リニアアクチュエータのデューティサイクルは、すべての駆動方式に共通する一つの割合ではありません。モータ駆動の電動アクチュエータでは、通常、オン時間とオフ時間の合計に占める通電時間の割合を表します。一方、空圧シリンダでは、サイクル頻度、ストローク時間、待機時間、負荷、速度、クッション、空気需要量、バルブの通電条件、累積移動距離を含む、より広い運転プロファイルが必要です。
この違いを理解すると、よくある選定ミスを防げます。空圧シリンダはモータ冷却のための休止時間を必要とせず終日動作できても、許容速度、衝撃エネルギー、作動頻度、ガイド負荷、部品寿命の前提を超えることがあります。電動アクチュエータはストローク数が少なくても、負荷を保持したままモータに通電し続けると過熱する可能性があります。
要点
- Thomson は電動アクチュエータのデューティサイクルをモータ通電時間から定義しています。
- SMC が示す最大 15 Hz は、特定の高頻度シリンダと推奨回路に限られます。
- 空圧機器の選定では、電動式の割合を流用せず、速度、負荷、クッション、空気需要量、バルブ通電条件、累積移動距離、明示された故障判定基準も確認します。
電動アクチュエータのデューティサイクルは、明示された基準時間のうち、アクチュエータのモータに通電している時間の割合です。空圧の運転プロファイルには、サイクル数、ストローク、待機時間、速度、負荷、圧力、環境、停止方法、運転時間、合否判定に用いる故障基準を記録します。サイクル時間には、伸長、伸長端待機、収縮、収縮端待機が含まれます。
最も明確な仕様は、電動モータにどれだけ長く通電するか、空圧機構をどれだけ頻繁に動かすか、移動負荷がどれだけのエネルギーを吸収・消散しなければならないか、という 3 つの問いを分けます。一つの割合だけでは、3 つすべてに答えられません。
当社が用途を検討した経験では、指令サイクル時間は記録していても、電動軸の通電保持時間や空圧軸のクッション進入速度が抜けていることがよくあります。公称サイクル数が変わらなくても、こうした欠落条件によって支配的な限界が変わることがあります。
リニアアクチュエータの種類によってデューティサイクルの意味はどう変わるか
Thomson の電動アクチュエータ例では、15 秒運転して 45 秒休止するため、モータのデューティサイクルは 25% になります（Thomson、Linear Actuators - Duty Cycle、2026年参照）。この式はモータ通電時間に適しますが、空圧シリンダではサイクル、速度、エネルギー、寿命を別途確認する必要があります。
「デューティサイクル」という言葉の意味は、対象部品によって変わります。何に通電するのか、何が動くのか、メーカーがどの限界を保護しているのかを確認してください。
| 部品またはシステム | 有用な運転指標 | 主な制限要因 | 確認するデータ |
|---|---|---|---|
| 電動リニアアクチュエータ | 明示された期間におけるモータ通電時間の割合 | モータ、ギヤ、ブレーキ、電子回路、ねじ、温度 | 負荷・デューティ線図、基準時間、周囲温度限界、通電保持の扱い |
| 空圧シリンダ | cycles/min、strokes/min、速度、移動距離、衝撃エネルギー、運転時間 | シール、ガイド、クッション、ストッパ、空気流路、汚染 | 機種別の頻度・速度限界、負荷・モーメントデータ、クッション定格、試験条件 |
| 電磁弁コイル | 通電時間または連続・間欠コイル定格 | コイル温度と絶縁 | 電圧、周波数、周囲温度限界、コイル通電定格 |
| コンプレッサ | 負荷運転時間、または平均需要量を利用可能能力で割った値 | モータと圧縮機本体の温度、制御方式 | FAD 容量、圧力帯、レシーバ、予備能力、目標稼働率 |
表の行をまたいで定格を流用しないでください。連続定格のバルブコイルを使っても、シリンダが無制限のサイクルに適することにはなりません。シリンダが機械的サイクルに耐えても、隣接する電動アクチュエータを同じ時間通電できる証明にはなりません。
技術方式を広く比較するにはリニアアクチュエータの種類と空圧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。シリンダとアクチュエータの用語ガイドでは上位概念との関係を解説しています。本ページは運転プロファイルの計算に使用してください。
電動リニアアクチュエータのデューティサイクルの計算方法
Thomson は電動アクチュエータのデューティサイクルを、モータ通電時間を通電時間と非通電時間の合計で割った値と定義しています。WhisperTrak の例では 10 秒通電、90 秒非通電で 10% です（Thomson、WhisperTrak Electric Linear Actuator、2026年参照）。比率を計算した後、負荷と温度の条件を確認してください。
メーカーが定める基準時間と定義を使用します。
デューティサイクル (%) = 通電時間 / (通電時間 + 非通電時間) x 100一つの機械シーケンスが、伸長 8 秒、収縮 7 秒、通電保持 5 秒、モータ非通電 80 秒で構成されるとします。
通電時間 = 8 + 7 + 5 = 20 秒
基準時間 = 20 + 80 = 100 秒
デューティサイクル = 20 / 100 x 100 = 20%保持時間は、製品の定義においてモータ、ブレーキ、ドライブへの通電が継続する場合にのみ数えます。電源を切っても機械的に保持するセルフロック式アクチュエータは、停止中も連続して電流を流すドライブとは熱的条件が異なります。
割合だけでは不十分です。Thomson は許容デューティが最大定格負荷と周囲温度に依存するとしているため、有効な計算には限界設定に用いられた製品条件も必要です。次の 6 項目をすべて記録してください。
- 伸長時間と収縮時間。
- 実際の生産シーケンスにおける通電保持、ブレーキ解放、寸動、段取り動作。
- 周囲温度。
- 負荷方向、横荷重、取付アライメント、全伸長時の機構反力。
- 供給電圧とコントローラ限界。
- 許容割合を変える負荷曲線または温度曲線を含む、データシート上の正確な基準時間。
計算結果が 20% で、カタログに 25% と記載されているという理由だけでアクチュエータを承認してはいけません。両方が同じ負荷、周囲条件、時間の数え方、製品構成を使用している必要があります。
空圧シリンダの運転条件は別の工学課題
SMC は、推奨回路条件において CM2-X3423 のストローク 25 mm で最大作動頻度 12 Hz、CQ2-X3423 のストローク 5 mm で 15 Hz を公表しています（SMC、High Speed/High Frequency Cylinder、2026年参照）。したがって、空圧の運転限界は製品と条件ごとに異なります。
圧縮空気には、電動アクチュエータのモータ巻線と同じ冷却問題はありません。空圧シリンダの限界は、繰り返し摺動、シール状態、ガイド負荷、衝撃、クッション能力、チューブとバルブの流量、潤滑、温度、汚染、累積移動距離によって決まります。
ロッドレスシリンダは外部ピストンロッドなしで直線運動を繰り返せますが、許容運転プロファイルは、キャリッジ負荷、速度、クッション進入条件、回路流量、累積移動距離によって決まります。
電気的限界も残ります。長時間待機中にシリンダが停止していても、電磁弁コイルに通電し続ける場合があり、次のシリンダストロークがなくても温度負荷は継続します。センサとブレーキにはそれぞれ別の限界があり、比例弁とコントローラも同様です。一つのアクチュエータ割合にまとめず、各部品を個別に評価してください。
空圧機器では通常、「休止時間」は最初の選定変数ではありません。10 秒の停止でバルブコイルが冷えることはあっても、シールの累積摺動距離が消えるわけでも、横荷重による摩耗傾向が元に戻るわけでも、次のストローク端衝撃の運動エネルギーが減るわけでもありません。
サイクル時間が厳しい場合は高速空圧シリンダのチェックリストを、移動治具の重心が偏心している場合はリニアアクチュエータの横荷重を確認してください。
空圧の運転プロファイルを作成する方法
ISO 19973-3:2015 はピストンロッド付き空圧シリンダの信頼性試験手順と報告方法を規定し、ISO 19973-1 は試験条件の明示と統計評価を求めています（ISO、ISO 19973-3:2015、2015年、ISO、ISO 19973-1:2015、2015年）。曖昧な「24/7」表示ではなく、再現可能な運転プロファイルを作成してください。
機械の完全な 1 サイクルから始めます。各動作と待機を分けて記録し、頻度と移動距離を計算します。
サイクル時間 = 伸長 + 伸長端待機 + 収縮 + 収縮端待機
1 分間のサイクル数 = 60 / サイクル時間（秒）
1 サイクルの往復移動距離 = 2 x ストローク
1 シフトの移動距離 = 往復移動距離 x 1 シフトのサイクル数例：ストローク 400 mm のシリンダを 6 cycles/min で 8 時間運転します。
1 シフトのサイクル数 = 6 x 60 x 8 = 2,880 cycles
1 サイクルの移動距離 = 2 x 0.4 = 0.8 m
1 シフトの移動距離 = 2,880 x 0.8 = 2,304 m、すなわち 2.304 kmこの結果は寿命予測ではありません。サプライヤの試験、保全間隔、シールデータ、ガイド限界、用途で許容される性能低下と比較するための負荷履歴値です。
| 運転プロファイルの入力値 | 記録内容 | 重要な理由 |
|---|---|---|
| サイクルの定義 | 伸長、待機、収縮、待機、中断サイクル | チームごとに異なる事象を数えるのを防ぐ |
| ストロークと頻度 | mm、cycles/min、hours/shift | 暦時間をサイクル数と移動距離へ換算する |
| 負荷形状 | 質量、方向、重心の偏心量、モーメント | ガイドと軸受の反力を決める |
| 動作 | 平均・最大速度、加速度、クッション進入速度 | 必要流量と停止エネルギーを決める |
| 空圧回路 | 動作時圧力、バルブ、チューブ内径、継手、排気抵抗 | シリンダへの流量不足や背圧を示す |
| 環境 | 温度、粒子、水分、油分、洗浄、薬品 | シール、潤滑剤、腐食、センシングに影響する |
| 保全 | 点検、清掃、給油、調整、交換限界 | サプライヤ試験と工場の運用を比較可能にする |
使用点での需要量は空圧空気消費量計算ツールで推定できます。利用可能流量は分かっていて動作時間が不明な場合は、ストローク時間計算ツールで初期推定し、実機の動作時測定で確認してください。
高サイクル空圧運転を支配する限界
前述の SMC 高頻度シリーズは最大 2,500 mm/s に達しますが、カタログでは機種と内径に応じて許容運動エネルギーも 0.16～0.98 J に制限されています（SMC、High Speed/High Frequency Cylinder、2026年参照）。頻度、速度、負荷、停止エネルギーをすべて同時に満たす必要があります。
最も小さい限界を探してください。
選定は最も小さい公表限界に支配されます。必要な cycles/min を満たすシリンダでも、ペイロードが過大な運動エネルギーでエンドカバーへ到達するなら不適合です。Parker の技術データは、移動負荷と最大ピストン速度を使用してシリンダのクッション能力を評価するよう設計者に求めています（Parker、Pneumatic Actuator Application Engineering Data、2026年参照）。
次の限界を一つの連動システムとして確認します。
- 作動頻度： 対象機種の限界。
- ピストンまたはキャリッジ速度： 通常移動に加え、加速・減速区間。
- 運動エネルギー： 移動質量、最大速度、姿勢、外力、クッション進入条件、選定した停止装置の公表能力。
- ガイド負荷とモーメント： 関連する各軸におけるペイロード重心。
- 動作時圧力と流量： 実際のバルブ、チューブ、継手、排気経路を使用し、需要が最大となるストローク中にシリンダポートで測定した圧力。
- 温度： シリンダ本体、シール、バルブコイル、センサ、周辺筐体。
- 累積移動距離： 同じ頻度でも、試験ストローク 5 mm と生産ストローク 2,000 mm では機械的負荷履歴が大きく異なり、サイクル数だけではその差が見えない。
- 故障判定基準： 漏れ、ドリフト、速度低下、がた、センサ誤差、シール摩耗、サイクル未完了。
耐久試験の結果は、明示された構成にのみ適用できます。ISO 19973-1 は部品寿命にばらつきがあることを示し、信頼性結果を報告する際に、統計的解釈、文書化した条件、定義済みの評価方法を求めています。試料 1 個だけではほとんど証明できません。
連続生産については、24/7 運転におけるロッドレスシリンダ耐久性で、サイクル数を移動距離、適格性証拠、パイロット試験計画へ変換する方法を解説しています。エアクッションガイドでは停止側の課題を扱います。
25%、50%、100% 定格の比較方法
IEC 60034-1:2026 は回転電気機械に適用され、Thomson は電動アクチュエータのデューティ定格が負荷と周囲温度によって変わるとしています（IEC、IEC 60034-1:2026、2026年、Thomson、Linear Actuators - Duty Cycle、2026年参照）。25%、50%、100% を普遍的なアクチュエータ等級ではなく、製品固有の宣言値として扱ってください。
同じ 25% 表示のアクチュエータでも、基準時間が異なる場合があります。一方は所定負荷を超えると定格を制限し、もう一方は負荷対温度の線図を使用することがあります。公称 100% 定格でも、推力、速度、周囲温度、取付、コントローラ電流、ブレーキ使用、許容横荷重に限界があります。
次の順序で比較します。
- 正確な品番を特定する。
- メーカーのデューティサイクル定義と基準時間を確認する。
- 必要に応じて負荷対温度線図を使用し、両方向の連続負荷とピーク負荷を比較する。
- 周囲温度を確認する。
- 通電保持、ブレーキ、寸動、反転、原点復帰、段取り動作がオン時間に含まれるか判断する。
- 速度、横荷重、バックラッシ、ねじ寿命、ブレーキ使用、コントローラ限界を割合とは別に確認する。
- データシートで必要条件が未定義の場合は、実際のシーケンス、負荷、温度、取付条件を明記した回答をサプライヤから書面で取得する。
空圧シリンダでは、これらの割合を想定冷却スケジュールへ変換しないでください。公表された頻度、速度、運動エネルギー、負荷、環境、寿命試験情報を使用します。
生産開始前の実機検証
ISO 4414:2010 は空圧システムの重大な危険源を対象とし、意図した運転、調整、保全、信頼性のある運転、連続サービスを適用範囲に含めています（ISO、ISO 4414:2010、2010年）。現場のエネルギー管理手順とガード手順を適用しながら、実機で測定サイクルを行いアクチュエータを検証してください。
試験または保守の前に、危険な電気および空圧エネルギーを隔離します。OSHA 29 CFR 1910.147 は、対象となる保守作業中に、電気、機械、油圧、空圧、熱、その他の危険エネルギーを管理するよう求めています（OSHA、Control of Hazardous Energy、2026年参照）。
管理された検証シーケンスを実施します。
- 生産レシピを記録する。
- 実際のペイロード、ストローク、姿勢、調整圧力、周囲条件、1 日のシフト数、軸を動かすすべての段取り・清掃モードを追加する。
- ドリフトが分かる十分な反復サイクルにわたり、伸長、待機、収縮、戻り待機の時間を測定する。
- 電動軸ではモータ電流とケース温度を、空圧軸ではシリンダ、バルブコイル、排気の挙動を記録する。
- 最大負荷・最大速度でクッションへの進入を確認する。
- 取付部、ガイド、チューブ、ケーブル、センサに反力または干渉がないか点検する。
- すべての測定値を該当する製品限界と比較する。
- 温度、漏れ、衝撃、ドリフト、サイクル時間変化、異音、取付部の緩み、センサ誤差、指令終端位置への未到達について、作業停止基準を定める。
始動時だけで検証を終えないでください。生産速度、新しい治具、ペイロード、制御プログラム、バルブまたはチューブの代替品、筐体を変更した後にも再確認します。これらの変更は、アクチュエータの銘板を変えずに運転条件を変化させる可能性があります。
たとえば、より重いグリッパに交換しても cycles/min は変わらない一方、ガイドモーメントと停止エネルギーが増えます。小型の交換バルブではプログラムは同じでも、ストローク時間が延び、動作時圧力が低下することがあります。
有用な試運転記録には、タイマーとオドメータの両方があります。時間は熱的負荷履歴を、サイクル数と移動距離は機械的負荷履歴を示します。負荷形状と停止エネルギーも加えると、サプライヤの証拠と比較できる具体的な記録になります。
リニアアクチュエータのデューティサイクルに関する FAQ
Thomson の 15 秒運転、45 秒休止の例は 25% ですが、SMC はストローク 25 mm で 12 Hz、ストローク 5 mm で 15 Hz という空圧限界を公表しています（Thomson、2026年参照、SMC、2026年参照）。正しい答えは、アクチュエータ方式と製品条件によって異なります。
25% はすべてのリニアアクチュエータに共通する標準デューティですか？
いいえ。Thomson は 25% を計算例として使用しており、普遍的な定格ではありません。アクチュエータの許容割合は、基準時間、負荷、周囲温度、コントローラ、取付条件によって変わります。対象製品の線図を確認してください。空圧シリンダには割合を流用せず、機種固有の頻度、速度、エネルギー、負荷、移動距離のデータを使用します。
電動アクチュエータの定格が 25% なら、空圧シリンダにも 75% の休止時間が必要ですか？
いいえ。電動式の 25% 定格は通常、明示された条件下でモータ駆動アクチュエータを保護するためのものです。空圧の休止規則にはなりません。空圧シリンダでは、実際の生産シーケンスにおける cycles/min、ピストン速度、クッションエネルギー、ガイド負荷、空気品質、バルブコイルの通電条件、温度、累積移動距離を確認します。
通電保持は電動アクチュエータのオン時間に含まれますか？
電力が供給され続ける場合は含めます。100 秒のシーケンスで、動作 15 秒と通電保持 5 秒がある場合、その定義では出力位置が一部の時間停止していても、オン時間は 20% です。セルフロック機構は異なる場合があります。製品取扱説明書で確認してください。
アクチュエータは短時間なら定格デューティを超えられますか？
短時間の超過なら許容されると考えないでください。熱的結果は、超過前の温度、負荷、周囲条件、基準時間、コントローラ保護、メーカーの過負荷規則によって異なります。後の休止時間が超過を自動的に許可するわけではありません。シーケンスを変更する前に、製品の書面限界を使用するか、サプライヤから用途承認を取得してください。
電磁弁コイルの通電率は空圧シリンダの計算に含めますか？
別に追跡します。シリンダの機械的運転プロファイルは動作、速度、エネルギー、負荷、移動距離を扱います。バルブコイルには独自の通電時間と周囲温度定格があります。長時間待機中にシリンダが停止していてもコイルに通電し続ける場合があるため、電気部品が最初の熱的限界になることがあります。
実務上の答えは明確です。電動アクチュエータではモータ通電時間を計算し、空圧シリンダでは運転プロファイル全体を記述し、各部品をそれぞれの文書化された限界と照合します。「デューティサイクル」は、管理対象の変数と基準条件を明示して初めて有用になります。
外部技術資料と参照日
Thomson, Linear Actuators - Duty Cycle。2026-07-15 参照。
Thomson, WhisperTrak Electric Linear Actuator。2026-07-15 参照。
SMC, High Speed/High Frequency Cylinder CM2/CQ2-X3423。2026-07-15 参照。
ISO 19973-1:2015, Pneumatic Component Reliability - General Procedures。2026-07-15 参照。
ISO 19973-3:2015, Pneumatic Cylinder Reliability Testing。2026-07-15 参照。
IEC 60034-1:2026, Rotating Electrical Machines - Rating and Performance。2026-07-15 参照。
Parker, Pneumatic Actuator Application Engineering Data。2026-07-15 参照。
ISO 4414:2010, Pneumatic Fluid Power Safety Requirements。2026-07-15 参照。
OSHA 29 CFR 1910.147, Control of Hazardous Energy。2026-07-15 参照。