油圧流量コントローラ: タイプ、選択基準、および設置ガイド

ハンドルを放した後、リフトプラットフォームは約 30 mm 上向きに上昇します。バルブを開けた瞬間にトラックのテールゲートがバタンと落ちます。オイルが温まるにつれてシリンダー速度がドリフトし続けるため、同じニードルバルブを 1 日に 3 回調整することになります。これら 3 つの障害は異なって見えますが、すべて同じコンポーネントが欠落していることを示しています。 油圧流量コントローラー .

油圧流量コントローラは、回路内の流量を設定し、圧力や温度が変化した場合でも流量をその設定付近に維持するバルブです。流量が速度を決定するため、コントローラは機械の速度コントローラとなります。コントローラは、シリンダが伸びる速度、油圧モータが回転する速度、吊り荷がどの程度穏やかに着地するかを決定します。このガイドでは、油圧流量コントローラーの機能、仕組み、どのタイプがどの回路に適合するか、サイズと設置方法、誤動作時の対処法について説明します。

油圧式流量コントローラーの役割

油圧流量コントローラは、単位時間あたりにラインを通過する流体の量を調整します。通常、リットル/分 (L/min) またはガロン/分 (gpm) で表されます。固定容量型ポンプ回路では、ポンプが一定の流量を供給し、コントローラーがその流量の一部をバイパスまたは制限して、意図した量だけがアクチュエーターに到達します。比例回路では、コントローラーのメーターは電気入力信号に従って連続的に流れます。

簡単に言えば、フローコントローラーはスピードコントローラーと同じです。 シリンダーは圧力ではなく流れから速度を取得します。流量が 2 倍になると、同じシリンダーが 2 倍の速度で動きます。流れが半分になり、動作時間は2倍になります。これが、マシンの速度に関する問題がほとんどの場合、回路の流れ側で解決される理由です。

流量制御は安全性とエネルギーにとっても重要です。油圧流量コントローラーは、垂直方向の負荷が逃げるのを防ぎ、2 つのシリンダーが互いに競合するのを防ぎ、サイクルのアイドル部分でのポンプの需要を調整します。実際には、適切なサイズのコントローラーを使用すると、圧力スパイクが軽減され、シリンダーとシールの摩耗が軽減され、各アクチュエーターの脚部に再現可能な流量設定があるため、診断が容易になります。

回路レイアウトがまだ不明な場合は、以下をお読みください。 油圧システムの動作原理 コントローラーに触れる前に。ポンプ、タンク、アクチュエーターがループ内のどこに位置するかがわかれば、コントローラーの機能が明らかになります。

メータイン、メータアウト、ブリードオフの3つの設置位置

フローコントローラーは回路内の 3 つの位置に配置でき、各位置により動作特性が変わります。

• メータイン： ポンプとアクチュエータ入口の間の圧力ラインに取り付けられます。水平シリンダやクランプ装置などの抵抗負荷に適しています。アクチュエータの最大速度が制限されます。
• メーターアウト： アクチュエータ出口とタンクの間の戻りラインに取り付けられます。荷の下降時にブレーキがかかるため、垂直昇降シリンダやウインチなどの荷の分解点検に適しています。
• ブリードオフ: 圧力ラインからタンクへのバイパスとして取り付けられます。シンプルで経済的ですが、メータイン、メータアウトに比べ負荷変化に対するアクチュエータ速度の追従性が高くなります。

油圧式流量コントローラーの仕組み

すべての油圧流量コントローラーは、単純な物理法則に基づいて構築されています。つまり、オリフィスを通る流量は、開口面積とその両端の圧力差の平方根に応じて上昇します。普通のニードルバルブでは、これは負荷が変化するたびに流量が変化することを意味します。負荷圧力が高くなると、差圧が低下し、通過するオイルが少なくなります。負荷圧力が低いと、より多くのオイルが通過し、アクチュエータがより速く動きます。

圧力補償型油圧流量コントローラーは、計量オリフィス全体の圧力降下をほぼ一定に保つ補償器スプールを追加することでこの問題を解決します。 補償器はオリフィスの入口側と出口側の圧力を感知します。出口圧力が上昇すると、コンペンセータがバイパス経路を開いたり、わずかに閉じたりして、差圧をスプリングで設定した値に保ちます。したがって、負荷圧力が変化しても、流量は選択された値に近いままになります。

このクラスのコンポーネントの一般的なカタログ データは、優れた圧力補償コントローラーは、負荷圧力が 70 ～ 250 bar の間で変動する場合でも、流量を ±5% 以内に維持することを示しています。温度補償バージョンでは、熱素子を使用してオイルが温まるにつれて計量エッジをシフトし、20 °C ～ 60 °C の油温度範囲にわたって流量を約 ±3 パーセント以内に保ちます。ミニチュアサイズと工業用サイズでは公差が異なるため、注文した正確なバルブのデータシートと照らし合わせて図を確認してください。

1. オイルは入口チャンバーに入り、調整可能な計量オリフィスを通過します。
2. 負荷圧力は、内部の感知穴を通ってコンペンセータのスプリング チャンバーに送られます。
3. 負荷が上昇すると、補償器のスプールが移動し、計量オリフィス全体のプログラムされた圧力差を回復します。
4. 圧力差が一定に保たれるため、流量も一定に保たれ、シリンダまたはモーターの速度も一定に保たれます。

コントローラーがパワーユニットマニホールドの小型カートリッジであっても、プレスの大型インラインバルブであっても、同じ原理が当てはまります。物理的な仕事は同じで、圧力に敏感なオリフィスを圧力の安定した計量エッジに変換します。

油圧流量コントローラの種類: 適切な設計の選択

工場にすべての設計が必要なわけではありません。負荷パターンと速度安定性の目標に一致するものが必要です。このセクションの最後にある表で、それらを一目で比較します。

非圧力補償型フローコントローラー

ニードルバルブと固定オリフィスは最も単純な装置です。負荷圧力が安定している場合にのみ正確です。テストベンチや小型コンベアなど、負荷がほぼ一定の機械の手動速度トリミングに使用します。これらは最も安価なオプションであり、メンテナンスが最も簡単ですが、負荷が変化すると速度を維持できません。

圧力補償型流量コントローラー

産業用回路の主力製品。広い圧力範囲にわたって流量設定を維持するため、機械が切断、クランプ、または吊り上げを行っている間、シリンダ速度が安定します。これは、油圧パワーユニットのポートブロックおよびマニホールドに一般的に組み込まれるタイプです。

温度補償型フローコントローラー

温度補償付き油圧流量コントローラーは、シフト中に油温が上昇する場合の長いサイクルや精密な供給のために、補償設計に熱要素を追加します。補償要素は、粘度が低下するにつれて有効開度を調整し、冷間始動から機械が完全に温まるまでのサイクル時間を再現可能に保ちます。

比例流量コントローラー

電子制御の比例流量コントローラは、受け取る入力電流または電圧に比例して流量を調整します。これは事実上、プログラム可能な開度を備えた可変オリフィスであり、PLC によってサイクルの途中で速度変更を指令できることを意味します。つまり、低速アプローチ、高速送り、低速後退をすべて 1 つのバルブで実行できます。比例コントローラは、工作機械のクランプやカッターフィード、ソフトストップ動作を備えたテールボード、加速管理が必要な移動式昇降プラットフォームで使用されます。コストが高く、調整フェーズが必要ですが、複数の固定バルブが不要になります。

パワーユニット用電油圧比例流量制御弁 この比例バルブは、電気入力に応じて流量または圧力を直線的に調整し、低速アプローチや高速送りなどの滑らかな中間サイクル速度変更を可能にします。正確なプログラム可能な制御を必要とする工作機械や昇降プラットフォームに適しています。 製品を見る→

優先バルブと分流器

優先バルブは、優先ポート (ステアリング回路など) への設定流量を維持し、残りを二次回路に送ります。分流器は 1 つの入力を 2 つの比例した流れに分割し、偏心荷重下でも 2 つのシリンダーを段階的に前進させ続けます。どちらも、同期と制御ルーティングの問題を解決する特殊用途のフロー コントローラーです。

減速弁

減速バルブは、機械部品がストロークの終わりに近づくと徐々に閉じる、カム操作または機械操作の流量コントローラーです。端のオーバーシュートをトリミングし、高速マシンでのハンマー効果を防ぎます。

主な仕様とサイジングデータ

サイズに関する質問の最初の質問がブランドであることはほとんどありません。それはサイズです。パワーユニット用の油圧流量コントローラを比較する場合、定格流量範囲、最大圧力、粘度範囲、補償精度、ポートサイズまたは取り付けパターンの 5 つの数値が重要です。

• 定格流量範囲： 0.5 ～ 80 L/min が、パワーユニットアクセサリの実用的な動作範囲です。
• 最高使用圧力: 210 ～ 250 bar が一般的です。圧力スパイクが発生するモバイルマシンのバーストマージンを確認します。
• オイル粘度範囲: 15 ～ 68 cSt、標準の選択肢として ISO VG 32 および ISO VG 46 鉱物油が使用されます。
• 補正精度： 圧力補償タイプは±5%以内に収まります。温度補償タイプは±3%程度以内。
• ポートと取り付け: G1/4 ～ G1 ポート、10 ～ 25 mm のライン サイズ、または ISO 4401 パターンでのカートリッジおよびマニホールドの取り付け。

実際的な経験則: 定格流量がアクチュエータが要求する最大流量より 20 ～ 30 パーセント高い油圧流量コントローラを選択し、ポンプが供給する最低供給圧力で検証します。ポンプ流量のみから流量コントローラのサイズを決定しないでください。コントローラーはポンプ全体ではなく 1 つのブランチに供給し、大きすぎるバルブは低流量設定で正確に調整するのが難しくなります。

実際の例: 昇降プラットフォームは 8 秒以内に上昇する必要があり、ストロークには 1.6 L のオイルが必要です。アクチュエータの流量は 1.6 / 8 × 60 = 12 L/min であるため、定格 15 L/min のコントローラが実際の開始点となります。

パワーユニット用の油圧流量コントローラの選定方法

選択は 7 つの決定に帰着します。これらを順番に進めていくと、単に価格に合わせた部品ではなく、マシンに適合するモデルが得られます。

1. アクチュエータの速度要件を定義します。 例: シリンダーのストロークは 2.4 L を消費し、10 秒以内に完了する必要があります。必要流量 = 2.4 / 10 × 60 = 14.4 L/min。
2. コントロール位置を選択します。 抵抗負荷の場合はメータイン、負荷のオーバーホールの場合はメータアウト、重要でない回路のみのブリードオフ。
3. 補償レベルを決定します。 負荷圧力がサイクル中に 20% を超えて変化する場合は、圧力補償タイプを選択してください。
4. 圧力定格を確認してください 公称リリーフバルブ設定だけでなく、最悪の場合のピーク圧力に対しても対応します。
5. ポートサイズと取り付けパターンを一致させる 既存のマニホールドへ。カートリッジバルブには、適切に加工されたキャビティと正しい締め付けトルクが必要です。
6. 比例制御の場合、 入力信号 (0 ～ 10 VDC または 4 ～ 20 mA)、2% 未満のヒステリシス、およびサイクルに適切な応答時間を確認します。小型比例流量バルブの一般的なカタログ値は、フルストローク動作で 50 ～ 100 ms です。
7. 調整スタイルを選択します。 頻繁な変更にはノブ、セキュリティにはドライバーまたはキー、リモートまたは PLC 制御には電気。

最もよくある購入ミスは、アクチュエータ流量ではなくポンプ流量から流量コントローラのサイズを大きくしすぎることです。 油圧式流量コントローラーは大きすぎる場合があります。開口部が小さい場合、計量エッジが過敏になり、速度を繰り返し設定することはほぼ不可能になります。

設置、調整、試運転のヒント

新しい油圧流量コントローラは通常、回路がきれいで設定が正しい方向に行われていれば、最初のテストで機能します。これらの試運転手順により、よくある失敗を回避できます。

1. 設置前にラインとタンクを洗い流してください。オイルを ISO 4406 18/16/13 以上の清浄度に保ちます。スプール固着の主な原因は汚れです。
2. 調整ネジにアクセスでき、本体の流れの矢印が実際の流れの方向と一致するように、油圧流量コントローラーを取り付けます。
3. バイパスタイプのレギュレーターでは、エアレーションや泡立ちを避けるために、バイパスラインを短く保ち、オイルレベルより下に戻してください。
4. 調整ねじをストロークの中間から始め、無負荷で運転し、アクチュエータの速度を確認しながら少しずつねじを回してください。
5. 流量計を使用するか、シリンダーの完全なストロークのタイミングを測定して確認します。流量計は推測を排除し、次回のメンテナンスのベースラインを記録します。
6. 最終設定、油温、その時点の圧力を記録し、振動で調整が変わらないようにノブまたはネジをロックします。

一般的な障害とその修正方法

油圧流量コントローラの故障のほとんどは、バルブの破損ではなく、汚れ、誤使用、または誤った調整によるものです。この表には、症状と修正への最短ルートがリストされています。

油圧ユニット内の流量コントローラー

パッケージ化されたパワーユニットでは、油圧流量コントローラがホース内にぶら下がっている別個のインラインコンポーネントであることはほとんどありません。通常、これはカートリッジまたはマニホールドに取り付けられたレギュレーターで、リリーフバルブ、チェックバルブ、方向バルブと同じアルミニウムブロック内にあります。この構成により、ユニットがコンパクトに保たれ、内部の穴あけが短くなるため、漏れ経路と圧力損失が低減されます。

3 つの典型的な例がその組み合わせを示しています。昇降プラットフォームユニットは、降下脚に圧力補償された流量制御を使用しているため、降下中にプラットフォームが加速しません。油圧テールボードユニットはシリンダーとタンクの間でメーターアウト制御を採用しているため、積載されたテールゲートが落下することはありません。工作機械のクランプ ユニットは、比例流量制御を使用して、同じシリンダの高速アプローチと確実なクランプを切り替えます。

パワーユニットを注文する場合は、バルブグループ、タンクリターンライン、油圧流量コントローラを 1 つのパッケージとして適合させる必要があるため、ポンプやモータと同時に流量制御機能を決定する必要があります。負荷が変化する定速動作の場合、コンパクトな調整バルブが経済的な選択肢となります。

定速アプリケーション用パワーユニット調整弁 コンパクトな調整バルブは流量、圧力、または温度を正確な応答で調整するため、さまざまな負荷の下での定速動作に経済的な選択肢となります。産業用システムには空気圧バージョンと電気バージョンが用意されています。 製品を見る→

サイクル中の可変速度の場合、比例ルートが最も柔軟です。ユニットの容量も重要です。たとえば、DC 電源ユニットは通常 5 ～ 25 L/min の範囲で流量制御を統合しますが、AC ユニットは 80 L/min 以上まで拡張できます。リフティング プラットフォームのパワー ユニットは、ポンプ、モーター、タンク、流量制御マニホールドを含む完全なパッケージが、1 つの明確な速度要件に基づいてどのように設計されているかをよく示しています。交換プロジェクトの途中である場合、メーカーは既存のポートに合わせてマニホールドを再構築することもできます。

圧力補償付き油圧リフティングプラットフォームパワーユニット この統合パワーユニットには、ギアポンプ、AC モーター、センターバルブブロック、カートリッジバルブ、タンクが含まれており、負荷時の均一な降下を実現する圧力補償バルブが付いています。モーター出力、電圧、タンク材質はカスタマイズ可能です。 製品を見る→

Ningbo Panic Hydraulic Technology Co., Ltd. は、AC、DC、および油入シリーズの電源ユニット用にこれらのバルブ グループを社内で設計しています。コントローラーの選択とマニホールドの穴あけは段階的にではなく一緒に処理されるため、お客様は、同じデューティ サイクルに合わせたサイズのフロー コントローラー、リリーフ バルブ、タンク、ポンプ、モーターなどの適合したアセンブリを受け取ります。

よくある質問

油圧流量コントローラーと圧力リリーフバルブの違いは何ですか?

油圧流量コントローラが流量を調整し、アクチュエータの速度を設定します。リリーフバルブはポンプとコンポーネントを保護するために最大圧力を制限します。これらは相補的です。リリーフバルブが回路を保護し、流量コントローラーがワークの移動速度を定義します。多くのパワー ユニット マニホールドには、両方が同じブロックに含まれています。

ニードルバルブを流量調整器として使用できますか?

負荷が一定のマシン上でのみ。ニードルバルブは、補償のない調整可能なオリフィスです。負荷圧力が変化すると、ニードルバルブを通過する流量が変化し、アクチュエータ速度がドリフトします。負荷が一定のままの場合、ニードルバルブは安価なスピードトリマーになります。そうでない場合は、補正タイプを選択してください。

立形シリンダのメータインかメータアウトか？

荷重を支持する垂直シリンダにはメータアウトをご使用ください。戻りラインのコントローラーは、荷重をサポートし、自由落下を防ぐ背圧を生成します。垂直シリンダーでのメータインは、負荷がポンプ流量をオーバーランする危険性があり、キャビテーションや速度の制御不能につながります。

オイルが温まるとアクチュエータの速度が変化するのはなぜですか?

オイルの温度が上昇すると粘度は低下しますが、固定オリフィスにより粘度が低くなるとより多くのオイルが通過します。したがって、機械が熱平衡に達するまで、午前中を通じて速度が上昇します。温度補償型油圧流量コントローラーは、温度が上昇すると熱素子を動かして計量エッジを閉じることで、ドリフトの大部分を除去します。

昇降プラットフォーム用のフローコントローラーのサイズをどのように設定すればよいですか?

アクチュエータ流量を計算します。シリンダ容積（リットル）を必要なストローク時間（秒）で割って、60 を掛けると、L/min が得られます。 20～30％の余裕を持たせて圧力補償タイプをお選びください。 12 L/min を必要とするプラットフォームの場合、定格 15 L/min のコントローラーが実用的な出発点となります。

フローコントローラーはエネルギーを無駄にしますか?

計量ステップごとに圧力損失が発生するため、連続的に大流量を使用する場合、流量コントローラーの効率は可変容量ポンプよりも低くなります。パワーユニットの作業のほとんどである断続的なサイクルの場合、フローコントローラーはよりシンプルでコンパクトで、保守が簡単です。バイパスレギュレーターでは、未使用の流れが低圧でタンクに戻り、エネルギー損失が控えめに保たれます。

既存のパワーユニットに比例流量コントローラーを追加できますか?

はい、ポンプに利用可能な流量と圧力があり、マニホールドに比例要素用のポートがある場合は可能です。また、適切なアンプドライバーと、PLC またはポテンショメータからの制御信号も必要です。比例バルブはボルトで固定するだけでなく調整する必要があるため、油圧エンジニアはサイクル タイムに対する周波数応答をチェックする必要があります。

DC 電源ユニットのコントローラーではどのような流量範囲が一般的ですか?

テールボード、パレット トラック、移動式昇降プラットフォーム用の DC 電源ユニットには、通常、5 ～ 25 L/min の範囲の油圧流量コントローラが組み込まれています。このバルブ グループは、リリーフ バルブとチェック バルブ用のスペースを残しつつ、モーター ポンプ アセンブリに直接取り付けることができるほどコンパクトです。

油圧流量コントローラは、機械の最も重要な特性である予測可能な動作を保護するために、パワーユニットの中で最も高価なコンポーネントである必要はありません。選択ルートは毎回同じです。最初にアクチュエータ速度、2 番目に負荷タイプ、3 番目に補償レベル、最後にカタログです。

新しいユニットを指定する場合、または摩耗したコントローラーを交換する場合は、これら 3 つの決定とこのガイドのデータ表から始めてください。サイズ調整にまだ手助けが必要な場合は、Ningbo Panic Hydraulic Technology Co., Ltd. が自社のバルブ グループを備えた AC、DC、および油浸シリーズの電源ユニットを設計しているため、流量コントローラー、リリーフ バルブ、タンク、ポンプは 1 つの適合するアセンブリとして設計されています。