油圧装置
移動式油圧装置および固定油圧装置での応用は、堅牢さと信頼性に関し最も要求の高いものに属します。
Trafag圧力トランスミッタは建設機械、林業・農業用車両に使用されており、まもなく20年間にわたり、砂漠地帯の埃を含む熱や亜北極森林の厳しい寒さなど極度に過酷な環境で認められています。信頼性高く長期間安定した圧力トランスミッタは、高くつく生産中断を防ぐので、固定油圧装置でも非常に評価されています。
トラファグの製品は、例えば油圧機器に使用されている：
- 農業・林業機械
トラクター、収穫機、輸送機 - 再生可能エネルギー
風力発電設備、太陽光発電設備向け太陽追 尾でのローター制御 - 建設機械
パワーショベル、モビールクレーン、コンクリ ートポンプ・ミキサ - 自治体車両および特殊車両
ゴミ収集車、重量物輸送機、消防車 - 試験・検査施設
射出成形機、成形プレス、延伸ブロー機 - 試験・検査施設
車両試験台、材料検査設備、油圧コン ポーネントの検査 - 油圧コンポーネントおよ びサブシステム
バルブブロックシステム、パワーパック 、タ ン ク 監 視
過酷な条件下での信頼性の高い圧力測定
油圧アプリケーション用圧力センサは、圧力トランスミッタまたは圧力変換器とも呼ばれ、バルブ、ポンプ、シリンダ、蓄圧器などの作動油の圧力を測定します。 そのため、油圧システムの制御と調節の中心的な要素となっています。これらのシステムは、多くの場合、大規模で高価な機械やプラントの構成要素であり、停止したり、あるいは故障したりすると、広範囲に影響を及ぼすことになります。このため、油圧用圧力トランスミッタは、過酷な条件下でも常に確実に機能しなければなりません。したがって、堅牢な設計は非常に重要です。
油圧アプリケーションは2つのカテゴリーに分けられる： 定置油圧のカテゴリーには、工作機械やリフトなどの応用分野が含まれる。移動油圧のカテゴリには、例えば建設機械や自治体車両が含まれる。
多くの要件は、定置用と移動用の両方に適用される。移動油圧では、過酷な環境条件のためにさらなる課題を克服しなければならない。
油圧における圧力センサーの一般的な課題
圧力ピーク
油圧アプリケーションでは、一般に作動油の圧力が測定されます。作動油はわずかな圧縮性しかないため、システムやアプリケーションによって引き起こされる圧力ピークは、ハードショックとしてほとんどフィルタリングされずにセンサーに伝わります。この短期的で大きな圧力負荷は、センサの損傷や破裂の原因となる。その対策として、ほとんどのメーカーはセンサーの圧力ボアにいわゆる圧力ピーク減衰エレメントを組み込んでいます。これらは圧力トランスミッタの媒体に接する部分の圧力ボアよりも開口部が小さいため、ダイアフラムの前でオリフィスのように機能し、多くの場合、短時間の圧力サージに対してセンサを初期保護します。
しかし、極端な圧力サージの場合、減衰エレメントはもはや十分ではなく、ダイアフラムはより頑丈に作られなければなりません。市販の圧力センサの測定範囲または公称範囲の2倍である過圧抵抗は、圧力サージに対するダイアフラムの堅牢性の測定変数として機能します。Trafagの油圧式圧力センサーは、公称圧力の3倍の耐過圧力性を標準として提供し、オプションとして公称圧力の5倍の耐過圧力性を提供することも可能です。
圧力ピーク」のトピックと、圧力センサーを圧力ピークから保護する方法についての詳細は、こちらをご覧ください：
油圧における圧力計測のためのセンサー選択の重要性
圧力ピークが耐過圧力よりも著しく高い場合、圧力変換器として薄膜オン・スチール・センサーを使用することで、ダイアフラムの破裂に対するさらなる安全性が得られます。ダイアフラムの破裂を防ぐことは不可欠である。なぜなら、ダイアフラムに欠陥があるとオイルが漏れ出し、その結果生じるダメージは、損傷した圧力センサーよりもはるかに大きくなるからです。
薄膜オン・スチール・センサーの利点は、耐圧膜の延性にある。これは、過負荷がかかっても膜が破れる前に伸びることができるためである。これは厚膜セラミックセンサーやピエゾ抵抗センサーとは対照的で、耐圧要素は脆いため、突然の破壊挙動を示します。
薄膜オン・スチール・センサーのもう一つの利点は、破裂する前であっても、起こりうる損傷を比較的容易に検出できることである。これは、ダイアフラムに過負荷がかかるとゼロ点エラーが発生するためで、機械制御の適切なルーチンを使用すれば非常に簡単に検出できます。
堅牢で過圧に強い測定セルは、油圧分野では必須です
公称圧力から特に高い偏差を示す圧力サージに加えて、油圧システムの公称圧力は、例えば空気圧よりも高い。油圧システムの作動圧力は通常160barから600barの間です。この例外は、差圧がしばしば測定されるフィルター内の圧力と、静水圧が100mbarから通常は2bar未満である液体タンク内のレベルです。
油圧システムの高圧は、圧力トランスミッタの部品の機械的強度と精密な製造に高い要求を与えます： 例えば、接続部品は、相手方とのシールを確実にし、油が漏れないように精密に製造されなければなりません。さらに、接続部に使用されるステンレス鋼は、過酷な環境条件下で数年間使用された後でも、作用する力に耐えるために必要な強度を備えていなければなりません。
圧力センサーの接続部品とダイアフラムはステンレス鋼製で、一般的な作動油と非常によく適合します。エラストマーシールの場合のみ、使用するシール材が接触油にも適合することを確認する必要があります。これはプロセス接続部のシールだけでなく、ハウジングやプラグのシールにも適用される。なぜなら、修理やメンテナンスの際に漏れたり汚染されたりして漏れたオイルが、外部の部品にも接触する可能性があるからです。
油圧の圧力測定で選択された出力信号の意味
測定値は出力信号を介してコントロールに送信されます。多くの場合、4～20mAといったアナログ出力のトランスミッタが使用されています。しかし、IO-Link や CANopen のようなデジタル信号もますます普及しています。デジタル信号には、測定値の評価以外にも利点があります。電磁干渉に対する耐性が高いため、デジタル信号では、圧力測定値に加え、装置や媒体の温度など、他のパラメータを送信できる可能性があります（トランスミッタに温度センサがあり、測定値が利用できる場合）。さらに、デジタル信号は診断データも伝送でき、例えば状態監視に使用できます。
パラメータ設定もデジタルインターフェースを介して非常に簡単です。これは、1つ以上のスイッチング出力を持つ圧力トランスミッタや、ディスプレイを備えた機器にとって特に重要です。Trafagはディスプレイ付き圧力トランスミッタシリーズ（DPC 8380およびDPS 8381）を提供しています。スマートフォンアプリとディスプレイ上のNFCインターフェースを介して、様々なパラメータを簡単かつ迅速に設定することができます。スイッチング出力とディスプレイのパラメータに加え、測定レンジも簡単に調整できます。さらに、アナログ出力を4～20 mAの電流信号から0～10 VDCの電圧信号に切り替えることができます。10 VDC電圧信号に切り替えることができます。内蔵ロガーのデータも、このインターフェースを介して取得できます。
ディスプレイ付き圧力センサーのパラメータ化については、ホワイトペーパーをご覧ください：
ディスプレイのない電子圧力スイッチは、IO-Link デバイスに置き換わりつつあります。IO-Link デバイスのスイッチング出力は、IO-Link 規格により従来の圧力スイッチと下位互換性があり、インターフェースを介して非常に簡単にパラメータ化できます。
移動式油圧機器における圧力センサーの特別要件
油圧システムは、建設機械、林業機械、農業機械、鉱山機械などの移動機械に使用される。これらのシステムは、安全で効率的な運転を保証するために圧力センサに依存しています。しかし、このような環境での圧力測定には、さらなる課題があります：
移動油圧における極端な温度
移動油圧のアプリケーションは、砂漠や北極などの極端な温度環境で使用されることがよくあります。大きな温度変動は圧力センサの信号にドリフトを引き起こし、不正確な測定結果につながります。TrafagのNAXシリーズ圧力トランスミッタ（アナログ出力付きNAT 8252およびNAH 8254、IO-Link付きNAI 8273、CANopen出力信号付きCMP 8271）は、世界のあらゆる地域の過酷な条件下で、ほぼ10年にわたってその性能を実証してきました。
移動油圧における衝撃、打撃、振動
移動機械は、大きな衝撃や振動が一般的な過酷な環境で使用されます。このため、不適切に選択された圧力センサが不正確な読み取り値を提供したり、あるいは完全に故障したりする可能性があります。振動に確実に耐えるためには、圧力トランスミッタの内部構造もそれに応じて信頼できるように設計・製造されなければなりません。トラファグの圧力トランスミッタは、その信頼性の高い構造と接続技術で際立っています。社内で開発され、Trafag圧力センサーに理想的に適合するマイクロチップであるTrafag ASICに多くの機能が高度に統合されているため、Trafag圧力トランスミッターの電子回路は部品点数が少なく、振動に対してより堅牢であり、故障が発生しにくくなっています。
移動式油圧機器における汚染
移動機械は、しばしば汚れやほこりの多い環境で使用されるため、圧力センサの汚染につながります。多くの場合、水や湿気などの汚染物質は、圧力トランスミッタの主な弱点であるコネクタからセンサ内部に侵入し、電子機器や測定セルを損傷する可能性があります。そのため、信頼性の高い保護等級（IP 67、あるいはIP 69 / IP 69K）が重要です。結露によるほこりや腐食は、散発的な誤信号や、永久的に正しくない出力値さえも引き起こします。Trafag圧力トランスミッタは、完全に溶接されたステンレス製ハウジングとコネクタの追加保護対策により、最も過酷な条件下でも、有害な環境影響から確実に保護されます。
移動油圧におけるサイズと重量の制限
移動機械は可能な限り小型軽量に設計されています。そのため、圧力センサーは小型・軽量でありながら、高圧や過酷な環境にも耐えられるものでなければなりません。わずか19mmのハウジング径を持つNAXシリーズは、非常にコンパクトで軽量であるだけではありません。完全に溶接されたスチール製ハウジングにより、NAX圧力トランスミッタは非常に堅牢で耐性があります。
要約すると、移動油圧アプリケーションにおける圧力測定は、高圧範囲、極端な温度、衝撃と振動、汚染、機械のサイズと重量の制限のために非常に要求が厳しく、圧力センサを正しく考慮に入れて選択することが重要な課題となっています。圧力センサは、安全で効率的な機械操作のために正確な測定値を提供しながら、これらの課題に確実に対応できなければならないからです。
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