ロッドレスシリンダーとは？

生産ラインが何の前触れもなく止まる。納期が近づくと設備が故障する。海外サプライヤーからの交換部品を待つ間、工場は毎時$20,000の損失を出している。

ロッドレスシリンダは、磁気カップリング、ケーブルシステム、またはバンド技術のような高度な内部機構を使用して力を直接外部キャリッジに伝達し、外部ピストンロッドなしで直線運動を生成する省スペースの空気圧アクチュエータです。

2年前、私はスウェーデンの包装工場のメンテナンス・エンジニア、マーカスから必死の電話を受けた。同社のオリジナルのFestoロッドレスシリンダーが繁忙期に故障したのです。OEMは納期を12週間と見積もりました。弊社から互換性のある代替品を発送しました。 浙江省¹ 施設に48時間で到着した。マーカスは彼の会社で$300,000ドルの生産時間のロスを削減した。

目次

• ロッドレス・エアーシリンダーの内部構造は？
• ロッドレス空圧シリンダーにはどのような種類がありますか？
• どのような場合に従来のロッドシリンダーではなくロッドレスを選ぶべきか？
• ロッドレスシリンダーのアプリケーションのための力とサイジングを計算するには？
• 一般的なロッドレスシリンダーの問題と解決策とは？
• ロッドレスシリンダーの正しい取り付けとメンテナンス方法とは？
• 結論
• ロッドレスシリンダーに関するFAQ

ロッドレス・エアーシリンダーの内部構造は？

内部機構を理解することは、問題のトラブルシューティングやより良い代替品の選択に役立ちます。エンジニアの多くは、購入を決定する前に技術的な詳細を知りたがります。

ロッドレスエアシリンダーは、密閉されたチューブ内にピストンを収めながら、圧力シールを破ることなく内部運動を外部キャリッジに接続する磁気カップリング、フレキシブルバンド、またはケーブルシステムを通じて運動を伝達することで機能する。

磁気カップリング技術

マグネットカップリングロッドレスエアシリンダーは、強力な希土類磁石を使用しています。内部磁石はピストンに取り付けます。外部磁石はキャリッジに取り付けます。圧縮空気が内部ピストンを動かすと、磁力がシリンダー壁を介して運動を伝達します。

磁界の強さが最大の力の伝達を決定する。ネオジム磁石は最強のカップリングを提供します。これらのシステムは、汚染が磁場に干渉しないクリーンな環境で最も効果的に機能します。

ケーブルとプーリーシステム

ケーブル作動式ロッドレスシリンダーは、スチールケーブルと精密プーリーを使用する。内部ピストンは、シリンダー端の密閉プーリーを通るケーブルに接続される。ケーブルの張力により、ピストンの運動が外部負荷に伝達されます。

この設計は優れた位置精度を提供する。適切なテンションをかければ、ケーブルの伸びは最小限です。プーリーのベアリングは、バインディングを防止し、スムーズな動作を保証するために高品質でなければなりません。

フレキシブル・バンド・テクノロジー

バンドシリンダーは、運動を伝達しながらシリンダー内径をシールする柔軟なスチールバンドを使用します。バンドは内部ピストンを外部取り付けポイントに接続します。特殊なシールリップは、バンドの動きを許容しながら圧力を維持します。

バンドシステムは、磁気カップリングよりも高い側荷重に対応します。汚染された環境でもうまく機能する。フレキシブルバンドはシールと運動伝達機構の両方の役割を果たします。

シーリング・システム

すべてのロッドレスシリンダーは、動きを伝達しながら圧力を維持するために効果的なシーリングを必要とします。ダイナミックシールは、空気漏れを防ぎながら、動きに合わせてたわむ必要があります。静的シールは固定された部品を固定します。

一般的なシール材には、標準的な用途のニトリルゴムがある、 フルオロカーボン² 耐薬品性にはポリウレタンを、耐摩耗性にはポリウレタンを使用しています。シールの選択は耐用年数と使用温度範囲に影響する。

ロッドレス空圧シリンダーにはどのような種類がありますか？

用途によってシリンダーの設計は異なります。私は、シリンダーの種類をお勧めする前に、必ずお客様のご要望を分析します。選択を誤ると、早期の故障やコストのかかるダウンタイムにつながります。

主なロッドレスシリンダーの種類には、双方向制御用の複動式ロッドレスシリンダー、精密用途向けのガイド付きロッドレスシリンダー、クリーンな環境向けのマグネット式ロッドレスシリンダー、精密な位置決め制御用の電動式ロッドレスシリンダーなどがある。

複動式ロッドレスシリンダ

複動式ロッドレスシリンダーは、伸長と収縮の両方に圧縮空気を使用します。両端のエアポートが方向を制御します。これにより、スプリングリターン式に比べ、サイクルタイムが短縮され、位置制御が向上します。

ほとんどの産業用途では複動シリンダーが使用されています。それらは両方向に一貫した力を提供する。速度制御バルブは、伸長速度と収縮速度を独立して調整することができます。

ガイド付きロッドレスシリンダ

ガイド付きロッドレスシリンダーには、リニアガイドまたはレールが内蔵されています。外部ガイドは側面荷重に対応し、回転を防止します。シリンダは直線力を提供し、ガイドは直進性を確保します。

これらのシステムは、重荷重やモーメント荷重のかかる用途に有効です。ガイドレールは力を均等に分散します。これにより、シリンダーのバインディングを防ぎ、寿命を延ばします。

単動ロッドレスシリンダ

単動設計では、空気圧を一方向にのみ使用します。スプリングまたは外力が戻り動作を行います。これらのシリンダーは安価ですが、制御オプションは限られています。

用途としては、戻り速度が重要でない単純な持ち上げや押し出し作業が含まれます。重力または機械的なスプリングが戻り力を提供します。

コンパクトロッドレスシリンダ

コンパクト設計で設置スペースを最小化。シリンダー本体を短くすることで、全長を短縮。標準的なシリンダでは設置できない狭い場所でも使用できます。

トレードオフには、ストローク長の短縮と力容量の低下が含まれる。コンパクトな設計では、シンプルさのために磁気カップリングを使用することが多い。

ヘビーデューティロッドレスシリンダ

ヘビーデューティ仕様で、大きな力や過酷な環境にも対応。強化構造は衝撃荷重や汚染に耐えます。これらのシリンダーは、頑丈なシールシステムとより強い材料を使用しています。

鉄鋼加工や鉱業などの産業用途では、ヘビーデューティー設計が要求されます。特別な保護が早期摩耗や故障を防ぎます。

どのような場合に従来のロッドシリンダーではなくロッドレスを選ぶべきか？

選択はアプリケーションの要件とスペースの制約に依存します。私は、お客様が正しい選択をするために、具体的なニーズを分析するお手伝いをします。選択を誤ると、時間とコストがかかります。

スペースが限られている場合、ストローク長が500mmを超える場合、側面荷重がある場合、従来のシリンダーロッドが周囲の機器に干渉したり、安全上の危険が生じる場合には、ロッドレスシリンダーを選択してください。

スペース節約分析

従来のシリンダーは、ストローク長＋ロッド長＋シリンダー本体長を必要とする。総スペースはストローク長の約2.5倍に相当する。ロッドレスシリンダーは、ストローク長＋シリンダー本体長のみでよい。

1000mmストロークのアプリケーションでは、従来のシリンダーは約2500mmの総スペースを必要とする。ロッドレスシリンダーは1200mmで済みます。この 50% のスペースの節約は頻繁に高い初期費用を正当化します。

ロングストローク用途

ストロークが1000mmを超えると、従来のシリンダーでは問題が生じる。長いロッドは負荷で曲がり、運転中に振動する。 カラム強度³ はロッドの長さの2乗とともに減少する。

ロッドレスシリンダーは長いストロークでも精度を維持します。外部ロッドがないため、曲げの問題がありません。そのため、大型機械や長いコンベアシステムに最適です。

サイドロードの考慮

従来のシリンダーは、側面荷重をうまく処理できない。ロッドベアリングは、側面荷重を受けるとすぐに摩耗します。ガイド付きロッドレスシリンダーは、外部ガイドを通して側荷重を分散します。

メーカーの仕様書を使ってサイドロード容量を計算する。これを用途の要件と比較する。適切な選択が早期故障を防ぎます。

安全性の向上

露出したピストンロッドは安全上の危険をもたらす。作業員が動くロッドによって負傷する可能性があります。ロッドレスシリンダーは、すべての可動部品を収納することで、この危険を排除します。

これは、作業員が機械と接触するような用途では重要です。安全性の向上は、保険や賠償責任の軽減を通じて、シリンダーコストの上昇を正当化することが多い。

ロッドレスシリンダーのアプリケーションのための力とサイジングを計算するには？

適切なサイジングにより、信頼性の高い運転と長寿命を実現します。私はエンジニアと協力して正確な要件を計算します。サイズの小さいシリンダーはすぐに故障し、サイズの大きいユニットはエネルギーとコストを浪費します。

ロッドレスシリンダーの力をボア面積×使用圧力で計算し、負荷変動、摩擦、加速力に対する安全係数を適用して、必要最小限のシリンダーサイズを決定する。

力の計算方法

基本的な力の計算は、次の公式を使う：力＝圧力×面積。内径63mmのシリンダーで圧力6barの場合：力 = 6 × π × (31.5)² = 18,760N.

これは理論上の最大力を与える。実際に使用できる力は、摩擦、シールの抵抗、圧力損失により低くなります。信頼性の高い運転のためには、1.5～2.0の安全係数を適用してください。

負荷分析要件

システムに作用するすべての力を解析する。静的荷重、動的荷重、摩擦力、加速力を含みます。各要素はシリンダのサイジングに影響します。

静的荷重には、部品の重量と一定の外力が含まれる。動荷重には加速力と減速力が含まれます。摩擦はガイドシステムと荷重接触面に依存します。

圧力と流量に関する考察

より高い作動圧力はより大きな力を提供しますが、より強い構造を必要とします。標準的な工業用圧力は6～8バールです。それ以上の圧力には特殊なシールと継手が必要です。

必要な空気流量は、シリンダー容積とサイクル速度に依存する。高速サイクルにはより高い流量が必要です。シリンダー容積とサイクル時間から必要な流量を計算してください。

環境要因

使用温度はシール性能と空気密度に影響する。高温では特殊なシールが必要になる。低温では結露の問題が発生する可能性があります。

汚染レベルはシールの種類と保護要件を決定する。クリーンな環境では磁気カップリングが使用できる。汚れた環境ではシールされたケーブルシステムが必要です。

一般的なロッドレスシリンダーの問題と解決策とは？

よくある問題を理解することで、故障を防ぎ、ダウンタイムを減らすことができる。私は、さまざまな業界で同じ問題を繰り返し目にしています。適切なメンテナンスは、ほとんどの問題を防ぎます。

一般的なロッドレスシリンダーの問題には、マグネットカップリングの不具合、シールの摩耗、ガイドのミスアライメント、コンタミネーションによる損傷などがあるが、そのほとんどは適切な設置、定期的なメンテナンス、高品質の交換部品の使用によって防ぐことができる。

磁気カップリングの問題

磁気カップリングは時間とともに弱くなります。高温、衝撃荷重、汚染は磁石の強度に影響します。症状としては、力の低下や位置のドリフトがあります。

解決策には、マグネットの交換、マグネット間の汚れのチェック、適切なエアギャップの確認などがあります。磁石の表面を清潔に保ち、金属粒子がないようにする。

シール劣化の問題

シールは通常の操作や汚染によって摩耗する。症状としては、エア漏れ、力の低下、動作の不安定などがある。シールの材質によって耐用年数が異なります。

定期的なシール交換が大きな故障を防ぐ使用方法 OEM品質⁴ 最高の結果を得るためのシール私たちは、すべての主要ブランドの互換性のあるシールを競争力のある価格で提供しています。

ガイドシステムの故障

ガイドがずれていると、バインディングや早期摩耗を引き起こします。ギクシャクした動き、エア消費量の増加、異音などの症状が現れます。ガイドのアライメントは定期的に点検してください。

適切な取り付けにより、ほとんどのガイドの問題を防ぐことができます。精密な取り付けを行い、アライメントを ダイヤルインジケーター⁵.製造元の仕様に従ってガイドに注油する。

汚染被害

汚れや破片がシールや内部部品を損傷する。症状としては、表面の傷、シールの切断、摩擦の増加などがあります。修理よりも予防が大切です。

適切なろ過と保護装置を設置する。汚れた環境ではシリンダーブーツまたはカバーを使用する。定期的な清掃により、耐用年数を大幅に延ばす。

ロッドレスシリンダーの正しい取り付けとメンテナンス方法とは？

適切な設置とメンテナンスにより、長寿命と信頼性の高い運転を実現します。私は、お客様がよくある間違いを避けることができるよう、技術サポートを提供しています。良い習慣は長期的にお金を節約します。

ロッドレスシリンダーは、適切なアライメント、適切なサポート、適切な取り付け金具を使用して設置し、定期的な点検、シール交換、汚染防止を通じてメンテナンスし、耐用年数を最大限に延ばす。

インストールのベストプラクティス

シリンダは、たわみを防止するために剛性のある表面に取り付けてください。適用荷重に定格された適切な取り付け金具を使用してください。運転前に精密機器でアライメントをチェックする。

ロングストロークの用途では、熱膨張を考慮してください。可動部周辺に十分なクリアランスを設ける。適切なエアろ過および潤滑システムを設置する。

メンテナンス・スケジュール

シリンダに漏れ、摩耗、汚染がないか毎月点検する。取り付けボルトにゆるみがないか点検する。適切な動作とサイクルタイムを確認する。

シールは年1回またはサイクル数に応じて交換する。磁気表面を定期的に清掃する。メーカーの推奨に従ってガイドに潤滑油を塗布する。

トラブルシューティング・ガイドライン

症状、運転状況、最近の変化など、問題を文書化する。これにより、根本原因を迅速に特定することができる。傾向分析のためにメンテナンス記録を残す。

一般的な解決策としては、空気圧の調整、摩耗したシールの交換、ガイドの再調整、汚染表面のクリーニングなどがある。早期に発見すれば、ほとんどの問題は簡単に解決できる。

交換部品戦略

シールやガイドのような重要な消耗品を在庫しています。私たちは、すべての主要ブランドの互換性のある部品を提供しています。部品が利用可能であることは、ダウンタイムを大幅に削減します。

故障したシリンダーを交換する際には、改良された設計へのアップグレードを検討すること。新しい技術は、より良い性能と長寿命を提供することが多い。

結論

ロッドレスシリンダーは、現代のオートメーションにおける課題に対し、省スペースなソリューションを提供します。適切な選定、設置、メンテナンスにより、信頼性の高い長期運転と最大限の投資効果をお約束します。

ロッドレスシリンダーに関するFAQ

ロッドレスシリンダーとはどのようなもので、従来のシリンダーとどう違うのですか？
ロッドレスシリンダは、外部にピストンロッドを設けることなく、内部機構を利用して外部のキャリッジに力を伝達し、従来のロッドシリンダと比較して約50%の設置スペースを節約しながら直線運動を生み出す空気圧アクチュエータです。

ロッドレス空圧シリンダーの内部構造は？
ロッドレス空圧シリンダーは、密閉されたチューブ内にピストンを収めながら、マグネットカップリング、フレキシブルなスチールバンド、またはケーブルシステムを通じて運動を伝達し、圧力シールを破ることなく内部のピストン運動を外部のキャリッジに接続することで機能します。

ロッドレス・エア・シリンダーの主な種類は？
主な種類には、クリーンな環境向けの磁気結合式ロッドレスシリンダー、精密用途向けのガイド付きロッドレスシリンダー、双方向制御向けの複動式ロッドレスシリンダー、高荷重用途向けのケーブル作動式システムなどがある。

伝統的なロッドシリンダーではなく、ロッドレスシリンダーを選ぶべき時は？
スペースが限られている場合、ストローク長が500mmを超える場合、側面荷重がある場合、ロッドが露出して安全性に問題がある場合、従来のシリンダロッドが周囲の機器に干渉する場合などにロッドレスシリンダを選択する。

産業界で一般的なロッドレスシリンダーの用途は？
一般的な用途としては、コンベア・システム、ピック・アンド・プレイス・マシン、包装機器、自動車組立ライン、マテリアル・ハンドリング・システム、限られたスペースで長いストロークを必要とするあらゆる用途がある。

ロッドレスシリンダーに必要な力はどのように計算するのですか？
式を用いて力を計算する：力＝作動圧力×ピストン面積で計算し、負荷変動、摩擦、加速力に対して1.5～2.0の安全係数を適用して、必要最小限のシリンダーサイズを決定する。

ロッドレスシリンダーにはどのようなメンテナンスが必要ですか？
定期的なメンテナンスには、漏れや磨耗の月例点検、年1回のシール交換、磁気面の清掃、ガイド潤滑、適切なろ過と保護システムによる汚染防止などが含まれる。