油圧シーケンスバルブガイド

油圧シーケンスバルブとは何ですか?なぜ重要ですか?

A 油圧シーケンスバルブマルチアクチュエータ システムで厳密な動作順序を強制する圧力制御コンポーネントです。システムを過圧から保護するリリーフバルブとは異なり、シーケンスバルブは次のような役割を果たします。論理ゲート- 一次回路が事前に設定された圧力閾値に達するまで、二次回路への流れを遮断します。

Hochpräzise Servosysteme200バールの力でクランプドリルビットが入る前に。シーケンスバルブにより、200 bar のクランプ圧力が確認されるまで油圧システムは物理的に穴あけを開始できません。これは単なるタイミングの問題ではなく、検証を強制する.

ここでの主な違いはエンジニアにとって重要です。位置ベースの制御(リミットスイッチを使用して)検証しますどこアクチュエーターですが、圧力ベースの制御(シーケンスバルブを使用) 検証しますどのくらいの力アクチュエーターが実際に生成したものです。金属成形、溶接治具、プレス作業などの用途では、安全性とプロセス品質の両方において、この力の保証は交渉の余地がありません。

(B→A): チェックバルブがメインスプールをバイパス (2 バーの亀裂)

基本動作原理

シーケンスバルブは簡単に動作します。力の平衡方程式:

どこ：

• P_A= 入口圧力 (一次回路)
• A_スプール= バルブスプールの有効断面積
• F_春= プリセットされたバネ力
• P_ドレイン= ドレン/スプリングチャンバー内の背圧

3 段階の動作シーケンス:

1. ステージ 1 - 一次回路のアクティブ化:ポンプの流れはポート A に入り、主アクチュエータ (クランプ シリンダなど) を駆動します。バルブのメインスプールは閉じたままとなり、ポート B への流れが遮断されます。
2. ステージ 2 - 圧力の上昇:プライマリ アクチュエータがストロークを完了するか、抵抗に遭遇すると、ポート A の圧力が上昇します。バルブスプールに作用する油圧力も比例して増加します。
3. ステージ 3 - バルブシフトと二次回路の解放:いつP_Aクラッキング圧力 (スプリング設定に応じて通常 50 ～ 315 bar) に達すると、スプールがスプリングに抗して移動します。これにより内部通路が開き、流れの方向がポート A からポート B に変更され、二次アクチュエータ (供給シリンダーなど) が作動します。

。これにより、次の 4 つの異なる構成が作成されます。

高流量アプリケーション (>100 L/min) の場合、メーカーはパイロット操作による設計直動型ではなく。エンジニアリングの理論的根拠は次のとおりです。

直動式バルブでは、メインスプールはスプリングと入口圧力によって直接制御されます。これには、非常に硬い、強力なスプリング大きな流れの力に対処するため、バルブが大きくなり、正確に調整することが困難になります。

A パイロット式シーケンスバルブは 2 段階の設計を使用します。

• 小さなパイロットポペット(低力の調整可能なスプリングによって制御) ポート A の圧力を感知
• パイロット圧力が設定値に達すると、メインスプールの制御室が開き、減圧されます。
• これにより、はるかに大きなメインスプールを最小限の力でシフトできるようになります。

実用的な利点:パイロット操作バルブは、圧力設定に手動で調整可能なスプリングを使用しながら、315 bar で 600 L/min を処理できます。のようなモデルDZ-L5XシリーズNG10 (200 L/min) ～ NG32 (600 L/min) の流量でこれを達成します。

構成タイプ: 制御パスとドレインパスのバリエーション

シーケンスバルブの動作は基本的に次のものに依存します。制御信号はどこから来るのかそしてスプリングチャンバーが排出される場所。これにより、次の 4 つの異なる構成が作成されます。

外部ドレインの重要な設計ルール

のためにシーケンスアプリケーションの 90%を使用する必要があります外部ドレン（Yポートからタンク）構成。その理由は次のとおりです。

誤って内部ドレンを使用し、下流回路 (ポート B) の圧力が変動する場合 (負荷の変化により 20 ～ 80 bar の間で変動する場合など)、クラッキング圧力は次のようになります。

これ60バースイングクラッキング圧力では、力検証シーケンスのロジック全体が破壊されます。バルブは、軽負荷では早期にトリガーされたり、重負荷では遅れたりする可能性があります。油圧回路図に特別な工学的理由がない限り、Y ドレンは常にタンクに直接配管してください。

シーケンスバルブとリリーフバルブ: 構造の類似性が機能の違いを隠す理由

これは最もよく検索される比較の 1 つですが、それには十分な理由があります。どちらのバルブもバネ仕掛けのスプールを使用しており、圧力に反応します。しかし、それらの役割を混同すると、致命的なシステム設計エラーが発生する可能性があります。

一方向シーケンスバルブ: 戻り流の問題を解決する

標準的なシーケンス バルブでは、戻りストローク中に問題が発生します。二次アクチュエータの戻り流がシーケンス バルブを通って戻らなければならない場合、完全なクラッキング耐圧性.

例: シーケンスバルブは 180 bar に設定されています。後退中、シリンダーを引き戻すのに必要な圧力が 20 bar だけであっても、逆にバルブを通る流れを得るには 180 bar を超える必要があります。これにより、次のような問題が発生します。

• 非常に遅い後退速度
• 大量の発熱 (160 bar × 流量の無駄)
• アクチュエータでの潜在的なキャビテーション

ソリューション: 統合チェックバルブ

A 一方向シーケンスバルブを組み込んでいます並列逆止弁(バイパスチェックと呼ばれることもあります)自由逆流逆止弁のクラッキング圧力は通常、わずか 0.5 ～ 2 bar です。これは次のことを意味します。

• 順方向(A→B): フルシーケンスバルブロジックが適用されます (180 bar クラッキング)
• 逆方向(B→A): チェックバルブがメインスプールをバイパス (2 バーの亀裂)

これは必須二次アクチュエータが同じバルブを介して後退する必要がある回路では。メーカーが提供するΔP 対 流量曲線逆止弁経路の場合 - 最大戻り流量でこれを検証し、許容可能な圧力降下を確保します。

応用例：ボール盤クランプ→送り回路

精密作業においてシーケンスバルブが不可欠である理由を示す古典的なアプリケーションを見てみましょう。

フローの送信先

垂直ボール盤は次のことを行う必要があります。

1. クランプワークピース最低150バール力
2. ドリルクランプが確認された後にのみワークピースを取り付けてください
3. 撤回するドリル
4. アンクランプワークピース

ここで位置制御が失敗する理由

クランプシリンダにリミットスイッチを使用した場合、シリンダが作動したときにリミットスイッチが作動します。触れるただし、実際のクランプ力が蓄積される前に。ワークピースが歪んでいたり、治具が緩んでいると、ドリルがクランプされていない部分に進入し、次のような原因が発生します。

• ワークの排出（安全上の危険）
• 折れたドリルビット
• スクラップ部品

シーケンスバルブの回路設計

コンポーネント:

• SV1:クランプ回路のシーケンスバルブ (設定値: 150 bar)
• よくある間違い:50mmボア
• フィードシリンダー:32mmボア
• 圧力解放:200 bar (システム安全性)

排水路

1. 方向制御弁は次のことを行います。流れはSV1のポートAを通ってクランプシリンダーに入ります
2. クランプが伸びる：シリンダはワークに接触するまで前進します。ポート A の圧力が上昇し始めます。
3. 圧力上昇:クランプ力が 150 bar (50 mm ボアの場合、約 2,950 kg のクランプ力に相当) に達すると、SV1 が開きます。
4. フィードシリンダーが作動します:流れは SV1 のポート B に向きを変え、ドリルフィードシリンダーを前進させます。
5. 圧力上昇:クランプは、穴あけ中ずっと 150 bar 以上の圧力を維持します。

選択基準: アプリケーションに適合するバルブ

1. 圧力レンジ仕様

シーケンス バルブは、通常、次のような複数の圧力範囲設定で使用できます。

• 低音域:10～50 bar (ソフトクランプ、デリケートな部品)
• 中距離:50～100バール（一般組立）
• 高音域：100-200 bar (成形、プレス)
• 超高音域:200-315 bar (重プレス、鍛造)

選択ルール:バルブを選択してください。調整範囲は目標設定値に及びます。 180 bar が必要な場合は、100 ～ 200 bar または 150 ～ 315 bar のレンジ バルブを選択してください。 50 ～ 315 bar のバルブは使用しないでください。スプリングが硬すぎて、ハイエンドでの微調整ができなくなります。

2. 流量と圧力損失の関係

バルブはあなたの位置を通過する必要があります最大瞬間流量過度の圧力降下なし。メーカーが提供するQ-ΔP 曲線さまざまな流量における圧力損失を示します。

仕様例:

• 必要なフロー:120L/分
• 許容可能なΔP:<10 bar (エネルギーの無駄を最小限に抑えるため)
• 選択したバルブ:NG20 (定格 400 L/分) - 120 L/分で 5 ～ 6 bar のΔP を提供します。

よくある間違い:公称流量に正確に適合するサイズのバルブを選択します。これは、高流量で指数関数的に増加する圧力降下を無視しています。常にサイズ公称流量の少なくとも 150%スムーズな操作のために。

3. 流体の清浄度要件

現場での失敗の多くはここから始まります。パイロット式シーケンスバルブには、内部オリフィスとコントロールランド隙間が狭い5～10ミクロン。スプリングチャンバー制御通路はさらに敏感です。

必須の汚染仕様:

• ISO 4406:20/18/15 以上
• NAS1638:クラス9以上

翻訳: 油圧オイルには次のものが必要です。

• 4μmを超える粒子が100mlあたり20,000個未満
• 100mlあたり6μmを超える粒子が4,000個未満
• 14μmを超える粒子が100mlあたり640個未満

実際の実装:

• インストール10ミクロンの絶対ろ過(β₁₀ ≥ 200) 戻りライン上
• 使用3ミクロンフィルターパイロットドレンライン上 (外部ドレンの場合)
• 埋め込む500 稼働時間ごとのオイル分析（粒子数、含水率、粘度）

汚染が限界を超えた場合、次のことが予想されます。

• スプール固着（バルブが開閉しない）
• 圧力ドリフト（内部磨耗により漏れが増加します）
• ハンチング/発振（パイロットの動作が不安定）

4. 設置インターフェース規格

シーケンスバルブの取り付け先サブプレートまたはマニホールド業界標準に従って:

クリティカルインストールルール:取付面平面度公差でなければなりません100mmあたり0.01mm。精密研削定盤を使用して確認してください。歪みがあると、315 bar の圧力下で O リングが押し出され、外部漏れが発生します。

一般的な障害のトラブルシューティング

汚染カスケードの失敗

産業用システムで見られる典型的な障害シーケンスを次に示します。

システム設計者向けの重要なポイント

1. シーケンスバルブは位置ではなく力を検証します。クランプ力、押し付け力、または荷重保持が安全性を重視する場合に使用してください。
2. 外部ドレン構成(Y からタンク) は、安定した負荷に依存しない圧力設定を実現するために、アプリケーションの 90% で必須です。
3. パイロット操作による設計100 L/分を超える流量には不可欠です。直動式に比べて調整性が良く、操作力が低くなります。
4. 流体の清浄度には妥協の余地がありません。ISO 20/18/15 を指定し、少なくとも 10 ミクロンの絶対ろ過を実装します。四半期ごとの石油分析の予算。
5. 一方向バルブはオプションではありません二次アクチュエータがバルブを介して後退する必要がある回路では。逆止弁が組み込まれているため、大量のエネルギーの無駄が防止されます。
6. 公称流量の 150% に対応するサイズ圧力降下を 10 bar 未満に抑えるためです。これにより効率が向上し、発熱が軽減されます。
7. 取付面精度が重要となります。サブプレートが歪んでいると、高圧下で O リングの破損が発生します。 0.01mm/100mmの平面度を確認します。