射出成形機用油圧ベーンポンプ：流量、圧力、吐出量マッチングガイド

射出成形用ベーンポンプの構造

射出成形機は、異なる圧力と流量プロファイルで動作する2つの異なる油圧回路を利用します。メインインジェクション回路スクリューを通してプラスチック溶融物を金型キャビティに送り込み、機械の最大システム圧力（標準的な油圧プレスでは通常最大175バール）で動作し、ピーク流量は射出および可塑化段階に集中する。パイロット回路クランプ、エジェクタ、金型開閉、コア引き抜きといった機能を駆動し、機械の全サイクルにわたってより低い圧力でスムーズな連続流動を実現します。

2つの回路は異なる流量と圧力プロファイルで動作するため、射出成形機では通常、2つの独立したシングルポンプ、または大小のカートリッジを共通のシャフトに組み合わせたダブルポンプのいずれかを使用します。ダブルポンプ構成は、配管が簡素化され、機械フレームの調整コストが削減され、オペレーターが各回路の吐出量を個別に調整できるため、中トン数および高トン数のプレス機でより一般的な選択肢となっています。シングルポンプ構成は、非常に小型のプレス機や、既存の機械配管がシングルポンプ構成に基づいて構築されている改修プログラムには依然として最適なソリューションです。

ヴィックス・ハイドロリックの射出成形ベーンポンプカタログPV2Rシリーズは、シングルポンプフレームとダブルポンプフレームの両方で共通のカートリッジ、ローター、ベーンキット、カムリング、ベアリングコンポーネントを搭載しており、両方のアーキテクチャに対応しています。PV2R1、PV2R2、PV2R3製品ページ弊社では、フレームごとのカタログと、各フレームサイズに対応する変位コード参照情報を保持しています。調達仕様書を作成するバイヤーの方は、SKUリストを確定する前にこの資料をお読みください。また、弊社の営業チームは、お問い合わせへの回答の際にカタログの内容を詳しくご説明いたします。

ポンプのトン数適合範囲：90トン～3000トン

クランプ力は、ベーンポンプの選定において最初に考慮すべき仕様です。なぜなら、クランプ力の要件によって、ポンプの主回路における流量要求量が決まるからです。90トンのプレス機は200トンのプレス機の半分以下の流量しか必要とせず、1000トンのプレス機は200トンのプレス機の数倍の流量を主噴射回路で必要とします。クランプ力は圧力定格（これはシステムリリーフバルブの設定によって決まります）を決定するものではありませんが、メインポンプの排気量とフレームサイズの選定には影響します。

下記の表は、弊社営業チームが通常の見積依頼（RFQ）回答で使用する、ポンプのトン数とポンプの対応パターンを示しています。表中の排気量コードは、Vicks PV2Rカタログの排気量基準値を示しており、弊社側のYuken PV2Rカタログと同じコード体系を使用しています。実際の排気量は、カタログのフレームサイズと排気量コードの組み合わせによって決まります。

上記の表はあくまで出発点であり、正確な適合は、サイクルタイム目標、射出量、可塑化処理量、および購入者側のサーボ油圧式または固定容量式アーキテクチャによって異なります。サーボ油圧式マシンは、同じ射出量の場合、固定容量式マシンよりも連続流量が少なくなります。これは、サーボポンプがシリンダーが動いているときのみ流量を供給し、保持および冷却フェーズ中は流量がほぼゼロでアイドル状態になるためです。

排気量コード：PV2Rシリーズカタログ参照

排気量コードは、ベーンポンプの選定を左右する2つ目の仕様であり、フレームサイズとは無関係です。フレームサイズとはポンプハウジングの物理的な外形寸法を指し、排気量コードは1回転あたりの掃気量を決定するカムリングの形状を指します。Vicks PV2RカタログはYuken PV2Rカタログと同じ排気量コードを使用しているため、お客様側では両シリーズのポンプを機械フレーム上で直接交換することが可能です。

下記のカタログ参照では、射出成形に関する見積依頼でお客様から最もよくお問い合わせいただく変位コードを網羅しています。変位コードの範囲は下記の表よりも広く、特殊な機械プロファイルに対応する必要があるお客様からのお問い合わせには、弊社の営業チームが各問い合わせへの回答で完全なコード参照情報を提供いたします。フレームサイズ（20V、25V、35V）は、そのフレームの最大変位上限を設定し、変位コード（1桁または2桁）は、弊社側での実際のカムリング形状を設定します。

吐出量コードの選択は、サイクルタイム目標とショット重量に合わせる必要があります。吐出量コードが大きいほど、1回転あたりの流量が増え、サイクルタイムが短縮されますが、同時に、吸収動力と、購入者側の油圧オイルリザーバーにかかる熱負荷も増加します。当社の購入者は、まずサイクルタイム目標、次に吸収動力の上限に合わせて吐出量を選定する傾向があり、上記のカタログ参照情報があれば、既存の機械フレームと同じ吐出量コードシステムで、当社の営業チームとの選定に関する話し合いを始めることができます。

シングルポンプ構成とダブルポンプ構成の比較

射出成形用ベーンポンプの仕様において、シングルポンプかダブルポンプかの選択は最も重要な決定事項の一つです。なぜなら、配管構造、調整コスト、そしてスペアパーツの在庫パターンを左右するからです。当社のバイヤーは、既存の機械の配管状況から検討を始める傾向があります。シングルポンプの機械をダブルポンプ仕様に改造するコストは、当社でダブルポンプの機械をゼロから設計するコストよりもはるかに高額になるからです。

シングルポンプ方式は、メイン射出回路とパイロット回路の流量を同じポンプから供給できるため、どちらの回路も供給不足に陥ることなく、小型プレス機（160トン未満）に最適な選択肢です。また、既存の機械配管がシングルポンプを中心に構築されている改修プログラムにおいても、シングルポンプ方式が有利です。ダブルポンプ方式に変更するには、マニホールド、リザーバー、および機械フレームへのモーター取り付け位置の変更が必要となるためです。シングルベーンポンプカタログ本製品は、当社の顧客側で最もよく使用されるシングルポンプ構成のPV2R1および小型PV2R2フレームサイズを対象としています。

ダブルポンプ方式は、シングルポンプではメイン射出回路の流量需要がパイロット回路への供給不足につながる中型および大型プレス機に最適な選択肢です。ダブルポンプ方式では、1本のシャフトに2つのカートリッジ（大小各1個）が取り付けられ、各カートリッジが独立してそれぞれの回路に供給します。ダブルポンプ方式は配管の複雑さを軽減し、機械フレームへの取り付けを容易にし、オペレーターはメイン回路の摩耗に対応する大型カートリッジに影響を与えることなく、パイロット回路の摩耗に対応する小型カートリッジを交換できます。当社のカタログに掲載されている中型および大型プレス機向けのダブルポンプ構成としては、PV2R2 + PV2R1およびPV2R3 + PV2R2が最も一般的です。

圧力定格とサーボ油圧改造

標準的な射出成形油圧システムは、主回路で最大システム圧力175バールで動作し、パイロット回路は通常、購入者側の型締めおよ​​びエジェクタシリンダの形状に応じて80～120バールに設定されます。PV2Rシリーズのベーンポンプは、主回路で最大175バールまでの連続運転、および射出工程中の断続的なピーク運転に対応しています。175バールを超える圧力定格は射出成形では一般的ではありませんが、Vicksのカタログには、当社側で同じ油圧回路アーキテクチャを共有する産業オートメーションプログラム向けの高圧ベーンポンプ構成が掲載されています。

サーボ油圧式への改造は、お客様から既存の機械に対して最も多くご要望いただく圧力・流量調整の改造です。サーボ油圧式機械では、固定容量ポンプをサーボ駆動の可変容量ポンプに交換し、サーボポンプはシリンダーが作動している時のみ流量を供給します。サーボ改造によるエネルギー節約効果は、一般的な運転条件で30%～60%に達し、1日に2シフト以上稼働する中型プレス機の場合、投資回収期間は12～24ヶ月です。

新規機械仕様における圧力定格の選定は、ポンプの最大圧力定格ではなく、システム安全弁の設定値に基づいて行うべきです。システム安全弁の設定値が160 barの場合、連続運転定格が175 barのポンプが適切な選択肢となります。なぜなら、お客様側での通常の使用において、ポンプが連続最大圧力で運転されることは決してないからです。弊社の営業チームは、見積依頼書への回答で圧力定格を確定する前に、安全弁の設定値と使用状況を確認します。

既存マシンへの直接交換

PV2Rシリーズは、Yuken PV2Rカタログと寸法的に互換性があります。つまり、当社のポンプは、機械フレーム上の既存のYukenポンプと同じ外形寸法、フランジ、シャフト形状にそのまま取り付けることができます。既存の射出成形機を使用している購入者は、機械フレームを新しいポンプの外形寸法に合わせて再設計するよりも、摩耗したポンプを同じ形状のユニットに交換することを好むため、当社のカタログでは直接交換が最も一般的な調達パターンとなっています。ベーンポンプ Wikipedia参照本書では、ベーンポンプの基本的な構造とカートリッジの構造について解説しており、これにより当社の製品カタログ全体にわたって、直接交換による容易な交換が可能になります。

直接交換プロセスは、当社のカタログ全体で同じ手順に従います。まず、既存のポンプのモデルコード（通常はYuken PV2Rモデル番号）を特定し、当社のカタログ参照と照合して排気量コードを確認し、お客様側で既存ポンプのシャフト端を見て回転方向を確認します。既存のポンプ群と各機械の交換用ポンプを照合する必要があるお客様向けに、当社の営業チームがご要望に応じて相互参照スプレッドシートを提供します。この相互参照には、フレームサイズ、排気量コード、回転方向、および当社側の各フレームサイズに対応する設計番号が記載されています。

お客様からよく寄せられる、直接交換に関する最も一般的なミスは、設計番号の改訂を無視することです。Yuken PV2Rのカタログは初版以降、複数回改訂されており、設計番号（モデルコードの末尾の数字）で改訂版を識別できます。弊社のカタログには各フレームサイズの最新の設計番号が記載されており、営業チームは見積依頼への回答に設計番号の改訂を明記することで、お客様側で直接交換の互換性を確認できるようにしています。

RFQの書き方：Vicks Hydraulicに送るべきもの

射出成形用ベーンポンプの仕様に関する見積依頼書には、機械のトン数、サイクルタイム目標、既存のポンプモデルコード、サーボ式か固定容量式か、容量コード（既知の場合）、および関連する船級協会の認証要件を含む仕向国を記載する必要があります。弊社の営業チームは、お客様側の機械プロファイルに合わせてPV2Rフレームサイズと容量コードを選定し、各問い合わせに対してポンプモデルコード、カートリッジキットコード、リードタイム、およびユニットごとの価格内訳を回答いたします。

仕向国は重要です。なぜなら、船舶およびオフショア射出成形装置には船級協会の認証（CCS、DNV、ABS、BV、LR）が必要であり、同じ生産ラインが、当社の顧客側では産業オートメーション、プラスチック機械、サーボ油圧改造プログラムにも対応しているからです。見積依頼書（RFQ）に仕向国と船級要件を添えてお送りください。当社の営業チームが回答の中で認証範囲を確認いたします。船級協会の認証は船舶およびオフショア用途に最も関連していますが、同じ認証範囲で当社のカタログに掲載されている軍事用途やその他の高信頼性用途にも対応しています。