単動シリンダは、1 回の動力ストロークで十分であり、ばね、重力、またはプロセス負荷によってアクチュエータを安全に復帰させられる場合に最高の性能を発揮します。複動シリンダは、機械が両方向への動力動作、反復可能な速度制御、後退推力、または負荷の変化下での安定した動作を必要とする場合に、より優れた性能を発揮します。
それが本当の答えです。 「単動型の方が安い」「複動型の方が強い」というものではありません。より良い設計とは、必要な復帰力、バルブ回路、エア喪失時の挙動、サイクル速度、および空気消費量に適合するものです。
重要なポイント
- AutomationDirect では、単動シリンダをばねまたは重力復帰を備えた 1 ポート アクチュエータとして説明していますが、複動シリンダは伸長と後退に別のポートを使用します。
- CAGI は、コンプレッサの吐出から使用点までの圧力降下を 10% 以下にすることを推奨しています。
- 復帰力、バルブタイプ、測定したポート圧力を確認してからお選びください。
簡単な答え: 復帰力、制御、およびフェイル時の位置によって選択してください
AutomationDirect では、単動エアシリンダをばねまたは重力で復帰する 1 ポート設計として定義し、複動シリンダは両方向に別々のポートを使用します (AutomationDirect、2026）。復帰ストロークで負荷を移動したり、速度を維持したり、重力に抵抗したりする必要がある場合は、複動シリンダから始めてください。
作業ストロークと復帰ストロークを分離すると、選択ロジックは単純になります。単動シリンダは、単純なバルブ回路で一方向に押す、クランプ、リフト、イジェクト、リリースを行うことができます。復帰は、ばねの推力、重力、またはプロセスによって処理されます。
複動シリンダはピストンの両側で圧縮空気を使用します。これにより、制御された伸長と制御された後退が得られます。また、PLC が流量制御、クッション、センサー、バルブ タイミングを使用して両方向を調整できるようになります。
私たちの経験では、悪い選択は通常、「後退するだけでよい」というフレーズから始まります。どうやって後退しますか？どのような負荷に対してですか？どのくらいの時間で戻る必要がありますか？復帰ストロークに実際の推力、タイミング、または安全要件がある場合、それは二次ストロークではありません。
完全なエア経路の流れを確認する必要がある場合は、関連する 自動化における空圧シリンダの仕組み も参照してください。この記事では、単動式か複動式かの決定に焦点を当てていきます。
単動シリンダと複動シリンダは機械的にどのように異なりますか？
LibreTexts は、単動シリンダを、ばね、重力、または外部負荷の復帰による一方向の流体推力として定義します (LibreTexts、2025年）。AutomationDirect では、複動シリンダを、伸長と後退のために高圧空気を交互に供給する 2 ポート アクチュエータとして定義しています (AutomationDirect、2026）。
単動シリンダには通常、圧力ポートが 1 つ、作動空気室が 1 つ、復帰機構が 1 つあります。多くのショートストローク設計では、その復帰機構は内部ばねです。垂直または補助的な用途では、機械の負荷または重力も復帰力を提供する場合があります。
複動シリンダには 2 つの圧力ポートと 2 つの作動室があります。伸長中、キャップエンドに圧力がかかり、ロッドエンドから排気されます。後退中、ロッドエンドに圧力がかかり、キャップエンドから排気されます。バルブは、供給空気を受け取る室を変更することで方向を変えます。
| 選定のポイント | 単動シリンダ | 複動シリンダ | 設計上の影響 |
|---|---|---|---|
| エアポート | 作動ポート 1 つ | 作動ポート 2 つ | 複動の場合は、2番目のエアラインとバルブの作動ポートが必要です。 |
| 復帰方法 | ばね、重力、または外部荷重 | 圧縮空気 | 単動式復帰力はばねの移動量に応じて変化します。 |
| 速度制御 | 動力ストロークに最適 | 両方向 | 複動式により、メーターアウト制御の経路が明確になります。 |
| エア喪失時の動作 | ばね復帰位置へ移動できる | バルブセンターと荷重により異なります | フェイル時の位置は想定するものではなく、設計する必要があります。 |
基本用語を先に確認したい場合は、空圧シリンダの基本概念 をお読みください。このページは、読者がピストン、ロッド、ボア、ストローク、バルブの用語をすでに知っていることを前提としています。
各シリンダタイプに適合するバルブ回路はどれですか？
Festo は、3/2 バルブは作動ポートが 1 つで、単動シリンダの 1 つの室を給排気する用途に使われると説明しています。5/2 バルブは空圧アクチュエータ用に 2 つの作動ポートを提供します (Festo、2026）。したがって、バルブ選定はシリンダ選定の一部です。
単動シリンダは通常、3/2 方向バルブと組み合わせます。供給されたエアによりピストンが動力ストロークで移動します。バルブが切り替わると、作動室が排気され、ばねまたは外力によってアクチュエータが復帰します。
複動シリンダは通常、5/2 または 5/3 方向バルブと組み合わせます。1 つの作動ポートがキャップエンドに供給します。もう一方はロッドエンドに送ります。排気ポートは非アクティブ側を解放します。このため、複動シリンダは再現性のある機械タイミングの調整が容易です。
シリンダを選定したあとにバルブを後付けで考えないでください。機能が合わない 電磁バルブ は、正常なシリンダでも動作を弱く、予測不能に、または安全でない状態にする可能性があります。
推力と後退: 実機では何が変わるのか？
AutomationDirect は明確な推力例を示しています。100 psi で 4 インチのボアは伸長時に約 1,257 lbf を供給できますが、1 インチのロッドでは後退時の有効面積は約 1,178 lbf になります (AutomationDirect、2026）。ロッドが占める面積の分だけ、ロッド側の力が低下します。
伸長力については、単動シリンダと複動シリンダの両方で同じ基本関係が使用されます。
推力 = 圧力 x 有効面積
片ロッド複動シリンダの場合、後退推力は環状面積を使用します。
後退推力 = 圧力 x (ピストン面積 - ロッド面積)
これは、シリンダが治具を引っ張るとき、負荷がかかったスライドを後退させるとき、リンケージを介して持ち上げるとき、またはクランプされた部品から後退するときに重要です。単動式ばね復帰では復帰力が不足する場合があります。複動シリンダは十分な復帰力を持っている可能性がありますが、それでもロッド側の面積、実際の圧力、排気流量をチェックする必要があります。
失敗した交換品を確認すると、力の間違いは通常、復帰ストロークにあります。伸長ストロークは紙の上では問題ないように見えました。次に、機械は、製品を引っ張ったり、工具を持ち上げたり、シールの摩擦を克服したり、すでに拘束されているガイドに逆らって移動したりするために、復帰ストロークを要求します。
詳細な式は、シリンダ式ガイドで確認してください。質問がボアと圧力のみである場合は、上記の推力計算ツールを使用する方が迅速にチェックできます。
空気消費量、速度、圧力損失
SMC の NCM カタログには、10 シリンダ、5 サイクル/分の例が示されており、シリンダとチューブの消費量にサイクルレートとシリンダ数を乗算した後、合計 30 l/分 (ANR) になります (SMC、2026）。複動式は両方向に動力が供給されるため、通常はより多くのエアを消費します。
単動シリンダは通常、動力ストローク時にのみ空気を消費します。これにより、単純な排出、リリース、または軽いクランプ作業の需要が軽減されます。 ただし、ばね復帰は復帰速度を制限することがあり、バルブ回路の選定が悪いと、ばね荷重の位置を保持するだけでも空気を無駄にする可能性があります。
複動シリンダは伸長と後退時にエアを消費します。 一見不利に聞こえますが、その代わりに制御可能な復帰動作が得られます。高速自動化では、追加の空気消費よりも生産性向上の方が重要な場合があります。低頻度の安全ラッチでは、追加回路が不要な場合もあります。
CAGI は、もう 1 つの有用なガードレールを追加します。過剰な動作圧力が 2 psig ごとにコンプレッサの出力が約 1% 上昇する可能性があり、適切に設計されたシステムでは、コンプレッサの吐出から使用点までの圧力降下が 10% 以内にとどまる必要があります (CAGI、2026）。つまり、シリンダ選定はチューブ、継手、バルブ Cv、マフラー、FRL サイズに関係します。
より詳細な圧力戦略については、この記事と比較してください。 作動圧力の最適化。復帰が遅いのを修正するためにレギュレータ圧力を上げると、流量制限が隠れてしまうことがよくあります。
単動式を選ぶべきなのはどのような場合ですか？
LibreTexts は、圧力は一方向に作用し、復帰はばね、重力、または外部荷重によってもたらされるため、単動シリンダはより単純で経済的になる可能性があると指摘しています (LibreTexts、2025年）。単動を選ぶべきなのは、その復帰方法を設計済みで、想定だけに頼っていない場合です。
単動は、タスクが単純で一方通行の場合に適しています。ショートストロークのイジェクト、軽いクランプ、機械的リリース、リジェクトピン、小さなゲート、または一方向への動力のみを必要とする治具を考えてみましょう。
これは、フェイル時復帰動作の正しい答えにもなり得ます。エア喪失によってアクチュエータが安全な位置に移動する必要がある場合は、選択および検証が必要なバルブ中心条件を備えた複動シリンダよりも、ばね復帰設計の方が推論しやすい可能性があります。
次のステートメントが当てはまる場合は、単動シリンダを使用してください。
- 復帰ストロークでは大きな外部負荷は移動しません。
- 復帰時間は、マシンのシーケンスに悪影響を与えることなく、わずかに変化する可能性があります。
- エア喪失中は、ばね復帰または重力復帰の状態が望ましいです。
- ストロークが十分に短いため、ばねのパッケージングとばね推力は実用的です。
- 制御回路はシンプルな 3/2 バルブの利点を活用します。
復帰ストロークで部品を運ぶ場合、詰まりが発生しやすい領域を取り除く場合、製品の位置を制御する場合、または厳しいタイミング ウィンドウに達する必要がある場合は、これを避けてください。ここで、単純なハードウェアが密かに高価なダウンタイムになる可能性があります。
複動型がより良い選択となるのはどのような場合ですか？
AutomationDirect によると、複動シリンダは高圧空気を受け取るポートを交互に動かすことでピストンを前後に動かします (AutomationDirect、2026）。機械の両方向の動作、推力、またはタイミングを制御する必要がある場合は、複動式を選択してください。
複動は、プッシャー、トランスファーストップ、ガイド付きスライド、予測通りに解放する必要があるクランプ、包装ステーション、ピックアンドプレース軸、およびほとんどのロッドレスシリンダのデフォルトです。取り付け方向によって復帰ストロークの荷重が変化する用途にも適しています。
複動形だけではシリンダの「精度」が向上するわけではありません。制御システムが両方向の動作を管理できるようになる、という意味です。流量制御、クッション、圧力調整、センサー、停止機構、バルブタイミングが、機械上での動作の再現性を決定します。
ロングストロークについては、ロッドレスシリンダの選定をご覧ください。ロッドレス設計は、長いストロークでばね復帰を使うとかさばり、一貫性がなく、組み込みが難しいため、通常は複動式です。
次のような条件が発生した場合は、複動式を選択してください。
- 後退ストロークでは負荷を引っ張るか、摩擦を克服する必要があります。
- ストローク時間は両方向で重要です。
- 負荷は、製品、治具、方向、または工具の摩耗によって変化する可能性があります。
- このプロセスでは、両方向のメーターアウト速度制御が必要です。
- 機械はサイクル中に予測どおりに保持、停止、または回復する必要があります。
便利なルールは、復帰ストロークを独立したアクチュエータとして評価することです。ばねや重力だけに復帰を任せられない場合、用途はすでに複動を要求しています。
コスト、メンテナンス、RFQ の意思決定マトリックス
AutomationDirect のシリンダのサイジング ページには、コストの前に推力とロッド側面積をチェックする必要がある理由が示されています。同じ 100 psi で、4 インチのボアの例では、1 インチのロッドで伸長時の約 1,257 lbf から後退時の約 1,178 lbf に低下します (AutomationDirect、2026）。サイズを誤ると、バルブの違いよりもコストが高くなります。
単動ハードウェアは、シリンダのエア接続が少なく、回路でより単純なバルブを使用できるため、コストを削減できます。それは、設置されたシステムが常に安価であるという意味ではありません。ばね復帰によってサイクルが遅くなったり、リリースに一貫性がなかったり、手直しが必要になったりすると、コストが発注書から生産に移ります。
複動式ハードウェアは、多くの場合、バルブ、チューブ、継手、セットアップ時間のコストが高くなります。投資回収は架空の割合ではありません。復帰不良の減少、制御サイクルの高速化、スクラップの削減、トラブルシューティングの容易化、センサーベースの機械制御への明確な道筋によって回収されます。
| 購入前の質問 | 単動式を好む場合 | 複動形を推奨する場合 |
|---|---|---|
| エアが失われるとどうなりますか？ | ばね復帰は望ましい安全な状態です。 | 安全な状態は、バルブ センター、ブレーキ、ロック、または PLC ロジックによって異なります。 |
| 復帰ストロークは機能しますか？ | 復帰は無負荷または重力補助です。 | 復帰ストロークで負荷を引く、持ち上げる、退避させる、または位置決めします。 |
| サイクルタイムはどれくらい厳しいですか？ | 復帰時間は異なる場合があります。 | 両方のストローク時間を調整する必要があります。 |
| 空気容量はどれくらいありますか？ | 空気消費量は低く抑えられ、速度も控えめでなければなりません。 | 制御された動作が必要な場合、空気消費量の増加は許容されます。 |
| RFQ にはどのデータが必要ですか？ | ストローク、荷重、復帰状態、ばね方向、バルブ機能。 | ボア、ロッド、ストローク、圧力、速度、バルブ、チューブ、センサー、負荷方向。 |
RFQ を送信する前に、ボア、ストローク、動作中にアクチュエータで利用可能な圧力、負荷方向、必要な復帰力、バルブタイプ、チューブサイズ、取り付け方向、サイクルレート、およびフェイル時の位置の要件を含めてください。交換作業の場合は、写真と旧モデルコードを追加してください。 お問い合わせページから送ってください。
単動式空圧シリンダと複動式空圧シリンダに関するよくある質問
FAQ では、基本的なシリンダ用語を繰り返すのではなく、選定に関する質問へ答えます。Festo の 3/2 対 5/2 バルブの説明と CAGI の 10% 圧力降下ガードレールは、これらの回答を一般論ではなく実用的なものにする 2 つのチェック項目です (Festo、2026; CAGI、2026）。
単動式と複動式ではどちらが優れていますか？
どちらが常に良いというわけではありません。 1 回の動力ストロークとばねまたは重力の復帰が推力、タイミング、および安全性の要件を満たしている場合、単動の方が優れています。複動は、両方向に動力による制御が必要な場合、特に復帰ストロークで負荷を引っ張ったり、速度を制御したり、一貫して動作する必要がある場合に適しています。
複動シリンダは常に双方向に等しい推力を生成しますか？
いいえ。片ロッド複動シリンダは、ロッドによりロッド側有効面積が減少するため、通常、後退力が小さくなります。 AutomationDirect の 4 インチのボア、1 インチのロッドの 100 psi での例では、伸長力よりも後退力が低いことが示されています。両ロッドシリンダはロッド面積のバランスが取れる点が異なります。
単動式では常に圧縮空気の消費量が少なくなりますか？
単動式は通常、1 回の動力ストロークで空気を使用するため、空気消費量を減らすことができます。システム全体は、保持ロジック、漏れ、サイクルレート、ばねの復帰時間、および圧力降下に依存します。SMC の空気消費量方法には、シリンダ容積、配管容積、1 分間のサイクル数、シリンダ数が含まれます。
エア喪失が発生した場合、どのシリンダがより安全ですか？
ばね復帰単動シリンダは、空気が除去されると予測可能な位置に向かって移動できます。これはフェイルセーフ設計に役立ちます。複動シリンダも安全ですが、バルブの中心、負荷の方向、排気の動作、ロック、ブレーキ、およびリスク評価によって、圧力損失時に何が起こるかを定義する必要があります。
あるタイプを別のタイプに交換する前に何を測定する必要がありますか？
負荷、ストローク、必要な復帰力、動作中のシリンダで利用可能な圧力、目標ストローク時間、バルブ機能、チューブサイズ、取り付け方向、エア喪失時の状態を測定します。古いシリンダが故障した場合は、その症状が伸長力不足、復帰力不足、遅い速度、漏れ、衝撃、またはリリース不安定であったかどうかを記録します。
出典
- AutomationDirect: 空圧エアシリンダ、単動シリンダと複動シリンダの定義、ポート構成、および利用可能なシリンダ ファミリ。 2026 年 6 月 4 日に取得。
- AutomationDirect: シリンダのサイジング、ロッド側の有効断面積の減少を含む、伸長と後退時の力の例。 2026 年 6 月 4 日に取得。
- Festo: 空圧バルブ、空圧アクチュエータ回路用の 3/2 および 5/2 バルブ機能。 2026 年 6 月 4 日に取得。
- CAGI: 圧縮空気の利用、10% の圧力降下ガイダンスと超過圧力エネルギーペナルティ。 2026 年 6 月 4 日に取得。
- SMC：NCMエアシリンダカタログ、シリンダや配管ごとの空気消費量と必要空気量方法。 2026 年 6 月 4 日に取得。
- LibreTexts: 単動シリンダの機能、構造、復帰メカニズム、および一般的な用途。 2026 年 6 月 4 日に取得。
- AutomationDirect ビデオ: 空圧シリンダ選定方法、シリンダ選定ビデオは埋め込みビデオ参照に使用されます。 2026 年 6 月 4 日に取得。