Rexroth の方向制御バルブ WE 5 に関する情報を検索するとき、通常、このバルブが何をするのか、どのように機能するのか、自分のニーズに合うかどうかを理解したいと考えます。 WE 5 の指定は、Rexroth のバルブ ラインナップの特定のサイズ カテゴリを指しますが、この話は 1 つのバルブ モデルだけよりも興味深いものです。
方向制御弁WE5とは
Rexroth のオリジナルの WE 5 は、NG5 サイズ規格に基づいて構築された方向制御バルブでした。これらのバルブは、適度な圧力と流量を必要とするシステム内の作動油の流れを制御しました。従来の WE 5 は、最大 250 bar の圧力と 14 ～ 20 リットル/分の流量に対応できました。長年にわたり、この性能レベルは、小型機械や軽工業用機器などの小型油圧システムでうまく機能していました。
ただし、現代の産業用途では、より多くの電力とより高い流量が必要です。ここで、方向制御弁 WE 5 の進化が重要になります。 Rexroth は、5-.WE 10 モデルを含む 5X シリーズを開発しました。これらの新しいバルブは、オリジナルの WE 5 の設計理念を維持していますが、NG10 サイズまでスケールアップされています。その結果、420 bar に達する圧力で毎分最大 160 リットルを処理できるバルブが誕生しました。現在のエンジニアが方向制御弁 WE 5 を探す場合、現在の性能要件を満たしているため、最終的にこれらの NG10 モデルを選択することがよくあります。
方向制御弁 WE 5 ファミリは、ISO 4401-05 や NFPA D05 などの国際規格に準拠しています。この標準化は、システム全体を再設計することなく、バルブを標準のサブプレートに取り付けて、他のメーカーの同様のバルブを置き換えることができることを意味します。
バルブ内部の仕組み
方向制御弁 WE 5 の基本構造は簡単です。バルブ本体の内部には、前後に移動してさまざまなポートを接続するスライド スプールが配置されています。スプールの位置が変わると、どのポートが接続されるかが変わります。たとえば、スプールはポート P (圧力) をポート A に接続し、ポート B をポート T (タンク) に接続する場合があります。スプールが反対方向に移動すると、これらの接続が逆になります。
方向制御弁 WE 5 はなぜこのスプールを動かすのでしょうか?答えは電磁ソレノイドです。 Rexroth は、いわゆる「湿式」ソレノイド設計を使用しています。ソレノイドは作動油から密閉されているのではなく、作動油の中にあります。これは危険に聞こえるかもしれませんが、実際には冷却効果が向上し、寿命が長くなります。作動油はコイルから熱を奪い、ソレノイドが過熱することなく継続的に動作できるようにします。
ソレノイドへの電源をオフにすると、バルブ内のスプリングがスプールを中心位置に押し戻します。ばねの構成が異なると、動作も異なります。標準設定では両側にリターンスプリングを使用します。一部のバージョンでは、バルブの切り替えを速くするために、より強力なスプリングを使用しています。他のバージョンでは、スプールが最後まで移動した位置に留まる必要がある特殊な用途のために、スプリングを完全に排除しています。
方向制御弁 WE 5 モデルの多くには、手動オーバーライド機能が含まれています。これはバルブの上部にある押しボタンで、スプールを手で動かすことができます。セットアップまたはトラブルシューティングの際、この手動制御は非常に役立ちます。電力を供給せずにシステムをテストできます。
パフォーマンスの能力と限界
方向制御弁 WE 5 システムの最新の NG10 バージョンは、優れた性能数値を処理します。標準モデルは 350 バールの圧力で動作し、特別バージョンは 420 バールの圧力で動作します。流量容量は、DC 電圧動作の場合は 160 リットル/分、整流後の AC 電圧の場合は 120 リットル/分に達します。
温度範囲は摂氏マイナス 30 度からプラス 80 度までです。このバルブは、非常に薄い (2.8 平方ミリメートル/秒) から非常に厚い (500 平方ミリメートル/秒) までの範囲の作動油で動作します。この柔軟性は、1 つのバルブ設計がさまざまな用途に対応できることを意味します。
ただし、高いパフォーマンスにはいくつかの考慮事項が伴います。流体が最大速度でバルブを通過すると、スプールに作用する油圧力が大きくなります。これらの力は不安定性や振動を引き起こす可能性があります。これを管理するために、Rexroth はポートに取り付けるスロットル カートリッジを提供しています。これらのカートリッジは流れをわずかに制限するため、動的力が軽減され、操作がスムーズになります。トレードオフとして、バルブ全体の圧力損失が大きくなりますが、安定性の向上には通常、それだけの価値があります。
内部漏れは、方向制御弁 WE 5 設計のもう 1 つの特徴です。スプールが自由に動くにはクリアランスが必要なため、すべてのスプール バルブからスプールを越えて液体が漏れます。この漏れは、バルブが数千サイクルにわたって摩耗するにつれて徐々に増加します。荷重を長期間所定の位置に保持する必要があるアプリケーションの場合、方向制御弁 WE 5 だけでは十分な保持力が得られない可能性があります。外部チェックバルブを追加するか、クローズドセンタースプール構成を選択すると、この問題の解決に役立ちます。
電気制御と応答時間
方向制御弁 WE 5 の電気側は、標準の工業用電圧で動作します。 DC バージョンは 12、24、110、または 220 ボルトを受け入れますが、24 ボルトが最も一般的です。 ACバージョンには、交流をソレノイドが必要とする直流に変換するための整流器コネクタが必要です。
消費電力は、特定のモデルに応じて 17 ～ 38 ワットの範囲です。バルブは 100% のデューティ サイクルで定格されており、損傷することなく継続的に通電状態を維持できることを意味します。多くの油圧システムは長期間その位置を保持するため、この連続定格は重要です。
応答時間はいくつかの要因によって異なります。標準ソレノイドは、オンになるまでに 65 ～ 150 ミリ秒かかり、オフになるまでに 48 ～ 104 ミリ秒かかります。この時間は速いように思えるかもしれませんが、一部のアプリケーションではさらに速い応答が必要です。 Rexroth は、スイッチング時間を半分に短縮するパルス幅変調カートリッジを提供しています。これらの PWM カートリッジは、制御されたパターンでソレノイド電圧を急速にパルス化し、スプールの動きを加速します。
別の PWM オプションは、速度を向上させるのではなく、エネルギー消費を削減します。このエネルギー削減カートリッジはコイル温度を少なくとも 30 ℃ 低下させます。温度が低いと、高温環境や高負荷の用途でのバルブの寿命が延びます。エンジニアは、速度を最適化するか、熱管理を最適化するかを選択する必要があります。方向制御弁 WE 5 システムは、両方の優先順位に対するオプションを提供します。
ソレノイドがオフになると、崩壊する磁場によって電圧スパイクが発生します。このスパイクにより、同じ電源に接続されている敏感な電子機器が損傷する可能性があります。標準の K4 ソレノイドには、この電圧を 500 ボルト未満にクランプするために外部抑制ダイオードが必要です。 K72L ソレノイド バージョンには保護機能が組み込まれているため、配線が簡素化され、電気安全規格への準拠が保証されます。
適切なスプール構成の選択
方向制御バルブ WE 5 内のスプールは、各位置でのバルブの動作を決定します。最も一般的なのは 4 方向 3 ポジション スプールです。これらのスプールには 4 つのポート (P、T、A、B) と 3 つの異なる位置 (左、中央、右) があります。
中心位置の動作は特に重要です。 「E」スプールは、中央位置にある 4 つのポートすべてを閉じます。これにより、負荷を所定の位置に固定し、ポンプに圧力を加える閉じた中心が形成されます。 E 構成は最大の荷重保持を提供しますが、ポンプを過圧から保護するためにリリーフバルブが必要です。
「H」スプールはポート P、A、B を閉じ、中央位置で T を接続します。これにより、ポンプがタンクにアンロードされ、バルブが中心にあるときのエネルギーの無駄が削減されます。 AとBが閉じているため負荷はロックされたままになりますが、保持力はEスプールほど強くありません。
「J」スプールは、A、B、T を中心位置で接続しながら P を閉じます。これにより、負荷は自由に浮遊し、熱膨張がタンクに逃げます。 J 構成は、中立位置で簡単に移動する必要があるシステムや、温度変化による圧力の上昇を防ぐ必要があるシステムに役立ちます。
間違ったスプール タイプを選択すると、問題が発生します。たとえば、垂直リフト用途で H スプールを使用すると、内部漏れにより荷重がゆっくりと下降する可能性があります。 Eスプールの方がホールド性が良いです。一方で、自由に動かす必要がある横軸にEスプールを使用すると、システムが硬く感じられ、エネルギーを無駄に消費してしまいます。アプリケーションを理解することは、適切な方向制御弁 WE 5 構成を選択するのに役立ちます。
設置とメンテナンスに関する考慮事項
方向制御弁 WE 5 を取り付けるには、いくつかの重要な点に注意する必要があります。バルブは、ISO 4401-05 規格を満たす必要があるサブプレートに取り付けられます。 Rexroth サブプレートには特定の部品番号があり、別途注文する必要があります。バルブを取り付ける前に、サブプレートがきれいで、マニホールドまたはブロックに正しく取り付けられていることを確認してください。
電気接続には DIN EN 175301-803 標準コネクタが使用されます。コネクタは 90 度回転して、さまざまなワイヤ配線のニーズに対応できます。一部のコネクタには AC 動作用の整流器が組み込まれており、他のコネクタにはソレノイドの状態を視覚的に確認するための LED インジケータが追加されています。
液体の清潔さは、ほとんどの人が思っている以上に重要です。方向制御弁 WE 5 の内部のクリアランスはわずか数マイクロメートルです。汚染粒子がスプールに詰まり、バルブが固着したりシフト不能になったりする可能性があります。 25 マイクロメートル以下のろ過を強くお勧めします。フィルターを定期的にメンテナンスすることで、ほとんどのバルブの問題を防ぐことができます。
このバルブは、鉱物ベースの作動油および数種類の生分解性流体で動作します。シール材質には、標準オイル用の NBR (ニトリル) または合成流体および高温用の FKM (バイトン) があります。シールの材質がシステム内の流体と一致していることを確認してください。
メンテナンスは比較的簡単です。ソレノイド コイルは、システムからバルブを取り外さずに交換できます。コイル抵抗を定期的にチェックし、故障が発生する前に劣化を検出します。バルブの反応が遅くなったり、動かなくなったりする場合は、汚染が原因である可能性が最も高くなります。通常、システムをフラッシュしてフィルターを交換すると、問題が解決します。摩耗した内部コンポーネントは、通常、製造後 10 年間入手可能なレックスロス純正のスペアパーツと交換できます。
購入の決定を下す
方向制御弁 WE 5 またはその最新の NG10 同等品を購入する場合は、いくつかの要因が選択に影響します。まず、流量と圧力の要件を確認します。中程度の圧力で毎分 20 リットル未満が必要な場合は、従来の NG5 サイズで十分な場合があります。より高いパフォーマンスを実現するには、5X シリーズ NG10 モデルが現在の標準です。
次に、施設で利用可能な電圧を考慮してください。 24 ボルト DC バージョンは産業オートメーションで最も一般的ですが、110 または 220 ボルトのオプションはさまざまな地域や用途に適しています。
3 番目に、高速スイッチング、エネルギー削減、位置監視などの特別な機能が必要かどうかを評価します。これらのオプションはコストを追加しますが、要求の厳しいアプリケーションでは真の利点をもたらします。
価格は仕様やサプライヤーによって大きく異なります。認定代理店および産業サプライヤーはこれらのバルブを販売しており、多くの場合、選択を支援する技術サポートが付いています。通常、まとめ買いはボリュームディスカウントの対象となります。 Rexroth の公式カタログには、適切なバルブを確実に入手できるように詳細な仕様と注文コードが記載されています。
代替サプライヤーは互換性のあるバルブを低価格で提供していますが、互換性と信頼性は異なる場合があります。重要なアプリケーションの場合、純正 Rexroth バルブは、一貫した性能と部品の入手可能性を通じて、より優れた長期価値を提供します。
実際のアプリケーションと成功要因
方向制御弁 WE 5 とその子孫は、数え切れないほどの用途に使用されています。射出成形機は、これらを使用して金型クランプとエジェクターを制御します。ロボット システムは、正確な動作制御をこれらに依存しています。フォークリフトはステアリングとリフトの機能をこれらに依存しています。金属成形プレス、工作機械、マテリアルハンドリング機器にはすべてこれらのバルブが組み込まれています。
方向制御バルブ WE 5 の取り付けが成功するかどうかは、バルブがアプリケーション要件に適合するかどうかにかかっています。高流量アプリケーションでは、安定性を維持するためにスロットル カートリッジが必要です。高温環境では、エネルギー削減ソレノイドのメリットが得られます。荷重保持用途には、クローズドセンター スプールが必要で、場合によっては外部逆止弁も必要です。
電気システムは適切な電圧を提供し、電圧スパイクに対する保護を備えている必要があります。油圧システムの設計では、バルブによる圧力降下を考慮し、適切な濾過を行う必要があります。
定期的なメンテナンスによりバルブの寿命が延び、予期せぬダウンタイムが防止されます。フィルター状態の監視、外部漏れのチェック、ソレノイド応答のテストなどの簡単な実践により、システムの確実な動作が維持されます。
オリジナルの WE 5 から最新の 5X シリーズへの進化は、変化するニーズに合わせて産業用油圧コンポーネントがどのように進歩しているかを示しています。従来の機能と現在の機能の両方を理解することは、エンジニアがどの方向制御弁 WE 5 バリアントがアプリケーションに最適であるかを情報に基づいて決定するのに役立ちます。適切な選択、設置、メンテナンスを行うことで、これらのバルブは要求の厳しい産業環境において長年にわたり信頼性の高いサービスを提供します。
