シリンダとは
シリンダとは、供給された圧力を推進力に増幅変換させる機器です。シリンダの圧力源に使用されているのは、空気や油です。シリンダは、パスカルの原理を利用した内部構造によって推進力を生みだしています。
シリンダによって増幅させた推力は、生産設備の駆動部で必要な直線の往復運動や回転の揺動運動に利用されています。自動車、半導体、食品工業などで利用されるのが、空圧を駆動源とした空圧シリンダ（エアシリンダ）です。
油圧を駆動源とした油圧シリンダは、建設機械、重機、プレス機器など、さまざまな分野で利用されています。
シリンダの使用用途
空圧シリンダは、自動車、半導体、食品工業などの生産工場で利用されることが多いです。空圧シリンダを使うことで、省力化や自動化を目的としたワークの移動など、容易でコンパクトに実現することが可能になります。このため、空圧シリンダはさまざまな自動化装置に採用され、組立や搬送などの動作で活用されています。
空圧シリンダで使用される圧力が0.5MPa程度である場合、直線の往復運動や回転の揺動運動など、人間の力に近い作業を容易に実現できます。一方で油圧シリンダは、空圧シリンダと比較すると、遥かに高い推力が得られるため、建設機器や重機などパワーが必要な場面で利用されています。
シリンダの原理
シリンダは、パスカルの原理を利用して推力を生み出しています。シリンダの側面に配置しているのが、空気や油が出入りする給排気口です。給排気口から供給された圧力は、パスカルの原理によってシリンダ内部のピストンとロッドを前後に動かし、推力を発生させます。
シリンダの給排気口に供給される圧力が空圧の場合、推力は小～中レベルです。油圧の場合は、中～大レベルの推力が得られます。シリンダの構造として主になるのが、シリンダチューブ、ピストンロッド、前後カバーです。
注射器で例えると、外側の筒部分がシリンダチューブ、内部を往復する部分がピストンロッドです。そして筒の蓋となる部分が前後カバーとなります。またエアシリンダの場合には、カバー部にクッションが使用されており、駆動時の衝撃を吸収しています。
また、シリンダのピストン外周に使用されているのがパッキンです。パッキンは、シリンダ側とロッド側の密閉性を維持しながら、正確な動きを確保する役割をしています。シリンダの摺動性が悪くなる原因となるのが、パッキンの損傷です。そのためパッキンは、メンテナンス部品として扱われていることが多いです。
シリンダの種類
シリンダ内部空間の名称は、シリンダ側（あるいはチューブ側）、ロッド側と呼びます。ロッド側は、ピストンを駆動させるロッドが空間内部にある方です。そして空間内に何も無いもう一方がシリンダ側となります。
1. 複動シリンダ
複動シリンダは、シリンダ側とロッド側のどちらにも流体（エアまたは油圧が一般的）を満たし圧力をかけることで、伸長および縮小動作を自在に行う方式です。圧力をかける給排気口が2つあり、それぞれの給排気口で給気と排気を入れ替えることによって、ピストンのロッドが往復運動します。
2. 単動シリンダ
単動シリンダは、片側のみ流体による圧力変動で駆動させる方式です。圧力をかける給排気口が1つあり、この給排気口に圧力をかけるとピストンのロッドが動き、給排気口から圧力を排気するとロッドが戻ります。
シリンダの選び方
シリンダを選ぶときには、ストロークを考慮する必要があります。シリンダのストロークとは、シリンダが伸長および伸縮する距離のことです。
シリンダが全伸長および全縮小した位置のことを、シリンダのストロークエンドと言います。すなわちストロークエンドとは、それ以上ピストンを動かすことができなくなる位置のことです。
ストロークの最大距離は、シリンダチューブおよびロッドの長さによって決まります。しかし、再現なく長くできる訳ではありません。長さに対して直径が小さい場合、加工が難しくなるからです。さらに長尺である場合には、シリンダ内径とピストン外径の真円度を維持するのが難しくなります。真円度が悪いと気密性が低下し、シリンダとして正確に動かせなくなってしまいます。
さらに、ストロークに対して直径が小さい場合には、伸長時に高負荷がかかるとシリンダが座屈する恐れがあるのが問題です。このため、目的に合わせたストロークおよび直径を選定する必要があります。
参考文献
http://www.blackhawk.co.jp/pdfs/HAYDRAULIC_TEXT-25P.pdf
https://www.konan-em.com/sanki_data/products/2224.pdf
http://kousyoudesignco.dip.jp/air5.html
http://ca01.smcworld.com/catalog/BEST-technical-data/pdf/2-m27-49.pdf