【完全無料】【空気圧】【機器選定】3•5ポート電磁弁の選定と特徴について

はじめに

　前回のIAIの記事は好評のようで筆者も嬉しく思います。過去記事も更新を随時しておりますので暇な時にでも見てください♪今回は、今までのnoteと違った空圧機器の選定のコツやポイントを筆者目線で話したいと思います。皆様、エアシリンダ用の電磁弁の選定でどの機種を選定すればよいのかと迷ったことは一度は経験したことがあるでしょう。各空圧メーカー毎に特徴もあり、バルブの種類も多いです。最近では、オプション機能も増えており無線システムタイプといったものまで出ております。先に結論だけ申しますと、SMC社のSYシリーズ（ノンプラグイン　プラグイン）を選定していれば、巨大なシリンダφ160オーバーでなければ、先ず問題ないでしょう。大体の使用条件をクリアできます。最近では、自動車メーカー向けの安全設計も多いのでボア径φ100を超えるエアシリンダも設計であまりみません。また、SMC社のSYシリーズのメーカー指定が私が知る限りでも日本国内では1番多いです。空圧業界の電磁弁王はSYシリーズと言っても過言ではありません。そんなSYを代表とする電磁弁について掘り下げていきましょう。今回は特別に図解付きで無料解説していきたいです。本記事が為になったと感じた方は、是非スキやフォローお願いします🤲

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1.電磁弁のプラグインとノンプラグインの違いについて　SMCのSYにて

まず、皆様の脳内を整理するために前提のお話をします。SMCのSYシリーズにはノンプラグインタイプ（古タイプ）とプラグインタイプ（平成後期タイプ）の2種類があります。電磁弁の「プラグイン型」と「ノンプラグイン型」の違いは、主に配線方法とメンテナンス性に関係しています。

🔌 プラグイン型電磁弁（Plug-in Type）
特徴：コネクタ式の配線で、電磁弁と電気配線が簡単に着脱できる。メンテナンス時に工具不要で交換可能です。複数の電磁弁をまとめて接続できる「マニホールドタイプ」に多く採用されている。

メリット：
交換・修理が簡単でダウンタイムを短縮できる。
配線ミスが少なく、作業効率が高い。
後からの増連も容易です。
工場の自動化ラインなど、頻繁なメンテナンスが必要な現場に適しています。
cc-linkやイーサネットというシリアル通信にも適しており、直近では後述する無線システムについても対応しております。

デメリット：
ノンプラグイン型に比べてコストが高い。
構造が複雑になる場合があるので、知識を更新できていない人にとっては心理ハードルが高いです。

🔧 ノンプラグイン型電磁弁（Non Plug-in Type）
特徴：
直接配線に接続する。
一度配線すると、着脱には工具が必要。
構造がシンプルで、小型機器やスペースが限られた場所に適している。

デメリット:
メンテナンス時に配線ミスや断線のリスクがやや高い。  

どちらを選ぶかは、使用環境・メンテナンス頻度・コストなどによって決まります。
大手企業向けの案件においては、直近はプラグインタイプの方が主流になっていることも事実であります。SYの対抗バルブはCKDのTVGシリーズが1番近いかと思います。しかしながら、流量特性がCKDのTVGシリーズは小さいので、注意です。又、後述する無線のバリエーションもCKD社はやや少ないです。

2.電磁弁選定のポイント

エアシリンダ用の電磁弁を選定する際には、以下のポイントを押さえることが重要でふ。
⸻
✅ 選定のポイント
1. シリンダの種類と動作方式
単動式か複動式かによって、必要な電磁弁のポート数や制御方式が異なります。
単動式：3ポート電磁弁（供給・排気）
複動式：5ポート電磁弁（供給・排気×2）

2. 使用圧力と流量
シリンダの動作に必要な空気圧（MPa）（L/min）に対応できる電磁弁を選ぶ必要があります。
過不足があると、速度不足や動作不良、寿命短縮の原因になります。

3. 電源電圧と制御方式
制御方式には以下のような種類があります。
パイロット式、応答速度が速い
ダイレクト（直動）式型・低消費電力

4. 配線方式（プラグイン or ノンプラグイン）
メンテナンス性や設置環境に応じて選定。
頻繁に交換するならプラグイン型が便利。
固定設置ならノンプラグイン型でも問題なし。

5. 取付方法とサマニホールド取付か単体取付
スペースに応じたサイズ選定（幅、高さ、奥行き）が必要です。

6. 環境条件
使用温度範囲、耐水・防塵性（IP規格）、耐腐食性など。屋外や粉塵・水分の多い環境では、保護等級の高い製品が必要となります。

下記が一般的な構成となります。

3.内部パイロットと外部パイロットについて

電磁弁（ソレノイドバルブ）の内部パイロットと外部パイロットの使い分けについて、以下のように整理できます。
🔧 内部パイロット（Internal Pilot）
特徴
主弁を開閉するためのパイロット圧を電磁弁自身の入口側の圧力から取る方式。
配管がシンプルで、追加の圧力源が不要。
利点
配管が簡単でコストが低い。
コ- コンパクトな設計が可能。
注意点
入口側の圧力が十分でないと動作しない
（低圧ラインや真空ラインでは不適）。
圧力変動が大きい場合、安定動作が難しい。

🔧 外部パイロット（External Pilot）
特徴
主弁を開閉するためのパイロット圧を外部の圧力源（別ラインやコンプレッサー）から供給する方式。より安定した動作が可能です。
低圧や真空ラインでも使用可能となります。

圧力制御がしやすく高精度な動作を求められる場面に適しています。

注意点
外部からの圧力供給が必要なため、コストが上がる。圧力源の管理が必要となります。

以下がまとめとなります。

4.電磁弁のシール方式について

5ポート電磁弁のシール方式について解説します。
2つの出力ポート（A, B）
2つの排気ポート（EA, EB）
1つの供給ポート（P）
この弁は、ダブルソレノイドやシングルソレノイドの形式で、エアシリンダの伸縮動作を制御します。
🧩 シール方式の種類
5ポート電磁弁のシール方式には主に以下の2種類があります：
1. スプールシール方式（メタルシール）
構造：スプールがバルブボディ内をスライドして切り替えを行います。
特徴：
特徴高耐久性　ライフはSMCは約2億回以上と謳っております。

高温・高圧に強く、-微小なリークが発生することがある（完全密閉ではない）
用途として、過酷な環境下での使用に適している。

2. ポペットシール方式（弾性体シール）
-構造：弁座にゴムや樹脂製のシール材を使い、ポペット（弁体）で開閉する。
特徴
高い密閉性（リークが少ない）応答性が高い

5.電磁弁の切替方式について

電磁弁の切替方式（シングル・ダブル・3位置）は、用途や制御方法に応じて使い分けられます。それぞれの特徴と使い分けのポイントを以下にまとめます。
⸻
🔁 電磁弁の切替方式の種類と特徴
1. シングルソレノイド（単電磁式）
- 構造：1つの電磁コイルで弁を切り替え、電源を切るとスプリングで元の位置に戻る。
- 特徴
通電時のみ動作
停電時は安全側（初期位置）に戻る
消費電力が少ない
用途例
安全性が求められる装置（非常時に初期状態に戻したい
一方向の動作-
一方向の動作が多いシステム（例：押し出し機）

2. ダブルソレノイド（複電磁式）
-構造：2つの電磁コイルで弁を切り替え、通電した側に保持される（ラッチ式）。
特徴
通電後はその位置を保持（省電力）停電時に現在の状態を保持- 停電時に現在の状態を保持可能に適- 双方向制御に適している途用途例
- 停電時でも状態を保持したい装置
エアシリンダの往復動作

3. 3位置電磁弁（3ポジション）構造>構造：中央位置を含む3つの切替位置を持つ。中央位置の動作は以下の3タイプがある：
AA. 全ポート遮断（クローズセンター）
B. 出力ポート排気（エキゾーストセンター）
C. 出力ポート接続（プレッシャーセンター）
特徴- 中立位置での動作制御が可能安全動作など-停止・保持・安全動作など柔軟な制御が可能
用途例
-シリンダの中間停止必要な装置や複雑な制御が必要な装置（例：搬送装置、ロボット）

以下がまとめたポイントです💡

6.電磁弁のシリアルユニットについて
電磁弁のシリアルユニット（Serial Unit）とは、複数の電磁弁を一体型モジュールとして接続・制御できるユニット構成のことです。主にFA（ファクトリーオートメーション）やロボット制御などで使われます。以下にそのメリットを詳しく解説します。
⸻
🌟 シリアルユニットの良さ（メリット）
1. 省配線・省スペース
- 各電磁弁を個別に配線する必要がなく、1本の通信ケーブルで複数の弁を制御可能。
- 制御盤や装置のンパクト化に貢献。
2. モジュール構成で柔軟性が高い
電磁弁- 電磁弁をト単位で追加・交換できるため、設計変更やメンテナンスが容易。
I/O- I/Oユニットや電源ユニットなども組み合わせ可能。p>3. 通信対応でスマート制御
Ether- EtherNet/IP、PROFIBUS、CC-Link、DeviceNet用ネットワークに対応。
PLCやPCからの遠隔制御- PLCやPCからのが可能。
4. 診断機能・トラブル対応が容易
通信エラーや電磁弁の状態をL- 通信エラーや電磁弁の状態をきる。
故障箇所の特定がしやすく、ダウン- 故障箇所の特定がしやすく、/p>
5. 省エネ・高効率
通電時間の最適化やエアセービング機- 通電時間の最適化や、エネルギー効率が向上。
一部ユニットではエア漏れ検知機能も搭- 一部ユニットでは>⸻
🛠️ 代表的な用途
多軸ロボットのエア制御- 多軸ロボットのエア制御アクチュエータ- 自動組立ラインのアクチュエータ制御制御<- 検査装置のエア供給制御医療分野- 半導体・食品・医療分野のクリーンな制御環境

もし、特定のメーカーや通信方式に対応したシリアルユニットの選定をしたい場合は、さらに詳しく調べてご案内できますよ。

6.電磁弁の無線システムについて

SMCとCKDの電磁弁無線システムについて、それぞれの特徴を以下にまとめました。
SMCはSYシリーズプラグインタイプで無線に対応可能です⭐️
⸻
🔵 SMCの無線電磁弁システム（EXW1 / EX600-Wシリーズ）
SMCは、EXW1シリーズ（小型）とEX600-Wシリーズ（モジュラタイプ）の2種類の無線システムを展開しています 。
特徴：
2.4GHz ISM帯を使用した安定した無線通信
-独自プロトコルよる干渉低減と高セキュリティ（暗号化通信）
イベント通信方式なときだけ通信することで電波出力を抑制
F.C.S.（周波数チャンネル選択）*機能で他の無線機器との干渉を回避
小型・軽量設計積81％、質量79％削減
IO-Link対応
通信距離　100m
アナログ入出力対応

利点：
配線工数・スペース・コストの削減

🟢 CKDの無線電磁弁システム（IO-Link Wireless対応）
CKDは、IO-Link Wireless規格に対応した無線通信機器を展開しています。代表的な製品は以下の通りです 。
主な製品：
- WDシリーズ無線入力ユニット（センサ信号の無線化）
TVGシリーズ：TVGシリーズの信号線を無線化
特徴：
IO-Link Wireless：CoreTigo社が開発した産業用無線通信規格
通信遅延5ms以下、- 通信遅延5ms以下0億分の1と高信頼性
最大通信距離20m- 最大通信距離20mP6- IP65/IP67対応防塵・防水性あり
省配線・省工数・断線リスク低減Cとの無線接続が可能

PLCとの無線接続が可能転テーブルや可動- 回転テーブルや可動部など、配線が困難な場所での使用に最適、設置自由度の向上

どちらのメーカーも、無線化による省配線・省工数・高信頼性を実現しています。導入を検討されている現場の条件（距離、環境、機器構成）によって最適な選択が変わります。

最後に

必要であれば、図解やアニメーションで動作の違いを視覚的に説明することもできます。特定の用途や機器に合わせた選定アドバイスも可能です。
どんな場面で使いたいか、コメントをお待ちしております！今回の電磁弁の解説については、以上となります。