エアベアリング式ロッドレスシリンダ は、正確にはエアベアリングで案内するロッドレス直動軸として扱います。ロッドレス構成は可動キャリッジの配置を表し、エアベアリングはキャリッジの案内方法を表します。推力はリニアモータ、ボイスコイル、空圧ピストン、その他のアクチュエータが発生し、位置決め性能はエンコーダとコントローラで決まります。
この区別は重要です。PI A-142ステージはエアプリロードガイド、ボイスコイル駆動、リニアエンコーダを組み合わせています。一方、SMC CY3Bは負荷用外部ガイドを必要とする磁気結合形空圧シリンダです（PI、2026年； SMC、2026年閲覧）。両者は互換性のある製品区分ではありません。
要点
- 「ロッドレス」は動作機構を、「エアベアリング」は案内インターフェースを表します。
- PI A-142では、ボイスコイル駆動、エアベアリング、5 nmエンコーダを分けて構成しています。
- 荷重、剛性、駆動力、精度、空気流量、圧力喪失保護は個別に確認する必要があります。
- カタログ値は型式固有であり、普遍的なエアベアリング限界ではありません。
非接触エアベアリング式ロッドレスシリンダとは
SMCのCYシリーズは内径6～63 mmの9サイズ、標準ストローク最大1,000 mmを用意していますが、CY3Bページでは負荷に外部ガイドが必要としています。この仕様から、「ロッドレスシリンダ」という名称だけでは案内技術を特定できないことが分かります（SMC、2026年閲覧）。
一般的な空圧ロッドレスシリンダは、チャンバ圧力を直線推力へ変換します。ピストンはシールされたスリットを介して機械結合するか、チューブ壁を介して磁気結合します。キャリッジには、ラジアル荷重とピッチ・ヨー・ロールモーメントを受ける案内が別途必要です。転がりガイドやすべりガイドを内蔵する製品もありますが、基本形シリンダは機械側の別ガイドに依存します。
エアベアリング式ロッドレス軸は、この接触案内インターフェースを外部加圧ガス膜へ置き換えます。「非接触」は、十分な圧力と指定すきまを維持している間の設計ベアリング面に適用されます。機械内のすべての部品が非接触であることを証明するものではありません。ケーブルキャリア、終端ストッパ、カウンタバランス、シール、プロセスツーリングには接触部品が残る場合があります。
この用語だけでは推力源も分かりません。PI A-142はボイスコイル、Aerotech FiberGlide 3Dはブラシレスリニアサーボモータを使用します。カスタムシステムでエアガイドと空圧駆動を組み合わせることもできますが、ピストンシールと制御弁は空圧部品のままです。一般構造については、 磁気結合形ロッドレスシリンダガイド と ロッドレスエアスライドガイドを比較してください。
最も誤解の少ない仕様表現は「エアベアリング案内式ロッドレス直動軸」とし、続けて駆動、フィードバック、安全機能を個別に記載する方法です。この表現なら、一般的な空圧シリンダのカタログページがエアベアリングの精度、清浄度、負荷容量を保証すると購買担当者が誤認するのを防げます。
空気膜による荷重支持と制御
PIはA-142について作動圧力445～515 kPa、空気消費量最大28 L/min、指定ベアリング圧力で許容Z方向押付力最大30 Nを示しています。これらの関連値から、圧力、流量、荷重、空気膜形状を一体で評価する必要があることが分かります（PI、2026年）。
静圧エアベアリングは、相対運動が始まる前からオリフィス、溝、スロット、多孔質材を通して圧縮空気を供給します。絞りと小さなベアリングすきまにより、投影面積上に圧力分布が生じます。有効支持力は、周囲圧力を上回る圧力をその面積全体で積分した値です。
ここで、 は支持荷重［N］、 は局所空気膜絶対圧［Pa］、 は周囲絶対圧、 は有効ベアリング面積［m²］です。実際の圧力分布が不明なら、この関係は概念式にすぎません。供給圧力にパッド全面積を掛けると、通常は有効荷重を過大評価します。
静圧式（aerostatic） という語が重要です。動圧式ベアリングは、表面の相対運動と収束形状から支持圧力を発生します。停止中も浮上する必要がある精密リニアステージは、通常、外部圧力源へ依存します。ベルヌーイの式だけでは荷重や安定性を選定できません。
すきまが変化すると、オリフィス補償と多孔質補償は異なる挙動を示します。New Wayは、多孔質材が多数の微細流路から空気を分散すると説明し、技術比較では、すきまへの供給が不足するとオリフィス式ベアリングが不安定になったり剛性を失ったりする場合があるとしています（New Way技術レポート、2026年閲覧）。選定したベアリングについて、メーカーの荷重－すきま曲線、剛性曲線、流量曲線を使用してください。
プリロードにより、ガイドを双方向に制御できます。対向ベアリング、重力、磁石、フレクシャ、真空を利用できます。真空プリロード式ベアリングは負圧で正圧ベアリング力へ対抗し、1つのガイド面で浮上高さと剛性を制御します（New Way、2026年閲覧）。プリロードはベアリングの使用可能な荷重余裕の一部を消費します。
駆動、案内、フィードバック、安全は別機能
PI A-142は、各方向の代表駆動力5 N、エアプリロードガイド、エンコーダ分解能5 nm、空気圧センサをコントローラの非常停止へ接続する推奨事項という、追跡可能な4機能を組み合わせています。いずれの値も他の値の代わりにはなりません（PI、2026年）。
この機能分離により、仕様の読み方も変わります。
- 駆動力 は、移動軸方向の加速度、外乱抑制、プロセス力容量を決めます。
- ベアリング荷重・モーメント定格 は、キャリッジが許容空気すきま内に留まるかを決めます。
- エンコーダと校正 は、コントローラが測定・補正できる内容を決めます。
- 機械形状 は、対象点の真直度、平面度、ピッチ、ヨー、アッベ誤差を決めます。
- 空気システムとインターロック は、運転中と停止中にベアリング面を安全に分離しておけるかを決めます。
センサ分解能は位置決め精度ではありません。PIはA-142のセンサ分解能を5 nmとしていますが、校正済み位置決め精度は±0.2 µm、双方向繰返し精度は0.1 µmです。注記では、校正精度をコントローラによる補正と関連付け、熱ドリフトを含まないとしています。 位置センシングガイド では、フィードバック技術と最終性能を別々に記載すべき理由を説明しています。
荷重、モーメント、剛性、駆動力の相互作用
New Wayの50 mm真空プリロード式ベアリングは、理想荷重45 N、剛性13 N/µm、流量0.97 NL/min、真空50.7 kPa時の最大押付力73 Nです。1つの製品行に4種類の限界があるのは、単一の「負荷容量」値では軸全体を説明できないためです（New Way、2026年閲覧）。
キャリッジに作用する6つの荷重成分、すなわち3方向の力と3方向のモーメントから始めます。ペイロード質量だけでは不十分です。ツールのオフセットはプロセス力をモーメントへ変換し、加速度は慣性力を加えます。運動方向については次式です。
は必要アクチュエータ力［N］、 は移動質量［kg］、 は目標加速度［m/s²］、 は有効なプロセス抵抗、 はケーブルまたはホースの力、 は明記した不確かさの余裕です。ベアリングガイドの低摩擦によって、これらの力がなくなるわけではありません。
静剛性は、運転点付近で荷重が変わったときのガイド変位量を表します。
ここで、 は鉛直剛性［N/mまたはN/µm］、 は支持荷重、 は空気膜厚さです。負号は、荷重増加ですきまが減少するという通常の規約を表します。絞り設計、供給圧力、プリロード、表面形状、すきまが導関数へ影響するため、メーカー曲線を使用してください。
高速走査中はどうなるでしょうか。動剛性、構造モード、サーボ帯域、スクイーズ膜減衰、サービスループ力が、静的数値より重要になる場合があります。静的浮上曲線だけでは整定時間を保証できません。
| 仕様項目 | 分かること | 分からないこと |
|---|---|---|
| 理想荷重または呼び荷重 | 意図した定常運転点 | 衝撃耐性またはモーメント容量 |
| 最大荷重 | 定義条件下での限界 | その限界での精度 |
| 静剛性 | 荷重変化に対する微小変位 | 動的共振またはサーボ整定 |
| 駆動力 | 運動方向に使用できる推力 | ベアリングの荷重・モーメント容量 |
| エンコーダ分解能 | 最小フィードバック増分 | システム精度または繰返し精度 |
| 精度と繰返し精度 | 型式固有の位置決め結果 | 異なる取付条件・温度条件での性能 |
当社の経験では、最も有用なRFQスケッチには、ペイロード重心、プロセス力作用点、移動量、取付方向、加速度プロファイル、ケーブル出口を示します。質量とストロークだけでは、設計を左右することが多い転倒モーメントとサービスループ力が分かりません。
必要な空気品質と圧力喪失保護
Aerotechは3軸FiberGlideシステムについて、80 psi ±5 psi、最大空気消費量53.1 SL/min、圧力露点0°F、0.25 µm以上のろ過性能を規定しています。また、コントローラの非常停止へ接続するインライン圧力スイッチを要求しています（Aerotech FiberGlide 3D、2026年閲覧）。
これらはFiberGlideの要求事項であり、普遍的な目標値ではありません。PI A-142では、圧力445～515 kPa、最大流量28 L/min、1.0 µm以上のろ過性能、オイルフリー空気、露点-15°Cを示しています。New Wayは自社製品について、一般に60 psiの清浄乾燥空気を示します。正しい空気調質機器は、選定したベアリングまたはステージの取扱説明書から決めます。
工場ヘッダからベアリングまでのユーティリティ系統を指定します。
- 機械の同時需要時に使用できる圧力と流量
- フィルタ定格とエレメント状態監視
- オイル・エアロゾル要求
- 該当作動圧力での圧力露点
- 局所レギュレータ、圧力計、圧力スイッチ、流量表示
- ホース内径、長さ、曲げ半径、圧力損失
- 始動、通常停止、非常停止、空気喪失のシーケンス
空気喪失は機械的事象です。圧力がメーカーしきい値を下回ると、駆動力が残ったままキャリッジがガイドへ接触する場合があります。損傷を伴う動作が起きる前に、制御システムで推力を除去または管理してください。取付方向とリスクアセスメントによっては、ブレーキ、カウンタバランス、着地面、保持空気容積、管理された退避位置も必要です。これらは設計すべき機能であり、「エアベアリング」という語に含まれるものではありません。
New Wayの取扱指示は、空気圧なしで製品を運転しないよう求め、水分や汚染物質を含まない清浄乾燥空気を指定しています（New Way、2026年閲覧）。工場レベルの汚染物質定義には、 ISO 8573-1圧縮空気品質ガイドを使用し、必要に応じてより厳しい製品要求を適用してください。
エアベアリング式ロッドレス軸に適した用途
公開されているエアステージ仕様は大きく異なります。PI A-142はストローク10 mm、Z方向負荷容量30 Nである一方、AerotechのデュアルキャリッジIGMはストローク1 m、キャリッジ当たり容量50 kgです。この幅は型式別選定の必要性を示すものであり、普遍的なエアベアリング性能を示すものではありません（PI、2026年； Aerotech、2026年閲覧）。
エアベアリング軸は、滑らかで外乱の少ない動作、幾何精度、高デューティ、無潤滑案内の価値が、追加のユーティリティと統合作業に見合う場合に適します。代表的な用途は、光学走査、表面計測、フォトニクス位置合わせ、半導体検査、精密レーザ加工です。用途ごとに根拠ある汚染評価も必要です。
New Wayは真空プリロード式ベアリングの1試験がISOクラス3の粒子限界を満たしたと報告し、Aerotechは適切に統合すればFiberGlideがクリーンルームクラスへ適合できるとしています。これらは明記された試験または統合条件下での製品・システムの主張です。ケーブル、モータ、ブレーキ、プロセスツーリング、供給空気がシステムの一部として残る以上、すべてのエアベアリング機械で「粒子ゼロ」を証明するものではありません。
| 設計上の質問 | 一般的な空圧ロッドレスシリンダ | エアベアリング案内式ロッドレス軸 |
|---|---|---|
| 主な選定理由 | コンパクトな長ストローク推力・搬送 | 滑らかな精密動作とガイド幾何精度 |
| 代表的な駆動 | 空圧ピストン | リニアモータ、ボイスコイル、カスタム駆動 |
| ガイド接触 | 外付けまたは内蔵の接触式ガイド | 通常運転時は設計上非接触の空気膜 |
| 位置決め | 終端スイッチまたは追加フィードバック／制御 | 通常はエンコーダによる閉ループ制御 |
| ユーティリティ依存 | 推力用圧縮空気 | ベアリング用調質空気と駆動電力または駆動空気 |
| 空気喪失時の懸念 | 推力喪失または制御不能な負荷動作 | ベアリング接触に加え、駆動・負荷の危険 |
| 選定基準 | 内径、圧力、ストローク、速度、ガイド荷重 | 6軸荷重、剛性、幾何、駆動、フィードバック、空気、安全 |
精密ガイド幾何を必要としない単純搬送、クランプ、押付け、長ストローク動作では、通常、標準ロッドレスシリンダの方が適しています。エアベアリングによる複雑化を加える前に、 利用可能な空圧ロッドレスシリンダ形式 を確認してください。清浄環境では、機械全体を クリーンルーム用空圧機器選定ガイドと照合してください。
最も強い投資根拠は、「摩擦が少ない」ことだけではありません。走査均一性、真直度、整定時間、非接触案内、ガイド保全低減など、測定可能なプロセス成果の価値から、調質空気、制御、精密取付、安全な接触管理のコストを差し引いて評価します。
選定・試運転手順
Aerotechはストローク1 mのIGMについて、校正精度±1 µm、繰返し精度±0.6 µmを示し、取付仕様と動作仕様も同じ製品定義に含めています。したがって試運転では、キャリッジが動くことだけでなく、設置軸が用途要求を満たすことを証明します（Aerotech IGM、2026年閲覧）。
次の受入手順を使用します。
- 取付面、締結順序、キャリッジ方向、許容熱膨張を確認します。
- 無負荷待機中のレギュレータだけでなく、同時需要が最大となるときのステージ部圧力を測定します。
- フィルタ、ドライヤ、圧力スイッチの設定を選定製品の取扱説明書と照合します。
- メーカーの始動手順に従い、動作を有効にする前にベアリングを浮上させます。
- 両終端とストローク中央で、自由な移動とサービスループ力を確認します。
- 実ペイロードでサーボを調整し、プロセス点で精度、繰返し精度、真直度、整定を測定します。
- 安全な条件で文書化した空気喪失応答を試験します。駆動エネルギー、重力、プロセス荷重が管理されることを確認します。
- 今後の保全比較に使えるよう、基準流量、圧力、騒音、温度、誤差マップを記録します。
試験定義のないサブミクロン性能を受け入れてはいけません。移動量、ペイロード、取付方向、取付面、温度範囲、コントローラ、補正状態、測定器、サンプリング方法を明記し、その値が精度、繰返し精度、分解能、最小増分動作のどれかを示します。これらは同義語ではありません。
エアベアリング式ロッドレスシリンダのFAQ
AerotechのFiberGlide資料では80 psi ±5 psiと圧力スイッチの非常停止接続を指定し、PI A-142では異なる445～515 kPaの範囲を使用します。以下では、1つのカタログ値を普遍的な規則にせず、用語、性能、空気調質を選定ステージへ結び付けます（Aerotech、2026年閲覧； PI、2026年）。
エアベアリング式ロッドレスシリンダは常に空圧駆動ですか？
いいえ。空気供給はガイドだけを支持する場合があります。PI A-142はボイスコイルモータ、Aerotech FiberGlideはブラシレスリニアサーボモータを使用します。カスタム軸で空圧推力を使うこともできますが、駆動、ベアリング、エンコーダ、安全システムは別々に指定する必要があります。「エアベアリング」はアクチュエータ技術を特定する語ではありません。
非接触動作は摩擦ゼロ・発じんゼロを意味しますか？
普遍的なゼロという主張には根拠がありません。指定空気膜が存在する間、設計ベアリング面は固体接触を避けますが、粘性抵抗、ケーブル、ホース、モータ、ブレーキ、ストッパ、プロセスツーリングは残ります。クリーンルーム適合性は、製品またはシステム試験と、適切な統合、空気品質、清掃、保全で裏付ける必要があります。
エンコーダ分解能を位置決め精度として使用できますか？
いいえ。PI A-142のエンコーダ分解能は5 nmですが、校正済み位置決め精度は±0.2 µm、双方向繰返し精度は0.1 µmです。取付形状、校正、熱ドリフト、サーボ挙動、測定不確かさ、ペイロードが設置結果へ影響します。各指標を個別に指定して検証してください。
ベアリングへの空気供給が失われるとどうなりますか？
空気膜が消失し、キャリッジがガイドへ接触する場合があります。AerotechはFiberGlideについてコントローラの非常停止へ接続するインライン圧力スイッチを要求し、New Wayは空気圧なしで運転しないよう注意しています。機械設計では、圧力喪失シーケンス中の駆動力、重力、ペイロード動作、プロセス危険も管理する必要があります。
一般的なロッドレスシリンダを選ぶべきなのはどのような場合ですか？
精密ガイド幾何や非接触案内より、コンパクトな長ストローク搬送、推力、速度、簡単な制御が重要な場合は、一般的な空圧ロッドレスシリンダを選びます。内径、圧力、結合方式、ガイド、モーメント、クッション、スイッチは別途選定が必要です。エアベアリングは、プロセス成果が調質空気と精密統合を正当化する場合にのみ価値を生みます。
出典・技術資料
- SMC、CY3B磁気結合形ロッドレスシリンダ基本形、2026年7月19日閲覧。
- SMC、CY3B交換部品・シールキット、2026年7月19日閲覧。
- PI、A-142 PIglideエアベアリング・ボイスコイルリニアステージ、データシート日付2026年3月16日。
- Aerotech、FiberGlide 3Dシリーズ、2026年7月19日閲覧。
- Aerotech、デュアルキャリッジ・エアベアリングIGMシステム、2026年7月19日閲覧。
- New Way、オリフィス式と多孔質式エアベアリングの比較、2026年7月19日閲覧。
- New Way、真空プリロード式エアベアリング、2026年7月19日閲覧。
- New Way、取扱いと供給空気、2026年7月19日閲覧。