肉」にあたる。

どれほど高性能なコンピュータで緻密な判断をしても、それを現実の動きに移すアクチュエータがなければ、機械は何ひとつ動かせない。ロボットが腕を伸ばすのも、自動ドアが開くのも、プリンタが紙を送るのも、すべてアクチュエータが動きをつくっているからである。

アクチュエータの種類（動き方で分ける）

アクチュエータは「どんな動きをするか」でまず大きく二つに分けられる。まっすぐ動くタイプと、回るタイプである。

直動（リニア）タイプ

棒（ロッド）がまっすぐ伸び縮みする直動タイプ

棒（ロッド）が本体からまっすぐ伸びたり縮んだりして、押す・引く・持ち上げるといった直線的な動きをつくるタイプ。代表例が、空気や油の力でピストンを動かす「シリンダー」である。重い物を持ち上げる、物を挟んで固定する、ふたを開け閉めするなど、まっすぐな力がほしい場面で使われる。

回転（ロータリ）タイプ

軸がぐるぐる回る回転タイプ

軸がぐるぐると回る動きをつくるタイプ。もっとも身近な例がモーターである。扇風機の羽根を回す、車のタイヤを回す、洗濯機のドラムを回すなど、回転の力がほしい場面で活躍する。歯車（ギア）と組み合わせれば、回る速さや力の強さを自由に調整できるのも特徴である。

動かすエネルギーで分ける

同じアクチュエータでも、「何のエネルギーで動くか」によって性格が大きく変わる。代表的なのが次の三つである。

電気式

電気で動くタイプで、モーターが代表格。細かく正確に制御しやすく、配線するだけで使えて扱いやすいため、家電やパソコン機器、ロボットなど幅広く使われている。もっとも身近なアクチュエータといえる。

空気圧式

空気を押し込んでピストンを動かす空気圧シリンダー

圧縮した空気の力で動くタイプ。仕組みがシンプルで、勢いよく速く動かせて、軽くて壊れにくいのが強み。工場の自動化ライン（ものを挟む・押し出す装置など）で非常によく使われる。ただし空気はばねのように縮むため、ぴたりと途中で止める細かい制御は苦手である。

油圧式

油の力で動くタイプ。油はほとんど縮まないため、とても大きな力を安定して出せるのが最大の特徴。ショベルカーやプレス機、飛行機の操縦装置など、「とにかく強い力」がほしい場面で選ばれる。

身近な使われ方

アクチュエータは特別な機械の中だけにあるものではなく、日常のあちこちで働いている。自動ドアが人を感知して開くのも、エアコンが風向きのルーバーを動かすのも、自動車のパワーウィンドウが窓を上下させるのも、プリンタが紙を吸い込んで送るのも、すべてアクチュエータの仕事である。スマートフォンが「ブルッ」と震えるバイブレーションも、小さなモーターというれっきとしたアクチュエータによるものだ。こうして見ると、私たちは毎日たくさんのアクチュエータに囲まれて暮らしていることがわかる。

よくある質問

アクチュエータとモーターは何が違う？

モーターは「アクチュエータの一種」である。アクチュエータは動きをつくる装置全体を指す大きな言葉で、その中に、回転をつくるモーター、直線運動をつくるシリンダーなどが含まれる。つまり「モーター＝回転タイプの代表的なアクチュエータ」という関係になる。

センサーとどう違う？

センサーは光・熱・音・距離などの情報を「読み取る」部品で、アクチュエータは読み取った情報にもとづいて「動きをつくる」部品である。入力担当がセンサー、出力担当がアクチュエータ、と考えると分かりやすい。

どのタイプを選べばいい？

細かく正確に制御したいなら電気式、速くシンプルに動かしたいなら空気圧式、とにかく強い力がほしいなら油圧式、というのが大まかな目安になる。

余談

• 「アクチュエータ（actuator）」という言葉は、英語の「actuate（作動させる・動かす）」から来ている。「動かすもの」という、そのままの意味の名前である。
• センサーとコンピュータとアクチュエータの三つがそろって、はじめて「自分で状況を判断して動く機械（自動機械やロボット）」が成り立つ。どれか一つでも欠けると、機械は“考えるだけ”“感じるだけ”になってしまう。
• 生き物の筋肉も、いわば体に備わったアクチュエータといえる。脳（コンピュータ）の命令を、実際の動きに変えているからである。