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エアシリンダの単動と複動はどのように使い分けるのか?

エアシリンダを使用する時、単動と複動の2通りのタイプがあり、一体どちらを選択すれば良いのでしょうか?

一般的には複動タイプを使うことがほとんどです。単動タイプはエア供給が遮断された時でも定位置を保持したい場合などに使われます。

本記事ではエアシリンダの単動と複動の違いを述べ、パターン別の使い分けを判断できるように説明していきます。

単動と複動の構造と動きの違い

単動タイプ

エアシリンダの単動タイプにはバネが内蔵されており、押出し型と引込み型の2種類があります。

押出し型はエアを供給するとピストンロッドが押し出され、エアを排気するとバネの力で引込みます。

逆に引込み型はエアを供給するとピストンロッドが引込み、エアを排気するとバネの力で押し出されます。

複動タイプ

複動タイプはロッド側とヘッド側の両方に給排気ができるポートがあります。

ヘッド側のポートにエアを供給し、ロッド側のポートからエアを排気するとピストンロッドが押し出されます。

逆にロッド側のポートにエアを供給し、ヘッド側のポートからエアを排気するとピストンロッドが引込みます。

単動と複動に使用する電磁弁の違い

単動と複動では使用する電磁弁も異なります。

単動タイプは3ポート電磁弁を使用

単動の場合はポートは1つだけですので3ポートの電磁弁を使用します。エアを給気すればシリンダは動作し、排気すればバネの力で戻ります。

もし間違えて5ポートの電磁弁を接続してしまうと、動作は正常にしますが、電磁弁の使用していないポートからエアが漏れ続けてしまいます。

複動タイプは5ポート電磁弁を使用

対して複動の場合はポートがロッド側とヘッド側の2箇所あるので5ポートの電磁弁を使用します。

エア給気と同時に逆のポートからは排気することで差圧が生まれ動作します。エア排気をしないと差圧が生まれないので動きません。

もし間違えて3ポート電磁弁を接続すると、シリンダの2つのポートに対して電磁弁の出口ポートが1つしかないので片側にしか動かせません。

単動と複動の使い方の違い

複動タイプがよく使われる理由

冒頭に述べたように、使用されるエアシリンダのほとんどが複動タイプです。複動の方がバネが内蔵されていない分、造りもシンプルでコストも安いです。

バネはシリンダの動作ごとに変形を繰り返すため耐久性への影響もありますが、複動はバネ自体がないのでその心配が不要です。

また、ロッド側とヘッド側の両方にエアの出し入れをする分、押出しも引込みもスピードのコントロールが単動よりしやすい特徴があります。

単動タイプが使用されるケース

それではデメリットのある単動タイプをあえて使用するのはどのような時でしょうか?

例えば、水を流すバルブの開閉にシリンダを使用するとします。

バルブが開いている時に何らかのトラブルでエア供給がストップされた場合、複動タイプのシリンダではバルブが開いたままとなり水が流れ放題となってしまいます。

同様のケースで単動タイプのシリンダを使用していれば、エアが遮断されたと同時にバネの力でバルブは閉じられるため水の流れを止めることができます。

これは単動タイプのシリンダが、エア供給されていない時に必ずバネの作用する側の位置で停止する性質を持っているためです。

このように、エア供給ができない時や遮断された時に想定位置を保持していないと困る際、単動タイプのシリンダが選ばれるのです。

まとめ

基本的に複動タイプの方が、コストが安い寿命も長い、速度制御がしやすいなど多くのメリットがありバランスが良いためよく選ばれます。

ただし単動タイプは、エア供給が遮断された時に内蔵されたバネの作用により想定位置を保持できるため、不測の事態が起きた際の対策などに使用されます。

ケースバイケースで用途に合った選定をするようにしましょう。