JPS6281532A - 往復動ポンプの異常検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は機器の異常を検出する方法に係り、詳細には、
往復動ポンプ、より具体的には加圧流体によって往復駆
動される形式の往復動ポンプにおける異常を検出する方
法に間する。

［従来技術とその問題点］ 往復動ポンプのうち、加圧流体駆動往復動ポンプは他の
方式のポンプに比べて高い圧力が得られるため、洗浄、
切断の分野をはじめ多くの分野で利用されている。特に
近年、高圧水をノズルから噴射して材料を切断するウォ
ータージェット加工が様々な分野で実用化されるに至っ
て、加圧流体駆動往復動ポンプの需要が急増している。

このようなポンプは一般に駆動用加圧流体として作動油
を使った油圧方式が使用されており、その−例を第１図
の回路図に示す。すなわち、油圧ポンプ４で加圧された
作動油が方向制御弁８を介してポンプの増圧機ｌへ送ら
れ、該作動油がピストン２を押圧する。ピストン２とプ
ランジャ３，３′とは一体に構成されていて、ピストン
２が移動するとそれにつれてプランジャ３，３′も一体
的に移動するため、作動油で押圧されてピストン２が右
あるいは左へ移動すればプランジャ３，３′も右あるい
は左へ移動して高圧室７，７′内の液体を増圧機１の外
へ吐出する。このとき、直径の大きいピストン２と小さ
いプランジャ３，３′との受圧面積比によってピストン
２に作用する油圧よりも遥かに高い圧力の液体がプラン
ジャ３，３′によって作り出され、増圧機】の外へ吐出
される。該高圧液体は配管手段を介してノズル６へ導か
れて、ノズル６から噴射されるものである。ピストン２
に作用する油圧によってピストン２が片方に押圧されて
移動端まで達すると方向制御弁８が切り換えられてピス
トン２をそれまでとは逆の方向に押圧する。こうして方
向制御弁８によってピストン２に作用する油圧の作用方
向を順次切り換えることによって、ピストン２を左右に
移動させて、はぼ連続的に高圧流体を得るものである。

ところが、切断等に使用するために増圧機１から吐出さ
れてノズル６から噴射される高圧流体は、１００ＭＰａ
〜４００ＭＰａの高圧であり、この圧力はノズル６のみ
ならず吐出チェックバルブ９，９′、吸入チェックバル
ブ１０．１０’、高圧配管１１，１１’、１２．１２’
にも同様に作用している。ここて問題は前記圧力で往復
動ポンプが運転された場合、第１図に示す各要素のうち
、高圧系に属する高圧配管１１．１１’、　　１２．１
２’、吸入チェックバルブＩ　Ｏ，１０’、吐出チェッ
クバルブ９，９′、ノズル６などが何等かの理由で接合
部あるいはシール部からの漏れが生じ、ポンプとしての
所期の性能を達成できなくなる場合が発生する。

従来、前記のようなケースに際しては、接合部あるいは
シール部の漏れを目視確認して異常を発見するか、高圧
系に配設される圧力計なとの圧力表示手段によって所望
の圧力に達しないことを目視確認して異常を発見するな
ど、甚だ原始的手法によって監視、検出を行っていた。

ところが、ポンプ装置が製品の生産ラインに組み込まれ
てポンプの異常が製品の不良に直接影響を及ぼす場合、
従来のような監視、検出の手法では生産ラインに追従で
きない場合が多く、使用上非常に不便であった・ ［発明の目的と概要］ 前記のような現状にかんがみ、本発明では、往復動ポン
プの異常を早期に、確実に検出し、以てポンプ装置の保
全と、生産ラインに設置された場合における製品の不良
の低減を計らんとするものである。

この目的を達成するために、本発明は次のような手法を
講じるものである。すなわち、流体圧によって駆動され
る往復動ポンプにおいて、往復動ピストンの移動方向と
移動行程時間を監視し、同一移動方向における移動行程
時間と予め設定された設定時間とを比較して、前記移動
行程時間が前記設定時間から予め設定された回数にわた
って外れたときに異常として検出するものである。具体
的には設定時間が正常時の移動行程時間よりも大きい値
である場合、設定時間が正常時の移動行程時間よりも小
さい値である場合、あるいは設定時間が正常時の移動行
程時間よりも大きい値と小さい値の２つの値である場合
が実用的である。

［発明の実施例］ 以下において好適な実施例に基づいて本発明を更に詳細
に説明する。

第１図は本発明が適用され得る往復動ポンプの回路図の
一例を示したものて、１は増圧機、２はピストン、３．
３’はプランジャ、４は油圧ポンプ、５は給水ポンプ、
６はノズル、７．７’は高圧室、８は方向制御弁、９，
９′は吐出チェックバルブ、１０゜１０′は吸入チェッ
クバルブ、１１．１１’、　１２゜１２′は高圧配管、
１３は停止バルブ、１４は制御弁、１５は圧力スイッチ
、１６は右端リミットスイッチ、１７は左端リミットス
イッチである。

さて、増圧機１と高圧配管１１．１１’、高圧配管１２
と同１２’、高圧配管１２乃至は１２’と停正バルブ等
の高圧系の結合は一般にねじ継手によフて構成されてい
る。従って、ねじ継手のゆるみや、組立時における異物
の噛込み、シール部位の変形などの理由により、該継手
から高圧水が洩れる場合がある。また、高圧系統は、増
圧機ｌのプランジャ３．３′が往復動することによって
θ〜所定圧力（例えば前記１００Ｍ　Ｐ　ａ　〜４００
Ｍ　Ｐ　ａ）の繰り返し内圧が作用し、疲労寿命によっ
て破損に至る場合が生じる。更には、長期使用によって
ノズル６が摩耗してノズル孔径が拡大し、噴射される水
量が増大するケースもある。このような場合、プランジ
ャ３，３′の直径が決っていて１行程の吐出量が決って
いる一方、油圧ポンプ４から吐出されてピストン２を押
圧する油圧の圧力が一定であるので、ピストン２によっ
て駆動されるプランジャ３が吐出する二次流体である高
圧水の量、すなわち高圧系統を流れる水の量が正常状態
の時に比べて増加すればプランジャ３及びピストン２の
往復動速度が速くなる。

そこで、高圧系統の漏れ等の異常が無い場合所謂正常状
態における往復動ポンプの運転時のピストン２乃至はプ
ランジャ３，３′の行程時間Ｔｌ＋を予め測定し、該行
程時間Ｔ１１を基準として何等かの手段によって設定す
る。つまり、第１図の回路図において、図示の状態から
プランジャ３が右端に到達して右端リミットスイッチ１
６がプランジャ３の行程端を検出すると方向ル１８弁８
を図示とは逆の方向に切り換える。するとピストン２と
プランジャ３，３゛が左行し、遂にはプランジャ３゛が
左端に到達して左端リミットスイッチ１７がプランジャ
３′の行程端を検出し方向制御弁８を再び図示の状態に
切り換えろ。以下同様の動作を繰り返し行う。このよう
な動作において、右端リミットスイッチ１６がプランジ
ャ３の行程端を検出してから左端リミットスイッチ１７
がプランジャ３′の行程端を検出するまでの時間、乃至
は左端リミットスイッチ１７がプランジャ３′の行程端
を検出してから右端リミットスイッチ１６がプランジャ
３の行程端を検出するまでの時間、あるいは前記２種の
時間の平均値、をもって正常行程時間ＴＮ　とする。

次に、前記のように高圧系統に漏れが生じ、あるいはノ
ズル６が摩耗して孔径が拡大した場合、前記の通リブラ
ンジャ３の行程時間が正常時の行程時間ＴＮよりも短く
なる。この時の行程時間をＴＡとする。同様にプランジ
ャ３′の行程時間をＴＢとする。ＴＡ　とＴ、との関係
については、高圧系統において異常が発生する部位によ
って、ＴいξＴＢ　＋　ＴＡ　＞ＴＢ　＋　ＴＡ　＜Ｔ
ａ　となる。すなわち、吐出チェックバルブ９，９゛を
出てからノズル６に至るまての系路中で異常がある場合
は一般にＴ　Ａ　”；　Ｔ　Ｂとなり、吸入チェックバ
ルブ１０の封止不全や高圧配管１１の漏れ等の場合はＴ
　Ａ　＜　Ｔ　Ｂ、吸入チェックバルブ１０’の封止不
全や高圧配管１１′の漏れ等の場合はＴＡ＞Ｔｓとなる
ことは、第１図から容易に理解され得るであろう。いず
れのケースにおいても、Ｔｅｌ　＞ＴＡ＋ＴＮ＞Ｔｅと
なる。

ここで、前記異常運転状態において、行程時間ＴＮ、Ｔ
Ａ、ＴＢ、をそのまま比較したのでは、作動油の温度、
機械的抵抗の変化その池の外乱条件によって異常運転の
条件を満たすような場合が生じるので、ＴＮに一定のオ
フセット値を加算したものを比較対象の設定時間とする
ことて前記現象を回避し得る。この値をＴｎ　とする。

更に正確を期するには、前記異常運転の状態が複数行程
にわたって連続して発生する条件を設ける。

このようにして、例えばＴＨに加算されるオフセット値
・が負の値であれば７．＞Ｔｎとなり、異常によってプ
ランジャ３乃至は３′の往復速度が速くなり行程時間Ｔ
Ａ、ＴＢが小さくなり、該現象が好ましくは２回異常の
複数回発生すると異常信号を発するように構成されてい
る。

図に基づいて説明すれば、第３図乃至第５図において、
高圧系回路に異常が発生すると、それまでは行程時間Ｔ
Ａ、ＴＢで作動していたプランジャ３．３′がＴａまた
は／およびＴｂとなり該Ｔａ、Ｔｂが前記Ｔｎの値より
も小さくなったときに異常発生が確認される。そして該
異常状態が予め設定された２行程以上の複数行程にわた
って連続したときに異常として検出するようになされる
ものである。第２図は正常運転時であってＴｎ　（ＴＡ
　”ｔ　Ｔａであり、第３図は異常運転時のうちＴｎ　
＞　Ｔａ　幻Ｔｂであり、第４図は異常運転時のうちＴ
９＞　Ｔｎ＞Ｔａであり、第５図は異常運転時のうちＴ
Ａ＞　Ｔｎ＞Ｔｂの運転状態を示すものである。

以上説明したのとは逆に、例えばノズル６の孔に異物が
嵌入して閉塞されたり、あるいは停止バルブ１３に異物
が詰った場合などは、前記第２図乃至は第５図の場合と
は逆に、正常運転時の時間に比べて異常運転時の時間の
方が大きくなる。この場合には、ＴＮに加算されるオフ
セット値を正の値とし、ＴＨ＜Ｔｎ’となるようにＴｎ
’を設定して、異常発生時の行程時間Ｔａ、Ｔｂが設定
値　Ｔｎ’を超えて大きくなった状態が予め設定された
２行程以上の複数行程にわたって連続したときに異常と
して検出するようにしたものである。このような場合の
一例を第６図に示す。

実用上は、前記のＴｎ＞Ｔａ、Ｔｂの場合に異常として
検出すると共に、Ｔｎ’＜Ｔａ、Ｔｂの場合にも異常と
して検出する両方の機能を具備するように構成するのが
効果的である。

［発明の効果］ 以上において詳述した通り、本発明によれば、ポンプ装
置の異常状態を確実に検出することができるのみならず
、検出した異常を信号として出力し、該信号によって表
示灯を点灯したり、ポンプ装置の作動を停止させたり、
あるいは他の関連機器の作動を制御するように構成する
ことも可能で、以てポンプ装置の保全管理が容易になる
と共に、製品製造ラインにおいてはポンプ異常に起因す
る製品不良を低減することができるもので、当該分野に
おける効果は極めて多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は往復動ポンプの一例を示す回路図、第２図乃至
第６図は本発明を適用した往復動ポンプのそれぞれ異な
るケースを示すタイムチャートである。 特許出願人　株式会社スギツマシン 第１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体圧によって駆動される往復動ポンプにおいて
   、往復動ピストンの移動方向と移動行程時間を監視し、
   同一移動方向における移動行程時間と予め設定された設
   定時間とを比較して、前記移動行程時間が前記設定時間
   から予め設定された回数にわたって外れたときに異常と
   して検出することを特徴とする往復動ポンプの異常検出
   方法。
2. （２）設定時間が正常時の移動行程時間よりも大きい値
   である特許請求の範囲第１項に記載の往復動ポンプの異
   常検出方法。
3. （３）設定時間が正常時の移動行程時間よりも小さい値
   である特許請求の範囲第１項に記載の往復動ポンプの異
   常検出方法。
4. （４）設定時間が正常時の移動行程時間よりも大きい値
   と小さい値の２つの値である特許請求の範囲第１項に記
   載の往復動ポンプの異常検出方法。