CN108884846B - 故障诊断装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够可靠地发现液压系统的泄压回路的故障的故障诊断装置。泄压回路具备：泵油道，其对液压泵和方向控制阀进行连接；罐油道，其对方向控制阀和液压罐进行连接；带压力补偿流量调节阀，其被安装在泵油道与罐油道之间；先导工作型安全阀，其被安装在泵油道与罐油道之间；泄压用电磁阀，其被安装在先导工作型安全阀的通气油道中。故障诊断装置具备对泵油道的压力进行计测的压力传感器和接受来自压力传感器的压力信号的控制器。控制器基于泄压时的第一泵油道压力和加压时的第二泵油道压力之间的差压而实施泄压回路的故障诊断。

Description

故障诊断装置

技术领域

本发明涉及一种使建筑机械的动作停止的泄压回路的故障诊断装置。

背景技术

一般而言，建筑机械的致动器由液压系统驱动。在液压系统中，设置有从对液压泵和方向控制阀进行连接的泵回路中分支出来并用于使来自液压泵的工作油无负荷地返回到液压罐中的泄压回路(例如，专利文献1的图2)。

在属于建筑机械的一个领域内的移动式起重机的液压系统中，也设有泄压回路。在移动式起重机中，为了不超过起重作业时的稳定界限或者为了不超过强度界限而设置有始终对移动式起重机的作业时的稳定界限或者强度界限进行监视的安全装置。并且，在将要超过界限的情况下，通过利用安全装置而使泄压回路进行工作，并使移动式起重机的致动器(例如，俯仰缸)的动作自动停止，从由确保安全性。

专利文献1：日本特开2014-125774号公报

发明内容

但是，当泄压回路发生故障时，有可能在起重机作业中无法使致动器自动地停止，从而超过稳定界限或者强度界限，进而导致移动式起重机的翻倒或损坏。

本发明的目的在于，提供一种能够可靠地发现液压系统中的泄压回路的故障的故障诊断装置。

本发明所涉及的故障诊断装置具备：泵油道，其对液压泵和方向控制阀进行连接；罐油道，其对所述方向控制阀和液压罐进行连接；带压力补偿流量调节阀，其被安装在所述泵油道与罐油道之间；先导工作型安全阀，其被安装在所述泵油道与罐油道之间，以及，泄压用电磁阀，其被安装在所述先导工作型安全阀的通气油道中，所述故障诊断装置的特征在于，具备：压力传感器，其对所述泵油道的压力进行计测；控制器，其接受来自所述压力传感器的压力信号，所述控制器基于泄压时的第一泵油道压力和加压时的第二泵油道压力之间的差压而实施所述泄压回路的故障诊断。

本发明的有益效果如下：

根据本发明所涉及的故障诊断装置，能够可靠地发现液压系统中的泄压回路的故障。因此，能够使搭载了液压系统的建筑机械的安全性以及可靠性显著提高。

附图说明

图1是表示移动式起重机的作业状态的图。

图2是表示移动式起重机的液压系统的一个示例的图。

图3是对泄压回路的故障诊断装置的动作进行说明的流程图。

图4是泵驱动开始时的泵油道的压力变化的曲线图。

图5是表示泄压回路的加压状态的图。

具体实施方式

图1示出作为搭载了本发明的故障诊断装置的建筑机械的优选例的移动式起重机30的起重作业时的状态。在图1中，移动式起重机30的设置在下部机架31的前后的外伸支架32的起重缸33伸长，从而成为将移动式起重机30整体支承起来的起重作业姿态。

旋转台34回旋自由地被搭载于下部机架31的上表面上。伸缩臂35以俯仰自如的方式而通过销36与旋转台34连结。伸缩臂35通过俯仰缸37而被俯仰驱动，从而相对于旋转台34俯仰。

伸缩臂35通过被设置在内部的伸缩缸(省略图示)而被伸缩驱动。钢丝绳38从被设置于旋转台34上的卷扬机(省略图示)中抽出，并沿着伸缩臂35的背面而被引导至伸缩臂顶端39。并且，钢丝绳38被卷挂在伸缩臂顶端39的滑轮40上，并在其前端处吊挂有吊钩41。吊钩41上悬吊有吊重43。此外，从配置在旋转台34上的另一个卷扬机中抽出的钢丝绳上吊挂有吊钩42。

移动式起重机30处于通过外伸支架32的四个支承缸33而被稳定支承的状态。此时，移动式起重机30各个部分的强度状态在限制范围内。若从该起重作业姿态起立即暂时缩小俯仰缸37从而使伸缩臂35伏倒，则吊重43的作业半径会増大。与此同时，移动式起重机30的稳定状态接近预定的稳定界限，并且移动式起重机30个各个部分的强度状态也接近预定的强度界限。当稳定状态接近稳定界限或者强度状态接近强度界限时，移动式起重机30的安全装置启动，俯仰缸37的液压系统中的泄压回路进行工作。由此，伸缩臂35的倒伏动作被自动停止，以使其不超过稳定界限或者强度界限。

图2是表示移动式起重机30的液压系统的一个示例的图。液压系统具备对移动式起重机30的液压致动器8进行驱动的液压回路1。液压回路1由在不使液压致动器8动作时能够使工作油无负荷地流通的泄压回路而构成(以下，称为“泄压回路1”)。在图2中，泄压回路1成为泄压状态。

泄压回路1具有泵油道3、液压泵4、方向控制阀5、罐油道6、液压罐7、带压力补偿流量调节阀10、先导工作型安全阀12以及泄压用电磁阀16。泄压回路1在通常的起重作业时被保持为加压状态，在通过安全装置2而检测到了接近稳定界限或强度界限的情况下被切换为泄压状态。

方向控制阀5通过先导压而切换驱动方向，并对来自液压泵4的工作油进行控制以便向液压致动器8进行供给。方向控制阀5是当未供给有先导压时全部端口均成为关闭状态的中心封闭型的控制阀。

泵油道3对液压泵4和方向控制阀5进行连接。罐油道6对方向控制阀5和液压罐7进行连接。通过利用方向控制阀5而向一个液室供给来自液压泵4的工作油，从而对液压致动器8进行驱动。

带压力补偿流量调节阀10被安装在泵油道3与罐油道6之间，并将方向控制阀5的入口与出口的压力差保持为固定(进行压力补偿)。由此，即便在因液压致动器8的负载发生变动而使工作压发生变动，工作油也会以与方向控制阀5的开度相应的预定的流量而被供给到液压致动器8中。

此外，虽然移动式起重机30中搭载有多个液压致动器8，但是在图2中，仅示出液压致动器8由液压缸(例如，图1所示的俯仰缸37)而构成的情况。

先导工作型安全阀12具有母阀13、子阀14以及通气油道15，并被安装在泵油道3与罐油道6之间。在母阀13的通气油道15上安装有子阀14。在先导工作型安全阀12中，由于通过设置在通气油道15中的子阀14的设定压力而实施母阀13的先导操作，因此具有安装性能良好、压力的控制较为容易这样的特性。

泄压用电磁阀16以绕过子阀14的方式而被设置在通气油道15中。如图2所示，泄压用电磁阀16在非通电时切换到连通侧(输出端口和输入端口连通的状态)从而绕过子阀14。另一方面，当被通电时，泄压用电磁阀16切换到切断侧(输出端口和输入端口被切断的状态)(参照图5)。

在图2中，由于泄压用电磁阀16处于连通侧，且通气油道15与液压罐7连通，因此通气油道压力成为零，从而母阀13开阀。因此，从液压泵4排出的工作油从泵油道3通过先导工作型安全阀12的母阀13而流入罐油道6并返回到罐中(所谓的泄压状态)。

液压泵4经由PTO(Power take-off：动力输出装置)20而与发动机21连接。PTO20将发动机21的动力传递给液压泵4。

安全装置2具有压力传感器22、控制器23、起重状态检测器24以及警报器25。

压力传感器22被设置在泵油道3中并对泵油道3的压力(以下，称为“泵油道压力”)进行测定。压力传感器22的压力信号被发送给控制器23。基于来自压力传感器22的压力信号而实施泄压回路1的故障诊断。泄压回路1的故障诊断按照后述的诊断流程来实施。

警报器25被配置在移动式起重机30的驾驶室(省略符号)中，并按照来自控制器23的警报信号而发出警报。控制器23在基于来自压力传感器22的压力信号而诊断为泄压回路1发生故障时，朝向警报器25输出警报信号。

起重状态检测器24对移动式起重机30的起重作业时的起重机的姿态和负荷进行检测。具体而言，对外伸支架32的伸出宽度、旋转支架34的旋转角度、伸缩臂35的伸缩长度和俯仰角度以及由吊重43带来的负荷进行检测。检测结果作为起重状态信号(起重机的姿态和负荷)而被发送给控制器23。

在移动式起重机30的起重作业中，控制器23始终对来自起重状态检测器24的起重状态信号进行接收。另外，控制器23存储每个起重机的作业姿态的稳定界限和强度界限的数据，并实施与接收到的起重状态信号的比较。

当移动式起重机30将要超过稳定界限或者强度界限时，控制器23通过停止对泄压用电磁阀16的通电而将泄压用电磁阀16向连通侧切换。这样，通气油道15与液压罐7连通，来自泵油道3的工作油经由先导工作型安全阀12的母阀13而流向罐油道6。即，泄压回路1成为泄压状态。由此，由于工作油不向液压致动器8流动，因此移动式起重机自动停止。

另外，控制器23基于来自压力传感器22的压力信号而实施泄压回路1的故障诊断。即，通过控制器23以及压力传感器22而构成泄压回路1的故障诊断装置。基于图3所示流程图以及图4所示的曲线图来对泄压回路1的故障诊断进行说明。

在STEP1中，PTO20与发动机21连接。由此，发动机21的动力被传递给液压泵4，液压泵4开始进行旋转驱动(图4所示的时间T1)。此时，泄压用电磁阀16保持未与控制器23通电的非励磁状态。因此，泄压回路1处于泄压状态。

在STEP2中，压力传感器22对泄压时的泵油道3的压力P1(以下，称为“泵油道压力P1”)进行计测。此外，泄压时的泵油道压力P1是以使泄压回路1成为泄压状态的方式而对泄压用电磁阀16进行控制时的泵油道压力，而不是泄压回路1实际成为了泄压状态时的泵油道压力。

虽然在泄压状态中，发动机21的动力被传递给液压泵4，但是由于液压致动器8中未被供给工作油，因此起重机不工作。由此，在泄压状态下，发动机21成为待机状态，液压泵4的排出量在待机状态时成为液压泵4所排出的工作油的量。在待机状态下，来自液压泵4的工作油通过母阀13和罐油道6而返回到液压罐7中。若将母阀13内的压力损耗设为Δp1，将罐油道6内的压力损耗设为Δp2，则由于液压罐7内的液压p0＝0，从而会产生泵油道压力P1＝Δp1+Δp2。

如图4所示，该泄压状态持续ΔT秒钟。具体而言，将PTO20与发动机21连接从而对液压泵20进行驱动，从开始向泵油道3排出工作油起到泄压时的泵油道压力P1稳定为止的期间内，持续着泄压状态。控制器23接受并存储表示压力传感器22所计测到的泵油道压力P1的压力信号。

在STEP3中，泄压回路1被切换为加压状态(图4所示的时间T2)。在图5中示出被切换到了加压状态的泄压回路1。具体而言，通过从控制器23对泄压用电磁阀16实施通电，从而使泄压用电磁阀16被切换到切断侧。通过使通气油道15与罐7之间被切断，从而使通气油道15的压力上升，进而使先导工作型安全阀12的母阀13被关闭。

此外，在图5所示的加压状态中，当泵油道3的压力上升到先导安全阀12的子阀14的设定压时，通过子阀14打开而使母阀13打开。由此，先导工作型安全阀12发挥出作为使泵油道3的工作油流回罐油道6中的原本的安全阀的功能。

如图5所示，方向控制阀5是中心封闭型，在未被供给有先导压的状态下成为中立状态。因此，在控制器23将泄压回路1切换到加压状态的时刻(图4的时间T2)，不会使工作油经由方向控制阀5而向液压致动器8流动。由此，发动机21保持待机状态。

从液压泵4排出的工作油不会向液压致动器8流动，而从泵油道3经由带压力补偿流量调节阀10向罐油道6流动。由于通过弹簧11而朝向关闭侧对带压力补偿流量调节阀10进行施力，因此为了克服弹簧11的施力而在泵油道3中产生用于使工作油流过带压力补偿流量调节阀10的压力Pc(以下，称为“补偿压力Pc”)。

在STEP4中，压力传感器22对加压时的泵油道压力P2进行计测。此外，加压时的泵油道压力P2是以使泄压回路1成为加压状态的方式而对泄压用电磁阀16进行控制时的泵油道压力，并不是泄压回路1实际成为了加压状态时的泵油道压力。泵油道压力P2优选为，在泄压回路1被切换到加压状态后，泵油道3的压力稳定后所计测到的。在图4所示的时间T3处，泵油道压力P2由压力传感器22计测得到，该压力信号被发送给控制器23。

在STEP5中，在控制器23内部，运算出所存储的泄压时的泵油道压力P1和加压时的泵油道压力P2之间的差压ΔP＝P2-P1。

在STEP6中，在控制器23内部，使差压ΔP与预定值进行比较。预定值是基于预先实验求出的加压时的泵油道压力P2的正常值和泄压时的泵油道压力P1的正常值而设定的。具体而言，预定值被设定为如下的值，即，与加压时的泵油道压力P2为正常值(补偿压力Pc)且泄压时的泵油道压力P1为正常值(较低的值)的情况下的差压ΔP相比而仅小于考虑到的测定误差的量的值。

在差压ΔP大于预定值的情况下，在STEP7中泄压回路1被诊断为正常。在该情况下，在STEP8中，能够进行移动式起重机30的起重作业。

在差压ΔP为预定值以下的情况下，在STEP9中，泄压回路1被诊断为故障。在该情况下，在STEP10中，从控制器23向警报器25发送警报信号。警报器25发出警报，从而不能进行移动式起重机30的起重作业。

作为故障的原因而假定以下的情况。

例如，在泄压用电磁阀16因断线或污染而在连通侧(参照图2)不工作的情况下，即便通电也不会被切换到切断侧，因此保持泄压状态不变，从而使在图4的时间T3处所计测到的泵油道压力P2与泄压时的泵油道压力P1相同。因此，差压ΔP成为预定值以下(具体为0)，判定为发生故障。

另外，例如在泄压用电磁阀16因断线或污染而在切断侧(参照图5)不工作的情况下，即便停止通电也不会被切换到连通侧，因此保持加压状态不变，从而使在图4所示的ΔT期间(从T1到T2的期间)内计测到的泵油道压力P1与加压时的泵油道压力P2相同。因此，差压ΔP成为预定值以下(具体为0)，判定为发生故障。

这样，泄压回路1具备对液压泵4和方向控制阀5进行连接的泵油道3、对方向控制阀5和液压罐7进行连接的罐油道6、被安装在泵油道3和罐油道7之间的带压力补偿流量调节阀10、被安装在泵油道3和罐油道6之间的先导工作型安全阀12以及被安装在先导工作型安全阀12的通气油道15中的泄压用电磁阀16。泄压回路1的故障诊断装置具备对泵油道3的压力进行计测的压力传感器22和接受来自压力传感器22的压力信号的控制器23。控制器23基于泄压时的泵油道压力P1(第一泵油道压力)与加压时的泵油道压力P2(第二的泵油道压力)之间的差压ΔP而实施泄压回路1的故障诊断。

具体而言，控制器23在差压ΔP为预定值以下的情况下诊断为泄压回路1发生了故障。

由于故障诊断装置基于差压ΔP而实施泄压回路1的故障诊断，因此随着温度变化(粘性变化)而产生的压力变化被抵消，从而能够可靠地诊断泄压回路1是否正常地被切换到泄压状态或加压状态。另外，由于利用差压ΔP来进行诊断，因此不会受到因压力传感器22的特性的偏差而带来的影响，从而能够可靠地实施故障诊断。因此，能够保证可靠地实施移动式起重机30的安全装置2所进行的自动停止，因此使移动式起重机30的安全性以及可靠性显著提高。

另外，控制器23以液压泵4被驱动开始为条件而实施泄压回路1的故障诊断。即，以进入起重作业时必须实施的PTO20的连接操为条件而自动实施泄压回路1的故障诊断，因此能够作为作业前检查而可靠地发现泄压回路1的故障。

并且，液压泵4经由PTO20而被驱动，控制器23在液压泵4被驱动开始后，基于在维持了预定时间泄压状态后的泵油道压力P1(第一泵油道压力)与切换到加压状态后的泵油道压力P2(第二的油道压力)之间的差压而实施泄压回路1的故障诊断。由此，由于不是利用液压泵4刚被驱动之后不稳定的状态下的泵油道压力P1，而是利用稳定的状态下的泵油道压力P1而算出差压ΔP，因此能够防止误诊断。

虽然以上基于实施方式而对本发明的发明人所完成的发明进行了具体说明，但是本发明并不限定于上述实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内进行改变。

例如，虽然在实施方式中对驱动移动式起重机30的液压致动器8(俯仰缸37)的液压系统进行了说明，但是本发明也能够应用到其他的致动器(例如，伸缩缸)的液压系统中。另外，本发明也能够应用到除了移动式起重机以外的建筑机械的液压系统中。

另外，例如，虽然在实施方式中对发动机为待机状态时的诊断例进行了说明，但是故障诊断时的发动机转速也可以不是待机时的转速。即，泵油道压力P1、P2随着因发动机转速增加而导致的泵排出量的增加而发生变化，只要该变化小于差压ΔP，则能够与实施方式同样地实施泄压回路的故障诊断。

应该认为，本次公开的实施方式的全部内容均为例示，而不是制限性的内容。本发明的范围不是上述的说明，而是通过权利要求书而示出，意图在于包括与权利要求的范围等同的含义以及范围内的全部的变更。

2016年3月24日申请的日本特愿2016-059486的日本申请中包含的说明书、附图以及说明书摘要的公开内容全部被援引到本申请之中。

符号说明

1泄压回路；2安全装置；3泵油道；4液压泵；5方向控制阀；6罐油道；7液压罐；8液压致动器；10带压力补偿流量调节阀；12先导工作型安全阀；15通气油道；16泄压用电磁阀；20PTO；22压力传感器(故障诊断装置)；23控制器(故障诊断装置)。

Claims (4)

1.一种故障诊断装置，其为泄压回路的故障诊断装置，具备：

泵油道，其对液压泵和方向控制阀进行连接；

罐油道，其对所述方向控制阀和液压罐进行连接；

带压力补偿流量调节阀，其被安装在所述泵油道和罐油道之间；

先导工作型安全阀，其被安装在所述泵油道和罐油道之间；以及

泄压用电磁阀，其被安装在所述先导工作型安全阀的通气油道中，

所述故障诊断装置的特征在于，具备：

压力传感器，其对所述泵油道的压力进行计测；

控制器，其接受来自所述压力传感器的压力信号，

所述控制器基于泄压时的第一泵油道压力与加压时的第二泵油道压力之间的差压而实施所述泄压回路的故障诊断。

2.根据权利要求1所述的故障诊断装置，其特征在于，

所述控制器在所述差压为预定值以下的情况下诊断为所述泄压回路发生了故障。

3.根据权利要求1所述的故障诊断装置，其特征在于，

所述控制器将所述液压泵被驱动开始作为条件而实施所述泄压回路的故障诊断。

4.根据权利要求3所述的故障诊断装置，其特征在于，

所述液压泵经由动力驱动装置而被驱动，

所述控制器在所述液压泵被驱动开始后，基于维持了预定时间泄压状态后的所述第一泵油道压力和切换到加压状态后的所述第二泵油道压力之间的差压而实施所述泄压回路的故障诊断。

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