産業環境で油圧システムを使用する場合、方向制御弁は基本的に流体動力の交通制御装置となります。 Bosch Rexroth 4WE 10 J 方向制御バルブは、世界中の工場で生産ラインを静かに稼働し続ける主力製品の 1 つです。この特定のバルブは何十年も前から存在しており、エンジニアがプロジェクトにそれを指定し続けるのには十分な理由があります。
4WE 10 J 方向制御弁の違い
Rexroth 4WE 10 J は、いわゆるソレノイド作動方向スプールバルブです。これは、作動油を必要な場所に導く電気制御のスイッチと考えてください。 「4WE」の部分は、メイン ポートが 4 つあり、電動で動作することを示しています。 「10」は、CETOP 5 取り付け規格に適合するサイズ NG10 であることを示します。最後の「J」は、バルブが中央の位置にあるときにどのように動作するかを定義するため、実際には非常に重要です。
このバルブの特徴は、重大な圧力と流量を処理できることです。最大使用圧力は 350 bar で、これは平方インチあたり約 5,000 ポンドに相当します。 DC 電圧バージョンは 1 分あたり 160 リットルを処理できますが、AC バージョンは 1 分あたり 120 リットルを処理できます。重い荷物を移動させたり、大きなシリンダーを操作したりする場合、これらの数値は重要です。
J パターンの中心位置の仕組み
この方向制御弁の最大の特徴は、おそらく J スプール構造です。両方のソレノイドがオフになった状態でバルブが中央位置にあると、すべてのメインポートがブロックされます。ポンプポート（P）、両作業ポート（A、B）、タンク戻りポート（T）は完全に隔離されています。
このブロックされた中心の設計は、特定の目的に役立ちます。重い負荷を保持している油圧シリンダがある場合、積極的に制御していないときに負荷が徐々に下がっていくことは望ましくありません。 4WE 10 J はすべてを所定の位置にロックします。ポンプはオイルをどこにも送っておらず、シリンダーからタンクにオイルを戻すこともできません。これは、成形サイクルのさまざまな段階で正確な位置保持が必要な射出成形機などのアプリケーションで特に役立ちます。
ソレノイドの 1 つに通電すると、スプールが移動してポンプを 1 つの作業ポートに接続し、もう 1 つの作業ポートがタンクに開きます。もう一方のソレノイドに通電すると、接続が逆になります。これは単純な油圧機構ですが、中心がブロックされているため、他のスプール パターンでは提供できない静的な保持能力が得られます。
重要な技術的な詳細
4WE 10 J は、取り付けインターフェイスに関して ISO 4401-05-04-0-05 規格に準拠しています。この標準化は、必要に応じて異なるメーカーの他の NG10 バルブと交換できることを意味しますが、常に詳細を確認する必要があります。取り付けには、15 ニュートンメートルのトルクがかけられた 4 本の M6 x 50 ボルトを使用します。 Rexroth では G 66/01 のようなものとして指定している別の取り付けプレートが必要になります。
ソレノイドは、レックスロスが「ウェットピン」設計と呼ぶものです。電気コイルは作動油にさらされたハウジング内に設置されているため、ドライ ソレノイドと比較して冷却が促進され、騒音が低減されます。これらのコイルは、バルブ全体を分解せずに取り外して 90 度回転させることができるため、スペースが限られている場合や電気接続の向きを変更する必要がある場合に便利です。一般的な電圧オプションには 24 VDC と 120 VAC がありますが、他の電圧も使用できます。
このタイプの方向制御弁としては、応答時間は良好です。力を加えると、約 45 ～ 70 ミリ秒でスプールが移動します。電源を切ると、バネにより 35 ～ 45 ミリ秒で電源が戻ります。これらはサーボ バルブ速度ではありませんが、ほとんどの産業機械アプリケーションには十分です。
このバルブが機能する場所
4WE 10 J は、さまざまな産業機器に使用されています。重工作機械では、ワークテーブルやスピンドルの制御に使用されます。油圧プレスはこれを利用して正確なシリンダー制御を実現します。射出成形機は、おそらく最も一般的な用途の 1 つであり、特にドリフトなく大量の型締力を保持する必要がある型締回路で使用されます。
一般的な射出成形セットアップでは、方向制御バルブが金型の開閉を制御します。射出中、J パターンの中心位置によりクランプ シリンダ内の作動油がロックされ、ポンプが他の作業を行っている場合でも一定の圧力が維持されます。これによりバリ（金型からの不要なプラスチックの漏れ）が防止され、安定した部品品質が確保されます。金型を開く時期になると、1 つのソレノイドが点火してバルブが動き、クランプ機構を後退させるようにオイルを送ります。
このバルブは、移動機器、建設機械、マテリアルハンドリングシステムにも使用されています。優れた保持能力と適度な流量を備えた方向制御が必要な場合は、4WE 10 J を検討する価値があります。
注文コードについて
Rexroth は方向制御バルブに体系的なコーディング システムを使用しており、それを理解することで、必要なものを正確に得ることができます。一般的な完全なモデル番号は、Rexroth 部品番号 R900589988 の 4WE 10 J3X/CG24N9K4 のようになります。
内訳: 「4」は 4 つの主要なポートを表します。 「WE」は電動方向切換スプールバルブであることを意味します。 「10」はNG10サイズの評価です。 「J」は、中心がブロックされたスプール パターンを示します。 「3X」または「5X」はシリーズを示し、5X が現在の生産シリーズです。スラッシュの後の文字と数字は、ソレノイド電圧 (G24 は 24 VDC を意味します)、シール材質、さまざまなオプションなどの詳細を指定します。
接尾辞に「V」が付いている場合は、標準の NBR シールではなく FKM シールを示します。リン酸エステル流体を使用する場合、または高温で動作する場合には、FKM が必要になります。標準の NBR シールは、通常の工業用温度範囲で鉱油作動油に問題なく機能します。
流体要件と濾過
4WE 10 J は主に鉱物ベースの作動油用に設計されていますが、適切なシール材料を使用すればリン酸エステルも処理できます。粘度範囲はかなり広く、毎秒約 2.8 ～ 380 平方ミリメートルで、公称使用粘度は摂氏 55 度で約 37 です。動作温度は、周囲環境として摂氏マイナス 20 度からプラス 50 度の間に維持する必要があります。
メンテナンスに関する多くの悩みの種は、液体の清浄度から始まります。方向制御弁の内部のクリアランスはミクロン単位で測定されます。重要な領域における 3 ～ 13 ミクロンのギャップについて話しています。ちなみに人間の髪の毛は約70ミクロンです。油圧オイルに汚染物が混入すると、粒子がこれらの隙間に入り込み、スプールが固着する可能性があります。
Rexroth では 10 ミクロン以上のろ過を推奨しています。それは無視すべき提案ではありません。スプールが固着しているということは、バルブが動かないか、さらに悪いことにバルブが動いて戻らなくなる可能性があることを意味します。特に AC ソレノイドの場合、ソレノイドは連続保持ではなく断続的に使用するように設計されているため、スプールの固着はコイルの焼損につながる可能性があります。 NAS 1638 クラス 9 の清浄度基準に従うことで、将来の悲しみを避けることができます。
一般的な問題とトラブルシューティング
4WE 10 J に関するほとんどの問題は、汚染、電気的故障、または機械的損傷の 3 つの領域に遡ります。良いニュースは、Rexroth にはこれらのバルブの手動オーバーライド機能が含まれており、診断ツールが提供されることです。
ソレノイドに通電しても方向制御バルブが動かない場合は、まず手動オーバーライドを試してください。オーバーライドピンを押して、バルブが機械的に動くかどうかを確認します。手動ではシフトするが電気的にはシフトしない場合は、電気的な問題が考えられます。ソレノイドコネクタの電圧を確認し、配線を確認し、コイル抵抗をテストしてください。手動でもバルブが動かない場合は、通常は汚れが原因でスプールが固着しています。
汚染問題はさまざまな方法で発生します。バルブがずれても、正しく中心に戻らないことがあります。また、ゆっくりと変化するか、まったく変化しないこともあります。内部漏れも別の症状で、バルブが中央位置にロックされているはずなのに、圧力が失われたり、シリンダーのドリフトが見られます。これらの問題は通常、汚染によってスプールまたはバルブ本体に傷がつき、漏れ経路が形成されていることを意味します。
電気的な問題は通常は簡単です。電圧がない場合は、配線と制御システムを確認してください。電圧または極性 (DC ソレノイドの場合) が間違っていると、バルブが確実にシフトしない可能性があります。切れたコイルは、開回路または非常に低い抵抗として現れます。コイルの交換はバルブ本体からねじ込むだけなので簡単です。
機械的損傷はそれほど一般的ではありませんが、発生する可能性があります。リターンスプリングが破損すると、スプールのセンタリングができなくなります。ソレノイドピンが損傷すると、スプールを適切に押すことができなくなります。これらは通常、単純な修理ではなく、バルブの交換または再構築を必要とします。
インストールに関する考慮事項
4WE 10 J を正しく取り付けるには、きれいで平らな取り付け面から始めます。バルブは、前述した 4 本の M6 ボルトを使用してサブプレートまたはマニホールドにボルトで固定されます。各ポートをシールする O リングは均等に圧縮する必要があるため、表面の平坦性が重要です。歪みや破片があると、漏れ経路が生じる可能性があります。
これらの取り付けボルトは 15 ニュートン メートルのトルクで締めてください。それ以上でもそれ以下でもありません。少なすぎると外部漏れが発生する可能性があります。多すぎるとバルブ本体が歪む危険があり、スプールが固着する可能性があります。推測ではなく、トルクレンチを使用してください。
電気接続にも注意が必要です。正しい電圧端子に接続していることを確認してください。通常、バルブには各ソレノイド用の端子ストリップまたはコネクタと、アース接続が付いています。このアース接続は安全のために必須であり、制御システムの電気ノイズを低減することもできます。
方向制御バルブは、可能な場合はソレノイドが上を向くように配置する必要があります。これにより、電気接続部に湿気が蓄積するのを防ぐことができます。別の方法で取り付ける必要がある場合は、電気端子を保護するためにブーツまたはカバーを追加することを検討してください。
代替品の比較
利用可能な NG10 方向制御バルブは 4WE 10 J だけではありません。パーカーは、同様の仕様を提供する D3W シリーズを製造しています。イートン・ビッカースにはDG4V-5シリーズがあります。 HYDAC は、多くの用途で代替可能な NG10 バルブを製造しています。では、なぜそれでも Rexroth を選ぶのでしょうか?
流量は 1 つの要素です。 4WE 10 J の DC バージョンの毎分 160 リットルは、一部の競合他社を上回ります。通電時の応答時間は 45 ～ 70 ミリ秒で競争力があります。取り外し可能で回転可能なコイルを備えたウェットピンソレノイド設計により、メンテナンス上の実用的な利点が得られます。 Rexroth は、4WE 10 シリーズ内でさまざまなスプール パターンとオプションも提供しており、お客様の正確なニーズに合わせてより柔軟に対応できます。
価格の点では、これらのバルブはほぼ同じです。一般的な構成の場合、950 ～ 1,050 米ドルを支払う可能性があります。その価格設定には、工業グレードの品質と、厳しいクリアランスと信頼性の高いパフォーマンスを維持するためのエンジニアリングが反映されています。
本当の差別化は、多くの場合、システムですでに使用しているものによって決まります。装置がすでに Rexroth コンポーネントを中心に構築されている場合は、4WE 10 J を使用することで、部品在庫と技術者の習熟度の一貫性が維持されます。 Parker または Eaton システムを使用している場合は、同等のシステムがよりスムーズに統合される可能性があります。
調達と入手可能性
4WE 10 J を見つけるのは通常は簡単です。 R900589988 (24 VDC バージョン) のような一般的な構成は、通常、産業代理店に在庫があります。 Rexroth には公式オンライン ストアがあり、直接購入できます。 Alibaba のような産業用供給プラットフォームは、純正 Rexroth バルブと互換性のある代替品の両方を提供していますが、実際に何を入手しているのかを確認する必要があります。
リードタイムは構成によって異なります。在庫のある商品は数日以内に発送される場合がございます。通常とは異なるオプションを含む特別注文には数週間かかる場合があります。重要な機器を保守している場合、ダウンタイムに比べてコストが比較的低いことを考えると、予備のバルブを手元に置いておくのが合理的です。
3X などの古いシリーズは生産終了していることに注意してください。 3X シリーズのバルブを交換する場合は、現在の製品バージョンである 5X シリーズにアップグレードできます。取り付けインターフェースと基本操作は同じですが、オプションや性能仕様に若干の違いがある場合があります。
長持ちさせる
方向制御バルブの寿命を最大限に延ばすには、いくつかの重要な方法を実践する必要があります。まず最も重要なことは、きれいな作動油を維持することです。信頼性の高いサービスを必要とする場合、先ほど説明した 10 ミクロンの濾過はオプションではありません。フィルターを定期的に交換し、フィルターエレメント全体の圧力低下に注意してください。
次に、J スプール パターンが実際にアプリケーションと一致していることを確認します。アンロードバルブのない固定容量型ポンプを使用している場合、中心部の詰まりにより問題が発生する可能性があります。ポンプはブロックされたポートに対してデッドヘッドを起こし、熱を発生させてエネルギーを浪費します。 J スプールは、個別のアンロード機能を備えた可変容量ポンプまたはシステムと併用するのが最適です。
3 番目に、通常の操作方法としてではなく、診断中に手動オーバーライドを使用します。これらのオーバーライド ピンは、日常的な実稼働での使用ではなく、トラブルシューティングとメンテナンスのために存在します。オーバーライドを繰り返しハンマーで叩くと、時間の経過とともに機構が損傷する可能性があります。
4 番目に、システムの動作圧力と流量に注意してください。 4WE 10 J が毎分 350 バールおよび 160 リットルに対応できるからといって、その制限で継続的に運転する必要があるというわけではありません。性能範囲の両端ではなく中間で動作させると、耐用年数が長くなります。
最後に、故障が発生した場合は、故障の原因を調査せずに、新しいソレノイド コイルをただ投入しないでください。通常、コイル自体が故障することはありません。スプールが固着してコイルが過熱したり、制御システムの電気的な問題が原因で故障します。症状だけでなく根本原因を解決してください。
結論
Rexroth 4WE 10 J 方向制御バルブは、数十年にわたる産業用油圧の進化を表しています。今日の基準からすると派手でもハイテクでもありませんが、適切に適用され、維持されていれば、その機能は確実に機能します。センターをブロックしたJスプールパターンにより、確実な荷重保持力が得られます。 NG10 サイズは、かなりの流量と圧力に対応します。ウェットピンソレノイド設計は、性能と実用的なメンテナンスアクセスのバランスをとります。
保持機能を備えた方向制御が必要な新しい油圧システムを設計している場合、または既存の機器の摩耗したバルブを交換している場合は、4WE 10 J を検討する価値があります。正しいシリーズ (現在の生産では 5X)、正しいソレノイド電圧、および流体に適したシール材料を指定していることを確認してください。初日から濾過に注意を払えば、これらのバルブから何年も信頼できるサービスが得られます。
方向制御バルブがどのように機能するのか、また健全な状態を維持するために何が必要なのかを理解することは複雑ではありません。必要なのは、きれいな液体、適切な電圧、正しい適用、定期的なメンテナンスなど、重要な細部に注意を払うことだけです。これらを正しく実行すれば、4WE 10 J は必要なときに、必要な場所に油圧を流し続けることができます。
