(57)【要約】      （修正有）【課題】検出精度のさらなる向上を図った油圧装置の異常検出装置を提供する。【解決手段】異常検出装置１０４は、油圧装置の油路に配置されたスプール位置検出器付き電磁弁に接続され、スプールが所定の位置に移動するまでにかかる応答時間を繰り返し取得する監視部１６４と、応答時間の標準偏差を算出する演算部１６６と、標準偏差が所定のしきい値を超えたか否か判定する判定部１６８と、標準偏差がしきい値を超えた場合にユーザに通知を行う通知部１７０と、を備えることを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧装置の油路に配置されたスプール位置検出器付き電磁弁に接続され、
前記スプールが所定の位置に移動するまでにかかる応答時間を繰り返し取得する監視部と、
前記応答時間の標準偏差を算出する演算部と、
前記標準偏差が所定のしきい値を超えたか否か判定する判定部と、
前記標準偏差が前記しきい値を超えた場合にユーザに通知を行う通知部と、
を備えることを特徴とする油圧装置の異常検出装置。
【請求項２】
前記所定のしきい値には、第１しきい値および該第１しきい値よりも偏差の大きい第２しきい値が含まれていて、
前記判定部は、前記標準偏差が前記第１しきい値および前記第２しきい値それぞれを超えたか否か判定し、
前記通知部は、前記標準偏差が前記第１しきい値のみを超えた場合と該第１しきい値と前記第２しきい値の両方を超えた場合とで異なる通知を行うことを特徴とする請求項１に記載の油圧装置の異常検出装置。
【請求項３】
当該異常検出装置はさらに、作動油の温度を測定する温度センサを備え、
前記演算部は、前記作動油が所定の温度以下である時に取得した前記応答時間は前記標準偏差の計算に使用しないことを特徴とする請求項１または２に記載の油圧装置の異常検出装置。
【請求項４】
当該異常検出装置はさらに、前記応答時間の取得時における作動油の温度を測定する温度センサを備え、
前記通知部は、前記作動油の温度が所定の時点から所定の温度差以上に変化した時は前記通知を行わないことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の油圧装置の異常検出装置。
【請求項５】
油圧装置の油路に配置されたスプール位置検出器付き電磁弁に接続され、
前記スプールが所定の位置に移動するまでにかかる応答時間を取得する監視部と、
作動油の温度を測定する温度センサと、
所定のしきい値に前記作動油の温度に応じた補正をし、前記応答時間が補正後のしきい値を超えたか否かを判定する判定部と、
前記応答時間が前記補正後のしきい値を超えた場合にユーザに通知を行う通知部と、
を備えることを特徴とする油圧装置の異常検出装置。
【請求項６】
前記通知部は、前記作動油が所定の温度以下である時は前記通知を行わないことを特徴とする請求項５に記載の油圧装置の異常検出装置。
【請求項７】
前記電磁弁に備えられたスプール位置検出器は、スイッチ式、差動トランス型、または磁気スイッチ型であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の油圧装置の異常検出装置。
【請求項８】
前記スプール位置検出器には、固定接点と、前記スプールと共に移動する可動接点とが含まれていて、
当該異常検出装置はさらに、前記固定接点と前記可動接点との間の抵抗値を測定する抵抗測定部を備え、
前記判定部は、前記抵抗値が所定の条件を超えたか否かも判定し、
前記通知部は、前記抵抗値が所定の条件を超えた場合にもユーザに通知を行うことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の油圧装置の異常検出装置。
【請求項９】
加工母機に接続される油路と、
前記油路に配置されたスプール位置検出器付き電磁弁と、
請求項１から８のいずれか１項に記載の油圧装置の異常検出装置を備えたことを特徴とする油圧装置。
【請求項１０】
油圧駆動のアクチュエータと、
請求項１から８のいずれか１項に記載の油圧装置の異常検出装置を備えたことを特徴とする加工母機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スプール位置検出器付き電磁弁を利用した油圧装置の異常検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の油圧装置の異常診断に関する技術として、ドレン回路を備える油圧装置からの正常時のドレン流量と異常時のドレン流量を比較することで油圧装置の異常の有無を検出する技術が知られている（例えば特許文献１）。また別の構成として、サーボ弁において入力指令値に対するスプール移動量の正常値と実際に移動した実績値とを比較することで異常の有無を検出する技術が知られている（例えば特許文献２）。さらに、本願の出願人が鋭意研究し開発した技術として、油圧回路に接続した位置検出器付きスプール弁を用いて、スプールの移動に関する応答時間を監視し、その応答時間の遅れを検出することで油圧装置の故障等を診断する故障診断装置が知られている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５９−０８３８１１号公報
【特許文献２】特開平５−１０６６１３号公報
【特許文献３】特開２０１６−３１０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在、油圧装置の異常診断のさらなる精度向上が求められている。しかしながら、物理量の測定においては突発的に異常値が検出される場合がある。そのような場合にも過敏に異常を検出していると、異常値検出の頻度が多くなってしまい、装置の稼働率が低下して生産性の低下を招くおそれがある。
【０００５】
また、特許文献１から特許文献３のいずれにおいても、作動油の温度（油温）の影響を考慮した具体的な技術は開示されていない。例えば特許文献１の技術が検出するドレン流量は、作動油の圧力の大きさや作用する時間の長さが影響するだけでなく、油温の影響を受けていると考えられる。また、特許文献２の技術および特許文献３の技術においても、スプールの移動量や応答時間を基に診断を行っているため、作動油の粘度、すなわち油温の影響を受けていると考えられる。診断のさらなる精度向上には、油温を考慮した手法、さらには油温の影響を受けない手法を確立することが有効である。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑み、検出精度のさらなる向上を図った油圧装置の異常検出装置、油圧装置、および加工母機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明にかかる油圧装置の異常検出装置の代表的な構成は、油圧装置の油路に配置されたスプール位置検出器付き電磁弁に接続され、スプールが所定の位置に移動するまでにかかる応答時間を繰り返し取得する監視部と、応答時間の標準偏差を算出する演算部と、標準偏差が所定のしきい値を超えたか否か判定する判定部と、標準偏差がしきい値を超えた場合にユーザに通知を行う通知部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記構成では、スプールの応答時間の標準偏差を基にすることで、応答時間の遅れのばらつきを検出して油圧装置の異常の有無を判定している。油温は短時間ではさほど変化しないため、この構成であれば油温の影響を抑えて異常の検出を精度よく行うことができる。また、標準偏差を基にすることで、例えば振動等の外的要因によってスプールの応答時間が突発的に大きな値になったとしても過敏に反応することが無いため、検出を精度よく行うことができる。
【０００９】
上記の所定のしきい値には、第１しきい値および第１しきい値よりも偏差の大きい第２しきい値が含まれていて、判定部は、標準偏差が第１しきい値および第２しきい値それぞれを超えたか否か判定し、通知部は、標準偏差が第１しきい値のみを超えた場合と第１しきい値と第２しきい値の両方を超えた場合とで異なる通知を行うとよい。
【００１０】
上記構成によれば、油圧装置の異常の程度も判定してユーザに通知することが可能になる。
【００１１】
当該異常検出装置はさらに、作動油の温度を測定する温度センサを備え、演算部は、作動油が所定の温度以下である時に取得した応答時間は標準偏差の計算に使用しなくてもよい。
【００１２】
一般に普及している作動油には様々な製品があり、同じ粘度グレードでも粘度指数の異なる製品もある。粘度グレードとは作動油を粘度の低いものから高いものへと順に分類した等級であり、粘度指数とはその作動油の温度に対する粘度変化の度合いを表す指数である。これら粘度グレードおよび粘度指数は、主に作動油の４０℃の状態を基準に定められる。したがって、使用する作動油の粘度グレードや粘度指数によっては、あまり低温であると想定よりも粘度が高くなってしまい、他の作動油に比べてスプールの応答時間が遅れることがある。そこで、上記構成では、作動油が所定の温度以下の場合、その時のスプールの応答時間は標準偏差の計算に使用しないこととし、これによって作動油の種類の違いによる影響を抑え、異常の検出精度を担保している。
【００１３】
当該異常検出装置はさらに、応答時間の取得時における作動油の温度を測定する温度センサを備え、通知部は、作動油の温度が所定の時点から所定の温度差以上に変化した時は通知を行わなくてもよい。
【００１４】
作動油の温度が短時間で大幅に変化した場合は、装置に異常は無くともスプールの応答時間にばらつきが現れ、その標準偏差にも異常値が現れやすくなる。また、作動油の温度変化が緩やかな場合であっても、スプールの可動が低頻度であると、スプールの応答時間を取得するタイミングごとにおける温度差が大きくなり、やはり応答時間にはばらつきが現れてしまう。そこで、上記構成では、作動油が所定の時点から所定の温度差以上に変化した時は、異常値を検出しても装置の異常ではないとみなしていったん通知を中断し、これによって検出精度を担保している。
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明にかかる油圧装置の異常検出装置の他の代表的な構成は、油圧装置の油路に配置されたスプール位置検出器付き電磁弁に接続され、スプールが所定の位置に移動するまでにかかる応答時間を取得する監視部と、作動油の温度を測定する温度センサと、所定のしきい値に作動油の温度に応じた補正をし、応答時間が補正後のしきい値を超えたか否かを判定する判定部と、応答時間が補正後のしきい値を超えた場合にユーザに通知を行う通知部と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
上記構成によれば、油温を考慮したうえでスプールの応答時間を基に異常の有無を判定しているため、当該電磁弁および接続先の油圧装置の異常をより精度よく検出することが可能になる。
【００１７】
上記の通知部は、作動油が所定の温度以下である時は通知を行わなくてもよい。
【００１８】
上述したように、使用する作動油の種類によっては、あまり低温であると想定よりも粘度が高くなることがあり、しきい値を補正しても適切な判定が行えない場合がある。そこで、上記構成では、作動油が所定の温度以下の場合、異常値を検出しても装置の異常ではないとみなしていったん通知を中断し、これによって作動油の種類の違いによる影響を抑え、異常の検出精度を担保している。
【００１９】
上記の電磁弁に備えられたスプール位置検出器は、スイッチ式、差動トランス型、または磁気スイッチ型であってもよい。当該異常検出装置であれば、いずれの方式のスプール位置検出器であっても、異常を好適に検出することができる。
【００２０】
上記のスプール位置検出器には、固定接点と、スプールと共に移動する可動接点とが含まれていて、当該異常検出装置はさらに、固定接点と可動接点との間の抵抗値を測定する抵抗測定部を備え、判定部は、抵抗値が所定の条件を超えたか否かも判定し、通知部は、抵抗値が所定の条件を超えた場合にもユーザに通知を行うこととしてもよい。
【００２１】
上記構成によれば、接点同士の抵抗値を目安にして、作動油の汚染の程度を検出してユーザに知らせることが可能になる。
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明にかかる油圧装置の代表的な構成は、加工母機に接続される油路と、油路に配置されたスプール位置検出器付き電磁弁と、上記いずれかの油圧装置の異常検出装置を備えたことを特徴とする。この構成によって、異常の検出を精度よく行うことが可能な油圧装置を実現することが可能となる。
【００２３】
上記課題を解決するために、本発明にかかる加工母機の代表的な構成は、油圧駆動のアクチュエータと、上記いずれかの油圧装置の異常検出装置を備えたことを特徴とする。この構成によって、異常の検出を精度よく行うことが可能な加工母機を実現することが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、検出精度のさらなる向上を図った油圧装置の異常検出装置、油圧装置、および加工母機を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる油圧装置を示した概略的な構成図である。
【図２】スプール位置検出器付き電磁弁を単独で示した図である。
【図３】スプール位置検出器付き電磁弁を単独で示した図である。
【図４】油圧シリンダを駆動させたときの電磁弁の応答波形を示した図である。
【図５】異常検出装置の内部構成を示すブロック図である。
【図６】異常検出装置が行う処理を示すフローチャートである
【図７】本発明の第２実施形態にかかる油圧装置を示した概略的な構成図である。
【図８】異常検出装置の内部構成を示すブロック図である。
【図９】異常検出装置が行う処理のフローチャートである。
【図１０】作動油の温度とスプールの応答時間の関係を示した図である。
【図１１】異常検出装置の第１変形例を示すブロック図である。
【図１２】第１変形例の異常検出装置が行う処理を示すフローチャートである。
【図１３】異常検出装置の第２変形例を示すブロック図である。
【図１４】第２変形例の異常検出装置が行う処理を示すフローチャートである。
【図１５】異常検出装置の第３変形例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示または説明を省略する。
【００２７】
（第１実施形態の油圧装置の異常検出装置）
図１は、本発明の第１実施形態にかかる油圧装置１００を示した概略的な構成図である。油圧装置１００は、油路１０６を流れる作動油を媒体として加工母機１０２に動力を伝達する装置である。油路１０６は、油圧ポンプ等を含む油圧源１０８から出発して加工母機１０２に接続されていて、油圧源１０８から送り出される作動油の圧力によって加工母機１０２を駆動させる。
【００２８】
本実施形態では、加工母機１０２の具体例としてプレス機械を想定した構成となっている。加工母機１０２は、油圧駆動のアクチュエータの例として、油圧シリンダ１１０を含んでいる。油圧シリンダ１１０は、上型１１２を上下運動させる要素であって、上型１１２を下降させて下型１１４との間に配置されたワーク１１６をプレスする。
【００２９】
油路１０６には様々な制御弁が配置されている。スプール位置検出器付き電磁弁（以下、電磁弁１１８）は、作動油の流れる方向を切り換える弁である。リリーフ弁１２０は、油路全体の最高圧を制御する弁である。切換弁１２２は、油路１０６のオンロード（負荷運転）とアンロード（無負荷運転）とを制御する。切換弁１２４は、油圧シリンダ１１０の加圧下降と急速下降とを切り換える。安全弁１２６は、油圧シリンダ１１０の異常圧を回避する。カウンタバランス弁１２８は、油圧シリンダ１１０の下降時の背圧を確保し、自重落下を防止する。
【００３０】
油圧装置１００は、例えば作動油の汚染など、油圧装置の異常を検出する異常検出装置１０４を備えている。異常検出装置１０４は、電磁弁１１８に電気的に接続されていて、電磁弁１１８の動作を基にしてユーザに異常の発生を知らせる。以下では、異常検出装置１０４の具体的な動作の説明に先立って、電磁弁１１８の動作から詳しく説明する。
【００３１】
図２、３は、スプール位置検出器付き電磁弁１１８を単独で示した図である。電磁弁１１８は、左右の両端側に電磁コイル１３０ａ、１３０ｂを備えたスプール式の油浸形３位置電磁弁である。図２はスプール１３２が中立の状態を示していて、図３はスプール１３２が左方向に移動した状態を示している。
【００３２】
電磁弁１１８の本体１３４には、油路１０６（図１参照）の各所とつながっている複数のポートが設けられている。中央の供給ポート１３６は油圧源１０８とつながっていて、その両脇の負荷ポート１３８ａ、１３８ｂは加工母機１０２とつながっている。さらに両端側には不図示のタンクとつながるタンクポート１４０ａ、１４０ｂが設けられている。スプール１３２には各ポートを塞ぐランド１４２ａ、１４２ｂが設けられていて、スプール１３２が中立位置から左側の位置および右側の位置に移動することで各ポートの接続が切り換えられ、作動油の流れる経路が変えられる。
【００３３】
図２のスプール１３２が中立の状態では、左右の電磁コイル１３０ａ、１３０ｂは通電されておらず、非励磁の状態になっている。このとき、スプール１３２は、左右両端側に設けられたスプリングに左右から押されることで中央の位置を保っている。そして、電磁コイル１３０ａ、１３０ｂのどちらかが通電されて励磁すると吸引力が発生し、その吸引力を利用してスプール１３２はスプリングを圧縮しながら左方向または右方向に移動する。
【００３４】
図３は、右側の電磁コイル１３０ｂが励磁されてスプール１３２が左方向に移動した状態を示している。電磁コイル１３０ｂが励磁されると、電磁コイル１３０ｂに挿入されている可動鉄心が引き寄せられるようにして左方向に移動し、その可動鉄心に連動してスプール１３２も左方向に移動する。スプール１３２が左方向に移動すると、供給ポート１３６と負荷ポート１３８ａが接続される。
【００３５】
本実施形態の電磁弁１１８は、スプール１３２の位置を検出する位置検出器の機能が付いていて、スプール１３２の位置を外部から電気的に検出することができる。以下では電磁弁の左側の要素（リング１４４、リテーナ１４６など）を例に挙げて説明を行うが、電磁弁１１８は左右対称な構造であって、右側にも同様の要素を備えている。
【００３６】
電磁弁１１８の位置検出器は、いわゆるスイッチ式の構造になっている。具体的には、本体１３４には固定接点であるリング１４４が設けられていて、スプール１３２には可動接点であるリテーナ１４５が設けられている。リテーナ１４６は、スプール１３２には固定されておらず、スプール１３２の上を軸方向にある程度動くことができる。
【００３７】
リング１４４は検出電気端子１４８と電気的につながっている。リテーナ１４６は筐体と電気的につながっていて、また電気端子１５０も筐体に電気的につながっている。例えば、図２に示すスプール１３２が中立の状態では、リング１４４とリテーナ１４６が接触しているため、検出電気端子１４８と電気端子１５０とは互いに導通している。一方、図３に示すスプール１３２が左側の位置に移動した状態では、スプール１３２の移動に伴ってリテーナ１４６がリング１４４から離れているため、検出電気端子１４８と電気端子１５０とは導通していない。同様の構造は電磁弁１１８の右側にも設けられていて、左側と右側それぞれにて検出電気端子と電気端子が導通か非導通か検出することで、スプール１３２がどの位置にいるかを知ることができる。
【００３８】
図４は、油圧シリンダ１１０（図１参照）を駆動させたときの電磁弁１１８の応答波形を示した図である。図４は、各信号の電圧と油圧シリンダ１１０の圧力とを、横軸を時間とし縦軸を値の大小として、模式的に示している。各信号のうち、モニタリングスイッチ信号は上述した検出電気端子１４８と電気端子１５０との導通状態を示す信号であり、ソレノイド通電信号は電磁コイル（例えば右側の電磁コイル１３０ｂ）に通電するときの信号である。
【００３９】
図４には、記号Ｔで示す各波形の変化の時間差も示している。これら時間差は、電磁弁１１８や油圧シリンダ１１０の動作の応答時間を表している。例えば時間差Ｔ１は、電磁コイル１３０ｂ（図２参照）への通電のＯＮから油圧シリンダ１１０が動き始めるまでの応答時間である。時間差Ｔ２は、電磁コイル１３０ｂへの通電のＯＦＦから油圧シリンダ１１０が停止するまでの応答時間である。時間差Ｔ３は、電磁コイル１３０ｂへの通電のＯＮから検出電気端子１４８と電気端子１５０とがＯＦＦになるまでの応答時間である。時間差Ｔ４は、電磁コイル１３０ｂへの通電のＯＦＦから検出電気端子１４８と電気端子１５０とが再びＯＮになるまでの応答時間である。
【００４０】
以上のように、スプール位置検出器付き電磁弁１１８では、スプール１３２の動作の応答時間を電気的に検出することができる。前述した異常検出装置１０４は、電磁弁１１８と電気的に接続することでスプール１３２を監視し、スプール１３２の応答時間を基にして油圧装置１００や加工母機１０２を含めた油路機器の異常を検出する。
【００４１】
図５は異常検出装置の内部構成を示すブロック図であり、図６は異常検出装置が行う処理を示すフローチャートである。以下、図５に示す構成要素を挙げながら、図６の処理を説明する。
【００４２】
図６に示す処理の概要は、スプール１３２が所定の位置に移動するまでにかかる応答時間を取得し（ステップ１８２）、その応答時間に遅れが生じていないか監視する（ステップ１８６やステップ１９０）というものである。特に、本実施形態では、検出の精度を向上させるために、スプール１３２の応答時間の標準偏差を算出している（ステップ１８４）。
【００４３】
まず、ステップ１８０にて、設定部１６０は、スプール１３２の応答時間を判定するためのしきい値を設定する。このしきい値は、技術者がプログラムに事前に設定または入力するデータである。スプール１３２の応答時間は、図４にて説明した例えばソレノイド通電信号の変化（ＯＮ）からモニタリングスイッチ信号の変化（ＯＦＦ）までの時間差Ｔ３である。むろん、時間差Ｔ４を用いてもよい。しきい値は、応答時間の標準偏差を判定することを目的に設定する。本実施形態では、異常の程度も判定する（ステップ１９０）。そのため、しきい値は、比較的偏差の小さい第１しきい値（σａ）と、第１しきい値よりも偏差の大きい第２しきい値（σｂ）の２つを設定する。
【００４４】
次に、ステップ１８２にて、監視部１６４は、信号入力部１６２を通じてスプール１３２の応答時間（ｔ）を繰り返し取得する。続くステップ１８４では、演算部１６６は、監視部１６４が取得した応答時間（ｔ）の現在までのデータｎ個分から、応答時間のばらつきを示す標準偏差（σｔ）を算出する。この処理に用いる応答時間（ｔ）のデータの個数は、要求する感度などに応じて任意に設定することができる。
【００４５】
ステップ１８６にて、判定部１６８は、標準偏差（σｔ）が第１しきい値（σａ）以下か否か判定する（σｔ≦σａ）。標準偏差（σｔ）が第１しきい値σａ以下であった場合（ステップ１８６のＹＥＳ）、油圧装置１００等の状態は正常である。異常検出装置１０４はユーザに通知を行う通知部１７０も備えている。例えばステップ１８８では、通知部１７０は緑色のランプを点灯させてユーザに正常であることを通知する。その後、ステップ１８２に移行して処理を続ける。
【００４６】
ステップ１８６にて標準偏差（σｔ）が第１しきい値（σａ）を超えていた場合（ステップ１８６のＮＯ）、続くステップ１９０にて判定部１６８は標準偏差（σｔ）が第２しきい値（σｂ）以下か否か判定する（σｔ≦σｂ）。標準偏差（σｔ）が第２しきい値（σｂ）以下であった場合（ステップ１９０のＹＥＳ）、油圧装置１００等の状態は注意領域である。その場合、ステップ１９２にて、通知部１７０は例えば黄色のランプを点灯させてユーザに注意を促す。そして、ステップ１８２に移行して処理を続ける。
【００４７】
ステップ１９０にて標準偏差（σｔ）が第２しきい値（σｂ）も超えていた場合（ステップ１９０のＮＯ）、油圧装置１００等には異常が生じている。その場合、ステップ１９４にて、通知部１７０は例えば赤色のランプを点灯させてユーザに異常を通知し、処理を終了する。
【００４８】
以上のように、異常検出装置１０４は、スプール１３２の応答時間の標準偏差（σｔ）を基にして、油圧装置１００の異常の有無や異常の程度を判定してユーザに通知し、作動油の交換や修理などを促すことができる。標準偏差（σｔ）を基にすることで、応答時間の遅れのばらつきを検出して油圧装置の異常の有無を判定することができる。さらに、例えば振動等の外的要因によってスプール１３２の応答時間が突発的に大きな値になったとしても過敏に反応することが無いため、検出の精度を向上させることができる。
【００４９】
なお、当該異常検出装置１０４は、異常に関する通知を行うだけでなく、外部出力端子等を通じて判定に関する信号や取得したスプール１３２の応答時間、さらには算出した標準偏差などもデータとして外部に送ることも可能である。
【００５０】
ここで、作動油は温度によって粘度が変わるため、図４のソレノイド通電信号とモニタリングスイッチ信号の時間差（Ｔ３）も油温によって変化するおそれがある。しかし、油温は短時間ではさほど変化しないため、標準偏差（σｔ）を取得する本実施形態であれば、油温の影響を抑えて異常の検出を精度よく行うことができる。
【００５１】
本実施形態では、温度センサを省略できる分、構成の簡潔化およびコストダウンを図ることができる。しかしながら、温度センサを追加して油温を取得し、標準偏差（σｔ）に対して油温を反映する補正をすることで検出精度のさらなる向上を図ることも可能である。また電磁コイル１３０ｂ（図２）の励磁電流を監視して励磁電流値に関する補正をしたり、電磁弁１１８に圧力センサを組み込んで圧力差に関する補正をしたりすることも可能である。
【００５２】
（第２実施形態の油圧装置の異常検出装置）
図７は、本発明の第２実施形態にかかる油圧装置２００を示した概略的な構成図である。油圧装置２００の異常検出装置２０２は温度センサ２０４を備えていて、油温を考慮した異常判定を行う。なお、以降の記載において、既に説明した構成要素については、同じ符号を付することによって、その説明を省略する。また、既に説明した構成要素と同じ名称の構成要素は、異なる符号が付されていても、同じ構成および機能を有するものとする。
【００５３】
温度センサ２０４は電磁弁１１８の近傍に設けられ、電磁弁１１８に流れる作動油の温度（油温）を測定する。作動油の粘度は温度に応じて変化するため、油温によってスプール１３２の応答時間も変化する。例えば常温（４０℃）に対して、低温時には粘度が高くなって応答時間は長くなり、高温時には粘度が下がって応答時間は短くなる。そのため、本実施形態では、スプール１３２の応答時間に対し、油温に応じた補正を行う。なお、温度センサ２０４は単体で設ける必要はなく、電磁弁１１８自体に温度センサ機能を搭載することでも実現可能である。
【００５４】
図８は異常検出装置２０２の内部構成を示すブロック図であり、図９は異常検出装置２０２が行う処理のフローチャートである。以下、図８に示す構成要素を挙げながら、図９の処理を説明する。
【００５５】
図９のステップ２２０では、設定部２０６は、スプール１３２の応答時間を判定するためのしきい値（Ｔｔｈ）を設定する。しきい値（Ｔｔｈ）は、例えば常温時（４０℃）の作動油を基準にして設定する。続くステップ２２２では、温度センサ２０４は油温を測定する。そしてステップ２２４にて、演算部２１２は、信号入力部２０８に入力された油温信号を基に、時間差テーブル２１０から油温に応じた補正値を取得する。そして、ステップ２２６にて、演算部２１２は、しきい値（Ｔｔｈ）を補正してしきい値（Ｔｔｈ´）を設定する。
【００５６】
ステップ２２８にて、監視部２１６は、信号入力部２１４を通じてスプール１３２の応答時間（ｔ）を取得する。そして、ステップ２３０にて、判定部２１８は、応答時間（ｔ）が補正後のしきい値（Ｔｔｈ´）以下か否か判定する（ｔ≦Ｔｔｈ´）。応答時間（ｔ）がしきい値（Ｔｔｈ´）以下であった場合（ステップ２３０のＹＥＳ）、油圧装置２００等は正常である。その場合、ステップ２３２にて通知部１７０は緑色のランプを点灯させてユーザに正常であることを通知する。そして、ステップ２２２に移行して処理を続ける。
【００５７】
一方、ステップ２３０にて応答時間（ｔ）がしきい値（Ｔｔｈ´）を超えていた場合（ステップ２３０のＮＯ）、油圧装置２００等には異常が生じている。その場合、ステップ２３４にて、通知部１７０は赤色のランプを点灯させてユーザに異常を通知し、処理を終了する。
【００５８】
異常のように、異常検出装置２０２は、油温を考慮したうえでスプール１３２の応答時間を基に異常の有無を判定しているため、電磁弁の接続先である油圧装置および加工母機を含めた油圧装置の異常をより精度よく検出することができる。
【００５９】
（スプール位置検出器付き電磁弁の他の例）
異常検出装置１０４、２０２が適用可能なスプール位置検出器付きの電磁弁は、図２、３で参照したスイッチ式の電磁弁１１８には限られない。スプール位置検出器の他の例としては、差動トランス型や磁気スイッチ型を挙げることができる。差動トランス型では、スプールと連動した可動鉄心の周囲に３つのコイルが設置され、両端のコイルの誘起電圧の差を利用することで可動鉄心を介してスプールの位置や応答時間を電気的に検出することができる。磁気スイッチ型では、スプールと連動した磁石と、ボディに固定された磁気検出素子とを利用することで、スプールの位置や応答時間を電気的に検出することができる。異常検出装置１０４、２０２は、これらいずれの方式のスプール位置検出器付き電磁弁であっても、応答時間を取得できる電磁弁であれば、異常を好適に検出することが可能である。
【００６０】
また、既存のスイッチ式位置検出器付きの電磁弁には、上記実施形態で説明した電磁コイルや接点および電気端子類で構成されたスイッチ部を左右両側に計２セット備えたタイプだけでなく、これら電磁コイル等のスイッチ部を１セットのみ備えたタイプも存在する。スイッチ部が１セットのみの電磁弁も、スプールの応答時間を電気的に検出することができるため、当該異常検出装置１０４、２０２を適用することが可能である。
【００６１】
（異常検出装置を備えた加工母機）
上記の第１実施形態では異常検出装置１０４は油圧装置１００の構成要素の一部であることを想定し、第２実施形態では異常検出装置２０２は油圧装置２００の構成要素の一部であることを想定して説明を行った。しかしながら、これら異常検出装置１０４、２０２は、広く油圧装置の異常を検出することが可能であって、例えば加工母機１０２の構成要素の一部に含めて、異常検出装置を備えた加工母機として実現することも可能である。その場合、例えば通知部１７０を加工母機１０２の操作部付近の視認しやすい位置に設置したり、異常の検出に関する情報を加工母機１０２に関する情報と共に所定の表示パネルで表示したりすること等が可能である。
【００６２】
さらには、異常検出装置を油圧装置１００または加工母機１０２のいずれにも設けず、独立した装置としてもよい。この場合、電磁弁１１８のソレノイド通電信号およびモニタリングスイッチ信号を有線または無線で異常検出装置に送信することができる。これによりモニター室で監視したり、コンピュータ等に接続してデータの記録、集計、統計などの処理を行うことが可能となる。これにより作動油の疲労の監視ばかりでなく、作動油の性能評価などにも利用することが可能となる。
【００６３】
（異常検出装置の変形例）
以下では、上記異常検出装置の各変形例について説明する。これら各変形例の異常検出装置もまた、上述した各油圧装置および加工母機の構成要素の一部に含めることが可能である。
【００６４】
図１０は、作動油の温度とスプール１３２（図３参照）の応答時間（図４参照）の関係を示した図である。上段は作動油の温度を示す波形であり、横軸は時間を示し、縦軸は油温の高低を示している。下段はスプール１３２の応答時間（電磁コイル１３０ｂ等への通電から検出電気端子１４８等に反応が検出されるまでの時間差）を示す波形であり、横軸は時間を示し、縦軸は応答時間の長短を示している。
【００６５】
図１０は、油温の高低に伴って、スプール１３２の応答時間に長短が現れること、すなわち、油温によってスプール１３２の移動速度が変化することを示している。これは、作動油の粘度は温度によって変化するためである。
【００６６】
一般に、製品として普及している作動油には、国際規格に則って、粘度の度合いを表す粘度グレードが格付けされる。粘度グレードは、数値が大きいほど粘度が高い油であることを示し、数値が小さいほど粘度の低い油であることを示している。通常は、使用する機器に合わせて適切な粘度グレードの作動油を選択するのが基本である。また、製品である作動油には、温度に対する粘度変化の度合いを表す粘度指数も表示される。粘度指数は、数値が大きいほど温度変化に対して粘度変化の少ない油であることを示し、数値が小さいほど温度変化に対して粘度変化の大きい油であることを示している。これら粘度グレードおよび粘度指数は、主に作動油の４０℃の状態を基準にして定められる。
【００６７】
上述したように、図１０の下段は、スプール１３２の応答時間を示す波形であり、これは油温に伴う粘度変化を表している。図１０では、波形のピークの周辺を長丸で囲っている。このピークは作動油が低温の時に現れていて、ピークの形は作動油の粘度グレードや粘度指数によって変化する。すなわち、この長丸で囲ったピーク周辺は、その作動油の種類による違いが顕著に現れる部分である。
【００６８】
使用する作動油の種類によっては、あまり低温であると想定よりも粘度が高くなってしまい、他の作動油に比べてスプール１３２の応答時間が遅れてしまうことがある。そこで、以下に説明する第１変形例では、作動油の種類が異常検出の精度に影響することを防ぐため、油温が所定の温度以下の場合、例えば図１０の温度Ｃ１以下の場合は、その時のスプール１３２の応答時間を、異常検出に関する一連の処理から除外する処理を行っている。
【００６９】
図１１は、異常検出装置１０４（図５）の第１変形例（異常検出装置３００）を示すブロック図である。異常検出装置３００は、図８の異常検出装置２０２と同様に、温度センサ２０４（図７参照）からの油温信号を受け取る信号入力部２０８を備えている。さらに、スプール１３２の応答時間のしきい値を設定する設定部１６０に、さらに作動油の温度の下限値（油温下限値Ｃ１（図１０参照））を設定することが可能になっている。
【００７０】
図１２は、第１変形例の異常検出装置３００が行う処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、図６に示した一連の処理に、ステップ３１０、３１２、３１４の処理を加えたものである。以下、図１１に示す構成要素を挙げながら、図１２の処理を説明する。
【００７１】
図１２に示す処理では、ステップ１８０に続くステップ３１０にて、設定部１６０は、油温下限値Ｃ１を設定する。続いて、ステップ３１２にて、温度センサ２０４（図７参照）は油温を測定し、信号入力２０８は温度センサ２０４から油温信号（油温Ｃａ）を受け取る。そして、ステップ３１４にて、判定部１６８は、油温Ｃａが油温下限値Ｃ１以下か否か判定する。油温Ｃａが油温下限値Ｃ１以上である場合（ステップ３１４のＹＥＳ）は、特に問題はないとして、ステップ１８４の標準偏差算出に移行する。
【００７２】
ステップ３１４のＮＯは、油温Ｃａが油温下限値Ｃ１未満の場合（図１０参照）である。この場合、作動油の種類によっては粘度が高くなり、他の作動油に比べてスプール１３２の応答時間が遅れて誤報の原因になりかねないため、ステップ１８４の標準偏差算出には行かず、ステップ１８２に戻って処理を繰り返す。すなわち、演算部１６６は、油温Ｃａが油温下限値Ｃ１以下である時に取得したスプール１３２の応答時間は、ステップ１８４の標準偏差の計算には使用しない。
【００７３】
以上の処理によって、異常検出装置３００では、作動油の粘度グレードや粘度指数の違いによる影響を抑え、異常の検出精度を保つことを可能にしている。
【００７４】
なお、図１２に示したステップ３１０、３１４の処理は、上記第２実施形態の図９のフローチャートにも組み込むことが可能である。上述したように、使用する作動油の種類によっては、あまり低温であると想定よりも粘度が高くなってしまい、しきい値を補正しても判定（図９のステップ２３０）が適切には行えない場合がある。その場合、ステップ２２０の次にステップ３１０（図１２）を組み込み、ステップ２２２の次にステップ３１４を組み込む。そして、ステップ３１４のＹＥＳの場合は、続くステップ２２４に移行し、ステップ３１４のＮＯの場合はステップ２２２に移行する。これによって、図９の処理においても、作動油が所定の温度以下の場合、異常値を検出しても装置の異常ではないとみなしていったん異常の通知（２３４）を中断し、これによって作動油の種類の違いによる影響を抑え、異常の検出精度を保つことが可能になる。
【００７５】
図１３は、異常検出装置１０４（図５）の第２変形例（異常検出装置３３０）を示すブロック図である。異常検出装置３３０は、スプール１３２の応答時間のしきい値を設定する設定部１６０に、さらに作動油の温度変化の上限値（油温差上限値）を設定することが可能になっている。
【００７６】
第１実施形態にて説明したように、図６のステップ１８４では、スプール１３２の応答時間の標準偏差を算出している。しかしながら、作動油の温度が短時間で大幅に変化した場合は、装置に異常は無くとも、スプール１３２の応答時間にはばらつきが現れ、その標準偏差にも異常値が現れやすくなってしまう。また、作動油の温度変化が緩やかな場合であっても、スプール１３２の可動が低頻度であると、スプール１３２の応答時間を取得するタイミング（図６のステップ１８２）ごとにおける温度差が大きくなり、やはり応答時間にはばらつきが現れてしまう。
【００７７】
そこで、本変形例である異常検出装置３３０では、作動油が所定の時点から所定の温度差（油温上限値）以上に変化した時は、異常値を検出しても装置の異常ではないとみなしていったん通知を中断する処理を行っている。
【００７８】
図１４は、第２変形例の異常検出装置３３０が行う処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、図６に示した一連の処理に、上記の通知の中断処理を加えたものである。
【００７９】
図１４に示す処理では、ステップ１８０に続くステップ３４０にて、設定部１６０は、油温差上限値Ｃ２を設定する。続いて、ステップ３４２にて、温度センサ２０４（図７参照）は、スプール１３２の応答時間の取得時（ステップ１８２）における油温を測定し、信号入力２０８は温度センサ２０４から油温信号（油温Ｃａ）を受け取る。
【００８０】
ステップ３４４では、判定部１６８は、応答時間取得時における作動油の温度が、所定の時点から油温差上限値Ｃ２以上に変化したか否か判定する。具体的には、所定の切換回数において、各時点で取得した油温Ｃａのうちの最大値Ｃｍａｘと最小値Ｃｍｉｎの差分が、設定した油温差上限値Ｃ２以下か否か判定する。その差分が油温差上限値Ｃ２以下の場合、特に問題はないとして、ステップ１８４に移行する。
【００８１】
ステップ３４４のＮＯは、上記差分が油温差上限値Ｃ２を超えた場合である。この場合、応答時間取得（１８２）の各時点における温度差が大きく、スプール１３２の応答時間にはばらつきが現れることが予想される。したがって、例え処理を続けてステップ１８４以降にて標準偏差に異常値が現れても、それは装置の異常を示すものではなく、単なる作動油の温度変化によるものであり、誤報にもなりかねない。そこで、ステップ３４４のＮＯの場合は、ステップ１８２に移行し、異常を知らせる通知（ステップ１９２、１９４）は行わない。
【００８２】
以上の処理によって、異常検出装置３３０では、作動油の温度が所定の時点から所定の温度差以上に変化した時は、通知（ステップ１９２、１９４）を中断し、これによって異常の検出精度を保つことを可能にしている。
【００８３】
図１５は、異常検出装置１０４（図５）の第３変形例（異常検出装置３６０）を示すブロック図である。異常検出装置３６０は、新たに抵抗測定部３６２を備えている点で、上記各形態と構成が異なっている。この抵抗測定部３６２は、図３の電磁弁１１８の固定接点であるリング１４４と、可動接点であるリテーナ１４６との抵抗値を測定する要素である。当該異常検出装置３６０は、これらリング１４４とリテーナ１４６との間の抵抗を目安にして、作動油の汚染を通知することを可能にしている。
【００８４】
図１５の抵抗測定部３６２が取得するモニタリングスイッチ抵抗は、第１実施形態にて図４を参照して説明したモニタリングスイッチ信号がＯＮの時に、図３の検出電気端子１４８と電気端子１５０とを介して取得することができる。検出電気端子１４８は固定接点であるリング１４４とつながり、電気端子１５０は可動接点であるリテーナ１４６とつながっている。そのため、モニタリングスイッチ抵抗は、リング１４４とリテーナ１４６との間の抵抗を示している。
【００８５】
図３のリング１４４およびリテーナ１４６は、作動油に常時触れているため、作動油の汚れが付着するおそれがある。その場合、モニタリングスイッチ抵抗は変化する。そこで、当該異常検出装置３６０では、例えば所定の抵抗判定値を設定し、所定期間においてモニタリングスイッチ抵抗が抵抗判定値未満の場合および抵抗判定値以上になる回数が規定回数以下の場合を正常と判定し、所定期間において抵抗判定値以上になる回数が規定回数を超えた場合を異常と判定して、通知等を行っている。
【００８６】
上記の抵抗判定値は、図１５に示す設定部１６０に設定することが可能になっている。また、判定部１６８は、抵抗測定部３６２が取得した抵抗値（モニタリングスイッチ抵抗）が、設定部１６０に設定された抵抗判定条件を超えるか否かを判定する。そして、通知部１７０は、抵抗値が抵抗判定条件を超えると判定された場合に、ユーザに所定の通知（例えば図６のステップ１９４の通知）を行う。
【００８７】
以上の構成によって、異常検出装置３６０では、電磁弁１１８の可動接点および固定接点の抵抗値を目安にして、作動油の汚染を検出し、ユーザに通知することが可能になっている。この構成によれば、作動油や油路などの経年変化をユーザに知らせ、適切なメンテナンスの実行などに役立てることが可能になる。
【００８８】
なお、異常検出装置３６０が行う処理は、上記各異常検出装置１０４、２０２、３００、３３０にも組み込むことが可能である。具体的には、抵抗値を取得する抵抗測定部３６２を各異常検出装置に組み込み、各設定部に抵抗判定条件を設定する。そして、各判定部に抵抗値と抵抗判定条件とを比較判定する処理を行わせることで、各通知部から作動油の汚染をユーザに通知することが可能になる。
【００８９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、スプール位置検出器付き電磁弁を利用した油圧装置の異常検出装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００９１】
１００…第１実施形態の油圧装置、１０２…加工母機、１０４…第１実施形態の異常検出装置、１０６…油路、１０８…油圧源、１１０…油圧シリンダ、１１２…上型、１１４…下型、１１６…ワーク、１１８…電磁弁、１２０…リリーフ弁、１２２…切換弁、１２４…切換弁、１２６…安全弁、１２８…カウンタバランス弁、１３０ａ…左側の電磁コイル、１３０ｂ…右側の電磁コイル、１３２…スプール、１３４…本体、１３６…供給ポート、１３８ａ…左側の負荷ポート、１３８ｂ…右側の負荷ポート、１４０ａ…左側のタンクポート、１４０ｂ…右側のタンクポート、１４２ａ…左側のランド、１４２ｂ…右側のランド、１４４…リング、１４６…リテーナ、１４８…検出電気端子、１５０…電気端子、１６０…設定部、１６２…信号入力部、１６４…監視部、１６６…演算部、１６８…判定部、１７０…通知部、２００…第２実施形態の油圧装置、２０２…第２実施形態の異常検出装置、２０４…温度センサ、２０６…設定部、２０８…信号入力部、２１０…時間差テーブル、２１２…演算部、２１４…信号入力部、２１６…監視部、２１８…判定部、３００…第１変形例の検出装置、３３０…第２変形例の異常検出装置、３６０…第３変形例の異常検出装置、３６２…抵抗測定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2018119679.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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