比例弁は、従来のオン／オフ弁と閉ループ・サーボ弁の中間に位置し、現代の油圧システムでは一般的なコンポーネントとなっている。
比例バルブの種類
- 比例圧力弁：油圧システムの圧力を制御するもので、比例リリーフ弁や比例減圧弁などがある。
- 比例流量バルブ：比例流量制御弁のように、システム内の流量を制御する。
- 比例方向弁：油圧アクチュエータの動作方向と速度を制御する。
📘 制御性能を比較する技術者については、以下を参照のこと。
電磁比例方向弁の特徴
- 通常の方向弁と同様に、比例ソレノイドは直動式比例方向弁の制御スプールを直接駆動します。
- 構造的には、3ポジション、4方向スプリング中心の標準的な方向弁に似ている。
- スプールはパイロット式方向制御弁と同様に大きなストロークを持つ。
- アクチュエータへの流入と流出は、2つの制御オリフィスによって制約される。
- 電子制御装置と組み合わせることで、油の性質に関係なくランプ時間を調整しながら、確実に加速と減速を行うことができる。
比例方向弁
4WRA(E)バルブは4/2方弁と4/3方弁があります。 比例方向弁 直接操作とサブプレート取り付け。中央ネジと取り外し可能なコイルを持つ比例ソレノイドによって作動します。ソレノイドの制御は、外部増幅器（4WRA）または内部増幅器（4WRAE）を使用します。
特徴
サイズ6と10
最高使用圧力 315 bar
最大使用流量 42 L/分（サイズ 6）
75 L/分（サイズ10）
電気油圧式比例方向弁
4WRKEバルブは2段比例方向制御バルブです。これらは流れの大きさと方向を制御します。パイロット制御弁（1）、弁体（8）、主弁スプール（7）、カバー（5と6）、センタリングスプリング（4）、誘導位置センサ（9）、減圧弁（3）から構成されています。入力信号がない場合、主弁スプール（7）はセンタリングスプリング（4）によって中心位置に保持されます。主弁スプール（7）は、誘導位置センサー（9）を介して対応する電子増幅器に接続されており、主弁スプール（7）の位置の変化と増幅器の合計点における指令値の変化は、差電圧となります。
特徴
サイズ 10～32
最高使用圧力 350 bar
最大使用流量 1600 L/分
3方比例減圧弁
3DREP6型3方減圧弁は比例ソレノイドによって直接操作されます。比例ソレノイドは制御可能なウェットピンDCソレノイドで、中央ネジと取り外し可能なコイルを備えています。ソレノイドは、外部アンプ（モデル3DREP）または内蔵アンプ（モデル3DREPE）によって制御されます。
特徴
サイズ6
最高使用圧力 100 bar
最大使用流量 15 L/分
2方比例流量制御弁
2FRE...比例流量制御弁は2方向機能を持ち、提供された電気的指令値に従って圧力と温度に依存しない対応する流量を制御することができます。バルブは基本的に、バルブ本体(1)、誘導型位置変換器付き比例ソレノイド(2)、測定オリフィス(3)、圧力補償器(4)、オプションの逆止弁(6)から構成されています。
特徴
サイズ6
最高使用圧力 210bar
最大使用流量 25 L/分
比例バルブの技術的応用
自動車の車体組立溶接を例にとると：
テストドライブの前に、多くの自動車部品は製造工程ですでに「動作テスト」を経験している。溶接ラインでは、プラットフォームに積み重ねられた板金部品を組み立て、溶接する。
すべての昇降プラットフォームは、作業位置、すなわち溶接クランプエリアに到達するために同期する必要があります。金属板部品の搬送は減速段階で行われ、接近速度は0.15 m/sを超えてはならない。一方、昇降搬送段階は、時間を節約するために素早く移動しなければならない。
これらのプロセス要件は、すべて油圧比例制御によって達成されている。比例制御システムの採用後、最高速度は大幅に低下した。元の加減速カム機構に代わってスロットルバルブが、流量制御バルブが速度調整を、方向制御バルブが方向を制御した。従来の機械式トランスミッション方式をそのまま使用すれば、衝撃が強く、精度が低く、柔軟性に欠けることは避けられない。システムはより複雑になり、コストも高くなる。
油圧比例制御は、大きな慣性、高速、高加速度のシステムに特に適しており、バランスの取れた信頼性の高い操作が可能です。
比例弁の一般的な問題とトラブルシューティング
- 比例ソレノイドが作動しない:コネクター部品の経年劣化、接触不良、ソレノイド配線のはんだ除去などが考えられます。この場合、マルチメーターで検査することができる。無限抵抗が検出された場合は、配線をはんだ付けし直し、コネクターを修理し、プラグを確実に再接続する。比例アンプとソレノイド間の断線や端子のゆるみもソレノイドの故障の原因となります。断線した電線を交換し、確実に接続し直してください。
- コイルの経年劣化、コイルの焼損、内部断線、過度の温度上昇:過度の温度上昇は比例ソレノイドの出力力を低下させ、故障の原因となります。入力電流が高すぎないか、コイルの絶縁不良がないか、汚染物質によってスプールが動かないかをチェックする。原因を特定して除去する。断線や焼損の問題がある場合は、コイルを交換する。
- バルブの不適切な取り付け:インレットポートとアウトレットポートがマニホールド内で正しく配置されていない場合、またはマニホールドの表面が粗いためにオイル漏れが発生する場合は、バルブを正しく取り付け直し、取り付け面を処理し、シール部品を取り付けてください。
- 不安定な流れ:以下の点をチェックする：
- オイル汚染:作動油に含まれる汚染物質がスロットルやスプールを塞ぎ、不安定や詰まりを引き起こし、流量制御に影響を与える可能性があります。
- 油温変動:作動油の粘度は温度によって変化し、過度の温度変化は流動安定性に影響を与える。
- スプールの固着または摩耗:長期間の使用や汚れは、スプールの摩耗や固着の原因となり、スムーズな動きを妨げ、不安定な流れにつながります。
- 不適切なバルブ設計（選択）比例弁の不安定な流量は、作動油の状態、温度変化、スプールの摩耗、電気信号の干渉など、さまざまな要因の組み合わせによって生じる。
- 作動油を清浄に保ち、適切な温度に保つ；
- 比例弁を定期的にメンテナンスし、スプールを清掃・点検する；
- 安定した電気制御信号を確保する；
- 実際の動作条件に合うように、コントローラのパラメータを調整する；
- 外部負荷と圧力変動を低減するために油圧システム設計を最適化する。
体系的なトラブルシューティングと最適化により、比例弁の流量不安定問題を効果的に解決することができます。
費用対効果の高い比例バルブの選び方
- 定格圧力の選択:圧力変化はパイロット段のオリフィス径を変えることで実現します。選択された比例圧力弁の定格は、より良い分解能を達成するために、システムの最大使用圧力より小さくはならず、理想的には1～1.2倍であるべきです。
- 定格流量とサイズの選択:比較的平坦な流量-圧力曲線と最小の設定圧力を得るためには、比例圧力弁の定格流量をシステムの最大流量の1.2～2倍とすることを推奨します。比例圧力弁の定格流量は、システムの最大流量の1.2～2倍とすることを推奨します。
- バルブ構造の選択:フィードバックループを内蔵した比例弁は、内蔵していないものよりも優れた安定性と動的性能を提供します。機械的油圧フィードバック付きバルブは、3% 未満のヒステリシスと 1% 以内の繰返し精度を持つ、シンプルで手頃な価格の信頼性の高いバルブです。電気フィードバック付き比例弁は、1.5% 未満のヒステリシスと 0.5% 以内の繰返し精度を達成できます。
- 精度:非直線性、ヒステリシス、分解能、再現性など、電動油圧比例弁の静的パラメータは制御精度に直接影響します。システム精度の要求に応じて適切に選定する。
比例弁の開発動向
産業の自動化が進む中、比例弁の発展傾向は主に以下の通りである：
- デジタル制御:より多くの比例弁がデジタル制御技術を採用し、より精密な制御と診断機能を実現している。
- インテリジェンス:センサーとネットワーク技術を組み合わせた比例弁は、自己診断と遠隔制御を実現できる。
- エネルギー効率:バルブ本体の設計と制御アルゴリズムを最適化することで、比例弁は制御精度を確保しながらエネルギー利用率を向上させることができる。
結論
比例弁は油圧制御システムの重要なコンポーネントであり、複雑な作業条件下で精密な流体制御を提供します。制御技術の進歩に伴い、比例バルブの応用範囲はさらに広がるでしょう。
よくある質問比例弁
1.比例弁とサーボ弁の違いは何ですか？
サーボ弁は一般に、より高い動的応答と精度を提供するが、油の汚染に対してより敏感で、通常より高価である。
比例弁は、より高い堅牢性と低いライフサイクルコストで、多くの産業タスクに「十分な」性能を提供します。
2.比例バルブの流量が不安定なのはなぜですか？
一般的な原因としては、スロットルエッジを塞ぐ汚染オイル、粘度変化を引き起こす大きな温度変化、磨耗または固着したスプール、不適切なバルブ選択とコントローラーのチューニングなどがあります。
オイルの清浄度と温度から始め、電気信号とバルブのサイジングをチェックする。
3.比例バルブのメンテナンス頻度は？
唯一のルールはないが、システムの予防保守計画の一環として、オイルの清浄度、フィルターの状態、コネクターの完全性、コイルの温度を定期的にチェックすることが推奨される。
要求の厳しいシステムでは、定期的な機能テストと校正が必要になる場合があります。
4.従来のバルブを直接比例バルブに置き換えることはできますか？
そうとは限らない。比例バルブには、適切なアンプまたはコントローラー、適切な配線、そして時には回路の再設計が必要です。
しかし、正しく設計された場合、このようなアップグレードは、パフォーマンス、柔軟性、全体的な生産性を大幅に向上させることができる。
Rekith Hydraulicsについて
Rekith Hydraulicsは油圧バルブと油圧システムの専門メーカーで、産業機械、モバイル機器、エネルギーアプリケーション向けに比例方向バルブ、比例圧力バルブ、流量制御バルブ、カートリッジバルブ、ロジックバルブを提供しています。
10年以上にわたるエンジニアリングの経験、CNCベースの生産、厳格な品質管理により、Rekithは世界中のOEMおよびシステムインテグレーターをサポートしています。 信頼性の高い製品とアプリケーションレベルの技術サポート
油圧システムの計画やアップグレードの際に、4WRAE、4WRKE、3DREP6、2FREタイプなどの比例弁の選定にお困りでしたら、当社のエンジニアリングチームが実際の使用条件に基づいた計算サポートやモデルのご提案をいたします。
