月: 2021年1月

防水コネクタとは

防水コネクタとは、コネクタを使った電気的な結線部位において水の侵入を防ぎ、コネクタが被水した場合でも端子間がショートする等の電気的な問題が発生しないよう防水性を持ったコネクタです。

防水コネクタは、主にコネクタ本体と隙間を埋めるゴム製のパッキンから成り立っています。水の侵入を防ぐため、オスコネクタとメスコネクタの隙間が無い状態で圧入気味にコネクタ嵌合を行なうので、防水コネクタの脱着は非防水コネクタに比べて固く外しにくいです。

製品によっては防水の信頼性を向上させるためコネクタにレバーがついており、オスコネクタとメスコネクタの嵌合後にレバーを下げることで、レバーを再度上げないと外れなくなる機構を持つものもあります。防水コネクタは、車やバイクのような雨の中でも使用する物から、船舶や工作機械などの防水、防塵を求められる場所で使用されています。

防水コネクタの使用用途

防水コネクタは、大量に電気的な結線が必要でかつ耐水性や防塵性が求められる箇所に使用します。例えば、車やバイクなどのように雨ざらしでの保管や雨の中でも使用する製品です。

それ以外でも、工作機械のように多量の切削油などを使い常に湿潤環境にさらされつつ、多量の切粉が出る機械や、船舶のように常に海水にさらされる可能性のある製品では重宝されます。また、半導体用の機械などのクリーンルームで使用される機械にも使用される場合が多いです。

防水コネクタの防水性能には規格があり、製品によって防水性の規格が違うため、使用する用途に応じてよく確認する必要があります。

防水コネクタの原理

防水コネクタは、一般的に相手と嵌合を行なうコネクタ本体と水の侵入を防ぐため隙間を埋めるゴム製のパッキンから構成されています。ゴム製のパッキンは、コネクタの嵌合面はもちろん、コネクタに入る各電線との接続面にも穴埋め栓のようにして装着されています。

電線と端子を圧着する際に、ゴム栓を巻き込んで一緒に圧着する場合も多いです。オス側、メス側共に同様のパッキンが入っており、コネクタ嵌合時にパッキンによって互いの隙間が無くなり気密性が保たれます。そのため、防水コネクタは非防水コネクタに比べて、コネクタ嵌合時に固く脱着がしにくいのが特徴です。

製品によってはコネクタにレバーがついており、嵌合後に振動等で外れないよう、物理的にレバーを上げ下げしないと脱着ができなくなるものも存在します。

防水コネクタの種類

防水コネクタは、その接続方式から数多くの物が存在します。

1. 常時かみ合い式

常時かみ合い式の防水コネクタは、一般的なホームセンターなどで購入できます。主にバイクや車などの機器に使用されることが多いです。常時かみ合い式の防水コネクタは、内部にゴム製のパッキンを入れることにより、高い防水性を発揮します。

日曜大工感覚でも施工は可能ですが、防水を行うためオスコネクタとメスコネクタが隙間なく嵌合しているので、一旦かみ合ったコネクタを外すのにはちょっとしたコツが必要です。最悪の場合、外し方を間違えるとコネクタ自体が割れてしまい、防水性を発揮できなくなってしまうため注意が必要です。

また、プラスチック製なので若干耐候性に難があります。

2. プラグ式

金属製のプラグ式防水コネクタは、工業用途として使用される場合が多いです。これらはプラグのオスとメスの嵌合がネジなので、取付取り外しが非常に簡単です。

金属製なので強度的にも信頼性が高く、屋外でも問題無く使用できます。また、機械の中や制御盤を貫通する物は、パネルマウント型が多用されます。

背面等に予め設けられており、ネジを締めて嵌合させることで、簡単に接続することができます。これらのような防水コネクタは、「ケーブルグラント」とも呼ばれます。

防水コネクタのその他情報

防水コネクタの重要性

耐水性や防塵性が求められる部位において、大量の電線を結線するときに1本1本つないでいくと、非常に時間がかかります。また、もし将来的に破損や万が一被水してショートが発生したなどの理由で、分解や修理する可能性のある所の線を1本の長い電線だけで全て結線してしまうと、分解や修理をするために全体をバラさないと作業ができなくなります。

そのため、「コネクタ」と呼ばれる部品を用いて電線を適当な区間で分割し、コネクタ同士を嵌合させることで1本の電線としてつなぐのが一般的です。防水コネクタは、屋外などで水やほこりが侵入する恐れのあるところで重宝されます。

参考文献
https://jp.misumi-ec.com/
https://www.takachi-el.co.jp/main_cat/connector
https://kurashi-no.jp/I0020106

防爆掃除機とは

防爆掃除機 (英: explosion proof vacuum cleaner) とは、防爆仕様の掃除機です。

特定のガスや蒸気の発火を防止し、可燃雰囲気が周囲にあっても着火しないような外面温度で動作する産業用掃除機です。米国国家認証試験機関NRTLなどの認定を受けることにより、爆発防止装置とみなされます。

空気と反応して着火する温度帯を避けて作動できるため、作業時の混合物の爆発や発火の防止が可能です。掃除機の方式には、乾式・湿式・電気式・空気式などの種類があります。使用する場所や吸引したい容量に合わせて、掃除機を選択します。

防爆掃除機の使用用途

防爆掃除機は、使用される分野が幅広く、自動車産業、航空宇宙、燃料分野、化学、製薬、軍事、食品など、多岐にわたって利用されます。可燃性の物質は一定の濃度を超えた状態で空気と触れると爆発する可能性があり、取り扱いに注意が必要です。

可燃性物質には、穀物・小麦粉・でんぷん・動物の飼料、軽金属・石炭・繊維製品などがあります。金属の粉塵などは、自動車や航空業界などの部品の加工時などに発生するため、防爆掃除機は安全に回収することを目的に使用されます。

防爆掃除機は、アルミやマグネシウムなどの発火性金属粉塵を回収・中和するする目的でも用いられます。

防爆掃除機の原理

防爆掃除機は、冷却しながら吸引することで発熱することを防ぎ、爆発の原因となる温度の上昇を抑えます。そして、吸引時に真空状態にすることにより、空気と対象物が接触することを防止し、フィルターに導電性の高いステンレスなどを用いることで帯電を防ぎます。

さらに、逆止弁をつけることで、吸引した可燃性物質の逆流を無くすなどの工夫を施し、爆発する可能性を限りなく最小限にすることが可能です。有害微粉塵回収用、クリーンルーム、製薬工場などで使用する掃除機は、高性能微粒子エアフィルターHEPAなどを使用して、粒径0.3µm程度の微粒子を捕捉します。

移動用のキャスターは、静電防止型を使用します。アメリカのIEC規格、全米防火協会NFPA規格、米国国家認証試験機関NRTL、欧州のATEX指令などが認定した防爆掃除機もあり、定められた危険区域での使用が可能です。

防爆掃除機の種類

防爆掃除機は、乾式・湿式・乾湿両用などがあります。また、駆動方式で分ける場合は、空気式・電気式の2種類です。

吸引方式は、真空式・サイクロン式・エジェクタ式などが使われ、中には粉塵専用の掃除機もあります。

1. 乾式防爆掃除機

乾式防爆掃除機は、吸引したい物質に水分がないものが吸引可能です。爆発性雰囲気内での粉塵回収だけでなく、金属粉や花火薬などの可燃性紛体の回収が可能なタイプもあります。

2. 湿式防爆掃除機

湿式防爆掃除機は、吸引する対象物に水分や液体が含まれる場合に使用できるタイプです。サイクロンセパレータなどで、水分・油を分離して吸引ができます。

粘性があるものや、力が加わると塊状になるものには使えません。ほとんどの製品は、クリーンルームや製薬工場でも使用可能です。

3. 乾湿両用式掃除機

乾湿両用式掃除機は、乾式と湿式のどちらにも使用できる方式です。吸引したい対象物の状態に関わらず同時に吸引できるタイプと、吸引したい対象物の状態によって選択してから使用するタイプがあります。

4. 駆動方式

防爆掃除機の駆動方式は、空気式と電気式があります。

空気式
空気式は電気を使わないので、火花などの発生が無く、電源のないところや防爆地域で使用できます。エジェクタ・ベンチュリ・空気タービンなどを使って真空を得る方式です。

汚れた際に、丸洗いできることがメリットです。航空機燃料が回収可能な専用のタイプもあります。

電気式
電気式は100V電源のものが多く、手軽に使用が可能です。連続運転が可能なモーターを使用しています。モーター部分は分離式で、収納部分を容易に洗浄できます。

参考文献
https://www.webshiro.com/cleaner_sc/explotionprevention-creaner.html
https://www.nilfisk.com/jp-jp/
http://www.daitra.co.jp/cleanroom/vacuum/air-tiger

バイピッチチェーンとは

バイピッチチェーンはローラー間のチッピが通常のローラーチェーンの2倍の長さに設計されているタイプのチェーンです。

リンクプレートの長さが2倍ありますのでその分構成パーツの数を減らすことができ、値段が安くなるというメリットがります。特にスプロケットの歯の数が通常のチェーンの半分になり、リンクプレートの数やピンの数も半分になりますので組み立てコストも安くなる上に装置も簡素化されます。特に小型の搬送に向いている機構となります。

バイピッチチェーンの使用用途

バイピッチチェーンはベルトコンベアのローラーを動かす場合など搬送用によく使用されています。他でも使用できますが、基本的にスプロケットが回転する際に、スプロケットの歯がローラーチェーンに当たると振動が起きやすくなりますので、高速駆動や精密な用途には向いていません。

バイピッチチェーンは素材によっては水中でも使用でき、酸やアルカリと言った腐食性の気体が発生する環境で使用する場合は高い耐腐食性を持つステンレス製の使用が望ましいです。

バイピッチチェーンの原理

スプロケットはチェーンホイールとも呼ばれる歯車のことで、自転車に使用されています。自転車をイメージしていただけるご理解しやすいと思いますが、スプロケットの歯にチェーンが引っかかることでべダルやモーターなどの動力から生み出される回転力をチェーンを通して他のスプロケットに伝えます。このため、一つの動力で複数のスプロケットを駆動させることが可能になると共に、同じ寸法のチェーンとスプロケットを用いることで複数のスプロケットに対して同じ回転数が得られます。

スプロケットの寸法や歯の数を変えることで回転数は制御されますので、装置に合わせて設計されます。

長持ちさせたい場合で特に気を付ける点はチェーンのリンク数とスプロケットの歯を奇数と偶数に分けることです。チェーンのリンク数とスプロケットの歯が同じ偶数、もしくは奇数の場合ですと使用に際してチェーンの同じ場所に同じスプロケットの歯が当たってしまい劣化しやすく、故障に繋がりやすいためです。

参考文献
https://www.tsubakimoto.jp/products/reference/2/242/
https://kenki-corporation.jp/2018/04/23/about-conveyor-chain/

配管ホースとは

配管ホースとは、配管に使われる湾曲できる管のことです。

通常、両端にニップルやジョイントをつけて使い、金属製や樹脂製、ゴム製の製品が多く販売されています。配管ホース内には、気体、液体、流体を流すことができます。

配管ホースの使用用途

配管ホースは下記のような場面において幅広く使われています。

• 機器や設備同士をつなぎ流体を通す
• 空圧設備で圧縮空気を送る
• 砂糖などをタンクに送り込む
• 温度制御機器のドレイン抜きやガス配管に使用する

配管パイプでは長さが合わなくて使いにくい場所で、形状に可変性のある配管ホースが使用されます。配管の芯がズレていても簡単に取り付けられるため、工事の省力化が可能です。

また、可変性があるためパイプに比べて振動に強いことも特徴です。振動の大きい機械を配管パイプでつなぐと他の機械に振動による影響が出てしまいますが、ホースなら抑えることができます。動かして使う装置をつなぐ場面でも役立ちます。

配管ホースの原理

ホースとは可変性のある管のことで、多くの場面で長い間使われてきました。通常、設置場所によって配管ホースと配管パイプを使い分けますが、長さが自在に変えて場所に合う形を変化させたい場合は配管ホースを使用します。

配管ホースの種類

配管ホースには、金属製や樹脂製、ゴム製などがあります。樹脂製の種類は多く、針金や樹脂で補強されたもの、耐薬品性のある素材を使ったもの、難燃性や静電気が起きないものなど様々です。

また、形状についても任意の場所で、ホースを直角に曲げられるアジャストホースのように一般的なホースの形状をしていないものも販売されています。

配管ホースは法律で規制を受けるものも多く、ガス用の配管ホースはガス工作物技術基準に従い選定する必要があります。また、給水に使用される水道配管は水道法施行令に定められた基準を満たすことが求められています。

配管ホースの選び方

配管ホースは使用用途によって選択します。通す物質や設置場所によって素材や厚みなどのニーズが異なるため注意が必要です。

1. 素材

耐薬品性
対象物により配管ホースの素材を選定します。特に酸・アルカリのような腐食性の強いものは耐薬品性のある素材を使いますが、耐薬品性は素材ごとに異なります。

例えば金属ホースは酸性の物質には弱いです。ナイロン樹脂は、液体アンモニア、亜硫酸など、ほとんどの無機薬品に対し安定ですが、過酸化水素や塩素系脱色剤のような酸化剤に弱く、塩素などで消毒する必要のある配管には使えません。素材によって得意不得意があるため、それぞれの物質に強い素材を選択することが大切です。

静電性
プラスチック樹脂や小麦粉などを配管を使って搬送する場合は静電気に注意が必要です。静電気が溜まりやすく、発生した火花によって爆発がおきることもあるためです。このような場合には、静電気が起きない素材を使う必要があります。

視認性
透明な配管ホースは流量が目に見えて便利ですが、光に弱い物質を送る場合には光を遮断する必要があります。

耐熱性
食品や医薬品では高圧蒸気を使用して配管を殺菌する場合があります。水が配管内に滞留するとバイオフィルムといわれる除去しにくい細菌の膜ができることがあるためです。その場合には耐熱性の素材を使った配管を使用します。

2. 圧力

圧力がかかることが予測される配管ホースは、厚みがあるものや針金や樹脂で補強された配管ホースを使用します。

3. 太さ

配管の流量によって配管ホースの太さを決定します。太すぎればロスが多くなり、細すぎれば漏れの原因となってしまいます。

4. 使用方法

潤滑油の供給など、位置を動かしたい場合にはアジャストホース、液面によって伸縮が必要なら蛇腹タイプなど使いやすい配管ホースを選択します。また、食品に使う場合は食品添加物に指定されている樹脂を使用した配管ホースを使うなど、使用方法によって配管ホースを選ぶ必要があります。

参考文献
https://www.haikanbuhin.com/blog/post-205/
https://www.nitta.co.jp/product/moore/
https://www.haikanbuhin.com/blog/post-209/
https://www.haikanbuhin.com/blog/post-34/

ストップ弁とは

ストップ弁 (英: Stop Valves, Shut-Off Valves) とは、主に流路の遮断を目的とした弁です。

ストップ弁は、構造、型式や形状別による呼称ではなく用途別の呼称で、特に開弁・閉弁により流体を「流す」「止める」の用途で使用する弁を指します。工業用や家庭用水道など、さまざまな分野で使用されており、「止弁」「塞止弁」「ストップバルブ」と呼ぶこともあります。

遮断・開放以外の用途では、流量・圧力の調整が目的の流量調整弁、圧力調整弁があります。

ストップ弁の使用用途

図1. ストップ弁の使用例

ストップ弁は配管システムやプロセス、水道やガス配管において、流路の遮断と開放を行う際に使用されています。

• 流体の一時的な遮断、プロセス内の一部隔離
• メンテナンスや修理中の流体の遮断

特に、長時間や長期間において遮断や開放を維持する場合や常時開・常時閉のような場合に使用します。非常に汎用性は高く、工場や石油・ガス産業の配管システムやプロセスなどの産業分野から、水道水、ガス、暖房やスプリンクラー配管まで、あらゆる分野で使用されている弁です。

ストップ弁の原理

ストップ弁は、以下のようにさまざまな機構や機能があります。

1. 遮断機構

ストップ弁の遮断機構は、ハンドルやアクチュエータを操作すると、弁体が連動して、流路の遮断または開放が行われます。主に2つの動作タイプがあります。

• 回転動作
  弁体のディスク、プラグやボールが回転し開・閉弁する
• 直線動作
  弁体のディスクが上下動し開・閉弁する

2. 流量の調整

ストップ弁は、正確な流体の流量調整に適していないものも多く、この目的での使用はあまりありません。ただし、配管システム全体で複数のストップ弁が設置されていて、一部のストップ弁を開閉し、システム全体の流量を調整するような使用方法はあります。

3. 圧力損失と遮断性能

ストップ弁は、長時間や長期間において遮断や開放を行う場合に使用するため、以下の要件を備えています。

• 開時間が長く常時開に適した構造で、圧力損失が少ない
• 閉時間が長く常時閉に適した構造で、遮断性能が高く漏洩がない
• 開閉動作時は、弁体の動作はスムーズで摩擦抵抗が小さい

ストップ弁の種類

ストップ弁は、機構や構造別に複数の種類があり、操作要領・頻度や流体の種類に応じて最適な選定を行います。操作方式の種類では、手動で操作する手動ストップ弁、遠隔で自動的に操作する自動ストップ弁があります。

1.  グローブ弁 (グローブバルブ)

図2. グローブ弁

機構
グローブ弁は、直線動作の遮断機構を持ち、弁体が上下動して流路を遮断または開放します。

形状
グローブ弁の弁箱 (バルブボディ) は球状で、弁箱内の流路は曲線を描き、入口と出口は同軸線上にあります。この球状の形状から、玉形弁とも呼ばれます。

機能
グローブ弁は、オン・オフ用途の他にも流量調整の目的にも使用します。ハンドルの回転量で、弁体と弁座の隙間寸法を細かく変更可能で、微細な流量調整ができます。

ただし、圧力損失が大きいことがデメリットです。圧力損失を小さくする必要があり場合は、仕切弁 (ゲートバルブ) 、ボール弁 (ボールバルブ) 、バタフライ弁 (バタフライバルブ) を使用します。また、開閉操作は素早く行うことができないため、主に常時開、常時閉のような使用方法になります。

2. 仕切弁 (ゲートバルブ)

図3. 仕切弁

機構
仕切弁は、直線動作の遮断機構を持ち、弁体 (ゲート、ウェッジ) が上下動して流路を遮断または開放します。

形状
仕切弁は、弁箱内の流路はほぼ直線で、入口と出口は同軸線上にあります。　

機能
仕切弁は、完全に遮断または開放するオン・オフ用途に使用します。流路が直線のため、全開時の圧力損失が極めて小さいのが特徴です。

3. ボール弁 (ボールバルブ)

図4. ボール弁

機構
ボール弁は、回転動作の遮断機構を持ち、穴の開けられた球形の弁体 (ボール) が回転して流路を遮断または開放します。

形状
ボール弁は弁箱内の流路はほぼ直線で、入口と出口は同軸線上にあります。弁体中心の穴が、弁箱の流路と一直線に並んだときに流れます。

機能
ボール弁は開閉操作を素早く行うことができます。主にオン・オフ用途に使用しますが、流量調整用途に使用できるものもあります。全開時は流路に弁体が残らず、圧力損失が小さいのが特徴です。

4. バタフライ弁 (バタフライバルブ)

図5. バタフライ弁

機構
バタフライ弁は回転動作の遮断機構を持ち、2分割の弁体を回転させ、流路を遮断または開放します。弁体の形状と動作が蝶の羽に似ているため、バタフライ弁と呼ばれています。

形状
バタフライ弁の弁箱は、円盤もしくは矩形状です。弁箱内の流路はほぼ直線で、入口と出口は同軸線上にあります。

機能
バタフライ弁は開閉操作を素早く行うことが可能で、小口径から大口径まで対応しています。主にオン・オフ用途に使用しますが、弁体の回転角度で流量調整が可能です。

全開時は流路に弁体は残りますが、比較的圧力損失は小さいのが特徴です。

5. プラグ弁 (プラグバルブ)

図6. プラグ弁

機構
プラグ弁は、回転動作の遮断機構で、穴が開いた円筒形の弁体 (プラグ) が回転して、流路を遮断または開放します。

形状
プラグ弁は弁箱内の流路はほぼ直線で、入口と出口は同軸線上にあります。弁体中心の穴が、弁箱の流路と一直線に並んだときに流れます。

機能
プラグ弁は開閉操作を素早く行うことが可能で、主にオン・オフ用途に使用します。全開時は流路に弁体が残らず、圧力損失は小さいのが特徴です。

6. ダイヤフラム弁 (ダイヤフラムバルブ)

図7. ダイヤフラム弁

機構
ダイヤフラム弁は、直線動作の遮断機構を持ち、弁体 (ダイヤフラム) が上下に変形して流路を遮断または開放します。

形状
ダイヤフラム弁は、弁箱内の流路は緩い曲線を描き、入口と出口は同軸線上にあります。弁体が弁座に密着して遮断され、開放されると流れます。

機能
ダイヤフラム弁は、オン・オフ用途の他に中間開度での流量調整用途にも使用します。腐食性流体や研磨性流体に対応していて、製薬、食品や化学産業で使用されています。

参考文献
https://www.best-parts-media.jp/element/hotwater_heating/5652
https://j-valve.or.jp/valve/letslearn/

シーティングプレートとは

シーティングプレートとは、工事などで埋設、開削する際の土留めのことです。

土中に浅い溝を作り、溝の両サイドにプレートを設置したものです。プレートの間は切梁 (きりばり) により接合されており、周囲の土圧からプレートを支える役割をしています。

切梁にはハンドルが取り付けられており、プレートの間隔を変更できます。部品点数が少なく組立や解体も容易であるため、少人数でもシーティングプレートの設置が可能です。

シーティングプレートの使用用途

シーティングプレートは掘削工事が行われる様々な現場で、主に上下水道、電力などの配管の地下埋設の際に利用されます。

雨水などを放流するため、配管を地面の下に設置する工事が行われます。このとき1メートル以上の深さに配管を設置するため、掘削する溝は人の身長ほどの深さに達します。この場合には、重土圧用のシーティングプレートを使用し、切梁による支えも設置した上で配管工事を行います。

比較的浅い深さで作業する場合には、軽土圧用のシーティングプレートも使用されます。

シーティングプレートの原理

地盤を掘削する際には、周りの地盤が崩れないように支えが必要となる場合があります。止水を目的として土留が使用される場合もあります。支えとなる構造物を土留や山留と呼び、シーティングプレートは土留の一種です。

溝の深さに応じて、重圧用と軽土圧用のシーティングプレートがあります。溝の深さが浅い場合には、プレートだけで支えることができます。しかし、溝が深くなり地盤が崩壊する危険性がある場合には、重土圧用のプレートを用います。プレートの間には切梁が使用されます。

切梁は、パイプ形状で水平にプレート間に挿入され、プレートの倒壊を防ぎます。このようなプレートの利用方式はたて込み式と呼ばれ、工事現場において良く使われます。

他に地盤を支える方式として、重力式、もたれ式などがあります。この場合、コンクリート擁壁により土留がされます。山間部などで地盤が露出している場合、車道や歩道沿いにおいては、このような土留方式が用いられます。

参考文献
http://www.ryoki-japan.co.jp/rental/item12/pdf/cleaning06.pdf
https://taikou-kogyo.co.jp/y_knowledge/

シーケンス弁とは

シーケンス弁とは、主に油圧装置 (油圧により動作する装置)を用いた回路 において、油圧シリンダなどアクチュエータの作動順序を制御するために使用される圧力制御弁です。

シーケンス (英: sequence) という名前の通り、1つの液圧回路上に複数あるアクチュエータをあらかじめ設定した順序に従って作動させることを目的に使用されます。例えば、3つのシリンダが含まれる油圧回路において、シーケンス弁を使用して動作させる場合、1つ目のシリンダの動作が完了してから2番目が動作し、2番目の動作が完了してから3番目の動作を開始させます。

このように、1つの動作が完了してから次のアクチュエータを作動させる回路を構成することが可能です。

シーケンス弁の使用用途

シーケンス弁が使用される分野は、食品や半導体製造などの製造業、クレーン車、フォークリフトをはじめとした建設機械です。油圧を使用した液圧回路では、大きな力を発揮することが可能です。

油圧は工作機械や大型機械を動かすための動力源として利用されています。シーケンス弁は特に油圧を動力源とした分野において、使用されることが多いです。

代表的な使用例を以下に挙げます。

1. 製造業

 例えばプレス機においては、金型の閉鎖、金属加圧、製品の排出というように、素材の投入から排出までのプロセスが決まっています。大きな力を決められた順序で出力する制御が可能です。

2. 建設機械

特に箱型構造のジブを有する移動式クレーン車においては、ジブが伸縮する順番を制御するために使用されています。

シーケンス弁の原理

シーケンス弁は、一次側の圧力が設定値を超えたことを検知すると、出力を二次側に切り替えます。1つ目のアクチュエータ側で設定された圧力を超えると、シーケンス弁に内包されるスプールが動き、2つ目のアクチュエータ側に出力先を切り替えることが可能です。

シーケンス弁の構造は単純で、入力ポートと出力ポート、ドレンポートを有し、中には作動油など動力源を流す方向を切り替えるスプールが内蔵されています。

シーケンス弁の構造

図1. シーケンス弁の構造

シーケンス弁は、ボディ、スプール、ポート、圧力調整ネジ、ばね、チェック弁で構成されます。ポートには入力ポート、出口ポート、そしてドレンポートがあります。調整ネジで直下のばねの硬さを調節することで、動作の切り替えのタイミングを調整可能です。

ポンプから動力が供給されている間は、各アクチュエータは順序に従って動作しますが、動力の供給がなくなるとチェック弁を通して自由に流れます。

シーケンス弁の種類

図2. シーケンス弁の種類、油圧記号

シーケンス弁は、スプールを動かすための圧力の取り方で内部パイロット型と外部パイロット型に分けることができます。

• 内部パイロット型
  パイロット圧を内部で取得します。
• 外部パイロット型
  パイロット圧を外部から取得します。

シーケンス弁の選び方

シーケンス弁を使用する際、搭載する回路の圧力と流量が選定するうえで重要な要素です。圧力は次の動作に移るタイミングを制御したり、シリンダなどで必要な力を左右させたりします。適切な圧力設定から外れると、回路を破損させたり、意図しないタイミングで次が動作したりする可能性が高いです。

また、流量は動作させるスピードを左右させ、動作の効率に影響します。同一のシーケンス弁であっても、圧力と流量によって切り替わるタイミングは異なることに注意が必要です。スプリングの力によって一次側のポートが作動している間二次側に油が流れないように閉ざされています。

しかし、圧力が上昇していくと設定圧になる前から徐々に出力先が二次側に流れていきます。オーバーライド特性と言われ、リリーフ弁をはじめとした油圧制御弁のカタログで確認できます。

シーケンス弁のその他情報

シーケンス弁の動作順序

図3. シーケンス弁の動き

具体的な動作順序 (油圧回路の場合) は、以下の通りです。

1. はじめは2つ目のシリンダ側は閉じられているため、動力源から1つ目のシリンダに向けて油が流れます。入力された油は1つ目のシリンダを作動させます。
2. 1つ目のシリンダの動作が完了すると、回路の圧力が上昇します。パイロット圧によって、シーケンス弁内のスプールが押し上げられ、2つ目のアクチュエータ側へ出力を開放します。
3. 2つ目のシリンダが動き出します。
4. 2つ目のアクチュエータが作動します。

なお、一次側の圧力が設定圧を超えている間、二次側のスプールは解放の状態を維持します。

参考文献
http://www.housho.co.jp/publics/index/24/
https://www.hyd.daikin.co.jp/seminar/seminar_03
https://shigematsu.org/?p=22498
https://www.khi.co.jp/kpm/pdf/2atsuryoku_09.pdf
https://www.nachi-fujikoshi.co.jp/web/9902/pdf_9902-9/f-05.pdf

ショックリレーとは

ショックリレーとは、装置の過負荷による故障を防止するための安全装置です。

設定した電流値を超えると接点信号が出力され、装置を停止させることが可能です。物的あるいは人的な事故を防ぐ上で、ショックリレーは重要な役割を担います。

ショックガードのように機械的な安全装置と比較して、大掛かりの装置改造が不要な点がメリットです。

ショックリレーの使用用途

ショックリレーは、コンベア類などで使用される安全装置です。以下はショックリレーの使用用途一例です。

• 巻き取り機の過負荷保護
• チェーンコンベアやベルトコンベアの噛み込み保護
• クレーンにおける過負荷保護
• 破砕機の噛み込み保護

過電流保護装置には遮断器やサーマルリレーがありますが、これらはモーターや上位回路を保護するための装置です。モーター短絡による上位への波及事故や過負荷による焼損を防止します。これに対して、ショックリレーは負荷となるコンベアなどの過負荷を防止するための装置です。

チェーンコンベアや巻き取り装置では減速機付きモーターが使用されます。減速機付きモーターは負荷軸の回転速度が低速となりますが、過負荷時は強いトルクが掛かります。この強トルクによってチェーンの破断や装置の故障が発生する危険性があります。

異物の噛み込みであれば短時間で故障復帰可能ですが、チェーンの破断は即時復帰が困難です。また、切れたチェーンが反動を伴って人体にぶつかると、人身災害が発生する危険性もあります。これを防止するためにショックリレーが電流によって過トルクを直ちに検出し、モーターを停止させることが可能です。

ショックリレーの原理

ショックリレーは変流器、表示・制御部、出力部などで構成されます。

1. 変流器

変流器はモーターの電流を検出する部品です。コイル2つを鉄心などに巻いた構造で、一体型と別置の製品があります。小容量のモーターへは一体型が使用され、大容量の場合は別置が使用されます。

2. 表示・制御部

表示・制御部は電流値などを表示しつつ、パラメータを設定する部品です。パラメータの設定にはロータリースイッチなどが多く使用されます。

3. 出力部

出力部分は、過電流のデジタル信号を外部へ発信する部品です。主に電磁コイルを用いたリレー接点出力が使用されます。この接点出力によって電磁接触器などの駆動装置を停止させ、モーターへの電力を遮断します。

ショックリレーの選び方

ショックリレーは販売メーカーによって推奨容量を指定されている場合が多く、使用モーターの容量に合わせて選定します。変流器別置の場合は変流器の仕様を使用モーターの容量に合わせます。

出力信号の種類も選定することも必要です。自己保持タイプと自己復帰タイプがあり、制御回路に応じて選定します。表示部はデジタル表示とアナログ表示を選定できます。デジタル表示の方が見やすい場合がほとんどですが、アナログの方が堅牢なことが多いです。

製品によっては過負荷以外の機能を有する場合もあります。欠相や不平衡を検知して発信する製品も販売されており、必要な機能を有する製品を選定します。

ショックリレーのその他情報

ショックリレーの使い方

ショックリレーは、一般的に湿気や粉塵に弱い電子制御部品です。したがって、多くの場合は制御盤の内部に収納して使用します。制御盤内部では、DINレールなどを使用して基板へ取り付ける方法が一般的です。

制御盤内部は、モーターの電気配線や制御回路と接続します。モーターの主回路配線を変流器に巻き付け、出力端子を制御回路と接続します。ショックリレー用電源が必要な場合は、制御回路から導入するのが一般的です。

また、ショックリレーの設定も実施する必要があります。作動電流値と作動時間を最低限設定する必要があり、通常運転時の負荷電流や始動電流を確認して設定します。

ショックリレーの仕様によって異なりますが、一般的には変流器の二次電流は0～5Aが使用されます。その場合、負荷電流を見ながら作動電流を0～6A付近で設定することが多いです。作動時間は数秒～数十秒の間で設定するのが一般的です。

参考文献
https://www.tsubakimoto.jp/power-transmission/electrical-controllers/electrical/shock-relay/
https://www.mekasys.jp/series/detail/id/RS_0261

ショックガードとは

ショックガードとは、過負荷から機械を保護するための安全装置です。

過負荷保護装置とも呼ばれ、食品や包装の製造ラインなどで使用されます。回転する機械に取り付けられ、機械への何らかの異常により過剰のトルクが掛かり、機械が破損を防止できます。

スプロケットと呼ばれる軸の回転をチェーンとの間で伝達する歯車に取り付けられます。トルク設定ができ軸とチェーンの相対的な速度が設定値を上回ると、ショックガードが空回りする仕組みです。

ショックガードの使用用途

ショックガードは、回転機に加わる過負荷から保護する装置として、主に産業分野で使用されています。

製造ラインなどでカッターを使用する場合、カッターに高い負荷が加わると危険な事故が起こる可能性があります。カッター駆動部にショックガードを使用することで、事故に対する安全性を高めます。

また、メカニカルハンドのようなハンドリング作業を行う場合にも、小型のショックガードを組み合わせて使用されます。

ショックガードの原理

ショックガードは、ベアリング、フランジ、ドライブボールなどから構成され、過剰のトルクが加わったときに効果を発揮します。

正常時、トルク伝達はドライブボールが行っています。ドライブボールはフランジに用意されたポケットとかみ合っており、フランジが正常に回転することで、軸へと伝達されます。あるいは、それとは逆向きに軸からボールを通じてフランジへと回転が伝達します。しかし、過負荷が加わった場合にはボールはフランジのポケットから外れる仕組みです。

プレートとフランジの間をすべるようにボールが動くことになり、トルクが軸からフランジへ伝達することを防止します。また、この際のトルクのしきい値はショックガードにおいて任意に設定できます。

過負荷を発生した場合には、一度回転を止めて原因を解消します。過負荷が解消された場合には、再びボールとポケットがかみ合うようになり、正常に動作します (自動復帰方式といいます) 。

参考文献
https://www.tsubakimoto.jp/power-transmission/mechanical-protectors/shock-guard/
http://www.tsubaki-yamakyu.co.jp/product/shokgard/shokgard.html

エイブル減速機とは

エイブル減速機とは、サーボモーター用減速機の商品名です。大きくは、エイブル (同心軸) シリーズ、エイブル (直交軸・中空軸) シリーズの2つのラインナップに分かれています。

静音、軽量、コンパクトさを特徴としていて、またこれらエイブル減速機の受注から納品までのリードタイムが非常に短くなるようにしていることから、同様な製品群の中では知名度のある製品の1つです。

エイブル減速機の使用用途

エイブル減速機はサーボモータ用の減速機となるなるため、使用用途もサーボモータを使用している製品です。具体的には、印刷機、ガンドリーロボット、包装機 (縦型ピロー、横型ピロー) 、ディスペンサーロボット、ターレットヘッド、ベルトコンベア、自動箱詰め機、ローダーロボットなどが挙げられています。

サーボモータは回転位置や回転速度等が制御できるモーターになるので、産業用ロボット等での使用が代表的です。その他、精密な位置決めが必要とされる半導体や液晶等の製造装置等、ファクトリーオートメーションを構成するほとんどの機器でサーボモータは使用されており、減速機もまた同時に使用されています。

エイブル減速機の原理

エイブル減速機は、サーボモータに減速機を組み合わせています。サーボモータに減速機が必要な理由は、以下のようにいくつかあります。

• 製品に必要なトルクを実現したい場合
• 回転数を制御したい場合

上記のような場合、減速機を使用しないと必要なトルクを得るために大きなサーボモーターが必要です。また、サーボモータの回転数を制御するために大掛かりな制御装置も欠かせません。一方で、減速機を使用すれば、小さなサーボモータでもより大きなトルクを発生させることが可能で、制御装置を使用しなくても適切な回転数を維持することができます。

この様な必要性から、サーボモータには減速機が必要です。同軸型のエイブル減速機は遊星歯車減速機で構成されています。直交軸タイプ、中空軸タイプではハイポイドギアやベベルギア、ウォームギアによって減速します。

エイブル減速機の構造

エイブル減速機は、複数のメーカーのサーボモータに取り付けられる減速機です。サーボモータと出力軸が同一直線上にある同心軸タイプの減速機には、遊星歯車列が用いられています。1組か2組の遊星歯車列を組み合わせて、求められる減速比を得ており、同一軸で構成できるのが特徴です。

遊星歯車列は3つの要素で構成されます。中心にあるサンギア (太陽ギア) 、サンギアの周りにある遊星キャリア、さらに外周にあるリングギア、またはインターナルギアの3つです。遊星キャリアには3つ以上のピニオンがあり、サンギアとリングギアの間で自転しながら公転します。遊星歯車列と呼ばれるのは、遊星キャリアの動きは惑星と同じ自転しながら公転するからです。

遊星歯車列は3つの要素のうち1つの部要素を固定し、残る2つの要素のうち1つに回転を与えると、最後に残った要素が入力した要素とは異なる回転をします。固定する要素、入力する要素、出力する要素を変えることによって、減速、増速、逆転 (減速、増速) が可能です。

遊星歯車列を複数組み合わせることによって、より多くの減速比、増速比を得ることができます。比較的コンパクトで大きなトルクに耐えることができるため、自動車の自動変速機に多く採用されてきました。エイブル変速機でも、コンパクトで大きな減速比を得るために採用されています。

エイブル減速機の種類

エイブル減速機は大きく同心軸タイプ、直交軸・中空軸タイプに分けられています。使用用途に応じて同心軸タイプは6つのシリーズ、直交軸・中空軸タイプは5つのシリーズが用意されています。いずれもさまざまなサイズ、許容トルク、減速比によって製品を選べるのが魅力です。

参考文献
https://www.nidec-shimpo.co.jp/ptm/04/
https://www.nidec-shimpo.co.jp/ptm/05/