用途に適した空気圧シリンダの選び方

正しい選択空気圧シリンダ力、ストローク、取り付けから始まる

あらゆる作業に適した空気圧シリンダとは、ボアサイズが利用可能な供給圧力で十分な力を供給し、ストローク長が必要な移動距離に余分なく適合し、取り付けスタイル、ロッド構成、およびシール定格が機械の物理的なレイアウトと環境に適合するものです。クッション性、ポートサイズ、フィッティングなど、その他すべては、これら 3 つの基本に基づいて改良されています。このシーケンスを最初から正しく行うことで、手戻りが減り、試運転時間が短縮され、設計どおりの速度と精度で機械を稼働し続けることができます。

理解する 空気圧シリンダの選び方 カタログを暗記することよりも、注文する前に実践的な質問の短いリストに答えることが大切です。作業に必要な力はどれくらいか、ピストンはどのくらい移動しなければならないか、ロッドにかかる横荷重はどれくらいか、シリンダは毎日どのような環境で動作するかなどです。このガイドでは、プロセスを実際の仕様書に適用しやすくするための参考図や表を使用して、これらの質問を順番に説明します。

空気圧シリンダ種類とそれぞれが適合する場所

ボアサイズやストロークを絞り込む前に、どのカテゴリーに属するかを確認するのに役立ちます。 空気圧シリンダs 実際にマシンが実行する必要がある動作に適合します。短い繰り返し押すことを目的としたデザインもあれば、狭いスペースでの長い水平移動を目的としたデザインもあります。以下の表は、現在生産現場で見られる最も一般的なタイプをまとめたものです。

一般的な空気圧シリンダのタイプとその典型的な用途の適合性
シリンダータイプ	運動原理	代表的なストローク範囲	共通使用
単動シリンダ	空気がピストンを一方向に動かし、バネがピストンを戻す	150mm以下	クランプ、スタンピング、ショートプッシュアクション
複動シリンダ	空気圧によりピストンが両方向に駆動されます	25mm～1000mm以上	一般的なオートメーション、マテリアルハンドリング
伸縮シリンダー	入れ子のチューブを延長してストローク長を倍増	ショートハウジングでロングストローク	昇降プラットフォーム、テールゲート、ダンプベッド
ロッドレスシリンダ	キャリッジはバレルに沿って移動し、ロッドの突出はありません	長い横ストローク	ピックアンドプレイス、ガントリーシステム、スライドドア
薄形ISOシリンダー	定義された寸法エンベロープ内の短いボディプロファイル	ショート～ミディアムストローク	スペースに制約のある組立ステーション
ガイド付きシリンダー	一体型ガイドロッドが回転を防止し、横荷重を吸収します。	アプリケーションに依存する	偏心荷重下での正確な位置決め

作業に適した空気圧シリンダを決定する重要な要素

一般的なカテゴリが決まれば、6 つの実用的な要素 (ボアサイズ、ストローク長、取り付け形式、ピストン速度、シール定格、ポートと継手のタイプ) によって空気圧シリンダの最終仕様が決まります。シリンダを定期的に指定するエンジニアは、これらの要素をおおよそ以下に示す順序で検討する傾向があります。これは、ボアサイズまたはストローク長の間違いは、取り付け後の修正に比べて、取り付け後の修正にはるかにコストがかかるためです。

正式な調査ではなく、一般的なエンジニアリング慣行に基づいて、仕様要素を 0 ～ 100 のスケールで相対的に重み付けした例。

ボアサイズが優先される理由

ボア直径は、所定の供給圧力でシリンダーが生成できる理論上の最大力を設定します。ボアのサイズが小さすぎると、シリンダーが負荷時に十分な力を生成できないことを意味し、一方、サイズが大きすぎると圧縮空気が無駄になり、取り付け構造に不必要な重量とコストが追加されます。ボアサイズはほとんどの場合、仕様書の出発点となります。

ストローク長が二番目に来る理由

ストローク長は、ピストンが完全に収縮した状態から完全に伸長した状態までの距離を定義します。狭いボアで長いストロークを使用すると、横荷重でロッドが座屈する危険性が高まります。そのため、通常、ストロークとボアは個別に検討されるのではなく、一緒に検討されます。

必要な力出力に合わせたボアサイズ

複動空気圧シリンダの出力力は、力に供給圧力と有効ピストン面積を掛けた値に等しいという単純な関係で推定できます。一般的な工場の約 6 bar の空気供給では、ピストン面積が直線ではなく半径の 2 乗に応じて増加するため、理論上の拡張力はボア直径が増加するにつれて急激に増加します。

グラフが示すように、20 mm のボアから 100 mm のボアに移動すると、理論上の出力力はおよそ 2 倍になります。 二十五回 たとえ直径自体が5倍しか増加しないとしても。このため、取り付け構造全体を再設計することなく、ボアサイズを少し大きくするだけで力の不足を解決できることがよくあります。実際には、実際に加えられる力は、シールの摩擦やチューブや継手全体の圧力降下により理論上の数値よりも若干低くなります。そのため、多くの指定者は、ボアサイズを最終的に決定する前に、計算された最小値よりも上に作業マージンを追加します。

ストローク長計画と取付形式の選定

ストローク長は、アプリケーションが必要とする実際の移動距離と一致する必要がありますが、大幅な超過ではなく、わずかな調整の余裕を持たせてください。シリンダのストロークが必要以上に長いと、サポートされていないロッドの長さが長くなり、側面荷重で曲がる可能性が増加し、各サイクルでピストンがより遠くまで移動する必要があるため、サイクル時間が遅くなります。以下の表は、一般的な計画の参考として、アプリケーションカテゴリ別の一般的なストローク範囲を示しています。

一般的なストローク長の範囲はアプリケーションカテゴリごとに異なり、一般的な計画の参考として提供されます。

一般的な取り付けスタイル

平らな面に直接ボルトで固定されたフットマウントで、水平方向の固定設置に適しています。
フランジマウント、フロントまたはリアのフランジをバルクヘッドにボルト固定し、コンパクトなエンクロージャに適しています
クレビスマウント、後部のピボット接続、円弧運動を伴うアプリケーションに適しています
トラニオンマウント、バレルに沿ったピボットポイント、揺れや傾斜のある荷物に適しています
タイロッド構造、外部ロッドがエンドキャップをバレルにクランプし、高圧と簡単なフィールドサービスに適しています。

空気圧シリンダの継手およびポート接続

右を選択する 空気圧シリンダー継手 インストール速度と長期的な信頼性の両方に影響します。ポートのねじサイズ、継手のスタイル、チューブの直径はすべて、シリンダー本体と周囲の空気分配レイアウトに一致する必要があります。フィッティングの不一致は、ゆっくりとした漏れの最も一般的な原因の 1 つであり、時間の経過とともにシリンダーの性能が徐々に低下します。

一般的な空気圧シリンダ継手とそれらが通常適用される場所
継手の種類	接続スタイル	一般的なポートねじ	最適な用途
ワンタッチ継手	チューブを直接挿入、工具不要で接続	M5、G1/8、G1/4	素早い組み立て、頻繁なチューブ交換
バーブフィッティング	チューブをリブ付きバーブ上に押し込み、クランプした	G1/8、G1/4	低圧力または振動の多い設定
エルボフィッティング	90度回転して港のスペースを節約	G1/8、G1/4, G3/8	密閉型エンクロージャ、パネル取り付けシリンダ
ストレートフィッティング	直接インライン接続、角度変更なし	M5、G1/8、G1/4, G3/8	標準的な配管、オープンなレイアウト
バンジョーフィッティング	回転本体により、チューブを任意の角度で排出可能	G1/8、G1/4	取り付け中にシリンダーを調整または回転
スピードコントロールフィッティング	ポート接続部に流量制御バルブを内蔵	G1/8、G1/4	シリンダーの伸縮速度の調整

低摩擦空気圧シリンダが目に見える違いを生むとき

A 低摩擦空気圧シリンダ 改良されたシールプロファイル、研磨されたボア表面、および低減された離脱圧力を使用して、低速および軽負荷下でよりスムーズに動きます。これは、分注装置、実験器具、試験装置、動作中の突然の急激な動きによって製品が損傷したり、測定誤差が生じたりする可能性があるプロセスなど、動作を穏やかに開始および停止する必要があるアプリケーションで最も重要です。標準シリンダは、超スムーズな動作よりも生の力と耐久性が重要となる一般的なマテリアルハンドリングにとって、依然として実用的な選択肢です。

グラフで比較すると 標準複動シリンダ 反対 低摩擦空気圧シリンダー 相対的な 10 点スケールで 6 つのパフォーマンスの側面にわたって評価されます。

一般的な参考のための比較例。実際のパフォーマンスは負荷、速度、設置条件によって異なります。

長期的な性能に影響を与える空気圧シリンダの設計要素

ボアとストロークを超えて、いくつかの詳細 空気圧シリンダーの設計 ユニットが何年にもわたる連続サイクリングにどれだけ耐えられるかに影響します。これらの詳細が基本仕様書に記載されることはほとんどありませんが、シリンダーを早期に交換する必要があるか、それとも何年もスムーズに動作し続けるかを決定することがよくあります。

ロッドの材質と表面処理は、一般にクロムメッキ炭素鋼または硬化ステンレス鋼であり、耐摩耗性と耐食性に影響します。
一般用途にはニトリル、高温や化学薬品にさらされる場合にはフルオロカーボンなどのシール化合物は、さまざまな環境での耐用年数に影響します。
クッションは固定式または調整式で、ストローク終了時の衝撃を吸収し、騒音や機械的衝撃を軽減します。
バレル構造、タイロッドスタイルまたは一体型押し出し成形は、現場での保守性と全体の重量に影響します
ロッドベアリングとブッシュの設計により、横方向の荷重をサポートし、伸長中にロッドの位置を一定に保ちます。

アプリケーションに対する設計の選択のバランスをとる

すべてのアプリケーションが、すべてのカテゴリで最も堅牢なオプションを必要とするわけではありません。負荷が軽い屋内組立セルは、標準のニトリルシールと基本的なタイロッドバレルで良好に機能しますが、洗浄や温度変動にさらされる屋外シリンダは、アップグレードされたシールコンパウンドと耐腐食性ロッド仕上げの恩恵を受けます。毎回デフォルトで最も負荷の高いオプションを選択するのではなく、設計機能を実際の動作条件に一致させることで、不必要に体積を増やすことなくマシンの効率を維持できます。

使用環境に合わせたシリンダ材質の選択

多くの場合、同じボアとストロークを共有する 2 つのシリンダー間で環境が決定要因となります。以下の表は、一般的な環境条件と、それに対処するために通常選択される機能の概要を示しています。

使用環境に合わせた空気圧シリンダの材質と機能
動作環境	おすすめの機能	理由
洗浄と食品加工	ステンレスバレルとロッド、フッ素樹脂シール	湿気、洗浄剤、腐食に対する耐性
粉塵や粒子の多い場所	ワイパーシールとロッド保護ブーツ	研磨粒子をロッド表面から遠ざけます
高温ゾーン	耐熱シール剤	標準シールは熱により軟化または硬化する可能性があります
冷蔵保管と屋外の冬季使用	低温シールコンパウンド	シールのひび割れや弾性の低下を防ぎます。
海洋および海岸のサイト	硬質陽極酸化またはステンレス構造	塩分空気は未処理の表面の腐食を促進します

速度制御とサイクルタイムの考慮事項

ピストンの速度は、供給圧力、チューブの直径、バルブの流量容量、およびシリンダーのポートに取り付けられた流量制御フィッティングによって決まります。吸気流ではなく排気流を制限することは、ピストンが急激に押されるのではなく、閉じ込められた空気のクッションに抗して動くことができるため、伸縮速度を制御する一般的な方法です。ストロークの終わり近くで高速で動作するシリンダーはクッションの恩恵を受け、移動の最後の部分でピストンが遅くなり、エンドキャップや取り付け金具への機械的衝撃が軽減されます。

より大きなボアとより長いストロークは両方ともフルサイクルを完了するために必要な空気の量を増加させるため、空気消費量はボアサイズとストローク長の両方とともに増加します。複数の空気圧回路をレイアウトする場合 空気圧シリンダs 同時に動作させることで、コンプレッサーとレシーバーの容量に対する総空気需要を検討することで、同時作動時の圧力降下を回避できます。そうしないと、ライン上のすべてのシリンダーが同時に遅くなる可能性があります。

実用的なスピードチューニングのヒント

まず排気側の流量制御を調整し、次に必要に応じて反対側のポートを微調整します。
ストローク終了時の衝撃を解決するには、供給圧力を上げる前にクッションの長さを増やすか調整してください。
チューブの長さを短くし、適切なサイズに保つことで、高いサイクル速度での圧力降下を低減します。

経験豊富な空気圧シリンダメーカーとの連携

Ningbo SENYA Pneumatic Technology Co., Ltd. は 1994 年以来、バルブ、シリンダー、および関連する空気圧コンポーネントを生産しており、その生産能力は年間 200 万セット以上の空気圧コンポーネントをカバーしています。同社の製品は、洗車、医療滅菌、自動生産ライン、採掘、除塵、音楽噴水、農業灌漑、太陽光発電プロジェクト、農業機械、食品加工などの分野で使用されており、米国、トルコ、スペイン、イタリア、英国、韓国、オーストラリアを含む 30 か国以上の顧客に供給されています。

社内に技術開発チームを持つメーカーと協力することで、機械製造業者は図面やサンプルから実際に動作するプロトタイプに直接移行することができます。これは、標準カタログのシリンダが特殊な取り付けエンベロープやポート配置に完全に適合しない場合に特に役立ちます。 SENYA は、標準製品群と並行して、この種のカスタム開発をサポートします。 空気圧シリンダs 、バルブ、コネクタを提供し、在庫コンポーネントとアプリケーション固有のソリューションの両方について顧客に単一の連絡窓口を提供します。

空気圧シリンダの寿命を延ばすメンテナンス方法

定期的なメンテナンスにより、適切に選択されたシリンダーは何年にもわたって元の仕様に近い性能を維持します。以下の手順は、継続的な産業用サービスにおけるシリンダーの実際のメンテナンス手順の概要を示しています。

ロッドのシールを損傷する可能性のある傷、穴、または腐食がないかロッドの表面を定期的に検査してください。
汚れた空気はシールの摩耗を促進するため、空気供給に湿気や粒子による汚染がないか確認してください。
時間の経過とともに振動によりボルトが緩み、横荷重が生じる可能性があるため、取り付け金具がしっかりと固定されていることを確認してください。
伸縮中に異常な音が聞こえないか確認します。これは、シールの早期摩耗または位置ずれを示している可能性があります。
サイクル速度が徐々に低下していないか監視します。これは、多くの場合、空気漏れの発生または流量制御フィッティングの部分的な詰まりを示しています。
再構築が必要になった場合のダウンタイムを最小限に抑えるために、重要なシリンダー用の予備のシールキットを手元に保管してください。

空気圧シリンダの選定に関するよくあるご質問

Q1.単動式空気圧シリンダと複動式空気圧シリンダの違いは何ですか?
単動シリンダは空気を使用してピストンを一方向にのみ動かし、それを戻すにはバネまたは外力に依存します。一方、複動シリンダは空気圧を使用してピストンを両方向に動かし、伸長ストロークと後退ストロークの両方で制御された力と速度を与えます。

Q2.アプリケーションに適したボアサイズを計算するにはどうすればよいですか?
作業に必要な力から始めて、それを利用可能な供給圧力で割って最小ピストン面積を推定し、次にその面積を標準ボアサイズと比較して確認し、シールの摩擦と圧力降下を考慮して適切な作業マージンを追加します。

Q3.空気圧シリンダの取り付けスタイルはどのようなものを選択すればよいですか?
フートマウントとフランジマウントは固定直線運動に適しており、クレビスマウントとトラニオンマウントはピボット運動または円弧ベースの運動を伴うアプリケーションに適しており、選択はシリンダ本体に対して負荷がどのように移動するかを反映する必要があります。

Q4.低摩擦空気圧シリンダとは何ですか?いつ使用する必要がありますか?
低摩擦空気圧シリンダは、洗練されたシールと研磨されたボアを使用して、低速かつ軽負荷でもスムーズに動きます。通常、力よりも穏やかで一貫した動作が重要となる塗布、テスト、および精密な位置決め作業に選択されます。

Q5.私のシステムと互換性のある空気圧シリンダー継手はどれですか?
継手の互換性は、シリンダのポートねじ（通常は小径の場合は M5、G1/8、または G1/4）と、プッシュイン継手、エルボ継手、または速度制御継手などの必要な接続スタイルによって異なるため、注文前にねじサイズと利用可能なスペースの両方を確認するのに役立ちます。

Q6.ストローク長はシリンダの性能にどう影響しますか?
ストロークが長くなると、サポートされていないロッドの長さが長くなり、側面荷重で曲がるリスクが増加します。また、ピストンの移動距離が長くなるためサイクルタイムも長くなります。そのため、ストロークは、タスクに必要な実際の移動距離に厳密に一致する必要があります。

Q7.空気圧シリンダを特定の用途に合わせてカスタマイズできますか?
はい、社内に技術開発チームを持つメーカーは、顧客の図面やサンプルに基づいてシリンダを製造し、標準カタログ部品では適合しない用途に合わせてボア、ストローク、取り付け、ポート構成を調整できます。

Q8.空気圧シリンダを長く使用するにはどのようなメンテナンスが必要ですか?
ロッド表面の定期的な検査、空気の質の湿気や微粒子の監視、取り付け金具のチェック、サイクル速度の緩やかな変化の監視などはすべて、完全な故障につながる前に早期の摩耗を発見するのに役立ちます。

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用途に適したシリンダを選択するにはどうすればよいですか?

投稿者 管理者 | 23 Jul

正しい選択 空気圧シリンダ 力、ストローク、取り付けから始まる

空気圧シリンダ 種類とそれぞれが適合する場所