ロジックバルブを使った空圧ラッチ回路の構築方法

空圧ラッチ回路は、一般にダブルエアパイロット式5/2方向切換弁などの双安定メモリ要素を使い、モーメンタリSETまたはRESET信号が消えた後も、最後に指令されたスプール状態を保持します。 AND弁とOR弁はこれらの指令に成立条件を付加できますが、それ自体がメモリを生み出すわけではありません。

基本回路は、2個の独立したモーメンタリ3/2信号弁を双安定弁の両側パイロットに接続して構成します。試運転前に、どちらの信号もない場合、両方の信号が同時に入った場合、供給空気が失われた場合、圧力が復帰した場合の動作を定義してください。保持された制御状態を、シリンダ位置の確実な保持や、妥当性確認済みの機械安全機能と混同してはいけません。

要点

ダブルパイロット弁または専用SET/RESET要素が指令状態を記憶し、AND弁とOR弁は入力条件だけを処理します。

回路に文書化された優先機能がない限り、SETとRESETの同時入力は禁止状態として扱います。

完成した機械上で、起動、空気喪失、再加圧、漏れ、排気、再始動時の動作を確認します。

通常の空圧ラッチは、非常停止、両手操作式保護制御、荷重保持用安全装置ではありません。

空圧ラッチ回路で実際に状態を記憶するものは何か？

空圧ラッチには、指令可能な2つの安定状態を持つ要素が必要です。一般的な実装例はダブルエアパイロット式5/2方向切換弁です。一方のパイロットにパルスを加えるとスプールが一方向へ切り換わり、反対側のパイロットにパルスを加えると元の方向へ切り換わります。どちらのパイロットにも指令がないとき、スプールはメーカーが定めた条件下で直前に選択された位置に留まります。

SMCはVR4152を、シャトル弁、AND弁、両手操作制御製品とは別に、ダブルパイロットリレーバルブとして掲載しています（SMC VRシリーズ、2026年取得）。この区分が設計上の境界を明確に示しています。リレーバルブが双安定状態を保持し、ロジック要素がどちらのパイロットへ信号を送るかを決めます。

空圧メモリとは、開始信号が終了した後も弁またはロジックの状態が保持されることです。回路が圧力を無期限に蓄えるという意味ではありません。スプール自体に新しい指令が入らなくても、弁やシリンダの漏れ、チューブ破損、供給喪失によって下流圧力は変化します。

空圧ロジックバルブの総合ガイドでは、AND、OR、NOT、タイミング、メモリの各機能を説明しています。本記事では範囲を絞り、1つの双安定出力段にSETとRESET指令を割り当てる方法と、関係するすべての状態を検証する方法を示します。

要素	回路での役割	それだけでは証明できないこと
ダブルパイロット式5/2方向切換弁またはSET/RESETメモリ弁	最後に指令された出力状態を保持する	下流圧力またはアクチュエータ位置の保持
モーメンタリ3/2 SET弁	SETパイロットパルスを生成する	RESET優先または安全な起動
モーメンタリ3/2 RESET弁	RESETパイロットパルスを生成する	非常停止性能
AND弁	指令を通過させる前に2つの有効条件を要求する	安全インテグリティまたは両手操作制御への適合
ORシャトル弁	2つの代替指令源のいずれかを受け付ける	安全なオーバーライド動作
圧力レギュレータ、チューブ、継手、排気機器	空圧信号経路を構成する	動的に確認しない限り、十分なパイロット圧

ラッチ回路を確認するうえで最も有効なのは、状態がどこに記憶されるかを問うことです。AND弁またはOR弁を取り外してもダブルパイロット弁が最後の状態を維持するなら、メモリは出力弁にあります。専用メモリモジュールがスプリングリターン出力弁へ信号を送る構成なら、状態はその上流にあります。この区別により、判断信号の不良とメモリ要素の不良を切り分けられるため、トラブルシューティングが速くなります。

基本的なSET/RESETラッチに必要なコンポーネント

一般的なポート番号の思い込みではなく、選定したダブルパイロット弁のデータシートから始めてください。ISO 1219-1は流体動力用図記号の規則を定め、ISO 1219-2は回路図内でそれらの記号を接続する方法を扱っています（ISO 1219-1、ISO 1219-2）。設置時の最終基準は、選定したコンポーネントまたはメーカー図面に記載された記号です。

実用的な部品表には、次のものを含めます。

ダブルエアパイロット式5/2方向切換弁1個、または専用SET/RESETメモリ要素1個と適切な出力弁。
SET用とRESET用の常閉モーメンタリ3/2信号弁、各1個。
すべてのコンポーネントの仕様範囲内に調整・ろ過された信号用空気供給。
必要なパイロット圧とパルス空気量を供給できる寸法のチューブと継手。
各パイロットラインをコンポーネントのOFF判定しきい値より低く戻せる排気経路。
試運転時のアクセスが限られる場合は、両方のパイロット入力にテストポイントまたは圧力計。
荷重、推力、流量、停止要件に応じて独立に選定したアクチュエータと速度制御構成。

ねじサイズだけでロジックバルブを選定しないでください。最低パイロット圧、使用圧力範囲、流量またはコンダクタンス、内部漏れ、応答時間、許容背圧、温度、空気品質、取付姿勢、許容パルス時間を確認します。これらは製品固有の値です。別シリーズの圧力しきい値を流用しても、設計基準にはなりません。

モジュール構成では、メモリ弁、信号要素、テストポイントを1つの機能グループとして識別できるようにします。モジュール式空圧回路ガイドでは、マニホールドの境界、遮断、表示、故障時状態の文書化について詳しく説明しています。

ダブルパイロット式5/2ラッチ回路の配管方法

基本接続は単純ですが、各表示を曖昧にしてはいけません。

調整済みの供給空気を5/2弁の供給ポートに接続します。
2つの作動ポートを複動シリンダの両室に接続します。
2つの排気ポートを、絞りのない適切な寸法の排気経路に接続します。
モーメンタリSET弁の出力を、一方のパイロット（一般には14）へ接続します。
モーメンタリRESET弁の出力を、反対側のパイロット（一般には12）へ接続します。
各状態が指令するシリンダ動作を表示します。「SET」が必ず伸長を意味すると思い込まないでください。
各3/2信号弁が、解除時にパイロットラインを排気することを確認します。

ポート表記は弁シリーズや地域別資料によって異なります。配管前に、P、A、B、排気、12、14を選定したメーカーの記号と照合してください。

短いパルスで双安定出力弁が切り換わり、パルスを解除してもスプリングリターン指令にはなりません。SETとRESETは論理状態を表すため、対応するアクチュエータ動作は別途文書化してください。

危険な荷重を接続せずに弁をベンチ試験してから、機械へ接続してください。SETを一度操作して解除し、弁が選択した状態を維持することを確認します。RESETを操作して同じ試験を繰り返します。信号ラインの排気時に弁が状態を変える場合は、選定品がシングルパイロット・スプリングリターン形ではなく、真に双安定形であるか確認してください。

SET/RESET真理値表に規定すべき内容

ラッチ回路の出力は現在の入力だけでは決まらないため、真理値表には「直前の状態」の列が必要です。

SET入力	RESET入力	必要な次状態	技術的解釈
0	0	直前の状態	新しいパイロット指令なし。メモリが最後に選択された状態を保持する
1	0	SET	SETパイロットが有効な圧力とパルス時間に到達しなければならない
0	1	RESET	RESETパイロットが有効な圧力とパルス時間に到達しなければならない
1	1	禁止、または明示的に優先順位を設定	どちらが優先されるかを推測しない

最後の行が設計上の落とし穴です。2つのパイロット信号が同時に入ると、パイロット受圧面積、圧力、到達時間、スプール摩擦、配管容積、内部構造の影響を受け、機種によって動作が変わる可能性があります。「先に到達した側が勝つ」は、安全でも再現性のある仕様でもありません。

次のいずれかの方針を選び、回路図に明示してください。

重複入力を禁止: 機械式または論理式のインターロックにより、両方の指令が同時に入るのを防ぎます。
RESET優先: 専用に設計された優先回路が、有効なRESET入力中のSETを抑制します。
SET優先: プロセス要件が明確に要求し、結果の状態が許容される場合に限って使用します。
外部調停: PLCまたは妥当性確認済みの制御サブシステムが、相互排他的な空圧指令を生成します。

片側のチューブを任意に絞って優先順位を作らないでください。ニードル弁で到達時間を変えることはできますが、汚染、圧力、温度、チューブ交換によって競合条件は再び変化します。

完全なラッチ仕様には2つの表が必要です。上記の指令真理値表と、起動、空気喪失、圧力復帰、手動オーバーライド、保守を含む状態遷移表です。真理値表は意図したロジックを表し、状態遷移表は蓄積エネルギーと再始動に関する隠れた前提を明らかにします。

AND弁とOR弁でラッチ指令に成立条件を付加する方法

文書化された制御要件を表す場合にのみ、ロジックを追加してください。要素を追加するたびにパイロット圧余裕が減り、漏れ、容積、応答遅れが増えます。

SETを2つの通常プロセス条件が成立した後に限って実行したい場合、AND弁が有効です。たとえば、「ワークあり」AND「ガードされた自動サイクル有効」という条件です。2つの条件をAND要素へ入力し、その出力をSETパイロットへ送ります。これは制御インターロックであり、安全機能を証明するものではありません。

通常の2つの指令ステーションのどちらからでも同じ状態を要求できるようにする場合、ORシャトル弁が有効です。たとえば、「ローカルRESET」OR「リモートRESET」をRESETパイロットへ入力できます。一方の信号源から他方へ逆流せず、両方の信号源が確実に排気されることを確認してください。

要件	ロジック構成	重要な確認事項
どちらのステーションからでもSET可能	SETパイロット前のOR要素	一方の入力で他方の入力ラインを加圧しないこと
2つのプロセス条件がともに成立したときだけSET	SETパイロット前のAND要素	出力が最終パイロットの動的圧力要件を満たすこと
いずれかの故障信号でRESET	RESETパイロット前のOR要素	RESET経路を妥当性未確認の非常停止機能として使用しないこと
RESETをSETより優先	専用優先回路、または相互排他的なコントローラ出力	両入力のタイミング、信号固着、圧力喪失を試験すること

パイロット経路に長いカスケードを設けないでください。複数の許可信号、タイマ、分岐が必要な場合、最終弁の圧力信号がゆっくり立ち上がったり、完全に排気されなかったりすることがあります。レギュレータの圧力計だけに頼らず、切換動作中に測定してください。多工程の機械では、文書化されていないラッチ分岐を追加せず、シーケンシャルシリンダ回路ガイドの状態表手法を使用してください。

起動、空気喪失、圧力復帰時に必要な動作

ISO 4414は、設置、運転、保守、信頼性のある使用を通じた空圧システム設計と重大な危険源を扱っています（ISO 4414:2010、2021年確認）。したがって、ラッチ回路では通常のSET/RESETシーケンス外の動作も定義する必要があります。

事象	回答すべき質問	合格の根拠
初回加圧	最初の有効な指令前に、どのスプール状態になっているか？	起こり得るすべての直前状態から行う制御起動試験
信号用空気の喪失	メモリ弁は状態を保持するか、ずれるか、切り換わるか？	減圧中に記録したパイロット圧と作動ポート圧
主供給の喪失	圧力低下中に、荷重を受けたアクチュエータが動く可能性はあるか？	ガード下での故障試験と荷重拘束方法の確認
圧力復帰	保持されたスプール位置によって直ちに動作する可能性はあるか？	出力を禁止または順序制御した再加圧試験
両指令が有効	どちらの状態を優先するか？	実装した調停方法による重複入力試験の記録
手動オーバーライドを使用	論理状態と実際のスプール状態が不一致になっていないか？	復旧手順と状態表示の確認
排気閉塞	残留パイロット圧によってRESETが妨げられるか？	両パイロットラインでの動的圧力測定

ダブルパイロット弁が起動時に所定の状態になると決めつけないでください。停止後も最後の機械的位置を維持することがありますが、保守、手動操作、振動、圧力不均衡、コンポーネント交換によってその状態は変化します。機械に既知の起動状態が必要な場合は、制御された初期化シーケンスでその状態を確立し、自動動作を有効にする前にアクチュエータの実位置を確認してください。

供給喪失も同様に重要です。保持されたスプール接続は、使用可能な圧力を無期限に保つものではなく、垂直または外力を受けるアクチュエータを拘束するものでもありません。空気が復帰すると、保持されていた流路によって直ちに動作する可能性があります。リスクに応じて、供給許可ロジック、位置フィードバック、ガード、独立した荷重拘束方法を使用してください。

回路の試運転とトラブルシューティング

アクチュエータを全速で動かす前に、信号系統を試運転します。

設置した弁の注文型式と記号を承認済み回路図と照合します。
メーカー図面で供給、作動、排気、パイロットの各ポートを確認します。
荷重を切り離すか安全に拘束し、コンポーネントが許容する場合は、低減・制御したエネルギーを加えます。
SET、保持、RESET、排気の各動作中に、両パイロットポートの圧力を測定します。
解除された3/2信号弁の出力が、メモリ弁のOFF判定しきい値より低くなることを確認します。
設計した重複入力時の応答を含め、SET/RESET入力の4通りの組み合わせを試験します。
両方のラッチ状態から、供給喪失と復帰のサイクルを試験します。
手動オーバーライドを試験し、その後に制御状態を整合させる方法を定義します。
アクチュエータを再接続し、方向、速度、終端位置検出、荷重時動作、再始動を確認します。
合格とした圧力波形、状態シーケンス、機械応答を試運転記録に残します。

症状	考えられる原因	診断確認	是正の方向
弁はSETできるがRESETできない	RESETパイロット圧不足、排気閉塞、ポートの交差接続、信号固着	SETラインを完全に排気した状態でRESETパイロット圧を測定	配管、排気絞り、パイロット圧余裕、弁の状態を是正
ボタンを離すと状態が変わる	シングルパイロット・スプリングリターン弁の誤設置、内部漏れ、型式違い	注文型式と記号を部品表と照合	指定された双安定要素を設置、または回路構成を修正
弁がチャタリングする、または切換が遅い	パイロット圧不足、長く細いチューブ、漏れ、ロジック段数過多	最終パイロットの動的圧力を記録	信号経路を短縮または大径化し、不要な絞りを削減
両ボタンを押すと予期しない状態になる	優先順位が未定義、またはタイミング依存の競合	両パイロット圧と到達時間を記録	明確な調停を追加し、流量絞りで競合を調整しない
供給復帰時にシリンダが動く	保持されたスプール状態により作動ポートへ圧力が再接続される	両方のラッチ状態から再加圧を試験	制御された供給許可と検証済み起動シーケンスを追加
ラッチ状態は正しいがシリンダがドリフトする	下流漏れ、空気の圧縮性、外部荷重	シリンダ室圧と実位置を監視	位置保持を別個の設計課題として扱う

メモリ要素から外側へ向かってトラブルシューティングします。まず、スプール状態が誤っているのか、アクチュエータの応答が誤っているのかを判断します。スプール状態が正しくシリンダがドリフトする場合は下流側、パイロットパルスが有効なのにスプール状態が誤る場合はメモリ弁、パイロットパルスがない場合はロジックチェーン上流に原因があります。

このラッチが非常停止や両手操作式安全制御ではない理由

ISO 13851は、出力の依存性、無効化の防止、故障回避、リスクアセスメントに基づく検証など、両手操作制御装置の要件を規定しています（ISO 13851:2019、2024年確認）。2個の通常の手動3/2弁をAND要素で接続しただけでは、これらの特性を証明できません。

ISO 13849-1は、空圧、電気、油圧、機械技術にまたがる制御システムの安全関連部に適用されますが、特定の機械用途に必要なパフォーマンスレベルを指定するものではありません（ISO 13849-1:2023）。リスクアセスメント、安全機能仕様、アーキテクチャ、コンポーネントデータ、診断、共通原因故障対策、妥当性確認によって、完成した機能が適切かどうかが決まります。

次の境界を守ってください。

非常停止指令を「オーバーライド」と称する通常のOR弁に通さないでください。
基本的なAND回路を適合した両手操作制御と呼ばないでください。
ラッチ回路に、吊り下げ荷重や重力荷重を受けるアクチュエータを保持させないでください。
すべての回路を排気することが常に最も安全だと決めつけないでください。圧力喪失によってクランプや荷重が解放されることがあります。
保持された空圧状態を保守用遮断として使用しないでください。機械のエネルギー管理手順に従って、蓄圧を解放または拘束する必要があります。

機械式ラッチシリンダは、空圧ロジックラッチとは異なる技術です。ラッチシリンダガイドでは、物理的なロック機構が荷重保持の境界をどのように変えるかを説明しています。安全関連の制御アーキテクチャについては、別のISO 13849空圧安全回路ガイドを参照してください。

空圧ラッチ回路のよくある質問

SET信号を解除した後も、ダブルパイロット弁は状態を保持しますか？

はい。適切に選定された双安定弁は、モーメンタリパイロット信号が排気された後も、最後に指令されたスプール状態を保持するよう設計されています。選定した製品のデータシートで動作を確認し、想定される最低パイロット圧でも試験してください。スプール状態が保持されても、下流圧力が保持されるとは限りません。

SETとRESETが同時に加圧されるとどうなりますか？

明確な優先回路がなければ、結果は弁の設計、圧力バランス、信号到達時間、配管、スプール摩擦によって変わる可能性があります。同時入力は禁止状態として扱うか、SET優先またはRESET優先の機能を明確に実装して検証してください。

空気供給が失われた後も、ラッチ回路は空圧シリンダの位置を保持しますか？

ラッチ回路だけでは、確実な位置保持を保証できません。空気は弁、チューブ、継手、シリンダシールから漏れる可能性があり、外力によってアクチュエータが動くこともあります。意図しない動作が危険を生じる場合は、別途設計したロッドロック、ブレーキ、ストッパ、またはその他の拘束装置を使用してください。

空圧ラッチを非常停止や両手操作制御に使用できますか？

通常の制御回路としては使用できません。非常停止および両手操作式保護機能には、用途別のリスクアセスメント、適切なアーキテクチャとコンポーネント、故障処理、ならびに該当する機械安全規格に基づく妥当性確認が必要です。

圧縮空気が復帰したとき、回路はどのようにリセットすべきですか？

文書化した初期化手順を使用してください。自動動作を禁止し、供給を制御しながら復帰させ、所定の起動状態を指令し、実際のアクチュエータ位置と許可条件を確認してから、生産シーケンスを有効にします。この手順は、保持され得る両方のスプール状態から試験してください。

出典および技術参考資料

SMC: VR4151/VR4152リレーバルブカタログ、ダブルパイロットリレーバルブの分類と型式識別。2026-07-22取得。

ISO: ISO 1219-1:2012およびISO 1219-2:2012、流体動力用図記号と回路図の規則。2026-07-22取得。

ISO: ISO 4414:2010、空圧システムおよびコンポーネントに関する一般規則と安全要件。2026-07-22取得。

ISO: ISO 13851:2019、両手操作制御の設計・選定要件。2026-07-22取得。

ISO: ISO 13849-1:2023、空圧技術を含む制御システムの安全関連部に関する方法論。2026-07-22取得。