JP2009097702A - アキュムレータのガス圧低下検知システム - Google Patents

Abstract

【課題】気体室のガス圧が所定の圧力より低くなると、アキュムレータのガス圧を検知し、警報を発する。
【解決手段】アクチュエータ１を駆動させる液圧回路３と、該液圧回路の液圧を測定する圧力計７と、該液圧回路に設けられ、駆動下限圧Ｐ２と駆動上限圧Ｐ３間の圧力変動を繰り返すアキュムレータ５と、前記液圧回路に対し液体の供給と停止を繰り返すポンプ１１と、を備えた液圧ユニットにおいて、 前記液圧回路の液圧が、駆動下限圧から駆動上限圧までに変化するのに要する、前記ポンプの駆動時間を測定するタイマと、前記アキュムレータが正常状態における前記ポンプの駆動時間ｔ１を基準時間とし、該基準時間と前記タイマにより得た前記ポンプの測定時間とを比較する時間比較手段と、該時間比較手段からの出力により警報を行う報知器Ｃと、を備えている。
【選択図】図２

Description

この発明は、液圧ユニットに設けられている、アキュムレータのガス圧低下検知システムに関するものである。

液圧ユニット、例えば、油圧ユニットは、アクチュエータを駆動させる液圧回路と、該液圧回路に設けられたアキュムレータ及び圧力計と、該液圧回路に液体を供給するポンプと、を備えている。前記アキュムレータの内部は、ブラダにより気体室と液体室とに仕切られているが、該気体室には所定量のガスが充填され、該気体室内は、設計された所定のガス圧となっている。

前記液圧回路では、前記アクチュエータの駆動により液圧が低下すると、前記ポンプが始動して該液圧回路に油を供給し、前記液圧回路の液圧を所定圧に上昇させる。

従来例では、アキュムレータのブラダが破損して封入ガスが漏れたり、ブラダのシール部から封入ガスが漏れたりすると、前記気体室のガス圧が前記所定の圧力より低くなり、アキュムレータが設計通りに作動しなくなる。

この発明は、上記事情に鑑み、アキュムレータのガス圧低下を検知することができる様にすることを目的とする。

この発明は、アクチュエータを駆動させる液圧回路と、該液圧回路の液圧を測定する圧力検出手段と、該液圧回路に設けられ、駆動下限圧と駆動上限圧間の駆動圧変動を繰り返すアキュムレータと、前記液圧回路に対し液体の供給と停止を繰り返すポンプと、を備えた液圧ユニットにおいて、
前記液圧回路の液圧が、測定基準圧から測定目標圧までに変化するのに要する、前記ポンプの駆動時間、又は、停止時間を測定する時間測定手段と、前記アキュムレータが正常状態における前記ポンプの駆動時間、又は、停止時間を基準時間とし、該基準時間と前記時間測定手段により得た前記ポンプの測定時間とを比較する時間比較手段と、該時間比較手段からの出力により警報を行う報知手段と、を備えていることを特徴とする。

この発明の前記測定基準圧が、駆動下限圧であり、前記測定目標圧が、駆動上限圧であることを特徴とする。この発明の前記測定基準圧が、駆動上限圧であり、前記測定目標圧が、駆動下限圧であることを特徴とする。この発明の前記測定基準圧が、駆動下限圧であり、前記測定目標圧が、前記駆動下限圧から駆動上限圧となり更に駆動下限圧となった時の再駆動下限圧であることを特徴とする。

この発明の前記測定基準圧が、駆動下限圧であり、前記測定目標圧が、前記駆動下限圧から駆動上限圧までに上昇する途中の圧力であることを特徴とする。この発明の前記時間測定手段が、前記ポンプを駆動するモータの駆動時間、又は、該モータの停止時間を計測するタイマであることを特徴とする。この発明の前記モータは、オンになるとポンプを駆動して前記液圧回路の液圧を駆動上限圧まで上昇させてオフとなり、又、前記駆動上限圧から駆動下限圧に低下するとオンとなって前記ポンプを駆動させることを特徴とする。

この発明の前記モータは、前記測定基準圧の時にオンし、前記測定目標圧の時にオフすることを特徴とする。この発明の前記時間測定手段が、測定基準圧における前記モータのオンから圧力上昇により前記測定目標圧に到達してオフとなるまでのオン・オフ時間を測定することを特徴とする。この発明の前記時間測定手段が、前記測定基準圧における前記モータのオフから圧力降下により前記測定目標圧に到達してオンするまでのオフ・オン時間を測定することを特徴とする。

この発明は、以上の様に構成したので、気体室の封入ガス量が減少しガス圧が低下すると、時間比較手段から報知手段に警報信号出力され、警報が行われる。そのため、この警報によりガス圧が設計した圧力より低下していることを知ることができるので、ガスの補充等の必要な処置をすることができる。

本件発明者は、正常な液圧回路では、ポンプからの液体の供給と停止が所定のサイクルで行われ、液圧が所定サイクルで規則正しく変化することに鑑み、ポンプがオンしてからオフするまでの駆動時間を測定すれば、アキュムレータのガス圧が設計された圧力より低下していることが判明するのではないか、と考えた。

液圧回路の圧力は、アクチュエータの駆動及びポンプから吐き出される液体により所定サイクルで規則正しく変化する。前記液体回路の液圧（ガス圧）の変化を折れ線グラフで表すと、例えば、図１に示すように、ノコギリの刃のように、三角波形状となる。図１において、縦軸は圧力（ＭＰａ）、縦軸は時間（ｓｅｃ．）、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、第１サイクル、第２サイクル、第３サイクル、Ｌｎはピッチ、をそれぞれ示す。

前記アクチュエータを駆動させるための液体圧力を、駆動圧と指称し、該駆動圧中で最も低い値の圧力を駆動下限圧Ｐ２、その最も高い圧力を駆動上限圧Ｐ３、と呼ぶことにする。なお、前記駆動下限圧Ｐ２は、第２サイクルＳ２目におけるポンプを駆動（オン）し、液体吐出しが開始される時の圧力であり、又、前記駆動上限圧Ｐ３は、前記ポンプが停止（オフ）し、液体吐出しが完了した時の圧力、である。

すなわち、駆動下限圧時にポンプをオンにして液圧回路に液体を吐き出すと、アキュムレータの気体室のガス圧が次第に上昇し、駆動上限圧Ｐ３になる。そうすると、該ポンプはオフとなり駆動停止するとともに、該アキュムレータに蓄積された液体が液圧回路に排出されるので、アクチュエータが始動する。

前記アクチュエータの駆動に伴い、気体室のガス圧が次第に低下し、駆動下限圧Ｐ２になると、アキュムレータからの液体の排出が無くなり、アクチュエータの駆動は停止する。そうすると、前記ポンプが、オンして再び液圧回路に液体を供給し、アキュムレータのガス圧を駆動上限圧Ｐ３にする。

この様にして、ポンプを繰り返しオン・オフさせて液体回路への液体の供給と停止を繰り返し、アキュムレータの気体室のガス圧を規則正しく、サイクル変化させることにより、アクチュエータは駆動する。

アキュムレータ内の封入ガス量が減少すると、気体室の体積が小さくなるので、前記駆動下限圧Ｐ２―駆動上限圧Ｐ３間の駆動圧変化において、アキュムレータに出入りする液体の量は少なくなる。
即ち、ポンプを最初に起動して液圧を０（零）から駆動上限圧Ｐ３に上昇させる、第１サイクルＳ１目では、液体室が空の状態のアキュムレータに液体を入れることになるので、多くの液体が流れ込むことになるが、第２サイクルＳ２目からは、アキュムレータに出入りする液体の量は、アキュムレータが正常状態の時に比べ、減少する。それ故、ポンプの性能の低下が無ければ、ポンプによる液圧回路の圧力上昇に要する駆動時間が、前記正常時に比べ短縮されることになる。

そこで、本件発明者は、前記ポンプを起動させ前記液圧回路の液圧を測定基準圧、例えば、駆動下限圧Ｐ２、から測定目標圧、例えば、駆動上限圧Ｐ３まで上昇させるのに要する、前記ポンプの駆動時間を測定する時間測定手段を設け、前記アキュムレータが正常な状態における前記ポンプの駆動時間を基準時間とし、該基準時間と前記時間測定手段により測定した前記ポンプの測定時間とを比較し、前記測定時間が基準時間よりも短い場合に、報知手段を作動させ、ガス圧低下を報知する様にした。

なお、下記のようにしてもガス圧低下を検知することができる。
（１）前記測定基準圧を、起動中のポンプが停止（オフ）する時の駆動上限圧にし、前記測定目標圧を、前記停止中のポンプが始動（オン）する時の駆動下限圧に設定する。
（２）前記測定基準圧を、駆動下限圧にし、前記測定目標圧を、前記駆動下限圧から駆動上限圧となり更に駆動下限圧となった時の再駆動下限圧に設定する。

（３）前記測定基準圧を、駆動下限圧にし、前記測定目標圧を、前記駆動下限圧から駆動上限圧までに上昇する途中の圧力、に設定する。
（４）前記時間測定手段が、測定基準圧におけるポンプのモータのオンから圧力上昇により前記測定目標圧に到達してオフとなるまでのオン・オフ時間を測定する。
（５）前記時間測定手段が、前記測定基準圧におけるポンプのモータのオフから圧力降下により前記測定目標圧に到達してオンするまでのオフ・オン時間を測定する。
この発明は、上記知見に基いてなされたものである。

この発明の実施例を図１〜図４により説明する。
液圧ユット、例えば、油圧ユニット、は、アクチュエータ(例えば、シリンダ)１を駆動させる液圧回路３と、該液圧回路３に設けられたアキュムレータ５及び圧力検出手段である圧力計７と、貯留タンク９内の液体、例えば、油ｗ、を吸い上げて前記液圧回路３に供給するポンプ１１と、を備えている。

前記アキュムレータ５は、ブラダ６により気体室(ガス室)６Ａと液体室（油室）６Ｂとに仕切られており、該気体室６Ａには、所定量、例えば、４Ｌ、の不活性ガス、が封入されている。前記ポンプ１１として、例えば、遠心ポンプ、傾斜ポンプ等のターボ形ポンプ、又は、往復ポンプや回転ポンプ等の容積形ポンプ、が用いられる。

前記圧力計７は、液圧回路３内の圧力変化を計測し、制御盤１２に計測信号を出力する。この圧力計７の圧力値は、アキュムレータ５の気体室６Ａの圧力と同一であることは勿論である。この制御盤１２は、比較演算部１２ａと、ポンプ１１のモータ制御部１２ｂと、警報制御部１２ｃと、を備えている。

前記比較演算部１２ａは、図示しないが、前記圧力計７の出力に基いて測定基準圧から測定目標圧までの駆動圧変化を比較演算する手段と、前記測定基準圧から測定目標圧になるまでのポンプ１１の駆動時間を演算する時間測定手段と、該ポンプ１１の駆動時間とアキュムレータ５が正常状態であるときの基準時間とを比較演算する時間比較手段と、を備えている。

ここで、前記測定基準圧とは、ポンプを駆動（オン）させ、駆動圧の駆動下限圧Ｐ２から駆動上限圧Ｐ３に上昇させる際における、該ポンプの駆動時間の測定を開始する時点の圧力、であり、この圧力として、例えば、駆動下限圧Ｐ２、即ち、ポンプが２サイクルＳ２目に始動する時の圧力、が採用される。
又、前記測定目標圧とは、前記測定基準圧時に始動させたポンプの駆動時間を測定する時点の圧力であり、この測定目標圧として、例えば、駆動上限圧(ピーク圧)Ｐ３、即ち、駆動中のポンプが停止（オフ）した時の圧力、が採用される。

ポンプ１１の前記基準圧Ｐ２から測定目標圧Ｐ３になるまでの駆動時間は、時間測定手段である、タイマにより測定されるが、このタイマは、ポンプ１１を駆動するモータＭのオンからオフまでの時間を測定する。アキュムレータ５の正常状態における、前記基準圧P2から測定目標圧Ｐ３になるまでのポンプ１１の駆動時間（「基準時間」という）は、予め制御盤１２に記憶されている。警報制御部１２ｃから警報信号が出力されると、警報器Ｃが鳴動すると共に、表示部に警告表示がなされる。

次に、本実施例の作動について説明する。
ガス圧が正常な場合：
モータＭを始動させ、ポンプ１１を起動させると、貯留タンク９内の油ｗは、液圧回路３内に供給され、アキュムレータ５に所定量の油ｗが流入するとともに、ブラダ６が押圧されて変形し、気体室６Ａは測定基準圧Ｐ２、例えば、４ＭＰa、になる（図３（Ａ）実線のブラダ６参照）。この時、アクチュエータ１は、作動していない。

更に、ポンプ１１の運転を継続すると、液圧回路３の液圧が上昇し、ブラダ６が更に変形し、気体室６Ａの圧力は、測定目標圧（ピーク圧）Ｐ３、例えば、８ＭＰａ、になる（図３（Ａ）鎖線のブラダ６参照）。

アキュムレータ５が正常状態の時には、アキュムレータ５から排出される液体により、アクチュエータ１が駆動するが、ガス圧が低下し駆動下限圧Ｐ２になると、その駆動を停止する。このガス圧Ｐ２−Ｐ３間の駆動圧の変動は、図１のグラフに示すように、ピッチＬｎのサイクルで、規則正しく、三角波形状ｎに繰り返される。前記ポンプ１１が起動（オン）し、液圧が前記基準圧である駆動下限圧Ｐ２から測定目標圧である駆動上限圧（ピーク圧）Ｐ３に到達するまでに要する駆動時間ｔ１は、各サイクルＳ１、Ｓ２、Ｓ３において一定である。

各サイクルＳ１、Ｓ２、Ｓ３における測定目標圧Ｐ３でのポンプ１１の駆動時間は、時間比較手段により基準時間と比較されるが、アキュムレータ５が正常な場合には、各サイクルＳ１、Ｓ２、Ｓ３における前記駆動時間ｔ１は、前記基準時間と等しいので、前記時間比較手段は出力しない。従って、警報器Ｃが鳴動することはないので、アキュムレータ５のガス圧が、正常であることがわかる。

ガス圧が低下した場合：
気体室６Ａの封入ガス量が減少し、ガス圧が低下すると、測定基準圧Ｐ２時のブラダ６が、図３（Ｂ）の実線６ａの状態になり、気体室６Ａの容積が小さくなるので、ピーク圧Ｐ３に打ち勝つための体積は、正常時に比べ小さくなる。

即ち、例えば、４Ｌのアキュムレータ５のガス圧が、3.5ＭＰａだったときに、液圧回路３の圧力が４Ｍａ（駆動下限圧Ｐ２）〜８ＭＰａ（駆動上限圧Ｐ３）間の駆動圧で変化する場合には、アキュムレータ５の容積は、3.5Ｌ〜1.75Ｌの間で変化する。従って、アキュムレータ５に出入りする油ｗは、1.75Ｌである。
もし、アキュムレータ５のガス圧が、例えば、２ＭＰａに低下したなら、同じく液圧回路３の圧力が４ＭＰａ〜８ＭＰａで変化する場合には、アキュムレータ５のガス容積は、２Ｌ〜１Ｌの間で変化する。従って、アキュムレータ５に出入りする油ｗは、１Ｌとなる。

そのため、正常時に比べ小ない液体量で駆動上限圧（ピーク圧）Ｐ３になるので、駆動圧変化のサイクルのピッチは、正常時のピッチＬｎより小さくなり、前記基準圧Ｐ２から測定目標圧（ピーク圧）Ｐ３に到達するまでに要する、ポンプの駆動時間は、基準時間（正常時の駆動時間ｔ１）より短くなる。
そうすると、制御盤１２の警報制御部１２ｃは、警報器Ｃに警報信号を出力するので、該警報器Ｃが鳴動するとともに、表示板に警告表示がなされる。

この発明の実施例は、上記に限定されるものではなく、例えば、次のようにしてもよい。
（１）前記測定基準圧を、駆動しているポンプがオフとなる駆動上限圧Ｐ３にし、前記測定目標圧を前記ポンプが始動（オン）するときの駆動下限圧Ｐ２に設定し、前記駆動上限圧Ｐ３から駆動下限圧Ｐ２になるまでの駆動停止時間ｔ２を測定する。この場合は、制御盤１２には、アキュムレータの正常状態時における前記駆動停止時間ｔ２が基準時間として記憶されており、この基準時間ｔ２と時間測定手段によって測定した駆動停止時間とが比較される。

（２）前記測定基準圧を、ポンプをオンにするときの駆動下限圧Ｐ２にし、前記測定目標圧を前記測定基準圧から駆動上限圧になり更に駆動下限圧になったときの再駆動下限圧に設定する。
この場合は、ピッチＬｎ（１サイクル）の時間、即ち、駆動時間ｔ１と駆動停止時間ｔ２との和（「駆動・停止時間」という）、を求めることになり、制御盤１２には、アキュムレータの正常状態時における前記駆動停止時間（ｔ１＋ｔ２）が基準時間として記憶されており、この基準時間（ｔ１＋ｔ２）と時間測定手段によって測定した駆動停止時間とが比較される。

（３）前記測定基準圧を、ポンプが始動（オン）する時の駆動下限圧Ｐ２にし、前記測定目標圧を、前記駆動下限圧Ｐ２から昇圧し駆動上限圧P3になり前記ポンプが停止（オフ）するまでの途中の圧力Ｐａ、例えば、６ＭＰａに設定する。
この場合は、制御盤１２には、アキュムレータの正常状態時における前記駆動下限圧Ｐ２（測定基準圧）から前記測定目標圧Ｐａに到達するまでの駆動時間ｔ３が基準時間として記憶され、この基準時間ｔ３と時間測定手段によって測定した駆動時間とが比較される。

（４）ポンプ１１のモータＭは、駆動下限圧Ｐ２時に始動（オン）するとともに、駆動上限圧Ｐ３に到達すると、停止（オフ）する。
この場合は、制御盤１２には、アキュムレータの正常状態時における前記モータＭのオンから前記オフまでのオン・オフ駆動時間を基準時間として記憶させ、この基準時間と時間測定手段によって測定したオン・オフ駆動時間とが比較される。

又、前記と逆に、制御盤１２にアキュムレータの正常状態時におけるモータＭのオフから前記オンまでのオフ・オン停止時間を基準時間として記憶させ、この基準時間と時間測定手段によって測定したオフ・オン停止時間とを比較してもよい。

（５）アキュムレータとして、ブラダ型アキュムレータの代わりに、ダイアフラム型アキュムレータ、ピストン型アキュムレータ等を用いる。

液圧回路の液圧変化を示すグラフである。 本発明の第1実施例を示すフローチャートである。 図３（Ａ）は正常ガス圧のアキュムレータ、図３（Ｂ）はガス圧低下したアキュムレータ、をそれぞれ示す。 制御システムを示す図である。

符号の説明

１ アクチュエータ
３ 液圧回路
５ アキュムレータ
６ ブラダ
７ 圧力計
１１ ポンプ
１２ 制御盤
Ｐ２ 駆動下限圧
Ｐ３ 駆動上限圧

Claims (10)

1. アクチュエータを駆動させる液圧回路と、該液圧回路の液圧を測定する圧力検出手段と、該液圧回路に設けられ、駆動下限圧と駆動上限圧間の駆動圧変動を繰り返すアキュムレータと、前記液圧回路に対し液体の供給と停止を繰り返すポンプと、を備えた液圧ユニットにおいて、
   前記液圧回路の液圧が、測定基準圧から測定目標圧までに変化するのに要する、前記ポンプの駆動時間、又は、停止時間を測定する時間測定手段と、
   前記アキュムレータが正常状態における前記ポンプの駆動時間、又は、停止時間を基準時間とし、該基準時間と前記時間測定手段により得た前記ポンプの測定時間とを比較する時間比較手段と、
   該時間比較手段からの出力により警報を行う報知手段と、
   を備えていることを特徴とするアキュムレータのガス圧低下検知システム。
2. 前記測定基準圧が、駆動下限圧であり、前記測定目標圧が、駆動上限圧であることを特徴とする請求項１記載のアキュムレータのガス圧低下検知システム。
3. 前記測定基準圧が、駆動上限圧であり、前記測定目標圧が、駆動下限圧であることを特徴とする請求項１記載のアキュムレータのガス圧低下検知システム。
4. 前記測定基準圧が、駆動下限圧であり、前記測定目標圧が、前記駆動下限圧から駆動上限圧となり更に駆動下限圧となった時の再駆動下限圧であることを特徴とする請求項１記載のアキュムレータのガス圧低下検知システム。
5. 前記測定基準圧が、駆動下限圧であり、前記測定目標圧が、前記駆動下限圧から駆動上限圧までに上昇する途中の圧力であることを特徴とする請求項１記載のアキュムレータのガス圧低下検知システム。
6. 前記時間測定手段が、前記ポンプを駆動するモータの駆動時間、又は、該モータの停止時間を計測するタイマであることを特徴とする請求項１記載のアキュムレータのガス圧低下検知システム。
7. 前記モータは、オンになるとポンプを駆動して前記液圧回路の液圧を駆動上限圧まで上昇させてオフとなり、又、前記駆動上限圧から駆動下限圧に低下するとオンとなって前記ポンプを駆動させることを特徴とする請求項６記載のアキュムレータのガス圧低下検知システム。
8. 前記モータは、前記測定基準圧の時にオンし、前記測定目標圧の時にオフすることを特徴とする請求項６記載のアキュムレータのガス圧低下検知システム。
9. 前記時間測定手段が、測定基準圧における前記モータのオンから圧力上昇により前記測定目標圧に到達してオフとなるまでのオン・オフ時間を測定することを特徴とする請求項1記載のアキュムレータのガス圧低下検知システム。
10. 前記時間測定手段が、前記測定基準圧における前記モータのオフから圧力降下により前記測定目標圧に到達してオンするまでのオフ・オン時間を測定することを特徴とする請求項1記載のアキュムレータのガス圧低下検知システム。

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