JP2016070407A - 油圧ユニット又は油冷却ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】モータ等の部品の温度が異常温度まで上昇したことに起因して、予期せず緊急停止してしまう。
【解決手段】油圧ユニット１は、モータ１４の温度を検出する温度サーミスタ１４ａと、温度サーミスタで検出された温度に基づいてモータの故障率を算出する故障率算出部３４と、モータの温度上昇に影響を及ぼす運転状態を判断する運転状態判断部３５と、運転状態判断部で判断された運転状態に基づいて、故障率算出部で算出されたモータの故障率を補正する補正部３６とを備える。表示部５０は、補正部で補正された後のモータの故障率に基づいて、メンテナンスの緊急度を報知する。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧ユニット又は油冷却ユニットに関する。

従来より、流体圧ポンプによって流体を圧送して工作機械等を駆動する流体圧ユニットが知られている。この種の流体圧ユニットとして、例えば特許文献１に開示された油圧ユニットがある。特許文献１の油圧ユニットは、油圧ポンプの吐出側からタンクへ吐出油の一部を戻す通路を備えている。この通路には、流量を制限するための絞り弁と、その絞り弁を通過した油を冷却するためのラジエータファンとが設けられている。この油圧ユニットでは、常時、油圧ポンプから吐出された油のうち所定量の油だけは工作機械等に供給されずに上記通路に流れる。この通路に流れた油は、ラジエータファンによって冷却された後タンクへ流入する。これにより、タンク内の油の温度上昇が抑制される。

特開２００４−１６２８６０

ところで、特許文献１の油圧ユニットでは、モータの温度が上昇し、モータの温度が異常温度となると、油圧ユニットが緊急停止する。特に、ポンプの内部漏れやチャック側の漏れが発生しているときに、モータの温度が上昇しやすく、モータの温度が異常温度まで上昇したことに起因して緊急停止する可能性が高いことが知られている。このように、油圧ユニットが緊急停止すると、工作機械が加工工程の途中で停止してしまうばかりでなく、その１台の油圧ユニットを修理するため加工ライン全体が一時的に停止してしまう等の多大な損害を受ける。つまり、予期せず油圧ユニットが突然停止してしまうため、対処の採りようがないという問題があった。

このような問題は、油圧ユニットにおいて、モータの温度が異常温度まで上昇したことに起因して油圧ユニットが緊急停止する場合だけでなく、例えば電装品の温度が異常温度まで上昇したことに起因して油圧ユニットが緊急停止する場合も同様に発生する。また、油冷却ユニットにおいて、凝縮器温度の温度が異常温度まで上昇したことに起因して油冷却ユニットが緊急停止する場合も同様である。

そこで、本発明の目的は、緊急停止することを防止するためのメンテナンスの緊急度を知らせることができる油圧ユニット又は油冷却ユニットを提供することである。

第１の発明にかかる油圧ユニット又は油冷却ユニットは、部品の温度が異常温度まで上昇したときに運転が停止される油圧ユニットまたは油冷却ユニットであって、部品の温度が異常温度まで上昇したことに起因して運転が停止される前に、部品の温度が異常温度まで上昇することを防止するためのメンテナンスの緊急度を報知する報知手段を備えたことを特徴とする。

この油圧ユニット又は油冷却ユニットでは、メンテナンスの緊急度をユーザに知らせることができる。したがって、ユーザは、メンテナンスの緊急度を考慮して、ユニットの運転を継続できるとともに、メンテナンスの計画を立てることができる。

第２の発明にかかる油圧ユニット又は油冷却ユニットは、第１の発明にかかる油圧ユニット又は油冷却ユニットにおいて、部品の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段で検出された温度に基づいて部品故障率を算出する故障率算出手段と、部品の温度上昇に影響を及ぼす運転状態を判断する運転状態判断手段と、前記運転状態判断手段で判断された運転状態に基づいて、前記故障率算出手段で算出された部品故障率を補正する補正手段とを備え、前記報知手段は、前記補正手段で補正された後の部品故障率に基づいて、メンテナンスの緊急度を報知することを特徴とする。

この油圧ユニット又は油冷却ユニットでは、部品の温度上昇に影響を及ぼす運転状態で運転されている場合、部品の温度は上昇しやすい状況にあるので、その運転状態を考慮してメンテナンスの緊急度をユーザに知らせることができる。したがって、部品の温度が上昇しやすい運転状態である場合、部品の故障率が現在の故障率より大きくなるように補正されて報知されるので、ユーザは、メンテナンスの緊急度が高いことを知ることができる。

第３の発明にかかる油圧ユニット又は油冷却ユニットは、第２の発明にかかる油圧ユニット又は油冷却ユニットにおいて、前記報知手段は、前記故障率算出手段で算出された部品故障率と、前記補正手段で補正された後の部品故障率とを報知することを特徴とする。

この油圧ユニット又は油冷却ユニットでは、部品の温度上昇に厳しい運転状態で運転されている場合、運転状態が厳しいほど、故障率が大きく補正されるので、補正前の故障率と補正後の故障率との差に基づいて、ユーザは運転状態がどの程度厳しいのかを知ることができる。

第４の発明にかかる油圧ユニット又は油冷却ユニットは、第２又は第３のいずれかの発明にかかる油圧ユニット又は油冷却ユニットにおいて、前記補正手段で補正された後の部品故障率の変化に基づいて、メンテナンスを行わずに運転を継続したときに部品の温度が異常温度まで上昇したことに起因して運転が停止される時期を予測する予測手段を備え、前記報知手段は、メンテナンスの緊急度と併せて、前記予測手段で予測された時期を報知することを特徴とする。

この油圧ユニット又は油冷却ユニットでは、部品故障率の変化に基づいて、メンテナンスを行わなかったときに部品の温度が異常温度まで上昇したことに起因して運転が停止される時期が予測して報知されるので、ユーザはメンテナンスをいつまでに行う必要があるかを知ることができる。

第５の発明にかかる油圧ユニット又は油冷却ユニットは、第１の発明にかかる油圧ユニット又は油冷却ユニットにおいて、部品の温度上昇に影響を及ぼす運転状態を検知する運転状態判断手段を備え、前記報知手段は、前記運転状態判断手段で検知された運転状態を報知することを特徴とする。

この油圧ユニットまたは油冷却ユニットでは、部品の温度上昇に影響を及ぼす運転状態で運転されている場合、その運転状態が報知されるので、ユーザは、報知された運転状態に基づいて、その運転状態の原因となる不具合が発生していることを知ることができる。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。

第１の発明では、メンテナンスの緊急度をユーザに知らせることができる。したがって、ユーザは、メンテナンスの緊急度を考慮して、ユニットの運転を継続できるとともに、メンテナンスの計画を立てることができる。

第２の発明では、部品の温度上昇に影響を及ぼす運転状態で運転されている場合、部品の温度は上昇しやすい状況にあるので、その運転状態を考慮してメンテナンスの緊急度をユーザに知らせることができる。したがって、部品の温度が上昇しやすい運転状態である場合、部品の故障率が現在の故障率より大きくなるように補正されて報知されるので、ユーザは、メンテナンスの緊急度が高いことを知ることができる。

第３の発明では、部品の温度上昇に厳しい運転状態で運転されている場合、運転状態が厳しいほど、故障率が大きく補正されるので、補正前の故障率と補正後の故障率との差に基づいて、ユーザは運転状態がどの程度厳しいのかを知ることができる。

第４の発明では、部品故障率の変化に基づいて、メンテナンスを行わなかったときに部品の温度が異常温度まで上昇したことに起因して運転が停止される時期が予測して報知されるので、ユーザはメンテナンスをいつまでに行う必要があるかを知ることができる。

第５の発明では、部品の温度上昇に影響を及ぼす運転状態で運転されている場合、その運転状態が報知されるので、ユーザは、報知された運転状態に基づいて、その運転状態の原因となる不具合が発生していることを知ることができる。

本発明の第１実施形態に係る油圧ユニットの構成を示す回路図である。 油圧ポンプの吐出圧力−吐出流量の特性図である。 モータの故障率の算出方法を説明する図である。 モータの温度上昇に影響を及ぶす運転状態を説明する図である モータの温度が異常温度まで上昇したことに起因して緊急停止される時期の予測方法を説明する図である。 メンテナンスの緊急度の表示動作を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る油冷却ユニットの構成を示す回路図である。 圧縮機の能力指令値の変化を説明する図である 凝縮器の故障率の算出方法を説明する図である。 凝縮器の温度上昇に影響を及ぶす運転状態を説明する図である

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示すように、本実施形態の油圧ユニット１は、例えば旋盤、研磨盤、表面仕上げ機械、削り盤、マシニングセンタ等の工作機械に用いられる。工作機械は、図示しないが、例えば心押台クランプや刃物台クランプ、チャック等のように、ワークや工具を固定する複数の油圧アクチュエータ（以下、単にアクチュエータという）を有し、これらアクチュエータが油圧ユニット１によって駆動される。

油圧ユニット１は、油圧回路１０と、油圧回路１０を制御するための制御ユニット２とを備えている。

油圧回路１０は、油タンク１１と、油圧ポンプ１３と、油圧ポンプ１３を駆動するポンプ用モータ１４と、絞り通路２１と、ラジエータ２３およびラジエータファン２４とを備えている。

油圧ポンプ１３は、流体タンクである油タンク１１の作動油を吸入して吐出する流体圧ポンプを構成している。この油圧ポンプ１３は、例えばピストンポンプであり、固定容量型ポンプで構成されている。

ポンプ用モータ１４は、油圧ポンプ１３に接続され、油圧ポンプ１３を駆動する可変速モータであって、その温度を検出する温度サーミスタ１４ａが設けられている。ポンプ用モータ１４には、ポンプ用モータ１４の回転速度に応じたパルス信号を出力するパルスジェネレータ１５が接続されている。

油圧ポンプ１３の吸入側には、オイルフィルタ１２が設けられている。油圧ポンプ１３の吐出配管１８には、油圧ポンプ１３の吐出圧力が所定圧力を超えないように安全弁１６が設けられている。油圧ポンプ１３の吐出配管１８には、油圧ポンプ１３の吐出圧力を検出する圧力センサ１７が設けられている。油圧ポンプ１３の吐出配管１８は、方向切換弁（図示せず）を介して工作機械側のアクチュエータに接続されている。

絞り通路２１は、油タンク１１と油圧ポンプ１３の吐出配管１８とに接続されている。絞り通路２１には、流量調整弁である可変絞り弁２２が設けられている。絞り通路２１は、常時、油圧ポンプ１３から吐出された作動油の一部が工作機械側へは流れずに油タンク１１に戻るように構成されている。この油タンク１１への戻り量は可変絞り弁２２によって調節される。絞り通路２１は、バイパス通路を構成している。

ラジエータ２３は、絞り通路２１における可変絞り弁２２の下流側に設けられている。ラジエータ２３の近傍にはラジエータファン２４が設けられている。ラジエータファン２４は、ラジエータ２３を通過する作動油を冷却するものである。これにより、油タンク１１の作動油の温度が低下する。つまり、ラジエータファン２４は、油タンク１１の作動油を冷却して作動油の温度上昇を抑制するためのものである。ラジエータファン２４はファンモータによって駆動される。

このように、絞り通路２１、可変絞り弁２２、ラジエータ２３およびラジエータファン２４は、油タンク１１の作動油を冷却するための油冷却手段を構成している。また、一方で、絞り通路２１を設けることにより、油圧ポンプ１３が低回転領域で運転されるのを確実に回避することができる。一般に、油圧ポンプは低回転領域においては駆動トルクが不安定となる。本実施形態では、油圧ポンプ１３から吐出された作動油の一部が絞り通路２１へ流れるため、油圧ポンプ１３の吐出流量は工作機械のアクチュエータで必要な流量よりも多くなる。そうすると、油圧ポンプ１３は比較的高い回転領域で運転されることとなる。よって、油圧ポンプ１３が低回転で運転されるのを避けることができ、圧力制御／流量制御を安定に行うことができる。

油圧ポンプ１３には、ドレン通路２５が設けられている。ドレン通路２５は、絞り通路２１における可変絞り弁２２とラジエータ２３との間に接続されている。ドレン通路２５では、油圧ポンプ１３内で漏れた作動油が絞り通路２１に流れる。

制御ユニット２は、ＰＱ制御部３０と、速度制御部３１と、インバータ３２と、速度検出部３３と、故障率算出部３４と、運転状態判断部３５と、補正部３６と、余裕度算出部３７と、予測部３８とを備えている。また、制御ユニット２には、表示部５０が接続される。

ＰＱ制御部３０は、圧力センサ１７から油圧ポンプ１３の吐出圧力が入力される。そして、ＰＱ制御部３０は、入力された吐出圧力と、図２に示す吐出圧力−吐出流量特性（以下、Ｐ−Ｑ特性という）とに基づいて速度指令を出力するものである。速度検出部３３は、パルスジェネレータ１５からパルス信号が入力され、そのパルス信号同士の間隔を測定することによりポンプ用モータ１４の回転数（回転速度）を現在速度として検出するものである。速度制御部３１は、ＰＱ制御部３０から速度指令が、速度検出部３３から現在速度が入力される。そして、速度制御部３１は、速度指令と現在速度を用いて速度制御演算を行い、電流指令を出力するものである。インバータ３２は、速度制御部３１から電流指令が入力され、それに基づいてポンプ用モータ１４の回転数を制御するものである。

本実施形態では、ＰＱ制御部３０と速度制御部３１とインバータ３２が、図２に示すＰ−Ｑ特性に基づいて、油圧ポンプ１３の流量制御動作（流量一定制御）と圧力制御動作（圧力一定制御）とを切り換えて行う。流量制御動作では、油圧ポンプ１３の吐出流量が流量設定値Ｑａとなるようにポンプ用モータ１４の回転数（回転速度）が制御される。圧力制御動作では、油圧ポンプ１３の吐出圧力が所定のデッドヘッド圧力Ｐａ（圧力設定値Ｐａ）となるようにポンプ用モータ１４の回転数（回転速度）が制御される。

＜流量制御動作および圧力制御動作＞
次に、油圧ユニット１における制御動作について、図２に基づいて説明する。

制御ユニット２は、図２に示すＰ−Ｑ特性に基づいて油圧回路１０を制御する。図２のＢ点では、油圧ポンプ１３の吐出流量が流量設定値Ｑａとなるようにポンプ用モータ１４の回転数が制御される（流量一定制御）。このＢ点の流量制御時には、例えば、アクチュエータとしての油圧シリンダは一定速度で伸長動作または収縮動作を行い、ワークや工具が所定位置まで移動する。その際、油圧ポンプ１３の吐出圧力は比較的低い値となる。

図２のＡ点では、油圧ポンプ１３の吐出圧力がデッドヘッド圧力Ｐａとなるようにポンプ用モータ１４の回転数が制御される（圧力一定制御）。このＡ点の圧力制御時には、例えば、油圧シリンダは伸縮動作を行わず、ワークや工具が所定力でクランプされて保持される。この状態は、油圧ポンプ１３の吐出流量が殆どゼロであり、デッドヘッド状態にある。

ここで、デッドヘッド状態におけるポンプ用モータ１４の回転数が上昇／低下して「正常回転」範囲を上回る／下回る原因（メカニズム）について説明する。

ゴミ等がラジエータファン２４のモータ軸部に詰まると、そのモータの回転数が低下する。そうすると、ラジエータファン２４による冷却効果が低下し、絞り通路２１の作動油があまり冷却されずに油タンク１１に戻る。そのため、油タンク１１の油温が上昇する。作動油は温度が上昇すると粘度が低下するため、油圧ポンプ１３では作動油の漏れ量が増加し容積効率が低下する。これにより、デッドヘッド状態においては、油圧ポンプ１３の吐出圧力は低下してデッドヘッド圧力Ｐａを下回る。そうすると、油圧ポンプ１３の吐出圧力をデッドヘッド圧力Ｐａに戻すため、ポンプ用モータ１４の回転数が増加される。その結果、デッドヘッド状態のポンプ用モータ１４の回転数が「正常回転」範囲を上回る。

また、ゴミ等が油タンク１１等の作動油に混入すると、作動油に混入したゴミ等が油圧ポンプ１３の摺動部に入り込むと、その摺動部が摩耗し内部リークが増大する。これにより、油圧ポンプ１３の容積効率が低下する。そうすると、上記と同様に、油圧ポンプ１３の吐出圧力はデッドヘッド圧力Ｐａを下回るため、ポンプ用モータ１４の回転数が増加される。その結果、デッドヘッド状態のポンプ用モータ１４の回転数が「正常回転」範囲を上回る。

また、安全弁１６が開いた際にゴミ等がその安全弁１６のシート部等に詰まると、安全弁１６が完全に閉じない状態となるおそれがある。そうすると、常時、作動油が安全弁１６を通じてバイパスされる。つまり、安全弁１６において作動油の漏れが発生する。これにより、デッドヘッド状態においては、油圧ポンプ１３の吐出圧力は低下してデッドヘッド圧力Ｐａを下回る。そうすると、上記のラジエータファン２４の場合と同様に、ポンプ用モータ１４の回転数が増加される。その結果、デッドヘッド状態のポンプ用モータ１４の回転数が「正常回転」範囲を上回る。

また、ゴミ等が可変絞り弁２２に詰まると、絞り通路２１へ流れる油量が低下する。そうすると、アクチュエータへ供給される油量は増加する。これにより、デッドヘッド状態においては、油圧ポンプ１３の吐出圧力は上昇してデッドヘッド圧力Ｐａを上回る。そうすると、油圧ポンプ１３の吐出圧力をデッドヘッド圧力Ｐａに戻すため、ポンプ用モータ１４の回転数が減少される。その結果、デッドヘッド状態のポンプ用モータ１４の回転数が「正常回転」範囲を下回る。

以上のような原因により、デッドヘッド状態においてポンプ用モータ１４の回転数が「正常回転」範囲を上回ったり下回ったりすることとなる。

故障率算出部３４は、ポンプ用モータ１４の温度（温度サーミスタ１４ａで検出される温度）に基づいて、ポンプ用モータ１４の故障率を算出する。図３に示すように、例えば、ポンプ用モータ１４の温度が、使用範囲下限値（例えば０℃）であるときに故障率０％、モータ温度異常となる温度（例えば、８０℃、油圧ユニット１が緊急停止される温度）であるときに故障率１００％とし、その間の温度の故障率が算出される。
故障率（％）＝モータ温度／８０（℃）×１００

運転状態判断部３５は、圧力センサ１７により検出された油圧ポンプ１３の吐出圧力と、速度検出部３３により検出されたポンプ用モータ１４の回転数に基づいて、油圧ユニット１の運転状態を判断する。本実施形態では、運転状態判断部３５は、圧力一定制御時において、ポンプ用モータ１４の回転数が正常状態の範囲にあるか、正常状態より上昇しているか、正常状態より低下しているかを判断する。運転状態判断部３５では、図４に示すように、モータ回転数が、正常状態、上昇状態１、上昇状態２、低下状態のいずれの範囲にあるかが判断される。

補正部３６は、運転状態判断部３６により判断された運転状態に基づいて、故障率算出部３５により算出された故障率を補正する。運転状態判断部３６により、モータ回転数が、正常状態、上昇状態１、上昇状態２、低下状態のいずれの範囲にあるかが判断されると、それぞれの運転状態に対応する補正係数が決定される。本実施形態では、正常状態、上昇状態１、上昇状態２、低下状態のそれぞれの補正係数が、１．２、１．１、１．０、１．０となっており、補正係数が大きいほど、モータの温度が上昇しやすい運転状態であることを示している。
補正故障率（％）＝故障率（％）×補正係数

余裕度算出部３７は、油圧ユニット１のポンプ用モータ１４の温度が異常温度まで上昇することを防止するためのメンテナンスの余裕度を算出する。本実施形態では、メンテナンスの緊急度として、補正故障率を表示するのでなく、補正故障率に対応した余裕度を表示する。したがって、余裕度算出部３７は、補正部３６により補正された補正故障率に基づいて算出され、余裕度が小さいほど、メンテナンスを緊急に行う必要があることを示している。
余裕度（％）＝１００−補正故障率（％）

予測部３８は、余裕度算出部３７により算出された余裕度の変化に基づいて、メンテナンスを行わずに運転を継続したときにモータの温度が異常温度まで上昇したことに起因して運転が緊急停止される時期を予測する。

予測部３８における予測方法の例について、図５に基づいて説明する。予測部３８では、メンテナンスが行われているときの余裕度を基準値とし、基準値と最新の余裕度とを比較し、その差分に基づいて余裕度が０％になる時期を予測する。基準値としては、日々の余裕度を個別に保存し、所定期間分を保存したら、これを基準値とする。その後、所定の期間が経過する度に、その期間における余裕度の低下が算出され、その低下と同一の傾きで低下し続けたと仮定して、余裕度が０％になる時期を予測する。所定期間の余裕度は、所定期間において定期的に余裕度を算出し、現在の余裕度と比較し、小さい方を現在の余裕度として保存する。所定期間が経過したら、現在の余裕度を初期値１００％にリセットする。例えば、所定期間における余裕度の基準値が３０％であるとして、図５に示すように、期間１−期間５における余裕度は、いずれも３０％であったとする。その後、期間６における余裕度が２５％に減少したとすると、期間６において余裕度が５％だけ減少したので、その後、所定期間ごとに５％減少すると仮定すると、期間６の後、所定期間×６の期間が経過したときに、余裕度が０％になると予測される。予測部３８における予測方法は、その他の方法であってよい。

表示部５０は、油圧ユニット１において、モータの温度が異常温度まで上昇したことに起因して油圧ユニット１の運転が緊急停止されるのを防止するためのメンテナンスの緊急度を表示する。本実施形態では、表示部５０は、故障率算出部３４により算出されたモータの故障率と、補正部３６により補正された補正故障率と、余裕度算出部３７により算出された余裕度と、予測部３８により予測された運転が緊急停止される時期とを表示する。

＜緊急度の表示動作＞
次に、油圧ユニット１における緊急度の表示動作について、図６に基づいて説明する。

油圧ユニット１において圧力一定制御中か否かが判断される（ステップＳ１）。圧力一定制御中である場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、ポンプ用モータ１４の温度に基づいて、ポンプ用モータ１４の故障率が算出される（ステップＳ２）。その後、速度検出部３３により検出されたポンプ用モータ１４の回転数に基づいて、油圧ユニット１の運転状態が判断され（ステップＳ３）、その運転状態に基づいて補正係数が決められる（ステップＳ４）。補正係数が決められると、故障率算出部３５により算出された故障率が補正され、補正故障率が算出される（ステップＳ５）。その後、補正故障率に基づいて、余裕度が算出される（ステップＳ６）。このようにして、余裕度の算出を所定期間ごとに行うことによって、所定期間ごとの余裕度の変化を把握することにより、メンテナンスを行わずに、油圧ユニット１の運転を継続したときにモータの温度が異常温度まで上昇したことに起因して運転が緊急停止される時期が予測される（ステップＳ７）、その後、メンテナンスの緊急度をユーザに知らせるために、故障率、補正故障率、余裕度などが表示部５０に表示される（ステップＳ８）。

＜本実施形態の油圧ユニットの特徴＞
本実施形態の油圧ユニット１には、以下の特徴がある。

本実施形態の油圧ユニット１では、モータの温度が異常温度まで上昇することを防止するためのメンテナンスの緊急度をユーザに知らせることができる。したがって、ユーザは、メンテナンスの緊急度を考慮して、油圧ユニット１の運転を継続できるとともに、メンテナンスの計画を立てることができる。

本実施形態の油圧ユニット１では、モータの温度上昇に影響を及ぼす運転状態で運転されている場合、モータの温度は上昇しやすい状況にあるので、その運転状態を考慮してメンテナンスの緊急度をユーザに知らせることができる。したがって、モータの温度が上昇しやすい運転状態である場合、モータの故障率が現在の故障率より大きくなるように補正されて報知されるので、ユーザは、メンテナンスの緊急度が高いことを知ることができる。

本実施形態の油圧ユニット１では、モータの温度上昇に厳しい運転状態で運転されている場合、運転状態が厳しいほど、故障率が大きく補正されるので、補正前の故障率と補正後の補正故障率との差に基づいて、ユーザは運転状態がどの程度厳しいのかを知ることができる。

本実施形態の油圧ユニット１では、余裕度の変化に基づいて、メンテナンスを行わなかったときにモータの温度が異常温度まで上昇したことに起因して運転が緊急停止される時期が予測して報知されるので、ユーザはメンテナンスをいつまでに行う必要があるかを知ることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る油冷却ユニット１０１について説明する。第２実施形態に係る油冷却ユニット１０１が、第１実施形態に係る油圧ユニット１と大きく異なる点は、主機に供給される油を冷却する装置であることと、凝縮器の温度が異常温度まで上昇したことに起因して緊急停止することを防止するメンテナンスの緊急度を報知する点である。

本実施形態の油冷却ユニット１０１は、図７に示すように、能力可変型圧縮機１０２、凝縮器１０３、膨張弁１０４および蒸発器１０５が接続された冷媒回路を有している。この蒸発器１０５は、冷媒が流れる冷媒配管と油が流れる油配管を有し、冷媒配管内の冷媒と油配管内の油との間で熱交換するものである。この冷媒回路では、圧縮機１０２の吐出口に凝縮器１０３が接続され、その凝縮器１０３に膨張弁１０４が接続される。そして、膨張弁１０４に蒸発器１０５の一端が接続され、その蒸発器１０５の他端に圧縮機１０２の吸入口が接続される。このように、圧縮機１０２から吐出された冷媒が凝縮器１０３、膨張弁１０４、蒸発器１０５へと順に流れ、圧縮機１０２に戻る冷却サイクルが形成される。この冷媒回路は、圧縮機１０２と凝縮器１０３との間と、膨張弁１０４と蒸発器１０５との間とバイパスするバイパス回路を有しており、このバイパス回路には、開閉弁１０４ａが配置される。油冷却ユニット１０１は、凝縮器１０３に対向するファン１０７と、凝縮器１０３とファン１０７との間に配置され、凝縮器１０３に供給される空気に含まれる埃を除去するエアフィルタ１０８とを有している。油冷却ユニット１０１の周囲には、室温サーミスタ１０１ａが配置され、凝縮器１０３には、凝縮温度サーミスタ１０３ａが配置され、蒸発器１０５には、油入口温度サーミスタ１０５ａおよび油圧出口温度サーミスタ１０５ｂが配置される。

油冷却ユニット１０１は、蒸発器１０５により冷却した油を主機に供給するものであって、冷媒回路を制御するための制御ユニット１１０を備えている。

制御ユニット１１０は、温度制御部１１１と、周波数指令算出部１１２と、インバータ１１３と、故障率算出部１１４と、運転状態判断部１１５と、補正部１１６と、余裕度算出部１１７と、予測部１１８とを備えている。また、制御ユニット１１０には、表示部１５０が接続される。

本実施形態では、温度制御部１１１に対し、設定された油出口温度の目標値と油出口温度サーミスタ１０５ｂにより検出された油出口温度が入力されると、温度制御部１１１は、その入力された油出口温度の目標値と油出口温度に基づいて、油冷却ユニットの能力指令値を算出して出力する。周波数指令算出部１１２は、温度制御部１１１により出力された能力指令値に基づいて、インバータ１１３に対し、圧縮機の周波数指令値を出力する。このように、圧縮機の最低周波数および最高周波数は機種によって異なるので、機種間の差を吸収するため、温度制御部１１１は、油冷却ユニットの能力指令値（０−１００％）を算出し、周波数指令算出部１１２により、油冷却ユニットに搭載されている圧縮機に適した周波数指令値を算出し、インバータ１１３に出力する。

次に、油冷却ユニット１０１における制御動作について説明する。

凝縮器１０３やエアフィルタ１０８の目詰まりが進行すると、凝縮器１０３における放熱能力が低下し、圧縮機１０２の能力指令値が上昇する（図８）。したがって、圧縮機１０２の負荷が増加し、凝縮温度（凝縮温度サーミスタ１０３ａにより検出される冷媒の高圧の飽和温度）が上昇する。よって、凝縮器１０３の温度が上昇しやすく、凝縮器１０３の温度が異常温度まで上昇しやすい運転状態となる。

故障率算出部１１４は、凝縮器１０３の温度（凝縮温度サーミスタ１０３ａで検出される温度）に基づいて、凝縮器１０３の故障率を算出する。図９に示すように、例えば、凝縮器１０３の温度が、使用範囲下限値（例えば５℃）であるときに故障率０％、凝縮温度異常となる温度（例えば、６０℃、油冷却ユニット１０１が緊急停止される温度）であるときに故障率１００％とし、その間の温度の故障率が算出される。
故障率（％）＝（凝縮温度−５（℃））／５５×１００

運転状態判断部１１５は、油出口温度サーミスタ１０５ｂにより検出される油出口温度と、油入口温度サーミスタ１０５ａにより検出される油入口温度および能力指令値に基づいて、油冷却ユニット１０１の運転状態を判断する。本実施形態では、運転状態判断部１１５は、油入口温度と油出口温度との差と、能力指令値との関係が正常状態の範囲からどの程度離れているかを判断する。運転状態判断部１１５では、図１０に示すように、能力指令値が、正常状態、上昇状態１、上昇状態２、上昇状態３のいずれの範囲にあるかが判断される。

補正部１１６は、運転状態判断部１１５により判断された運転状態に基づいて、故障率算出部１１４により算出された故障率を補正する。運転状態判断部１１５により、油入口温度と油出口温度との差と、能力指令値との関係が、正常状態、上昇状態１、上昇状態２、上昇状態３のいずれの範囲にあるかが判断されると、それぞれの運転状態に対応する補正係数が決定される。本実施形態では、正常状態、上昇状態１、上昇状態２、上昇状態３のそれぞれの補正係数が、１．０、１．１、１．２、１．３となっており、補正係数が大きいほど、凝縮器１０３の温度が上昇しやすい運転状態であることを示している。
補正故障率（％）＝故障率（％）×補正係数

余裕度算出部１１７は、油冷却ユニット１０１の凝縮器１０３の温度が異常温度まで上昇することを防止するためのメンテナンスの余裕度を算出する。本実施形態では、メンテナンスの緊急度として、補正故障率を表示するのでなく、補正故障率に対応した余裕度を表示する。したがって、余裕度算出部１１７は、補正部１１６により補正された補正故障率に基づいて算出され、余裕度が小さいほど、メンテナンスを緊急に行う必要があることを示している。
余裕度（％）＝１００−補正故障率（％）

予測部１１８は、余裕度算出部１１７により算出された余裕度の変化に基づいて、メンテナンスを行わずに運転を継続したときに凝縮器の温度が異常温度まで上昇することに起因して運転が緊急停止される時期を予測する。予測部１１８における予測方法は、第１実施形態の予測部３８の予測方法と同様であるので、その詳細説明は省略する。

表示部１５０は、油冷却ユニット１０１において、凝縮器の温度が異常温度まで上昇することに起因して油冷却ユニット１０１の運転が緊急停止されるのを防止するためのメンテナンスの緊急度を表示する。本実施形態では、表示部１５０は、故障率算出部１１４により算出された凝縮器の故障率と、補正部１１６により補正された補正故障率と、余裕度算出部１１７により算出された余裕度と、予測部１１８により予測された凝縮器の温度が異常温度まで上昇したことに起因して運転が緊急停止される時期とを表示する。

＜緊急度の表示動作＞
油冷却ユニット１０１における緊急度の表示動作については、図６に示す第１実施形態の表示動作と同様であるので、その詳細説明は省略する。

＜本実施形態の油冷却ユニットの特徴＞
本実施形態の油冷却ユニット１０１には、以下の特徴がある。

本実施形態の油冷却ユニット１０１では、凝縮器の温度が異常温度まで上昇することを防止するためのメンテナンスの緊急度をユーザに知らせることができる。したがって、ユーザは、メンテナンスの緊急度を考慮して、油冷却ユニット１０１の運転を継続できるとともに、メンテナンスの計画を立てることができる。

本実施形態の油冷却ユニット１０１では、凝縮器の温度上昇に影響を及ぼす運転状態で運転されている場合、凝縮器の温度は上昇しやすい状況にあるので、その運転状態を考慮してメンテナンスの緊急度をユーザに知らせることができる。したがって、凝縮器の温度が上昇しやすい運転状態である場合、凝縮器の故障率が現在の故障率より大きくなるように補正されて報知されるので、ユーザは、メンテナンスの緊急度が高いことを知ることができる。

本実施形態の油冷却ユニット１０１では、凝縮器の温度上昇に厳しい運転状態で運転されている場合、運転状態が厳しいほど、故障率が大きく補正されるので、補正前の故障率と補正後の補正故障率との差に基づいて、ユーザは運転状態がどの程度厳しいのかを知ることができる。

本実施形態の油冷却ユニット１０１では、余裕度の変化に基づいて、メンテナンスを行わなかったときに凝縮器の温度が異常温度まで上昇することに起因して運転が緊急停止される時期が予測して報知されるので、ユーザはメンテナンスをいつまでに行う必要があるかを知ることができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係る油圧ユニットについて説明する。第３実施形態に係る油圧ユニットが、第１実施形態に係る油圧ユニット１と大きく異なる点は、モータの温度上昇に影響を及ぼす運転状態であることを報知する点である。第３実施形態に係る油圧ユニットのその他の構成は、第１実施形態に係る油圧ユニット１と同様であるので、その詳細説明は省略する。

第３実施形態に係る油圧ユニットでは、表示部５０は、モータの温度が異常温度まで上昇することに起因して油圧ユニットの運転が緊急停止されるのを防止するためのメンテナンスの緊急度を表示する。本実施形態では、表示部５０は、運転状態判断部３５により判断された運転状態を表示する。即ち、油圧ユニットの運転状態が、正常状態、上昇状態１、上昇状態２、低下状態のいずれの運転状態であるかが表示される。したがって、油圧ユニットの運転状態が、上昇状態１、上昇状態２のいずれかである場合、ポンプ１３の内部漏れやチャック側の漏れが発生している可能性が高いので、本実施形態では、ポンプ１３の内部漏れやチャック側の漏れが発生していることを報知することになる。

＜本実施形態の油圧ユニットの特徴＞
本実施形態の油圧ユニットには、以下の特徴がある。

本実施形態の油圧ユニットでは、モータの温度が異常温度まで上昇することを防止するためのメンテナンスの緊急度をユーザに知らせることができる。したがって、ユーザは、メンテナンスの緊急度を考慮して、油圧ユニット１の運転を継続できるとともに、メンテナンスの計画を立てることができる。

本実施形態の油圧ユニットでは、モータの温度上昇に影響を及ぼす運転状態で運転されている場合、その運転状態が報知されるので、ユーザは、報知された運転状態に基づいて、その運転状態の原因となる不具合（例えば、ポンプ１３の内部漏れやチャック側の漏れ）が発生していることを知ることができる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

上述の第１および第３実施形態では、モータの温度が異常温度まで上昇することに起因して緊急停止することを防止するためのメンテナンスの緊急度を報知し、第２実施形態では、凝縮器の温度が異常温度まで上昇することに起因して緊急停止することを防止するためのメンテナンスの緊急度を報知する場合を説明したが、その他の部品の温度が異常温度まで上昇することに起因して緊急停止することを防止するためのメンテナンスの緊急度を報知するものであってよい。

したがって、例えば、第１実施形態の油圧ユニット１が、電装品と、電装品に対し空気流を供給するファンとを有している場合、ゴミ等がファンのモータ軸部に詰まると、そのモータの回転数が低下する。そうすると、ファンによる冷却効果が低下し、電装品があまり冷却されずに、電装品の温度が上昇し、電装品の温度が異常温度まで上昇することに起因して緊急停止する可能性が高い。このような場合、電装品の温度が異常温度まで上昇することに起因して緊急停止することを防止するためのメンテナンスの緊急度を報知することが考えられる。このとき、電装品の温度を検出し、電装品の温度に基づいて電装品の故障度を算出したり、ファンモータの温度を検出し、ファンモータの温度に基づいて、電装品の温度上昇に影響を及ぶす運転状態であるか否かを判断することができる。油圧ユニットにおける緊急度の表示動作については、第１実施形態の表示動作と同様である。

上述の第１および第２実施形態では、表示部が、故障率算出部により算出された部品の故障率と、補正部により補正された補正故障率と、余裕度算出部により算出された余裕度と、予測部により予測された運転が緊急停止される時期とを表示する場合を説明したが、表示部が、メンテナンスの緊急度として、部品の故障率と、補正故障率と、余裕度と、緊急停止される時期との少なくとも１つが表示されるものであってよい。

上述の第３実施形態では、油圧ユニットにおいて、モータの温度が異常温度まで上昇することに起因して油圧ユニットの運転が緊急停止されるのを防止するためのメンテナンスの緊急度として、運転状態判断部により判断された運転状態（例えばポンプの内部漏れやチャック側の漏れが発生していること）を報知する場合を説明したが、第２実施形態の油冷却ユニットにおいて、凝縮器の温度が異常温度まで上昇することに起因して油冷却ユニットの運転が緊急停止されるのを防止するためのメンテナンスの緊急度として、運転状態判断部により判断された運転状態（例えば凝縮器やエアフィルタの目詰まりが進行していること）を報知するものであってよい。

上述の第１−第３実施形態では、メンテナンスの緊急度が表示部に表示されることにより報知される場合を説明したが、例えば音声等のその他の方法により報知されてよい。

本発明を利用すれば、緊急停止することを防止するためのメンテナンスの緊急度を知らせることができる。

１ 油圧ユニット
１４ ファンモータ（部品）
１４ａ 温度サーミスタ（温度検出手段）
３４ 故障率算出部（故障率算出手段）
３５ 運転状態判断部（運転状態判断手段）
３６ 補正部（補正手段）
３７ 余裕度算出部
３８ 予測部（予測手段）
５０ 表示部（報知手段）
１０１ 油冷却ユニット
１０３ 凝縮器（部品）
１０３ａ 凝縮温度サーミスタ（温度検出手段）
１１４ 故障率算出部（故障率算出手段）
１１５ 運転状態判断部（運転状態判断手段）
１１６ 補正部（補正手段）
１１７ 余裕度算出部
１１８ 予測部（予測手段）
１５０ 表示部（報知手段）

Claims (5)

1. 部品の温度が異常温度まで上昇したときに運転が停止される油圧ユニットまたは油冷却ユニットであって、
   部品の温度が異常温度まで上昇したことに起因して運転が停止される前に、部品の温度が異常温度まで上昇することを防止するためのメンテナンスの緊急度を報知する報知手段を備えたことを特徴とする油圧ユニットまたは油冷却ユニット。
2. 部品の温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段で検出された温度に基づいて部品故障率を算出する故障率算出手段と、
   部品の温度上昇に影響を及ぼす運転状態を判断する運転状態判断手段と、
   前記運転状態判断手段で検知された運転状態に基づいて、前記故障率算出手段で算出された部品故障率を補正する補正手段とを備え、
   前記報知手段は、前記補正手段で補正された後の部品故障率に基づいて、メンテナンスの緊急度を報知することを特徴とする請求項１に記載の油圧ユニットまたは油冷却ユニット。
3. 前記報知手段は、前記故障率算出手段で算出された部品故障率と、前記補正手段で補正された後の部品故障率とを報知することを特徴とする請求項２に記載の油圧ユニットまたは油冷却ユニット。
4. 前記補正手段で補正された後の部品故障率の変化に基づいて、メンテナンスを行わずに運転を継続したときに部品の温度が異常温度まで上昇したことに起因して運転が停止される時期を予測する予測手段を備え、
   前記報知手段は、メンテナンスの緊急度と併せて、前記予測手段で予測された時期を報知することを特徴とする請求項２または３に記載の油圧ユニットまたは油冷却ユニット。
5. 部品の温度上昇に影響を及ぼす運転状態を検知する運転状態判断手段を備え、
   前記報知手段は、前記運転状態判断手段で検知された運転状態を報知することを特徴とする請求項１に記載の油圧ユニットまたは油冷却ユニット。

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