油圧の基礎と応用 (わかりやすい機械教室)

わか りや すい 機 械 教 室

油圧 の基礎と応用 高橋 徹 著

東京電機大学出版局

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ま え が き  油 圧機 器 の 基 本 的 な 原 理 ・構 造,機 能 に関 す る着 想 は,16世

紀 ご ろ一 般 産

業 機 械 の発 達 と と もに 明 らか に な り,ロ ー タ リポ ンプ,歯 車 ポ ンプ な どの考 え 方 が示 され た とい わ れ る。 そ の 後,18世

紀 か ら19世 紀 初 頭 にか けて ス ク リュー

ポ ンプ,ロ ー タ リポ ン プ,ピ ス ト ンポ ンプ な どが 考 案 され た。  戦 中時 代 は,戦 艦,航 空 機,戦 車 な どの特 殊 機 能 部 品 と して わず か に製 造 さ れ て い た よ うだが,実 際 に工 業 的 に利 用 され る よ う に な っ たの は,戦 後で あ る。  欧 米 諸 外 国 との 技 術 交 流 が盛 ん に な るに した が って,油 圧 機 器 の 重 要 性 が 認 識 され る よ う にな り,生 産 台 数 も上 昇 の一 途 を た ど って い る。  油 圧 技 術 は簡 単 な操 作 で 比 較 的 高 出力(低

出力 は空 気圧)の

自動 化,省

力化

の分 野 で一 般 の産 業機 械 だ けで な く,自 動 ドア,油 圧 エ レベ ー タ,油 圧 ジ ャ ッ キ な ど身 近 な もの に まで広 く普 及 して い る。 これ らの油 圧 機 器 は,電 気 制 御 機 器 と組 み合 せ た 自動 化 へ の 担 い手 と して,省 力 化,省

エ ネ ル ギ ー化 を い っそ う

発 展 させ て行 くに違 い な い。  こ の た び,非 才 を知 りな が ら油圧 の基 礎 と応 用 にっ いて の専 門 書 をか く機 会 を与 え られ た。 油 圧 機 器 を製 造 販 売 す る メー カ ー,こ れ らを 購 入 して 機 械 あ る い は装 置 の 一 部 品 と して い る と ころ は,社 員 の教 育 用 や ユ ーザ へ の 技 術 講 習 会 用 に 独 自の 教 材 を 使 用 して い る と こ ろが 多 い。 私 は これ らの教 材 を 油圧 にた ず さわ る ごく限 られ た人 たちへ の企 業 内 教 育 用 だ け で な く,高 校 か ら専 門 学 校,大 学 ま で の学 生 や,初

・中 堅 技 術 を 対 象 と した専 門 書 と して 出版 したい と考 え た。

 そ こで,こ の こ とを(社)日 本 油 空 圧 工 業 会 を は じめ 油 圧機 器 製 造 の 各 社 に相 談 した と ころ,理 解 を示 され 許可 して 下 さ っ た。 本 書 は こ のよ うに各 社 の教材, 力 タ ロ グ な ど を もと に して,内 容 は私 な りに 精 選 した もの で あ る。  執 筆 に あ た って は,次 の よ うな こ とに留 意 した。  ○  油 圧 を理 解 す る に は,計 算 問題 を多 く解 く こ とで あ る。 そ こで,第 と第 ５章[５]項

に は例 題 と問 題 を あ げ た。

２章

 ○  単 位 は国 際単 位 系(SI)に

した が った。

 ○  機 器 の構 造 と作 動 原理 を 理 解 しや す くす る た め に,多

くの図,表

を取 り

入 れ た。  最 後 に な った が,学 生 や 初 ・中 堅 技 術 者 に好 評 な 「わか りや す い機 械 教 室 〕 シ リー ズ に 「空 気 圧 の基 礎 と応 用 」 と本 書 を 加 え て 下 さ った東 京 電 機 大 学 出 版 局 と特 に労 を と って 下 さ った 石 沢 岳 彦 氏,な

らび に多 くの教 材,カ

タ ログ を提

供 して下 さ った油 圧 機器 製 造 会 社 名 を巻 末 に あ げ,紙 上 を借 りて厚 く御 礼 を 申 し上 げ ま す。 1997年 ２月

高橋

徹

も く じ １.油 圧 の 概 要 

２.油

３.油

４.油

圧 の 基 礎 

圧 作 動 油 

圧 ポ ン プ 

1・1油

圧 ユ ニ ッ トの概 要 

1

1・2油

圧 の 特 徴 

4

1・3油

圧 と空 気 圧 の 比 較 

4

1・4油

圧 回 路 と電 気 回 路 

6

2・1圧

力 の 強 さ 

8

2・2パ

ス カル の 原 理 

11

2・3圧

力 の利 用 

11

2・4圧

力 と仕 事 

13

2・5連

続 の 式 

17

2・6ベ

ル ヌ ーイ の 式 

19

2・7層

流 と乱 流 

22

2・8管

路 の エ ネ ル ギ ー損 失 

23

2・9絞

り 

27

2・10油

圧 特 有 現 象 

30

3・1作

動 油 の 機能 と条 件 

34

3・2作

動 油 の 分 類 

35

3・3作

動 油 の特 性 

37

4・1油

圧 ポ ンプ の 概 要 

46

4.2歯

車 ポ ンプ 

51

4・3べ

ー ンポ ン プ 

57

4・4ピ

ス ト ンポ ンプ 

60

4・5ス

ク リュ ー ポ ンプ 

64

５.油

圧

６.油

ア ク チ ュ エ ー タ  5・1油

圧 制 御 弁 

７.油 圧 ユ ニ ッ トの その他の部分

圧 モ ー タ 

65

5・2油

圧 シ リ ン ダ 

74

6・1油

圧 制 御 弁 の 機 能 

95

6・2圧

力 制 御 弁 

95

6・3流

量 制 御 弁 

104

6・4方

向 制 御 弁 

108

6・5モ

ジ ュ ラ ー 弁 

119

6・6ロ

ジ ッ ク 弁 

120

6・7比

例 電 磁 式 制 御 弁 

121

6・8サ

ー ボ 弁 

123

キ ュ ム レ ー タ 

127

7・2フ

ィ ル タ 

132

7・3油

冷 却 器 

135

7・4油

タ ン ク 

136

  7・1ア

7・5管,管

８.油 圧 用 図 記号 と 基 本油圧回路

９.電 気 ・油 圧 シー ケ ンス制 御

10.油

圧 ユニ ッ ト

の応用

継 手 

138

 8・1油

圧 用 図 記 号 

146

8・2基

本 油 圧 回 路 

150

な 電 気 制 御 機 器 

162

ー ケ ン ス 制 御 の 基 本 

167

作 機 械 の 例 

176

10・2油

圧 プ レ ス の 例 

179

10・3プ

ラ ス チ ッ ク 射 出 成 形 機 の 例 

181

10・4自

動 車 ・車 両 ・橋 梁 構 造 物 の 例 

185

 9・1主 9・2シ

 10・1工

付

10・5建

建設 車 両

10・6農

農業 機 械

10・7そ

そ の 他 の 例 

・産 業 車 両 の 例  の 例 

195 197 198

表 

205

参 考 文 献 

212

索

213

引 

１

油圧 の概要 1・1油

圧 ユ ニ ッ トの 概 要

 私 た ち が通 常 見 か け る ブ ル ドー ザ,油 圧 シ ョベ ル,ク

レー ンな ど の建 設 車 両

は,油 圧 を利 用 して レバ ー １本 を動 か す こ とによ り,あ の重 い ブ レー ドやバ ケ ッ トを 動 か して,掘 削,積 込 み,重 量 物 の揚 げ下 げ を行 って い る。 ま た生 産 現 場 に お け る油 圧 を利 用 したNC工

作 機 械 な ど は,省 力 化,省

エ ネ ルギ ー化 の 担 い

手 と して 各 種 の 自動 化 に活 躍 して い る。  これ らの仕 事 を 行 う に は,い ろい ろな 油圧 機器 と付 属 機 器 を組 み 合 わ せ て １ っ の ユ ニ ッ ト(装 置)と

して使 わ れ る。

〔１〕 油 圧 ユ ニ ッ トの 構 成 要 素  油 圧 ユ ニ ッ トの構 成 は,流 体 の エ ネ ル ギ ー発 生 源 で あ る油 圧 ポ ンプか ら送 り 出 さ れ た高 圧 の油 圧 作 動 油 を油 圧 制 御 弁 で圧 力,流 量,方 向 を 制 御 して 油 圧 ア ク チ ュ エ ー タに送 る。 こ こで流 体 の エ ネ ル ギ ー は,機 械 的 エ ネ ル ギ ー に変 換 さ れ て 負 荷 を動 か し,実 際 に仕 事 をす る。  す な わ ち,基 本 的制 御 は次 の ３つ にな る。  ①

圧 力 の制 御(圧 力 制 御 弁):仕 事(力)の

大 き さを決 め る。

 ②

流 量 の 制 御(流 量制 御 弁):仕

事(力)の

速 さ を決 め る。

 ②

方 向 の 制 御(方 向制 御 弁):仕

事(力)の

方 向 を決 め る。

 油 圧 ア クチ ュ エ ー タ に送 られ た油 は,再 び 制御 弁 を 通 って作 動 油 タ ン クに戻 され １つ の サ イ ク ル を終 わ る。 この よ う に油 圧 ユ ニ ッ トは,連 続 的 な 流 動 体 で あ る作 動 油 を 用 い るの で,そ の制 御 は容 易 で あ る と同 時 に,作 動 油 が非 圧 縮 性

で あ る こ とや,潤 滑 性 に優 れ て い る こ とが油 圧 ユ ニ ッ トの特 徴 で もあ る。  以 上 の よ うに油 圧 ユ ニ ッ トは,一 般 的 に次 の よ うな基 本 的 な 要 素 に よ って構 成 され て い る。  ①

油圧 ポ ンプ

 ②

油圧制御弁

 ③

油 圧 ア クチ ュ エー タ

 ④

油 タンク

 ⑤

配 管 そ の他 の 付属 機 器

 これ ら要 素 の 関係 を表 した もの が,次 の 図1・1で あ る。

図1・1油

〔２〕

圧 ユ ニ ッ トの 構 成 例

要 素 機 器 の概 要

 (ａ) 油 圧 ポ ン プ   油 圧 ポ ン プ は,電 を 受 取 り,油

動 機 あ る い は エ ン ジ ン な ど の 原 動 機 か ら機 械 的 エ ネ ル ギ ー

圧 ア ク チ ュ エ ー タ(油

圧 シ リ ン ダ,油

圧 モ ー タ な ど)を

る た め に 必 要 な 圧 力 の エ ネ ル ギ ー に変 換 す る も の で,油 相 当 す る も の で,歯

車 ポ ン プ,ベ

ー ン ポ ン プ,ピ

作 動 させ

圧 ユ ニ ッ トの 心 臓 部 に

ス トン ポ ンプな どが あ る。

 (ｂ)油 圧 制 御 弁  油 圧 シ リ ンダや 油 圧 モ ー タ に送 る圧 油 の圧 力,流 量,方 向 を 変 え て,力 の 大 き さ,速 度,方 向 を 目的 に応 じて 自由 に制 御 す る もの で,圧 力 制 御 弁,流 量 制 御 弁,方

向制 御 弁 に分 け られ る。

  (ｃ)油 圧 ア ク チ ュエ ー タ  油 圧 シ リンダ,油 圧 モ ー タ,油 圧 揺 動 形 ア ク チ ュ エ ー タが あ る。 油 圧 ポ ンプ か ら送 られて き た圧 力 の エ ネル ギ ー を機 械 的 エ ネ ル ギ ー に変 換 す る もの で,運 動 の 形 成 に よ り往 復 運 動 をす る油 圧 シ リ ンダ,連 続 回 転 運 動 をす る油圧 モー タ, あ る一 定 の角 度 範 囲 で揺 動 運 動 をす る揺 動 形 ア ク チ ュ エ ー タ に分 け られ る。  油 圧 モ ー タ は回 転 運 動 の 作 動 原 理 の 違 い に よ って,歯 車 モ ー タ,ベ ー ンモ ー タ,ピ ス トンモ ー タが あ る。   (ｄ)油 タ ン ク  油 圧 ユ ニ ッ トで は,圧 油 が と き に は不 必 要 な力 を 出 して熱 を発 生 す る ので, そ の 熱 を発 散 して や る必 要 が あ り,そ の た め に油 を蓄 え る タ ンク を油 の 流 れ の 中 に入 れ る必 要 が あ る。 こ の タ ンク は,油 の熱 を発 散 させ る だ けで な く,油 漏 れ な ど に よ って不 足 す る油 を補 給 した り,戻 り油(仕 事 を行 った油)の

ゴ ミや

さ び を沈 殿 さ せ る役 目 もす る。   (ｅ)配 管 そ の他 の付 属 機 器  管,高 圧 ゴム ホ ー ス,ス

トレー ナ,オ イ ル フ ィル タ,各 種 の シー ル,油 冷 却

器,油 面 計,油 温 計 な どが あ る。  い ま ま で の こ とを ま とめ る と,油 圧 ユ ニ ッ トとは,油 圧 ポ ンプ で原 動 機 か ら 供 給 さ れ た機 械 的 エ ネ ル ギ ー を圧 力 エ ネ ル ギ ー に変 換 し,そ れ を各 種 の油 圧 制 御 弁 に よ り圧 力,流 量,方

向 を制 御 して油 圧 シ リン ダ,油 圧 モ ー タあ る い は油

圧 揺 動 形 ア クチ ュエ ー タに送 り,直 線 運 動,連 続 回転 運 動,揺 動 運 動 の機 械 的 エ ネ ル ギ ー に再 び変 換 し,仕 事 をす る一 体 に構 成 され た油 圧 装 置 とい う こ とが で き る。

1・2油

圧 の特 徴

 油圧 に は,次 の よ うな多 くの長 所 も あ るが,短 所 もあ る。 それ らを十 分 に知 っ て お く こ とが 必 要 で あ る。   〔１〕 油 圧 の 長 所  ①

小 型 で 強 力 な力 ま た は トル クを 発 揮 で き る。

 ②

空 気 圧 に比 べ て小 型 ・軽 量 で 出 力 が 大 き く,応 答 性 が よい 。

 ③

エ ネ ル ギ ー の蓄 積 がで き る と と も に,安 全装 置 が 簡単 で あ る。

 ④

高 温 や 労 働 環 境 の悪 い と ころで の使 用 が で き る。

 ⑤

電 気 と簡 単 に組 み合 わ せが で き,い ろ い ろな 制御 が可 能 で あ る。

 ⑥

速 度 範 囲 が広 く,無 段 変 速 が 簡 単 で 円滑 で あ る。

 ⑦

振 動 が 少 な く円滑 で あ る。

  〔２〕 油 圧 の短 所  ①

油 漏 れ の恐 れ が あ る。

 ②

油 の温 度 変 化 で,ア

 ③

騒 音 が大 き い。

 ④

火 災 の危 険 が あ る。

 ⑤

作 動 油 の汚 染 管 理 が必 要 で あ る。

 ⑥

空 気 圧 ユ ニ ッ トな と ど比 べ て配 管 作 業 が めん ど うで あ る。

 ⑦

ゴ ミ,さ び に対 す る考 慮 が必 要 で あ る。

クチ ュ エ ー タ の速 度 が 変 わ る。

1・3油

圧 と空 気 圧 の比 較

 油 圧 を知 る に は,空 気 圧 の こ と も知 らな くて はな らな い。 油 圧 と空 気 圧 は流 体(油

と空 気)の 性 質 が本 質 的 に違 うこ とで あ る。 その 大 き な違 い は,油 は非

圧 縮 性 で あ り,空 気 は圧 縮 性 で あ る と い う こ とで あ る。 油 圧 と空 気 圧 の特 性 の 比 較 を表1・1に 示 す。 油圧 と空気圧の特性

表1・1

方 式  項

目

圧

縮

油

圧 方

 圧縮性 が大

性 非圧縮性

圧

低圧

力  高圧発生が容易 

操

作

力  大 きい(数100kNま

 空 気 圧 方 式

式

で 可)

作

速

度  や や大 き い(lm/s程

応

答

速

度 早 い 

遅い

精

密

制

御 可能 

不可 能

性 大 

小

速

応

度 まで 可)

 や や大 き い(数10kNま

操

 大 き い(10m/s程

負荷 に対 する特性 の変化 少 しあ る 

特 に大 きい

移 動 性(位

置 決 め)  やや良好 

不良

造 やや複雑 

簡単

構 配

管 循環用戻 し管が必要 

循環 用戻 し管 が不用

温

度  70℃ 程 度 まで 普 通 

100℃ 程 度 ま で普 通

湿

度 普通 

境  腐

性 普通 

環

食

動  心配少ない 

振

守  簡単

保 危

険

ほ とん どな い

比 較的困難 良好

信

号

交

遠

隔

操

作  良好 

源

故

障

心配少ない

性  引火性 に注意  換  困難 

動 力

ドレ ンに 注意

普 通(酸 化に注意)

 簡単

時 ア キ ュム レー タを 付 け れ ば 少 し作 動  若 千 の 余 裕 あ り,

据 付 位 置 の 自 由 度  あ り 

あり

無

段

変

速  良好 

やや良好

速

度

調

整 容易

 やや困難

格  やや 高 い

 普通

価

で可)

度 まで 可)

1・4油

圧 回路 と電気 回路

 人 間 の体 の 中 で特 に 循環 器 系,神 経 系 を考 えて み よ う。 体 を循 環 した血 液 は 二酸 化 炭 素 を も って静 脈 に集 ま り,必 臓 の右 心 房 へ 戻 って く る。 そ して右 心 室 の ポ ンプ に よ り両 方 の肺 に送 られ,二 酸 化 炭 素 は酸 素 と交 換 さ れ,新 鮮 な血 液 は左 心 房 を経 て左 心 室 よ り動脈 に送 り出 され る。 表1・2人

間 の体 と 油圧 回 路,電

人 間 の 体 心

油 臓

循

肺

圧

回

気回路の比較

路

電 気 回 路 発電機

油圧 ポ ンプ 油 タンク

環

ひ

器

じ

系

動

脈

電線

静

脈 ・戻 り油管

電線

ん

甫助 タ ンク

臓

フ ィル タ

脳

神 経

臓

フ ィ ル タ

制御指令,演 算器等

制御指令,演 算器等 ト ラ ン ジ ス タ,IC,

運

動

神

経

油圧制 御弁

知

覚

神

経

検 出器等

検出器等

筋肉 頭,手,体,足 の筋肉

等

油圧 シ リ ン ダ,油 圧 モ-タ,

電 動 機,ソ

系

リ レ ー,ス

油圧 揺 動 形 ア ク チ ュ エ ー タ

イ ッチ等

レ ノ イ ド,

リニ ヤ モ ー タ等

 老 廃 物 は じん臓 で分 離 され,排 泄 され る。 ま た神 経 系 で は視 聴 触 覚 か ら得 ら れ た情 報 が知 覚 神 経 を通 って脳 に行 き,判 断 さ れ た命 令 が 運 動 神 経 を経 て筋 肉 へ伝 え られ る。  油 圧 回 路 も この働 き と良 く似 て お り,ア クチ ュ エ ー タ(筋 肉)で 仕 事 を した 作 動 油 は戻 り油 管(静 脈)に 集 ま り,フ ィル タ(じ ん 臓)で て油 タ ン クに戻 る(図1・1)。

油 タ ンク(肺)は

ス トレー ナ を通 り,油 圧 ポ ンプ(心 臓)よ

ゴ ミ等 が除 去 さ れ

油 中 にあ る気 泡 等 を放 出 し,

り油 の圧 力 エ ネ ル ギ ー を与 え られ て

圧 油 管(動 脈)を 経 て 油圧 制御 弁(運 動 神 経 系)に

行 く。 制 御 弁 は 制 御 指 令

(脳)を 受 け て 動 作 す る。 ア ク チ ュ エ ー タ(頭,体,手,足

な ど の 筋 肉)は,

そ の圧 力 エ ネ ル ギ ーを 機 械 的 エネ ル ギ ー に変 え て,負 荷(被 駆 動体)を 動 か す。  油 圧 回 路 は電 気 回 路 と も極 め て似 て お り,例

え ば,圧

力(水

位 差)と

電圧

(電位 差),流

量 と電 流,圧 力 降下 と抵 抗 な ど と対 比 され る。 これ らを ま と め る

と,表1・2の

よ うに な る。

２

油 圧の基礎 2・1圧   液 体 が 静 止 して い る と き,図2・1に う に,液 面 か ら 深 さh〔m〕

力 の強 さ

示 す よ

の 底面 の受 け る力

F〔N〕 は,液 面 と 平 行 な 面 の 面 積A〔m2〕,液 体 の 密 度 ρ〔kg/m3〕,重 とす る と,次

力 の 加 速 度g〔m/s2〕

の 式 が 成 り立 っ 。 (2・1)

この 力 Ｆ を 全 圧 力 と い う。

そ して,単 位 面 積 当 た りの力 を圧力 の強 さ, ま た は単 に 圧 力(pressure)と

い い,次

図2・1圧

力の 強 さ

の 式 で 示 さ れ る。

(2・2)

圧 力 の 単 位 は パ ス カ ル(記

圧 力 は760mmHgに

号Pa)を

〔atm〕=760〔mmHg〕 =10

pressure)と

.332(mH2O)=0.1013〔MPa〕

全 な 真 空 を ゼ ロ基 準 に と っ た も の を 絶 対 圧(absolute

よ び,大 気 圧 を ゼ ロ基 準 に と っ た も の を ゲ ー ジ 圧(gage

と い う。 こ の 絶 対 圧,ゲ

で あ る。

相 当す る圧 力 を １標 準 気 圧 と表 す。

１標 準 気 圧

  圧 力 を 測 る と き,完

用 い る 。1〔Pa〕=1〔N/m2〕

pressure)

ー ジ圧 の 間 に は 次 の 関 係 が あ る 。

ゲ ー ジ圧PG=絶

対 圧Pabs一

大 気 圧P0

(2・3)

この関 係 は図2・2に 示 され る。 気 体 の圧 力 で 大気 圧 以 下,す な わ ちゲ ー ジ圧

が 負 と な る状 態 を 真 空(vacuum)と

図2・2

〔 注〕

い う。

絶 対 圧 とゲ ー ジ圧

１)1×103〔Pa〕=1〔kPa〕,1×106〔Pa〕=1〔MPa〕

    ２)本

書 で は,g=9.81〔m/s2〕

    ３)mH2OをmAqと

表 す こ と も あ る。

例題2・1

水 面 下8mの

101.3kPaの

大 気 圧 が 作 用

〔kg/m3〕

とす る。

圧 力 を ゲ-ジ 圧 と絶 対 圧 で表 せ。 た だ し,水 面 に は し て い る も の と し,g=9.81〔m/s2〕,ρ=1000

とす る。

  〔解 〕

ゲ ー ジ圧 で 表 せ ば,式(2・2)の

Ｐ をPGと

書 き換 え て

PG=ρgh=1000×9.81×8=78480〔Pa〕=78.48〔kPa〕

  絶 対 圧 で 表 せ ば,式(2・3)か

ら

Pabs=101.3+78.48=179.78(kPa)  な お,ゲ

ー ジ 圧 を 特 に 明 記 した い と き は 〔MPaG〕,絶

い と き は 〔MPaabs〕

  〔解 〕

式(2・2)か

例 題2・3 る と,海

の よ う に か く。

圧 力100kPaGに

例 題2・2

対 圧 を特 に 明 記 し た

相 当す る水 深 は何 ｍ か。

ら,

日 本 海 溝 最 深 部 の 深 さ を10374mと

底 で の 圧 力(絶

対 圧)は

し,海

水 の 比 重 を1.035と

い く らか 。 海 面 上 の 大 気 圧 を101.3kPa,重

す

力 の 加 速 度 を9.81m/s2と

す る。

〔 解 〕 大 気 圧P0=101.3×103〔Pa〕,ρ=1.035×103〔kg/m3〕,g=9.81〔m/s2〕, h=10374〔m〕

で あ る か ら,式(2・3)か

標 準 気 圧 は0℃ の 水銀 柱760mmに

例 題2・4 る 。0℃

ら

の 水 銀 の 比 重 を13.595,重

相 当す る圧 力 と 定 め られ て い

力 の 加 速 度 を9.80665m/s2と

して 圧 力 で 表

す と い くらに な るか。 また 水 柱 で何 ｍ に相 当 す るか。 〔 解 〕 で あ る か ら,式(2・2)か

し た が っ て,１

ら

標 準 気 圧1〔atm〕=760〔mmHg〕=101324〔Pa〕=101.324

(kPa)=0.101324(MPa) 一 般 に 工 学 で は ３ け た の 計 算 で よ い か ら ,1〔atm〕=101.3〔kPa〕=0.1013 〔MPa〕

とす る。

い ま0℃

の 水 銀 の 密 度 ρ=13.6×103〔kg/m3〕, 

g=9.81〔m/s2〕

と す る と,

P=ρgh=13.6×103×9.81×760×10-3 =101

と な り,誤

差 は0.1%程

.4(kPa)=0.1014(MPa)

度 で あ る。

標 準 気 圧 を 水 柱 の 高 さ(ヘ

問 題2・1 P1=0.15〔MPa〕

ッ ド)で 表 す と,水

の ρ=1000〔kg/m3〕

図2・3の よ うな 液 体 の 入 って い る容 器 で,液 が 働 い て い る と き,液

め よ 。 液 体 の 比 重 を0.9,g=9.81〔m/s2〕

面 か ら5mの とす る。

と して

体 の 表 面 に圧 力

と ころ の Ａ 点 の 圧 力 を求

答(0.194MPa)

図2・3

2・2パ

静 止 し て い る 液 体 に は,パ (Pascal's る,次 ①

ス カ ル の原 理

ス カル の 原 理

principle,1623∼1662)と

呼 ばれ

の よ う な 性 質 が あ る(図2・4)。 静 止 液 体 と接 し て い る面 に加 わ る圧 力 は, そ の 面 に直 角 に作 用 す る。

②

静 止 液 体 の 一 点 に お け る圧 力 の大 き さ は, す べ て の 方 向 に 対 して 等 し い。 図2・4パ

③

ス カル の 原 理

静 止 液 体 が そ の重 さ に よ って 容 器 の 底 面

に 及 ぼ す 力 は液 面 の高 さで 決 ま り,容 器 の 形 に は関 係 な い。 ④

密 閉 容 器 中 の静 止 液 体 の一 部 に加 え た圧 力 は,液 体 内 のす べ て の部 分 に 同 じ圧 力 で 伝 わ る。

2・3圧 図2・5に

示 す よ う な ピ ス ト ン面 積 が 異 な っ た 容 器 に お い て,ピ

② の 断 面 積 をA,Bと

P=

し,①

に 力 Ｆ を 加 え る と,ピ

力 の利 用 ス ト ン ①,

ス トン ① の 断 面 積 Ａ に は

F /A

(2・4)

図2・5圧

力 の 利 用(力 の 拡 大)

の圧 力 が 発 生 す る。 こ の圧 力 Ｐ は,パ ス カ ル の 原 理 に よ り断 面

Ｂ の ピス ト

ン② に も同 じ大 き さで 伝 達 さ れ る。 ピス トン ② に荷 量 Ｗ を の せ て 釣 り合 う とす る と, W=PB

(2・5)

が 成 り 立 つ 。 式(2・4)と F

= W

/A

/B A

∴ F= と な り,荷

/B

式(2・5)か

ら, (2・6)

W

(2・7)

量 Ｗ を 支 え る た め の 力 Ｆ は,ピ

ス ト ン ①,②

の 断 面 積 比A/B倍

で あ る。

例 題2・5 

１辺 が30cmの

圧 力 の強 さ(圧 力)は

正 方 形 の板 の 上 に荷 量600Nの

〔 解 〕F=600〔N〕,A=30×30=900〔c㎡ F/A

P=

問 kNの

題2・2接

=600 /900

=0

品 物 を のせ た場 合,

い く らに な るか 。

=0

〕を 式(2・4)に

代 入 して

.67(N/c㎡)=0.67x104(N/㎡)

.67×104〔Pa〕=0.0067(MPa)

地 長 さ2.2m,履

帯(キ

ャ タ ピ ラ)幅0.4m,運

転 整 備 重 量114

ブ ル ドー ザ の 接 地 圧 力 は い く ら か 。 答(64.8kPa)

例

題2・6図2・6に

お い て,小

の 断 面 積B=50〔c㎡

ピ ス ト ン の 断 面 積A=1〔c㎡

〕と し,荷 重W=10〔kN〕

〕,大

ピス トン

を 持 ち上 げ る と きの 加 え る

力 と発 生 す る圧 力 の強 さ を計 算 せ よ。

図2・6

〔解 〕A=1〔c㎡

〕,B=50〔c㎡

〕,W=10〔kN〕

を 式(2・7)に

代 入 す る

と,

ま た 式(2・4)か

問

ら,

題2・3図2・6に

と し た と き,次 (１)加

お い て,A=5〔c㎡

〕,B=100〔c㎡

〕,W=10000〔N〕

の 値 を 計 算 せ よ。

え る力(２)圧

力の大 きさ 答((1)500N,(2)1MPa)

2・4圧

力 と仕 事

密 閉 され た容 器 内 で発 生 す る圧 力 は,ど の方 向 へ も等 しい 強 さで伝 達 され る 性 質 を利 用 して,小

さ い力 で 大 き な荷 重 を支 え る こ とが 理 解 で きた。

図2・7圧

荷 重 Ｗ と釣 り合 う力 を Ｆ と し,Ｆ

力 と仕 事

を ⊿F(⊿F≪F)だ

け 大 き く す る と,容

器 内 の 圧 力 は 上 昇 す る の で 荷 重 は 持 ち 上 げ ら れ る 。 ⊿F=0と は平 衡 し,元

す る と,Ｗ

とＦ

ス ト ン ① を Ｓ だ け 下 方 へ 押 し下 げ る と,ピ

ス ト

の位 置 に 戻 って 静 止 す る。

い ま,F+⊿Fに

よ っ て,ピ

ン ① に よ る 油 の 押 しの け量 はA・Sで ら な い の で,ピ

ス ト ン ② はA・Sの

あ り,油

油 量 分 だ け持 ち上 げ られ る。

ピ ス ト ン ② の 移 動 量 を Ｌ と す る と,①,② し た が っ て,次

の 内 容 積 は 漏 れ が な い 限 り変 わ

の 油 の 移 動 容 積 は等 しい 。

の 式 が 成 り立 つ 。

BL=AS

∴L=

と な る。 す な わ ち,力 る 。 こ の こ と は,仕

A /B

S

(2・8)

Ｆ の 移 動 量 Ｓ に 対 す る荷 重 Ｗ の 移 動 量 は,A/B倍

事 量 は 変 わ な い こ と を 意 味 し て お り,式(2・7)と

にな 式(2・8)

か ら F・S=W・L

(2・9)

が 成 り 立 つ 。 仕 事 の 単 位 に は ジ ュ ー ル(記 あ る 。 ま た,力

Ｆ の 伝 達 速 度 を υA,荷

号 Ｊ)を 用 い る 。1〔J〕=1〔N・m〕

で

重 Ｗ の そ れ を υBと す る と,

B/A υA=

υg

(2・10)

で 表 され る。 油 に生 じる圧 力 は容 器 内 で は 同 じ強 さ で あ る こと か ら,ピ ス トン 面 積 比B/A倍 る。

に増 幅 で き るが,移 動 距 離 や 速 度 はA/B倍

に減少 す るので あ

囲2・7図2。7に と き,荷

重Wの

お い て,

A=5(cm2),

B=100(cm2),

持 ち上 げ 速 度 をvg=1〔cm/s〕

W=10〔kN〕

の

に し た い 。 押 し下 げ 速 度 は い

く らか。

A=5(cm2),

〔解 〕ve=1〔cm/S〕,

な お,油

の 移 動 量(流

量)を

B=100〔cm2〕

求 め る と,(ピ

げ 速 度)=5×20=100〔cm3/s〕;100〔cc/s〕

囲2・8図2.8は,自

ス ト ン ① の 断 面 積)×(押

し下

と な る。

で 押 し下 げ,ピ

の 荷 重 を 持 ち 上 げ た い 。 内 圧 を43MPaと

図2・8油

②

代 入 して

動 車 用 油 圧 式 携 行 ジ ャ ッキの 原 理 を表 した も の で あ

る 。 ピ ス ト ン ① をF=4800〔N〕

(1)ピ

を 式(2・10)に

ス ト ン ② のW=30〔kN〕

して 次 の 値 を 求 め よ 。

圧 ジ ャ ッキ の 原 理

ス ト ン ② の 直 経 は い く らか 。 ピ ス ト ン ① の 直 経 は い く らか 。

(3)レ

バ ー の 長 さ は い く らか 。f=250〔N〕,

(4)レ

バ ー を1回

荷 重 を20cm持 〔注 〕

本 書 で は,円

押 し下 げ た と き,ピ

α=26〔mm〕

ス ト ン ① は5cm動

と す る°

か す こ と が で き る。

ち上 げ る と きの操 作 回 数 と仕 事 を求 め よ。 周 率 π=3.14と

す る。

〔 解〕

π d2・P /4

(２)F=AP=

(３)支 点 回 り の 曲 げ モ ー メ ン トを 考 え る と,

fl=Fa

握 り部 分 を100mmと (４)式(2・8)で

す る と,実

際 の 長 さ はl'=600〔mm〕

とな る。

レバ ー の 操 作 回 数 を ｎ と す れ ば,

ASn=BL

ま た,仕

事 は 式(2・9)か

ら,

FSn=4800×5×10-2×25=6000〔J〕=6〔kJ〕

問 題2・4図2・9に f=400〔N〕 (１)ピ

示 す よ うな 油圧 装 置(油 圧 ブ レー キ)で

の 力 を 加 え た と き,次 の 値 を 求 め よ 。l=450mm,a=60mmと

レバ ー の 先 端 に す る。

ス ト ン Ｍ に 働 く力

(２)発 生 す る圧 力 (３)ピ

ス ト ンA,B,Cに

働 く力

(４)３ つ の ピ ス ト ン の う ち 他 の ２つ の ピ ス ト ンを 固 定 し,ピ mm変

位 さ せ た と き の ピ ス ト ンA,B,Cの

変 位

ス ト ン Ｍ を12.5

図2・9

答

2・5連 流 体 の流 れ に は 定常 流 れ(steady

flow)と

非 定 常 流 れ(unsteady

続 の式 flow)

とが あ る。 流 速,圧 力,密 度,温 度 な ど,流 れ の状 態 が時 間 に よ って変 化 しな い流 れ を定 常 流 れ とよ び,そ の 状 態 が 時 間 に よ って変 化 す る流 れ を 非 定 常流 れ とい う。 図2・10の よ うな油 圧 管 路 を 考 え る と,厳 密 に は定 常 流 れ で な い 場 合 が 多 い

図2・10連

続の法則

が,一 定 の条 件 で運 転 され る場 合 は一 般 に 定 常 流 れ と して 扱 う。定常 流 れ で は, 管 路 の任 意 の 断面 に お け る体 積 流 量(流 量)〔m3/s〕 は ど の 断 面 を と って も一 定 で あ る。 Q=A1υ1=A2υ2=一

A1:断

定

 (2・11)

面 ① の 断 面 積 〔㎡ 〕

υ1:断 面 ① の平 均 流 速(流 速)〔m/s〕 A2:断

面 ② の 断 面積 〔㎡ 〕

υ2:断 面 ② の平 均 流 速(流 速)〔m/s〕 こ れ を 速 続 の 式(equation

of continuity)と

い う。 こ の 式 は 油 圧 回 路 を 設 計 す る と き,回

路 を

流 れ る最 大 流 量 を 基 準 に し て 管 の 内 径 を 求 め る と き に 使 う。 い ま,管 Q=Aυ=

の 内 径 をd〔m〕 π /4

d2・

と す る と,

υ

(2・12)

図2・11平

均 流速

と な る。

例 題2・9呼 l/minの

び 径3/8B=10A(外

径17.3mm,厚

油 が 流 れ て い る と き の 平 均 流 速(流

〔 解〕

速)は

さ2.3mm)の

管 略 に7.5

い く らか 。

管 の 内 径d=17.3-2×2.3=12.7〔mm〕 π d2 /4

管 の 断 面 積A=

流 量Q= 式(2・11)か

7.5x10-3

=π 4 =1

×(12.7×10-3)2=1.27×10-4〔

.25×10-4〔m3/s〕

/60

ら,

υ=

Q /A

=1.25×10-4/ 1.27×10-4

=0

.984〔m/s〕

㎡

〕

囲2・10前

問 で 流 速 を1.2m/sに

した い。 流 量 は い く らに な るか 。

〔解 〕9.=Av=1・27×10・4×1.2=

囲2・5図2。12の 3〔l/min〕

1.524x10一'(m3/s)=9.140/min)

よ う な 管 路 を 流 量Q=

の 油 が 流 れ て い る 。 断 面 ①,断

面 ②

の 面 積 を そ れ ぞ れA1=1〔cm2〕,AZ=5〔cm2〕 と す る と き,流

速 υ1,v2は

答(υ1=50〔cm/s〕,

い くらに な るか。

v2=10(cm/s)) 図2・12

/2・6

流 体 は 運 動 エ ネ ル ギ ー,圧

ベ ル ヌー イ の 式

力 エ ネ ル ギ ー お よ び 位 置 エ ネ ル ギ ー の3っ

違 っ た エ ネ ル ギ ー を も っ て い る。 図2・13に エ ネ ル ギ ー の 損 失 が な い 場 合 は,断

お い て,定

の形 の

常流 れ で管路 の途 中 に

面 ① と 断 面 ② で の エ ネ ル ギ ー保 存 の 法 則

か ら ① を 通 る水 の も っ エ ネ ル ギ ー の 和 と ② を 通 る と き の 水 の も っ エ ネ ル ギ ー の 和 は等 し く,一

定 の 値 を も っ て い る 。 す な わ ち,次

図2。13ベ

の 式 が 成 り立 っ 。

ル ヌー イの 定 理

一定

(2・13)

こ れ か ら一 般 に, 一定

(2・14)

とな る。 式(2・14)の

各 項 は,単

位 質 量 当 た りの エ ネ ル ギ ー で単 位 を

て い る 。 こ れ を ベ ル ヌ ー イ の 定 理(Bernoulli's い,υ2/2を

比 運 動 エ ネ ル ギ ー(specific

ル ギ ー(specific energy),Ｅ

pressure

energy),P/ρ

total

energy)と

の 式 は 流 体 の エ ネ ル ギ ー の 基 本 式 で あ る 。 式(2・13)を

し い

を 比 圧 力 エ ネ

比 位 置 エ ネ ル ギ ー(specific

を 比 全 エ ネ ル ギ ー(specific

で表

equation,1700∼1782)と

kinetic

energy),gZを

〔J/kg〕

potential

い う。 ベ ル ヌ ー イ ｇ で 割 る と,次

の式 が

得 ら れ る。

(2・15)

一 般 には

, (2・16)

とな る。 式(2・16)の

各 項 の 単 位 は 〔J/N〕=〔m〕

を 尺 度 と し て 用 い る こ と が で き,υ2/2gを を 圧 力 ヘ ッ ド(pressure ヘ ッ ド(total

head)と

例 題2・11図2・14の

head),Ｚ

と な る の で,便

速 度 ヘ ッ ド(velocity

を 位 置 ヘ ッ ド(potential

head),P/ρg head),Ｈ

よぶ 。

よ う に,水

た 太 さ の 異 な る 管 に0.04m3/sの

平 に置か れ 水 が流 れて い

る 。 い ま 内 径20cmの

と こ ろ の 水 圧 が0.5MPa

で あ る と し た と き,内

径8cmの

は い く らか 。

宣的 にエネルギ ー

と ころの水圧 図2・14

を全

〔 解 〕 ①,

② の 流 速 υ1,υ2を 求 め る と,

次 に ベ ル ヌ ー イ の 式 か ら, 管 は水 平 で あ る か らZ1=Z2,  ρ=1000〔kg/m3〕,g=9.81〔m/s2〕

問題

 2・6図 

P1=0.5×106〔Pa〕,

から

と す れ ば,

2・15 の よ う に, 水 平 に

置 か れ た 管 路 で ① の 断 面 積 が 80cm2, 流 速 が 3m/s, ② の 流 速,

圧 力 が 0.1MPaの 圧 力,

と き,

流 量 を求 めよ。 ②

の 断 面 積 を 160cm2

と す る。 エ ネ ル 図2・15

ギ ー の損 失 はな い もの とす る。

問題

2・7

高 さ 100m

の と こ ろ で,

圧 力 0.8MPa

水 が 流 速 10.5m/s

で流

れ て い る。 エ ネ ル ギ ー の 損 失 は な い も の と して, こ の 水 の 速 度 ヘ ッ ド, 圧 力 ヘ ッ ド, 位 置 ヘ ッ ド, 全 ヘ ッ ドを 計 算 せ よ 。 答

(5.6m,

81.5m, 

100m,

187.1m)

2.7   流 体 の 流 れ に は,図2・16(ａ)の の 層 流(laminar

flow)と

よ う に 水 の 分 子 が 規 則 正 し く整 然 と し た 流 れ

図2・16(ｂ)の よ う に,水

な 流 れ を す る乱 流(turbulent

層流 と乱流

flow)と

(ａ)層

の 分 子 が 入 り乱 れ て 不 規 則

が あ る。

(ｂ)乱

流 図2・16流

流

れの状態

この よ うに層 流 と乱 流 は,ま っ た く異 な った流 れ で あ り,こ の 中 間 的 な 安 定 した流 れ の状 態 は存 在 しな い。 層 流 は動 粘 度 が高 く,流 速 が 比 較 的 小 さ く,狭 いす き まや 細 い管 を 流 れ る と き に起 こ りやす い。 乱 流 は動 粘 度 が 低 く,流 速 が大 き く,太 い管 を流 れ る場 合 に生 じる。 層 流 は各 部 分 の流 れ の方 向 が 平 行 で あ るか らエ ネ ル ギ ー損 失 は少 な いが,乱 流 にな る と流 体 間 の摩 擦 抵 抗 が 急 に大 き くな る。 層 流 か 乱 流 か は レイ ノル ズ数 (Reynolds

number)Reと Re=

よ ばれ る無 次 元 数 で決 ま る。

vd /v

v:管

内 の 平 均 流 速 〔m/s〕

d:管

の 内 径 〔m〕

v:流

体 の 動 粘 度 〔m2/s〕

こ の 事 実 は,初

め て 実 証 し た オ ス ボ ン ・ レ イ ノ ル ズ(Osborne

(2.17)

Reynolds,

1842∼1912)に

よ る と,Re〈2300な

ら ば 層 流 域 で あ る が,Re〓2300の

と

き は層 流 か ら乱 流 へ せ ん 移 す る。 こ の と き の 速 度 を 臨 界 速 度 と い う 。 ま た, Re>2300な

囲2・12直

らば乱 流 で あ る と した。

径20cm管

で,比

重0.97の

油 を 毎 秒25l輸

ル ズ数 を 求 め よ 。 油 の 動 粘 度 を9。15×10・4m2/sと 〔 解〕

Q=25(1/s)=0.025(m3/s),

し た が っ て,式(2・17)に

送 す る と き の レイ

す る。

d=20×10・2〔m〕

で あ る か ら,

よ って

(層 流)

国2・8呼

び 径1%B=40A(外

動 粘 度 が15×10-smz/sの を 求 め よ 。Re=2300と

径48.6mm,内

径41.6mm)の

鋼管 内を

ス ピ ン ドル 油 を 層 流 状 態 で 輸 送 し た い 。 流 量 の 上 限 す る。 答(67.6l/min)

12.8

管路 のエネルギー損失

流 体 が管 路 を流 れ る場 合,流 体 摩 擦 に よ るエ ネ ル ギ ー損 失 と流 れ の衝 突 や渦 が 発 生 す る た め の エ ネ ル ギ ー の損 失 が あ る。 これ らの損 失 を ヘ ッ ド(水 頭)の 形 で表 す と き,こ れ を損 失 ヘ ッ ド(損 失水 頭;10ssofhead)と

い う。 これ に

は直 管 の管 摩 擦 に よ る エ ネ ル ギ ー の損 失 と,管 路 の断 面 積 が 急 変 した り,管 路 が 曲が った り,管 路 の途 中 の障 害 物 な ど に よ る エ ネ ル ギ ー損 失 が あ る。 〔1〕

管 摩 擦 に よ る エ ネ ル ギ ー損 失

図2・17の よ う に,水 平 で 断 面 が一 様 な管 路 の途 中 ①,②

に マ ノ メ ー タ を垂

図2・17

 管 路 の エ ネ ル ギ ー 損 失

直 に立 て る と,管 の流 体 摩 擦 の た め に上 流 ① か ら下 流 ② に行 くに従 って 水 柱 の高 さ は低 く現 れ る。hfを 摩擦 損失 ヘ ッ ドとい い,次 の 式 で表 す。

(2・18)

hf:摩

擦損 失 ヘ ッ ド 〔 ｍ〕

λ:管 摩擦 係 数 ｄ:管

の内径 〔 ｍ〕

ｌ:管

の長 さ 〔 ｍ〕

υ:流 体 の平 均 流 速 〔m/s〕 ｇ:重

力 の 加 速 度=9.81〔m/s2〕

 こ の 式 を ダ ル シ ・ ワ イ ズ バ ッ ハ(Darcy・Weisbach)の イ ノ ル ズ 数(Re数)と

式 と い う。 λ は レ

管 壁 の粗 さ に関 係 が あ る。

流 れ が 層 流 の 場 合 は,

(2・19)

 こ の 式 を バ ー ゲ ン ・ポ ア ズ イ ユ(Hagen・Poiseulle)の 流 の 場 合 は,例

え ば,ブ

ラ ジ ウ ス(Blasius)の

式 と い う。 ま た 乱

式 に お い て は,

(2・20)

(2・21)

〔２〕 弁,管

路 の 形 状 に よ る エネ ルギ ー 損 失

この 場 合 の摩 擦損 失 ヘ ッ ドhPを,次 表2・1管

の 式 で 表 す。

路 の形 状 と損 失 係 数

〔注 〕 断 面積 が変 化 し,ν が異 な る と きに は,大 *管 入 口 の端 の形 状 に よ り,0.5∼3.0程

きい 方 の値 を と って損 失 を求 め る。 度 の 変 化 が あ る。

(2・22)

例 題2・13内

径30mmの

管 の 長 さ10mに

の水 を毎 分3l流

お け る 摩 擦 損 失 ヘ ッ ド は い く ら か 。 水 の10℃

1.307×10-6m2/sと

す る と き の, の動 粘 度 を

す る。

を 式(2・11)に

式(2.17)か

円 管 内 を 温 度10℃

代 入 して

ら,

(層 流) し た が っ て,式(2・19)か

ら,

求 め る 摩 擦 損 失 ヘ ッ ドは,式(2・18)か

例 題2・14水 き,そ

平 管 路 に お い て,内

〔解 〕

の 管 路 を250l/sの 表2・1か

ら,

ら

径 が30cmか

ら60cmに

急 変 して い る と

水 が 流 れ て い る と して 摩 擦 損 失 ヘ ッ ドを 求 め よ。

し た が っ て,式(2・22)か

問 題2・9内 長 さ50mで

ら,

径600mmの

鋼 管 内 を平 均 流 速2.5m/sで

の 摩 擦 損 失 ヘ ッ ドを 求 め よ 。 λ=0.0208と

水 を 流 す と き,管

の

す る。 答(0.552m)

固 題2・10例

題2・14に

お い て,θ

≒5｡30'の

円 す い 管 で ゆ るや か に 拡 大 す

る と き の 摩 擦 損 失 ヘ ッ ドは ど う な る か 。 答(0,0485m)

2・9絞

  流 れ の 断 面 積 を 減 少 し,管 と い い,オ

〔１〕

り

路 また は流 体 通路 内 に抵 抗 を も たせ た機 構 を絞 り

リ フ ィ ス(orifice)と

チ ョ ー ク(choke)が

あ る。

オ リフ ィス

 比 較 的 薄 い板 に あ け た 円形 の穴 か ら流 体 が通 過 す る もの をオ リフ ィス とい う。 圧 力 エ ネ ル ギ ー損 失 が 流 体 の粘 度 に よ る影 響 を あ ま り受 け な い。 オ リフ ィ スを 通 過 す る流 量 は,ベ ル ヌ ー イ の式 と連 続 の式 か ら,次 の よ うに な る。

(2.23) Qo:オ

リ フ ィ ス の 通 過 流 量 〔m3/s〕

ｄ:オ

リフ ィス穴 の 径 〔 ｍ〕

Ａ:オ

リ フ ィ ス 穴 の 断 面 積 〔m2〕,

ρ:流 体 の 密 度 〔kg/m3〕

P1,P2:オ C0:オ

リ フ ィ ス穴 前 後 の 圧 力 〔Pa〕=〔N/m2〕 リフ ィスの 流量 係 数

図2・18

〔２〕

オ リフ イ ス

チ ョー ク

 流 路 が 断面 積 に比 べ て 比 較 的 長 い 流 れ の 絞 りを チ ョー ク とい う。 チ ョー ク の 圧 力 エ ネ ル ギ ーの 損 失 は,流 体 の 粘 度 の 影 響 を大 い に受 け る。 チ ョー ク の通 過 流 量 は,次 の 式 で 示 さ れ る。

図2・19

チ ョー ク

(2・24)

Qc:チ

ョー クの通 過流 量

〔m3/s〕,

Ａ:チ

ョ ー ク 穴 の 断 面 積 〔m2〕,

μ:流

体 の 粘 度 〔Pa・s〕

ρ:流 体 の 密 度 〔kg/m3)

            d:チ

ョ ー ク 穴 の 径 〔m〕

            P1,P2:チ            ｖ:流

ョ ー ク穴 前 後 の 圧 力 〔Pa〕=〔N/m2〕 体の動粘度

2・15径2・2mmの で 比 重0.88の

〔m2/s〕

オ リ フ例題 ィ ス に 入 口 圧 力2.2 MPa,出

口 圧 力0 .2MPa

油 を 流 し た い 。 オ リ フ ィ ス 通 過 流 量 を 求 め よ 。 流 量 係 数 を0 .58

とす る。  

〔 解〕 を 式(2.23)に

例題2・16  チ ョ ー ク の 直 径1mm,チ 0.32×10−4m2/s,密

度880  kg/m3,入

代 入 して

ョ ー ク の 長 さl0mm,油 口 圧 力2MPa,出

の動 粘度

口 圧 力1.7MPaの

場合

を 式(2・24)に

代入

の チ ョー ク の流 量 を 求 め よ。   〔 解〕

して

問題 2・11内

径30mmの

た 。 密 度900kg/m3の kPaと

管 内 に 開 口 部 の 直 径4.5 mmの

油 が 流 れ て い る と き,オ

オ リフ ィスを設 け

リ フ ィ ス 前 後 の 圧 力 差 が0 .5

す る と き の 流 量 は い く ら か 。 流 量 係 数 を0 .6と す る 。

答(0.603l/min)

問 題2・12直

径1mm,長

さ15mmの

口 圧 力2MPaで23.5cm3/s流

チ ョ ー ク に 粘 度0,028Pa・sの

油 を入

し た。 出 口 圧 力 計 の 指 示 は い く ら か 。 答(1.59MPa)

2・10油

〔１〕

圧特 有 現 象

キ ャ ビテ ー シ ョン

 一 般 に石 油 系 作 動 油 で は,大 気 中で 油 の容 積 の6∼12%の い る。 流 体 の流 れ の 中 で流 速 が 大 き くな り,そ の結 果,圧

空 気 が 溶 解 して 力 が低 下 した部 分 が

で き る と,液 体 中 に溶 解 して い た気 体(空 気)が 遊 離 して気 泡 を生 じた り,あ るい は 液体 自身 の蒸 気 が 発 生 して 気 泡 を生 じ空 洞 が で きる。 この現 象 を キ ャ ビ テ/シ

ョン(cavitation)と

い う。 こ れ らの空 洞 は,そ の液 が再 び圧 力 の 高 い

と ころ に達 して 急 激 に消 滅 し,そ の際 に生 ず る一 種 の水 撃(water に よ って局 部 的 に高 圧 力(数100気

hammer)

圧)が 発 生 す る。

 キ ャ ビテ ー シ ョ ンは,材 料 の壊 食,機 器 の 振 動,騒

音 を 発 生 し,油 圧 機 器

に悪 影 響 を 及 ぼ す 。 キ ャ ビテ ー シ ョ ンは,次 の よ う な と き に発 生 す る。 ①

流 れ が急 な 曲 り角 や 障 害 物 で局 部 的 に速 くな り,圧 力 が下 が った と き

②

ポ ン プ の 吸 込 み 管 や そ の ス ト レ ー ナ が っ ま っ て,吹

込 み側 の圧 力 が 低 く

な った と き

③

作 動 油 の 粘 度 が 高 くて 流 動 抵抗 が 大 きいため,吸 込 の側 の圧 力 が低 くな っ た とき

そ の ほか,ポ が 現 れ る。

ン プの 吸込 み 管 が 空気 を 吸 う と キ ャ ビテ ー シ ョ ンに似 た悪 影 響

〔２〕 サ ー ジ 圧  流 体 の流 れ が制 御 弁 な ど の操 作 に よ って急 激 に 変化 す る と き,そ の 流 体 の 運 動 エ ネ ル ギ ー が圧 力 エ ネ ル ギ ー に変 わ るた め,急 激 な圧 力 の変 動 を生 じる。 こ の圧 力 変 動 は,流 体 中 を音 波 の伝 搬 速 度 で伝 わ る。 この よ うに油 圧 回路 中 に 発 生 した異 常 な圧 力 変 動 の最 大 値 を,通 常,サ  油 圧 回 路 で は,リ

ー ジ圧(surge

pressure)と

い う。

リー フ弁 の作 動 遅 れ や電 磁 切 換 弁 の操 作 な ど に よ り油 の 流

れ が 急 変 す る とき にサ ー ジ圧 が 発 生 し,油 圧 回路 の故 障 の原 因 と な る恐 れ が あ る。 〔３〕

チ ャタ リング

 ば ね 圧 に よ って圧 力 を 規定 して い る よ うな 弁(ポ ペ ッ ト弁 な ど)に 発 生 しや す い 現 象 で,圧 力 が上 が った り,下 が っ た りす る こ と によ って 弁 が 弁 座 を た た く一 種 の 自励 振動 で あ る。  図2・20で Ａ の圧 力 が 設 定 圧 力 近 く に な る と,ポ ペ ッ ト弁 は少 し押 し上 げ られ,弁 座 とポ ペ ッ ト(円 す い部)の 間 に わ ず か の す き間 Ｂが で き る。 こ の す き間 を通 って油 が 高 速 で 噴 出 す る と,圧 力 が 急 に低 下 す る。 こ の圧 力 低 下 の た めば ね が 伸 び,そ の 力 に よ って ポ ペ ッ トは弁 座 に激 し くた た き付 け ら れ る 。 次 の 瞬 間,Ａ

の 圧 力 は上 昇 し

て ポペ ッ トを 押 し上 げ る。 この よ う な 動 作 を操 返 しな が ら騒 音 を発 生 す る現 象 を,チ

ャタ リング とよ ん で い る。

図2・20チ

ャ タ リン グ

〔４〕 油

撃

 油 圧 回 路 内 の流 れ て い る油 を切 換 弁 な ど に よ り急 激 に 閉 じる と,急 激 な圧 力 の上 昇 とな って 現 れ る。 これ は流 体 の運 動 エ ネ ル ギ ーが 圧 力 エ ネ ルギ ーに 変換 さ れ るか らで あ る。 この発 生 した衡 撃 的 な圧 力 上 昇 は,圧 力 波 とな って管 路 内 を伝 播 す る。 この よ うな急 激 な流 れ の 変 化 に 伴 な う過 激 的 な 圧 力 現 象 を 水 撃 (water hammer)に 〔５〕

対 す る と 同様 に油 撃(oil

hammer)と

い う。

流体固着現象

 ス プ ール 弁 な ど を加 圧 した ま ま に してお くと,次 に動 か そ う と して も動 か な い こ とが あ る。 これ は弁 内部 の流 体 の流 れ が 不 均 一 な どの た め,圧 力 分 布 が不 平 衡 に な り,ス プ ー ルが 弁 体 に強 く押 し付 け られ て 固 着 し,作 動 不 能 とな る現 象 で あ る。 この 固 着 現 象(ハ て,ス

イ ドロ リ ック ロ ック)の 発 生 を 防止 す る方 法 と し

プ ー ル の 円 周 上 に多 くの溝 をっ くり,ス プ ー ル の圧 力 平 衡 を保 って油 膜

の切 れ を 防 ぐこ と も有 効 な対 策 の １っ で あ る。

図2・21流

体 固 着 現 象(ハ イ ドロ リックロック)

〔６〕 流 体 力  方 向 切 換 弁 に は,流 体 固 着 以外 に油 の流 れ に よ り特 異 な力 が発 生 す る こ とが あ る。 これ は噴 流 に よ って起 こ され るス プ ー ル の 軸 方 向 の力 で あ り,こ れ を一 般 に流 体 力(フ

ロー フ ォー ス,軸 力)と

よん で い る。

ス プ ー ル弁 を切 り換 え る と き,ス プ ー ル と弁 体 で絞 られ た圧 油 は噴 流 と な っ て 流 れ る。 ベ ル ヌ ー イ の式 か ら,流 速 が 大 き い と圧 力 は減 少 す るの で,ス ル に作 用 す る流 体 力 は開 口部 を 閉 じる方 向 に働 く。

図2・22流

体 力(フ

ロ ー フ ォ ー ス)

プー

３

油圧作動油  油 圧 機 器 は非 圧 縮 性 の流 体 を媒 体 と して 流体 の エ ネ ル ギ ー を伝 達 し,油 圧 ユ ニ ッ トと して の 仕 事 を行 う もので,仕 事 は作 動 流 体 の圧 力 と流 量 を介 して 伝 達 さ れ る。 油 圧 作 動 油 に は,特 別 な場 合 を 除 いて は石 油 系 の作動 油 が使 用 され る。  作 動 油 は,油 圧 ユ ニ ッ ト全 体 の 性 能,効 率,寿 命 に大 き な影 響 を与 え るので, 作 動 油 の選 定 と管 理 は,油 圧 機 器 の 選 定 と同様 に大 切 で あ る。

3・1作

動 油 の機 能 と条 件

 作 動 油 の 油圧 ユ ニ ッ ト内で の主 要 な 役 割 は,次 の 通 りで あ る。 (ａ)動 力 の 伝 達  パ ス カル の 原 理 に よ る力(圧 力)の 伝 達 お よ び流 量 と,運 動 量 の積 と して の 油 動 力 の伝 達 を す る。 (ｂ)潤 滑 部 品 間 の 摩 擦,摩 耗 を防 止 す る。 (ｃ)粘 度 によ る油 密 性 粘 性 の効 果 に よ り,部 品 間 の狭 いす き間 か らの漏 れ を防 止 す る。 (ｄ)冷 却  部 品 間 の摩 耗 や 圧 力 エ ネ ル ギ ー の損 失,お

よ び内 部 漏 れ に よ る発 熱 とか過 熱

を防 止 す る。  の よ うな 機 能 を果 た す た め の作 動 油 に は,次 の よ うな性 質 を備 え て い る こ とが求 め られ る。 ①

適 当 な 粘 度 が あ って,温 度 が 変 化 して も粘 度 が 変 わ りに くい こ と。

②

低 温 で も流 動 性 を も って い る こ と。

③

高 温 で 使 用 して も変 質 しに くい こ と。

④

潤 滑 性 お よ び 耐摩 耗 性 が よ い こ と。

⑤

酸 化 安 定 性 が よ い こ と。

⑥

せ ん 断安 定性 が よ い こ と。

⑦

金 属 を腐 食 しな い こ と。

⑧

水 分 混入 時 の抗 乳 化 性 お よ び水 分 離 性 が よ い こ と。

⑨

防錆 能 力 が あ る こ と。

⑩

ゴム や塗 料 を侵 さな い こ と。

⑪

圧 縮 性 が な い こ と。

⑫

消 泡 性 が よ い こ と。

⑬

燃 え に くい こ と。

3・2作

動 油 の分 類

 現 在,油 圧 作 動 油 と して上 記 の よ うな諸 条 件 を み た す もの と して は,石 油 系 作 動 油 の タ ー ビ ン油(JIS

K 2213)相

当 の 粘 度 を も っ た ものが用 い られ る。 ター

ビ ン油 に は １種(無 添加 ター ビ ン油)と

２種(添 加 ター ビ ン油)が

あ っ て,２

種 は防 錆 添 加 剤,酸 化 防 止 剤 な ど が 添 加 さ れ て い る 。 作 動 油 と して は,２ 種 (添 加 タ ー ビ ン油ISO

VG32,VG46,VG68)お

よ び同 じ粘 度 で 専 用 油 圧 作 動

油 と して製 造 さ れ て い る ものが 用 い られ る。  油 圧 ユ ニ ッ トか ら作 動 油 が 漏 れ た り,噴 出 に よ り火 災 の危 険が あ る場 合 に は, 合 成 系 作 動 油 や水 成 形 作 動 油 な ど の難 燃 性 作 動 油 が用 い られ る。 こ れ ら難 燃 性 作 動 油 は,石 油 系 作 動 油 と は異 な る性 質 が あ る た め,実 用 上 注意 が必 要 であ る。  な お,塩 素 化 炭 化 水 素 系 作 動 油 は分 解 す る と毒 性 が強 く,腐 食 性 が あ り,国 内 で は工 業 用 作 動 油 と して は ほ とん ど使 用 され な い。 一 般 産 業 用 作 動 油 と して は,表3・1に

あ る もの が 大部 分 を 占 め て い る。

表3・1作

動油の分類

一般作動油  石油系作動油 

添 加 ター ビ ン油 

特殊作動油 

油圧 作動油 

耐摩耗 性作動油  高粘度 旨数 作動油  低温 用作 動油  高温 用作 動油

りん酸 エ ス テ ル系 作 動 油 

合成系作動油 脂肪酸 エステル系作 動油  (難燃性作動油)  塩素化 炭素水素系作動抽 水 ・グ リコ ー ル系 作 動 油 

水成系作動油 油 中水 滴形 乳 化 液(W/O形 (難燃性作動油)  水 中 油 滴形 乳 化 液(O/W形

エ マ ル ジ ョ ン)  エ マ ル ジ ョ ン)

〔１〕 石 油 系 作 動 油 作 動 油 は,そ の 組 成 また は用 途 に応 じた分類 が され るが,石 油系 作動 油 はタ ー ビン油 系 の産 業機 械 用 作 動 油 が 用 い られ る。 最 近 は産 業 機 械 用 と して,耐 摩 耗 性 作 動 油 が広 く用 い られ て い る。 また,車 両 用,建 設 機 械 用 と して は,上 記 の もの の ほ か ガ ソ リ ンエ ンジ ン油,デ

ィー ゼ ル エ ン ジ ン油 な ど が用 い られ る こ と

が あ る。

〔２〕 難 燃 性 作 動 油  合 成 系 ま た は水 成 系 難 燃 性 作 動 油 は,火 災 の危 険 が あ る場 所 で油 圧 ユ ニ ッ ト が使 わ れ る場 合 に使 用 され,組 成 に よ り作 動 媒 体 に水 分 を含 む もの を水 成 系, その 他 の 媒 体 で組 成 さ れ た もの を合 成 系 と よぶ 。 難 燃 性 作 動 油 は石 油 系 作 動 油 と比 べ る と, ①

潤 滑 性 が 劣 る場 合 が 多 い。

②

金 属 材 料 や シー ル材 に対 して 不 適 合 な もの が 多 い。

③

種 々 の 混 合 物 質 に よ って ス ラ ッジ(金 属 水 酸 化 物 を 主 体 と した汚 濁 物 質 で 液体 中 に沈 降 す る もの)を 発 生 した り,作 動 油 自身 の 分 離,変 質 が起 こ りや す い 。

 水成 系作 動 油 は,水 の沸 騰 に よ る キ ャ ビテ ー シ ョンを 発 生 しや す く,ま た電 気 分解 に よ る金 属 腐 食 を起 こ しや す い,な どの 次点 が あ る。

表3・2難 燃性作動油 の使用材料 との適合性

3・3作

動 油 の特 性

こ こで は,油 圧 作動 油 の物 質 的性 質 を記 す。 〔１〕 粘 性 と 粘 度  図3・1の よ うに,わ ず か な 距 離 ⊿y離 れ た上 下 両 平 面 の 間 に流体 を み た し,上 の平 面 を 速 度 ⊿υで 運 動 させ る と,上 面 に密 着 した流 体 は その 速 度 で 移動 し,下 面 に 密 着 して い る流 体 は粘 性 の た め に静 止 して い る と考 え る こ とが で き る。 これ は液 体 内 の部 分 部 分 の層 が 相 対 的 な 運 動 図3・1流

を して,そ

の相 隣 り合 った層 が 互 い にす

体 の粘 性

べ り合 って い る状 態 に あ る と考 え られ,一 方 の層 が他 の層 の運 動 を妨 げ よ う と す る力(抵 抗 力)が 生 じて い る。 この よ うな性 質 を流 体 の粘 性 とい う。  この よ うに 流体 内 部 の 摩 擦 に よ って生 ず る抵 抗 力(せ ん 断応 力)τ は,隣

の

層 の速 度 勾 配 ⊿υ/⊿yに 比 例 し,次 の 式 で 表 され る。 τ=μ

⊿υ  (3・1)

/⊿y

 こ の 比 例 定 数 μ を 粘 度(viscosity)ま

た は粘 性 係 数 あ る い は絶 対 粘 度 と も

い い,圧 力 と温 度 に よ っ て 変 わ る。 μ はSI単

位 で は 〔N･s/㎡

〕 ま た は 〔Pa・s〕

で 表 す。 ま た1〔g/cm・s〕=1〔Poise〕(ポ ポ ア ズ を1cP(セ   粘 度(粘

ア ズ:P)と

ン チ ポ ア ズ)と

性 係 数)μ

い い,実

用 的 に は こ の1/100

よ ぶ。

を 密 度 ρ で 割 っ た も の を 動 粘 度(kinematic

viscosity)

ま た は 動 粘 性 係 数 と い い,ν で 表 さ れ る 。

ν=

μ/  (3・2)

ρ

 νのSI単

位 は 〔N・s/㎡ 〕/〔kg/m3〕=〔

㎡/s〕

と な っ て,力

の単 位 を 含 ま な

い｡   作 動 油 な ど の 工 業 用 潤 滑 油 は 粘 度 は あ ま り 用 い られ ず,動 単 位1〔c㎡/s〕=1〔St〕(ス (cSt:セ

トー ク ス)と

ン チ ス トー ク ス=〔m㎡/s〕)が

JIS K2283(動

粘 度 試 験 方 法)の

よ び,実

粘 度 が 用 い られ る。

用 的 に は こ の1/100の

値

用 い ら れ て い る 。 粘 度 の 測 定 に は,

規 定 に あ る よ う に 細 管 に よ る方 法 が 行 わ れ,

動 粘 度 〔cSt〕を 用 い る こ と を 規 定 して い る。

例 題3・1  (粘 性 係 数)は

20℃ で 比 重0.88の

油 の 動 粘 度 が30cStで

〔解 〕30〔cSt〕=30〔m㎡/s〕=30×10-6〔 を 式(3・2)に

あ った。 この油 の粘度

い く らか 。

代 入 μ=ρ

㎡/s〕,ρ=0.88×103〔kg/m3〕

して ν=0.88×103×30×10-6=0.0264〔Pa・s〕

例 題3・2動 l/minの

粘 度32cSt,油

も と で,長

〔解 〕

さ1m当

温40℃,比

重0.85,管

内 経25mm,油

た り の 圧 力 エ ネ ル ギ ー 損 失(圧

ν=32〔cSt〕=32×10-6〔

量20

力 降 下)を

求 め よ。

㎡/s〕,Q=20〔l/min〕=20×10-3/60=

3.33×10-4(m3/s)

(層 流) し た が っ て,

さ て,l=1〔m〕,g=9.81〔m/s2〕

を 式(2・18)に

代 入 す る と,

こ れ を 圧 力 の 単 位 〔Pa〕 に 直 す と,ρ=0.85×1000=850〔kg/m3〕

と して

P=ρghf=850×9.81×0.112=934(Pa)

問 題3・1 

20℃ の 水 銀 の 比 重 を13.6で,粘

度 は1.55mPa･sで

あ る とす る と

きの動 粘 度 を 求 め よ。 答(0.114cSt)

問 題3・2呼 さ3.4mm)の

び 径3/4B,Sch60の 円 管 に,20℃

圧 力 配 管 用 炭 素 鋼 鋼 管(外

の 水 を 平 均 流 速0.1m/sで

径27.2mm,厚

流 した い。 この と き の

(１)レ

イ ノ ル ズ 数 は い く らか 。 水 の 動 粘 度 を1cStと

す る。

(２)こ

の 円 管 に20℃

似 的 な 流 れ を得 る た め

の 空 気 を 流 して 水 の 流 れ と,相

に 必 要 な 空 気 の 平 均 流 速 は い く らか 。 空 気 の 動 粘 度 を15cStと 答((１)2040層

す る。

流(２)1.5m/s)

問 題3・3内

径25mmの

円 管 内 を 動 粘 度30m㎡/s,比

l/sで 流 れ て い る 。 こ の と き長 さ1m当

重0.9の

油 が 流 量0.3

た り の 圧 力 エ ネ ル ギ ー 損 失(圧

力 降 下)

を求 め よ。 答(0.0956〔m〕=844.1〔Pa〕)

〔２〕

工 業 粘 度,粘

度 指 数

工 業 的 に は 前 述 の 粘 度 の ほ か に,セ versal

second),レ

イ ボ ル トユ ニ バ ー サ ル 秒(Saybolt

ッ ド ウ ッ ド秒(Redwood),エ

用 い ら れ て き た 。 セ イ ボ ル ト秒(SUSま

uni

ン グ ラ秒(Englar)な

た はSSU)の

ど も

場 合,60ccの

油 が比 較

的 太 い 毛 細 管 を 定 あ ら れ た ヘ ッ ドの も と に 一 定 量 を 流 出 す る 時 間 を 秒 で よ ぶ 。 これ ら と 動 粘 度 と の 関 係 は,次 B

ν=At-

ν:動

の式 で示 され る。

 (3・3)

/t 粘 度

〔cSt〕,A,B:定 表3・3粘

数(表3・3),t:各

粘 度 秒 数

〔ｓ〕

度別換算定数

  動 粘 度 は温 度 に よ っ て 変 化 す る 。 こ の 温 度 変 化 に対 す る粘 度 の 変 化 の 程 度 を 示 す 数 値 と して,粘 通 常,VI値

度 指 数 が 用 い ら れ る 。 粘 度 指 数(viscosity

と よ ば れ る も の で,数

る 粘 度 変 化 が 少 な い 。VIを 系 の 油 をVI=100と 石 油 製 品-動

index)は,

値 の大 きい作 動 油 の ほ う が 温 度 変 化 に対 す

示 す 式 は,ナ

決 め,VI≦100に

フ テ ン系 の 油 をVI=0,パ っ い て は,次

粘 度 試 験 方 法 及 び 粘 度 指 数 算 出 方 法)の

のJIS

ラフ ィ ン

K2283(原

油及 び

式 か ら求 め る。

(3・4)

図3・2粘

Ｌ:98.9℃

度 指数

に て 試 料 油 と 同 一 動 粘 度 を も っVI=0の

油 の37.8℃

に お け る動

粘 度 〔cSt〕=〔m㎡/s〕 Ｈ:98.9℃

に て 試 料 油 と 同 一 動 粘 度 を も っVI=100の

油 の37.8℃

にお け る

動 粘 度 〔cSt〕=〔m㎡/s〕 Ｕ:VIを

求 め よ う と す る試 料 油 の37.8℃

に お け る動 粘 度 〔cSt〕=〔m㎡/s〕

Ｄ:L-H(cSt)=(m㎡/s) 石 油 系 の 作 動 油 で は,動

粘 度 と温 度 の 関係 を次 の式 で 表 す。

(3.5) ν:動

粘 度 〔cSt〕=〔m㎡/s〕

Ｔ:絶

対 温 度(熱

力 学 的 温 度)〔 Ｋ 〕,T=273.15+t

ｔ:セ

氏 温 度(セ

ル シ ウ ス 温 度)〔 ℃ 〕

ｎ お よ び Ｃ:油 固 有 の 定 数 表3・4粘

度 指 数 算 出 方 法(JISK2283)の

抜粋

例 題3・3試

料 油 の98.9℃

とす れ ば試 料 油 のVIを 〔解 〕

表3・4か

お よ び37.8℃

ら,98.9℃

に お け る ν=5.1〔cSt〕

L-H=D=13.52〔cSt〕,ま

た98.9℃

〔cSt〕,L-H=D=14.42〔cSt〕 る Ｌ,Ｄ

に お け る 動 粘 度 を5.12cSt,32.46cSt

計 算 せ よ。 の と き のL=44.68〔cSt〕,

に お け る ν=5.2〔cSt〕

の と き のL=46.64

で あ る 。 し た が っ て,ν=5.12〔cSt〕

に対 す

の 値 は 比 例 計 算 に よ り, L=44.68+(46.64-44.68)×0.2=45.07(cSt) D=13.52+(14.42-13.52)×0.2=13.70(cSt)

こ れ ら の 値 と試 料 油 の37.8℃ VI=

問 題3・4油

L-U

に お け る 動 粘 度32.46cStと

×100=

/D

45.07-32.46 /13.70

か ら,求

め るVIは

×100=92

温37.8℃ で202.1セ イ ボル ト秒 の粘 度 を 示 す 作 動 油 の 動 粘 度 は

い く らか。 答(43.5cSt)

〔３〕 粘 度 グ レ ー ド 油 温37.8℃ はJISK2001(工

の と き の 動 粘 度 〔cSt〕を 粘 度 範 囲VGと 業 用 潤 滑 油 粘 度 分 類)に

して 定 め る。 粘 度 範 囲

よ り,図3・3の

る。

図3・3作

動 油 の 粘 度 範 囲(ISO粘

度 グ レ ー ド)

よ う に定 め られ て い

〔４〕 作 動 油 の 圧縮 性 圧 力 に よ る流 体 の 体積 変 化 を表 す の に,圧 縮 率 あ る い は体 積 弾 性 係 数(bulk modulus)は,次

の式 で 表 す こ とが で き る。 dV

1

β=

 (3・6)

/ V0・/ dP

1 =V0・

K=

β:圧

dP  (3・7)

/ dV

/β

縮率 〔 ㎡/N〕

V0:圧 力(ゲ dV/dP:圧 Ｋ:体

ー ジ圧)ゼ

ロの と きの 油 の体 積 〔m3〕

力 変 化 に よ る体 積 の 変 化 率

積 弾 性 係 数 〔N/㎡ 〕=〔Pa〕

β あ るい は Ｋ は,油 の種 類,圧 力,温 度 に よ っ て 変 化 す る。 作 動 油 の 圧 縮 性 は β あ るい は Ｋ の いず れ か で 表 され る。 表3・5作 動油の圧縮率 βと体積弾性係数 Ｋ

例 題3・4 

20℃,大

気 圧 の 状 態 に お け る水 の体 積 弾 性 係 数 は2193N/m㎡

で あ る 。 こ れ を 体 積 で0.2%減 〔 解 〕 式(3・7)を

問 題3・5 

少 さ せ る の に 必 要 な 圧 力 と圧 縮 率 を 計 算 せ よ 。

変 形 す る と,

20℃,大 気 圧 の状 態 で の作 動油 の 体 積 弾 性 係 数 を1.58×103N/m㎡

と し,こ れ を体 積 で0.2%減

少 させ るの に必 要 な圧 力 と圧 縮 率 を求 め よ。 答(3.16MPa,6.33×10-10㎡/N)

例 題3・5温

度20℃,大

気 圧 状 態 にお け る水 に0.1MPaの

そ の体 積 は何 ％ 減 少 す る か。 体 積 弾性 係 数K=2200〔N/m㎡ 〔解 〕

式(3・7)か

K=2200〔N/m㎡

問 題3・6 

圧 力 を 加 え る と, 〕とす る。

ら,

〕,dP=0.1〔MPa〕

を 代 入 す る と,

20℃ の水 を大 気圧 の 状 態 か ら圧 縮 して,そ の 体積 を4%減

る た め に 必 要 な 圧 力 を 求 め よ 。 圧 縮 率 を4.03×10-10㎡/Nと

少 させ

す る。 答(99.2MPa)

〔５〕 そ の 他 の 性 質 各 種 作 動 油 の 熱 的特 性 の 一 例 を,表3・6に

示 す。 圧 縮 性 に っ い て は 表3・5に

示 した が,作 動 中 に 空 気 が 混 入 す れ ば大 幅 に変 化 す る。 ま た,キ

ャ ビテ ー シ ョ

ンの と きに は,混 入 空 気,溶 解 空 気 量,液 体 の 水 蒸 気 圧 力,低 温 時 の粘 度 増 加 に よ る圧 力 損 失 の 増 大 等 の 影 響 を受 け る。 表3・6作

動 油 の熱 的特 性

低 温 で 起 動 す る と きは,油 の凍 結 や流 動 点 の影 響 を受 け る。 ま た火 気 等 に対 して は,引 火 点 や難 燃 性 の考 慮 が必 要 で あ る。 表3・7に

は,熱

的 特 性 以 外 の もの を示 す。 表3・7

各種作動油 の特性

〔６〕 作 動 油 に含 ま れ る空 気 の 影 響 作 動 油 は,常 温 に お い て体 積 比5∼8%の

空 気 を 溶 解 して い る。 溶 解 さ れ る

空 気 の量 は,ほ ぼ そ の絶 対 温 度 に比 例 す る。 溶 解 空 気 は キ ャ ビテ ー シ ョ ンの発 生 に重 要 な影 響 を与 え る こと に な る。 作 動 油 に 混在 す る気 泡 は,作 動 油 の圧 縮 性 や圧 力 の伝 搬速 度 に大 き な変 化 を 与 え る の で,機 器 の 効 率 や 動 特性 に も大 きな影 響 を 及 ぼ す。

４

油圧 ポ ンプ 4・1油   油 圧 ポ ン プ は,電 り,こ

圧 ポ ンプ の 概 要

動 機 や エ ン ジ ンな ど 外 部 か らの 機 械 的 エ ネ ル ギ ー を 受 け 取

れ を 流 体 の エ ネ ル ギ ー に 変 換 す る機 械 で,油 圧 ユ ニ ッ トの 中 で エ ネ ル ギ ー

発 生 源(心

臓 部)と

な っ て い る。

  油 圧 ポ ン プ は,油

タ ン ク 内 の 油 を 吸 い込 ん で 吐 き 出 す が,ポ

送 り 出 す も の で,圧

力 を つ く る も の で は な く,圧

る 抵 抗(負

〔１〕

荷)に

よ っ て 発 生 す る も の で,抵

ンプ 自身 は油 を

力 は油 の 流 れ を 妨 げ よ う と す

抗 が な け れ ば 圧 力 は 発 生 しな い。

油 圧 ポ ンプの 機 能

  (ａ)吸 込 み 作 用   図4・1に (移 動)す

お い て,弁(コ る と,ピ

ッ ク)Ｃ

を 閉 の 状 態 で ピス ト ンを 右 に ス トロ ー ク

図4・1ポ

ス ト ン 室 Ａ は 大 気 と は 遮 断 さ れ て い る の で,図4・2の

ンプの原理

図4・2ポ

ンプ の 吸 込 み 作 用

よ う

に空 気 量 は変 わ らな い まま ピス トン室 の容 種 がV1か

らV2に 増 大 す る。したが っ

て,空 気 の密 度 は小 さ くな り,圧 力 が低 下 す る。 す な わ ち真 空 状 態 にな り,ピ ス トンを 右 に移 動 す れ ば す るほ ど真 空 度 は大 き くな る。   この 状 態 か ら Ｃ を 開 き ピス トン室 Ａ と油 タ ン ク内 の作 動 油 を 接 続 させ る と, 作 動 油 に は大 気 圧P0が 働 い て い る の で,P0-Pの

大 き に 応 じて タ ン ク か ら ピ

ス トン室 Ａ に 向 か って 油 が流 れ る。 これ が ポ ンプ の 吸 込 み 作 用 で あ る。 実 際 の ポ ンプ を運 転 す る場 合 は,V1の

空 気 は抜 け て し ま い,作

動 油 が充 満 す るの

で ピス トンの ス トロ ー ク に従 って 真 空度 は高 ま り,連 続 的 に吸 込 み 作 用 が 行 わ れ る。   (ｂ)吐

出 し作 用

  図4・1の 状 態,す

Ａ 室 が 吸 込 み を 完 了 した

な わ ち 図4・3のV=V3の

状

態 か ら ピス トンを左 側 に ス トロー クす る と,図4・1の ば,Ａ

Ｃが閉 の状 態で あ れ

室 内 の 油 は 閉 じ込 め ら れ た ま

ま ピ ス ト ン に よ っ て 加 圧 さ れ る か ら, Ａ 室 内 の 圧 力 は急 激 に 上 昇 す る 。 こ の と き Ｃ を 開 く と,圧

縮 され た油 は

Ａ 室 か ら外 に送 り出 さ れ る。 ピス ト ンの ス ト ロ ー ク に 比 例 し た 油 量 が 送 り 出 さ れ る が,全

体 と し て はV3-V1の

図4・3ポ

ン プ の 吐 出 し作 用

量 で あ る。 Ｃ の 開度 が小 さ い と き は Ｃ

を 通 過 す る抵 抗 が 大 き くな り,ピ ス トンを 押 す 力 が Ｃ の 抵 抗 よ り大 き くな ら な い と Ａ 室 か ら油 を送 り出 せ な い。 す な わ ち,Ａ 室 の 圧 力 を 高 くす る こ と で, この圧 力 を ポ ンプ の 吐 出 し圧 力 と よぶ 。   こ の よ うに油 圧 ポ ン プの 吸 込 み ・吐 出 し作 用 は,容 積 変 化 に応 じて行 われ る もので,容 積 形 ポ ンプ とよ ば れ て お り,ピ ス トン室 を 一 般 的 に は ポ ンプ室 と い う。 こ の ポ ンプ室 の容 積 の増 減 を連 続 的 に行 う こ とに よ り,ポ

ンプ と して の機

能 が 可 能 に な る。

〔２〕 油 圧 ポ ンプの 性 能 (ａ)窓 積 効 率   油 圧 ポ ン プ の １回 転 当 た り の 吸 込 み あ る い は 吐 出 し量(押 q〔cm3/rev〕,回

転 速 度 をN〔rpm〕=〔min-1〕

た は 吐 出 し量Qth〔cm3/min〕

と す る と,ポ

し 除 け 容 積)を ンプ の吸 込 み量 ま

は,

Qth=q･N と な る 。 こ のQthを

 (4・1)

理 論 吐 出 し量 と よ ん で い る 。

  しか し,ポ ンプ の吐 出 し側 に抵 抗(負 荷)が

あ り圧 力 が発 生 す る と,ポ ン プ

内部 のす き間 か ら吐 出 した油 量 の一 部 が漏 れ る。 この漏 れ量 は,圧 力 に比 例 し て増 大 し,油 の粘 度 に反 比 例 す る。 この た め,ポ

ンプ 吐 出 し口 か ら送 り出 され

る実 吐 出 し量 Ｑ は漏 れ 量 だ け減 少 す る。 漏 れ量 を ⊿Qと す れ ば,  (4・2)

Q=Qth-⊿Q と な り,Ｑ

とQthの

比 を 容 積 効 率(volumetric

efficiency)η

υと い い,次

の 式

で表 す。

(4・3)

  Qthは 理論 的 に計算 した値 で あ り,実 際 の 寸 法 に は公 差 が あ る の で,理

論値

と現 物 の 値 は必 ず しも一 致 しな い。 そ こで 理 論 吐 出 し量 は,実 際 に ポ ンプを 運 転 した と きの 無 負 荷 時(0.3∼0.5MPa)の ηυ=

吐 出 し量Q0に

Q/ ×100〔%〕 Q0

お きか えて  (4・4)

と して容 積 効 率 を 求 め る。 (ｂ)全

効率

  ポ ン プ を 運 転 し,あ ポ ン プ はP・Qの

る 圧 力 Ｐ の も と に 吐 出 し量 Ｑ を 送 り 出 し た と す る と,

仕 事 を し た こ と に な る 。 こ れ を ポ ン プ の 出 力 と い う 。 一 方,

ポ ン プ は 電 動 機 あ る い は エ ン ジ ンで 駆 動 さ れ る が,ポ

ン プ の 吐 出 し量 は,ポ

ン

プ の 内 部 漏 れ に よ る 漏 れ 損 失 や,軸

受 部 分 の 摩 擦 に よ る 機 械 損 失 が あ る の で,

ポ ンプを 駆 動 す る に は ポ ンプ 出力 に各 損 失 を加 え た動 力 が 必 要 に な る。 こ の動 力 を ポ ン プ 入 力 と い う。   ポ ン プ 出 力(軸

出 力,油 動 力)をL。

〔kW〕,ポ

の 比 を 全 効 率(total  efficiency)ηpと

い う。

L。

砺=

L;

ン プ 入 力(軸

入 力)をLt〔kW〕

x100(%)

(4.5)

油 動 力L。 〔kW〕 は圧 力 をP〔MPa〕,実

吐 出 し量 をQ〔1/min〕

と す る と,

P9

Lo=

(4.6)

60

で 表 さ れ,軸 入 力L;〔kW〕

は,ポ

ン プ の 回 転 トル ク(実 測 値)T〔kN・m〕=〔kJ〕,

ポ ン プ の 回 転 速 度 を1>こ〔rpm〕 と す る と, 2π1VT

L;_

(4.7)

60

で 表 す。   な お,軸 継 手,ベ

受 部 分 の 摩 擦 損 失,電

動 機 あ る い は エ ン ジ ン と油 圧 ポ ンプ の間 の 軸

ル トな ど の 伝 導 効 率 を 含 め た 効 率 を 機 械 効 率(mechanical 

ηmと す れ ば,次

の 関 係 が あ る。

ηP=η

囲4・1押

(4.8)

υ'η翅

し 除 け 容 積30cm3/revの

油 圧 ポ ン プ を 回 転 速 度1200  rpmで

運 転 した と き の吐 出 し圧 力 は,14MPaで を97%,全   (1)理

効 率 を90%と

あ った と い う。 この と き の容 積 効 率

した と き,次 の値 を求 め よ。

論 吐 出 し量    (2)実 吐 出 し量    (3)油 動 力    (4)軸

  (5)回 転 トル ク      ⑥   機 械 効 率

36000(cm3/min)=36(Z/min)

〔 解 〕 (1)Q,h=q。!>F=30×1200= 2)Q=η

(3)Lo=

efficiency)

υ・Q,,、;0.97×36=35〔l/min〕

PQ

14×35

60

60

=8 .17(kW)

入力

(４)

(５)

(６)

問 題4・1吐

出 し圧 力7MPa,実

吐 出 し量50l/min,全

効 率82%の

油圧 ポ

ン プの 油 動 力 と駆 動 に必 要 な 軸 入 力 を求 め よ。

答

問 題4・2吐

出 し圧 力7000kPa,吐

用 す る と きの油 動 力(ポ 率70%,容

積 効 率82%と

(L0=5.83〔kW〕,

出 し量0.07m3/minの

ンプ 出力)と

Li=7.11〔kW〕)

油 圧 ポ ン プ を使

軸 入 力,機 械 効率 を求 め よ。 ポ ン プ全 効

す る。 答

Li=11.7〔kW〕,

(L0=8.2〔kW〕,

〔３〕 油圧 ポ ンプ の分 類

ηm=0.85)

表4・1油

圧 ポ ン プの 分 類

ベ ー ン ポ ン プ 

外接形  内接形 定容量形(平 衡形)  可変容量形(非 平衡形) 斜軸式 ア キ シ ャル形   斜板式

ピ ス ト ン ポ ン プ 

  ラジ ア ル形 

 歯 車 ポ ン プ 

油圧 ポンプ

レシ プ ロ形  ス ク リ ュー ポ ン プ 

２軸 形 

３軸形

回 転 シ リン ダ形  回 定 シ リン ダ形  ク ラ ンク形  カ ム形

〔４〕 油 圧 ポ ンプ の 性 能 表4・2油

圧 ポ ンプ の性 能 比 較

4・2歯  歯車 ポ ン プ(gear

pump)は,か

車 ポ ンプ

み合 って い る歯 車 の ケ ー シ ン グ と歯 み ぞ

の室 間 に満 た さ れ た 油 が,歯 車 の 回 転 と と もに 吐 出 し側 へ移 動 し,か み合 い部 で 吸込 み側 へ の戻 りを 防 ぎつ つ ポ ンプ作 用 を 行 う もで あ る。 歯 車 ポ ンプ はか つ て は他 の油 圧 ポ ン プ に比 べ 性 能 的 に劣 って いた が,近 年 は性 能 が 飛 躍 的 に 向上 して い る。 最 近 の傾 向 と して 側 板 を可 動 形 と した 油 圧 平 衡 方 式 を採 用,さ

らに

材 質 面 で もケ ー シ ング に アル ミニ ウ ム合 金 を使 い,重 量 の 軽 減 と生 産 性 の 向上 を はか って い る。  一 般 に歯 車 ポ ン プ は内 部 構 造 が 簡 単 で,苛 酷 な運 転 に も耐 え,小 型 ・軽 量 で 安 価 な た め,建 設 機 械 とか 車 両 を初 め一 般 産 業 用 機 械 に広 く使 用 さ れ て い て, 油 圧 ポ ンプ の原 点 と も い え る。

〔1〕 歯 車 ポ ンプ の 種類 一 口 に歯 車 ポ ン プ とい って もい ろい ろな 種 類 が あ るが ,現 在 も っ と も便 用 さ れ て い るの は,外 接 形 で低 圧 用 は 固定 側 板 形,高 圧 用 に は可 動 側 板 形 が多 い。 表4・3歯

車 ポ ン プ の種 類

外 接形 内接 形 固定側 板形 可動側 板形 転が り軸受形 すべ り軸受形

歯車 のか み合 い方式 構造上 から

側板調整方式 軸

受

方

式

〔2〕 歯 車 ポ ンプ の構 造 と作 動 (a)外

接 歯 車 ポ ンプ

図4・4の

よ う に,ポ

ケ ー シ ン グ(casing),側

ン プ は 駆 動 歯 車(drivegear),従 板(sideplate)な

図4・4-外

歯 数 の 等 し い2っ

の 歯 車(イ

ど か ら成 り た っ て い る。

接 歯 車 ポ ン プ の例

ン ボ リ ュ ー ト歯 車)が,ケ

て 回 転 し て い る。 吸 込 み ポ ー ト(suctionport)か て 歯 車 と い っ し ょ に 回 転 し,吐

動 歯 車(drivengear),

ら入 っ た 油 は,歯 の 間 に入 っ

出 し ポ ー ト(exhaustport)に

の ま ま 歯 の 間 に 入 っ て 吸 込 み ポ-ト

ー シ ング内で かみ合 っ

運 ばれ る。 そ

に 戻 ろ う と して も途 中 で 歯 が か み 合 っ て い

るの で,歯 底 の 油 以 外 は吸 込 み ポ ー トへ は戻 れな い。 と ころが,歯 車 は油が 次 々 に 運 ん で くるの で,吐 出 しポ ー トの油 は吸 込 み ポ ー トか ら押 し出 され,そ 量(吐

の油

出 し量)は 歯 車 の 回 転 が速 い ほ ど増 え る。

 吐 出 しポ ー トか ら押 し出 さ れ た油 の通 路 に流 れ を 防 止 す る よ うな抵 抗 が な け れ ば,油 の 圧 力 は上 昇 しな い で油 は移 動 す るだ けで あ るが,油 圧 シ リ ンダ の よ う に行 き止 ま り に な って い れ ば油 の圧 力 は上 が る。 (ｂ)内 接 歯 車 ポ ンプ  図4・5は,仕

切 板 付 きの 内 接 歯 車 ポ ンプで あ る。 内歯 車 の 歯 先 円 直 径 は外 歯

車 の歯 先 円直 径 よ り も大 き く,中 心 位 置 を偏 心 させ てか み合 って い る。 この空 間 を外 歯 車 歯 先 に も内歯 車 歯 先 に も接 す る仕 切 板 で ふ さ ぎ,高 圧 側 と低 圧 側 を 分 離 さ せ る。 歯 と歯 が か み合 う こ とに よ って,油 を吸 込 み ポ ー ト(低 圧 側)か ら吐 出 しポ ー ト(高 圧 側)へ 送 り出 し,か み合 い が離 れ る と吸込 み を 行 う方 法 は外 接 歯 車 ポ ンプ と同様 で あ るが,仕 切板 が あ る こ と と吸込 み ポ ー ト,吐 出 し ポ ー トが構 造 上 側 板 上 に 設 け られ て い る点 が異 な る。

図4・5内

  図4・6は

接 歯 車 ポ ン プ の例(位 切 板 つ き)

仕 切 板 な し の 内 接 歯 車 ポ ン プ で,歯

形 に ト ロ コ イ ド曲 線 を 用 い て い

る の で トロ コ イ ドポ ン プ と い わ れ る 。 外 ト ロ コ イ ド歯 車(ア トロ コ イ ド歯 車(イ

ン ナ ロ ー タ)が

ウ タ ロ ー タ)と

常 に 接 触 し な が ら 回 転 す る ポ ン プ で,内

ロ コ イ ド歯 車 は 外 ト ロ コ イ ド歯 車 よ り 歯 が １つ 少 な く,各

内 ト

歯 車 の 中心 は偏 心 し

図4・6内

接 歯 車 ポ ン プ の例(仕 切 板 な し)

て い る。 内 トロ コ イ ド歯 車 は軸 に取 り付 け られ て 回 転 し,こ れ に伴 い外 トロ コ イ ド歯 車 も同 じ方 向 に回転 させ られ る。  図4・7は,回

転 とと もに両 歯 車 の間 の油 の容 積 が ど の よ うに変 化 す るか を示

した もの で あ る。 吸込 み ポー トか ら吸 込 ま れ た 油 は,容 積V1か

図4・7ト

ロ コイ ドポ ン プ の 吸 込 み ・吐 出 し作 用

らV4ま で の容

積 膨 張 区間 で吸 込 み 作 用 が 行 わ れ,V4か

らV7の 容 積 収 縮 区 間 で 吐 出 し作 用 が

行 わ れ る。   トロ コイ ドポ ンプ は,最 大 吐 出 し圧 力2MPa,容

積 効 率80∼90%で

あ るが,

構 造 が 簡 単 で 価格 が 安 く,脈 動 や 騒 音 が 少 な いな どの 長 所 が あ り,低 圧 用 の油 圧 ポ ンプ と して使 用 され て い る。 〔３〕 歯 に 働 く荷 重  歯 車 に は,外 周 に受 け る油圧 に よ って 中心 に 向 か う力(荷 重)が

か か る。 そ

の圧 力 の 大 き さは,吐 出 し側 で は吐 出 し圧 力 が働 くの で高 い が,吸 込 み 側 で は 吸込 み圧 力 な の で低 い。 そ の 中 間 で は,吐 出 し側 か ら吸込 み側 に か け て 圧 力 が 段 々 減 って くる。

図4・8歯

に働 く荷 重

 ま た,こ の 他 に歯 車 に はか み 合 って い る歯 と歯 で 押 し合 う力 が働 いて い る。 これ らの 力 の た め に歯 車 は吸込 み 側 の 方 へ 押 され,不 平衡 荷重 と して 作 用 し, これ を 軸 受 が 支 え て い る。 この 不平 衡 荷 重 の た め に歯 車 は 吸込 み側 に 片 寄 る の

で,ケ ー シ ング吸 込 み 側 で は歯 先 の す き間 は小 さ くな り,ポ ンプ の種 類 に よ っ て は軽 く接 触 す る こ とが あ る。   〔４〕  閉 じ込 み 現 象   歯 車 の か み 合 い率 は １よ り大 き いか ら,必 ず ２組 の歯 が か み合 って い る 期 間 が あ る。 ２組 の歯 が同 時 にか み 合 った 場 合,す

き間 に入 っ た油 は,前 後 の 出 口

をふ さ が れ て 閉 じ込 め られ て しま う。 これ を 油 の 閉 じ込 み とい う。   図4・9は,閉

じ込 み容 積 の変 化 を 表 した もので,イ

ンボ リュ ー ト歯形 で は,

閉 じ込 み 開始 か ら中 央 ま で容 積 を次 第 に減 少 した 油 は圧 縮 を受 け る た め圧 力 が 異 常 に高 ま り,軸 動 力 の増 加,軸 受 荷 重 の増 大,歯 車 の振 動 ・騒 音 な ど の原 因 と な る。

図4・9閉

じ込 み容 積 の 変 化

  ま た 閉 じ込 み 中 央 か ら終 了 ま で の間 は,容 積 が膨 張(増 大)し て負 圧 とな り, 真 空 発 生 に よ りキ ャ ビテ ー シ ョ ンな ど の悪 影 響 を及 ぼ し,こ れ も歯 車 の振 動 ・ 騒 音 の原 因 とな る。   これ を 防止 す るに は,歯 車 の か み合 い部 の側 面 に逃 げ溝 を設 け て,閉

じ込 み

開 始 か ら圧 縮 の 間 は 吐 出 し側溝 か ら逃 が して 圧 力上 昇 を避 け,膨 張 か ら閉 じ込 み終 了 まで は吸込 み真 空発 生 を 防止 して い る。   そ の他,転

位歯 車(正

の転 位)に

して か み 合 い率 を ち ょ うど １に して,か

み

合 い が常 に １点 に な る よ う に工 夫 して い る。 また 正 弦 曲線 歯 車 ポ ンプの よ うに, 歯 の接 触 点 を常 に １点 に して,閉

じ込 み が 起 こ らな い よ うに した もの も あ る。

4・3ベ

  ベ ー ン ポ ン プ(vane

pump)は,駆

放 射 線 状 の 溝 を 設 け,こ き る よ う な 構 造 で,ベ   ベ ー ンの 先 端 は,だ

ー ンポ ン プ

動 軸 と一 体 に な っ て 回 転 す る ロ ー タ に

の 溝 に べ ー ン(羽 ー ンの 数 は8∼12枚

根)を

差 し込 み,滑

らか に 出 入 りで

が一 般 的 で あ る。

円形 の 内 面 を も っ

た カ ム リ ン グ に 押 し付 け ら れ た 状 態 で ロ ー タ と ベ ー ン は 回 転 し,ベ ー ンは ロ ー タ の 溝 か ら必 要 な 長 さ だ け 抜 け 出 し, ま た は 溝 に 押 し込 ま れ る。   ロ ー タ の 溝 に そ う入 さ れ た ベ ー ン 間 の容 積 が 回転 中 に増 減 す る こと に よ っ 図4・10べ

て,吸

ー ンポンプの作動

込 み と 吐 出 し を 行 う。

べ ー ンポ ンプ に は,定 容 量 形(平 衡 形)と 可 変 容 量 形(非 平衡 形)が

あ る。

〔１〕 定 容 量 形 べ ー ン ポ ン プ の 構 造 と 作 動   図4・11は

単 段 ベ ー ン ポ ン プ で,ロ

ポ 一 トは 吸 込 み を,c,d各

ー タ が 矢 印 の 方 向 に 回 転 す る とa,b各

ポ ー トは 吐 出 し作 用 を す る 。 吸 込 み ポ ー ト,吐

し ポ ー トが 軸 対 称 の 位 置 に あ る の で,半

出

径 方 向 の 力 は 平 衡 して お り,軸

受 荷重

は小 さ い 。 べ ー ン の 底 部 に は 吐 出 し圧 力 を 導 い て 遠 心 力 を 利 用 し て,ベ

ー ンを

カ ム リ ン グ の 内 面 に 確 実 に 押 し付 け て い る。 図4・12は,同

一 軸 に ２個 の ポ ン プ を 組 み 込 み,そ

れ ぞ れ が 独 立 した ポ ン プ

図4・11単

図4・12 

段 べ ー ンポ ンプ の 例

２連 べ ー ンポ ンプ の 例

作 用 を 行 う形 式 の もので,吸 込 み ポ ー トを 共 用 し,吐 出 しポ ー トを ２個 設 けて, そ れ ぞ れ 単 独 の油 圧 系 統 に用 い られ る。   〔２〕 可 変 容 量 形 ペ ー ンポ ン プ の 構 造 と 作 動   カ ム リ ン グの 内接 面 を 円形 に し,ロ ー タ の中 心 軸 と カ ム リング(本 体)の 中 心 軸 を偏 心 させ,吸 込 み ポ ー トと吐 出 しポ ー トを左 右 の半 円部 に分 け て設 け た 構 造 で 非 平 衡 形 とい う。 非 平 衡 形 で は,偏 心 量 を調 整 す る機 構 を 組 み 込 み,１ 回 転 当 た りの吐 出 し量 を変 化 で き る。

図4・13可

  図4・14の

よ う に,カ

で 押 し 付 け ら れ,ロ

変 容 量 形 べ ー ン ポ ン プの 例

ム リ ン グ は 圧 力 調 整 ば ね に よ り 吐 出 し量 調 整 ね じ 部 ま

ー タ 中 心 と カ ム リ ン グ 中 心 は 偏 心 量 ｅを も っ て い る。 偏 心

量 が 大 き い と吐 出 し量 は 多 く な り,ゼ

ロ(同

心)の

る。

図4・14可

変 容 量 形 べ ー ン ポ ン プ の作 動

場 合 は 吐 出 し量 も ゼ ロ に な

  カ ム リ ン グ はば ね で 押 され て い るが,ポ ー トプ レー トに設 け られ て い る吐 出 しポ ー トは ば ね の 方 向 と傾 いて い るた あ,カ

ム リ ン グ 内 面 の 圧 力 に よ る力FP

は ば ね の方 向 と傾 い て作 用 す る。 こ のFPの ば ね方 向 の分 力FSが ば ね に対 抗 す る。 吐 出 し圧 力 が 高 くな る と圧 力 に比 例 してFpも 大 き くな り,FSも

大 き くな

る。 そ して ば ね 初 期 設 定 力 よ り大 き くな る と,カ ム リ ング は ば ね方 向 に動 き偏 心 量 を小 さ くす る。 こ れが 吐 出 し量 を 自動 的 に変 化 させ,一 定 の圧 力 で 吐 出 し 量 を ゼ ロ にす る特 性 を もっ て い る。   定容 量 形 は圧 力 平 衡 形 の た め に軸 受 に ラ ジ ア ル荷 重 は作 用 しな い が,可 変 容 量 形 は圧 力 不 平 衡 形 の た め,軸 受 へ の荷 重FP′ は吐 出 し圧 力 に比 例 して 大 き く な る。

4・4

  ピ ス ト ン ポ ン プ(piston

pump)は,ピ

ス ト ン の 往 復 運 動 に よ り ポ ン プ作 用

を 行 う ポ ン プ で プ ラ ン ジ ャ ポ ン プ と も い わ れ,小 を 行 う必 要 か ら多 ピ ス ト ン で,ピ

ピス トンポ ンプ

型 で 脈 動 を 少 な く,高

ス ト ン の 数 は ５本,７

本,９

速 回転

本 と奇 数 本 で あ

る。   ピ ス ト ン ポ ン プ は,ピ ラ ジ ア ル 形,レ

ス ト ンの 配 列 か ら ア キ シ ャ ル 形(斜

軸 式,斜

板 式),

シ プ ロ 形 に 大 別 さ れ る。

  ア キ シ ャ ル 形 は,ピ 内 に 配 置 さ れ,ラ

ス ト ンが シ リ ン ダ ブ ロ ッ ク 軸 に 平 行 に 軸 ま わ りの 円 筒 面

ジ ア ル 形 は,ピ

ス トンが 軸 と直 角 な 断 面 内 に半 径 方 向 に放 射

状 に 配 置 さ れ た 構 造 の もの で あ る。 ま た レ シ プ ロ 形 は,ピ

ス ト ンが ピ ス ト ン軸

を 含 む 平 面 内 に 軸 に 直 角 に 配 置 さ れ る。   ア キ シ ャ ル 形,ラ

ジ ア ル形 と もシ リ ンダ ブ ロ ックが 軸 と と もに回 転 す る構 造

の 回 転 シ リ ン ダ 形 と,シ

リ ン ダ ブ ロ ッ ク は 回 転 し な い 固 定 シ リ ン ダ形 が あ り,

回 転 シ リ ン ダ 形 は 可 変 容 量 形 に で き,同 る の で,ピ

じ構 造 で 油 圧 モ ー タ と し て も使 用 で き

ス ト ン ポ ン プ の 中 で は も っ と も多 く使 わ れ る。

  ピ ス ト ン ポ ン プ は,次

の よ うな特 徴 を もって い る。

①

吐 出 し圧 力 が 極 めて 高 く,20∼45MPaに

②

全 効 率,信 頼 性,寿 命 は油 ポ ンプ の 中 で も最 良 で あ る。

③

吐 出 し量 可 変 機 構 に は い ろ い ろ の形 式 が あ り,可 変 容 量 形 ポ ンプ,可 逆 ポ ンプ(２ 方 向 ポ ンプ)と

④

達 す る もの もあ る。

して 利 用 範 囲 が 広 い。

構 造 が 複 雑 で 価 格 が 高 く,作 動 油 の汚 染 に は特 に 注意 が必 要 で あ る。

〔１〕 斜 軸 式 ア キ シ ャ ル ピ ス ト ンポ ン プ   斜 軸 式 は 図4・15の

よ う に,駆

動 軸 と と も に 回 転 し て,ピ

ス ト ン が シ リ ン ダ 穴 に 対 し て 相 対 的 に 往 復 運 動 し,

ポ ン プ 作 用 を 行 う も の で,可 を 変 え て や れ ば,,こ

動 軸 に対 して傾 斜 した シ リ ンダ ブ ロ ッ クが 駆

変 容 量 形 に す るに は シ リン ダ ブ ロ ッ クの 傾 斜 角 α

れ に 伴 っ て ピ ス ト ン の ス ト ロ ー ク Ｓ が 変 化 し,同

じ回 転

速 度 の も と で 吐 出 し量 は 最 大 か ら ゼ ロ ま で 任 意 に 変 え ら れ る 。

図4・15斜

  〔２〕

軸 式 ア キ シ ャ ル ピス トン ポ ン プ の 作動

斜 板 式 ア キ シ ャ ル ピ ス トン ポ ン プ

 図4・16は 斜 板 式 の 例 で,シ

リン ダ ブ ロ ッ クと と もに 回 転 す る ピ ス ト ン の頭

部 が軸 に傾 斜 して 置 か れ た斜 板 上 を 摺 動 す る こ と に よ り,シ リ ンダ ポ ー トに対 して ピ ス トンが 相 対 的 な往 復 運 動 し,ポ ンプ作 用 を行 う。 ま た,斜 板 の傾 斜 角

図4・16斜

板 式 ア キ シ ャル ピ ス トン ポ ン プ の 作 動

α を変 化 して ピス トンの ス トロ ー ク Ｓ を可 減 し,可 変 容 量 形 と して 使 用 す る。  斜 板 式 は斜 軸 式 に 比 べ て 構造 が簡 単 で部 品 数 も少 な く,高 速 回 転 に 適 し,小 型 で,し

か も動 力 当 た りの 質 量 が小 さい の で,振 動,騒 音 も低 い。

  〔３〕

ラ ジ ア ル ピ ス トン ポ ン プ

  図4・17は

偏 心 ポ ン プ の 一 例 で,ピ

ス ト ンは シ リ ン ダ ブ ロ ッ ク に 放 射 状 に そ

う入 さ れ て い る 。 ピ ス ト ン は 回 転 に よ る 遠 心 力 を 受 け て 外 方 に 飛 び 出 し,偏

図4・17ラ

ジア ル ピ ス トン ポ ン プ の 作 動

心

した ス ラス トリ ン グに押 し付 け られ て １回 転 に １往 復 の運 動 を行 う。 中心 に は ピン トル(固 定 分 配 軸)が

あ り,そ の中 を軸 方 向 に貫 通 した ２個 の穴 が そ れ ぞ

れ 吸 込 み ポ ー トと吐 出 しポ ー トに通 じ,他 端 は シ リン ダ穴 の位 置 で 外 周 に開 口 して ピス トンの往 復 運 動 に伴 って ポ ンプ作 用 を行 う。 ま た ス ラス トリ ング の偏 心 量 を 加 減 して,流 量 お よ び吸 込 み,吐   〔４ 〕

出 しの方 向 を変 化 す る。

レ シ プ ロ ピ ス トン ポ ン プ

  図4・18は

３連 の レ シ プ ロ ピ ス ト ン ポ ン プ で,ク

ラ ン ク軸 の 回 転 に伴 って シ

リ ン ダ ブ ロ ッ ク に そ う入 さ れ た ピ ス ト ンが120゜ の 位 相 角 を も っ て 往 復 運 動 を 行 い,ポ

ンプ作 用 をす る もの で あ る。

図4・18レ

シ プ ロ ピ ス トン ポ ン プの 例

 レシ プ ロ形 は構 造 が や や 複 雑 で 大 型 で あ り,逆 止 め弁 を使 用 して い るの で 油 圧 モ ー タ と して は使 え な い。 高 圧(50MPa程

度)に

耐 え るが,ピ

ス ト ン本 数

が 少 な いの で 脈 動 が 大 きい。

4・5ス

 ス ク リ ュ 一 ポ ン プ は 図4・19の を 行 う もの で,外

ご と く,軸

ク リ ュ ー ポ ンプ

方 向 に 油 が 流 れ て 吸 込 み,吐

出 し

接 歯 車 ポ ン プの歯 が ね じれ て軸 方 向 に長 くな った もの と考 え

る こ とが で き る。

 油 圧 ポ ンプ の 中 で は も っ と も油 の流 れ に無 理 が な く,低 脈 動,低 騒 音 を特 長 と して い る。

図4・19ス

ク リュー ポ ン プ の例(３ 軸 形)

５

油 圧 ア ク チ ュエ ー タ  油 圧 ア クチ ュエ ー タは,油 圧 ポ ンプ か ら送 られ た油 圧 の エ ネ ル ギ ー を機 械 的 エ ネ ル ギ ー に変 換 す る もの で,出 力 軸 が 連 続 回転 運 動 か,往 復 回転 運 動(揺 動 運 動)か,往

復 直 線 運 動 か をす る もので あ り,そ れ ぞ れ を油 圧 モ ー タ,揺 動 形

ア ク チ ュ エ ー タ(揺 動 モ ー タ),油 圧 シ リ ンダ とい う。

5・1油

  油 圧 モ ー タ は ポ ン プ 作 用 の 逆 で,圧 エ ー タ で,基

  〔１〕

油 を 流 入 させ て 回 転 運 動 を行 うア ク チ ュ

本 構 造 は 油 圧 ポ ン プ と 同 じで あ る。

  油 圧 モ ー タ に は,油 モ ー タ,ス

圧 モータ

圧 ポ ン プ と 同 様 に 歯 車 モ ー タ,ベ

ー ン モ ー タ,ピ

ス トン

ク リ ュ ー モ ー タ な ど が あ る。

油 圧 モ ー タ の性 能

  油 圧 モ ー タ の 出 力 トル ク Ｔ 〔kN・m〕=〔kJ〕 圧 力 差 を ⊿P〔MPa〕,押

は,油

し除 け 容 積 をq〔cm3/rev〕,ト

圧 モ ー タの 入 口 と 出 口 の ル ク 効 率(機

械 効 率)

を ηmと す る と,

(5・1)

  回 転 速 度N〔rpm〕

は,油

圧 モ ー タ へ の 流 入 油 量 をQ〔 ｌ/min〕,容 積 効 率 を ηυ

と す る と,

(5・2)

油 圧 モ ー タ の 容 積 効 率 は,1V〔rpm〕 Qth〔l/min〕

あ る い は 無 負 荷 時(流

の回転 を 出す の に必要 な理 論 流 入 量

入 圧 力0.3∼0.5MPa)の

と 負 荷 時 の 実 際 流 入 量Q,〔l/min〕

流 入 量Qa〔l/min〕

との比 で表 され る。

実 際 の 圧 油 流 入 量 の 計 測 は 困 難 で あ る か ら,モ ー タ か ら の 流 出 量Q2〔l/min〕 と 漏 れ 量 ⊿Q〔l/min〕

と の 和 で あ る と 考 え る。

Ql=Q2十QQ

また,容 積 効 率 は

(5.3)

あるいは 油 圧 モ ー タ が1V〔rpm〕 の 出 力L。 〔kW〕

は,次

と す れ ば,油

圧 モ ータ

の式 で表 す。

2π1VT

Lo= ま た,油

の と き の 出 力 トル ク をT〔kJ〕

(5.4)

60

圧 モ ー タ の 入 力Lt〔kW〕

流 出 圧 力 をP2〔MPa〕

は,流

入 量 をQ,,流

入 圧 力 をP,〔MPa〕,

と す る と,

(5.5) と な る。 油 圧 モ ー タ の 全 効 率 η、は, Lo 'IQ

L;

x100(%)

(5.6)

ま た,η 、は 次 の よ う に も 表 す 。 'IQ=η

囮5・1油

圧 モ ー タ1回

力 差30MPaの 〔 解 〕 式(5.1)に す れ ば,

C5.7)

ゼ η魏

転 の 押 し除 け 容 積 が100cm3/rev,入

口,出

と き の 出 力 トル ク を 求 め よ 。 トル ク 効 率 を85%と ⊿P=30〔MPa〕,

q-100〔cm3/rev〕,

口の

す る。

ηm=0.85を

代 入

問 題5・1圧

力21MPa,押

し 除 け 容 積50cm3/rev,回

転 速 度2000rpmで

作 動 し て い る 油 圧 モ ー タ が あ る。 トル ク 効 率 を90%,全 き,次

した と

の 問 に答 え よ。

(１)出

力 トル ク 

 (５)モ

答

効 率 を85%と

(２） モ ー タ 出 力 

(３)モ

ー タ入 力 

(４)容 積 効 率

ー タへ の流 入 量  ((１)0.15kJ 

〔２〕

(２)31.4kW 

(３)37kW 

(４)94% 

(５)106l/min)

油 圧 モ ー タの 分 類

  油 圧 モ ー タ は 油 圧 ポ ン プ と 逆 の 機 能 を も っ て い る が,基 と 同 じ で あ る 。 表5・1は,油

本 構造 は油圧 ポ ンプ

圧 モ ー タの分 類 で あ る。 表5・1油

圧 モ ー タ の分 類

 歯 車 モ ー タ 

外接形  内接形

べ ー ンモ ー タ

油圧 モータ

ピ ス ト ン モ ー タ 

ア キ シ ャル 形  ラ ジア ル 形 

斜軸式  斜板式

揺 動 形 ア クチ ュエ ー タ ス ク リ ュ

モ ー タ

〔３〕 油 圧 モ ー タの 作 動 特 性 油 圧 ポ ン プ と 油 圧 モ ー タの 作 動 特 性 を,表5・2に

示 した。

表5・2油

項

目

 油 圧

ポ

圧ポ ンプ と油 圧 モ ー タの 作 動特 性

ン プ 

油

〓機 械 的 な 回転 動 力 を 油圧 動力 に変換 す る。 〓負 荷 抵 抗 に 対 して 油 を 吐 き出 す こと が要

機

れ る。 〓回 転 方 向 に よ っ て高 ,低 圧 ポ ー トが本 れ か わ る。

〓吐 出 し方 向 もク ロス セ ン タ形可 変 容 量 ポ わ る こ とは な い。

〓広 範 囲 な回 転 速 度 で運 転 さ れ る。 〓一 定 速 度 で運 転 さ れ る の が 普通

軸 に対す る外力

レー キ作 動 時 な ど)。

〓特 殊 な場 合 を 除 いて 両 方 向 回 転 が要 求 さ

〓稼 動 中 に 回転 方 向 が変 わ る こ とは な い。

運転油温

タ

〓油 圧 動 力 を機 械 的 な回 転 動 力 に変換 す る。

で は な い(ブ

る。

回転速度

ー

され る ので,ト ル ク効 率 が 重 視 さ れ る。 〓ポ ンプ作 用 を 行 わ せ る こ と は ま れ な こ と

モ ー タ作 用 を 行 わ せ る こ と は ま れ で あ

ン プ を 除 い て,変

モ

〓負 荷 トル ク に対 して 回転 す る こと が要 求

求 さ れ る の で,容 積 効 率 が 重視 さ れ る。

能 〓ク ロ ス セ ン タ形可 変 容 量 ポ ンプ を除 い て

回転方向

圧

〓停 止 状 態 で高 圧 に さ らさ れ る ことはな い。

〓停 止 あ る い は低 速 状 態 で高 圧 を受 け る こ とが あ る。

〓起 動 時 を含 め て ポ ンプ 温度 と作 動 油 温 度

〓モ ー タ温 度 と作 動 油 温 度 に著 しい差 が あ

に著 しい差 が あ る こと は少 な い。 〓作 動 油 温 度 の 変化 は か ん ま ん で あ る。

る状 態 で 運 転 され る こ とが あ る。 〓サ ー マ ル シ ョ ック の 問題 が あ る。

〓外 力 が 働 くよ うな使 用 方 法 は少 な い。

〓プ ー リ,ス プ ロ ケ ッ ト,歯 車 等 か ら間接 的 に外 力 を 受 け る。

〔４〕 歯 車 モ ー タ (ａ)歯 車 モ ー タの 種 類 と構 造   歯 車 モ ー タ に も 歯 車 ポ ン プ と 同 様 に,外 モ ー タ(図5・2)と

が あ り,イ

接 歯 車 モ ー タ(図5・1)と

ン ボ リ ュ ー ト歯 形 を 用 い る も の が 多 い 。 正逆 両

回 転 に 用 い ら れ る の で 外 部 ド レ ン と す る ぼ か,一

図5・1外

内接 歯車

接 歯 車 モ ー タの 作 動

般 に 可 動 則 板 形 で は,そ

の背

圧 を正 逆 回 転 に対 応 して 自動 的 に 切 り 換 え る機 構 が必 要 で あ る。 起 動 時 の摩 擦 の減 少 の た め 転 が り軸 受(ニ ー ドル 軸 受)が 多 く用 い られ る。  低 速 高 トル ク用 と して 内歯 車 と,こ れ よ り歯 数 の １枚 少 な い外 歯 車 と の か み 合 い に よ って 生 じる差 動運 動 を 利用

図5・2

内接歯車モー タの作動

して 減 速 し た小 型 の 内 接 歯 車 モ ー タ (図5・2)が

小 型 機 械 に 使 用 さ れ る。 図5・3は,歯

よ って 歯 車 モ ー タ を 駆 動 す る装 置 で,歯

車 ポ ン プ か ら送 ら れ た 油 に

車 モ ー タ は 水 車 に よ く似 て い る と い わ

れ る。

図5・3

図5・4は 歯 車モ ー タの 構造例 で,モ

歯 車 モ ー タ と水 車

ー タの場 合,内 部漏 れ が 増 加 す る と そ れ

だ け 回転数 が 低下 す る ので,こ れを 防止 する ため に可動 側板 形 と す る。 ケ ー ス

図5・4歯

車 モ ー タの 例

は ア ル ミニ ウ ム 合 金 で で き て い て,ケ

ー ス 内 側 と歯 先 と の す き間 は 全 周 に わ た っ

て 一 様 に な っ て い る 。 歯 数 は い ろ い ろ な トル ク に 耐 え ら れ る よ う,歯

車 ポンプ

よ り歯 数 を 多 くす る 。 (ｂ)歯 車 モ ー タ の 原 理   図5・5(ａ)に お い て,上

の 歯 車 Ａ だ け を 考 え る と,押

た 油 の 圧 力 はP1,P′1,P2,P′2面

差 に よ っ て 回 転 力(ト   次 に,図5・5(ｂ)の

ル ク)は

とQ′ 面 を 比 べ る と,接

の 低 圧 油 しか 働 か な い が,Ｑ

圧)か

ら入 っ

に 直 角 に 等 し く働 く。 歯 面 へ の 力 はP1 ,P′1面 で

は 互 い に 釣 合 っ て 歯 車 を 回 す 力(ト 釣 合 っ て い る が,Ｑ

込 み 側(高

発 生 し な い 。P2とP′2面

も同 様 に

点 を 境 に し てQ′ 面 に は 吐 出 し側

側 に は 押 込 み 側 の 高 圧 油 が 働 い て い る。 こ の 力 の

ル ク)が

発 生 す る と考 え る。

下 の 歯 車 Ｂ で は,P1,P′1面

で は歯 車 に 働 く力 が 互 い に釣

合 っ て い て 歯 車 を 回 す 力 は発 生 しな い 。P2,P′2面 で も 同 じ よ う に 釣 合 っ て い る が,Ｑ

面 とQ′ 面 を 比 べ る と,歯

車 Ａ と 同 じ よ う に 接 点 を 境 に して Ｑ 面 に は 押

込 み 側 の 高 油 圧 分 だ け 大 き な 力 が 働 く。 こ の 力 の 差 に よ っ て 回 転 力 が 発 生 す る 。

(ａ)

(ｂ)

(ｃ)

図5・5歯

車 モ ー タの 原 理

 これ らの こ とか ら図5・5(ｃ)に示 す よ うに,上 の歯 車 Ａ と下 の歯 車 Ｂ の 歯 面 に 力 が 働 い て い る矢 印部 分 か ら回 転 力 が 発 生 し,歯 車 が 回 転 す る と考 え られ る。  歯 車 モ ー タ は,ポ

ンプ か ら送 られて くる油 の 流 れ 方 向 に よ っ て,正 逆 いず れ

か の 回 転 方 法 が決 ま る。 この た め押 込 み 側 と吐 出 し側 が そ のつ ど変 わ る。 〔５ 〕

  図5・6は

ベ ー ンモ ー タ

高 速 ベ ー ン モ ー タ の 構 造 例 で,ベ

圧 力 も遠 心 力 も働 い て い な い 状 態 で も,べ

ー ン ポ ン プ と は 異 な り,ベ

ー ンに

ー ンは最 初 か らカ ム リング 内面 にば

ね に よ っ て 押 し付 け ら れ て い な け れ ば な ら な い 。   油 圧 モ ー タ の 回 転 方 向 は 左 右 両 方 向 に 回 転 す る の で,ベ

ー ンの背 圧 は ど ち ら

の ポ ー トか ら圧 油 が 流 入 し て も常 に 流 入 圧 力 に して お く必 要 が あ る の で,シ トル 弁 を 内 蔵 し,流

ャ

入 圧 力 を ベ ー ン背 部 に 導 く よ う に な っ て い る。 ド レ ン も外

図5・6ベ

ー ン モ ー タの 例

部 方 式 で,耐 圧 用 の オ イ ル シー ル を使 用 す る。 〔注〕 シ ャ トル弁:２ つ の 入 口 と １っ の共 通 の 出 口 を もち,出 口 は入 口圧 力 の 作 用 に よ って入 口 の いず れか 一 方 に 自動 的 に接 続 さ れ る弁 〔６ 〕

(ａ)ア

ピ ス トン モ ー タ

図5・7は

キ シ ャル ピス トンモ ー タ ア キ シ ャ ル ピ ス ト ン モ ー タ の 例 で,構

図5・7斜

造 は ポ ン プ と ほ とん ど同 じで

板 式 ア キ シ ャ ル ピ ス トン モ ー タ の例

あ る。 定 容 量 形 斜 板 式 で,斜 板 は ケー シ ング に固定 され て い る。 シ リ ンダ ブ ロッ ク の 中 に は奇 数(7∼9本)の

ピス トンが 軸 と平 行 に配 列 され て お り,圧 油 を

送 入 す る と ピ ス トンが 斜 板 に沿 って シ リン ダ ブ ロ ックか ら押 し出 そ う とす る力 が働 き,出 力 軸 を回 転 させ る。 (ｂ)ラ

ジ ア ル ピ ス トン モ ー タ

 ラ ジ アル ピス トンポ ンプ と構 造 は同 じで あ るが,特 て は,押

に低 速,高

し除 け容 積 を大 き く しや す い偏 心 形(図5・8)で

トか ら分 配 軸(ピ

トル ク用 と し

あ る。 本 体 入 ロ ポ ー

ン トル)内 に入 った 圧 油 は,本 体 内 油 路 に 出 る と き に整 流 作

用 を 受 けて 順 次 に ピス トン頂 部 に圧 油 を供 給 す る。 ピス トン頂 部 で は大 き な力 を 発 生 し,偏 心 カ ム軸 を 回転 させ 同 時 に分 配 軸 も回 転 させ る の で連 続 した回 転 力 が 得 られ る。

図5・8ラ

ジ ア ル ピス トン モ ー タの 例(固 定 シ リン ダ 形)

〔７〕 揺 動 形 ア ク チ ュ エ ー タ   揺 動 形 ア ク チ ュ エ ー タ は揺 動 回 転 運 動 を 行 う も の で,直 ン形(図5・9)と あ る 。 図5・9は,ベ

接 回転 力 を得 るベ ー

直 線 運 動 を 回 転 運 動 に 変 え る装 置 を 内 蔵 す る ピ ス ト ン形 と が ー ン形 で 圧 油 を 受 け て ベ ー ンが 一 定 の 角 度 回 転 す る構 造 で,

シ ン グ ル ベ ー ン(１ 枚 羽 根)の 場 合 は 最 大280度,ダ

ブ ル ベ ー ン形(２ 枚 羽 根)の

図5・9揺

場 合 は 最 大100度

の揺 動 角 の範 囲 で 作 動 す る。

 ピ ス ト ン形 は,油

圧 シ リ ン ダの動 きを ラ ッ ク ・ピニ オ ンや ヘ リカ ル ス プ ラ イ

ン あ る い は チ ェ ー ン,リ で,揺

動 モ ー タの 例(ベ ー ン形)

動 角 は360度

ン ク機 構 な ど を 用 い て 出 力 軸 を 揺 動 運 動 に 変 え る も の

以 上 も可 能 で あ る。

5・2油

圧 シ リンダ

 油 圧 シ リ ンダ は,油 圧 ポ ンプ で発 生 した油 圧 の動 力 を直 線 運 動 に変 え,仕 事 を行 う もので あ る。 〔１〕 油 圧 シ リ ン ダ の 分 類   油 圧 シ リ ン ダ を 機 能 上 か ら分 類 す る と,図5・10の 両 側 に 交 互 に 圧 油 を 流 入 ・流 出 さ せ る 複 動 形,ピ 入 して 推 力 を 発 生 し,戻

よ うに な る。 ピ ス ト ンの ス トンの片 側 だ け に圧 油 を流

り は ば ね や 重 力 等 で 行 う単 動 形 が あ る 。 単 動 形 に は,

ピ ス ト ン を も た な い で ロ ッ ドが ピ ス ト ン と な る ラ ム形 が あ り,リ タ,ジ

ャ ッ キ 等 に 用 い られ る 。

フ タ,エ

レベー

図5・10油

 ピ ス ト ン形 に は,片 プ 形(多

段 形)な

 ま た,油

ロ ッ ド形,両

圧 シ リン ダの 機 能 上 の 分 類

ロ ッ ド形,ダ

ブ ル ピ ス ト ン形,テ

レス コ ー

どが あ る。

圧 シ リ ン ダ を 取 付 け 支 持 方 法 に よ っ て 大 き く 分 類 す る と,図5・11

の よ う に 分 け ら れ る。

図5・11油

圧 シ リン ダの 取 付 け 支持 方 法 に よ る分 類

①

フ ラ ンジ形:取 付 け フ ラ ンジで 固 定 す る支 持 方 式 で あ る。

②

フー ト形:取 付 け足 を も ち,ピ ス トンロ ッ ドの 中 心 線 と平 行 な 取 付 け面 が あ る支 持 部 を もつ もの で あ る。

③

ト ラ ニ オ ン形:ピ

ス ト ン ロ ッ ドの 中 心 線 に 対 して 直 向 し,シ

リ ンダの 両

側 に 伸 び た 一 対 の 円 筒 状 の ピ ボ ッ トで 支 え る 取 付 け 形 式 で あ る 。

④

ク レ ビス形:ピ

ス トン ロ ッ ドの 中 心 線 に対 して 直 角方 向 の ピ ン穴 の あ る

Ｕ形 支 持 部 を もつ 支持 形 式 で,重 機 械 用,建 機 用 と して 用 い る。 次 に,油

圧 シ リ ン ダ を 組 立 形 式 に よ っ て 分 類 す る と,図5・12の

イ ロ ッ ド方 式,フ

ラ ン ジ方 式,溶

の 比 較 を 表5・3に

示 した 。 表5・3組

組立形式

内

 ヘ ッ ド側  キ ャ ップ側 

接 方 式,ね

よ う に,タ

じ込 み 方 式 な ど に 分 か れ,そ

れ ら

立 形 式 に よ る油 圧 シ リン ダの 特 徴

容

 用

途

 長

所

 短

所

  〓ス トロ ー クの長 い と ヘ ッ ド ・キ ャ ップ 両 カ バ ー

タイ ロ ッ ド方 式 

を 通 し ボ ル ト(タ ド)で

イ ロ ッ

締 付 け る 。 

一般産業機   〓製 作 ・組 立 械 工作機械

が容 易  〓保 守 が 容 易

き や最 高 使 用圧 力 が 高 い と タイ ロ ッ ドが 伸 び て油 が 漏 れ や す い｡   〓シ リ ンダが ね じれ る。

 ヘ ッ ド側 はチ ュー ブに切 っ 建設機械

ね じ込み

た ね じに よ り カバ ー を ね

溶接方式

方式 

じ込 み,キ

ャ ップ側 は溶

接 で 固 定 す る。

車両 農業機械 船舶

  〓軽 量  〓安 価

  〓保 守 が 困 難

 ヘ ッ ド側 が フ ラ ン ジ式 で フ ラ ンジ 方式

 溶接方式

キ ャ ップ 側 が チ ュ ー ブ と 重 機 械 カバー を溶 接 で 固 定 す

ゲート

  〓油 漏 れ しに

〓高 価

くい。 

る。   〓油 漏 れ しに くい｡  〓保 守 が 容 易

シ リ ン ダチ ュ ー ブ に固 定 フラ ン ジ方 式 

され た フ ラ ン ジ と カバ ー 重機械 を ボ ル トで 締 結 す る。

。チュープが補

  〓高 価

強されてふ く らみにくい。

〔注 〕 ヘ ッ ド側:ピ ス トン ロ ッ ドが 出 て い る側 。 従 来,ロ ッ ド側 と よん で い た もの で あ る。 キ ャ ップ 側:ピ ス トン ロ ッ ドが 出 て い な い側 。 従 来,ヘ ッ ド側 と よん で いた もの で あ る。 油圧 及 び 空気 圧 用 語(JIS

B 0142-1994)よ

り。

(ａ)タ イ ロ ッ ド方 式

(ｂ)フ ラ ン ジ方 式 図5・12油

(ｃ)溶 接 方 式

(ｄ)ね じ込 み 方 式

圧 シ リ ン ダの 組 立 形 式 に よ る分 類

〔２〕 油 圧 シ リ ン ダ の 構 造   油 圧 シ リ ン ダ の 基 本 構 造 は,機 が,最

付 け 支 持,組

立 て 形式 に よ って 異 な る

も広 く使 用 さ れ る の は複 動 形 片 ロ ッ ド式 タ イ ロ ッ ド方 式 で あ り,そ

造 は 図5・13に カ バ ー,ブ

示 す よ う に,シ

シ ュ,パ

リ ン ダ チ ュ ー ブ,ピ

ッ キ ン な ど で 構 成 さ れ,こ

る。 こ れ に ク ッ シ ョ ン機 構,空 (ａ)シ

能,取

気 抜 き,ダ

ス ト ン,ピ

の構

ス ト ン ロ ッ ド,

れ を タ イ ロ ッ ドで 締 め 付 け て い

ス ト ワ イ パ な ど が 付 く。

リン ダ チ ュー ブ

ピ ス トンが 摺 動 す る鋼 管 の内 面 は,ピ ス トンや パ ッキ ンな どの摩 耗 や 油 漏 れ

図5・13複

動 片 ロ ッ ド形 油 圧 シ リジ ダの 基 本 例(タ イ ロ ッ ド式)

を 防 ぐた め ホ ー ニ ン グ仕 上 げ を行 うが,あ

ま り滑 らか に す る と油膜 が 切 れ,び

び りや パ ッキ ンの 自己発 熱 に よ る異 常 摩耗 を起 こす こ とが あ る。 重 機 械 用 シ リ ンダ に は内 面 に硬 質 ク ロム メ ッキ を施 し,パ ッキ ンの摩 耗 を小 さ くす る。   (ｂ)ピ

ス トン

シ リ ンダ チ ュ ー ブ の内 面 を摺 動 し,流 体 の エ ネ ル ギ ー を運 動 の エ ネ ル ギ ーに 変 換 す る働 きを す る。 軸 受 性 能 が よ く,変 形 しに く く,ま

た シ リ ン ダ推 力 の

1/200程 度 の 横 荷 重 に耐 え る構 造 と強 度 を もっ た材 料 が 用 い られ る。

図5・14ビ

 (ｃ)ピ

ス トン ア セ ン ブ リの例

ス トン ロ ッ ド

 ピス トン ロ ッ ドは,ピ

ス ト ンで 往 復 運 動 に変 え た運 動 の エ ネル ギ ー を負 荷 に

伝 え る役 割 を す る。 そ の た め に は圧 縮,引 張 り,曲 げ に耐 え,さ

らに摩 耗,腐

食 に耐 え る材 料 が求 め られ る。 材 料 の 表 面 は,耐 摩 耗 性,耐 食 性 を 向 上 させ る た め に硬 質 ク ロ ム メ ッキ され て い る。   (ｄ)カ

バ ー

 シ リ ン ダ チ ュ ー ブ両 端 の ふ た の 役 目 を し,同 持 す る た め に,シ

時 に ロ ッ ドを 支 え る ブ シ ュ を 保

リ ン ダ 推 力 に 対 して 十 分 な 剛 性 を も っ て い な け れ ば な らな い。

一 般 的 な タ イ ロ ッ ド方 式 の 場 合

,カ

バ ー に 配 管 口 が 設 け られ て い る の で,十

な 厚 さ が あ り強 度 上 の 問 題 は な い 。 カ バ ー に は,キ カバ ー とが あ る。

分

ャ ッ プ 側 カ バ ー と ヘ ッ ド側

 (ｅ)ブ

シ ュ 

 ピ ス ト ン ロ ッ ドを 支 え,ロ 1/100程

ッ ド と の 間 で 滑 ら か な 往 復 運 動 を 行 う。 ま た

度 の 横 荷 重 に 耐 え る(JISB

8354)強

さ と,軸

受 性 能 の よ い材 料 が 要

求 され る。   (ｆ)シ

ー ル

 シ ー ル に は,表5・4の

よ う に い ろ い ろな分 類 の方 法 が あ る。 表5・4シ

ー ル の分 類

リ ップ パ ッキ ン

Jパ

ッキ ン

Uパ

ッキ ン

Lパ

ッキ ン

Vパ

ッキ ン

その 他

セ ル フ シー ル パ ッキ ン

=)リ ン グ 角 リン グ ス ク イ ズ パ ッキ ン パ ッキ ン

(運 動 用 シ ー ル)

Dリ

ン グ

rリ

ン グ

その他 オ イ ル シー ル ピス トン リン グ メ カ ニ カ ル シ ール

シー ル

その 他

0リ

非金属

金 属+ゴ

ガ ス ケ ッ ト

(固 定 用 シー ル)

ング

板 状 布 入 り ゴ ム シ-ト

金

属

・液

体-

環 状 リ ング 液状ガスケ ット

 ①

使 用 箇 所 か ら … … ロ ッ ドパ ッ キ ン,ピ

 ②

断 面 形 状 か ら … … Ｕ パ ッキ ン,Ｖ

 ③

シ ー ル 作 用 か ら,

〓 リ ッ プ 形(油

ム成 形 リ ン グ

銅板

ス トンパ ッキ ン

パ ッ キ ン,Ｏ

リン グ

圧 に よ っ て リ ッ プ が 開 き シ ー ル す る)… … 代 表 Ｕ パ ッ キ ン

〓ス ク イ ズ形(押

しっ ぶ して シ ー ル す る)… … 代 表 Ｏ リ ン グ

 一 般 に リッ プ形 は摺 動 部 分 に ル の 分 類,図5・15は,シ

,ス

ク イ ズ形 は固 定 部 分 に 用 い る 。 表5・4は

シー

ー ル の 断 面 形 状 を 示 し た 。 ピ ス ト ンが50∼60m/min

ま で の 高 速 に 使 う Ｕ パ ッ キ ン に は,ニ

ト リル ゴ ム 製 の パ ッ キ ン と ナ イ ロ ン製

の バ ッ ク ア ッ プ リ ン グ か らな っ て い る。 パ ッキ ン の くぼ ん だ 側 に 油 圧 が 働 く と

図5・15各

パ ッ キ ン は 広 げ ら れ て,リ

種 シー ル の 形 状

ッ プ が チ ュ ー ブや ピ ス ト ン に押 し付 け られ て 油 を シ ー

ル す る。 反 対 側 か ら油 圧 が 働 く場 合 は,リ て 油 漏 れ を 防 げ な い の で,複

動 シ リ ン ダ で は 背 中 合 わ せ に ２個 つ い て い る。

 ピ ス ト ン に Ｕ パ ッ キ ン を 使 う と き,パ ブ が 直 接 触 れ,傷

ップ と シ リ ンダ の 間 にす き ま が で き

ッキ ンが つ ぶ れ て ピ ス ト ン と チ ュ ー

つ く の を 防 ぐ た あ に ピ ス ト ン に ウ エ ア リ ン グ を は め る(図

5・14)。

 Ｕ パ ッキ ンに働 く油 圧 が高 くてパ ッキ ンの 背 中 が す き間 に 食 込 む 恐 れ が あ

(ａ)油 は 止 ま る

図5・16Ｕ

(ｂ)油 は 止 ま らな い

パ ッ キ ン

る と き は,パ

ッ キ ン の背 中 に バ ッ ク ア ッ

プ リ ン グ を 入 れ,こ  ま た,ピ

ス ト ンが60m/min以

速 度 に な る と,ピ 5・17)ま

れ を 防 ぐ。 上 の

ス ト ン リ ン グ(図

た は Ｖ パ ッキ ンが使 わ れ る。

ピ ス ト ン リ ン グ は 高 圧 側,低

圧 側のど

ち ら に 対 し て も圧 力 を 保 持 で き る の で,

図5・17ピ

ス トン リン グ

ロ ッ ド側 に １個 つ い て い る 。

  〔３〕

ク ッ シ ョ ン機 構

 ピ ス トン の 速 度 が 特 に 大 き い 場 合,減

速 しな いで停 止 す る と大 き な シ ョ ック

を 生 じて シ リ ン ダ を 破 壊 す る 恐 れ が あ る 。 シ リ ン ダ に 内 蔵 さ れ て い る ク ッ シ ョ ン機 構 だ け で シ ョ ッ ク を 緩 和 で き る の は,速 る。 一 般 的 な ク ッ シ ョ ン機 構 は,図5・18の (ク ッ シ ョ ン弁),逆

度 範 囲 が6∼15m/min程

度 で あ

よ う に ク ッ シ ョ ン リ ン グ,絞

り弁

止 め 弁 か ら な っ て い る。 ピス トン ロ ッ ドが 前 進 して ク ッ シ ョ

ン リ ン グ が 穴 Ａ に 入 る と,油

路 Ｂ は 閉 ざ さ れ,油

図5・18ク

ッシ ョ ン機構 例

は 絞 り 部(ニ

ー ドル)Ｃ

を

通 る た め 流 量 が 少 な くな り,背 圧 が 高 ま っ て ピス トン の 速 度 は遅 くな る か ら シ ョ ッ ク な く停 止 で き る 。

 ピス トン速 度 は絞 り部 Ｃ の開 口面 積 を調 整 して 行 う。 逆 止 め 弁 は ピ ス ト ン ロ ッ ドが後 退 の と きの 油 の補 給 の た め の もの で あ る。  標 準 形 シ リン ダ に内蔵 され て い る ク ッ シ ョ ンは,移 動 す る作 動 油 と ピス トン ア セ ン ブ リ,ロ ッ ド程 度 の可 動 部 の慣 性 力 を 吸収 す るた め の もの で,外 部 負 荷 の 慣 性 力 は別 に設 け られ た絞 り弁 や シ ョック アブ ソーバ によ って吸収 す る。 ク ッ シ ョ ン リン グ は穴 Ａ の 中 を 摺動 す る ので,軸 受 性 能 の よ い材料 が 用 い られ る 。

  〔４〕 位 置 検 出器 付 シ リ ンダ  標 準 形 の シ リ ンダ以 外 に,最 近 の シ リ ン ダは位 置 の検 出機 構 を もち,確 実 な 位 置 制 御 が で き る よ うに な って き た。 シ リ ンダ 自体 に検 出機 構 を 内 蔵 させ る こ とに よ り,ロ  (ａ)近

ッ ド先 端 と機 械 との 取 付 け は容 易 に な った。

接 スイ ッチ 付 シ リンダ

  近 接 ス イ ッチ が シ リ ン ダ チ ュ ー ブ の 外 周 に 取 付 け られ,ピ 組 み 込 ま れ て い る。 磁 石 が 近 接 ス イ ッ チ に 接 近 し,ス く と,磁

ス ト ンに は磁 石 が

イ ッチ の 基 準 点 ま で 近 づ

石 に よ っ て 生 ず る磁 界 に よ り ス イ ッチ が 作 動 し,電 気 信 号 を 発 して シ

リ ン ダ を 停 止 さ せ る。

 シ リン ダの位 置制 御 は,近 接 ス イ ッチ で位 置 を検 出 し指示 が 出 る。指 令 に よ っ て マ イ ク ロ リレー が作 動 し,電 磁 切 換 弁 が切 り換 わ り,圧 油 の流 れ方 向 を変 え, シ リ ンダが 停 止 ま た は逆 動 作 す る こ とに な る。 この た め位 置 検 出 か ら圧 油 の流 れ 方 向 が 切 り換 わ る ま で の時 間 遅 れ は,負 荷 の慣 性 や油 温 の変 化 な ど を考 慮 し て 精 度 と して は ±0.5mm程  (ｂ)ロ

度 とみ られ る。

ー タ リエ ン コー ダ 付 シ リンダ

 ピ ス ト ン ロ ッ ドの 動 き を ロ ー ラ で 回 転 と し て 取 り 出 し,こ

の回 転 を ロ ー タ リ

エ ン コ ー ダ で 検 出 す る 。 ピ ス ト ン ロ ッ ドと ロ ー ラが 滑 り を 起 こ す と 誤 差 と な る の で,滑

り が 生 じな い よ う に 工 夫 さ れ て い る 。 低 置 制 御 の 精 度 は,近

チ と同程 度 で あ る。

接 スイ ッ

  〔５〕 油 圧 シ リ ンダ の基 礎 計 算  (a)シ

リン ダ推 力

  図5・19の

よ う な 複 動 片 ロ ッ ド形 シ リ ン ダ に お い て,ロ

お よ び 後 退 時(引

き側)の

推 力 は,次

(ａ)前 進 時(押

ッ ド前 進 時(押

し側)

の 式 で 表 せ る。

し側)

(ｂ)子麦退 時(引

図5・19シ

き側)

リン ダの 推 力

F1=(A1P1-A2P′2)η

 (5・8)

F2=(A2P2-A1P′1)η

 (5・9)

F1:ロ

ッ ド前 進 時(押

し側)の

推力 〔 Ｎ〕

F2:ロ

ッ ド後 退 時(引

き側)の

推力 〔 Ｎ〕

A1:キ

ャ ッ プ 側 ピ ス ト ン の 有 効 断 面 積 〔mm2〕= Ｄ:シ

A2:ヘ

リ ン ダ 径 〔mm〕

ッ ド側 ピ ス ト ン の 有 効 断 面 積 〔mm2〕=

ｄ:ロ

ツ ド径

π/(D2-d2) 4

〔mm〕

P1:Ａ

ポ ー ト側 の 流 入 圧 力 〔MPa〕

P2:Ｂ

ポ ー ト側 の 流 入 圧 力 〔MPa〕

P1′:Ａ ポ ー ト側 の 流 出 圧 力(背

圧)〔MPa〕

P2′:Ｂ ポ ー ト側 の 流 出 圧 力(背

圧)〔MPa〕

η:負

π D2 /4

荷 率(荷 重 圧 力 係数)

η は荷重 の か か り方,パ

ッキ ンの 摺 動 抵 抗,配 管 お よび 機 器 の 圧 力 損 失 を考

慮 して 決 め る値 で

例

題5・2シ

MPa,背 を80%と

慣性力が小 さい場合

0.6∼0.8

慣性力が大 きい場合

0.25∼0.35

リ ン ダ 内 径50mm,ピ

圧0.1MPaの

ス ト ン ロ ッ ド径22mm,設

と き の ロ ッ ド前 進 時,後

定 圧 力3.5

退 時 の推 力 を 求 め よ。 負 荷 率

す る。

〔解 〕

例 題5・3設

定 圧 力7MPaで

ロ ッ ド前 進 時50kNの

く ら の シ リ ン ダ を 選 べ ば よ い か 。 負 荷 率 を80%と 〔 解 〕

  JIS標

推 力 を 得 た い。 内 径 い

す る。

F1=A1P1η

準 形 シ リ ン ダ か ら,シ

を 選 ぶ 。 背 圧0.1MPaと

リ ン ダ 径125mm,ロ

ッ ド径70mm(記

し,推 力 を 計 算 す る と 式(5・8)か

ら,

号 Ｂ)

と な る。

問 題5・2シ

リ ン ダ 径100mm,ピ

背 圧0.1MPaの

場 合 の 押 し側,引

ス ト ン ロ ッ ド径56mm,設

定 圧 力7MPa,

き側 の シ リン ダカ は い く らか。 答(F1=43.5〔kN〕,F2=29.5〔kN〕)

  (ｂ)シ リン ダ速 度 と供 給 油 量  ロ ッ ド前 進 時 お よ び後 退 時 の ロ ッ ド速 度 は,次 の式 で求 め る。

(5・10)

(5・11)

υ1:ロ

ッ ド前 進 時 の 速 度 〔mm/s〕

υ1： ロ ッ ド後 退 時 の 速 度 〔mm/s〕 Qc:シ

例 題5・4シ mm/sの

リ ン ダ へ 供 給 す る 油 量 〔l/min〕

リ ン ダ 内 径80mm,ロ

と き,(１)シ

ッ ド径45mm,ロ

リ ン ダ へ の 供 給 油 量,(２)供

ッ ド前 進 時 の 速 度300

給 ポ ー ト径3/4B(Sch80)

の場 合 の配 管 内 流 速 を求 め よ。

〔 解〕

(１)

(２)3/4B(Sch80,厚

一般 に υ pが7m/s以

さ3.9mm)の

内 径 はdp=27.2-2×3.9=19.4〔mm〕

上 に な る と配 管 抵 抗 が高 く,圧 力 損 失 が 大 き くな る た

め 出 力 が 減 って,ロ

囲 (1)シ

5・3例

ッ ド速 度 が か な り 遅 く な る 。

題5。2に

お い て,前

進 時 の ロ ッ ド速 度 を200mm/sと

リ ン ダ へ の 供 給 油 量 は い く ら か 。(2)供

径21.7mm,厚

さ3.7mm)の

給 ポ ー ト径 を%B(Sch80,外

場 合 の 配 管 内 流 速 を 求 め よ。

(2)vp=2.44(m/s))

答((1)Q。;23.5〔l/min〕,

(c)シ

リ ンダ 出 力

シ リ ン ダ 出 力 は,次

mm/sと

の式 で示 さ れ る。

Fv

L=

困

(5.12)

1000

L:シ

リ ン ダ 出 力 〔kW〕

F:シ

リ ン ダ 推 力 〔kN〕

υ:シ

リ ン ダ 速 度 〔mm/s〕

5・5例

題5.2の

場 合 の 前 進 時 の 出 力 を 求 め よ 。 シ リ ン ダ 速 度 を200

す る。

〔解 〕F,=5と37〔kN〕,υ1=200〔mm/s〕

L,_

囲

し た と き,

5・4例

で あ る か ら,

F,v,

5と37×200

1000

1000

題5・3の

場 合,シ

=1 .07(kW)

リ ン ダ 前 進 時 の 速 度 を300mm/sと

した と き

の 出 力 を求 め よ。 答(15kW) (d)ロ

ッ ドの 座 屈

油 圧 シ リ ン ダ を 使 用 す る 場 合,シ

リ・ン ダ ス ト ロ ー ク に 応 じ て 圧 縮 応 力 と 座 屈

を考 慮 に入 れ な け れ ば な らな い。 ピ ス ト ン ロ ッ ドを 長 柱 と して 考 え た 場 合 の 強 さ,す 鋼 を 使 用 した り,熱 た せ る に は,ロ

な わ ち座 屈 強 さ は高 抗 力

処 理 を 施 したか ら と い って 強 くは な らな い。 座 屈 強 さ を も

ッ ド径 を 大 き くす る 以 外 に 方 法 は な い 。 表5・5は,長

出 した 長

柱 に 対 して 適 用 さ れ る オ イ ラ ー の 式(Euler's て,各

ピ ス ト ン ロ ッ ドの 直 径 に お い て,最

formula)を

基 につ く られ て い

も普 通 に 垂 直 圧 縮 荷 重 が 働 い て 使 用

す る 場 合 の 安 全 な 最 大 ス トロ ー ク を 示 して い る。 ピ ス ト ン ロ ッ ドの 座 屈 荷 重 は, 次 の 式 で 計 算 す る。

W=

nπ2EI  (5・13) /l2

W:座

屈荷重 〔 Ｎ〕

E:ロ

ッ ドの 縦 弾 性 係 数 〔MPa〕=〔N/m㎡

〕,鋼 の 場 合

E=2.05×105〔MPa〕 I:ロ

ッ ドの 最 小 断 面 ２次 モ ー メ ン ト 〔mm4〕,断

(ａ)両

端 ピ ン ジ ョ イ ン ト(n=1)

(ｂ)シ リ ン ダ 固定,ロ 図5・20(1)

ッ ド先 端 自由(n=1/4) ロ ッ ド支 持 方 法 と端 末 係 数

面 が 円 の場 合

(ｃ)シ リン ダ 固 定,ロ

ッ ド先 端 ガ イ ド付 き(ピ ン ジョイン ト)(n=2)

(ｄ)シ リ ンダ 固 定,ロ 図5・20(2)

I=

π / 64

ッ ド先 端 ガ イ ド付 き(n=4)

ロ ッ ド支 持 方 法 と端 末 係 数

d4

ｄ:ロ

ッ ド径 〔mm〕

ｎ:取

付 け の 端 末 条 件 に よ る係 数(端

Ｌ:座

屈 長 さ 〔mm〕

ｌ:最

大 取 付 け 長 さ 〔mm〕

末 係 数)(図5・20)

 油 圧 シ リン ダ(空 気 圧 シ リ ンダ も同 様)を 設 計 す る場 合,座 屈 強 さ は必 ず 検 討 しな け れ ば な らな い が,実 際 に は ロ ッ ド径 は振 動,偏 心,慣 性 力 な ど を考 慮

に入 れ て計 算 値 よ り も余 裕 を も った大 きさ に選 定 しな けれ ばな らな い。

例題 5・6  図5・21の 2.05×105MPaと

(1)ロ

場 合,次

の 値 を 求め よ 。 ロ ッ ド材 料 の 縦 弾 性 係 数 を

す る。

ッ ド径, 

(2)座

屈 長 さ

  〔解 〕  (1)W=l0〔kN〕=10000〔N〕,  〔mm〕,  n=2(図5・20)で

E=2.05×lO5〔MPa〕,l=1500

あ る か ら,式(5・13)か

ら

で あ る か ら,

標 準 形 シ リ ン ダ か ら,d=22〔mm〕

問題5・5例

題5・6に

を選 ぶ。

お い て,ロ

ッ ド先 端 の 取 付 け を 自 由 と し た 場 合 は ど う

か。 答((1)d=30.8〔mm〕

5・6図5・22の

場 合,次

→36〔mm〕,(2)L=3000〔mm〕)

の 値 を 求 め問題 よ 。 縦 弾 性 係 数 を2.05×l05MPa

と す る。 (1)ロ

ッ ド径,(2)座

屈 長 さ,(3)作

答((1)d=29。7〔mm〕

(e)ロ

→36〔mm〕,

動 油圧

(2)L=1500(mm),

(3)P=6.83(MPa))

ッ ドの た わ み

ロ ッ ドが 水 平 に長 く突 き出 た と き,全 長 に わ た って 等 分 布 荷重 が働 いて い る と考 え る と,ロ

ッ ド先 端 のた わ み は次 の式 で計 算 す る。

図5・23

ロ ッ ドの た わみ

図5・22

(5.14) δ:ロ

ッ ドの た わ み 〔mm〕

w:ロ

ッ ドlmm当

た り の 荷 重 〔N/mm〕,鋼

の 場 合w=0.122〔N

/mm) E:ロ

ッ ド材 の 縦 弾 性 係 数 〔MPa〕=〔N/mm2〕

1:ロ

ッ ドの 最 小 断 面2次

l:ロ

ッ ドの 突 き 出 し長 さ 〔mm〕

d:ロ

ッ ド径 〔mm〕

実 際 の ロ ッ ドの た わ み は,次 8'=S十a

モ ー メ ン ト 〔mm4〕,断

式 の よ うに な る。

面 が円 の場合

α:ロ

ッ ドと ブ シ ュ そ の 他 シ リ ン ダ部 分 と の す き ま に よ る ロ ッ ドの 傾 き

〔mm〕

例題

5・7ロ

ッ ド径45mm,水

平 突 き 出 し長 さ1mの

と き の ロ ッ ド先 端 の

た わ み は い く ら か 。E=2.05×105〔MPa〕,ω=0.122〔N/mm〕

と す る。

〔 解〕

問題

5・7縦

104mm4の

弾 性 係 数2.05×105N/m㎡,最

ロ ッ ドが 水 平 に370mm突

小 断 面 ２次 モ ー メ ン ト1.14×

き 出 た と きの先 端 の た わみ を求 め よ。 ま

た ロ ッ ド径 は い く らで あ る か 。 ω=0.122〔N/mm〕

とす る。 答(0.122mm,22mm)

(ｆ)シ

リンダ チ ュー ブ の 肉厚

 シ リ ン ダ チ ュ ー ブ の 肉 厚 計 算 に は,内

圧 を 受 け る薄 肉 円 筒 の式 を 用 い るの が

一般 的であ る

。

(5.15)

t:シ

リ ン ダ チ ュ ー ブ の 肉 厚 〔mm〕,σa:許

P:使

用 圧 力(内

σB:材

料 の 引 張 強 さ の 最 低 値 〔MPa〕=〔N/m㎡

D:シ

容 引 張 応 力 〔MPa〕

圧)〔MPa〕

リ ン ダ 径 〔mm〕,S:安

全 率(JISで

〕 は ５以 上 と 定 め ら れ

て い る)

例題 380MPaと

5・8シ

リ ン ダ 内 径50mm,圧

す る と き,チ

力14MPa,チ

ュ ー ブ材 料 の 引 張 強 さ を

ュ ー ブ の 肉厚 を求 め よ。 安 全 率 を ５とす る。

σB σa=

〔 解〕

t=

=380

=76〔MPa〕

/5

/S

PD

=14×50

/2σa

/ 2×76

=4

.6〔mm〕

(ｇ)内 圧 に よ る チ ュー ブ の直 径 膨 れ 内 圧 に よ るチ ュ ー ブの 直 径膨 れ は,次 の式 で求 め る。

(5.16)

δ:チ

ュ ー ブ の 半 径 膨 れ 〔mm〕

E:チ

ュ ー ブ の 縦 弾 性 係 数 〔MPa〕=〔N/m㎡

δ′:チ ュ ー ブ の 直 径 膨 れ 〔mm〕,t:チ γ:チ

例題

5・9例

ュ ー ブ の 半 径 〔mm〕,m:材

〔MPa〕,m=3と

題5・8に

〕

ュ ー ブ の 肉 厚 〔mm〕 料 の ポ ア ソ ン数

お け る チ ュ ー ブ の 直 径 膨 れ を 求 め よ 。E=2.05×105

す る。

〔 解〕

し た が っ て,直

問題 400MPaと

5・8シ

径 膨 れ は,δ

′=2δ=2×0.0077=0.0154〔mm〕

リ ン ダ 内 径80mm,使

す る と き,次

用 圧 力7MPa,チ

と な る。

ュ ー ブ材 の 引 張 強 さ

の 値 を 求 め よ。

(１)チ

ュ ー ブ の肉 厚

安 全 率 を ５ と す る。

(２)チ

ュ ー ブ の 直径 膨 れ

材 料 の 縦 弾 性 係 数2×105MPa,ポ

ア ソ ン数 ３ と

す る。 答((1)t=3.5〔mm〕,(2)δ

′=0.026〔mm〕)

(ｈ)シ

リンダ カ バ ー の 肉厚

 シ リ ン ダ カ バ ー の 肉 厚 は,ボ

イ ラ ー 構 造 規 格 の 式 を 参 考 に して,次

の式で求

め る。

(ｂ)溶 接 方 式

(ａ)ボ ル ト方 式 図5・24

シ リ ン ダ カバ ー の 肉 厚

(5.17)

t′:カ バ ー の 肉 厚 〔mm〕,d′:ボ P:内

圧 〔MPa〕,σa:許

ル ト穴 の ピ ッ チ 円 直 径 〔mm〕

容 引 張 応 力 〔MPa〕=〔N/m㎡

σB:材 料 の 最 低 引 張 強 さ 〔MPa〕,S:安 C:形

状 に よ る係 数(ボ

κ:定

数

〕

全率

ル ト方 式C=0.30,溶

接 方 式C=0.33)

(ⅰ)カ バ ー 取 付 けボ ル トの 大 き さ 取 付 け ボル トの 大 き さ は,次 の 式 で求 め る。

(5.18) W:ボ

ル トに 働 く力 〔N〕

σa:カ

バ ー 締 付 け ボ ル トの 許 容 引 張 応 力 〔MPa〕

d1:お

ね じ の 谷 の 径 〔mm〕

5・10図5・24に

お け る ボ ル ト方 式 でd′=75〔mm〕,D=50〔mm〕,

の肉 厚 と締 付 け ボ ル トの大 き さを求 め よ。 〔解 〕as=400〔MPa〕,

S=5と

す れ ば,

し た が っ て,

次 に,シ n=4と

リ ン ダ の 内 径D=50〔mm〕,

し た と き に,ボ

安 全 率S=5∼10,

し た が っ て,

と す る。

内 圧.P=14〔MPa〕,

ル ト1本 当 た り の 荷 重Wは,

引 張 強 さaB=400〔MPa〕

と す れ ば,

ボ ル トの本 数

６

油圧制御弁  油 圧 ポ ンプか ら送 り出 され た 圧 油 を,各 種 制 御 弁 に入 り弁 を 操 作 す る こ と に よ って 目的 の 仕 事 をす る ア クチ ュ エ ー タ を作 動 させ る。  油圧 ア ク チ ュ エ ー タの 要求 に 合 っ た仕 事 を す る に は,そ の要 求 に合 う よ う に 調 整 され た 油 を 送 らな け れ ば な らな い。 そ の 役 目を す るの が油圧 制御 弁 で あ る。

6・1油

圧 制御 弁 の機 能

(ａ)圧 力 制 御 弁(仕 事 の大 き さ を制 御)  ア ク チ ュ エ ー タの仕 事 の大 き さ を決 め るた め に は,油 の圧 力 を大 き くす るか, 小 さ くす る か を決 め てや れ ば よ い。 そ の圧 力 を決 め るの が圧 力制 御 弁 で あ る。 (ｂ)流 量 制 御 弁(仕 事 の速 さ を制 御)  ア ク チ ュ エ ー タ の速 さ は,油 の 流 量 を多 くす るか,少

な くす る か に よ って決

ま る。 この 調 整 をす る弁 が 流 量 制 御 弁 で あ る。 (ｃ)方 向 制 御 弁(仕 事 の方 向 を 制 御)  ア クチ ュ エ ー タ に入 る油 の 入 口,出

口を 変 え て や れ ば ア ク チ ュ エ ー タ の作 動

の方 向 を変 え る こ とが で き る。 この役 目を 方 向 制 御 弁 が 果 た して い る。

6・2圧

力制 御 弁

〔１〕 圧 力 制 御 弁 の 種 類  圧 力 制 御 弁 は制 御 の 目的 に よ っ て,お お よ そ次 の よ うに分 類 す る。

  リ リ ー フ 弁,減

圧 弁,シ

ア ン ロ ー ド リ リ ー フ 弁,バ

ー ケ ン ス 弁,カ ラ ン シ ン グ 弁,圧

ウ ン タ バ ラ ン ス 弁,ア

ン ロ ー ド弁,

力 ス イ ッチ な ど。

リ リー フ弁 〔２ 〕     ポ ンプや 各 制 御 弁 な どを過 大 な圧 力 か ら保 護 す る安 全 弁 の働 き と同時 に,そ の 油 圧 系 統 の 圧 力 を一 定 に制 御 す る働 き をす る。 (ａ) 直 動 形

リ リー フ弁

  構 造 が 簡 単 で比 較 的小 型 で あ るが,圧 力 オ ーバ ライ ドが大 きい の と,チ ャ タ リ ング現 象 を起 こ しや す い の で,小 流 量 の圧 力 制 御,特

に パ イ ロ ッ ト圧 力 の制

御 に使 用 され る。   リ リ ー フ弁(図6・1)の

圧 力 ポー ト

は パ イ ロ ッ トば ね で 強 く押 し付 け ら れ て い て ポ ペ ッ トは 閉 じて い る の で 油 は 流 れ な い が,入

口 圧 力 が 高 くな っ て ポ

ペ ッ トを 押 し上 げ る 力 が ば ね 力 に 打 ち 勝 つ と ポ ペ ッ トを 押 し上 げ,圧 ト(入

口)か

力 ポー

ら戻 り ポ ー ト(出

図6・1  直 動 形 リ リー フ弁 の 例

口)に

向か って圧 油 が流 れ る。 (ｂ)  バ ラ ン ス ピ ス トン 形 リ リー フ 弁

 パ イ ロ ッ ト作 動 形 と もい われ,現 在最 も多 く使 用 され て い る形 式 で,性 能 的 に も優 れ て い る。 回 路 内 の余 剰 な油 を逃 が す バ ラ ンス ピス トン部 と,そ の作 動 を制 御 し,圧 力 を 調 整 す るパ イ ロ ッ ト部 か らで きて お り,ベ

ン ト回 路 を利 用 す

る こ とに よ り遠 融 操 作,無 負 荷 制 御,高 低両 圧 制 御 等 を 行 うこ とが で き る。   図6・2に

お い て,圧

力 ポ ー トか ら 入 っ た 圧 油 は メ イ ン ピ ス ト ン の 小 穴C1を

通 っ て パ イ ロ ッ トポ ペ ッ ト部 へ 導 か れ て い る 。 圧 油 の 圧 力 が パ イ ロ ッ トば ね の 初 期 設 定 圧 力 よ り低 い 場 合 は,パ

イ ロ ッ トポ ペ ッ トは 閉 の 状 態 で 圧 油 は 流 れ な

い 。 メ イ ン ピ ス ト ン の 上 下 面 の 圧 力 は 同 じで,メ よ り シ ー ト に 押 し付 け ら れ,リ

イ ン ピス トンは メ イ ンば ね に

リ ー フ 弁 は 閉 の 状 態 で 戻 り ポ ー トへ の 流 れ は な

図6・2  バ ラ ン ス ピス トン形 リ リー フ 弁 の 例

い 。 圧 力 ポ ー トか ら の 圧 力 が 上 昇 し,パ

イ ロ ッ トポ ペ ッ トが 開 く と,パ

トか ら の 流 れ が 生 じ る 。 こ の 流 れ は メ イ ン ピ ス ト ン 中 央 部 の 小 穴C2に

イ ロッ も生 じ,

流 量 に 比 例 した 圧 力 損 失 を 起 こ す 。 こ れ が メ イ ン ピ ス ト ン上 下 面 の 圧 力 差 と な り,メ

イ ン ピス ト ン で 押 し上 げ る 力 と な る。 こ の 力 が メ イ ン ば ね の ば ね 力 に 打

ち 勝 つ と,メ

イ ン ピ ス ト ン は シ ー トか ら離 れ,圧

油 は 圧 力 ポ ー トか ら戻 り ポ ー

トへ と流 れ る。   こ の と き,圧 保 持 さ れ,メ

力 ポ ー トの 圧 力(回

路 圧 力)は

パ イ ロ ッ ト弁 が 作 動 す る 圧 力 で

イ ン ピ ス ト ン か ら の リ リー フ量 に よ り メ イ ン ピ ス ト ン と シ ー トと

の 開 度 は 自 動 的 に 調 整 さ れ て い る 。 す な わ ち,パ

イ ロ ッ ト弁 と メ イ ン ピ ス ト ン

の 間 に は 圧 力 に 対 す る 自 動 制 御 系 が で き て い る。   ベ ン トポ ー ト は通 常 は 閉 じ て い る が,こ ン上 部 は 大 気 圧 状 態 に な る の で,パ

の ポ ー トを 開 放 す る と メ イ ン ピ ス ト

イ ロ ッ トば ね の 圧 力 設 定 に は 関 係 な く,わ

ず か な 圧 力 差 で メ イ ン ピ ス ト ン は 押 し上 げ ら れ,圧

力 ポ ー ト圧 力 は 無 負 荷 圧 力

と な っ て 全 量 が タ ン ク に 戻 さ れ る。 (ｃ) 電

磁 切 換 弁 付 リ リー フ弁

  バ ラ ン ス ピ ス トン形 リ リー フ弁 は, 小 型 電 磁 切 換 弁(後 述)と 組 み合 わせ, 電 気 信 号 で ポ ン プ を無 負 荷 運 転 させ た り,１ 個 ま た は ２個 の直 動 形 リ リー フ 弁 を併 用 して 油圧 系 の ２圧 ま た は ３圧 制 御 をす る こ とが で き る。 この よ う に バ ラ ンス ピス ト ン形 リ リー フ弁 と小 型 電 磁 切 換 弁 を一 体 に組 み 立 て た 弁 を電

図6・3

 電 磁切 換 弁 付 リ リー フ弁 の例

磁 切 換 弁 付 リ リー フ弁 と い う。 〔３ 〕 減圧弁

 減 圧 弁 は,回 路 内 の 一 部 の圧 力 を リ リー フ弁 の設 定 圧 力 以下 に減 圧 す る もの で,バ

ラ ンス ピ ス トン形 式 の ス プー ル弁 が使 用 され る。

  図6・4に お いて,２ 次 側 の 圧 力 によ って スプ ー ル弁 の 開 閉 が 制 御 さ れ る もの で,２ 次 側 の圧 力 は ス プ ー ル弁 の下 部 よ り絞 り部(チ

ョー ク)を 通 っ て 上 部 室

へ 通 じて い る。 上 部 の パ イ ロ ッ ト弁 が 閉 じて い る間 は,ス

プー ル弁 の 上 下 面 圧

力 は同 じで ス プー ル弁 は弁 ば ね で下 方 へ押 し付 け られ,１ 次 側 と ２次 側 の 絞 り 部 は全 開 とな り,絞 り効 果 はな く減 圧 は行 わ れ な い。   ２次 側 圧 力 が 上 昇 し,ス プ ー ル弁 上 下 室 の圧 力 も高 くな ってパ イ ロ ッ ト弁 が 開 くと,リ

リー フ弁 の と き と同 じよ うな流 れ が生 じ,ス プー ル 室 の 上 下 の 間 に

絞 り部 に よ る流 れ の抵 抗 の た め圧 力 差 を生 じ る。 そ の た め ス プ ール 弁 は上 方 に 押 し上 げ られ,１ 次 側,２ 次側 中 間 の絞 り部 に絞 り効 果 に よ る圧 力 降 下 を 生 じ ２次 側 圧 力 は減 圧 す る。 減 圧 され た ２次 側 圧 力 は,１ 次 側 圧 力 の 如 何 に か か わ らず 一 定 と な る。

図6・4  減圧 弁の例

〔４〕  シ ー ケ ン ス 弁,カ

ウ ン タ バ ラ ン ス 弁,ア

ン ロ ー ド弁

  回 路 圧 力 に よ って,主 に ア クチ ュエ ー 夕の 作動 順序 を 自動 的 に制 御 す るた め に用 い られ るの が シー ケ ン ス弁,ア

クチ ュ エ ー タの 戻 り側 に抵 抗 を与 え て ア ク

チ ュエ ー タの 自重 な ど によ る急 な戻 りを 防ぐ た め の もの が カウ ンタバ ラ ンス弁, 回路 圧 力 が設 定 圧 力 以 上 に な る と タ ンク に戻 し,回 路 圧 力 を低 圧 に しポ ンプを 無 負 荷 に す る ため に用 い るの が ア ン ロー ド弁 で,こ れ らは ほぼ同 じ構 造 で あ る。 (ａ)  シ ー ケ ン ス 弁

  １次 側(入

口)圧 力 が上 昇 して 設 定 圧 力 に達 す る と,油 は細 穴(チ

ョー ク)

を通 って パ イ ロ ッ トピス ト ンを ば ね 力 に抗 して 押 し上 げ る。 これ に よ り ス プ ー ル が 上方 に移 動 して １次 側 と ２次 側(出

口)が 通 じ,ア ク チ ュ エ ー タを 作 動 す

る。 １次 側 圧 力 が設 定 圧 力 以 下 に低 下 す る と,ス プー ル はば ね力 で戻 さ れ,出 口側 へ の 通 路 は閉 じる。 方 向 切 換 弁 と シ リ ンダ と の間 に シ ー ケ ンス弁 を使 う と

き は,逆

方 向 の 自 由 流 れ が 必 要 と な る の で,図6・5の

よ うな 逆 止 め弁 付 シ ー ケ

ン ス 弁 を 使 う。

図6・5

(ｂ)  カ

 シー ケ ン ス 弁 の例(逆 止 め 弁 付)

ウ ンタ バ ラ ン ス弁

  ス プ ー ル は ス プ ー ル ば ね に よ っ て シ ー トに 押 し付 け ら れ,ポ

ー ト Ａ か らの

圧 油 は ポ ー ト Ｂ に は 流 れ な い 。 ポ ー ト Ａ か ら の 圧 油 は 内 部 パ イ ロ ッ ト通 路 を 通 っ て パ イ ロ ッ ト ピ ス ト ン底 部 に 達 して い る。 こ の 部 分 の 圧 力 が 上 昇 し,ス プ ー ル ば ね 力 に 打 ち 勝 つ と ス プ ー ル は 上 方 に 押 し 上 げ ら れ,ポ は 通 じ,ス

ー ト Ａ と ポ ー トＢ

プ ー ル の 内側 に あ る漏 れ油 は内 部 ドレ ンを 通 って ポ ー ト Ｂ に 通 じ

て い る の で,ポ

ー ト Ｂ は タ ン ク ラ イ ンに 接 続 さ れ て い る と き に 用 い られ る。

  この制 御 弁 は,ポ ー トＡ(１ 次 側)の 圧 力 を 一 定 に 保 ち な が ら圧 油 を タ ン ク に戻 す 場 合 に用 い られ,ス

プー ル の 開 き度 は １次 側 圧 力 と流 量 に よ って決 ま

る。   ポ ー ト Ｂ か ら ポ ー ト Ａ に 圧 油 を 自 由 に 流 す と き は,図6・6の

よ う に逆 止 め

弁 を 使 う。 (ｃ)  ア ン ロ ー ド リ リ ー フ 弁

この 弁 は ア キ ュ ム レー タ(蓄 圧 器)と 併 用 して 使 わ れ る こ とが 多 く,回 路 圧

図6・6

 カ ウ ン タバ ラ ン ス弁 の例

力 が 設 定 圧 力 ま で上 昇 す る と,弁 が 作 動 して ポ ンプ を無 負 荷 運 転(ア ンロー ド) させ る。   図6・7で,油 込 ま れ,圧

圧 ポ ンプか らの圧 油 は逆 止 め 弁 を 通 って アキ ュ ム レー タへ送 り

力 は 上 昇 す る 。 パ イ ロ ッ トポ ペ ッ トが 閉 じ て い る 間 は,パ

ピ ス ト ン はP1=Ps,P2＜P1(P2は

逆 止 め 弁 で の 損 失 分 だ け低 い)た

ロ ッ トポ ペ ッ トか ら離 れ て い る が,P1が と ピ ス ト ンが 上 方 に 移 動 し,シ

め,パ

リ リー フ 弁 の設 定 圧 力 ま で 上 昇 す る

る い はP1は

圧 力 降 下 し, P2＞P1ま

た はPs

止 め 弁 が 閉 じ る と と も に パ イ ロ ッ ト ピ ス ト ンが パ イ ロ ッ トポ

ペ ッ トを 押 し上 げ る。P1あ

る い はPsの

圧 力 復 帰 を しな い ま まパ イ ロ ッ トピ ス

ト ン に よ る ア ン ロ ー ド作 用 が 行 わ れ る。 回 路 圧 力 が 設 定 圧 力 の 約80%ま 下 す る と,パ

イ

ー トが 開 い て 圧 力 ポ ー トと タ ン ク ポ ー トが 通 じ

る 。 こ の 流 れ が 生 じ た 瞬 間 にPsあ と な っ た と き,逆

イロ ッ ト

イ ロ ッ トポ ペ ッ トは 閉 じ,ポ

ン プ は オ ン ロ ー ド(負 荷 運 転)し

圧 油 が 自 動 的 に ア キ ュ ム レ ー タ に送 り 込 ま れ る 。

で低 て,

図6・7

 ア ン ロー ド弁 の例

〔５ 〕  ブ レ ー キ 弁

  慣 性 の 大 き な ア ク チ ュ エ ー タ の ブ レ ー キ 回 路 に 使 わ れ る もの で,２ 個 の リ リー フ 弁 と ２個 の 逆 止 め 弁 を も っ て い る。

図6・8

 ブ レー キ弁 の 例

  油 圧 モ ー タ が 入 口 圧 力P1,出 を 中 立 に し,停

,P1は

運 転 さ れ て い る と き,方

止 しよ う と し て も モ ー タ の 慣 性 の た め,な

す る。 こ の た めP2は 一方

口 圧 力P2で

向切換 弁

お 回転 を続 け よ うと

正 常 運 転 時 は ゼ ロ に 近 か っ た もの が 急 に 圧 力 が 上 昇 し,

急 に 負 圧 に な っ て し ま う。 い わ ゆ る モ ー タ 作 用 が ポ ン プ 作 用 に 変

化 す る。   そ こ で ブ レ ー キ 弁 を 使 う と,リ

リー フ 弁 の 設 定 圧 力 ま でP2は

こ の リ リー フ 設 定 圧 力 が 油 圧 モ ー タ の ブ レ ー キ と し て 働 き,P1が こ と に よ り 逆 止 め 弁 が 開 い て,P2側 油 を 吸 い 上 げ て 空 洞 現 象(キ

上 昇 す る が, 負圧 にな る

リ リー フ 弁 の 戻 り 油 お よ び タ ン ク か ら の

ャ ビ テ ー シ ョ ン)を

解 消 さ せ る。

〔６〕 圧 力 ス イ ッ チ

  油 圧 回 路 の圧 力 に応 じて電 気 回路 を 開 閉 させ る もの で,２ 個 の マ イ ク ロ ス イ ッチが 組 み込 まれ,高 圧 側,低 圧 側 の圧 力 設 定 を そ れ ぞ れ単 独 に行 う こと が で き る。   ピ ス ト ン は 圧 力 ポ ー トか ら の 入 口 圧 力 を 受 け,圧

力 が 上昇 す る と ピス トン

は ば ね 力 に 抗 し て 移 動 す る。 こ の 動 き を ロ ッ ド,プ

ラ ン ジ ャを介 して マ イ ク

ロ ス イ ッ チ で 検 出 し,リ 電 磁 弁 を 作 動 さ せ,ポ し た り,モ

レー と と もに ンプ を無 負 荷 に

ー タ の 起 動 ・停 止 を 行 う の

に 利 用 さ れ る 。 圧 力 の 設 定 は,下 ね じを調 整 す れ ば よ い。

部 の

図6・9  圧 力 ス イ ッチ の例

6・3

〔１ 〕

 流量制御弁

 流量制御弁の種類

 流 量 の調 整 は流 量 制 御 弁 で行 うが,制 御 の方 法 に よ って 次 の よ うな種 類 が あ る。   絞 り 弁,流

量 調 整 弁,デ

作(チ

ェ ッ ク 弁 付)流

弁)な

ど。

〔２ 〕 絞

セ ラ レ ー シ ョ ン弁,複

量 調 整 弁,パ

合 流 量 制 御 弁,パ

ワ ー セ ー ビ ン グ 弁(リ

イ ロ ッ ト操

リー フ弁 付 流 量 調 整

り弁

  絞 り弁 は構 造 が 簡 単,操 作 が 容 易 で 流 量 調 整 範 囲 が 広 いな ど の利 点 が あ る が,１ 次 圧,２ 次 圧 の 圧 力 差 の 変 動 に よ り絞 り開度 が一 定 で あ って も通 過 流 量 が 変化 す るの で 差圧 変動 が は げ し く, そ れ ほ ど精 度 を必 要 と しな い所 に使 わ れ る。   図6・10で

入 ロ ポ ー トの 圧 力 をP1〔P

a〕,出 ロ ポ ー トの 圧 力 をP2〔Pa〕,ス プ ー ル の 開 口 部 面 積 をa〔 ㎡ 〕,流 係 数 を ｃ,油 の 密 度 を ρ〔kg/m3〕 る と,絞

量

とす

図6・10

 絞 り弁 の例

り弁 を 流 れ る 流 量Q〔m3/s〕

は,

と な る 。 流 量 調 整 ハ ン ドル に よ り ス プ ー ル の 位 置 を 調 整 し,流 量 を 加 減 で き る。

〔３ 〕 流量調整弁

  こ の弁 は圧 力 補 償 ピ ス トン,オ １次 側(入

リフ ィス ス リー ブ とス ロ ッ トル の組 合 せ で弁

口)圧 力 と ２次 側(出 口)圧 力 の差 圧 変 動 は ほ とん ど な く,ま た 油

温 の変 化 に対 して も流量 に影 響 が な い。   入 ロ ポ ー トか ら入 っ た 圧 油 は,圧

力 補 償 ピ ス ト ン に よ る 絞 り部 Ｘ を 通 り,

オ リ フ ィ ス ス リ ー ブ と ス ロ ッ トル に よ る主 絞 り 部 Ｙ を 通 っ て 出 ロ ポ ー トか ら 流 出 す る が,絞 ス を 用 い,油

り 開 度 を 流 量 調 節 ダ イ ヤ ル で 行 う 。 オ リフ ィ ス に 薄 刃 オ リ フ ィ 温 変 化 に 伴 う粘 性 の 変 化 と か 入 口,出

口 の圧 力 変 動 が あ って も油

量 は一 定 と な る 。

図6・11

 流量調整弁 の例

〔４ 〕  デ セ ラ レー シ ョ ン 弁

図6・12(ａ)は,ノ

ー マ ル オ ー プ ン形 の デ セ ラ レ ー シ ョ ン弁 で,油

トか ら Ｂ ポ ー トへ の 自 由 流 れ と な っ て い る が,カ と 絞 り 効 果 が 現 れ,流

量 が 絞 ら れ て く る の で,ロ

は通 常 Ａ ポ ー

ム が ス プ ー ル を 押 し始 め る ッ ドを 早 送 り か ら微 動 送 り へ

と 滑 らか に 変 化 さ せ る こ と が で き る。  ノ ー マ ル ク ロ ー ズ 形 は 同 図(ｂ)の よ う に,ロ

ー ラが押 さ れ て い な い と き は Ａ

(ａ)

ノー マ ル オ ー プ ン形 図6・12

か ら Ｂへ の流 れ は な い が,カ

(ｂ)

ノー マ ル ク ロ ー ズ 形

デ セ ラ レー シ ョン弁 の 例

ムが ス プ ール を 押 し始 め る と絞 り部 が 開 き始 め,

開 き度 に応 じた流 量 が 流 れ る。  一 般 に,こ の弁 は絞 り弁(流 量 調 整 弁)と

チ ェ ック弁 を複 合 した もの と して

用 い られ,ス プ ー ル の テ ー パ は流 量 制 御 を徐 々 に行 い,急 激 な流 量 変 化 を 防止 す る た め の役 割 を も って い る。

〔５〕 流 量 制 御 の基 本 方 式 流 量 制 御 を行 う場 合 に は,図6・13の

よ うな次 の ３っ の基 本 制 御 方 式 が あ る。

(ａ)メ ー タ イ ン 制 御

 シ リンダ な どへ の油 の流 入 量 を流 量 制 御 弁 で直 接 制 御 す る も の で,制 御 され た油 量 だ け を通 過 さ せ,余 分 な油 は リ リー フ弁 か らタ ンクへ 逃 げ る の で,流 量 制 御 弁 の入 口 は リ リー フ圧 力 と な る。 メ ー タイ ン制 御 は,負 荷 が 工 程 作 業 中常 に正 の場 合 に適 す る。 負 荷 が負 の状 態(シ が 同 じ方 向)は,速

リ ンダ の 出力 方 向 と負 荷 の荷 重 方 向

度 制 御 が で きな くな る場 合 が あ る。

(ａ)メ ー タ イ ン制 御

(ｂ)メ ー タ ア ウ ト制 御 図6・13流

(ｂ)メ

(ｃ)ブ リー ドオ フ 制 御

量制御の基本 方式

ー タ ア ウ ト制 御

 シ リン ダな どか らの油 の流 出 量 を 流 量 制 御 弁 で 直 接 制 御 す る もの で,シ ダ を立 て形 で 使 用 した場 合 や,シ

リ ンダに 背 圧 を か け る必 要 が あ る場 合,そ

リン し

て微 動 送 り(び び り を防 ぐ)な どに 使 用 す る。 しか し,流 量 制 御 弁 入 口圧 力 は リ リー フ圧 とな り,シ

リ ンダ出 口圧 力(流 量 制御 弁 の 入 口圧 力)は 負 荷 が 変 化

す る場 合,負 荷 が 小 さ くな る と,回 路 の リ リー フ設 定 圧 力 よ り も高 くな る こと が あ る ので 注 意 が 必 要 で あ る。 (ｃ） ブ リ ー ドオ フ 制 御

 主 回 路 か らの バ イ パ ス ライ ンに流 量 制 御 弁 を取 り付 け,タ を 調 整 して ロ ッ ドの速 度 を変 え る もの で,ポ

ンクへ 逃 げ る油 量

ンプ の 吐 出 し圧 力(主 回 路 圧 力)

は負 荷 に比 例 した圧 力 に な る。 この た め メ ー タ イ ン制 御 や メ ー タ ア ウ ト制 御 と 比 較 して 消 費 動 力 が小 さい が逃 がす 流 量 を制 御 す る た め,ポ

ンプの 油 温 変 化 に

伴 う容積 効 率 の変 化 な ど が ロ ッ ドの速 度 変 化 に直 接 影 響 す る。

6・4方

向制 御 弁

〔１〕 方 向制 御 弁 の 種 類  ア ク チ ュ エ ー タ の 始 動,停

止,加

油 の 流 れ る方 向 を 制 御 す る 弁 で,チ

速,減

速,方

ェ ッ ク 弁(逆

向 の 切 換 え な ど を 行 う た め, 止 め 弁),方

向切 換弁 な どが

あ る。

〔２ 〕

(ａ)チ

チ ェ ッ ク弁

ェ ッ ク弁

 チ ェ ック弁 は基 本 的 に は,一 方 向 に は ク ラ ッキ ング圧 力(弁 れ 始 め る の に必 要 な圧 力)で

が開 い て油 が流

自 由 に圧 油 を通 過 さ せ るが,逆 方 向 に は流 れ を 完

全 に遮 断 す る弁 で あ る。   図6・14(a)は,イ

ン ラ イ ン形 で 比 較 的 低 圧 で 圧 力 の 変 動 が 小 さ い 場 合 に 使 用

さ れ る 。 図(ｂ)は ア ン グ ル 形 で,主

と して 高 圧 回 路 に 使 用 さ れ る 。 ま た イ ン ラ

イ ン形 に 比 べ て チ ャ タ リ ン グ の 発 生 が 少 な い 。  チ ェ ッ ク 弁 は 単 独 で 回 路 に 使 用 さ れ る が,他

の 制 御 弁,例

(ａ)イ ン ラ イ ン 形

え ば シ ー ケ ンス 弁,

(ｂ)ア ン グル 形 図6・14

チ ェ ッ ク弁 の 例

減 圧 弁,流 量 調 整 弁 な ど と併 用 され る こ とが多 く,弁 体 に組 み 込 まれ て い る。 (ｂ)パ イ ロ ッ ト操 作 チ ェ ッ ク 弁

 図6・15で 自 由流 れ 入 口 か ら流 入 した圧 油 は,ば ね 力 に打 ち 勝 っ て ポ ペ ッ ト を シ ー トか ら押 し上 げ,自 由流 れ 出 口へ 流 れ る の で,逆 方 向 へ の流 れ は完 全 に 閉 ざ され る。

図6・15

 こ の よ う な 状 態 の と き,逆 油 を 導 き,パ

パ イ ロ ッ ト操 作 チ ェ ッ ク弁 の 例

方 向 へ流 す必 要 が あ れ ば パ イ ロ ッ トポ ー トに圧 力

イ ロ ッ ト ピ ス ト ン を 介 し て ポ ペ ッ トを 押 し上 げ,逆

流を行わせ る

こ とが で き る。

〔３〕 方 向切 換 弁 (ａ)切 換 弁 の 弁 形 成 に よ る分 類   切 換 弁 の 弁 基 本 的 形 式 に は,ス

プ ー ル 形,ポ

ペ ッ ト形,ボ

ー ル 形 が あ る が,

圧 力 平 衡 が と り や す く大 容 量 に も適 応 で き る ス プ ー ル 形 が 最 も多 く使 用 さ れ る。  ス プ ー ル 形 に は ス ラ イ ドス プ ー ル 形(図6・16),ロ 6・17)が

あ る 。 ス ラ イ ドス プ ー ル 形 は,ス

に よ りP→A,B→Rあ

る い はP→B,A→Rへ

ー タ リ ス プ ー ル 形(図

プ ー ル を左 あ るい は右 に動 か す こ と と流 れ る 方 向 を 切 り換 え る 。

ス ラ イ ド形 ス プ ー ル 弁 の 例

図6・16

図6・17

 ロ ー タ リ ス プ ー ル 形 は,ス 換 え る も の で,い

ロー タ リ形 ス プ ー ル 弁 の 例

プ ー ル を 回 転 さ せ る こ と に よ り流 れ る方 向 を 切 り

ず れ も弁 本 体(ボ

デ ィ)と

ス プ ー ル の 間 で す き間 が あ る の で

漏 れ が 生 じる。  ポ ペ ッ ト形(図6・18)は,ポ

ペ ッ ト

に よ っ て 圧 油 通 路 の 開 閉 を 行 い,ポ

ペ ッ

トを １個 あ る い は 複 数 個 の 配 列 に よ り 流 れ 方 向 を 切 り換 え る 。 ポ ペ ッ ト形 は ポ ペ ッ ト と シ ー ト(弁

座)が

密着す る

の で 漏 れ は 極 め て 少 な い。 ポ ペ ッ トの 代 わ りに ボ ール を 使 った も の もあ る。

図6・18

ポペ ッ ト形 ス プー ル 弁 の 例

(ｂ)ス ラ イ ド形 ス プ ー ル 弁 の 分類 ①

接 続 ポ ー トお よ び切 換 位 置 に よ る分 類

 切 換 弁 で は接 続 さ れ る配 管 の数 を ポ ー ト数 で,弁 の切 換 え数 を切 換 位 置 で表 す が,そ

の例 を表6・1に 示 す。 表6・1

分

類

 記

号

接 続 ポー ト数 と切 換位 置 に よる 分 類

表

示 

備

考

続

２ポート

接

  ２個 の 接 続 口 を有 す る弁 で 油 路 の 断 続 を行 う 場 合 に 使 わ れ る。

ポ

３個 の 接 続 口 を有 す る弁 で ポ ンプ ポー トよ り

３ ポ ー ト 

ー

２方 向 へ の み の 切 換 な どに 使 わ れ る。

ト

４個 の 接 続 口 を有 す る弁 で ア クチ ュ エ ー タ の 前 進,停 止,後 退 な ど の 目的 に 広 く使 用 さ れ て い る。

４ ポ ー ト 

の 数 

  ５個 以 上 の 接 続 口 を有 す る 弁 で 特 殊 な 目的 の 多ポ ー ト

ため に 使 用 され る。

切 ２個の切 換位置 を有す る弁

置

３ 位 置 

３個の切 換位置 を有す る弁

の 数

多 位 置 

換

  ２ 位 置 

位 ４個以上の切換位置 を有 す る弁で特殊 目的の ために使用 され る。

  切 換 位 置 の 数 は ２位 置 と ３位 置,ポ 図6・19は,４

ー ト数 は ４ ポ ー トの も の が 多 く使 わ れ る。

ポ ー ト ３位 置 弁 内 の 油 の 流 路 を 示 し た も の で,ス

プ ールを中立

か ら左 あ る い は 右 へ 動 か す こ と に よ っ て ポ ー トの 組 み 合 わ せ を 変 え,シ

リン ダ

(ロ ッ ド)を 前 進 あ る い は 後 退 さ せ る。

②

中立 位置 にお ける流れ による分類

 ス プー ル の 中 立 位 置 か ら油 圧 ユ ニ ッ トが,使 用 目的 に合 う機 能 を持 っ 弁 内 の 流 れ状 態 の代 表 的 な例 を表6・2に 示 す。

 

(ｂ)ス プー ル 中 立 (ロ ッ ド停 止)

(ａ)ス プ ー ル 左 行 (ロ ッ ド前 進) 図6・19

JIS記

(ロ ツ ド後 退)

切 換 弁(４ ポ ー ト３位 置)内 の 油 の 流路

表6・2 スプ ー ル 形 式 

(ｃ)ス プ ー ル 右 行

中立位置におけ る流れの形に よる分類

機

号 

能

・ 中 立 位 置 に て す べ て の ポ ー ト は 閉 とな っ て い る 。 

クロー ズ ドセ ンタ 

・2ポ

ジ シ ョ ンの 弁 に 用 い る と,ク ロ ス オ ー バ ー に て サ ー ジ 圧 を 発

生 す る。 ・中 立 位 置 に て す べ て の ポ ー トは 通 じあ っ て い る 。 

オ ー プ ンセ ン タ 

・中 立 位 置 に て ポ ン プ を ア ン ロ ー ド し,か

つ シ リンダ をフ ロー テ

ィ ン グす る と き な ど に 用 い る 。

・中立 位 置に て ポ ンプ ポー トの み閉,中 立位 置 に て シ リンダ をフ

ABR接

続

PAR接

続

ロー テ ィ ン グす る ときな どに 用い る。 ・中立 位 置に て １個 の シ リン ダポー トの み 閉,そ の他 は 相 通ず る。  ・中立 位 置に て ポ ンプ をア ン ロー ドし,か つ シ リン ダの一 方 に圧 力 をか けな い場 合 に用 い る。 ・中 立 位 置 に てABポ

セ ン タバ イ パ ス (PR接

続) 

ー トの み 閉 と な り,ポ

ン プ は ア ン ロ ー ドさ

れ る 。  ・直 列 に ２個 以 上連 結 し て 使 用 す る こ と も で き る 。 ・中 立 位 置 に て 各 ポ ー トは す べ て Ｒ ポー トに 通 じて い るが,Ｐ ポ ー

絞 り 付 オー プ ン セ ン タ 

トよ り の 油 は 多 少 圧 力 を保 持 し て い る 。   ・ ２ ポ ジ シ ョ ンの 弁 に 用 い る と き は,ク ロ ス オ ー バ ー 時 の サ ー ジ圧 は 少 ない。 ・中 立 位 置 に て Ｒ ポー トの み 閉 と な り,Ｐ ポ ー ト と シ リ ン ダ ポ ー ト

PAB接

続 

AR接

続 

は 接 続 され て い る 。   ・中 立 位 置 に て デ フ ァ レ ン シ ャ ル サ ー キ ッ トとす る こ と が で き る。 ・中 立 位 置 に て Ｐ ポ ー トと シ リ ン ダ ポ ー トの 一 方 の み 閉 と な っ て い る。

③

操 作 方 式 と スプ リン グ形 式 に よ る分 類

 切換 弁 の 操 作 方 式 か らは人 力 操 作,機 械 操 作,パ

イ ロ ッ ト操 作,電 磁 操 作,

電 磁 ・油 圧 操 作,空 圧 操 作 な ど に分 類 され る。 表6・3 分

類

 記

号

操 作 方 式 とス プ リ ン グ形 式 に よ る分 類 表

備

示 

考

操 作( 作 動) の 形

人

力 操

作 

入力によ り操作す る弁

機

械

作 

カム ・ロー ラ な ど,機 械 的 方 法 に よ り作 動 す る 弁

操

パイ ロ ッ ト圧 操作 

パ イ ロ ッ ト油 圧 に よ り作 動 す る 弁

電

電磁 力によ り作動す る弁

磁

操

作 

式 

電 磁 ・油 圧 操 作 

電 磁 力 に よ り操 作 され た パ イ ロ ッ ト油 圧 に よ り主 ス プ ー ル 弁 が 作 動 す る。

スプリ ング の形式 

スプ リングオフセ ッ ト 

切換 えは操作 力に よるが,操 作 力 を断つ とスプ リングカによ り復 帰す る弁

ス プ リ ン グセ ン タ 

操作力 を断つ とスプ リングに よ りスプー ルが中立へ復帰 する弁

ノー スプ リン グ (ば ね な し) 

いずれの位置へ切 換えて もそのままの位置 に保たれ る弁,振 動な どに より位置ずれが起 こらないよ うデ テン ト形式 のものも含 まれ る。

 ス プ リ ン グ の 取 付 け 形 式 か ら は ２位 置 弁 に使 う ス プ リ ン グ オ フ セ ッ ト,３ 位 置 弁 の ス プ リ ン グ セ ン タ,ま ね な し)が

た ２位 置 弁,３ 位 置 弁 に 使 う ノ ー ス プ リ ン グ(ば

あ る 。 ノ ー ス プ リ ン グ の 中 に は,そ

の 位 置 を 保 持 す る デ テ ン ト形 式

の も の も あ る 。 こ れ ら の 中 で は 電 磁 操 作 が 最 も多 く使 わ れ,自

動 化 に役 立 って

い る。

〔４〕 人 力 操 作 切 換 弁  ス プ ール の 位 置 切 換 え を人 力(手 動)で 行 い,圧 油 の流 れ る方 向 を 変 え る も の で あ る。 (ａ)ノ ー ス プ リ ン グ デ テ ン ト形  ハ ン ドル か ら手 を 離 し て も ス プ ー ル が そ の 位 置 を 保 っ よ う に す る た め,ス ル の 先 端 に Ｖ 溝 を 設 け,ボ

ー ル が こ の 溝 に 入 り込 む よ う に な っ て い て,デ

プー テ

(ａ)ノ

ー ス プ リ ン グ デ テ ン ト形

(ｃ)ス

(ｂ)ス プ リン グセ ン タ形 図6・20

プ リ ン グ オ フ セ ッ ト形

人力操作切換弁 の例

ン ト式 と い う 。 (ｂ)ス

プ リング セ ン タ形

ハ ン ドル か ら手 を 離 す と ス プ ー ル は,ス (ｃ)ス

プ リ ン グカ に よ り中 立 位 置 に 戻 る。

プ リ ン グ オ フ セ ッ ト形

２位 置 弁 に使 用 さ れ,フ

リー の状 態 で は ス プ ー ル は一 方 向 に切 り換 わ った 位

置 に あ る。

〔５〕 機 械 操 作 切 換 弁 人 力 の 代 わ り に カ ム,ロ

ー ラ,レ

バ ー な どを 使 って ス プ ール の 位 置 切 換 え を

行 い,圧

油 の 流 れ 方 向 を 変 え る も の で,ロ

ラ形(図6・21)な

ー タ リ形(図6・17)と

カ ム ・ロ ー

ど が あ る。

図6・21

機 械 操 作 切 換 弁(カ ム ・ロー ラ 形)の 例

カ ム の 動 き に 応 じて ロ ー ラ を 介 して レバ ー が 揺 動 す る も の で,２

位 置弁 と し

て 使 用 す る。

〔６〕 電 磁 操 作 切 換 弁 (ａ)コ イ ル に 発 生 す る磁 界 図6・22に お い て,コ

イ ル に流 れ る

電 流 の方 向 を 右 ね じを回 す方 向 に した と き,右 ね じの 進 む 方 向 が コイ ル を通 る磁 束(磁 力 線)の 方 向 で あ る。 磁 束 が コイ ル か ら 出 る側 が Ｎ 極,コ

イル

に入 る側 が Ｓ極 とな る。  次 に,磁 気 の な い鉄 心 に コイ ル を巻 い て電 流 を流 す と,同

図6・22

コ イル に 発 生 す る磁 界

じよ うに磁 束 を

発 生 し,１ っ の棒 磁 石 と な る。 ま た鉄 の方 が 空 気 よ り透 磁 率 が 大 き い の で,磁 力 線 の数 も多 く強 力 な磁 石 で あ る。 この よ うに電 流 に よ って作 られ た 磁 石 を 電 磁 石(ソ

レノ イ ド)と い う。

 (ｂ)電 磁 弁 の作 動 原 理   図6・23は,４

ポ ー ト ３位 置 ク ロ ー ズ ドセ ン タ 電 磁 切 換 弁 で あ る 。 こ の 中 立

位 置 か ら コ イ ル に 電 流 を 流 す と,固 き 付 け,プ

き)と

ロ ッ ド後 退

励 磁 す る と ス プ ー ル は 左 に 押 さ れ,P→A,B→Rで な る 。 電 磁 切 換 弁 は,片

に ソ レ イ ドを も ち,交 号 のON,OFFに

磁切 換 弁(４ ポ ー ト３位 置)の 例

励 磁 す る と ス プ ー ル は 右 に 押 さ れ,P→B,A→Rで

(戻 り),SOLbを

引力

プ ー ル は ス プ リングカ で 中立 位 置 に戻 る。

図6・23電

ド前 進(行

動 鉄 心 を引

ッ シ ュ ロ ッ ドを 介 して ス プ ー ル を 押 す 。 電 流 を 切 る と 磁 力,吸

は と も に 消 滅 す る た め,ス

  SOLaを

定 鉄 心 が 電 磁 石 の 役 目 を し,可

側(シ

ン グ ル)ま

互 に 励 磁 して ス プ ー ル を 動 か し,油

よ っ て 切 り 換 え る も の で,ソ

た は 両 側(ダ

ロ ッ ブ ル)

の流 れ 方 向 を 電 気 信

レ ノ イ ドバ ル ブ と も い い,次

の よ う な 長 所 を も っ て い る。 

 ①

遠 隔,自 動 操 作 が容 易 で あ る。

 ②

始 動 や 停止 の位 置決 め,時 間 を規 則正 し く正 確 にで き る。

  〔７〕 電 磁 パ イ ロ ッ ト操 作 切 換 弁  流 量 が100l/min程

度 ま で の切 換 弁 は,ソ

レノ イ ドで直 接 に ス プ ー ル を 切 り

換 え る電 磁 切 換 弁 が 一 般 に使 わ れ る が,そ れ以 上 の大 流 量 に な る とス プ ール の 径 も大 き くな る に従 って吸 引力 も大 き くな り,電 磁 力 だ け で は ス プ ー ル を 操 作 で き な い。 こ の よ うな場 合 に,ス プ ー ル を油 圧 で切 り換 え る電 磁 パ イ ロ ッ ト切 換 弁 が使 われ る。   図6・24の わ り,圧

よ う にSOLbに

通 電 す る と,パ

イ ロ ッ トス プ ー ル は左 へ 切 り換

油 は メ イ ン ス プ ー ル の 左 端 の 受 圧 面 積 の 大 き い 部 屋 に 流 入 し,推

拡 大 し て メ イ ン ス プ ー ル を 右 へ 移 動 さ せ,ポ

図6・24

ン プ か ら の 圧 油 はP→Bを

電 磁 パ イ ロ ッ ト操 作 切 換弁 の例

力を 通 っ

て ア ク チ ュ エ ー タ(油

圧 シ リ ン ダ)を

前 進 さ せ る 。 ア ク チ ュ エ ー タ か らの 戻 り

油 は,Ａ

か ら メ イ ン ス プ ー ル の 中 空 部 を 通 っ て Ｒ に 達 し,タ

SOLbの

通 電 を 切 る と,パ

て 中 立 位 置 に 戻 り,メ トDrを

通 り,タ

ンク に戻 る。

イ ロ ッ トス プ ー ル は パ イ ロ ッ トば ね の ば ね 力 に よ っ

イ ン ス プ ー ル 右 端 の 部 屋 に流 入 して い た 圧 油 は ド レ ン ポ ー

ン ク に 開 放 さ れ る。 そ し て メ イ ン ス プ ー ル は,メ

イ ンば ね 力

に よ って 中 立位 置 に 復帰 す る。 パ イ ロ ッ トチ ョ ー ク弁 は

,パ

イ ロ ッ ト流 量 を 調 整 す る こ と に よ っ て メ イ ン ス

プ ー ル(ア

ク チ ュ エ ー タ)の

た め に,パ

イ ロ ッ ト弁 と メ イ ン ス プ ー ル の 中 間 に 設 け る 。

  〔８〕

切 換 速 度 を 遅 く し,切

換 時 の シ ョ ックを 緩 和 す る

パ イ ロ ッ ト操 作 切 換 弁

こ の 弁 は,ス

プ ー ル の 切 換 え を 油 圧 パ イ ロ ッ トに よ り行 う も の で ,パ

ト弁 と メ イ ン ス プ-ル

イ ロッ

を 離 し て 設 置 し た い 場 合 に 使 用 さ れ る。

図6・25

パ イ ロ ッ ト操 作切 換 弁 の 例

  〔９〕 ポ ペ ッ ト形 電 磁 切 換 弁  圧 油 流 路 の開 閉 を ポヘ ッ ト弁 に よ って 行 う もので,ス

プ-ル 形 と比 較 して 次

の よ うな 長 所 を もって い る。  ①

弁 内 部 の 油 漏 れ が非 常 に少 な い の で,位 置 保 持 の た め の パ イ ロ ッ ト操 作 チ ェ ッ ク弁 が 不 要 で,低 粘 度 作 動 油 の使 用 が 可能 で あ る。

 ②

ス プ ー ル 弁 の よ う な ス プ ー ル と 本 体 の 間 の オ ー バ ラ ッ プ が な い の で,応 答 性 が よ い。

③

流 体 固 着 現 象(2・10節

の

〔５〕 項 参 照)の

心 配 も な くな る 。

ポペ ッ ト形電磁切換弁の例

図6・26

6.5

モ ジ ュラ ー弁

 圧 力,流 量,方 向 の 調 整 をす る各 油 圧 制 御 は,す べ て 配 管 を 必 要 とす る もの で あ る。 配 管 の場 合,そ れ ぞれ の制 御 弁 は必 要 な所 に設 置 で き る と い う便 利 さ が あ る反 面,配 管 の わ ず らわ しさや 油 漏 れ と い う問 題 が あ る。  そ こ で 無 配 管 や コ ンパ ク ト化 を 目 標 に し た モ ジ ュ ラ ー 弁 が あ る 。 モ ジ ュ ラ ー 弁 は,圧

力 と 流 量 の 調 整 用 モ ジ ュ ラ ー 弁 と チ ェ ッ ク モ ジ ュ ラ ー 弁 が あ る。 モ ジ ュ

ラ ー 弁 を 使 用 す る 場 合 は,図6・27の 圧 回 路 を 構 成 す る が,下

よ う に,各

モ ジ ュ ラ ー弁 を 積 み 重 ね て 油

に は サ イ ズ 別 に 標 準 化 さ れ た ベ ー ス プ レ ー トを,上

に

は 電 磁 切 換 弁 を 置 き ボ ル ト締 め さ れ る 。 配 管 は ベ ー ス プ レ ー ト と タ ン ク,ポ

ン

プ,ア

ク チ ュ エ ー タ の 間 だ け で よ い 。 各 油 圧 制 御 弁 間 は,共

され て い る。

通 の ポ ー トで 連 結

図6・27

モ ジ ュ ラー 弁 の 組 立 例

6.6  こ の 弁 は,カ

バ ー,ば

み 込 ま れ て お り,パ

ね,ス

リー ブ,ポ

ロ ジ ック弁

ペ ッ トで 構 成 さ れ,ブ

イ ロ ッ ト圧 力 を 制 御 し て 方 向,流

量,圧

ロ ック内 に組

力 の制 御 を行 う多

機 能 弁 で あ る 。 図6・28(ａ)で 電 磁 切 換 弁 がOFF(消

磁)の

圧 力Pxは

ポ ー ト側 押 付 け 力FXとA,

B側

パ イ ロ ッ ト ポ ー ト Ｘ に 作 用 す る の で,Ｘ

の 押 し上 げ 力FWの

間 はFX＞FWと

な り,ポ

(ａ)弁 閉状 態 図6・28

場 合 は,パ

ペ ッ トが 弁 座(シ

イロ ッ ト

ー ト)に 密

(ｂ)弁 開状 態 ロ ジ ッ ク弁 の 例

着 して 弁 は 閉 状 態 で あ る。 同 図(ｂ)の よ う に,電

磁 弁 の ソ レ ノ イ ドがON(励

磁)に

イ ロ ッ トポ ー ト Ｘ の 圧 力 は ほ

な る と パ イ ロ ッ ト圧 力Pxが

と ん ど ゼ ロ に な る の でFX＜FWと

遮 断 さ れ,パ な り,ポ

ペ ッ ト は シ ー トか ら押 し上 げ ら れ,

弁 は 開 状 態 に な る。  こ の よ う に パ イ ロ ッ ト圧 力 の 制 御 に よ り ポ ペ ッ トの 開 閉 を 行 い,方

向,流

量,

圧 力 を 制 御 す る弁 を ロ ジ ッ ク 弁 と い う。

6.7

比例電磁式制御弁

 一 般 的 な 油圧 機 器 で あ る圧 力制 御 弁 ,流 量制 御 弁,電 磁 切 換 弁(電 磁 弁)と ソ レノ イ ドな どを基 本 的 な要 素 と して,ス

プー ル や ポペ ッ トを駆 動 す る電 磁 コ

イ ル に は,電 流 の制 御 が容 易 で,吸 引 力 の 大 きい 直流 の電 磁 コイル を使 用す る。

〔１〕 比 例電 磁 式 圧 力制 御 弁 の作 動 原理 図6・29(ａ)は,パ

イ ロ ッ ト リ リー フ 弁 の 作 動 原 理 の 例 で あ る。 電 磁 コ イ ル に

直 流 電 流 を 流 す と,発

生 す る電 磁 力 に よ っ て 可 動 鉄 心 は 固 定 鉄 心 に 吸 引 さ れ よ

う と す る。 こ の 可 動 鉄 心 に パ イ ロ ッ トば ね を 接 続 し て お く と,ソ

図6・29

比例電磁 式圧力制御 弁の作動

レ ノ イ ドの 吸 引 力 Ｆ

は ば ね を 押 し,さ

ら に ポ ペ ッ トを シ ー トに 押 し込 ん で い る。 ば ね 力 に よ り リ リー

フ圧 力 は 決 ま る の で,リ が っ て,電

リ ー フ 圧 力 Ｐ は 電 流 ｉに 比 例 す る(図6・29(ｂ))。

した

流 を 制 御 して リ リー フ圧 力 を 制 御 す る こ と に な る。

〔２〕 比 例 電 磁 式 流 量 制 御 弁 の作 動 原 理  流 量 制 御 弁 の 絞 り(ス ロ ッ トル)な

どの 開 度 調 整 部 に ソ レノ イ ドを 接 続 し,

ば ね に は ソ レノ イ ドに流 す 電 流 の 大 き さに よ る電 磁 力 を 対 抗 させ て,電 流 ｉに 比 例 した 開 度 を 与 え,流 量 Ｑ を制 御 す る。  絞 り開 度 はば ね の変 位 置 で 決 ま るが,そ の 大 き さ は ソ レノ イ ドへ の 電 流 の 大 き さで 決 ま る の で,流 量 Ｑ は電 流 ｉに比 例 す る(図6・30(ｂ))。 した が って,電 流 を 制 御 して 流 量 を制 御 す る こ と にな る。 図6・31,図6・32に,比

例 電 磁 式 圧 力 制 御 弁 と流 量 制 御 弁 の構 造 例 を示 した。

(ａ)

図6・30比

図6・31

(ｂ)

例電磁式 流量制御弁の作動

比例電磁式圧 力制御弁 の例

(パ リイ リー ロフ ッ 式) ト

図6・32

比例電磁式流量制御弁 の例

6.8  サ ー ボ と は指示(命 令)通

サ ーボ弁

りに もの を動 か す こ と を い い,サ ー ボ弁 は電 気 そ

の他 の入 力 信 号 に従 って流 量 また は圧 力 を 制 御 す る弁 を い う。 サ ー ボ弁 に は電 気 信 号 に よ る電 気 ・油 圧 サ ー ボ弁 と機 械信 号 に よ る メ カ ニ カルサ ーボ弁 が あ る。  これ らは一 般 の産 業 機 械 の 自動 制 御 に応 用 され,位 置 制御,速 度 制 御 な ど の 高 精 度,高 応 答 を必 要 とす る とき に用 い られ る。 〔１〕 サ ー ボ 機 構  物 体 の位 置,方 位,姿 勢 な どを 制 御 量 と して,目 標 値 の変 化 に追 従 す る よ う に構 成 され た 自動 制 御 系 で,フ

ィ ー ドバ ック信 号 に よ って 制 御 動 作 の結 果 を 目

標 値 と比 較 し,こ れ と一 致 させ る よ う に常 に訂 正 動 作 を す る もの を サ ーボ 機 構 と い う。   電 気,油 ボ 弁,検

圧 サ ー ボ 機 構 は,図6・33に 出 器,増

示 す よ う に,油

幅 器 な ど で 基 本 的 に 構 成 さ れ,各

もの を ブ ロ ック図 と い う。

圧 ア ク チ ュ エ ー タ,サ

ー

構 成 機 器 間 の 関連 を 表 した

図6・33

〔２〕

電 気 ・油圧 サ ー ボ 機 構 の ブ ロ ッ ク図

電 気 ・油 圧 サ ー ボ 弁

 電 気 ・油 圧 サ ー ボ弁(以 下,サ

ー ボ弁 と い う)は,微 弱 な電 流(10mA程

度)

を入 力 信 号 と し,ト ル ク モ ー タ を駆 動 して ノ ズ ル フ ラ ッパ機 構 に よ り油 圧 力 の 増 幅 を行 って 制 御 弁 を操 作 す る もので あ る。   図6・34は,ノ

ズ ル フ ラ ッパ 方 式 の サ ー ボ 弁 の 機 構 で あ る 。 サ ー ボ 弁 は 電 気

信 号 を 機 械 的 変 位 に 変 換 す る トル ク モ ー タ 部(永 ア),変

久 磁 石,コ

位 を 油 圧 力 に 返 還 す る ノ ズ ル フ ラ ッ パ 機 構 部,油

ーマチュ

圧力 を増 幅す るスプ ー

ル 部 の ３っ で 構 成 さ れ る。

図6・34

イ ル,ア

電 気 ・油 圧 サー ボ 弁 の 例

 ス プ ー ル が 中 立 位 置 に あ る と き はP,R,A,Bの て い る が,コ

各 ４っ の ポ ー トは ふ さ が っ

イ ル に 電 流 が 流 れ る と ア ー マ チ ュ ア が 傾 き,こ

パ は 中 立 位 置 か ら左 右 ど ち らか に 傾 く の で

,フ

れ に 伴 い,フ

ラッ

ラ ッパ と ノ ズ ル の す き 間 ｘ あ る

い は ｙ が 変 化 す る。 そ し て ｘ の 変 化 に よ っ て ノ ズ ル 内 圧 力(背

圧Px)も

変 化

す る。  ｘ が 小 さ くな る とPxは が 大 き く な る とPxは

大 き く な り,x=0でPx=Ps(供

給 圧 力),逆

に ｘ

減 少 す る。

 す き ま ｙ と の 間 に はx+y=一

定 の 関 係 が あ る か ら,ｘ が 小 さ く な る 方 向 に

動 く と き は ｙ は 大 き くな り,ｘ が 大 き く な る 方 向 に 動 く場 合 は ｙ は小 さ くな る。  ス プ ー ル に 作 用 す る圧 力 は,Pxと

ｙ に 対 す る圧 力 弓(背

圧Py)で

決 ま り,

電 流 に 比 例 し た 圧 力 差 が 発 生 す る 。 ス プ ー ル の 面 積 を Ａ と す る と,ス を 左 右 に 動 か す 力FSは,FS=A(Px-Py)と

な る。

 ス プ ー ル が 移 動 す る と ア ー マ チ ュ ア,す 中 立 位 置 でPx=Pyと

な り,ス

プー ル

な わ ち フ ラ ッパ が 戻 さ れ,x=yの

プ ー ル 両 端 の 圧 力 は バ ラ ン ス す る の で,ス

プ ー

ル は停 止 す る。  ア ー マ チ ュ ア 電 流 の 大 き さ に よ る トル ク と フ ィ ー ドバ ッ ク ス プ リン グ の ス プ ー ル の 移 動 に 伴 う 力 は 正 反 対 に 作 用 し,フ ン グ の た わ み 量,す

ィ ー ドバ ッ ク ス プ リ ン グ の 力 は ス プ リ

な わ ち ス プ ー ル の 移 動 量 に 比 例 す る か ら,ス

量 は トル ク の 大 き さ で 決 ま る。 ス プ ー ル の 移 動 量 は,ア る 電 流 の 大 き さ に 比 例 す る の で,電

プ ー ル の移 動

ー マ チ ュ ア に入 力 され

流 に 応 じ た ス プ ー ル の 開 き度 が 決 ま り,流

量 が 制 御 さ れ る。  こ の よ う に フ ィ ー ドバ ッ ク ス プ リ ン グ カ に よ って 入 力 値(電 力(ス

プ ー ル の 変 位)を

制 御 す る方 式 を,フ

流)に

対 す る出

ィ ー ドバ ッ ク 方 式 の サ ー ボ 弁 と い

う。

〔３〕

メ カ ニ カ ル サ ーボ 弁

 メ カ ニ カ ル サ ー ボ 弁 は,図6・35の の 外 側 に 取 り 出 し,ス

タ イ ラ ス(触

よ う に,ス 針)を

プ ー ル の 片 側 を 本 体(ボ

デ ィ)

取 り付 け る 。 ス タ イ ラ ス の 反 対 側 に

図6・35メ

は ば ね が あ り,常

カ ニ カル サ ー ボ弁 の 例

に ス プ ー ル を ス タ イ ラ ス 側 に 押 し付 け て い る 。

  ス タ イ ラ ス に 何 も 力 が 働 か な い 場 合 は,ス れ て い る の で,圧

油 はP→A,B→Rへ

タ イ ラ ス が テ ン プ レ ー ト(型 板)の ル は ば ね 力 に 抗 して 左 へ 動 き,全 とP→B,A→Rの   こ の よ う に,ス

プ ー ル は ば ね に よ って 押 し付 け ら

と流 れ,ピ

ス ト ンを 右 へ 動 か す 。 ス

動 き に 伴 っ て 左 方 向 へ 押 さ れ る と,ス

プー

ポ ー ト閉 の 状 態 に な る 。 さ ら に 押 し込 ま れ る

流 れ に な る。 タ イ ラ ス を 機 械 的 に 押 し付 け る こ と で 圧 油 の 流 れ る 方 向 を 変

え る 弁 が メ カ ニ カ ル サ ー ボ 弁 で あ る。 ス タ イ ラ ス の 機 械 的 な 動 き が 指 令 信 号 と な る が,ス

タ イ ラ ス の 動 き に シ リ ン ダ を 追 従 さ せ る た め に,メ

弁 の 本 体 を シ リ ン ダ 本 体,あ

カニカルサーボ

る い は ロ ッ ドに 固 定 す る方 法 が と られ,こ

ン ダ の 動 き が フ ィ ー ドバ ッ ク系 を 構 成 す る よ う に な っ て い る 。

の シ リ

７

油 圧 ユ ニ ッ トの そ の他 の部 分 7・1

ア キ ュム レー 夕

  ア キ ュム レー タは,次 の よ うな用 途 に使 わ れ る。   (ａ)圧 力 保 持   油 圧 ア ク チ ュ エ ー タの操 作 にお いて 回 路 の油 漏 れ を補 給 し,圧 力 を保 持 した り,ま た温 度 上 昇 に よ る油 の 熱 膨 張 を吸 収 す る。   (ｂ)補 助 油 圧 源(蓄 圧)   ポ ンプ吐 出 し量 の 削 減(動 力 の 節 約)を

目的 とす る もので,一 般 的 な ポ ンプ

吐 出 し量 の 不 足 を補 う。   (ｃ)衝 撃 緩 衝   弁 類 の作 動 時 にお け るサ ー ジ圧 力 を 吸 引 す る。   (ｄ)脈 動 吸 収   油 圧 ポ ン プの脈 動 を 吸収 した り,機 器 の 振 動 を吸 収 す る。   〔１〕

ア キ ュ ム レ ー タ の 種 類 と構 造

  ア キ ュム レー タの種 類 に は,表7・1の

よ うな もの が あ るが,気 体 圧 縮 式 が ほ

とん ど で使 用 気 体 に は安 全 性 と経 済 性 か ら窒索 ガ ス(N2ガ

ス)が 用 い ら れ る。

  図7・1(a)∼(d)に 構 造 を 示 す 。 い ず れ も気 体 と油 を 分 離 す る た め の 分 離 帯 (セ パ レー タ)を

もって お り,プ ラ ダ形,ダ

イ ヤ フ ラ ム形,イ

ン ライ ン形 は ゴ

ム を使 用 し,ピ ス トン形 は金 属 製 の ピス トンを使 用 す る。   気 体 室 に は給 気 弁(ガ ト)が あ る。

スバ ル ブ)を,圧

油 室 に は圧 油 の 出入 口(オ イ ル ポー

表7・1ア

ア キ ュ ム レー タ

キ ュ ム レー タ の種 類

 重錘式  ばね式

 直接式  プ ラ ダ形

 気体圧縮式

 ダ イ ヤ フ ラ ム形  ピ ス ト ン形

 分離式

 イ ンラ イ ン形

(a)プ

(c)ピ

(b)ダ

ラ ダ形

イヤ フ ラム 形

ス トン形

(d)イ 図7・1ア

ン ラ イ ン形

キ ュ ム レー タの種 類

  プ ラ ダ形 は,気 体 の膨 張 時 に プ ラダが圧 油 の 出入 口 か らは み 出 さな いよ うに ポペ ッ ト弁 が 取 り付 け られ,プ

ラ ダの膨 張 時 に ポ ペ ッ ト弁 が 出 入 口を ふ さ ぐよ

う に な る。 プ ラ ダ形 は圧 力変 化 に対 す る応 答 性 が速 く,一 般 的 で あ り最 も多 く

利 用 さ れ るが,プ

ラ ダ(ゴ ム袋)の 破 損 に よ り瞬 間 的 に使 用不 能 に な る欠 点 が

あ る。   ピス ト ン形 は プ ラ ダ形 に比 べ て圧 力変 化 に対 す る応答 性 は劣 るが,破 損 に よ っ て使 用 不 能 とな る こ と はな く信 頼 性 は高 い。   ダ イ ヤ フ ラ ム形 は小 容 量 の もの が 多 く,イ

ンライ ン形 は配 管 途 中 に組 み込 め

る の で脈 動 除去 に 用 い られ る。   〔２〕

ア キ ュム レー タ の作 用

  図7・2に お い て,図(ａ)は 給 気 弁 Ａ か ら Ｎ2ガ スを 圧 力P1で 封 入 さ れ て,ガ ス は容 器 い っ ぱ い に充 満 して い る。 す な わ ち,P1の 封 入 され て い る。 い ま,油 P＞P1に

圧 力 でV1の 容 積 の気 体 が

ポ ン プか ら油 出 入 口 Ｂ を通 っ た 圧 油 の 圧 力 Ｐ が

な る と,圧 油 は ピス トンを押 し上 げ気 体 を 圧 縮 して 圧 油 室 に入 り,

油 圧 力 と ガ ス圧 力 は平 衡 す る。 この蓄 圧 され た圧 油 エ ネル ギ ーを 油 圧 ア クチ ュ エ ー タの 作 動 に利 用 す る。 図(ｂ)は,圧 油 の圧 力 がP2に な った とき の容 器 に送 り込 まれ た圧 油 の 容積V2′ と,気 体 の圧 力 がP1か

らP2に 変 化 した と き の 気 体

の容 積V2の 状 態 を 示 して い る。

(ａ)

図7・2ア

(ｂ)

(ｃ)

キ ュ ム レ ー タ(ピ ス トン 形)の 作 用

  次 に,容 器 か ら圧油 を放 出 す る と,放 出量 だ け容 器 の圧 油 容 積 は減 るの で, 気 体 の 容 積 は放 出 量 分 だ け膨 張 し,圧 力 はP3ま で降 下 す る。 図(ｃ)は圧 油 が 放 出 され た と き の圧 油 の 圧 力P3,容

積V3′,気 体 の圧 力P3,容

積V3の

状 態 を示

す。   こ こで圧 力 と気体 あ る い は圧 油 の容 積 の 関係 を考 え る と, 気 体 の状 態 変 化 が 等 温 変化(ゆ

るや か な変 化)の 場 合

 (7・1)

気 体 の状 態変 化 が ポ リ トロー プ変化(急 激 な変 化)の 場 合  (7・2) n:ポ

リ トロ ー プ指数

≒1.3

の よ う に な る。

〔３〕

ア キ ュム レー タ の容 量

  こ こ で は 蓄 圧 用 に つ い て 考 え る。 一 定 の 圧 力 を も っ た 圧 油 を 蓄 え,必

要 に応

じて 圧 油 を ア ク チ ュ エ ー タ に 送 り込 み ポ ン プ の 代 用 と す る。 ア ク チ ュ エ ー タへ 送 り込 め る油 量 は,図7・2(ｂ)か の 油 量 を 圧 力P2か

らP3の

ら(ｃ)へ の 状 態 変 化 に よ る も の で,(V2′

−V3′)

範 囲 で 使 用 で き る と考 え る。 こ の 場 合 の 放 出 油 量 Ｖ

は,  等 温 度 化 の 場 合

(7・3)

ポ リ トロ ー プ 変 化 の 場 合

(7・4)

P1:初 期 封 入 ガ ス圧 力(予 圧)〔MPa〕 P2:最 高 作 動 圧 力(回 路 最 大 圧 力 で リ リー フ設 定 圧 力)〔MPa〕

P3:最 低 作 動 圧 力(ア

クチ ュエ ー タが作 動 で き る最 低 必 要 圧 力)

〔MPa〕 V1:ア

キ ュ ム レー タの 全 容 量

〔ｌ〕

V2:P2の

と きの ガ ス容 量 〔 ｌ 〕

V3:P3の

と きの ガ ス容 量 〔 ｌ 〕

V:ア

キ ュ ム レ ー タ の 必 要 な 吐 出 し油 量 〔 ｌ 〕

と し て 求 め ら れ る。   プ ラ ダ形 ま た は ピ ス ト ン形 を 蓄 圧 用 と して 使 う場 合 の 容 量 は,作

業 速 度 に応

じ て 封 入 ガ ス を ポ リ ト ロ ー プ 変 化 と し て 取 り扱 わ な け れ ば な ら な い が,通

常 は

等 温 変 化 で考 え て よ い とされ る。   ピ ス ト ン形 の 長 所 は,初 が,一

期 封 入 圧 力 を最 低 作 動 圧 力 に近 く とる ことが で きる

般 に は,P1=(0.85∼0.95)P3程

(0.6∼0.85)P3程

度 と さ れ る 。 プ ラ ダ 形 で はP1=

度 で あ る。

  油 圧 用 プ ラ ダ形 ア キ ュ ム レ ー タ(JIS

B 8358-1976)で

kgf/c㎡(10.3MPa)と210kgf/c㎡(20.6MPa)に

は,最

高 使 用 圧 力105

お け るアキ ュム レー タの

呼び容積 〔 ｌ 〕 を 次 の よ う に 定 め て い る。 0.1,0.3,0.5,1,3,5,10,20,40,60 〔注 〕1〔kgf/c㎡

例 題7・1ダ

〕=98.0665〔kPa〕

イ カ ス トマ シ ン に お い て,ア

要 吐 出 し油 量 を20l,最 る と き,次 (１)ア

≒100〔kPa〕

キ ュ ム レ ー タ(ピ

高 作 動 圧 力 を21MPa,最

低 作 動 圧 力 を13MPaと

の 値 を 求 め よ 。 ポ リ ト ロ ー プ 指 数 を1.3と

キ ュ ム レー タ へ の 初 期 封 入 ガ ス圧 力(２)ア

〔 解 〕 (１)P1=0.9P3と

す れ ば,P1=0.9×13=11.7〔MPa〕

(２)等 温 度 変 化 の 場 合

式(7・3)か

ら,

ス ト ン形)の

必 す

す る。 キ ュ ム レー タ の 全 容 量

ポ リ ト ロ ー プ変 化 の 場 合

し た が っ て,40l用

問 題7・1最 ラ ダ 形)の

式(7・4)か

ら,

２本 を 必 要 と す る。

低 作 動 圧 力4MPa,最 全 容 量 を10lと

高 作 動 圧 力7MPa,ア

キ ュ ム レ ー タ(プ

最 低 作 動 圧 力 の75%,ポ

す ると きの放 出油 量 を 求 め よ。 初 期 封 入 ガ ス圧 力 を リ トロ ー プ 指 数n=1.3と 答(等

す る。

温 変 化3.2l,ポ

リ ト ロ ー プ変 化2.8l)

7.2

フ ィル タ

 油 圧系 統 内 は新 しい状 態 で も清 浄 とは いえ な い が,使 用 時 間 の経 過 と と も に 各作 動 部 分 の 摩 擦 に よ る金 属 粉,外 部 か ら侵入 す る ほ こ り,微 細 な砂 な どに よ っ て作 動 油 は汚 染 され,こ れ が ポ ン プ,制 御 弁,ア

クチ ュエ ー タ等 を摩 耗,損 傷

させ る こ とに な る。 これ らの異 物 を 除去 す る装 置 が フ ィル タで,タ 路用 が あ り,そ れ ぞ れ 吸込 み管 路,圧 力 管 路,戻 〔１〕

ン ク用 と管

り管 路 に用 い られ る。

タ ンク 用 フ ィル タ

  (ａ)ケ ー ス な し フ ィ ル タ   フ ィル タ を タ ン ク 内 に 入 れ て 使 用 す る(図7・3(ａ))も

の で,軽

合金製 の コア

の 周 囲 に ア ル ミ ニ ウ ム ま た は ス テ ン レ ス ノ ッチ ワ イ ヤ を 巻 い た ろ 過 器 で,通

常

ろ過 精 度 は105μm(150メ

ィ

ル タ に 生 じ る抵 抗 が50mmHg以 チ ワ イ ヤ の 代 わ り に 金 網(黄

ッ シ ュ)で

あ る。 定 格 油 量 を 流 した と き に は,フ

下 に な る よ う に ろ 過 面 積 を もた せ て あ る。 ノ ッ 銅 製)の

も の も あ る。

(ａ)油 タ ン ク内 用

(ｂ)吸 込 管 用

図7・3タ

ン ク用 フ ィル タの 例

  (ｂ)ケ ー ス 付 き フ ィ ル タ   フ ィ ル タ,エ

レ メ ン トを ケ ー ス 内 に 挿 入 し た も の(図7・3(b))で,エ

トの ご み っ ま り等 の 点 検 が 容 易 で あ る 。 ま た,ご

レメ ン

み の っ ま り具 合 が 外 部 か ら確

認 で き る イ ン ジ ケ ー タ付 き の も の も あ る 。

  〔２〕 管 路 用 フ ィ ル タ   タ ンク用 フ ィル タ は,吸 込 み 抵 抗 な どの た め に ろ過 粒 度 を あ ま り細 か くで き な い。 これ を補 うのが 管 路 用 フ ィ ル タ(ラ イ ンフ ィル タ)で あ る。 管 路 用 フ ィ ル タ は,配 管 内 の作 動 油 に含 まれ て い る ごみ な ど を取 り除 いて 清 浄 な 作 動 油 に

(ａ)圧 力管 路 用 図7.4管

(ｂ)戻 り管 路 用 路 用 フ ィ ル タの 例

す る 目 的 に 使 う。   エ レ メ ン トは ノ ッ チ ワ イ ヤ,金

網,焼

結 金 属,ペ

ー パ の もの が あ り,一

般油

圧 装 置 か らサ ー ボ 油 圧 装 置 ま で 使 用 条 件 に よ っ て 選 定 す る。

〔３〕

エ レ メ ン トの ろ 材

  エ レ メ ン トの ろ 材 に は,ろ

紙,ノ

る。 こ れ ら ろ 材 と ろ 過 精 度,メ

ッ チ ワ イ ヤ,金

ッ シ ュ,空

目)と

イ ン チ(25.4mm)の

結 金 属,そ

間 率 を 表7・2,表7・3に

表7・2  ろ材 と ろ過 精 度

  メ ッ シ ュ(網

網,焼

の他 が あ

示 す。

表7・3  メ ッ シ ュ と空 間 率

は,縦

横 １

長 さの 間 に

含 ま れ る網 の 目 の 数 で 表 示 す る も の で砥 料 や鋳 物 砂 の粒 度 を 表 す の に 用 い る 。100メ

ッ シ ュ と は,縦 横

１イ ンチ の 長 さ の 中 に100個 の 目 が あ る の で,線

の網

径0.111mm

を 使 用 す れ ば 空 間 は25.4-0.111 〔 注 〕SWG基

×100=14.3〔mm〕 が っ て,線

で あ る 。 した

と 線 の 間 隔 は14.3/100

=0 .143〔mm〕

とな る。

準 の メ ッ シ ュ は,金 網 で 多 く使 用 さ

れ て い る もの を示 す 。

7・3

  作 動 油 の運 転 温度 は下 記 の範 囲 の値 を 目 安 とす る の で,油

 油冷却器 タ ンク 内 油 温 が

55°Cを超 え るよ うで あ れ ば,一 般 に は油 冷 却 器 を使 用 しな け れ ば な らな い。 〓 危 険 低 温 度     0∼15℃ 〓 通 常 始 動 温 度   15∼30℃ 〓 通 常 作 業 温 度   30∼70°C(最

適 温 度35∼55℃)

〓 限 界 作 業 温 度   70∼80°C 〓 危 険 高 温 度     80∼120℃

  油 温 が55℃ 以 上 に な る と,時 間 と と も に作 動 油 が 劣 化(酸 な く,パ

化)す

るだ けで

ッキ ン類 の老 化 と油 圧 ポ ンプ,油 圧 モ ー タの 摩 耗 に よ る寿 命 の低 下 を

きた す 。   この よ うに油 の もって い る熱 を 交 換 して,適 正 な温 度 範 囲 に保 っ 機 器 が 熱 交 換 器 で あ るが,一 般 に は油 冷 却 器(オ

イル ク ー ラ)の 形 で 使 われ るこ とが多 い。

  ク ー ラ に は水 冷 式 と空 冷 式 とが あ る。 図7・5の 水 冷 式 は本 体 内 部 に 伝 熱 管 (冷 却 管)が

あ り,そ の周 りを油 が 循 環 して熱 を 吸収 す る もので,伝 熱管 に フ ィ

ンチ ュ ー ブ を使 用 し,熱 伝 達 率 を 上 げ た もの もあ る。

図7・5 水冷式油冷却器 の例

 図7・6の 空 冷 式 は,特 に冷 却 水 が 得 られ な い場 合 や,工 作 機 械 な どで水 を き ら う場 合 に使 用 さ れ る。

図7・6  空 冷 式 油 冷 却 器 の例

7・4油

タ ンク

油 タ ンクの 主 な 目的 は,油 圧 装 置(油 圧 ユ ニ ッ ト)を 動 か す の に必 要 な作 動 油 を 蓄 え る こ と に あ る。 〔１〕 油 タ ン ク の 種 類 (ａ)大 気 開 放 形  タ ンク内 の 空 気 が 通 気 口(エ ア ブ リー ザ)を 通 して大 気 に通 じて い るもので, 油 面 の振 動 に か か わ らず タ ンク内 の圧 力 は大 気 と ほぼ 同 じで あ る。 最 も多 く使 わ れ る。 (ｂ)密 閉形  ごみ,水 分,砂

な ど作 動 油 の有 害 な物 質 の 混 入 を 防 ぐ 目的 で,外 気 と完 全 に

遮 断 され て い る。 航 空 機,製 鉄 所,建 る。

設 車 両 な ど特 殊 な環 境 の も と で 使 わ れ

〔２〕

  図7・7の

油 タ ン クの 構 造

タ ン ク上 板 に は 電 動 機,油

圧 ポ ン プ,リ

リ ー フ 弁 な ど を の せ,ま

た

油 圧 ユ ニ ッ ト と して 使 用 す る。 タ ン ク は 外 部 の 汚 染 か ら作 動 油 を 保 護 し た り, 戻 り油 を 自 然 放 熱 して 油 温 を 調 節 し,オ

図7・7油

 一 般 に タ ン ク内 の作 動 油 量 は,ポ

イ ル ク ー ラ の 働 を して い る。

タ ン クの 例

ンプ １分 間 当 た りの 吐 出 し量 の3∼5倍

上 とす る こ とが経 験 的 に示 さ れ て い る。  タ ンク に構 造 上 具 備 す べ き条 件 は,次 め よ うで あ る。

図7・8フ

ィル タ付 給 油 口兼 通 気 口 の例

以

(1)油 中 異 物 の 沈 殿 を促 進 す る た め の仕 切 板(バ

ッフル プ レー ト)を 長 手 方

向 中 央 に取 り付 け,吸 込 み管 と戻 り管 を 分 離 し,管 の 末 端 は油 面 以 下 に あ る こ と。 ②

タ ンク内 空 気 圧 を大 気 に保 っ た め,タ

ンク上 板 に通 気 口(エ ア ブ リス ザ)

を設 け,ま た 内 部 に ごみ等 が入 らな い た め に通 気 口,給 油 口 に フ ィル タ を 設 け る。 ③

油 面 の 点検 が で き る よ うに油 面 計 を,ま た 作動 油 の 温度 を 点 検 で き る温 度計 を設 け る。

(4)タ

ンク内 面 が さ び た り,ま た露 の 発 生 を防 ぐた め に内 面 を 塗 装 し,ま た

フ ィル タの 交 換 や 内 部 の清 掃 が しや す い よ う な構 造 にす る と と もに,ド ン(水 分)を ⑤

レ

排 除 で き る よ うにす る。

上 板 は油圧 ユ ニ ッ トと して の設 置 台 を 兼 ね る こ とが 多 いの で,強 度 や 振 動対 策 な ど も考 慮 す る。

7.5

管,管 継手

人 間 の血 管 に相 当 す る も のが,油 圧 で は管 や管 継手 類 で,油 圧 ユ ニ ッ トの 性 能 を 十分 に満 た す もの で な くて はな らな い。 〔1〕

炭 素鋼鋼管

一 般 に は,下 記 の よ う な炭 素 鋼 鋼 管 材 が 使 用 され る が,配 管 用 炭 素 鋼 鋼 管 (JISG3452,SGP)は

機 械 的 強 度 の 点 か ら低 圧 側,吸 込 側 に もあ ま り使 用 さ

れ な い。 圧 力 配 管 用 炭 素 鋼 鋼 管(JISG3454

, STPG370):Sch40用,

高 圧 配 管 用 炭 素 鋼 鋼 管(JISG3455

, STS370):Sch160用

油 圧 用25MPaく (JISB2351付

い込 み 式管 継 手 用 精 密 炭 素 鋼 鋼 管 属 書STPS2):く

い込 み式 管 継 手 用

Sch80用

〓 油 圧 配 管 用 精 密 炭 素 鋼 鋼 管(JOHS-102 〔 注 〕JOHS:日   管 に は 鋼 管 以 外 に,例

,OST2):く

本 フ ル ー ドパ ワ ー 工 業 会

え ば 銅 管(JISH3300,C1020T),配

ス 鋼 鋼 管(JISG3549,SUS304)な

い込 み 式 管 継手 用 油圧規格

管 用 ステ ンレ

ど が あ る 。 銅 管 は パ イ ロ ッ ト管 路,ド

レ ン管 路 な ど の 低 圧 回 路 に は 適 して い る が,石 す る た め 使 わ れ な い 。 表7.4と

表7・5に,こ

表7・4SGP,STPG,STSの

〔注 〕 ※ 印 は,特 殊 肉厚 鋼 管 を示 す。

油 系 作 動 油 に は油 の酸 化 を促 進

れ ら鋼 管 の 寸 法 を 示 す 。 寸 法

表7・5く い込 み式管継手用精密炭素鋼鋼鋼管の肉厚 〔mm〕

〔 注 〕JISB2351付

〔２〕

属書 のSTPS2に

準 ず る。

ゴム ホ ー ス

 耐 油 性,耐 圧 性,柔 軟 性 に富 む ゴ ムホ ー スが用 い られ る。 屈 折 自由 な ため, 鋼 管 に よ る固 定 配 管 の 困難 な場 所 とか,油 圧 ユ ニ ッ トを移 動 す る場 合 に適 して い る。  ゴ ムホ ー ス に は低 圧,中

圧,高 圧 用 が あ る。 低 圧 用 に は単 に ゴ ム ホ ー ス だ け

の もの と,ゴ ム管 の外 側 を 綿 糸 の 被 覆 で 補 強 した もの な どが あ る。 高 圧 用 に は 耐 油 性 と耐 熱 性 に す ぐれ た 合 成 ゴ ムの 内 管,鋼 線 を編 ん で つ く られ た補 強 層, お よ び耐 油性 を もつ 外 皮 合 成 ゴ ム層 に よ って つ く られ て い る。

図7・9ゴ

ム ホー スの 例

〔３〕 管 接 続 の 方 式   (ａ)ね じ込 み式 配 管 鋼 管 に管 用 テー パ ね じを 切 って結 合 す る方 式 で,一 般 にね じの呼 び径11/4B (32A)ぐ

らい ま ま で 中圧 程 度 の配 管 に用 い る。

(ｂ)溶 接 式 配 管 呼 び径1B(25A)以

上 の比 較 的高 圧 で振 動,衝 撃 圧 が起 こ り や す い場 合 に

用 い る。 油 漏 れ の点 か らは最 もよ い が,保 守 管 理 の面 か ら は取 り外 しが 困難 で あ る。 (ｃ)溶 接 フ ラ ン ジ式 配 管 装 置 の 大型 化 に と もな い配 管 径 も大 き くな る の で管 端 に フ ラ ン ジを溶 接 し, ボ ル ト,ナ ッ トで 固 定 す る もので,管 の 着 脱 を行 うの に よ い。   (ｄ)く い込 み 式 配 管  管 の外 径 に くい込 ませ た ス リー ブを継 手 の テ ーパ 内 壁 に袋 ナ ッ トで締 め付 け る。   (ｅ)フ レア式 配 管  管 端 部 を フ レア 状 に 押 しひ ろ げ,こ の フ レア部 の 角度 に合 っ た継 手 に よ って シ ー ルす る。

(ａ)溶 接 式 図7・10フ

(ｂ)ね じ込 み 式 ラ ン ジ式 配 管

図7・11く

い 込 み 式 配 管 の例

図7・12

  〔４ 〕

管 継 手

  (ａ)ね

じ込 み 式 管 継 手

ス ケ ジ ュ ー ル(Sch)管

フレア式配管の例

用 と して は,14∼21MPa用

さ れ て い る 。 一 般 に32A(11/4B)の も の は14MPaに

も の は21MPa,40A(11/2用)以

上 の

使 用 さ れ る 。 

 エ ル ボ,Ｔ,ク   (ｂ)溶

の鍛 鋼 製 の も の が 市 販

ロ ス,ユ

ニ オ ン,ニ

ッ プ ル,ブ

シ ュ,プ

ラ グな どが あ る。

接 式管 継 手

  突 合 わ せ 形 と 差 し込 み 形 とが あ る が,油 て い る 。 管 フ ラ ン ジ 形 継 手 はJISB2291に

圧 用 と し て はSch番 規 定 さ れ て い て,耐

号 を対象 に し 圧 は21MPa

で あ る。 シ ー ル は Ｏ リ ン グ な ど で ４本 の ボ ル トで 締 め る 。   (ｃ)く

い 込 み式 管 継 手

  代 表 的 な も の は ス リー ブ形 状 に よ っ て 先 端 を く い 込 ま せ る エ ル メ ト式 と,ス リー ブ 全 体 に の こ歯 形 の 同 心 円 溝 が 切 られ て い る ワ ル タ ー シ ャ イ ド式 が あ る。   (ｄ)フ

レ ァ式 管 継 手

油 圧 用 と して は 角 度37度

の も の が 多 い 。 ス ト レ ー ト,Ｔ,エ

ル ボ,ク

ロス

な ど が あ る。   (ｅ)回 転 内 継 手(ス  100MPaの

イ ベ ル ジ ョイ ン ト)

よ うな超 高圧 に耐 え られ る もの も あ る。 回 転 を必 要 と す る 配 管

系 や,２ 次 元,３ 次 元 の 運 動 を 必 要 と す る 配 管 系 に 用 い る。

(ａ)エ

ル ボ

(ｂ)Ｔ

(ｆ)返 しベ ン ド

(ｊ)キ

ャ ッ プ

(ｃ)ク

ロス

(ｇ)径 違 い エ ル ボ

(ｋ)プ ラ グ

(ａ)90ﾟエ

(ｈ)ニ

(l)ユ

図7・13ね

ル ボ

(ｅ)ベ

(ｉ)ブ

すおすエル ボ

ン ド

シ ュ

(ｎ)組 み フ ラ ン ジ

じ込 み 式 可 鍛 鋳 鉄 製 管 継 手

ル ボ

(ｂ)Ｔ

(ｂ)レ

ジ ュー サ

合せ溶接式鋼管製管継 手

(ｃ)フ

ル カ ッ プ リ ン グ

図7・15差

〔５〕

ケ ッ ト

ッ プ ル

(ｍ)め

ニ オ ン

図7・14突

(ａ)エ

(ｄ)ソ

(ｄ)ハ

ー フ カ ッ プ リン

し込 み 溶 接 式 管 継 手

配管の選定

管 内 の油 の流 速 分 布 は,図2・11の

よ うに 管 の 中 央 部 は速 く,内 壁 部 は 流 体

摩 擦 の た め に遅 い。 この た め 管 内 径 は,平 均 流 速 を基 準 に して 次 の 式 で 計 算 す る。 平 均 流 速(以 下,流 速 とい う)は,石

油 系 作 動 油 の 場 合,推 奨 され る粘 度

範 囲 に お い て,次 の範 囲 を 目安 とす る。 吸込み配管 圧力配管 戻 り配 管

 (7・5)

ｄ:管

の 内 径 〔mm〕

Ｑ:流

量 〔l/min〕

υ:平

均 流 速 〔m/s〕

 管 の 肉厚 に っ い て は弁 の 切 換 時 な どで サ ー ジ圧 力 が 発 生 し,2∼4倍

の瞬時

耐 圧 力 が起 こ る こ とが あ る。 また,熱 膨 張 や ポ ー トの 弾 性 た わ み,乱 雑 な取 扱 い に よ る機 械 的応 力 の発 生 もあ る。 これ 等 の こ とを 考 慮 して 配 管 の 安 全 率 は, 材 料 の引 張 強 さ に対 して 材 料 の降 伏 点 に対 して の値 が と られ る。   肉厚 の 計 算 に は,薄 肉 円 筒 の 式 が 適 用 され る。

 (7・6)

ｔ:管

の 肉 厚 〔mm〕

Ｐ:使 用 圧 力 〔MPa〕 σa:許 容 引 張 応 力 〔MPa〕 σB:極 限 の 強 さ(引

張 強 さ)〔MPa〕

}(表7・6)

Ｓ:安 全 率 管 にSTPG,STSを

使 用 す る場 合 は,次

の 式 で ス ケ ジ ュ ー ル 番 号(SchNO)

を 求 め,表7・4か

ら管 の 呼 び 厚 さ を 決 め る 。

(7・7)

σ、:許 容 引張 応 力 ま た は降 伏 点(耐 力)の60%〔MPa〕 表7・6

囲7・2圧

力10MPaの

を 求 め よ 。 管 はSTPG370の

SGP,STPGの

機械的性質

圧 油 を 流 量0.0022m3/sで 鋼 管 で,流

速 を3m/sと

送 る圧 力 配 管 の大 き さ す る。 υ=3〔m/s〕

〔 解 〕P=10〔MPa〕, あ る か ら,管

表7・6か

の 内 径dは

らOa=130〔MPa〕

内 径30.5mm,SchNO80に

式(7・5)か

1置 勾7・2圧

力4MPaの

ら,

と す れ ば,式(7・7)か

ら

適 合 す る管 と し て32A(1%B)と

と な る か ら管 の 呼 び 径 は1%B,Sch80と

で

す れ ば,

す る。

圧 油 を 流 量100l/min,流

を選 定 せ よ。 管 材 を圧 力 配 管 用炭 素 鋼 鋼 管STPG370,許

速3m/sで

送 る圧 力 配 管

容 引 張 応 力130MPa

とす る。 答(1B,

Sch40)

８

油圧 用図記 号 と基本油圧 回路  油 圧 機 器 な らび に油 圧 ユ ニ ッ トを 表 す ため の図 記 号 は,油 圧 及 び 空気 圧 用 図 記 号(JIS

B 0125-1984)に

規 定 さ れて い る。 油 圧,空 気 圧 関 係 で は,JISの

他 に 日本 フル ー ドパ ワ ー工 業 会 の油 圧 規 格(JOHS),空

気 圧 規格(JPAS)が

規 定 され て い る。 油 圧 用(空 気 圧 用)図 記 号 は,だ れ が 見 て も同 じ内容 の事 柄 が理 解 で き る共 通 の油 圧(空 気 圧)言 語 とい う こ とが で き る。  な お,油 圧 及 び空 気 圧 用 語 はJIS

B 0142-1994に

規 定 が あ る。

 ま た,い ろ い ろ な油 圧 機 器 を組 み合 わ せ た 油圧 ユ ニ ッ トの作 動 と仕 組 み を, これ らの図 記 号 を使 って表 した もの を 油圧 回路 図(記 号 回路 図)と

8・1油 表8・1∼

表8・3に,JIS規

格 の一 部 を示 す 。

い う。

圧用図記号

表8。1油

圧 及 び 空気 圧 用 図 記号(JISBO125-1984)の

抜 粋(1)

表8・2

油圧 及 び 空 気 圧 用 図 記 号(JISBO125-1984)の

抜 粋(2)

表8・3油

圧 及 び 空 気 圧 用 図記 号(JIS

B 0125-1984)の

抜 粋(３)

8・2基 図8・1は,手 向 を切 換 え,シ

本 油圧回路

動 操 作 に よ る方 向 切 換 弁(４ ポ ー ト,３ 位 置)で,油

の流 れ 方

リンダ の前 進 ・後 退 を行 う油 圧 回路 例 で あ り,大 き く ４つ の 部

分 か ら構 成 さ れ て い る。

図8・1油

圧 回 路 図 例 と 回路 区分

①

ア クチ ュ エ ー タ:油 圧 シ リ ン ダ

②

ア ク チ ュ エ ー タ制 御 回 路:流 量 制 御 弁(絞

③

動 力 発 生 回 路:油 圧 ポ ンプ,リ

④

作 動 油 制 御 回 路:油

り弁)， 方 向 切 換 弁 な ど。

リー フ弁(圧 力 設 定),電

動機 な ど。

タ ンク,油 圧 フ ィル タな ど。

また,油 圧 を 利 用 法 か ら大 別 す る と,次 の ２種 類 の働 きか た が あ る。 ①

静 的 な 力 の利 用;す な わ ち 力 の伝 達 を主 目的 とす る場 合 で,パ

ス カ ルの

原 理 に み られ る油 圧 ジ ャ ッキ な ど。 ②

動 的 な力 の利 用;す

な わ ち動 力 の伝 達 を 主 目的 とす る場 合 で,油 圧 シ リ

ンダ,油 圧 ポ ンプ,各 種 制 御 弁 な ど を使 った油 圧 ユ ニ ッ ト

この よ うに,油 圧 ユ ニ ッ トは動 力 の伝 達 に用 い られ,使 用 目的 に よ りユ ニ ッ トの構 成 も多 種 多 様 で あ る。 そ れ らの応 用 油 圧 回 路 に は,回 路 の構 成 上 共 通 す る部 分 もあ り,こ れ を基 本 油 圧 回路 とよ んで い る。 そ こで,い 〔1〕

くつ か の基 本 油 圧 回路 を示 そ う。

ア ン ロ ー ド回 路

ア ン ロー ド回 路 とは,作 動 中 の油 圧 回 路 で流 量 を必 要 と しな い場 合,ポ

ン プの

吐 出 し量 を低 圧 で タ ン クに戻 す か,吐 出 し量 を減 少 して ポ ンプ を無 負荷(ア ンロー ド)運 転 す る回 路 で あ る。 図8・2は,ポ

ンプ ① か ら吐 き 出 さ れ

た油 は逆 止 め弁 ② を通 り,電 磁 ・パ イ ロ ッ ト切 換 弁 ③ が 中 立 位 置 に あ る と き は負 荷 は ブ ロ ッ ク され,ポ

ンプ の 吐 出 し

量 はす べ て油 タ ン クに 戻 され,ポ

ン プは

図8・2ア

ン ロー ド回 路 例

無 負 荷 に な る。

〔２〕 圧 力制 御 回 路 (ａ)減 圧 弁 を用 い た ２圧 力 回 路 シ リン ダ ④ の締 め 付 け圧 力 は,リ

リー フ弁 ① の設 定 圧 力 で制 御 され る。 シ

リ ンダ ⑤ は加 工 物 の 損 傷 を防 ぐた め,逆 止 め 弁 は減 圧 弁 ③ に よ り過 大 な推 力 を 発 生 しな い よ うに,そ の 設 定 圧 力 以 下 に制 御 され る。 ③ の 逆 止 め 弁 は,シ リ ンダ ⑤ の 戻 り行程 時 に油 タ ンクへ 開 放 させ るた め に用 い る。 (ｂ)比 例 電磁 式 リ リー フ弁 回 路 主 リ リ ー フ 弁 ① は パ イ ロ ッ ト リ リ ー フ 弁 ② に よ り 制 御 さ れ,② ト圧 力 は 電 磁 石(ソ

レ ノ イ ド)の 磁 気 制 御(比

時 間 に 対 す る圧 力 は,図

例 電 磁 式)に

のパ イロッ

よ り調 整 さ れ る 。

中 に書 い た曲 線 の よ う に 自由 に行 う こ とが で き る。

図8・3減

圧 弁 を用 い た ２圧 力 回路 例

図8・4比

例 電 磁 式 リ リー フ弁 回路 例

〔３〕 速 度 制 御 回路 (ａ)速 度 制 御 回路 の ３基 本 形 図8・5の 回 路,ア

よ う に,ア

クチ ュエ ー タの入 口 側 に 流量 調 整 弁 を 設 け た メー タイ ン

ク チ ュ エ ー タ の 出 口 側 に 流 量 調 整 弁 を 設 け た メ ー タ ア ウ ト回 路,ポ

ン

プ と ア ク チ ュ エ ー タ の 間 に バ イ パ ス 用 流 量 調 整 弁 を 設 け,ポ 一 部 を油 タ ンク に戻 し

,ア

ク チ ュ エ ー タ の 流 入 流 量 を 調 整 す る ブ リ ー ドオ フ回

路 の ３っ が あ る。 詳 細 は6・3節

(ａ)メ

ー タ イ ン 回路

ンプの 供 給 油 量 の

〔１〕 項 で 述 べ た の で,こ

(ｂ)メ ー タ ア ウ ト回路 図8・5速

こで は省 略 す る。

(ｃ)ブ リー ドオ フ 回路

度 制 御 の ３基 本 回路

(ｂ)減 速 回路 高 速 で作 動 して い る ロ ッ ドを あ る決 ま った位 置 か ら減 速 す る場 合 の機 械 的 な デ セ ラ レー シ ョ ン弁 ① を使 った 回路 で あ る。 図8・6で ロ ッ ドに取 り付 け た ド グが ① の ロー ラを 押 す と切 換弁 が 閉 に な り,流 量 調 整 弁 ② に よ って 流 量 が 制

図8・6減

速 回路 例

御 さ れ,減 速 され て 低 速 作 動 とな る。

〔４〕 差 動 回 路 ロ ッ ドを早 送 り させ る場 合 に,ロ

ッド

推 力 が小 さい と きに は,ヘ ッ ド側 とキ ャ ッ プ側 の受 圧 面 積 の差 を利 用 し,推 力 を出 しな が らキ ャ ップ側 か らの圧 油 を ヘ ッ ド 側 に 結 ん で,ロ

ッ ドの前 進 速 度 を ポ ンプ

吐 出 し量 に よ る速 度 以 上 にす る。 す なわ ち,キ

ャ ップ側 Ａ と ヘ ッ ド側

Ｂ の 受 圧 面 積 の差(A-B)を

利 用 して

ロ ッ ド前 進 時 に Ｂ側 の戻 り油 を Ａ 側 に 還 流 し,シ

図8・7差

動 回 路例

リ ンダの前 進 速 度 を ポ ンプ吐

出 し量 に よ る速度 よ り速 くす る。 こ の と き の ロ ッ ドの 速 度V〔mm/s〕

と推 力F〔N〕

は,次

の よ う に な る。

ポ ン プ 吐 出 し量 〔mm3/s〕

V= F=ロ

/ロ ツ ド面 積 〔mm2〕 ッ ド面 積 〔mm2〕 ×圧 力 〔MPa〕

〔５〕 同 期 回 路 (ａ)直 列 結 合 に よ る同 期 回 路 両 ロ ッ ドシ リ ンダ を油 圧 的 に直 列 に結 合 す る こ と に よ る同 期 回 路 で,一 方 の シ リ ンダの 流 出 油 が 他 の シ リ ンダの流 入 油 とな るか ら,ポ

ンプの 吐 出 し量 は少

な くて す む が,所 要 圧 力 は高 くな る。 (ｂ)機 械 的 結 合 に よ る 同期 回路 ２つ の シ リン ダを機 械 的 に結 合 して 同 期 作 用 を 行 わ せ る もので あ る。

図8・8直

〔６〕

図8・9機

列 結 合 の 同 期 回路 例

械的結合 による 同 期 回路 例

シーケ ン ス回 路

リ ミ ッ トス イ ッ チ を 用 い て 電 磁 切 換 弁SOL1,SOL2を る 。 押 し ボ タ ン ス イ ッチ を 押 す とSOL1-aが

作 動 させ る回 路 で あ

励 磁 し,シ

リ ン ダ の ロ ッ ドCYL1

が 前 進 ① す る 。 ロ ッ ドの ド グ が 前 進 端 で リ ミ ッ トス イ ッ チLS2に SOL2-aが

働 き,シ

次 に,CYL2の

リ ン ダCYL2が

し,CYL2の

前 進 ② す る。

ドグ が 前 進 端 でLS3に

は 後 退 ③ す る 。CYL1の

当 た る と,SOL1-bが

ドグ が 後 退 端 のLS1に

励 磁 しCYL1

当 た る と,SOL2-bが

後退 ④ が 行 わ れ る。

図8・10電

当 た ると

気 的 シ ー ケ ンス 制 御 回路 例

励磁

〔７〕 (ａ)圧

ア キ ュ ム レー タ 回 路 力保持回路

  回 路 圧 力 が 一 定 の 圧 力(ク 力)ま

で 上 昇 す る と,ア

ラ ン プ圧

ン ロ ー ド リ リー

フ 弁 ① に よ り ポ ン プ は ア ン ロ ー ド運 転 と な る。 こ の と き ア キ ュ ム レ ー タ ② の 働 き に よ る シ リ ン ダ内 部 と方 向 切 換 弁 の 油 漏 れ は,ア

キ ュ ム レー タ に

よ っ て 補 充 しな が ら ク ラ ン プ 圧 力 を 保 持 す る。 アキ ュ ム レー タ は漏 れ 補 充 用 で あ る か ら小 容 量 の もの で よ く,ロ

ッ

ア キ ュ ム レー タ に よ る

図8・11

圧 力保 持 回路 例

ドの 後 退 は ポ ン プ の 吐 出 し油 に よ っ て 行 わ れ る。 (ｂ)サ

イクル時間短縮回路

  電 磁 切 換 弁 ① が 励 磁 さ れ る と,パ

イ ロ ッ ト操 作 逆 止 め 弁 ② が 開 き,ポ

吐 出 し量 が シ リ ン ダ の キ ャ ッ プ 側 に 供 給 さ れ,ロ タ は ア ン ロ ー ド弁 ④ の 設 定 圧 力 ま で 蓄 圧 さ れ,設

ッ ドは 前 進 す る。 ア キ ュ ム レー 定圧 力 に達す る とポ ンプは

ア ン ロー ドにな る。

図8・12

ンプ

サイ クル時間短縮 回路例

〔８ 〕

増 圧 回 路

 タ ン デ ム シ リ ン ダ ① を 用 い た ク ラ ン プ 増 圧 回 路 例 で,電

磁 切 換 弁SOL-

aを 励 磁 す る と,圧

油 は ① の小 型 シ

リ ン ダ に 流 入 し,ピ

ン ト ン ロ ッ ドを 前

進 させ る。 大 型 シ リ ンダ の キ ャ ップ側 は,油

タ ン ク ② か ら逆 止 め 弁 ④ を通 っ

て 油 を 流 入 して い る。 ピ ス ト ンが 加 工 物 に あ た り 回 路 圧 力 が 上 昇 す る と,シ

ー

ケ ン弁 ③ が 開 い て 圧 力 は 両 方 の シ リ ン ダ に 作 用 し,強

力 な ク ラ ンプ力 とな

る。  ロ ッ ドが 後 退 の 場 合 は,SOL-bを 励 磁 して,タ

図8・13

タ ンデ ム 形 シ リン ダに よ る 増圧回路例

ン デ ム シ リ ン ダ ① の 大,

小 ロ ッ ド側 に ポ ン プ か ら圧 力 を 補 給 す る。 この と き大 型 シ リ ンダ の キ ャ ップ 側 流 出 油 は,④

と 電 磁 切 換 弁SOLを

通 っ て 油 タ ン ク に 戻 る。

〔９〕

自重落 下 防止 回路

 シ リ ン ダ に 荷 重 Ｗ が 垂 直 に 吊 り 下 が る と,荷

重 と ピス トンを含 ん だ ロ ッ

ドの 自 重 に よ り シ リ ン ダ は 自 然 に 動 い て し ま う 。 そ こ で,シ

リ ンダ の背 圧 側

に カ ウ ンタバ ラ ン ス 弁 ① を 使 っ て 背 圧 を 与 え て バ ラ ン ス さ せ,自

然落下 を

防 止 す る。 こ の 回 路 で は,シ

リ ンダ の

図8・14

自重落下 防止 回路例

上 部 に 圧 油 を 送 り込 ま な い 限 り シ リ ン ダ は 下 降 し な い 。 し か し,カ ンス 弁 は 内 部 漏 れ が あ る の で,シ

ウ ン タバ ラ

リ ン ダ の 確 実 な 位 置 保 持 が で き な い。 そ こ で,

シ リ ン ダ と カ ウ ン タバ ラ ン ス 弁 の 間 に パ イ ロ ッ ト逆 止 め 弁 ② を 併 用 す る こ と が 多 い。

〔10〕 ロ ッ キ ン グ 回 路  シ リン ダを 任 意 の位 置 で ロ ックす る必 要 が あ る場 合 に,大 き な負 荷 や 回 路 内 の 圧 力 低 下 に よ り シ リ ンダが 運 動 す るの を 防 止 す る。  油 圧 源 が １つ で複 数 の シ リン ダを作 動 さ せ る場 合,他

の シ リ ンダの 作動 で シ リ

ンダ ② が圧 力低 下 の 影 響 を 受 け な い よ う にす る。 ま た 外 力 に よ り シ リン ダが動 か な い よ うに す る た め に逆 止 め 弁 ① を

図8・15

逆止め弁 を用いた ロ ッ キ ン グ 回路 例

用 い る。 〔11〕

ブ レー キ 回 路

 シ リ ン ダ の キ ャ ッ プ 側 Ａ と ヘ ッ ド側 Ｂ に は 面 積 差 が あ る の で,ロ

ッ ド前

進 時 お よ び 後 退 時 の ブ レー キ 効 果 を そ れ ぞ れ の リ リー フ 弁 で 調 整 で き るよ う に, リ リ ー フ 弁 が ２個 使 わ れ て い る 。

図8・16

油 圧 シリンダ の ブ レー キ 回路 例

〔12〕 油 圧 モ ー タ 回 路 (ａ)ブ レー キ 回 路  回転 して い る油 圧 モ ー タを 切 換 弁 の 操 作 あ る い は ポ ンプ の停 止 に よ り回 転 を停 止 させ る場 合,油 圧 モ ー タ に油 圧 モ ー タ と負 荷 の 慣 性 に よ り回 転 を続 け よ う と して ポ ンプ作 用 を 行 う よ う にな る。 この た め 油 圧 モ ー タの 流 入 側 に は 油 の補 給 が必 要 に な り,流 出側 は ブ レー キ効 果 あ る い は異 常 高 圧 防 止 が で き る よ うに す る必 要 が あ る。 図8・17

油圧 モ ー タの ブ レー キ 回路 例

(ｂ)  並 列 結 合 回路  油圧 モ ー タ ①,②

を並 列 に結 合 す る と,各 油 圧 モ ー タ を独 立 に速 度 調 整 で

き る。 負 荷 の影 響 に よ り流 量 が変 わ らな い よ うに 圧 力 補 償 流 量 調 整 弁 ③,④ が 用 い られ る。

図8・18

 油圧 モー タの 並 列 結 合 例

(ｃ)  直 列 結 合 回路  油 圧 モ ー タ ① ∼ ③ を 直 列 に結 合 す る と,並 列 の よ うに独 立 して 起動,停 止,速 度 調 整 は行 え な い。 並 列 結 合 に 比 較 して 小 容 量 の ポ ンプ で高 速 回転 が 得 られ る。 この回 路 は高 速 ・低 トル ク の負 荷 に適 して い る。 (ｄ)  タ ンデ ム 結 合 回転  タ ンデ ム(串 形)回 路 はPR接

続方

向 切 換 弁 を 直 列 に結 合 し,そ れ ぞ れ の

図8・19

 油圧モー タの直列 結合例

方 向 切 換 弁 に油 圧 モ ー タ を接 続 し,単 独 あ る い は同 時 に運 転 で き る回路 で あ る。 同時 運 転 の場 合 は,直 列 結 合 回 路 を 構 成 す るの で,各 油 圧 モ ー タ間 の必 要 圧 力 や必 要 流 量 が 不 足 しな い よ う に注 意

す る。

図8・20  油 油 圧 モー タ の タ ンデ ム 回 路例

９

  電 気 ・油 圧 シ ー ケ ン ス制 御   機 械 の 自動 化 と省 力 化 が進 む に した が って,油 圧 ユ ニ ッ トと電 気 制 御 機 器 を 組 み合 わせ た油 圧 ・電 気 制 御 方 式 が普 通 で あ る。 この章 で は,油 圧 駆 動 に必 要 な主 な電 気 制 御 機 器 と,シ ー ケ ンス制 御 の基 礎 につ い て学 ぶ 。   な お,電

気 機 器 の 図 記 号 は電 気 用 図 記 号(JIS

文 字 記 号 は シ ー ケ ン ス 制 御 用 文 字 記 号(JIS

C

C

0301-1990)の

0401-1982)か

9・1

系 列 １か ら, ら抜 粋 し た 。

 主な電気制御機器

 ス イ ッ チ

〔１ 〕

  制 御 で使 用 す る ス イ ッチ に は手,足

な ど で操 作 す る手 動 操 作 用 と,物 体 に接

触 す る な ど して 作 動 す る検 出用 とが あ る。 (ａ) 押

しボ タ ン ス イ ッ チ

  押 し ボ タ ンを 押 し て い る と き だ け 接 点 の 開 閉 が 行 わ れ る ス イ ッ チ で,自 復 帰 式 と い い,手

動

を 離 す と もと の状 態

に 戻 る も の が 用 い られ る 。 制 御 用 に は COM(common:共 ally opened:常 closed:常

通),NO(norm 時 開),NC(normally

時 閉)の

(ａ)  構 造

各 端 子 を も って い

て 押 し た と き 回 路 を 閉 じ る(電

す)接 点 を ａ接 点(NO接

図9・1

(ｂ)   図記号

 押 しボ タ ン ス イ ッ チ

点,メ

流 を通

ー ク接 点)と

い い,逆 に押 した と き 回 路 を 開

く(電

流 を 切 る)接

点 を ｂ接 点(NC接

点,ブ

レ ー ク 接 点)と

い う。

(ｂ)  マ イ ク ロ ス イ ッ チ

  マ イ ク ロ ス イ ッ チ は,機

械 装 置 の駆

動 部 分 の 位 置 検 出 に 用 い ら れ る 。 図9 ・2の よ う な 構 造 で ,物

体 が接触 す る

と 接 点 が 切 り替 わ る よ う に な っ て い る。 小 型 の プ ラス チ ッ クケ ー ス に ス イ ッチ 機 構 を 組 み つ け た 非 封 入 形(基 の マ イ ク ロ ス イ ッ チ と,こ

本 形)

れ を堅 牢 な

ダ イ カ ス トケ ー ス に 封 入 し,油

やほ こ

(ａ) 構造

図9・2

(ｂ) 図記号   リ ミ ッ トス イ ッ チ

り な ど が 入 ら な い よ う に した 封 入 形 の リ ミ ッ トス イ ッ チ と が あ る。 (ｃ) 近 接

スイ ッチ

  近 接 ス イ ッチ は発 振 回 路 や ブ リッ ジ回 路 を 内 蔵 し,金 属 体 や 磁 性 体 が 近 づ い た と きの電 界 や 磁 界 の変 化 を電 気 信 号 に 変 え て,接 点 を 開 閉 す る無 接 点,非 接 触 の セ ンサ で あ る。 (ｄ) 光 電

スイ ッ チ

  光 を 媒体 とす る ス イ ッチ で,投 光 器 か ら出 た光 を受 光 器 で受 け,受 光 器 に 内 蔵 され た 光 電 変 換 素 子 に よ って光 量 の変 化 を電 気 信 号 に変 え,接 点 を開 閉す る。 (ｅ)  リー ドス イ ッ チ

  不 活 性 ガ ス(ア ル ゴ ンArや ムHe)を

へ リウ

封 入 した ガ ラ ス管 内 の 磁 性

体 の リー ド片 に外 部 か ら磁 気 を も った 金 属(磁 石)が

近 づ くと接 点 がONす

る。 〔２〕

図9・3

  リー ドス イ ッ チ

  リレー(電 磁 継 電 器)

リ レー に は機 械 的 な 接 点 を もつ 有 接 点 式 リ レー と,半 導 体 ス イ ッチ素 子 を利

用 した電 気 的 な接 点 を もつ無 接 点式 リ レーが あ る。   こ こ で は,有

接 点 式 リレー に つ い て学 ぶ。 有 接 点 式 に は電 磁 リ レー と限時 リ

レ ー が あ る。 (ａ)  電 磁 リ レ ー

 電 磁 リレー は,入 力 信 号 が入 る と直 ち に電 磁 コイ ル を励 磁 し,電 磁 力 に よ っ て可 動 鉄 片 を吸 引 し,接 点 の開 閉 を行 う。

(ａ) 構造

図記号 (ｃ) 

(ｂ)  タ イ ム チ ャ ー

ト

図9・4  電 磁 リ レー

(ｂ)  限 時 リ レ ー(タ

イ マ)

  限 時 リ レー は タイ マ と もい わ れ,コ イ ル に電 流 を流 す(入 力 信 号)と 一 定 時 間 が経 過 して か ら接 点 が開 閉 す る リ レー で あ る。 この場 合,タ

イ マ に入 力 信 号

が入 って か ら一 定 時 間 ｔ遅 れ て接 点 が 開 閉 す る もの を限 時 動 作 形,入 力 信 号 が

(ａ) 図記号

(ｂ)  タ イ ム チ ャ ー ト

図9・5  限 時 リレ ー(タ イマ)

切 れ て か ら一 定 時 間t′遅 れ て接 点 が 開 閉 す る もの を限 時 復 帰 形 と い う。 〔３ 〕 電 磁 切 換 弁 コ イ ル(ソ

レ ノ イ ドコ イ ル)

  電 磁 コ イ ル に電 流 を流 して電 磁 石 を 作 り,そ の吸 引力 で可 動 鉄 片 を動 か し て 引 張 りや押 出 しの 直線 運 動 を す る ソ レノ イ ドに は,片 側 ソ レノイ ドコイ ル

図9・6  電磁切 換弁 コイル

と両 側 ソ レノ イ ドコ イル が あ る。 両 側 の 場 合 は 向 か っ て 左 側 が ａ コ イ ル で,右

〔４〕  電 磁 弁(ソ

側 が ｂ コ イ ル で あ る。

レ ノ イ ドバ ル ブ)

 電 磁 石 の 吸 引 力 を利 用 して 弁 を 開 閉 させ,空 気 や油 な どの 流 体 を制 御 す る もの で,ソ

レノイ ドバ

ル ブ と も よば れ る。 図 記 号 は ソ レノ イ ドコイ ル と 同 じで あ るが,文 字 記 号 はSVと

図9・7

付記 す る。

 電磁弁

〔５ 〕 表 示 ラ ンプ

  表 示 ラ ンプ は電 磁 接 触 器,配 電 用 遮 断 器,ス

イ ッチ な ど の開 閉 状 態 や電 源 の

表 示,機 器 の運 転 ・停 止 の状 態 を表 示 す るの に用 い る。 最 近 で は小 型 の表 示 ラ ンプ と して ネ オ ン ラ ンプ,発 火 ダイ オ ー ドが 多 く使 わ れ る。 表 示 ラ ン プ の 色 は,用

赤…………

途 に よ っ て 決 め ら れ て い る。

作業者 の じん速 な処 置を必要 とす る異常 な状 態

黄 赤 ま た は黄 … … 注 意 ま た は警告 図9・8

緑…………

機械 の準備

白…………

正常 な状態

青…………

上 記 の色 で 規 定 され ない 他 の 表 示

表9・1,表9・2は,主

 表 示 ラ ン プ

な電 気 制 御 機 器 の 図 記 号 と文 字 記 号 を示 した。

 電 気 用 図 記 号(JISC0301-1990)の

表9・1

名

称

 図

記

号

名

電池 または 直 流電 源

電

機

 電

動

機

電

対

 ラ

ン

プ

 a接 点

接  b接 点 点 リ  a接 点 ス ミ イ ツ ツ ト

 b接 点

チ

 押  a接 点 スし イボ ツタ チ ン  b接 点  フ

 a接 点

ス ロ イ1 ツ ト

 接  a接 点

チ

 b接 点

引 ス き  a接 点 イボ ツタ  b接 点 チン

点  b接 点

 限時

 a接 点

動 作 接  b接点 点

表9・2

記

復帰

 三 相 誘 導 電 動 機  熱

 図

限時

 交 流 電 源  発

称

抜粋

 近接 ス イ ッチ

 シ ー ケ ン ス 制 御 用 文 字 記号(JISC0401-1982)

の 抜粋 文字記号 BS   CB   COS   CS

 用

語

 用

文字記号

語

MC

 電 磁 接 触 器

器   PRS

 圧 力 ス イ ッ チ

 切 換 ス イ ッ チ   RS

 ロ ー タ リス イ ッチ

 制 御 ス イ ッ チ

 ス イ ッ チ,開

 ボ タ ンス イ ッ チ

 遮

断

 S

CTR

 制

御

器

  FLTS

 フ ロー トス イ ッ チ

 STT

 始

動

器

  LS

  リ ミッ トス イ ッ チ

 R

 電 磁 継 電 器

 レベ ル ス イ ッ チ  TLR

 限 時 継 電 器

  F

  LVS

 ヒ

ュ

ー

ズ 

閉器

  THC

 熱

電

対   SV

 電

磁

弁

  BZ

 ブ

ザ

ー

 表

示

灯

  SL

号

シーケ ンス制御の基本

9.2 シ ー ケ ン ス 制 御(sequential

control)と

は,「 あ らか じ め 定 め ら れ た 順 序,

ま た は 論 理 に 従 っ て 制 御 の 各 段 階 を 逐 次 進 め て 行 く制 御 」 で あ る。 自動 電 気 洗 濯 機,自

動 販 売 機,交

用 ロ ボ ッ トな ど は,シ

〔１〕

通 信 号 機,エ

レベ ー タ,自

動 搬 送 装 置,自

動 倉 庫,産

業

ー ケ ン ス 制 御 を 応 用 した も の で あ る。

シー ケ ンス図 と タイ ム チ ャー ト

有 接 点 機 器 を 使 う シ ー ケ ンス制御 は,シ ー ケ ンス図(展

開接 続 図)を 使 って

書 き表 され る。 シ ー ケ ンス図 は,制 御 用機 器 を作 動 の１ 順序 に従 って 配列 し,作 動 の 内容 を理 解 しや す い よ う に して あ る。 図9・9の

よ う に,制

御 母 線 を 上 下 に と る も の を 縦 書 き シ ー ケ ン ス 図,左

右 に

と る も の を 横 書 き シ ー ケ ン ス 図 と い う。

(ａ)縦 書 き シ ー ケ ンス 図 図9・9

(ｂ)横 書 き シー ケ ン ス図 シ-ケ

ンス 図

縦 書 き シ ーケ ンス図 は制 御 機 器 が 左 か ら右 へ,横 書 き シー ケ ンス図 は上 か ら 下 へ作 動 す るよ う に配 列 され る。 制 御 母 線 は 単 相 交 流 の 場 合 はR,S,3相 で 区別 され る。

交 流 はR,S,T,直

流 の 場 合 はP,N

一 般 に シ ー ケ ンス図 は

,次

の よ うな状 態 で表 す。

①

電 源 は,す べ て切 った状 態

②

手 動 操 作 の もの は,手 を離 した状 態

③

制 御 す る機 器 ま た は電 気 回路 は,停 止 して い る状 態

④

復 帰 す るべ き リレー接 点 は,復 帰 して い る状 態

な お,シ

ー ケ ンス回 路 は電 源 に対 して リレー は必 ず ス イ ッチ の後 に お く よ う

に す る。

ま た,横 軸 に時 間 を,縦 軸 に制 御 機 器 の作 動 状 態 を表 し,作 動 順 序 や 時 間 的 変 化 を理 解 しやす い よ うに した もの を タ イ ム チ ャー ト(シ ー ケ ンス チ ャー ト) とい う。 〔２〕

シー ケ ンス制 御 の基 本 回路

シー ケ ンス制 御 は基 本 的 に は,論 理 積(AND)回 論 理 否 定(NOT)回

路,論 理 和(OR)回

路,

路 を 組 み 合 わ せ た論 理 回 路 に よ って 行 わ れ る。 しか し,

実 際 の 制 御 で は,一 定 の 時 間 遅 らせ て 信 号 を変 化 させ る回 路(タ イマ回路)や, 信 号 を記 憶 す る回 路 も必 要 で あ る。 ま た,保 護 ・安 全 の た め の回 路 が必 要 な 場 合 もあ る。 有 接 点 リレー を使 った基 本 回 路 を述 べ る。 (ａ)論 理 積(AND)回 図9・10の

よ う に,押

合 で,PBS1とPBS2の

路 し ボ タ ン ス イ ッ チPBS1とPBS2を

直列 に 接 続 し た 場

両 方 が 押 され た と き の み リ レー コ イ ル Ｒ に 電 流 が 流

(ａ)シ

(ｂ)タ

ー ケ ンス 図 図9・10

論 理 積(AND)回

路

イム チ ャー ト

れ,リ

レ ー の ａ接 点R-aが

  (ｂ)論 理 和(OR)回   図9・11の

閉 じ,ラ

ン プSLが

点 灯 す る 回 路 で あ る。

路

よ う に,押

で,PBS1とPBS2の

し ボ タ ン ス イ ッ チPBS1とPBS2を ど ち ら か 一 方,ま

並 列 接 続 した 場 合

た は 両 方 が 押 さ れ た と きR-aが

閉 じ

る回 路 で あ る。

(ａ)シ

ー ケ ン ス図

(ｂ)タ

図9・11

  (ｃ)論 理 否 定(NOT)回   図9・12の チPBSが

よ う に,ｂ

イ ム チ ャー ト

路

路 接 点 の リ レ ーR-bを

押 さ れ た と き,リ

開 き ラ ン プSLは

論 理 和(OR)回

使 っ た 回 路 で,押

しボ タ ン ス イ ッ

レ ー コ イ ル Ｒ の 電 流 が 切 れ 消 磁 す る の で,R-bが

消 灯 す る。 ス イ ッ チ を 押 さ な け れ ば 点 灯 し て い る 回 路 で あ

る。

(ａ)シ

ー ケ ン ス図 図9・12

(ｂ)タ

論 理 否 定(NOT)回

路

イム チ ャー

ト

(ｄ)自 己保 持 回路 自 己 保 持(self-hold)回

路 は,図9・13の

と リ レー の ａ接 点R-a1を ル Ｒ が 励 磁 さ れ,リ

よ う に 押 し ボ タ ン ス イ ッ チPBS1

並 列 に 接 続 す る 。PBS1と

押 した 瞬 間 に リ レ ー コ イ

レ ー の もつ 自 己 保 持 接 点R-a1と

出 力 接 点R-a2を

同時 に

閉 じ る。

(ａ)シ

(ｂ)タ

ー ケ ン ス 図 図9・13

  次 に,PBS1離 る た め,Ｒ

して も接 点R-a1に

自己保 持回路

よ っ てR‐a1を

は 励 磁 を 続 け る の でR-a2は

イ ム チ ャ ー ト

通 る回 路 が 形 成 さ れ て い

閉 じ た ま ま の 状 態 で ラ ン プSLは

し た ま ま に な る。 こ の 状 態 を 自 己 保 持 を か け る と い う。 自 己保 持 回 路 は,ス チ を 押 し て 離 す と い う一 時 的 な 操 作 に よ っ て,リ

点灯 イッ

レ ー 接 点 の 状 態 を 自 か ら保 持

し続 け る。  な お,リ

セ ッ トス イ ッ チPBS2を

押 す と 自 己 保 持 が 解 除 さ れ,元

の状 態 に

復 帰 す る。  (ｅ)限

時 動 作(タ

 図9・14に,限

イ マ)回

時 継 電 器(タ

トを 示 す 。 タ イ マ 回 路 は,タ

路 イ マ)TLRを

使 っ た タ イ マ 回 路 と そ の タ イ ム チ ャー

イ マ の ａ接 点TLR-aと

表 示 灯SLを

直 列 に接続

し た も の で あ る。   押 しボ タ ン ス イ ッ チPBS1を と 出 力 接 点R-a2が

押 す と Ｒ が 励 磁 され,Ｒ

同 時 に 閉 じ,ま

持 さ れ る 。 そ して,あ

たTLRが

の 自 己 保 持 接 点R-a1

働 い てPBS1を

離 して も 自 己保

ら か じ め 設 定 さ れ た 一 定 時 間 ｔ後 にTLR-aが

閉 じて 表

(ａ)シ

ー ケ ン ス図

(ｂ)タ

図9・14限

示 ラ ン プSLが  (ｆ)イ

SL1が

ト

点 灯 す る。

ンタ ロ ッ ク回 路

  図9・15に さ れ,接

イ ム チ ャー

時 動 作(タ イマ)回 路

お い て,押

点R1-a1,R1-a2が

し ボ タ ン ス イ ッ チPBS1を

押 す と,リ

同 時 に 閉 じ てR1が

自 己 保 持 さ れ,表

点 灯 す る。 こ の 状 態 で 別 の 押 し ボ タ ン ス イ ッ チPBS2を

の ｂ 接 点R1-bが

開 い て い る の で,リ

(ａ)シ

レ ーR2は

(ｂ)タ ン タ ロ ッ ク回 路

励磁

示 ランプ

押 し て もR1

働 か な い 。 す な わ ち,表

ー ケ ン ス 図 図9・15イ

レ ーR1が

イ ム チ ャ ー ト

示

ラ ン プSL2は

点 灯 し な い 。 こ の 場 合,R2は

イ ンタ ロックにか か って い る と

い う。   次 に,SL2を

点 灯 さ せ る た め に は,押

の 自 己 保 持 を 解 除 し た 後 にPBS2を が 同 時 に 閉 じ,R2を

押 し てR2が

  こ の よ う に,あ

る 条 件 が 満 足 さ れ な け れ ば動 作 が 阻 止 さ れ る 回 路 を イ ン タ ロ ッ 点R1-b,R2-bを

イ ン タ ロ ッ ク接 点 と い う 。

リ ッカ 回路

  制 御 回 路 に 何 か 異 常 が あ っ た と き,表 回 路 と い う。 図9・16は

時 間t1後

点 灯 す る がSL1は

イ ン タ ロ ックが かか っ た ので あ る。

ク 回 路 と い い,R1,R2のb接

PBS1を

押 してR1

励 磁 さ れ,R2-a1,R2-a2

自 己 保 持 さ せ る。 こ の 場 合,SL2は

点 灯 し な い 。 今 度 は,R1に

  (ｇ)ブ

し ボ タ ン ス イ ッチPBS3を

示 ラ ンプを 点滅 させ る回 路 を フ リッ カ

タ イ マ を 使 っ た プ リ ッ カ 回 路 で,押

押 す と リ レ ーR1が

働 き,タ

イ マTLR1が

に ２つ の 限 時 接 点TLR-a1,TLR-a2が

同 時 に タ イ マTLR2が

定 時 間t2後

に 限 時 接 点TLR2-bが

閉 じ表 示 ラ ンプSLが

ー ケ ン ス 図

(b)タ 図9・16フ

時 接 点TLR1-a2も

作 動 す る 。 す る と,一

定

点 灯 し,

作 動 す る。

(a)シ

  す る と,一

し ボ タ ンス イ ッ チ

に 今 度 はTLR2のb接

開 きSLは

消 灯 す る が,同

閉 じて,再

びTLR1が

イ ム チ ャ ー ト

リ ッ カ回 路

点TLR2-bが

開 くた め に 限

時 にTLR2も

作 動 しな い た め

作 動 す る 。 そ の 後 は,PBS2を

押 す ま で 同 じ動 作 を 繰 り 返 し,表

〔３〕

電 気

示 ラ ン プSLは

点 滅 を 続 け る。

・油 圧 シ ー ケ ン ス 制 御 の 基 本 回 路

  電 気 機 器 を 使 っ た 入 ・出 力 信 号 は そ の 処 理,伝 決 め や 速 度 調 整 と操 作 力(推

力)が

達 が 速 く,し

か も確 実 な位 置

大 き い 特 色 を も っ て い る。 し た が っ て,電

気 ・油 圧 シ ー ケ ン ス 制 御 は 産 業 機 械,工

作 機 械 な ど の 製 造 業 で 広 く利 用 さ れ て

い る。   こ こ で は,２ 本 の シ リ ン ダ(A,B)を

使 った 簡単 な シー ケ ン ス回 路 に つ い て

述 べ る。   (a)A+B+A-B-制   図9・17は

御回路

油 圧 回 路 図 で,図9・18は

トで あ る 。 シ リ ン ダ の 前 進 を+(プ

シ ー ケ ン ス 図,図9・19は ラ ス),後

退 を-(マ

タイム チ ャー

イ ナ ス)で

表 す と,

機 器 の作 動 は

図9・17A+B+A-B-の

①PBS-aを

押 す とR1が

油 路 が 切 り 換 わ り,CYLAが ②

前 進 端 でLS2-aが

油圧 回 路 図 例

自 己 保 持 さ れ,SOL1aが

励磁 され る と同時 に

前 進 す る。

作 動 し,R2が

る と同 時 に 油 路 が 切 り 換 わ り,CYLBが

自 己 保 持 さ れ,SOL2aが 前 進 す る。

励磁 され

A+B+A-B一

図9・18

図9・19

③

前 進 端 でLS  3-aが

A+B+A-B一

の シー ケ ン ス 図例

の タ イム チ ャー ト例

作 動 し, R 1の 自 己 保 持 が 解 除 さ れ,  SOL  l  aが 消

  磁 す る と 同 時 に 油 路 が 切 り 換 わ り,CYL 

Aは

後 退 す る。

④   後 退 端 でLS1-bが

作 動 し,R2の

自 己 保 持 が 解 除 さ れ,SOL2aが

磁 す る と 同 時 に 油 路 が 切 り 換 わ る の で,CYLBは (b)A+B+B−A− 図9・20に

消

後 退 す る。

制御回路

油 圧 回 路 図,図9・2lに

シ ー ケ ン ス 図 を,図9・22に

タイム チ ャー

トを 示 す 。

図9・20  A+B+B−A−

の 油圧 回 路 図例

図9・21  A+B+B−A− の シー ケ ン ス 図例 図9・22A+B+B−A一

の タ イム チ ャー ト例

10

油 圧 ユ ニ ッ トの 応 用 油 圧 ユ ニ ッ トは,製 造 業 か ら流 通 業 に至 る あ らゆ る分 野 に利 用 され て い る。 こ こで は,各 分 野 か ら2,3の

応 用例 を 述 べ る。

10.1

工作機械の例

〔１〕 旋 盤 用 の な ら い制 御 図10.1は,一 ト レ ー サ 弁(案

般 に な ら い制 御 用 の 内 弁)と

して 使 用 さ れ

る ５ ポ ー ト切 換 弁 で,ク

ロ ー ズ ドセ ン

タ形 と オ ー プ ンセ ン タ形 が あ る。 ク ロ ー ズ ドセ ン タ 形 は,ポ 調 整 す る と き,ス の ラ ン ド(穴

(ａ)ク

ンプ か らの油 量 を

ロ ー ズ ドセ ン タ 形

プ ー ル の ピ ス ト ン部

の 周 囲 に 接 触 す る 部 分)

が 中 立 点 に あ る 場 合 に は,圧

(ｂ)オ ー プ ンセ ン タ形

油入 口ま

た は 出 口 を 閉 じ る よ う な 状 態 に な り,

図10・1

５ポー ト切 換弁 の ス プ ー ル の 形 式例

サ ー ボ シ リ ン ダ(操

作 シ リ ン ダ)へ

の

送 油 を止 め て い る。 した が って,入 力 変 位 が わ ず か に変 わ って も出 力 油 量 に大 きな 変 化 を与 え る の で,旋 盤 の段 取 りの よ うな切削 に は,数 ミクロ ンの正 の オ ー バ ラ ップ(重 な り)を 与 え た ク ロー ズ ドセ ン タ形 が よ い と され て い る。 オ ー プ ンセ ン タ形 は,中 立 点 に お い てA,Bポ で,サ

ー トが わ ず か に 開 い て い る の

ー ボ シ リン ダへ の油 の 出入 口 に わ ず か な 圧 力 か ら供 給 圧 力 の 大 部 分 の 圧

力 ま で 加 え る こ と が で き る 。 そ の た め,旋 な 精 度 が 要 求 さ れ る の で,数

盤 の 曲 面 削 りや テ ー パ 削 り で は 平 滑

ミ ク ロ ン の ア ン ダ ラ ッ プ(す

き ま)を

与 えたオー

プ ン セ ン タ形 が よ い と さ れ る 。 図10・2は,旋

盤 用 の な ら い 制 御 装 置 例 で,横

を も っ て い る 。 工 具 台 の 傾 き角 α は45∼60度

方 向 と 縦 方 向 の ２方 向 の 送 り が 普 通 で,ト

反 対 側 の ス プ ー ル 端 は ば ね で 押 さ れ て い る 。 ト レ-サ に あ る と き は,ポ

レ-サ(触

針)の

弁 の ス プ ー ル が 中立 状 態

ン プ か ら の 圧 油 は Ｐ が 閉 じて い る の で,サ

ー ボシ リンダへ

は送 られ な い 。 型 の 形 状 に よ っ て 押 さ れ る ト レ ー サ の 力 が ば ね 力 に 打 ち勝 っ と, ス プ ー ル は 右 下 へ 動 き,ト

レ ー サ 弁 の 油 路 は Ｐ と Ａ,Ｂ

とR1が

通 じ,ポ

ンプ

か ら の 圧 油 は Ａ 管 を 矢 印 方 向 に 流 れ て サ ー ボ シ リ ン ダ の 右 下 Ａ 室 に入 る。 サ ー ボ シ リ ン ダ の ピ ス ト ン は送 り台 に 固 定 さ れ て い る か ら,サ 右 下 へ 動 く。 す る と,サ し,Ｂ

とR1は

ー ボ シ リン ダの左 上 Ｂ室 の 容 積 が 小 さ くな る。 しか

通 じて い る か ら,油

図10・2

次 に,ト

は Ｂ管 を矢 印 方 向 に流 れ て タ ン クに 戻 る。

旋盤用 ならい制御例

レー サ が 左 上 へ 動 く と,Ｐ

と Ｂ,Ａ

管 を 経 て サ ー ボ シ リ ン ダ Ｂ 室 に 入 り,工 ま た,Ａ

ー ボ シ リ ン ダ自身 が

とR2が

通 じ る か ら,油

圧 は Ｂ

具 は トレー サ に な ら って 左 上 へ 動 く。

室 の 油 は Ａ 管 を 経 て タ ン ク に 戻 る｡

こ の よ う に,ト

レー サ が 型 板(テ

ン プ レ ー ト)に 従 っ て 接 触 しな が ら動 く と,

工 具 は この 送 り にな ら って動 き,型 板 と同 じ形 状 の 加 工 を 行 う こ と にな る。 (２)

平 面 研 削 盤 の テ ー ブ ル駆 動

旋 盤 あ る い は フ ライ ス盤等 で,前 加 工 した 仕 上 面 の 粗 さを よ り精密 に仕 上 げ る た め の加 工 を 研 削 加工 とい う。 研 削 加 工 は砥 石車 を 回転 し,砥 石 車 と工 作 物 に 切 込 み と送 りを 与 え て 行 わ れ る。 こ こ で は,平 面 研削 盤 に っ い て述 べ る。 平 面 研 削 盤 は箱 形 の ベ ッ ド,往 復 直線 運 動 を す る テ ー ブル,工 作物 に切 込 み を与 え る砥 石 車,工

作物 を 固定 す る チ ャ ッ ク(電 磁 チ ャ ック)な どで構 成 され

る。 そ の他 に多 くの 熱 が 発生 す るの で,そ の 熱 を 冷 却 す る研 削 油 剤 の 装 置 が必 要 で あ る。 往 復 直 線 運 動 を行 うテ ー ブル は,図10・3の

よ うに,油

圧 送 り機 構 で 行 って

い る｡左 右 の シ リン ダ推 力 を等 し くす る た め に,複 動両 ロ ッ ドシ リン ダを 使 っ て い る。 図10・4は,油

図10・3

圧 回路 例 で あ る。

平面研 削盤 の テー プル駆動 装置例

図10・4

平面研削盤の油圧 回路図例

10.2

〔1〕

油圧プ レスの例

油 圧 プ レスの 長 所

プ レスが 油 圧 駆 動 に適 して い る点 を述 べ る と, 〓 大 きな加 圧 力 を必 要 と し,作 業速 度 が遅 い場 合 で も,機 械 的 減 速 機 構 が 不要 な の で構 造 が簡 単 で あ る。 〓 長 い ス トロー クに わ た って 均一 な加 圧 力 を保 持 で き る。 〓 作業 に応 じて材 料 の挿 入 ,取 出 しな ど,補 助 的 な 関 連 作 業 を 組 み 合 わ せ て 自動化 す る こ とが容 易 で あ る。 〓 微 速 作動 や寸 動(イ

ンチ ン グ)が で き るの で,型 の 交 換 や 取 付 け が 容 易

で あ る。 〔２〕

油 圧 プ レスの 分 類

油 圧 プ レ ス は,用

途,能

力,構

造,操

作 方 法 な ど に よ っ て,次

の よ うに分 類

で きる。 (ａ)

粉末成形プ レス

原 料(粉 体)を 金 型 に入 れ,上 下 ま た は一 方 向 か ら荷 重(1000∼3000kN) を加 え て成 形 す る もので,大 量 生 産 の た め に供 給 原 料 の 計 量 と製 品 の 取 り出 し を含 め た高 速 自動 作 業 が 要 求 され る。 (ｂ)

ラバ ープ レス

ゴム型 内 に セ ラ ミ ック ス,粉 末 冶 金 な ど の粉 体 ま た は予 備 成 形 した圧 粉 体 を 充 填 し,そ の外 周 か ら高 圧 力(100∼700MPa)を

加 え,均 質 な成 形 品 を っ く

る。 こ の成 形 法 に は,ゴ ム型 を直 接 液 中 に入 れ て加 圧 す る湿 式 法 と,ダ イ ヤ フ ラ ム を介 して ゴ ム型 に圧 力 を加 え る乾 式 法 が あ る。 (ｃ)

板 金 成 形 プ レス

最 も一 般 的 な プ レ ス で,打

抜 き,穴

あ け か ら絞 り,曲

げ,深

絞 りに ま で の広

範 囲 の作 業 に 使 わ れ る。 (ｄ)

熱 間加 工 プ レ ス

鍛 造 プ レ ス と して 用 い,加 圧 速 度,加 圧 能 力 が 大 きい た め,大 容 量 の油 圧 装 置 を必 要 とす る。 これ らの プ レス機 械 は す べ て大 型 で あ るが,薄 板 の打 抜 き, 穴 あ け,曲 げ,か

しめ,玉 軸 受 の圧 入 な ど,比 較 的 軽 作 業 に は,小 型 卓 上 油 圧

プ レスが 使 わ れ る。 〔３ 〕

油圧回路例

図10・5は,ラ

ム シ リ ン ダ と 補 助 シ リ ン ダ が ２本 ず つ と も に 押 え 板 に 連 結 さ

れ た 油 圧 プ レス の 回路 例 で あ る。

図10・5

大形油圧プ レスの 回路 図例

手 動 操 作 方 向切 換 弁 を中 立 か ら左 へ 倒 して ① の位 置 に す る と,ポ

ンプか ら

送 られ た 圧 油 は ２っ の補 助 シ リン ダの上 方 か ら流 入 して ピス ト ンを 高速 で動 か

す と と もに,こ れ らの ピ ス ト ンと連 結 され た 押 え 板 を 介 して,ラ ム シ リン ダの ラ ムを 動 か し,シ リ ンダを 真 空 状 態 に近 づ け る。 このた め,上 部 に あ るプ レフィ ル 弁(容 量 の大 き いパ イ ロ ッ ト操 作 逆 止 め 弁)の 入 口 側 か ら出 口側 へ 油 タ ンク か ら油 が 流 れて,ラ

ム シ リ ンダの 動 き と と もに その 量 が 大 き くな り,シ

リ ンダ

の 空 間 部 を満 たす 。 押 え 板 が 加 工 物 に当 た る と回 路 内 の 圧 力 が 高 ま り,油 タ ン クか ら ラム シ リ ンダへ の 油 の補 充 は な くな り,ポ ンプか らの 圧 油 は,シ ー ケ ン ス弁 の ス プ リングカ に打 ち勝 って シ リ ンダ に流 入 す るの で,圧 油 は増 大 して プ レス作 業 が 行 わ れ る。  手 動 操 作 弁 を右 へ 倒 して ② の位 置 に す る と,２ つ の補 助 シ リ ン ダ が 上 に戻 りか け る と と もに,プ

レ フ ィル弁 のパ イ ロ ッ ト圧 入 口か ら油 が 入 って プ レ フ ィ

ル弁 の ピス トンを押 し上 げ,さ

らに ポ ペ ッ トを押 し上 げ る ので,油

出 口 の方 か

ら油 入 口 の方 へ油 が逆 流 して,ラ ム シ リン ダか らの戻 り油 は油 タ ンク に戻 され る。  手動 操 作 弁 を 中立 の位 置 に 戻 す と,ポ ン プか らの油 は手 動 操 作 弁 を通 った だ け で無 負荷 状 態(ア

ン ロー ド)で 油 タ ンク に戻 され る。 油 ポ ンプ は一 定 の 油量

を 吐 出 して お り,リ

リー フ弁 は回 路 の 圧 力 を 制 限 す る役 目を,カ

ウ ン タバ ラ ン

ス弁 は ラ ムの 重 量 を 支 え て い る。

10・3プ

ラ スチ ック射 出 成 形 機 の例

 プ ラス チ ック の成 形 法 に は,押 出 し成 形,中 空 成 形,圧 縮 成 形 な ど の成 形 法 が あ る が,材 料(原 料)か

ら製 品 ま で を １台 の機 械 で全 自動 成 形 を行 い,し

か

も合 理 的 で経 済 性 にす ぐれて い る の が射 出成 形 法 で あ る。 〔１〕 射 出 成 形 法 プ ラ スチ ッ ク原 料 の射 出成 形 法 は,プ ラ スチ ッ ク原 料 を加 熱 溶 融 し,製 品部 分 が 中 空 な 基 金 型 内 に高 圧(140∼240MPa)で 出 す成 形 法 で,最

注 入 し,冷 却 固 化 した後 取 り

も経 済 的 な量 産 方 式 で あ って,次 の よ うな長 所 が あ るの で,

プ ラモ デ ル,カ

メ ラ,CD,自

動 車部 品 な ど極 め て 精 密 な 形 を 素 早 くつ く る こ

と ので き る。 ①

ほ とん ど後 仕上 げ の必 要 の な い完 成 形 が得 られ る。

②

原 料 の無 駄 が僅 少 で あ る。

③

完 全 な 自動 成 形 が可 能 で あ る。

④

成 形 ま で の 時 間 が短 い。

〔２〕 射 出成 形 機 の構 成  図10・6は,一

般 的 な油 圧 駆 動 式 の 横形 射 出 成 形 機 の例 で り,次

の装 置 で 構

成 され て い る。

図10・6油

圧 式 射 出 成 形機 の 構 成 例

(ａ)射 出装 置 ①

ホ ッパ:加

熱 シ リン ダに供 給 す る プ ラ スチ ッ ク原料 の 貯 蔵 容 器

②

原 料 供 給 装 置:毎 回 の射 出 に必 要 な原 料 を計 量 し,加 熱 シ リン ダ に送 り 込 む装 置

③

加 熱 シ リ ン ダ:プ ラス チ ック原 料 を溶 融 射 出 す る部 分

④

ノズ ル:加 熱 シ リ ンダ の先 端 に結 合 し,射 出 時 に は金 型 の ス プ ル ブ シ ュ に 密着 して溶 融 樹 脂 の流 路 を成 形 す る部 分

⑤

射 出 シ リン ダ:ス ク リ ュま た は プ ラ ン ジ ャを前 進 さ せ,こ れ に射 出圧 力 と射 出速 度 を与 え る油 圧 シ リンダ

⑥

ス ク リュ:中 空 の 円筒 形 の 内部 に原 料 を 回転 しな が ら輸 送 す る。

(ｂ)型 締 装 置 射 出時 に金 型 が 開か な い よ うな強 力 な型 締 力 で 閉 じ,射 出 さ れ た樹 脂 が固 化 す る と開 い て成 形 品 を突 き 出ず 。 ①

ダ イ プ レ ー ト… … … 金 型 を 取 り付 け る プ レ ー トで,ノ

ズ ル側 の固 定 ダイ

プ ー トと 金 型 の 開 閉 動 作 を す る 移 動 ダ イ プ レ ー トが あ る。

②

ダ イバ ー………

ダ イ プ レー トを支 え て金 型 の開 閉 動 作 を ガ イ ドし, 型 締 め して い る間 は型 締 め力 を受 け る。

③

型 締 め シ リ ンダ… … 移 動 ダ イ プ レー トに金 型 の開 閉 動 作 を させ,型 締 め 力 を 発 生 す る油 圧 シ リンダ で,直 圧 式 で は ラ ムが 直 接 プ レー トに結 合 し,ト グ ル式 で は この 間 に リ ンク 機構 が 介 在 して力 の拡 大 を行 う。

④

突 出 し装 置………

型 開 行 程 の終 わ りに成 形 品 を金 型 か ら突 き出 す 。

⑤

安 全 ドア………

作 業 者 が 金 型 に触 れ な い よ う に保 護 す る ドアで,こ れ が 開 いて い る間 は型 締 め され な い。

(ｃ)フ

レー ム

 射 出 装 置,型 締 装 置,油 圧 駆 動 部 な ど を取 り付 け る機 械 の 土 台 で あ る。 油 圧 駆 動 式 で は,そ の 部 分 が油 タ ン クを 兼 ね る こ と もあ る。 機 械 各 部 の 発生 す る力 を受 け,振 動 に耐 え,長

く精 密 さを 維 持 す る よ うな十 分 な 強 さ と耐 性 を もっ 必

要 が あ る。 (ｄ)油 圧駆 動 部  射 出装 置 や 型締 装 置 を動 か す 油圧 シ リン ダ に圧 力 油 を供 給 す る電 動 機,油 ポ ン プな どの動 力 源 と油 の圧 力,流

量,方 向 を 制 御 す る制 御弁,油

圧

タ ンク,油

圧 配 管,各

種 ス イ ッ チ ・セ ン サ 類 な ど で 構 成 さ れ る 。

(ｅ)電 気 制 御 部 射 出装 置 や 型 締 装 置 の動 作 と,加 熱 シ リ ンダや ノ ズ ル の温 度 を制 御 す る。

〔３〕 射 出 成 形 の基 本 工 程 射 出成 形 の 基 本 工 程(基 本 動 作)は,図10・7の

よ う に大 き く ４つ に 分 類 さ

れ,す べ て 油 圧 に よ って 全 自動 化 され て い る。

(ａ)型 締 め

(ｂ)射 出

(ｃ)冷 却

(ｄ)製 品取 り出 し 図 書10・7射 出 成 形 の 基 本工 程 の 例

(ａ)型 締 め

金 型(製

品部)を

閉 じて,原 料 供 給 口(ホ

ッパ)よ

り供 給 され た 原料 は,加

熱 シ リ ン ダ とス ク リュの 溝 との空 間 を ス ク リュが右 回転 す る こ とで 溶 融 され な が ら金 型 方 向(ス

ク リュ前進 方 向)へ

と輸 送 さ れ る。 ス ク リュ先 端 に溶 融 され

た 原 料(可 塑 化 され た原 料)が 留 ま り,そ の量 が増 加 す るに 従 って,ス は金 型 と は反 対 方 向(ス

ク リュ後 退 方 向)へ

る量 に な る ま で ス ク リュを 回転(計 量)す (ｂ)射

ク リュ

と移 動 し,そ の量 が 製 品 を形 づ く

る。

出

射 出 ラム を ス ク リュ前 進 万 同 に動 か し,計 量 され た原 料 を 金型 内 に急 速 に充 填(射

出)す

る。 そ の と き,原 料 は ス ク リュ先 端 に あ る逆 流 防止 弁 に よ り計 量

時 に は噴 出 方 向 に移 動 す るが,射 出 時 に は ス ク リュ後退 方 向へ 逆流 しな いので, 射 出 ラ ム に加 え た力 は ス ク リュ先 端 か ら原 料 にお よ び,金 型 内 に 充填 され た 原 料 に伝 わ る(保 圧)。 (ｃ)冷

却 ・固 化

原 料 が 金 型 内 で 溶 融状 態 か ら次 第 に冷 却 し,固 定 す る まで 一定 時 間 を お く。 (ｄ)製 品 取 出 し  射 出 ラ ム と ス ク リュを 後 退 させ,固 化 した製 品 を 金 型 内 か ら取 り出 す。 それ に は,金 型 を開 くに は金 型 を コ ア側 と キ ャ ビ側 と に分 離 し,そ れ ぞ れ を 移 動 ダ イ プ レー ト,固 定 ダ イ プ レー トに固 定 す る。 そ して,金 型 を 開 く方 向 に型 締 め ピ ス ト ンを 移 動 させ る と,移 動 ダ イ プ レー トは ダ イバ=に 案 内 され て 移 動 す る か ら,コ ア側 金 型 は キ ャ ビ側 金 型 か ら離 れ る。 金 型 内 の 製 品 は,型 開 き に よ り コ ア側 金 型 に固 化 した製 品 が 付 い た状 態 で キ ャ ビ側 金 型 か ら離型 した 後,製 品 を 取 り 出す 。

10・4自

〔１〕

シ ョ ック アブ ソー バ

(ａ)シ

ョッ ク アブ ソー バ の 目的

動 車 ・車 両 ・橋 梁 構 造 物 の 例

 車 体 と タ イ ヤ との 間 を ス プ リ ング と と もに取 り付 け られて い る車 は,路 面 か らの 衝 撃 を 受 け る と ス プ リ ングが たわ ん で この衝 撃 を緩 和 す るが,ス

プ リ ング

が 元 の 状 態 に戻 る まで 振 動 を 続 け よ うとす る性 質 が あ る。 こ の振 動 を 少 しで も 早 く減 衰 す る た め に シ ョ ック ア ブ ソーバ が 使 用 され る。 (ｂ)シ

ョ ック アブ ソー バ の 原 理

  油 を 満 た し た 鋼 製 シ リ ン ダ の 中 に 小 穴(オ れ,ロ

ッ ドの 上 方 は フ レ ー ム に,シ

リ フ ィ ス)を

リ ンダ の下 側 は シ ャ シス プ リ ング の下 側 に

取 り 付 け ら れ て い る 。 ピ ス ト ンの 上 側 に バ ル ブ を 設 け,バ ス に な る。

設 け た ピス トンを入

ル ブ の 下 側 は オ リフ ィ

(ａ)シ

ョ ッ クア プ ソー バ の な い と き

(ｂ)シ

図10・8

  車 輪(ホ

イ ー ル)が

車体 の振動

障 害 物 に 乗 り 上 げ る と,シ

ン ダ も押 し上 げ ら れ る の で,図10・9(a)の

ョ ッ クア ブ ソー バ の あ る と き

ャシ ス プ リ ング と と も に シ リ

よ う に,ピ

ス トン下 側 の 油 は オ リ フ ィ

ス を 通 り バ ル ブ を 押 し上 げ 上 側 に 入 る。 こ の 場 合,ピ

ス トンは ほ とん ど抵 抗 を

受 け な い で動 くこ とが で き る。

(ｂ)

(ａ) 図10・9

  次 に,シ う に,ピ

シ ョ ッ クア ブ ソー バ の 原理

ャ シ ス プ リ ン グ が 伸 び る 方 向 に 荷 重 が 作 用 す る と,図10・9(b)の

よ

ス ト ンが 上 昇 す る と と も に バ ル ブ が オ リ フ ィ ス を ふ さ ぎ,上

側 の油 は

オ リ フ ィ ス を 通 っ て ピ ス ト ン の 下 側 に 入 る こ と に な る 。 こ の と き,大

き な抵 抗

力 が 発 生 し,ス

プ リ ン グ の 反 発 力 を 吸 収 し,振

動 をす み や か に減 衰 す る。

(ｃ)

シ ョッ ク ア ブ ソ ーバ の 種 類 と構 造

 シ ョ ッ ク ア ブ ソ ー バ に は 摩 擦 を 利 用 す る も の と,上 も の と が あ る が,油

を 利 用 す る も の は 表10・1の 表10・1

述 の よ うに油 を利 用 す る

よ うに分 類 さ れ る。

シ ョ ッ クア ブ ソー バ の 種 類 単 動 式 シ ョッ ク ア ブ ソ ーバ 

筒 形 シ ョ ッ ク ア ブ ソ ー バ 

複 動 式 シ ョッ ク ア ブ ソ ーバ 単 動 式 シ ョッ ク ア ブ ソ ーバ 

レ バ ー 形 シ ョ ッ ク ア ブ ソ ー バ 

複 動 式 シ ョッ ク ア ブ ソ ーバ

 図10・10は,筒

形単動式 ショックア

ブ ソ ー バ の 構 造 例 で あ る。 作 動 原 理 は 上 述 と 同 じで あ る が,ピ

ス トンが 上昇

す る と き ピ ス ト ン上 方 の 油 は ピ ス ト ン 下 側 の メー ンバ ル ブを押 し開 きな が ら 下 方 に 逃 が し,減 衰 力 を得 る よ う に な っ て い る。   図10・11は,レ

バ ー形 シ ョ ック ア ブ

ソ ー バ の 構 造 例 で あ る。 シ リ ン ダ 内 に 油 が 満 た さ れ,矢

印 方 向 に レバ ー が 動

く と ア ン カ レバ ー に よ っ て ピ ス ト ン は 左 側 に 押 さ れ,ピ

ス ト ン内 の オ イ ル は

圧 縮 さ れ て イ ン レ ッ トバ ル ブ に 設 け ら 図10・10

れ た定 面 積 オ リフ ィス を通 って まず 逃

筒 形 シ ョッ クア プ ソー バ の例

げ,油 圧 が あ る大 き さ に 達 す る と リ リー フ弁 を 押 し上 げ な が ら油 だ ま り の 方 へ 逃 げ る の で,こ

の とき の油 の流 動 抵 抗 に

よ っ て 減 衰 作 用 が 行 わ れ る。   次 に,シ

ャ シ ス プ リ ン グ が た わ み,レ

タ ー ン ス プ リ ン グ で 右 側 に 押 さ れ,同

バ ーが 上 方 に動 くと きは ピス トンは リ 時 に ピ ス ト ン の イ ン レ ッ トバ ル ブ が 開 い

て 油 だ ま り か ら ピ ス ト ン 内 に 油 が 流 入 す る。

図10・11

〔２〕

レバ ー 形 シ ョ ッ クア ブ ソー バ の例

オ イ ル ダ ンパ 1

 動 い て い る物 体 は運 動 の エ ネ ル ギ ー

/2

mV2を

も っ て お り,そ

度 の ２乗 に 比 例 す る。 物 体 が 停 止 す る と き は,そ れ る の で,大

さ せ る こ と が で き る 。 図10・13は,ス

図10・12

のエネルギーがすべて放出 さ

き な 衝 撃 力 が 発 生 す る。 オ イ ル ダ ンパ は,こ

を 効 率 よ く 吸 収 して 速 度 の 急 激 な 変 化 を 防 ぎ,物

オイルダンパの原理

の 大 き さ は速

の運動 のエネルギー

体 を 安 全 に そ して確 実 に停 止

プ リ ン グ,ゴ

ム,オ

図10・13

イ ル の ダ ンパ と して

衝撃力の比較

図10・14

鉄 道車 両止めの例

図10・15

自動 車衝突試験の例

図10・16

鍛圧機械 振動 防止の例

図10・17

の 衝 撃 力 の 比 較 で あ る が,オ 減 で き る 。 図10・14か

構造物耐震用の例

イ ル は 他 の も の に 比 べ て 衝 撃 力 を1/2∼1/3に

ら図10・17ま

で は,オ

軽

イル ダ ンパ の 使 用 例 の 一 部 を示 し

た。

〔３〕

ブ レー キ装 置

  油 圧 ブ レ ー キ は,ブ 導 管(ブ

レ ー キ ペ タ ル の 踏 力 を マ ス タ シ リ ン ダ に よ り油 圧 に変 え,

レ ー キ チ ュ ー ブ,ブ

レー キ ホ ー ス)を

通 り,各

同 時 に 平 均 し て 伝 達 す る機 構 を も っ た も の で,パ

ホ イ ー ル,シ

リ ンダ に

ス カ ル の 原 理(2・2節

参 照)

を 応 用 し た 装 置 で あ る。   図10・18に

お い て,ブ

踏 力 を500Nと

レー キ ペ タル の

す る と,マ ス タ シ リ ン ダ

Ａ の ピ ス ト ン を 押 す 力(推 ×48/8=3000〔N〕 積 を10c㎡

力)は500

に な り,Ａ の 断 面

と す る と,発 生 す る 油 圧 は

3000/10=300(N/c㎡)=3(MPa) に な る。 こ の 油 圧 が 導 管 を 経 てB,C, D,Ｅ

の ホ イ ー ル シ リ ン ダ に 等 し く伝

わ る 。 し た が っ て,各B,C,D,Eの 面 積 を そ れ ぞ れ10c㎡ 〔N〕で あ る。

と す れ ば,外

断

図10・18

方 に 押 す 力 は,そ

油 圧 プ レ ー キの 原 理

れ ぞ れ300×10=3000

 ホ イ ー ル シ リ ン ダ で 外 側 に 押 す 力 の 大 き さ は,マ ン ダ の 面 積 比(こ

ス タ シ リ ンダ と ホ イ ル シ リ

の 場 合 は10c㎡/10c㎡=1)と

(こ の 場 合 は,48cm/8cm=6)に

よ っ て 決 ま る が,両

す ぎ る と ブ レ ー カ は 増 加 す る が ス トロ-ク れ が 生 じ る。 図10・19は,ド

ブ レー キ ペ タ ル の て こ比 者 の 比 率 が あ ま り大 き

が 大 き く な り,ブ

レー キ時 の時 間 遅

ラム式 油 圧 プ レー キ の装 置構 成 例 を示 した もの で

あ る。

図10・19ド

 い ま,ブ

ラ ム 式 油 圧 ブ レー キ装 置 の例

レ ー キ ペ タ ル を 踏 み 込 む と マ ス タ シ リ ン ダ の ピ ス ト ン は,プ

ロ ッ ドの ス トロ ー ク を そ の ま ま受 け,マ

ッ シュ

ス タ シ リ ン ダ 圧 力 室 内 の 油 を圧 縮 す る。

ピ ス ト ン が わ ず か に 動 く と,ピ

ス ト ン先 端 の プ ラ イ マ リ カ ッ プ が レ リ ー ズ ス プ

リ ン グ を 圧 縮 す る と と も に,リ

ザ ー ブ タ ン ク(リ ザ ー バ)に

トを 閉 じ る。 こ れ に よ っ て,圧

力 室 内 の 油 は逆止 め弁 の オ リフ ィス を通 って ブ

レ ー キ ホ ー ス,ブ

レー キ チ ュ ー ブ に 送 り 出 さ れ,ホ

通 じ る リ リー フ ポ ー

イ ー ル シ リ ンダへ と流 れ て

行 く。  マ ス タ シ リ ン ダ か ら送 ら れ た 油 に よ っ て ホ イ ー ル シ リ ン ダ の 圧 力 室 は膨 張 し, 両 側 の ピ ス ト ン は 外 側 へ 押 し 出 さ れ る 。 そ こ で,ピ

ス ト ンの 先 端 で ブ ー ツ を 介

して 接 し て い る ブ レー キ シ ュ ー は 押 し広 げ られ,ド

ラ ム内 面 に 接 触 す る。 ブ レー

キ シ ュ ーが ドラム に接 触 して ピス トンの動 き が止 ま った と こ ろか ら装 置 内 の圧

力 は急 に高 ま り,同 時 に ホ イ ー ル に は ブ レー キカ が 発 生 して,こ

こか らの圧 力

は ペ タ ル踏 力 に比 例 して上 昇 す る。  しか し,シ 逆 ら う の で,装

ュ ー が ド ラ ム 接 触 す る ま で の 間,シ

ュ ー リター ンス プ リン グカ に

置 内 に わ ず か な 圧 力 が 発 生 し て い る 。 こ の ブ レ ー キ 装 置 で は,

マ ス タ シ リ ン ダ が ポ ン プ と制 御 弁 の 役 割 りを,ホ

イー ル シ リンダが ア クチ ュエー

タ の 役 割 を 担 っ て い る。  ブ レ ー キ ペ ダ ル か ら足 を 離 す と,装

置 内 の圧 力 は急 に減 少 す る。 ホ イ ー ル シ

リ ン ダ の ピ ス ト ン は シ ュ ー リ タ ー ン ス プ リ ン グ が,マ は 圧 力 室 内 の ピ ス ト ン リ タ ー ン ス プ リ ン グ が,そ

ス タ シ リ ンダの ピス トン

れ ぞ れ 元 の 位 置 に戻 る よ う に

な って い る 。 ブ レ ー キ ペ タ ル に も リ タ ー ン ス プ リ ン グ が 組 み 込 ま れ て い て,ペ ダ ル を 短 時 間 で 元 の 位 置 に 戻 して い る。 しか し,そ グ が 完 全 に,し   例 え ば,ホ

れ ぞ れ の リタ ー ンス プ リ ン

か も 同 時 に 元 の 位 置 に は戻 れ な い。 イ ー ル の シ ュ ー リ タ ー ン ス プ リ ン グ の 戻 り が 遅 れ る と,マ

スタ シ

リ ン ダ の 圧 力 室 は負 圧 と な っ て 外 部 か ら空 気 を 吸 い 込 む こ と に な る 。 そ の た め に,マ

ス タ シ リ ン ダ の プ ラ イ マ リ カ ッ プ と セ カ ン ダ リカ ッ プ の 間 の 室 内 に リザ ー

バ と に 通 じ る サ プ ラ イ ポ ー トを 導 い て お き,こ プ の 外 周 を 経 て,油

こ に 留 っ た 油 が プ ラ イ マ リカ ッ

の不 足 して い る圧 力 室 へ 流 れ 込 む よ う に す る。 プ ライ マ リ

カ ッ プ は圧 力 室 に 圧 力 が 加 わ っ た 場 合 は,セ

カ ンダ リカ ップ側 に油 を流 さな い

逆 止 め弁 の 役 目を 兼 ね て い る。  ホ イ ー ル シ リ ン ダ の ブ レ ー キ 液 が マ ス タ シ リ ン ダ の 圧 力 室 に 遅 れ て 戻 っ て く る と き は,マ

ス タ シ リ ン ダ の 出 入 口 部 の 逆 止 め 弁 を押 し開 き,オ

リフ ィ ス を 通 っ

て 圧 力 室 に戻 れ る よ うに な って い る。

〔４ 〕

(ａ)

流体伝導装置

流体 クラッチ

 流 体 ク ラ ッチ(流 体 継 手)は

図10・20の よ うに,駆 動 軸,従 動 軸 の 間 に 油 な

ど の流 体 を入 れ,流 体 の流 れ を 利 用 して トル クを伝 え る もの で あ る。 エ ンジ ン の ク ラ ンク軸(入 力 軸)に

直 結 した ポ ン プ羽根 車(イ

ンペ ラ)に 相 対 して,従

動 軸 に タ ー ビ ン 羽 根 車(ラ り,タ

ー ビ ン軸(出

ン ナ)が

力 軸)に

あ

ス プ ライ

ンで は め あ っ て い る。 ク ラ ン ク軸 に よ っ て ポ ン プ 羽 根 車 が 回 転 す る と,こ

の中

に満 た さ れ た 油 は遠心 力 で 矢 印方 向 に 押 し 出 さ れ る。 押 し出 さ れ た 油 は,運 動 の エ ネ ル ギ ー を タ ー ビ ン羽 根 車 に 与 え て タ ー ビ ン軸(出

力 軸)を

回 転 して

ク ラ ッ チ の 役 目 を す る が,ト

ル クを増

流体 ク ラ ッチ の 原理

図10・20

大 す る こ と はで き な い。  こ の よ う に 流 体 ク ラ ッチ は,エ 力 を 断 続 で き る か ら,一   (ｂ)ト

種 の 自動 ク ラ ッチ とい う こ とが で き る。

ル ク コ ンバ ー タ

 ポ ン プ 羽 根 車(イ タ)を

ン ジ ンの 回転 速 度 に よ って 自動 車 に円 滑 に 動

ン ペ ラ)と

設 け て,ト

ル ク を 変 更(増

タ ー ビ ン 羽 根 車 の 間 に ス テ ー タ 羽 根 車(リ 大)さ

板 に ノ ズ ル か ら流 体 を 噴 射 す る と,衝 図10・21(ｂ)は

半 円 形 容 器 に 変 え,流

せ て い る 。 図10・21(ａ)の

アク

よ う に,平

撃 力 Ｆ が 作 用 して ホ イ ー ル は 回 転 す る 。 れ の 方 向 を180ﾟ変

換 で き る よ う に す る と,

衝 撃 力 の 他 に Ｆ と同 じ大 き さ の 反 動 力 Ｒ が 生 じ,2Fの

力 が作 用 して ホ イ ー ル

を 回 転 さ せ る 。 さ ら に 図10・21(ｃ)の ク タ)を

置 く と,流

よ う に 半 円 形 板 に 対 し て ス テ ー タ(リ

れ は 再 び わ ん 曲 形 に 返 さ れ,ス

き さ の 力 を タ ー ビ ン は 受 け る こ と に な り,ト  こ の よ う に,与

テ ー タ が 受 け る 力 と 同 じ大

ル ク は増 大 す る。

え た エ ネ ル ギ ー が 消 費 す る こ と な く,何

(ａ)平 板 図10・21

(ｂ)わ ん 曲板

ア

(ｃ)ス

回 も作 用 して ホ イ ー

テ ー タ(リ ア ク タ)

トル ク コ ンバ ー タの 原 理(１)

ル の トル ク を 増 大 さ せ て 行 く。 こ れ が トル ク 変 換 の 原 理 で,こ

の 流 れ を反 転 さ

せ る役 目 を す る の が トル ク コ ンバ ー タ の ス テ ー タ で あ る(図10・22ト

ル クコ ン

バ ー タ の 原 理(２))。

図10・22

 ポ ン プ が 回 転 す る と,ト

トル クコ ン バ ー タの 原 理(２)

ル ク コ ンバ ー タ 内 の 油 は 図10・23の

よ うに ポ ンプ回

転 方 向 に 回 転 流 れ を 生 じ,′こ の た め 遠 心 力 に よ っ て ポ ン プ と タ ー ビ ン の 間 を 循 環 す る 渦 巻 き流 れ が で き る 。 こ の 流 れ が 図10・24(ａ)の 場 合 は,タ

よ うに ステ ー タがな い

ー ビ ン を 出 た 油 が ポ ン プ に 入 る と き ポ ン プ の 回 転 方 向 と 逆 に な り,

ポ ン プ の 回 転 を 妨 げ る。 こ の 流 れ の 方 向 を 変 え る た め に 図10・24(ｂ)の

図10・23

油の循環運動

よ うな

(ａ)

ステ ー タが な い場 合 の

(ｂ)

油の流 れ

油の流れ 図10・24

ス テ ー タ を 設 け て や れ ば,循

ス テ ー タの 役 割

環 す る 油 が 速 度 を 落 さ ず に ポ ン プ に 流 入 して,ポ

ン プ の 回 転 を 助 け る よ う に 働 くた め に,ト

10・5

〔１〕

ス テ ー タが あ る場 合 の

ル ク は増 加 す る こ と にな る。

建設車両 ・産業車両の例

ク レ ー ン車

  重 量 物(10∼30kN)の

吊 り上 げ,積

う特 殊 装 備 車 で あ る 。 そ の 他,特 〓 レ ッ カ ー 車 と して 

み 込 み,運

搬 な ど,一

連 の作 業 を 行

殊 架 装 と して 次 の よ う な 目 的 に 使 わ れ る 。 自走 で きな い車 両 の牽 引 の た め に

〓 ダ ン プ ト ラ ッ ク と して … … 土 砂 や 廃 棄 物 の 運 搬 の た め に

図10・25

ク レー ン車

〓 リヤ 架 装 と し て

…… ト ラ ッ ク 後 端 に ク レ ー ン を 架 装 し,重

量 物 の

荷 役 な ど に有 利 で あ る。 〓 塵 芥 収 集 車 と して

…… 清 潔 な環 境 づ くり に欠 か せ な い ご み 収 集 の た めに

〓

フ ォ ー ク リ フ トと し て

……工 場 内で の荷 役 運 搬 の ため に

ク レ ー ン車 と し て 油 圧 装 置 の 使 わ れ て い る と こ ろ は, 〓 ブ ー ム 伸 縮 装 置 に……

複 動 油 圧 シ リ ンダ直 押 し式

〓 巻 上 装 置 に……

油 圧 モ ー タ駆 動 平 歯 車 減 速 式

〓 ブ ー ム起 伏 装 置 に

……複 動 油 圧 シ リ ン ダ押 し上 げ 式

図10・26

ク レ ー ン車 の 油圧 駆動 部 の例

〓360度 連 続 旋 回装 置 に ……油圧 モ ー タ駆 動 ウ ォー ム ・平 歯車 減速 式 〓 油 圧 ポ ン プ に…

…歯 車 ポ ンプ

〔２〕 油 圧 パ ワ ー シ ョベ ル  油 圧 パ ワー シ ョベ ル は,本 来,掘 削 と積 み 込 み を 目的 とす る もので あ るが, 次 の よ うな土 木 全 般 の作 業 が で き る。   地 な ら し,溝

堀 り,法

面 仕 上 げ,砂

の ま き 散 ら し,杭

打 ち な ど。

 エ ン ジ ンか らの機 械 動 力 は,油 圧 ポ ンプ に よ って 油 圧 動 力 に変 換 さ れ る。 こ の 油 圧 動 力 は操 作 弁 に よ って各 用 途 に配 分 され,油 圧 モ ー タ や各 作 業 油 圧 シ リ ンダ に よ って再 び機 械 的動 力 に変 換 さ れて,走 行,旋 回,作 業機 の作用 をす る。

図10・27

油圧 パ ワ ー シ ョベ ル の 構 成 例

10・6

農業機械の例

 人 力 や 牛 ・馬 に代 わ る もの と して の 農 業 機 械 に は,耕 運 機

トラク タ,コ ン

バ イ ン田植 機 な ど が あ り近 代 化 ,省 力 化 に大 い に貢 献 して い る。 こ こで は トラ ク タ(写 真 １)を 例 に しよ う。  ト ラ ク タ は ア ー ム 先 端 の ア タ ッ チ メ ン トを 交 換 す る こ と に よ っ て,次 な 作 業 内 容 が 可 能 で あ る。

のよう

写真 １ 〓

鶏 糞 や籾 が らの処 理 と除 雪 作 業 な ど。

〓

土 砂 の採 集 と運 搬,掘 削 と除 雪 作 業 な ど。

〓

堆 肥 の切 り返 し,積 み 込 み と運 搬 作 業 な ど。

〓

牧 草,稲 わ らの 採集 と運 搬 作 業 な ど。

〓

重 量物 の 吊 り上 げ と運搬,簡

〓

〓

易 ク レー ンと して の作 業 な ど。

軽 量 物 の土 木 作 業 な ど。 ロー ル状 に した牧 草 の移 動 と運 搬 作業 な ど。

 油 圧 系 統 は,油 圧 ポ ンプか らの 高 圧 油 が 制 御 弁 に送 られ て く る。 運 転 席 に あ る手 動 操 作 レバ ー を操 作 して 油 路 を切 り換 え,ア

ー ムの上 下 と先 端 の 首 振 り動

作 を行 わ せ る。

10・7

その他の例

〔１〕 油 圧 式 自 動 ドア  病 院,銀 行 あ るい は役 所 な どの 入 り口 に立 っ と 自動 的 に ドアが 開 き,通

り過

ぎ る と閉 ま る こ と はだ れ で も経験 して い るが,こ れ に油圧 あ るい は空 気 圧 を利

用 して 開 閉 して こ と は あ ま り知 られ て いな い よ うで あ る。  歴 史 的 に は昭 和 の初 め,電 車(当 時 の 国電)の 連 結 両 数 が 増 し,こ れ に伴 い 停 車 時 の ドア開 閉 効 率 の 向 上 と安 全 の 点 か ら 自動 ドアが な され て 以 来,私 鉄 を 含 め電 車 の 開 閉 ドア はす べ て 自動 化 され て い る。  一 般 の建 築 ドアで は,そ の 必要 度 が 低 く戦 前 で は考 え られ な か っ たが,戦 後 昭 和30年

を過 ぎ高 度 成 長 時 代 に入 って病 院,銀 行,役

所以 外 の工 場関 係 にお

い て,防 塵 や 空 調 な らび に重 量 ドアの 開 閉効 率 向上 と,省 力 化 の ため に 自動 ド ア が普 及 した。  自 動 ドア を 駆 動 方 式 で 分 け る と,油 ア の 構 成 を 図10・28に,そ

圧 式,空

気 圧 式,電

気 式 が あ る。 自動 ド

の 中 の 油 圧 式 に っ い て の 構 成 を 表10・2に

図10・28

要 約 した 。

自動 ドアの構成例

 通 行 人 が ドアの 入 口 に近 づ くと検 出 装 置 が検 知 し,制 御 装 置 に電 気 信 号 を送 る。 す る と制御 装 置 は駆 動 装 置(通 称,ド

アエ ンジ ン)に 開 作 動 指 令 を 出 し,

自動 ドア が 開作 動 す る。 通 行 が 完 了 し,検 出装 置 が 開 作 動 指 令 を 出す と,ド ア は一 定 時 間後 自動 的 に閉 じる。 こ の と きの ドアの移 動 速 度 は,図10・29の

よう

表10・2油

圧 式 自動 ドアの 構成

に制 御 さ れ,通 行 人 に異 和 感 を与 え な い よ うに開 閉 す る ことが 大 切 で あ る。   図10・30は の 例 で,正

一 般 建 築 引 戸 用 自 動 ドア 逆 転 ポ ンプ直 動 で 作 動 シ リ

ン ダ を 駆 動 し,ラ

ック と チ ェ ンス プ ロ

ケ ッ トに よ っ て 回 転 力 に 変 換 す る 。

 図10・31の 油 圧 回路 に お い て,ポ

ン

プ は電 動 機 直 結 の 正 逆 転 ポ ンプ に な っ

図10・29自

動 ドア の 開 閉 速 度

て お り,閉 回 路構 成 で 各 々 の ポ ー トが 作 動 し,シ

リ ン ダ の 両 端 に 接 続 さ れ,複

れ 自 身 に ラ ッ ク が 切 っ て あ り,歯 が な い。 した が っ て,出

車(ピ

動 を 可 能 に して い る。 ピ ス ト ン に は そ ニ オ ン)に

か み 合 って い るの で ロ ッ ド

力 軸 は 回 転 運 動 を 行 うの で ドア を 駆 動 す る た め に,ス

プ ロ ケ ッ ト と チ ェ ンで 直 線 運 動 に 変 換 して い る。 油 の 外 部 漏 れ を 防 止 す る た め

図10・30油

圧 式 自動 ドア の 作 動

図10・31油

に漏 れ 止 め装 置(シ

ール 類)を

圧 式 自動 ドア の 油 圧 回 路 図例

して い るが,摺 動 部 の ピス トン シー ル は リン グ

に よ りわず か な 内部 漏 れ を 許 容 す る反 面,摺 動 に よ る摩 耗 を解 消 し,ク ッ シ ョ ンの た め の構 造 も ピス トン リン グの使 用 とサ イ ドポ ー トに よ り ク ッ シ ョン機 構 を形 成 して い る。   速 度 制 御 は メ-タ ア ウ ト方 式 で速 度 調 整,ク

ッ シ ョ ン調 整 と もよ い。 そ の他

逃 し弁 は,正 逆 転 ポ ン プの た め両 ポー トに設 置 して い る。 ま た,吸 込 不良 防止 の た あ に逆 止 め弁 を 設 け,リ

リー フ時 の キ ャ ビテ ー シ ョ ンを生 じな い よ う に し

て い る。   油 圧 式 は放 射 線 遮 蔽 ドア に も使 わ れ て い る。 工 場,病 る場 所 は多 いが,放 射 線 の照 射 量 に よ って は厚 さが1m以 ト(例 え ば,原 子 力 発 電 所)あ

院 な ど放 射線 を利 用 す 上 もあ る コ ンク リー

る い は鉛 製 の ドア で,出 入 口 を塞 いで 放射 線 が

外 部 に漏 れ な い よ う にす る。 この よ うな場 合,油 圧 シ リン ダで何 百 トン と い う ドア を開 閉 し,放 射 線 漏 れ を 防 ぐ と と もに,ド アが 開 い た後,通 路 確 保 の た め に,ピ

行 人 や車 の通

ッ ト蓋 を ドア同様 に油 圧 シ リン ダで作 動 させ て い る。

〔２〕

油圧 式 エ レベ 一 夕

  一 般 に,エ

レベ ー タ と い うと ロー プ式(ワ

イ ヤ式)を 考 え るが,最 近 は油 圧

式 エ レベ ー タが非 常 に脚 光 を あ び て お り,国 内 の設 置 台 数 の 約25%は

油圧 式

で あ る。 い ま まで 油 圧 式 を 設 置 す る建 物 は,大 部 分 が 倉 庫 等 に使 用 す る重 量 物 運 搬 用 に多 か ったが,最 近 は各 種 の 建 物 に使 用 され て い る。 (ａ)油 圧 式 エ レベ ー 夕 の 長 所 ①

屋 上 に機械 室 が い らな い の で 高 さの制 限 が な く,日 照 権 の保 護 に 有効 で 建物 外観 が す っ き りす る。

②

荷 重 が 建物 に は か か らな い の で,軽 量 鉄 骨 建物 に も設 置 が可 能 で あ る。

③

直接 駆 動 式 の場 合 は ロー プを使 わ な い の で,構 造 が簡 単 で あ る。

④

昇 降時 の揺 れが ほ と ん ど な く,着 床 が正 確 で む らが な い。

⑤

釣 り合 い お もりが な い の で昇 降 用 の空 間 が 小 さ くて す み,荷 物 用 か ごの 複 数 面 に ドアが 付 け られ る。

(ｂ)油 圧 式 エ レベ ー タの 短 所 ①

ロ ー プ式 の よ う に釣 り合 いお も りを使 用 しな い ため,電 動 機 出 力 が ロ ー プ式 の約 ２倍 程 必 要 で あ る が,上 昇 時 の み電 動 機 を使 用 し,下 降 時 は か ご の 自重 で 下 が るた め,電 動 機 は使 用 しな い。 この た め電 動 機 の運 転 に要 す る費 用 は同 程度 と考 え て よ い。

②

油 圧 駆 動 で あ るか ら昇 降 速 度 に限 度 が あ る。 現 段 階 で は60m/minま で 高 層 建 物 に は設 置 不可 能 で あ る。 最 大 昇 降 行 程 は約30m程 接 駆 動 式)と

で

度 ま で(間

さ れ て い る。

(ｃ)油 圧 式 エ レベ ー タ の利 用 ①

オ フ ィス ビル用 … … 人 の移 動,荷 物 の運 搬 に

②

公 共 用 ビル用 … …… 不 特 定 多 数 の人 の集 ま る公 共 の場 所 に

③

劇 場 ・式 場 用 … …… 舞 台,演 壇,オ

ー ケ ス トラ ・ボ ック スな どの い わ ゆ

る “せ り” の昇 降 用 に ④

病 院 用…………

寝 台車 を 収 容 で きる奥 行 きの あ る深 いか ご と,発 進 ・

停 止 時 の ス ム ー ズ さ が求 め られ る と こ ろに ⑤

住宅用

集 合住 宅,一 戸 建 個 人 住 宅 用 の ホ ー ム エ レベ ー タ と して

⑥

物 流 セ ン ター … …

フ ォー ク リフ ト,ト ラ ック等 車 両 の エ レベ ー タと し て

⑦

工 場 ・倉 庫 用 … …

⑧

冷 凍 ・冷 蔵 庫 用 … …一 度 に大 量 の冷 凍,冷 蔵 食 品 を庫 内 に運 ぶ た あ に

⑨

駐車場

…

工 場 の荷 物 運 搬 用 に も最 適

……… 多 層 駐 車 場 の 自動 車 用 エ レベ ー タ と して

(ｄ)油 圧 式 エ レベ ー タ の駆 動 方 式   機 械 室 に 設 置 され て い る油 圧 ユ ニ ッ トに貯蔵 され た作 動 油 を 電 動機,油 ン プに て圧 力 を 加 え,シ

圧ポ

リ ンダ内 の プ ラ ンジ ャを上 昇 させ る と と もにか ご も上

昇 させ る。   下 降 は エ レベ ー タの 自重 で 下 降 させ る(図10・32)。

図10・32油

①

直接駆動方式

  図10・33の は,エ

圧 式 エ レベ ー タ の構 成例

よ う に,プ

ラ ン ジ ャ で か ご を 下 か ら押 し上 げ る方 式 で,こ

の場合

レベ ー タ の 昇 降 行 程 分 だ け シ リ ン ダ を 地 中 に 埋 設 す る た め の 保 護 用 鋼 管

が 必 要 で,重 加 重 の もの の運 搬 に は最 適 で あ り,油 圧 式 エ レベ ー タ の基 本 的 な 方 式 で あ る。   上 昇 時 は ポ ンプ か ら作 動 油 を シ リン ダ内 に送 り込 み,常 用 圧油(2.5∼3MPa) で荷 重 を上 げ,下 降 時 は エ レベ ー タの 自重 で下 降 させ る。

図10・34油 図10・33油

②

圧 式 エ レベ ー タの 直 接 駆 動 方 式 の例

間接駆動 方式

  シ リ ン ダ を か ご の 側 部 ま た は 後 部 に 配 置 し,プ に ロ ー プ を 掛 け,プ

あ る場 合 に 使 用 さ れ て お り,小 10・34は,ア

ラ ン ジ ャ上 部 の シ ー ブ(鋼 車)

ラ ン ジ ャ の 動 き と ロ ー プ を 併 用 して 間 接 的 に か ご を 上 昇 さ

せ る 方 式 で あ る。 こ の 方 式 は,地

盤 な どの 関係 で 保 護 用 鋼管 の埋 設 が 不可 能 で

荷物 で昇 降行 程 の高 い建物 に使用 され る。 図

ン ダ ー シ ー ブ 式 と い わ れ る 間 接 駆 動 方 式 の 一 種 で,か

プ ラ ン ジ ャ の 動 き の ２倍(例 き2m)と

圧 式 エ レベ ー タの 間接駆動方 式 の例

な って い る。

え ば,ブ

ラ ン ジ ャ の 動 き1mに

ごの動 きは

対 して か ご の 動

付表1.主

なSI単 位 お よ び そ れ と併 用 して よ い単 位(JIS  Z 8202,8203)の

量

単位 の名称

回転速度 回転数

回毎秒 回毎秒 回毎分

質量

キ ロ グ ラム グラム

密度

キ ログ ラム毎立 方 メー トル

グ ラム毎 立方 メー トル グ ラ ム毎 リ ッ トル

比体積 運動量

立 方 メー トル毎 キ ログ ラム

慣牲モーメ ン ト

キ ロ グ ラム 平 方 メ ー トル

力 重量 力 の モ ー メ ン ト

キ ロ グ ラ ムメ ー トル 毎 秒

ニ

ュ ー

ト ン

ダイ ン 重 量 キ ログ ラム ニ ュeト

ン メ ー トル

重 量 キ ロ グ ラ ム メ ー トル トル ク

圧力

パ ス カル ニ ュー トン毎 平方 メ ー トル バ ー ル 重量キログラム毎平方メー トル

応力 せん断応力

縦弾性係数 横弾性係数 体積弾性係数 圧縮率

パ ス カル ニュー トン毎平 方メー トル

重量キ ログラム 毎 平 方 メ ー トル パ ス カル ニュー トン毎平方 メー トル

重量キ ログラム 毎 平 方 メ ー トル 毎パ スカル 平方 メー トル毎 ニ ュー トン

粘度

平 方 メ ー トル 毎重量 キログラム パ ス カル 秒 ニ ュー トン秒毎平方 メ ー トル

ボ アズ 重 量 キ ロ グ ラ ム秒 毎 平 プ〒メ ー ト ル

動粘度

平 方 メー トル 毎 秒 ス トー ク ス

仕事 エ ネ ル ギ ー

ジ ュ ー ル ワ ッ ト秒 重量 キ ロ グラ ムメ ー トル

流量

立 方 メー トル 毎 秒 立 方 メ ー トル 毎 分 リ ッ トル毎 秒 リ ッ トル毎 分

単位記号

定

義

抜 粋(1〕

換 算 率

付 表 ２．主 なSI単 位 お よ び それ と併 用 して よ い単 位(JISZ8202,8203)の

(注)(１)※

付表3.SI単

印 はSI単 位 を 示 す 。(２)1N=1/9.80665kgf

位記号の接頭語

抜 粋(２)

付表 ４

主要計算式及び計算図表〔その １〕 ① ポンプ出力 ② ポンプ軸入力 ③ ポンプ容積効率 ④ ポンプ全効率

付表5

主要計算式及び計算 図表 〔その2〕 ① シ リンダの速 度 ② シ リンダの圧力

付表 ６

主要計算式及び計算図表 〔その３〕 ① ア ク チ ュエ ー タの 出 力 ・弁 の動 力 損 失 ・その 他

付表 ７

主要計算式及び計算図表 〔その ４〕 ① 管の大 きさと流速

付表 ８

主要計算式及び計算図表〔その ５〕 ① 作動油 の粘 度 ・温度 特性

参 考 文献 執 筆 に際 し,下 記 の会 社 及 び団 体 の 資 料 を 参 考 に しま した。

油研 工業株式会社

 東 京 都 港 区 芝 大 門1-4-8浜

松 町清 和 ビル

 テ キ ス ト

株 式 会 社 トキ メ ッ ク   東 京 都 大 田 区 南 蒲 田2-16-46

 テ キ ス ト

株式会社

 東 京 都 港 区 赤 坂2-3-6

 テ キ ス ト

井 関農機 株式会社

 東 京 都 荒 川 区 西 日暮里5-3-14

 カ タ ロ グ

日精樹脂 工業 株式会社

 長 野 県坂 城 町南 条2110

 テ キ ス ト

太陽鉄工 株式会社

 大 阪 市 東 淀川 区北 江 口1-1-1

 カ タ ロ グ

株式会社

ナ ブコ

 神戸 市 中央 区脇 浜 海 岸 通1-46

 テ キ ス ト

株式会社

タダノ

 香川県高松市新 田町甲34

 テ キ ス ト

コマ ツ

カ ヤ バ工 業 株 式会 社  東 京 都 港 区 浜 松 町2-4-11

世 界 貿 易 セ ン ター ビル

東 洋 ハ イ ドロ  東 京 都 渋 谷 区 恵 比 寿 南2-8-2 エ レ ベ ー タ株 式 会 社 〓 日本 フ ル ー ド パ ワ ー工 業 会

 東 京 都 港 区芝 公 園3-5-8

全 国 自動 ドア協 会

 東 京 都 港 区海 岸1-9-18

機 械 振 興 会 館311号

雇用促進事業 団職業  職業訓練教材 訓練研究 セ ンタ-編 中小企業事業 団編

キ ョ ウテ イ ビル

 テ キ ス ト

 テ キ ス ト  テ キ ス ト

自動車整備

 通信研修講座用教材

 カ タ ロ グ

油圧 ・空気圧制御

 テ キ ス ト  テ キ ス ト

索 引 ■

あ行

AND回

路

ア キ シ ャ ル ピ ス トンモ ー タ

ア キ ュ ム レー タ回 路

 156  151

ア ン ロ ー ド リ リー フ 弁

圧縮率

 100

  87  188

オ リ フ ィス

  27

押 し除け容積

  48

押 しボ タ ンス イ ッチ

■

か行

外接 歯 車 モ ー タ

  ８

圧 力 エ ネ ル ギー

 19

 142

 103

回転力

圧力制御回路

 151

荷重圧 力係数

  70   83

圧力制御弁

  95

圧力の強 さ

  ８

片 ロ ツ ド形

  75

圧力ヘ ッ ド

 20

可変容量形

  57

圧 力 ポー ト

  96

油の閉 じ込み

型板

 171   53  127  19

位 置 エ ネル ギ ー 位置ヘ ツ ド

キ ャ ップ側 カ バ ー

  78

キ ャ ビテ ー シ ョ ン

  30,56103

機械 効 率

イ ン タ ロ ッ ク回躍

イ ン ライ ン形

  49,6

機械操作切換弁 極 限の強 さ 許容引張応力

 145

近 接 ス イ ッテ

 163

 19

ク ッシ ョ ン機 構 ク レ ー ン車

接点

エ ング ラ秒

 162

ク レ ビス形   90

 119  144

近接 ス イ ッチ付 シ リ ンダ

  20

運動 エ ネル ギ ー

ａ

 133

  56

  ８

イ ンナ ロ ー タ

 126,177

管 路 用 フ ィル タ

 91,144

１標準気圧

  100   68

回転内継手

圧 力 スイ ッ チ

安全辱

  162

カウ ン タバ ラ ンス弁

 43

圧力

  72

 101,127

ア ン ロ ー ド回 路

 169

罪

オ イ ル ダ ンパ

 53

アキ ュ ム レー タ

  79

OR回

オイ ラー の 式

 168

ア ウ タ ロ ー タ

Ｏ リ ング

  81  195   76

くい込み式管継手 くい込 み式配管

 142  141

  82

空冷式油 冷却器 駆動歯車

 136

 52

ス イ ッ チ

 162

ス ク リュ ー ポ ンプ

  69

ゲ ー ジ圧 ８

ス ク リュ ー モ ー タ

  65

減圧ヂ

ス ケ ジ ュ ー ル番 号

  98

減速回橘

 153

高抗力鋼

 86

ス ト-ク

合成系作動 油

降伏点

 163

  145

固定配分軸

■

ス

  38

ス プ ール 弁

  33

 114

ス ラ イ ドス プ ー ル形

 109

  30

吸込み作用

圧

  31

サ ー ボ機 構

座屈荷重

  87

座屈強 さ

  86

作動回路

 45

吸込みポー ト

  52

水成系作動 油

  35

推力

 123

  83

水冷式 油冷却器

  159

 135

セ イ ボ ル トユ ニ バ ー サ ル 秒 セ ン チ ソ トー ク ス

シー ケ ン ス回 路

シ リ ン ダチ ュ ー ブ

時限動作 回路

  77

 169

自己保持 回路

 115

実吐 出 し量

 48  104

磁力線

全圧 力

  ８

全効率

  49  20

全 ヘ ッ ド

増 圧回路

 65

 125,177  115

 157

 115  157

層流

 22

側板

 52

速度制御回路 速度 ヘ ツ ド

 52

出力 トル ク

触針

 35

  ８

ソ レ ノイ ド

 170

自重落下 防止回路

従動歯車

  82,185,187

絶対 圧

 38

 170

時 限 リ レー

絞 り弁

  168

  99

シ ョ ッ クア ブ ソ ーバ

磁束

石 油系作動 油

 155

シー ケ ン スチ ャ ー ト シー ケ ン ス弁

 114

ス プ リン グセ ン タ形

水撃

  63

さ行

サ-ジ

  125

ス プ リン グ オ フ セ ッ ト形

  35

光 電 ス イ ッチ

 145

ス タ イ ラ ス

 152  20

外 トロコ イ ド歯 車 損失 ヘ ツ ド

 23

 53

 40

トラ ニ オ ン形

■

た行

トル ク

タ イマ 同 略

 76

  70

トル ク効 率

 170

  65

タ イ ム チ ャ ー ト

 168

ト ル ク コ ン バ-タ

ダ イヤ フ ラ ム形

 127

トル ク モ ー タ

ダ ブル ピ ス トン形

グル シ ・ワ イ ズバ ッハ の 式 タ ンク 用 フ ィ ル ク

体積弾性係数 体積流量 耐力

ト レー サ

 75  29

 132

 177   53

トロ コ イ ド歯 車 トロ コ イ ドポ ン プ

 43  18

等温変化

 130

同期回路

 154

動粘性係数

 145

縦 書 き シ ー ケ ン ス図

縦弾性係数 たわみ

 193   29

  38

動粘度

 167

  87

■

  38

な行

  90

断熱変化

 130

  68

内接 歯 車 モ ー タ

端末条件 によ る係数

な らい制

  88

 176

難燃性作動油 チ ェ ック弁

ね じ込 み式管継手

 31,108   28,98,99  96

直 動 形 リ リ-フ 弁

デ セ ラ レー シ ョン弁

ね じ込 み式配管

 141  180

テ レス コ ー プ形

 75

テ ンプ レー  17

定容積形

  57

  38

粘度指数

  40

NC接

点

 163

NO接 点

 162

電磁切換弁 コイル

NOT回

 123

電 気 ・油 圧 サ ー ボ弁

 165

電 磁 切 換 弁 付 リ リー フ弁

路

 169

 98

 117

ノ ズ ル フ ラ ッパ機 構

■

 129

は行

 バ ー ゲ ン ・ボ ア ズ イ ユ の 式

 165  164

ハ イ ドロ リ ック ロ ック

パ イ ロ ッ ト操 作切 換 弁 トラ ク タ

 113

ノ ー ス プ リ ン グ デ テ ン ト形

 115

電 磁 パ イ ロ ッ ト操 作 切 換 弁

電 磁 リ レー

  38

 126,177

定常流れ

電磁弁

粘瞳

 105

 142

熱 間 加 工 プ レフ

粘性係数

電磁石

  36

 108

チ ャ タ リン ク チ ョー ク

 53

 197

パ イ ロ ッ ト操 作 チ ェ ッ ク 弁

  24   32  118   109

パ ス カ ル の原 理

ブ リー ドオ フ制 御

 11,190

バ ラ ン ス ピ ス ト ン 形 リ リー フ 弁

背圧

  96

 172

フ レア式 管 継 手

  83

吐出 し圧力

  46

フ レア式 配 管

吐出 し作用

  46

ブ レ ーキ 回 路

吐 出 しポ ー ト

歯車

 107

フ リ ッカ回 路

  142   141   158

ブ レー キ 弁

 52

 102

ブ レー ク接 点

 163

歯 車 ポンプ

  2,51

プ レ フ イル 弁

 181

歯車 モー タ

  3,65

ブ ロ ッ ク図

  200

板金成 形プ レス

負荷率

  179

 123  83

複 動 片 ロ ッ ド形

ｂ接点 ピス トン

  83

粉末成形 プ レス

  163

 179

 78

ピ ス トン形

 127

ピ ス ト ンパ ッキ ン

 79

ベ ー ン ポ ンプ

  2,57

ベ ー ン モ ー タ

  3,65,71

ピ ス ト ンポ ンプ

 2,60

ヘ ッ ド側 カ バ ー

ピ ス ト ンモ ー タ

 3,65

ベ ル ヌ ー イの 定 理

ピ ス トン ロ ッ ド

平均流速

  78

ピニ オ ン

  200

ピ ン トル

  63

平衡形

  78   20

 18,22,24,144

 57

比 圧 力 エ ネル ギ ー

  20

ボ ア ソ ン数

比 位 置 エ ネル ギ ー

  20

ポ ペ ッ ト形 電 磁 切 換 弁

比運動 エネルギ ー

 20

引張強 さ

 17   57

表 示 ラ ンプ

 165

ポ ン プ 出力

  49

ポ ン プ入 力

  49

方向切換弁

比例電磁式圧 力制御 弁

 121

比例電磁式流量制御弁

 122

Ｖ パ ッキ ン フ ー ト形

 79

 163  24,25

  29

プ ラ ス チ ッ ク射 出 成 型 機

フ ラ ン ジ形 

ま行

摩 擦 損失 ヘ ッ ド

ブラ ジ ウス の 式

プ ラ ダ形

  95

マ イ ク ロス イ ッチ

  76

 130

 109

方向制御弁

■

 118

  31

ポ リ トロ ー プ指 数

 144

非定常流 れ 非平衡形

ポ ペ ッ ト弁

 92

 127

76

 181

メ ー ク接 点

 162

メ ー タ ア ウ ト制 御 メ ー タ イ ン制 御

 107  106

メ カ ニ カル サ ー ボ弁

モ ジ ュ ラー 弁

 119  96

戻 り ポー ト

漏れ量

■

 123,125

  48

ら行

ラ ジ ア ル ピ ス トン ポ ン プ

  62

ラ ジ ア ル ピ ス ト ン モ-タ

  73

ラ ック

  200

ラ ック ・ピ ニ オ ン

や行

ラバ ー プ レス

乱流

  79

Ｕ パ ッキ ン

油圧 アクチュエータ

油圧回路図

 146

 198

流速

 18

 197

 192   32

流量

  ２

油圧 モータ

  3,65

油 圧 モ ー タ回 路

  32,119

流体継手 流体 力

 16,190

油 圧 ポ ンプ

 192

流体 固着現象

  65

油 圧 ブ レー キ

  18

流量 制御弁

  66

の全 効 率

 105   75

両 ロ ツ ド形

  66

理論吐出 し量

  48

臨界速度

  66

油 圧 モ ー タの入 力

  95

流量調 整弁

 159

油 圧 モ ー タ の 出力

  23

 1,203

油 圧 ユ ニ ッ ト

レ イ ノル ズ数

  32

油 タンク

レ ッ ド ウ ツ ド秒

  135

連続の式 容積 効率

  22,24

レ シ プ ロ ピス トンポ ンプ

  3,136

油冷 却器

  63

  40

 18

  48,66

溶接 式管継 手 溶接式配管

揺動回転運 動

ロ ー タ リエ ン コー ダ付 シ リ ン ダ

 142

ロ ー タ リ スプ ー ル 形

 141

溶接 フ ラ ン ジ式 配 管

 141

  3,65

ロ

 167

 110

 121

ッ ド パ_ン

キ

論理積回路

 73

横 書 き シー ケ ン ス図

ロ ジ ッ ク弁

ロ ッ キ ン グ回 路

  73

揺 動 形 ア クチ ュエ ー タ 揺動モー タ

 163

 163

流 体 ク ラ ッチ

油 圧 パ ワ ー シ ョベ ル

油 圧 モ-タ

リ レー

 15

油 圧 式 携 行 ジ ャ ッキ

油 圧 シ リ ンダ

  22

リ ー ドス イ ッ チ  202

油圧式 自動 ドア

 74  179

 1,2

油 圧 式 エ レベ ー タ

油撃

■

論理否定回路 論理和回路

 158

ン

 79  168  169  169

  82

＜ 著者 紹 介 ＞

高 橋  徹 学 職

著

歴  日本大 学 工 学部(現 理 工学 部)機 械 工    学 科 卒 業(1955年) 歴  東京都立町田工業高等学校 教諭     東京都立砧工業高等学校 教諭     東京都立港工業高等学校 教諭     青山製図専門学校 講師   「新JIS製 図 」(パ ワ ー 社) 書     「 冷 凍 の基 礎 技術 」(同)     「 油 圧 ハ ン ドプ レス の設計 」(同)     「 渦 巻 ポ ン プの 設計 」(同)     「 油 圧 ジ ャ ッ キの設 計 」(同)     「 空 気 圧 の基 礎 と応 用 」(東 京 電 機 大     学 出版 局)    文 部 省検 定 済 教 科書 「原 動機 」 共     著(コ ロ ナ社)     「 解 説 と演 習 原 動機 」 共 著(同)

     その他機械設計関係 の著書

わか りやすい機械教室

油圧 の基礎 と応用 1997年

２月20日

2006年12月20日

 第 １版 １刷 発行

著 者  高 橋  徹

 第 １版 ５刷 発行  学校法人  東京電機大学

発行所 東京電機大学出版局      代表者  加藤 康太郎 〒101-8457 東 京 都 千 代 田 区 神 田 錦 町2-2 振 替 口 座00160-5-71715 電 話(03)5280-3433(営    (03)5280-3422(編

印刷  三 美 印刷(株) 製本  渡 辺 製本(株) 装丁  高橋 壮一

〓Takahashi

Touru

Printed in Japan

*無 断 で 転 載 す る こ と を 禁 じ ま す 。 *落 丁 ・乱 丁 本 は お 取 替 え い た し ま す 。

ISBN4-501-41360-3

Ｃ3353

1997

業) 集)