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B5Components「PZH-1B」&「PZH-0B」

高圧可変容量形ピストンポンプ"PZH-1B" & "PZH0B" High-Pressure, Variable Displacement Piston Pump
キーワード

高圧可変容量形ピストンポンプ・鍛圧機械・高圧化
高効率化・低騒音化・コンパクト化

油圧事業部／油圧産機技術部

31

榊原 光騎 Koki Sakakibara
鈴木 健吾 Kengo Suzuki

Components
高圧可変容量形ピストンポンプ「PZH-1B」&「PZH-0B」

要 旨

1. はじめに

プレス加工を行なう鍛圧機械では、機械のコンパクト化

近年の世界的なエネルギー価格高騰、材料費のが重要である。そのため、小さいサイズで大きな力を高騰などから、生産ラインでのコストダウンが求められて発揮できる油圧プレスが広く採用されており、その油圧いる。プレス加工は、切削加工に比べて加工スピードが源として高圧ポンプが必要となる。

速く、高い生産性や、材料のロスの少なさから、そのNACHIでは鍛圧機械向けの油圧ポンプとして、定格価値が高まっている加工方法である。

圧力35MPaの高圧に対応した可変容量 形ピストン

プレス機械などの鍛圧機械では、コンパクトで大きなポンプのPZHシリーズを展開しており、新たに「PZH-1B」力を発揮することが必要となるため、油圧プレスがおよび、「PZH-0B」を商品化した。機械のコンパクト化、広く採用されている。油圧プレスで大きな推力を得る低騒音化を実現する高圧可変容量形ピストンポンプ方法の一つとして圧力を高圧化する手法がある。高圧として、小型の鍛圧機、油圧試験機などに最適なポンプ化は、同時に油圧シリンダサイズを小さくすることがである。
「PZH-1B」は22kWまでの電動 機に最 適なでき、機械本体のコンパクト化につながる。また油圧最大容量16.5cm /revのポンプ、「PZH-0B」は、11kWシリンダのサイズダウン（小径化）によって必要流量をまでの電動機に最適な最大容量8cm 3/revのポンプ低減することで、配管などの圧力損失を低減し、消費である。次にその特長を紹介する。

電力の低減も可能になる。同時に、ポンプサイズが3小さくできることで、油圧ユニットのコンパクト化にもつながる。こうした要求に伴い、油圧機器の高圧化要求が高まっている。

Abstract

この要求にこたえるため、NACHIでは高圧可変容量形ピストンポンプとして「PZHシリーズ」をラインナップしている。2017年の市場投入以降、鍛圧機械やA compactness of a forging machine isimportant since it involves press work. Because ofthis, a hydraulic press machine is widely adopted foruse since it is small, but can apply a large force.
A high-pressure pump is required as a hydraulicsource.
NACHI has developed a hydraulic pump for
a forging machine, PZH series that is a variabledisplacement piston pump and performs under therated pressure of 35 MPa. And now a new“PZH1B”and“PZH-0B”are introduced to the market.
These pumps are the high-pressure, variabledisplacement piston pumps that support compactnessof a forging machine with lesser noise. They are
the best suited pumps for a small forging machine
and hydraulic test equipment.“PZH-1B”has themaximum capacity of 16.5 cm3/rev that is best
suited to an electric motor less than 22 kW and“PZH-0B”has the maximum capacity of 8 cm3/
rev that is best suited to an electric motor lessthan 11 kW. Below show their features.

NACHI TECHNICAL REPORT Vol. 40 B5検査装置の油圧源などとしてご採用いただき、高い省エネ性能と静粛性で好評をいただいている。
2 021年12月には、「 PZH -1B」。2 022年 8月には「PZH-0B」をラインナップに追加した。今回、これらの製品の特長を紹介する。

32

2. 製品概要
高圧可 変容量 形ピストンポンプPZHシリーズは、定格圧力35MPa、許容ピーク圧力40MPaの高圧に対応し、高い効率と静粛性が特長の、主に鍛圧など産業機械用のピストンポンプである。表1にPZHシリーズの製品仕様を示す。
表1

形式

定格圧力MPa

許容ピーク圧力MPa

容量調整範囲cm 3 /rev

PZHシリーズ製品仕様
圧力調整範囲
MPa

回転速度

質量kg

最高min−1

最低min−1

PZH-0B

3～811.8

PZH-1B

5～16.516PZH-2B-303540

16.5～30

2～35500

2,00031

PZH-2B-45

28～4531

PZH-3B

45～7243

油圧ポンプを動かす動力源は一般的に電動機で粘度範囲
mm 2 /s

作動油温度℃

20～2005～60

電動機出力カーブL（kW）※ポンプ全効率 η＝0.85とした場合
回転数 1,800min−1200

あり、油圧ポンプは電動機の回転エネルギー（「トルク」180×「回転数」）を、油圧エネルギー（「圧力」×「流量」）に160流量Q（L/min）

変換するエネルギー変換器といえる。そのため使用する圧力と流量に応じた電動機のサイズを選定することが肝要である。
図1に1,800min で使用する場合について、PZH-1

140L＝
9120

L＝7100

PZH-3B

8060

シリーズの圧力、流量範囲と電動機の出力カーブを20重ねた図を示す。この図において、各ポンプの対応0範囲の右上のポイントは最大所用動力を示す。例えば、「PZH-1B」は、圧力の最大は35MPa、流量の最大はL＝55

L＝22 kWPZH-1BPZH-0B

05kW

L＝3 7 kWPZH-2B

400 kW
5 kW

L＝1 1kW

10152025圧力P（MPa）

303540

図1 「PZHシリーズ」圧力・流量範囲

29.7L/minで、最大所用動力は約20kWである。ここで、ポンプを運 転するための電 動 機を選 定する際は、電動機の出力カーブがこのポイントよりも上になるよう選定する必要があり、この場合は22kWの電動機を使うことになる。
「PZH-1B」は、22kWの電動機を使用する機械において、その動力を最大限発揮して使うことが可能である。同様に「PZH-0B」は、11kWまでの電動機に最適なポンプとなっている。

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NACHI TECHNICAL REPORT Vol. 40 B5

Components
高圧可変容量形ピストンポンプ「PZH-1B」&「PZH-0B」

3. 機械のコンパクト化につながる油圧ポンプの容量制御ポンプの最大流量かつ最高圧力（35MPa）で使用

図2に示した例から、高圧時の流量をより小さく設定する場合、そのポイントで電動機がオーバーロードしないすることで、どれだけ小さな電動機でも高圧での使用がよう電動機サイズを選定する必要がある。

可能だと思われるが、ポンプには効率が存在するため限界がある。

しかしながら、鍛 圧機械などでの運転条 件では大流量が必要な運転条件では高圧を必要とせず、高圧ここでポンプの効率には、流量の損失を示す容積が必要な運転条件では、小流量で済むことが多い。

効率とトルクの損失を示す機械効率が挙げられる。

したがって、図2に示すように、ポンプの吐出圧力が容積効率が悪いポンプでは、圧力を上げていった際の高くなった際には、吐出流量を下げることで、最大流量、内部漏れが大きくなり、吐出流量がゼロとなってしまう

最高圧力を同等としながら電動 機のサイズを小さく場合がある。この場合、回路の圧力を上げるだけのすることが可能である。
「PZH-1B」では、2圧2流量制御流量がポンプから吐出されないため、圧力が上昇しなくタイプ（NQタイプ）をラインナップしており、高圧時になってしまう。機械効率が悪いポンプでは、高圧条件で吐出流量を下げることができるため、電動機のサイズをポンプを回転させるためのトルクが増大し、電動機が小さくすることが可能である。図3は2圧2流量制御を発揮可能なトルクをオーバーしてしまうことがある。この搭載したポンプの油圧回路図である。

場 合は、電 動 機がストールしてしまうため、機 械の運転ができない。
一般的に、ポンプ容量を小さく設定して運転する
場合、大きな容量で使用する場合に比べて容積効率、回転数 N＝1,800min−1
電動機
2 2 出力kW ：40
流量Q（L/min）

W

容量制御無し20できなくなる場合があり、電動機出力に余裕を持つ
容量制御無しの場合35MPaまで上げる際には22kWの電動機が必要。

3.7kWでのオーバーロード範囲25

機械効率が悪くなるため、前述のように高圧での運転がk15WkW11k7. 5303 .7kW

最大流量：3529.7L/min

必要がある。
「PZH-1B」は高圧における内部漏れの低減、摺動15損失の低減を図ることで、小容量でも高圧での運転が10502圧2流量制御

0510152025圧力P（MPa）

303540

最高圧力：35MPa

可能であり、電動機サイズをよりコンパクトにすることが2圧2流量制御の場合高圧時には流量を落とすため、3.7kWの電動機で昇圧可能。

可能である。図4は、「PZH-1B」の2圧2流量制御を使って、電動機の出力5.5kWにあわせた場合の圧力流量グラフである。5.5kWと非常にコンパクトな電動機「PZH-1B」2圧2流量制御例（吐出圧力5MPaにて5L/minになるよう設定した場合）

図2

でも、無負荷時には最大29.7L/minの流量を吐出2圧2流量制御による、電動機のサイズダウン例しながら、最高35MPaまでの昇圧が可能である。

P1MN0DR1DR2S1

図3「PZH-1B」2圧2流量制御時 圧力-流量特性（5.5kW狙い）

2圧2流量制御を搭載したポンプの油圧回路図

NACHI TECHNICAL REPORT Vol. 40 B5

図4345.5kW電動機にあわせた2圧2流量制御の例（「PZH-1B」）

4. トップレベルの静寂性
プレス機などの鍛圧機械は一般的に屋内で使用

図6はポンプに圧力が作用した際の変形をCAEにされるため低騒音化が必要であり、そのため動力源より解析した図であるが、「パターンA（「PZH-1B」採用である油圧ポンプの騒音低減は重要である。
「PZH-構造）」は「パターンB（「PVS-1B」ベース構造）」と比較

1B」および、「PZH-0B」はCAE解析を利用し、ポンプして、ボディの変 形 量を低 減している。このように本体に高い剛性を持たせることで、35MPaで全量吐出ボディの変形量を抑えることで、内部の振動を音として時に「PZH-1B」は66dB（A）「、PZH-0B」は64.5dB（A）

外部へ放出しにくい構造としており、高い静粛性を実現と低騒音化を図っている。

している。

図5は、NACHIのピストンポンプで定格圧力21MPaの

図7は「PZH-1B」
および、「PZH-0B」と、PVSシリーズ製品である「PVS-1B」と、「PZH-1B」の側面形状を比較との騒音特性を比較したものである。
（ 最大容量にてしたものである。ポンプの本体締結ボルトと端面をつなぐ全量吐出時、後方1mにおける騒音値）「梁（はり）」の形状が大きく異なっているのが分かる。

変位：小

ボディ

本体締結ボルト

変位：大「PZH-1B」構造検討時のボディ形状案における変形量解析

パターンA（「PZH-1B」採用構造）

パターンB（「PVS-1B」
ベース構造）

変位量−0.01〜−0.05で比較的均等に変位している

変位量−0.01〜−0.09で部位による変位量の差が大きい梁の肉が薄く、剛性が低い。

「PVS-1B」＝変形が小さい＝変形が大きい「PZH-1B」 ボディ変形解析

本体締結ボルト

図6

CAEによる本体変形量の比較図
回転数 1,800min−1

騒音レベル［dB（A）］

75

剛性が高くなるよう、「PZH-1B」 梁の形状を工夫した。

70
65

PVS-0B-16

PZH-1BPZH-0B60※最大容量、全量吐出時ポンプ後方1mにて測定

55
50

図5 「PVS-1B」と「PZH-1B」の側面形状

PV

B
S-10714212835

吐出圧力（MPa）
PVSシリーズ、PZHシリーズの騒音値比較

図735

騒音特性データ

NACHI TECHNICAL REPORT Vol. 40 B5

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高圧可変容量形ピストンポンプ「PZH-1B」&「PZH-0B」

5. 可変制御オプションの紹介
斜板式の可変ピストンポンプは、ポンプの容量を決める斜板の角度を変化させることで、吐出流量を変化させることができる。これにより、前述のように、選定する電動機のサイズを小さくすることの他に、圧力不要時（アンロード時）や、流 量不要時（保 圧時）に吐出流 量を最小限とし消費エネルギーを低減することも可能である。可変ピストンポンプでは、ポンプに容量制御回路を搭載することで、実機側に複 雑な油圧回路を構成することなく、様々な容量制御を実現することができる。
PZHシリーズでは、図8に示す可 変制御 機 構を各種オプションから選択が可能であり、より幅広い用途、効率的な運転条件に対応できるものとしている。

ポンプ
サイズ

最大容量

圧力補償制御ソレノイド
カットオフ制御

負荷感応制御電磁比例圧力制御

2圧2流量制御定馬力制御（cm 3 /rev）

N

RS

REPR

NQ

L

特殊品対応

特殊品対応

特殊品対応

標準品対応

PZH-0B

8

PZH-1B

16.5

PZH-2B

45PZH-3B

72〇〇標準品対応

標準品対応

〇〇

標準品対応標準品対応〇〇標準品対応標準品対応〇〇標準品対応
Q

標準品対応
Q〇

標準品対応

〇標準品対応〇標準品対応QP

図8P

PZHシリーズ制御タイプ一覧

36〇標準品対応〇×標準品対応
Q

QH

出力一定制御QLSOL：ON

P××

特殊品対応

EPR×

〇

特殊品対応

差圧一定制御SOL：OFF

PQ特性

NACHI TECHNICAL REPORT Vol. 40 B5〇

標準品対応

P

PLPH

P

6. ポンプ取り付け形状
従来のSAE J744規格に加え、世界標準であるISOポンプの設置にはマウンティングや軸カップリングなど3019-2規格を選択できるようにした。

周辺部品が必要になる。PZHシリーズでは周辺部品の入手性にも配慮し、ポンプの取り付け形状について、

ネームプレートMAX.210.5

流量調整ねじ推奨締付トルク（ロックナット）
M8：12.5〜13.8N・m

ドレン口 DR1
G3/8
89.5

15L2

フートマウンティング
キー幅：W

吐出口 P1（φ19）
SAE J518-3/4（6,000psi）

L6
φD1L5

φD 2
L750.885.5 ±0

推奨配管締付トルク49〜54N・m

φ22
φ114−

4−L4

M10×17
推奨締付トルク
50〜65N・m

注油口 G3/8
推奨締付トルク
49〜54N・m

吸入口形状

M10×17
推奨締付トルク
50〜65N・m（57）
83.5

4−

吸入口 S1（φ24）
SAE J518-1（3,000psi）

107.95

57

φ13

114.3
12.7
140
126.5
170.5
（吸入口、吐出口位置） 16
193.5
L326.2

流量調整長さとポンプ容量
ポンプ容量ｑ（cm 3/rev）

67

ドレン口 DR2G3/8（吐出口上方向時に使用） 23.8105

圧力調整ねじ推奨締付トルク（ロックナット）
M8：12.5〜13.8N・m

55 ±062220.7
24652.4

622.5164−

14−ℓ

20

流量調整長さ1510510 15 20
q＝6〜16.5cm 3/revの流量調整長さℓ（ｍｍ） 範囲内でご使用ください。

（110）
L1172

対応規格
取り付け記号

規格

無記号

SAE

MISO

マウンティングフランジ

シャフト先端SAE"B-B"Code：101−2（2 bolt type） SAE"B"Code：22−1（Without thread）
ISO 3019−2 2−bolt, A＝φ100

ISO 3019−2 D＝φ25

取り付け寸法取り付け記号

規格

D1

D2L1L2L3L4L5L6L7W

（無記号）

SAE

0101.6 −0.051

022.23 −0.021

14666053.5384024.9 −0.5

6.3 ＋0.015−0.010

フートマウンティングキット
IHM−4−10MISO0
100.0 −0.054

25.0 ＋0.009−0.00414075648

400028.0 −0.3

08 −0.036

IHM−4M−10「PZH-1B」取り付け寸法

図9 「PZH-1B」外形寸法図37

NACHI TECHNICAL REPORT Vol. 40 B5

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高圧可変容量形ピストンポンプ「PZH-1B」&「PZH-0B」

MAX.195.5

ネームプレート（吸入口側）

流量調整ねじ推奨締付トルク（ロックナット）
M8：12.5〜13.8N・m

ドレン口 DR1G3/8
推奨配管締付トルク49〜54N・m
L2MIN.11
フートマウンティング

77.5
1340.520L5φ22φ114−L6φD 2L7φD185.5 ±0

キー幅：W
吐出口 P1（φ13）
SAE J518-1/2（6,000psi）

60

127
152.5

50.8
18.2
9698.5144.5（吸入口、吐出口位置）
167.5

ドレン口 DR2G3/8（吐出口上方向時に使用）

65

注油口 G3/8
推奨締付トルク
49〜54N・m

吸入口形状

M10×17
推奨締付トルク
50〜65N・m11

吸入口 S1（φ19）
SAE J518-3/4（3,000psi）

52

69.8

47.5

4−821053

圧力調整ねじ推奨締付トルク（ロックナット）
M8：12.5〜13.8N・m

4−M8×15
推奨締付トルク
25〜30N・m

55 ±0
60

22

L432.517.5
L3

流量調整長さとポンプ容量
ポンプ容量ｑ（cm 3/rev）

134−

14−10ℓ

流量調整長さ86425 10 15 20
q＝3〜8cm 3/revの流量調整長さℓ（ｍｍ） 範囲内でご使用ください。

L1130

対応規格
取り付け記号規格

マウンティングフランジ

シャフト先端無記号

SAE

SAE"A"Code：82−2（2 bolt type）

SAE"B"Code：19−1（Without thread）

M

ISOISO 3019−2 2−bolt, A＝φ80

ISO 3019−2 D＝φ20

取り付け寸法取り付け記号規格

D1

L2L3L4L5L6L7W

（無記号）

SAE

0.036
82.6 −0.071

019.05 −0.021
106.4

D2L1649.5

4325.45021.2 −0.25

04.76−0.012

IHM−2−10MISO080.0 −0.046

20.0 ＋0.009−0.00474537

230022.5 −0.3

06 −0.030

IHM−2M−10109「PZH-0B」取り付け寸法

図10 「PZH-0B」外形寸法図

NACHI TECHNICAL REPORT Vol. 40 B538

フートマウンティングキット

7. ポンプ形式
PZHシリーズの形式説明を図11に示す。
圧力補償制御（N）／負荷感応制御（R）／電磁比例圧力制御（EPR）
PZH −1 B − 16 N 5 −（M）− 10
デザインナンバー：10
ポンプ取り付け補助記号
無記号：SAE規格取り付けM：ISO規格取り付け
圧力調整範囲 5：2〜35MPa制御方式
N ：圧力補償制御
R ：負荷感応制御
EPR：電磁比例圧力制御
ポンプ容量（最大） 0B：8cm 3/rev 1B：16.5cm 3/rev
ポンプサイズ：0.1
PZHシリーズ高圧可変ピストンポンプ

ソレノイドカットオフ制御（RS）
PZH−1 B − 16 R 5 S 1 −（M）− 10
デザインナンバー：10
ポンプ取り付け補助記号
無記号：SAE規格取り付けM：ISO規格取り付け
ソレノイド電源
1：AC100V、2：AC200V
3：DC12V、4：DC24V
圧力調整範囲 5：2〜35MPa
制御方式
RS：ソレノイドカットオフ制御
ポンプ容量（最大） 0B：8cm 3/rev 1B：16.5cm 3/rev
ポンプサイズ：0.1
PZHシリーズ高圧可変ピストンポンプ

2圧2流量制御（NQ）
PZH− 1 B − 16 N 5 Q 1 −（M）− 10
デザインナンバー：10
ポンプ取り付け補助記号
無記号：SAE規格取り付けM：ISO規格取り付け
低圧調整範囲
0：2〜3.5MPa
1：2〜7MPa
2：3〜14MPa
3：3〜21MPa
高圧調整範囲 5：2〜35 MPa
制御方式
NQ：2圧2流量制御
ポンプ容量（最大） 1B：16.5cm 3/rev
ポンプサイズ：1
PZHシリーズ高圧可変ピストンポンプ

図11 「PZH」形式説明

39

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高圧可変容量形ピストンポンプ「PZH-1B」&「PZH-0B」

8. まとめ
本稿では新たにラインナップした高圧可変容量形ピストンポンプ「PZH-1B」および、「PZH-0B」について、その特長を紹介した。ポンプの高効率化により、小さい電動機でも高圧での運転が可能であり、プレス機械のコンパクト化に貢献する製品である。また、ポンプ本体もコンパクトでありながら、剛性が高い構造を採用することで低騒音化も実現している。
今後もシリーズ拡充としてポンプサイズのラインナップを追加し、幅広い流量へ対応する。また、シリーズの特長である高効率、低騒音にこだわった製品づくりを継 続する。これら高圧ピストンポンプの要素技 術を活かした新たな製品開発にとり組み、ユーザーの困りごとを解決する商品提案を行なっていく。

NACHI TECHNICAL REPORT Vol. 40 B540