(57)【要約】【課題】簡単な方法で油圧シリンダ内のガス混入を検知する方法とこの方法を持つ油圧装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の油圧シリンダ内ガス検知方法は、油圧制御コントローラ２とコントローラ２により制御されるサーボドライバ５１とサーボドライバ５１により駆動されるサーボモータ５０とサーボモータ５０によりオイルを供給する油圧ポンプ５２と供給されるオイルにより駆動される油圧シリンダ装置３と油圧シリンダ装置３のリフト量又はリフト関連量を検出しコントローラ２にリフト量又はリフト関連量データを送出するセンサ６とからなる油圧装置１の油圧シリンダ内ガス検知方法であって、センサ６から送出されるリフト量又はリフト関連量に基づきリフト速度の変化量を求める工程と、変化量により油圧シリンダ３１内のガス量に関連する信号を得る工程と、信号を発信する工程とを含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧制御コントローラと該コントローラにより制御されるサーボドライバと該サーボドライバにより駆動されるサーボモータと該サーボモータによりオイルを供給する油圧ポンプと供給されるオイルにより駆動される油圧シリンダ装置と該油圧シリンダ装置のリフト量又はリフト関連量を検出し該コントローラに該リフト量又はリフト関連量データを送出するセンサとからなる油圧装置の油圧シリンダ内ガス検知方法であって、
前記センサから送出される前記リフト量又は前記リフト関連量に基づきリフト速度の変化量を求める工程と、該変化量により油圧シリンダ内のガス量に関連する信号を得る工程と、該信号を発信する工程とを含むことを特徴とする油圧シリンダ内ガス検知方法。
【請求項２】
前記変化量を求める工程は、前記リフト量又は前記リフト関連量に基づきリフトの実速度を求める工程と、前記油圧制御コントローラの指令に基づく理論速度と該実速度との差を求める工程とからなる請求項１に記載の油圧シリンダ内ガス検知方法。
【請求項３】
前記信号を得る工程は、前記変化量が所定値以上である時に前記信号を得る請求項１又は２に記載の油圧シリンダ内ガス検知方法。
【請求項４】
油圧制御コントローラと該コントローラにより制御されるサーボドライバと該サーボドライバにより駆動されるサーボモータと該サーボモータによりオイルを供給する油圧ポンプと供給されるオイルにより駆動される油圧シリンダ装置と該油圧シリンダ装置のリフト量又はリフト関連量を検出し該コントローラに該リフト量又はリフト関連量データを送出するセンサとからなる油圧装置であって、
前記コントローラは、前記センサから送出される前記リフト量又は前記リフト関連量に基づきリフト速度の変化量を求める変化量取得手段と、該変化量により油圧シリンダ内のガス量に関連する信号を得る信号取得手段と、該信号を発信する信号発信手段とを含むことを特徴とする油圧装置。
【請求項５】
前記変化量を求める変化量取得手段は、前記リフト量又は前記リフト関連量に基づきリフトの実速度を求める実速度取得手段と、前記油圧制御コントローラの指令に基づく理論速度と該実速度との差を求める速度変化量取得手段とからなる請求項４に記載の油圧装置。
【請求項６】
前記信号を得る信号取得手段は、前記変化量が所定値以上である時に前記信号を得る請求項５に記載の油圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧シリンダ内のガス混入を検知する方法及びガス混入を検知する手段を持つ油圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧装置は、タンク内のオイル（作動流体）を油圧シリンダ装置へ供給し油圧シリンダ装置のリフトを上昇させ、油圧シリンダ装置からタンク内へオイルを排出してリフトを下降させる。この油圧装置内に、ガス（空気）が混入すると、リフトがハンチングし、動き出し及び停止時の挙動が不安定になる。
【０００３】
また、油圧シリンダ装置が単動シリンダを採用し低圧力下での使用がある場合には、混入したガスが微小気泡としてオイル内に分布するとキャビテーションによる振動や異音の発生につながり、ポンプ等が破損しやすくなるという耐久性に影響を与える恐れがある。
【０００４】
油圧シリンダ装置内へガスが混入する原因としては、設備製作時の組み付け作業の不良やオイル減少等に伴いポンプからガスを吸い込むことが考えられる。しかし、ガスの混入を完璧に防ぐことは困難なため、油圧シリンダ装置中にガスが混入しているか否かを検出することが重要である。
【０００５】
特許文献１では、オイルが通過する配管途中に投光部と受光部とを対向して設置し、受光部の出力結果によってエア（ガス）量を検出する方法が提案されている。投光部の光は気泡により散乱されて受光部に達しないため、受光部の受光量は気泡の数に反比例する。その結果、受光部の受光量からオイルに混入したガス量が検出される。
【０００６】
また、特許文献２では、油圧シリンダ装置のピストン動作量と油圧との関係から装置内のオイルの体積弾性係数を求め、求めた体積弾性係数とオイルの体積弾性係数及び空気（ガス）の体積弾性係数とを用いて、エア（ガス）混入率を求める方法を提案している。
【特許文献１】特開平６−１１３７５号公報
【特許文献２】特開２０００−９４０５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１では、装置内に混入したガス量を検出するために、投光部と受光部とを設置している。油圧シリンダ装置以外に、投光及び受光を行うための装置とその装置を配置するためのスペースとが必要となる。
【０００８】
また、上述した特許文献２では、油圧シリンダ装置のピストン動作量と装置内のオイルの油圧から体積弾性係数を求め、この体積弾性係数と一般的なオイルの体積弾性係数及び空気の体積弾性係数とを用いて、ガスの混入率を求めている。オイルの体積弾性係数を求める装置を必要とするため装置が複雑になる。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、簡単な方法で油圧シリンダ内のガス混入を検知する方法を提供することを目的とする。
【００１０】
また、油圧シリンダ内のガス混入を検知する簡単な手段を持つ油圧装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の油圧シリンダ内ガス検知方法は、油圧制御コントローラと該コントローラにより制御されるサーボドライバと該サーボドライバにより駆動されるサーボモータと該サーボモータによりオイルを供給する油圧ポンプと供給されるオイルにより駆動される油圧シリンダ装置と該油圧シリンダ装置のリフト量又はリフト関連量を検出し該コントローラに該リフト量又はリフト関連量データを送出するセンサとからなる油圧装置の油圧シリンダ内ガス検知方法であって、前記センサから送出される前記リフト量又は前記リフト関連量に基づきリフト速度の変化量を求める工程と、該変化量により油圧シリンダ内のガス量に関連する信号を得る工程と、該信号を発信する工程とを含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明の油圧シリンダ内ガス検知方法では、油圧制御される油圧シリンダ装置のリフト速度を求めることができるリフト量又はリフトに関連する量を検出し、簡単な計算を行う工程を実行するだけで、油圧シリンダ内のガス混入を検知することができる。
【００１３】
それに、リフト量またはリフト関連量を求める手段はサーボドライバを使用する油圧装置には通常取り付けられているものである。このため、特別な手段や装置を取り付ける必要はない。ここでリフト関連量とは、シリンダのリフト量以外、シリンダにより駆動されシリンダのリフト量と相対的に移動をする他の部分や部品のリフト量を云う。
【００１４】
本発明の油圧シリンダ内ガス検知方法で用いられる変化量を求める工程は、リフト量又はリフト関連量に基づきリフトの実速度を求める工程と、油圧制御コントローラの指令に基づく理論速度と実速度との差を求める工程とからなることが好ましい。リフト量又はリフト関連量からリフトが実際に移動した時の実速度を求め、油圧制御コントローラの指令に基づく理論速度と比較することで、油圧シリンダ内へのガス混入の判定材料としている。速度は、一般的に利用される数式で求めることができるため、簡単にガス混入の検知が可能である。
【００１５】
本発明の油圧シリンダ内ガス検知方法で用いられる信号を得る工程は、変化量が所定値以上である時に信号を得ることが好ましい。ガス混入を判定するための基準となる所定値をあらかじめ設定しておき、変化量と比べることにより油圧シリンダ内にガスが混入しているかどうかの判定を行い、ガス混入を検知している。変化量と所定値との比較を行うだけであるため、迅速にガス混入の検知が行える。
【００１６】
本発明の油圧装置は、油圧制御コントローラと該コントローラにより制御されるサーボドライバと該サーボドライバにより駆動されるサーボモータと該サーボモータによりオイルを供給する油圧ポンプと供給されるオイルにより駆動される油圧シリンダ装置と該油圧シリンダ装置のリフト量又はリフト関連量を検出し該コントローラに該リフト量又はリフト関連量データを送出するセンサとからなる油圧装置であって、前記コントローラは、前記センサから送出される前記リフト量又は前記リフト関連量に基づきリフト速度の変化量を求める変化量取得手段と、該変化量により油圧シリンダ内のガス量に関連する信号を得る信号取得手段と、該信号を発信する信号発信手段とを含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明の油圧装置では、油圧制御される油圧シリンダ装置のリフト量又はリフトに関連する量を検出するセンサを設置し、センサからの信号を基にガス混入の検知を行い判定するための手段をコントローラが含むだけであるため、簡単な構成でガス混入を検知することができる。
【００１８】
本発明の油圧装置で用いられる変化量を求める変化量取得手段は、リフト量又はリフト関連量に基づきリフトの実速度を求める実速度取得手段と、油圧制御コントローラの指令に基づく理論速度と実速度との差を求める速度変化量取得手段とからなることが好ましい。リフト量又はリフト関連量からリフトが実際に移動した時の実速度を求める手段と、油圧制御コントローラの指令に基づく理論速度と比較する手段とで、油圧シリンダ内へのガス混入の判定材料としている。速度は、一般的に利用される数式で求めることができるため、簡単にガス混入の検知が可能である。
【００１９】
本発明の油圧装置で用いられる信号を得る信号取得手段は、変化量が所定値以上である時に信号を得ることが好ましい。ガス混入を判定するための基準となる所定値をあらかじめ設定しておくだけで、ガス混入の判定をするため、簡単で迅速な検知が行える。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の油圧シリンダ内ガス検知方法及びガス検知手段を持つ油圧装置によれば、センサを適当な位置に設置し、センサから検出されたリフト量又はリフトに関連する量を基にリフト速度を求め、リフト速度の変化量としてリフトが実際に移動した実速度とリフトに指示された理論速度との差を求め、差を基にガスの混入を判定するため、簡単な方法でガス混入の検知が行える。ガス混入を事前に知ることができれば、リフトのハンチングや動き出し及び停止時の挙動不安定による作業性の悪化を防ぐことができ、また装置の故障も未然に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明する。
【００２２】
（実施例）
本実施例の油圧シリンダ内ガス検知手段を持つ油圧装置１の概略構成図を図１に示す。
【００２３】
油圧装置１は、油圧制御コントローラ２と、コントローラ２の制御により油圧シリンダ装置３に配管４を通じてオイルを給排するサーボ装置５と、油圧シリンダ装置３のリフト３０の高さを検出しコントローラ２に高さを送出する高さセンサ６とからなる。
【００２４】
コントローラ２は、高さセンサ６から送られたリフト３０の高さに基づきリフトの上下移動した実速度を求める実速度取得手段（図示せず）と、サーボ装置５のサーボドライバ５１に出した指令に基づく理論速度と実速度との差を求める速度差取得手段（図示せず）と、差が基準値以上である場合に信号を出す判定を行う信号取得手段（図示せず）と、信号を発信する信号発信手段（図示せず）とからなる。
【００２５】
油圧シリンダ装置３は、上下移動するリフト３０と、リフト３０の下部に配置されオイルの給排により伸縮しリフト３０を上下移動させる油圧シリンダ３１と、リフト３０の上下移動をガイドするリフトガイド３２とからなる。油圧シリンダ３１は、床７に設置される第１シリンダ３１０と、第１シリンダ３１０に摺動自在に嵌挿される第２シリンダ３１１と、第２シリンダ３１１に摺動自在に嵌挿される第３シリンダ３１２とからなる。
【００２６】
サーボ装置５は、コントローラ２からの指令に基づきサーボモータ５０を回転駆動させ制御するサーボドライバ５１と、サーボモータ５０の回転駆動によりオイルを油圧シリンダ装置３に給排する油圧ポンプ５２と、油圧ポンプ５２が給排するオイルが貯液されているタンク５３とからなる。
【００２７】
高さセンサ６は、油圧シリンダ装置３が設置されている床７に設置され、光学式の位置センサによりリフト３０が油圧シリンダ３１の駆動方向の最下時を基準として高さを検出し、その高さをコントローラ２に送出する。油圧シリンダ装置３のリフト３０が最下時の油圧装置１が図２に示されている。第３シリンダ３１２が第２シリンダ３１１に嵌挿され、第３シリンダ３１１を嵌挿している第２シリンダ３１１が第１シリンダ３１０に嵌挿されている。
【００２８】
本実施例の油圧装置１は、リフト３０に作業者（図示せず）が乗り、作業に必要な工具及び部品等を載せ作業を行い、必要に応じてコントローラ２にリフト３０の高さ変更の指令を出す。コントローラ２は、作業者からの指令を基にサーボドライバ５１に指令を出し、サーボモータ５０の回転を制御し、サーボモータ５０の回転により、タンク５３から配管４を通じて油圧シリンダ装置３の油圧シリンダ３１にオイルが給排され、リフト３０の高さが変更される。
【００２９】
コントローラ２では、作業者からの指令に基づきリフト３０が移動する際の理論速度が算出され、高さセンサ６からリフト３０が実際に上下した高さが送られてきて、高さを時間で微分することで実速度が得られる（実速度取得手段）。そして、理論速度と実速度との差（速度差取得手段）が基準値以上である場合には、油圧シリンダ３１内にガスの混入の可能性があるとして、作業者に警告信号が発信される（信号発信手段）。
【００３０】
本実施例の油圧シリンダ内ガス検知手段では、油圧制御コントローラ２に、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等備えており、ＲＯＭに予め記憶されたプログラムにより信号処理を行い油圧シリンダ内のガス混入の検知を行う。コントローラ２で行われる工程をフローチャートで表したものが図３である。
【００３１】
ステップＳ１では、リフト３０からの指示を取得する。ステップＳ２では、Ｓ１で得られた指示により、サーボ装置５のサーボドライバ５１に指令を出す。Ｓ３では、指令に基づくリフト３０の理論速度を取得する。
【００３２】
ステップＳ４は、サーボ装置５が油圧シリンダ装置３を駆動する工程であり、詳細は図示しない。サーボドライバ５１は、指令に基づきサーボモータ５０の回転を制御し、油圧ポンプ５２はタンク５３のオイルを油圧シリンダ装置３の油圧シリンダ３１へ給排する。
【００３３】
ステップＳ５では、サーボ装置５からの指令に基づき変化した油圧シリンダ装置３のリフト３０の高さを高さセンサ６から取得する。ステップＳ６では、高さデータを時間で微分し、リフト３０の実際に移動した実速度を計算する。ステップＳ７では、リフト３０の理論速度と実速度との差を計算する。ステップＳ８では、差が基準値より大きい場合には、ステップＳ９へ進み信号を取得し、基準値を超えていない場合には、プログラムを終了する。ステップＳ１０では、警告を発信し、プログラムを終了する。
【００３４】
本実施例の油圧シリンダ内ガス検知手段では、ステップＳ１からステップＳ１０を油圧装置１が駆動されている際、必要に応じて繰り返し行うことができる。
【００３５】
本発明の油圧装置１に用いられるサーボ機構５は、コントローラ２からの指令を受け取ると即座に指令された高さに移動することができる。そのため、油圧シリンダ装置３の油圧シリンダ３１にガスが混入していると、ガスはオイルよりも圧縮しやすいため移動に伴う圧力とリフト３０に加わる荷重との影響により圧縮され、移動停止後に移動に伴う圧力から開放され通常の体積に戻ろうとし、リフト３０がオーバーシュートやバラツキを生じる。
【００３６】
油圧シリンダ３１内にガスが混入していない油圧装置１の正常状態を示す理論速度と実速度とに関するグラフを図４に示し、ガスが混入している場合の理論速度と実速度とに関するグラフを図５に示す。図４及び図５より、油圧シリンダ３１内にガスが混入している場合には、理論速度と実速度との差（バラツキ）が大きいことがわかる。ガスが混入していない場合でも速度に差は生じるため、ガスが混入していない場合の理論速度と実速度との差を考慮し、基準値を決める。
【００３７】
本実施例の油圧シリンダ内ガス検知手段を持つ油圧装置１では、油圧シリンダ装置３のリフト３０の高さを取得することにより、リフト３０が実際に移動した速度が計算でき、理論速度との差を比較することにより、油圧シリンダ３１内へのガス混入を検知することができる。コントローラ２に記憶されている検知のためのプログラムも簡単なものであり、高さセンサ６の設置を含め、コストも安価ですむ。その結果、油圧シリンダ３１内へのガス混入を検知することで、作業者の作業性悪化を防ぎ、また油圧装置１の故障を未然に防ぐことができる。
【００３８】
（基準値の求め方）
油圧装置１が、ガスの混入を検知するにあたり、判定するための基準値の求め方の一例を示す。
【００３９】
基準値は、油圧装置１の構成を用いて、油圧シリンダ３１内にガスを混入していない状態とガスを混入した状態とのそれぞれで、リフト３０に負荷を与えない時と与えた時とで実験を行い、理論速度と高さセンサ６の高さを基にして得られた実速度とから、決められる。
【００４０】
実際に、以下の６パターンを行った。それぞれ、図６〜１１のグラフデータが得られた。理論速度は、全パターンにおいて１５０mm/ｓｅｃの一定とした。
【００４１】
１．ガス量０cc、負荷０kg（図６）
２．ガス量３０cc、負荷０kg（図７）
３．ガス量４０cc、負荷０kg（図８）
４．ガス量０cc、負荷７００kg（図９）
５．ガス量２００cc、負荷７００kg（図１０）
６．ガス量３００cc、負荷７００kg（図１１）
６つのグラフデータより、表１に示されるガス混入量、負荷のそれぞれの組み合わせにおける上昇速度、下降速度、理論速度からの各速度のバラツキが得られた。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
無負荷時のガス量毎の上昇速度、下降速度及び上昇時と下降時の理論速度とのバラツキについてグラフに表したものが図１２で、７００kg負荷時のガス量毎の上昇速度、下降速度及び上昇時と下降時それぞれの理論速度とのバラツキについてグラフに表したものが図１３である。
【００４４】
結果、リフト３０に何も載せず作業を開始する前では、理論速度と実速度との差が４０（mm／ｓｅｃ）以上ならガスの混入の可能性があり、リフト３０にある程度の負荷がある場合では、理論速度と実速度との差が３０（mm／ｓｅｃ）以上ならガスの混入の可能性がある。基準値として、リフト３０に負荷がかかっていない状態でガス混入を検知する場合には４０（mm／ｓｅｃ）とし、リフト３０に負荷がかかっている状態（作業中等）では、３０（mm／ｓｅｃ）とする。
【００４５】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、高さセンサ６は光学式にも限定されるものではなく、また高さを検出するものに限らずリフト３０の速度自体を検出するあるいは高さセンサではなくリフト量と相対的に関係しており速度が検出できるものであれば良い。そして、油圧シリンダ３１内のガス混入を検知するための基準値の求め方もリフト３０への負荷の有無を考慮せず、一意に決めることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本実施例の油圧シリンダ内ガス検知手段１を持つ油圧装置１の概略構成図である。
【図２】図１のリフト３０が最下時の油圧装置１の概略構成図である。
【図３】本実施例の油圧シリンダ内ガス検知手段１のフローチャートである。
【図４】本実施例の油圧装置１にガスが混入していない時の理論速度と実速度とに関するグラフである。
【図５】本実施例の油圧装置１にガスが混入している時の理論速度と実速度とに関するグラフである。
【図６】本実施例の油圧装置１のガス量０cc、無負荷の場合の実速度及びリフトの高さのグラフである。
【図７】本実施例の油圧装置１のガス量３００cc、無負荷の場合の実速度及びリフトの高さのグラフである。
【図８】本実施例の油圧装置１のガス量４００cc、無負荷の場合の実速度及びリフトの高さのグラフである。
【図９】本実施例の油圧装置１のガス量０cc負荷７００kgの場合の実速度及びリフトの高さのグラフである。
【図１０】本実施例の油圧装置１のガス量２００cc、負荷７００kgの場合の実速度及びリフトの高さのグラフである。
【図１１】本実施例の油圧装置１のガス量３００cc、負荷７００kgの場合の実速度及びリフトの高さのグラフである。
【図１２】本実施例の油圧装置１における無負荷の場合のガス混入量毎の実速度及び理論速度と実速度とのバラツキに関するグラフである。
【図１３】本実施例の油圧装置１における負荷７００kgの場合のガス混入量毎の実速度及び理論速度と実速度とのバラツキに関するグラフである。
【符号の説明】
【００４７】
１：油圧装置
２：油圧制御コントローラ
３：油圧シリンダ装置
４：配管
５：サーボ装置
６：高さセンサ
７：床
３０：リフト
３１：油圧シリンダ
３２：リフトガイド
５０：サーボモータ
５１：サーボドライバ
５２：油圧ポンプ
５３：タンク
３１０：第１シリンダ
３１１：第２シリンダ
３１２：第３シリンダ
【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】
2007278477.tif 000012
【図１０】
2007278477.tif 000013
【図１１】
2007278477.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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