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電磁弁・シリンダー・エア機器類を徹底解説！

電磁弁・シリンダー・エア機器類とは？

電磁弁とは、電磁弁は電磁石（ソレノイド）に電流を流すことで、プランジャと呼ばれる鉄片を吸引し、電流を切ると離れる原理を使用し、弁（バルブ）を開閉する仕組みを持つ機器のことをいいます。
エアーシリンダーとは、空気圧機器の最末端に使用され、装置の中で物を動かしたり押し付けたりつかんだりと電磁弁で制御されて製品に接する機器のことをいいます。

食品製造現場では製造混合工程、包装工程問わず、数多くの現場で使用されています。
センサーとの組み合わせで、センサーで製品を検出したら電磁弁で制御した動きをシリンダーが行うというような使い方を様々な工程で行われています。
電磁弁、シリンダーの種類、選定ポイント、トラブルについて解説します。

電磁弁・シリンダー（メーターイン/アウト制御)の種類、原理、使用用途について

電磁弁の種類
・2方向電磁弁
2方向電磁弁は入口側と出口側の2つの配管接続口を持つ電磁弁です。流体の流止を制御します。
オリフィスは1つで、次の2つのタイプがあります。
常時閉（ノーマルクローズ　NC、通電開）：消磁（非通電）時には「閉」状態を保ち、励磁（通電）時に開きます。
常時開（ノーマルオープン NO、通電閉）：消磁（非通電）時には「開」状態を保ち、励磁（通電）時に閉じます。

・3方向電磁弁
3方向電磁弁は供給ポート、シリンダポート、排気ポートの３つの配管接続口と2つのオリフィス
（一方が開けば他方は閉じるように連動して動く）を持つ電磁弁です。単動シリンダ等のアクチュエータの制御や、流体の流路方向の切換えに使用されます。

・4方向電磁弁
4方向電磁弁は供給ポート、シリンダポート（2つ）、排気ポート（1つ～2つ）の4つまたは5つの配管接続口を持っています。
一般に複動シリンダ等のアクチュエータ制御に使用され、励磁（通電）、消磁（非通電）により圧力の供給と排気の流路を切換えます。

エアシリンダの種類
エアシリンダーには大きく分けて二つあります。
・単動式　・複動式
【単動式】
エア圧をかけるポート（入口）が一つあり、そこにエア圧をかけるとロッドが動く、エア圧を排気するとロッドが戻るシリンダー。
「エア圧でロッドを押し出す」ものを単動押出式、「エア圧でロッドを引き込む」ものを単動引込式と言います。

【複動式】
エア圧をかけるポートが二つあり、それぞれ給気排気を入れ替えることでロッドを押し出したり引き込んだりするシリンダー。

メータイン制御について
シリンダの駆動時にシリンダへの供給流量を制御し、シリンダの速度を調整する制御方式です。
・排気条件に左右されない（飛び出し現象発生の抑制）
・動き出しが早い。
・負荷変動に弱い。
・外力や負荷の慣性力の作用を受けやすく,垂直方向の制御が難しい。
・エアクッションが使用しにくい。

メータアウト制御
シリンダの駆動時にシリンダからの排気流量を制御し、シリンダの速度を調整する制御方式です。
「特徴と動作」
・調整しやすい。
・負荷変動に対して速度が安定する。
・垂直方向でも制御できる。
・排気側の圧縮空気がないと制御できない。（シリンダの飛び出し現象の発生）
電磁弁、シリンダー価格について

電磁弁、シリンダーともに安価な仕様であれば数千円から購入することは可能です。
ただし電磁弁、シリンダー共通して、包装機や製造工程の一部品として使用することになります。
それぞれの工程や設備仕様に合わせ、必要な機能、処理能力、サイズが変わるため、事前に使用している機器型番の確認を必ず行う必要があります。一般的に使用されているスペックや仕様の電磁弁、シリンダーで約１～５万円程度が多く使用されています。
電磁弁・シリンダー（メーターイン/アウト制御)の選定ポイント、導入時の確認ポイントについて

・メーターインアウトの違いと使い分け
メーターインアウトの違い
メーターイン・・エアが入る量（吸気）を調整
メータアウト・・エアが抜ける量（排気）を調整
特徴と使い分け
メーターインとメーターアウトにはそれぞれ異なった特徴が次のようにあり、適切に使用しないと不具合の原因となってしまいます。
【メーターイン、メーターアウトの特徴】メーターイン〇動き出しが早い〇エアが抜けた状態のシリンダでも飛び出しが無く安全✕調整がピーキー（ちょっと設定を変えるだけで動きが大きく変わる＝安定しずらい）

メーターアウト〇調整がしやすい（変動が緩やか＝安定しやすい）✕エアが抜けた状態だと飛び出しが発生し危険
通常は調整しやすく安定性が高いメーターアウトが使われますが、場合によってはメーターインを選ぶ事もあります。

【メーターインを選ぶ場合】
・単動シリンダの流量調整
・エアブローの流量調整
単動シリンダは吸気側しかないので、メーターアウトを使ってしまうと調整できなくなります。
エアブローも同じで吸気方向しかエアが流れないので、メーターインでの調整しかできません。

メーターインとメーターアウトの見分け方
両者の見分け方ですが、スピコン本体に刻印されている記号と色の違いで分かるようになっています。記号だけでは分かりづらいので、色でも見分ける事ができます。たまにメーターイン、メーターアウトが間違って使用されている機械があるので、基本を押さえて正しいスピコンを選択できるようにしましょう。
電磁弁、シリンダー関連のトラブル事例、事前対策ポイントについて

トラブル事例
包装機内で使用しているシリンダーの動きが先端まで動作しないなどの不具合が不定期で起きる、起きる頻度が増加している。

原因①
電磁弁内の弁（バルブ）の切替を行っているスプールの動きが悪い、スプールのOリングパッキンが劣化している。
原因②
シリンダー本体からエア漏れしている。シリンダー内部のロッド又はピストンパッキンのシール性が低下している。

対策①
電磁弁の交換を行う、交換後の電磁弁は分解してOリング交換でリペア可能。
対策②
シリンダーの交換を行う、シリンダーもパッキン交換でリペアは可能だが、シール性が復元できなければシリンダー寿命。

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比例電磁弁「Type6223」

【PWM信号による高精度なパルス制御で、液体の流量を連続的に制御することが可能】 Type6223ビュルケルトの比例電磁弁シリーズでは、最も口径の大きい型式です。但し、他の製品は気体／液体のどちらでもお使いいただけますが、Type6223は液体専用です。また、Type6223より大きな口径でしたら、空圧コントロール弁をご用意しております。バルブ制御は、アナログ信号をPWM信号に変換するType8605比例電磁弁用コントローラを使用して行われます。《製品の特長》 ○液体の流量を連続的に制御することが可能 ○低ヒステリシス／高再現性 ○PWM信号による高精度なパルス制御 ○パイロット式電磁弁採用で、大口径に対応《仕様》 ○オリフィス　DN 10、13、20mm ○本体材質　黄銅（ブラス）、ステンレス ○シール材質　FKM ○流体　液体（腐食性／異物の混入無きもの） ○流体温度　-10～90℃ ○周囲温度　最高+55℃ ○ポート接続　Rc3/8”、1/2"、3/4"、1" ○粘度　最大 21 mm2/s ○作動電圧　DC24V ○デューティーサイクル　100％　連続定格 ○電気接続　Type2508 ケーブルプラグ ○保護等級　IP65 ○設置　任意、但しソレノイドを上向きに取り付けることを推奨 ○ヒステリシス　< 5% ○再現性　< 1% FS ○感度　< 1% FS ○作動時間(90%開度までの所要時間)　< 200 ms

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エアオペレイト式ボールバルブ2・3ポート弁（コンパクトロータリバルブ）形番 CHB・CHG

【大流量】低圧力損失のボール弁で大流量制御が可能。【信頼性】エア駆動による強力開閉で異物に強く安定した作動を実現。【使いやすさ】 2ポート弁は両方向加圧が可能。【豊富なバリエーション】接続口径3/8～2までの幅広いサイズに対応。ステンレスボディ・フルボア：CHBFに接続口径Rc1/2~Rc１1/2を追加。スプリングリターンタイプ、電磁弁付もラインアップして様々な用途に対応可能。【特定用途シリーズにも対応】 FP2シリーズ：食品衛生法に適合。 P4シリーズ：二次電池製造工程対応。流路部・摺動部の材料を制限。

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F.R.Lコンビネーションコンビネーション

【F.R.Lコンビネーション】主要寸法の統一とオプション・バリエーションを充実し、システムアップ対応が容易。【コンパクト,モジュール化】 F.R.L各機器の主要寸法（横幅・奥行き）をコンパクトに統一したモジュール設計。組付時の寸法が、単純計算で正確に計算可能。【長寿命エレメント】エレメントには、表面が粗く、内部に行く程細かくなるという、独自の化学繊維構造（PAT.PEND)を採用。目づまりを大幅に解消し、エレメント寿命が大幅UP。

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精密レギュレータ RP1000・RP2000

【優れた微圧・低圧域性能】(RP1000シリーズ）ノズルフラッパによるパイロット圧力制御方式を採用。 0.003~0.4MPaの設定圧力範囲内で高精度・高安定な精密圧力制御が可能。特に0.03~0.1MPaの微圧・低圧域での制御性能に最適。 □42㎜コンパクトサイズながらリリーフ流量大。【安定した流量特性】(RP1000シリーズ）圧力降下の小さい安定した流量特性。流量を問わず、繰り返し精度。フルスパンの±0.5％以内。感度フルスパンの0.1％以内。【バランサに最適な長寿命・大流量】(RP2000シリーズ) 高性能・長寿命・大排気流量を実現。 0.03~0.85MPaの圧力範囲で精密圧力制御が可能。流量問わず、繰り返し精度:フルスパンの±0.5％以内、感度:フルスパンの0.2％以内。【大きなリリーフ流量】(RP2000シリーズ) ノズルフラッパによるパイロット圧力制御方式。 □50㎜の小形サイズながらリリーフ量の大きい大排気流量タイプ。稼働部には低摺動パッキンを採用して長寿命化を実現。バランサ等の装置に最適な高頻度・高応答での優れた耐久性と十分な給・排気量を実現。

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２画面２色デジタル表示付流量センサ２１

流量管理や小型ワークの吸着確認が可能。特長１．高精度：±3％F.S.以下。正確な流量計測が可能。２．高速応答：50msec以下。シリコーンマイクロマシニングを応用した白金センサチップの採用で, 高速応答を実現。タクトタイムの短縮に貢献。３．ニードル弁一体型も用意。流量調整可能なニードル弁がセンサと一体になっており, 配管の手間がかかりません。また, 省スペース設置が可能。４．双方向での流体計測が可能。双方向タイプは, 流れ方向を任意に設定し計測することができます。配管取付の自由度がアップするとともに, 逆流検知用としても使用できます。５．より使いやすい表示機能。取付向きが上下逆でも見やすい表示反転機能を搭載。６．ツイン表示／２色表示機能で操作性を向上。メイン画面とサブ画面を設けることで, 操作性を向上。更に, ２色表示で異常が一目で判ります。７．様々な取付方法に対応。ブラケット取付, パネル取付, DINレール取付オプションを用意。８．直管部不要。上流側・下流側ともに直管部が不要。９．豊富な接続バリエーション。インチサイズを標準ラインナップ。１０．設定コピー機能を搭載。マスタ側の設定をスレーブ側へコピー可能。１１．５種類のガスに対応。ガス種切替機能付き。

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フリージョイント FJ

芯あわせ、平行度あわせが容易小形ながら高い引張・圧縮力に対応防塵カバー付潤滑剤が充填してあり、給油不要搖動角度±５°

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Type8611 各種センサと接続しPI制御可能なコントローラ

【調節計を搭載しているので、センサとの接続により容易で安価なローカル制御を実現】比例電磁弁（Solenoid Control Valve）は、任意の開度設定により、多段階制御が可能なので。装置のグレードアップ、小型化を同時に実現します。当社比例電磁弁は、高いレンジアビリティ・精度・ヒステリシス・リニアリティを有しております。例えば必要流量の異なる２つの装置に対し、同じ型式の比例電磁弁が搭載可能となるという実績も多数ございます。また現在マスフローコントローラをご使用中の箇所に対し、比例電磁弁と流量センサを個別に使用することにより、大幅なコストダウンが可能となります。さらに調節計を搭載した比例電磁弁用コントローラType8611を使用すると、容易に圧力ループ、流量ループなどのローカル制御が可能となります。特に、要素開発段階では前述の簡易ループにより、比例電磁弁の有用性や動作について基盤の作成などを行わずに確認していただくことが可能です。《仕様》 DINレール取付仕様や、当社流量計に直接マウント可能な仕様など、ご要望に応じ各種仕様を取り揃えております。また、一部の仕様ではＵＬ認証を取得しております。《用途》・デンタルチェア・呼吸器/麻酔器・送気装置その他・気体流量、圧力制御・水の添加量制御・燃料電池のガス流量制御・タンク背圧制御など、幅広いアプリケーションでお使いいただいております。

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電動シリンダ　EACシリーズ

シリンダ部の特徴軽負荷から高負荷まで高速駆動が可能 EACM6タイプの場合 EACM6タイプの場合高速駆動特性最短位置決め時間が簡単に算出できます当社電動アクチュエータの該当製品について、「機種」「運転条件」に合わせて目安となる位置決め時間を算出できるサポートツールをご用意しています。低速でも速度ムラが少ない安定した動きクローズドループステッピングモーターのマイクロステップ駆動により、減速機構などの機械的要素なしに分解能を上げることができます。このため低速（1.25mm/s）でも速度ムラが少なく、一定の速度を保ち続けます。低速運転小型・高推力シリンダロッド部にアルミニウムを採用した、小型・軽量ながら高推力な電動シリンダです。振動抑制構造にしたことにより、加速特性が向上し高速位置決め運転が可能です。小型・高推力シリンダ豊富なシリンダバリエーションラインアップ EACシリーズはストレートタイプの他に折り返しタイプをご用意しています。さらに、それぞれのタイプはシリンダ形状にシャフトガイド無し、シャフトガイド付とシャフトガイドカバー付の3種類をご用意しています。

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HACCP対策
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クランプシリンダロータリクランプシリンダ（シングルガイドタイプ）RCS2

【回転運動と直線運動の組み合わせ】アンクランプ時にクランプレバーが90°回転するため、ワークのセットや取り出しの邪魔にならず、コンパクトな装置設計が可能。【省スペースに貢献するシンプル構造】ピストンロッドにガイド溝1本設けたシングルガイド構造を採用。従来のダブルガイド（RCC2）構造に比べ全長を大幅に短縮。【高いメンテナンス性】パッキンキットに加え、一番負荷を受けるガイドピンも交換可能な構造。お客様による修理や、定期メンテナンスによる予防保全が簡単に実施可能。【豊富なバリエーション】チューブ内径はΦ12～Φ63と豊富にそろえ、耐環境性を向上させたフッ素パッキン仕様（RCS2-T2）、溶接環境で使用可能なスパッタ付着防止型（RCS2-G4）などバリエーションも充実、様々な用途で使用可能。【クランプレバーの方向決めが容易】ロッド先端は標準で4面幅加工のため、クランプレバーの方向決めが簡単。更にクランプレバーはオプションで購入可能となっており、お客様の工数削減に貢献。【インローによる高い設置再現性】標準でロッド側インロー付き、更にオプションでヘッド側インロー付きが選択可能。シリンダ交換時の芯だし時間を短縮し、生産性を向上させる親切設計。

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Type6650 超薄型4.5mm幅フリッパー電磁弁

【ポンピングボリュームレスのフリッパー型電磁弁に超薄型タイプが登場。幅はマイクロプレートと同じ4.5mm幅】流体が金属にまったく触れない特殊構造を持つ、小型電磁弁やマイクロポンプです。医療、医用、分析（ガス・液体）、バイオ、半導体産業向けに開発されました。《基本情報》幅がわずか4.5mmという、超スリムな電磁弁です。この4.5mm幅は、384穴のマイクロプレートに合わせたもので、ディスペンサー・分注器などの流体制御に最適です。接液部材質はPEEKとFFKMだけで、ほとんどの薬液に対して耐食性があります。応答速度は5ms、液体用の電磁弁としては非常に早い応答速度を誇ります。ビュルケルト独自のフリッパー電磁弁構造は、ポンプ効果（電磁弁の内部容積変化に伴う、流体の吸込／吐出）が無く、高精度での流路のシャット、切り替えを可能にします。分注機であれば、圧力と時間での制御により、シリンジポンプの代わりとしてもご使用いただけます。《用途》ビュルケルトの分析・測定・検査機器用電磁弁は、国内外の多くのアプリケーションでご使用頂いております。 ■分析装置・液体分析・ガス分析　・クロマトグラフ・各種理化学機器 ■医療装置・人工透析・尿検査・血液分析・免疫診断・DNA分析・PCR ■印刷機械・インクジェットプリンター ■半導体／液晶製造機器（主に薬液用）

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