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  대표적인 공기압 실린더의 구조를 그림 1에 나타낸다. 실린더 튜브내에 슬라이딩이 자유로운 피스톤이 꽉 끼여있다. 피스톤은 로드와 결합되어 있고 로드는 로드커버를 관통하여 외부에 돌출해 있다.
  실린더 튜브의 양단은 로드커버와 헤드커버에 의하여 폐지되어 있고 압축공기를 헤드측 또는 로드측에서 공급하면 그 압력으로 피스톤이 작동한다.
  피스톤의 왕복운동을 위해서는 피스톤으로 칸막이한 튜브의 좌우실내에 압축공기를 교대로 공급 또는 배출시킨다. 공기압 실린더에 적합한 용도는 빈번한 왕복동작을 비교적 고속으로 할 경우나 설비기계 등을 단기간에 설계제작할 경우, 기존의 압력원이 있어 쉽게 압축공기를 얻을 수 있는 경우 등이다.

  기계장치를 구동하는 액추에이터에 필요한 특성은 출력과 작동속도, 응답성, 정지 위치결정 등이다. 먼저, 출력과 관계있는 팩터와 출력을 구하는 이론 및 그 실제에 대하여 살펴보기로 하자.

  정적출력이 필요한 경우는 실린더 자체가 갖고 있는 슬라이딩 마찰저한, 피스톤의 유효 수압면적과 관계있기 때문에 이것을 고려하여 실린더의 효율을 고려해 계산한다.

  F = ηA₁P₁,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,                                              (2)

  η : 실린더의 출력효율(실출력/이론출력)

  실제로 설계하는 경우는 공급공기 압력 P₁의 변동, 기계장치측의 부하저항 R(N) 등에 대한 변화를 고려하고 출력에 여유율을 곱하여 구한다.

  F = ηA₁P₁= α₁R                                    ,,,,,,,,,,,,,,,(3)

α : 출력의 여유율 (실린더의 출력F/ 부하R)

  실린더의 출력효율 η는 표준적인 사양을 일반조건으로 사용할 경우 대체적으로 90%이상으로 한다. 실제로 설계할 경우에는 0.9, 대충 계산할 경우는 생략하기도 한다.
  그림 2에 η의 한 예를 나타내지만 사용하는 공기압력의 크기 및 실린더의 지름에 따라서 그 값이 변화한다는 점에 주의해야 한다.

..표 1. 여유율 α₁의 참고값

여유율α₁	사용상태	부하율 β(참고)
1.5이하	부하, 압력의 변동 小, 정적출력	0.67이상
1.5∼ 2.0	일반적인 용도, 동적출력	0.67∼ 0.5
2.0 이상	부하, 압력의 변동 大, 동적출력	0.5이하

출력의 여유율α₁과 같은 의미를 갖는 것으로서 부하율 β를 사용하는 경우도 있다.
β = 1/α₁ 의 관계가 있는데 β를 사용하여 출력F를 표현하면 식(5)와 같다.