油圧トランスミッション：長所、短所、用途

I.油圧トランスミッションの利点と欠点

1.主な利点

機械式変速機、電気式変速機、空気式変速機と比べて、油圧式変速機には次のような利点がある：

• 油圧トランスミッションは、運転中に無段変速を実現し、速度調節が便利で、速度範囲が比較的広く、100:1から2000:1に達する。
• 同じ動力条件下では、油圧伝動装置は小型、軽量、低慣性、コンパクトな構造（例えば、油圧モータの重量は、同じ動力の電気モータの重量のわずか10%～20%）であり、大きな力やトルクを伝達することができる。
• 油圧トランスミッションは比較的スムーズに作動し、反応が速く、衝撃が小さく、高速で始動、制動、逆転ができる。油圧伝動装置の逆転回数は、回転運動では毎分500回に達し、往復直線運動では400～1000回に達する。
• 油圧トランスミッションデバイスの制御と調整は比較的簡単で、操作は便利で省力化され、電気制御との自動化と協調を実現することが容易であり、それによって複雑な連続動作と遠隔制御を実現する。
• 油圧トランスミッション装置は過負荷保護が容易である。システムに過負荷がかかると、油はオーバーフロー弁を通ってタンクに戻る。オイルは作動媒体として使用されるので、それ自身を潤滑することができ、従って長い耐用年数を有する。
• 油圧トランスミッションは標準化、汎用化、連続化が容易で、設計、製造、普及が容易である。
• 油圧トランスミッションは、回転運動と直線運動の両方を実現しやすく、コンポーネントの配置やレイアウトも柔軟だ。
• 油圧トランスミッションでは、動力損失によって発生した熱を流れる油によって運び出すことができるため、システムの特定の局所的な部分での過度の温度上昇を避けることができる。

2.主な欠点

• 作動媒体が液体であるため漏れやすく、オイルは圧縮される可能性があるため、正確な変速比が求められる場面では使用できない。
• 油圧トランスミッションには機械的損失、圧力損失、漏れ損失があり、その結果効率が低下するため、長距離トランスミッションには適さない。
• 油圧トランスミッションは油温や負荷の変化に敏感で、低温や高温での使用には適さない。
• 油圧トランスミッションには別の動力源（油圧ポンプステーションなど）が必要であり、油圧エネルギーは電気エネルギーのように遠くから伝送することはできない。
• 油圧部品は高い製造精度が要求され、高価であるため、専門的な生産を組織化する必要がある。
• 油圧トランスミッション装置に故障が発生した場合、その原因を突き止め、迅速に除去することは容易ではない。

全体として、油圧トランスミッションには多くの利点があり、その欠点は生産技術の発展とともに徐々に克服されつつある。そのため、油圧トランスミッションは現代生産において幅広い発展の見通しを持っている。

II.油圧トランスミッションの応用

油圧トランスミッションには多くの利点があるため、国民経済のさまざまな分野で広く使用されている。しかし、油圧トランスミッションを使用する理由は部門によって異なる。例えば、工学機械や圧力機械では、構造が簡単で出力力が大きいという理由で使用され、航空産業では、軽量で小型であるという理由で使用されている。

工作機械では、無段変速が可能で、自動化が容易で、頻繁な逆転動作が可能な油圧トランスミッションが主に使用されている。したがって、油圧トランスミッションは工作機械の次のような装置によく使用されている。

1.送り動作伝達装置

研削盤の砥石台、横型旋盤、タレット旋盤、自動旋盤の刃物台、研削盤、ボール盤、フライス盤、プレーナーなどのワークテーブルや主軸台、コンビネーションマシンのパワーヘッドやスライドなどである。これらの部品の中には、速い動きを必要とするもの、遅い動き（2mm/min）を必要とするもの、速い動きと遅い動きの両方を必要とするものがある。

これらのコンポーネントのほとんどは、大きな速度調整範囲と運転中の無段階速度調整を必要とし、あるものは連続送りを必要とし、あるものは間欠送りを必要とし、あるものは変化する負荷の下で一定速度を必要とし、あるものは良好な反転性能を必要とする。これらすべての要求に対して、油圧トランスミッションが最も適している。

2.往復主運動伝達装置

ガントリプレーナのワークテーブルとシェーパまたはスロッタのラムは、必要な高速往復運動を実現するために油圧トランスミッションを使用することができる。前者は60～90m/min、後者2つは30～50m/minの速度に達することができる。これらの場合、油圧トランスミッションの使用は、反転衝撃の低減、エネルギー消費の低減、反転時間の短縮に有益である。

3.回転主運動伝達装置

旋盤の主軸は、油圧トランスミッションを使用して回転主運動の無段変速を実現できるが、この用途はまだ一般的ではない。

4.プロファイリング装置

旋盤、フライス盤、プレーナーなどのプロファイリング加工は、油圧サーボシステムを使用して0.01～0.02mmの精度で実現できます。また、研削盤の成形砥石修正装置や標準リードスクリュー修正装置にも使用できます。

5.補助装置

クランプ装置、速度変更制御装置、リードスクリューナットのクリアランス除去装置、垂直可動部品のバランス装置、割り出し装置、工作機械上のワークや工具のローディング、アンローディング、搬送、保管装置は、すべて油圧トランスミッションを使用して実装することができます。このアプローチは、工作機械の構造を簡素化し、工作機械の自動化レベルを向上させるのに役立ちます。

6.ステッピング伝送装置

のワークテーブルの直線または回転ステッピングモーション。 CNCマシン ツールは、電気信号に基づく電気油圧サーボシステムによって、迅速かつ正確に達成することができる。オープンループシステムは位置決め精度が低い(<0.01mm)が、費用対効果が高い。クローズドループシステムは位置決め精度が高く、費用対効果が高い。

7.静水圧ベアリング

重厚長大、高速、高精度の工作機械のベアリング、ガイドレール、リードスクリューナット機構は、静圧軸受に油圧システムを使用することで、高い動作安定性と動作精度を得ることができる。

さまざまな産業における油圧トランスミッションの用途を表1に示す。

表1 さまざまな産業における油圧トランスミッションの用途