空気圧アクチュエータ解説：タイプ、用途、主要アプリケーション

執筆：Vitor Rangel、プロダクトマーケティングスペシャリスト、アクチュエータ、Emerson

空気圧アクチュエータは、場合によって空気圧シリンダーとも呼ばれ、あらゆる業界の自動化システムと機械に見られ、幅広いサイズ、スタイル、設計で提供されています。メンテナンスが容易で、高速動作が可能であり、驚くほど多くのアプリケーションに対して、非常に大きな柔軟性と価値を提供します。

高速、経済的、信頼性が高いことに加え、空気圧アクチュエータは他のソリューションよりもクリーンで安全であり、製造、包装、パレタイジング、マテリアルハンドリング、食品・飲料など、さらに多くのアプリケーションに最適です（これらのアプリケーションについては今後のブログ記事で取り上げます）。

この多軸システムは、EmersonのAVENTICS™空気圧アクチュエータで構築されています。Emersonの実証済みポートフォリオには、あらゆるアプリケーション向けのシリンダーとアクチュエータが揃っています。

空気圧アクチュエータが何に使用されるかをよりよく理解するために、まずその機能から始めましょう。最も基本的な用語で言えば、空気圧アクチュエータは圧縮空気を動力として動作を生み出す装置です。その動きは回転または直線の経路を取り、最終的に押す、引く、把持する、回す、供給する、排出する、開く、閉じる、保持する、停止する、クランプする、スタンピングするなどのタスクを支援または実行します。リストは続きます。これらのアクチュエータが生み出せる力は、主にシリンダーボアサイズ（ピストン径）と動作圧力に依存しますが、ロッド式シリンダーではロッドサイズも非常に重要な考慮事項です。

空気圧アクチュエータのタイプ

このような幅広いアプリケーションと業界に対応するため、利用可能な空気圧アクチュエータの種類は包括的で多用途です。小さなハンドリング用途向けの超コンパクトアクチュエータから、最も強力なジョブ向けの大型アクチュエータ、従来のシリンダーと同等のストローク長をはるかに小さなフットプリントで実現するロッドレス設計まであります。各アクチュエータタイプとそのバリエーションは、対応するアプリケーションに基づいた独自の特性と利点を提供します。最も一般的なタイプをいくつか詳しく見てみましょう：

プロファイルシリンダーとタイロッドシリンダーは、高い力要件と長いストローク長を持つアプリケーションでも精度と制御された力を提供する、実証済みのユニバーサルソリューションです。頑丈で信頼性が高く、高度に構成可能なため、一般的なオートメーションアプリケーションで頻繁に使用されます。多数の設計で提供され、幅広いアプリケーション、ニーズ、予算に対応します。アルミニウム、スチール、ステンレス鋼構造で利用可能で、これらのシリンダーは通常、NFPAとISO寸法規格に準拠して製造され、設置と世界中での相互互換性を簡素化します。

左から右へ：EmersonのAVENTICS™シリーズPRA（プロファイル）およびTRB（タイロッド）ISO 15552空気圧シリンダー、AVENTICS™シリーズTM5 TaskMaster™、AおよびPPT NFPA空気圧シリンダー。

ミニおよびラウンドボディシリンダーは、幅広いサイズ、強度、特性で提供され、多くの異なるアプリケーションに優れたソリューションとなります。軽量、高度にカスタマイズ可能、手頃な価格、無段階の力制御が可能で、小さなハンドリングおよび食品業界アプリケーションに最適です。主に修理不能で、これらのシリンダーは通常、アルミニウムまたはポリマー製エンドキャップがステンレス鋼チューブにカシメられており、基本的な押し出しと位置決めアプリケーションにとって魅力的で人気があり、コスト効率の良いソリューションとなっています。一部のモデルは、腐食性環境に耐えるオールステンレス鋼構造を特徴としています。汚れやバクテリアの蓄積を防ぐ、清潔で滑らかな表面を持つ衛生的設計も、厳格な清潔さ要件を持つアプリケーション向けに利用可能です。

EmersonのAVENTICS™シリーズMNIミニシリンダーのコンパクトで堅牢な設計は、小さなフットプリントで持続的な耐久性を提供します。

ショートストロークおよびコンパクトシリンダーは、標準的な空気圧シリンダーより最大50%または60%短いですが、同じ濃縮された力、精度、信頼性を提供します。そのサイズにより、設置スペースが限られた実質的にあらゆる機械環境に完璧に適合し、製造、包装、パレタイジング、半導体、ロボティクスアプリケーションに最適です。取り付けが容易で、シングルおよびダブルアクティングモデル、非回転バージョンでも利用可能です。

ロッドレスシリンダーはピストンロッドを持たないため、従来のシリンダーと比較してロッドの曲がりや座屈のリスクを排除します。少ないスペースで高い機能性と駆動力を提供し、幅広いサイズと設計で提供されるため、自動化ハンドリング技術の基盤となっています。多くのロッドレスシリンダーは、シリンダー内のスライドベアリングやランナーブロック付き外部レールなどの負荷ガイダンス機能を組み込み、高い反復精度で重負荷を支えます。EmersonのAVENTICS™ RTCシリーズは、楕円形ピストンを備え、側方荷重に対する優れた耐性と低全高設計を実現しています。一般的なアプリケーションは、マテリアルフローからドアオープナー、切断・駆動プロセス、軽量から重量までのマテリアルハンドリングアプリケーションまで多岐にわたります。

上記の空気圧アクチュエータに加え、ベローズ（エアスプリング）、グリッパー、ナイフゲートシリンダー、ラックアンドピニオンロータリーアクチュエータ、スクリューインシリンダー、フレキシブルダイヤフラムシリンダーなど、特殊な空気圧アクチュエータも多数存在します。

ベローズは、小さな設置スペースで高い力を提供し、機械的可動部を必要としないため従来のシリンダーと比較して信じられないほど低メンテナンスなロッドレスアクチュエータの一種です。蛇腹版が最も人気のあるバリエーションで、波状の天然ゴムボディを特徴とし、振動、衝撃、騒音隔離アプリケーションに最適な製品となっていますが、テンショニング、リフティング、プレスにも使用できます。

グリッパーは、平行または角度運動を提供し、ワークホルディング、ピックアンドプレース、ロボットアームアプリケーションで一般的に使用されます。

ナイフゲートシリンダーは、鉱業・鉱物処理、電力、パルプ・紙、廃水、化学業界で一般的に見られるナイフゲートバルブを自動化するために特別に設計されています。

ラックアンドピニオンロータリーアクチュエータは、直線的に動くピストンとラックで構成され、ピニオンギアと出力軸を回転させます。バルブやダンパーの開閉に一般的に使用され、高トルクと調整可能な回転角度を提供します。

スクリューインシリンダーは、小さなコンポーネントのテンショニングと位置決めに主に使用され、ネジ込み設計により、スペースを取らずに作業環境に直接設置できます。

フレキシブルダイヤフラムシリンダーは、実質的に摩擦がなく、低圧で作動して力の精密なバランスを提供し、特に精密に調整されたシステムで有効です。

これほど多くのタイプの空気圧アクチュエータとオプションがあるため、アプリケーションに適した製品を見つけるのは困難に思えるかもしれません。考慮すべき要因は多岐にわたりますが、EmersonのAVENTICS™ CylinderFinderのようなオンラインツールは、アプリケーションパラメータと望ましい製品機能に基づいてアクチュエータの選定を簡素化することを目的としています。

空気圧アクチュエータの用途と、アプリケーションに適した製品の見つけ方についてさらに詳しくは、www.emerson.com/aventics をご覧ください。