JP2021046882A - 油圧ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】油圧回路の異常を特定できる油圧ユニットを提供する。【解決手段】油圧ユニット（１）は、油圧回路（１０）と、油圧回路（１０）を制御する制御装置（２０）とを備える。油圧回路（１０）は、作動油を油圧アクチュエータ（２ａ）に供給する油圧ポンプ（１２）と、油圧ポンプ（１２）と油圧アクチュエータ（２ａ）とを接続する吐出流路（１４）と、吐出流路（１４）の作動油の流れを遮断するバルブ（１５）と、吐出流路（１４）内の作動油の圧力を検出する圧力センサ（１６）とを備える。制御装置（２０）は、圧力保持状態において、油圧ポンプ（１２）の回転数が所定の第１判定回転数（Ｎ１）を超えるか、又は油圧ポンプ（１２）の吐出流量が所定の第１判定吐出流量（Ｑ１）を超えると油圧回路（１０）が異常であると判定する。【選択図】図１

Description

本開示は、油圧ユニットに関する。

従来の油圧ユニットとしては、流体タンク、流体タンクの流体を流体圧アクチュエータに供給する流体圧ポンプ、及び流体圧ポンプを駆動する可変速モータを有する油圧回路を備えるものがある（特許文献１参照）。また、この油圧ユニットは、吐出圧力が一定値に制御される状態（保圧状態）における可変速モータの回転数が予め定めた基準値を超えると、異常を警告する異常警告部を備える。

特開２０１０−９６３２４号公報

しかし、上記従来の油圧ユニットでは、油圧回路の吐出側に工作機械又はプレス機械のような主機の油圧回路が接続されるため、保圧状態における可変速モータの回転数の変化が油圧ユニット又は主機のいずれの油圧回路の異常に起因するかを特定できないという問題がある。

本開示は、油圧回路の異常を特定できる油圧ユニットを提案する。

本開示の油圧ユニットは、
油圧アクチュエータと流体的に接続された油圧回路と、
上記油圧回路を制御する制御装置と
を備え、
上記油圧回路は、
作動油を貯留する作動油タンクと、
作動油を上記作動油タンクから上記油圧アクチュエータに供給する油圧ポンプと、
上記油圧ポンプの吐出側と上記油圧アクチュエータとを流体的に接続する吐出流路と、
上記吐出流路の作動油の流れを遮断するバルブと、
上記吐出流路のうち上記バルブと上記油圧ポンプとの間の流路部分内の作動油の圧力を検出する圧力センサと
を備え、
上記制御装置は、上記バルブが作動油の流れを遮断している状態で、上記圧力センサが検出する圧力を所定圧力に保持するように上記油圧ポンプを制御する圧力保持状態において、上記油圧ポンプの回転数が所定の第１判定回転数を超えるか、又は上記油圧ポンプの吐出流量が所定の第１判定吐出流量を超えると上記油圧回路が異常であると判定することを特徴とする。

本開示によれば、油圧ポンプの吐出側と油圧アクチュエータとを流体的に接続する吐出流路がバルブによって遮断された状態で、制御装置は、油圧ポンプの回転数又は吐出流量により油圧回路の異常を判定する。これにより、油圧ポンプの回転数又は吐出流量の変化から油圧回路の異常を特定できる。

圧力保持状態における油圧ポンプの回転数の増加は、油圧ポンプにおける作動油の漏れに起因する。このため、上記実施形態によれば、制御装置が、圧力保持状態における油圧ポンプの回転数が所定の第１判定回転数を超えたことにより、油圧回路が異常であると判定した場合に、油圧ポンプにおいて作動油の漏れがあることを特定できる。

一実施形態の油圧ユニットは、上記吐出流路の上記流路部分と、上記作動油タンクとの間を流体的に接続する漏らし流路を備える。

一般に、油圧ポンプが低い回転数で運転されると、油圧ポンプの駆動トルクが不安定になり、圧力制御／流量制御が不安定になることがある。上記実施形態では、油圧ユニットが、吐出流路の流路部分と作動油タンクとの間を流体的に接続する漏らし流路を備えるので、油圧ポンプから吐出された流体の一部が漏らし流路を通って作動油タンクに流れる。これにより、油圧ポンプの吐出流量は油圧アクチュエータで必要な流量よりも多くなり、油圧ポンプは、漏らし流路を備えない場合と比較して高い回転数で運転される。その結果、油圧ポンプの駆動トルクの安定性が向上し、安定した圧力制御／流量制御ができる。

一実施形態では、上記制御装置は、上記圧力保持状態において、上記油圧ポンプの回転数が上記第１判定回転数よりも低い所定の第２判定回転数を下回るか、又は上記油圧ポンプの吐出流量が上記第１判定吐出流量よりも低い所定の第２判定吐出流量を下回ると上記油圧回路が異常であると判定する。

圧力保持状態における油圧ポンプの回転数の低下は、漏らし流路の詰まりに起因する。上記実施形態によれば、制御装置が、圧力保持状態における油圧ポンプの回転数が所定の第２判定回転数を下回ったことにより、油圧回路が異常であると判定した場合に、漏らし流路において詰まりがあることを特定できる。

一実施形態では、上記バルブは、上記バルブの動作状態を表すモニタ信号を上記制御装置に送信する。

上記実施形態によれば、バルブの動作状態を表すモニタ信号を用いることにより、バルブが作動油の流れを確実に遮断している状態で、制御装置が油圧回路の異常を判定することにより、その判定の信頼性を向上できる。

一実施形態の油圧ユニットは、
上記油圧ポンプを駆動するモータと、
上記モータのモータ電流又は上記モータの巻線温度を検出するモータ検出部と
を備え、
上記制御装置は、上記圧力保持状態において、上記モータ検出部によって検出された上記モータの上記モータ電流又は上記モータの上記巻線温度に基づいて上記油圧回路の異常を判定する。

上記実施形態によれば、油圧ポンプの回転数又は吐出流量による油圧回路の異常の判定に併せて、モータのモータ電流又は巻線温度から油圧回路での異常を判定することで、油圧回路の異常の判定の精度を向上できる。

一実施形態では、
上記制御装置は、
上記油圧ポンプの吐出流量が流量設定値となるように上記油圧ポンプの回転数を制御する流量制御を実行可能であり、
上記圧力保持状態において、上記油圧ポンプの回転数が所定圧力に対応する正常時回転数に対して変化したときに、上記正常時回転数に対する上記油圧ポンプの回転数の変化に応じて、上記流量設定値を補正する。

上記実施形態によれば、油圧ポンプが所望の流量の作動油を油圧アクチュエータに供給することが可能になるので、油圧アクチュエータの性能低下を抑制できる。

一実施形態では、上記バルブは、シャットオフバルブである。

上記実施形態によれば、他のバルブと比較して漏れが少ないシャットオフバルブを用いることによって、制御装置による油圧回路での異常の判定の信頼性を向上できる。

本開示の第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。 第１実施形態に係る油圧ポンプの吐出圧力−吐出流量特性図である。 第１実施形態に係る圧力保持状態での吐出圧力と油圧ポンプの回転数（吐出流量）の関係を示す図である。 第１実施形態に係る油圧ポンプの流量設定値の補正について説明するための吐出圧力−吐出流量特性図である。 第１実施形態の第１変形例に係る油圧ユニットの構成を示す回路図である。 第１実施形態の第２変形例に係る油圧ユニットの構成を示す回路図である。 本開示の第３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。 第３実施形態に係る圧力保持状態での吐出圧力と油圧ポンプの吐出流量の関係を示す図である。

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態に係る油圧ユニットを説明する。

［第１実施形態］
図１は、本開示の第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。

図１を参照すると、本実施形態の油圧ユニット１は、工作機械（例えば、プレス機械）のような主機２に流体的に接続される。主機２は、シリンダやモータのような油圧アクチュエータ２ａ及び方向切換弁２ｂを有する油圧回路を備える。油圧ユニット１は、方向切換弁２ｂを介して油圧アクチュエータ２ａと流体的に接続されている。油圧ユニット１は、油圧アクチュエータ２ａに作動油を供給して、油圧アクチュエータ２ａを駆動する。

油圧ユニット１は、油圧アクチュエータ２ａと流体的に接続された油圧回路１０と、油圧回路１０を制御する制御装置２０とを備える。

（油圧回路）
油圧回路１０は、作動油を貯留する作動油タンク１１と、作動油を作動油タンク１１から油圧アクチュエータ２ａに供給する油圧ポンプ１２と、油圧ポンプ１２を駆動するモータ１３とを備える。また、油圧回路１０は、油圧ポンプ１２の吐出側と油圧アクチュエータ２ａとを流体的に接続する吐出流路１４を備える。油圧回路１０は、吐出流路１４の作動油の流れを遮断するバルブ１５と、吐出流路１４のうちバルブ１５と油圧ポンプ１２との間の流路部分１４ａ内の作動油の圧力を検出する圧力センサ１６を備える。また、油圧回路１０は、吐出流路１４の流路部分１４ａと作動油タンク１１とを流体的に接続する漏らし流路１７を備える。

本実施形態の油圧ポンプ１２は、作動油タンク１１内の作動油を吸入して吐出する固定容量型ポンプである。

本実施形態のモータ１３は、油圧ポンプ１２に機械的に接続され、油圧ポンプ１２を駆動する可変速モータである。本実施形態のモータ１３は、ＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）モータである。本実施形態のモータ１３には、パルスジェネレータ１８が接続されている。パルスジェネレータ１８は、モータ１３の回転速度を表すパルス信号を出力する。

吐出流路１４は、方向切換弁２ｂを介して油圧アクチュエータ２ａに流体的に接続されている。また、油圧ポンプ１２とバルブ１５とによって吐出流路１４のうちの流路部分１４ａが画定されている。言い換えれば、吐出流路１４の流路部分１４ａは、吐出流路１４のうちの油圧ポンプ１２とバルブ１５との間の部分である。

本実施形態のバルブ１５は、電磁ソレノイド式のシャットオフバルブである。バルブ１５は、ソレノイド１５ａの消磁時に吐出流路１４内の作動油の流れを許容し、ソレノイド１５ａの励磁時に吐出流路１４内の作動油の流れを遮断する。本実施形態のバルブ１５は、吐出流路１４上に設けられている。また、本実施形態のバルブ１５は、バルブ１５の動作状態を表すモニタ信号を出力する。

圧力センサ１６は、吐出流路１４の流路部分１４ａ内の作動油の圧力を検出して、圧力信号を出力する。言い換えれば、圧力センサ１６は、油圧ポンプ１２の吐出圧力を検出して、圧力信号を出力する。

漏らし流路１７は、油圧ポンプ１２から吐出された作動油の一部が、油圧アクチュエータ２ａに供給されずに、作動油タンク１１に流れるように構成されている。漏らし流路１７には、流量制御弁１９が設けられている。流量制御弁１９は、漏らし流路１７によって作動油タンク１１に流れる作動油の流量を調整する。本実施形態の流量制御弁１９は、可変絞り弁である。

（制御装置）
本実施形態の制御装置２０は、ＰＱ制御部２１と、速度検出部２２と、速度制御部２３と、インバータ２４と、異常判定部２５と、報知部２６と、補正部２７とを備える。

ＰＱ制御部２１には、圧力センサ１６によって検出された圧力信号が入力される。ＰＱ制御部２１は、入力された圧力信号と、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。

速度検出部２２には、パルスジェネレータ１８からパルス信号が入力される。速度検出部２２は、パルス信号の入力間隔を測定することにより、モータ１３の単位時間当たりの回転数（以下、回転数という）を現在速度として検出して、速度信号を出力する。

速度制御部２３には、ＰＱ制御部２１から速度指令が入力され、速度検出部２２から速度信号が入力される。速度制御部２３は、入力された速度指令と速度信号とを用いて速度制御演算を行い、電流指令を出力する。

インバータ２４は、速度制御部２３から電流指令が入力される。インバータ２４は、入力された電流指令に基づいて、モータ１３に駆動信号を出力することにより、モータ１３の回転数を制御する。

本実施形態では、ＰＱ制御部２１と、速度制御部２３と、インバータ２４とは、図２に示すＰ−Ｑ特性に基づいて、油圧ポンプ１２の流量制御（流量一定制御）と、圧力制御（圧力一定制御）とを切り換えて行う。図２は、本実施形態の油圧ユニット１の吐出圧力−吐出流量特性を示す図である。

図２を参照すると、流量制御では、油圧ポンプ１２の吐出流量が流量設定値Ｑａとなるように、モータ１３の回転数（油圧ポンプ１２の回転数）が制御される。本実施形態では、油圧ポンプ１２が固定容量ポンプであるので、油圧ポンプ１２の吐出流量は、ポンプ容量（１回転当たりの吐出流量）とモータ１３の回転数の積で求められる。

流量制御では、各吐出圧力において、油圧ポンプ１２の吐出流量が流量設定値Ｑａとなるように、モータ１３の回転数（油圧ポンプの回転数）が設定されており、モータ１３の回転数は、その設定された回転数になるように制御される。このため、図２に示すように、流量制御において、実際の吐出流量は、負荷圧が高くなるにつれて、正常状態であっても、ポンプ容積効率及び油圧回路１０における作動油の漏れの分、流量設定値Ｑａより低下する。

圧力制御では、油圧ポンプ１２の吐出圧力が圧力設定値Ｐａとなるようにモータ１３の回転数（油圧ポンプ１２の回転数）が制御される。

また、図１を参照すると、異常判定部２５は、圧力センサ１６から圧力信号（吐出圧力）が入力され、速度検出部２２から速度信号（モータ１３の回転数）が入力される。異常判定部２５は、入力された吐出圧力と、入力されたモータ１３の回転数から得られる油圧ポンプ１２の回転数とにより、油圧ユニット１の油圧回路１０の状態を判定する。

本実施形態の異常判定部２５は、バルブ１５のソレノイド１５ａを駆動する励磁信号を出力する。一方で、異常判定部２５には、バルブ１５の動作状態を表すモニタ信号がバルブ１５から入力される。

本実施形態の報知部２６には、異常判定部２５による油圧回路１０の状態の判定結果が入力される。報知部２６は、異常判定部２５から入力された油圧回路１０の状態の判定結果が、油圧回路１０が異常であることを示している場合に、油圧回路１０の異常をユーザに報知する。本実施形態の報知部２６は、油圧ユニット１の操作パネル（図示せず）のような表示部であり、油圧回路１０が異常である旨を表示することで、油圧回路１０の異常をユーザに報知する。また、報知部２６は、油圧ユニット１のスピーカ（図示せず）のような音声出力部であってもよく、この場合、音声を出力することで油圧回路１０の異常をユーザに報知してもよい。また、例えば、異常判定部２５は、油圧回路１０の状態の判定結果を外部（例えば主機２側のコントローラ）へ出力してもよい。

補正部２７には、圧力センサ１６から圧力信号（吐出圧力）が入力され、速度検出部２２から速度信号（モータ１３の回転数）が入力される。補正部２７は、油圧ユニット１の流量設定値Ｑａを補正する。

（油圧回路の状態判定）
本開示に係る制御装置２０は、圧力制御を用いた圧力保持状態において、異常判定部２５による油圧回路１０の状態の判定を行う。圧力保持状態は、制御装置２０が、バルブ１５が吐出流路１４内の作動油の流れを遮断した状態で、圧力センサ１６が検出する吐出圧力を所定圧力に保持するように油圧ポンプ１２を制御する状態である。

まず、異常判定部２５は、バルブ１５に励磁信号を出力する。バルブ１５は、励磁信号によりソレノイド１５ａが励磁されると、吐出流路１４内の作動油の流れを遮断する。このとき、バルブ１５から異常判定部２５に入力されるモニタ信号は、バルブ１５が吐出流路１４内の作動油の流れを遮断していることを表している。また、ＰＱ制御部２１と、速度制御部２３と、インバータ２４とは、油圧ポンプ１２の吐出圧力が圧力設定値Ｐａで一定になるように、油圧ポンプ１２の回転数を制御する。これにより、油圧ユニット１は、圧力保持状態になる。本実施形態では、異常判定部２５は、圧力保持状態において、バルブ１５の動作状態が吐出流路１４の作動油の流れを遮断していることをモニタ信号が表しているときに、油圧回路１０の異常の判定を行う。

図３は、異常判定部２５による油圧回路１０の状態の判定を説明するための図である。図３において、縦軸は、油圧ポンプ１２の回転数である。図３において、横軸は、油圧ポンプ１２の吐出圧力である。

図３を参照すると、異常判定部２５は、圧力保持状態において、油圧回路１０の異常の判定を行う。具体的には、図３に示すように、本実施形態の異常判定部２５は、圧力保持状態において、油圧ポンプ１２の回転数が所定の第１判定回転数Ｎ１を超えると、油圧回路１０が異常であると判定する。

異常判定部２５によって、油圧回路１０が異常であると判定されると、報知部２６は、油圧回路１０の異常を報知する。

圧力保持状態における油圧ポンプ１２の回転数の増加は、油圧ポンプ１２の作動油の漏れ量の増加に起因する。油圧ポンプ１２の作動油の漏れ量が増加し、油圧ポンプ１２の容積効率が低下すると、圧力保持状態において、油圧ポンプ１２の吐出圧力が低下し、圧力設定値Ｐａを下回る。これにより、油圧ポンプ１２の吐出圧力を圧力設定値Ｐａに保持するために、制御装置２０により油圧ポンプ１２の回転数（モータ１３の回転数）は増加される。

また、本実施形態の異常判定部２５は、圧力保持状態において、油圧ポンプ１２の回転数が、第１判定回転数Ｎ１よりも低い所定の第２判定回転数Ｎ２を下回ると、油圧回路１０が異常であると判定する。

圧力保持状態における油圧ポンプ１２の回転数の低下は、漏らし流路１７の詰まりに起因する。例えば、ゴミなどが漏らし流路１７に設けられた流量制御弁１９に詰まると、漏らし流路１７を流れる作動油の流量が低下する。一方で、漏らし流路１７を流れる作動油の流量が低下すると、油圧アクチュエータ２ａに供給される作動油の流量は増加する。これにより、圧力保持状態において、油圧ポンプ１２の吐出圧力が増加し、圧力設定値Ｐａを上回る。その結果、油圧ポンプ１２の吐出圧力を圧力設定値Ｐａに保持するために、制御装置２０により油圧ポンプ１２の回転数（モータ１３の回転数）は低下される。

さらに、本実施形態の異常判定部２５は、バルブ１５が吐出流路１４内の作動油の流れを遮断していない状態で、圧力センサ１６が検出する吐出圧力を所定圧力に保持するように油圧ポンプ１２を制御する状態において、油圧ポンプ１２の回転数が所定の第１判定回転数Ｎ１を超えると、油圧回路１０又は主機２のいずれかの油圧回路が異常であると判定する。この場合において、本実施形態の異常判定部２５は、圧力保持状態における油圧回路１０の異常判定を行い、その判定結果が油圧回路１０の異常がないことを示していると、主機２の油圧回路が異常であると判定する。バルブ１５が吐出流路１４内の作動油の流れを遮断していない状態で、圧力センサ１６が検出する吐出圧力を所定圧力に保持するように油圧ポンプ１２を制御する状態における油圧ポンプ１２の回転数の増加は、例えば、油圧アクチュエータ２ａでの作動油の漏れ量の増加に起因する。また、異常判定部２５は、主機２が有する上位制御装置（図示せず）に、主機２の油圧回路が異常であることを出力してもよい。

同様に、本実施形態の異常判定部２５は、バルブ１５が吐出流路１４内の作動油の流れを遮断していない状態で、圧力センサ１６が検出する吐出圧力を所定圧力に保持するように油圧ポンプ１２を制御する状態において、油圧ポンプ１２の回転数が所定の第２判定回転数Ｎ２を下回ると、油圧回路１０又は主機２のいずれかの油圧回路が異常であると判定する。この場合において、本実施形態の異常判定部２５は、圧力保持状態における油圧回路１０の異常判定を行い、その判定結果が油圧回路１０の異常がないことを示していると、主機２の油圧回路が異常であると判定する。バルブ１５が吐出流路１４内の作動油の流れを遮断していない状態で、圧力センサ１６が検出する吐出圧力を所定圧力に保持するように油圧ポンプ１２を制御する状態における油圧ポンプ１２の回転数の減少は、例えば、主機２の油圧回路の詰まりに起因する。このとき、異常判定部２５は、主機２が有する上位制御装置（図示せず）に、主機２の油圧回路が異常であることを出力してもよい。

（流量設定値の補正）
図４は、補正部２７による流量設定値Ｑａの補正を説明する図である。油圧ポンプ１２における作動油の漏れがあると、図４に示すように、流量制御において油圧ポンプ１２の回転数を一定に維持した場合の実際の吐出流量は、吐出圧力の増加に伴って減少する。そこで、本実施形態の補正部２７は、油圧ポンプ１２における作動油に漏れがあるときに、流量制御における流量設定値Ｑａを調整することで、実際の吐出流量の流量設定値Ｑａからのずれを抑制する。

補正部２７は、圧力センサ１６から入力された油圧ポンプ１２の吐出圧力と速度検出部２２によって検出されたモータ１３の回転数とに基づいて流量設定値Ｑａを補正する。油圧回路１０が正常である場合には、例えば図３のＡ点で示すように、圧力保持状態における油圧ポンプ１２の吐出圧力が圧力設定値Ｐａになるように、油圧ポンプ１２の回転数は、正常時回転数Ｎａに制御されている。本実施形態の正常時回転数Ｎａは、油圧回路１０が正常である場合に実験的に求められる。第１判定回転数Ｎ１は、正常時回転数Ｎａよりも所定回転数高く設定される。第２判定回転数Ｎ２は、正常時回転数Ｎａよりも所定回転数低く設定される。油圧ポンプ１２における作動油の漏れにより、油圧回路１０の容積効率が低下すると、図３の点Ｂに示すように、圧力保持状態における油圧ポンプ１２の回転数は、正常時回転数Ｎａよりも増加する。

本実施形態の補正部２７は、圧力保持状態において、油圧ポンプ１２の回転数が圧力設定値Ｐａに対する正常時回転数Ｎａよりも増加した場合に、正常時回転数Ｎａからの変化に応じて、流量設定値Ｑａを補正する。図４に示すように、補正部２７は、油圧ポンプ１２における作動油の漏れがある場合でも、流量制御において実際の吐出流量が所定の流量に維持されるように、流量設定値Ｑａを補正する。具体的には、補正部２７は、油圧ポンプ１２における作動油の漏れがある場合には、流量制御において、流量設定値Ｑａを油圧ポンプ１２の圧力に応じてΔＱａだけ増加するように補正する。その結果、油圧ポンプ１２の回転数が増加して、実際の吐出流量が増加するので、油圧ユニット１のＰ−Ｑ特性への油圧ポンプ１２における作動油の漏れの影響が抑制される。

本実施形態によれば、油圧ポンプ１２の吐出側と油圧アクチュエータ２ａとを流体的に接続する吐出流路１４内の作動油の流れがバルブ１５によって遮断された状態で、制御装置２０は、油圧ポンプ１２の回転数により油圧回路１０の異常を判定する。これにより、油圧ポンプ１２が油圧アクチュエータ２ａから流体的に遮断されるので、圧力保持状態における油圧ポンプ１２の回転数の変化から油圧回路１０の異常を特定できる。

また、圧力保持状態における油圧ポンプ１２の回転数の増加は、油圧ポンプ１２における作動油の漏れに起因する。このため、異常判定部２５が、圧力保持状態における油圧ポンプ１２の回転数が所定の第１判定回転数Ｎ１を超えたことにより、油圧回路１０が異常であると判定した場合に、油圧ポンプ１２において作動油の漏れがあることを特定できる。

さらに、本実施形態の異常判定部２５は、バルブ１５が吐出流路１４内の作動油の流れを遮断せずに、圧力センサ１６が検出する吐出圧力を所定圧力に保持するように油圧ポンプ１２を制御する状態において、油圧ポンプ１２の回転数が所定の第１判定回転数Ｎ１を超えると、油圧回路１０又は主機２のいずれかの油圧回路が異常であると判定する。この場合において、本実施形態の異常判定部２５は、圧力保持状態における油圧回路１０の異常判定を行う。その判定結果が、油圧回路１０が異常であることを示していると、油圧ポンプ１２において作動油の漏れがあることを特定できる。一方で、その判定結果が油圧回路１０の異常がないことを示していると、主機２の油圧回路が異常であると判定する。これにより、バルブ１５が吐出流路１４内の作動油の流れを遮断していない状態で、圧力センサ１６が検出する吐出圧力を所定圧力に保持するように油圧ポンプ１２を制御する状態において、油圧ポンプ１２の回転数に変化があったときに、その変化が油圧ユニット１又は主機２のどちらに起因するのかを特定できる。

一般に、油圧ポンプ１２が低い回転数で運転されると、油圧ポンプ１２の駆動トルクは、不安定になり、圧力制御／流量制御が不安定になることがある。本実施形態では、油圧ユニット１が、吐出流路１４の流路部分１４ａと作動油タンク１１との間を流体的に接続する漏らし流路１７を備えるので、油圧ポンプ１２から吐出された流体の一部が漏らし流路１７を通って作動油タンク１１に流れる。これにより、油圧ポンプ１２の吐出流量は油圧アクチュエータ２ａで必要な流量よりも多くなり、油圧ポンプ１２は、漏らし流路１７を備えない場合と比較して高い回転数で運転される。その結果、油圧ポンプ１２の駆動トルクの安定性を向上し、安定した圧力制御／流量制御ができる。

また、圧力保持状態における油圧ポンプ１２の回転数の低下は、漏らし流路１７の詰まりに起因する。このため、異常判定部２５が、圧力保持状態における油圧ポンプ１２の回転数が所定の第２判定回転数Ｎ２を下回ったことにより、油圧回路１０が異常であると判定した場合に、漏らし流路１７において詰まりがあることを特定できる。

本実施形態の異常判定部２５は、バルブ１５が吐出流路１４内の作動油の流れを遮断せずに、圧力センサ１６が検出する吐出圧力を所定圧力に保持するように油圧ポンプ１２を制御する状態において、油圧ポンプ１２の回転数が所定の第２判定回転数Ｎ２を下回ると、油圧回路１０又主機２のいずれかの油圧回路が異常であると判定する。この場合において、本実施形態の異常判定部２５は、圧力保持状態における油圧回路１０の異常判定を行う。異常判定部２５は、その判定結果が油圧回路１０の異常を示しているとき、漏らし流路１７において詰まりがあることを判定できる。一方で、異常判定部２５は、その判定結果が油圧回路１０の異常がないことを示していると、主機２の油圧回路が異常であると判定する。これにより、バルブ１５が吐出流路１４内の作動油の流れを遮断していない状態で、圧力センサ１６が検出する吐出圧力を所定圧力に保持するように油圧ポンプ１２を制御する状態において、油圧ポンプ１２の回転数に変化があったときに、その変化が油圧ユニット１又は主機２のどちらに起因するのかを特定できる。

本実施形態によれば、制御装置２０は、モニタ信号がバルブ１５の動作状態が吐出流路１４の作動油の流れを遮断していることを表しているときに、異常判定部２５における油圧回路１０の状態の判定を行う。これにより、制御装置２０は、バルブ１５が作動油の流れを確実に遮断している状態で、制御装置２０が油圧回路１０の異常を判定するので、その判定の信頼性を向上できる。

本実施形態によれば、補正部２７は、油圧ポンプ１２における作動油の漏れがある場合に、流量制御において実際の吐出流量が所定の流量に維持されるように、流量設定値Ｑａを補正する。これにより、油圧ポンプ１２が所望の流量の作動油を油圧アクチュエータ２ａに供給することが可能になるので、油圧アクチュエータ２ａの性能低下を抑制できる。

上記実施形態によれば、他のバルブと比較して漏れが少ないシャットオフバルブをバルブ１５として用いることによって、制御装置２０による油圧回路１０での異常の判定の信頼性を向上できる。

本実施形態では、異常判定部２５は、油圧ポンプ１２の回転数により、油圧回路１０の状態の判定をしたが、油圧ポンプ１２の回転数から算出される油圧ポンプ１２の吐出流量により判定してもよい。具体的には、異常判定部２５は、圧力保持状態において、油圧ポンプ１２の回転数から算出される油圧ポンプ１２の吐出流量が、第１判定回転数Ｎ１に対応する所定の第１判定吐出流量Ｑ１を超えると、油圧回路１０が異常であると判定する。また、異常判定部２５は、圧力保持状態において、油圧ポンプ１２の回転数から算出される油圧ポンプ１２の吐出流量が、第２判定回転数Ｎ２に対応する所定の第２判定吐出流量Ｑ２を下回ると、油圧回路１０が異常であると判定する。第１判定吐出流量Ｑ１は、正常時回転数Ｎａに対応する正常時吐出流量Ｑｂよりも所定流量多く設定される。第２判定吐出流量Ｑ２は、正常時回転数Ｎａに対応する正常時吐出流量Ｑｂより所定流量少なく設定される。

（第１変形例）
図５は、第１実施形態の第１変形例に係る油圧ユニット１の構成を示す回路図である。図５を参照すると、第１変形例に係る油圧ユニット１の流量制御弁１９は、流量調整弁である。

上記第１変形例によれば、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

（第２変形例）
図６は、第１実施形態の第２変形例に係る油圧ユニット１の構成を示す回路図である。図６を参照すると、第２変形例に係る油圧ユニット１の油圧回路１０は、漏らし流路を備えていない。

上記第２変形例によれば、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

（第２実施形態）
第２実施形態の油圧ユニット１は、モータ１３のモータ電流ｔを測定する電流センサが設けられている点を除いて、第１実施形態と同様の構成を有しており、図１から図４を援用する。第２実施形態において第１実施形態と同様の構成要素には同一の参照符号を付して示し、その詳細な説明を省略する。

本実施形態のモータ１３には、モータ１３のモータ電流を測定する電流センサ（例えば、クランプメータ）（図示せず）が設けられている。本実施形態に係る電流センサとは、本開示に係るモータ検出部の一例である。

本実施形態の異常判定部２５には、圧力センサ１６によって検出された吐出圧力と、速度検出部２２によって検出されたモータ１３の回転数とに加えて、電流センサにより検出されたモータ１３のモータ電流とが入力される。

本実施形態の異常判定部２５は、油圧ポンプ１２の回転数による油圧回路１０の異常の判定に併せて、モータ１３の負荷状態から油圧回路１０での異常を判定する。具体的には、本実施形態の異常判定部２５は、油圧ポンプ１２の回転数による油圧回路１０の異常の判定に併せて、モータ１３のモータ電流から油圧回路１０での異常を判定する。

本実施形態では、異常判定部２５は、圧力保持状態において油圧ポンプ１２の回転数が所定の第１判定回転数Ｎ１を超えたとき、かつ圧力保持状態においてモータ１３のモータ電流が所定の判定電流よりも高くなったときに油圧回路１０が異常であると判定する。

第２実施形態の油圧ユニット１は、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

また、本実施形態によれば、油圧ポンプ１２の回転数による油圧回路１０の異常の判定に併せて、モータ１３のモータ電流から油圧回路１０での異常を判定することで、油圧回路１０の異常の判定の精度を向上できる。

上記第２実施形態では、モータ１３のモータ電流を用いて油圧回路１０の異常を判定したが、モータ１３のモータ電流に代えて、モータ１３の巻線温度を用いて油圧回路１０の異常を判定してもよい。この場合、モータ１３には、モータ１３の巻線温度を検出する温度サーミスタ（図示せず）が設けられる。異常判定部２５は、圧力保持状態において油圧ポンプ１２の回転数が所定の第１判定回転数Ｎ１を超えたとき、かつ圧力保持状態においてモータ１３の巻線温度が所定の判定温度よりも高くなったときに油圧回路１０が異常であると判定する。本実施形態に係る温度サーミスタは、本開示係るモータ検出部である。

この構成によれば、モータ１３の巻線温度を直接計測しているので、油圧ユニット１が取り付けられる主機２が加減速を頻繁に行うような機械（例えば、射出成型機）である場合に、特に有効である。

（第３実施形態）
第３実施形態の油圧ユニット１０１は、油圧ポンプ１１２が可変容量ポンプである点を除いて、第１実施形態の油圧ユニット１と同様の構成を有しており、図２を援用する。第３実施形態において、第２実施形態と同様の構成の構成要素には同一の参照符号を付して示し、その詳細な説明を省略する。

図７は、第３実施形態に係る油圧ユニット１０１の構成を示す回路図である。

図７を参照すると、本実施形態の油圧ユニット１０１の油圧ポンプ１１２は、可変容量ポンプである。また、本実施形態の油圧ポンプ１１２には、油圧ポンプ１１２の吐出流量を検出するための流量センサ（図示せず）が内蔵されている。または、油圧ポンプ１１２は、機械的に負荷圧に応じて吐出流量を制御できるようになっていてもよい。

図２を参照すると、流量制御では、油圧ポンプ１２の吐出流量が流量設定値Ｑａとなるように、油圧ポンプ１１２の可変容量機構が制御されるか、又はモータ１３の回転数（油圧ポンプ１２の回転数）が制御される。本実施形態では、油圧ポンプ１１２の吐出流量は、油圧ポンプ１１２に内蔵された流量センサにより検出されるか、又は吐出流量調整ねじなどで設定されたポンプ容量（１回転当たりの吐出流量）とモータ１３の回転数の積で求められる。また、圧力制御では、油圧ポンプ１２の吐出圧力が圧力設定値Ｐａとなるように油圧ポンプ１１２の可変容量機構により制御され、モータ１３の回転数（油圧ポンプ１２の回転数）は圧力安定後の消費電力低減の為に回転数を下げるように制御される。

（油圧回路の状態判定）
図８は、本実施形態の異常判定部２５による油圧回路１０の状態の判定を説明するための図である。図８において、縦軸は、上記流量センサによって検出されるか、又は吐出流量調整ネジなどで設定されたポンプ容量とモータ１３の回転数の積から求められる油圧ポンプ１１２の吐出流量である。図８において、横軸は、油圧ポンプ１１２の吐出圧力である。

図８を参照すると、異常判定部２５は、圧力保持状態において、油圧回路１０の異常の判定を行う。具体的には、図８に示すように、本実施形態の異常判定部２５は、圧力保持状態において、本実施形態の異常判定部２５は、圧力保持状態において、流量センサにより検出された油圧ポンプ１１２の吐出流量が所定の第１判定吐出流量Ｑ１を超えると、油圧回路１０が異常であると判定する。

異常判定部２５によって、油圧回路１０が異常であると判定されると、報知部２６は、油圧回路１０の異常を報知する。

また、本実施形態の異常判定部２５は、圧力保持状態において、本実施形態の異常判定部２５は、圧力保持状態において、流量センサにより検出された油圧ポンプ１１２の吐出流量が所定の第２判定吐出流量Ｑ２を下回ると、油圧回路１０が異常であると判定する。

上記第３実施形態では、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

また、本実施形態では、油圧ポンプ１１２は、可変容量ポンプであったが、これに限定されず、流量センサが内蔵された固定容量ポンプでもよい。

以上、実施形態を説明したが、特許請求の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

例えば、上記第１実施形態から上記第３実施形態では、モータ１３は、ＩＰＭモータであったが、これに限定されず、サーボモータであってもよい。この場合、油圧ユニットは、インバータ２４に代えてモータ１３を駆動するためのサーボアンプを備える。

また、例えば、上記第１実施形態から上記第３実施形態では、本開示に係るバルブはシャットオフバルブであったが、これに限定されず、他の構成を有するバルブであってもよい。

上記第１実施形態から上記第３実施形態では、制御装置２０がバルブ１５を制御していたが、これに限定されず、上位制御装置（例えば、油圧ユニットが取り付けられる工作機械又はプレス機械等のＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ））がバルブ１５を制御してもよい。この場合、上位制御装置からバルブを制御する信号をバルブと制御装置の両方に入力してもよく、バルブの動作状態を表すモニタ信号を制御装置に入力してもよい。これにより、制御装置において、油圧回路の異常を判定できるようになる。

１…油圧ユニット
２…主機
２ａ…油圧アクチュエータ
２ｂ…方向切換弁
１１…作動油タンク
１２…油圧ポンプ
１３…モータ
１４…吐出流路
１４ａ…流路部分
１５…バルブ
１５ａ…ソレノイド
１６…圧力センサ
１７…漏らし流路
１８…パルスジェネレータ
１９…流量制御弁
２０…制御装置
２１…ＰＱ制御部
２２…速度検出部
２３…速度制御部
２４…インバータ
２５…異常判定部
２６…報知部
２７…補正部
１０１…油圧ユニット
１１２…油圧ポンプ

Claims (7)

1. 油圧アクチュエータ（２ａ）と流体的に接続された油圧回路（１０）と、
   上記油圧回路（１０）を制御する制御装置（２０）と
   を備え、
   上記油圧回路（１０）は、
   作動油を貯留する作動油タンク（１１）と、
   作動油を上記作動油タンク（１１）から上記油圧アクチュエータ（２ａ）に供給する油圧ポンプ（１２，１１２）と、
   上記油圧ポンプ（１２，１１２）の吐出側と上記油圧アクチュエータ（２ａ）とを流体的に接続する吐出流路（１４）と、
   上記吐出流路（１４）の作動油の流れを遮断するバルブ（１５）と、
   上記吐出流路（１４）のうち上記バルブ（１５）と上記油圧ポンプ（１２，１１２）との間の流路部分（１４ａ）内の作動油の圧力を検出する圧力センサ（１６）と、
   を備え、
   上記制御装置（２０）は、上記バルブ（１５）が作動油の流れを遮断している状態で、上記圧力センサ（１６）が検出する圧力を所定圧力に保持するように上記油圧ポンプ（１２，１１２）を制御する圧力保持状態において、上記油圧ポンプ（１２，１１２）の回転数が所定の第１判定回転数（Ｎ１）を超えるか、又は上記油圧ポンプ（１２，１１２）の吐出流量が所定の第１判定吐出流量（Ｑ１）を超えると上記油圧回路（１０）が異常であると判定することを特徴とする、油圧ユニット（１，１０１）。
2. 請求項１に記載の油圧ユニット（１，１０１）において、
   上記吐出流路（１４）の上記流路部分（１４ａ）と、上記作動油タンク（１１）との間を流体的に接続する漏らし流路（１７）を備えることを特徴とする、油圧ユニット（１，１０１）。
3. 請求項２に記載の油圧ユニット（１，１０１）において、
   上記制御装置（２０）は、上記圧力保持状態において、上記油圧ポンプ（１２，１１２）の回転数が上記第１判定回転数（Ｎ１）よりも低い所定の第２判定回転数（Ｎ２）を下回るか、又は上記油圧ポンプ（１２，１１２）の吐出流量が上記第１判定吐出流量（Ｑ１）よりも低い所定の第２判定吐出流量（Ｑ２）を下回ると上記油圧回路（１０）が異常であると判定することを特徴とする、油圧ユニット（１，１０１）。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の油圧ユニット（１，１０１）において、
   上記バルブ（１５）は、上記バルブ（１５）の動作状態を表すモニタ信号を上記制御装置（２０）に送信することを特徴とする、油圧ユニット（１，１０１）。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の油圧ユニット（１，１０１）において、
   上記油圧ポンプ（１２，１１２）を駆動するモータ（１３）と、
   上記モータ（１３）のモータ電流又は上記モータの巻線温度を検出するモータ検出部と
   を備え、
   上記制御装置（２０）は、上記圧力保持状態において、上記モータ検出部によって検出された上記モータ（１３）の上記モータ電流又は上記モータの上記巻線温度に基づいて上記油圧回路（１０）の異常を判定することを特徴とする、油圧ユニット（１，１０１）。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の油圧ユニット（１，１０１）において、
   上記制御装置（２０）は、
   上記油圧ポンプ（１２，１１２）の吐出流量が流量設定値（Ｑａ）となるように上記油圧ポンプ（１２，１１２）の回転数を制御する流量制御を実行可能であり、
   上記圧力保持状態において、上記油圧ポンプ（１２，１１２）の回転数が所定圧力に対応する正常時回転数（Ｎａ）に対して変化したときに、上記正常時回転数（Ｎａ）に対する上記油圧ポンプ（１２，１１２）の回転数の変化に応じて、上記流量設定値（Ｑａ）を補正することを特徴とする、油圧ユニット（１，１０１）。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の油圧ユニット（１，１０１）において、
   上記バルブ（１５）は、シャットオフバルブであることを特徴とする、油圧ユニット（１，１０１）。

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