油圧 閉回路のアキュームレータ

質問

2軸破砕機のように高負荷、かつ非常に負荷変動が大きいものに使用する閉回路を想定しています。破砕機の油圧モータは正転逆転ありです。最高使用圧力は30MPa程度。モータに出入りするメインラインにアキュームレータが付いたシステムを未だ見たことがありませんが、このシステムにアキュームレータはよく使われているのでしょうか。余りに圧力、流量変動が激しく、頻繁なため役に立たないのではないかと想像しています。
ご参考；順調に破砕している時の圧力は13M程度。破砕しにくいものが入ると最高30M程度まで上昇。鉄の塊のような異物を噛み込むとモータは急停止＝＞サージ圧発生。つまっていた被破砕物が急に破砕されると、見かけ上ほぼ停止状態にあったモータが慣性で急回転＝＞上流側の高圧が急低下。挟まった異物に対応するため、1分間に逆転正転を数回繰り返す運転が日に5、6回。というような感じの運転になります。

回答No.7

noname#230359

再々出です。

２軸ローラータイプの刃を有する破砕機ですか？(転造ねじ加工機のようなタイプ)。
被破砕物の大きさを限定していますか？
２軸ローラータイプの刃は、ピッチ変換が可能ですか？
そして、徐々にピッチを狭めて、被破砕物の大きさも徐々に小さくするタイプですか？

２軸ローラータイプの刃と被破砕物の垂直方向の接触角と被破砕物の重量、２軸ローラータイプの
刃の形状仕様と被破砕物との摩擦係数又は食い込み係数によっては、“30MPaでガンガン動かせば
当たり前のような気がしています”は、？？？となるでしょう。

力学的に、被破砕物の水平方向(破砕力)と垂直方向(送り力)の分析も必要と考えます。
２軸ローラータイプの刃と被破砕物が空送し、刃が高温になり焼き付きを起こしたり、
被破砕物の水平方向(破砕力)と垂直方向(送り力)が、ブリッジ効果にて刃の回転が停止したり
していると思います。
パチンコの玉が、ブリッジ効果で落下しない現象と、刃の回転が空送したりロックが掛かったり
の現象が油圧低下にかかわらず発生している可能性があると推測します。

お礼

ありがとうございます。
破砕機本体の勉強をするときの参考にさせていただきます。
追伸；
今、私が悩んでいる破砕機は（破砕機本体を悩んでいるわけではありませんが）、2軸せん断式で2つの軸のピッチは固定です。被破砕物の種類によってはピッチを変えられるものも使用していますが。各軸の回転数を変えることによりせん断力を発生させています。後は、刃と刃の隙間によるせん断力です。

回答No.6

noname#230359

私が直接では無いのですが、2軸破砕機は電動の小さめのものは見たことがある
油圧のものもあるようで大型だけかと思っていましたが何やら面白そうですね
衝撃的な荷重が気になるのですね？↓URLのようなものを見つけましたが・・・

何度も海外の木材をバリバリと破砕する、2軸破砕機の動画も見たことがあり
恐らく先発メーカーでは其処らの問題は解決しているのではないでしょうか？
↓の回転制御方式というものがどんなモノか興味はあれど、想像が付きません
・・・もしかして、油圧ポンプの電流値で制御するんだろうか・・・むむむ

参考URL：

http://www.n-sharyo.co.jp/business/papermanufact/shredder-2ssi.html

お礼

私のクレームの話し･･･
そうです、衝撃的な荷重が悪さをしていると考えています。内圧推力だけ考えても低圧時（順調に破砕）と高圧時（何かが詰まった場合）の差が500Kg程度あります。正、負のサージ圧もある。これが衝撃的に、かつひどいときは1分間に数回、日に5、6回、方向を変えて各部に作用しているイメージを持っています。曲げモーメントがかかればいちころのイメージです。次回の改造で上手くいくでしょう･･･10年保証はちょっと自信無しですが。電気回路ではこんな状況にはならないんでしょうね。

回答No.5

noname#230359

再出です。

油圧サーボシステムを使用して、工作機のローダー＆アンローダーを計画した時に得た要素技術
が、役に立ちそうです。
旋回で、回転アームを高速回転する仕様なので、油圧モータを高速回転させました。

最近では、マシニングセンタのようなもので、高速で工具ではなく、ワークを交換させました。
ですから、マシニングセンタの高速工具交換の仕様を確認したり、それらの論文を確認すると、
要素技術の習得ができるのではないでしょうか？

ア）油圧回路のエア噛み対策と応答性
イ）油圧回路の最速流速回路の知恵
ウ）油圧回路の負荷部までと、タンクを含む負荷部以降の役割
等が頭に浮かんでいるようですが、
最終的には、ウ）のタンクを含む負荷部以降の役割にて、油温管理やエア噛み対策をするです。

破砕機の衝撃発生機構は、
? インパクトレンチ機構のように、ワンウエイ回転＋カム機構
? 正逆転のツーウエイ回転＋流速を速めてウォータハンマー的な要素を使用する
の?で?なんかを採用していませんよね。
<失礼な確認であったなら、御免なさい>

後は、2軸の油圧システムを含めた剛性確認も、破砕機の役目を果たさない要因となります。

大変失礼な質問ですが、機構的な問題を有してはいませんか？

お礼

ありがとうございます。
時間が出来たら破砕機、その油圧装置の本質の勉強もしてみます。
今採用している2軸破砕機は、刃の付いた軸2本の間にある程度の隙間があります。被破砕物が小さいとすり抜けます。この隙間より大きな、かつ硬いものが入ってきたときに威力を発揮。しかし、刃の寿命が別の大問題。30MPaでガンガン動かせば当たり前のような気がしています。当社にとってはここが一番の改善のしどころかもしれません。

回答No.4

noname#230359

素人の疑問です

本件の閉回路とは↓のようなものですよね？
http://www.cema.or.jp/general/system/pdf/2_8_6.pdf
ただ、このサイトの説明には
閉回路にすると
／／　排出油の持つ｢エネルギー再利用の有無｣
省エネになるとあります

で、本件での油圧閉回路にする目的は何でしょう？
粉砕機では回生エネルギは期待できそうにないし？
開回路ではダメなのでしょうか？

それとも、ユンボやブルドーザのキャタピラのように構造的に他の手段を使えない
（ギア駆動やチェーン駆動、ベルト駆動等）
スペースやレイアウト上の問題により他の手段を使うと大幅コストアップになるとか

現状で既にシステムとして完成形となっていて改良の余地はほとんど無いとか？

ダメ元でもそれなりの改善提案しないと上司から怒られるとか？
（コストパフォーマンスに見合う改善は期待できないと思いつつ改善提案）
なんとなく行間にそのように書いてあるような気がする

お礼

そうです。言われるような回路です。ネットを見ると、閉回路の方が負荷変動への追従性が良いとあります。ロボットにも使われているくらいですからそうなんでしょう。しかし、残念ながら破砕機に対して閉回路が必要なのかどうかまで至っていません。破砕機で開回路を採用しているところもあります。
追伸；
改善提案では無くクレーム処理です。最後の最後に回ってきました。まずは敵を知ろうと思い･･･かなりの暴れ馬のようです。30MPaもの圧が必要なら、私の立場からすると単純そうな開回路のほうが助かるような。

回答No.3

noname#230359

いまいち回路がわからんが
20MPaクラス　脈動　秒間1～2　流量ほとんどなしなら
車のABSがずばりそうなんだが

http://techon.nikkeibp.co.jp/article/FEATURE/20100208/180034/?ST=print
プリウスのブレーキ回路

早く軽もハイブリッドにして
あ、どうせ中古しか買えないので
市場に出てくるときにはorzだね

>>脈動しても問題ない
脈動してるんだから問題ないといえば問題ないんだろうが

構造的に高速回転時にロックした場合
ウォーターハンマーが起こるので
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%B4%E6%92%83%E4%BD%9C%E7%94%A8

何らかの対策が必要

予圧と言うより
キャパとして大きめのアキュームレータで吸収
という考え方もできる

単純にアキュームをぶら下げると、力がアキュームのほうに逃げてしまうので
粉砕できないという間抜けなことになりうる

衝撃を逃がす回路を上流下流にも必要だと思う

回路的に自動車のブレーキとAT関係しか詳しくないんですが

ATのシフトチェンジ中にそれは起こってるはずです
まあ、あれは羽みたいなもので動力つなげてるんだけど

配管より
キャビテーション衝撃で羽が吹っ飛ぶほうが怖い
http://www.webcg.net/WEBCG/qa/transmission/000014943.html

まあ、そういうもんだと言われてしまえばそうなんでしょうが

スクリュー　キャビテーション例
http://www.geocities.jp/hattori_laboratory/studyroom.html

ＡＴではメカ的にメカ的にクラッチつけたりしてますよ

お礼

以下の資料のページ25、下部にあるような回路です。
http://www.boschrexroth-us.com/country_units/america/united_states/sub_websites/brus_brh_i/en/products_ss/09_pumps/a_downloads/ra92105_0504.pdf
ポートA、Bの先に油圧モータがぶら下がっています。A、Bは閉回路のメインラインで、正転、逆転あり。回路図右下にあるのがチャージポンプで、ポートSを通してタンクから油を吸入。メインラインの低圧側の圧確保（キャビ防止、可変容量型ピストンポンプの吸込み圧確保でもある）のためと。ポートK1の先にフィルタ、熱交がぶら下がりタンクに戻す（清浄度、油温管理）。何故かほとんどのシステムはポートK4にはアキュームレータを付けています。チャージポンプの吐出圧が大きく振れるからと。結局はメインラインの変動が大きいためかと想像。回答(1)さんが言われる、”脈動しても問題ない”は私にとって説得力があるなと感心しているところです。いかにも油圧業界の発想だなと･･･

そうですよね。問題無いことは無いですよね･･･プラス圧のハンマーは起こるし、一瞬にして減圧もするし（噛み込んでいた異物がスコーンと抜けた場合）。特に正転側の連絡配管はてんやわんやでしょう。私が抱えている問題は、正転側配管の溶接部が、（恐らく）繰り返し荷重で割れることです。強度のある部品形状、材質、溶接方法に変える予定です。
ところで、”間抜けなことになり得る”アキュームレータの容量とはどの程度なんでしょう。配管の内径は34.4φで、流量は570リッター/min程度、行きも戻りも15m程度の長さの配管です（ポンプ～モータ間）。
追伸；
私が”説得力がある”と感じたのは本当です。油圧設備を勉強し始めたばかりで生意気な発言ですが、油圧設備は振動、騒音が大きいという一般的な言われ方が分かるような気になりつつあります。いろんな面で過酷な設計をしていそう。高圧故、機器等を少し大きくしただけで大変なインパクトがあるからだろうと･･･とにかく過酷です。あんな小さな回路図に5個程度のリリーフ弁が付くとは。それがきっとしょっちゅう作動している。電気回路と同じ発想でシステムを組んでいるのだろうか。言うは易しですね。

回答No.2

noname#230359

悩ましい問題ですね。

小生なら、書籍等での知識吸収と、仮想装置の仕様構築をして、数社に油圧システムの構築を
提案してもらう手法で、情報収集をします。

各社の油圧システムの構築の特色を前面に押し出したプレゼンテーションをしてくるので、
次にその特色内容を他社ではどのようにシステム構築しているかを確認する等してです。

事前に、数社に声を掛けている言って、提案してもらい、仕様打ち合わせ時も鉢合わせする
ように時間設定し、
緊張感を持たせたプレゼンテーションや仕様打ち合わせをさせて、知識吸収をしてください。
そして、ゆくゆくはそのメーカーの製品を使えるようにして、恩返ししてください。
<若い頃や昔は、システムを使いこなせる技術者養成目的で、積極的に教えてくれたものですが…>

回答No.1

noname#230359

油圧アキュムレーターを使うのは
１、ポンプのレギュレーションリップルも抑えたい精密制御用途
２、サイクルのいちどきだけに油量を大量消費するのでバッファとして使う
の２パターンではないでしょうか。

破砕機のように油圧ラインの油圧が脈動しても問題ない機構では
油圧アキュムレーターは必要ないので付いている例は無いと思います。
それよりは油圧ポンプの出力を上げる方が効果的なのでは？

お礼

ありがとうございます。
うーん、とうなってしまいました。最近になって初めて油圧の勉強を始めました。いかにもらしい回答という印象を受けました（決して変な意味はありませんのでご容赦下さい）。