KR20200081228A - 상태 감시 장치 및 유체압 구동 장치 - Google Patents

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유타카 구보야마
도루 가와타니
다카아키 가와세
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나부테스코 가부시키가이샤
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Abstract

간이하면서도 정확하게 스풀 등의 가동부의 마모의 정도를 조사한다.
유체압 구동 장치는, 제1 가동부의 위치에 따라서 작동 유체의 토출량을 제어하는 유량 제어 밸브에 있어서의 상기 제1 가동부의 위치를 취득하는 제1 정보 취득부와, 상기 유량 제어 밸브로부터 토출된 작동 유체에 따라서 위치를 이동시키는 제2 가동부를 갖는 액추에이터에 있어서의 상기 제2 가동부의 위치를 취득하는 제2 정보 취득부와, 상기 제1 정보 취득부에서 취득한 상기 제1 가동부의 위치가 상기 액추에이터에 대해 작동 유체의 공급을 정지하는 중립 위치인지 여부를 판단하는 상태 판단부와, 상기 상태 판단부에 의해 상기 중립 위치라고 판단되었을 때에 상기 제2 가동부의 단위 시간당의 변위에 기초하여 상기 제1 가동부의 상태를 추정하는 상태 추정부를 구비한다.

Description

상태 감시 장치 및 유체압 구동 장치{STATE MONITORING APPARATUS AND FLUID PRESSURE DRIVING APPARATUS}
본 출원은, 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2018-246007호, 출원일: 12/27/2018)을 기초로 하여, 이 출원으로부터 우선의 이익을 향수한다. 이 출원을 참조함으로써, 동 출원의 내용의 전부를 포함한다.
본 발명은, 상태 감시 장치 및 유체압 구동 장치에 관한 것이다.
작동유의 토출량을 제어하는 유량 제어 밸브의 고장 중 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 토출시켜야 한다.
그러나 유량 제어 밸브 내의 작동유 중에 이물이 혼입되어 있는 경우는, 이물에 의해 스풀의 표면이 깎여 버려, 스풀이 중립 위치로 이동해도, 스풀의 마모에 의해 발생한 간극으로부터 작동유가 누출될 우려가 있다.
스풀이 중립 위치로 이동해도, 작동유가 누출되는 경우, 유량 제어 밸브에 의해 구동되는 구동부나, 구동부에 의해 제어되는 액추에이터를 오동작시키는 요인이 된다. 또한, 작동유의 누출량이 과대해지면, 작동유의 공급이 부족하여, 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 도모되므로, 바람직하다.
일본 특허 공개 제2016-50785호 공보
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 간이하면서도 정확하게 스풀 등의 가동부의 마모의 정도를 조사할 수 있는 상태 감시 장치 및 유체압 구동 장치를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 양태에서는, 제1 가동부의 위치에 따라서 작동 유체의 토출량을 제어하는 유량 제어 밸브에 있어서의 상기 제1 가동부의 위치를 취득하는 제1 정보 취득부와,
상기 유량 제어 밸브로부터 토출된 작동 유체에 따라서 위치를 이동시키는 제2 가동부를 갖는 액추에이터에 있어서의 상기 제2 가동부의 위치를 취득하는 제2 정보 취득부와,
상기 제1 정보 취득부에서 취득한 상기 제1 가동부의 위치가 상기 액추에이터에 대해 작동 유체의 공급을 정지하는 중립 위치인지 여부를 판단하는 상태 판단부와,
상기 상태 판단부에 의해 상기 중립 위치라고 판단되었을 때에 상기 제2 가동부의 단위 시간당의 변위에 기초하여 상기 제1 가동부의 상태를 추정하는 상태 추정부를
구비한 상태 감시 장치가 제공된다.
상기 제1 가동부가 상기 액추에이터로의 작동 유체의 공급을 정지하는 상기 중립 위치에 위치하는 것을 검출하는 검출부를 구비하고,
상기 상태 판단부는, 상기 검출부에서 상기 중립 위치에 위치하는 것이 검출되었을 때, 상기 제1 가동부의 위치가 상기 중립 위치라고 판단해도 된다.
상기 제1 가동부를 상기 중립 위치로 이동시키는 지령을 검출하는 검출부를 구비하고,
상기 상태 판단부는, 상기 검출부에서 상기 지령이 검출되었을 때, 상기 제1 가동부의 위치가 상기 중립 위치라고 판단해도 된다.
본 발명의 다른 일 양태에서는, 제1 가동부의 위치에 따라서 작동 유체의 토출량을 제어하는 유량 제어 밸브와,
상기 유량 제어 밸브로부터 토출된 작동 유체에 따라서 위치를 이동시키는 제2 가동부를 갖는 액추에이터와,
상기 제2 가동부의 위치를 검출하는 위치 검출부와,
상기 유량 제어 밸브로부터 상기 액추에이터에 대해 상기 작동 유체의 공급을 정지한 상태에 있어서 상기 위치 검출부에서 검출한 상기 제2 가동부의 위치로부터 산출한 상기 제2 가동부의 단위 시간당의 변위에 기초하여 상기 제1 가동부의 상태를 추정하는 상태 추정부를
구비한 유체압 구동 장치가 제공된다.
상기 변위는, 상기 제2 가동부의 변위 속도와 상기 제2 가동부를 소정 위치에서 정지시키는 지령을 받고 나서 이동하기 시작할 때까지의 시간 중 적어도 한쪽이어도 된다.
상기 변위가 소정의 역치를 초과한 경우에 소정의 경고를 행하는 경고부를 구비해도 된다.
상기 상태 추정부에서 소정 기간에 걸쳐 추정한 상기 제1 가동부의 상태에 기초하여 상기 제1 가동부의 수명을 예측하는 수명 예측부를 구비해도 된다.
상기 액추에이터는, 연직 방향으로 배치되어 있고,
상기 제2 가동부는, 상기 제2 가동부를 소정 위치에서 정지시키는 지령을 받고, 또한 상기 유량 제어 밸브로부터 상기 액추에이터로의 작동 유체의 공급을 정지한 상태에서 자중에 의해 하강해도 된다.
상기 제1 가동부의 상태 추정을 행할 때에 상기 상태 추정부는 상기 유량 제어 밸브로부터 상기 액추에이터에 대해 상기 작동 유체의 공급을 정지하는 위치로 제1 가동부를 이동시킨 후에, 상기 제2 가동부의 상기 변위를 검출해도 된다.
상기 액추에이터는, 상기 제2 가동부의 위치에 따라서 상기 액추에이터로부터 공급되는 작동 유체에 의해 구동되는 다른 액추에이터로의 작동 유체의 공급량을 제어하는 밸브여도 된다.
상기 제1 가동부의 상태 추정을 행하는 테스트 모드를 선택 가능한 모드 선택부를 구비하고,
상기 상태 추정부는, 상기 모드 선택부에서 상기 테스트 모드가 선택되면, 상기 제2 가동부를 중립 위치로 이동시킨 후에, 상기 제1 가동부를 중립 위치로 이동시킴과 함께, 상기 제2 가동부의 위치 정보를 상기 유량 제어 밸브로 귀환시키는 제어를 정지시킨 상태에서, 상기 제1 가동부의 상태를 추정해도 된다.
본 발명에 따르면, 간이하면서도 정확하게 스풀 등의 가동부의 마모의 정도를 조사할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 의한 상태 감시 장치를 구비한 유체압 구동 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도.
도 2는 제2 실시 형태에 의한 유체압 구동 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도.
도 3의 (a)와 (b)는 작동유가 누출되는 경로가 각각 상이한 예를 도시하는 도면.
도 4는 제3 실시 형태에 의한 유체압 구동 장치의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 5는 제4 실시 형태에 의한 유체압 구동 장치의 개략 구성을 도시하는 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 개시의 일 실시 형태에 대해 설명한다. 또한, 본건 명세서에 첨부되는 도면에 있어서는, 도시와 이해의 편의상, 적절하게 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 구속되는 일 없이, 마찬가지의 기능을 기대할 수 있을 정도의 범위를 포함하여 해석하는 것으로 한다. 이하, 본 발명의 실시 형태에 대해, 상세하게 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 1은 제1 실시 형태에 의한 상태 감시 장치(15)를 구비한 유체압 구동 장치(1)의 개략 구성을 도시하는 블록도이다. 도 1의 유체압 구동 장치(1)는, 유량 제어 밸브(2)와, 액추에이터(3)와, 상태 감시 장치(15)를 구비하고 있다.
유량 제어 밸브(2)는, 하나 이상의 스풀(2a)(제1 가동부)을 갖는 밸브봉(2b)을 구비하고 있다. 유량 제어 밸브(2)는, 컨트롤러(6)의 지령에 의해, 밸브봉(2b)을 이동시켜 스풀(2a)을 원하는 위치로 이동시킨다. 밸브봉(2b)은, 예를 들어 도시하지 않은 전자 코일에 흐르는 전류에 의해, 도시의 좌우로 이동 제어된다. 또한, 밸브봉(2b)은, 반드시 전자 코일 등의 전기 제어로 이동시킬 필요는 없고, 다른 제어 방법(예를 들어, 유압 제어)에 의해 이동시켜도 된다. 스풀(2a)의 이동 위치 중 하나는 중립 위치이다. 스풀(2a)이 중립 위치로 이동한 경우에는, 유량 제어 밸브(2)로 유입되는 작동유와, 유량 제어 밸브(2)로부터 유출되는 작동유 모두 차단된다. 따라서, 컨트롤러(6)는, 유량 제어 밸브(2)와 액추에이터(3) 사이에서의 작동유의 흐름을 시일하고자 하는 경우에, 스풀(2a)을 중립 위치로 이동시키는 지령을 내린다.
컨트롤러(6)는, 유량 제어 밸브(2)의 밸브봉(2b)의 위치를 검출하는 위치 검출부(7)의 검출 신호에 기초하여 스풀(2a)의 위치를 검출하고, 검출된 스풀(2a)의 위치가, 미리 정한 목표 위치에 일치하도록 귀환 제어를 행해도 된다. 목표 위치라 함은, 컨트롤러(6)의 지령 위치이다.
도 1의 유량 제어 밸브(2)에는, 작동유가 유입출되는 복수의 포트가 마련되어 있고, 스풀(2a)의 위치에 따라서, 각 포트로부터의 작동유의 유입출이 제어된다. 예를 들어, 유량 제어 밸브(2)는, 액추에이터(3)로부터의 작동유가 유입되는 포트 P1과, 유량 제어 밸브(2)로부터 액추에이터(3)로 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.
액추에이터(3)는, 예를 들어 중공의 슬리브(3a) 내를 이동 가능한 가동부(제2 가동부)(3b)를 갖는다. 액추에이터(3)는, 유량 제어 밸브(2)로부터의 작동유의 토출량에 따라서 가동부(3b)의 위치를 가변시킨다. 도 1에서는, 액추에이터(3) 내의 가동부(3b)의 움직임에 의해, 연료 분사 밸브(8)와 배기 밸브(9)를 제어하는 예를 나타내고 있지만, 이것은 일례이며, 액추에이터(3)가 구동하는 대상물은 임의이다.
액추에이터(3)는, 가동부(3b)의 위치를 검출하는 위치 검출부(10)를 구비하고 있어도 된다. 위치 검출부(10)는, 예를 들어 가동부(3b)의 일단부측에 배치되어 있고, 가동부(3b)와의 거리를 비접촉으로 검출한다.
상태 감시 장치(15)는, 제1 정보 취득부(16)와, 제2 정보 취득부(17)와, 상태 판단부(18)와, 상태 추정부(5)를 구비하고 있다. 또한, 상태 감시 장치(15)는, 지령 검출부(19)를 구비하고 있어도 된다. 제1 정보 취득부(16)와, 제2 정보 취득부(17)와, 상태 판단부(18)와, 상태 추정부(5)는, 컨트롤러(6)에 내장되어 있어도 된다.
제1 정보 취득부(16)는, 스풀(제1 가동부)(2a)의 위치에 따라서 작동 유체의 토출량을 제어하는 유량 제어 밸브(2)에 있어서의 스풀(2a)의 위치를 취득한다.
제2 정보 취득부(17)는, 유량 제어 밸브(2)로부터 토출된 작동 유체에 따라서 위치를 이동시키는 가동부(제2 가동부)(3b)를 갖는 액추에이터(3)에 있어서의 가동부(3b)의 위치를 취득한다.
상태 판단부(18)는, 제1 정보 취득부(16)에서 취득한 스풀(2a)의 위치가 액추에이터(3)에 대해 작동 유체의 공급을 정지하는 중립 위치인지 여부를 판단한다.
상태 추정부(5)는, 상태 판단부(18)에 의해 중립 위치라고 판단되었을 때에 가동부(3b)의 단위 시간당의 변위에 기초하여 스풀(2a)의 상태를 추정한다.
위치 검출부(7)는, 스풀(2a)이 액추에이터(3)로의 작동 유체의 공급을 정지하는 중립 위치에 위치하는 것을 검출할 수 있다. 따라서, 상태 판단부(18)는, 위치 검출부(7)에서 중립 위치에 위치하는 것이 검출되었을 때, 스풀(2a)의 위치가 중립 위치라고 판단해도 된다.
지령 검출부(19)는, 스풀(2a)을 중립 위치로 이동시키는 지령을 검출할 수 있다. 따라서, 상태 판단부(18)는, 지령 검출부(19)에서 지령이 검출되었을 때, 스풀(2a)의 위치가 중립 위치라고 판단해도 된다.
이와 같이, 도 1의 상태 감시 장치(15)는, 스풀(2a)이 중립 위치에 위치한다고 판단될 때의 액추에이터(3)의 가동부(3b)의 변위에 기초하여, 스풀(2a)의 상태를 추정하므로, 유량 제어 밸브(2)를 분해하여 스풀(2a)을 취출하지 않아도, 스풀(2a)의 마모 정도를 고정밀도로 판단할 수 있다.
(제2 실시 형태)
도 2는 제2 실시 형태에 의한 유체압 구동 장치(1)의 개략 구성을 도시하는 블록도이다. 도 2의 유체압 구동 장치(1)는, 유량 제어 밸브(2)와, 액추에이터(3)와, 변위 검출부(4)와, 상태 추정부(5)를 구비하고 있다. 상태 추정부(5)는, 예를 들어 컨트롤러(6)의 일부를 구성하고 있다.
도 2의 유량 제어 밸브(2)와 액추에이터(3)는, 도 1의 유량 제어 밸브(2)와 액추에이터(3)와 마찬가지이며, 상세한 설명을 생략한다.
변위 검출부(4)는, 액추에이터(3) 내의 가동부(3b)의 변위를 검출한다. 여기서, 변위라 함은, 가동부(3b)의 변위 속도와, 가동부(3b)가 이동 지령을 받고 나서 이동하기 시작할 때까지의 시간 중 적어도 한쪽이다. 예를 들어, 가동부(3b)의 위치를 검출하는 위치 검출부(10)가 설치되어 있는 경우에는, 변위 검출부(4)는 위치 검출부(10)에서 검출된 가동부(3b)의 위치를 미분 처리함으로써, 가동부(3b)의 변위 속도를 검출할 수 있다. 혹은, 변위 검출부(4)는, 가동부(3b)의 변위 속도를 직접적으로 검출하는 속도 센서를 포함하고 있어도 된다.
상태 추정부(5)는, 유량 제어 밸브(2)로부터 액추에이터(3)에 대해 작동 유체의 공급을 정지한 상태에 있어서 위치 검출부(10)에서 검출한 가동부(제2 가동부)(3b)의 위치로부터 산출한 가동부(3b)의 단위 시간당의 변위에 기초하여 스풀(제1 가동부)(2a)의 상태를 추정한다. 변위는, 가동부(3b)의 변위 속도와 가동부(3b)를 소정 위치에서 정지시키는 지령을 받고 나서 이동하기 시작할 때까지의 시간 중 적어도 한쪽이다. 더 구체적으로는, 상태 추정부(5)는, 변위 검출부(4)에서 검출된 변위에 기초하여, 유량 제어 밸브(2)의 스풀(2a)의 상태를 추정한다. 스풀(2a)이 중립 위치에 있을 때는, 유량 제어 밸브(2)는 작동유를 시일하므로, 본래적으로는 유량 제어 밸브(2)와 액추에이터(3) 사이에서 작동유의 유입출은 발생하지 않을 것이다. 그러나 스풀(2a)이 마모되면, 도 3의 (a) 또는 도 3의 (b)의 화살표로 나타내는 바와 같이, 스풀(2a)이 중립 위치에 있어도, 스풀(2a)의 간극으로부터 작동유가 누출되어 버린다. 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 스풀(2a)의 마모되는 장소에 따라, 작동유가 누출되는 방향도 변화되는 것을 생각할 수 있다. 작동유가 누출되는 방향에 따라, 액추에이터(3)의 가동부(3b)를 위로 올리려고 하는 힘이 작용하거나, 아래로 내리려고 하는 힘이 작용하거나 한다. 상태 추정부(5)는, 유량 제어 밸브(2)로부터 액추에이터(3)에 대해 작동 유체의 공급을 정지하는 위치로 스풀(2a)을 이동시킨 후에, 가동부(3b)의 변위를 검출해도 된다.
액추에이터(3)가, 예를 들어 도 2에 도시하는 바와 같이, 가동부(3b)를 연직 방향으로 이동시키는 방향으로 배치되어 있는 경우, 유량 제어 밸브(2)의 스풀(2a)이 중립 위치에 있는 경우에는, 본래적으로는 가동부(3b)는 자중에 의해 하방으로 일정 속도로 낙하한다. 한편, 스풀(2a)이 마모되어 있는 경우, 스풀(2a)이 중립 위치에 있어도, 스풀(2a)의 간극으로부터 액추에이터(3)측으로 작동유가 누출되므로, 가동부(3b)의 낙하 속도가 변화된다. 예를 들어, 도 3의 (a)의 방향으로 작동유가 누출된 경우, 가동부(3b)의 낙하 속도는 더 빨라진다. 한편, 도 3의 (b)의 방향으로 작동유가 누출된 경우, 가동부(3b)의 낙하 속도는 더 느려진다.
이와 같이, 유량 제어 밸브(2)의 스풀(2a)을 중립 위치로 이동시키는 지령을 받은 경우에, 액추에이터(3)의 가동부(3b)의 변위를 검출함으로써, 스풀(2a)이 마모되어 있는지 여부를 판단할 수 있다. 그래서 상태 추정부(5)는, 예를 들어 가동부(3b)의 변위 속도가, 미리 상정한 변위 속도와 상이한 경우에는, 스풀(2a)이 마모되었다고 추정한다. 또한, 스풀(2a)의 마모의 정도가 클수록, 가동부(3b)의 변위 속도가 더 크게 변화되므로, 가동부(3b)의 변위 속도에 의해, 스풀(2a)의 마모의 정도도 추정할 수 있다.
도 2의 유체압 구동 장치(1)는, 파선으로 나타내는 경고부(11)를 구비하고 있어도 된다. 경고부(11)는, 상태 추정부(5)가, 스풀(2a)의 변위가 소정의 역치를 초과하였다고 판단한 경우에, 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 송신하여, 관리 서버 등의 표시 장치에 경고 내용을 표시해도 된다. 혹은, 유량 제어 밸브(2)에 접속된 표시 장치나 스피커로, 경고 내용을 표시 또는 음성 출력해도 된다. 경고 내용의 일례는, 스풀(2a)의 점검을 촉구하는 것이어도 된다.
이와 같이, 제2 실시 형태에서는, 유량 제어 밸브(2)의 스풀(2a)을 중립 위치로 이동시키는 지령을 받은 경우에, 액추에이터(3)의 가동부(3b)의 변위를 검출하고, 검출된 변위를 스풀(2a)에 마모가 없는 경우의 변위와 비교함으로써, 스풀(2a)이 마모되었는지 여부, 즉, 스풀(2a)이 중립 위치일 때에 작동유의 누설이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다. 또한, 가동부(3b)의 변위의 크기에 의해, 스풀(2a)의 마모의 정도, 즉 작동유의 누설량도 추정할 수 있다.
(제3 실시 형태)
제3 실시 형태는, 상태 추정부(5)에서 추정한 상태에 기초하여, 유량 제어 밸브(2)의 스풀(2a)의 수명을 예측하는 것이다.
도 4는 제3 실시 형태에 의한 유체압 구동 장치(1)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 도 4의 유체압 구동 장치(1)는, 도 2의 구성에 추가로, 수명 예측부(12)를 구비하고 있다.
수명 예측부(12)는, 상태 추정부(5)에서 소정 기간에 걸쳐 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 가므로, 스풀(2a)이 중립 위치일 때에 누출되는 작동유의 양도 서서히 증가할 것이 예상된다. 단, 작동유 중에 포함되는 이물이 스풀(2a)에 말려 들어가거나 하면, 급격하게 작동유의 누출량이 증가하는 경우가 있을 수 있다. 작동유의 누출량이 증가할수록, 액추에이터(3)의 가동부(3b)의 변위도 커진다.
스풀(2a)의 변위가, 각각 어느 정도의 값이 되면, 스풀(2a)의 수명이라고 판단할지는, 유량 제어 밸브(2)의 종류나 용도 등에 따라 상이하다. 그래서 수명 예측부(12)는, 스풀(2a)의 수명이라고 판단하는 역치를 마련해도 된다. 예를 들어, 수명 예측부(12)는, 스풀(2a)의 변위 속도가 역치를 초과한 경우에, 스풀(2a)의 수명이라고 판단해도 된다.
또한, 수명 예측부(12)는, 작동유의 누출량이 급격하게 증가하는 징후가 보인 시점에서, 스풀(2a)의 수명이라고 판단해도 된다. 더 구체적으로는, 시간의 경과와 함께, 스풀(2a)의 변위 속도가 대략 선형적으로 증대되는 경향이었는데도, 어느 시점을 경계로, 변위 속도가 증대되는 기울기가 보다 커진 경우는, 그 시점에서 스풀(2a)의 수명이라고 판단해도 된다.
이와 같이, 수명 예측부(12)가 스풀(2a)의 수명이라고 판단하는 기준은, 다양하게 생각할 수 있지만, 일단 수명이라고 판단한 경우에는, 무언가의 수단에 의해 스풀(2a)의 교환 시기인 것을 통지하는 것이 바람직하다. 통지 방식은, 도 2의 경고부(11)에 의한 경고 처리와 마찬가지로, 다양한 방법을 생각할 수 있다.
또한, 수명 예측부(12)는, 스풀(2a)이 수명에 도달하기 전에, 수명이 가까워진 것을 통지해도 되고, 그 때에 언제쯤 수명이 될지의 정보도 아울러 제공해도 된다.
이와 같이, 제3 실시 형태에서는, 상태 추정부(5)에서 추정한 상태에 기초하여, 스풀(2a)의 수명을 예측하는 수명 예측부(12)를 마련하므로, 유량 제어 밸브(2)의 사용 중에, 작동유가 대량으로 누출되는 상태 불량을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 유량 제어 밸브(2)를 분해하여 스풀(2a) 자체를 검사하지 않아도, 스풀(2a)의 교환 시기를 파악할 수 있으므로, 유량 제어 밸브(2)의 보수 관리 비용을 삭감할 수 있다.
(제4 실시 형태)
제4 실시 형태는, 유량 제어 밸브(2)에 복수의 동작 모드가 있고, 그 중 하나가 스풀(2a)의 상태 추정을 행하는 상태 추정 모드이며, 이 상태 추정 모드가 선택된 경우에, 스풀(2a)의 상태 추정을 행하는 것이다.
도 5는 제4 실시 형태에 의한 유체압 구동 장치(1)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 도 5의 유체압 구동 장치(1)는, 도 4의 구성에 추가하여, 컨트롤러(6) 내에 모드 선택부(13)를 마련하고 있다. 또한, 제4 실시 형태에 의한 유체압 구동 장치(1)는, 도 2의 구성에 모드 선택부(13)를 부가해도 된다.
컨트롤러(6) 내의 모드 선택부(13)는, 복수의 동작 모드 중, 임의의 하나를 선택할 수 있다. 복수의 동작 모드 중 하나는, 스풀(2a)의 상태 추정을 행하는 상태 추정 모드이다. 상태 추정 모드 이외에, 어떠한 동작 모드를 마련할지는, 액추에이터(3)의 구성 및 동작에 의존한다. 본 실시 형태에서는, 컨트롤러(6)가 상태 추정 모드를 선택한 경우의 유체압 구동 장치(1)의 동작을 설명한다.
컨트롤러(6)가 상태 추정 모드를 선택하면, 컨트롤러(6)는 유량 제어 밸브(2)의 스풀(2a)을 중립 위치로 이동시키는 지령을 내린다. 이 지령에 따라서, 스풀(2a)이 중립 위치로 이동한 상태에서, 변위 검출부(4)는, 액추에이터(3)의 가동부(3b)의 변위를 검출하고, 검출된 변위에 기초하여, 상태 추정부(5)는, 스풀(2a)의 상태를 추정한다. 상태 추정부(5)는, 모드 선택부(13)에서 테스트 모드가 선택되면, 가동부(3b)를 중립 위치로 이동시킨 후에, 스풀(2a)을 중립 위치로 이동시킴과 함께, 가동부(3b)의 위치 정보를 유량 제어 밸브(2)로 귀환시키는 제어를 정지시킨 상태에서, 스풀(2a)의 상태를 추정해도 된다.
유량 제어 밸브(2)의 동작 모드의 선택은, 예를 들어 도시하지 않은 버튼 조작이나 터치 조작으로 행할 수 있다. 따라서, 작업자는, 상태 추정 모드를 간이한 조작으로 선택할 수 있다. 작업자가 상태 추정 모드를 선택하면, 자동적으로 스풀(2a)이 중립 위치로 이동하여, 액추에이터(3)의 가동부(3b)의 변위를 검출하여, 스풀(2a)의 상태를 추정할 수 있다.
이와 같이, 제4 실시 형태에서는, 스풀(2a)의 상태를 추정하는 동작 모드를 마련하므로, 작업자는 이 동작 모드를 선택하기만 하면, 자동적으로 스풀(2a)이 중립 위치로 이동하여, 액추에이터(3)의 가동부(3b)의 변위가 검출되어, 검출된 변위에 기초하여 스풀(2a)의 상태를 추정할 수 있다. 이에 의해, 작업자의 수고를 줄일 수 있고, 필요에 따라서 임의의 타이밍에 스풀(2a)의 마모 상태를 조사할 수 있다. 따라서, 스풀(2a)의 수명이 다 되기 전에, 스풀(2a)의 마모 이상을 검출할 수 있다.
상술한 각 실시 형태에서는, 유량 제어 밸브(2)와 액추에이터(3)를 구비한 유체압 구동 장치(1)에 대해 설명하였지만, 액추에이터(3)의 구성 및 동작은 임의라는 점에서, 유량 제어 밸브(2)로부터 토출되는 작동유를 이용하여 다양한 동작을 행하는 유체압 구동 장치(1)에 폭넓게 적용 가능하다. 유량 제어 밸브(2)는, 스풀(2a)을 갖고, 스풀(2a)의 위치에 따라서 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(3)는, 유량 제어 밸브(2)로부터의 작동유의 토출량에 따라서 위치를 가변 가능한 가동부(3b)를 갖고, 가동부(3b)의 위치에 따라서 액추에이터 축을 직접 구동하는 것 외에, 가동부(3b)는 위치에 따라서, 별도 설치한 액추에이터(3)에 대한 작동유의 공급량을 제어하는 밸브여도 된다. 구동부의 구체예는, 상술한 가동부(3b)식의 액추에이터(3) 외에, 스풀 밸브나 포핏 밸브여도 되고, 유압 모터 등의 유체압 구동 모터여도 된다.
상술한 실시 형태의 기술 사상은, 이하의 (1)∼(11)로 정리할 수 있다.
(1) 제1 가동부의 위치에 따라서 작동 유체의 토출량을 제어하는 유량 제어 밸브에 있어서의 상기 제1 가동부의 위치를 취득하는 제1 정보 취득부와,
상기 유량 제어 밸브로부터 토출된 작동 유체에 따라서 위치를 이동시키는 제2 가동부를 갖는 액추에이터에 있어서의 상기 제2 가동부의 위치를 취득하는 제2 정보 취득부와,
상기 제1 정보 취득부에서 취득한 상기 제1 가동부의 위치가 상기 액추에이터에 대해 작동 유체의 공급을 정지하는 중립 위치인지 여부를 판단하는 상태 판단부와,
상기 상태 판단부에 의해 상기 중립 위치라고 판단되었을 때에 상기 제2 가동부의 단위 시간당의 변위에 기초하여 상기 제1 가동부의 상태를 추정하는 상태 추정부를
구비한 상태 감시 장치.
(2) 상기 제1 가동부가 상기 액추에이터로의 작동 유체의 공급을 정지하는 상기 중립 위치에 위치하는 것을 검출하는 검출부를 구비하고,
상기 상태 판단부는, 상기 검출부에서 상기 중립 위치에 위치하는 것이 검출되었을 때, 상기 제1 가동부의 위치가 상기 중립 위치라고 판단하는,
(1)에 기재된 상태 감시 장치.
(3) 상기 제1 가동부를 상기 중립 위치로 이동시키는 지령을 검출하는 검출부를 구비하고,
상기 상태 판단부는, 상기 검출부에서 상기 지령이 검출되었을 때, 상기 제1 가동부의 위치가 상기 중립 위치라고 판단하는, (1)에 기재된 상태 감시 장치.
(4) 제1 가동부의 위치에 따라서 작동 유체의 토출량을 제어하는 유량 제어 밸브와,
상기 유량 제어 밸브로부터 토출된 작동 유체에 따라서 위치를 이동시키는 제2 가동부를 갖는 액추에이터와,
상기 제2 가동부의 위치를 검출하는 위치 검출부와,
상기 유량 제어 밸브로부터 상기 액추에이터에 대해 상기 작동 유체의 공급을 정지한 상태에 있어서 상기 위치 검출부에서 검출한 상기 제2 가동부의 위치로부터 산출한 상기 제2 가동부의 단위 시간당의 변위에 기초하여 상기 제1 가동부의 상태를 추정하는 상태 추정부를
구비한 유체압 구동 장치.
(5) 상기 변위는, 상기 제2 가동부의 변위 속도와 상기 제2 가동부를 소정 위치에서 정지시키는 지령을 받고 나서 이동하기 시작할 때까지의 시간 중 적어도 한쪽인,
(4)에 기재된 유체압 구동 장치.
(6) 상기 변위가 소정의 역치를 초과한 경우에 소정의 경고를 행하는 경고부를 구비하는
(4) 또는 (5)에 기재된 유체압 구동 장치.
(7) 상기 상태 추정부에서 소정 기간에 걸쳐 추정한 상기 제1 가동부의 상태에 기초하여 상기 제1 가동부의 수명을 예측하는 수명 예측부를 구비하는
(4) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재된 유체압 구동 장치.
(8) 상기 액추에이터는, 연직 방향으로 배치되어 있고,
상기 제2 가동부는, 상기 제2 가동부를 소정 위치에서 정지시키는 지령을 받고, 또한 상기 유량 제어 밸브로부터 상기 액추에이터로의 작동 유체의 공급을 정지한 상태에서 자중에 의해 하강하는
(4) 내지 (7) 중 어느 한 항에 기재된 유체압 구동 장치.
(9) 상기 제1 가동부의 상태 추정을 행할 때에 상기 상태 추정부는 상기 유량 제어 밸브로부터 상기 액추에이터에 대해 상기 작동 유체의 공급을 정지하는 위치로 제1 가동부를 이동시킨 후에, 상기 제2 가동부의 상기 변위를 검출하는
(4) 내지 (8) 중 어느 한 항에 기재된 유체압 구동 장치.
(10) 상기 액추에이터는, 상기 제2 가동부의 위치에 따라서 상기 액추에이터로부터 공급되는 작동 유체에 의해 구동되는 다른 액추에이터로의 작동 유체의 공급량을 제어하는 밸브인,
(4) 내지 (9) 중 어느 한 항에 기재된 유체압 구동 장치.
(11) 상기 제1 가동부의 상태 추정을 행하는 테스트 모드를 선택 가능한 모드 선택부를 구비하고,
상기 상태 추정부는, 상기 모드 선택부에서 상기 테스트 모드가 선택되면, 상기 제2 가동부를 중립 위치로 이동시킨 후에, 상기 제1 가동부를 중립 위치로 이동시킴과 함께, 상기 제2 가동부의 위치 정보를 상기 유량 제어 밸브로 귀환시키는 제어를 정지시킨 상태에서, 상기 제1 가동부의 상태를 추정하는,
(4) 내지 (10) 중 어느 한 항에 기재된 유체압 구동 장치.
본 발명의 양태는, 상술한 개개의 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 당업자가 상도할 수 있는 다양한 변형도 포함하는 것이고, 본 발명의 효과도 상술한 내용에 한정되지 않는다. 즉, 청구범위에 규정된 내용 및 그 균등물로부터 도출되는 본 발명의 개념적인 사상과 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 추가, 변경 및 부분적 삭제가 가능하다.
1: 유체압 구동 장치
2: 유량 제어 밸브
3: 액추에이터
3a: 슬리브
3b: 가동부
4: 변위 검출부
5: 상태 추정부
6: 컨트롤러
7: 위치 검출부
8: 연료 분사 밸브
9: 배기 밸브
10: 위치 검출부
11: 경고부
12: 수명 예측부
13: 모드 선택부

Claims (11)

  1. 제1 가동부의 위치에 따라서 작동 유체의 토출량을 제어하는 유량 제어 밸브에 있어서의 상기 제1 가동부의 위치를 취득하는 제1 정보 취득부와,
    상기 유량 제어 밸브로부터 토출된 작동 유체에 따라서 위치를 이동시키는 제2 가동부를 갖는 액추에이터에 있어서의 상기 제2 가동부의 위치를 취득하는 제2 정보 취득부와,
    상기 제1 정보 취득부에서 취득한 상기 제1 가동부의 위치가 상기 액추에이터에 대해 작동 유체의 공급을 정지하는 중립 위치인지 여부를 판단하는 상태 판단부와,
    상기 상태 판단부에 의해 상기 중립 위치라고 판단되었을 때에 상기 제2 가동부의 단위 시간당의 변위에 기초하여 상기 제1 가동부의 상태를 추정하는 상태 추정부를
    구비한 상태 감시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가동부가 상기 액추에이터로의 작동 유체의 공급을 정지하는 상기 중립 위치에 위치하는 것을 검출하는 검출부를 구비하고,
    상기 상태 판단부는, 상기 검출부에서 상기 중립 위치에 위치하는 것이 검출되었을 때, 상기 제1 가동부의 위치가 상기 중립 위치라고 판단하는, 상태 감시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가동부를 상기 중립 위치로 이동시키는 지령을 검출하는 검출부를 구비하고,
    상기 상태 판단부는, 상기 검출부에서 상기 지령이 검출되었을 때, 상기 제1 가동부의 위치가 상기 중립 위치라고 판단하는, 상태 감시 장치.
  4. 제1 가동부의 위치에 따라서 작동 유체의 토출량을 제어하는 유량 제어 밸브와,
    상기 유량 제어 밸브로부터 토출된 작동 유체에 따라서 위치를 이동시키는 제2 가동부를 갖는 액추에이터와,
    상기 제2 가동부의 위치를 검출하는 위치 검출부와,
    상기 유량 제어 밸브로부터 상기 액추에이터에 대해 상기 작동 유체의 공급을 정지한 상태에 있어서 상기 위치 검출부에서 검출한 상기 제2 가동부의 위치로부터 산출한 상기 제2 가동부의 단위 시간당의 변위에 기초하여 상기 제1 가동부의 상태를 추정하는 상태 추정부를
    구비한 유체압 구동 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 변위는, 상기 제2 가동부의 변위 속도와 상기 제2 가동부를 소정 위치에서 정지시키는 지령을 받고 나서 이동하기 시작할 때까지의 시간 중 적어도 한쪽인, 유체압 구동 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 변위가 소정의 역치를 초과한 경우에 소정의 경고를 행하는 경고부를 구비하는, 유체압 구동 장치.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 상태 추정부에서 소정 기간에 걸쳐 추정한 상기 제1 가동부의 상태에 기초하여 상기 제1 가동부의 수명을 예측하는 수명 예측부를 구비하는, 유체압 구동 장치.
  8. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 액추에이터는, 연직 방향으로 배치되어 있고,
    상기 제2 가동부는, 상기 제2 가동부를 소정 위치에서 정지시키는 지령을 받고, 또한 상기 유량 제어 밸브로부터 상기 액추에이터로의 작동 유체의 공급을 정지한 상태에서 자중에 의해 하강하는, 유체압 구동 장치.
  9. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제1 가동부의 상태 추정을 행할 때에 상기 상태 추정부는 상기 유량 제어 밸브로부터 상기 액추에이터에 대해 상기 작동 유체의 공급을 정지하는 위치로 제1 가동부를 이동시킨 후에, 상기 제2 가동부의 상기 변위를 검출하는, 유체압 구동 장치.
  10. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 액추에이터는, 상기 제2 가동부의 위치에 따라서 상기 액추에이터로부터 공급되는 작동 유체에 의해 구동되는 다른 액추에이터로의 작동 유체의 공급량을 제어하는 밸브인, 유체압 구동 장치.
  11. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제1 가동부의 상태 추정을 행하는 테스트 모드를 선택 가능한 모드 선택부를 구비하고,
    상기 상태 추정부는, 상기 모드 선택부에서 상기 테스트 모드가 선택되면, 상기 제2 가동부를 중립 위치로 이동시킨 후에, 상기 제1 가동부를 중립 위치로 이동시킴과 함께, 상기 제2 가동부의 위치 정보를 상기 유량 제어 밸브로 귀환시키는 제어를 정지시킨 상태에서, 상기 제1 가동부의 상태를 추정하는, 유체압 구동 장치.
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