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油圧ユニットについての概要、用途、原理などをご説明します。また、油圧ユニットのメーカー32社一覧や企業ランキングも掲載しております。油圧ユニット関連企業の2025年3月注目ランキングは1位:油研工業株式会社、2位:近畿工業株式会社、3位:株式会社不二越となっています。
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油圧ユニット (英: Hydraulic Power Unit) は、より大きな力を必要とする機械を作動させるため、一定の圧力が加わった油を供給する装置です。
油圧ユニットはオイルタンクやモーターなどが一体となり油を押し出し、外部の電動機により油圧ポンプを動かします。伝播した油圧がアクチュエータ (油圧モーターと油圧シリンダ) を動かすことで仕事を生み出します。
油の吐出量はアクチュエータの駆動速度や力、大きさ、数によって決まります。また、出力される圧力もアクチュエータによって制御することが可能です。
油圧ユニットは多くの建設機械や産業車両、農業機械などに利用される駆動源です。代表的なものとして以下の機械が挙げられます。
また油圧ユニットは産業機械にも数多く導入され、製鉄機械や工作機械、射出成型機などの駆動源として使用されています。大型機械では小さな力で効率的に力を発揮する必要があるため、油圧ユニットを用いた出力技術は現在の産業分野において必須です。
油圧ユニットは油圧の力を利用することにより、人力で生み出すことが難しい物理的な圧力を生み出すことが可能です。油圧のメカニズムはパスカルの原理が関係しています。
パスカルの原理は、密閉した容器内に封入された液体へ圧力を加えると、圧力が液体中に等しく伝搬するというものです。
一定の圧力が伝搬するため、液体が触れる断面積が大きいほど加わる力は大きくなります。たとえば、断面積が異なる2つのピストンを管でつなぎ、液体を封入します。そして、断面積の小さなピストンを押し込むと、液中を圧力が伝搬し、断面積の大きなピストンが持ち上がるのです。その結果、大きなピストンにはより大きな力が加わることになります。油圧機器もまた同様の原理を利用したものです。
油圧ユニットは、油圧ポンプがタンクから作動油を吸い上げ加圧することで動作を開始します。
加圧された油は配管を通じてシリンダやモーターに送られ、ピストンの直線運動や回転運動を発生させることが可能です。制御弁が流量や圧力を調整し、精密な動作を制御します。シリンダやモーターに使用された作動油はタンクに戻り、再循環される仕組みです。一連の流れにより、大きな力や精密な制御を効率的に実現することができます。
油圧ユニットは主に作動油タンク、モーター、ポンプ、制御弁、シリンダで構成されます。
作動油タンクは、油の貯蔵、冷却、脱気、清浄化を行います。
タンクの内部には、油温を安定させる仕切り板があり、汚れや気泡も分離できる構造です。ブリーザーキャップやフィルターが異物や湿気の侵入を防ぎ、油の劣化を抑えます。また、液面ゲージで油量を確認でき、不足時には適切な補充が必要です。タンクの容量設計は、循環効率と冷却性能に直結し、作動油の長寿命化やシステム全体の安定動作に貢献します。
モーターは、油圧エネルギーを回転運動に変換する装置で、高トルクの出力をすることができます。
主な構成部品はケーシング、ローター、シャフト、シールです。ケーシング内で高圧作動油がローターを回転させ、シャフトを通じて外部機器に力が伝達されます。シールは油漏れを防ぎ、性能を維持するものです。
ポンプは、システム全体に作動油を送り出し、動力を供給する装置です。
ポンプによってタンク内の油が吸い上げられ、加圧された油は配管を通じてシリンダやモーターに供給されます。構成部品は主にハウジング、ローターまたはピストン、ポートです。ハウジングは高圧に耐える構造で、内部の油の流路を形成します。ローターやピストンが動くことで油を圧縮し、高圧油を供給することが可能です。インレットポートから低圧油を吸入し、アウトレットポートから高圧油を吐出します。
制御弁はシステム内で作動油の流れをコントロールする装置です。
主に、流れる方向を切り替える方向制御弁、圧力を調整する圧力制御弁、流量を調節する流量制御弁があります。制御弁の内部にはスプールと呼ばれる可動部品があり、役割としては作動油の流路を開閉または切り替えすることです。スプールの位置や形状によって、流路や流量が制御され、システムの動作順序や速度、力を調整することができます。
シリンダは、油圧エネルギーを直線運動に変換する装置です。
作動油がシリンダ内に供給されると、内部のピストンが油圧によって押し引きされる仕組みで、動作速度やストロークの制御ができます。シリンダには単動式 (片方向のみ動作) と複動式 (両方向に動作) があり、持ち上げ作業や押し出し作業に最適です。設計によりストローク長や出力が異なるため、用途に応じた選定が重要になります。
油圧ユニットの適切な選定方法は、供給可能な最大圧力と流量が、油圧システムの条件に適しているか確認することです。
高圧が必要な場合は最高使用圧力の高いモデル、低流量で精密な動作が必要な場合は制御性を重視した選定が求められます。また、油圧ユニットを使用する際は、屋内外の設置場所や温度、湿度、粉塵環境も考慮します。屋外なら防水や耐候性が求められ、寒冷地では低温対応の油やシステムが必要です。
油圧ユニットのメンテナンスでは各構成部品の状態を確認します。
アクチュエータの確認とは動きがスムーズか定期的に点検することです。動作が遅い、振動がある、異音がする場合、内部のシール摩耗や部品破損の可能性があります。作動油が漏れていないことを確認し、部品の清掃や破損品の交換も必要です。定期的な点検を行うことで重大な故障を防ぎ、システム全体の安全を保つことができます。
冷却装置の清掃とは冷却フィンや冷却水が流れる配管を定期的に掃除することです。冷却装置を綺麗に保つことで油圧ユニットの過熱や油の劣化を防ぎ、システムを長持ちさせることが可能です。ユニットには過度な高温になるのを防ぐため、冷却装置が組み付けられています。冷却フィンや冷却水路に汚れが詰まると、性能が低下し作動異常になることがあります。
安全弁の動作確認では余分な圧力が確実に逃げているかをチェックします。油圧システムは事故防止のため、安全設定圧力以下で運用することが必要です。安全弁が動かず異常な圧力が発生した場合は、システムの破損につながるため、すぐに油圧ユニットの使用を中断しなければなりません。
参考文献
https://jp.misumi-ec.com/tech-info/categories/technical_data/td06/x0111.html
https://www.housho.co.jp/pages/24/
*一部商社などの取扱い企業なども含みます。
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株式会社岩城工業
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