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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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蒸気用パイロットキック式2ポート電磁弁

【信頼性】 PTFE角リングによる特殊シール構造で外部シール力を向上、高温蒸気における外部漏れリスク低減。【信頼性】異物に強い独自のピストン構造。【耐久性】蒸気用としてコイルアクチュエータ部を最適化し、耐久回数100万回を実現。

解決できる課題

品質向上
コスト削減
自動化
省スペース
生産効率改善

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プレッシャゲージ

コンパクトな小型圧力計特長１．本体がコンパクトで、小さなスペースに取付可能。２．ワンタッチ継手内蔵タイプは、チューブを接続するだけで圧力を表示。 ●使用流体　　　　空気 ●表示圧力　　　　範囲0～0.8MPa ●精度　　　　　　±5% (フルスケール) ●使用温度範囲　　0～60℃（凍結なきこと） ●目盛角度　　　　150°

解決できる課題

品質向上
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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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品質向上
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真空レギュレータプッシュロックタイプ

元圧の制御はもちろん、末端部の制御も可能。プッシュロック式ツマミで簡単操作。特長１．プッシュロック式ツマミにより、片手でも楽々操作。２．従来品より最大50％の軽量化。本体を樹脂にし、金属部材質はアルミニウムを使用。３．標準品でS3仕様相当。銅を主成分とする材料を不使用。ゴム材質は耐オゾン性に優れたHNBR。 (※)S3仕様相当はゲージ及びセンサは除く。４．1次側と2次側の継手が個別に回転し、配管方向が自由。真空源の元圧制御に最適。末端部の制御も可能。 ●使用流体　　　　　空気 ●使用圧力範囲　　　-100～100kPa／-100～0kPa(ゲージ部仕様により) ●設定圧力範囲　　　-100～-1.3kPa ●最大吸込流量　　　30L/min[ANR] ●使用温度範囲　　　0～50℃／0～40℃(凍結なきこと) (ゲージ部仕様により)

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Type6606 小型・高耐食電磁弁（ソレノイドバルブ）

【海外大手の生乳成分分析装置やPCR装置でも採用中の分析・理化学機器等に適した高腐食電磁弁】海外大手の生乳成分分析装置でも使われている電磁弁。流体が金属に触れない高耐蝕仕様の小型電磁弁。コンパクトな寸法で、各種分析装置、理化学機器への使用実績を誇ります。《基本情報》海外大手の生乳成分分析装置やPCR装置でも使われている電磁弁。流体が金属に触れない高耐蝕仕様の小型電磁弁。コンパクトな寸法で、各種分析装置、理化学機器への使用実績を誇ります。メンテ用途などのために、１個から販売が可能です。ビュルケルトジャパンのスタッフは日本人がほとんどですので、お問い合わせなどにも日本語で対応いたします。また代理店ではなく、日本法人ですので社内の豊富なデータベースを使用し、同等仕様品のご提案なども可能となっております。装置に似たものが付いているなどの際には、お気軽にお問い合わせください。《用途》生乳成分分析装置・PCR装置・ＨＰＬＣ・ガス分析

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コンパクト電動シリンダ　DRシリーズ

主な特徴 αSTEPとボールねじを一体化した構造高精度なαSTEPとボールねじを組み合わせることで、高精度な位置決めを実現カップリングなどの連結部品を使用せず、中空ローターとボールねじナットを一体化することで、部品の剛性や組み合わせによるバックラッシの影響を抑えています。 DRシリーズ内部構造 2種類の駆動用ボールねじ駆動ボールねじ精密転造繰り返し位置決め精度 ±0.003mm ±0.01mm 最小移動量 0.001mm 高可搬質量と高速運転を実現※ リード 1mm 2.5mm 可搬質量水平 4kg 4kg 垂直 4kg 2kg 最高速度 40mm/s 100mm/s ※ 表中の仕様値は、取付角寸法28ｍｍテーブルタイプの場合。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。駆動モーターにαSTEP AZシリーズを搭載バッテリレスのアブソリュートセンサ内蔵、外部センサ不要でモーター位置情報を常時監視クローズドループ制御による高信頼性高効率化により、モーター発熱低減、省エネルギー ABZOセンサ安定した微細送りが可能 αSTEPを搭載しているため、1stepずつの微細な動作を安定して繰り返すことが可能です。カメラやレンズの微調整に最適です。 DRシリーズ微細送り低速でなめらかな動きマイクロステップ駆動、スムースドライブ機能※により低速での振動を抑え、なめらかに動かすことができます。シリンジから溶液を安定して供給する駆動軸に最適です。 ※ パルス入力の設定を変えることなく、フルステップのときと同じ移動量、速度で自動にマイクロステップ駆動する制御です。 DRシリーズ低速でなめらか装置の小型化・軽量化に貢献 αSTEPとボールねじを一体化したコンパクトボディで、装置の小型化・省スペース化に貢献することができます。装置先端の軽量化により、設計の自由度の向上が期待できます。

解決できる課題

HACCP対策
品質向上
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ショックアブソーバ固定式ショックキラー NCK

【推力エネルギーに対応】シリンダ等の推力エネルギーの吸収に威力を発揮。極めてソフトタッチな停止が実現。【低速でも滑らか吸収】低速に対して特に優れ、滑らかな衝撃吸収が可能。【コンパクトでも吸収力大】コンパクト・スリム設計ながら、吸収エネルギーが大きい。スペース効率の高いショックアブソーバー。【スリットオリフィス】ピストンの移動とともにオリフィス面積が滑らかに変化する構造。ストロークとともにスリットオリフィスの面積が徐々に小さくなるため、更に高い抗力が発生し、滑らかな停止を実現。

解決できる課題

品質向上
コスト削減
自動化
省スペース
生産効率改善

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電磁弁・シリンダー・エア機器類

スプール位置検出機能付残圧排出弁 SNS

【主弁位置監視機能付きスプール弁】安全規格対応リミットスイッチを採用、入力信号とバルブ動作の整合性の確認用として使用、確実な残圧排出に対応。【面間寸法、業界最小クラス】従来品SNPシリーズ比、面間寸法34％ダウン。設置スペースの削減に貢献。【配管スペースを削減】 F,R,L機器とモジュラー接続可能により、配管スペース、工数の削減に寄与。【手動誤作動防止】手動装置に保護カバーを採用し、外的要因のトラブル防止に有効。【異物トラブル防止】 P、A両ポートにメッシュフィルター標準装備、異物によるトラブル防止に有効。

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電磁弁・シリンダー・エア機器類

特殊シリンダエアベアリングアクチュエータLBC

【摺動抵抗ゼロ】完全非接触で摺動抵抗がゼロのため、高応答で供給圧にリニアに比例した推力制御が可能。【クリーン】完全非接触で作動するため発塵なし。

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複合機能型5ポート電磁弁ショックレスバルブ SKH

【クッション効果】圧力によりクッション調整するためバウンド現象なし。【エアシリンダの推力利用】エアシリンダの推力利用のためバルブのみで大きな運動エネルギの吸収が可能。エネルギ吸収による発熱が少ないため、使用頻度の制限なし。【追加配管不要】クッション装置の増設に伴う、追加配管作業が不要。【メンテナンスが容易】電磁弁・スペーサリリーフ弁ともボルト3本で容易に交換可能。

解決できる課題