JP3484255B2 - ポンプの磨耗を判定するための方法と装置 - Google Patents
ポンプの磨耗を判定するための方法と装置Info
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Description
を示す装置と方法に関する。より詳細には、本発明は、
ポンプにおける効率低下に応答して故障を表示すること
に関する。
り、或いはシリンダを延ばしたり、収縮させたりするた
めの油圧システムを含んでいる。これらの油圧システム
は、時間とともに磨耗して、最終的には、作動不能とな
る一群の回転部品を備えるポンプを含んでいる。ポンプ
の故障が、完全に壊れるものである場合には、かなりの
破片が油圧システムに入り込み、他の構成部品に損傷を
与えることになる。しかしながら、起こり得る故障が予
測できたり、或いは完全に壊れるような故障を事前に検
知できるのであれば、他の構成部品に対して損傷を与え
る前にポンプを取り替えることができる。また、修理の
間に生産性の損失を減少させるのに最も適切な時期に、
修理を予定することができる。一群の回転する部品の例
が、図1に示されている。図1に示された一群の回転す
る部品は、外部ケースドレインを有する軸線方向のピス
トン型ポンプである。ポンプが磨耗し始めると、吐出量
の損失が増える。このような非効率性は、典型的にはス
リッパーの面、ボールソケット、ピストンの壁、ポート
プレートのバレルインターフェイス、及び変位制御装置
のまわりに流体が漏れることによって生じる。次いで、
漏れた流体は、外部ケースドレインを通ってケースから
排出される。ケースドレインを通ってきた流体の流量を
検知することによって、漏れの程度を知ることができ
る。次いで、この情報を用いて、ポンプに残された寿命
を推定することができる。
サのような、多くの従来の流量計によってかなりの背圧
が生じる。ポンプケース上にかけられた背圧によって出
口と入口で圧力差が生じ、スリッパーをピストンから引
っ張ろうとする。更に、軸のシールは、過度の背圧によ
って損失を受ける。更には、ケースに対してドレインす
るように構成されたポンプ変位制御は、高背圧のために
悪影響を受けることになる。このようにして、かなりの
背圧を有する流量センサによって、ポンプの破壊が早期
に起きたり、或いはポンプの変位制御が困難になったり
する。
れて非効率性が増えることを検知する方法、或いは装置
なしには、起こり得る故障を容易に予測することができ
ず、このために他の部品に損傷を与えるような完全に破
壊する故障の可能性がかなり高くなる。同様に、修理期
間中の生産性の損失を減少させるのに最も適した時期
に、修理を行う予定をたてることができない。また、漏
れが増大することによって、燃費が増え、漏れが増えな
いときには検知されない生産性が低下する。本発明は、
上述の問題の一つか二つ以上を解決する。
答して、ポンプの磨耗の程度を示すシステムを提供す
る。この情報は、完全に壊れる前に修理の予定を立て、
かつ機械の生産性に影響を及ぼさないように最も適した
時期に修理の予定を立てることを目的として用いられ
る。本発明の一態様において、ポンプにおける磨耗を検
知するための装置を提供する。装置は、ポンプケースに
接続されたケースドレインと、ケースドレイン流量を表
す信号を発する流量センサと、ポンプの磨耗が所定のレ
ベルを越えたかどうかを判定し、かつポンプの磨耗が所
定のレベルを越えたことに応答して故障を示すためのプ
ロセッサを備えている。本発明の他の態様において、ケ
ースドレインを有するポンプの磨耗を判定するための方
法が提供されており、この方法は、ケースドレイン内の
流体の流量を測定し、この流量を所定の定数と比較し、
流量が所定の定数を越えたことに応答して、故障を知ら
せる段階を含んでいる。本発明は、他の特徴と利点を有
しており、これらは図面と説明を詳細に検討することに
よって明らかになるであろう。
めの油圧システムが符号10で概略的に示されている。
油圧ポンプ12は、油圧タンク16に接続された吸入ラ
イン14と、加圧された油圧流体をオペレータによって
選択された器具に送る、一群のバルブ20に接続された
主排出ライン18とを備えている。主排出ライン18
は、またリリーフバルブ22に有効に接続されている。
外部ケースドレイン24には、流体がポンプケースから
油圧タンク16に流れるように導管が設けられている。
図1に関して説明したように、ケースドレイン24を通
る流量は、ポンプが摩耗するにつれて大きくなる。所定
のしきい値レベルにおいて、ポンプが摩耗したと考えら
れ、次回点検するならば、そのときに取替えが行われな
ければならない。同様に、流量の大きさがかなりの割合
で増える場合には、起こり得る完全に破壊する故障であ
ることを示す。流量計26は、ケースドレインライン内
に接続されている。流量計26は、ケースドレイン24
内の流量の大きさを表す電気信号を発する一つか二つ以
上の装置を含んでいる。好ましい実施例において、流量
計26からの電気信号が、排出圧力センサ30と吸入温
度センサ32からの信号とともに、マイクロプロセッサ
28に伝達される。
位置が示されている。吸入温度センサ32が、図3では
符号T1で示されており、主排出圧力センサ30が、符
号PDで示されている。流量計26は、有効にベンチュ
リ34と、図3では符号P1とP2で示された一対のベ
ンチュリ圧力センサ36、38を含んでいる。好ましい
実施例において主排出圧力センサ30とベンチュリ圧力
センサ36、38は、検知された圧力レベルに比例する
デューティーサイクルを有する信号を発する公知の種類
の、パルス幅で変調される圧力センサである。一対のベ
ンチュリ圧力センサ36、38は、ベンチュリ34内の
圧力低下を計測する単一の差圧センサと取替え可能であ
ることがわかるであろう。しかしながら、二つのベンチ
ュリ圧力センサ36、38を用いることによって、ケー
スドレイン圧力もまた得ることができる。ケースドレイ
ン24からの流体が、ベンチュリ34から符号CDによ
って示されている汚染表示器に流れ、フィルタ40を介
して油圧タンク16に流れが戻る前に他のポンプケース
ドレインからの流体と組み合わされる。排出圧力センサ
30と吸入温度センサ32とからの信号が他の性能を実
施する際に用いられてもよい。例えば、吸入温度センサ
信号は油の温度を表し、排出圧力信号は、電子ポンプ制
御に用いられる。
して用いられたアルゴリズムのフローチャートが示され
ている。マイクロプロセッサ28は、主排出圧力センサ
30と、吸入温度センサ32とベンチュリ圧力センサ3
6、38から信号100を受信する。マイクロプロセッ
サ28は、ブロック102において、主排出圧力と吸入
温度をそれぞれの定数と比較する。主排出圧力と吸入温
度が、それぞれの定数を越える場合には、制御はブロッ
ク104に進む。定数は、ポンプの標準的な作動状態を
表すように選択される。ポンプがある所定の作動状態に
あるときのみ、警告が発せられる対象となるデータが試
験される。このことは、検知されたデータを比較可能に
する。例えば、油圧システムが第一に作動すると、ケー
スドレインで計測された流量は、ポンプが標準作動状態
であるときに検知された流量と実際比較できない。排出
圧力、或いは吸入温度が高すぎるときには、ケースドレ
インの流れを無視することができるようにするため、最
大値も用いることができることがわかる。ポンプが標準
状態である場合には、ベンチュリ圧力センサ36、38
からの信号に応答して、流体力学では公知の方法で、ケ
ースドレイン24内の流体の流量がブロック104で計
算される。この計算された流量は、マイクロプロセッサ
28に対応するメモリ装置(図示せず)に記憶される。
記憶された流量は、最小2乗法のような標準回帰技術を
用いて、最も適した方程式を得るのに使用される。最も
適した方程式は、ブロック106でケースドレインの流
量の大きさにおける変化率を計算するのに用いられる。
変化率もメモリによって記憶される。
定数を越える場合には、マイクロプロセッサ28は電気
信号を発して、ブロック110で故障を知らせる。上述
したように、定数は、受入れ可能な磨耗の程度を確認
し、起こり得る故障を予測するように選択される。精密
な値は、ケースドレイン流量とポンプの磨耗に関する経
験的な試験データに基づいてシステムの設計者により選
択される。この値は、所望の磨耗にいつ達するかを知ら
せ、かつ起こり得る破壊する故障を知らせるように選択
される。しきい値が低すぎると、ポンプに有効な寿命が
まだかなり残されているときに、ポンプが取り替えられ
たり、修理されたりする。しかしながら、しきい値が高
すぎると、破壊する故障が起きる危険性が高い。故障の
表示は、ポンプが過度に磨耗し始めていることを表すフ
ラグとして記憶される。更に、公知の方法によって表示
用のライト(図示せず)がオペレータ用のコンパートメ
ント内で点灯する。例えば、ライトは、“すぐに油圧シ
ステムの点検”というメッセージを含んで点灯する。下
降ロードの点検と診断的な情報のために、記憶されたフ
ラグを公知の点検用工具に利用してもよい。同様に、フ
ラグは、公知のRF通信リンクを介して離れた位置に送
ることができる。
される用具を備えた作業機械に用いて、油圧ポンプの起
こり得る故障を予測する。検知されたデータは、起こり
得る故障を予測するのに用いられて、他の部品への損傷
が生じる前にポンプの取替えを行うことができる。修理
の間に生産性の損失を減少させるのに最も適した時期に
修理の予定を立てることもできる。ベンチュリに対応す
る圧力センサが、ケースドレインを通る油圧流体の流量
を計算するのに用いられる、信号を発する。故障が予測
できたり、或いはポンプが過度に磨耗し始める場合に
は、流体の流量のレベルとその変化率がプロセッサによ
って用いられ、故障表示を発する。故障の表示は、オペ
レータのコンパートメントにおいて、警告ライトを照明
する方法でなされてもよく、オペレータに油圧システム
をすぐに点検しなければならないことを知らせる。同様
に、故障表示はプロセッサ内に記憶されたフラグでもよ
く、油圧ポンプに問題があることを知らせる。次いでフ
ラグは、機械がルーチンサービスを受けるときにプロセ
ッサに接続された点検用工具によって利用される。或い
は、フラグはラジオリンクを介して離れた位置に伝達さ
れて、起こり得る故障を管理要員、或いは点検要員に知
らせることができる。
面、発明の開示及び請求の範囲から得ることができる。
ンプの図である。
リズムのフローチャートである。
Claims (4)
- 【請求項1】 ケースを備えたポンプにおける磨耗を検
知するための装置であって、 前記ポンプケースに接続されたケースドレインと、 ケースドレインの流れを表す圧力信号を作り出す、前記
ケースドレインに接続された流量センサと、 前記圧力信号に応答して流量を計算する手段と、 前記流量の変化率を計算する手段と、 前記流量と、該流量の変化率を記憶するメモリ手段と、 前記流量の前記変化率を所定の定数と比較し、前記流量
を他の所定の定数と比較する手段と、 前記流量の前記変化率が前記所定の定数を超えたこと、
又は前記流量が前記他の所定の定数を超えたことのいず
れかに応答して故障を示す手段と、が設けられたことを
特徴とする装置。 - 【請求項2】 前記流量センサはベンチュリを含むこと
を特徴とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 ケースドレインを備えたポンプの磨耗を
判定する方法において、 前記ケースドレイン内の流体の流量を計測し、 前記流量の変化率を計算し、 前記流量の変化率を所定の定数と比較し、前記流量を他の所定の定数と比較し、 前記流量の前記変化率が前記所定の定数を超えること、
又は前記流量が前記他の所定の定数を超えたことのいず
れかに応答して、故障を知らせる、 段階からなる方法。 - 【請求項4】 前記流量の前記変化率を所定の定数と比
較する段階及び前記流量を他の所定の定数と比較する段
階は、前記ポンプが所定の作動状態にあることに応答し
て実行されることを特徴とする請求項3に記載の方法。
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