幅広い型式、大きな外部負荷、調整式ストッパ、高トルクが必要ならラック＆ピニオン式を優先します。小型ボディと限定角度の直接回転が負荷に合うならベーン式が候補です。SMC は両機構に90°、180°、190°、270°仕様を用意しています（SMC USA、2026年）。
万能な勝者はありません。機構名だけでは実用トルク、停止エネルギー、繰返し精度、軸荷重能力は分かりません。最低動作圧力での負荷と運動プロファイルを決め、候補シリーズごとのデータを比較します。
当社の経験では、誤選定の原因は機構そのものより、負荷形状の不足や楽観的な圧力値であることがほとんどです。
要点
- 90°～270°は両機構にあるため、角度だけでは決まりません。
- 同一圧力で実用トルク、慣性、許容運動エネルギー、軸荷重、停止設計を比較します。
- ラック＆ピニオン式は選択肢が広く、ベーン式は適切に支持した負荷で小型化できます。
ラック＆ピニオン式とベーン式はどのように回転を生むか？
ラック＆ピニオン式は空圧で動く1本以上のラックで歯車を回し、ベーン式はシャフトに固定したベーンへ圧力を直接加えます。Parker は両系列を分け、各機構に95°未満と100°超の仕様を掲載しており、機構と回転角が別の選択項目であることを示しています（Parker、2025年）。
ラック＆ピニオン式ロータリーアクチュエータは、空圧駆動ラックでピニオンと出力軸を回す限定角度駆動装置です。デュアルラックはピニオン周りの力を釣り合わせ、小型ハウジングでトルクを高められますが、構造はシリーズごとに異なります。
ベーン式ロータリーアクチュエータは、密閉ベーンに圧力を作用させる直結方式です。シングルベーンとダブルベーンは互換ではありません。SMC によると、ダブルベーンは同程度の外形で約2倍のトルクを得られる一方、標準角度が90°または100°に限られる場合があります（SMC Europe、2026年）。
連続回転が必要なら、どちらも適切でない場合があります。360°要件を指定する前に、空圧モータと限定角度ロータリーアクチュエータの違いを確認してください。
ラック＆ピニオン式とベーン式：カタログで確認できる範囲
100 psiで、Parker はベーン式を1.33～2,355 lb-in、ラック＆ピニオン式を39～10,000 lb-inとしています。ただし圧力定格、角度、オプション、実出力は製品で異なるため、これらは目安です（Parker、2025年）。
この範囲ではラック＆ピニオン式の高出力選択肢が広いものの、ベーン式が常に低トルクという意味ではありません。同じ機械向けに正しく選定した候補同士を比較します。
| 選定要因 | ラック＆ピニオン式の傾向 | ベーン式の傾向 | 必須確認 |
|---|---|---|---|
| 回転生成 | ピストンとラックでピニオンを回す | ベーンへ圧力を直接作用 | ポート、方向、復帰方法 |
| 製品範囲 | 寸法、トルク、ストッパが豊富 | 小型の限定角度構成 | シリーズ、寸法、角度 |
| バックラッシ | 歯車かみ合いに隙間 | ラック歯車なし | 公表バックラッシ・繰返し精度 |
| 外部負荷 | 支持軸・テーブル仕様が多い | 構造により大きく変動 | アキシアル、ラジアル、モーメント定格 |
| 終端制御 | クッション、バンパ、ショック対応が一般的 | 内外ストッパはシリーズ依存 | 許容運動エネルギーと停止トルク |
| 設置空間 | ピストン周りで長く・広くなりやすい | 出力軸周りを小型化しやすい | CAD全体、継手、センサ |
比較は候補型式同士で行います。圧力、角度、デューティ、出力接続、荷重支持を揃え、データシートで埋められない欄は思い込みではなくRFQ質問にします。
トルクと停止エネルギーの比較方法
Parker の範囲表には100 psiで10,000 lb-inが掲載されていますが、指定前に製品データを確認するよう明記されています。実用トルクは最低動作圧力で負荷、摩擦、加速の要求値を上回る必要があります（Parker、2025年）。
トルク成分を分けます。
水平割出しアームの加速トルクは慣性モーメントと角加速度で決まります。
設計余裕は各成分を見積もった後に加えます。不明な摩擦、曖昧な積載量、圧力損失を一律25%や50%へ隠してはいけません。動作中に圧力が落ちるなら、その低い圧力で計算しメーカー曲線を確認します。トルクは動作を始めますが、許容運動エネルギーは停止装置が損傷なく吸収できるエネルギーです。SMC は両機構で回転時間、運動エネルギー、許容負荷を別々に確認します（SMC、2024年）。
当社の経験では、長いアーム先端の軽い負荷は静的トルク計算に通ってもストッパを傷めやすい代表例です。
高速サイクルでは次を確認します。
- 可動質量
- 目標角度と移動時間
- 許容回転時間範囲
- 完全な回転体と目標速度から求めた運動エネルギー、および停止方法との照合
- クッション選定
- 動作中に入口で測定した最低圧力と流量
小さな流量調整弁だけで衝撃を抑えるとサイクルが不安定になります。空圧負荷ではメータアウト制御が安定しやすいものの、負荷がアクチュエータを先行させるかで回路は変わります。メータインとメータアウトの実用比較を参照してください。
回転角、ストッパ、フィードバック
SMC は90°、180°、190°、270°、Parker WRベーンシリーズは30°～205°調整を掲載しています。「ベーン式は270°で止まる」「ラック式は必ず360°」という規則が不適切な理由です（SMC USA、2026年；Parker、2025年）。
使用角度と調整範囲を分けて指定します。公称180°でも据付調整に±5°が必要な場合があり、別の用途では固定90°と厳密な終端確認が必要です。内部ハードストップ、エラストマバンパ、空圧クッション、外部調整ストップ、ショックアブソーバのどれで終端へ到達し、その反力をどこで受けるか確認します。
センサは位置を確認しますが精度を作りません。リードまたは半導体スイッチは通常、終端域を示すだけです。高い角度制御には、負荷位置での許容誤差、接近方向、外部遊び、エンコーダや閉ループの要否を指定します。ロータリーアクチュエータ動作ガイドも参照してください。
出力軸は機械負荷を支持できるか？
SMC の CRA1 ラック＆ピニオンシリーズでは、あるアキシアル方向の許容荷重が寸法により29.4～980 Nと大きく変わります。表内で許容されても直接軸荷重は可能な限り避けるよう案内されています（SMC、2024年）。
トルクだけでは不十分です。負荷を回せても、過大なラジアル力や転倒モーメントで軸受摩耗、軸たわみ、終端位置のばらつきが生じます。
次の4値を個別に求めます。
- アクチュエータ方向へのアキシアル荷重
- アクチュエータから離れる方向への引張荷重
- 軸のラジアル荷重
- 荷重オフセットによるモーメント
ベルト張力、グリッパ質量、ホース、偏心治具、加速力も含めます。外部モーメントが大きければ、独立軸受、ロータリーテーブル、ガイド構造で支持します。リニアアクチュエータの横荷重と同じく、アクチュエータを未指定の機械軸受として使ってはいけません。
当社の分析では、小型ベーン本体でも外部軸受と専用カップリングが必要になると、設置後の構成は小さくありません。本体寸法ではなく組立全体を比較します。
速度、精度、寿命は型式ごとの結果
SMC は90°～270°の両機構を扱いますが、選定には型式ごとの回転時間、運動エネルギー、荷重確認が必要です。したがって「ベーン式は速い」「ラック式は高精度」と機構だけで断定できません（SMC、2024年）。
サイクル速度は弁流量、配管、排気抵抗、容積、慣性、流量調整、クッション、許容衝撃で決まります。実測が遅いときは空圧圧力損失の原因も確認します。精度も終端繰返し、バックラッシ、絶対角度、中間制御を分けて定義します。歯隙、シール摩擦、軸たわみ、ストッパ変形、センサヒステリシス、カップリング遊びが影響します。寿命も機構だけで15～20年とは決められず、回数、圧力、潤滑、空気品質、温度、シール材、横荷重、停止衝撃、保守に左右されます。
選定表：用途に合う機構
Parker と SMC の資料は、一般的用途で両機構が100°未満・超の双方にあることを示します。馴染みのある業界イメージではなく、完全な負荷条件を満たす定格を持つ候補を選びます（Parker、2025年）。
| 用途条件 | 最初の候補 | 理由 | 選択が逆転する確認事項 |
|---|---|---|---|
| 高慣性・大外部負荷 | ラック＆ピニオン | 支持軸・テーブル選択肢が広い | ベーン型式が荷重・エネルギー定格を満たす |
| 厳しい半径方向空間 | ベーン | 直結構造を小型化しやすい | 外部支持で全体が大型化 |
| 調整式機械終端 | ラック＆ピニオン | 多くのシリーズにある | ベーン側にも適切な調整機構がある |
| 軽負荷の単純90°反転 | ベーン | 少ない変換部品で小型 | ラック型式の取付・ストッパ統合が優れる |
| 数回転または連続回転 | 原則どちらでもない | 限定角度では不足 | 多回転ラックまたは空圧モータを確認 |
| 四分の一回転プロセス弁 | 両方を工程条件で検討 | 両機構とも90°弁を操作可能 | トルク曲線、フェイル動作、接続部で決定 |
弁自動化では ISO 5211:2026 が部分回転アクチュエータのフランジ、駆動部、基準トルクを定めます（ISO、2026年）が、弁トルクや工程適合性は保証しません。差圧・温度範囲の開き始め、運転、閉じ終わり、シート離脱トルクに加え、複動・ばね復帰、フェイル位置、頻度、腐食、手動操作、位置表示、ISO 5211接続を定義します。
故障時動作を決めると最適機構が変わることがあります。通常動作には小型複動ベーンが合っても、空気喪失時にはばね復帰ラック式が必要かもしれません。フェイル動作は付属品ではなく主要件です。
製作可能なRFQに含める情報
ISO 5211:2026 は部分回転弁の接続3要素を定めますが、RFQでは運動、動的負荷、空気条件、停止戦略、帰還、環境、故障時挙動も必要です（ISO、2026年）。
供給者へ次を送ります。
- 希望機構
- 使用角度と方向
- 負荷・摩擦トルク、慣性、ワーク・治具質量、重心半径と根拠図面
- 目標移動・ドウェル時間、毎分・年間サイクル
- 静止圧力だけでなく動作中最低圧力、最大圧力、弁流量
- 軸荷重
- ストッパ、クッション、バンパ、ショックアブソーバ
- 軸、キー、フランジ、テーブル、ISO 5211接続
- フィードバック方式
- 温度、汚染、洗浄、腐食、空気品質
- 複動、ばね復帰、フェイル開・閉・現位置
可能なら可動組立図を添付します。交換品では旧型式、銘板圧力、軸図、取付穴、ポート位置、センサ、実測サイクルも含めます。
著者 Jack Chen の資格情報は著者システムに掲載しています。発行者の範囲は当社について、訂正や用途データの送付はお問い合わせをご利用ください。
ロータリーアクチュエータFAQ
SMC は90°～270°で両機構を提供しているため、機構名だけではよくある質問に答えられません。正確な候補データシートで定格・接続を確認します（SMC USA、2026年）。
ラック＆ピニオン式は常にベーン式より強いですか？
いいえ。Parker の100 psi表でラック式は10,000 lb-in、ベーン式は2,355 lb-inまでですが、これは同カタログで高トルクのラック範囲が広いという意味です。同じ圧力、角度、デューティ、停止エネルギーで正しく選んだ型式を比較します。
ベーン式は常に高速で高精度ですか？
いいえ。回転時間は弁流量、配管、容積、慣性、排気抵抗、クッションで決まります。精度もバックラッシ、終端繰返し、絶対角度に分け、選定型式の公表値を使います。
ベーン式は180°を超えて回れますか？
はい。SMC は最大270°、Parker は PRN ベーン式に270°・280°を掲載しています。ダブルベーンでは角度とトルクを交換する場合があるため両方を指定します。連続回転には空圧モータまたはサーボ軸を検討します。
どの程度のトルク余裕が必要ですか？
共通値はありません。最低動作圧力で負荷、摩擦、加速トルクを求め、不確かさと使用条件に対する根拠ある係数を加えます。不明な慣性、横荷重、停止エネルギーを割合で補うことはできません。
ISO 5211なら弁アクチュエータは正しく選定されていますか？
いいえ。ISO 5211:2026 は接続寸法と基準トルクを標準化しますが、弁の運転トルクやフェイル動作は示しません。弁トルク曲線、工程差圧、安全率、カップリング、フランジ、駆動形状、空気喪失時挙動を組立全体で確認します。
出典
- Parker空圧アクチュエータ製品カタログ0900P。製品範囲、100 psiトルク、回転角区分、選定上の注意。2026年7月15日参照。
- Parker空圧ロータリーアクチュエータ概要。シリーズ別トルクと角度。2026年7月15日参照。
- SMCロータリーアクチュエータ機種選定。回転時間、運動エネルギー、軸荷重、選定確認。2026年7月15日参照。
- SMC USAロータリーアクチュエータ。機構概要と90°～270°仕様。2026年7月15日参照。
- SMC Europeロータリーアクチュエータ。シリーズ特性とダブルベーンの注意。2026年7月15日参照。
- ISO 5211:2026。部分回転アクチュエータの接続寸法と基準トルク。2026年7月15日参照。
- SMC Corporation動画：MSQロータリーテーブル。ラック＆ピニオン式ロータリーテーブルの実演。2026年7月15日参照。