エアシリンダのボア選定 - 大きければ良いわけではない

空気圧シリンダの選定はJIS B 8377（油圧・空気圧シリンダ）の推力計算式に、主要メーカーの選定カタログを組み合わせるのが現場の標準的な進め方だ。「推力不足が怖いから1サイズ大きく」を続けると、エア消費量が想定の2倍超に膨らみ、コンプレッサ容量の追加投資が必要になるケースがある。ボア径の二乗で空気消費が増える点を計算段階で押さえないと、工場全体の電力コストにも跳ね返る。

基本推力式：F = P × A × η

• P：供給圧（MPa）、日本の工場標準は0.5 MPa前後
• A：ピストン受圧面積（mm²）= π/4 × D²
• η：機械効率 0.7〜0.85（摩擦・シール抵抗）

例：ボア50 mm、0.5 MPa、η=0.75 → F ≈ 736 N。各メーカーの選定ソフトで同条件を入れても同程度の値になる。

用途別の安全係数

• 水平スライド：安全係数 ≥ 2
• 垂直持上げ：安全係数 ≥ 3（重力＋摩擦）
• 高速衝撃停止：安全係数 ≥ 4、必要に応じてショックアブソーバを併用

速度とボア径のジレンマ

同じバルブ・配管でボアを2倍にすると速度は半分（v = Q/A）。

• 高速往復（200 mm/s超）：小ボア＋大流量バルブ
• 低速精密位置決め：大ボア＋スピードコントローラ

ポート・配管サイズ（圧力損失対策）

• ボア ≤ 40 mm：Rc1/8〜Rc1/4
• ボア 50〜80 mm：Rc1/4〜Rc3/8
• ボア ≥ 100 mm：Rc1/2以上

配管径が小さいと圧力損失で計算推力の70%しか出ないこともある。メーカーカタログの配管径別推力低下グラフは設計時に必ず参照しておきたい。