空圧アクチュエータは、圧縮空気で機械動作を作る装置です。押す、引く、持ち上げる、クランプする、把持する、回転する、インデックスする、停止する、部品を移動するなどの仕事を行います。Festoはアクチュエータを電気、空圧、油圧の力を機械運動に変換する装置と定義し、空圧ドライブはクランプ、昇降、下降、把持、停止の仕事に多く使われると説明しています（Festo, 2026）。
短く言えば、圧縮空気がチャンバに入り、圧力が面積に作用し、その力でピストン、ベーン、ラック、ダイヤフラム、ジョー、キャリッジを動かします。難しいのは、部品をサイジングする前に正しいアクチュエータファミリーを選ぶことです。
要点
- 空圧アクチュエータには、直線シリンダ、ロッドレス軸、ガイド付きスライド、ロータリーアクチュエータ、グリッパ、クランプ、特殊ユニットが含まれます。
- ISO 15552は、最大1,000 kPa、つまり10 bar、32-320 mmボアの取付交換式空圧シリンダを扱います。
- CAGIは、良好に設計された圧縮空気システムではコンプレッサ吐出から使用点までの圧力低下を通常10%以内に抑えるとしています。
有用な購買質問は「空圧アクチュエータとは何か」ではありません。「実際にどの空気駆動の動作をさせたいのか」です。クランプ、分岐、リフト、ピックアンドプレース用グリッパ、ロータリーインデクサはいずれも圧縮空気を使いますが、失敗原因は異なります。
空圧アクチュエータとは？
空圧アクチュエータは、圧縮空気のエネルギーを機械運動に変換する空気駆動装置です。Festoは、空圧シリンダを圧縮空気で操作されるアクチュエータと説明し、通常最大12 barまでで直線または回転運動を生み出せるとしています（Festo, 2026）。
この定義が重要なのは、「空圧アクチュエータ」が一つの品番ではなくファミリー名だからです。標準シリンダ、コンパクトシリンダ、ロッドレスシリンダ、ガイド付きスライド、ロータリーアクチュエータ、空圧グリッパ、ストッパシリンダ、クランプ、プロセスバルブアクチュエータは、すべて同じ傘の下に入ります。
購買メモに「エアアクチュエータ」とだけ書かれていると、サプライヤは推測するしかありません。機械が必要としているのは直線ストロークか、ガイド付き荷重か、角度動作か、把持ジョーか、バルブステム動作か。その答えによって、ボア、ストローク、シール、バルブ、センサ、チューブ、安全状態が変わります。
簡単な階層は次の通りです。
空気圧アクチュエータ
-> リニアアクチュエータ: シリンダ、ガイド付きスライド、ロッドレスシリンダ
-> ロータリアクチュエータ: ラック・ピニオン式、ベーン式、スコッチヨーク式プロセスバルブアクチュエータ
-> 把持アクチュエータ: 平行グリッパ、アンギュラグリッパ、トグルクランプ
-> 特殊アクチュエータ: ストッパ、スイングクランプ、多位置ユニット、ベローズユニットシリンダ用語では区別を保ちます。空圧シリンダは一般的な空圧アクチュエータの一種類であり、カテゴリ全体ではありません。
空圧アクチュエータは圧力をどう運動に変えるのか？
空圧アクチュエータは、圧縮空気が有効面積に圧力をかけることで動きます。NASAは力が圧力と面積の積に等しいと説明し、CAGIは多くの良好な圧縮空気システムで使用点までの圧力低下を10%以内に抑えるとしています（NASA Glenn, 2023; CAGI, 2026）。
直線シリンダでは、空気が一方のチャンバに入りピストンを押します。ピストンはロッドまたはキャリッジを動かします。反対側のチャンバはバルブから排気されます。バルブを反転すると動作も反転します。これは自動化で空圧シリンダがどう動くかの詳細ガイドと同じ作動経路です。
ロータリーアクチュエータでは、圧力がラック駆動ピストン、ベーン、またはスコッチヨーク機構に作用します。軸またはテーブルは限定角度で回転します。グリッパでは、圧力がピストンまたはくさびを動かし、ジョーを部品に閉じます。
推力 = 作動圧力 x 有効面積伸長時の有効面積は通常ピストン全面積です。単ロッドシリンダの戻りではロッド面積を差し引きます。そのため同じボアでも、引き力は押し力より小さくなるのが普通です。
用途レビューで最も多いサイジングミスは、コンプレッサ室の圧力を信じることです。6 barのヘッダが、動作中のアクチュエータで6 barを保証するわけではありません。バルブCv、チューブ長、フィルタ状態、レギュレータのドロップ、排気抵抗が、ピストンで実際に見える圧力を決めます。
空圧アクチュエータの種類: 直線、回転、把持、特殊ユニット
主な空圧アクチュエータファミリーは、直線、ガイド付き、グリッパ、ロータリー、ロッドレス、クランプ、特殊ユニットです。SMCは空圧アクチュエータをリニアアクチュエータ、ガイド付きアクチュエータ、グリッパ、ロータリーアクチュエータ、ロッドレスアクチュエータ、クランプ、特殊アクチュエータに分類し、ロータリーページではラックアンドピニオンとベーンを挙げています（SMC USA, 2026）。
| アクチュエータファミリー | 運動出力 | 代表的な機械仕事 | 主なサイジング入力 |
|---|---|---|---|
| 標準シリンダ | 直線ロッド運動 | 押す、引く、持ち上げる、止める、排出 | 力、ボア、ストローク、取付 |
| ロッドレスシリンダ | 直線キャリッジ運動 | 短い設置長で長距離搬送 | ストローク、荷重モーメント、ガイド荷重 |
| ガイド付きスライド | ガイド付き直線運動 | 部品提示、治具スライド | 荷重、モーメント、回り止め必要性 |
| ロータリーアクチュエータ | 限定角度の軸またはテーブル運動 | 回す、反転、インデックス、バルブ操作 | トルク、角度、慣性、エンドストップ |
| 空圧グリッパ | ジョーの開閉 | ピックアンドプレース、保持、搬送 | 把持力、ワーク質量、摩擦 |
| クランプまたはストッパ | 保持または停止 | 治具、コンベヤ停止、ネストロック | 保持力、解放状態 |
これらを互換部品として扱わないでください。標準シリンダはガイドではありません。ロッドレスシリンダは標準でサーボ軸ではありません。グリッパは単なる小型クランプではありません。ロータリーアクチュエータはエアモータではありません。各ファミリーは荷重経路と故障モードが異なります。
分岐ごとの詳細は、ロッドレスアクチュエータ、空圧ロータリーアクチュエータ、単動と複動シリンダの記事を使います。
直線、回転、把持アクチュエータはどう違うか？
直線、回転、把持のアクチュエータは、出力運動と荷重経路が異なります。ISO 15552は10 bar、32-320 mmボアの空圧シリンダを扱い、SMCはロータリーアクチュエータに90、180、190、270 degの回転角を示しています（ISO, 2025; SMC USA, 2026）。
直線シリンダは単純な直線動作の標準候補です。ロッドまたはキャリッジを押します。荷重は機械側またはガイド付きシリンダで支えるべきです。シリンダロッドに側荷重を持たせると、噛み込み、シール摩耗、曲がり、再現性低下につながります。
ロータリーアクチュエータは別の問題を解きます。軸、テーブル、レバー、ゲート、バルブステムを回します。SMCはラックアンドピニオン式とベーン式を分けています。AutomationDirectは、空圧ロータリーアクチュエータが部品の反転、傾斜、回転に使われ、通常270度を超えて回転しないと説明しています（AutomationDirect, 2016）。
グリッパは空圧力をジョー力に変えます。平行グリッパは直線経路で閉じ、揺動グリッパは回転します。トグルやカムはストローク中の力を変化させます。グリッパでは供給圧力と同じくらい、部品形状と摩擦が重要です。
| 選定質問 | 直線シリンダ | ロータリーアクチュエータ | 空圧グリッパ |
|---|---|---|---|
| 何が動くか？ | ロッド、キャリッジ、スライド | 軸、テーブル、レバー | ジョーまたはフィンガ |
| 主な出力 | ストローク上の力 | 角度上のトルク | 保持力 |
| よくあるミス | ロッドをガイドとして使う | 慣性とエンドストップを無視する | 摩擦と加速度を無視する |
| 併せて確認 | ボア、ロッド、ストローク、流量 | トルク、角度、停止エネルギー | ジョー力と部品保持 |
このページはハブとして使います。読者がファミリーを知っているなら詳細ページへ送ります。まだ知らないなら、正しい分岐を選べるまでここで整理します。
空圧アクチュエータはどうサイジングすべきか？
カタログ名ではなく荷重条件からサイジングします。空気供給について、CAGIは使用点までの圧力低下を10%以内に抑えることを推奨しているため、サイジングにはアクチュエータで測定した動作中圧力を使います（CAGI, 2026）。
直線動作では、必要力から始めます。荷重重量、摩擦、加速度、垂直方向、治具質量、安全率を含めます。その後、公称工場圧ではなく最低想定の動作中圧力で利用可能な力と比較します。
回転動作では、トルクから始めます。起動トルク、負荷トルク、摩擦トルク、加速トルク、停止エネルギーを含めます。空のテーブルでは回るロータリーアクチュエータも、積載ワークが来ると慣性が停止イベントを変え、失敗することがあります。
把持では、部品から始めます。質量、重心、表面材、摩擦係数、加速度、姿勢、ジョー長、接触面積、解放条件を記録します。乾いた機械加工部品を保持できるグリッパでも、同じ質量の油付き部品は落とすことがあります。
- 動作を定義する: ストローク、角度、ジョートラベル、クランプ経路。
- 荷重を定義する: 質量、摩擦、力、トルク、重心、加速度。
- 圧力を定義する: コンプレッサ圧ではなく使用点の最低動作中圧力。
- 流量を定義する: 必要サイクル時間と排気経路。
- 制御を定義する: バルブ種類、センサ、中間位置、安全状態。
- 環境を定義する: 粉じん、洗浄、熱、オイルミスト、薬品、クリーンルーム制限。
力重視の直線用途では、シリンダ力計算とシリンダ流量要求計算を使うと、初回見積りを改善できます。
どの空気供給と制御確認が重要か？
空気供給と制御は、選定したアクチュエータが機械で性能を出せるかを決めます。CAGIは、良好に設計された圧縮空気システムは通常10%以内の圧力低下に留まり、乱流と圧力低下を抑えるため配管空気速度を20 ft/s以下にすることを推奨しています（CAGI, 2026）。
| システム確認 | 重要な理由 | 記録する内容 |
|---|---|---|
| 使用点圧力 | 力とトルクは実圧に依存する | 動作中の測定圧力 |
| バルブ流量 | 小さいバルブはシリンダを遅くし、ロータリーを飢餓状態にする | バルブCvまたは流量定格 |
| チューブ長と内径 | 長いまたは細いチューブは圧力低下と遅れを増やす | チューブ内径、長さ、継手 |
| 排気経路 | 詰まったサイレンサや速度制御は戻りを遅くする | マフラ、流量制御、排気経路 |
| 空気品質 | 水分と粒子はシール寿命を短くする | ろ過、乾燥度、給油方針 |
| センサ | PLCには動作証明と安全状態が必要 | リード、近接、圧力、エンコーダ |
バルブの判断はアクチュエータと別ではありません。基本的な2位置シリンダは標準のソレノイドバルブで動かせます。速度が重要なアクチュエータでは、より良い流量制御が必要です。中間位置や力制御が必要なら、比例弁、フィードバック、サーボ空圧ハードウェアが必要になる場合があります。
空気処理も同じレビューに入ります。Festoはサーボ空圧位置決めを、シリンダ、変位エンコーダ、比例方向制御弁、位置決めコントローラを含むシステムとして説明しています。これは単なるシリンダアップグレードではなく、システム構成です（Festo, 2026）。
圧力安定性が弱い場合、アクチュエータを大きくする前に空圧システムの圧力変動の記事を読んでください。大きなボアは空気供給問題を一時的に隠しますが、空気消費とサイクルばらつきを増やすことがあります。
空圧アクチュエータはどこに最も合うか？
空圧アクチュエータは、動作が単純、高速、堅牢で、既存の空気システムに支えられている場所に最も合います。CAGIは、1 horsepowerの圧縮空気エネルギーを得るために約8 horsepowerの電気エネルギーが必要と説明しているため、空気はその製造、安全、統合上の利点がユーティリティコストを正当化する場所で使うべきです（CAGI, 2026）。
| 用途 | 空圧が合う理由 | 注意点 |
|---|---|---|
| コンベヤストップ | 短ストローク、高繰返し | 衝撃荷重とセンサ証明 |
| 包装リジェクト | 高速2位置押し出し | バルブ流量と排気音 |
| 治具クランプ | 単純な保持と解放 | 閉じ込め圧と部品損傷 |
| ピックアンドプレースグリッパ | 軽量で速い部品搬送 | 摩擦、ワーク表面、加速度 |
| ロータリーダイバータ | 限定角度の回転 | 慣性、停止エネルギー、角度フィードバック |
| 長距離搬送 | ロッドレスまたはガイド付き直線運動 | 荷重モーメントとガイド選定 |
多数のプログラム位置、滑らかな動作プロファイル、高剛性、詳細な力フィードバック、高連続デューティで厳密なエネルギー計量が必要な場合、空圧は弱くなります。これは空気が悪い選択という意味ではありません。要件を正直に書くべきという意味です。
比較判断には、シリンダを電動アクチュエータより選ぶべき場合と、シリンダと電動アクチュエータを同じシステムで使う記事を参照してください。これにより、このハブをシリンダ対電動の議論だけにしないで済みます。
最良の空圧アクチュエータ用途は、紙の上では退屈に見えることが多いです。2つの停止点、短い動作、明確な荷重経路、既知の圧力、単純なセンサ、アクセスしやすい継手。工場自動化では、退屈は褒め言葉です。たいてい、アクチュエータが一つの仕事だけをしており、機械が空気の圧縮性にサーボ剛性を求めていないことを意味します。
空圧アクチュエータ選定のRFQチェックリスト
空圧アクチュエータRFQでは、動作、荷重、圧力、流量、制御、環境を説明します。Festoは空圧ドライブがクランプ、昇降、下降、把持、停止などを扱うとし、CAGIは圧縮空気機器のサイジングを需要、圧力、空気品質の3項目から始めるとしています（Festo, 2026; CAGI, 2026）。
| RFQ項目 | 含める内容 |
|---|---|
| 動作種類 | 直線ストローク、回転角、ジョートラベル、クランプ動作、ストッパ動作 |
| 荷重 | ワーク質量、治具質量、摩擦、重心、加速度 |
| 必要出力 | 押し力、引き力、トルク、把持力、保持力 |
| 圧力 | 供給圧力と動作中の使用点測定圧力 |
| 速度 | 必要ストローク時間、保持時間、サイクルレート、デューティ |
| 取付 | 姿勢、ブラケット、ガイド、側荷重、モーメント荷重、空間制限 |
| 制御 | バルブ種類、電圧、センサ、フィードバック、手動操作、PLC状態 |
| 環境 | 温度、粉じん、洗浄、薬品、油、食品接触、クリーンルーム |
| 安全状態 | 非常停止、圧力喪失、電源喪失後に何が起きるか |
| 保守 | シール、継手、サイレンサ、センサ、交換部品へのアクセス |
用途が変わった場合、古い品番だけを送るのは避けます。古いアクチュエータは旧荷重には正しくても、新しい速度、姿勢、ガイド、制御順序には合わないことがあります。
工場エアの情報として、そのステーションにFRLユニットがあるかも記載します。長ストローク直線運動では、対象がロッドレスシリンダなのかガイド付きスライドなのかも書きます。単位が混乱する場合は、圧力と流量単位を明確にし、複合単位変換を使います。
空圧アクチュエータに関するFAQ
空圧アクチュエータFAQでは、ファミリー定義と詳細サイジングを分けます。ISO 15552は10 bar、32-320 mmボアの標準空圧シリンダ群を定義し、SMCは90、180、190、270 degのロータリーアクチュエータ角度を示しています（ISO, 2025; SMC USA, 2026）。
空圧アクチュエータと空圧シリンダの違いは何ですか？
空圧アクチュエータは空気で動く機械動作の全カテゴリです。空圧シリンダはその中の直線アクチュエータの一種類です。ISO 15552は10 bar、32-320 mmボアの取付交換式空圧シリンダを扱いますが、ロータリー、グリッパ、クランプ、ロッドレスユニットも空圧アクチュエータです。
空圧アクチュエータは中間位置で停止できますか？
可能ですが、基本的なオンオフバルブと端センサだけでは通常2位置です。Festoはサーボ空圧位置決めを、シリンダ、変位エンコーダ、比例方向制御弁、位置決めコントローラを含むシステムと説明しています。多数の停止位置が必要なら、フィードバックと制御ハードウェアを見積りに入れます。
空圧アクチュエータはどうサイジングしますか？
まず力、トルク、把持力から始め、ストローク、角度、ジョートラベル、サイクル時間、圧力、流量を確認します。NASAの圧力面積関係は「Force = pressure x area」を支えますが、CAGIの10%圧力低下目標を考慮し、動作中の使用点測定圧力でサイジングします。
空圧アクチュエータは電動アクチュエータより安いですか？
場合によります。空圧機器は部品単価が単純で低いことがありますが、CAGIは1 horsepowerの圧縮空気エネルギーを作るために約8 horsepowerの電力が必要と説明しています。購入価格だけでなく、設置、ユーティリティ、保守、制御、停止時間を比較します。
ピックアンドプレースに最適な空圧アクチュエータはどれですか？
動きによります。AutomationDirectは、空圧ピックアンドプレースが直線または回転運動にシリンダ、反転や回転にロータリーアクチュエータ、エンドエフェクタにグリッパまたは真空カップを使うと説明しています。ハードウェアの前に、ストローク、可搬質量、姿勢、必要速度、ワーク表面を定義します。
出典と参考資料
この改稿では、根拠のない節約、寿命、効率主張を、10 barシリンダ範囲のISO 15552、圧力低下指針のCAGIを含む7つの資料に置き換えました。アクチュエータファミリー、力の計算、空気供給、RFQ前提を確認するときは、以下の資料を使ってください。
- ISO 15552:2018、取付交換式空圧シリンダ、1,000 kPaまたは10 bar系列、32-320 mmボア。2026-07-08閲覧。
- Festo: Actuators and Drives、アクチュエータ定義、空圧ドライブ用途、12 bar空圧シリンダ文脈、サーボ空圧位置決め構成。2026-07-08閲覧。
- SMC USA: Rotary Actuators、空圧アクチュエータ分類、ラックアンドピニオンとベーン、90、180、190、270 degの回転角。2026-07-08閲覧。
- AutomationDirect: Pneumatic Actuator vs Electromechanical、空圧ピックアンドプレース、シリンダ、ロータリー、グリッパ、ストローク限界、速度制御。2026-07-08閲覧。
- AutomationDirect video: What is a Pneumatic Cylinder?、直線空圧シリンダの視覚背景。2026-07-08閲覧。
- CAGI Pressure Drop Technical Brief、10%圧力低下目標、20 ft/s配管速度推奨、フィルタ差圧。2026-07-08閲覧。
- CAGI「圧縮空気の利用」、第4のユーティリティとしての圧縮空気、エネルギー変換、需要・圧力・空気品質、漏れ、運用コスト。2026-07-08閲覧。
- NASA Glenn: Aerodynamic Forces、圧力 x 面積の力関係。2026-07-08閲覧。