JP2018135950A

JP2018135950A - 油圧機器の異常診断装置

Info

Publication number: JP2018135950A
Application number: JP2017030941A
Authority: JP
Inventors: 慎一池生; Shinichi Ikeno; 哲朗三輪; Tetsuro Miwa; 祐二小倉; Yuji Ogura
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2017-02-22
Filing date: 2017-02-22
Publication date: 2018-08-30

Abstract

【課題】スプール位置検出器付スプール弁を油圧回路に用いることにより装置全体の損失を低減する油圧機器の異常診断装置を提供する。【解決手段】油圧機器の異常診断装置９０は加工母機８６と、加工母機８６を作動させる油圧ユニット８８と、異常判定装置８０とを、備える。加工機８６は、油圧シリンダ６１により上型６２を下降させて下型６３に搭載したワーク６４を押えており、該油圧シリンダ６１の油圧供給路（油路）にはスプール位置検出器付スプール弁６５が接続されている。符号６６は回路全体の最高圧力を決めるリリーフ弁、符号６７はオンロード・アンロードの切換弁、符号６８は油圧シリンダ６１の加圧下降、急速降下用の切換弁、符号６９は安全弁を示し油圧シリンダ６１の異常圧を回避する。符号７０はカウンタバランス弁を示し油圧シリンダ６１の下降時の背圧を確保し、自重落下を防止する。符号７１は油圧源を示す。【選択図】図１

Description

本発明は産業機械及び建設機械等で使用される油圧機器に関し、さらに詳細には、シリンダや油圧モータ等のアクチュエータを電磁弁で駆動させる油圧機器の異常診断装置に関する。

従来、この種の油圧異常診断装置として、例えばドレン回路を備える油圧機器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して油圧機器の異常の有無を検出ことが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、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して、異常の有無を検出する方法がある（例えば、特許文献２参照。）。
さらに、本出願人が鋭意研究して開発した「位置検出器付きプール弁」を搭載して油圧装置が異常によって完全に停止する前に、異常状態を検出できる装置が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。

特開昭５９−０８３８１１号公報特開平５−１０６６１３号公報特願２０１４−１５２６６６号特開２００２−８９７４２号公報特開平１０−１７７９１８号公報

特許文献１に示す異常診断装置においては、油圧回路のドレン量は、作用する圧力の大きさや時間の長さによって変化し、油温の影響を受けるので、適正な正常値を設定することが困難である。
さらに、特許文献２に示す異常診断方法では、サーボ弁を使用した油圧回路でないと実施することができない。また、サーボ弁と制御機器を含めると高価になり、一般的にサーボ弁の圧力損失が高いので、装置全体の損失が大きくなる。
特許文献３に示す異常診断装置は、位置検出器付スプール弁のソレノイドの通電信号とモニタリング信号の「時間差」を常時監視して、「しきい値」と比較して、「時間差」が「しきい値」を超えた場合に異常と判断している。

しかしながら、特許文献３は、ソレノイドの通電信号とモニタリング信号を入力すると共に、異常の判定装置をどこにするかは明確にされていない。
また、特許文献３に使用するスプール弁は、本出願人が鋭意研究して開発したメカニカルスイッチ方式のものであり、温度等の影響を受け難く、特許文献4に示す磁気スイッチや特許文献５に示す差動トランス等を使用したものより信頼性が高いという利点がある
しかしながら、磁気スイッチや作動トランスを使用した電磁弁でも、同様の異常検出システムを構築することは可能である。

また、特許文献３に示す異常診断装置において、ソレノイドの通電信号とモニタリング信号との「時間差」は、油圧作動油の油温によって変化することがある。前記油圧作動油の油温の変化により、作動油の粘度が変化するため、例えば常温時（約４０℃）に対して、低温時の時間差は長くなり、高温時の時間差は短くなる。
よって、油温に応じた「しきい値」を設定できなければ、精度の高い異常診断を行うことは困難である。

本発明は特許文献３に関連してなされたもので、異常の判定装置は油圧装置側にも搭載することにより、異常の有無を判定した信号を加工母機側に出力することが可能な油圧機器の異常診断装置を提供することを目的とする。
さらに、油温に応じた「しきい値」を設定して精度の高い異常診断を行うことが可能な油圧機器の異常診断装置を提供することを目的とする。

前記の課題を達成するために、請求項１記載の発明は、油圧駆動源と、前記油圧駆動源に接続された電磁切換弁と、前記電磁切換弁に連通し該電磁切換弁の切換動作により変位するアクチュエータと、を有するＮＣ工作機械、プレス機械等の加工母機を備えた油圧制御装置において、
油圧回路内に前記電磁切換弁に代わって磁気スイッチ形又は差動トランス形の位置検出機能付き電磁弁を使用して、前記電磁弁のソレノイド通電信号とモニタリング信号が変化するまでの時間差を常時監視し、前記時間差が閾値を超えた場合に油圧機器若しくは油圧作動油の異常と判断する油圧機器の異常判定装置を備え、
前記異常判定装置は、油圧回路に設置又は油圧回路に接続されていて、異常信号を判定して前記加工母機側に出力することを特徴とする。

請求項１記載の油圧機器の異常診断装置において、
前記時間差のしきい値は、最初に設定した常温時の時間差のしきい値に対して、測定時の油温信号から選択された補正値を加えたしきい値をもとに異常の有無を検出することを
特徴とする。

本発明によれば、異常判定装置は（加工母機側に設ける他に、）油圧装置側にも搭載して、異常の有無を判定した信号を出力することが可能である。
本発明によれば、前記時間差のしきい値は、最初に設定した常温時の時間差のしきい値に対して、測定時の油温信号から選択された補正値を加えたしきい値をもとに異常の有無を判定することができるので、精度の高い異常診断装置が構築できる。
さらに、本発明は位置検出付スプール弁の電磁弁に代わって磁気スイッチ形又は差動トランス形の位置検出機能付き電磁弁を使用した油圧機器の異常診断装置が構築できるので、好適である。

本発明の実施の形態に係る油圧機器の異常診断装置に係る油圧回路である。図１の診断装置に使用する位置検出器付きスプール弁の部分断面図である。スプール位置検出器付スプール弁の動作説明図である。スプール位置検出器付スプール弁のソレノイド無通電状態を模写的に示した簡略図である。スプール位置検出器付スプール弁のソレノイド無通電状態を模写的に示した簡略図である。スイッチ及びシリンダの応答を示す波形線図である。異常判定装置のブロック図である。本発明の油圧機器の異常診断装置の構成説明図である。他の異常判定装置のブロック図である。

以下、本発明の実施の形態に係る油圧機器の異常診断装置につき好適な実施の形態を挙げ、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は油圧機器の異常診断装置９０の一部を形成するＮＣ工作機械、プレス機械等の加工母機８６と、該加工母機８６に使用する油圧ユニット８８を示す。
なお、図１に示す油圧ユニット８８の構成は、特願２０１５−１５２６６６に示すものと同一の構成のため、符号を付して詳細な説明を省略する。
図１において、参照符号６１は油圧シリンダで、上型６２を下降させて下型６３に搭載したワーク６４を押えており、該油圧シリンダ６１の油圧供給路（油路）に４ポート（Ａ，Ｂ，Ｐ，Ｒ）３位置の制御弁、例えばスプール位置検出検出器スプール弁６５が接続されている。なお、一点鎖線で示す参照符号６１〜６３は、例えばプレス機械等の加工母機８６の構成を示す。
図１中、参照符号６６は回路全体の最高圧力を決めるリリーフ弁、参照符号６７はオンロード・アンロードの切換弁、参照符号６８は油圧シリンダ６１の加圧下降、急速降下用の切換弁、参照符号６９は安全弁を示し油圧シリンダ６１の異常圧を回避する。
また、参照符号７０はカウンタバランス弁を示し、油圧シリンダ６１の下降時の背圧を確保し、自重落下を防止する。参照符号７１は油圧源を示す。

油圧ユニット８８に使用するスプール位置検出器付スプール弁６５の構造は、特開２００５−１８０６４６に示す図１のスプール位置検出器付スプール弁３１と同一であるため、図２により全体符号３１を６５に付け替えた略縦断面図を示すが詳細な説明は省略する。
次に、スプール位置検出器付スプール弁６５の作動を図３により説明する。図３は図１のスプール位置検出器付スプール弁６５の右側の電磁コイル３０ｂに通電した状態を示す部分断面図である。なお、図２と同様の主たる部品については同符号を付している。

油圧回路６０に使用するスプール位置検出器付スプール弁６５の構造は、特開２００５−１８０６４６に示す図１のスプール位置検出器付スプール弁３１と同一であり、図２により全体符号３１を６５に付け替えた略縦断面図は特開２００５−１８０６４６に示す図１のスプール位置検出器付スプール弁３１と同一であり、さらに図３により説明するスプール位置検出器付スプール弁６５の動作説明図、図２及び図３のスプール位置検出器付スプール弁６５の作動原理及びスイッチ機構を模写的に示した図４及び図５は、特願２０１４−１５２６６６に示すものと同一であるめ、符号を付して詳細な説明は省略する。
さらに、図６のスプール位置検出器付スプール弁６５を駆動させたときの応答波形は、
特開２００５−１８０６４６の示すものと同一であるため、符号を付して詳細な説明を省略する。

図７は異常判定装置８０のブロック図を示す。異常判定装置８０は、しきい値を設定する設定部８１、スプール位置検出器付スプール弁６５のソレノイド通電信号及びスプール位置検出器付スプール弁６５のモニタリング信号を入力受信する信号入力部８２、前記信号入力部８２の信号を計測する計測部８３、前記設定部８１により検出されたしきい値と前記計測部８３で計測されたソレノイド通電信号およびモニタリング信号とを比較判断す判断部８４と、前記判断部８４で判断した結果を出力する出力部８５と、を備える。

前記異常判定装置８０は、図１の油圧装置の異常診断装置９０のスプール位置検出器付スプール弁６５により検出されたソレノイド通電信号と、モニタリング信号が変化するまでの「時間差」を常に監視し、該「時間差」が「しきい値」を越える場合に異常信号を加工母機８６、例えば工作機械に異常信号を送信する。
図８は油圧機器の異常診断装置９０の構成の模写図で、前記異常診断装置９０は、異常判定装置８０と、加工母機８６と、油圧ユニット８８と、を備える。
図８に示す油圧ユニット８８は、例えば図１の二点鎖線で示す領域に該当する構成を示す。
図８に示す油圧機器の異常診断装置９０において、異常判定装置８０により異常の有無を検出しており、異常信号を確認した場合は加工母機８６に異常信号を発信し、加工母機８６に作業中止の指令を出す。
図９は他の異常判定装置１００のブロック図を示す。図９の異常判定装置１００において、図８に示す異常判装置８０と同一の構成要素は、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
図９に示す異常判定装置１００は、図８に示す異常判定装置９０に対して油温信号を入力する信号入力部１０１と、最初に設定した常温時の時間差のしきい値を検出する時間差テーブル１０２と、設定部８１のしきい値と前記時間差テーブル１０２から油温信号に基づいて選択された補正値を演算し、判断部８４に発信する演算部１０３と、を備えたことを特徴とする。

８０異常判定装置８１設定部
８２信号入力部８３計測部
８４判断部８５出力部
８６加工母機８８油圧ユニット
９０、１００油圧機器の異常判定装置
１０１信号入力部１０２時間差テーブル
１０３演算部

Claims

油圧駆動源と、前記油圧駆動源に接続された電磁切換弁と、前記電磁切換弁に連通し該電磁切換弁の切換動作により変位するアクチュエータと、を有するＮＣ工作機械、プレス機械等の加工母機を備えた油圧制御装置において、
油圧回路内に前記電磁切換弁に代わって磁気スイッチ形又は差動トランス形の位置検出機能付き電磁弁を使用して、前記電磁弁のソレノイド通電信号とモニタリング信号が変化するまでの時間差を常時監視し、前記時間差が閾値を超えた場合に油圧機器若しくは油圧作動油の異常と判断する油圧機器の異常判定装置を備え、
前記異常判定装置は、油圧回路に設置又は油圧回路に接続されていて、異常信号を判定して前記加工母機側に出力することを特徴とする油圧機器の異常診断装置。
請求項１記載の油圧機器の異常診断装置において、
前記時間差のしきい値は、最初に設定した常温時の時間差のしきい値に対して、測定時の油温信号から選択された補正値を加えたしきい値をもとに異常の有無を検出することを
特徴とする油圧機器の異常診断装置。