油圧装置 1 油圧装置の原理 パスカルの原理：密封した容器中に静止している液体の一部に加えた圧力は、液体の すべての部分にそのままの力で伝わる 力は面積に比例する 流量と流速の関係 動く量は、面積に反比例する。 A1×S1＝A2×S2 2 1 油圧装置の長所・短所 機械装置との比較 長所 １．機械式や電気式に比べて小型で単純構造の装置にできる。 ２．力の大きさ・速度・方向を小さな力で容易に操作できる。 ３．機械式に比べて振動が少なく、作動がスムーズである。 ４．無段変速や遠隔操作ができる。 ５．リリーフ弁によって装置の破壊を防ぐことができる。 ６．分岐回路を設けることで、配管や作動油の分流が自由にできる。 ７．油圧機器を自由に配置することができる。 短所 １．配管が面倒である。 ２．作動油は高圧になるほど油漏れが生じやすい。 ３．ごみやさびに弱い。 ４．作動油は可燃性である。 ５．作動油は温度によって機械効率が変化する。 3 空圧装置との比較 長所 １．空圧より高圧の流体を使用するため出力が大きい （空圧の実用圧力0.5MPa、油圧の圧力14MPa） ２．油の非圧縮性による低速・停止精度が良い （空気は圧縮すると体積が減少する。ボイルシャルルの法則） ３．潤滑対策は不要 短所 １．動力発生源は、個別に必要 ２．能力を維持するために、作動油の管理が必要（温度他） ３．外部漏れで汚染や引火の危険性ある 4 2 油圧装置の仕組み 基本的な油圧装置： １．動力によって油圧ポンプが回転 ２．作動油タンクから吸い込まれた作動油が圧油となリ ３．方向切換弁を経て油圧シリンダに導かれ、往復運動に 変えられる。 ４．駆動後の圧油は低圧になって作動油タンクに戻る。 ５．リリーフ弁(安全弁)を取付け、油圧が設定以上の 圧力を超えると弁が開き油タンクに作動油を逃がし、 一定の油圧になるよう回路を保護している 5 油圧装置の構成 油圧発生装置 油圧ポンプ ねじポンプ、ベーンポンプ 歯車ポンプ、プランジャーポンプ 油圧駆動装置 油圧シリンダ 単動型、複動型、特殊型 油圧モータ 歯車モータ、ベーンモータ プランジャーモータ リリーフ弁、減圧弁、アンローダ弁 シーケンス弁、カウンタバランス弁 油圧制御装置 圧力制御弁 流量制御弁 絞り弁 方向制御弁 パイロットチェック弁、逆止弁 方向切替弁 付属装置 油タンク、圧力計、アキュムレータ フィルター、 6 3 油ポンプの種類 油圧記号 歯車ポンプ 外接歯車形（定容量形ポンプ） 内接歯車形（定容量形ポンプ） ベーンポンプ 圧力平衡形（定容量形ポンプ） 不平衡形（可変容量形ポンプ） ピストンポンプ アキシャル形 ラジアル形 可変容量型 又は 定容量形ポンプ 可変容量型 7 ギヤポンプ 歯車ポンプは、ギヤケース内で二つの歯車が噛み合っている。その歯車の回転による 吸引力で油を吸込口から取込んで吐出口へ吐出すという単純な構造で、その種類には 歯車の噛み合い形式により内接式と外接式がある 油は歯車の外壁に沿って移動します。外壁と歯車の歯の隙間は 一定量なので、回転量や回転角度に正比例した量を吐出します。 駆動歯車と被動歯車の噛合いは、歯の山が1/2ピッチずれて いるので2枚の歯車のピークとボトムが相殺されて平均化され 脈動の少ない滑らかな流体が供給されます。 歯車の外周の隙間を、トップクリアランス両側面の隙間を、 サイドクリアランスといい、この極めて小さい隙間の中で歯車は 回転しています。 特徴 小型・軽量 故障少ない 外接式 保守少ない 大容量不可 8 4 ベーンポンプ ベーンポンプは、ロータに10数個のすり割の中にベーンが直角に取付けられている。 遠心力でベーンが張り出し、ロータが半回転するごとに吸込口側の油が吐出口へ運ばれる。 可変容量形は偏心量を調整する機構を組込み込まれていて、吐出量を変化させている。 特徴 一般に使用 小型・軽量 9 プランジャーポンプ 駆動軸の回転でシリンダ内のプランジャ(ピストン)を往復運動させて油の吸込みと吐出しを 行う構造で、プランジャの配列の違いによりラジアル形とアキシャル形に分類されている。 ピストンと斜板の角度を変えることにより、吐出量を変えます アキシャル形 回転斜板 固定斜板 特徴 ポンプ効良、高圧可 大容量で脈動小 油漏れ少ない 構造複雑 10 5 アクチュエータ 油圧記号 １．油圧シリンダ 油圧ポンプから送られてきた圧油の力で直線運動を行わせる装置で、単動形・ 複動形・特殊形等がある。 ２．油圧モータ 圧油を油圧モータに押し込むことで駆動軸を回転運動させている。作動油の 流体エネルギーをトルクに変えるものである。歯車モータ・ベーンモータ・ プランジャモータがある。 11 方向制御弁 油圧の流れる方向を変える弁 逆止め弁 方向制御弁 パイロット操作逆止め弁 切換弁 手動操作弁 電磁操作弁 電磁パイロット切換弁 パイロット操作切換弁 カム操作弁 12 6 逆止め弁（チェックバルブ） 逆止め弁は、油を一方方向だけに流し、逆流させないバルブ形状の違いにより、２種類 に分類される。 １．インラインチェック弁・・・・・軸方向にとりつける場合 油圧記号 ２．アングルチェック弁・・・・・・直角方向に取り付ける場合 アングル型 インライン型 パイロット操作チェック弁・・・パイロット圧力によりポペットを押上げ、逆流を可能にします。 パイロット圧で赤矢印の方向にポペットが 押し上げられ、青矢印方向からの油の流れ が可能になる パイロット圧 13 逆止め弁 逆止め弁のバネは、用途により２種類ある。 啓開圧力 （クラッキング圧力） ポンプ保護 0.5Kg/cm2 逆止め弁として使用 0.45Kg/cm2 抵抗弁として使用 パイロットの圧力発生用 オイルクーラのバイパス用 クラッキング圧力：逆止め弁、リリーフ弁などでバルブの入口側圧力が降下し、バルブが 閉じ始めて、バルブの漏れ量がある規定の量まで減少したときの圧力。 14 7 切換弁 １．ポート構成要素 ポート数 位置数 スプール形式（中立位置の機能） 外部操作方法 ２．スプール 操作方法 リターン機能 手動式 電磁式 電磁パイロット式 パイロット方式 スプリングセンター形 ノースプリング形 スプリングオフセット形 15 油圧切換弁の記号の表示方法１ 油圧・空圧も切換弁の表示の方法のルールがあります。 これを理解しておけば、回路図が読めるようになります。 切換弁の断面図 切換弁の油圧記号 本図は電磁弁に電気が入って ない状態で中央の青い状態図 です。 ポート：Ｐ（圧力入口）、Ａ・Ｂ（圧力出口）、Ｔ（タンク） 16 8 油圧切換弁の記号の表示方法２ １．電磁弁電気が入ってないとき 電磁弁に通電してない時 ポートＰとＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ は つながってない ２．電磁弁“a”に通電したとき 電磁弁aを通電すると スプールが右に動き、 ＰからＡに油圧が流れ Ｂからタンクに油が戻る ３．電磁弁“b”に通電したとき 電磁弁aを通電すると スプールが左に動き、 ＰからＢに油圧が流れ Ａからタンクに油が戻る 17 外部操作方法（スプール動作） 油圧の方向切替のスプールを動かす方式 １．手動式 ２．機械式 ３．電磁弁式 ４．パイロット式 内部パイロット 外部パイロット 内部パイロット 18 9 ポート構成要素 １．ポート数 ２．位置数 ３．スプール形式・・・・３位置弁の中立位置の各ポートの連絡状況 19 リターン機能 電気が切れた時や手動ボタンを離したときにスプールの位置がどうなるか １．スプリンセンター形 スプールは中央 位置に戻る 復帰スプリング ２．スプリングオフセット形 スプールはバネ で左に寄る 復帰スプリング ３．ノースプリング形 ボールで動作位 置をロック 20 10 流量制御弁 絞り弁（スロットルバルブ） 流量制御弁 流量調整弁（フローバルブ） デセラレーション付き絞り弁 又は 流量調整弁 21 絞り弁・流量調整弁 圧油の流量を変えることにより、油圧モータやシリンダ動く早さを変えることができる。 油圧記号 同じ開き量であっても、回路の圧力・ 温度によって流量が変わる。 次ページの温度補正付きの流量 調整弁がある。 チェック付き 22 11 流量調整弁（圧力温度補正付き） 流量調整弁も基本的には絞り弁ですが、弁入口・出口の圧力変動や温度変化（粘度）が あっても流量が変わらないように、内部の絞り部分の前後は一定の差圧を保つ圧力補正 油温によって油の粘度が変わるので流量係数の影響が少ない薄刃オリフィスを絞りに 使用して粘度変化による流量変動を抑えている 油圧記号 温度を示す 23 ﾃﾞｾﾗﾚｰｼｮﾝ付流量調整弁 この弁は、逆止弁付流量調整弁とデセラレーション弁を内蔵したもので、油圧シリンダーの 速度をストロークの途中から減速、あるいは増速したいときに使用します。 油圧記号 NO：ノーマルオープン NC：ノーマルクローズ NO 赤矢印方向の流量 スプールを押してない時：開 スプールを押すと供給量が少なくなる 赤矢印方向の流量 スプールを押してない時：閉 スプールを押すと供給量が多くなる NＣ 24 12 速度制御方式（メータイン） アクチュエーター入口の流入量を絞り、余分な流量はリリーフ弁からタンクに逃がす。 負の負荷の時は、アクチュエータが先走りする傾向となるのでメータインでは制御できず、 カウンターバランス弁と併用する メータイン カウンターバランス弁 リリーフ弁 25 速度制御方式（メータアウト） アクチュエータ出口の流出量を絞ることによって、ポンプからの流入量を制御し、 余分流量をリリーフ弁からタンクに逃がす。負の負荷でも先走りしないで安定した 動作になるので、速度制御として一般に使用される回路。 A B 絞り入口前の圧力 P2 P1 P1×A＋W W リリーフ弁 P2max＝ B メータアウト M 26 13 速度制御方式（ブリードオフ） アクチュエータへの流入量の一部をタンクへバイパスします。 ポンプ吐出し量の負荷に対応し、メータイン・アウトのようにリリーフ設定圧まで上昇 しないので効率的に有利。 ポンプの吐出し量の変化の影響を受けるので正確な速度制御できない。 この絞り弁から油を 逃がして速度調整する 27 圧力制御弁 リリーフ弁 減圧弁 圧力制御弁 カウンターバランス弁 アンローダ弁 シーケンス弁 28 14 リリーフ弁 回路の圧力が一定以上になれば、回路流量の一部又は全部をタンクに逃がし、 回路の最高圧力を規制しポンプの過負荷を保護する。 同じような構造の弁で異常圧力発生時のみ働かせ、過負荷防止として使用する ものを安全弁と呼ぶ。構造から大別すると、直動形とパイロット作動形がある。 油圧記号 一次側 タンク側 ・直動型・・・・低圧・小流量に用いる ・パイロット作動形・・・高精度 ・平衡ピストン型 29 リリーフバルブの原理１ 正常な状態 設定圧を超えると パイロットより 油が流出 圧油＝2次圧力 圧油＞2次圧力 30 15 遠隔操作（リモコン） メインのバルブは 設定圧を最大にする リモートコント ロールバルブ 設定圧の調整は このバルブで実施 油タンクへ 31 減圧弁（ﾚﾃﾞｭｼﾝｸﾞﾊﾞﾙﾌﾞ） 回路の一部の圧力をより低く制御したいときに減圧弁を使用する。 リリーフバルブと良く似ているが、働きが違う。 ・リリーフバルブがＩＮ側の圧力を制御すため余分な油をタンクに逃がす ・減圧弁は、２次側圧力を制御するため余分な油を通さない 油圧記号 設定圧 チェック弁付き減圧弁 32 16 レデューシングバルブの原理 主弁は、スプリングの力で下方に押付けられ、一次側(高圧側)の圧油は減圧されて二次 側に常時流れ、その一部はスプール孔を通って圧力調整のニードル弁に作用している。 二次側の圧力が設定圧より高くなると、 ・ニードル弁が押されてドレン口から圧油がタンクへ流れ出る。 ・その結果、Ｄ室の圧力が下がり（チョーク部で油が絞られているので補給が遅れる） 主弁は上に押し上げられ、二次側出口の開きを小さくして減圧が行われる。 Ｄ室 33 圧力制御弁 内部または外部のパイロット圧力で作動させることができる油圧緩衝付の直動形圧力制御弁 です。弁の組み方により、シーケンス弁、アンロード弁、カウンターバランス弁として使用される。 油圧記号 チェック弁付き 設定圧 チェック弁付き 34 17 カウンターバランス弁 アクチュエータが負の荷重の場合、自走するのを防止するため背圧を維持する弁で 回路の低抗弁として働く。 荷重が一定の場合は、背圧で弁が開かないように若干プラスした圧に設定すれば 下降動作が安定する。 カウンタバランス弁 シリンダの面積 A ｃｍ２ 自重Wによる圧力 W P＝ Kg/cm２ A よってカウンタバランサの圧力をPより大きく設定して おけば、電磁弁が開いても自重では落下しない M 35 アンローダ弁 一次側の圧力に関係なく、パイロット圧力によって作動させ、圧油をタンクに逃がし 無負荷にする。（モータの過負荷防止） シリンダが下降し 下死点で圧力が 上がる P0 P1 圧力が設定圧以上に上がるとアンローダ弁が 開き圧を逃がし、モータの過負荷を防止する 圧力：P0＜P2＜P1 36 18 アンローダ弁の応用 圧力の低い間は、２つのポンプの供給で高速作動（Ｑ１＋Ｑ２） 圧力が高くなったら高圧ポンプのみシリンダに圧力を送る 高速・低圧作動 圧力が 立つと 低圧ポンプの油はアンローダ弁を 通りタンクに戻る。高圧作動 37 シーケンス弁 シーケンス弁は、一つの作動完了を確認して、次の動作をさせる弁。 クランプシリンダが作動しクランプ完了後、加圧シリンダーが下降する １．クランプシリンダが前進 ２．Ａラインの圧力が上昇し ３．シーケンス弁を開き ４．加圧シリンダが前進 M 38 19 シーケンス弁の動き クランプすると 圧が上る Ａラインの圧が上ると シーケンス弁が開く 39 差動回路 差動回路とはアクチュエーターの両端に流体を送り込みシリンダーの面積差によりロッド側の 流体が押し出されポンプ最大流量 と合算しアクチュエーターを高速に前進させる回路 × SOLc SOLa Ａ Ｂ P T SOLｂ 高速前進（低推進力） 通常回路（高推進力） 40 20 オイルモータ １方向 双方向 高 圧 発 生 電磁弁が切り替わっても 慣性でしばらく回る 中央でブロックすると 高圧が発生 41 ブレーキ回路 ブレーキﾕﾆｯﾄ 異常圧の逃がし 油吸込み 一方向 双方向 42 21 アキュムレータ アキュムレータは、気体が油圧によって圧縮される性質を利用したものである。密閉された シェル内をプラダによって窒素ガスを封入した室と油室の２つに分け、ガス室に窒素ガスを 封入することにより、窒素ガスの圧縮性で圧油を貯蔵することができる。アキュムレータの 圧油は必要に応じて窒素ガスの圧縮圧力によって放出されるもので、次のような働きを行う。 目的 １．衝撃圧の吸収 ２．流体の脈動防止 ３．エネルギーの補助 43 タンクの要件 １．戻し管と吸入管側に隔壁（バッフルプレート）か設けてあること ２．適当な大きさの注油口があり、ろ過できるように金網があること ３．タンク内が掃除しやすいような、十分な大きさの掃除窓がある ４．油を抜くための、排油口（ドレーン）が作ってあること ５．タンク内の油面がわかるよう、見やすいところに油面計があること ６．ポンプ吸入口には、油をろ過する為のストレーナ（ろ過器）があること 44 22 油が白くなり気泡がでる １．戻しパイプは油に浸ける ２．戻り油の真下にサクションストレーナを置かない ３．戻しパイプと吸入パイプの間に隔壁がない 誤 正 エアー 運転中の最低油面はサクションフィルタより高く 45 気泡か水分混入によるかの判断 １．気泡による白濁 静置しておくと下層部から澄んでくる １～２時間で透明になる ２．水分による白濁 空気 ２４時間静置しても上層部が数％程度 透明になる。 水 46 23 フラッシングの準備 ゴミ・スケールの噛みこみによるトラブル防止のため、配管が完了した時点で回路の フラッシングを実施します。 １．タンク内の清掃 ２．配管をシリンダやオイルモータから外して両端をゴムホース又は鋼管で接続。 （機器にフラッシング油が行かないようにする。） ３．戻り管のオイルタンク部を外し、戻し予備タンクに接続。予備タンクがない場合は、油圧 装置のタンクを使用。排油管系は、給油管径より小さくして管内に油が充満させる ４．フラッシング効果を確認するため、タンクの戻し管部に150メッシュ程度のろ過器を設置 ５．フラッシング油をタンク容量の50％程度入れて、フラッシング効果を上げるため油温を 50～60度に上げておく。 ６．軟質のハンマーを用意 47 フラッシング作業 １．ポンプを運転し、フラッシング油を通す。 油圧は、1.5～７Kg/cm２（0.15～７MPa） ２．１時間毎にろ過器の点検を行う。このとき油の流れる方向を逆にすると効果的 ３．６時間経過後から、ハンマリングを実施する。 ・0.5～１時間毎に行う。連打しない。最小限４秒間隔とする ・油管部は、特に異物が沈殿しやすいので入念に行う ４．ハンマリングを行う場合は、管をサポートしてその部分を叩く ５．フラッシング中に金網にゴミが付着した場合は、点検時に新しいろ過器と取り換える ６．フラッシングが完了したら、フラッシング抜き、オイルタンク内を完全に清掃後、作動油を 入れてフラッシング配管で１時間運転。その後正規配管する 48 24 用語（レリーフバルブ） クラッキング圧力：回路圧力が上昇していく過程で、全流量圧力に 達する以前から弁が開きはじめ流量の一部をタンクに逃がす。 この開き始めて、ある一定量の流れが認められる圧力 直動形：50～80％、パイロット作動形80～95％ オーバライド圧力：クッキング圧力と全流量圧力との差 レシート圧力：圧力が降下し、バルブが閉じ始めて、バルブの 流量がある規定の量まで減少したときの圧力 ヒステリシス：クラッキング圧力とレシート圧力の差をいう 直動形はパイロット形に比較してヒステリシス大きい ヒステリスが大きいとレシート圧力に達するまで弁が開いて いるので使用できる流量が減る 49 オリフィスとチョーク オリフィス：流路の断面積を変化させることにより流量を調整 チョーク：断面積にくらべて、流路の長さが長く、この細長い 流路によって流量を調整 オリフィスは油の粘度（温度）に影響されず、チョークの方は 粘度の影響を受ける 50 25
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