リニア式とロータリー式を比較するときは、まず必要な出力軌跡を確認します。機械出力が直線上を移動するならリニアアクチュエータ、負荷が軸の周りを所定角度だけ回るならロータリーアクチュエータが出発点です。その後、推力またはトルク、案内、慣性、停止方法、設置スペース、デューティ、制御要件から具体的な型式を選びます。
出力形状と動力源を混同してはいけません。空圧、油圧、電動はいずれも直線運動と回転運動を作れ、リンク機構で相互変換もできます。適切な設計とは、応力、制御の複雑さ、保守性、総コストを許容範囲に収めながら必要な負荷軌跡を実現する設計です。
要点
- リニアアクチュエータは並進、ロータリーアクチュエータは角変位を出力します。
- ISO 15552 は内径32～320 mm、最大10 barの空圧シリンダを対象とします。
- SMC の一般的な空圧ロータリー範囲には90°～270°があります。
- 推力、トルク、案内、慣性、停止エネルギーは個別に選定します。
当社がアクチュエータ用途を検討する際、弱い構想を見つける最も早い方法は、アクチュエータを描かずに負荷経路だけをスケッチすることです。負荷、ガイドまたは軸受、支点、終端位置、外力、使用可能な空間を記入すれば、カタログを開く前に必要な出力運動がほぼ明確になります。
リニアアクチュエータとロータリーアクチュエータの本質的な違いは？
SMC は空圧ロータリーアクチュエータに90°、180°、190°、270°仕様を掲載しており、これらはすべて1回転未満です（SMC、2026年7月17日参照）。一方、リニアアクチュエータは出力を直線軸上で動かします。違いは内部機構ではなく出力形状です。
リニアアクチュエータは直線軸上を並進する装置で、通常はストロークをミリメートルまたはインチで表します。ロッド、キャリッジ、スライド、テーブル、ベルト取付部などで、押す、クランプする、持ち上げる、搬送する、排出するといった動作を行います。ロータリーアクチュエータは制御された角度だけ回転する装置で、角度またはラジアンで表します。シャフト、フランジ、ロータリーテーブルを介して、割出し、反転、傾斜、分岐板の旋回、四分の一回転弁の操作などを行います。空圧、油圧、電動のいずれでも両方の形状を実現できます。所定角度で止まらず連続回転が必要なら、限定角度アクチュエータではなく、運転トルク、始動トルク、rpm、出力、デューティでモータを選定します。
ロータリーテーブルは負荷を所定軸の周りに配置します。シャフト、軸受、ストッパ、センサ、許容運動エネルギーも選定項目です。
連続回転との境界は、空圧モータとロータリーアクチュエータの比較で詳しく説明しています。
| 出力要件 | 最初に検討する方式 | 主な選定変数 |
|---|---|---|
| 位置間の直線移動 | リニアアクチュエータ | 推力、ストローク、速度、ガイド負荷、停止距離 |
| 所定角度までの回転 | ロータリーアクチュエータ | トルク、角度、慣性、軸荷重、停止エネルギー |
| シャフトの連続回転 | モータ | 運転トルク、始動トルク、rpm、出力、デューティ |
| リニア出力で支点を駆動 | リニアアクチュエータ＋リンク | シリンダ推力、レバー形状、変動トルク、継手荷重 |
アクチュエータ寸法より先に負荷形状を決める
Parker は回転時の要求トルクを負荷、摩擦、加速トルクの合計とし、静的なレバーでは T = F × r で推力をトルクへ変換します（Parker、2026年7月17日参照）。したがって、圧力、内径、型式を計算する前に負荷経路を決める必要があります。
まず出力の基準を定めます。
- 直線運動では、移動軸とすべての外力方向を定義します。
- 回転運動では、回転中心と各外力までの距離を定義します。
- 負荷を支える軸受、ガイド、機械部材を特定します。
- 全動作域で重心位置を示します。
- ハードストップ、クッション、ショックアブソーバ、制御減速域を定義します。
リニアシリンダは通常、推力を発生させる部品であり、機械の構造ガイドではありません。製品が明示的に許容しない限り、横荷重とモーメントはガイド付きアクチュエータまたは外部リニア軸受で受けます。同様に、ロータリーアクチュエータのシャフトは、十分なトルクがあっても張り出し荷重を受けられるとは限りません。
重心が支点から30 mmではなく300 mmにあると、静的負荷トルクはレバー長に比例して10倍になります。単純な推力・トルク計算に合格しても、軸受荷重や停止エネルギーの限界を超えることがあります。
一次検討には次の式を使います。
- 直線推力：
F = p × A - 推力による静的トルク：
T = F × r - 加速トルク：
T_accel = J × α - 回転運動エネルギー：
E_k = 0.5 × J × ω²
これらは入力を整理する式であり、メーカーの推力曲線、実効トルク表、軸荷重限界、クッション定格、選定ソフトの代わりにはなりません。
リニアアクチュエータが適する条件
ISO 15552 は取付部を着脱できる内径32～320 mm、最大定格圧力1,000 kPa（10 bar）の空圧シリンダを対象とします（ISO、2025年確認）。Parker の OSP-P ロッドレスシリンダは内径10～80 mm、標準最大ストローク6,000 mmです（Parker、2026年7月17日参照）。
有効出力が直線移動で、負荷をその経路に沿って支持できる場合はリニアアクチュエータを選びます。代表例は次のとおりです。
- 2工程間での製品移送
- 基準面へのクランプまたは押圧
- 独立した荷重ガイドと安全保持機構を備えた昇降
- スライドドアやゲートの開閉
- 製品の排出、選別、停止、直線方向の分岐
- 長い水平ストロークでのキャリッジ位置決め
ロッドレス構造は突出するピストンロッドをなくしますが、キャリッジ荷重、ガイドモーメント、配管、弁流量、クッション、外部ストッパは別途確認が必要です。
単ロッド空圧シリンダでは、伸長推力と後退推力は等しくありません。伸長側はピストン全面積、後退側はロッド断面積を差し引いた環状面積を使います。また、弁、チューブ、継手、排気の抵抗により、動作時圧力はレギュレータ設定値を下回る場合があります。
推力とは別に荷重支持方法を確認します。長いロッドを圧縮で使う場合は座屈を確認し、ロッドレスキャリッジは荷重位置と姿勢に対する許容力・モーメントを照合します。垂直軸では圧力喪失時の挙動を定義する必要があり、シリンダ推力だけでは安全な保持を保証できません。
技術方式の詳細はリニアアクチュエータ種類ガイドを参照してください。空圧負荷の一次計算には、アクチュエータでの動作圧力と有効面積を決めた後、シリンダ推力計算ツールを使用できます。
ロータリーアクチュエータが適する条件
SMC は空圧ロータリーアクチュエータをラック＆ピニオン式とベーン式に分類し、90°、180°、190°、270°などの回転角を掲載しています（SMC、2026年7月17日参照）。Parker は要求トルクとクッショントルクを比較し、負荷の運動エネルギーを停止できることも確認するよう求めています（Parker、2026年7月17日参照）。
固定軸の周りに所定角度だけ動かす場合はロータリーアクチュエータを選びます。
- 部品を2方向間で反転
- グリッパまたは治具の手首を回転
- テーブルを1つ以上の停止位置へ割出し
- 分岐板やアクセスゲートを旋回
- ローディングまたは排液のためネストを傾斜
- 四分の一回転弁を操作
トルクは出発点にすぎません。抵抗トルクと加速トルクを加え、さらに慣性、角速度、デューティ、停止方法、許容運動エネルギー、軸のラジアル・アキシアル荷重、バックラッシ、終端調整、センサ構成を確認します。
Parker の技術ガイドは次の関係を示しています。
- 要求トルク：
T_demand = T_load + T_friction + T_accel - 加速トルク：
T_accel = J × α - 回転運動エネルギー：
E_k = 0.5 × J × ω²
トルク余裕が大きくても、停止部が長寿命とは限りません。運動エネルギーは角速度の二乗に比例するため、同じ慣性で速度を2倍にすると4倍になります。このエネルギーを、定格内のクッション、バンパ、ショックアブソーバ、外部ストッパ、または制御モーションで吸収します。
ロータリーアクチュエータ・トルク計算ツールは、静的、摩擦、加速トルクの入力整理に使えます。機構とシリーズの違いはラック＆ピニオン式とベーン式の比較およびロータリーアクチュエータ選定ガイドを参照してください。
運動変換機構がより適切な場合
Festo は、アクチュエータ選定は負荷、精度、動的応答、環境、コストで決まり、万能な技術はないと説明しています（Festo、2026年）。したがって、設置性、荷重支持、運動プロファイル、保守アクセス、部品入手性を改善するなら変換機構は合理的です。
「直接運動」は信頼性の絶対条件ではありません。ラック＆ピニオン式ロータリーアクチュエータはピストンの直線運動をシャフト回転へ変換し、電動ねじ式アクチュエータはモータ回転を並進へ変換します。クランク、カム、トグルリンク、ベルトも、形状を理解し継手を適切に支持すれば有効な設計です。
不要な継手を減らし負荷経路が明快になるなら直接出力を選びます。一方、機械的利得が得られる、危険区域や洗浄区域の外へアクチュエータを置ける、設置空間に収まる、非線形運動を作れる、標準アクチュエータで特殊軌跡を実現できる場合は変換を検討します。
代償は角度依存の挙動です。シリンダでクランクを動かすと、回転中の出力トルクは一定になりません。有効レバー長は角度とともに変わり、デッドセンタに近づく場合があります。全動作域でピン荷重、軸受反力、バックラッシ、継手摩耗、停止荷重、センサ位置を評価します。
| 変換機構 | 適する場面 | 主な確認項目 |
|---|---|---|
| シリンダ＋クランクアーム | 短角度のゲート・クランプ動作 | 変動レバー長とデッドセンタ形状 |
| ラック＆ピニオン | 小型の空圧角度出力 | 歯荷重、バックラッシ、軸支持、停止エネルギー |
| モータ＋ねじ | 制御された直線位置・推力 | 危険速度、座屈、デューティ、効率、芯出し |
| モータ＋ベルト | 長距離・高速の直線搬送 | ベルト伸び、ガイド荷重、張力、停止距離 |
| カムまたはトグル | 特定の運動または終端での大推力 | 接触応力、ドウェル、継手力、オーバーセンタ挙動 |
一般的な自動化用途に合う運動方式
Parker の OSP-P は最大6,000 mmのストローク、SMC の標準空圧ロータリーシリーズは最大270°を掲載しています（Parker、SMC、2026年7月17日参照）。この差は、価格比較より先に移動経路と設置空間を確認すべき理由を示します。
次の表は一次判断用であり、最終選定ではありません。
| 用途 | 最初に検討する方式 | 理由 | 追加確認 |
|---|---|---|---|
| 長距離の水平製品搬送 | ロッドレスまたはガイド付きリニア | 直線移動と短い全長 | ガイドモーメント、速度、弁流量、停止エネルギー |
| 固定基準へのクランプ | リニアシリンダ | 直接推力と明確な2位置 | 実効推力、フレーム剛性、安全解除 |
| 治具を180°反転 | ロータリーテーブルまたはアクチュエータ | 所定軸周りの回転 | 慣性、軸受荷重、停止エネルギー、センサ位置 |
| 四分の一回転プロセス弁 | ロータリー弁アクチュエータ | 出力角度が弁軸と一致 | ブレークトルク、運転トルク、フェイル状態、接続部 |
| 遠隔配置のスイングゲート | リニアシリンダ＋リンク | 配置や保守性を改善 | 全角度のトルク、ピン荷重、デッドセンタ |
| 連続ミキサ | 空圧または電動モータ | シャフトの連続回転 | 速度時トルク、出力、デューティ、空気・電力消費 |
| 多位置レシピ軸 | 電動またはサーボ制御アクチュエータ | プログラム可能な停止位置と速度曲線 | 精度、繰返し精度、制御、安全 |
例：長距離搬送軸
キャリッジをコンベヤに沿って2,000 mm移動し、フレームと平行に保つ用途です。出力は直線なので、ロッドレスまたはガイド付きリニア軸から検討し、キャリッジモーメント、ガイド寿命、動作圧力、目標時間、終端エネルギー、配管、センサを確認します。ロータリーアクチュエータとリンクでは変動する運動比が加わり、ガイド要件は解決しません。
例：製品反転ステーション
治具を支持軸の周りに180°回転し、両端で停止させます。出力は回転なので、ロータリーアクチュエータから検討し、負荷慣性、抵抗・加速トルク、旋回時間、軸受荷重、クッションまたはショックアブソーバ容量、終端確認を計算します。リンク配置や機械的利得に明確な利点がある場合だけリニアシリンダも候補になります。
例：オフセット分岐ゲート
ゲートは60°旋回しますが、防護と洗浄アクセスのためアクチュエータをコンベヤ下へ置く必要があります。この場合はリニアシリンダとクランクリンクが収まりやすいことがあります。特にレバー長が最短になる角度を含む複数位置でシリンダ推力と出力トルクを計算し、継手荷重、ストッパ、異常時挙動を確認します。
アクチュエータのRFQに含める情報
Parker の空圧選定ツールは、候補を提示する前に荷重支持、摩擦係数、弁までの距離、運転条件などを求めます（Parker Virtual Engineer、2026年7月17日参照）。有効なRFQでも「リニアアクチュエータ1台」ではなく、運動と負荷を具体的に示します。
動作スケッチと次の情報を送付してください。
| RFQ項目 | リニアアクチュエータ | ロータリーアクチュエータ |
|---|---|---|
| 出力軌跡 | ストローク、姿勢、位置数 | 角度、方向、位置数 |
| 負荷 | 質量、外力、摩擦、ガイド支持 | 質量、重心、レバー長、慣性、摩擦 |
| 時間 | 伸長・後退時間、ドウェル | 旋回時間、ドウェル、加速・停止目標 |
| 供給 | 動作時圧力、流量、弁・チューブ詳細 | 動作時圧力、弁・チューブ詳細 |
| 構造 | 取付、ガイド、横荷重、モーメント | 軸支持、ラジアル・アキシアル荷重、フランジ・テーブル |
| 停止 | クッション、ショックアブソーバ、外部ストッパ | クッション、バンパ、ショックアブソーバ、外部ストッパ |
| フィードバック | 終端センサ、中間位置、アナログ帰還 | 終端センサ、調整式ストッパ、エンコーダ・ポジショナ |
| デューティ | 毎分サイクル、1日稼働時間、寿命目標 | 毎分サイクル、1日稼働時間、寿命目標 |
| 環境 | 温度、洗浄、腐食、粉塵、クリーンルーム | 温度、洗浄、腐食、粉塵、クリーンルーム |
| 安全 | 圧力喪失時、荷重保持、防護 | フェイル位置、蓄積エネルギー、防護、予期しない動作 |
圧力はアクチュエータ動作中に測定します。静止時のレギュレータ圧力では弁・配管損失が見えません。また、負荷に独立したガイドや軸受があるかも明記しないと、供給者は横荷重、モーメント、軸荷重要件を判断できません。
未解決の問題が出力形状ではなく動力方式なら、シリンダと電動アクチュエータの選定ガイドを参照してください。決定を分けることで、リニア対ロータリーの比較が曖昧な空圧対電動の議論になるのを防げます。
リニアアクチュエータとロータリーアクチュエータに関するFAQ
リニアアクチュエータで回転運動を作れますか？
はい。シリンダでクランク、ラック、リンクを駆動すれば角運動を作れます。有効レバー長と出力トルクは角度で変化するため、全動作域で評価します。SMC のラック＆ピニオン式は、直線運動するピストンとラックで限定角度の軸回転を作る代表例です。
ロータリーアクチュエータはモータと同じですか？
いいえ。SMC の一般的な空圧ロータリーアクチュエータは90°、180°、190°、270°の限定角度です。モータは連続回転用で、運転トルク、始動トルク、rpm、出力、デューティから選定します。限定角度アクチュエータを連続ミキサ駆動に使ってはいけません。
どちらのアクチュエータが高精度ですか？
出力形状だけでは精度は決まりません。まず精度、繰返し精度、分解能、バックラッシ、コンプライアンス、整定時間を定義します。Festo が示すように精度と動的応答は技術選定要因ですが、軸全体の性能はガイド、軸受、フィードバック、制御器、ストッパ、構造で決まります。
ロッドレスシリンダはロッドシリンダより横荷重に強いですか？
自動的に強くなるわけではありません。Parker はガイドやブレーキ付き OSP-P を提供していますが、各キャリッジには公表された力・モーメント限界があります。突出ロッドがないという理由だけで、無ガイドのロッドレスシリンダに高い横荷重能力を見込んではいけません。正確なガイド構成と荷重オフセットを確認します。
推力またはトルクにどの程度の安全率を加えるべきですか？
すべての用途に共通する25～50%の係数はありません。Parker は設計係数が用途と設計者の知識で変わるとしています。製品の選定方法に従い、圧力変動、摩擦、加速、負荷の不確かさ、デューティ、停止エネルギーを含め、実機動作を検証します。
まとめ
リニアかロータリーかは、製品選定より先に行う形状の判断です。直線負荷経路には並進、支点負荷には限定角度回転、連続回転にはモータを選びます。そのうえで、推力またはトルク、ガイドまたは軸受、ストロークまたは角度、速度、慣性、停止方法、環境、制御、安全状態を選定します。
変換機構は本質的に劣るものではありません。設置性や機械的利得を改善し、変動する形状を計算しているなら適切な選択です。明確な負荷経路スケッチと完全なRFQは、どちらかが常に強い、高精度、高信頼だという一般論より多くの選定ミスを防ぎます。
出典
- 国際標準化機構。ISO 15552:2018、着脱式取付部を持つ空圧シリンダ。2025年2月確認、2026年7月17日参照。
- Parker Hannifin。OSP-Pロッドレスシリンダ。2026年7月17日参照。
- Parker Hannifin。空圧アクチュエータ製品：ロータリーアクチュエータのトルク要件。2026年7月17日参照。
- Parker Hannifin。Virtual Engineer 空圧選定ツール。2026年7月17日参照。
- SMC Corporation of America。ロータリーアクチュエータ。2026年7月17日参照。
- Festo。空圧か電動か：適切な選択方法。2026年4月8日公開、2026年7月17日参照。
- AutomationDirect。リニアモーション製品動画。2026年7月17日参照。