エアハイドロシステムで空気圧を油圧に変換【増圧と制御の安定性】

 

今回は「エアハイドロシステムで空気圧を油圧に変換」についての記事です。

エアハイドロシステムはなかなか馴染の少ない動力源だと思います。現に私もこの業界に10年以上従事していますが、エアハイドロを使用した機械装置を組立てたことは過去に3度しかありません。

初めてエアハイドロを配管して試運転したときには、何度やっても動作せず試行錯誤しているうちに配管を外したら作動油が噴水になってあたり一面油だらけになったのが良い思い出です。その時の原因は「回路間違い」と「エアのかみ込み」がだったのですが、自分の未熟さと作動油を使うことのデメリットを痛感した瞬間でした。

そんな苦い思い出のエアハイドロシステムですが、今回の記事ではエアハイドロがどういったものなのか？について基礎情報を再確認しておこうと思います。

 

エアハイドロシステムで空気圧を油圧に変換

エアハイドロシステムとは

エアハイドロシステムとは、コンプレッサーで圧縮した空気圧（エアー）を油圧に変換して動力を得る制御方法です。

 

 

主に圧力増大と安定した制御が必要な状況で使用されるシステムです。大きな出力が必要となるときには供給する動力の圧力を高くする必要がありますが、空気圧を増圧する場合は増圧器で供給圧力を2倍～4倍に増圧するのに対して、エアハイドロは空気圧を油圧に変換することで最大100倍に増圧することができます。

 

 

メリット/デメリット

空気圧を油圧に変換してアクチュエータ（シリンダ）を動作させることには、油圧ならではのメリット、デメリットがあります。

 

空気圧　⇒　油圧の変換のメリット

 

空気圧　⇒　油圧の変換のデメリット

 

エアハイドロシステムのいろいろ

エアハイドロシステムを構築するためには、使用目的に応じた専用機器を使用することになります。

 

エアハイドロを代表する機器（＊SMCのラインナップを参考にしています）

この他、「エアハイドロ用シリンダ」「エアハイドロ用制御弁」などもありますが、今回は割愛します。

 

それでは上記の3つの代表機器について、次項から紹介していきます。

 

空気圧から油圧への変換する機器

エアハイドロコンバータ

エアハイドロコンバータとは空油変換器のことで、空気圧を油圧に変換する機器です。コンバーターには作動油（タービン油VG32）を貯めておいてそこに空気圧を供給することで油圧をポートから供給することになります。増圧比は1：1なので出力増大ではなく油圧ならではの安定した動作（一定速度と停止精度）を得るために使用します。

 

エアハイドロコンバータの特徴をまとめますと、、、

と言うことになります。

 

出典：SMC　エアハイドロコンバータ　CCTseries

 

エアハイドロブースタ

エアハイドロブースタとはエアを供給することによって、空気圧を油圧に変換しさらにパスカルの原理によって増圧した油圧を供給する増圧器のことです。

 

エアハイドロブースターの特徴をまとめると

と言うことになります。

また、エアハイドロブースタに直圧式と予圧式があるのでその違いについても説明しておきます。

 

直圧式のエアハイドロブースタ

直圧式のエアハイドロブースタは、オイルポット搭載なので省力モデルです。作動油の容量が小さいのでショートストロークに向いています。

 

出典：SMC　エアハイドロブースター　カタログ　直圧式

 

予圧式のエアハイドロブースタ

予圧式のエアハイドロブースタはエアハイドロコンバーターを併用するタイプです。

予圧式の特徴は、エアバルブの切り替えによってエアハイドロコンバータから油圧供給するか、エアハイドロブースターから油圧を供給するか、を切り替えることができることです。

 

予圧式をまとめますとこうなります。

このような使い分けが可能です。

 

出典：SMC　エアハイドロブースター　カタログ　予圧式

 

エアハイドロユニット

エアハイドロユニットとは、空気圧から油圧に変換し制御する機器が一体化したコンパクトな機器です。

 

ユニットの構成は下記のようになっています。

 

エアハイドロシステムの特徴をまとめますと、、、

と言うことになります。

 

出典：SMC　エアハイドロユニット　カタログ

 

エアハイドロシステムの組立て注意点

エアハイドロシステムを組立てるときに注意しておきたい事がありますので紹介しておきます。

 

組立ての注意は下記の2つです。

結構ありがちなことです。

 

ねじ配管の漏れ対策

油を使用するシステムに付き物なのことに「油漏れ」があります。

 

油が漏れるとこんなことが起きます

空気圧の場合は、空気が漏れても圧縮空気の消費量が増えて圧力が低下する（経済的、安定制御の面ではNGです）くらいで害が発生することがありません。

そのため、組付け作業の感覚として、「これでいい」「これくらい大丈夫」と言ったいつものエア配管と同じよう油圧配管を施工してしまうので注意が必要なのです。

 

 

対策としては「シールテープ」と「液体ガスケット」を使用することとなりますが、これについては下記の記事で詳しく紹介していますので、そちらをご覧ください。

要チェック

ワンタッチ管継手のねじからエアーが漏る【プレコート加工の欠点】

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作動油（タービン油）のエアの嚙みこみ

油圧システムでよくあることに、「作動油を入れたのに動かない、、、」なんてことがあります。

その原因には「作動油にエアが噛んでいる」ことが考えられます。

エアの嚙みこみや抜けにくくなるような配管や機器のレイアウト（油のタンクは高く設置、配管を短く、など）にすることも必要ですが、一番初めの立上げではエアの噛みこみは起きてしまいますので、その際には「エア抜き」作業をすることになります。

 

 

油圧配管からエアを抜くためにはこの方法です。

＊エア抜きは同じ作業を何度も繰り返さないと抜けきらないことがあります。

 

注意ポイント

 

ワンポイント

 

もしこのような方法でエア抜きをしても「抜けきらない」または「エアが噛んでいないのに動かない」「動作が不安定」などの場合は別の原因を考える必要があります。

 

エアハイドロシステムのポイントのまとめ

それでは、エアハイドロシステムについて重要なポイントをまとめておきます。

 

ポイント

 

以上5つのポイントです。

 

＊エアハイドロシステムに使用する作動油はタービン油のVG32が基本となります。ご購入はこちらか

 

関連記事：【空気圧/油圧】

以上です。