高力空気圧シリンダとは何ですか?実際に必要となるのはどのような場合ですか?
A 高力空気圧シリンダー です エアシリンダー 標準ボアシリンダーよりも大幅に大きな出力推力を提供するように設計されており、通常は 5,000 N から 200,000N 以上の範囲の力 — 大きなボア径、高い動作圧力、またはタンデム/マルチステージ構成を組み合わせることによって。従来のエアシリンダでは必要な荷重に耐えることができない、プレス、クランプ、パンチング、成形、重量物の持ち上げなどの用途には、高力空気圧シリンダが直接の答えとなります。
油圧式シリンダーではなく高力エアシリンダーを使用するかどうかの決定は、多くの場合、清潔さ、速度、メンテナンスの容易さによって決まります。空圧システムは圧縮空気を使用して動作するため、油汚染のリスクがなく、サイクルタイムが短縮され、食品、医薬品、またはクリーンルームの基準への準拠が容易になります。トレードオフは力の密度です。油圧シリンダは単位面積あたりにより高い力を生成しますが、10バールの空気圧で十分な場合（これは、およそ100 kNまでのほとんどの産業用クランプおよびプレス作業に当てはまります）、大口径の空気圧シリンダがその力を確実かつコスト効率よく提供します。
空気圧シリンダーがどのようにして大きな力を生成するか: 数値の背後にある物理学
エアシリンダーから出力される力は、次の簡単な式で計算されます。 F = P × A ここで、F はニュートン単位の力、P はパスカル単位のゲージ圧力、A は平方メートル単位の有効ピストン面積です。これは、設計エンジニアが圧力を上げるかボアサイズを増やすという 2 つのレバーを利用できることを意味します。
6 bar (600,000 Pa) で動作する口径 200 mm のエアシリンダーを考えてみましょう。ピストン面積は約 0.0314 m² で、理論上の押す力は次のようになります。 18,850 N — 1.9 トン弱 。同じ圧力でボアを 320 mm に拡大すると、48,254 N、約 4.9 トンが得られます。同じ 320 mm ボアで圧力を 10 bar に上げると、理論上の出力は次のようになります。 80,425N 。これらの数字は、エンジニアが高力空気圧シリンダーを指定する際にボア直径が主要な変数である理由を示しています。
ロッドのキャップ側の断面積が変位するため、引く力（後退ストローク）は常に押す力より小さくなります。 10 bar で 100 mm のロッドを備えた 320 mm ボアのシリンダーの場合、引張力は約 72,600 N に低下します。これは依然として恐るべきことですが、収縮で荷重を保持する必要がある用途にとっては重要な違いです。
タンデムシリンダー構成
スペースや圧力の制約内で単一のボアでは十分な力を伝達できない場合、タンデム エア シリンダは 1 つのロッドに 2 つ以上のピストンを積み重ねます。各ピストンは推力に寄与し、力は直接合計されます。 8 bar で 2 つの 250 mm ボアシリンダーをタンデムに配置すると、おおよその圧力が発生します。 合計78,500N — 単一の 350 mm ボアユニットに相当 — 物理的な設置面積をより狭く保ちながら。タンデム構成は、自動車のスタンピング治具や精密圧入作業で一般的です。
- F — 出力力(N)
- P ― 供給圧力（Pa）
- A — ピストン面積 (m²)
- D — 穴径 (m)
高力空気圧シリンダの種類と産業用途
すべての高力エアシリンダーが同じ目的を果たすわけではありません。利用可能なさまざまな構成は、製造、加工、オートメーション業界にわたる要求の厳しいアプリケーションの広範さを反映しています。どのシリンダーのタイプがどのタスクに適しているかを理解することで、コストがかかる過剰な仕様や、最悪の場合、早期に故障する出力不足の設置を防ぐことができます。
大口径単動シリンダ
最大 320 mm のボアを備えたスプリング リターンまたは重力リターンの設計。クランプアンドホールド操作、パイプラインのゲートバルブ、および作業ストロークに一方向の電力のみが必要な射出成形金型のクランプに使用されます。サイクルあたりの空気消費量は複動式同等品と比較して半分ですが、これはサイクル周波数が高い場合に重要となります。
大口径複動シリンダ
最も一般的な高力空気圧シリンダ カテゴリ。加圧空気がピストンの両側に作用し、動力による伸縮を実現します。 ISO15552 標準シリンダーは、カタログ形式で内径 32 mm ～ 320 mm で入手可能ですが、内径 500 mm を超えるカスタム製造も可能です。自動車のホワイトボディラインでは、パネルプレス用にボア 250 mm の複動シリンダーが定期的に導入されています。
タンデムシリンダ
単一ボディ内の共有ロッド上の 2 つのピストン。ボアサイズを大きくすることなく出力力が約2倍になります。エンベロープの幅に制限があるが、軸方向の長さは利用できる場合に最適です。 8 bar でボア 160 mm のタンデム ユニットは、おおよその圧力を発揮します。 32,170N — ボア 225 mm の単一シリンダに相当 — 標準のダブル ストローク ユニットよりわずかに長いボディに収まります。
ロッドレスシリンダ（大口径）
ピストンは、突出ロッドの代わりに密閉スロットまたは磁気カップリングを介して外部キャリッジを駆動します。シリンダ本体の長さと同等のストローク長を実現し、最大 15,000 N の力を伴うプレス ブレーキ バック ゲージやプレス ブレーキ バック ゲージでの材料移送などの長距離移動の高力用途向けにコンパクトにします。
空気圧油圧増圧器システム
これらのハイブリッド ユニットは、大口径のエア シリンダーを使用して小口径の油圧ピストンを駆動し、ピストン面積の比率で力を増大させます。 6 bar の入口で 40 mm の油圧ステージを駆動する 200 mm の空気圧ステージは、150 bar を超える油圧出力圧力を生成し、200,000 N をはるかに超える力を可能にします。スポット溶接ガン、リベット打ち機、およびクリンチング ツールで使用されます。
ショートストロークハイフォースシリンダ
パンケーキシリンダーまたはフラットシリンダーとも呼ばれるこれらは、5 ～ 50 mm のストロークにわたって非常に高いクランプ力を発揮します。非常に短いボディのボア直径 250 ～ 400 mm は、最小限の軸方向スペースで最大 125,000 N の力を生成します。マシニングセンタの治具のクランプ、金型のセット、パレットの位置決めなどに使用されます。
