油圧システムは建設機械から工場機械まであらゆるものに動力を供給します。これらのシステムの中心となるのは流量制御バルブです。これは、作動油がシステム内を移動する速度を制御する、小さいながらも強力なコンポーネントです。彼らは油圧世界の交通管制官であると考えてください。
しかし、これらのバルブとは一体何なのでしょうか?また、なぜこれほど多くの種類があるのでしょうか?簡単な言葉で分解してみましょう。
油圧流量制御バルブは実際には何をするのですか?
ホースで庭に水をまいているところを想像してみてください。ノズルを絞ると出てくる水の量が減り、スプリンクラーの動きが遅くなります。それを開けると、より多くの水が流れ、すべてがより速く動きます。油圧流量制御バルブも同様に機能します。システム内を流れる流体の量を制御し、油圧シリンダーとモーターの動作速度を制御します。
これらのバルブは次の理由から非常に重要です。
・油圧機器の速度制御
• 物を壊す可能性のある突然のぎくしゃくした動きを防ぐ
• 適切な量の液体を使用することでエネルギーを節約します。
• スムーズな操作を保証することでオペレーターの安全を確保
油圧式流量制御弁の主な種類
1. 非補償型流量制御バルブ
それらは何ですか:これらは最も単純なタイプであり、基本的には流体ライン内で調整可能な制限です。
仕組み:小さな開口部 (オリフィスと呼ばれます) があり、大きくしたり小さくしたりできます。開口部が大きいほど、流れが多くなります。庭のホースのノズルの開口部を調整するようなものです。
種類には次のものがあります。
• ニードルバルブ- 尖った針を使用して、小さな開口部を正確に制御します
• スロットルバルブ- 流れを調整するためにさまざまな形状（ボール、スリーブ）を備えています
• インラインバルブ- 流体ラインに直接フィットする小型でコンパクトなバルブ
良い点:
- シンプルで安い
- 取り付けと修正が簡単
- 基本的な仕事に最適
あまり良くない:
- 圧力が変化すると流れが変化する
- あまり正確ではありません
- 負荷が変化し続けるとうまく動作しない
最適な用途:潤滑システムや基本的な冷却回路など、圧力がかなり安定している単純なアプリケーション。
2. 圧力補償型流量制御弁
それらは何ですか:圧力が変化しても流れを一定に保つように自動的に調整されるスマートバルブ。
仕組み:圧力の変化を感知して開度を自動的に調整する「補償器」が内蔵されています。それは、建物内の他の場所で何が起こっていても、常に同じ水の流れを提供する自動蛇口があるようなものです。
主に 2 つのタイプ:
• 制限的 (双方向)- 機器に送られるすべての流れを制御します
• バイパス（三方向）- 余分な流れをタンクに送り返し、適切な量を機器に送り続けます。
良い点:
- 負荷が変化しても流量は一定に保たれます
- 非常に正確 (精度は 3 ～ 5% 以内)
- 重労働な作業に最適
あまり良くない:
- より複雑で高価になる
- 大きくなり、より多くのメンテナンスが必要になる
最適な用途:正確な速度制御が必要なロボット、クレーン、工作機械などの精密作業。
3. 方向制御弁
それらは何ですか:これらのバルブは、流体がどのくらい流れるかではなく、どの方向に流れるかを制御します。
仕組み:これらは、流体をさまざまな経路に導く鉄道のスイッチのようなものです。彼らの主な仕事はフロー制御ではありませんが、さまざまなルートを開いたり閉じたりすることでフローに影響を与えます。
主な種類:
• スプールバルブ- 複数のポートを通る流れを導くためにスライドピースを使用します
• ボールバルブ- 穴の開いたボールを回転させて流路を開閉します
• バタフライバルブ- 回転ディスクを使用して素早いオン/オフ制御を実現
良い点:
- 複雑なシステムに非常に汎用性が高い
- ボールバルブは非常に密閉性が高い
- バタフライバルブは動作が速く、軽量です
あまり良くない:
- 正確なフロー制御には向いていない
- ボールバルブやバタフライバルブは微調整には不向き
最適な用途:複数のシリンダーを備えたシステム、高圧遮断アプリケーション、大規模なパイプライン システム。
4. 特殊な流量制御バルブ
それらは何ですか:特定の作業向けに設計されたバルブ。
種類には次のものがあります。
• 逆止弁- 液体を一方向にのみ流します (一方通行のドアなど)。
• 分流弁- 複数のシリンダーを同じ速度で動かすための流れを分割します。
• 優先バルブ- 重要な回路に最初に液体が供給されていることを確認してください
仕組み:各タイプには独自の特別なデザインがあります。逆止弁はスプリングとボールを使用して逆流を阻止します。分流器はギアまたは特殊なスプールを使用して流れを均等に分割します。
良い点:
- 特定の仕事に最適
- 逆止弁はシンプルで信頼性が高い
- 分流器により正確な同期が可能
あまり良くない:
- 1つの特定の目的にのみ適しています
- 特別なセットアップまたはキャリブレーションが必要な場合があります
最適な用途:逆流を防止し、複数のシリンダーを同期させ、重要なシステムが優先されるようにします。
5. 比例弁とサーボ弁
それらは何ですか:コンピューターまたは電子信号によって制御されるハイテクバルブ。
仕組み:これらのバルブは手動調整の代わりに電気信号に応答します。現代の車のスロットルのようなものだと考えてください。ペダルを強く踏むほど、より多くの燃料が流れます。
2 つのタイプ:
• 比例弁- 電気信号に基づいて流量を調整
• サーボバルブ- 完璧な制御を実現するフィードバックシステムを備えた超高精度バルブ
良い点:
- 非常に正確
- すぐに変更できる
- 自動化システムに最適
あまり良くない:
- 非常に高価です
- インストールと保守が複雑
- 非常にきれいな液体が必要です（汚れは簡単に損傷する可能性があります）
最適な用途:射出成形機、航空宇宙機器、試験システムなどの高精度アプリケーション。
6. スマートバルブとデジタルバルブ
それらは何ですか:最新のテクノロジー - センサーとコンピューター制御を内蔵したバルブ。
2 つのタイプ:
• スマートバルブ- 圧力、温度、流量を監視するセンサーとインターネット接続を備えています
• デジタルバルブ- 複数のオン/オフバルブを連携させて使用し、正確な流量制御を実現します。
仕組み:スマートバルブは人工知能を使用して自動的に調整し、データを携帯電話やコンピュータに送信できます。デジタルバルブは、多くの単純なオン/オフバルブを組み合わせて、1 つの正確なバルブのように機能します。
良い点:
- 自分自身の問題を診断できる
- 非常に信頼性が高く効率的
- 遠隔制御可能
あまり良くない:
- 最初は非常に高価です
- コンピュータシステムが適切に動作する必要がある
最適な用途:最新の工場、自動化された生産ライン、すべてをリモートで監視したいシステム。
7. カートリッジバルブ
それらは何ですか:マニホールドと呼ばれる特殊なブロックにねじ込むモジュラーバルブ。
仕組み:バルブをパイプで接続する代わりに、これらのバルブはドリル加工されたブロックに取り付けられます。個々のピースをチューブで接続するのではなく、レゴブロックで組み立てるようなものです。
良い点:
- 非常にコンパクト - スペースを節約します
- 接続が少ないほど漏れも少なくなります
- 狭いスペースで複雑な制御システムを構築可能
あまり良くない:
- 特別に設計されたマニホールドブロックが必要
- 初期設定コストが高い
最適な用途:スペースが限られた建設機械、小型工場機械、船舶システムなど。
適切なバルブの選び方
適切なバルブの選択は、いくつかの要因によって決まります。
フローのニーズ:動かすためにはどのくらいの量の体液が必要ですか?小さなニードルバルブは低流量に対応し、大きなバタフライバルブは大量の流量を処理します。
圧力要件:バルブがシステムの圧力に対応できることを確認してください。ほとんどの油圧システムは 200 ～ 700 bar (約 3000 ～ 10000 PSI) で動作します。
どれくらい正確である必要がありますか?単純なジョブでは、基本的な非補償バルブを使用できます。精密な作業には圧力補償バルブまたはサーボバルブが必要です。
あなたの予算:基本的なバルブはコストが安くなりますが、精度はそれほど高くありません。ハイテクバルブはコストが高くなりますが、より優れた性能を発揮します。
利用可能なスペース:狭いスペースでは、カートリッジ バルブまたはコンパクトなインライン バルブが必要になる場合があります。
メンテナンス：バルブをどのくらいの頻度でメンテナンスするかを検討してください。デジタルバルブはメンテナンスの必要性が少なくなりますが、初期費用が高くなります。
インストールのヒント
メーターインとメーターアウト:流量制御バルブを取り付けて、シリンダに入る流体（メータイン）または出ていく流体（メータアウト）を制御できます。通常はメータアウトの方が負荷の逃げを防止できるので優れています。
濾過：必ずバルブの前にフィルターを取り付けてください。汚れた流体は油圧バルブの最大の原因です。
バイパスバルブ:バイパス バルブを設置すると、システム全体を停止せずに流量制御バルブを保守できるようになります。
一般的なアプリケーション
さまざまなバルブがさまざまな状況で最適に機能します。
結論
油圧流量制御バルブは複雑に見えるかもしれませんが、基本的な仕事はすべて同じで、油圧システム内で物事がどれだけ速く動くかを制御します。重要なのは、適切なバルブのタイプを特定のニーズに適合させることです。
まずは次の質問から始めてください。
- どれくらい正確に行う必要がありますか?
- 予算はいくらですか?
- どれくらいのスペースがありますか?
- 遠隔操作や監視は必要ですか?
単純なアプリケーションでは、多くの場合、基本的で安価なバルブを使用できます。複雑な作業や精密な作業では、高度なバルブの追加コストが正当化される場合があります。
適切に機能しない場合、最も安価なバルブが常に最良の選択であるとは限らないことを覚えておいてください。ただし、単純なバルブで十分に機能する場合は、最も高価なバルブを購入する必要もありません。
重要なのは、システムのニーズを理解し、それらを適切なバルブ技術に適合させることです。疑問がある場合は、特定の用途に最適な選択を支援できる油圧専門家にご相談ください。
単純な油圧プレスを構築している場合でも、複雑な自動化された工場ラインを構築している場合でも、作業に最適な流量制御バルブがあります。秘訣は、どれを選択するかを知ることです。
