NACHITECHNICALREPORT

Components

31B4

Vol.

October/2016■ 新商品・適用事例紹介「工作機械用油圧機器のご紹介」
機能部品事業

Introduction of Hydraulic Equipment
for Machine Tools〈キーワード〉

工作機・油圧機器・油圧バルブ・油圧ポンプ
油圧ユニット

油圧事業部／技術部

小倉 祐二

Yuji Ogura

油圧事業部／技術部

舘 洋介

Yosuke Tachi

油圧事業部／技術部

上野 浩登

Hiroto Ueno

油圧事業部／技術部

中井 章雄

Akio Nakai

「工作機械用油圧機器のご紹介」

要旨

ポンプをつくったのがはじまりである。当初は、工作機械をつくる

圧力NACHIの油圧事業は、1953年にブローチ盤用定吐出ベーン

鍛圧機械
建設機械

機器製造所の油圧機器を製造する部署であった。1970年に油圧事業部として独立し、油圧ポンプ、モーター、バルブ、ユニットなどを幅広く製造してきた。現在まで、工作機械以外にも、建設機械、鍛圧機械、自動車など多くの需要分野に油圧機器を納入

自動車

土木機械
地下建機

一般
産業
機械・工作機 成形機

してきた。

流量

今回、JIMTOF2016の開催に際し、NACHIの工作機械用の図１

主な油圧の市場分野の要求仕様

表１

世界の主な国、地域の安全マーク

油圧機器について紹介する。油圧機器が使われている分野の要求仕様（圧力、流量）を概念的に図１に示す。工作機械における油圧機器が使用されている部分は、主に、被工作物、工具、テーブルのクランプ機構の部分であり、要求される圧力、流量ともに比較的小さいといえる。
また近年、工作機械など工場設備に関する国、地域の安全規格への対応も重要となってきている。表１に主な国、地域の安全マーク名称を示す。さらに、地球温暖化対策としての省エネに関する規制や要求への対応も重視されてきている。

Abstract
Our hydraulic equipment business started with vane
pumps for broach machines in 1953. In the beginning ofour business, it was a department that manufactured
hydraulic equipment for machine tools and was a part ofthe machine tool department. We became an independent,
hydraulic business division in 1970, widely producing
the various products such as hydraulic pumps, motors,
valves and equipment. We have been delivering to ourcustomers from various industries many types of hydraulicequipment for construction machines, forge rollingmachines, automobiles in addition to machine tools.
At the JIMTOF2016, we will introduce our hydraulicequipment designed for a machine tool. Figure 1 showsa conceptional diagram of the specifications such aspressure and flow rate required by the fields wherehydraulic equipment is used. In a machine tool, a piece ofhydraulic equipment is used mainly in the mechanism ofclamping parts, tools and tables. Required pressure andflow rate are relatively small for this mechanism.
In recent years, it has become important to conformto the safety standards of various countries and regions
on various machines and equipment including a machinetool. Table 1 shows the safety standards of various countriesand regions. Furthermore, emphasis on conformance tothe regulations and requirements on energy saving has
become important as a measure to alleviate global warming.
1国名安全マーク中国／ China

CCC マーク

韓国／ Korea

Ｓ マーク

オーストラリア、ニュージーランド

RCM マーク

台湾／ Taiwan

BSMI マーク

米国

UL マークカナダ

CSA マークヨーロッパ

CE マーク

1. ソレノイドバルブ
NACHIは、ソレノイドバルブの先 駆者として、

表2

1974年に国内ではじめて「ウェット形（油 浸 形）ソレノイドバルブ」を商品化した。また、スプール、鉄心、およびソレノイドコイルなど、バルブの主要部品は内製化し品質の安定化を図っている。ここで各社バルブ仕様（SS-G01-C5-R-D2-31ベース）
項

目

NACHI

A社

B社

C社

D社

最高使用圧力 35MPa 35MPa 35MPa 35MPa 35MPa
最大流量100L/min 100L/min 100L/min 80L/min 100L/min

許容背圧

21MPa 17.5MPa 21MPa 16MPa 20.6MPa

消費電力（DC24V仕様） 26W

29.2W

29W

29W

28W

は、工作機用に適した機種として、SS-G01,SAG 01, SL - G 01, SE - G 01, SED - G 01シリーズ を

表3にSS-G01,SA-G01,SL-G01,SE-G01,SED-G01

紹介する。

シリーズの主な仕様を示す。

①海外安全規格の認証を取得

表3

NACHIのソレノイドバルブの各シリーズは、海外の安全規格への対応をすすめており、SS,SAタイプ
では、CE（TÜV認証取得：ヨーロッパ）、UL（アメリカ）、CSA（カナダ）の3つの安全規格の認証を取得している。
安 全 規 格は、各国、地 域において機 器（主に電気製品）の使用における事故を防止し、人命を保護するために制定されている。また、規格によって対象機器や強制力は異なるが、規格の対象となる

SS-G01,SA-G01,SL-G01,SE-G01,SED-G01
シリーズの主な仕様
項

目

最高使用圧力
最大流量

SL-G01

SE-G01SED-G01

35MPa

7MPa

16MPa

100L/min

30L/min

40L/min

26W
（直流形）

10W

5W

CE○○○

UL

○○ー

CSA

○○ー

消費電力
安全規格
対応

SS-G01
SA-G01

機器を輸出する場合、その国が定める安全規格を取得していれば、自由に製品を流通できるメリットがある。
②省エネルギー化を追求
N AC H Iのソレノイドバルブシリーズは、世 界最高水準の仕様を実現しており、とくに消費電力が小さい。
（表2）
最も工夫した 部 品は 油 の 流 れを切り換えるスプール弁であり、流体反力を低 減 する独自の形状を開発したことにより、スプール弁の駆動力を低減して大幅な省エネルギー化につなげることができた。

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「工作機械用油圧機器のご紹介」《新商品：SED-G01シリーズ》《SS/SA-G01シリーズ》

2015年に、従来の集中端 子箱配 線タイプSE-

高圧・大流量タイプ
最高使用圧力 35MPa、最大流量 100L/min、G01シリーズに 加え、DINコネクタ配 線タイプの消費電力 26W（直流形）SED-G01シリーズを商品化した。これにより、お客様認証取得安全規格 CE（TÜV）
、UL、CSA

での配線タイプ選定の幅が広がると共に、DINコネクタ

SS：集中端子箱配線タイプ

タイプは防水性が高く、配線取出口の方向を容易に

SA：DINコネクタ配線タイプ変更できるという利点もある。

SS-G01-31
M12-4 ピンコネクタ付

SA-G01-31

SE-G01-40

SED-G01-40
SS-G01-31

図2

SS/SA-G01シリーズ《SL-G01シリーズ》
コンパクト・低電力タイプ
最高使用圧力 7MPa、最大流量 30L/min、消費電力 10W（直流形）認証取得安全規格 CE（TÜV）
、UL、CSA《SE/SED-G01シリーズ》
低電力タイプ
最高使用圧力 16MPa、最大流量 40L/min、消費電力 4.8W（直流形）*１
認証取得安全規格 CE（TÜV）
SE：集中端子箱配線タイプ
SED：DINコネクタ配線タイプ*１ PLC【シーケンサ】による直接駆動可能。

3

図3 SE/SED-G01-40シリーズ

2. カートリッジ形電磁比例減圧弁
現在、産業機械の電子制御化による高機能化がすすんでおり、工作機械においても、手動で設定していたチャック圧力を数値設定し変更したいという要望が増えている。また、一方では工作機械の小型・軽量化がすすんでいるため、搭載する油圧機器の省スペース化が望まれており、これらのニーズに応えるべく、この度カートリッジ形電磁比例減圧弁を商品化した。
（図4）

図4

1）コンパクト化の実現

カートリッジ形電磁比例減圧弁

2）低圧制御性の向上

工作 機 械をはじめ、様々な用途に対応可能な複合加工機を中心とした、制御圧力の低圧化要求にNACHI電磁比例減圧弁「EOG-G01」に対して、工作対応した。最低制御圧力を下げるためには、最高制御機械で使用することを目的としたコンパクト設計を圧力も下がってしまうのが一般的だが、本バルブでは、行ない、全長４４％のサイズダウンを実現した。
（表4、図5）

磁場解析を活用し、ストローク－吸引力特 性をさらに水平化するとともに、バルブ主弁の開口面積特性と表4

電磁比例減圧弁仕様比較式

カートリッジ形
電磁比例減圧弁

NACHI
EOG-G01

最高使用圧力（MPa）

1025

圧力制御範囲（MPa）

0.3 ～ 4.0

0.4 ～ 7.0

形

スプリング力を最適化し、最低制御圧力を0.3MPaと最大流量（ℓ /min）

2030

許容背圧
（MPa）

2.52.5

全長（mm）

148265質量（kg）

2.0（ブロック付）

3.6

3以下

3以下

ヒステリシス（％）

することに成功した。
（図6、図７）

可動鉄心
図6
電磁比例減圧弁「EOG-G01」

ソレノイド吸着部の磁束密度解析例
ソレノイド部改善前

吸引力（低電流時）

図5

固定鉄心ソレノイド部改善後
020406080100ストローク（%）

図7

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ストローク－吸引力特性4

「工作機械用油圧機器のご紹介」

3）高精度な圧力制御

4）工作機での用途提案

ソレノイド摺動部に自動車用電磁比例弁で実績のカートリッジ形電磁比例減圧弁の使用例として、ある玉軸受を配置したことにより、入力電流に対するNC旋盤や複合加工機のチャック圧力を調整する

チャック圧のばらつきを減少させ、ヒステリシス3％油圧回路を紹介する。
（図10）

以下を達 成した。これにより、過 剰 圧力によるまた、通常は停電などによる意図しない圧力ワークの変形や、圧力不足によるチャック外れなどの低下によってチャックが外れないように、チャックにリスクを低減できる。
（図8、図9）パイロットチェック弁が内蔵される場合が多いが、パイロットチェック弁を内蔵しないチャックを使用する場 合に、停電で 電磁 比例 減 圧弁が無 通 電二次圧力（MPa）

5.0

状態になっても、チャック圧力を保持できるシャット

4.0

ヒステリシス：3%以下

3.0

オフバルブも追加可能である。

2.01.00.00200

400600800

電流（mA）

図8「シャットオフ弁」
停電時にチャック圧を保持する。

入力電流－圧力特性「電磁比例減圧弁」

PＰ

TTT

B

A

65

φ35P

図105（63）148

図9使用回路例80

ガスケットタイプの外形寸法（取付面はISO4401 03-02-0-05に準拠）

5）さらなる改良へのとり組み
今回紹介したカートリッジ形電磁比例減圧弁は工作機械の電子制御化とコンパクト化のニーズに応えられるバルブと考えている。
産業機械において、これらのニーズは今後一層重要視されることが予想されるため、さらなる性能向上と形状改良にとり組んでいく。

5

3. 工作機用油圧ユニット
NACHIは、工作 機をはじめとし、鍛 圧機 械、粉末プレス機械、板金プレス機械など用途に応じて各種の油圧ユニットを製造、販売している。図11に
NACHIの省エネ油圧ユニットと用途例について示す。

図11 NACHIの省エネ油圧ユニットと用途例

今回はこの中から、工作機用として、NSP、NSP 、NRPシリーズを表５に紹介する。
表5項目

用途

NACHI工作機用の油圧ユニットの用途
NSP

NSP

NRP

NC旋盤

○○× *2

マシニング
センタ

○○

○

NSPの特徴に加え、インバータ アキュムレータ方式による間欠可変容量、高効率ポンプ、専用によるモーター速度制御により、 運転方式により大幅な、省エネをモーター採用により省エネ実現。
さらなる省エネ実現。
実現。

特徴*2：NRPシリーズパワーパッケージは、連続運転の油圧ユニットではなく搭載できるアキュムレータにも制限があることから、チャックドレンがあるなど、回路リークが大きいシステムや、シリンダーのサイズが大きい場合には使用時の制限を受ける。

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「工作機械用油圧機器のご紹介」

1）NSPコンパクト形可変ポンプユニット

1.5

46％

保圧時
（フルカットオフ）
電動機−極数 2.2kW-4P
電圧−周波数 200V-60Hz

モーターによる消費電力量は、世界の消費電力量全体の40 ～ 50％を占めるとされている。

down

めざして、エネルギー消費量の抑制・削減のため制定された、いわゆる「省エネ法」が改 正され、2015年度からトップランナー基準（プレミアム効率）をクリアしたモーターの採用が義務化されるなど、省エネにとり組むことが社会的な責任となっている。

消費電力 L（kW）

国内においては、地球環境保護や温暖化防止を
1.0

NACHI標準ユニット

0.5NSPシリーズ

NSPコンパクト形可変ポンプユニット（以下NSPユニット）（図12）はコンパクト性と省エネが評価され、現在、汎用工作機械に数多く搭載されている。NSPユニットの特徴を以下にご紹介する。

0.02468FC時設定圧力 P
（MPa）

図13

保圧時の消費電力②米国EISA、UL認証対応
米国高効率規制に対応し、UL認証取得電動機を採用したモデルをラインナップ。三相誘導電動機に対する各国の規制にも幅広く対応が可能である。
③シンプルでコンパクト
エネルギーロスが 少なく発 熱 が小さいので、作動油温度も上がりにくい。よって放熱のためにタンクを大きくしている従来油圧ユニットに比べ、
図12

NSPユニット外観①省エネタンクを小さくすることができる。また、電動機一体型可変ベーンポンプによるコンパクト化と合理的なレイアウトにより、省スペースで設置が容易なデザイン

NSPユニットではこれまで、油圧ポンプの損失である。少ないタンク油量で地球の省資源化にも低減や電動機の負荷特性の見直しにより、省エネ貢献し、省スペース化と作動油量削減という2つのルギー化を図ってきた。

効果が同時に得られる。

この度、トップランナー規制への対応により、従来よりさらに省エネ効果を向上、約46%の省エネを達 成した 。
（ 保 圧 時・N AC H I 標 準 ユニット比 ）（図13）
とくに保 圧 時 のポンプ、電 動 機 効 率が 高く、低発 熱で 母 機の高 精 度化、空 調費の削 減にも貢献できる。

7④取扱い、メンテナンスが容易
シンプルな構造、信頼性の高いポンプ制御により、取 扱い易くメンテナンス性が良好な油圧ユニットである。2）インバータ駆動油圧ユニット「NSP 」シリーズ②コンパクト性「NSP 」シリーズは、「NSP」ユニットをベースにした、可変容量形ポンプの特性にあわせ、指令周波数をインバータ駆動油圧ユニットである。
（図14）

制御するソフトを組み込んだ、専用コントローラ「NSP 」シリーズには次の３つの大きな特徴がある。

により省エネ化を図っていた。しかしこの方法だと制御

従来、NACHIのインバータ駆動油圧ユニットは、部分の小型化ができないため、「NSP 」シリーズ
では従来の専用コントローラの機能を組み込んだポンプ駆動専用インバータを開発した。これによりコントローラや電源などの周辺機器をインバータに一体化することが可能となり、制御部分はコンパクトでシンプルなデザインとなった。
（図15）この結果、従来の「NSP」シリーズインバータ駆動油圧ユニットと比較して、設置面積を30％削減している。
③低油温上昇「NSP 」シリーズの作動油温度上昇は、例えば6MPa連続保圧時でも、室温＋1.5℃と極めて小さく

図14 「NSP 」シリーズ外観①省エネなっている。これにより工作機械の熱変形を抑え、「NSP 」シリーズは、省エネ効果の高い「NSP」

加工精度の改善が期待できる。さらに、シール部品やユニットと同じ、可 変 容量 形ユニポンプを搭載

作動油の熱劣化を低減でき、メンテナンス費用を抑制している。このユニポンプを新規開発したインバータでできるというメリットもある。

制御することにより、消費電力を削減し、省エネ

この他にも、低騒音（53dB（A）6MPa保圧時）、効 果をさらに高めたユニットである。さらにIE3

簡単操作（インバータ調整･設定不要）、圧力モニター（プレミアム効率）電動機の搭載により、IE1（標準機能追加、圧力スイッチ機能追加など、ユーザーや効率）電動機搭載時と比較して約10%の消費電力を環境に優しい観点に立ち、商品開発を行なっている。

改善。トータルで69%の省エネを達成している。
（保圧時・NACHI標準ユニット比）

コントローラ：油圧ポンプの特性にあわせて回転数を制御

NSP シリーズ

コントローラの制御 機能をインバータに組み込み

従来インバータ制御ボックス
（内部）
構成機器

・コントローラ・コントローラ電源（DC24V）
・インバータ（標準品）
・端子台・製缶・機器間配線「NSP 」用インバータ・ポンプ駆動専用インバータ（単体で従来と同一機能）

図15
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インバータ制御装置構成比較
8

「工作機械用油圧機器のご紹介」

3）間欠運転型パッケージNRPシリーズ
NRPシリーズパワーパッケージは間欠運転仕様のNRPシリーズの特徴について以下紹介する。
①究極の省エネ油圧ユニットであり、アキュムレータとプレッシャーNRPシリーズパワーパッケージの省エネ効果をスイッチをポンプブロックに取 付けて電 動 機を確認するために、マシニングセンタでNSPユニットと間欠運転することにより、クランプなど圧力保持状態

NRPシリーズパワーパッケージとの消 費 電力のでの消費 電力がゼロとなる、究極の省エネ油圧比較を実施した。
NSPユニット搭載時の油圧ユニットの消費電力のユニットである。NRPシリーズパワーパッケージの用途は、圧力を保持する時間の長い、マシニング測定結果を図１7に示す。
3.0

適用が効果的である。

2.5

また、省スペース性をいかして、組立ライン内の小さな圧入機などのプレス機械や、コンパクター用の油圧源としての応用が考えられる。
（図16）

消費電力
（kW）

センタや研削盤などの、ワーククランプ装置への2.0
1.5

消費電力波形

1.00.50.00246810121416測定時間
（min）

図17

NSPユニットの実機消費電力波形

連続運転仕様のNSPユニットは、ワークをクランプしている状態で常時0.5kWの消費電力が発生しており、平均消費電力は、0.51kWであった。
NSPユニットをNRPシリーズパワーパッケージに置き換え、同じサイクル運転での消費電力波形を測定した。その結果、ワークをクランプしている間は、アキュムレータに蓄圧された油で油圧バルブ類のクランプシリンダーなどの回路内のリークを補償しており、回路圧がプレッシャースイッチの下限圧力
図16 「NRP」シリーズ外観以下となった時のみ、電動機を起動させる間欠運転となっている。
（図18）
3.0

消費電力
（kW）

2.5

消費電力

2.0
1.5
1.00.50.002468101214測定時間（min）

図18 NRPシリーズパワーパッケージの実機消費電力波形

9164. まとめ
この時のNRPシリーズパワーパッケージの平均

以 上、紹介してきたように、工作 機 械向けの消費電力は、0.05kWであり、従来の油圧ユニットにNACHIの油 圧 機 器においては、省エネ性 能の対し、90%以上の省エネ効果が得られている。

向上、および世界の各国、地域の安全規格への対応をすすめている。
今後も、この動きをさらにすすめ、お客様の信頼に②メンテナンス性
NRPシリーズパワーパッケージのタンクは、樹脂応えていきたい。

タンクを採用している。これは、油圧装置で重要な作 動 油のメンテナンス性に考慮したものであり、白色の樹 脂タンクにすることで、作 動 油の劣化状況や、油面異常（変動）が一目で判断できるようにした。また、オプションで鋼板製タンクの選択も可能である。
NRPシリーズパワーパッケージでは、圧力調整や、圧抜き操作をはじめ、電気配線、油圧配管、作動油の張り込みなどの作業も、正面から行なえるようにして、メンテナンス性にも考慮した。
（図16）

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NACHI TECHNICAL REPORT

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October / 2016〈発行〉2016 年 10 月 12 日
株式会社 不二越 技術開発本部
富山市不二越本町 1-1-1 〒 930-8511
Tel.076-423-5118 Fax.076-493-5213