JP2024035295A - 液圧ポンプの性能低下検知システム - Google Patents

液圧ポンプの性能低下検知システム Download PDF

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Abstract

【課題】流量計を用いることなく液圧ポンプの性能低下を検知することができる液圧ポンプの性能低下検知システムを提供する。【解決手段】一実施形態に係る液圧ポンプの性能低下検知システム１Ａは、液圧アクチュエータ５へ作動液を供給して液圧アクチュエータ５を作動させる可変容量型の液圧ポンプと、指令電流に応じて液圧ポンプ３の容量を変更するレギュレータ３１と、レギュレータ３１へ前記指令電流を送給する制御装置７を含む。制御装置７は、液圧アクチュエータ５の非作動時に、液圧ポンプ３から吐出された作動液が流れる流路６４に設けられた切換弁６５が閉位置に切り換えられ、かつ、液圧ポンプ３が所定の回転数で駆動された状態で、前記指令電流の電流値および圧力センサ７２で計測される液圧ポンプ３の吐出圧に基づいて液圧ポンプ３の性能が低下したか否かを判定する。【選択図】図１

Description

本開示は、液圧ポンプの性能低下を検知するシステムに関する。
従来から、液圧ポンプから液圧アクチュエータへ作動液を供給する液圧回路が知られている。このような液圧回路では、液圧ポンプの性能低下を検知することが望まれる。
例えば、特許文献１には、液圧ポンプからのドレン流量を流量計で計測し、そのドレン流量に基づいて液圧ポンプが摩耗したか否かを判定する装置が開示されている。
特開平７－２８０６８８号公報
しかしながら、ドレン流量は僅かであるため、流量計の計測値は計測精度の影響を受け易い。故に、流量計で計測されるドレン流量に基づいて、液圧ポンプの摺動部分の摩耗による吐出流量の微量低下などの液圧ポンプの性能低下を検知することは困難である。
そこで、本開示は、流量計を用いることなく液圧ポンプの性能低下を検知することができる液圧ポンプの性能低下検知システムを提供することを目的とする。
本開示は、一つの側面から、液圧アクチュエータへ作動液を供給して前記液圧アクチュエータを作動させる可変容量型の液圧ポンプと、指令電流に応じて前記液圧ポンプの容量を変更するレギュレータと、前記液圧ポンプから吐出された作動液が流れる流路に設けられた、前記流路を開放する開位置と、前記流路を閉塞する閉位置との間で切り換え可能な切換弁と、前記レギュレータへ前記指令電流を送給する制御装置と、前記切換弁よりも上流側で前記液圧ポンプの吐出圧を計測する圧力センサと、を備え、前記制御装置は、前記液圧アクチュエータの非作動時に、前記切換弁が前記閉位置に切り換えられ、かつ、前記液圧ポンプが所定の回転数で駆動された状態で、前記指令電流の電流値および前記圧力センサで計測される前記液圧ポンプの吐出圧に基づいて前記液圧ポンプの性能が低下したか否かを判定する、液圧ポンプの性能低下検知システムを提供する。
本開示は、別の側面から、液圧アクチュエータへ作動液を供給して前記液圧アクチュエータを作動させる可変容量型の液圧ポンプと、指令電流に応じて前記液圧ポンプの容量を変更するレギュレータと、前記液圧ポンプから吐出された作動液が流れる流路に設けられた、前記流路を開放する開位置と、開度が１～７０％の範囲内の特定絞り位置との間で切り換え可能な切換弁と、前記レギュレータへ前記指令電流を送給する制御装置と、前記切換弁よりも上流側で前記液圧ポンプの吐出圧を計測する圧力センサと、を備え、前記制御装置は、前記液圧アクチュエータの非作動時に、前記切換弁が前記特定絞り位置に切り換えられ、かつ、前記液圧ポンプが所定の回転数で駆動された状態で、前記指令電流の電流値および前記圧力センサで計測される前記液圧ポンプの吐出圧に基づいて前記液圧ポンプの性能が低下したか否かを判定する、液圧ポンプの性能低下検知システムを提供する。
本開示によれば、流量計を用いることなく液圧ポンプの性能低下を検知することができる。
第１実施形態に係る液圧ポンプの性能低下検知システムの概略構成図である。 レギュレータへの指令電流と液圧ポンプの吐出圧との関係を示すグラフである。 第１実施形態の変形例を示す概略構成図である。 第１実施形態の別の変形例を示す概略構成図である。 第２実施形態に係る液圧ポンプの性能低下検知システムの概略構成図である。
（第１実施形態）
図１に、第１実施形態に係る液圧ポンプの性能低下検知システム１Ａを示す。本実施形態は、液圧ポンプ３の性能低下の検知を、例えば建設機械の液圧回路で行うことができるように構成したものである。建設機械としては、油圧ショベルや油圧クレーンなどが挙げられる。
液圧ポンプ３は、原動機２により駆動される。本実施形態では、原動機２がエンジンであり、液圧ポンプ３が一定の回転数で駆動される。例えば、液圧ポンプ３の回転数は１０００～２５００ｒｐｍの範囲内である。液圧ポンプ３の回転数は、使用者によって複数の設定回転数のうちから選択されてもよい。つまり、液圧ポンプ３の回転数は、複数の設定回転数の間で変更可能であってもよい。あるいは、原動機２は電動モータであってもよい。
また、本実施形態では、液圧ポンプ３がアキシャルピストンポンプ（斜板ポンプまたは斜軸ポンプ）である。ただし、液圧ポンプ３は、ベーンポンプ、ギヤポンプ、スクリューポンプなどの他の形式のポンプであってもよい。
さらに、本実施形態では、液圧ポンプ３が可変容量型のポンプである。液圧ポンプ３の容量（一回転あたりの吐出量）はレギュレータ３１により変更される。レギュレータ３１には後述する制御装置７から指令電流が送給され、レギュレータ３１は、指令電流に応じて液圧ポンプ３の容量を変更する。本実施形態では、レギュレータ３１が、指令電流が大きくなるほど液圧ポンプ３の容量を増大させる。また、本実施形態では、液圧ポンプ３の最小容量がゼロよりも大きく設定されている。ただし、液圧ポンプ３の最小容量はゼロであってもよい。
例えば、液圧ポンプ３が斜板ポンプである場合、レギュレータ３１は、液圧ポンプ３の斜板と連結されたサーボピストンに作用する液圧を電気的に変更するものであってもよいし、液圧ポンプ３の斜板と連結された電動アクチュエータであってもよい。
液圧ポンプ３は、複数の液圧アクチュエータ５へ複数の制御弁４を介して作動液を供給してそれらの液圧アクチュエータ５を作動させる。図例では液圧アクチュエータ５の数が２つであるが、液圧アクチュエータ５の数は１つであってもよいし（この場合、制御弁４の数も１つである）、３つ以上であってもよい。
液圧ポンプ３は、供給流路６１により制御弁４と接続されている。つまり、供給流路６１は、液圧ポンプ３から延びる共通路と、共通路から分岐して制御弁４にそれぞれつながる複数の分岐路を含む。また、制御弁４は、タンク流路６２によりタンクと接続されている。供給流路６１の共通路からはリリーフ流路が分岐し、このリリーフ流路にリリーフ弁が設けられる。
本実施形態では、液圧アクチュエータ５が双方向に作動する複動シリンダまたは液圧モータである。このため、各制御弁４が、一対の給排流路６３により対応する液圧アクチュエータ５と接続されている。
各制御弁４は、例えば、スプールを内蔵するスプール弁である。各制御弁４は、中立位置と第１作動位置と第２作動位置との間で切り換え可能である。各制御弁４は、中立位置では、供給流路６１、タンク流路６２、一対の給排流路６３の全てを閉塞する。第１作動位置または第２作動位置では、各制御弁４は、供給流路６１を一方の給排流路６３と連通させるとともに、他方の給排流路６３をタンク流路６２と連通させる。
各制御弁４は、対応する液圧アクチュエータ５を作動させるための操作装置の操作量に応じて作動する。本実施形態では、各制御弁４が一対のパイロットポートを有する。操作装置が電気ジョイスティックである場合、各制御弁４の一対のパイロットポートには一対の電磁比例弁がそれぞれ接続される。各制御弁４は、それらの電磁比例弁を介して制御装置７により制御される。
制御装置７は、操作装置の操作量が大きくなるほど、対応する制御弁４の作動量（すなわち、開口面積）を大きくする。また、制御装置７は、操作装置の操作量が大きくなるほど、レギュレータ３１へ送給する指令電流を大きくする。
なお、操作装置が操作量に応じたパイロット圧を出力するパイロット操作弁である場合、各制御弁４の一対のパイロットポートはそのパイロット操作弁と接続される。あるいは、各制御弁４は、制御装置７によって直接的に制御される電磁弁であってもよい。
制御装置７に関し、本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ASIC（Application Specific Integrated Circuits）、従来の回路、および/または、それらの組み合わせ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウエアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウエアである。ハードウエアは、本明細書に開示されているハードウエアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウエアであってもよい。ハードウエアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットはハードウエアとソフトウエアの組み合わせであり、ソフトウエアはハードウエアおよび/またはプロセッサの構成に使用される。
供給流路６１の共通路からはアンロード流路６４が分岐しており、このアンロード流路６４はタンクまで延びている。本実施形態では、アンロード流路６４が全ての制御弁４を通過するセンターバイパス流路を兼ねている。
各制御弁４は、中立位置ではアンロード流路６４を開放し（開度１００％）、中立位置からの作動量が大きくなるにつれてアンロード流路６４に対する開度が小さくなり、少なくとも作動量が最大となるときにアンロード流路６４を閉塞する（開度０％）。すなわち、いずれかの制御弁４がアンロード流路６４を閉塞するか後述するアンロード弁６５がアンロード流路６４を閉塞しない限り、アンロード流路６４には、液圧ポンプ３から吐出された作動液が流れる。
アンロード流路６４には、全ての制御弁４の下流側にアンロード弁６５が設けられている。アンロード弁６５は、アンロード流路６４を開放する開位置（開度１００％）と、アンロード流路を閉塞する閉位置（開度０％）との間で切り換え可能である。アンロード弁６５の開度は、開位置と閉位置との間で任意に変更可能である。本実施形態では開位置が中立位置であるが、閉位置が中立位置であってもよい。
本実施形態では、アンロード弁６５がスプールを内蔵するスプール弁である。すなわち、中立位置である開位置がスプールの一方のストロークエンドであり、閉位置がスプールの他方のストロークエンドである。換言すれば、中立位置ではスプリングによってスプールがストッパーに押し付けられ、閉位置ではスプールがそのストッパーから最も遠ざかる（フルストローク）。
アンロード弁６５は、本実施形態ではソレノイドを含む電磁弁であり、制御装置７により制御される。つまり、上述した中立位置がソレノイドの非励磁状態である。制御装置７は、上述した操作装置の操作量が大きくなるほど、アンロード弁６５の開度を小さくする。なお、アンロード弁６５がソレノイドではなくパイロットポートを含み、そのパイロットポートが、アンロード弁とは別に設けられた電磁弁と接続されてもよい。この場合、アンロード弁６５が電磁弁を介して制御装置７により制御される。
制御装置７は、供給流路６１の共通路に設けられた圧力センサ７２と電気的に接続されている。圧力センサ７２は液圧ポンプ３の吐出圧を計測する。上述したように、アンロード流路６４は供給流路６１の共通路から分岐しているので、圧力センサ７２は、アンロード弁６５よりも上流側で液圧ポンプ３の吐出圧を計測する。
制御装置７は、液圧アクチュエータ５の非作動時、すなわち液圧ポンプ３が液圧アクチュエータ５へ作動液を供給していないときに、液圧ポンプ３に対する性能確認を行う。
液圧ポンプ３が液圧アクチュエータ５へ作動液を供給していないときも液圧ポンプ３は上述した一定の回転数で駆動される。ただし、液圧ポンプ３が液圧アクチュエータ５へ作動液を供給していないとき、液圧ポンプ３は通常の回転数よりも低い一定の回転数で駆動されてもよい。上述したように通常の回転数が１０００～２５００ｒｐｍの範囲内である場合、液圧ポンプ３が液圧アクチュエータ５へ作動液を供給していないときの回転数は例えば９００～１８００ｒｐｍの範囲内であってもよい。
本実施形態では、液圧アクチュエータ５の非作動時に制御装置７がレギュレータ３１へ送給する指令電流はゼロである。これにより、液圧ポンプ３の容量は最小に維持される。ただし、液圧アクチュエータ５の非作動時に、制御装置７は、液圧ポンプ３の容量が最小に維持されるようなゼロよりも大きな待機電流を指令電流としてレギュレータ３１へ送給してもよい。
液圧ポンプ３に対する性能確認を行う際、制御装置７は、アンロード弁６５を閉位置に切り換える。これにより、液圧ポンプ３の吐出圧がリリーフ弁の設定圧（リリーフ圧）を超えない限り、液圧ポンプ３からの作動液の吐出が遮断されることになる。液圧ポンプ３からの作動液の吐出が遮断された状態では、液圧ポンプ３がある程度少ない容量で駆動されているときは、液圧ポンプ３の内部リークなど（本実施形態では、制御弁４のリークもある）により液圧ポンプ３の吐出圧はそれほど高くならない。
その状態で、制御装置７は、レギュレータ３１への指令電流の電流値および圧力センサ７２で計測される液圧ポンプ３の吐出圧に基づいて、液圧ポンプ３の性能が低下したか否かを判定する。この判定は、上述したように液圧ポンプ３が一定の回転数で駆動された状態で行われる。
より詳しくは、制御装置７は、図２に示すように、レギュレータ３１への指令電流を所定値（本実施形態ではゼロ）から増加させ、圧力センサ７２で計測される液圧ポンプ３の吐出圧が閾値Ｐｔとなったとき、換言すれば液圧ポンプ３の吐出圧が閾値Ｐｔまで上昇したときの電流値を判定用電流値Ｉ１として記憶する。
制御装置７には、基準電流値Ｉ０が予め記憶されている。基準電流値Ｉ０は、液圧ポンプ３に異常が無い場合（例えば、液圧ポンプ３を含む液圧駆動装置が機械に取り付けられた後の短時間の運転後の工場出荷前、または機械完成後の工場出荷直後の運転時間の短い時期で）の、液圧ポンプ３の吐出圧が閾値Ｐｔとなったときの指令電流の電流値である。基準電流値Ｉ０としては、より簡易的にポンプ単体での性能確認で得られた、液圧ポンプ３の吐出圧が閾値Ｐｔとなったときの指令電流の電流値を用いてもよい。
制御装置７は、記憶した判定用電流値Ｉ１を基準電流値Ｉ０と比較し、判定用電流値Ｉ１が基準電流値Ｉ０よりも設定値Ｖ以上大きい場合（Ｉ１－Ｉ０≧Ｖ）は、液圧ポンプ３の低能が低下したと判定する。一方、判定用電流値Ｉ１が基準電流値Ｉ０よりも設定値Ｖ以上大きくない場合（Ｉ１－Ｉ０＜Ｖ）、制御装置７は、液圧ポンプ３の低能が低下していないと判定する。
レギュレータ３１への指令電流を増加させて液圧ポンプ３の容量をある程度少ない容量から増大させると、液圧ポンプ３の異常（例えば、液圧ポンプ３が斜板ポンプである場合、ピストンの先端に設けられる、斜板と摺動するシューの摩耗や、バルブプレートとシリンダブロックとの間の摺動面の摩耗）の度合いによって、液圧ポンプ３の吐出圧が閾値Ｐｔとなるときの電流値が変化する。従って、本実施形態のようにレギュレータ３１への指令電流の電流値および液圧ポンプ３の吐出圧の値を使用することにより、流量計を用いることなく液圧ポンプ３の性能低下を検知することができる。しかも、ドレン流量を計測するよりも高精度に液圧ポンプ３の性能低下を検知することができる。
さらには、建設機械用の液圧回路は、アンロード弁６５が設けられたアンロード流路６４、および液圧ポンプ３の吐出圧を計測する圧力センサ７２を含むものが多いので、このような液圧回路では、機器を追加することなく液圧ポンプ３の性能低下を検知することができる。また、油圧駆動装置に含まれるポンプ以外の僅かな漏れについても含めて計測することになり、即ち、ポンプ単体でのポンプ内部のリークだけに注目するのではなく液圧回路における制御弁４等の影響を含めてはかることができるので、機械個別のばらつきの影響を受けずに、ポンプ性能劣化を精密に判定することが可能となる。
＜変形例＞
前記実施形態では、液圧ポンプ３の吐出圧が閾値Ｐｔとなったときの電流値を判定用電流値Ｉ１として記憶する際、制御装置７は、レギュレータ３１への指令電流を増加させて液圧ポンプ３の容量をある程度少ない容量から増大させた。これとは逆に、制御装置７は、レギュレータ３１への指令電流を減少させて液圧ポンプ３の容量をある程度多い容量から減少させ、圧力センサ７２で計測される液圧ポンプ３の吐出圧が閾値Ｐｔまで低下したときの電流値を判定用電流値Ｉ１として記憶してもよい。液圧ポンプ３の容量をある程度多い容量から減少させる場合でも、液圧ポンプ３の異常の度合いによって、液圧ポンプ３の吐出圧が閾値Ｐｔとなるときの電流値が変化する。従って、この場合でもレギュレータ３１への指令電流の電流値および液圧ポンプ３の吐出圧の値を使用することにより、流量計を用いることなく液圧ポンプ３の性能低下を検知することができる。
また、レギュレータ３１は、指令電流が大きくなるほど液圧ポンプ３の容量を減少させる方式であってもよい。この場合でも、液圧ポンプ３の吐出圧が閾値Ｐｔとなったときの電流値を判定用電流値Ｉ１として記憶する際、制御装置７は、レギュレータ３１への指令電流を減少させて液圧ポンプ３の容量をある程度少ない容量から増大させてもよいし、レギュレータ３１への指令電流を増加させて液圧ポンプ３の容量をある程度多い容量から減少させてもよい。
また、図３に示す変形例の性能低下検知システム１Ｂのように、アンロード弁６５は、開位置と閉位置と特定絞り位置との間で切り換え可能であってもよい。特定絞り位置は、開度が１～７０％の範囲内の所定値に設定された位置である。アンロード弁６５の開度は開位置とこれに隣接する閉位置の間では任意に変更可能である。
図３では、特定絞り位置が中立位置であり、開位置が閉位置を挟んで特定絞り位置と反対側に位置する。すなわち、中立位置である特定絞り位置がスプールの一方のストロークエンドであり、開位置がスプールの他方のストロークエンドである。ただし、開位置が特定絞り位置と閉位置の間にあり、特定絞り位置および閉位置がストロークエンドであってもよい。あるいは、アンロード弁６５の開位置と閉位置のどちらかが一方のストロークエンドである中立位置であり、特定絞り位置が他方のストロークエンドであってもよい。このように特定絞り位置がストロークエンドであれば、特定絞り位置での開度の再現性を保証することができる。
図３に示すようにアンロード弁６５が特定絞り位置に切り換え可能である場合も、原動機２はエンジンであってもよいし、電動モータであってもよい。
性能低下検知システム１Ｂでは、制御装置７が、液圧ポンプ３に対する性能確認の際に、アンロード弁６５を特定絞り位置に切り換える。これにより、液圧ポンプ３からの作動液の吐出が制限される。この状態で、制御装置７がレギュレータ３１への指令電流を所定値（例えば、前記実施形態と同様にゼロ）から増加させる。その後の制御装置７が行う処理は前記実施形態と同様である。
液圧ポンプ３からの作動液の吐出が制限された状態でも、前記実施形態と同様に、液圧ポンプ３がある程度少ない容量で駆動されているときは、液圧ポンプ３の内部リークなどにより液圧ポンプ３の吐出圧はそれほど高くならない。一方、レギュレータ３１への指令電流を増加させて液圧ポンプ３の容量をある程度少ない容量から増大させると、液圧ポンプ３の異常の度合いによって、液圧ポンプ３の吐出圧が閾値Ｐｔとなるときの電流値が変化する。従って、性能低下検知システム１Ｂでも、レギュレータ３１への指令電流の電流値および液圧ポンプ３の吐出圧の値を使用することにより、流量計を用いることなく液圧ポンプ３の性能低下を検知することができる。しかも、ドレン流量を計測するよりも高精度に液圧ポンプ３の性能低下を検知することができる。
図３に示す変形例では、液圧ポンプ３の性能確認を高精度に再現するために、アンロード弁６５の開口面積が特定絞り位置で一定となるような対策が望まれる。これに対し、前記実施形態のように液圧ポンプ３に対する性能確認の際にアンロード弁６５が閉位置に切り換えられれば、そのような対策を行うことなく、液圧ポンプ３の性能確認を高精度に再現することができる。
なお、図３に示す変形例でも、制御装置７は、レギュレータ３１への指令電流を減少させて液圧ポンプ３の容量をある程度多い容量から減少させ、圧力センサ７２で計測される液圧ポンプ３の吐出圧が閾値Ｐｔまで低下したときの電流値を判定用電流値Ｉ１として記憶してもよい。液圧ポンプ３の容量をある程度多い容量から減少させる場合でも、液圧ポンプ３の異常の度合いによって、液圧ポンプ３の吐出圧が閾値Ｐｔとなるときの電流値が変化する。
図３に示す変形例では、アンロード弁６５は開位置と特定絞り位置との間でのみ切り替え可能であってもよく、アンロード流路６４はアンロード弁６５によって閉塞されなくてもよい。この場合、制御弁４もセンターバイパス流路を兼ねるアンロード流路６４を閉塞せず、アンロード流路６４は常に閉塞されなくてもよい。
また、図４に示す別の変形例の性能低下検知システム１Ｃのように、アンロード流路６４が全ての制御弁４を通過するセンターバイパス流路を兼ねず、制御弁４を経由せずにタンクまで延びてもよい。
（第２実施形態）
図５に、第２実施形態に係る液圧ポンプの性能低下検知システム１Ｄを示す。なお、本実施形態において、第１実施形態と同一構成要素には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
本実施形態は、液圧ポンプ３の性能低下の検知を、例えば産業機械の液圧回路で行うことができるように構成したものである。産業機械としては、プレス機械などが挙げられる。
液圧ポンプ３は、液圧アクチュエータ５へ作動液を供給して液圧アクチュエータ５を作動させる。本実施形態では、液圧ポンプ３を駆動する原動機２が電動モータ（例えば、サーボモータ）である。本実施形態でも、第１実施形態と同様に、液圧ポンプ３が、最小容量がゼロよりも大きく設定された可変容量型のアキシャルピストンポンプである。液圧ポンプ３の容量はレギュレータ３１により変更される。
さらに、本実施形態では、液圧ポンプ３が、両方向に回転可能な両方向ポンプである。すなわち、液圧ポンプ３は第１ポートおよび第２ポートを有し、一方向に回転するときに第１ポートが吸入ポート、第２ポートが吐出ポートとなり、逆方向に回転するときに、第２ポートが吸入ポート、第１ポートが吐出ポートとなる。
ただし、両方向ポンプは、回転方向が一方向であって、斜板がセンターから両側に傾倒可能な斜板ポンプであってもよい。この場合、原動機２はエンジンであってもよい。
両方向ポンプである液圧ポンプ３は、閉回路を形成するように一対の給排流路８１，８２により液圧アクチュエータ５と接続されている。本実施形態では、液圧アクチュエータ５が鉛直下向きに伸長するとともに鉛直上向きに短縮する複動シリンダである。つまり、給排流路８１はヘッド側の流路、給排流路８２はロッド側の流路であり、液圧アクチュエータ５の伸長時には給排流路８１に液圧ポンプ３から吐出された作動液が流れ、液圧アクチュエータ５の短縮時には給排流路８２に液圧ポンプ３から吐出された作動液が流れる。
給排流路８１は補給流路９１によりタンクと接続されており、補給流路９１には逆止弁が設けられている。同様に、給排流路８２は補給流路９２によりタンクと接続されており、補給流路９２には逆止弁が設けられている。また、給排流路８１，８２のそれぞれには、リリーフ弁９４が設けられたリリーフ流路９３が接続されている。
ロッド側の給排流路８２には、速度切換弁８４が設けられているとともに、速度切換弁８４をバイパスするようにバイパス流路８５が接続されている。バイパス流路８５には、リリーフ弁８６が設けられている。
速度切換弁８４は、ロッドの上昇時および低速下降時に中立位置に位置する。中立位置では、速度切換弁８４は、液圧ポンプ３から液圧アクチュエータ５へ向かう流れは許容するがその逆の流れは禁止する逆止弁として機能する。すなわち、ロッドの低速下降時は、液圧アクチュエータ５のロッド側圧力がリリーフ弁の設定圧（リリーフ圧）に保たれながらロッドが下降する。ロッドの高速下降時、速度切換弁８４は制御装置７によって双方向の流れを許容する開位置に切り換えられる。なお、図５では、図面の簡略化のために一部の信号線の作図を省略する。
ヘッド側の給排流路８１には、切換弁８３が設けられている。切換弁８３は、給排流路８１を開放する開位置と、給排流路８１を閉塞する閉位置との間で切り換えられる。本実施形態では開位置が中立位置であるが、閉位置が中立位置であってもよい。
さらに、給排流路８１には、切換弁８３と液圧ポンプ３との間に圧力センサ７３が設けられている。つまり、液圧アクチュエータ５の伸長時、圧力センサ７３は切換弁８３よりも上流側で液圧ポンプ３の吐出圧を計測する。
制御装置７には、液圧アクチュエータ５の伸張指令である第１操作信号および液圧アクチュエータの短縮指令である第２操作信号が入力される。制御装置７は、第１操作信号および第２操作信号に基づいて液圧ポンプ３を駆動する原動機２である電動モータおよびレギュレータ３１を制御する。
第１実施形態と同様に、制御装置７は、液圧アクチュエータ５の非作動時、すなわち液圧ポンプ３が液圧アクチュエータ５へ作動液を供給していないときに、液圧ポンプ３に対する性能確認を行う。液圧アクチュエータ５の非作動時は液圧ポンプ３の容量は最小に維持される。
本実施形態では、液圧アクチュエータ５の非作動時に制御装置７がレギュレータ３１へ送給する指令電流はゼロである。ただし、液圧アクチュエータ５の非作動時、制御装置７は、液圧ポンプ３の容量が最小に維持されるようなゼロよりも大きな待機電流を指令電流としてレギュレータ３１へ送給してもよい。
まず、制御装置７は、切換弁８３を閉位置に切り換える。これにより、液圧ポンプ３が給排流路８１へ作動液を吐出する方向に回転するときは、液圧ポンプ３の吐出圧がリリーフ弁９４の設定圧（リリーフ圧）を超えない限り、液圧ポンプ３からの作動液の吐出が遮断されることになる。
ついで、制御装置７は、原動機２を稼働させて液圧ポンプ３を一定の回転数Ｎで駆動させるとともに給排流路８１へ作動液を吐出する方向に回転させる。このときの液圧ポンプ３の回転数Ｎは、０ｒｐｍよりも大きな値であれば、どのような値であってもよい（例えば、１００ｒｐｍ）。
液圧ポンプ３からの作動液の吐出が遮断された状態では、液圧ポンプ３がある程度少ない容量で駆動されているときは、液圧ポンプ３の内部リークなどにより液圧ポンプ３の吐出圧はそれほど高くならない。
その状態で、制御装置７は、レギュレータ３１への指令電流の電流値、および圧力センサ７２で計測される液圧ポンプ３の吐出圧に基づいて、液圧ポンプ３の性能が低下したか否かを判定する。この判定は、上述したように液圧ポンプ３が一定の回転数Ｎで駆動された状態で行われる。
より詳しくは、制御装置７は、図２に示すように、レギュレータ３１への指令電流を所定値（本実施形態ではゼロ）から増加させ、圧力センサ７２で計測される液圧ポンプ３の吐出圧が閾値Ｐｔとなったとき、換言すれば液圧ポンプ３の吐出圧が閾値Ｐｔまで上昇したときの電流値を判定用電流値Ｉ１として記憶する。
制御装置７には、基準電流値Ｉ０が予め記憶されている。基準電流値Ｉ０は、液圧ポンプ３に異常が無い場合（例えば、液圧ポンプ３を含む液圧駆動装置が機械に取り付けられた後の短時間の運転後の工場出荷前、または機械完成後の工場出荷直後の運転時間の短い時期で）の、液圧ポンプ３の吐出圧が閾値Ｐｔとなったときの電流値である。基準電流値Ｉ０としては、より簡易的にポンプ単体での性能確認で得られた、液圧ポンプ３の吐出圧が閾値Ｐｔとなったときの電流値を用いてもよい。
制御装置７は、記憶した判定用電流値Ｉ１を基準電流値Ｉ０と比較し、判定用電流値Ｉ１が基準電流値Ｉ０よりも設定値Ｖ以上大きい場合（Ｉ１－Ｉ０≧Ｖ）は、液圧ポンプ３の低能が低下したと判定する。一方、判定用電流値Ｉ１が基準電流値Ｉ０よりも設定値Ｖ以上大きくない場合（Ｉ１－Ｉ０＜Ｖ）、制御装置７は、液圧ポンプ３の低能が低下していないと判定する。
レギュレータ３１への指令電流を増加させて液圧ポンプ３の容量をある程度少ない容量から増大させると、液圧ポンプ３の異常（例えば、液圧ポンプ３が斜板ポンプである場合、ピストンの先端に設けられる、斜板と摺動するシューの摩耗や、バルブプレートとシリンダブロックとの間の摺動面の摩耗）の度合いによって、液圧ポンプ３の吐出圧が閾値Ｐｔとなるときの電流値が変化する。従って、本実施形態のようにレギュレータ３１への指令電流の電流値および液圧ポンプ３の吐出圧の値を使用することにより、流量計を用いることなく液圧ポンプ３の性能低下を検知することができる。しかも、ドレン流量を計測するよりも高精度に液圧ポンプ３の性能低下を検知することができる。
＜変形例＞
前記実施形態では、液圧ポンプ３の吐出圧が閾値Ｐｔとなったときの電流値を判定用電流値Ｉ１として記憶する際、制御装置７は、レギュレータ３１への指令電流を増加させて液圧ポンプ３の容量をある程度少ない容量から増大させた。これとは逆に、制御装置７は、レギュレータ３１への指令電流を減少させて液圧ポンプ３の容量をある程度多い容量から減少させ、圧力センサ７２で計測される液圧ポンプ３の吐出圧が閾値Ｐｔまで低下したときの電流値を判定用電流値Ｉ１として記憶してもよい。液圧ポンプの容量をある程度多い容量から減少させる場合でも、液圧ポンプ３の異常の度合いによって、液圧ポンプ３の吐出圧が閾値Ｐｔとなるときの電流値が変化する。従って、この場合でもレギュレータ３１への指令電流の電流値および液圧ポンプ３の吐出圧の値を使用することにより、流量計を用いることなく液圧ポンプ３の性能低下を検知することができる。
また、レギュレータ３１は、指令電流が大きくなるほど液圧ポンプ３の容量を減少させる方式であってもよい。この場合でも、液圧ポンプ３の吐出圧が閾値Ｐｔとなったときの電流値を判定用電流値Ｉ１として記憶する際、制御装置７は、レギュレータ３１への指令電流を減少させて液圧ポンプ３の容量をある程度少ない容量から増大させてもよいし、レギュレータ３１への指令電流を増加させて液圧ポンプ３の容量をある程度多い容量から減少させてもよい。
また、切換弁８３は、ヘッド側の給排流路８１ではなく、ロッド側の給排流路８２に設けられ、制御装置７が、液圧ポンプ３に対する性能確認の際に、液圧ポンプ３を給排流路８２へ作動液を吐出させる方向に回転させてもよい。あるいは、切換弁８３は、給排流路８１，８２の双方に設けられてもよい。
（その他の実施形態）
本開示は上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
（まとめ）
第１の態様として、本開示は、１つの側面から、液圧アクチュエータへ作動液を供給して前記液圧アクチュエータを作動させる可変容量型の液圧ポンプと、指令電流に応じて前記液圧ポンプの容量を変更するレギュレータと、前記液圧ポンプから吐出された作動液が流れる流路に設けられた、前記流路を開放する開位置と、前記流路を閉塞する閉位置との間で切り換え可能な切換弁と、前記レギュレータへ前記指令電流を送給する制御装置と、前記切換弁よりも上流側で前記液圧ポンプの吐出圧を計測する圧力センサと、を備え、前記制御装置は、前記液圧アクチュエータの非作動時に、前記切換弁が前記閉位置に切り換えられ、かつ、前記液圧ポンプが所定の回転数で駆動された状態で、前記指令電流の電流値および前記圧力センサで計測される前記液圧ポンプの吐出圧に基づいて前記液圧ポンプの性能が低下したか否かを判定する、液圧ポンプの性能低下検知システムを提供する。
上記の構成によれば、切換弁が閉位置に切り換えられることで液圧ポンプからの作動液の吐出が遮断された状態では、液圧ポンプがある程度少ない容量で駆動されているときは、液圧ポンプの内部リークなどにより液圧ポンプの吐出圧はそれほど高くならない。一方、レギュレータへ送給する指令電流を変化させて液圧ポンプの容量をある程度少ない容量から増大させるかある程度多い容量から減少させると、液圧ポンプの異常の度合いによって、液圧ポンプの吐出圧が閾値となるときの電流値が変化する。従って、レギュレータへの指令電流の電流値および液圧ポンプの吐出圧の値を使用することにより、流量計を用いることなく液圧ポンプの性能低下を検知することができる。しかも、ドレン流量を計測するよりも高精度に液圧ポンプの性能低下を検知することができる。
第２の態様として、本開示は、別の側面から、液圧アクチュエータへ作動液を供給して前記液圧アクチュエータを作動させる可変容量型の液圧ポンプと、指令電流に応じて前記液圧ポンプの容量を変更するレギュレータと、前記液圧ポンプから吐出された作動液が流れる流路に設けられた、前記流路を開放する開位置と、開度が１～７０％の範囲内の特定絞り位置との間で切り換え可能な切換弁と、前記レギュレータへ前記指令電流を送給する制御装置と、前記切換弁よりも上流側で前記液圧ポンプの吐出圧を計測する圧力センサと、を備え、前記制御装置は、前記液圧アクチュエータの非作動時に、前記切換弁が前記特定絞り位置に切り換えられ、かつ、前記液圧ポンプが所定の回転数で駆動された状態で、前記指令電流の電流値および前記圧力センサで計測される前記液圧ポンプの吐出圧に基づいて前記液圧ポンプの性能が低下したか否かを判定する、液圧ポンプの性能低下検知システムを提供する。
上記の構成によれば、切換弁が特定絞り位置に切り換えられることで液圧ポンプからの作動液の吐出が制限された状態では、液圧ポンプがある程度少ない容量で駆動されているときは、液圧ポンプの内部リークなどにより液圧ポンプの吐出圧はそれほど高くならない。一方、レギュレータへ送給する指令電流を変化させて液圧ポンプの容量をある程度少ない容量から増大させるかある程度多い容量から減少させると、液圧ポンプの異常の度合いによって、液圧ポンプの吐出圧が閾値となるときの電流値が変化する。従って、レギュレータへの指令電流の電流値および液圧ポンプの吐出圧の値を使用することにより、流量計を用いることなく液圧ポンプの性能低下を検知することができる。しかも、ドレン流量を計測するよりも高精度に液圧ポンプの性能低下を検知することができる。
第３の態様として、第１の態様において、例えば、前記制御装置は、前記切換弁が前記閉位置に切り換えられ、かつ、前記液圧ポンプが前記所定の回転数で駆動された状態で、前記指令電流を変化させ、前記圧力センサで計測される前記液圧ポンプの吐出圧が閾値となったときの電流値を判定用電流値として記憶し、記憶した前記判定用電流値を予め記憶された基準電流値と比較し、前記判定用電流値が前記基準電流値よりも設定値以上大きい場合は、前記液圧ポンプの性能が低下したと判定してもよい。
第４の態様として、第２の態様において、例えば、前記制御装置は、前記切換弁が前記特定絞り位置に切り換えられ、かつ、前記液圧ポンプが前記所定の回転数で駆動された状態で、前記指令電流を変化させ、前記圧力センサで計測される前記液圧ポンプの吐出圧が閾値となったときの電流値を判定用電流値として記憶し、記憶した前記判定用電流値を予め記憶された基準電流値と比較し、前記判定用電流値が前記基準電流値よりも設定値以上大きい場合は、前記液圧ポンプの性能が低下したと判定してもよい。
第５の態様として、第３または第４の態様において、例えば、前記レギュレータは、指令電流が大きくなるほど前記液圧ポンプの容量を増大させ、前記制御装置は、前記圧力センサで計測される前記液圧ポンプの吐出圧が閾値となったときの電流値を判定用電流値として記憶する際に、前記指令電流を所定値から増加させてもよい。
第６の態様として、第１、第３および第５の態様の何れかにおいて、前記液圧ポンプは、制御弁を介して前記液圧アクチュエータへ作動液を供給し、前記流路は、前記液圧ポンプと前記制御弁とを接続する供給流路から分岐するアンロード流路であり、前記切換弁は、前記開位置と前記閉位置との間で開度が任意に変更可能なアンロード弁であってもよい。この構成によれば、液圧ポンプの性能低下の検知を、例えば建設機械の液圧回路で行うことができる。しかも、建設機械用の液圧回路は、アンロード弁が設けられたアンロード流路、および液圧ポンプの吐出圧を計測する圧力センサを含むものが多いので、このような液圧回路では、機器を追加することなく液圧ポンプの性能低下を検知することができる。
第７の態様として、第２、第４および第５の態様の何れかにおいて、前記液圧ポンプは、制御弁を介して前記液圧アクチュエータへ作動液を供給し、前記流路は、前記液圧ポンプと前記制御弁とを接続する供給流路から分岐するアンロード流路であり、前記切換弁は、前記開位置と前記アンロード流路を閉塞する閉位置との間で開度が任意に変更可能なアンロード弁であってもよい。この構成によれば、第６の態様と同様の効果を得ることができる。
第８の態様として、第７の態様において、前記アンロード弁はスプールを内蔵するスプール弁であり、前記開位置および前記閉位置の一方ならびに前記特定絞り位置は前記スプールのストロークエンドであってもよい。この構成によれば、準閉位置での開度の再現性を保証することができる。
第９の態様として、第１、第３、第５および第６の態様の何れかにおいて、前記液圧ポンプは、閉回路を形成するように一対の給排流路により前記液圧アクチュエータと接続された両方向ポンプであり、前記流路は、前記一対の給排流路の少なくとも一方であってもよい。この構成によれば、液圧ポンプの性能低下の検知を、例えば産業機械の液圧回路で行うことができる。
第１０の態様として、第１～第９の態様の何れかにおいて、例えば、前記液圧ポンプは、アキシャルピストンポンプであってもよい。
１Ａ～１Ｃ 液圧ポンプの性能低下検知システム
３ 液圧ポンプ
３１ レギュレータ
４ 制御弁
５ 液圧アクチュエータ
６１ 供給流路
６４ アンロード流路
６５ アンロード弁（切換弁）
７ 制御装置
７１，７２ 圧力センサ
８１，８２ 給排流路
８３ 切換弁

Claims (10)

  1. 液圧アクチュエータへ作動液を供給して前記液圧アクチュエータを作動させる可変容量型の液圧ポンプと、
    指令電流に応じて前記液圧ポンプの容量を変更するレギュレータと、
    前記液圧ポンプから吐出された作動液が流れる流路に設けられた、前記流路を開放する開位置と、前記流路を閉塞する閉位置との間で切り換え可能な切換弁と、
    前記レギュレータへ前記指令電流を送給する制御装置と、
    前記切換弁よりも上流側で前記液圧ポンプの吐出圧を計測する圧力センサと、を備え、
    前記制御装置は、前記液圧アクチュエータの非作動時に、前記切換弁が前記閉位置に切り換えられ、かつ、前記液圧ポンプが所定の回転数で駆動された状態で、前記指令電流の電流値および前記圧力センサで計測される前記液圧ポンプの吐出圧に基づいて前記液圧ポンプの性能が低下したか否かを判定する、液圧ポンプの性能低下検知システム。
  2. 液圧アクチュエータへ作動液を供給して前記液圧アクチュエータを作動させる可変容量型の液圧ポンプと、
    指令電流に応じて前記液圧ポンプの容量を変更するレギュレータと、
    前記液圧ポンプから吐出された作動液が流れる流路に設けられた、前記流路を開放する開位置と、開度が１～７０％の範囲内の特定絞り位置との間で切り換え可能な切換弁と、
    前記レギュレータへ前記指令電流を送給する制御装置と、
    前記切換弁よりも上流側で前記液圧ポンプの吐出圧を計測する圧力センサと、を備え、
    前記制御装置は、前記液圧アクチュエータの非作動時に、前記切換弁が前記特定絞り位置に切り換えられ、かつ、前記液圧ポンプが所定の回転数で駆動された状態で、前記指令電流の電流値および前記圧力センサで計測される前記液圧ポンプの吐出圧に基づいて前記液圧ポンプの性能が低下したか否かを判定する、液圧ポンプの性能低下検知システム。
  3. 前記制御装置は、前記切換弁が前記閉位置に切り換えられ、かつ、前記液圧ポンプが前記所定の回転数で駆動された状態で、前記指令電流を変化させ、前記圧力センサで計測される前記液圧ポンプの吐出圧が閾値となったときの電流値を判定用電流値として記憶し、記憶した前記判定用電流値を予め記憶された基準電流値と比較し、前記判定用電流値が前記基準電流値よりも設定値以上大きい場合は、前記液圧ポンプの性能が低下したと判定する、請求項１に記載の液圧ポンプの性能低下検知システム。
  4. 前記制御装置は、前記切換弁が前記特定絞り位置に切り換えられ、かつ、前記液圧ポンプが前記所定の回転数で駆動された状態で、前記指令電流を変化させ、前記圧力センサで計測される前記液圧ポンプの吐出圧が閾値となったときの電流値を判定用電流値として記憶し、記憶した前記判定用電流値を予め記憶された基準電流値と比較し、前記判定用電流値が前記基準電流値よりも設定値以上大きい場合は、前記液圧ポンプの性能が低下したと判定する、請求項２に記載の液圧ポンプの性能低下検知システム。
  5. 前記レギュレータは、指令電流が大きくなるほど前記液圧ポンプの容量を増大させ、
    前記制御装置は、前記圧力センサで計測される前記液圧ポンプの吐出圧が閾値となったときの電流値を判定用電流値として記憶する際に、前記指令電流を所定値から増加させる、請求項３または４に記載の液圧ポンプの性能低下検知システム。
  6. 前記液圧ポンプは、制御弁を介して前記液圧アクチュエータへ作動液を供給し、
    前記流路は、前記液圧ポンプと前記制御弁とを接続する供給流路から分岐するアンロード流路であり、
    前記切換弁は、前記開位置と前記閉位置との間で開度が任意に変更可能なアンロード弁である、請求項１または３に記載の液圧ポンプの性能低下検知システム。
  7. 前記液圧ポンプは、制御弁を介して前記液圧アクチュエータへ作動液を供給し、
    前記流路は、前記液圧ポンプと前記制御弁とを接続する供給流路から分岐するアンロード流路であり、
    前記切換弁は、前記開位置と前記アンロード流路を閉塞する閉位置との間で開度が任意に変更可能なアンロード弁である、請求項２または４に記載の液圧ポンプの性能低下検知システム。
  8. 前記アンロード弁はスプールを内蔵するスプール弁であり、前記開位置および前記閉位置の一方ならびに前記特定絞り位置は前記スプールのストロークエンドである、請求項７に記載の液圧ポンプの性能低下検知システム。
  9. 前記液圧ポンプは、閉回路を形成するように一対の給排流路により前記液圧アクチュエータと接続された両方向ポンプであり、
    前記流路は、前記一対の給排流路の少なくとも一方である、請求項１または３に記載の液圧ポンプの性能低下検知システム。
  10. 前記液圧ポンプは、アキシャルピストンポンプである、請求項１～４の何れか一項に記載の液圧ポンプの性能低下検知システム。
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