KR102294964B1 - 밸브체 상태 감시 장치 및 유체압 구동 장치 - Google Patents

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Abstract

간이하면서도 정확하게 밸브체나 가동부의 마모의 정도를 조사할 수 있다.
밸브체 상태 감시 장치는, 밸브 하우징 내를 이동하는 밸브체를 목표 위치에 고정시키도록 귀환 제어를 행하여 작동 유체의 토출량을 제어하는 유량 제어 밸브로부터, 상기 밸브체의 위치 정보를 취득하는 취득부와, 상기 밸브체가 상기 목표 위치로부터 어긋난 경우에 당해 목표 위치로 복귀시키기 위해 상기 밸브체를 이동시킨 단위 시간당의 횟수와 상기 밸브체가 소정 시간 내에 상기 목표 위치로부터 괴리된 거리의 적어도 한쪽에 기초하여 상기 밸브체의 상태를 추정하는 상태 추정부를 구비한다.

Description

밸브체 상태 감시 장치 및 유체압 구동 장치{APPARATUS FOR MONITORING THE STATE OF VALVE BODY, AND HYDRAULIC PRESSURE DRIVING APPARATUS}
본 출원은, 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2018-246000, 출원일:12/27/2018)을 기초로 하여, 이 출원으로부터 우선의 이익을 향수한다. 이 출원을 참조함으로써, 동 출원의 내용 모두를 포함한다.
본 발명은, 밸브체 상태 감시 장치 및 유체압 구동 장치에 관한 것이다.
작동유의 토출량을 제어하는 유량 제어 밸브의 고장의 하나로, 유량 제어 밸브의 스풀(밸브체라고도 불림)의 마모에 의한 작동유 누설이 있다. 원래, 스풀은, 중립 위치일 때는, 확실하게 작동유를 시일하고, 스풀이 중립 위치로부터 이동하면, 작동유를 토출해야만 한다.
그런데, 유량 제어 밸브 내의 작동유 중에 이물이 혼입되어 있는 경우는, 이물에 의해 스풀의 표면이 깎여 버려, 스풀이 중립 위치로 이동해도, 스풀의 마모에 의해 생긴 간극으로부터 작동유가 누출될 우려가 있다.
스풀이 중립 위치로 이동해도, 작동유가 누출되는 경우, 유량 제어 밸브에 의해 구동되는 구동부나, 구동부에 의해 제어되는 액추에이터를 오동작시키는 요인으로 된다. 또한, 작동유의 누출량이 과대해지면, 작동유의 공급이 부족해, 충분한 작동 유압이 얻어지지 않게 되어, 구동부나 액추에이터의 효율이 저하되어 버린다.
유량 제어 밸브를 분해하지 않고, 스풀의 마모의 정도를 조사할 수 있으면, 보수 비용의 삭감이 도모되기 때문에, 바람직하다. 또한, 유량 제어 밸브로부터 토출되는 작동유에 의해 구동부를 구동하고 있는 경우, 구동부의 동작을 멈추지 않고 유량 제어 밸브의 스풀의 마모의 정도를 조사할 수 있으면, 또한 바람직하다.
일본 특허 공개 제2016-50785호 공보
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 간이하면서도 정확하게 밸브체나 가동부의 마모의 정도를 조사할 수 있는 밸브체 상태 감시 장치 및 유체압 구동 장치를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 양태에서는, 밸브 하우징 내를 이동하는 밸브체를 목표 위치에 고정시키도록 귀환 제어를 행하여 작동 유체의 토출량을 제어하는 유량 제어 밸브로부터, 상기 밸브체의 위치 정보를 취득하는 취득부와,
상기 밸브체가 상기 목표 위치로부터 어긋난 경우에 당해 목표 위치로 복귀시키기 위해 상기 밸브체를 이동시킨 단위 시간당의 횟수와 상기 밸브체가 소정 시간 내에 상기 목표 위치로부터 괴리된 거리의 적어도 한쪽에 기초하여 상기 밸브체의 상태를 추정하는 상태 추정부를 구비한다.
상기 상태 추정부에서 소정 기간에 걸쳐서 추정한 상기 밸브체의 상태에 기초하여 상기 밸브체의 수명을 예측하는 수명 예측부를 구비해도 된다.
본 발명의 다른 일 양태에서는, 밸브 하우징 내를 이동하는 밸브체를 갖고, 상기 작동 유체의 토출량을 제어하는 유량 제어 밸브와,
상기 밸브 하우징 내에 있어서의 상기 밸브체의 위치를 검출하는 위치 검출부와,
상기 위치 검출부에서 검출된 상기 밸브체의 위치를 목표 위치와 일치하도록 귀환 제어를 행하는 귀환 제어부와,
상기 밸브체의 위치가 상기 목표 위치로부터 어긋난 경우에 당해 목표 위치로 복귀시키기 위해 상기 밸브체를 이동시킨 단위 시간당의 횟수와 상기 밸브체의 위치가 소정 시간 내에 상기 목표 위치로부터 괴리된 거리의 적어도 한쪽에 기초하여 상기 밸브체의 상태를 추정하는 상태 추정부를 구비하는 유체압 구동 장치가 제공된다.
상기 밸브체를 이동시킨 단위 시간당의 횟수가 제1 역치를 초과한 경우와 상기 밸브체의 위치가 소정 시간 내에 상기 목표 위치로부터 괴리된 거리가 제2 역치를 초과한 경우의 적어도 한쪽에 있어서 소정의 경고 처리를 행하는 경고부를 구비해도 된다.
상기 상태 추정부에서 소정 기간에 걸쳐서 추정한 상기 밸브체의 상태에 기초하여 상기 밸브체의 수명을 예측하는 수명 예측부를 구비해도 된다.
상기 상태 추정부는, 상기 밸브체를 소정 위치에서 정지시키고 있을 때에 상기 밸브체의 상태를 추정해도 된다.
상기 상태 추정부는, 상기 밸브체를 이동시키고 있을 때에 상기 밸브체의 상태를 추정해도 된다.
상기 유량 제어 밸브로부터의 작업 유체의 토출량에 따라, 상기 유량 제어 밸브의 상기 밸브체와는 다른 밸브체를 이동시키는 다른 유량 제어 밸브를 구비하고,
상기 상태 추정부는, 상기 밸브체의 위치가 상기 목표 위치로부터 어긋난 경우에 당해 목표 위치로 복귀시키기 위해 상기 밸브체를 이동시킨 단위 시간당의 횟수와 상기 밸브체의 위치가 소정 시간 내에 상기 목표 위치로부터 괴리된 거리의 적어도 한쪽과, 상기 다른 유량 제어 밸브의 상기 다른 밸브체의 위치에 기초하여, 상기 밸브체의 상태를 추정해도 된다.
본 발명에 따르면, 간이하면서도 정확하게 밸브체나 가동부의 마모의 정도를 조사할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 의한 밸브체 상태 감시 장치와 유량 제어 밸브의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 2의 (a)는 스풀이 중립 위치일 때에 작동유가 누출되는 경로를 화살표로 나타내는 도면, (b)는 목표 위치의 변경에 의해 스풀을 좌측으로 이동시킨 예, (c)는 목표 위치의 변경에 의해 스풀을 우측으로 이동시킨 예를 도시하는 도면이다.
도 3은 제2 실시 형태에 의한 밸브체 상태 감시 장치와 유량 제어 밸브의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는 액추에이터를 구비한 유체압 구동 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 5는 도 4의 일 변형예에 의한 유체압 구동 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 개시의 일 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한, 본건 명세서에 첨부하는 도면에 있어서는, 도시와 이해의 용이함의 편의상, 적절히 축척 및 종횡의 치수비 등을, 실물의 그것들로부터 변경하여 과장하고 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 사용하는, 형상이나 기하학적 조건, 그리고 그것들의 정도를 특정하는, 예를 들어 「평행」, 「직교」, 「동일」 등의 용어나 길이나 각도의 값 등에 대해서는, 엄밀한 의미에 구속되지 않고, 동일한 기능을 기대할 수 있을 정도의 범위를 포함하여 해석하기로 한다. 이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 상세하게 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 1은 제1 실시 형태에 의한 밸브체 상태 감시 장치(1)를 구비한 유체압 구동 장치(10)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 유체압 구동 장치(10)는, 유량 제어 밸브(2)를 구비하고 있다. 유량 제어 밸브(2)는, 하나 이상의 스풀(밸브체)(2a)을 갖는 밸브 봉(2b)과, 밸브체 상태 감시 장치(1)를 구비하고 있다. 밸브 봉(2b)은, 예를 들어 도시하지 않은 전자 코일에 흐르는 전류에 의해, 도시한 좌우로 이동 제어된다. 또한, 밸브 봉(2b)은, 반드시 전자 코일 등의 전기 제어에 의해 이동시킬 필요는 없고, 다른 제어 방법(예를 들어, 유압 제어)에 의해 이동시켜도 된다. 이와 같이, 스풀(2a)은, 유량 제어 밸브(2)의 밸브 하우징 내를 이동한다. 유량 제어 밸브(2)는, 밸브 하우징 내를 이동하는 스풀(밸브체)(2a)을 목표 위치에 고정시키도록 귀환 제어를 행하여, 작동 유체의 토출량을 제어한다.
도 1의 유량 제어 밸브(2)에는, 작동유가 유입출하는 복수의 포트가 마련되어 있고, 스풀(2a)의 위치에 따라, 각 포트로부터의 작동유의 유입출이 제어된다. 예를 들어, 유량 제어 밸브(2)는, 액추에이터로부터의 작동유가 유입되는 포트 P1과, 유량 제어 밸브(2)로부터 액추에이터로 작동유를 공급하는 포트 P2와, 유량 제어 밸브(2)로부터 탱크로 작동유를 배출하는 포트 P3을 갖는다. 또한, 유량 제어 밸브(2)에 마련되는 포트의 종류와 수는 임의이다.
도 1의 유체압 구동 장치(10)는, 위치 검출부(3)와, 귀환 제어부(4)와, 밸브체 상태 감시 장치(1)를 구비하고 있다. 이 중, 귀환 제어부(4)와 밸브체 상태 감시 장치(1)는 컨트롤러의 일부를 구성하고 있다.
위치 검출부(3)는, 밸브 하우징 내를 이동하는 밸브체를 갖는다. 보다 구체적으로는, 위치 검출부(3)는, 밸브 봉(2b)의 일단부측에 배치되어 있고, 밸브 봉(2b)의 일단부의 위치를 검출함으로써, 스풀(2a)의 위치를 검출한다. 위치 검출부(3)는 갭 센서 등을 사용하여 구성 가능하다. 위치 검출부(3)가 검출한 스풀(2a)의 위치 정보는 귀환 제어부(4)로 전송된다.
귀환 제어부(4)는, 스풀(2a)의 위치가 목표 위치에 일치하도록 귀환 제어를 행한다. 스풀(2a)의 목표 위치는, 유량 제어 밸브(2)의 동작에 따라 바뀔 수 있다. 도 1은 스풀(2a)의 목표 위치를 중립 위치로 한 예를 도시하고 있다. 중립 위치에서는, 유량 제어 밸브(2)로부터의 작동유가 시일된다. 즉, 중립 위치에서는, 본래적으로는, 외부로부터 유량 제어 밸브(2)로 작동유가 공급되지 않고, 또한 유량 제어 밸브(2)로부터 외부로도 작동유는 공급되지 않는다.
귀환 제어부(4)는, 위치 검출부(3)에서 검출된 스풀(2a)의 현재 위치가 목표 위치에 일치하도록, 밸브 봉(2b)의 이동을 제어한다. 예를 들어, 전자 코일을 사용하여 밸브 봉(2b)을 이동시키고 있는 경우는, 귀환 제어부(4)는 전자 코일에 흐르게 하는 전류의 크기 및 방향을 제어한다.
귀환 제어부(4)는, 유량 제어 밸브(2)로부터 토출되는 작동유의 양에 따라 목표 위치를 조정할 수 있다. 예를 들어, 스풀(2a)이 마모되어 있고, 스풀(2a)이 중립 위치에 있어도 작동유가 누출되는 경우, 작동유의 누설을 억제하기 위해, 목표 위치가 변경되는 경우가 있을 수 있다. 이 경우, 귀환 제어부(4)는, 목표 위치의 변경에 수반하여, 스풀(2a)을 미세하게 이동시키게 된다.
도 2의 (a)는 스풀(2a)이 중립 위치일 때에 스풀(2a)의 마모에 의해 작동유가 누출되는 경로를 화살표로 나타낸 도면이다. 도 2의 (b)는 목표 위치의 변경에 의해 스풀(2a)을 좌측으로 이동시킨 예, 도 2의 (c)는 목표 위치의 변경에 의해 스풀(2a)을 우측으로 이동시킨 예를 도시하고 있다. 이와 같이, 스풀(2a)의 중립 위치에서 작동유가 누출되는 경우는, 귀환 제어부(4)는, 목표 위치를 변경하고, 그것에 따라 스풀(2a)을 좌측 또는 우측으로 이동시킴으로써, 작동유의 누설을 억제하는 제어를 행한다.
밸브체 상태 감시 장치(1)는, 취득부(16)와 상태 추정부(5)를 구비하고 있다. 취득부(16)는, 유량 제어 밸브(2)로부터, 스풀(2a)의 위치 정보를 취득한다.
상태 추정부(5)는, 스풀(2a)이 목표 위치로부터 어긋난 경우에 당해 목표 위치로 복귀시키기 위해 스풀(2a)을 이동시킨 단위 시간당의 횟수와 스풀(2a)이 소정 시간 내에 목표 위치로부터 괴리된 거리의 적어도 한쪽에 기초하여, 스풀(2a)의 상태를 추정한다.
스풀(2a)의 단위 시간당의 횟수가 많은 경우는, 스풀(2a)의 위치가 목표 위치에 좀처럼 일치하지 않는 것을 나타내고 있다. 상술한 바와 같이, 스풀(2a)이 마모되어 있는 경우는, 스풀(2a)이 중립 위치에 있어도, 작동유가 누출되기 때문에, 작동유의 누설을 억제하기 위해 목표 위치가 변경되고, 그것에 따라, 스풀(2a)의 위치도 이동하기 때문에, 단위 시간당의 횟수가 많아진다. 따라서, 스풀(2a)의 단위 시간당의 횟수가 소정의 역치(제1 역치)를 초과한 경우에는, 상태 추정부(5)는 스풀(2a)의 마모가 발생한 상태라고 추정한다.
또한, 스풀(2a)이 목표 위치를 기준으로 하여 이동하는 거리가 큰 경우는, 스풀(2a)이 목표 위치와 크게 이격되어 있는 것을 나타내고 있다. 상술한 바와 같이, 스풀(2a)이 마모되어 있는 경우는, 스풀(2a)이 중립 위치에 있어도, 작동유가 누출되지만, 누출되는 작동유의 양이 많을수록, 목표 위치가 크게 변경된다. 따라서, 스풀(2a)이 목표 위치를 기준으로 하여 이동하는 거리가 소정의 역치(제2 역치)를 초과한 경우에는, 상태 추정부(5)는 스풀(2a)의 마모가 발생한 상태라고 추정한다.
상태 추정부(5)는 현시점에서의 스풀(2a)의 상태를 추정하는 것이다. 귀환 제어부(4)는, 유량 제어 밸브(2)가 동작을 행하고 있는 동안, 계속해서 스풀(2a)의 위치가 목표 위치에 일치하도록 귀환 제어를 행하기 때문에, 그것에 따라, 상태 추정부(5)도, 계속해서 스풀(2a)의 상태를 추정한다. 상태 추정부(5)가 추정하는 상태는, 스풀(2a)이 마모되어 있는지 여부를 나타내는 상태여도 되고, 마모되어 있는 정도를 나타내는 상태여도 된다.
상태 추정부(5)가 각 시점에 있어서 추정한 상태는, 예를 들어 도 1에 파선으로 나타내는 기억부(6)에 기억시켜도 된다. 기억부(6)는, 상태 추정부(5)가 추정한 시각 정보와, 추정한 상태를 세트로 하여 기억한다. 이로써, 귀환 제어부(4)가 귀환 제어를 행하고 있는 기간 내의 복수의 시점에 있어서의 상태를 축차, 기억부(6)에 기억시킬 수 있다. 기억부(6)가 기억한 정보는, 필요에 따라, 외부로 출력할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 도 1의 밸브체 상태 감시 장치(1)는, 파선으로 나타내는 경고부(7)를 구비하고 있어도 된다. 경고부(7)는, 상태 추정부(5)가, 스풀(2a)의 단위 시간당의 횟수가 제1 역치를 초과했다고 판단한 경우와, 스풀(2a)의 목표 위치로부터 괴리된 거리가 제2 역치를 초과했다고 판단한 경우의 적어도 한쪽에 있어서, 소정의 경고 처리를 행한다. 경고 처리의 구체적인 내용은 임의이지만, 예를 들어 유량 제어 밸브(2)의 관리를 행하는 도시하지 않은 관리 서버 등에, 무선 또는 유선의 네트워크를 통해, 경고 신호를 송신하고, 관리 서버 등의 표시 장치에 경고 내용을 표시해도 된다. 혹은, 유량 제어 밸브(2)에 접속된 표시 장치나 스피커에 의해, 경고 내용을 표시 또는 음성 출력해도 된다. 경고 내용의 일례는, 스풀(2a)의 점검을 촉구하는 것이어도 된다.
이와 같이, 제1 실시 형태에서는, 유량 제어 밸브(2)의 스풀(2a)의 위치가 목표 위치에 일치하도록 귀환 제어를 한창 행하고 있는 중에, 스풀(2a)이 목표 위치를 향해 이동하는 단위 시간당의 횟수와, 스풀(2a)이 목표 위치로부터 괴리된 거리의 적어도 한쪽에 기초하여, 스풀(2a)의 상태를 추정하기 위해, 스풀(2a)이 중립 위치에 있을 때에 스풀(2a)의 마모에 의해 작동유가 누출되어 있는지 여부를 간이하면서도 정확하게 판단할 수 있다.
(제2 실시 형태)
제2 실시 형태는, 상태 추정부(5)에서 추정한 상태에 기초하여, 유량 제어 밸브(2)의 스풀(2a)의 수명을 예측하는 것이다.
도 3은 제2 실시 형태에 의한 밸브체 상태 감시 장치(1)와 유량 제어 밸브(2)를 구비한 유체압 구동 장치(10)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 도 3의 밸브체 상태 감시 장치(1)는, 도 1의 구성에 더하여, 수명 예측부(8)를 구비하고 있다. 또한, 취득부(16)는, 귀환 제어부(4) 또는 상태 추정부(5)와 일체화해도 된다.
수명 예측부(8)는, 상태 추정부(5)에서 소정 기간에 걸쳐서 추정한 유량 제어 밸브(2)의 스풀(2a)의 상태에 기초하여, 스풀(2a)의 수명을 예측한다. 일반적으로는, 스풀(2a)은 사용하고 있는 동안에 서서히 마모되어 가기 때문에, 스풀(2a)이 중립 위치일 때에 누출되는 작동유의 양도 서서히 증가할 것이 예상된다. 단, 작동유 중에 포함되는 이물이 스풀(2a)에 혼입되거나 하면, 급격하게 작동유의 누출량이 증가하는 경우가 있을 수 있다. 작동유의 누출량이 증가할수록, 스풀(2a)의 단위 시간당의 횟수와, 목표 위치로부터 괴리된 거리가 함께 커진다.
스풀(2a)의 단위 시간당의 횟수와 거리가, 각각 어느 정도의 값으로 되면 스풀(2a)의 수명이라고 판단할지는, 유량 제어 밸브(2)의 종류나 용도 등에 따라 상이하다. 그래서, 수명 예측부(8)는, 스풀(2a)의 수명이라고 판단하는 역치(제3 역치와 제4 역치)를 마련해도 된다. 예를 들어, 수명 예측부(8)는, 스풀(2a)의 단위 시간당의 횟수가 제3 역치(제3 역치는 제1 역치 이상)를 초과한 경우와, 스풀(2a)의 목표 위치로부터 괴리된 거리가 제4 역치(제4 역치는 제2 역치 이상)를 초과한 경우의 적어도 한쪽에 있어서, 스풀(2a)의 수명이라고 판단해도 된다.
스풀(2a)의 횟수가 제3 역치를 초과한 경우, 또는 스풀(2a)의 목표 위치로부터 괴리된 거리가 제4 역치를 초과한 경우에, 소정의 경고 처리를 행하는 경고부(7)를 마련해도 된다.
또한, 수명 예측부(8)는, 작동유의 누출량이 급격하게 증가하는 징후가 보인 시점에서, 스풀(2a)의 수명이라고 판단해도 된다. 보다 구체적으로는, 시간의 경과와 함께, 스풀(2a)의 단위 시간당의 횟수와 거리가 거의 선형적으로 증대되는 경향이었음에도, 어느 시점을 경계로, 횟수와 거리의 증대되는 기울기가 더 커진 경우는, 그 시점에서 스풀(2a)의 수명이라고 판단해도 된다.
이와 같이, 수명 예측부(8)가 스풀(2a)의 수명이라고 판단하는 기준은, 다양하게 생각되지만, 일단 수명이라고 판단한 경우에는, 어떤 수단으로 스풀(2a)의 교환 시기인 것을 통지하는 것이 바람직하다. 통지의 방법은, 다양한 방법을 생각할 수 있고, 상술한 경고부(7)가 행해도 된다.
또한, 수명 예측부(8)는, 스풀(2a)이 수명에 도달하기 전에, 수명이 다된 것을 통지해도 되고, 그 때에 언제쯤 수명이 다되는지의 정보도 함께 제공해도 된다.
이와 같이, 제2 실시 형태에서는, 상태 추정부(5)에서 추정한 상태에 기초하여, 스풀(2a)의 수명을 예측하는 수명 예측부(8)를 마련하기 때문에, 유량 제어 밸브(2)의 사용 중에, 작동유가 대량으로 누출되는 문제를 미연에 방지할 수 있다. 또한, 유량 제어 밸브(2)를 분해하여 스풀(2a) 자체를 검사하지 않아도, 스풀(2a)의 교환 시기를 파악할 수 있기 때문에, 유량 제어 밸브(2)의 보수 관리 비용을 삭감할 수 있다.
(제3 실시 형태)
제3 실시 형태에 의한 유량 제어 밸브(2)를, 매인 밸브나 실린더 등의 액추에이터의 구동에 사용하는 것이다.
도 4는, 도 3의 밸브체 상태 감시 장치(1)와 유량 제어 밸브(2)에 더하여, 액추에이터(9)를 구비한 유체압 구동 장치(10)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 도 4의 액추에이터(9)는, 유량 제어 밸브(2)로부터 토출된 작동유를 따라, 가동부(제2 가동부)(9a)를 상하 이동시킨다. 도 4의 액추에이터(9)는, 가동부(9a)에 의한 압축 공기에 의해, 연료 분사 밸브(11)와 배기 밸브(12)를 제어하는 예를 도시하고 있지만, 연료 분사 밸브(11)와 배기 밸브(12)는 일례에 지나지 않는다. 도 4의 액추에이터(9)의 구체적인 구조와 구동 대상은 임의이다.
도 4의 유체압 구동 장치(10)는, 액추에이터(9)의 구동 중에, 상태 추정부(5)와 수명 예측부(8)에서 유량 제어 밸브(2)의 스풀(2a)의 마모를 감시할 수 있다. 보다 구체적으로는, 액추에이터(9)의 구동 중에, 유량 제어 밸브(2)의 스풀(2a)을 중립 위치로 복귀시키는 타이밍에서, 스풀(2a)의 단위 시간당의 횟수와 거리를 계측하여, 상태 추정부(5)에서 스풀(2a)의 상태를 추정한다. 액추에이터(9)의 구동 중에는, 정기적 또는 부정기적으로, 유량 제어 밸브(2)의 스풀(2a)은 중립 위치로 복귀되기 때문에, 그때마다, 상태 추정부(5)에서 스풀(2a)의 횟수와 거리를 계측하여, 스풀(2a)의 상태를 추정하면, 액추에이터(9)의 구동 중에 계속해서 스풀(2a)의 상태를 추정할 수 있다.
따라서, 도 4의 유체압 구동 장치(10)에서는, 유량 제어 밸브(2)의 스풀(2a)의 상태를 추정하기 위해, 유체압 구동 장치(10)를 정지시킬 필요는 없고, 액추에이터(9)를 구동하면서, 유량 제어 밸브(2)의 스풀(2a)의 상태를 추정할 수 있다.
이와 같이, 제3 실시 형태에서는, 유량 제어 밸브(2)로부터 토출되는 작동유에서 액추에이터(9)를 구동하는 유체압 구동 장치(10)에 있어서, 액추에이터(9)를 한창 구동하고 있는 중에, 유량 제어 밸브(2)의 스풀(2a)이, 예를 들어 중립 위치로 복귀되는 타이밍에 맞추어, 스풀(2a)의 단위 시간당의 횟수와 거리로, 스풀(2a)이 마모되었는지 여부를 판단할 수 있다. 이로써, 액추에이터(9)의 구동 중에 스풀(2a)의 마모의 유무를 확인할 수 있는 점에서, 액추에이터(9)를 정지시키지 않고, 스풀(2a)의 마모의 유무를 검사할 수 있다.
(제4 실시 형태)
액추에이터(9)를 구동하면서, 유량 제어 밸브(2)의 스풀(2a)의 상태를 추정한 결과, 스풀(2a)의 마모가 의심되는 경우에는, 일단 액추에이터(9)의 구동을 정지시키고, 그 상태에서 액추에이터(9)의 가동부(9a)의 변위 속도에 기초하여, 유량 제어 밸브(2)의 스풀(2a)의 상태를 변경하여 추정해도 된다. 액추에이터(9)의 구동을 정지시키기 위해서는, 유량 제어 밸브(2)의 스풀(2a)을 중립 위치로 이동시켜야만 한다. 도 5에 도시한 바와 같이, 액추에이터(9)의 가동부(9a)가 연직 방향으로 배치되어 있는 경우, 유량 제어 밸브(2)의 스풀(2a)을 중립 위치로 이동시킨 경우, 가동부(9a)는 자중에 의해 내려갈 것이다. 그런데, 유량 제어 밸브(2)의 스풀(2a)이 마모되어 있는 경우, 스풀(2a)이 중립 위치에 있어도, 유량 제어 밸브(2)로부터 액추에이터(9)를 향해 작동유가 흐르기 때문에, 가동부(9a)의 변위 속도가 변화된다. 그래서, 가동부(9a)의 변위 속도의 변화를 검출하여, 유량 제어 밸브(2)의 스풀(2a)이 마모되어 있는지 여부를 다시 판단해도 된다.
도 5는 도 4의 일 변형예에 의한 유체압 구동 장치(10)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 도 5의 유체압 구동 장치(10)는, 가동부(9a)의 일단부에 배치되어 가동부(9a)의 위치를 검출하는 위치 검출부(13)와, 가동부(9a)의 위치 변화에 기초하여 가동부(9a)의 변위 속도를 검출하는 변위 검출부(14)와, 유량 제어 밸브(2)의 스풀(2a)의 상태를 다시 추정하는 상태 재추정부(15)를 갖는다. 변위 검출부(14)는 위치 검출부(13)에서 검출된 가동부(9a)의 위치의 시간 변화에 기초하여, 가동부(9a)의 변위 속도를 연산에 의해 검출한다.
도 5의 상태 재추정부(15)는, 액추에이터(9)의 구동을 정지시킨 상태에서, 즉, 유량 제어 밸브(2)의 스풀(2a)을 중립 위치로 복귀시킨 상태에서, 가동부(9a)의 변위 속도에 기초하여, 유량 제어 밸브(2)의 스풀(2a)의 상태를 다시 추정한다. 보다 구체적으로는, 가동부(9a)의 변위 속도가 소정의 역치보다도 느려지면, 유량 제어 밸브(2)의 스풀(2a)이 중립 위치일 때에, 작동유가 누출되었다고 판단한다. 제3 실시 형태와 마찬가지로, 액추에이터(9)를 한창 구동시키고 있는 중에, 상태 추정부(5)에서 스풀(2a)의 마모가 추정된 때에, 액추에이터(9)의 구동을 정지시킨 상태에서, 상태 재추정부(15)에서 스풀(2a)의 마모가 다시 추정된 경우에, 스풀(2a)이 마모되었다고 최종적으로 판단하도록 해도 된다.
이와 같이, 제4 실시 형태에서는, 액추에이터(9)를 한창 구동하고 있는 중에 상태 추정부(5)에서 스풀(2a)의 마모가 추정된 경우에, 액추에이터(9)의 구동을 정지시키고, 상태 재추정부(15)에서 스풀(2a)이 마모되어 있는지 여부를 다시 추정한다. 이로써, 스풀(2a)이 정지되어 있는지 여부를 더 정확하게 판단할 수 있다.
제4 실시 형태에 있어서의 액추에이터(9)는, 유량 제어 밸브(2)와는 다른 유량 제어 밸브(9)여도 된다. 이 경우, 다른 유량 제어 밸브(9)는, 유량 제어 밸브(2)의 스풀(2a)과는 다른 스풀(밸브체)을 이동시킨다. 상태 추정부(5)는, 스풀(2a)의 위치가 목표 위치로부터 어긋난 경우에 당해 목표 위치로 복귀시키기 위해 스풀(2a)을 이동시킨 단위 시간당의 횟수와 스풀(2a)의 위치가 소정 시간 내에 목표 위치로부터 괴리된 거리의 적어도 한쪽과, 다른 유량 제어 밸브(9)의 다른 스풀의 위치에 기초하여, 스풀(2a)의 상태를 추정한다.
상술한 제3 및 제4 실시 형태에서는, 유량 제어 밸브(2)와 액추에이터(9)를 구비한 유체압 구동 장치(10)에 대하여 설명했지만, 액추에이터(9)의 구성 및 동작은 임의인 점에서, 유량 제어 밸브(2)로부터 토출되는 작동유를 이용하여 다양한 동작을 행하는 유체압 구동 장치(10)에 폭넓게 적용 가능하다. 유량 제어 밸브(2)는, 스풀(2a)을 갖고, 스풀(2a)의 위치에 따라 작동유의 토출량을 제어하는 것이면 된다. 유량 제어 밸브(2)의 구체예는, 상술한 스풀 밸브 외에, 포핏 밸브, 볼 밸브, 니들 밸브 등에도 적용 가능하다. 액추에이터(9)는, 유량 제어 밸브(2)로부터의 작동유의 토출량에 따라 위치를 가변 가능한 가동부(9a)를 갖고, 가동부(9a)의 위치에 따라 액추에이터 축을 직접 구동는 것 외에, 가동부(9a)는 위치에 따라, 별도 마련한 액추에이터(9)에 대한 작동유의 공급량을 제어하는 밸브여도 된다. 구동부의 구체예는, 상술한 피스톤식의 액추에이터(9) 외에, 스풀 밸브나 포핏 밸브여도 되고, 유압 모터 등의 유체압 구동 모터여도 된다.
상술한 실시 형태의 기술 사상은, 이하의 (1) 내지 (8)에 정리할 수 있다.
(1) 밸브 하우징 내를 이동하는 밸브체를 목표 위치에 고정시키도록 귀환 제어를 행하여 작동 유체의 토출량을 제어하는 유량 제어 밸브로부터, 상기 밸브체의 위치 정보를 취득하는 취득부와,
상기 밸브체가 상기 목표 위치로부터 어긋난 경우에 당해 목표 위치로 복귀시키기 위해 상기 밸브체를 이동시킨 단위 시간당의 횟수와 상기 밸브체가 소정 시간 내에 상기 목표 위치로부터 괴리된 거리의 적어도 한쪽에 기초하여 상기 밸브체의 상태를 추정하는 상태 추정부를 구비하는 밸브체 상태 감시 장치.
(2) 상기 상태 추정부에서 소정 기간에 걸쳐서 추정한 상기 밸브체의 상태에 기초하여 상기 밸브체의 수명을 예측하는 수명 예측부를 구비하는 (1)에 기재된 밸브체 상태 감시 장치.
(3) 밸브 하우징 내를 이동하는 밸브체를 갖고, 작동 유체의 토출량을 제어하는 유량 제어 밸브와,
상기 밸브 하우징 내에 있어서의 상기 밸브체의 위치를 검출하는 위치 검출부와,
상기 위치 검출부에서 검출된 상기 밸브체의 위치를 목표 위치와 일치하도록 귀환 제어를 행하는 귀환 제어부와,
상기 밸브체의 위치가 상기 목표 위치로부터 어긋난 경우에 당해 목표 위치로 복귀시키기 위해 상기 밸브체를 이동시킨 단위 시간당의 횟수와 상기 밸브체의 위치가 소정 시간 내에 상기 목표 위치로부터 괴리된 거리의 적어도 한쪽에 기초하여 상기 밸브체의 상태를 추정하는 상태 추정부를 구비하는 유체압 구동 장치.
(4) 상기 밸브체를 이동시킨 단위 시간당의 횟수가 제1 역치를 초과한 경우와 상기 밸브체의 위치가 소정 시간 내에 상기 목표 위치로부터 괴리된 거리가 제2 역치를 초과한 경우의 적어도 한쪽에 있어서 소정의 경고 처리를 행하는 경고부를 구비하는 (3)에 기재된 유체압 구동 장치.
(5) 상기 상태 추정부에서 소정 기간에 걸쳐서 추정한 상기 밸브체의 상태에 기초하여 상기 밸브체의 수명을 예측하는 수명 예측부를 구비하는 (3) 또는 (4)에 기재된 유체압 구동 장치.
(6) 상기 상태 추정부는, 상기 밸브체를 소정 위치에서 정지시키고 있을 때에 상기 밸브체의 상태를 추정하는 (5)에 기재된 유체압 구동 장치.
(7) 상기 상태 추정부는, 상기 밸브체를 이동시키고 있을 때에 상기 밸브체의 상태를 추정하는 (6)에 기재된 유체압 구동 장치.
(8) 상기 유량 제어 밸브로부터의 작업 유체의 토출량에 따라, 상기 유량 제어 밸브의 상기 밸브체와는 다른 밸브체를 이동시키는 다른 유량 제어 밸브를 구비하고,
상기 상태 추정부는, 상기 밸브체의 위치가 상기 목표 위치로부터 어긋난 경우에 당해 목표 위치로 복귀시키기 위해 상기 밸브체를 이동시킨 단위 시간당의 횟수와 상기 밸브체의 위치가 소정 시간 내에 상기 목표 위치로부터 괴리된 거리의 적어도 한쪽과, 상기 다른 유량 제어 밸브의 상기 다른 밸브체의 위치에 기초하여, 상기 밸브체의 상태를 추정하는, (3) 내지 (7) 중 어느 한 항에 기재된 유체압 구동 장치.
본 발명의 양태는, 상술한 개개의 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 당업자가 상도할 수 있는 다양한 변형도 포함하는 것이고, 본 발명의 효과도 상술한 내용에 한정되지 않는다. 즉, 특허 청구범위에 규정된 내용 및 그 균등물로부터 도출되는 본 발명의 개념적인 사상과 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 추가, 변경 및 부분적 삭제가 가능하다.
1: 밸브체 상태 감시 장치
2: 유량 제어 밸브
2a: 스풀
2b: 밸브 봉
3: 위치 검출부
4: 귀환 제어부
5: 상태 추정부
6: 기억부
7: 경고부
8: 수명 예측부
9: 액추에이터
9a: 가동부
10: 유체압 구동 장치
11: 연료 분사 밸브
12: 배기 밸브
13: 위치 검출부
14: 변위 검출부
15: 상태 재추정부
20: 컨트롤러

Claims (8)

  1. 밸브 하우징 내를 이동하는 밸브체를 목표 위치에 고정시키도록 귀환 제어를 행하여 작동 유체의 토출량을 제어하는 유량 제어 밸브로부터, 상기 밸브체의 위치 정보를 취득하는 취득부와,
    상기 밸브체가 상기 목표 위치로부터 어긋난 경우에 당해 목표 위치로 복귀시키기 위해 상기 밸브체를 이동시킨 단위 시간당의 횟수에 기초하여 상기 밸브체의 상태를 추정하는 상태 추정부를 구비하는, 밸브체 상태 감시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상태 추정부에서 소정 기간에 걸쳐서 추정한 상기 밸브체의 상태에 기초하여 상기 밸브체의 수명을 예측하는 수명 예측부를 구비하는, 밸브체 상태 감시 장치.
  3. 밸브 하우징 내를 이동하는 밸브체를 갖고, 작동 유체의 토출량을 제어하는 유량 제어 밸브와,
    상기 밸브 하우징 내에 있어서의 상기 밸브체의 위치를 검출하는 위치 검출부와,
    상기 위치 검출부에서 검출된 상기 밸브체의 위치를 목표 위치와 일치하도록 귀환 제어를 행하는 귀환 제어부와,
    상기 밸브체의 위치가 상기 목표 위치로부터 어긋난 경우에 당해 목표 위치로 복귀시키기 위해 상기 밸브체를 이동시킨 단위 시간당의 횟수에 기초하여 상기 밸브체의 상태를 추정하는 상태 추정부를 구비하는, 유체압 구동 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 밸브체를 이동시킨 단위 시간당의 횟수가 제1 역치를 초과한 경우와 상기 밸브체의 위치가 소정 시간 내에 상기 목표 위치로부터 괴리된 거리가 제2 역치를 초과한 경우의 적어도 한쪽에 있어서 소정의 경고 처리를 행하는 경고부를 구비하는, 유체압 구동 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 상태 추정부에서 소정 기간에 걸쳐서 추정한 상기 밸브체의 상태에 기초하여 상기 밸브체의 수명을 예측하는 수명 예측부를 구비하는, 유체압 구동 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 상태 추정부는, 상기 밸브체를 소정 위치에서 정지시키고 있을 때에 상기 밸브체의 상태를 추정하는, 유체압 구동 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 상태 추정부는, 상기 밸브체를 이동시키고 있을 때에 상기 밸브체의 상태를 추정하는, 유체압 구동 장치.
  8. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 유량 제어 밸브로부터의 작업 유체의 토출량에 따라, 상기 유량 제어 밸브의 상기 밸브체와는 다른 밸브체를 이동시키는 다른 유량 제어 밸브를 구비하고,
    상기 상태 추정부는, 상기 밸브체의 위치가 상기 목표 위치로부터 어긋난 경우에 당해 목표 위치로 복귀시키기 위해 상기 밸브체를 이동시킨 단위 시간당의 횟수와 상기 밸브체의 위치가 소정 시간 내에 상기 목표 위치로부터 괴리된 거리의 적어도 한쪽과, 상기 다른 유량 제어 밸브의 상기 다른 밸브체의 위치에 기초하여, 상기 밸브체의 상태를 추정하는, 유체압 구동 장치.
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