JP2023146911A - 油圧ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】油圧シリンダにおける作動油の漏れを判定できる油圧ユニットを提案する。【解決手段】油圧ユニット（１）は、油圧シリンダ（３Ａ,３Ｂ,３Ｃ）の動作を伴う工程中にモータ（１３）を制御する制御部（２０）を備える。制御部（２０）は、工程が開始してから工程が終了するまでの間、油圧ポンプ（１２）が吐出する作動油の圧力と油圧ポンプ（１２）が吐出する作動油の流量との積の積算値を算出し、積算値が所定の閾値以上であるとき、油圧シリンダ（３Ａ,３Ｂ,３Ｃ）で所定量を超える作動油の漏れが発生していると判定する。【選択図】図１

Description

本開示は、油圧ユニットに関する。

従来、油圧シリンダを駆動する油圧ユニットとしては、圧力検出器により検出された油圧シリンダのキャップ側の油圧とロッド側の油圧との差に基づいて油漏れを検出するものがある(例えば、特開昭６１－５５４０５号公報(特許文献１)参照)。

特開昭６１－５５４０５号公報

上記従来の油圧ユニットでは、油圧シリンダの油漏れを診断するために、油圧シリンダ毎に２つの圧力検出器を設ける必要があるので、油圧シリンダの数が増えるほど油圧ユニットの構成が複雑になるという問題がある。

本開示では、油圧シリンダにおける作動油の漏れを判定できる油圧ユニットを提案する。

本開示の一態様に係る油圧ユニットは、
油圧シリンダに作動油を供給する油圧ポンプと、
上記油圧ポンプを駆動するモータと、
上記油圧ポンプが吐出する作動油の圧力を検出する圧力センサと、
上記油圧シリンダの動作を伴う工程中に上記モータを制御する制御部と
を備え、
上記制御部は、
上記工程が開始してから上記工程が終了するまでの間、上記油圧ポンプが吐出する作動油の圧力と上記油圧ポンプが吐出する作動油の流量との積の積算値を算出し、
上記積算値が所定の閾値以上であるとき、上記油圧シリンダで所定量を超える作動油の漏れが発生していると判定する。

上記構成によれば、上記積算値が所定の閾値以上であるとき、制御部は油圧シリンダで所定量を超える作動油の漏れが発生していると判定する。したがって、上記油圧ユニットは油圧シリンダにおける作動油の漏れを判定できる。

本開示の一態様に係る油圧ユニットでは、
上記制御部は、
上記工上記工程が繰り返し行われるときの上記積算値の変化の傾向を用いて、次の上記工程で測定される上記積算値を推定し、
この推定された上記積算値が上記所定の閾値以上であるとき、上記油圧シリンダで所定量を超える作動油の漏れが上記次の工程で発生すると判定する。

上記態様によれば、上記次の工程で測定されると推定された積算値が所定の閾値以上であるとき、制御部は油圧シリンダで所定量を超える作動油の漏れが次の工程で発生すると判定する。したがって、上記油圧シリンダでの作動油の漏れが深刻になる前に対策を行うことができる。

本開示の一態様に係る油圧ユニットでは、
上記制御部は、
上記積算値が上記所定の閾値以上であり、かつ、上記工程が開始したと判定して上記工程が終了したと判定するまでの時間が所定の時間未満であるとき、上記油圧シリンダにおける作動油の漏れの度合いは比較的軽度と判定する一方、
上記積算値が上記所定の閾値以上であり、かつ、上記工程が開始した判定してから上記工程が終了したと判定するまでの時間が上記所定の時間以上であるとき、上記油圧シリンダにおける作動油の漏れの度合いは比較的重度と判定する。

上記態様によれば、上記油圧シリンダにおける所定量を超える作動油の漏れが発生しているか否かを判定するとき、工程の開始判定から終了判定までの時間を用いるので、油圧シリンダにおける作動油の漏れの度合いの判定について信頼性を高めることができる。

本開示の一態様に係る油圧ユニットでは、
上記所定の閾値は、上記油圧シリンダの順方向の駆動時と上記油圧シリンダの逆方向の駆動時とで異なる値が設定されている。

上記態様によれば、上記所定の閾値は、油圧シリンダの順方向の駆動時と逆方向の駆動時とで異なる値が設定されるので、油圧シリンダの順方向の駆動時と逆方向の駆動時のどちらの場合でも、作動油の漏れを正確に判定できる。

本開示の一態様に係る油圧ユニットは、
油圧シリンダに作動油を供給する油圧ポンプと、
上記油圧ポンプを駆動するモータと、
上記油圧ポンプが吐出する作動油の圧力を検出する圧力センサと、
上記モータの回転数を検出する回転数センサと、
上記油圧シリンダの動作を伴う工程中に上記モータを制御する制御部と
を備え、
上記制御部は、
上記工程が開始してから上記工程が終了するまでの間、上記油圧ポンプが吐出する作動油の圧力と上記回転数センサで検出された上記モータの回転数との積の積算値を算出し、
上記積算値が所定の閾値以上であるとき、上記油圧シリンダで所定量を超える作動油の漏れが発生していると判定する。

ここで、上記回転数センサの一例としては、モータに接続されたパルスジェネレータがある。このパルスジェネレータは、モータの単位時間当たりの回転数を表すパルス信号を出力する。

上記構成によれば、上記積算値が所定の閾値以上であるとき、制御部は油圧シリンダで所定量を超える作動油の漏れが発生していると判定する。したがって、上記油圧ユニットは油圧シリンダにおける作動油の漏れを判定できる。

本開示の実施形態に係る油圧ユニットを用いた油圧システムの概略ブロック図である。 上記油圧ユニットの吐出圧力－吐出流量特性を示す図である。 上記油圧ユニットの複数の工程と圧力指令信号および回転数指令信号との関係の一例を示すグラフである 上記油圧ユニットの異常診断制御を説明するためのメインフローチャートである。 上記油圧ユニットの診断処理を説明するためのフローチャートである。 上記油圧ユニットの動作時診断処理を説明するためのフローチャートである。 上記油圧ユニットの異常登録処理を説明するためのフローチャートである。 上記油圧ユニットの警告登録処理を説明するためのフローチャートである。 上記油圧ユニットの優先順位判断処理を説明するためのフローチャートである。

以下、本開示の実施形態に係る油圧ユニットの実施形態を説明する。

図１は、本開示の一実施形態に係る油圧ユニット１を用いた油圧システムの概略ブロック図である。

油圧ユニット１は、産業機械(例えば、射出成形機やプレス機械)のような主機２に流体的に接続される。

主機２は、３つの油圧シリンダ３Ａ,３Ｂ,３Ｃと、３つの方向切換弁４Ａ,４Ｂ,４Ｃと、主機制御装置５とを備える。油圧ユニット１の油圧回路１０は、方向切換弁４Ａ,４Ｂ,４Ｃを介して油圧シリンダ３Ａ,３Ｂ,３Ｃと流体的に接続されている。これにより、油圧ユニット１から油圧シリンダ３Ａ,３Ｂ,３Ｃへ作動油を供給して、油圧シリンダ３Ａ,３Ｂ,３Ｃを駆動することが可能となっている。なお、主機２は、３つの油圧シリンダ３を備えていたが、１つ、２つまたは４つ以上の油圧シリンダを備えたり、１つ、２つまたは４つ以上の方向切換弁を備えたりしてもよい。

本実施形態では、油圧シリンダ３Ａ,３Ｂ,３Ｃは、複動型の片ロッドシリンダである。この油圧シリンダ３Ａ,３Ｂ,３Ｃは、それぞれ、シリンダチューブ３１と、シリンダチューブ３１内を往復動するピストン３２と、一端がピストン３２に固定されたロッド３３とを有する。また、油圧シリンダ３Ａ,３Ｂ,３Ｃにおいて、ロッド３３がシリンダチューブ３１から突出している側をロッド側とし、ロッド３３がシリンダチューブ３１から突出していない側をキャップ側とする。ピストン３２がロッド３３と共にキャップ側からロッド側に押し出される順方向の駆動と、ピストン３２がロッド３３と共にロッド側からキャップ側に押し戻される逆方向の駆動とにより、ピストン３２がシリンダチューブ３１内を往復動する。

以下、本実施形態の説明において、油圧シリンダ３Ａ,３Ｂ,３Ｃのそれぞれを他の油圧シリンダと特に区別する必要がない場合は、油圧シリンダ３Ａ,３Ｂ,３Ｃを単に油圧シリンダ３ということがある。これと同様に、方向切換弁４Ａ,４Ｂ,４Ｃのそれぞれを他の方向切換弁４Ａ,４Ｂ,４Ｃと特に区別する必要がない場合、方向切換弁４Ａ,４Ｂ,４Ｃを単に方向切換弁４ということがある。

方向切換弁４は、油圧シリンダ３の始動、停止および運動方向を制御する。この方向切換弁４は、例えば電磁切換弁であり、方向切換弁４の動作状態を示すモニタ信号を主機制御装置５に出力する仕様であれば、より確実に方向切換弁４の状態を検知することが可能となる。

より詳しく説明すると、方向切換弁４は、第１ソレノイド４ａが励磁状態であり、かつ、第２ソレノイド４ｂが非励磁状態であるとき、図１中左側の第１切換位置となる。この第１切換位置では、油圧シリンダ３のキャップ側ポート３１ａが、油圧ユニット１の吐出側と連通する。また、第１切換位置では、油圧シリンダ３のロッド側ポート３１ｂが、油タンク１１と連通する。

一方、方向切換弁４は、第１ソレノイド４ａが非励磁状態であり、かつ、第２ソレノイド４ｂが励磁であるとき、図１中右側の第２切換位置となる。この第２切換位置では、油圧シリンダ３のロッド側ポート３１ｂが、油圧ユニット１の吐出側と連通する。また、第２切換位置では、油圧シリンダ３のキャップ側ポート３１ａが、油タンク１１と連通する。

また、方向切換弁４は、第１ソレノイド４ａおよび第２ソレノイド４ｂが共に非励磁状態であるとき、中立位置となる。この中立位置では、方向切換弁４の全てのポートが閉鎖される。

また、主機２は主機制御装置５を備えている。この主機制御装置５は、方向切換弁４のそれぞれに対して、第１ソレノイド４ａを励磁する励磁信号と、第２ソレノイド４ｂを励磁する励磁信号とを出力する。これにより、主機制御装置５は、方向切換弁４の切換位置を切り換える。一方で、主機制御装置５には、方向切換弁４からモニタ信号が入力される。

また、主機制御装置５は、主機２が通常の運転(例えば射出成形やプレス加工)を行うとき、油圧シリンダ３を所定の工程に応じてそれぞれ動作させる。

油圧ユニット１は、方向切換弁４を介して油圧シリンダ３と流体的に接続された油圧回路１０と、油圧回路１０を制御するユニット制御装置２０とを備える。なお、ユニット制御装置２０は制御部の一例である。

＜油圧回路＞
油圧回路１０は、作動油を貯留する油タンク１１と、油タンク１１内の作動油を油圧シリンダ３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の吐出側と油圧シリンダ３とを流体的に接続する吐出流路１４を備える。また、油圧回路１０は、吐出流路１４内の作動油の圧力を検出する圧力センサ１５を備える。油圧ポンプ１２は、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。

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。モータ１３は、ＩＰＭ(Interior Permanent Magnet synchronous：埋込み磁石形同期)モータである。このモータ１３には、パルスジェネレータ１６が接続されている。パルスジェネレータ１６は、モータ１３の単位時間当たりの回転数を表すパルス信号を出力する。パルスジェネレータ１６は、本開示に係る回転数センサの一例である。

吐出流路１４は、油圧シリンダ３Ａおよび方向切換弁４Ａに流体的に接続されている。また、吐出流路１４は、油圧シリンダ３Ｂ,３Ｃおよび方向切換弁４Ｂ,４Ｃにも流体的に接続されている。

圧力センサ１５は、吐出流路１４内の作動油の圧力を検出して、この圧力を示す圧力信号を出力する。言い換えれば、圧力センサ１５は、油圧ポンプ１２の吐出圧力を検出して、圧力信号をユニット制御装置２０に出力する。

＜ユニット制御装置＞
ユニット制御装置２０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit：中央処理装置)と入出力回路などからなり、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とを備える。このユニット制御装置２０には、主機制御装置５から、圧力指令信号と、流量指令信号と、動作開始信号とが入力される。また、ユニット制御装置２０は、主機制御装置５からの入力信号（例えば動作開始信号）に基づいて油圧シリンダ毎に診断処理を行う。

上記動作開始信号は、油圧シリンダ３の動作を伴う工程が開始していることを示し、その工程の開始から終了までの間、オンされる。また、上記動作開始信号、圧力指令信号、流量指令信号および工程番号の少なくとも一つは、油圧シリンダ３Ａ,３Ｂ,３Ｃのうちのどれが動作を開始するかを識別するためのシリンダ情報を含んでいる。別の言い方をすれば、上記動作開始信号、圧力指令信号、流量指令信号および工程番号の少なくとも一つの少なくとも一つは、油圧シリンダ３Ａ,３Ｂ,３Ｃのうちのどれが動作中であるかをユニット制御装置２０で識別可能となるように構成されている。なお、上記シリンダ情報と同様の情報を示す信号が、上記動作開始信号とは別に主機制御装置５からユニット制御装置２０に入力されるようにしてもよい。

ＰＱ制御部２１には、圧力センサ１５から圧力信号が入力される。このＰＱ制御部２１は、圧力センサ１５からの圧力信号と、主機制御装置５からの圧力指令信号および流量指令信号と、図２に示す吐出圧力－吐出流量特性とに基づいて、速度制御部２３に速度指令信号を出力する。

速度検出部２２には、パルスジェネレータ１６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(回転速度)を検出して、この回転数を示す速度信号を出力する。

速度制御部２３には、ＰＱ制御部２１から速度指令信号が入力されると共に、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、ＰＱ制御部２１からの速度指令信号と、速度検出部２２からの速度信号とを用いて速度制御演算を行う。この速度制御演算によって生成された電流指令信号が、速度制御部２３からインバータ２４に出力される。

インバータ２４は、速度制御部２３からの電流指令信号に基づいて、モータ１３に駆動信号を出力することにより、モータ１３の単位時間当たり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、主機２が通常の運転を行うときに実行されて油圧シリンダ３が動作する工程において、図２に示す吐出圧力－吐出流量特性に基づいて、油圧ポンプ１２の流量制御と、圧力制御とを切り換えて行う。

油圧シリンダ３では、油圧シリンダ３のピストン３２を目標位置に移動させるまで流量制御を行って１工程を終了する場合と、流量制御によりピストン３２が目標位置に移動した後に圧力制御により保圧を行って１工程を終了する場合とがある。つまり、油圧シリンダ３の保圧を含む工程では、流量制御を実行した後に、流量制御に続いて圧力制御を実行する。なお、流量制御と圧力制御とは、同時に実行されない。

流量制御では、図２に示すように、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の単位時間当たりの回転数(油圧ポンプ１２の単位時間当たりの回転数)が制御される。本実施形態では、油圧ポンプ１２が固定容量型ポンプであるので、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の単位時間当たりの回転数との積で求められる。目標流量Ｑａは、主機制御装置５から入力される流量指令信号により決定される。

流量制御では、各吐出圧力において、油圧ポンプ１２の吐出流量が目標流量Ｑａとなるように、モータ１３の単位時間当たりの回転数(油圧ポンプの単位時間当たりの回転数)が設定されており、モータ１３の単位時間当たりの回転数は、その設定された回転数Ｎａになるように制御される。

流量制御における作動油の圧力の上昇(図２におけるＡ点からＢ点への遷移)は、例えば、油圧シリンダ３のピストン３２と、ピストン３２を収容するケーシングとの間に設けられたパッキンの劣化に起因する場合がある。パッキンが劣化すると、ピストン３２が移動する際の摩擦抵抗が増加し、圧力センサ１５により検出される圧力が上昇する場合がある。

圧力制御では、油圧ポンプ１２の吐出圧力が目標圧力Ｐａとなるようにモータ１３の単位時間当たりの回転数(油圧ポンプ１２の単位時間当たりの回転数)が制御される。目標圧力Ｐａは、主機制御装置５から入力される圧力指令信号により決定される。

圧力制御における油圧ポンプ１２の作動油の吐出流量の増加(例えば、図２におけるＣ点からＤ点への遷移)は、油圧シリンダ３の内部における作動油の漏れ量の増加に起因する場合がある。油圧シリンダ３の内部における作動油の漏れ量が増加すると、吐出流路１４における作動油の圧力が低下し、目標圧力Ｐａを下回る。これにより、油圧ポンプ１２の吐出圧力を目標圧力Ｐａに保持するために、油圧ポンプ１２の吐出流量が増加する。

また、異常判定部２５は、圧力センサ１５から圧力信号(油圧ポンプ１２の吐出圧力を示す信号)が入力されると共に、速度検出部２２から速度信号(モータ１３の単位時間当たりの回転数を表す信号)が入力される。異常判定部２５は、油圧ポンプ１２の吐出圧力と、モータ１３の単位時間当たりの回転数から得られる油圧ポンプ１２の吐出流量とにより、油圧シリンダ３の状態を判定する。異常判定部２５は、油圧シリンダ３の状態の判定結果を主機制御装置５に出力する。

図３は、油圧ユニット１および主機２によって実行される複数の工程１,２,・・・と、主機制御装置５からユニット制御装置２０に出力される圧力指令信号および回転数指令信号との関係の一例を示すグラフである。

工程１,２,・・・は、この順番で順次開始する。この工程１,２,・・・のそれぞれでは、油圧シリンダ３Ａ,３Ｂ,３Ｃのうちのどれが動作するかは予め定められている。また、油圧シリンダ３Ａ,３Ｂ,３Ｃのうち一つが動作するとき、油圧シリンダ３Ａ,３Ｂ,３Ｃのうち他の二つは動作しないように、工程１,２,・・・は構成されている。例えば、工程１において、油圧シリンダ３Ａが動作するとき、油圧シリンダ３Ｂ,３Ｃは動作しない。

要するに、ユニット制御装置２０は、工程１,２,・・・のうちのどの工程が実行されているかを判定することにより、油圧シリンダ３Ａ,３Ｂ,３Ｃのうちのどれが動作しているかを特定すること可能となっている。

また、工程１,２,・・・のうち、油圧シリンダ３の動作を伴う工程（例えば工程１）が開始するとき、この工程に対応する動作開始信号が、主機制御装置５からユニット制御装置２０へ出力される。

＜油圧シリンダの異常診断制御＞
以下、ユニット制御装置２０による油圧シリンダ３の異常診断制御について説明する。

図４～図９は、ユニット制御装置２０による油圧シリンダ３の異常診断制御のフローチャートである。この異常診断制御は、主機２が通常の運転を行っているときに、同時に実行される。ここで、上記通常の運転とは、例えば、主機２がプレス機械であれば、油圧シリンダ３を用いてワークを加工するための運転を指す。

ユニット制御装置２０は、油圧ユニット１が例えば待機状態から運転状態になったときに、油圧シリンダ３の異常診断制御を開始する。

図４は、上記異常診断制御のメインフローチャートである。

上記異常診断制御が開始すると、図４に示すステップＳ１に進み、例えば工程１（図３に示す）の動作開始信号が入力されたと判定すると、ステップＳ２に進んで、上記動作開始信号に対応する油圧シリンダ３の異常診断処理を行う。なお、ステップＳ１は、上記動作開始信号が入力されたと判定するまで、繰り返される。

次に、ステップＳ３に進み、上記動作開始信号がオフになったか否かを判定する。このステップＳ３で、工程１,２,・・・の最終工程に対応する動作開始信号がオフになったと判定すると、ステップＳ４に進み、各油圧シリンダ３の異常に関する優先順位を判断する優先順位判断処理を行う。一方、ステップＳ３で、上記動作開始信号がオフになったと判定されないと、ステップＳ１に戻る。

次に、ステップＳ５に進み、ステップＳ２の異常診断処理に基づく判断結果と、ステップＳ４の優先順位判断処理に基づく判断結果とを、主機２に発報する。

次に、ステップＳ６に進み、工程Ｎｏ．のリセットを行う。これにより、ステップＳ２の異常診断処理に基づく判断結果の記憶データと、ステップＳ４の優先順位判断処理に基づく判断結果の記憶データとを消去して、異常診断制御を終了する。なお、ステップＳ６では、それらの記憶データに紐付けされた工程番号も削除される。

このような異常診断制御の処理によって全ての油圧シリンダ３の診断が行われる。

＜異常診断処理＞
図５は、図４のステップＳ２の異常診断処理を説明するためのフローチャートである。この異常診断処理では、油圧シリンダ３Ａ,３Ｂ,３Ｃのそれぞれに対して順方向および逆方向の駆動時の診断処理を行う。

上記異常診断処理が開始すると、まず、図５に示すステップＳ１１に進み、油圧シリンダ３の動作を開始する。

次に、ステップＳ１２に進み、タイマーのカウントアップを開始する。

次に、ステップＳ１３に進み、油圧ポンプ１２の吐出圧力Ｐと油圧ポンプ１２の吐出流量Ｑとの積を積算する。より詳しく説明すると、圧力センサ１５からの圧力信号が示す油圧ポンプ１２の吐出圧力Ｐに、速度検出部２２からの速度信号を用いて計算した油圧ポンプ１２の吐出流量Ｑを掛け合わせた値を求め、この値を積算したＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）を得る。ここで、ＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）は、工程における仕事量に対応する。なお、油圧ポンプ１２の吐出流量Ｑに換えてモータ１３の回転数Ｒを用いてもよい。

次に、ステップＳ１４に進み、圧力指令信号または流量指令信号が変化したか否かを判定する。このステップＳ１４で、圧力指令信号または流量指令信号が変化したと判定すると、ステップＳ１５に進む一方、圧力指令信号または流量指令信号が変化していないと判定すると、ステップＳ１１に戻る。

ステップＳ１４からステップＳ１５に進んだ場合、動作時診断の処理を行う。

次に、ステップＳ１６に進み、工程Ｎｏ.のカウントアップにより、ステップＳ１５の動作時診断に基づく診断結果のデータを記憶して、この診断処理を終了する。なお、ステップＳ１６では、その診断結果のデータに紐付けされた工程番号も記憶する。

＜動作時診断処理＞
図６は、油圧ユニット１の動作時診断処理を説明するためのフローチャートである。

上記動作時診断処理が開始すると、図６に示すステップＳ２１に進み、ＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）を記録する。

次に、ステップＳ２２に進み、タイマー値ｔ(動作開始信号がオンになっている時間)を記録する。なお、タイマー値ｔは、一つの工程が開始してから上記工程が終了するまでに要する時間に相当する。

次に、ステップＳ２３に進み、第１,第２閾値Ｘ１,Ｘ２が登録済であると判定すると、ステップＳ２４に進む一方、第１,第２閾値Ｘ１,Ｘ２が登録済でないと判定すると、ステップＳ２８に進む。

ステップＳ２３からステップＳ２８に進んだ場合、１回目のＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）の規定倍（例えば１.１倍）を第１閾値Ｘ１（所定の閾値）として記録した後、ステップＳ２９に進み、１回目のタイマー値ｔの規定倍（例えば１.１倍）を第２閾値Ｘ２（所定の時間）として記録して、この動作時診断処理を終了する。ここで、ＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）およびタイマー値ｔの規定倍は、個別に設定する。

第１閾値Ｘ１および第２閾値Ｘ２は、油圧シリンダ３毎に、油圧シリンダ３の順方向の駆動時の値と逆方向の駆動時の値とを第１閾値テーブルに記録する。なお、第１閾値Ｘ１および第２閾値Ｘ２は、各工程番号毎の閾値テーブルに記録するようにしてもよい。

この実施形態では、１回目のＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）およびタイマー値ｔを基準値として採用して、第１閾値Ｘ１および第２閾値Ｘ２を設定したが、予めシミューションや実験などにより第１閾値Ｘ１および第２閾値Ｘ２を設定してもよい。

ステップＳ２３からステップＳ２４に進んだ場合、ＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）が、予め登録された第１閾値Ｘ１（所定の閾値）以上であるか否かを判定する。このステップＳ２４で、ＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）が、第１閾値Ｘ１以上であると判定したとき、ステップＳ２５に進む一方、ＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）が、第１閾値Ｘ１未満であると判定したとき、ステップＳ３０に進む。

ステップＳ２４からステップＳ３０に進んだ場合、ＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）の変化率を算出して記録する。ここで、上記変化率は、次式に示すように、前回のＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）と今回のＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）の変化分との比の百分率である。

次に、ステップＳ３１に進み、ステップＳ３０で算出した変化率から次のＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）を推定する。

次に、ステップＳ３２に進み、ステップＳ３１で推定された次のＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）が、第１閾値Ｘ１以上であると判定すると、ステップＳ２７に進む一方、上記次のＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）が、第１閾値Ｘ１未満であると判定すると、この動作時診断処理を終了する。

ステップＳ２４からステップＳ２５に進んだ場合、タイマー値ｔが、予め登録された第２閾値Ｘ２（所定の時間）以上であるか否かを判定する。このステップＳ２５で、タイマー値ｔが第２閾値Ｘ２以上であると判定すると、ステップＳ２６に進み、異常登録処理を行って、この動作時診断処理を終了する。一方、ステップＳ２５で、タイマー値ｔが第２閾値Ｘ２未満であると判定すると、ステップＳ２７に進み、警告登録処理を行って、この動作時診断処理を終了する。

＜異常登録処理＞
図７は、油圧ユニット１の異常登録処理を説明するためのフローチャートである。

上記異常登録処理が開始すると、図７に示すステップＳ５１に進み、パッキンの劣化と判定し、ステップＳ５２に進み、当該油圧シリンダの異常登録を行った後、この異常登録処理を終了する。

＜警告登録処理＞
図８は、油圧ユニット１の警告登録処理を説明するためのフローチャートである。

上記警告登録処理が開始すると、図８に示すステップＳ６１に進み、パッキンの劣化の予兆と判定し、ステップＳ６２に進み、当該油圧シリンダの警告登録を行った後、この警告登録処理を終了する。

＜優先順位判断処理＞
図９は、油圧ユニット１の優先順位判断処理を説明するためのフローチャートである。

上記優先順位判断処理が開始すると、図９に示すステップＳ７１に進み、現在のＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）が、予め登録された第１閾値Ｘ１以上であるか否かを判定する。このステップＳ７１で、現在のＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）が第１閾値Ｘ１以上であると判定すると、ステップＳ７２に進む一方、現在のＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）が第１閾値Ｘ１未満であると判定すると、ステップＳ７２をスキップして、ステップＳ７３に進む。

ステップＳ７１からステップＳ７２に進んだ場合、現在のＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）と第１閾値Ｘ１との偏差△Ｒ１が大きい順で、工程１,２,・・・の異常順位(異常の程度の高い順)をソートする。別の言い方をすると、偏差△Ｒ１を次式で求め、工程１,２,・・・の異常順位を偏差△Ｒ１の大きい順に並べ換える。

△Ｒ１ ＝ 現在のＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）－第１閾値Ｘ１
ステップＳ７１またはＳ７２からステップＳ７３に進んだ場合、次のＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）が第１閾値Ｘ１以上であるか否かを判定する。このステップＳ７３で、次のＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）が、第１閾値Ｘ１以上であると判定すると、ステップＳ７４に進む一方、次のＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）が、第１閾値Ｘ１未満であると判定すると、ステップＳ７４をスキップして、ステップＳ７５に進む。

ステップＳ７４に進んだ場合、次のＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）と第１閾値Ｘ１との偏差△Ｒ２が大きい順で、工程１,２,・・・の警告順位(警告の程度の高い順)をソートする。別の言い方をすると、偏差△Ｒ２を次式で求め、工程１,２,・・・の異常順位を偏差△Ｒ２の大きい順に並べ換える。

△Ｒ１ ＝ 次のＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）ｈ－第１閾値Ｘ１
次に、ステップＳ７５で全ての工程の診断が完了したと判定すると、この優先順位判断処理を終了する。

上記構成の油圧ユニット１において、ユニット制御装置２０は、工程１,２,・・・のうち、油圧シリンダ３の動作を伴う工程（以下、診断対象工程）が開始するとき、この工程が行われている間、圧力センサ１５で検出された油圧ポンプ１２の吐出圧力Ｐと、速度検出部２２からの速度信号を用いて計算した油圧ポンプ１２の吐出流量Ｑとに基づいて、ＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）を得る。そして、ＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）が第１閾値Ｘ１以上であるとき、油圧シリンダ３で所定量を超える作動油の漏れが発生していると判定する。このとき、ユニット制御装置２０は、動作開始信号、圧力指令信号、流量指令信号および工程番号の少なくとも一つに基づいて、油圧シリンダ３Ａ,３Ｂ,３Ｃのうちのどれが動作しているかも判定する。

このようにして、上記動作開始信号、圧力指令信号、流量指令信号および工程番号の少なくとも一つに基づいて、油圧シリンダ３Ａ,３Ｂ,３Ｃ毎に作動油の漏れを判定することができる。

また、圧力センサ１５および速度検出部２２を用いて油圧シリンダ３の異常を診断する。これにより、油圧シリンダ３Ａ,３Ｂ,３Ｃのそれぞれに異常を診断する機器を別途設ける必要がない。その結果、油圧シリンダ３の異常を診断するための構成を簡素にできる。

また、主機２側で油圧シリンダ３Ａ,３Ｂ,３Ｃの油漏れに起因するトラブルが甚大になる前に、優先順位を決めた順に部品交換などの対策を行うことができる。

また、ユニット制御装置２０は、油圧シリンダ３毎に、工程１,２,・・・が繰り返し行われるときのＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）の変化の傾向を用いて、次に測定されるＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）を推定し、当該推定されたＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）が第１閾値Ｘ１以上であるとき、油圧シリンダ３Ａ,３Ｂ,３Ｃで所定量を超える作動油の漏れが次の工程で発生すると判定する。

このように、次に測定されるＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）を推定することにより、油圧シリンダ３での作動油の漏れが深刻になる前に対策を行うことができる。

また、ユニット制御装置２０は、工程１,２,・・・の時間を測定して、ＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）が第１閾値Ｘ１以上であり、かつ、工程１,２,・・・の時間が第２閾値Ｘ２未満であるとき、油圧シリンダ３における作動油の漏れの度合いは比較的軽度であると判定する。作動油の漏れの度合いは比較的軽度である場合は、主機２に警告を通知する。

一方、ＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）が第１閾値Ｘ１以上であり、かつ、工程１,２,・・・の時間が第２閾値Ｘ２以上であるとき、油圧シリンダ３における作動油の漏れの度合いは比較的重度であると判定する。作動油の漏れの度合いは比較的重度である場合は、主機２に異常を通知する。

これにより、油圧シリンダ３における作動油の漏れの度合いが比較的軽度であるか比較的重度であるかを容易に判定でき、その判定結果によって最適な対策を取ることができる。

また、第１閾値Ｘ１は、油圧シリンダ３の順方向の駆動時と逆方向の駆動時で異なる値が設定されている。したがって、油圧シリンダ３の順方向の駆動時と逆方向の駆動時の少なくともいずれか一方で負荷がかかる動作を行った場合、油圧シリンダ３の順方向の駆動時と逆方向の駆動時のどちらでも、作動油の漏れを正確に判定できる。

ここで、油圧シリンダ３の順方向とは、油圧シリンダ３のロッド３３が突出する側にピストン３２が移動する方向である。また、油圧シリンダ３の逆方向とは、油圧シリンダ３のロッド３３が没入する側にピストン３２が移動する方向である。

また、第２閾値Ｘ２は、油圧シリンダ３の順方向の駆動時と逆方向の駆動時で異なる値が設定されている。したがって、油圧シリンダ３の順方向の駆動時と逆方向の駆動時のどちらの場合でも、作動油の漏れを正確に判定できる。

なお、本実施形態において油圧ポンプ１２に、油圧ポンプ１２の容量を検出する容量検出部１２ａ(図１参照)を設けてもよい。この場合、油圧ポンプ１２として可変容量型ポンプを用い、モータ１３として定速モータを用いてもよい。油圧ポンプ１２として可変容量型ポンプを用いる場合であっても、油圧ポンプ１２の吐出流量は、容量検出部１２ａにより検出されたポンプ容量とモータ１３の単位時間当たりの回転数との積で求められる。

＜油圧シリンダの動作方向に応じたパッキン交換＞
油圧シリンダ３Ａ,３Ｂ,３Ｃは、ピストン３２がキャップ側からロッド側に押し出される順方向の駆動と、ピストン３２がロッド側からキャップ側に戻される逆方向の駆動とによりピストン３２が往復動する。

ピストン３２がロッド側に押し出される順方向の加圧時のみＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）の変化率が大きいことによって、油圧ユニット１から異常が発報された場合は、シリンダチューブ３１とピストン３２とをシールするピストンパッキンを交換する。

一方、ピストン３２がキャップ側に押し戻される逆方向の加圧時のみＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）の変化率が大きいことによって、油圧ユニット１から異常が発報された場合は、シリンダチューブ３１とロッド３３とをシールするロッドパッキンを交換する。

なお、キャップ側に戻る逆方向の加圧時とロッド側に押し出される順方向の加圧時の両方ともＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）の変化率が大きいことに起因して、油圧ユニット１から異常が発報された場合は、ピストンパッキンとロッドパッキンを交換する。

上記実施形態では、油圧ユニット１の異常診断を、主機２が通常の運転を行っているときに同時に実行したが、異常診断専用モードで主機２を運転して異常診断を行ってもよい。

上記実施形態では、３つの油圧シリンダ３Ａ,３Ｂ,３Ｃを駆動する油圧ユニット１について説明したが、油圧シリンダの数はこれに限らず、１または２または４以上の油圧シリンダを駆動する油圧ユニットに本開示を適用してもよい。

上記実施形態では、吐出流路１４に流量センサを設けていなかったが、吐出流路１４に流量センサを設けてもよい。このようにした場合、ポンプ容量とモータ１３の単位時間当たりの回転数との積で油圧ポンプ１２の吐出流量を求めなくても、油圧ポンプ１２の吐出流量は流量センサで検出できる。

上記実施形態では、工程１,２,・・・のそれぞれで１つの油圧シリンダ３が動作していたが、工程１,２,・・・のそれぞれで複数の油圧シリンダ３が動作するようにしてもよい。このようにする場合も、工程１,２,・・・のそれぞれで動作する油圧シリンダ３を識別可能となるように構成した動作開始信号が、主機制御装置５からユニット制御装置２０に入力されるようにしてもよい。

上記実施形態では、ユニット制御装置２０は、工程１に対応する動作開始信号に基づいて、工程１の開始を判定していたが、方向切換弁４への励磁信号に基づいて、工程１の開始を判定するようにしてもよいし、方向切換弁４からのモニタ信号に基づいて、工程１の開始を判定するようにしてもよい。

上記実施形態では、ユニット制御装置２０は、工程１,工程２，・・・に対応する動作開始信号に基づいて、工程１,工程２，・・・の開始を判定していたが、圧力指令信号および回転数指令信号のうちの少なくとも一方の変化に基づいて、工程２,工程３，・・・の開始を判定するようにしてもよい。

上記実施形態では、ステップＳ１では、上記動作開始信号が入力されたと判定したときに、ステップＳ２に進むようにしていたが、方向切換弁４へ励磁信号が送られたと判定したときに、ステップＳ２に進むようにしてもよい。このようにする場合、例えば、方向切換弁４へ励磁信号を出力されたことを示す信号が、主機制御装置５からユニット制御装置２０に出力されるようにする。

上記実施形態では、ステップＳ１では、上記動作開始信号が入力されたと判定したときに、ステップＳ２に進むようにしていたが、方向切換弁４から出力されるモニタ信号が変化したと判定したときに、ステップＳ２に進むようにしてもよい。このようにする場合、例えば、方向切換弁４から出力されるモニタ信号が変化したこと示す信号が、主機制御装置５からユニット制御装置２０に出力されるようにする。

上記実施形態では、ＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）が、予め登録された第１閾値Ｘ１以上であるか否かを判定していたが、ＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）から所定の初期値を引いた値が、予め登録された第１閾値Ｘ１以上であるか否かを判定するようにしてもよい。別の言い方をすれば、ステップＳ２４において、「ＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）」に換えて、「ＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）と所定の初期値との差」を用いてもよい。このようにする場合、ステップＳ２４の変更と同様の変更をステップＳ３２,Ｓ７１,Ｓ７３でも行ってもよい。

上記実施形態では、前回のＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）に対する今回のＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）の変化率を用いて、次のＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）を推定したが、動作時診断処理が複数回行われたとき、ＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）の変化の傾向として近似曲線などを用いて、次のＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）を推定するようにしてもよい。

上記実施形態では、ステップＳ２４で、ＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）が第１閾値Ｘ１以上であると判定したとき、ステップＳ２５を経て、ステップＳ２６またはＳ２７に進んでいたが、ステップＳ２４で、ＰＱ積算値Σ（Ｐ×Ｑ）が第１閾値Ｘ１以上であると判定したとき、ステップＳ２５を経ずに、ステップＳ２６に進むようにしてもよい。要するに、図６のフローチャートは、ステップＳ２５を無くすように変形してもよい。

上記実施形態において、油圧ポンプ１２の吐出流量Ｑに換えてモータ１３の回転数Ｒを用いる場合、油圧ポンプ１２の吐出圧力Ｐとモータ１３の回転数Ｒとの積を積算することでＰＲ積算値Σ（Ｐ×Ｒ）を求めて、このＰＲ積算値Σ（Ｐ×Ｒ）が所定の閾値以上であるとき、油圧シリンダ３で所定量を超える作動油の漏れが発生していると判定してもよい。

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
２ 主機
３,３Ａ,３Ｂ,３Ｃ 油圧シリンダ
４,４Ａ,４Ｂ,４Ｃ 方向切換弁
５ 主機制御装置
１１ 油タンク
１２ 油圧ポンプ
１２ａ 容量検出部
１３ モータ
１４ 吐出流路
１５ 圧力センサ
１６ パルスジェネレータ(回転数センサ)
２０ ユニット制御装置(制御部)
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
３１ シリンダチューブ
３２ ピストン
３３ ロッド

Claims (4)

1. 油圧シリンダ（３Ａ,３Ｂ,３Ｃ）に作動油を供給する油圧ポンプ（１２）と、
   上記油圧ポンプ（１２）を駆動するモータ（１３）と、
   上記油圧ポンプ（１２）が吐出する作動油の圧力（Ｐ）を検出する圧力センサ（１５）と、
   上記油圧シリンダ（３Ａ,３Ｂ,３Ｃ）の動作を伴う工程中に上記モータ（１３）を制御する制御部（２０）と
   を備え、
   上記制御部（２０）は、
   上記工程が開始してから上記工程が終了するまでの間、上記油圧ポンプ（１２）が吐出する作動油の圧力（Ｐ）と上記油圧ポンプ（１２）が吐出する作動油の流量（Ｑ）との積の積算値（Σ（Ｐ×Ｑ））を算出し、
   上記積算値（Σ（Ｐ×Ｑ））が所定の閾値（Ｘ１）以上であるとき、上記油圧シリンダ（３Ａ,３Ｂ,３Ｃ）で所定量を超える作動油の漏れが発生していると判定する、油圧ユニット。
2. 請求項１に記載の油圧ユニットにおいて、
   上記制御部（２０）は、
   上記工程が繰り返し行われるときの上記積算値（Σ（Ｐ×Ｑ））の変化の傾向を用いて、次の上記工程で測定される上記積算値（Σ（Ｐ×Ｑ））を推定し、
   この推定された上記積算値（Σ（Ｐ×Ｑ））が上記所定の閾値（Ｘ１）以上であるとき、上記油圧シリンダ（３Ａ,３Ｂ,３Ｃ）で所定量を超える作動油の漏れが上記次の工程で発生すると判定する、油圧ユニット。
3. 請求項１または２に記載の油圧ユニットにおいて、
   上記制御部（２０）は、
   上記積算値（Σ（Ｐ×Ｑ））が上記所定の閾値（Ｘ１）以上であり、かつ、上記工程が開始したと判定して上記工程が終了したと判定するまでの時間が所定の時間（Ｘ２）未満であるとき、上記油圧シリンダ（３Ａ,３Ｂ,３Ｃ）における作動油の漏れの度合いは比較的軽度と判定する一方、
   上記積算値（Σ（Ｐ×Ｑ））が上記所定の閾値（Ｘ１）以上であり、かつ、上記工程が開始した判定してから上記工程が終了したと判定するまでの時間が上記所定の時間（Ｘ２）以上であるとき、上記油圧シリンダ（３Ａ,３Ｂ,３Ｃ）における作動油の漏れの度合いは比較的重度と判定する、ことを特徴とする油圧ユニット。
4. 侵害発見容易性のレベルＢ(基礎出願打合せ時に確定)
   請求項１から３までのいずれか一項に記載の油圧ユニットにおいて、
   上記所定の閾値（Ｘ１）は、上記油圧シリンダ（３Ａ,３Ｂ,３Ｃ）の順方向の駆動時と上記油圧シリンダ（３Ａ,３Ｂ,３Ｃ）の逆方向の駆動時とで異なる値が設定されている、油圧ユニット。

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