JP2021055750A - 特徴点抽出装置および油圧ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】油圧システムの劣化を容易に判断できる特徴点抽出装置を提案する。【解決手段】特徴点抽出装置は、油圧回路内の圧力および／または流量の時系列データが入力され、上記圧力または上記流量の時系列データにおいて所定の条件で決定された基準点から所定の相対時間後の上記圧力および／または上記流量を、上記油圧回路の異常または劣化の程度の判定を行うための特徴点として抽出する抽出部(１２)を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、特徴点抽出装置および油圧ユニットに関する。

従来、油圧ユニットとしては、作動油および油圧ポンプの少なくとも一方が劣化したことを判定するものがある(例えば、特開２０１３−７２４５４号公報(特許文献１)参照)。

上記油圧ユニットでは、油圧ポンプの吐出圧力が一定に保持された運転条件下で、吐出流量の運転初期値と現在値を取得し、吐出流量の運転初期値と現在値との差が所定の劣化閾値に達したときに、作動油および油圧ポンプの少なくとも一方が劣化したと判定している。

特開２０１３−７２４５４号公報

上記油圧ユニットを用いたものの一例として油圧プレス機があり、油圧ユニットは、プレス機側の上位コントローラからのバルブへの開閉信号や油圧ポンプへの圧力指令信号、流量指令信号によって一連の動作を行う。

このようなプレス機の設備において、油圧ユニットを含む油圧システムでは、バルブ、油圧ポンプ、油圧シリンダなどの構成機器の劣化による状態変化によって加工状態が変化し、加工精度不良や摩擦増、温度上昇などによる構成機器の寿命低下などを引き起こすと共に、加工対象の材質の変化によっても加工不良が発生する。

上記油圧ユニットを含む油圧システムの構成機器の状態変化は、油圧回路内の圧力と流量の状態変化として現れる場合が多く、油圧回路内の圧力と流量とを観測して、その観測結果に基づいて構成機器を保全することにより加工不良や機器の寿命低下を防止することが考えられる。

しかしながら、油圧の特徴は、その応答の速さであり、圧力や流量を観測するためには１ｍｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃのサンプリングでデータを収集して保存し、保存されたデータを処理する必要がある。

このため、上記油圧システムでは、上位コントローラに大容量のデータ収集機能と高速データ処理機能を搭載する必要があるため、コストアップや開発工数が増大するという問題がある。

本開示では、油圧システムの劣化を容易に判断できる特徴点抽出装置およびその特徴点抽出装置を備えた油圧ユニットを提案する。

本開示の特徴点抽出装置は、
油圧回路内の圧力および／または流量の時系列データが入力され、上記圧力または上記流量の時系列データにおいて所定の条件で決定された基準点から所定の相対時間後の上記圧力および／または上記流量を、上記油圧回路の異常または劣化の程度の判定を行うための特徴点として抽出する抽出部を備えることを特徴とする。

本開示によれば、入力された油圧回路内の圧力または流量の時系列データにおいて、所定の条件で決定された基準点から所定の相対時間後の圧力および／または流量の特徴点を抽出することによって、油圧システムの劣化を容易に判断できる。

また、本開示の１つの態様に係る特徴点抽出装置では、
上記圧力の特徴点における圧力値と所定の第１閾値とを比較して上記油圧回路の異常または劣化の程度の判定を行う第１判定部を備える。

本開示によれば、抽出部により抽出された圧力の特徴点における圧力値と所定の第１閾値とを第１判定部により比較することによって、上記油圧回路を構成するバルブ、油圧シリンダ、油圧ポンプなどの異常または劣化の程度を判定できる。

また、本開示の１つの態様に係る特徴点抽出装置では、
上記流量の特徴点における流量値と所定の第２閾値とを比較して上記油圧回路の異常または劣化の程度の判定を行う第２判定部を備える。

本開示によれば、抽出部により抽出された流量の特徴点における流量値と所定の第２閾値とを第２判定部により比較することによって、上記油圧回路を構成するバルブ、油圧シリンダ、油圧ポンプなどの異常または劣化の程度を判定できる。

また、本開示の１つの態様に係る特徴点抽出装置では、
上記圧力の特徴点における圧力値および／または上記流量の特徴点における流量値と、上記油圧回路の異常または劣化の程度との関係を学習し、上記圧力の特徴点における圧力値および／または上記流量の特徴点における流量値に応じて上記油圧回路の異常または劣化の程度を出力する機械学習部を備える。

本開示によれば、機械学習部によって、圧力の特徴点における圧力値および／または流量の特徴点における流量値と、油圧回路の異常または劣化の程度との関係を学習し、圧力の特徴点における圧力値および／または流量の特徴点における流量値に応じて油圧回路の異常または劣化の程度を出力するので、油圧回路の構成や稼働実績などに応じてより確かな異常または劣化の程度の判定ができる。

また、本開示の油圧ユニットでは、
上記のいずれか１つの特徴点抽出装置と、
上記油圧回路に用いられる油圧ポンプと、
上記油圧ポンプの吐出側に設けられ上記油圧ポンプから吐出された油の圧力を検出する圧力検出部と、
上記油圧ポンプから吐出された油の流量を検出する流量検出部と
を備えることを特徴とする。

本開示によれば、圧力検出部により検出された圧力と流量検出部により検出された流量とを用いた特徴点抽出装置によって、油圧ユニットを含む油圧システムの劣化を容易に判断できる。

また、本開示の１つの態様に係る油圧ユニットでは、
上記油圧ポンプを制御する制御装置を備え、
上記制御装置は、上記特徴点抽出装置を含む。

本開示によれば、油圧ポンプを制御する制御装置が特徴点抽出装置の機能を含むことにより、簡単な構成で油圧システムの異常判断機能および／または劣化判断機能を備えた油圧ユニットを実現できる。

また、本開示の１つの態様に係る油圧ユニットでは、
上記油圧ポンプは、モータによって駆動される固定容量ポンプであり、
上記流量検出部は、上記モータの回転数により流量を検出する。

ここで、モータの回転数は単位時間あたりの回転数であり、流量は単位時間あたりの流量である。

本開示によれば、固定容量ポンプを駆動するモータの回転数により流量を換算できるので、別に流量センサを用いる必要がなく、構成を簡略化できる。

本開示の第１実施形態の特徴点抽出装置を用いた油圧ユニットを備えたプ油圧システムの回路図である。 第１実施形態の油圧システムの制御ブロック図である。 第１実施形態の油圧システムの加工動作の一例を示す図である。 第１実施形態の油圧システムの加工動作と流量変化を示す図である。 第１実施形態の油圧システムの流量−圧力特性線図である。 第１実施形態の油圧システムの加工動作と流量変化および圧力変化を示す図である。 第１実施形態の油圧システムの流量−圧力特性線図である。 第１実施形態の油圧システムの加工動作と流量変化および圧力変化を示す図である。 第１実施形態の油圧システムの流量−圧力特性線図である。 第１実施形態の油圧システムの加工動作と流量変化および圧力変化を示す図である。 第１実施形態の油圧システムの流量−圧力特性線図である。 本開示の第２実施形態の特徴点抽出装置を用いた油圧ユニットを含む油圧システムの制御ブロック図である。 本開示の第３実施形態の特徴点抽出装置を用いた油圧ユニットを含む油圧システムの制御ブロック図である。

以下、実施形態を説明する。なお、図面において、同一の参照番号は、同一部分または相当部分を表わすものである。

〔第１実施形態〕
図１は本開示の第１実施形態の特徴点抽出装置を用いた油圧ユニット１を備えた油圧システムの回路図である。この第１実施形態の油圧システムでは、プレス機に適用しているが、射出成形機や工作機械などの他の産業機械(主機)に適用してもよい。

この第１実施形態の油圧システムは、図１に示すように、上金型７１と下金型７２からなる金型７０を備えたプレス機において上金型７１を駆動するアクチュエータの一例としての油圧シリンダ６０を備えている。この油圧シリンダ６０は、片ロッド油圧シリンダである。６０ａはピストン、６０ｂはピストン６０ａに上端が接続されたロッドである。

また、上記油圧システムは、プレス機を制御する上位コントローラ４０と、上位コントローラ４０からの圧力指令信号と流量指令信号を受けるコントローラ１０を備えている。コントローラ１０は、圧力および流量などの運転情報を表す運転データ信号を上位コントローラ４０に出力する。

さらに、上記油圧システムは、油圧ポンプＰと、油圧ポンプＰを駆動するモータＭと、油圧ポンプＰの吐出ポート側の作動油の圧力を検出する圧力センサ２０と、モータＭの回転数を検出するエンコーダ３０と、油圧ポンプＰの吐出ポートにポンプポート５３が接続された方向制御弁５０(４ポート３位置)と、方向制御弁５０の負荷ポート５２に出口ポート８２が接続されたリリーフ弁８０と、リリーフ弁８０と並列に接続された逆止弁９０と、方向制御弁５０のタンクポート５４に接続されたタンクＴとを備える。上記逆止弁９０は、リリーフ弁８０の出口ポート８２側から入口ポート８１側への作動油の流れのみを許容する。圧力センサ２０は圧力検出部の一例である。エンコーダ３０は流量検出部の一例である。

上記油圧シリンダ６０のヘッド側ポート６１に方向制御弁５０の負荷ポート５１を接続し、油圧シリンダ６０のロッド側ポート６２にリリーフ弁８０の入口ポート８１を接続している。

上記コントローラ１０と油圧ポンプＰとモータＭとエンコーダ３０と圧力センサ２０とタンクＴで油圧ユニット１を構成している。

上記コントローラ１０は、圧力センサ２０により検出された圧力を表す圧力信号およびエンコーダ３０により検出されたモータＭの回転数を表す回転数信号が入力される。このコントローラ１０は、圧力センサ２０により検出された圧力の情報を運転データ信号の一部として上位コントローラ４０に出力する。また、コントローラ１０は、エンコーダ３０により検出されたモータＭの回転数信号に基づいて、油圧ポンプＰの吐出された作動油の流量を算出し、算出された流量の情報を運転データ信号の一部として上位コントローラ４０に出力する。

ここで、モータＭの回転数は単位時間あたりの回転数であって、モータＭの回転数から算出される作動油の流量は単位時間あたり流量である。

上記コントローラ１０は、上位コントローラ４０からの圧力指令信号と流量指令信号に基づいて、モータＭを駆動する駆動信号を出力する。

上記上位コントローラ４０は、位置センサ(図示せず)からの位置検出信号を受けて、コントローラ１０への圧力指令信号と流量指令信号、さらに方向制御弁５０への制御信号を順次出力することにより、金型７０を備えるプレス機を制御して、被加工物７３のプレス加工を行う。

図２は上記油圧ユニット１を含む油圧システムの制御ブロック図である。

コントローラ１０は、図２に示すように、回転数制御部１１と、特徴点抽出部１２と、異常判定部１３とを有する。コントローラ１０は、制御装置の一例である。また、特徴点抽出部１２と異常判定部１３で特徴点抽出装置を構成している。

回転数制御部１１は、上位コントローラ４０からの圧力指令信号および流量指令信号を受けて、モータＭに駆動信号を出力する。

特徴点抽出部１２は、圧力センサ２０からの圧力信号を受けて、圧力の時系列データが記憶され、圧力および／または流量の時系列データにおいて所定の条件で決定された基準点から所定の相対時間後の圧力を、油圧回路の異常または劣化の程度の判定を行うための特徴点として抽出する。また、特徴点抽出部１２は、エンコーダ３０からの回転数信号を受けて、モータＭの回転数から流量を換算して、流量の時系列データが記憶され、圧力および／または流量の時系列データにおいて所定の条件で決定された基準点から所定の相対時間後の流量を、油圧回路の異常または劣化の程度の判定を行うための特徴点として抽出する。特徴点抽出部１２は、抽出部の一例である。

異常判定部１３は、第１判定部１３ａと第２判定部１３ｂとを有する。第１判定部１３ａは、特徴点抽出部１２により抽出された特徴点の圧力に基づいて、方向制御弁５０などの油圧システムの構成要素の異常または劣化の程度を判別する。また、第２判定部１３ｂは、特徴点抽出部１２により抽出された特徴点の流量に基づいて、方向制御弁５０などの油圧システムの構成要素の異常または劣化の程度を判別する。第１判定部１３ａと第２判定部１３ｂの機能の詳細については、後述する図４〜図１１の説明で詳述する。

図３は上記油圧ユニット１を含む油圧システムの加工動作の一例を示す。

図３(ａ)は待機状態を示しており、油圧シリンダ６０のピストン６０ａが最もヘッド側ポート６１の側に位置する状態(「上昇端」)で、方向制御弁５０を中央のオフ位置にしている。

次に、図３(ｂ)に示すように、方向制御弁５０を中央のオフ位置から、負荷ポート５１とポンプポート５３とが連通すると共に負荷ポート５２とタンクポート５４とが連通する位置に切り換える。そして、油圧ユニット１の油圧ポンプＰの回転数を制御して、所定の流量を保持しながら油圧シリンダ６０のピストン６０ａを一定速度で下降させる。

次に、図３(ｃ)に示すように、被加工物７３に上金型７１が当たる。この瞬間に圧力が上昇する。

次に、図３(ｄ)に示すように、被加工物７３に対して圧力保持する制御をして加圧を行う。

次に、図３(ｅ)に示すように、方向制御弁５０を、負荷ポート５１とタンクポート５４とが連通すると共に負荷ポート５２とポンプポート５３とが連通する位置に切り換える。そして、油圧ユニット１の油圧ポンプＰの回転数を制御して、所定の流量を保持しながら油圧シリンダ６０のピストン６０ａを一定速度で上昇させて、図３(ａ)の待機状態に戻る。

次に、コントローラ１０による油圧システムの構成要素の劣化判断の４つの例を図４〜図１１に従って説明する。

＜流量の立ち上がり状態から劣化判断＞
図４は上記油圧システムの加工動作と流量変化を示し、図５は上記油圧システムの流量−圧力特性線図を示している。図４では、図３(ａ)の待機状態から図３(ｂ)に示す油圧シリンダ６０の下降動作に移行するまでの流量の変化を示している。ここで、所定の流量を保持しながら油圧シリンダ６０のピストン６０ａが一定速度で下降するようになるまでに、待機状態から所定の流量Ｑｓｅｔに立ち上がる期間がある。

コントローラ１０の特徴点抽出部１２は、正常運転時の流量の時系列データから予め以下の運転データを取得して、正常時の特徴点の情報として記憶する。
第１流量値Ｑ＿Ａ１ ： 流量の立ち上がり基準点Ａ１を検出するため流量
相対時間Ｔ１ ： 流量の立ち上がり基準点Ａ１からサージが立つ直前の特徴点Ｂ１までの時間
第２流量値Ｑ＿Ｂ１ ： 特徴点Ｂ１における流量
ここで、流量の立ち上がり基準点Ａ１は、流量の時系列データにおいて所定の条件(流量＝第１流量値Ｑ＿Ａ１)で決定された基準点である。

通常の運転において、特徴点抽出部１２は、流量の時系列データを取得して、第１流量値Ｑ＿Ａ１を用いて立ち上がり基準点Ａ１ｘを求め、立ち上がり基準点Ａ１ｘから相対時間Ｔ１後の特徴点Ｂ１ｘにおける流量Ｑ＿Ｂ１ｘを抽出する。

そして、異常判定部１３は、特徴点Ｂ１ｘにおける流量Ｑ＿Ｂ１ｘが正常時の特徴点Ｂ１における第２流量値Ｑ＿Ｂ１よりも低い場合は、流量の立ち上がりが遅いと判断して、方向制御弁５０の動作が劣化により遅くなっているものと判断する。

ここで、異常判定部１３の第２判定部１３ｂは、特徴点Ｂ１ｘにおける流量Ｑ＿Ｂ１ｘと正常時の特徴点Ｂ１における第２流量値Ｑ＿Ｂ１との差分△Ｑが所定流量値Ｙ１(第２閾値)以上のときは、方向制御弁５０が異常であると判定する。

＜流量が安定した状態から劣化判断＞
また、図６は上記油圧システムの加工動作と流量変化および圧力変化を示し、図７は上記油圧システムの流量−圧力特性線図を示している。図６では、図３(ａ)の待機状態から図３(ｂ)に示す油圧シリンダ６０の下降動作に移行するまでの流量の変化を示している。ここで、所定の流量Ｑｓｅｔを保持しながら油圧シリンダ６０のピストン６０ａが一定速度で下降する期間がある。

コントローラ１０の特徴点抽出部１２は、正常運転時の流量の時系列データから予め以下の運転データを取得して、正常時の特徴点の情報として記憶する。
第１流量値Ｑ＿Ａ２ ： 流量の立ち上がり基準点Ａ２を検出するため流量
相対時間Ｔ２ ： 流量の立ち上がり基準点Ａ２からサージが立つ直前の特徴点Ｂ２までの時間
第２流量値Ｑ＿Ｂ２ ： 特徴点Ｂ２における流量
ここで、流量の立ち上がり基準点Ａ２は、流量の時系列データにおいて所定の条件(流量＝第１流量値Ｑ＿Ａ２)で決定された基準点である。

通常の運転において、特徴点抽出部１２は、流量の時系列データを取得して、第１流量値Ｑ＿Ａ２を用いて立ち上がり基準点Ａ２ｘを求め、立ち上がり基準点Ａ２ｘから相対時間Ｔ１後の特徴点Ｂ２ｘにおける流量Ｑ＿Ｂ２ｘを抽出する。

そして、異常判定部１３は、特徴点Ｂ２ｘにおける流量Ｑ＿Ｂ２ｘが正常時の特徴点Ｂ２における第２流量値Ｑ＿Ｂ２よりも低い場合は、方向制御弁５０が僅かしか開いていないと判断する。

ここで、異常判定部１３の第２判定部１３ｂは、特徴点Ｂ２ｘにおける流量Ｑ＿Ｂ２ｘと正常時の特徴点Ｂ２における第２流量値Ｑ＿Ｂ２との差分△Ｑが所定流量値Ｙ２(第２閾値)以上のときは、方向制御弁５０が異常であると判定する。

＜流量と圧力から劣化判断＞
また、図８は上記油圧システムの加工動作と流量変化および圧力変化を示し、図９は上記油圧システムの流量−圧力特性線図を示している。図８では、図３(ａ)の待機状態から図３(ｂ)に示す油圧シリンダ６０の下降動作に移行するまでの流量と圧力の変化を示している。ここで、所定の流量を保持しながら油圧シリンダ６０のピストン６０ａが一定速度で下降するようになるまでに、待機状態から所定の流量Ｑｓｅｔに立ち上がる期間がある。

コントローラ１０の特徴点抽出部１２は、正常運転時の流量および圧力の時系列データから予め以下の運転データを取得して、正常時の特徴点の情報として記憶する。
流量値Ｑ＿Ａ３ ： 流量が設定流量値Qsetに近づいた基準点Ａ３を検出するため流量
相対時間Ｔ３ ： 流量が設定流量値Qsetに近づいた基準点Ａ３から圧力が安定する特徴点Ｂ３までの時間
圧力値Ｐ＿Ｂ３ ： 特徴点Ｂ３における圧力
ここで、流量の立ち上がり基準点Ａ３は、流量の時系列データにおいて所定の条件(流量＝流量値Ｑ＿Ａ３)で決定された基準点である。

通常の運転において、特徴点抽出部１２は、流量の時系列データを取得して、流量値Ｑ＿Ａ３を用いて立ち上がり基準点Ａ３ｘを求め、立ち上がり基準点Ａ３ｘから相対時間Ｔ３後の特徴点Ｂ３ｘにおける圧力値Ｐ＿Ｂ３ｘを抽出する。

そして、異常判定部１３は、特徴点Ｂ３ｘにおける圧力値Ｐ＿Ｂ３ｘが正常時の特徴点Ｂ３における圧力値Ｐ＿Ｂ３よりも高い場合は、油圧シリンダ６０の摩擦が増大しているか、または、方向制御弁５０が全開していないと判断する。

ここで、異常判定部１３の第１判定部１３ａは、特徴点Ｂ３ｘにおける圧力値Ｐ＿Ｂ３ｘと正常時の特徴点Ｂ３における圧力値Ｐ＿Ｂ３との差分△Ｐが所定圧力値Ｙ３(第１閾値)以上のときは、油圧シリンダ６０の異常か、または、方向制御弁５０が異常であると判定する。

＜回転数と圧力から劣化判断＞
また、図１０は上記油圧システムの加工動作と回転数変化および圧力変化を示し、図１１は上記油圧システムの流量(回転数)−圧力特性線図を示している。図１０では、図３(ｂ)に示す油圧シリンダ６０の下降動作から、図３(ｃ)および図３(ｄ)に移行するまでのモータＭの回転数と圧力の変化を示している。

コントローラ１０の特徴点抽出部１２は、正常運転時の回転数および圧力の時系列データから予め以下の運転データを取得して、正常時の特徴点の情報として記憶する。
圧力値Ｐ＿Ａ４ ： 圧力が設定圧力値Psetに近づいた基準点Ａ４を検出するため圧力
相対時間Ｔ４ ： 圧力が設定圧力値Psetに近づいた基準点Ａ４から回転数が安定する特徴点Ｂ４までの時間
回転数Ｒ＿Ｂ４ ： 特徴点Ｂ４における回転数
ここで、圧力が設定圧力値Psetに近づいた基準点Ａ４は、圧力の時系列データにおいて所定の条件(圧力＝圧力値Ｐ＿Ａ４)で決定された基準点である。

通常の運転において、特徴点抽出部１２は、回転数の時系列データを取得して、圧力値Ｐ＿Ａ４を用いて圧力が設定圧力値Psetに近づいた基準点Ａ４ｘを求め、立ち上がり基準点Ａ４ｘから相対時間Ｔ３後の特徴点Ｂ４ｘにおける回転数Ｒ＿Ｂ４ｘを抽出する。

そして、異常判定部１３は、特徴点Ｂ４ｘにおける回転数Ｒ＿Ｂ４ｘが正常時の特徴点Ｂ４における回転数Ｒ＿Ｂ４よりも高い場合は、油圧ポンプＰが摩耗していると判断する。

ここで、異常判定部１３の第１判定部１３ａは、特徴点Ｂ４ｘにおける回転数Ｒ＿Ｂ４ｘと正常時の特徴点Ｂ４における回転数Ｒ＿Ｂ４との差分△Ｒが所定回転数Ｙ４(第１閾値)以上のときは、油圧ポンプＰが異常であると判定する。

図４,図５および図６,図７では、流量の基準点Ａ１,Ａ２から流量の特徴点を抽出し、図８,図９では、流量の基準点Ａ３から圧力の特徴点を抽出し、図９,図１０では、圧力の基準点Ａ４から流量(回転数)の特徴点を抽出したが、特徴点の抽出はこれに限らない。例えば、圧力の基準点から圧力の特徴点を抽出してもよいし、圧力の基準点から圧力の特徴点と流量の特徴点を抽出してもよいし、流量の基準点から圧力の特徴点と流量の特徴点を抽出してもよい。

上記構成の特徴点抽出装置によれば、入力された油圧回路内の圧力または流量の時系列データにおいて、所定の条件で決定された基準点から所定の相対時間後の圧力および／または流量の特徴点を特徴点抽出部１２により抽出することによって、油圧システムの構成要素の劣化を容易に判断できる。

また、上記特徴点抽出部１２により抽出された圧力の特徴点における圧力値と所定の第１閾値とを異常判定部１３(第１判定部)により比較することによって、油圧回路を構成する方向制御弁５０、油圧シリンダ６０、油圧ポンプＰの異常または劣化の程度を判定できる。

また、上記特徴点抽出部１２により抽出された流量の特徴点における流量値と所定の第２閾値とを異常判定部１３(第２判定部)により比較することによって、油圧回路を構成する方向制御弁５０、油圧シリンダ６０、油圧ポンプＰの異常または劣化の程度を判定できる。

なお、異常判定部１３(第１,第２判定部１３ａ,１３ｂ)は、方向制御弁５０、油圧シリンダ６０、油圧ポンプＰに限らず、油圧回路の他の構成要素の異常または劣化の程度を判定してもよい。

また、上記油圧ユニット１によれば、特徴点抽出装置を用いることによって、油圧ユニット１を含む油圧システムの異常または劣化の程度を容易に判断できる。

また、上記油圧ユニット１によれば、油圧ポンプＰを制御するコントローラ１０(制御装置)が特徴点抽出装置の機能を含むことにより、簡単な構成で油圧システムの異常判断機能または劣化判断機能を備えた油圧ユニット１を実現できる。

また、上記油圧ポンプＰは、モータＭによって駆動される固定容量ポンプであるので、駆動するモータＭの回転数により流量を換算できるので、別に流量センサを用いる必要がなく、構成を簡略化できる。

〔第２実施形態〕
図１２は本開示の第２実施形態の特徴点抽出装置を用いた油圧ユニットを含む油圧システムの制御ブロック図である。第２実施形態の油圧システムは、異常判別部１３がない点と機械学習部１４を除いて第１実施形態の油圧システムと同一の構成をしており、図１を援用する。

第２実施形態の油圧システムにおいて、コントローラ１０は、図１２に示すように、回転数制御部１１と、特徴点抽出部１２と、機械学習部１４とを有する。特徴点抽出部１２と機械学習部１４で特徴点抽出装置を構成している。ここで、コントローラ１０の特徴点抽出部１２は、第１実施形態のコントローラ１０の特徴点抽出部１２と同様の動作を行う。

機械学習部１４は、圧力の特徴点における圧力値および流量の特徴点における流量値と、油圧回路の異常または劣化の程度との関係を学習し、圧力の特徴点における圧力値および流量の特徴点における流量値に応じて油圧回路の異常または劣化の程度を出力する。

機械学習部１４では、特徴点抽出部１２により抽出された圧力の特徴点における圧力値および流量の特徴点における流量値と、油圧回路の異常または劣化の程度との関係を示す教師データによりニューラルネットワークに学習させる。ここで、例えばニューラルネットワークは、入力層、中間層、出力層を有する畳み込みニューラルネットワークであって、入力情報(圧力の特徴点における圧力値および流量の特徴点における流量値)で出力情報(油圧回路の異常または劣化の程度)が得られるように各重み係数を学習する。

その後、機械学習部１４の学習済みニューラルネットワークに圧力の特徴点における圧力値および流量の特徴点における流量値を入力することで、学習済みニューラルネットワークから、圧力の特徴点における圧力値および流量の特徴点における流量値に応じた油圧回路の異常または劣化の程度に関する情報が出力される。

上記第２実施形態の特徴点抽出装置によれば、油圧回路の構成や稼働実績などに応じてより確かな異常判定または劣化の程度の判定ができる。

なお、上記第２実施形態では、機械学習部１４に畳み込みニューラルネットワークの例を用いて説明したが、機械学習部はこれに限らず、例えばディープラーニングによりニューラルネットワークに学習させてもよい。

また、上記第２実施形態では、圧力の特徴点における圧力値および流量の特徴点における流量値を入力情報とし、油圧回路の異常または劣化の程度を出力情報として出力する学習済みニューラルネットワークを有する機械学習部１４を備えたが、圧力の特徴点における圧力値または流量の特徴点における流量値のいずれか一方のみを入力情報とし、油圧回路の異常または劣化の程度を出力情報として出力する学習済みニューラルネットワークを有する機械学習部を備えた特徴点抽出装置であってもよい。

〔第３実施形態〕
図１３は本開示の第３実施形態の特徴点抽出装置を用いた油圧ユニットを含む油圧システムの制御ブロック図である。第３実施形態の油圧システムは、上位コントローラ１４０とコントローラ１１０を除いて第１実施形態の油圧システムと同一の構成をしており、図１を援用する。

第３実施形態の油圧システムにおいて、コントローラ１１０は、図１３に示すように、回転数制御部１１と、特徴点抽出部１２とを有する。また、上位コントローラ１４０は、異常判定部１４１を有する。異常判定部１４１は、第１判定部１４１ａと第２判定部１４１ｂとを有する。この第１判定部１４１ａと第２判定部１４１ｂは、第１実施形態の図２に示す第１判定部１３ａと第２判定部１３ｂと同様の機能を備えている。

コントローラ１１０の特徴点抽出部１２と上位コントローラ１４０の異常判定部１４１で特徴点抽出装置を構成している。

ここで、コントローラ１１０の特徴点抽出部１２は、第１実施形態のコントローラ１０の特徴点抽出部１２と同様の動作を行う。また、上位コントローラ１４０の異常判定部１４１は、第１実施形態のコントローラ１０の異常判定部１３と同様の動作を行う。

上記第１〜第３実施形態では、特徴点抽出装置を用いた油圧ユニットを含む油圧システムについて説明したが、特徴点抽出装置はこれに限らず、油圧回路を構成する他の装置にこの発明を適用してもよい。

特徴点は、当初より油圧ユニット１のコントローラ１０に組み込まれたものであってもよいし、油圧システムの構成によって、ユーザーが自由に設定してもよい。

本開示の具体的な実施の形態について説明したが、本開示は上記第１〜第３実施形態に限定されるものではなく、本開示の範囲内で種々変更して実施することができる。

１…油圧ユニット
１０,１１０…コントローラ
１１…回転数制御部
１２…特徴点抽出部(抽出部)
１３,１４１…異常判定部
１３ａ,１４１ａ…第１判定部
１３ｂ,１４１ｂ…第２判定部
１４…機械学習部
２０…圧力センサ(圧力検出部)
３０…エンコーダ(流量検出部)
４０,１４０…上位コントローラ
５０…方向制御弁
５１…負荷ポート
５２…負荷ポート
５３…ポンプポート
５４…タンクポート
６０…油圧シリンダ
６０ａ…ピストン
６０ｂ…ロッド
６１…ヘッド側ポート
６２…ロッド側ポート
７０…金型
７１…上金型
７２…下金型
８０…リリーフ弁
９０…逆止弁
Ｍ…モータ
Ｐ…油圧ポンプ

Claims (7)

1. 油圧回路内の圧力および／または流量の時系列データが入力され、上記圧力または上記流量の時系列データにおいて所定の条件で決定された基準点から所定の相対時間後の上記圧力および／または上記流量を、上記油圧回路の異常または劣化の程度の判定を行うための特徴点として抽出する抽出部(１２)を備えることを特徴とする特徴点抽出装置。
2. 請求項１に記載の特徴点抽出装置において、
   上記圧力の特徴点における圧力値と所定の第１閾値とを比較して上記油圧回路の異常または劣化の程度の判定を行う第１判定部(１３ａ,１４１ａ)を備えることを特徴とする特徴点抽出装置。
3. 請求項１に記載の特徴点抽出装置において、
   上記流量の特徴点における流量値と所定の第２閾値とを比較して上記油圧回路の異常または劣化の程度の判定を行う第２判定部(１３ｂ,１４１ｂ)を備えることを特徴とする特徴点抽出装置。
4. 請求項１から３までのいずれか１つに記載の特徴点抽出装置において、
   上記圧力の特徴点における圧力値および／または上記流量の特徴点における流量値と、上記油圧回路の異常または劣化の程度との関係を学習し、上記圧力の特徴点における圧力値および／または上記流量の特徴点における流量値に応じて上記油圧回路の異常または劣化の程度を出力する機械学習部(１４)を備えることを特徴とする特徴点抽出装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の特徴点抽出装置と、
   上記油圧回路に用いられる油圧ポンプ(Ｐ)と、
   上記油圧ポンプ(Ｐ)の吐出側に設けられ、上記油圧ポンプ(Ｐ)から吐出された油の圧力を検出する圧力検出部(２０)と、
   上記油圧ポンプ(Ｐ)から吐出された油の流量を検出する流量検出部(３０)と
   を備えることを特徴とする油圧ユニット。
6. 請求項５に記載の油圧ユニットにおいて、
   上記油圧ポンプ(Ｐ)を制御する制御装置(１０)を備え、
   上記制御装置(１０)は、上記特徴点抽出装置を含むことを特徴とする油圧ユニット。
7. 請求項５または６に記載の油圧ユニットにおいて、
   上記油圧ポンプ(Ｐ)は、モータ(Ｍ)によって駆動される固定容量ポンプであり、
   上記流量検出部(３０)は、上記モータ(Ｍ)の回転数により流量を検出することを特徴とする油圧ユニット。

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