JP2018119679A - 油圧装置の異常検出装置、油圧装置、および加工母機 - Google Patents

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章雄 中井
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Abstract

【課題】検出精度のさらなる向上を図った油圧装置の異常検出装置を提供する。
【解決手段】異常検出装置104は、油圧装置の油路に配置されたスプール位置検出器付き電磁弁に接続され、スプールが所定の位置に移動するまでにかかる応答時間を繰り返し取得する監視部164と、応答時間の標準偏差を算出する演算部166と、標準偏差が所定のしきい値を超えたか否か判定する判定部168と、標準偏差がしきい値を超えた場合にユーザに通知を行う通知部170と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図5

Description

本発明は、スプール位置検出器付き電磁弁を利用した油圧装置の異常検出装置に関するものである。
従来の油圧装置の異常診断に関する技術として、ドレン回路を備える油圧装置からの正常時のドレン流量と異常時のドレン流量を比較することで油圧装置の異常の有無を検出する技術が知られている(例えば特許文献1)。また別の構成として、サーボ弁において入力指令値に対するスプール移動量の正常値と実際に移動した実績値とを比較することで異常の有無を検出する技術が知られている(例えば特許文献2)。さらに、本願の出願人が鋭意研究し開発した技術として、油圧回路に接続した位置検出器付きスプール弁を用いて、スプールの移動に関する応答時間を監視し、その応答時間の遅れを検出することで油圧装置の故障等を診断する故障診断装置が知られている(特許文献3)。
特開昭59−083811号公報 特開平5−106613号公報 特開2016−31086号公報
現在、油圧装置の異常診断のさらなる精度向上が求められている。しかしながら、物理量の測定においては突発的に異常値が検出される場合がある。そのような場合にも過敏に異常を検出していると、異常値検出の頻度が多くなってしまい、装置の稼働率が低下して生産性の低下を招くおそれがある。
また、特許文献1から特許文献3のいずれにおいても、作動油の温度(油温)の影響を考慮した具体的な技術は開示されていない。例えば特許文献1の技術が検出するドレン流量は、作動油の圧力の大きさや作用する時間の長さが影響するだけでなく、油温の影響を受けていると考えられる。また、特許文献2の技術および特許文献3の技術においても、スプールの移動量や応答時間を基に診断を行っているため、作動油の粘度、すなわち油温の影響を受けていると考えられる。診断のさらなる精度向上には、油温を考慮した手法、さらには油温の影響を受けない手法を確立することが有効である。
本発明は、このような課題に鑑み、検出精度のさらなる向上を図った油圧装置の異常検出装置、油圧装置、および加工母機を提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明にかかる油圧装置の異常検出装置の代表的な構成は、油圧装置の油路に配置されたスプール位置検出器付き電磁弁に接続され、スプールが所定の位置に移動するまでにかかる応答時間を繰り返し取得する監視部と、応答時間の標準偏差を算出する演算部と、標準偏差が所定のしきい値を超えたか否か判定する判定部と、標準偏差がしきい値を超えた場合にユーザに通知を行う通知部と、を備えることを特徴とする。
上記構成では、スプールの応答時間の標準偏差を基にすることで、応答時間の遅れのばらつきを検出して油圧装置の異常の有無を判定している。油温は短時間ではさほど変化しないため、この構成であれば油温の影響を抑えて異常の検出を精度よく行うことができる。また、標準偏差を基にすることで、例えば振動等の外的要因によってスプールの応答時間が突発的に大きな値になったとしても過敏に反応することが無いため、検出を精度よく行うことができる。
上記の所定のしきい値には、第1しきい値および第1しきい値よりも偏差の大きい第2しきい値が含まれていて、判定部は、標準偏差が第1しきい値および第2しきい値それぞれを超えたか否か判定し、通知部は、標準偏差が第1しきい値のみを超えた場合と第1しきい値と第2しきい値の両方を超えた場合とで異なる通知を行うとよい。
上記構成によれば、油圧装置の異常の程度も判定してユーザに通知することが可能になる。
当該異常検出装置はさらに、作動油の温度を測定する温度センサを備え、演算部は、作動油が所定の温度以下である時に取得した応答時間は標準偏差の計算に使用しなくてもよい。
一般に普及している作動油には様々な製品があり、同じ粘度グレードでも粘度指数の異なる製品もある。粘度グレードとは作動油を粘度の低いものから高いものへと順に分類した等級であり、粘度指数とはその作動油の温度に対する粘度変化の度合いを表す指数である。これら粘度グレードおよび粘度指数は、主に作動油の40℃の状態を基準に定められる。したがって、使用する作動油の粘度グレードや粘度指数によっては、あまり低温であると想定よりも粘度が高くなってしまい、他の作動油に比べてスプールの応答時間が遅れることがある。そこで、上記構成では、作動油が所定の温度以下の場合、その時のスプールの応答時間は標準偏差の計算に使用しないこととし、これによって作動油の種類の違いによる影響を抑え、異常の検出精度を担保している。
当該異常検出装置はさらに、応答時間の取得時における作動油の温度を測定する温度センサを備え、通知部は、作動油の温度が所定の時点から所定の温度差以上に変化した時は通知を行わなくてもよい。
作動油の温度が短時間で大幅に変化した場合は、装置に異常は無くともスプールの応答時間にばらつきが現れ、その標準偏差にも異常値が現れやすくなる。また、作動油の温度変化が緩やかな場合であっても、スプールの可動が低頻度であると、スプールの応答時間を取得するタイミングごとにおける温度差が大きくなり、やはり応答時間にはばらつきが現れてしまう。そこで、上記構成では、作動油が所定の時点から所定の温度差以上に変化した時は、異常値を検出しても装置の異常ではないとみなしていったん通知を中断し、これによって検出精度を担保している。
上記課題を解決するために、本発明にかかる油圧装置の異常検出装置の他の代表的な構成は、油圧装置の油路に配置されたスプール位置検出器付き電磁弁に接続され、スプールが所定の位置に移動するまでにかかる応答時間を取得する監視部と、作動油の温度を測定する温度センサと、所定のしきい値に作動油の温度に応じた補正をし、応答時間が補正後のしきい値を超えたか否かを判定する判定部と、応答時間が補正後のしきい値を超えた場合にユーザに通知を行う通知部と、を備えることを特徴とする。
上記構成によれば、油温を考慮したうえでスプールの応答時間を基に異常の有無を判定しているため、当該電磁弁および接続先の油圧装置の異常をより精度よく検出することが可能になる。
上記の通知部は、作動油が所定の温度以下である時は通知を行わなくてもよい。
上述したように、使用する作動油の種類によっては、あまり低温であると想定よりも粘度が高くなることがあり、しきい値を補正しても適切な判定が行えない場合がある。そこで、上記構成では、作動油が所定の温度以下の場合、異常値を検出しても装置の異常ではないとみなしていったん通知を中断し、これによって作動油の種類の違いによる影響を抑え、異常の検出精度を担保している。
上記の電磁弁に備えられたスプール位置検出器は、スイッチ式、差動トランス型、または磁気スイッチ型であってもよい。当該異常検出装置であれば、いずれの方式のスプール位置検出器であっても、異常を好適に検出することができる。
上記のスプール位置検出器には、固定接点と、スプールと共に移動する可動接点とが含まれていて、当該異常検出装置はさらに、固定接点と可動接点との間の抵抗値を測定する抵抗測定部を備え、判定部は、抵抗値が所定の条件を超えたか否かも判定し、通知部は、抵抗値が所定の条件を超えた場合にもユーザに通知を行うこととしてもよい。
上記構成によれば、接点同士の抵抗値を目安にして、作動油の汚染の程度を検出してユーザに知らせることが可能になる。
上記課題を解決するために、本発明にかかる油圧装置の代表的な構成は、加工母機に接続される油路と、油路に配置されたスプール位置検出器付き電磁弁と、上記いずれかの油圧装置の異常検出装置を備えたことを特徴とする。この構成によって、異常の検出を精度よく行うことが可能な油圧装置を実現することが可能となる。
上記課題を解決するために、本発明にかかる加工母機の代表的な構成は、油圧駆動のアクチュエータと、上記いずれかの油圧装置の異常検出装置を備えたことを特徴とする。この構成によって、異常の検出を精度よく行うことが可能な加工母機を実現することが可能となる。
本発明によれば、検出精度のさらなる向上を図った油圧装置の異常検出装置、油圧装置、および加工母機を提供することが可能になる。
本発明の第1実施形態にかかる油圧装置を示した概略的な構成図である。 スプール位置検出器付き電磁弁を単独で示した図である。 スプール位置検出器付き電磁弁を単独で示した図である。 油圧シリンダを駆動させたときの電磁弁の応答波形を示した図である。 異常検出装置の内部構成を示すブロック図である。 異常検出装置が行う処理を示すフローチャートである 本発明の第2実施形態にかかる油圧装置を示した概略的な構成図である。 異常検出装置の内部構成を示すブロック図である。 異常検出装置が行う処理のフローチャートである。 作動油の温度とスプールの応答時間の関係を示した図である。 異常検出装置の第1変形例を示すブロック図である。 第1変形例の異常検出装置が行う処理を示すフローチャートである。 異常検出装置の第2変形例を示すブロック図である。 第2変形例の異常検出装置が行う処理を示すフローチャートである。 異常検出装置の第3変形例を示すブロック図である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示または説明を省略する。
(第1実施形態の油圧装置の異常検出装置)
図1は、本発明の第1実施形態にかかる油圧装置100を示した概略的な構成図である。油圧装置100は、油路106を流れる作動油を媒体として加工母機102に動力を伝達する装置である。油路106は、油圧ポンプ等を含む油圧源108から出発して加工母機102に接続されていて、油圧源108から送り出される作動油の圧力によって加工母機102を駆動させる。
本実施形態では、加工母機102の具体例としてプレス機械を想定した構成となっている。加工母機102は、油圧駆動のアクチュエータの例として、油圧シリンダ110を含んでいる。油圧シリンダ110は、上型112を上下運動させる要素であって、上型112を下降させて下型114との間に配置されたワーク116をプレスする。
油路106には様々な制御弁が配置されている。スプール位置検出器付き電磁弁(以下、電磁弁118)は、作動油の流れる方向を切り換える弁である。リリーフ弁120は、油路全体の最高圧を制御する弁である。切換弁122は、油路106のオンロード(負荷運転)とアンロード(無負荷運転)とを制御する。切換弁124は、油圧シリンダ110の加圧下降と急速下降とを切り換える。安全弁126は、油圧シリンダ110の異常圧を回避する。カウンタバランス弁128は、油圧シリンダ110の下降時の背圧を確保し、自重落下を防止する。
油圧装置100は、例えば作動油の汚染など、油圧装置の異常を検出する異常検出装置104を備えている。異常検出装置104は、電磁弁118に電気的に接続されていて、電磁弁118の動作を基にしてユーザに異常の発生を知らせる。以下では、異常検出装置104の具体的な動作の説明に先立って、電磁弁118の動作から詳しく説明する。
図2、3は、スプール位置検出器付き電磁弁118を単独で示した図である。電磁弁118は、左右の両端側に電磁コイル130a、130bを備えたスプール式の油浸形3位置電磁弁である。図2はスプール132が中立の状態を示していて、図3はスプール132が左方向に移動した状態を示している。
電磁弁118の本体134には、油路106(図1参照)の各所とつながっている複数のポートが設けられている。中央の供給ポート136は油圧源108とつながっていて、その両脇の負荷ポート138a、138bは加工母機102とつながっている。さらに両端側には不図示のタンクとつながるタンクポート140a、140bが設けられている。スプール132には各ポートを塞ぐランド142a、142bが設けられていて、スプール132が中立位置から左側の位置および右側の位置に移動することで各ポートの接続が切り換えられ、作動油の流れる経路が変えられる。
図2のスプール132が中立の状態では、左右の電磁コイル130a、130bは通電されておらず、非励磁の状態になっている。このとき、スプール132は、左右両端側に設けられたスプリングに左右から押されることで中央の位置を保っている。そして、電磁コイル130a、130bのどちらかが通電されて励磁すると吸引力が発生し、その吸引力を利用してスプール132はスプリングを圧縮しながら左方向または右方向に移動する。
図3は、右側の電磁コイル130bが励磁されてスプール132が左方向に移動した状態を示している。電磁コイル130bが励磁されると、電磁コイル130bに挿入されている可動鉄心が引き寄せられるようにして左方向に移動し、その可動鉄心に連動してスプール132も左方向に移動する。スプール132が左方向に移動すると、供給ポート136と負荷ポート138aが接続される。
本実施形態の電磁弁118は、スプール132の位置を検出する位置検出器の機能が付いていて、スプール132の位置を外部から電気的に検出することができる。以下では電磁弁の左側の要素(リング144、リテーナ146など)を例に挙げて説明を行うが、電磁弁118は左右対称な構造であって、右側にも同様の要素を備えている。
電磁弁118の位置検出器は、いわゆるスイッチ式の構造になっている。具体的には、本体134には固定接点であるリング144が設けられていて、スプール132には可動接点であるリテーナ145が設けられている。リテーナ146は、スプール132には固定されておらず、スプール132の上を軸方向にある程度動くことができる。
リング144は検出電気端子148と電気的につながっている。リテーナ146は筐体と電気的につながっていて、また電気端子150も筐体に電気的につながっている。例えば、図2に示すスプール132が中立の状態では、リング144とリテーナ146が接触しているため、検出電気端子148と電気端子150とは互いに導通している。一方、図3に示すスプール132が左側の位置に移動した状態では、スプール132の移動に伴ってリテーナ146がリング144から離れているため、検出電気端子148と電気端子150とは導通していない。同様の構造は電磁弁118の右側にも設けられていて、左側と右側それぞれにて検出電気端子と電気端子が導通か非導通か検出することで、スプール132がどの位置にいるかを知ることができる。
図4は、油圧シリンダ110(図1参照)を駆動させたときの電磁弁118の応答波形を示した図である。図4は、各信号の電圧と油圧シリンダ110の圧力とを、横軸を時間とし縦軸を値の大小として、模式的に示している。各信号のうち、モニタリングスイッチ信号は上述した検出電気端子148と電気端子150との導通状態を示す信号であり、ソレノイド通電信号は電磁コイル(例えば右側の電磁コイル130b)に通電するときの信号である。
図4には、記号Tで示す各波形の変化の時間差も示している。これら時間差は、電磁弁118や油圧シリンダ110の動作の応答時間を表している。例えば時間差T1は、電磁コイル130b(図2参照)への通電のONから油圧シリンダ110が動き始めるまでの応答時間である。時間差T2は、電磁コイル130bへの通電のOFFから油圧シリンダ110が停止するまでの応答時間である。時間差T3は、電磁コイル130bへの通電のONから検出電気端子148と電気端子150とがOFFになるまでの応答時間である。時間差T4は、電磁コイル130bへの通電のOFFから検出電気端子148と電気端子150とが再びONになるまでの応答時間である。
以上のように、スプール位置検出器付き電磁弁118では、スプール132の動作の応答時間を電気的に検出することができる。前述した異常検出装置104は、電磁弁118と電気的に接続することでスプール132を監視し、スプール132の応答時間を基にして油圧装置100や加工母機102を含めた油路機器の異常を検出する。
図5は異常検出装置の内部構成を示すブロック図であり、図6は異常検出装置が行う処理を示すフローチャートである。以下、図5に示す構成要素を挙げながら、図6の処理を説明する。
図6に示す処理の概要は、スプール132が所定の位置に移動するまでにかかる応答時間を取得し(ステップ182)、その応答時間に遅れが生じていないか監視する(ステップ186やステップ190)というものである。特に、本実施形態では、検出の精度を向上させるために、スプール132の応答時間の標準偏差を算出している(ステップ184)。
まず、ステップ180にて、設定部160は、スプール132の応答時間を判定するためのしきい値を設定する。このしきい値は、技術者がプログラムに事前に設定または入力するデータである。スプール132の応答時間は、図4にて説明した例えばソレノイド通電信号の変化(ON)からモニタリングスイッチ信号の変化(OFF)までの時間差T3である。むろん、時間差T4を用いてもよい。しきい値は、応答時間の標準偏差を判定することを目的に設定する。本実施形態では、異常の程度も判定する(ステップ190)。そのため、しきい値は、比較的偏差の小さい第1しきい値(σa)と、第1しきい値よりも偏差の大きい第2しきい値(σb)の2つを設定する。
次に、ステップ182にて、監視部164は、信号入力部162を通じてスプール132の応答時間(t)を繰り返し取得する。続くステップ184では、演算部166は、監視部164が取得した応答時間(t)の現在までのデータn個分から、応答時間のばらつきを示す標準偏差(σt)を算出する。この処理に用いる応答時間(t)のデータの個数は、要求する感度などに応じて任意に設定することができる。
ステップ186にて、判定部168は、標準偏差(σt)が第1しきい値(σa)以下か否か判定する(σt≦σa)。標準偏差(σt)が第1しきい値σa以下であった場合(ステップ186のYES)、油圧装置100等の状態は正常である。異常検出装置104はユーザに通知を行う通知部170も備えている。例えばステップ188では、通知部170は緑色のランプを点灯させてユーザに正常であることを通知する。その後、ステップ182に移行して処理を続ける。
ステップ186にて標準偏差(σt)が第1しきい値(σa)を超えていた場合(ステップ186のNO)、続くステップ190にて判定部168は標準偏差(σt)が第2しきい値(σb)以下か否か判定する(σt≦σb)。標準偏差(σt)が第2しきい値(σb)以下であった場合(ステップ190のYES)、油圧装置100等の状態は注意領域である。その場合、ステップ192にて、通知部170は例えば黄色のランプを点灯させてユーザに注意を促す。そして、ステップ182に移行して処理を続ける。
ステップ190にて標準偏差(σt)が第2しきい値(σb)も超えていた場合(ステップ190のNO)、油圧装置100等には異常が生じている。その場合、ステップ194にて、通知部170は例えば赤色のランプを点灯させてユーザに異常を通知し、処理を終了する。
以上のように、異常検出装置104は、スプール132の応答時間の標準偏差(σt)を基にして、油圧装置100の異常の有無や異常の程度を判定してユーザに通知し、作動油の交換や修理などを促すことができる。標準偏差(σt)を基にすることで、応答時間の遅れのばらつきを検出して油圧装置の異常の有無を判定することができる。さらに、例えば振動等の外的要因によってスプール132の応答時間が突発的に大きな値になったとしても過敏に反応することが無いため、検出の精度を向上させることができる。
なお、当該異常検出装置104は、異常に関する通知を行うだけでなく、外部出力端子等を通じて判定に関する信号や取得したスプール132の応答時間、さらには算出した標準偏差などもデータとして外部に送ることも可能である。
ここで、作動油は温度によって粘度が変わるため、図4のソレノイド通電信号とモニタリングスイッチ信号の時間差(T3)も油温によって変化するおそれがある。しかし、油温は短時間ではさほど変化しないため、標準偏差(σt)を取得する本実施形態であれば、油温の影響を抑えて異常の検出を精度よく行うことができる。
本実施形態では、温度センサを省略できる分、構成の簡潔化およびコストダウンを図ることができる。しかしながら、温度センサを追加して油温を取得し、標準偏差(σt)に対して油温を反映する補正をすることで検出精度のさらなる向上を図ることも可能である。また電磁コイル130b(図2)の励磁電流を監視して励磁電流値に関する補正をしたり、電磁弁118に圧力センサを組み込んで圧力差に関する補正をしたりすることも可能である。
(第2実施形態の油圧装置の異常検出装置)
図7は、本発明の第2実施形態にかかる油圧装置200を示した概略的な構成図である。油圧装置200の異常検出装置202は温度センサ204を備えていて、油温を考慮した異常判定を行う。なお、以降の記載において、既に説明した構成要素については、同じ符号を付することによって、その説明を省略する。また、既に説明した構成要素と同じ名称の構成要素は、異なる符号が付されていても、同じ構成および機能を有するものとする。
温度センサ204は電磁弁118の近傍に設けられ、電磁弁118に流れる作動油の温度(油温)を測定する。作動油の粘度は温度に応じて変化するため、油温によってスプール132の応答時間も変化する。例えば常温(40℃)に対して、低温時には粘度が高くなって応答時間は長くなり、高温時には粘度が下がって応答時間は短くなる。そのため、本実施形態では、スプール132の応答時間に対し、油温に応じた補正を行う。なお、温度センサ204は単体で設ける必要はなく、電磁弁118自体に温度センサ機能を搭載することでも実現可能である。
図8は異常検出装置202の内部構成を示すブロック図であり、図9は異常検出装置202が行う処理のフローチャートである。以下、図8に示す構成要素を挙げながら、図9の処理を説明する。
図9のステップ220では、設定部206は、スプール132の応答時間を判定するためのしきい値(Tth)を設定する。しきい値(Tth)は、例えば常温時(40℃)の作動油を基準にして設定する。続くステップ222では、温度センサ204は油温を測定する。そしてステップ224にて、演算部212は、信号入力部208に入力された油温信号を基に、時間差テーブル210から油温に応じた補正値を取得する。そして、ステップ226にて、演算部212は、しきい値(Tth)を補正してしきい値(Tth´)を設定する。
ステップ228にて、監視部216は、信号入力部214を通じてスプール132の応答時間(t)を取得する。そして、ステップ230にて、判定部218は、応答時間(t)が補正後のしきい値(Tth´)以下か否か判定する(t≦Tth´)。応答時間(t)がしきい値(Tth´)以下であった場合(ステップ230のYES)、油圧装置200等は正常である。その場合、ステップ232にて通知部170は緑色のランプを点灯させてユーザに正常であることを通知する。そして、ステップ222に移行して処理を続ける。
一方、ステップ230にて応答時間(t)がしきい値(Tth´)を超えていた場合(ステップ230のNO)、油圧装置200等には異常が生じている。その場合、ステップ234にて、通知部170は赤色のランプを点灯させてユーザに異常を通知し、処理を終了する。
異常のように、異常検出装置202は、油温を考慮したうえでスプール132の応答時間を基に異常の有無を判定しているため、電磁弁の接続先である油圧装置および加工母機を含めた油圧装置の異常をより精度よく検出することができる。
(スプール位置検出器付き電磁弁の他の例)
異常検出装置104、202が適用可能なスプール位置検出器付きの電磁弁は、図2、3で参照したスイッチ式の電磁弁118には限られない。スプール位置検出器の他の例としては、差動トランス型や磁気スイッチ型を挙げることができる。差動トランス型では、スプールと連動した可動鉄心の周囲に3つのコイルが設置され、両端のコイルの誘起電圧の差を利用することで可動鉄心を介してスプールの位置や応答時間を電気的に検出することができる。磁気スイッチ型では、スプールと連動した磁石と、ボディに固定された磁気検出素子とを利用することで、スプールの位置や応答時間を電気的に検出することができる。異常検出装置104、202は、これらいずれの方式のスプール位置検出器付き電磁弁であっても、応答時間を取得できる電磁弁であれば、異常を好適に検出することが可能である。
また、既存のスイッチ式位置検出器付きの電磁弁には、上記実施形態で説明した電磁コイルや接点および電気端子類で構成されたスイッチ部を左右両側に計2セット備えたタイプだけでなく、これら電磁コイル等のスイッチ部を1セットのみ備えたタイプも存在する。スイッチ部が1セットのみの電磁弁も、スプールの応答時間を電気的に検出することができるため、当該異常検出装置104、202を適用することが可能である。
(異常検出装置を備えた加工母機)
上記の第1実施形態では異常検出装置104は油圧装置100の構成要素の一部であることを想定し、第2実施形態では異常検出装置202は油圧装置200の構成要素の一部であることを想定して説明を行った。しかしながら、これら異常検出装置104、202は、広く油圧装置の異常を検出することが可能であって、例えば加工母機102の構成要素の一部に含めて、異常検出装置を備えた加工母機として実現することも可能である。その場合、例えば通知部170を加工母機102の操作部付近の視認しやすい位置に設置したり、異常の検出に関する情報を加工母機102に関する情報と共に所定の表示パネルで表示したりすること等が可能である。
さらには、異常検出装置を油圧装置100または加工母機102のいずれにも設けず、独立した装置としてもよい。この場合、電磁弁118のソレノイド通電信号およびモニタリングスイッチ信号を有線または無線で異常検出装置に送信することができる。これによりモニター室で監視したり、コンピュータ等に接続してデータの記録、集計、統計などの処理を行うことが可能となる。これにより作動油の疲労の監視ばかりでなく、作動油の性能評価などにも利用することが可能となる。
(異常検出装置の変形例)
以下では、上記異常検出装置の各変形例について説明する。これら各変形例の異常検出装置もまた、上述した各油圧装置および加工母機の構成要素の一部に含めることが可能である。
図10は、作動油の温度とスプール132(図3参照)の応答時間(図4参照)の関係を示した図である。上段は作動油の温度を示す波形であり、横軸は時間を示し、縦軸は油温の高低を示している。下段はスプール132の応答時間(電磁コイル130b等への通電から検出電気端子148等に反応が検出されるまでの時間差)を示す波形であり、横軸は時間を示し、縦軸は応答時間の長短を示している。
図10は、油温の高低に伴って、スプール132の応答時間に長短が現れること、すなわち、油温によってスプール132の移動速度が変化することを示している。これは、作動油の粘度は温度によって変化するためである。
一般に、製品として普及している作動油には、国際規格に則って、粘度の度合いを表す粘度グレードが格付けされる。粘度グレードは、数値が大きいほど粘度が高い油であることを示し、数値が小さいほど粘度の低い油であることを示している。通常は、使用する機器に合わせて適切な粘度グレードの作動油を選択するのが基本である。また、製品である作動油には、温度に対する粘度変化の度合いを表す粘度指数も表示される。粘度指数は、数値が大きいほど温度変化に対して粘度変化の少ない油であることを示し、数値が小さいほど温度変化に対して粘度変化の大きい油であることを示している。これら粘度グレードおよび粘度指数は、主に作動油の40℃の状態を基準にして定められる。
上述したように、図10の下段は、スプール132の応答時間を示す波形であり、これは油温に伴う粘度変化を表している。図10では、波形のピークの周辺を長丸で囲っている。このピークは作動油が低温の時に現れていて、ピークの形は作動油の粘度グレードや粘度指数によって変化する。すなわち、この長丸で囲ったピーク周辺は、その作動油の種類による違いが顕著に現れる部分である。
使用する作動油の種類によっては、あまり低温であると想定よりも粘度が高くなってしまい、他の作動油に比べてスプール132の応答時間が遅れてしまうことがある。そこで、以下に説明する第1変形例では、作動油の種類が異常検出の精度に影響することを防ぐため、油温が所定の温度以下の場合、例えば図10の温度C1以下の場合は、その時のスプール132の応答時間を、異常検出に関する一連の処理から除外する処理を行っている。
図11は、異常検出装置104(図5)の第1変形例(異常検出装置300)を示すブロック図である。異常検出装置300は、図8の異常検出装置202と同様に、温度センサ204(図7参照)からの油温信号を受け取る信号入力部208を備えている。さらに、スプール132の応答時間のしきい値を設定する設定部160に、さらに作動油の温度の下限値(油温下限値C1(図10参照))を設定することが可能になっている。
図12は、第1変形例の異常検出装置300が行う処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、図6に示した一連の処理に、ステップ310、312、314の処理を加えたものである。以下、図11に示す構成要素を挙げながら、図12の処理を説明する。
図12に示す処理では、ステップ180に続くステップ310にて、設定部160は、油温下限値C1を設定する。続いて、ステップ312にて、温度センサ204(図7参照)は油温を測定し、信号入力208は温度センサ204から油温信号(油温Ca)を受け取る。そして、ステップ314にて、判定部168は、油温Caが油温下限値C1以下か否か判定する。油温Caが油温下限値C1以上である場合(ステップ314のYES)は、特に問題はないとして、ステップ184の標準偏差算出に移行する。
ステップ314のNOは、油温Caが油温下限値C1未満の場合(図10参照)である。この場合、作動油の種類によっては粘度が高くなり、他の作動油に比べてスプール132の応答時間が遅れて誤報の原因になりかねないため、ステップ184の標準偏差算出には行かず、ステップ182に戻って処理を繰り返す。すなわち、演算部166は、油温Caが油温下限値C1以下である時に取得したスプール132の応答時間は、ステップ184の標準偏差の計算には使用しない。
以上の処理によって、異常検出装置300では、作動油の粘度グレードや粘度指数の違いによる影響を抑え、異常の検出精度を保つことを可能にしている。
なお、図12に示したステップ310、314の処理は、上記第2実施形態の図9のフローチャートにも組み込むことが可能である。上述したように、使用する作動油の種類によっては、あまり低温であると想定よりも粘度が高くなってしまい、しきい値を補正しても判定(図9のステップ230)が適切には行えない場合がある。その場合、ステップ220の次にステップ310(図12)を組み込み、ステップ222の次にステップ314を組み込む。そして、ステップ314のYESの場合は、続くステップ224に移行し、ステップ314のNOの場合はステップ222に移行する。これによって、図9の処理においても、作動油が所定の温度以下の場合、異常値を検出しても装置の異常ではないとみなしていったん異常の通知(234)を中断し、これによって作動油の種類の違いによる影響を抑え、異常の検出精度を保つことが可能になる。
図13は、異常検出装置104(図5)の第2変形例(異常検出装置330)を示すブロック図である。異常検出装置330は、スプール132の応答時間のしきい値を設定する設定部160に、さらに作動油の温度変化の上限値(油温差上限値)を設定することが可能になっている。
第1実施形態にて説明したように、図6のステップ184では、スプール132の応答時間の標準偏差を算出している。しかしながら、作動油の温度が短時間で大幅に変化した場合は、装置に異常は無くとも、スプール132の応答時間にはばらつきが現れ、その標準偏差にも異常値が現れやすくなってしまう。また、作動油の温度変化が緩やかな場合であっても、スプール132の可動が低頻度であると、スプール132の応答時間を取得するタイミング(図6のステップ182)ごとにおける温度差が大きくなり、やはり応答時間にはばらつきが現れてしまう。
そこで、本変形例である異常検出装置330では、作動油が所定の時点から所定の温度差(油温上限値)以上に変化した時は、異常値を検出しても装置の異常ではないとみなしていったん通知を中断する処理を行っている。
図14は、第2変形例の異常検出装置330が行う処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、図6に示した一連の処理に、上記の通知の中断処理を加えたものである。
図14に示す処理では、ステップ180に続くステップ340にて、設定部160は、油温差上限値C2を設定する。続いて、ステップ342にて、温度センサ204(図7参照)は、スプール132の応答時間の取得時(ステップ182)における油温を測定し、信号入力208は温度センサ204から油温信号(油温Ca)を受け取る。
ステップ344では、判定部168は、応答時間取得時における作動油の温度が、所定の時点から油温差上限値C2以上に変化したか否か判定する。具体的には、所定の切換回数において、各時点で取得した油温Caのうちの最大値Cmaxと最小値Cminの差分が、設定した油温差上限値C2以下か否か判定する。その差分が油温差上限値C2以下の場合、特に問題はないとして、ステップ184に移行する。
ステップ344のNOは、上記差分が油温差上限値C2を超えた場合である。この場合、応答時間取得(182)の各時点における温度差が大きく、スプール132の応答時間にはばらつきが現れることが予想される。したがって、例え処理を続けてステップ184以降にて標準偏差に異常値が現れても、それは装置の異常を示すものではなく、単なる作動油の温度変化によるものであり、誤報にもなりかねない。そこで、ステップ344のNOの場合は、ステップ182に移行し、異常を知らせる通知(ステップ192、194)は行わない。
以上の処理によって、異常検出装置330では、作動油の温度が所定の時点から所定の温度差以上に変化した時は、通知(ステップ192、194)を中断し、これによって異常の検出精度を保つことを可能にしている。
図15は、異常検出装置104(図5)の第3変形例(異常検出装置360)を示すブロック図である。異常検出装置360は、新たに抵抗測定部362を備えている点で、上記各形態と構成が異なっている。この抵抗測定部362は、図3の電磁弁118の固定接点であるリング144と、可動接点であるリテーナ146との抵抗値を測定する要素である。当該異常検出装置360は、これらリング144とリテーナ146との間の抵抗を目安にして、作動油の汚染を通知することを可能にしている。
図15の抵抗測定部362が取得するモニタリングスイッチ抵抗は、第1実施形態にて図4を参照して説明したモニタリングスイッチ信号がONの時に、図3の検出電気端子148と電気端子150とを介して取得することができる。検出電気端子148は固定接点であるリング144とつながり、電気端子150は可動接点であるリテーナ146とつながっている。そのため、モニタリングスイッチ抵抗は、リング144とリテーナ146との間の抵抗を示している。
図3のリング144およびリテーナ146は、作動油に常時触れているため、作動油の汚れが付着するおそれがある。その場合、モニタリングスイッチ抵抗は変化する。そこで、当該異常検出装置360では、例えば所定の抵抗判定値を設定し、所定期間においてモニタリングスイッチ抵抗が抵抗判定値未満の場合および抵抗判定値以上になる回数が規定回数以下の場合を正常と判定し、所定期間において抵抗判定値以上になる回数が規定回数を超えた場合を異常と判定して、通知等を行っている。
上記の抵抗判定値は、図15に示す設定部160に設定することが可能になっている。また、判定部168は、抵抗測定部362が取得した抵抗値(モニタリングスイッチ抵抗)が、設定部160に設定された抵抗判定条件を超えるか否かを判定する。そして、通知部170は、抵抗値が抵抗判定条件を超えると判定された場合に、ユーザに所定の通知(例えば図6のステップ194の通知)を行う。
以上の構成によって、異常検出装置360では、電磁弁118の可動接点および固定接点の抵抗値を目安にして、作動油の汚染を検出し、ユーザに通知することが可能になっている。この構成によれば、作動油や油路などの経年変化をユーザに知らせ、適切なメンテナンスの実行などに役立てることが可能になる。
なお、異常検出装置360が行う処理は、上記各異常検出装置104、202、300、330にも組み込むことが可能である。具体的には、抵抗値を取得する抵抗測定部362を各異常検出装置に組み込み、各設定部に抵抗判定条件を設定する。そして、各判定部に抵抗値と抵抗判定条件とを比較判定する処理を行わせることで、各通知部から作動油の汚染をユーザに通知することが可能になる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明は、スプール位置検出器付き電磁弁を利用した油圧装置の異常検出装置に利用することができる。
100…第1実施形態の油圧装置、102…加工母機、104…第1実施形態の異常検出装置、106…油路、108…油圧源、110…油圧シリンダ、112…上型、114…下型、116…ワーク、118…電磁弁、120…リリーフ弁、122…切換弁、124…切換弁、126…安全弁、128…カウンタバランス弁、130a…左側の電磁コイル、130b…右側の電磁コイル、132…スプール、134…本体、136…供給ポート、138a…左側の負荷ポート、138b…右側の負荷ポート、140a…左側のタンクポート、140b…右側のタンクポート、142a…左側のランド、142b…右側のランド、144…リング、146…リテーナ、148…検出電気端子、150…電気端子、160…設定部、162…信号入力部、164…監視部、166…演算部、168…判定部、170…通知部、200…第2実施形態の油圧装置、202…第2実施形態の異常検出装置、204…温度センサ、206…設定部、208…信号入力部、210…時間差テーブル、212…演算部、214…信号入力部、216…監視部、218…判定部、300…第1変形例の検出装置、330…第2変形例の異常検出装置、360…第3変形例の異常検出装置、362…抵抗測定部

Claims (10)

  1. 油圧装置の油路に配置されたスプール位置検出器付き電磁弁に接続され、
    前記スプールが所定の位置に移動するまでにかかる応答時間を繰り返し取得する監視部と、
    前記応答時間の標準偏差を算出する演算部と、
    前記標準偏差が所定のしきい値を超えたか否か判定する判定部と、
    前記標準偏差が前記しきい値を超えた場合にユーザに通知を行う通知部と、
    を備えることを特徴とする油圧装置の異常検出装置。
  2. 前記所定のしきい値には、第1しきい値および該第1しきい値よりも偏差の大きい第2しきい値が含まれていて、
    前記判定部は、前記標準偏差が前記第1しきい値および前記第2しきい値それぞれを超えたか否か判定し、
    前記通知部は、前記標準偏差が前記第1しきい値のみを超えた場合と該第1しきい値と前記第2しきい値の両方を超えた場合とで異なる通知を行うことを特徴とする請求項1に記載の油圧装置の異常検出装置。
  3. 当該異常検出装置はさらに、作動油の温度を測定する温度センサを備え、
    前記演算部は、前記作動油が所定の温度以下である時に取得した前記応答時間は前記標準偏差の計算に使用しないことを特徴とする請求項1または2に記載の油圧装置の異常検出装置。
  4. 当該異常検出装置はさらに、前記応答時間の取得時における作動油の温度を測定する温度センサを備え、
    前記通知部は、前記作動油の温度が所定の時点から所定の温度差以上に変化した時は前記通知を行わないことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の油圧装置の異常検出装置。
  5. 油圧装置の油路に配置されたスプール位置検出器付き電磁弁に接続され、
    前記スプールが所定の位置に移動するまでにかかる応答時間を取得する監視部と、
    作動油の温度を測定する温度センサと、
    所定のしきい値に前記作動油の温度に応じた補正をし、前記応答時間が補正後のしきい値を超えたか否かを判定する判定部と、
    前記応答時間が前記補正後のしきい値を超えた場合にユーザに通知を行う通知部と、
    を備えることを特徴とする油圧装置の異常検出装置。
  6. 前記通知部は、前記作動油が所定の温度以下である時は前記通知を行わないことを特徴とする請求項5に記載の油圧装置の異常検出装置。
  7. 前記電磁弁に備えられたスプール位置検出器は、スイッチ式、差動トランス型、または磁気スイッチ型であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の油圧装置の異常検出装置。
  8. 前記スプール位置検出器には、固定接点と、前記スプールと共に移動する可動接点とが含まれていて、
    当該異常検出装置はさらに、前記固定接点と前記可動接点との間の抵抗値を測定する抵抗測定部を備え、
    前記判定部は、前記抵抗値が所定の条件を超えたか否かも判定し、
    前記通知部は、前記抵抗値が所定の条件を超えた場合にもユーザに通知を行うことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の油圧装置の異常検出装置。
  9. 加工母機に接続される油路と、
    前記油路に配置されたスプール位置検出器付き電磁弁と、
    請求項1から8のいずれか1項に記載の油圧装置の異常検出装置を備えたことを特徴とする油圧装置。
  10. 油圧駆動のアクチュエータと、
    請求項1から8のいずれか1項に記載の油圧装置の異常検出装置を備えたことを特徴とする加工母機。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020054496A1 (ja) * 2018-09-14 2020-03-19 オムロン株式会社 異常検出装置、異常検出装置の制御方法、情報処理プログラム、および記録媒体
KR20200080136A (ko) * 2018-12-26 2020-07-06 나부테스코 가부시키가이샤 작동 유체 감시 센서 및 유체압 구동 장치

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001012245A (ja) * 1999-06-30 2001-01-16 Honda Motor Co Ltd 電動熱交換器の故障判定装置
JP3159230U (ja) * 2010-02-19 2010-05-13 古河ユニック株式会社 作業機械用圧油制御装置
JP2014095662A (ja) * 2012-11-12 2014-05-22 Toyota Motor Corp 検査方法、検査装置
JP2015014990A (ja) * 2013-07-08 2015-01-22 Smc株式会社 アクチュエータの異常検出システム
JP2016031086A (ja) * 2014-07-28 2016-03-07 株式会社不二越 油圧機器の故障診断装置
JP2016194331A (ja) * 2015-03-31 2016-11-17 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 自動変速機の油圧制御装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001012245A (ja) * 1999-06-30 2001-01-16 Honda Motor Co Ltd 電動熱交換器の故障判定装置
JP3159230U (ja) * 2010-02-19 2010-05-13 古河ユニック株式会社 作業機械用圧油制御装置
JP2014095662A (ja) * 2012-11-12 2014-05-22 Toyota Motor Corp 検査方法、検査装置
JP2015014990A (ja) * 2013-07-08 2015-01-22 Smc株式会社 アクチュエータの異常検出システム
JP2016031086A (ja) * 2014-07-28 2016-03-07 株式会社不二越 油圧機器の故障診断装置
JP2016194331A (ja) * 2015-03-31 2016-11-17 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 自動変速機の油圧制御装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020054496A1 (ja) * 2018-09-14 2020-03-19 オムロン株式会社 異常検出装置、異常検出装置の制御方法、情報処理プログラム、および記録媒体
KR20200080136A (ko) * 2018-12-26 2020-07-06 나부테스코 가부시키가이샤 작동 유체 감시 센서 및 유체압 구동 장치
CN111379765A (zh) * 2018-12-26 2020-07-07 纳博特斯克有限公司 工作流体监视传感器和流体压驱动装置
KR102294641B1 (ko) * 2018-12-26 2021-08-30 나부테스코 가부시키가이샤 작동 유체 감시 센서 및 유체압 구동 장치

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