(57)【要約】【課題】スプール位置検出器尽きスプール弁を油圧回路に用いることにより油圧回路におけるドレン量を適正な正常値に設定し、装置全体の損失を低減する油圧機器の故障診断装置を提供する。【解決手段】油圧シリンダ６１は、上型６２を下降させて下型６３に搭載したワーク６４を押えており、該油圧シリンダ６１の油圧供給路（油路）にはスプール位置検出器付きスプール弁６５が接続されている。符号６６は回路全体の最高圧力を決めるリリーフ弁、符号６７はオンロード・アンロードの切換弁、符号６８は油圧シリンダ６１の加圧下降、急速降下用の切換弁、符号６９は安全弁を示し油圧シリンダ６１の異常圧を回避する。符号７０はカウンタバランス弁を示し油圧シリンダ６１の下降時の背圧を確保し、自重落下を防止する。符合７１は油圧源を示す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧駆動源と、前記油圧駆動源に接続された電磁切換弁と、前記電磁切換弁に連通し該電磁切換弁の切換動作により変位するアクチュエータと、を備えた油圧制御装置において、
油圧回路内に前記電磁切換弁に代わってスプール位置検出器付スプール弁を設け、
前記スプール位置検出器付スプール弁のソレノイドの通電信号とモニタリング信号が変化するまでの時間差を常時監視し、前記時間差がしきい値を超えた場合に油圧機器若しくは油圧作動油の異常と判断することを特徴とする油圧機器の故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は産業機械及び建設機械等で使用される油圧装置に関し、さらに詳細には、シリンダや油圧モータ等のアクチュエータを電磁弁で駆動させる油圧装置の故障診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の油圧故障診断方法として、ドレン回路を備える油圧機器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して油圧機器の異常の有無を検出ことが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、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して、異常の有無を検出する装置がある（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示す故障診断装置においては、油圧回路のドレン量は、作用する圧力の大きさや時間の長さによって変化し、油温の影響を受けるので、適正な正常値を設定することが困難である。
【０００６】
さらに、特許文献２に示す故障診断方法では、サーボ弁を使用した油圧回路でないと実施することができない。また、サーボ弁と制御機器を含めると高価になり、一般的にサーボ弁の圧力損失が高いので、装置全体の損失が大きくなる。
【０００７】
本発明は、本出願人が研究開発したスプール位置検出器付スプール弁を油圧回路に用いることにより油圧回路におけるドレン量のばらつきに影響されず、装置全体の損失を低減する油圧機器の故障診断装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を達成するために本発明は、
油圧駆動源と、前記油圧駆動源に接続された電磁切換弁と、前記電磁切換弁に連通し該電磁切換弁の切換動作により変位するアクチュエータと、を備えた油圧制御装置において、
油圧回路内に前記電磁切換弁に代わってスプール位置検出器付スプール弁を設け、
前記スプール位置検出器付スプール弁のソレノイドの通電信号とモニタリング信号が変化するまでの時間差を常時監視し、前記時間差がしきい値を超えた場合に油圧機器若しくは油圧作動油の異常と判断することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、スプール位置検出付器スプール弁の応答時間の変化で油圧機器の故障診断を行うことにより、故障の判断基準が容易に設定できるようになった。
【００１０】
サーボ弁でなく電磁弁を使用するので、装置のコストアップを最小限に抑えることができる。また、装置の損失は全く変わらない。
【００１１】
応答時間を検出する等の装置は必要になるが、既存の電磁弁をスプール位置検出器付スプール弁に置き換えることができることで、容易に故障診断機能を追加することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る油圧機器の故障診断装置に係る油圧回路である。
【図２】図１の診断装置に使用するスプール位置検出器付スプール弁の部分断面図である。
【図３】スプール位置検出器付スプール弁の動作説明図である。
【図４】スプール位置検出器付スプール弁のソレノイド無通電状態を模写的に示した簡略図である。
【図５】スプール位置検出器付スプール弁のソレノイド通電状態を模写的に示した簡略図である。
【図６】スイッチ及びシリンダの応答を示す波形線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係る油圧機器の故障診断装置につき好適な実施の形態を挙げ、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１はＮＣ工作機械、例えばプレス機械の一般的な油圧回路６０の概略構成図である。
【００１５】
図１において、参照符号６１は油圧シリンダで、上型６２を下降させて下型６３に搭載したワーク６４を押えており、該油圧シリンダ６１の油圧供給路（油路）に４ポート（Ａ，Ｂ，Ｐ，Ｒ）３位置の制御弁、例えばスプール位置検出器スプール弁６５が接続されている。
【００１６】
図１中、参照符号６６は回路全体の最高圧力を決めるリリーフ弁、参照符号６７はオンロード・アンロードの切換弁、参照符号６８は油圧シリンダ６１の加圧下降、急速降下用の切換弁、参照符号６９は安全弁を示し油圧シリンダ６１の異常圧を回避する。
【００１７】
また、参照符号７０はカウンタバランス弁を示し油圧シリンダ６１の下降時の背圧を確保し、自重落下を防止する。参照符号７１は油圧源を示す。
【００１８】
油圧回路６０に使用するスプール位置検出器付スプール弁６５の構造は、特開２００５−１８０６４６に示す図１のスプール位置検出器付スプール弁３１と同一であるため、図２により全体符号３１を６５に付け替えた略縦断面図を示すが詳細な説明は省略する。
【００１９】
次に、スプール位置検出器付スプール弁６５の作動を図３により説明する。図３は図１のスプール位置検出器付スプール弁６５の右側の電磁コイル３０ｂに通電した状態を示す部分断面図である。なお、図２と同様の主たる部品については同符号を付している。
【００２０】
電磁コイル３０ａ，３０ｂの両方が非励磁の場合の図２に示す中立時においては、両側のリング３ａ，３ｂ及びリテーナ４ａ，４ｂが接触面１３ａ，１３ｂで接触しており、電気端子２０ａ，２０ｂ及び検出電気端子２１ａ，２１ｂは互いに導通している。図３に示すように、図でみて右側の電磁コイル３０ｂを励磁した場合、スプール２は左方向に移動する。すると、右側のリテーナ４ｂとリング３ｂは接触面１３ｂで接触したままであるが、左側のリテーナ４ａはスプール２の移動に伴なって左方向へ移動するので、左側のリテーナ４ａとリング３ａとは非接触となる。
【００２１】
つまり、右側の電気端子２０ｂと検出電気端子２１ｂは導通しているが、左側の電気端子２０ａと検出電気端子２１ａは導通していない状態となる。同様の原理で、左側の電磁コイル３０ａを励磁すると、左側の電気端子２０ａと検出電気端子２１ａとは導通しているが、右側の電気端子２０ｂと検出電気端子２１ｂとは導通しない状態となる。
【００２２】
このように、非励磁状態、右側の電磁コイル３０ｂの励磁状態、左側の電磁コイル３０ａの励磁状態それぞれにおいて、左右のリテーナ４ａ、４ｂとリング３ａ、３ｂとの接触状態が全て異なる。各状態によってリテーナとリングとの接触状態が違うということは、各リテーナとリングに接続されている電気端子同士の導通状態も変わることとなり、これを利用して、スプール２がどの位置にいるかを直接検出することができる。
【００２３】
図４及び図５は、図２及び図３に示すスプール位置検出器付スプール弁６５の作動原理及びスイッチ機構を模写的に示した簡略図で、図４及び図５中、図２及び図３の構成要素は同一符号を付して詳細な説明を省略する。なお、スプール位置検出器付スプール弁６５は、図２及び図３において、電磁コイル３０ａ、３０ｂを備えているが，一方の電磁コイル、例えば電磁コイル３０ｂの作動原理ついて説明し、電磁コイル３０ａについては作動原理が電磁コイル３０ｂと同じなので説明を省略する。
【００２４】
図４は、電磁コイル３０ｂが非励磁の状態を示しており、この状態ではスプール２は中立位置（図２参照）にある。このため、モニタリングスイッチ機構６５ｂを構成するリング３ｂ（固定接点）とリテーナ４ｂ（可動接点）が接触しているので、該モニタリングスイッチ機構６５ｂは導通状態、すなわちスイッチＯＮ状態になっている。
【００２５】
図４の状態で、電磁コイル３０ｂを通電にすると、図５に示すようにスプール２が右方向に移動し、これに伴いリテーナ４ｂ（可動接点）が移動してリング３ｂ（固定接点）か
ら離脱するので、モニタリングスイッチ機構６５ｂは非導通状態、すなわちスイッチＯＦＦ状態になっている。
【００２６】
図６は、スプール位置検出器付スプール弁６５で油圧シリンダ６１を「停止（高圧保持）→ソレノイド、例えば電磁コイル３０ｂ−ＯＮで前進（図１で下降）→電磁コイル３０ｂ−ＯＦＦで停止」の通り、駆動させたときの応答波形を示す。
【００２７】
図６において、応答時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４はそれぞれ下記を表す。
【００２８】
Ｔ１：ソレノイド（電磁コイル３０ｂ）電圧−ＯＮ（電磁コイル３０ｂ通電）から油圧シリンダ６１が動き始めるまでの時間。
【００２９】
Ｔ２：ソレノイド（電磁コイル３０ｂ）電圧−ＯＦＦ（電磁コイル３０ｂ通電停止）から油圧シリンダ６１が停止するまでの時間。
Ｔ３：ソレノイド（電磁コイル３０ｂ）電圧−ＯＮ（電磁コイル３０ｂ通電）からモニタリングスイッチ機構５２ｂがＯＦＦになるまでの時間。
Ｔ４：ソレノイド（電磁コイル３０ｂ）電圧−ＯＦＦ（電磁コイル３０ｂ通電停止）からモニタリングスイッチ機構５２ｂがＯＮになるまでの時間。
【００３０】
これにより、例えばＴ１＞Ｔ３、Ｔ４＞Ｔ２になるように設定すると、モニタリングスイッチ機構５２ｂがＯＮの時は、油圧シリンダ６１は必ず停止状態にあって安全を確認することができる。
【００３１】
さらに、本発明は油圧回路６０の故障診断装置としてスプール位置検出器付スプール弁６５を使用してソレノイドの通電信号（図６参照）とモニタリング信号（図６参照）が変化するまでの「時間差」（図６参照）を常に監視し、該「時間差」が「しきい値」を超えた場合にプレス機械に油圧回路６０の異常、例えば油圧機器若しくは油圧作動油の異常と判断することができる。
【００３２】
さらに、油圧回路６０（図１参照）においてスプール位置検出器付スプール弁６５を使用することにより、スプール２（図２乃至図５参照）が中立位置にいるかどうかをモニタリングスイッチ機構６５ｂの信号で油圧ポンプの運転許可条件として利用できる。よって、例えばプレス機械を含む機械の安全確認型システムを構築できる。
【００３３】
以上、説明したように本発明に使用するスプール位置検出器付スプール弁は、油の流れを切り換えるスプール弁に位置を外部で検出できるモニタリングスイッチ機構を備えている。
【００３４】
これにより、実機ではコイルを励磁・非励磁してから、スイッチ信号が変化するまでの時間（応答時間）を外部検出することが可能である。
【００３５】
係る応答時間の「故障を示す限界値（しきい値）」を設定し、応答時間がそれ以上になった場合に「異常」信号を発することができる。
【００３６】
さらに、本発明が油圧機器の故障診断装置として実施できる理由として下記のことが挙げられる。
【００３７】
一般に、油圧機器の故障の多くは、油（油圧作動油）中の異物が影響する。
【００３８】
異物は、外部からの侵入もあるが、油圧装置（油圧機器を含む）内部から発生す場合もあり、スプール弁の摺動部を傷つけたり、摺動部の隙間に入り込むことで、スプール弁の応答時間を遅らせることから、応答時間の「遅れ」を検出することで、油圧機器故障の可能性や、メンテナンスを行うタイミングを知ることができる。
【００３９】
本発明において、容易に決定できる「故障を示す限界値」は、弁単体の応答時間にのみ依存するので決め易い。
【００４０】
この場合、「故障を示す限界値」は、応答時間が最も遅くなる圧力、流量、作動油粘度（油温）での実測値を参照して決めてもよく、実機使用条件に合わせて実測値を参照して決めてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１、１´  本体                      １ａ  軸方向穴
２、２´  スプール                  ２ａ、２、ｂ２´段部
３ａ、３ｂ  リング                  ４ａ、４ｂ、４´  リテーナ
５ａ、５ｂ  第一のスペーサ          ５ｃ、５ｄ  インロー部
６ａ、６ｂ  第二のスペーサ          ７ａ，７ｂ  導電性ロッド
８  ブッシュ  
１１ａ、１１ｂ、１１´  ガイド（ソレノイドガイド）
１２ａ、１２ｂ  スプリング          １３ａ、１３ｂ  外方側端面（接触面）
１４  連通路
６０  油圧回路                      ６１  油圧シリンダ
６３  上型                          ６４    下型
６５  スプール位置検出器付スプール弁  ６５ｂ  モニタリングスイッチ機構
６６  リリーフバルブ                ６７  オンロード・アンロード切換弁
６８  切換弁                        ６９  安全弁
７０  カウンタバランスバルブ        ７１  油圧源
【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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