油圧閉回路システム
【課題】油圧ポンプの動作環境が変化する中でも油圧ポンプの状態を判定可能な油圧閉回路システムを提供すること。
【解決手段】第一ポート３ｂ及び第二ポート３ｃを有する油圧シリンダ３を駆動可能な油圧閉回路システム１００は、第一管路Ｃ１を通じて第一ポート３ｂに流体的に連通される第一ポンプポート１ａと第二管路Ｃ２を通じて第二ポート３ｃに流体的に連通される第二ポンプポート１ｂとを有する油圧ポンプ１と、油圧ポンプ１の回転を制御する電動モータ２と、電動モータ２の出力に関する値に基づいて電動モータ２の入力に関する値をフィードバック制御する電動モータ制御部１１と、電動モータ２の入力に関する値と電動モータ２の出力に関する値とに基づいて油圧ポンプ１の状態を判定するポンプ状態判定部１３と、を備える。
【解決手段】第一ポート３ｂ及び第二ポート３ｃを有する油圧シリンダ３を駆動可能な油圧閉回路システム１００は、第一管路Ｃ１を通じて第一ポート３ｂに流体的に連通される第一ポンプポート１ａと第二管路Ｃ２を通じて第二ポート３ｃに流体的に連通される第二ポンプポート１ｂとを有する油圧ポンプ１と、油圧ポンプ１の回転を制御する電動モータ２と、電動モータ２の出力に関する値に基づいて電動モータ２の入力に関する値をフィードバック制御する電動モータ制御部１１と、電動モータ２の入力に関する値と電動モータ２の出力に関する値とに基づいて油圧ポンプ１の状態を判定するポンプ状態判定部１３と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧シリンダ又は油圧モータを駆動可能な油圧閉回路システムに関し、特に、電動機によって駆動される油圧ポンプを備えた油圧閉回路システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧ショベルに搭載される油圧ポンプの故障の有無を診断するポンプ故障診断装置が知られている（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
このポンプ故障診断装置は、ポンプ傾転角、ポンプ馬力、エンジン回転数、及びポンプ負荷が予め設定された値に制御される故障診断モードでの摩耗金属量と予め登録されているしきい値とを比較することによって、油圧開回路システムにおけるエンジン駆動の油圧ポンプで故障が生じているか否かを判断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２４１３０６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に記載のポンプ故障診断装置は、所定の動作環境が保証される故障診断モードにおいて検出される値に基づいて油圧ポンプの故障の有無を判断するのみであり、動作環境が変化する中でその動作環境の変化に応じて変動する値（例えばポンプ吐出流量）に基づいて油圧ポンプの故障の有無を判断することができない。
【０００６】
上述の点に鑑み、本発明は、油圧ポンプの動作環境が変化する中でも油圧ポンプの状態を判定可能な油圧閉回路システム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】
【０００７】
上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係る油圧閉回路システムは、第一ポート及び第二ポートを有する油圧シリンダ又は油圧モータを駆動可能な油圧閉回路システムであって、第一管路を通じて前記第一ポートに流体的に連通される第一ポンプポートと第二管路を通じて前記第二ポートに流体的に連通される第二ポンプポートとを有する油圧ポンプと、前記油圧ポンプの回転を制御する電動モータと、前記電動モータの出力に関する値に基づいて前記電動モータの入力に関する値をフィードバック制御する電動モータ制御部と、前記電動モータの入力に関する値と前記電動モータの出力に関する値とに基づいて前記油圧ポンプの状態を判定するポンプ状態判定部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上述の手段により、本発明は、油圧ポンプの動作環境が変化する中でも油圧ポンプの状態を判定可能な油圧閉回路システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例に係る油圧閉回路システムの構成例を示す概略図である。
【図２】制御装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図３】電動モータ制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】ポンプ状態判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】電動モータに適用される電流指令値とピストンの移動速度の実測値との関係を示す図（その１）である。
【図６】第二ポンプ状態判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】電動モータに適用される電流指令値とピストンの移動速度の実測値との関係を示す図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例について説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施例に係る油圧閉回路システム１００の構成例を示す概略図である。
【００１２】
油圧閉回路システム１００は、電動モータ２によって回転制御される油圧ポンプ１で油圧シリンダ３を駆動するシステムである。油圧シリンダ３は、例えば、被制御部としての大負荷容量油圧駆動式大型平面研削盤のテーブルを移動させるために用いられる。
【００１３】
本実施例では、油圧閉回路システム１００は、主に、油圧ポンプ１、電動モータ２、油圧シリンダ３、安全弁４Ｌ、４Ｒ、シャトル弁７、出力検出用センサ９、制御装置１０、入力装置１５、表示装置１６、及び音声出力装置１７で構成される。
【００１４】
油圧ポンプ１は、油圧シリンダ３を駆動する装置であり、例えば、固定容量型の双方向油圧ポンプである。なお、油圧ポンプ１は、可変容量型のポンプであってもよい。
【００１５】
電動モータ２は、油圧ポンプ１の回転を制御する装置であり、例えば、可変速のＡＣサーボモータである。
【００１６】
油圧シリンダ３は、ピストン３ａによって隔てられる第一油室３Ｌ及び第二油室３Ｒを有する油圧アクチュエータである。第一油室３Ｌは、第一ポート３ｂ及び管路Ｃ１を通じて、油圧ポンプ１の第一ポンプポート１ａに流体的に連通され、第二油室３Ｒは、第二ポート３ｃ及び管路Ｃ２を通じて、油圧ポンプ１の第二ポンプポート１ｂに流体的に連通される。本実施例において、油圧シリンダ３は、ピストン３ａの両側に延びる２つのロッドを備えた両ロッドシリンダであり、２つのロッドのうちの一方又は双方が平面研削盤テーブル（図示せず。）に結合される。なお、油圧シリンダ３は、ピストン３ａの片側に延びる１つのロッドを備えた片ロッドシリンダであってもよく、平面研削盤テーブルが直接的にピストン３ａに結合されるような、ロッドのない構成であってもよい。
【００１７】
安全弁４Ｌは、管路Ｃ１内の圧力が所定圧力以上となった場合に、管路Ｃ１内の作動油を作動油タンクＴ１に逃がすための弁である。また、安全弁４Ｒは、管路Ｃ２内の圧力が所定圧力以上となった場合に、管路Ｃ２内の作動油を作動油タンクＴ１に逃がすための弁である。
【００１８】
安全弁４Ｌは、作動油タンクＴ１に流体的に連通される管路Ｃ３と管路Ｃ１とを繋ぐ管路Ｃ４上に配置され、安全弁４Ｒは、管路Ｃ３と管路Ｃ２とを繋ぐ管路Ｃ５上に配置される。
【００１９】
シャトル弁７は、管路Ｃ１又は管路Ｃ２と作動油タンクＴ１との間の作動油の流れを制御する弁であり、１つの一次側ポート７ａと２つの二次側ポート７ｂ、７ｃとを有する。
【００２０】
一次側ポート７ａは、管路Ｃ１１を介して、作動油タンクＴ１に流体的に連通され、二次側ポートの一方７ｂは、管路Ｃ７を介して、管路Ｃ１に流体的に連通され、二次側ポートの他方７ｃは、管路Ｃ８を介して、管路Ｃ２に流体的に連通される。
【００２１】
具体的には、シャトル弁７は、管路Ｃ１内の圧力が作動油タンクＴ１内の圧力よりも低い場合、二次側ポート７ｂを通じて、作動油タンクＴ１の作動油を管路Ｃ１内に導入する。また、シャトル弁７は、管路Ｃ２内の圧力が作動油タンクＴ１内の圧力よりも低い場合、二次側ポート７ｃを通じて、作動油タンクＴ１の作動油を管路Ｃ２内に導入する。油圧ポンプ１の回転等によって生じる管路Ｃ１又は管路Ｃ２における作動油の不足を補うためである。
【００２２】
出力検出用センサ９は、電動モータ２の出力に関する値を検出するセンサであり、例えば、ピストン３ａの位置を検出する位置センサ９ａ、油圧ポンプ１の回転を検出する回転センサ９ｂ、油圧ポンプ１の第一ポンプポート１ａからの吐出量を検出する第一吐出量センサ９ｃ１、油圧ポンプ１の第二ポンプポート１ｂからの吐出量を検出する第一吐出量センサ９ｃ２等を含む。また、出力検出用センサ９は、検出した値を制御装置１０に対して出力する。
【００２３】
制御装置１０は、油圧閉回路システム１００を制御するための装置であり、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インタフェース等を備えたコンピュータである。
【００２４】
また、制御装置１０は、入力装置１５を介した操作者の入力に応じて、平面研削盤テーブルの所要移動距離（現在位置から目標位置までの距離）、すなわち、ピストン３ａの所要移動距離を決定する。さらに、制御装置１０は、決定したピストン３ａの所要移動距離に応じてピストン３ａの目標移動速度（ピストン３ａの移動方向は、目標移動速度の値の正負によって表される。）を決定し、決定した目標移動速度に対応する制御指令を電動モータ２に対して出力する。具体的には、制御装置１０は、ピストン３ａの所要移動距離が大きいほど目標移動速度が大きくなるようにする。また、制御装置１０は、ピストン３ａの所要移動距離が小さくなるにつれて、すなわち、目標位置に近づくにつれて、目標移動速度が小さくなるようにする。
【００２５】
また、制御装置１０は、位置センサ９ａの出力に基づいてピストン３ａの位置、すなわち、平面研削盤テーブルの位置を監視しながら、平面研削盤テーブルが目標位置に到達したか否かを判定する。
【００２６】
平面研削盤テーブルが目標位置に到達したと判定した場合に、制御装置１０は、油圧ポンプ１の回転を停止させるための制御指令を電動モータ２に対して出力する。
【００２７】
入力装置１５は、操作者が各種情報を制御装置１０に対して入力できるようにする装置であり、例えば、ハードウェアボタン、キーボード、マウス、タッチパネル等である。
【００２８】
表示装置１６は、制御装置１０が出力する各種情報を表示する装置であり、例えば、液晶ディスプレイ、ＬＥＤランプ等である。
【００２９】
音声出力装置１７は、制御装置１０が出力する各種情報を音声出力する装置であり、例えば、スピーカ、ブザー等である。
【００３０】
次に、図２を参照しながら、制御装置１０が有する各種機能要素について説明する。なお、図２は、制御装置１０の構成例を示す機能ブロック図である。
【００３１】
制御装置１０は、電動モータ制御部１１、ポンプ効率算出部１２、及びポンプ状態判定部１３のそれぞれの機能要素に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭに展開し、各プログラムに対応する処理をＣＰＵに実行させる。
【００３２】
電動モータ制御部１１は、電動モータ２を制御する機能要素であり、例えば、各種情報に基づいて電動モータ２を制御するための制御指令を生成し、生成した制御指令を電動モータ２に対して出力する。
【００３３】
ここで、図３を参照しながら、電動モータ制御部１１が電動モータ２を制御する処理（以下、「電動モータ制御処理」とする。）の流れについて説明する。なお、図３は、電動モータ制御処理の流れを示すフローチャートであり、電動モータ制御部１１は、所定周期で繰り返しこの電動モータ制御処理を実行する。
【００３４】
最初に、電動モータ制御部１１は、ピストン３ａの目標移動速度に基づいて電動モータ２の制御目標値を決定する（ステップＳ１）。本実施例では、制御装置１０は、例えば、入力装置１５を介した操作者の数値入力に基づいて制御目標値としてのピストン３ａの所要移動距離を決定する。そして、制御装置１０は、ピストン３ａの所要移動距離に基づいてピストン３ａの目標移動速度を決定する。
【００３５】
その後、電動モータ制御部１１は、出力検出用センサ９が出力する、制御目標値に対応する実測値を取得する（ステップＳ２）。本実施例では、電動モータ制御部１１は、位置センサ９ａの出力に基づいて、ピストン３ａの実際の移動速度を取得する。
【００３６】
その後、電動モータ制御部１１は、フィードバック制御により、制御目標値とその制御目標値に対応する実測値との差を打ち消すように制御指令値を生成し（ステップＳ３）、生成した制御指令値を電動モータ２に対して出力する（ステップＳ４）。本実施例では、電動モータ制御部１１は、目標移動速度と位置センサ９ａの出力に基づく実測移動速度（単位時間当たりの移動距離）との差を打ち消すように速度指令値を生成し、生成した速度指令値を電動モータ２に対して出力する。
【００３７】
このようにして、電動モータ制御部１１は、ピストン３ａの移動速度のフィードバックにより電動モータ２の回転速度を制御する。なお、電動モータ制御部１１は、速度指令値に基づいてトルク指令値（電流指令値）を算出し、電動モータ２を流れる電流を測定する電流計（図示せず。）の出力をフィードバックして電流指令値と実測電流値との差を打ち消すように電動モータ２のトルクを制御してもよい。
【００３８】
その結果、電動モータ制御部１１は、ピストン３ａと電動モータ２との間に介在する構成要素の状態、すなわち、油圧ポンプ１の状態の善し悪しにかかわらず、電動モータ２を制御することによってピストン３ａの所望の移動速度を実現させることができる。したがって、電動モータ制御部１１は、例えば、電動モータ２の所与の回転速度に対応する油圧ポンプ１の実際の吐出量が予期される吐出量より少ない場合であっても、その状態を操作者に気付かせることなく、ピストン３ａを所望の移動速度で移動させることができる。制御の安定性を図るために油圧ポンプ１の吐出量不足を電動モータ２の回転速度の上昇によって自動的に補うためである。
【００３９】
なお、電動モータ制御部１１は、本実施例では、制御目標値としてピストン３ａの目標移動速度を採用したが、油圧ポンプ１の目標回転速度、又は、油圧ポンプ１の目標吐出量を制御目標値として採用してもよい。この場合、電動モータ制御部１１は、回転センサ９ｂが出力する油圧ポンプ１の回転速度、又は、第一吐出量センサ９ｃ１若しくは第二吐出量センサ９ｃ２が出力する油圧ポンプ１の吐出量を制御目標値に対応する実測値として取得する。
【００４０】
ポンプ効率算出部１２は、油圧ポンプ１のポンプ効率を算出する機能要素である。
【００４１】
「ポンプ効率」とは、油圧ポンプ１の吐出効率を意味し、例えば、電動モータ２の入力に関する値と、電動モータ２の出力に関する値とに基づいて算出される。ポンプ効率は、基本的には、時間の経過とともに、すなわち油圧ポンプ１の経年劣化により低下する値であり、所定値を下回った場合には、油圧ポンプ１の交換又はメンテナンス（以下、「交換等」とする。）が必要であることを表す。
【００４２】
本実施例では、ポンプ効率は、電動モータ２に入力される制御指令値に応じて電動モータ２が実際に回転することで実現されたピストン３ａの移動速度を、その制御指令値で除した値が採用される。
【００４３】
ポンプ状態判定部１３は、油圧ポンプ１の状態を判定する機能要素であり、例えば、現在の油圧ポンプ１の状態が継続的な使用に適したものであるか否かを判定する。
【００４４】
ここで、図４及び図５を参照しながら、ポンプ状態判定部１３が油圧ポンプ１の状態を判定する処理（以下、「ポンプ状態判定処理」とする。）の流れについて説明する。なお、図４は、ポンプ状態判定処理の流れを示すフローチャートであり、ポンプ状態判定部１３は、所定周期で繰り返しこのポンプ状態判定処理を実行する。また、図５は、電動モータ２に適用される電流指令値とピストン３ａの移動速度の実測値との関係を示す図であり、横軸が電流指令値を表し、縦軸がピストン３ａの移動速度の実測値を表す。
【００４５】
最初に、ポンプ状態判定部１３は、電動モータ制御部１１が電動モータ２に対して出力した制御指令値を電動モータ２の入力に関する値として取得する（ステップＳ１１）。本実施例では、ポンプ状態判定部１３は、制御指令値としての電流指令値Ｄ１を取得する。
【００４６】
その後、ポンプ状態判定部１３は、その制御指令値が電動モータ２に適用されたために実現された電動モータ２の出力に関する値を取得する（ステップＳ１２）。本実施例では、ポンプ状態判定部１３は、電流指令値Ｄ１が電動モータ２に適用されて電動モータ２の回転速度が変化したために実現されたピストン３aの実際の移動速度Ｖ１を位置センサ９aの出力に基づいて取得する。
【００４７】
その後、ポンプ状態判定部１３は、電動モータ２に適用された制御指令値に起因する実測値に基づいて基準指令値を取得する（ステップＳ１３）。本実施例では、ポンプ状態判定部１３は、電動モータ２に適用された電流指令値Ｄ１に起因するピストン３ａの実際の移動速度Ｖ１に基づいて基準指令値Ｄｓを取得する。
【００４８】
「基準指令値」とは、電動モータ２の出力に関する所定の実測値を実現するために必要とされる基準となる制御指令値を意味する。本実施例において、基準指令値は、例えば、油圧閉回路システム１００の初期使用時において、ピストン３ａの所定の移動速度を実現するために必要とされる電流指令値に相当する。基準指令値は、例えば、ピストン３ａの移動速度の各値に対応付けて対応テーブルの形で制御装置１０のＲＯＭに予め記憶されている。図５の破線は、基準指令値とピストン３ａの移動速度とによって決まる基準ポンプ効率を表す線分である。図５の基準ポンプ効率を表す線分は、仮に電流指令値Ｄ１が基準指令値であったならば、ピストン３ａの移動速度Ｖ２を実現できたことを示す。一方、図５の実線は、現在の電流指令値Ｄ１とピストン３ａの実際の移動速度Ｖ１とによって推定される現在のポンプ効率を表す線分である。また、図５の一点鎖線は、許容最大指令値とその許容最大指令値を適用した場合のピストン３ａの移動速度とによって決まる許容下限ポンプ効率を表す線分である。
【００４９】
「許容最大指令値」とは、電動モータ２の出力に関する所定の実測値を実現するために適用され得る最大の制御指令値を意味する。本実施例において、許容最大指令値は、例えば、ピストン３ａの所定の移動速度を実現するために適用可能な最大の電流指令値に相当する。ピストン３ａの所定の移動速度を実現するために許容最大指令値を上回る電流指令値が必要とされる場合、すなわち、ポンプ効率が許容下限ポンプ効率を下回る場合、油圧ポンプ１に異常があると推定できる。なお、図５の斜線ハッチング領域は、ポンプ効率が許容下限ポンプ効率を下回る領域を表す。
【００５０】
具体的には、ポンプ状態判定部１３は、制御装置１０のＲＯＭに記憶された、ピストン３ａの移動速度と基準指令値との関係を記憶する対応テーブルを参照して、ヒストン３ａの移動速度Ｖ１を実現するために必要とされる基準指令値Ｄｓを取得する。
【００５１】
その後、ポンプ状態判定部１３は、取得した基準指令値Ｄｓと現在の電流指令値Ｄ１との差ΔＤを算出し（ステップＳ１４）、算出した差ΔＤと所定の閾値ΔＤｍａｘとを比較する（ステップＳ１５）。なお、所定の閾値ΔＤｍａｘは、例えば、基準指令値Ｄｓに対する差の許容最大値として基準指令値Ｄｓに関連付けて制御装置１０のＲＯＭに予め記憶された値であり、個々の基準指令値のそれぞれに対応する値が用意されている。
【００５２】
また、比較対象となる差ΔＤの値は、瞬間値であってもよく、所定期間に亘って継続的に算出される複数の差ΔＤの値に基づく統計値（例えば、平均値、中央値、最小値、最大値、最頻値等である。）であってもよい。
【００５３】
差ΔＤの値が所定の閾値ΔＤｍａｘを上回ると判断した場合（ステップＳ１５のＹＥＳ）、ポンプ状態判定部１３は、現在の油圧ポンプ１の状態が継続的な使用に適したものではないと判定する。
【００５４】
この場合、ポンプ状態判定部１３は、表示装置１６及び音声出力装置１７の少なくとも一方に対して制御信号を出力し、現在の油圧ポンプ１の状態が継続的な使用に適したものではないことを操作者に通知した上で（ステップＳ１６）、今回のポンプ状態判定処理を終了させる。
【００５５】
一方で、差ΔＤの値が所定の閾値ΔＤｍａｘ以下であると判断した場合（ステップＳ１５のＮＯ）、ポンプ状態判定部１３は、現在の油圧ポンプ１の状態が継続的な使用に適したものであると判定する。
【００５６】
この場合、ポンプ状態判定部１３は、表示装置１６及び音声出力装置１７に制御信号を出力することなく、今回のポンプ状態判定処理を終了させる。
【００５７】
なお、ポンプ状態判定部１３は、油圧ポンプ１の回転方向のそれぞれに関して、油圧ポンプ１の状態を別々に判定してもよい。特定の回転方向に限って、油圧ポンプ１の状態が異常となる場合があるためであり、そのような異常状態をより早期に検知できるようにするためである。
【００５８】
このように、油圧閉回路システム１００は、電動モータ２の入力に関する値としての電流指令値Ｄ１と、電動モータ２の出力に関する値としてのピストン３ａの移動速度Ｖ１から導き出される基準指令値Ｄｓとの差に基づいて油圧ポンプ１の状態を判定する。その結果、油圧閉回路システム１００は、油圧ポンプ１の動作環境が変化する中でも油圧ポンプ１の状態を判定することができる。また、油圧閉回路システム１００は、経年劣化等に起因する油圧ポンプ１のポンプ効率の低下に伴うエネルギ損失の増大をより早期に検知することができる。また、油圧閉回路システム１００は、油圧ポンプ１の交換等の必要性を操作者により早期に通知することができ、省エネ化、ランニングコスト削減等を実現できる。
【００５９】
また、油圧閉回路システム１００は、電動モータ２と油圧シリンダ３との間に介在する主な構成要素を油圧ポンプ１のみとし、油圧ポンプ１と油圧シリンダ３とを一対一で対応付けることにより、電動モータ２の出力に関する値としてピストン３ａの移動速度を採用する。その結果、油圧閉回路システム１００は、電動モータ２の出力に関する値を容易に検出することができる。
【００６０】
次に、図６及び図７を参照しながら、ポンプ状態判定処理の別の実施例（以下、「第二ポンプ状態判定処理」とする。）について説明する。なお、図６は、第二ポンプ状態判定処理の流れを示すフローチャートであり、ポンプ状態判定部１３は、所定周期で繰り返しこの第二ポンプ状態判定処理を実行する。また、図７は、電動モータ２に適用される電流指令値とピストン３ａの移動速度の実測値との関係を示す図であり、図５に対応する。
【００６１】
最初に、ポンプ状態判定部１３は、電動モータ制御部１１が電動モータ２に対して出力した制御指令値を電動モータ２の入力に関する値として取得する（ステップＳ２１）。本実施例では、ポンプ状態判定部１３は、制御指令値としての電流指令値を取得する。
【００６２】
その後、ポンプ状態判定部１３は、その制御指令値が電動モータ２に適用されたために実現された電動モータ２の出力に関する値を取得する（ステップＳ２２）。本実施例では、ポンプ状態判定部１３は、電流指令値Ｄ１が電動モータ２に適用されて電動モータ２の回転速度が変化したために実現されたピストン３aの実際の移動速度Ｖ１を位置センサ９aの出力に基づいて取得する。
【００６３】
その後、ポンプ状態判定部１３は、電動モータ２に適用された制御指令値とその制御指令値に起因する実測値とに基づいてポンプ効率算出部１２が算出したポンプ効率を取得する（ステップＳ２３）。本実施例では、ポンプ状態判定部１３は、電動モータ２に適用された電流指令値Ｄ１とピストン３ａの実際の移動速度Ｖ１とに基づいてポンプ効率算出部１２が算出したポンプ効率θ（＝移動速度Ｖ１÷電流指令値Ｄ１）を取得する。
【００６４】
その後、ポンプ状態判定部１３は、取得したポンプ効率θと所定の許容下限ポンプ効率θｍｉｎとを比較する（ステップＳ２４）。なお、所定の許容下限ポンプ効率θｍｉｎは、例えば、最大許容指令値とその最大許容指令値を適用した場合のピストン３ａの移動速度とによって決まる値であり、制御装置１０のＲＯＭに予め記憶されている。また、比較対象となるポンプ効率θは、瞬間値であってもよく、所定期間に亘って継続的に算出される複数のポンプ効率の値に基づく統計値（例えば、平均値、中央値、最小値、最大値、最頻値等である。）であってもよい。
【００６５】
取得したポンプ効率θが所定の許容下限ポンプ効率θｍｉｎを下回ると判断した場合（ステップＳ２４のＹＥＳ）、ポンプ状態判定部１３は、現在の油圧ポンプ１の状態が継続的な使用に適したものではないと判定する。
【００６６】
この場合、ポンプ状態判定部１３は、表示装置１６及び音声出力装置１７の少なくとも一方に対して制御信号を出力し、現在の油圧ポンプ１の状態が継続的な使用に適したものではないことを操作者に通知した上で（ステップＳ２５）、今回のポンプ状態判定処理を終了させる。
【００６７】
一方で、取得したポンプ効率θが所定の許容下限ポンプ効率θｍｉｎ以上であると判断した場合（ステップＳ２４のＮＯ）、ポンプ状態判定部１３は、現在の油圧ポンプ１の状態が継続的な使用に適したものであると判定する。
【００６８】
この場合、ポンプ状態判定部１３は、表示装置１６及び音声出力装置１７に制御信号を出力することなく、今回のポンプ状態判定処理を終了させる。
【００６９】
なお、ポンプ状態判定部１３は、油圧ポンプ１の回転方向のそれぞれに関して、油圧ポンプ１の状態を別々に判定してもよい。特定の回転方向に限って、油圧ポンプ１の状態が異常となる場合があるためであり、そのような異常状態をより早期に検知できるようにするためである。
【００７０】
このように、油圧閉回路システム１００は、電動モータ２の入力に関する値としての電流指令値Ｄ１と電動モータ２の出力に関する値としてのピストン３ａの移動速度Ｖ１とから導き出されるポンプ効率θと、許容下限ポンプ効率θｍｉｎとの比較に基づいて油圧ポンプ１の状態を判定する。その結果、油圧閉回路システム１００は、油圧ポンプ１の動作環境が変化する中でも油圧ポンプ１の状態を判定することができる。また、油圧閉回路システム１００は、経年劣化等に起因する油圧ポンプ１のポンプ効率の低下に伴うエネルギ損失の増大をより早期に検知することができる。また、油圧閉回路システム１００は、油圧ポンプ１の交換等の必要性を操作者により早期に通知することができ、省エネ化、ランニングコスト削減等を実現できる。
【００７１】
また、油圧閉回路システム１００は、電動モータ２と油圧シリンダ３との間に介在する主な構成要素を油圧ポンプ１のみとし、油圧ポンプ１と油圧シリンダ３とを一対一で対応付けることにより、電動モータ２の出力に関する値としてピストン３ａの移動速度を採用する。その結果、油圧閉回路システム１００は、電動モータ２の出力に関する値を容易に検出することができる。
【００７２】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００７３】
例えば、上述の実施例では、油圧閉回路システム１００は、油圧ポンプ１で油圧シリンダ３を駆動する構成であるが、油圧ポンプ１で油圧モータを駆動する構成であってもよい。
【００７４】
また、上述の実施例では、油圧閉回路システム１００は、大負荷容量油圧駆動式大型平面研削盤のテーブルを被制御部として移動させるために用いられるが、射出成形機の射出シリンダや可動プラテンを被制御部として移動させるために用いられてもよく、他の工作機械の構成部品を被制御部として移動させるために用いられてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１・・・油圧ポンプ １ａ・・・第一ポンプポート １ｂ・・・第二ポンプポート ２・・・電動モータ ３・・・油圧シリンダ ３ａ・・・ピストン ３ｂ・・・第一ポート ３ｃ・・・第二ポート ３Ｌ・・・第一油室 ３Ｒ・・・第二油室 ４Ｌ、４Ｒ・・・安全弁 ７・・・シャトル弁 ７ａ・・・一次側ポート ７ｂ、７ｃ・・・二次側ポート ９・・・出力検出用センサ ９ａ・・・位置センサ ９ｂ・・・回転センサ ９ｃ１・・・第一吐出量センサ ９ｃ２・・・第二吐出量センサ １０・・・制御装置 １１・・・電動モータ制御部 １２・・・ポンプ効率算出部 １３・・・ポンプ状態判定部 １５・・・入力装置 １６・・・表示装置 １７・・・音声出力装置 １００・・・油圧閉回路システム Ｔ１・・・作動油タンク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧シリンダ又は油圧モータを駆動可能な油圧閉回路システムに関し、特に、電動機によって駆動される油圧ポンプを備えた油圧閉回路システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧ショベルに搭載される油圧ポンプの故障の有無を診断するポンプ故障診断装置が知られている（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
このポンプ故障診断装置は、ポンプ傾転角、ポンプ馬力、エンジン回転数、及びポンプ負荷が予め設定された値に制御される故障診断モードでの摩耗金属量と予め登録されているしきい値とを比較することによって、油圧開回路システムにおけるエンジン駆動の油圧ポンプで故障が生じているか否かを判断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２４１３０６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に記載のポンプ故障診断装置は、所定の動作環境が保証される故障診断モードにおいて検出される値に基づいて油圧ポンプの故障の有無を判断するのみであり、動作環境が変化する中でその動作環境の変化に応じて変動する値（例えばポンプ吐出流量）に基づいて油圧ポンプの故障の有無を判断することができない。
【０００６】
上述の点に鑑み、本発明は、油圧ポンプの動作環境が変化する中でも油圧ポンプの状態を判定可能な油圧閉回路システム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】
【０００７】
上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係る油圧閉回路システムは、第一ポート及び第二ポートを有する油圧シリンダ又は油圧モータを駆動可能な油圧閉回路システムであって、第一管路を通じて前記第一ポートに流体的に連通される第一ポンプポートと第二管路を通じて前記第二ポートに流体的に連通される第二ポンプポートとを有する油圧ポンプと、前記油圧ポンプの回転を制御する電動モータと、前記電動モータの出力に関する値に基づいて前記電動モータの入力に関する値をフィードバック制御する電動モータ制御部と、前記電動モータの入力に関する値と前記電動モータの出力に関する値とに基づいて前記油圧ポンプの状態を判定するポンプ状態判定部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上述の手段により、本発明は、油圧ポンプの動作環境が変化する中でも油圧ポンプの状態を判定可能な油圧閉回路システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例に係る油圧閉回路システムの構成例を示す概略図である。
【図２】制御装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図３】電動モータ制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】ポンプ状態判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】電動モータに適用される電流指令値とピストンの移動速度の実測値との関係を示す図（その１）である。
【図６】第二ポンプ状態判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】電動モータに適用される電流指令値とピストンの移動速度の実測値との関係を示す図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例について説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施例に係る油圧閉回路システム１００の構成例を示す概略図である。
【００１２】
油圧閉回路システム１００は、電動モータ２によって回転制御される油圧ポンプ１で油圧シリンダ３を駆動するシステムである。油圧シリンダ３は、例えば、被制御部としての大負荷容量油圧駆動式大型平面研削盤のテーブルを移動させるために用いられる。
【００１３】
本実施例では、油圧閉回路システム１００は、主に、油圧ポンプ１、電動モータ２、油圧シリンダ３、安全弁４Ｌ、４Ｒ、シャトル弁７、出力検出用センサ９、制御装置１０、入力装置１５、表示装置１６、及び音声出力装置１７で構成される。
【００１４】
油圧ポンプ１は、油圧シリンダ３を駆動する装置であり、例えば、固定容量型の双方向油圧ポンプである。なお、油圧ポンプ１は、可変容量型のポンプであってもよい。
【００１５】
電動モータ２は、油圧ポンプ１の回転を制御する装置であり、例えば、可変速のＡＣサーボモータである。
【００１６】
油圧シリンダ３は、ピストン３ａによって隔てられる第一油室３Ｌ及び第二油室３Ｒを有する油圧アクチュエータである。第一油室３Ｌは、第一ポート３ｂ及び管路Ｃ１を通じて、油圧ポンプ１の第一ポンプポート１ａに流体的に連通され、第二油室３Ｒは、第二ポート３ｃ及び管路Ｃ２を通じて、油圧ポンプ１の第二ポンプポート１ｂに流体的に連通される。本実施例において、油圧シリンダ３は、ピストン３ａの両側に延びる２つのロッドを備えた両ロッドシリンダであり、２つのロッドのうちの一方又は双方が平面研削盤テーブル（図示せず。）に結合される。なお、油圧シリンダ３は、ピストン３ａの片側に延びる１つのロッドを備えた片ロッドシリンダであってもよく、平面研削盤テーブルが直接的にピストン３ａに結合されるような、ロッドのない構成であってもよい。
【００１７】
安全弁４Ｌは、管路Ｃ１内の圧力が所定圧力以上となった場合に、管路Ｃ１内の作動油を作動油タンクＴ１に逃がすための弁である。また、安全弁４Ｒは、管路Ｃ２内の圧力が所定圧力以上となった場合に、管路Ｃ２内の作動油を作動油タンクＴ１に逃がすための弁である。
【００１８】
安全弁４Ｌは、作動油タンクＴ１に流体的に連通される管路Ｃ３と管路Ｃ１とを繋ぐ管路Ｃ４上に配置され、安全弁４Ｒは、管路Ｃ３と管路Ｃ２とを繋ぐ管路Ｃ５上に配置される。
【００１９】
シャトル弁７は、管路Ｃ１又は管路Ｃ２と作動油タンクＴ１との間の作動油の流れを制御する弁であり、１つの一次側ポート７ａと２つの二次側ポート７ｂ、７ｃとを有する。
【００２０】
一次側ポート７ａは、管路Ｃ１１を介して、作動油タンクＴ１に流体的に連通され、二次側ポートの一方７ｂは、管路Ｃ７を介して、管路Ｃ１に流体的に連通され、二次側ポートの他方７ｃは、管路Ｃ８を介して、管路Ｃ２に流体的に連通される。
【００２１】
具体的には、シャトル弁７は、管路Ｃ１内の圧力が作動油タンクＴ１内の圧力よりも低い場合、二次側ポート７ｂを通じて、作動油タンクＴ１の作動油を管路Ｃ１内に導入する。また、シャトル弁７は、管路Ｃ２内の圧力が作動油タンクＴ１内の圧力よりも低い場合、二次側ポート７ｃを通じて、作動油タンクＴ１の作動油を管路Ｃ２内に導入する。油圧ポンプ１の回転等によって生じる管路Ｃ１又は管路Ｃ２における作動油の不足を補うためである。
【００２２】
出力検出用センサ９は、電動モータ２の出力に関する値を検出するセンサであり、例えば、ピストン３ａの位置を検出する位置センサ９ａ、油圧ポンプ１の回転を検出する回転センサ９ｂ、油圧ポンプ１の第一ポンプポート１ａからの吐出量を検出する第一吐出量センサ９ｃ１、油圧ポンプ１の第二ポンプポート１ｂからの吐出量を検出する第一吐出量センサ９ｃ２等を含む。また、出力検出用センサ９は、検出した値を制御装置１０に対して出力する。
【００２３】
制御装置１０は、油圧閉回路システム１００を制御するための装置であり、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インタフェース等を備えたコンピュータである。
【００２４】
また、制御装置１０は、入力装置１５を介した操作者の入力に応じて、平面研削盤テーブルの所要移動距離（現在位置から目標位置までの距離）、すなわち、ピストン３ａの所要移動距離を決定する。さらに、制御装置１０は、決定したピストン３ａの所要移動距離に応じてピストン３ａの目標移動速度（ピストン３ａの移動方向は、目標移動速度の値の正負によって表される。）を決定し、決定した目標移動速度に対応する制御指令を電動モータ２に対して出力する。具体的には、制御装置１０は、ピストン３ａの所要移動距離が大きいほど目標移動速度が大きくなるようにする。また、制御装置１０は、ピストン３ａの所要移動距離が小さくなるにつれて、すなわち、目標位置に近づくにつれて、目標移動速度が小さくなるようにする。
【００２５】
また、制御装置１０は、位置センサ９ａの出力に基づいてピストン３ａの位置、すなわち、平面研削盤テーブルの位置を監視しながら、平面研削盤テーブルが目標位置に到達したか否かを判定する。
【００２６】
平面研削盤テーブルが目標位置に到達したと判定した場合に、制御装置１０は、油圧ポンプ１の回転を停止させるための制御指令を電動モータ２に対して出力する。
【００２７】
入力装置１５は、操作者が各種情報を制御装置１０に対して入力できるようにする装置であり、例えば、ハードウェアボタン、キーボード、マウス、タッチパネル等である。
【００２８】
表示装置１６は、制御装置１０が出力する各種情報を表示する装置であり、例えば、液晶ディスプレイ、ＬＥＤランプ等である。
【００２９】
音声出力装置１７は、制御装置１０が出力する各種情報を音声出力する装置であり、例えば、スピーカ、ブザー等である。
【００３０】
次に、図２を参照しながら、制御装置１０が有する各種機能要素について説明する。なお、図２は、制御装置１０の構成例を示す機能ブロック図である。
【００３１】
制御装置１０は、電動モータ制御部１１、ポンプ効率算出部１２、及びポンプ状態判定部１３のそれぞれの機能要素に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭに展開し、各プログラムに対応する処理をＣＰＵに実行させる。
【００３２】
電動モータ制御部１１は、電動モータ２を制御する機能要素であり、例えば、各種情報に基づいて電動モータ２を制御するための制御指令を生成し、生成した制御指令を電動モータ２に対して出力する。
【００３３】
ここで、図３を参照しながら、電動モータ制御部１１が電動モータ２を制御する処理（以下、「電動モータ制御処理」とする。）の流れについて説明する。なお、図３は、電動モータ制御処理の流れを示すフローチャートであり、電動モータ制御部１１は、所定周期で繰り返しこの電動モータ制御処理を実行する。
【００３４】
最初に、電動モータ制御部１１は、ピストン３ａの目標移動速度に基づいて電動モータ２の制御目標値を決定する（ステップＳ１）。本実施例では、制御装置１０は、例えば、入力装置１５を介した操作者の数値入力に基づいて制御目標値としてのピストン３ａの所要移動距離を決定する。そして、制御装置１０は、ピストン３ａの所要移動距離に基づいてピストン３ａの目標移動速度を決定する。
【００３５】
その後、電動モータ制御部１１は、出力検出用センサ９が出力する、制御目標値に対応する実測値を取得する（ステップＳ２）。本実施例では、電動モータ制御部１１は、位置センサ９ａの出力に基づいて、ピストン３ａの実際の移動速度を取得する。
【００３６】
その後、電動モータ制御部１１は、フィードバック制御により、制御目標値とその制御目標値に対応する実測値との差を打ち消すように制御指令値を生成し（ステップＳ３）、生成した制御指令値を電動モータ２に対して出力する（ステップＳ４）。本実施例では、電動モータ制御部１１は、目標移動速度と位置センサ９ａの出力に基づく実測移動速度（単位時間当たりの移動距離）との差を打ち消すように速度指令値を生成し、生成した速度指令値を電動モータ２に対して出力する。
【００３７】
このようにして、電動モータ制御部１１は、ピストン３ａの移動速度のフィードバックにより電動モータ２の回転速度を制御する。なお、電動モータ制御部１１は、速度指令値に基づいてトルク指令値（電流指令値）を算出し、電動モータ２を流れる電流を測定する電流計（図示せず。）の出力をフィードバックして電流指令値と実測電流値との差を打ち消すように電動モータ２のトルクを制御してもよい。
【００３８】
その結果、電動モータ制御部１１は、ピストン３ａと電動モータ２との間に介在する構成要素の状態、すなわち、油圧ポンプ１の状態の善し悪しにかかわらず、電動モータ２を制御することによってピストン３ａの所望の移動速度を実現させることができる。したがって、電動モータ制御部１１は、例えば、電動モータ２の所与の回転速度に対応する油圧ポンプ１の実際の吐出量が予期される吐出量より少ない場合であっても、その状態を操作者に気付かせることなく、ピストン３ａを所望の移動速度で移動させることができる。制御の安定性を図るために油圧ポンプ１の吐出量不足を電動モータ２の回転速度の上昇によって自動的に補うためである。
【００３９】
なお、電動モータ制御部１１は、本実施例では、制御目標値としてピストン３ａの目標移動速度を採用したが、油圧ポンプ１の目標回転速度、又は、油圧ポンプ１の目標吐出量を制御目標値として採用してもよい。この場合、電動モータ制御部１１は、回転センサ９ｂが出力する油圧ポンプ１の回転速度、又は、第一吐出量センサ９ｃ１若しくは第二吐出量センサ９ｃ２が出力する油圧ポンプ１の吐出量を制御目標値に対応する実測値として取得する。
【００４０】
ポンプ効率算出部１２は、油圧ポンプ１のポンプ効率を算出する機能要素である。
【００４１】
「ポンプ効率」とは、油圧ポンプ１の吐出効率を意味し、例えば、電動モータ２の入力に関する値と、電動モータ２の出力に関する値とに基づいて算出される。ポンプ効率は、基本的には、時間の経過とともに、すなわち油圧ポンプ１の経年劣化により低下する値であり、所定値を下回った場合には、油圧ポンプ１の交換又はメンテナンス（以下、「交換等」とする。）が必要であることを表す。
【００４２】
本実施例では、ポンプ効率は、電動モータ２に入力される制御指令値に応じて電動モータ２が実際に回転することで実現されたピストン３ａの移動速度を、その制御指令値で除した値が採用される。
【００４３】
ポンプ状態判定部１３は、油圧ポンプ１の状態を判定する機能要素であり、例えば、現在の油圧ポンプ１の状態が継続的な使用に適したものであるか否かを判定する。
【００４４】
ここで、図４及び図５を参照しながら、ポンプ状態判定部１３が油圧ポンプ１の状態を判定する処理（以下、「ポンプ状態判定処理」とする。）の流れについて説明する。なお、図４は、ポンプ状態判定処理の流れを示すフローチャートであり、ポンプ状態判定部１３は、所定周期で繰り返しこのポンプ状態判定処理を実行する。また、図５は、電動モータ２に適用される電流指令値とピストン３ａの移動速度の実測値との関係を示す図であり、横軸が電流指令値を表し、縦軸がピストン３ａの移動速度の実測値を表す。
【００４５】
最初に、ポンプ状態判定部１３は、電動モータ制御部１１が電動モータ２に対して出力した制御指令値を電動モータ２の入力に関する値として取得する（ステップＳ１１）。本実施例では、ポンプ状態判定部１３は、制御指令値としての電流指令値Ｄ１を取得する。
【００４６】
その後、ポンプ状態判定部１３は、その制御指令値が電動モータ２に適用されたために実現された電動モータ２の出力に関する値を取得する（ステップＳ１２）。本実施例では、ポンプ状態判定部１３は、電流指令値Ｄ１が電動モータ２に適用されて電動モータ２の回転速度が変化したために実現されたピストン３aの実際の移動速度Ｖ１を位置センサ９aの出力に基づいて取得する。
【００４７】
その後、ポンプ状態判定部１３は、電動モータ２に適用された制御指令値に起因する実測値に基づいて基準指令値を取得する（ステップＳ１３）。本実施例では、ポンプ状態判定部１３は、電動モータ２に適用された電流指令値Ｄ１に起因するピストン３ａの実際の移動速度Ｖ１に基づいて基準指令値Ｄｓを取得する。
【００４８】
「基準指令値」とは、電動モータ２の出力に関する所定の実測値を実現するために必要とされる基準となる制御指令値を意味する。本実施例において、基準指令値は、例えば、油圧閉回路システム１００の初期使用時において、ピストン３ａの所定の移動速度を実現するために必要とされる電流指令値に相当する。基準指令値は、例えば、ピストン３ａの移動速度の各値に対応付けて対応テーブルの形で制御装置１０のＲＯＭに予め記憶されている。図５の破線は、基準指令値とピストン３ａの移動速度とによって決まる基準ポンプ効率を表す線分である。図５の基準ポンプ効率を表す線分は、仮に電流指令値Ｄ１が基準指令値であったならば、ピストン３ａの移動速度Ｖ２を実現できたことを示す。一方、図５の実線は、現在の電流指令値Ｄ１とピストン３ａの実際の移動速度Ｖ１とによって推定される現在のポンプ効率を表す線分である。また、図５の一点鎖線は、許容最大指令値とその許容最大指令値を適用した場合のピストン３ａの移動速度とによって決まる許容下限ポンプ効率を表す線分である。
【００４９】
「許容最大指令値」とは、電動モータ２の出力に関する所定の実測値を実現するために適用され得る最大の制御指令値を意味する。本実施例において、許容最大指令値は、例えば、ピストン３ａの所定の移動速度を実現するために適用可能な最大の電流指令値に相当する。ピストン３ａの所定の移動速度を実現するために許容最大指令値を上回る電流指令値が必要とされる場合、すなわち、ポンプ効率が許容下限ポンプ効率を下回る場合、油圧ポンプ１に異常があると推定できる。なお、図５の斜線ハッチング領域は、ポンプ効率が許容下限ポンプ効率を下回る領域を表す。
【００５０】
具体的には、ポンプ状態判定部１３は、制御装置１０のＲＯＭに記憶された、ピストン３ａの移動速度と基準指令値との関係を記憶する対応テーブルを参照して、ヒストン３ａの移動速度Ｖ１を実現するために必要とされる基準指令値Ｄｓを取得する。
【００５１】
その後、ポンプ状態判定部１３は、取得した基準指令値Ｄｓと現在の電流指令値Ｄ１との差ΔＤを算出し（ステップＳ１４）、算出した差ΔＤと所定の閾値ΔＤｍａｘとを比較する（ステップＳ１５）。なお、所定の閾値ΔＤｍａｘは、例えば、基準指令値Ｄｓに対する差の許容最大値として基準指令値Ｄｓに関連付けて制御装置１０のＲＯＭに予め記憶された値であり、個々の基準指令値のそれぞれに対応する値が用意されている。
【００５２】
また、比較対象となる差ΔＤの値は、瞬間値であってもよく、所定期間に亘って継続的に算出される複数の差ΔＤの値に基づく統計値（例えば、平均値、中央値、最小値、最大値、最頻値等である。）であってもよい。
【００５３】
差ΔＤの値が所定の閾値ΔＤｍａｘを上回ると判断した場合（ステップＳ１５のＹＥＳ）、ポンプ状態判定部１３は、現在の油圧ポンプ１の状態が継続的な使用に適したものではないと判定する。
【００５４】
この場合、ポンプ状態判定部１３は、表示装置１６及び音声出力装置１７の少なくとも一方に対して制御信号を出力し、現在の油圧ポンプ１の状態が継続的な使用に適したものではないことを操作者に通知した上で（ステップＳ１６）、今回のポンプ状態判定処理を終了させる。
【００５５】
一方で、差ΔＤの値が所定の閾値ΔＤｍａｘ以下であると判断した場合（ステップＳ１５のＮＯ）、ポンプ状態判定部１３は、現在の油圧ポンプ１の状態が継続的な使用に適したものであると判定する。
【００５６】
この場合、ポンプ状態判定部１３は、表示装置１６及び音声出力装置１７に制御信号を出力することなく、今回のポンプ状態判定処理を終了させる。
【００５７】
なお、ポンプ状態判定部１３は、油圧ポンプ１の回転方向のそれぞれに関して、油圧ポンプ１の状態を別々に判定してもよい。特定の回転方向に限って、油圧ポンプ１の状態が異常となる場合があるためであり、そのような異常状態をより早期に検知できるようにするためである。
【００５８】
このように、油圧閉回路システム１００は、電動モータ２の入力に関する値としての電流指令値Ｄ１と、電動モータ２の出力に関する値としてのピストン３ａの移動速度Ｖ１から導き出される基準指令値Ｄｓとの差に基づいて油圧ポンプ１の状態を判定する。その結果、油圧閉回路システム１００は、油圧ポンプ１の動作環境が変化する中でも油圧ポンプ１の状態を判定することができる。また、油圧閉回路システム１００は、経年劣化等に起因する油圧ポンプ１のポンプ効率の低下に伴うエネルギ損失の増大をより早期に検知することができる。また、油圧閉回路システム１００は、油圧ポンプ１の交換等の必要性を操作者により早期に通知することができ、省エネ化、ランニングコスト削減等を実現できる。
【００５９】
また、油圧閉回路システム１００は、電動モータ２と油圧シリンダ３との間に介在する主な構成要素を油圧ポンプ１のみとし、油圧ポンプ１と油圧シリンダ３とを一対一で対応付けることにより、電動モータ２の出力に関する値としてピストン３ａの移動速度を採用する。その結果、油圧閉回路システム１００は、電動モータ２の出力に関する値を容易に検出することができる。
【００６０】
次に、図６及び図７を参照しながら、ポンプ状態判定処理の別の実施例（以下、「第二ポンプ状態判定処理」とする。）について説明する。なお、図６は、第二ポンプ状態判定処理の流れを示すフローチャートであり、ポンプ状態判定部１３は、所定周期で繰り返しこの第二ポンプ状態判定処理を実行する。また、図７は、電動モータ２に適用される電流指令値とピストン３ａの移動速度の実測値との関係を示す図であり、図５に対応する。
【００６１】
最初に、ポンプ状態判定部１３は、電動モータ制御部１１が電動モータ２に対して出力した制御指令値を電動モータ２の入力に関する値として取得する（ステップＳ２１）。本実施例では、ポンプ状態判定部１３は、制御指令値としての電流指令値を取得する。
【００６２】
その後、ポンプ状態判定部１３は、その制御指令値が電動モータ２に適用されたために実現された電動モータ２の出力に関する値を取得する（ステップＳ２２）。本実施例では、ポンプ状態判定部１３は、電流指令値Ｄ１が電動モータ２に適用されて電動モータ２の回転速度が変化したために実現されたピストン３aの実際の移動速度Ｖ１を位置センサ９aの出力に基づいて取得する。
【００６３】
その後、ポンプ状態判定部１３は、電動モータ２に適用された制御指令値とその制御指令値に起因する実測値とに基づいてポンプ効率算出部１２が算出したポンプ効率を取得する（ステップＳ２３）。本実施例では、ポンプ状態判定部１３は、電動モータ２に適用された電流指令値Ｄ１とピストン３ａの実際の移動速度Ｖ１とに基づいてポンプ効率算出部１２が算出したポンプ効率θ（＝移動速度Ｖ１÷電流指令値Ｄ１）を取得する。
【００６４】
その後、ポンプ状態判定部１３は、取得したポンプ効率θと所定の許容下限ポンプ効率θｍｉｎとを比較する（ステップＳ２４）。なお、所定の許容下限ポンプ効率θｍｉｎは、例えば、最大許容指令値とその最大許容指令値を適用した場合のピストン３ａの移動速度とによって決まる値であり、制御装置１０のＲＯＭに予め記憶されている。また、比較対象となるポンプ効率θは、瞬間値であってもよく、所定期間に亘って継続的に算出される複数のポンプ効率の値に基づく統計値（例えば、平均値、中央値、最小値、最大値、最頻値等である。）であってもよい。
【００６５】
取得したポンプ効率θが所定の許容下限ポンプ効率θｍｉｎを下回ると判断した場合（ステップＳ２４のＹＥＳ）、ポンプ状態判定部１３は、現在の油圧ポンプ１の状態が継続的な使用に適したものではないと判定する。
【００６６】
この場合、ポンプ状態判定部１３は、表示装置１６及び音声出力装置１７の少なくとも一方に対して制御信号を出力し、現在の油圧ポンプ１の状態が継続的な使用に適したものではないことを操作者に通知した上で（ステップＳ２５）、今回のポンプ状態判定処理を終了させる。
【００６７】
一方で、取得したポンプ効率θが所定の許容下限ポンプ効率θｍｉｎ以上であると判断した場合（ステップＳ２４のＮＯ）、ポンプ状態判定部１３は、現在の油圧ポンプ１の状態が継続的な使用に適したものであると判定する。
【００６８】
この場合、ポンプ状態判定部１３は、表示装置１６及び音声出力装置１７に制御信号を出力することなく、今回のポンプ状態判定処理を終了させる。
【００６９】
なお、ポンプ状態判定部１３は、油圧ポンプ１の回転方向のそれぞれに関して、油圧ポンプ１の状態を別々に判定してもよい。特定の回転方向に限って、油圧ポンプ１の状態が異常となる場合があるためであり、そのような異常状態をより早期に検知できるようにするためである。
【００７０】
このように、油圧閉回路システム１００は、電動モータ２の入力に関する値としての電流指令値Ｄ１と電動モータ２の出力に関する値としてのピストン３ａの移動速度Ｖ１とから導き出されるポンプ効率θと、許容下限ポンプ効率θｍｉｎとの比較に基づいて油圧ポンプ１の状態を判定する。その結果、油圧閉回路システム１００は、油圧ポンプ１の動作環境が変化する中でも油圧ポンプ１の状態を判定することができる。また、油圧閉回路システム１００は、経年劣化等に起因する油圧ポンプ１のポンプ効率の低下に伴うエネルギ損失の増大をより早期に検知することができる。また、油圧閉回路システム１００は、油圧ポンプ１の交換等の必要性を操作者により早期に通知することができ、省エネ化、ランニングコスト削減等を実現できる。
【００７１】
また、油圧閉回路システム１００は、電動モータ２と油圧シリンダ３との間に介在する主な構成要素を油圧ポンプ１のみとし、油圧ポンプ１と油圧シリンダ３とを一対一で対応付けることにより、電動モータ２の出力に関する値としてピストン３ａの移動速度を採用する。その結果、油圧閉回路システム１００は、電動モータ２の出力に関する値を容易に検出することができる。
【００７２】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００７３】
例えば、上述の実施例では、油圧閉回路システム１００は、油圧ポンプ１で油圧シリンダ３を駆動する構成であるが、油圧ポンプ１で油圧モータを駆動する構成であってもよい。
【００７４】
また、上述の実施例では、油圧閉回路システム１００は、大負荷容量油圧駆動式大型平面研削盤のテーブルを被制御部として移動させるために用いられるが、射出成形機の射出シリンダや可動プラテンを被制御部として移動させるために用いられてもよく、他の工作機械の構成部品を被制御部として移動させるために用いられてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１・・・油圧ポンプ １ａ・・・第一ポンプポート １ｂ・・・第二ポンプポート ２・・・電動モータ ３・・・油圧シリンダ ３ａ・・・ピストン ３ｂ・・・第一ポート ３ｃ・・・第二ポート ３Ｌ・・・第一油室 ３Ｒ・・・第二油室 ４Ｌ、４Ｒ・・・安全弁 ７・・・シャトル弁 ７ａ・・・一次側ポート ７ｂ、７ｃ・・・二次側ポート ９・・・出力検出用センサ ９ａ・・・位置センサ ９ｂ・・・回転センサ ９ｃ１・・・第一吐出量センサ ９ｃ２・・・第二吐出量センサ １０・・・制御装置 １１・・・電動モータ制御部 １２・・・ポンプ効率算出部 １３・・・ポンプ状態判定部 １５・・・入力装置 １６・・・表示装置 １７・・・音声出力装置 １００・・・油圧閉回路システム Ｔ１・・・作動油タンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一ポート及び第二ポートを有する油圧シリンダ又は油圧モータを駆動可能な油圧閉回路システムであって、
第一管路を通じて前記第一ポートに流体的に連通される第一ポンプポートと第二管路を通じて前記第二ポートに流体的に連通される第二ポンプポートとを有する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプの回転を制御する電動モータと、
前記電動モータの出力に関する値に基づいて前記電動モータの入力に関する値をフィードバック制御する電動モータ制御部と、
前記電動モータの入力に関する値と前記電動モータの出力に関する値とに基づいて前記油圧ポンプの状態を判定するポンプ状態判定部と、
を備えることを特徴とする油圧閉回路システム。
【請求項２】
前記電動モータの出力に関する値は、前記油圧シリンダ又は前記油圧モータによって移動させられる被制御部の移動速度に関する値である、
ことを特徴とする請求項１に記載の油圧閉回路システム。
【請求項３】
前記ポンプ状態判定部は、前記油圧ポンプの回転方向のそれぞれに関して、前記油圧ポンプの状態を判定する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の油圧閉回路システム。
【請求項１】
第一ポート及び第二ポートを有する油圧シリンダ又は油圧モータを駆動可能な油圧閉回路システムであって、
第一管路を通じて前記第一ポートに流体的に連通される第一ポンプポートと第二管路を通じて前記第二ポートに流体的に連通される第二ポンプポートとを有する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプの回転を制御する電動モータと、
前記電動モータの出力に関する値に基づいて前記電動モータの入力に関する値をフィードバック制御する電動モータ制御部と、
前記電動モータの入力に関する値と前記電動モータの出力に関する値とに基づいて前記油圧ポンプの状態を判定するポンプ状態判定部と、
を備えることを特徴とする油圧閉回路システム。
【請求項２】
前記電動モータの出力に関する値は、前記油圧シリンダ又は前記油圧モータによって移動させられる被制御部の移動速度に関する値である、
ことを特徴とする請求項１に記載の油圧閉回路システム。
【請求項３】
前記ポンプ状態判定部は、前記油圧ポンプの回転方向のそれぞれに関して、前記油圧ポンプの状態を判定する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の油圧閉回路システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１００７３８（Ｐ２０１３−１００７３８Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４３８１０（Ｐ２０１１−２４３８１０）
【出願日】平成２３年１１月７日（２０１１．１１．７）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月７日（２０１１．１１．７）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
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