ロッド面積は、空気圧シリンダのピストン ロッドの円形断面積です。複動シリンダでは、ロッドで覆われたピストン面の部分に圧縮空気が作用できないため、後退ストローク時のピストン面積からその面積を差し引く必要があります。
計算は簡単です。間違いはたいてい単位にあります。 20 mm ロッドのロッド面積は 314.2 mm^2 で、6 bar は 6 N/mm^2 ではなく 0.6 N/mm^2 に相当します。この変換を逃すと、結果のフォースが 10 倍高くなりすぎます。
SCSU シリーズ空気圧タイロッド シリンダは、多くの力と速度の計算に使用される一般的なシングルロッド レイアウトを示します。関連するサイジングコンテキストについては、を参照してください。 SCSU標準シリンダ そして MBシリーズ ISO 15552 タイロッドシリンダ ページ。
重要なポイント
- ロッドエリアは
A_rod = pi x (d / 2)^2またはpi x d^2 / 4.- 6 bar で、次を使用します。
0.6 N/mm^2; 20 mm のロッドを備えた 63 mm のボアは、損失前に約 1,870 N の伸長力と 1,682 N の収縮力を生成します。- ロッド面積により、後退力が減少し、後退側の空気量が減少し、通常は同じ実際の流れで後退ストロークが速くなります。
最も早いフィールドチェックは、ロッドとボアの比を計算し、それを二乗すれば、ロッド面積に失われるリトラクト力の割合がすでにわかっていることです。 63 mm ボア内の 20 mm ロッドは約 (20 / 63)^2 = 10.1% ロッド側のピストン部分。
目次
- 空気圧シリンダシステムのロッド面積とは何ですか?
- ロッド面積の計算式と単位のチェック
- ロッドの断面積はどのように計算しますか?
- ロッドエリアのリトラクト力が変化するのはなぜですか?
- 速度と風量に対するロッド面積の影響
- ロッド領域はいつシリンダーの選択を決定する必要がありますか?
- ロッドエリアに関するよくある質問
空気圧シリンダシステムのロッド面積とは何ですか?
ロッド面積は、ロッド側の力の計算に使用される円形のピストンロッド断面です。 ISO 15552:2018 は、内径 32 mm ～ 320 mm、最大定格圧力 1,000 kPa または 10 bar (ISO 15552:2018、2025年に確認済み）。
で 標準空気圧シリンダ、ロッドは一方のエンドキャップを通過し、ピストンに取り付けられます。伸長中、圧縮空気がピストン面全体に作用します。後退中、圧縮空気がロッド側に作用し、ロッドが円形のピストン面の一部を占めます。
欠けている部分はロッド部分です。補正係数ではありません。空気が押し込まれるであろう場所に、実際のスチールが座っています。アプリケーションが引張力、戻り速度、クランプ解除、または垂直後退動作に依存する場合、ロッド領域は最初のサイジング パスに属します。
ロッドの面積は、ロッドの中心線に対して垂直に測定されます。ストローク長、ねじ長さ、クロームメッキの外観ではなく、ロッド径をご利用ください。
ロッドエリアの定義
| 学期 | 意味 | 式 |
|---|---|---|
| ボアエリア | ピストンフェイス全体の領域 | A_piston = pi x D^2 / 4 |
| ロッドエリア | 円形のピストンロッド断面 | A_rod = pi x d^2 / 4 |
| ロッド側有効面積 | ピストン面積からロッド面積を引いた値 | A_retract = A_piston - A_rod |
| ロッドからボアまでの面積損失 | リトラクト領域の損失率（パーセンテージ） | (d / D)^2 x 100% |
ここ D はボア径であり、 d ロッド径です。 Keep them in the same unit.ボアがミリメートル単位の場合、ロッド直径もミリメートル単位でなければなりません。
リトラクト側の形状はアニュラス、つまりボア円からロッド円を引いたリングです。 MathWorld は、背後にある同じジオメトリである 2 つの同心円状領域の差として環状領域を与えます。 pi x (D^2 - d^2) / 4 ロッド側用（MathWorld、「アニュラス」、2026 年にアクセス）。
ロッドエリアが重要な場所
ロッド面積は以下に影響します。
- 片ロッド複動シリンダの引き込み力。
- 後退側の空気量と速度。
- 伸長ストロークと収縮ストロークの間の力のバランス。
- 排気制限が存在する場合の背圧の計算。
- ロッド径、シリンダファミリー、規格変更時の交換確認。
ロッドレスシリンダには、ピストン面の片側を占める外部ピストンロッドがないため、同様の影響はありません。ストロークが長く、リトラクト力がぎこちなくなる場合は、 ロッドレスシリンダ 比較してみる価値はあるかも知れません。
ロッド面積の計算式と単位のチェック
使用 A_rod = pi x d^2 / 4 と d mm^2 単位の面積が必要な場合は、ミリメートル単位で指定します。 MathWorld は円の面積を次のように与えます。 pi r^2、NIST は 1 バールを 100 kPa、つまり 100,000 パスカルと定義しているため、1 バールは 0.1 N/mm^2 (MathWorld「サークル」、2026 年にアクセス。 NIST, 2022).
この変換は、多くの悪い空気力テーブルが間違っている箇所です。最初に bar を N/mm^2 に変換しない限り、bar 単位の圧力に mm^2 単位の面積を直接掛けることはできません。
1 bar = 100,000 Pa
1 Pa = 1 N/m^2
1 N/mm^2 = 1,000,000 Pa
したがって: 1 bar = 0.1 N/mm^2
したがって: 6 bar = 0.6 N/mm^2
10x エラーはどこに入るでしょうか?通常、誰かが書いたときに表示されます 6 x 3,117 mm^2 = 18,702 N 6 bar で 63 mm のボア用。圧力値は次のようになります。 0.6 N/mm^2、したがって、理論上の拡張力は約 1,870 N、摩擦、背圧、および加速余裕の前。
標準ロッド面積表
| ロッド径 | 半径 | ロッドエリア |
|---|---|---|
| 8mm | 4mm | 50.3mm^2 |
| 12mm | 6mm | 113.1mm^2 |
| 16mm | 8mm | 201.1mm^2 |
| 20mm | 10mm | 314.2mm^2 |
| 25mm | 12.5mm | 490.9 mm^2 |
| 32mm | 16mm | 804.2mm^2 |
これらの値は円面積の式から直接得られます。カタログ評価ではありません。カタログ力は、シール摩擦、ガイド摩擦、クッション設定、圧力降下、横荷重、排気背圧の後に低下する可能性があります。
私たちの経験では、現場で最も役立つ習慣は筆圧です。 N/mm^2 すべてのメトリック力の計算の横にあります。これにより、エンジニア、バイヤー、メンテナンス技術者が同じライン内で bar、kPa、mm^2 を混合することがなくなります。
ロッドの断面積はどのように計算しますか?
20 mm ロッドの場合、ロッド面積は pi x 20^2 / 4 = 314.2 mm^2。 MathWorld の円公式は、次の方法で同じ結果をサポートします。 pi r^2、 どこ r = 10 mm;直径と半径が正しく使用されている場合、両方のルートで同じ面積が生成されます (MathWorld「サークル」、2026 年にアクセス）。
このプロセスを使用します。
- ロッドの直径をノギスで測定します。
- 半径の式を使用する場合は、2 で割ります。
- 半径を二乗するか、直径を二乗して 4 で割ります。
- 乗算する
pi. - 面積の単位は正方形に保ちます。
加工例：20mmロッド
d = 20 mm
r = d / 2 = 10 mm
A_rod = pi x r^2
A_rod = 3.14159 x 10^2
A_rod = 314.2 mm^2
直径形式でも同じ結果が得られます。
A_rod = pi x d^2 / 4
A_rod = 3.14159 x 20^2 / 4
A_rod = 314.2 mm^2
よくある測定エラー
| エラー | 何が起こるのですか | 修理 |
|---|---|---|
直径を使用する pi r^2 | 面積が4倍になりすぎる | 使用 r = d / 2、または使用します pi d^2 / 4 |
| インチ単位とメートル単位の混在 | 力の出力が無意味になる | 計算する前に変換する |
| ねじ径を使用する | ロッドエリアは控えめかもしれない | メインロッドの直径を測定します |
| 丸めが早すぎる | 小さなロッドでは回避可能なエラーが発生する | 小数点以下 1 桁以上を保持してください |
公差が重要な場合はマイクロメーターを使用してください。ほとんどの用途のサイジングでは、きれいなキャリパーの測定値で十分ですが、ロッドが磨耗、損傷、または再メッキされている場合は、複数の点を測定してください。
ロッドエリアのリトラクト力が変化するのはなぜですか?
ロッド側の有効断面積がピストン全面積より小さいため、ロッド断面積がリトラクト力に変化します。パーカー氏は、シングルエンドロッドシリンダの正味面積は全ピストン面積からロッド面積を差し引いたものであると述べており、Engineering ToolBox は複動吸入ストロークの公式を与えています。 F = p x pi x (d1^2 - d2^2) / 4 (パーカー、2026 年にアクセス。 エンジニアリングツールボックス、2026 年にアクセス）。
力の公式は次のとおりです。
伸長推力 = 圧力 x ピストン面積
後退推力 = 圧力 x (ピストン面積 - ロッド面積)
20 mm ロッドを使用した 63 mm ボアの場合:
A_piston = pi x 63^2 / 4 = 3,117.2 mm^2
A_rod = pi x 20^2 / 4 = 314.2 mm^2
A_retract = 3,117.2 - 314.2 = 2,803.0 mm^2
6バールの場合:
圧力 = 0.6 N/mm^2
伸長推力 = 0.6 x 3,117.2 = 1,870 N
後退推力 = 0.6 x 2,803.0 = 1,682 N
差 = 188 N
面積減少率 = 10.1%
伸びストロークが強そうに見えても、戻りストロークの問題が発生する可能性があるのはこのためです。クランプはきれいに閉まりますが、解放が不十分な場合があります。垂直軸は持ち上げることはできますが、負荷がかかると元に戻すのに苦労します。押す人は余裕を持って前進し、その後、帰り道で失速する可能性があります。
より広範な力の議論については、以下をお読みください。 空気圧システムの圧力と面積から力を計算する.
速度と風量に対するロッド面積の影響
体積流量は単位時間当たりの体積であり、面積を横切る流れは速度に関係するため、ロッド面積も速度と空気量を変化させます。実際の流量を簡単に計算すると、100 L/min は 1,666,667 mm^3/s に相当します。 3,117 mm^2 で割ると、伸長時 535 mm/s (体積流量、2026 年にアクセス）。
より小さいロッド側の有効領域への同じ実際の流れにより、より高い理論的な後退速度が得られます。
Q_actual = 100 L/min = 1,666,667 mm^3/s
伸長速度 = 1,666,667 / 3,117.2 = 535 mm/s
後退速度 = 1,666,667 / 2,803.0 = 595 mm/s
速度比 = 1.11x
この数字は初回の推定値であり、約束ではありません。空気圧カタログでは、標準流量、バルブ Cv、チューブ損失、排気制限、レギュレーター ドループ、クッション ニードル、負荷ダイナミクスについて説明することがよくあります。流量計の速度を比較する場合は、測定値が標準流量であるか、実際のチャンバー流量であるかを必ず確認してください。
ロッド対ボア比の影響
片ロッドシリンダの場合、ロッド面積による面積損失は単純に次のようになります。 (d / D)^2。実際の流量が等しい場合のリトラクト速度乗数はおよそ次のとおりです。 1 / (1 - (d / D)^2).
| ロッド対ボア比 | リトラクトエリアの損失 | 約後退速度乗数 |
|---|---|---|
| 0.30 | 9% | 1.10x |
| 0.40 | 16% | 1.19x |
| 0.50 | 25% | 1.33x |
| 0.60 | 36% | 1.56x |
では、常に小さいロッドを選択する必要があるのでしょうか?いいえ。ロッドの面積が小さくなると、リトラクト力の対称性は向上しますが、ロッドは座屈、曲げ、横荷重、およびねじ山荷重に耐える必要があります。長い水平ストロークによってロッドが曲がる場合、問題は力の計算ではなく、ガイダンスまたはアクチュエータのアーキテクチャである可能性があります。見る ピストンロッドのたわみ計算 構造面に関しては。
ロッド領域はいつシリンダーの選択を決定する必要がありますか?
ロッド領域は、後退ストロークで負荷がかかる場合、サイクルタイムを設定する場合、または安全関連の戻り動作を制御する場合に選択を行う必要があります。 ISO 15552 の現在の標準範囲では、標準の空気圧シリンダの寸法が互換性を中心に構築されていることが確認されていますが、力の計算は依然としてボア、ロッドの直径、圧力、有効面積に依存します (ISO 15552:2018、2025年に確認済み）。
このような場合には、早めにロッド領域を確認してください。
- シリンダは負荷を押すだけでなく、引っ張ります。
- 戻りストロークはサイクルタイム目標を満たさなければなりません。
- シリンダーは、重力、バネ力、または工具の摩擦に抗して後退します。
- 交換見積り時にロッド径が変わります。
- この機械は、プラントライン圧力よりも低い圧力調整器を使用しています。
- 排気流は、継手、サイレンサー、長いチューブ、または流量制御装置によって制限されます。
選択チェックリスト
注文する前に次の順序を使用してください。
- 重要なストローク方向を定義します: 延長、収縮、またはその両方。
- ピストン面積とロッド面積を計算します。
- 圧力を正しい力の単位に変換します。
- 理論上の伸縮力を計算します。
- 摩擦、背圧、加速度、安全マージンに余裕を持たせてください。
- ロッドの座屈と横荷重のリスクを確認してください。
- マウント、ストローク、センサー、クッション、ポートの要件を確認します。
交換作業の場合は、ボア、ロッド径、ストローク、取り付け形式、ねじ、作動圧力、シリンダー両端の写真を求めてください。これにより、購入者は、故障したシリンダーを、戻りストロークでの引っ張り力が弱くなる見た目が似た部品と交換するのではなく、同等のものを比較するのに十分な情報を得ることができます。
優れた RFQ は、「どのような穴がありますか?」と尋ねるだけではありません。 「負荷のかかるストロークはどちらの方向ですか?」と尋ねます。この 1 つの質問は、購入後に図面が送信される前に、多くの過小なリトラクト ストロークを捕捉します。
式のコンテキストの詳細については、を参照してください。 空気圧シリンダ理論力の計算方法 そして 空気圧システムにとってシリンダー式が意味するもの.
ロッドエリアに関するよくある質問
ロッドの面積はどのように計算しますか?
ロッド面積を計算します A_rod = pi x (d / 2)^2、 どこ d ロッド径です。 20mmロッドの場合、 A_rod = pi x 10^2 = 314.2 mm^2。同じ結果が得られます pi x d^2 / 4.
空気圧シリンダにおいてロッド面積が重要なのはなぜですか?
片ロッド複動シリンダのロッド側の有効断面積が減少するため、ロッド断面積は重要です。パーカー氏は、ロッド側のネット面積は完全なピストン面積からロッド面積を差し引いたものであるため、同じ圧力では後退力は伸長力よりも低いと指摘しています。
ロッド面積はシリンダ力にどのように影響しますか?
ロッド面積は、圧力作用面積を減少させることにより、後退力を減少させます。 20 mm ロッドを備えた 63 mm のボアは、後退側から 314.2 mm^2 を失い、2,803.0 mm^2 が残ります。 6 bar では、理論上のリトラクト力は約 1,682 N です。
ロッドエリアを無視するとどうなりますか?
ロッド面積を無視すると、リトラクト力が誇張され、リトラクト速度の差が過小評価され、リターンストロークの失敗が隠れる可能性があります。ロッド対ボア比が増加するにつれて、誤差は大きくなります。ロッド対ボア比が 0.50 の場合、リトラクト側領域の 25% が除去されます。
ロッド面積はシリンダ速度に影響しますか?
はい。実際の流量が等しい場合、ロッド側チャンバーの有効面積と充填容積が少なくなるため、通常、後退ストロークは速くなります。 20 mm のロッドを備えた 63 mm のボアでは、同じ実際の流れの仮定の下で、推定後退速度は拡張速度の約 1.11 倍になります。
出典
- Wolfram MathWorld、「サークル」、 https://mathworld.wolfram.com/Circle.html。 2026 年 6 月 3 日に取得。円面積計算式をサポート
A = pi r^2. - Wolfram MathWorld、「アニュラス」、 https://mathworld.wolfram.com/Annulus.html。 2026 年 6 月 3 日に取得。ロッド側有効面積の環状面積推論をサポートします。
- NIST、「プレッシャーの下: ブレーズ・パスカル、気圧計と自転車タイヤ」、 https://www.nist.gov/blogs/taking-measure/under-pressure-blaise-pascal-barometer-and-bike-tires。 2026 年 6 月 3 日に取得。 1 bar = 100 kPa = 100,000 Pa および SI 圧力単位として Pa をサポートします。
- ISO、「ISO 15552:2018 空気圧流体力」、 https://www.iso.org/cms/%20render/live/en/sites/isoorg/contents/data/standard/06/69/66921.html。 2026 年 6 月 3 日に取得。標準シリンダ内径レンジ、圧力1000kPaシリーズ、2025確認に対応。
- Engineering ToolBox、「空気圧シリンダ - 作用力と圧力」、 https://www.engineeringtoolbox.com/pneumatic-cylinder-force-d_1273.html。 2026 年 6 月 3 日に取得。ボア径からロッド径を引いた複動インストローク方式にも対応。
- パーカー・ハニフィン「シリンダーを使ったデザイン」 https://www.parker.com/parkerimages/mobilecylinder/cat/english/0001q.pdf。 2026 年 6 月 3 日に取得。シングルエンドロッドのネットエリアをサポートし、引き込み力を低減します。
- ウィキペディア「体積流量」、 https://en.wikipedia.org/wiki/Volumetric_flow_rate。 2026 年 6 月 3 日に取得。単位時間あたりの体積としての流れと、流れ面積速度の推論をサポートします。