東南アジア射出成形ワークショップ T7ベーンポンプのアップグレード:流量と圧力の仕様適合

要約:東南アジア各地の射出成形工場、特にタイのサムットプラカン県、ベトナムのビンズオン県、インドネシアのタンゲラン地区にある数千ものプラスチック加工施設では、機械全体を交換したりサーボ技術に切り替えたりするよりも費用対効果の高い代替手段として、T7シリーズのベーンポンプを使用して油圧システムをアップグレードしています。T7ベーンポンプは、Vicks Hydraulic社が製造する高圧・高流量の可変容量ベーンポンプで、年間生産能力は8万台以上です。射出成形機に必要な流量と圧力性能を実現し、海洋・オフショアサプライチェーンの機械メーカーやエンドユーザーが求める認証書類(CCS、DNV、ABS、BV、LR)も備えているため、アップグレードに最適な選択肢となっています。このアップグレードでは、既存の固定容量ポンプ(通常はビッカースV20またはビッカースVシリーズ相当品)を、射出成形および可塑化工程では高流量、冷却および型締め工程では低流量となる機械の流量要求プロファイルに適合するT7可変容量ポンプに交換します。流量マッチング計算(型締め、射出、および排出機能に必要なポンプの吐出量(cm³/rev)を決定する)は、アップグレードによって期待される省エネルギー効果(油圧動力消費量の25~35%削減)とサイクルタイムの改善効果(型締めおよ​​び排出速度の向上による5~10%の短縮)が実現できるかどうかを決定する重要な仕様です。この記事では、T7ポンプの流量および圧力仕様、圧力補償器のロジック、船舶用射出成形における認証上の利点、および工場管理者が計画する必要のある改修手順について説明します。

射出成形機アップグレード用Vicks油圧式T7シリーズベーンポンプ

T7シリーズベーンポンプが東南アジアの射出成形機のアップグレードとして選ばれる理由

東南アジアの工場における射出成形機の油圧システムは、通常、電動モーターの同期速度(モーターの極数と現地の電気周波数(東南アジア諸国では50Hz)に応じて1,450~1,750RPM)で連続運転する固定容量ベーンポンプを使用しています。固定容量ポンプは、機械の瞬間的な流量要求に関係なく、一定の流量(モーター速度に比例)を供給します。成形サイクルの冷却段階(通常、全サイクル時間の40~60%)では、ポンプは依然としてフル流量を供給しており、システムの全圧力で比例リリーフバルブを通して迂回され、油圧動力が熱に変換され、チラーまたは冷却塔によって除去する必要があります。

T7可変容量ベーンポンプは、圧力補償制御機構によってこの非効率性を解消します。ポンプの吐出量(1回転あたりのオイル吐出量)は、ポンプ出口圧力を感知するスプリング式補償スプールによって制御されます。ポンプ出口圧力が補償設定値(通常はシステムの負荷感知圧力要件より10~20%高い値に設定)に達すると、補償スプールが移動し、ポンプの吐出量が最小値(通常は全吐出量の5~15%)まで減少します。ポンプはモーター速度で回転を続けますが、圧力補償設定値を維持するために必要な流量のみを吐出します。これにより、以前はリリーフバルブで無駄になっていた流量が節約され、冷却フェーズ中のポンプの消費電力が60~80%削減されます。

可変容量ポンプによる省エネルギー効果は、冷却フェーズの持続時間が全サイクル時間に対する割合に比例します。東南アジアの一般的な射出成形加工工場(家庭用品、自動車部品、消費財などを製造し、全サイクル時間が20~30秒、冷却フェーズが8~15秒)では、可変容量ポンプを使用することで、同じ流量定格の固定容量ポンプと比較して、油圧システムの電力消費量を25~35%削減できます。東南アジアの産業用電力料金(1kWhあたり0.08~0.12ドル)で計算すると、年間1台あたり800~2,500ドルの節約となり、T7ポンプへのアップグレード(ポンプ本体価格+設置作業費)の投資回収期間は6~15ヶ月です。

ヴィックス・ハイドロリックのT7ベーンポンプシリーズ16 cm³/revから237 cm³/revまでの吐出量に対応し、50トン(型締め力)から2,000トンまでの射出成形機の流量要件をカバーします。

流量マッチング:クランプ、注入、排出に必要なポンプ排気量の計算

ポンプの吐出量(ポンプシャフト1回転あたりのオイル供給量)は、機械の最も流量を必要とする機能に合わせて調整する必要があります。射出成形機の場合、最も流量を必要とするのは射出機能(プランジャーが前進してキャビティにオイルを充填する動作)であり、次いで型締め機能(可動プラテンが金型を閉じる動作)、そして排出機能(エジェクタピンが成形品を金型から押し出す動作)となります。

排気量計算式:必要排気量(cm³/回転)=(流量(L/分)×1,000)÷(モーター回転数(RPM)×体積効率)。標準電動モーターが1,450 RPM(50 Hz電源)で動作する200トン射出成形機の場合:

  • 注入機能フロー要求:射出プランジャーの直径は60~80mm、射出ストロークは150~200mm、射出速度は80~120mm/sです。流量は25~50L/分(プランジャー直径と射出速度の設定によって異なります)です。ポンプはこの流量を射出圧力設定値(1,500~2,000barの射出圧力。射出圧力はプランジャー面積比で乗算されるため、ポンプ出口圧力は150~200bar必要)で供給する必要があります。
  • クランプ機能の流量要求:クランプシリンダーの直径は200~300mm、閉鎖速度は250~350mm/秒が要求されます(金型の左右半分が​​接触する前の「高速閉鎖」段階で、クランプは素早く閉鎖する必要があります)。高速閉鎖段階の流量要求は100~150L/分で、射出流量要求よりもかなり高くなります。
  • ポンプの選定:ポンプの最大流量は、最大流量要求であるクランプ機能の100~150 L/分を満たす必要があります。1,450 RPMで動作する80~100 cm³/revの排気量を持つT7シリーズポンプは、110~140 L/分の流量を実現します(計算式:80 cm³/rev × 1,450 RPM × 0.95 体積効率 = 110 L/分)。200トンの機械に選択されるポンプの排気量は通常100 cm³/revで、1,450 RPMで138 L/分の流量を提供します。

選定されたポンプは、機械の最大圧力要件も満たす必要があります。クランプ力の発生には最も高い圧力が必要であり(ポンプは定格システム圧力で定格クランプ力を供給する必要があります)、クランプシリンダー面積が315 cm²(シリンダー直径200 mm)の200トンの機械の場合、200トンのクランプ力を発生させるのに必要なポンプ圧力は、200,000 kg ÷ 315 cm² = 635 kg/cm²の油圧で、これはクランプ力増幅シリンダーによって実現されます。ポンプ出口圧力は通常140~175 bar(システムリリーフバルブとポンプのコンペンセータ設定によって調整されます)です。

圧力段階の選択:低圧充填 vs 高圧保持 — ポンプの圧力補償器の仕組み

T7ベーンポンプの圧力補償器は、システム圧力が補償器の設定値に達した際にポンプの吐出量を低減する機構です。ワークショップマネージャーが適切な補償器圧力を設定し、アップグレード後のシステム性能の問題をトラブルシューティングするためには、補償器の動作を理解することが不可欠です。

標準コンペンセータ(単一圧力コンペンセータ、射出成形機の標準構成):コンペンセータは、ポンプのコントロールカバーに取り付けられたスプールバルブです。スプールはスプリングによって開位置(最大吐出量)に保持されており、反対側の端はポンプの吐出圧力にさらされています。ポンプの吐出圧力がコンペンセータのスプリング圧縮設定値(コンペンセータキャップの下にある六角ネジで調整可能)を超えると、スプールが移動し、ポンプの吐出量制御ピストンに制御圧力が送られます。制御ピストンはポンプのカムリング角度を小さくし、吐出量を減少させます。コンペンセータは50~100ミリ秒以内に圧力変化に反応します。射出成形機の制御システムは、コンペンセータがシステム内で圧力スパイクを発生させることなく反応する時間を確保できるよう、バルブの開閉順序をプログラムする必要があります。

負荷感知補償器(オプション、可変圧力システム用):このポンプには、機械の制御弁バンクの負荷検知ラインに接続される負荷検知ポートが備えられています。コンペンセータは、固定のコンペンセータ設定にデフォルト設定されるのではなく、最大負荷圧力要求に対して一定の圧力マージン(通常15~25バール)を維持します。負荷検知コンペンセータは、複数の機能を同時に実行する機械(例えば、型締め+射出、または射出+金型開放)において、標準のコンペンセータよりもエネルギー効率に優れています。これは、機能がアクティブでないときにコンペンセータ設定にデフォルト設定されるのではなく、ポンプ圧力が負荷要求に追従するためです。負荷検知コンペンセータはポンプのコストを15~25%増加させ、多機能機械(2成分射出成形機、ロータリーテーブル射出成形機、またはコアプルシリンダーを備えた機械)向けに指定されています。

ほとんどの射出成形機では、標準的なコンペンセータの設定値は、システムの最高リリーフバルブ設定値より10~20バール高くなっています。システムのリリーフバルブが175バールに設定されている場合、コンペンセータは190~195バールに設定されます。15~20バールの余裕を持たせることで、通常運転時にコンペンセータがリリーフバルブの機能を妨げないようにしています。コンペンセータを175バール(リリーフバルブと同じ値)に設定すると、リリーフバルブが作動する前にコンペンセータがポンプの負荷を解除し始めてしまい、起動時にシステムがリリーフバルブの設定値に達することができず、圧力制御が不安定になります。

船舶用射出成形ラインにおけるCCS/DNV/ABS認証のメリット

東南アジアの射出成形工場では、配管継手、ケーブルトレイ、バルブハンドル、浮力モジュールなど、船舶、オフショア、造船サプライチェーン向けの部品を製造しており、これらの工場では、船級協会(CCS、DNV、ABS、BV、LR)の認証を受けた油圧ポンプが求められます。この認証は、ポンプの材質、設計、試験手順が、船舶およびオフショア機器に関する船級協会の規則を満たしていることを証明するものです。

Vicks Hydraulic社のT7ベーンポンプシリーズは、CCS(中国船級協会)、DNV(ノルウェー船級協会)、ABS(米国船級協会)、BV(ビューローベリタス)、LR(ロイド船級協会)の認証を取得しており、中国の油圧ポンプメーカーとしては珍しい複数の認証パッケージとなっています。これは、海洋およびオフショアサプライチェーンへのサービス提供を目指す射出成形工場にとって大きなメリットとなります。

認証は、ポンプの型式試験(定格圧力と流量での 1,000 時間耐久試験、ポンプの体積効率、騒音レベル、温度上昇の定期的な測定)に立ち会った後に分類協会が発行するポンプの分類証明書に記載されています。証明書には、ポンプのモデル、定格圧力と流量、試験流体の種類と粘度、周囲温度範囲、およびポンプの認証参照番号が記載されています。ポンプは、分類協会の技術部門に提出された個別の試験報告書に追跡可能です。認証済みの油圧ポンプを必要とする契約に入札する射出成形工場にとって、Vicks T7 のマルチ認証は、プロジェクトごとに個別の認証試験を手配するコストと時間を削減します。

改造手順:射出成形機が油圧ポンプを交換する前に知っておくべきこと

既存の射出成形機にT7可変容量ベーンポンプを後付けする作業(元の固定容量ポンプの交換)は、資格のある油圧技術者であれば1営業日で完了し、機械は翌日には生産を再開できます。作業手順は、取り外し、取り付け、試運転、調整の4つの段階から構成されます。

除去(2~3時間):機械の作動油を抜き取り、ろ過します(オイルは改造後に再利用されるため、既存のオイルが汚染されていない限り、全量交換は不要です)。古いポンプの吸込管と吐出管を外し、ポンプとモーターのカップリングを取り外し、ポンプの取り付けボルトを取り外します。取り付け面を清掃し、新しいポンプの位置ずれの原因となるバリや損傷がないか点検します。

インストール(2~3時間):T7ポンプは、機械の既存のポンプ取り付けフランジに取り付けられます(T7シリーズの取り付け寸法は、サイズ16~125 cm³/revの場合はSAE-A 2ボルトフランジ、サイズ160~237 cm³/revの場合はSAE-B 2ボルトフランジで、東南アジアのほとんどの射出成形機の標準であるビッカースVシリーズの取り付けフランジと一致します)。ポンプとモーターのカップリングは、0.050 mm TIR以内(カップリングの縁で測定)に位置合わせされます(位置ずれは、改造後のポンプの早期故障の最も一般的な原因です)。吸引ホースと圧力ホースが接続されます。

試運転(1~2時間):ポンプには、圧力ポートからきれいな作動油を充填します(ベーンポンプをドライ状態で始動しないでください。ベーンが数秒以内にローターのスロット内で固着します)。コンペンセーターの設定は、機械のシステムリリーフバルブの設定値に15~20バールを加えた値に調整します。機械の機能を手動モードで低速で5~10サイクル操作して、システムから空気を排出します。

チューニング(2~3時間):射出速度、保持圧力、型締め速度、突き出し力といった機械のプロセスパラメータは、必要に応じて検証および調整されます。可変容量ポンプの応答時間(制御弁信号からポンプが必要な流量に達するまでの時間)は、流量が供給される前にポンプの容量制御ピストンが移動する必要があるため、固定容量ポンプよりも若干遅くなります。ほとんどの射出成形プロセスでは、応答時間の差は50~120ミリ秒であり、これは機械のプロセスパラメータ調整によって対応されます。

質疑応答:射出成形工場管理者が中国からT7ベーンポンプを調達する

Q1:T7ベーンポンプの最小注文数量(MOQ)はいくつですか?
A:最小注文数量(MOQ)は、標準T7排気量(16~237 cm³/回転)および標準制御オプション(標準コンペンセーター、ロードセンシングコンペンセーター)のいずれの場合も1台です。カスタム制御オプション(特殊圧力範囲、特殊シャフト延長部、特殊取付フランジ)の場合は、1回の注文につき5~10台となります。1台の機械を注文する工場管理者にとって、1台からのMOQは、全機のアップグレードを決定する前に試用設置を行うのに便利です。

Q2:T7ポンプと一緒に保管しておくべきスペアパーツは何ですか?
A: T7ポンプの推奨スペアパーツキットには、ベーンセット1セット(100 cm³/revまでの吐出量用は12枚、それ以上の吐出量用は16枚)、カートリッジキット1セット(カムリング、ローター、プレッシャープレートアセンブリを含む、経年劣化する回転部品)、シャフトシールキット1セット、およびコンペンセータバルブキット1セット(コンペンセータスプールとスプリング)が含まれています。スペアパーツキットの費用はポンプ価格の約25~35%で、現場で交換可能な最も一般的な部品を網羅しています。最初の主要オーバーホール(ベーンセット交換)までのポンプの認定耐用年数は10,000~15,000運転時間です。

Q3:T7ポンプが対応できる作動油の粘度範囲はどれくらいですか?
A:T7ポンプは、ポンプ入口温度における粘度範囲が20~400cStの鉱物油系作動油用に設計されています。東南アジアの周囲温度(25~40℃)では、推奨される油粘度グレードはISO VG 46(40℃で46cSt)です。周囲温度が高い環境(40℃以上)で稼働する工場では、ISO VG 68を使用することで、始動時の金属同士の接触を防ぐのに十分な油膜厚さをベーン先端に確保できます。20cSt未満の油ではポンプを運転しないでください。ベーン先端とカムリングの接触圧力が油膜の耐荷重能力を超え、ベーンの摩耗が急速に進行します。

Q4:T7ポンプはオーバーホールまでの期間がどれくらいですか?
A:T7ポンプの初回オーバーホール前の認定耐用年数は、定格圧力(210 bar)および定格回転数(1,450 RPM)での連続運転で10,000~15,000運転時間です。低圧(150 bar未満)および低回転数(1,200 RPM未満)では、耐用年数は20,000~25,000時間に延長されます。オーバーホールでは、ベーンセット、カートリッジキット、およびシャフトシールを交換します。ポンプ本体、エンドカバー、およびコンペンセーターは、ポンプが廃棄されるまでの3~5回のオーバーホールサイクルで再利用されます。

Q5:T7ポンプのメンテナンスが必要な兆候は何ですか?
A: 作業員が監視できる 3 つの指標: (1) サイクル時間の増加 - 同じ圧力設定で機械のクランプ速度または射出速度が 10% 以上低下した場合、ポンプの体積効率が 80% を下回っており、ベーン セットを交換する必要があります。(2) 可聴ノイズの増加 - 正常な T7 ポンプは、定格圧力と流量で 1 メートルの距離で 65~75 dB(A) の音を発します。5 dB(A) 以上のノイズ増加は、ベーン先端の摩耗またはキャビテーションを示しています (吸引ライン フィルターとオイル レベルを確認してください)。(3) オイル温度の上昇 - ポンプのケース ドレン オイルの温度が 80°C (ドレン ポートで測定) を超える場合、ポンプの内部漏れが設計限界を超えて増加しており、カートリッジ キットを交換する必要があります。

Q6:Vicks Hydraulicは、最初の改修設置時に技術サポートを提供しますか?
A:はい。初めてご購入されるお客様には、Vicksが設置および試運転段階において、ビデオ通話(WhatsAppまたはWeChat)によるリモート技術サポートを提供しています。サポート内容は、ポンプモーターのアライメント確認、コンペンセーターの設定調整、システム圧力設定の確認、および機械のプロセスパラメータの調整です。10台以上のポンプを設置する工場には、Vicksがアプリケーションエンジニアを派遣し、2日間のオンサイトトレーニングおよび試運転セッションを実施することも可能です。


著者について: デミ・ジェは、2007年に設立された国内有数のハイテク企業であるVicks Hydraulic社の油圧ソリューション専門家です。Vicks Hydraulic社は、ベーンポンプ、サーボシステム、そしてワンストップの省エネ油圧ソリューションを専門としています。世界をリードする6つの生産ラインと年間8万台以上のベーンポンプ生産能力を持つVicks社は、船舶、軍事、産業オートメーションなど、幅広い業界にサービスを提供しています。

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投稿日時:2026年6月22日
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