空圧機器

ガイド付シリンダ概要 ミスミのガイド付シリンダは、薄型シリンダに比べ耐横荷重・剛性・精度を向上しました。 高剛性 強固な2本のガイドロッドとシリンダを一体化により高剛性を実現。 高精度 ツインガイド構造により不回転精度、位置決め精度がよい。 取付容易 シリンダ本体には3種類の固定方法があります。 マグネットが標準装備 「ガイド付シリンダ基本構造図番号⑮」のマグネットを標準装備しております。 ガイド付シリンダ基本構造図

薄型シリンダ概要 ミスミの薄型シリンダは、コンパクトに設計されており省スペースでご使用が可能です。 一般的にご使用になる、汎用タイプを規格化しました。 固定ストロークタイプは即納、ストローク指定形状選択タイプは5日目発送の短納期を実現しました。 ミスミの薄型シリンダは、マグネット・ラバークッションを標準装備しております。 薄型シリンダ本体特長 シリンダチューブ内径は8種類を用意。 ストローク指定形状選択タイプは、ストローク1mm単位指定・ロッド先端形状を選択出来ます。 シリンダ本体取付は、4ヶ所の通し穴から直接固定することが可能です。 また、取付部品としてフート形・ロッド側フランジ形・ヘッド側フランジ形・二山クレビス形の4形状より選択出来ます。 センサは、8ヶ所（φ12は3ヶ所・φ16は6ヶ所）に取付可能。

　ここでは、実際にエアシリンダを選定するときのシリンダ推力効率μの決め方と、絞り弁の調整について解説します。

エアー駆動アクチュエータの駆動要素（動きの種類）は、次の3つが挙げられます。 1. 駆動力の方向 → 前進と後退、正転と逆転、揺動スイング 2. 駆動力の速度 → 駆動速度 3. 駆動力の大きさ → 推力、回転力など エアー駆動アクチュエータのエネルギー源の空気圧で、上記の3つの駆動要素を制御するため、空気圧回路が必要となります。 この空気圧回路を構成するものとして、次のものが挙げられます。 空気圧回路の構成

（1）エア駆動アクチュエータ駆動へのエア圧供給システム エア駆動アクチュエータの空気圧エネルギーは、工場のエアコンプレッサシステム（【写真1】）で作り出した圧縮空気を配管系統で分配し、個々の自動機に取り付けられた圧力調整弁・各種フィルタなどの流量制御機器を経由して、エア駆動アクチュエータに供給されます。 この圧縮空気の供給流量能力以内の消費量の範囲で、エア駆動アクチュエータは安定したエア圧力を得ることができます。

　エアー駆動アクチュエータには、最も多用される直動用のエアーシリンダ（事例-a）のほかに、回転往復運動用の空気圧揺動シリンダ（事例-b）やエアーハンド（事例-c）などがあります。これらは圧縮空気の空気圧をエネルギー源とするアクチュエータで、次のような特徴から簡易自動機（LCA：ローコストオートメーション）に適しています。

　簡易的な駆動制御と使い易さや価格の要求が強いことから空気式アクチュエータが多用されます。ここでは、空気式アクチュエータの代表である空気圧シリンダのLCA（ローコストオートメーション）メカニズム使用例を紹介します。 　なお、紹介例はあくまでもメカニズムの一例です。単純に真似をしても、必要な荷重や位置決め精度などの違いで期待した性能が得られないことが多くあります。それぞれのLCAに必要な力学条件（目標仕様）を決め、下記を再度参考に設計に当たって下さい。

　工場レベルやフロアー単位での配管径の設計は、現在のみならず将来の需要予測を想定して選定します。また、長年使用すると管の内壁にスケールやちりが付着するため、流量効率が低下する傾向になります。このようなことから、一般には現状の必要規模に対する配管径よりひとまわり大きな管径が採用されます。 　おおよそ、管径をひとまわり大きくすると、気体流量は約3倍流れることに対して、管の材料費増加率は約50％です。このため大きな管径の選択が一般には有益といえます。 　管径の設計のポイントは、全配管系を配送管系と操作管系の2グループに分け、次の項目について設計・選定することです。 圧送する空気量 空気圧機器で使用する最高使用空気圧力 配管の長さ 配管中の継ぎ手類とその数 　配送管系と操作管系の設計について、それぞれ解説します。

　生産工場では、空気圧エネルギーは無償（タダ）のように受け止められがちで、そのために空気圧システムの配管設置は意外に手抜きの状態にあるようです。しかし空気圧配送管システムの設計の良し悪しにより、供給される空気質や空気圧力ロスなどは大きな影響を受け、工場レベルでの機械類の稼動不安定に繋がることがあります。ここでは空気圧システムの配送管設計について、2回に分けて解説します。 （1）配送管の設計 （1）工場レベルやフロアー単位の配送管設計の基本 　一般的工場でのフロアー単位用配送管には、下記の特徴を持つ「ループ方式」（【図1】参照）が採用されます。

　ここでは空気圧シンボル記号を解説します。 空気圧シンボル記号の記述には【表1】（JIS記号からの抜粋）のように、空気圧機器の用途ごとに表示記号が定められています。

　空気圧回路と制御技術の基礎について、LCA（ローコストオートメーション）を使用する工場の場面を想定して解説します。 　「空気式アクチュエータ用クリーンエアーシステムの解説」でクリーンエアーシステムの全体の解説を行ないました。ここでは、クリーンエアーシステムの先に接続する方向制御弁や、速度制御弁などの制御機器空気圧機器や、空気圧シリンダなどの空気式アクチュエータ（駆動機器）を回路図として著すJIS規格のシンボル記号を解説します。 （1）空気圧基本回路 　一般的に使用される空気圧機器のシステム例を【図1】に示します。

　複数の空気圧シリンダを組合せて多機能化した複動シリンダには、両ロッド型、多位置型、デュアル型、耐横荷重型、ロングストローク型などの種類があります。ここでは、2本のシリンダを背中合わせに連結したデュアル複動型シリンダ（【図1】）を例に、推力方向制御や2段・3段の多段位置制御の仕組みを解説します。 （a）推力方向の変更を伴なう多段位置決め制御の例

　空気圧シリンダの動力を生む、空気の供給状態を制御する機器に、電磁弁があります。この電磁弁に供給する、空気圧のタイミングや圧力値をシーケンスプログラムにより制御し、空気圧シリンダの推力方向や停止位置、駆動速度などが制御できます。ここでは、空気圧シリンダによる、多段位置決めと推力制御を解説します。 位置決め制御の例 　2本のシリンダを直列に連結した構造を持つ、多位置型シリンダ（【図1】）があります。このシリンダにより、2ポジションの位置決め、制御や推力を大きくした駆動制御が可能です。 （a）2ポジションの位置決め法 　3カ所空気供給ポートへの空気圧の供給を変更することで、2ポジションの位置決めが可能です。

　空気圧シリンダを用いたLCA（ローコストオートメーション）設計時の空気圧シリンダ選定のポイントを整理しました。

　ここでは、空気圧シリンダの「作動時間が安定しない」というトラブルを例に、関連機器選定の不適切要因とその対策について解説します。 　空気圧シリンダの作動時間が安定しない原因は、下記が挙げられます。 供給空気圧、供給空気流量 空気圧シリンダの内部抵抗増大 空気圧シリンダの負荷率 空気圧シリンダのクッション機能 外部抵抗、外部機構の影響 　ここでは、上記の3.、4.を解説します。（1、2については「1軸しゅう動機構設計のポイント」、「空気式アクチュエータ用空圧回路のトラブル対策」にて解説しています。）

　工場で使用される空気式アクチュエータ用のエネルギー源である空気圧は給油式コンプレッサで作られます。この状態の空気には、油分、水分、機械の磨耗粉などの不純物が含まれるため、このまま機械設備のエネルギー源としては使用できません。 　また、給油式コンプレッサからLCA（ローコストオートメーション）の空気式アクチュエータまでは長い距離があるため、各種の配管で接続されています。この長い距離の間には、色々な機械が同じ空気を使用するため、お互いに空気の質に影響を与えます。 　一方で、LCA用の駆動用機器類や空圧回路などは、コンパクト化や低コスト化の要求から構造が複雑で緻密になりがちなため、生産ラインでは保全活動が不適切だとトラブルが絶えません。 　ここでは、空圧回路のトラブルを回避するための適切な空気の質を生成するクリーンエアーシステムの基本を解説します。

　ここでは、空気式アクチュエータ用空圧回路のトラブル事例とそれらの対策を解説します。 　空気式アクチュエータは電磁弁、速度制御弁などの空圧回路部品を用いて、エアーシリンダの駆動タイミングや速度制御を行います。しかし、空気式アクチュエータは簡便に利用できる長所がある反面、初期設計のまずさや保全の不備により、空圧回路周辺でのトラブルが頻繁に生じています。空圧回路部品も小型化や省電力化の傾向にあり、電磁弁や速度制御弁などの内部構造が精密で複雑かしているため、その対策は重要になっています。下記にトラブル事例と対応策を解説します。