JPS61123786A - 油圧ポンプの故障診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は油圧ショベル、クレーン等の油圧機械および油
圧装置の動力源として法尻に用いられる油圧ポンプの故
障診断装置に関する。

〔発明の背景〕

油圧シ冨ベル、クレーン等の油圧機械および油圧装置に
おける油圧ポンプは、油圧エネルギーを発生させる最重
要な機械である。このため、油圧ポンプの故障や経年変
化等による性能低下は、これを使用する機械および装置
に重大な障害を与えることになる。そこで、油圧ポンプ
の性能低下あるいは故障の検出を行なうことが要求され
ている６従来の油圧ポンプの故障および性能低下（以下
故障で代表する。）を判定する故障診断装置の油圧回路
図を第９図に示す。

同図において、１は診断の対象となる可変容量油圧ポン
プ、１ａは可変容量油圧ポンプ１の斜板およびおしのけ
容積可変機構（以下、単に斜板と称す。）、２は可変容
量油圧ポンプ１の吐出圧に応じて斜板１ａを操作するレ
ギュレータ、３は油圧テスタで、油圧を測定する圧力計
３ａ、油の流量を測定する流量計３ｂ、および可変容量
油圧ポンプ１の吐出管路を絞り吐出圧を上昇させる手動
の可変絞り３ｃで構成されている。４ａは可変流量油圧
ポンプ１と油圧テスタとを接続する油圧配管、４ｂは油
圧テスタ３と作動油タンクペの管路とを接続する油圧配
管、５は可変容量油圧ポンプｌの回転数を測定する回転
計を示す。

定常状態で、油圧配管４ａ、４ｂおよび油圧テスタ３は
なく、油圧配管の部分ａと部分すとが接続されている、 可変容量油圧ポンプ１の故障を診断するには。

先ず可変容量油圧ポンプ１の吐出側に接続されている配
管を部分ａと部分すとで切り離し、その切り離した部分
ａ、　ｂｒｖｊに配管４ａ、４ｂおよび油圧テスタ３を
接続する０次に、可変容量油圧ポンプｌを原動機で駆動
し、そのときの可変容量油圧ポンプ１の回転数Ｎを回転
計５で計測する。この状態で可変絞り３　ｃ　ｔｔｔｊ
ｋ作し、圧力計３８の圧力が設定値Ｐ　ｒｅｆになるま
で管路を絞り、そのとぎの可変容量油圧ポンプｌの吐出
量Ｑを流量計３ｂにより計測する。この場合、吐出量は
吐出圧に応じてレギュレータ２により制御される斜板１
ａの位置により決定される０次に、先の回転数Ｎと設定
圧力Ｐ　ｒｅｆとに基づいて、可変容量油圧ポンプ１の
理論的な吐出量Ｑｒ＝ｆを算出する。最後Ｋ、吐出量Ｑ
ｒｅｆと吐出量Ｑとを比較し、その差が許容値を超えた
とき可変容量油圧ポンプ１は故障していると判断する。

このような故障判断装置は、油圧配管の一部を切り離し
配管４ａ、４ｂおよび油圧テスタ３を接続しなければな
らず、多くの作業時間を必要とし。

また油圧配管の切り離し時に配管内に塵埃等の異物が混
入する恐れがあった。更に診断に際して可変絞り３Ｃを
操作して圧力計３８および流量計３ｂの指示値を読み取
らねばならず、この点でも多くの時間を要し、面倒な診
断となっていた。

〔発明の目的１ 本発明の目的は圧油の粘性が変化しても精度良く、また
迅速に故障の有無を診断することができる油圧ポンプの
故障診断装置を提供するにある６〔発明の概要〕 本発明は上記目的を達成するために、油圧ポンプのおし
のけ容積可変機構を所定量変位させる指令値とこの指令
値によって変位したおしのけ容積可変！！構との差の絶
対値と、予め定めた許容値とを比較し、絶対値が許容値
を超えた状態が、油温により設定された所定時間以上継
続されたとき故障信号を出力するようにしたことを特徴
とする。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を図面によって説明する。

第１図は本発明の一実施例による油圧ポンプの故障診断
装置の制御回路図である。

同図において、６は１ｉＴＯＸ転形の可変容ｌ油圧ポン
プ、６ａは油圧ポンプ６の斜板または斜軸のおしのけ容
積可変機＃ｌ（以下、これを斜板で代表する。）、７は
入力信号に応じて斜板６ａを駆動する斜板駆動装置、８
は斜板６ａの変位量を検出する変位計で、検出した斜４
Ｊｉ６　ａの変位量に応じた変位信号Ｙを出力する。９
は油圧ポンプ６を操作する操作レバーで、操作した量に
応じた操作信号Ｘを出力する。１０は油温に応じた信号
ＴＯを出力する油混計、１１は斜板駆動装置！７に接続
した油圧源、１２は斜ＦＬｇ、動装置に接続したタンク
。

２０は発光ダイオード、２１はマイクロコンピュータを
用いて構成した制御装置であり、操作信号Ｘ、変位信号
Ｙ、油温温度Ｔｏを入力し、斜板駆動装Ｗ１７に対して
斜板制御信号を出力し、また発光ダイオード２０に対し
て故障信号を出力する。

２２は操作信号Ｘと変位信号Ｙと油温信号Ｔｏとを切換
えて入力するマルチプレクサ、２３は操作信号Ｘと変位
信号Ｙと油温信号Ｔｏをディジタル値に変換するＡ／Ｄ
変換器、２４は操作信号Ｘ、変位信号Ｙ、油温信号Ｔｏ
に基づいて所定の演算および制御を行なうＣＰＵ、２５
はＣＰＵ２４の演算および制御の手順を記憶するＲＯＭ
、２６は入力したテークや演算された値等を一時記憶す
るＲＡＭ、２７は演算および制御により得られた信号を
斜板駆動装置１１７および発光ダイオード２０へ出力す
る出力部である。

第２図は斜板駆動装［７の油圧回路図で、７１はシリン
ダ、７２はシリンダ７１内を往復動するピストン、７３
ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄは電磁弁で、このｍ磁弁７
３ａ、７３ｂにＯＮ信号を受けることにより、油圧ｇ１
１の圧油をシリンダ７１のＡ室に導き、Ｂ室の油をタン
ク１２へ逃がし、ピストン７２を斜板６ａの変位信号Ｙ
が増大する方向へ動かす、電磁弁７３ｅ、７３ｄがＯＮ
信号を受けるとシリンダ７１のＢ室に圧油を導き。

変位信号Ｙが減少する方向へピストン７２および斜板６
ａを動かす、１１た電磁弁７３ａ、７３ｄがＯＮ信号を
受けるとシリンダ７１のＡ室およびＢ室の油の出入りを
停止して斜板６ａを停止させる。

次に故障診断装置の動作を第３図から第８図に示すフロ
ーチャートを参照しながら説明する。

操作信号Ｘ、変位信号Ｙ、油狐信号Ｔｏをマルチプレク
サ２２、Ａ／Ｄ変換ａ１２３を介してＲＡＭ２６に記憶
する（第３図のブロックａ）。

次いで、斜板６ａを駆動する制御を行なう（第３図のブ
ロックｂ）、この制御の詳細な手順を第４図に示−１す
、ブロックｂでは、先ず操作信号Ｘと変位信号Ｙの編差
ΔＸ（ΔＸ＝Ｘ−Ｙ）を演算しくブロックｂ１）、偏差
ΔＸが正、負または０かを判断する（ブロックｂ２）、
もし偏差ΔＸが負であれば斜板駆動装置７に対して斜板
６ａの変位を減少させる信号、つまり電磁弁７３ｃ、７
３ｄのＯＮ信号を出力部２２から出力しくブロックｂ３
）、偏差ΔＸが０であれば斜板６ａを停止させる信号、
つまり電磁弁７３ａ、７３ｄのＯＮ信号を出力しくブロ
ックｂ４）、また偏差ΔＸが正であれば斜板６ａの変位
を増加させる信号、つまり電磁弁７３　ａ　＊、７３　
ｂのＯＮ信号を出力する（ブロックｂ５）、このように
して、第３図のブロックａ、ｂにより通常の斜板制御を
行なう。

次いで、ブロックＣの如く油圧ポンプ６の故障判定を行
なう、ブロックＣの手順の詳細を第５図に示している。

ブロックＣでは−先ず操作信号Ｘから許容値Δを減算し
て下限の判定値Ｘｘ（Ｘ１＝Ｘ−Δ）を求め、これをＲ
ＡＭ２６に記憶する（ブロックＣＩ）６次にブロックＣ
２で示すように操作信号Ｘと許容値Δを加算して上限の
判定値Ｘｇ（Ｘｚ＝Ｘ＋Δ）を求め、これをＲＡＭ　２
６に記憶する８次いでブロックＣ３で示すように。

ＲＡＭ２６に記憶された変位信号Ｙと下限の判定値Ｘｌ
を取り出し、変位信号Ｙが判定値Ｘ１以上であるか否か
を判断する。変位信号Ｙが判定値Ｘ１以上であるならば
ブロックｃ４の処理に移り。

今度は変位信号Ｙと上限の判定値Ｘ２をＲＡし１２６か
ら取り出して変位信号Ｙが判定ｆ１！Ｘｓ以下であるか
否かを判定する。変位信号Ｙが判定値Ｘ２以下であれば
、処理はブロックｃ５へ移る。ブロックｃ５では、予め
ＲＡＭ２６の所定のアトしノスに記憶されろようになっ
ているエラーフラグデータを「０」にする。この場合、
エラーフラグデータの「０」は、ブロックｅ３．ｃ４で
変位信号Ｙが所定の範囲以内にあると判定されたことで
あるから、油圧ポンプ６に故障がないことを意味する。

一方、ブロックｃ３で変位信号Ｙが判定値Ｘ１未満であ
ると判断さ九た場合、あるいはブロックＣ４で変位信号
Ｙが判定値Ｘｚを超えると判断された場合には、処理は
ブロックｃ６に移る。ブロックｃ６では、前記エラーフ
ラグデータを「１」、つまり変位信号Ｙが所定の範囲外
にあり油圧ポンプ６が故障であることを示す。

ここで、許容値Δについて説明する６通常、油圧ポンプ
の斜板等の構造物にあっては、機構的ながたあるいは斜
板駆動機構の精度等により、操作信号Ｘと変位信号Ｙと
は完全に一致せず差が生ずる。しかし、このような機構
的ながたが、ある範囲内であれば油圧ポンプの運転に何
等支障なく。

これを故障とみる必要はない、そこで、ある範囲内にあ
る機構的ながたによって生ずる操作信号Ｘと変位信号Ｙ
の差を故障から除外するため、この差を許容値Δとして
処理している。許容値Δの値は各油圧ポンプによってそ
れぞれ定めることができる。

次に第３図に示すブロックｄに示すエラーカウンタ設定
値Ｃεの補正処理を行なう。その詳細を第６図によって
説明する。

エラーカウンタ設定値Ｃａは１次のブロックｅの故障表
示遜延処理において遅延時間を計算するために使用され
る。処理は第６図のブロックｄ１で油温信号Ｔｏにより
第７図のエラーカウント補正係数テーブルから補正係数
Ｋｃを読み出す。次にブロックｄ２で油温Ｔ　ｏ　ｏの
時のカウント設定値Ｃε０に、実際の油温のときの補正
係数Ｋｃを乗じ、エラーカウンタ設定値Ｃεを求める。

ここで、エラーカウンタ設定値Ｃεを油温で補正する意
味を説明する。第２図の斜板駆動装置７で、油圧源１１
からシリンダ７１に流れ込む単位時間当りの圧油の量Ｑ
は、油の粘性に反比例する。

また油の粘性は油温の下降に判い指数関数的に増大する
。つまり油温の下降と共にシリンダに流れ込む単位時間
当りの油量Ｑが減少していく、そのため、ピストン７２
の速度は低下し、斜板６ａが操作信号Ｘに追従し追いつ
くのに時間が長くかかることになる。そこで、後述する
エラー遅延時間の最適値は、油温の下降と共に大きくす
る必要がある。第８図に示した油温Ｔｏに対する補正係
数Ｋｃの曲線は、油圧機器、油圧装置の機種や作動油に
よって異なるので、それぞれ最適値を設定する。

次に、第３＠のブロックｅに示す故障表示遅延の処理を
行なう、その詳細を第８１！Ｉにする。

第８図のブロックｅ１では、ＲＡＭ２６からエラーフラ
グデータを取り出し、その値が「０」であるか否か判断
する。もしエラーフラグデータが「０」であれば、ＲＡ
Ｍ２６の所定のアドレスに設定されたエラーカウンタの
値をブロックｅ２の如く０にする。ここで、エラーカウ
ンタとは、設定された遅延時間をカウントするものであ
り、ブロックａ−ｅの処理が一回繰り返す毎に一回ずつ
加算される。ブロックｅ２の処理は、故障がない場合の
処理であり遅延が必要ないのでエラーカウンタを０にす
るものである。

ブロックｅ１でエラーフラグデータがｒＯＪでないと判
断されると、次にＲＡＭ２６内のエラーカウンタの値を
取り出し、この値が予め設定された設定値Ｃεになって
いるか否かをブロックｅ３で判断する。設定値Ｃεに達
していなければ、つまり所定の遅延時間に達していなけ
れば、ブロックｅ４の如＜ＲＡＭ２６のエラーカウンタ
の値に１を加算し、再び第３図のブロックａからの処理
を行なう、一方、ブロックｅ３で、エラーカウンタの値
が設定値Ｃａになっているならば、つまり所定の遅延時
間に達したと判断されるならば、ブロックｅ５のように
出力部２７から信号を出力し。

発光ダイオード２０を発光させる。

以上の処理において、操作レバー９が急速に操作され、
＃４板６ａが追従できない場合には、第５図のブロック
Ｃ６の処理が行なわれてエラーフラグデータがｒｌＪと
なり、ブロックｅｌ、ｅ３゜ｅ４の処理が行なわれる。

しかし、エラーカウンタ設定値Ｃｅは斜板６が装置レバ
ー９の急激な操作に追いつく時間以上の時間が得られる
ように設定されているので、斜板６ａは設定値以内で操
作レバー９に追従することになり、追従した時点でブロ
ックｃ５．ｅ１．ｅ２の処理が行なわれ１発光ダイオー
ド２０に対して故障信号が出力されることはない、一方
、継続的な故障の場合には、ブロックｃ６＋　ｅｌ＋　
ｅ３．ｅ４を経過する処理が繰り返されるので、エラー
カウンタの値は繰り返しの毎に１ずつ増加して行き、遂
には設定値Ｃεに達してブロックｅ５による処理が行な
われ、故障信号が出力される。

尚、発光ダイオード２０に代えて他の表示器または警報
量あるいはこれらを併用したものを用いることができ、
更に出力部２７の出力を表示器、警報器と併用したり、
単独で油圧ポンプの非常停止機構の駆動に用いたり、あ
るいは故障モニタ操作に用いることもできる。そして、
出力部２７の出力を油圧ポンプの非常停止機構の駆動に
用いた場合、この油温により補正された遅延時間の設定
は、油圧ポンプの不必要な停止を避けることができ、特
に有効である。

二のような本実施例によれば、油圧ポンプの故障診断の
ために油圧配管を切り離す必要はなく。

油圧回路への異物の混入を防止して自動的に迅速に故障
診断を行なうことができる。またマイクロコンピュータ
を使用しているので、多数の油圧ポンプの各々に対して
同様の処理を順次行なうことができ、各油圧ポンプの故
障診断を同時に行なうことができる。

上記実施例では、操作信号を操作レバー９から取り出し
た信号を用いたが、これに限定することなく、斜板駆動
装置７に対する最終的な斜板位置の指令信号であっても
良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、操作信号と変位信号の差
の絶対値を所定の許容値と比較し、この差の絶対値が許
容値を超えた状態が、油温により設定された所定時間以
上継続したとき、故障を指示する信号を出力するように
したため１作動油の粘性が変化しても精度良く診断でき
る故障診断装置を得ることができ、また従来のように油
圧テスタを分離した油圧配管間に接続する必要はないの
で、この診断は迅速に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による故障診断装置の制御回
路図、第２図は斜板駆動装置の油圧回路図、第３図は第
１図に示す要部のフローチャート。 第４図、第５図および第６図は第３図の各ブロックの詳
細フローチャート、第７１３！Ｉは油温に対する補正係
数曲線を示す説明図、第８図は第３図の部分詳細フロー
チャート、第９図は従来の故障診断装置の油圧回路図で
ある。 ６・・・・・・可変容量油圧ポンプ、６ａ・・・・・・
斜板、７・・・・・・斜板駆動装置、８・・・・・・変
位計、１ｏ・・・・・・油温計、２１制御装置、Ｘ・・
・・・・操作信号、Ｙ・旧・・変位信号、Ｔｏ−・・・
・・油温信号。 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 油温Ｔ。 第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．おしのけ容積可変機構を備えた油圧ポンプにおいて
   、上記おしのけ容積可変機構を所定量変位させる操作信
   号を発生する手段と、上記おしのけ容積可変機構の変位
   信号を検出する手段と、上記操作信号発生手段の操作信
   号と上記変位信号検出手段の変位信号との差の絶対値を
   所定の許容値と比較する手段と、この比較手段における
   上記絶対値が上記許容値を超えた状態が油温に応じて設
   定した所定時間以上継続したとき故障信号を出力する遅
   延手段とを有することを特徴とする油圧ポンプの故障診
   断装置。