JP2004212128A - 油圧装置の異常監視方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アクチュエータ１とサーボバルブ２とから構成される油圧サーボ系４と該油圧サーボ系４に油を供給する油圧ポンプ５とからなり、油圧サーボ系４の作動状態によって前記油圧ポンプ５をオンロード状態又はアンロード状態に切り替えるアンロードバルブ１０を備える油圧装置の異常を検出する油圧装置の異常監視方法であって、油圧ポンプ５がオンロードである時間の比率により油圧サーボ系４に供給される油の流量を算出し、算出された流量に基づいて油圧装置の異常を検出するようにした。
【選択図】図１
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧装置を構成する油圧ポンプやサーボバルブのリーク、配管等の油漏れ、バルブスティックやバルブの閉塞といった油圧装置の異常を検出する油圧装置の異常監視方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平２−１４１６３６号公報
【０００３】
油圧装置は油圧ポンプ、サーボバルブ、アクチュエータ等の油圧機器とこれらを接続する油圧配管から構成されており、油圧ポンプ、サーボバルブ、アクチュエータ等の内部リーク、サーボバルブのバルブスティックや閉塞、油圧配管からの油漏れといった異常が生ずることがある。こうした異常が生ずると油圧装置の機能が低下してついには停止するに到るため、早期に異常を検出して対策することが求められ、この異常検出方法として油圧ポンプに流量計を取り付け、油圧ポンプの流量の変化から検出する方法が考えられた。ところが、油圧ポンプには脈動があり、油圧サーボ系の流量計で検出する流量には変動が大きく、設備の稼働率によって流量が変化することにより適正な流量との比較ができないためこの方法は実用化に到っていない状況である。
【０００４】
これに対し、油圧ポンプに流量計を取り付けることなく異常を検出する方法が特開平２−１４１６３６号公報に示されている。この特開平２−１４１６３６号公報に開示されているのは、油圧ポンプがオンロード状態であるかアンロード状態であるかを検出し、油圧ポンプがオンロード状態である時間及びアンロード状態である時間の少なくとも一方の時間を単位時間毎に累積し、オンロード状態の時間が基準時間を超えた場合若しくはアンロード時間が基準時間に達しない場合に油圧システムに内部リークが発生していると判断するものである。従って、この方法ではリーク箇所の特定や発生原因の推定をすることができないという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解決し、リーク箇所の特定や発生原因の推定をすることができる油圧装置の異常監視方法を提供するためになされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明の油圧装置の異常監視方法は、アクチュエータとサーボバルブとから構成される油圧サーボ系と、該油圧サーボ系に油を供給する油圧ポンプとからなり、油圧サーボ系の作動状態によって前記油圧ポンプをオンロード状態又はアンロード状態に切り替えるアンロードバルブを備える油圧装置の異常を検出する油圧装置の異常監視方法であって、油圧ポンプがオンロードである時間の比率により油圧サーボ系に供給される油の流量を算出し、算出された流量に基づいて油圧装置の異常を検出することを特徴とするものである。上記油圧装置の異常監視方法において、油圧サーボ系に供給される油の流量をオンロードとアンロードの１サイクル毎に算出することが好ましく、算出された油の流量が予め設定された値を超えたことで異常と診断することができ、算出された油の流量の経時的変化のパターンに基づいて異常要因を診断することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、図を参照しながら説明する。
図１は油圧装置の一例を示すもので、アクチュエータ１とアクチュエータ１に供給する油を制御するサーボバルブ２及びパイロットサーボバルブ３からなる油圧サーボ系４に油圧ポンプ５の吐出側から油を供給するように配管してある。サーボバルブ２には前段にパイロットサーボバルブ３が設けてあり、サーボアンプ１３からの制御信号はパイロットサーボバルブ３に与えてある。油圧ポンプ５には駆動用の電動機６が設けてあり、油圧ポンプ５の吸入側は油タンク７に配管してある。サーボバルブ２及びパイロットサーボバルブ３からの戻り配管は油タンク７に配管してある。
【０００８】
また、油圧ポンプ５の吐出側にはアキュムレータ８と圧力センサ９が接続してあり、さらに、油圧ポンプ５の吐出側と油タンク７との間にはアンロードバルブ１０が設けてある。アンロードバルブ１０は圧力センサ９の信号により開閉させるようにしてある。圧力センサ９の信号は監視装置１１にも与えてあり、監視装置１１は圧力センサ９の信号から油圧ポンプ５がオンロード、アンロードの何れの状態であるか認識し、油圧サーボ系４に供給されている油の流量を計算するようにしてある。監視装置１１で算出された油の流量データは診断装置１２に送るようにしてあり、診断装置１２は油の流量の変化から油圧装置の異常を判定するようにしてある。また、必要に応じて油の流量の変化を示すチャートを表示するようにしてある。オンロードとは油圧ポンプ５が油圧サーボ系４を負荷として油を供給する状態であり、アンロードとは油圧ポンプ５が油圧サーボ系４を負荷として油を供給していない状態である。
【０００９】
監視装置１１はオンロードとアンロードの１サイクル毎に以下の式のような演算を行うようにしてあり、油圧サーボ系４に供給される油の流量が算出される。ここで、Ｑは油圧サーボ系４に供給される油の流量、ｔ1 はオンロードの時間、ｔ2 はアンロードの時間、ｑは油圧ポンプ５の流量である。
【数１】
【数２】
このようにして算出される流量は、オンロードとアンロードの１サイクルの間の流量に基づいたものであり、オンロードとアンロードの１サイクル毎という周期で得られるので流量の変動が少ない平均的な流量を表しており、傾向管理を行うためのデータとして適したものである。図２は油圧サーボ系４の往きと戻りの配管にそれぞれ流量計を取り付けて動作させた時の、流量計により実測された測定値と上記のように算出された計算値との関係の一例を示すものである。往き流量測定、戻り流量測定はそれぞれ往きと戻りの配管に取り付けた流量計による実測測定値で横軸にとってあり、その各実測測定値のときの算出された流量が縦軸にとってある。流量計による実測値の変動を避けるためには一定の時間の平均を取るようにしており、図２では両者がよく一致することが示されている。
【００１１】
前記のように構成された油圧装置においてはサーボアンプ１３からパイロットサーボバルブ３に制御信号が与えられ、サーボバルブ２はパイロットサーボバルブ３により制御されてアクチュエータ１である油圧シリンダの何れかの側に油を供給し、油圧シリンダの逆の側の油はサーボバルブ２を通って油タンク７に戻ることになる。このようにしてアクチュエータ１は位置決め等の動作を行い、油圧サーボ系４は動作を終わると中立状態となる。油圧サーボ系４が中立状態となると油ポンプ４から吐出される油は油圧サーボ系４に供給されなくなり、油圧ポンプ５の吐出側の圧力が高くなる。高くなった油圧ポンプ５の吐出側圧力は圧力計９により検知され、アンロードバルブ１０が開放されて油圧ポンプ５から吐出される油はアンロードバルブ１０を通って油タンク７に戻ることになる。
【００１２】
このように油圧サーボ系４に油が供給されるのはアンロードバルブ１０が閉になっているオンロードの状態のときであり、油圧ポンプ５の流量自体には細かい脈動を除けば変動がないので油圧サーボ系４に供給される油の流量は前記の式のように油圧ポンプ５の流量にオンロード時間の比率を乗じたものとなり、監視装置１１により算出される。この演算はオンロードとアンロードの１サイクル毎に行われるので、脈動により流量が変動しても変動のない流量計測値が得られる。監視装置１１により算出された流量計測値は診断装置１２に与えられ、油圧装置の状態が診断される。
【００１３】
図１に示すような油圧装置において異常が発生した場合には、その異常の要因によって算出された油圧サーボ系４に供給される油の流量に図３乃至図６に示すようなパターンの変化が現れる。図３は油圧ポンプ５のリークが増大する場合であり、時間と共に極めて緩慢な流量の増加が見られる。図４はサーボバルブのリークが増大する場合であり、時間と共に緩慢な流量の増加ではあるが、経時的な増大が見られる。図５は配管等から油漏れする場合であり、急激な流量の増加が見られる。図６はバルブスティックやバルブ閉塞を生じた場合であり、流量の低下が見られる。
【００１４】
診断装置１２は監視装置１１から与えられる流量計測値の経時的変化のパターンをこのような異常のパターンと比較し、異常があると診断した場合にはその推定要因とともに警報を発信する。また、バルブスティックやバルブ閉塞といった異常の場合には流量の減少があるが、多くの異常は油圧装置を構成する油圧機器内部でのリークや配管等の油漏れであり、流量は図７に示すように徐々に増加する傾向を示す。従って、注意レベルと危険レベルの基準値を設定しておき、流量が基準値に達したときにそれぞれの信号を出力するような傾向管理行うことができる。また、診断装置に油の流量の変化を示すチャートを表示する機能を設けた場合には、前もって異常の発生が近いことを知ることができる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明は前記実施の形態によっても明らかなように、オンロードとアンロードの１サイクル毎にオンロードの時間の比率から油圧サーボ系に供給される油の流量を算出し、算出された流量に基づいて油圧装置の異常を検出するものであり、算出された流量計測値には変動がなく、傾向管理により的確な異常検出ができる利点がある。また、算出された油の流量の経時的変化のパターンに基づいて異常の要因も知ることができ、配管等からの油漏れやサーボバルブの閉塞も検出することができる利点がある。したがって、油圧装置の異常監視方法を提供するものとして、その工業的価値は極めて大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】油圧装置の構成の一例を示す図である。
【図２】流量の実測値と計算値の関係を示す図である。
【図３】油圧装置が異常になった場合の流量の変化の例を示す図である。
【図４】油圧装置が異常になった場合の流量の変化の別の例を示す図である。
【図５】油圧装置が異常になった場合の流量の変化の別の例を示す図である。
【図６】油圧装置が異常になった場合の流量の変化の別の例を示す図である。
【図７】異常の診断を行う方法を示す図である。
【符号の説明】
１ アクチュエータ
２ サーボバルブ
３ パイロットサーボバルブ
４ 油圧サーボ系
５ 油圧ポンプ
６ 電動機
７ 油タンク
８ アキュムレータ
９ 圧力センサ
１０ アンロードバルブ
１１ 監視装置
１２ 診断装置
１３ サーボアンプ
Claims (4)
- アクチュエータとサーボバルブとから構成される油圧サーボ系と、該油圧サーボ系に油を供給する油圧ポンプとからなり、油圧サーボ系の作動状態によって前記油圧ポンプをオンロード状態又はアンロード状態に切り替えるアンロードバルブを備える油圧装置の異常を検出する油圧装置の異常監視方法であって、油圧ポンプがオンロードである時間の比率により油圧サーボ系に供給される油の流量を算出し、算出された流量に基づいて油圧装置の異常を検出することを特徴とする油圧装置の異常監視方法。
- 油圧サーボ系に供給される油の流量をオンロードとアンロードの１サイクル毎に算出することを特徴とする請求項１に記載の油圧装置の異常監視方法。
- 算出された油の流量が予め設定された値を超えたことで異常と診断することを特徴とする請求項１又は２に記載の油圧装置の異常監視方法。
- 算出された油の流量の経時的変化のパターンに基づいて異常要因を診断することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の油圧装置の異常監視方法。
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