液圧回転機の損傷検出装置
【課題】液圧回転機を稼働することなく液圧回転機内部の摺動部材の損傷を検出できる液圧回転機の損傷検出装置を提供する。
【解決手段】液圧回転機と、蓄圧装置と、液圧回転機の少なくとも１つ以上の給排ポートと蓄圧装置の吐出側とを接続する油路の連通または遮断を切換える切換弁と、給排ポートのポート圧力を計測する第１圧力計測手段と、ケース内圧を計測する第２圧力計測手段と、内部の摺動部材の損傷状態を検出する損傷状態検出手段とを備え、損傷状態検出手段は、液圧回転機の停止を検知する停止検知手段と、蓄圧装置から液圧回転機の給排ポートへ作動油を導入する切換弁駆動手段と、第１圧力計測手段で計測したポート圧力から所定の関数を演算し基準内圧値を算出する第１演算手段と、第１演算手段で算出した基準内圧値と第２圧力計測手段で計測されたケース内圧値とを比較演算する第２演算手段とを備えた。
【解決手段】液圧回転機と、蓄圧装置と、液圧回転機の少なくとも１つ以上の給排ポートと蓄圧装置の吐出側とを接続する油路の連通または遮断を切換える切換弁と、給排ポートのポート圧力を計測する第１圧力計測手段と、ケース内圧を計測する第２圧力計測手段と、内部の摺動部材の損傷状態を検出する損傷状態検出手段とを備え、損傷状態検出手段は、液圧回転機の停止を検知する停止検知手段と、蓄圧装置から液圧回転機の給排ポートへ作動油を導入する切換弁駆動手段と、第１圧力計測手段で計測したポート圧力から所定の関数を演算し基準内圧値を算出する第１演算手段と、第１演算手段で算出した基準内圧値と第２圧力計測手段で計測されたケース内圧値とを比較演算する第２演算手段とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液圧回転機の損傷検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液圧回転機である油圧ポンプにおける故障部位を簡素な構成で特定する為に、油圧ポンプの内部圧力と吐出圧力とを検出し、これらの検出値に基づいて油圧ポンプ内部の摺動部材の摩耗状態を診断する油圧ポンプの診断装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−７７８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した油圧ポンプの診断装置は、油圧ポンプの吐出圧力を検出するために油圧ポンプを稼動させる必要がある。このことは、例えば、停止時に油圧ポンプ内部の摺動部材が損傷していた場合であっても、油圧ポンプの診断のための稼働を必要とするため、油圧ポンプ内部の摺動部材の損傷をさらに拡大してしまう虞があった。
【０００５】
また、油圧ポンプ稼働時における油圧ポンプ内部圧力と吐出圧力の検出値は、絶えず動的に変動するため、例えば、小さな損傷を示唆する油圧ポンプ内部圧力の小さな変化が生じたとしても、これを検知するのは困難であった。この結果、例えば、ある程度まで摩耗状態や損傷が進行しないと油圧ポンプ内部の摺動部材の損傷を診断できないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、液圧回転機を稼働することなく液圧回転機内部の摺動部材の損傷を検出できる液圧回転機の損傷検出装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、少なくとも２つ以上の給排ポートを備える液圧回転機の損傷検出装置であって、作動油を蓄圧する蓄圧装置と、前記液圧回転機の少なくとも１つ以上の給排ポートと前記蓄圧装置の吐出側とを接続する油路の連通または遮断を切換える切換弁と、前記液圧回転機の給排ポートのポート圧力を計測する第１圧力計測手段と、前記液圧回転機のケース内圧を計測する第２圧力計測手段と、前記液圧回転機内部の摺動部材の損傷状態を検出する損傷状態検出手段とを備え、前記損傷状態検出手段は、前記液圧回転機の停止を検知する停止検知手段と、前記蓄圧装置から前記液圧回転機の給排ポートへ作動油を導入する切換弁駆動手段と、前記第１圧力計測手段で計測した前記ポート圧力から所定の関数を演算し基準内圧値を算出する第１演算手段と、前記第１演算手段で算出した前記基準内圧値と前記第２圧力計測手段で計測した前記ケース内圧値とを比較演算する第２演算手段とを備えたものとする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記損傷状態検出手段で検出した前記液圧回転機内部の摺動部材の損傷状態を報知する報知手段を更に備えたことを特徴とする。
【０００９】
更に、第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記液圧回転機は、可変容量機構を備える可変容量形であって、前記可変容量機構により前記液圧回転機の押しのけ容積を最小にする逆回転防止手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、前記切換弁は、前記液圧回転機の全ての給排ポートと前記蓄圧装置を連通可能としたことを特徴とする。
【００１１】
更に、第５の発明は、第１乃至第４の発明のいずれかにおいて、前記液圧回転機のケース内圧を測定する前記第２圧力測定手段は、前記液圧回転機のドレンを排出するドレンポート又は前記ドレンポートとタンクを接続するドレン配管に可変絞り機構を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、第６の発明は、第１乃至第４の発明のいずれかにおいて、前記蓄圧装置は、液圧アクチュエータからの戻り油の圧力エネルギーを蓄圧する蓄圧手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、液圧回転機を稼動することなく停止状態において、蓄圧装置から液圧回転機に供給される圧油の液圧回転機の吸排ポートにおけるポート圧力とケース内部の圧力とを計測することにより、液圧回転機の内部の損傷を安全かつ正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態が適用される油圧ポンプ側部断面図である。
【図２】本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態の油圧回路を示す油圧回路図である。
【図３】本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態の処理内容を示すフローチャート図である。
【図４】本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態におけるポート圧力とケース内圧の関係を示す特性図である。
【図５】本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第２の実施の形態の油圧回路を示す油圧回路図である。
【図６】本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第３の実施の形態の油圧回路を示す油圧回路図である。
【図７】本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第４の実施の形態の油圧回路を示す油圧回路図である。
【図８】本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第５の実施の形態の油圧回路を示す油圧回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の液圧回転機の損傷検出装置の実施の形態を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態が適用される油圧ポンプ側部断面図、図２は本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態の油圧回路を示す油圧回路図、図３は本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態の処理内容を示すフローチャート図、図４は本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態におけるポート圧力とケース内圧の関係を示す特性図である。
【００１７】
本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態が適用される油圧ポンプ１は、図１に示すように、ケース２と、カバー３と、軸受４ａ、４ｂと、回転軸５と、ロータ６と、ピストン８と、シュー９と、斜板１０と、弁部材１１とを備えて構成されている。
【００１８】
ケース２は、内部にその他の部品を収容し、作動油を吸入する吸入ポート１２と、作動油を吐出する吐出ポート１３と、ケース内部の作動油を排出するためのドレンポート１５とを備え、カバー３により閉塞されている。
回転軸５は、ケース２に固定された軸受４ａとカバー３に固定された軸受４ｂにより回転可能に支持されている。ロータ６は、複数のシリンダ７を備え回転軸５と一体に回転可能に設けられている。ピストン８は、ロータ６の各シリンダ７に挿入され、往復運動可能に設けられ、突出側の端部には斜板１０と摺接するシュー９を備えている。斜板１０は、ケース２に傾転可能に支持され、シュー９の端面が円軌道を描いて摺接するように設けられている。弁部材１１は、ロータ６の端面と摺接し、吸入ポート１２および吐出ポート１３とシリンダ７との連通／遮断を切り替える連通ポート１４を備え、ケース２に固定されている。
【００１９】
本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態の油圧回路を図２に示す。図２において、油圧ポンプ１の吸入ポート１２とドレンポート１５は、それぞれ吸入配管２７とドレン配管２８を介してタンク２２に接続されている。油圧ポンプ１の吐出ポート１３は、吐出配管２６を介して図示しない各アクチュエータに作動油を供給する制御弁２３に接続されている。
【００２０】
蓄圧装置２５は、例えば、アキュムレータ等で構成され、作動油を蓄圧すると共に、蓄圧された作動油を必要に応じて吐出可能とするものである。蓄圧装置２５の吐出側は、油路の連通／遮断を切り替える２ポート２位置型の切換弁２４を介して吐出配管２６に接続されている。吐出配管２６には、油圧ポンプ１の吐出ポート１３における作動油のポート圧力を計測するための圧力計２９が設けられていて、第１圧力計測手段を構成している。ドレン配管２８には、油圧ポンプ１のケース２の内圧を計測するための圧力計３０が設けられていて、第２圧力計測手段を構成している。さらに圧力計２９と圧力計３０の出力信号は信号処理装置３１に入力されている。また、信号処理装置３１からは、運転室のモニタ等の報知装置４０へ診断内容を表す信号が出力されている。
【００２１】
次に、本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態の動作を図１乃至図４を用いて説明する。
まず、動作の概要について説明する。油圧ポンプ１の停止を例えば、回転数等から判断する停止検知手段により検知した状態において、制御弁２３を動作させて、吐出配管２６を遮断する。次に、切換弁駆動手段により切換弁２４を連通位置に切り替えて蓄圧装置２５に蓄えられた圧油を吐出配管２６へと導く。この結果、蓄圧装置２５からの圧油の一部は、油圧ポンプ１の吐出ポート１３とケース２の内部を結ぶ経路上の摺動部の隙間を通ってケース２の内部へと流れる。
【００２２】
ここで摺動部の隙間とは、図１において、例えば、ロータ６と弁部材１１の摺動部、ロータ６とピストン８の摺動部、シュー９と斜板１０の摺動部のいずれか又は全ての摺動部の隙間ことである。
【００２３】
油圧ポンプ１の吐出ポート１３とケース２の内部を結ぶ経路上のいずれかの摺動部材が摩耗により損傷していると、油圧ポンプ１の吐出ポート１３とケース２の内部を結ぶ経路の断面積が大きくなる。この経路の断面積が大きいほど、多くの圧油が油圧ポンプ１の吐出ポート１３からケース２の内部へと流れるため、ケース２の内圧が増大する。
【００２４】
本実施の形態において、液圧回転機の損傷検出装置は、圧力計２９および３０によって計測したポート圧力およびケース２の内圧に基づき、信号処理装置３１で演算処理を行い油圧ポンプ１の摺動部材の摩耗を判定する。
【００２５】
次に、信号処理装置３１の処理内容等について図３及び図４を用いて説明する。
【００２６】
まず、図３のステップ（Ｓ１００）では、油圧ポンプ１の停止を確認する。具体的には、停止検知手段により、例えば、油圧ポンプ１の回転数等を取り込み、所定回転数と比較することで停止を判断する。本実施の形態における損傷検出装置は、液圧回転機である油圧ポンプ１が稼働していない状態で損傷検出することを特徴とするものであり、油圧ポンプ１の停止を前提条件としている。このステップ（Ｓ１００）でＹＥＳと判断された場合には、ステップ（Ｓ１０１）に移り、ＮＯと判断された場合は、ＹＥＳと判断されるまで繰り返し行われる。
【００２７】
ステップ（Ｓ１０１）では、ポート圧力Ｐおよびケース２の内圧Ｐｄを測定する。具体的には、切換弁駆動手段により蓄圧装置２５に蓄えられた圧油を油圧ポンプ１の吐出ポート１３とケース２の内部へと導入し、圧力計２９および圧力計３０によって計測したポート圧力Ｐおよびケース２の内圧Ｐｄの出力信号を信号処理装置３１に入力している。
【００２８】
ステップ（Ｓ１０２）では、ポート圧力Ｐに基づきｆｃ（Ｐ）およびｆｄ（Ｐ）を算出する。具体的には、信号処理装置３１において、第１演算手段としてポート圧力Ｐを変数とする関数であるｆｃ（Ｐ）とｆｄ（Ｐ）とを算出している。図４にその特性を示している。ここで、関数ｆｃ（Ｐ）とｆｄ（Ｐ）とは、ポート圧力値Ｐに対応する各基準内圧値を示している。
【００２９】
ステップ（Ｓ１０３）では、ステップ（Ｓ１０２）で算出したｆｃ（Ｐ）がステップ（Ｓ１０１）で測定したケース２の内圧Ｐｄより大きいか否かの判断を行う。具体的には、信号処理装置３１において、第２演算手段としてステップ（Ｓ１０２）で算出した基準内圧値とステップ（Ｓ１０１）で測定したケース２の内圧値Ｐｄとの大小比較を演算する。
【００３０】
ステップ（Ｓ１０３）で、ｆｃ（Ｐ）がケース２の内圧値Ｐｄより大きい場合ＹＥＳと判断されステップ（Ｓ１０５）に進み、ケース２の内圧値Ｐｄと等しいか小さい場合ＮＯと判断されてステップ（Ｓ１０４）へ進む。
【００３１】
ステップ（Ｓ１０４）では、ステップ（Ｓ１０２）で算出したｆｄ（Ｐ）がステップ（Ｓ１０１）で測定したケース２の内圧Ｐｄより大きいか否かの判断を行う。具体的には、信号処理装置３１において、第２演算手段としてステップ（Ｓ１０２）で算出した基準内圧値とステップ（Ｓ１０１）で測定したケース２の内圧値Ｐｄとの大小比較を演算する。
【００３２】
ステップ（Ｓ１０４）で、ｆｄ（Ｐ）がケース２の内圧Ｐｄより大きい場合ＹＥＳと判断されステップ（Ｓ１０６）に進み、ケース２の内圧Ｐｄと等しいか小さい場合ＮＯと判断されてステップ（Ｓ１０７）へ進む。
【００３３】
ステップ（Ｓ１０５）は、ケース２の内圧Ｐｄよりｆｃ（Ｐ）が大きい場合である。この場合、信号処理装置３１は、図４に示すように油圧ポンプ１の摺動部材は正常であると判断し、報知装置４０へ摩耗状態正常を出力する。報知装置４０は摩耗状態が正常であることを報知する。
【００３４】
ステップ（Ｓ１０６）は、ケース２の内圧Ｐｄよりｆｄ（Ｐ）が大きい場合である。この場合、信号処理装置３１は、図４に示すように油圧ポンプ１の摺動部材には小さな損傷が存在すると判断し、報知装置４０へ摩耗状態は注意状態であることを出力する。報知装置４０は摩耗状態が注意を要することを報知する。
【００３５】
ステップ（Ｓ１０７）は、ケース２の内圧Ｐｄよりｆｄ（Ｐ）が等しいか小さい場合である。この場合、信号処理装置３１は、図４に示すように油圧ポンプ１の摺動部材には大きな損傷が存在すると判断し、報知装置４０へ摩耗状態は警告状態であることを出力する。報知装置４０は摩耗状態が警戒を要することを報知する。
【００３６】
上述した本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態によれば、液圧回転機である油圧ポンプ１を稼動することなく停止状態において、蓄圧装置２５から油圧ポンプ１に供給される圧油の油圧ポンプ１における吸排ポートのポート圧力Ｐとケース２の内部の圧力Ｐｄとを計測することにより、油圧ポンプ１の内部の損傷を安全かつ正確に検出することができる。
【００３７】
また、上述した本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態によれば、液圧回転機である油圧ポンプ１を停止した状態で油圧ポンプ１の摺動部材の摩耗による損傷を検出できるので、損傷を拡大させることなく安全に検出することができる。
【００３８】
更に、上述した本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態によれば、蓄圧装置２５に蓄えられた静的な圧力により油圧ポンプ１の摺動部材の摩耗による損傷を検出するため、ケース２の内圧を静的に計測することができ、正確に損傷を検出することができる。
【００３９】
また、上述した本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態によれば、報知装置４０により、例えば運転者に油圧ポンプ１の内部の損傷を報知するので、損傷の拡大を防止することができる。
【００４０】
なお、報知装置４０の態様としては、運転室のモニタ等で診断内容をオペレータ等に報知する例を説明したが、これに限るものではない。例えば、診断内容のデータをメーカあるいはユーザ等の機械を管理する基地局のホストコンピュータ等に送信して報知してもよい。また、報知とは、注意喚起等を目的とするものに限るものではなく、例えば、情報の蓄積を目的とするものであってもよい。
【実施例２】
【００４１】
以下、本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第２の実施の形態を図面を用いて説明する。図５は本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第２の実施の形態の油圧回路を示す油圧回路図である。図５において、図１乃至図４に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
本実施の形態においては、液圧回転機である油圧ポンプ１を可変容量型とし、可変容量機構３２を設けてある点が、上述した第１の実施の形態と異なる。その他の構成設備等は第１の実施の形態と同一である。第１の実施の形態において、切換弁２４を連通状態に切り替えて蓄圧装置２５に蓄えられた圧油を吐出配管２６から油圧ポンプ１の吐出ポート１３へと導くが、この際に油圧ポンプ１が逆回転してしまう虞がある。そこで、本実施の形態においては、逆回転防止手段を設けている。
【００４２】
図５において、可変容量型の油圧ポンプ１は、可変容量機構３２を備えている。可変容量機構３２は図示しない制御装置等からの指令信号により制御されているが、本実施の形態においては、信号処理装置３１からの指令によっても制御されている。
【００４３】
まず、上述した油圧ポンプ１の逆回転の発生について説明する。
切換弁２４を切り替えて蓄圧装置２５の圧油を油圧ポンプ１の吐出ポート１３へと導くと、モータ作用により油圧ポンプ１の回転軸５に（数１）の式に示すトルクＴが発生する。
【００４４】
【数１】
【００４５】
ここで、Ｖｇは押しのけ容積、ΔＰは吐出ポート１３の圧力と吸入ポート１２の圧力の差圧、ηはトルク効率を示している。
【００４６】
トルク効率ηは機器の構成により決まるものであり、ここでは機器固有の定数として扱う。一方、吸入ポート１２はタンク２２に接続されているため、吸入ポート１２のポート圧力を無視した場合、ΔＰは吐出ポート１３のポート圧力と等しくなる。トルク効率ηを定数とし、ΔＰを吐出ポート１３のポート圧力とすると、油圧ポンプ１の回転軸５に生じるトルクＴは油圧ポンプ１の吐出ポート１３のポート圧力と押しのけ容積Ｖｇによって決まることになる。
【００４７】
つまり、押しのけ容積Ｖｇが小さければ、トルクＴも小さくなる。したがって、切換弁２４を切り替えて蓄圧装置２５の圧油を油圧ポンプ１の吐出ポート１３へ導く前に、可変容量機構３２により油圧ポンプ１の押しのけ容積Ｖｇを最小にすることで、蓄圧装置２５からの圧油の導入により油圧ポンプ１の回転軸５に生じるトルクＴを最小にすることができる。
【００４８】
蓄圧装置２５の圧油により油圧ポンプ１の回転軸５に生じるトルクＴを油圧ポンプ１の回転軸５を回転させるのに必要なトルクより小さくすれば、油圧ポンプ１の回転軸５が逆回転するのを防止できる。
【００４９】
したがって、本実施の形態においては、逆回転防止手段を設け、制御弁２３を動作させて、吐出配管２６を遮断した後で、切換弁２４を連通状態に切り替えて蓄圧装置２５に蓄えられた圧油を油圧ポンプ１の吐出ポート１３へと導く前に、信号処理装置３１から可変容量機構３２へ押しのけ容積Ｖｇ最小指令を出力している。
【００５０】
上述した本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができるとともに、可変容量機構３２により液圧回転機である油圧ポンプ１の押しのけ容積を最小にすることで、蓄圧装置２５からの圧油により油圧ポンプ１の回転軸５に生じるトルクを最小にし、油圧ポンプ１の回転軸５が逆回転するのを防ぐことができる。
【実施例３】
【００５１】
以下、本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第３の実施の形態を図面を用いて説明する。図６は本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第３の実施の形態の油圧回路を示す油圧回路図である。図６において、図１乃至図５に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
第２の実施の形態においては、可変容量機構３２により液圧回転機の回転軸が逆回転するのを防ぐ逆回転防止手段について説明したが、本実施の形態においては、同様に液圧回転機の回転軸が逆回転するのを防ぐ他の実施例について説明する。したがって、以下に言及する構成設備以外のその他の構成設備等は第２の実施の形態と同一である。
【００５２】
図６において、蓄圧装置２５は、油路の連通／遮断を切換える４ポート２位置型の切換弁２４Ａを介して吐出配管２６と吸入配管２７とに接続されている。制御弁２３には、同様に油路の連通／遮断を切換える切換弁２４Ａを介して吐出配管２６が接続されている。また、蓄圧装置２５からの圧油がタンク２２に流入しないように吸入配管２７のタンク２２側の経路上に逆止弁３３が設けられている。
【００５３】
次に、本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第３の実施の形態の動作を図６を用いて説明する。
油圧ポンプ１が停止した状態において、切換弁２４Ａを連通位置に切り替えて蓄圧装置２５に蓄えられた圧油を吐出配管２６および吸入配管２７へと導く。この結果、蓄圧装置２５からの圧油は、油圧ポンプ１の吐出ポート１３および吸入ポート１２に導かれる。蓄圧装置２５からの圧油の一部は、油圧ポンプ１の吸入ポート１２とケース２の内部を結ぶ経路上の摺動部の隙間を通ってケース２の内部へと流れる。
【００５４】
油圧ポンプ１の吸入ポート１２とケース２の内部を結ぶ経路上の摺動部材が摩耗により損傷していると、油圧ポンプ１の吸入ポート１２とケース２の内部を結ぶ経路の断面積が大きくなり、この経路の断面積が大きいほど、多くの圧油が油圧ポンプ１の吸入ポート１２からケース２の内部へ流れるため、ケース２の内圧が増大する。また、吐出ポート１３の圧力と吸入ポート１２の圧力が等しくなるため、第２の実施の形態における（数１）の式におけるΔＰはほぼゼロとなる。このため、蓄圧装置２５からの圧油の流入によって油圧ポンプ１の回転軸５に生じるトルクもほぼゼロとなる。
【００５５】
したがって、本実施の形態においては、第２の実施の形態のような逆回転防止手段を設ける必要はない。
【００５６】
上述した本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第３の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができるとともに、以下の作用効果を奏する。
（１）液圧回転機である油圧ポンプ１の全ての給排ポート１２，１３に蓄圧装置２５の圧油を導くことで、油圧ポンプ１の全ての給排ポート１２，１３とケース２の内部を結ぶ経路上の摺動部材の摩耗による損傷を検出することができる。
（２）液圧回転機である油圧ポンプ１の全ての給排ポート１２，１３に蓄圧装置２５の圧油を導くことで、油圧ポンプ１の回転軸５のトルクが相殺され、油圧ポンプ１の回転軸５が逆回転するのを防ぐことができる。
【実施例４】
【００５７】
以下、本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第４の実施の形態を図面を用いて説明する。図７は本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第４の実施の形態の油圧回路を示す油圧回路図である。図７において、図１乃至図６に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
第４の実施の形態には、第３の実施の形態において、液圧回転機のケース２の内圧調整手段を更に設けたものである。したがって、以下に言及する構成設備以外のその他の構成設備等は第３の実施の形態と同一である。
【００５８】
図７において、油圧ポンプ１のドレンポート１５とタンク２２とを接続するドレン配管２８には、その経路上に油路の断面積を変更可能とする可変絞り機構３４が設けられている。
【００５９】
次に、本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第４の実施の形態の動作を図７を用いて説明する。
油圧ポンプ１が停止した状態において、切換弁２４Ａを連通位置に切り替えて蓄圧装置２５に蓄えられた圧油を吐出配管２６および吸入配管２７へと導く。この結果、蓄圧装置２５からの圧油は、油圧ポンプ１の吐出ポート１３および吸入ポート１２とケース内部を結ぶ経路上の摺動部の隙間を通ってケース２の内部に流れ、ケース２の内部からドレン配管２８を通ってタンク２２へと流れる。ここで、可変絞り機構３４が設けられていない場合、吐出ポート１３および吸入ポート１２とケース２の内部を結ぶ経路上の摺動部の隙間を通ってケース内部に流れてきた蓄圧装置２５からの圧油はドレンポート１５からそのままタンク２２へと流れてしまうため、ケース２の内圧は低い値となってしまう場合がある。
【００６０】
このため、例えば、ケース２の内圧が、ドレン配管２８に設置された圧力計３０の計測可能範囲以下の場合には、ケース２の内圧を検出できなくなるという問題が生じる。そこで、本実施の形態においては、ドレン配管２８の経路上に可変絞り機構３４を設け、この絞り量を調整することでドレン配管２８における圧力損失を調整可能とした。可変絞り機構３４の絞り量を大きくすると、ドレン配管２８の圧力損失が大きくなり、ケース２の内圧を圧力計３０にて精度良く計測できる圧力範囲内に設定することができる。
【００６１】
具体的には、工場等で事前に、可変絞り機構３４の最適な絞り量の特性と設定値を決めておく。通常は、可変絞り機構３４は絞らない状態で運用する。ポート圧力およびケース２の内圧を測定する前に可変絞り機構３４を上述した所定の絞り量に調整し、絞り量を調整した後のポート圧力およびケース２の内圧を計測する。この結果、これらの圧力が正確に計測できるようになり、圧力測定の精度が向上するので、摺動部材の損傷が精度良く検出できるようになる。
【００６２】
また、ポート圧力が低くてもケース２の内圧を上げることが可能となるため、油圧ポンプ１の給排ポート１２，１３に加えるポート圧力を高圧にする必要がなくなる。
【００６３】
上述した本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第４の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができるとともに、以下の作用効果を奏する。
（１）可変絞り機構３４により液圧回転機である油圧ポンプ１のケース２の内圧を調整することで、油圧ポンプ１のケース２の内圧を精度良く計測できる。
（２）液圧回転機である油圧ポンプ１の給排ポート１２，１３に加える圧力が小さくても、ケース２の内圧を上げることができるため、給排ポート１２，１３に加える圧力を低く抑えることができ安全に油圧ポンプ１の摩耗による損傷を検出することができる。
【実施例５】
【００６４】
以下、本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第５の実施の形態を図面を用いて説明する。図８は本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第５の実施の形態の油圧回路を示す油圧回路図である。図８において、図１乃至図７に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
第５の実施の形態には、第４の実施の形態において、蓄圧装置２５へ蓄圧するための蓄圧手段を更に設けたものである。したがって、以下に言及する構成設備以外のその他の構成設備等は第４の実施の形態と同一である。
【００６５】
図８において、本発明の液圧回転機の損傷検出装置は、第４の実施の形態を構成する設備の他に、制御弁２３と管路により接続されて駆動制御されるアクチュエータ３５と、アクチュエータ３５と制御弁２３とを接続する管路に設けられ、アクチュエータ３５から排出される圧油を蓄圧装置２５へ蓄圧するために供給する蓄圧装置制御弁３６とを備えている。
【００６６】
本実施の形態において、例えば、アクチュエータ３５で駆動している被駆動部材に外部から力が加わると、この外部からの力によりアクチュエータ３５から強制的に圧油が排出されることになる。蓄圧装置制御弁３６は、このアクチュエータ３５から排出された圧油を蓄圧装置２５へ供給制御することで、蓄圧装置２５の蓄圧を制御している。
【００６７】
上述した本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第５の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができるとともに、以下の作用効果を奏する。
（１）アクチュエータ３５から排出される圧油を蓄圧装置制御弁３６で制御し、蓄圧装置２５に蓄圧することで、アクチュエータ３５から排出された圧油のエネルギーを液圧回転機の損傷を検出するためのエネルギーとして再利用することができる。
【００６８】
なお、上述した本発明の実施の形態においては、油圧機器に関する損傷検出装置について説明したが、これに限るものではない。例えば、水圧など他の液圧による機器に対しても本発明は適用することができる。
【００６９】
また、上述した本発明の実施の形態においては、回転運動を液圧に変換するポンプについて説明したが、これに限るものではない。例えば、液圧を回転運動に変換するモータなど他の液圧回転機に対しても本発明は適用することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１ 油圧ポンプ
２ ケース
３ カバー
４ 軸受
５ 回転軸
６ ロータ
８ ピストン
９ シュー
１０ 斜板
１１ 弁部材
１２ 吸入ポート
１３ 吐出ポート
１５ ドレンポート
２２ タンク
２３ 制御弁
２４ 切換弁
２５ 蓄圧装置
２９ 圧力計
３０ 圧力計
３１ 信号処理装置
３２ 可変容量機構
３３ 逆止弁
３４ 可変絞り機構
３５ アクチュエータ
３６ 蓄圧装置制御弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液圧回転機の損傷検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液圧回転機である油圧ポンプにおける故障部位を簡素な構成で特定する為に、油圧ポンプの内部圧力と吐出圧力とを検出し、これらの検出値に基づいて油圧ポンプ内部の摺動部材の摩耗状態を診断する油圧ポンプの診断装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−７７８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した油圧ポンプの診断装置は、油圧ポンプの吐出圧力を検出するために油圧ポンプを稼動させる必要がある。このことは、例えば、停止時に油圧ポンプ内部の摺動部材が損傷していた場合であっても、油圧ポンプの診断のための稼働を必要とするため、油圧ポンプ内部の摺動部材の損傷をさらに拡大してしまう虞があった。
【０００５】
また、油圧ポンプ稼働時における油圧ポンプ内部圧力と吐出圧力の検出値は、絶えず動的に変動するため、例えば、小さな損傷を示唆する油圧ポンプ内部圧力の小さな変化が生じたとしても、これを検知するのは困難であった。この結果、例えば、ある程度まで摩耗状態や損傷が進行しないと油圧ポンプ内部の摺動部材の損傷を診断できないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、液圧回転機を稼働することなく液圧回転機内部の摺動部材の損傷を検出できる液圧回転機の損傷検出装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、少なくとも２つ以上の給排ポートを備える液圧回転機の損傷検出装置であって、作動油を蓄圧する蓄圧装置と、前記液圧回転機の少なくとも１つ以上の給排ポートと前記蓄圧装置の吐出側とを接続する油路の連通または遮断を切換える切換弁と、前記液圧回転機の給排ポートのポート圧力を計測する第１圧力計測手段と、前記液圧回転機のケース内圧を計測する第２圧力計測手段と、前記液圧回転機内部の摺動部材の損傷状態を検出する損傷状態検出手段とを備え、前記損傷状態検出手段は、前記液圧回転機の停止を検知する停止検知手段と、前記蓄圧装置から前記液圧回転機の給排ポートへ作動油を導入する切換弁駆動手段と、前記第１圧力計測手段で計測した前記ポート圧力から所定の関数を演算し基準内圧値を算出する第１演算手段と、前記第１演算手段で算出した前記基準内圧値と前記第２圧力計測手段で計測した前記ケース内圧値とを比較演算する第２演算手段とを備えたものとする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記損傷状態検出手段で検出した前記液圧回転機内部の摺動部材の損傷状態を報知する報知手段を更に備えたことを特徴とする。
【０００９】
更に、第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記液圧回転機は、可変容量機構を備える可変容量形であって、前記可変容量機構により前記液圧回転機の押しのけ容積を最小にする逆回転防止手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、前記切換弁は、前記液圧回転機の全ての給排ポートと前記蓄圧装置を連通可能としたことを特徴とする。
【００１１】
更に、第５の発明は、第１乃至第４の発明のいずれかにおいて、前記液圧回転機のケース内圧を測定する前記第２圧力測定手段は、前記液圧回転機のドレンを排出するドレンポート又は前記ドレンポートとタンクを接続するドレン配管に可変絞り機構を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、第６の発明は、第１乃至第４の発明のいずれかにおいて、前記蓄圧装置は、液圧アクチュエータからの戻り油の圧力エネルギーを蓄圧する蓄圧手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、液圧回転機を稼動することなく停止状態において、蓄圧装置から液圧回転機に供給される圧油の液圧回転機の吸排ポートにおけるポート圧力とケース内部の圧力とを計測することにより、液圧回転機の内部の損傷を安全かつ正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態が適用される油圧ポンプ側部断面図である。
【図２】本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態の油圧回路を示す油圧回路図である。
【図３】本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態の処理内容を示すフローチャート図である。
【図４】本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態におけるポート圧力とケース内圧の関係を示す特性図である。
【図５】本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第２の実施の形態の油圧回路を示す油圧回路図である。
【図６】本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第３の実施の形態の油圧回路を示す油圧回路図である。
【図７】本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第４の実施の形態の油圧回路を示す油圧回路図である。
【図８】本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第５の実施の形態の油圧回路を示す油圧回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の液圧回転機の損傷検出装置の実施の形態を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態が適用される油圧ポンプ側部断面図、図２は本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態の油圧回路を示す油圧回路図、図３は本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態の処理内容を示すフローチャート図、図４は本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態におけるポート圧力とケース内圧の関係を示す特性図である。
【００１７】
本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態が適用される油圧ポンプ１は、図１に示すように、ケース２と、カバー３と、軸受４ａ、４ｂと、回転軸５と、ロータ６と、ピストン８と、シュー９と、斜板１０と、弁部材１１とを備えて構成されている。
【００１８】
ケース２は、内部にその他の部品を収容し、作動油を吸入する吸入ポート１２と、作動油を吐出する吐出ポート１３と、ケース内部の作動油を排出するためのドレンポート１５とを備え、カバー３により閉塞されている。
回転軸５は、ケース２に固定された軸受４ａとカバー３に固定された軸受４ｂにより回転可能に支持されている。ロータ６は、複数のシリンダ７を備え回転軸５と一体に回転可能に設けられている。ピストン８は、ロータ６の各シリンダ７に挿入され、往復運動可能に設けられ、突出側の端部には斜板１０と摺接するシュー９を備えている。斜板１０は、ケース２に傾転可能に支持され、シュー９の端面が円軌道を描いて摺接するように設けられている。弁部材１１は、ロータ６の端面と摺接し、吸入ポート１２および吐出ポート１３とシリンダ７との連通／遮断を切り替える連通ポート１４を備え、ケース２に固定されている。
【００１９】
本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態の油圧回路を図２に示す。図２において、油圧ポンプ１の吸入ポート１２とドレンポート１５は、それぞれ吸入配管２７とドレン配管２８を介してタンク２２に接続されている。油圧ポンプ１の吐出ポート１３は、吐出配管２６を介して図示しない各アクチュエータに作動油を供給する制御弁２３に接続されている。
【００２０】
蓄圧装置２５は、例えば、アキュムレータ等で構成され、作動油を蓄圧すると共に、蓄圧された作動油を必要に応じて吐出可能とするものである。蓄圧装置２５の吐出側は、油路の連通／遮断を切り替える２ポート２位置型の切換弁２４を介して吐出配管２６に接続されている。吐出配管２６には、油圧ポンプ１の吐出ポート１３における作動油のポート圧力を計測するための圧力計２９が設けられていて、第１圧力計測手段を構成している。ドレン配管２８には、油圧ポンプ１のケース２の内圧を計測するための圧力計３０が設けられていて、第２圧力計測手段を構成している。さらに圧力計２９と圧力計３０の出力信号は信号処理装置３１に入力されている。また、信号処理装置３１からは、運転室のモニタ等の報知装置４０へ診断内容を表す信号が出力されている。
【００２１】
次に、本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態の動作を図１乃至図４を用いて説明する。
まず、動作の概要について説明する。油圧ポンプ１の停止を例えば、回転数等から判断する停止検知手段により検知した状態において、制御弁２３を動作させて、吐出配管２６を遮断する。次に、切換弁駆動手段により切換弁２４を連通位置に切り替えて蓄圧装置２５に蓄えられた圧油を吐出配管２６へと導く。この結果、蓄圧装置２５からの圧油の一部は、油圧ポンプ１の吐出ポート１３とケース２の内部を結ぶ経路上の摺動部の隙間を通ってケース２の内部へと流れる。
【００２２】
ここで摺動部の隙間とは、図１において、例えば、ロータ６と弁部材１１の摺動部、ロータ６とピストン８の摺動部、シュー９と斜板１０の摺動部のいずれか又は全ての摺動部の隙間ことである。
【００２３】
油圧ポンプ１の吐出ポート１３とケース２の内部を結ぶ経路上のいずれかの摺動部材が摩耗により損傷していると、油圧ポンプ１の吐出ポート１３とケース２の内部を結ぶ経路の断面積が大きくなる。この経路の断面積が大きいほど、多くの圧油が油圧ポンプ１の吐出ポート１３からケース２の内部へと流れるため、ケース２の内圧が増大する。
【００２４】
本実施の形態において、液圧回転機の損傷検出装置は、圧力計２９および３０によって計測したポート圧力およびケース２の内圧に基づき、信号処理装置３１で演算処理を行い油圧ポンプ１の摺動部材の摩耗を判定する。
【００２５】
次に、信号処理装置３１の処理内容等について図３及び図４を用いて説明する。
【００２６】
まず、図３のステップ（Ｓ１００）では、油圧ポンプ１の停止を確認する。具体的には、停止検知手段により、例えば、油圧ポンプ１の回転数等を取り込み、所定回転数と比較することで停止を判断する。本実施の形態における損傷検出装置は、液圧回転機である油圧ポンプ１が稼働していない状態で損傷検出することを特徴とするものであり、油圧ポンプ１の停止を前提条件としている。このステップ（Ｓ１００）でＹＥＳと判断された場合には、ステップ（Ｓ１０１）に移り、ＮＯと判断された場合は、ＹＥＳと判断されるまで繰り返し行われる。
【００２７】
ステップ（Ｓ１０１）では、ポート圧力Ｐおよびケース２の内圧Ｐｄを測定する。具体的には、切換弁駆動手段により蓄圧装置２５に蓄えられた圧油を油圧ポンプ１の吐出ポート１３とケース２の内部へと導入し、圧力計２９および圧力計３０によって計測したポート圧力Ｐおよびケース２の内圧Ｐｄの出力信号を信号処理装置３１に入力している。
【００２８】
ステップ（Ｓ１０２）では、ポート圧力Ｐに基づきｆｃ（Ｐ）およびｆｄ（Ｐ）を算出する。具体的には、信号処理装置３１において、第１演算手段としてポート圧力Ｐを変数とする関数であるｆｃ（Ｐ）とｆｄ（Ｐ）とを算出している。図４にその特性を示している。ここで、関数ｆｃ（Ｐ）とｆｄ（Ｐ）とは、ポート圧力値Ｐに対応する各基準内圧値を示している。
【００２９】
ステップ（Ｓ１０３）では、ステップ（Ｓ１０２）で算出したｆｃ（Ｐ）がステップ（Ｓ１０１）で測定したケース２の内圧Ｐｄより大きいか否かの判断を行う。具体的には、信号処理装置３１において、第２演算手段としてステップ（Ｓ１０２）で算出した基準内圧値とステップ（Ｓ１０１）で測定したケース２の内圧値Ｐｄとの大小比較を演算する。
【００３０】
ステップ（Ｓ１０３）で、ｆｃ（Ｐ）がケース２の内圧値Ｐｄより大きい場合ＹＥＳと判断されステップ（Ｓ１０５）に進み、ケース２の内圧値Ｐｄと等しいか小さい場合ＮＯと判断されてステップ（Ｓ１０４）へ進む。
【００３１】
ステップ（Ｓ１０４）では、ステップ（Ｓ１０２）で算出したｆｄ（Ｐ）がステップ（Ｓ１０１）で測定したケース２の内圧Ｐｄより大きいか否かの判断を行う。具体的には、信号処理装置３１において、第２演算手段としてステップ（Ｓ１０２）で算出した基準内圧値とステップ（Ｓ１０１）で測定したケース２の内圧値Ｐｄとの大小比較を演算する。
【００３２】
ステップ（Ｓ１０４）で、ｆｄ（Ｐ）がケース２の内圧Ｐｄより大きい場合ＹＥＳと判断されステップ（Ｓ１０６）に進み、ケース２の内圧Ｐｄと等しいか小さい場合ＮＯと判断されてステップ（Ｓ１０７）へ進む。
【００３３】
ステップ（Ｓ１０５）は、ケース２の内圧Ｐｄよりｆｃ（Ｐ）が大きい場合である。この場合、信号処理装置３１は、図４に示すように油圧ポンプ１の摺動部材は正常であると判断し、報知装置４０へ摩耗状態正常を出力する。報知装置４０は摩耗状態が正常であることを報知する。
【００３４】
ステップ（Ｓ１０６）は、ケース２の内圧Ｐｄよりｆｄ（Ｐ）が大きい場合である。この場合、信号処理装置３１は、図４に示すように油圧ポンプ１の摺動部材には小さな損傷が存在すると判断し、報知装置４０へ摩耗状態は注意状態であることを出力する。報知装置４０は摩耗状態が注意を要することを報知する。
【００３５】
ステップ（Ｓ１０７）は、ケース２の内圧Ｐｄよりｆｄ（Ｐ）が等しいか小さい場合である。この場合、信号処理装置３１は、図４に示すように油圧ポンプ１の摺動部材には大きな損傷が存在すると判断し、報知装置４０へ摩耗状態は警告状態であることを出力する。報知装置４０は摩耗状態が警戒を要することを報知する。
【００３６】
上述した本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態によれば、液圧回転機である油圧ポンプ１を稼動することなく停止状態において、蓄圧装置２５から油圧ポンプ１に供給される圧油の油圧ポンプ１における吸排ポートのポート圧力Ｐとケース２の内部の圧力Ｐｄとを計測することにより、油圧ポンプ１の内部の損傷を安全かつ正確に検出することができる。
【００３７】
また、上述した本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態によれば、液圧回転機である油圧ポンプ１を停止した状態で油圧ポンプ１の摺動部材の摩耗による損傷を検出できるので、損傷を拡大させることなく安全に検出することができる。
【００３８】
更に、上述した本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態によれば、蓄圧装置２５に蓄えられた静的な圧力により油圧ポンプ１の摺動部材の摩耗による損傷を検出するため、ケース２の内圧を静的に計測することができ、正確に損傷を検出することができる。
【００３９】
また、上述した本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第１の実施の形態によれば、報知装置４０により、例えば運転者に油圧ポンプ１の内部の損傷を報知するので、損傷の拡大を防止することができる。
【００４０】
なお、報知装置４０の態様としては、運転室のモニタ等で診断内容をオペレータ等に報知する例を説明したが、これに限るものではない。例えば、診断内容のデータをメーカあるいはユーザ等の機械を管理する基地局のホストコンピュータ等に送信して報知してもよい。また、報知とは、注意喚起等を目的とするものに限るものではなく、例えば、情報の蓄積を目的とするものであってもよい。
【実施例２】
【００４１】
以下、本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第２の実施の形態を図面を用いて説明する。図５は本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第２の実施の形態の油圧回路を示す油圧回路図である。図５において、図１乃至図４に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
本実施の形態においては、液圧回転機である油圧ポンプ１を可変容量型とし、可変容量機構３２を設けてある点が、上述した第１の実施の形態と異なる。その他の構成設備等は第１の実施の形態と同一である。第１の実施の形態において、切換弁２４を連通状態に切り替えて蓄圧装置２５に蓄えられた圧油を吐出配管２６から油圧ポンプ１の吐出ポート１３へと導くが、この際に油圧ポンプ１が逆回転してしまう虞がある。そこで、本実施の形態においては、逆回転防止手段を設けている。
【００４２】
図５において、可変容量型の油圧ポンプ１は、可変容量機構３２を備えている。可変容量機構３２は図示しない制御装置等からの指令信号により制御されているが、本実施の形態においては、信号処理装置３１からの指令によっても制御されている。
【００４３】
まず、上述した油圧ポンプ１の逆回転の発生について説明する。
切換弁２４を切り替えて蓄圧装置２５の圧油を油圧ポンプ１の吐出ポート１３へと導くと、モータ作用により油圧ポンプ１の回転軸５に（数１）の式に示すトルクＴが発生する。
【００４４】
【数１】
【００４５】
ここで、Ｖｇは押しのけ容積、ΔＰは吐出ポート１３の圧力と吸入ポート１２の圧力の差圧、ηはトルク効率を示している。
【００４６】
トルク効率ηは機器の構成により決まるものであり、ここでは機器固有の定数として扱う。一方、吸入ポート１２はタンク２２に接続されているため、吸入ポート１２のポート圧力を無視した場合、ΔＰは吐出ポート１３のポート圧力と等しくなる。トルク効率ηを定数とし、ΔＰを吐出ポート１３のポート圧力とすると、油圧ポンプ１の回転軸５に生じるトルクＴは油圧ポンプ１の吐出ポート１３のポート圧力と押しのけ容積Ｖｇによって決まることになる。
【００４７】
つまり、押しのけ容積Ｖｇが小さければ、トルクＴも小さくなる。したがって、切換弁２４を切り替えて蓄圧装置２５の圧油を油圧ポンプ１の吐出ポート１３へ導く前に、可変容量機構３２により油圧ポンプ１の押しのけ容積Ｖｇを最小にすることで、蓄圧装置２５からの圧油の導入により油圧ポンプ１の回転軸５に生じるトルクＴを最小にすることができる。
【００４８】
蓄圧装置２５の圧油により油圧ポンプ１の回転軸５に生じるトルクＴを油圧ポンプ１の回転軸５を回転させるのに必要なトルクより小さくすれば、油圧ポンプ１の回転軸５が逆回転するのを防止できる。
【００４９】
したがって、本実施の形態においては、逆回転防止手段を設け、制御弁２３を動作させて、吐出配管２６を遮断した後で、切換弁２４を連通状態に切り替えて蓄圧装置２５に蓄えられた圧油を油圧ポンプ１の吐出ポート１３へと導く前に、信号処理装置３１から可変容量機構３２へ押しのけ容積Ｖｇ最小指令を出力している。
【００５０】
上述した本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができるとともに、可変容量機構３２により液圧回転機である油圧ポンプ１の押しのけ容積を最小にすることで、蓄圧装置２５からの圧油により油圧ポンプ１の回転軸５に生じるトルクを最小にし、油圧ポンプ１の回転軸５が逆回転するのを防ぐことができる。
【実施例３】
【００５１】
以下、本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第３の実施の形態を図面を用いて説明する。図６は本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第３の実施の形態の油圧回路を示す油圧回路図である。図６において、図１乃至図５に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
第２の実施の形態においては、可変容量機構３２により液圧回転機の回転軸が逆回転するのを防ぐ逆回転防止手段について説明したが、本実施の形態においては、同様に液圧回転機の回転軸が逆回転するのを防ぐ他の実施例について説明する。したがって、以下に言及する構成設備以外のその他の構成設備等は第２の実施の形態と同一である。
【００５２】
図６において、蓄圧装置２５は、油路の連通／遮断を切換える４ポート２位置型の切換弁２４Ａを介して吐出配管２６と吸入配管２７とに接続されている。制御弁２３には、同様に油路の連通／遮断を切換える切換弁２４Ａを介して吐出配管２６が接続されている。また、蓄圧装置２５からの圧油がタンク２２に流入しないように吸入配管２７のタンク２２側の経路上に逆止弁３３が設けられている。
【００５３】
次に、本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第３の実施の形態の動作を図６を用いて説明する。
油圧ポンプ１が停止した状態において、切換弁２４Ａを連通位置に切り替えて蓄圧装置２５に蓄えられた圧油を吐出配管２６および吸入配管２７へと導く。この結果、蓄圧装置２５からの圧油は、油圧ポンプ１の吐出ポート１３および吸入ポート１２に導かれる。蓄圧装置２５からの圧油の一部は、油圧ポンプ１の吸入ポート１２とケース２の内部を結ぶ経路上の摺動部の隙間を通ってケース２の内部へと流れる。
【００５４】
油圧ポンプ１の吸入ポート１２とケース２の内部を結ぶ経路上の摺動部材が摩耗により損傷していると、油圧ポンプ１の吸入ポート１２とケース２の内部を結ぶ経路の断面積が大きくなり、この経路の断面積が大きいほど、多くの圧油が油圧ポンプ１の吸入ポート１２からケース２の内部へ流れるため、ケース２の内圧が増大する。また、吐出ポート１３の圧力と吸入ポート１２の圧力が等しくなるため、第２の実施の形態における（数１）の式におけるΔＰはほぼゼロとなる。このため、蓄圧装置２５からの圧油の流入によって油圧ポンプ１の回転軸５に生じるトルクもほぼゼロとなる。
【００５５】
したがって、本実施の形態においては、第２の実施の形態のような逆回転防止手段を設ける必要はない。
【００５６】
上述した本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第３の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができるとともに、以下の作用効果を奏する。
（１）液圧回転機である油圧ポンプ１の全ての給排ポート１２，１３に蓄圧装置２５の圧油を導くことで、油圧ポンプ１の全ての給排ポート１２，１３とケース２の内部を結ぶ経路上の摺動部材の摩耗による損傷を検出することができる。
（２）液圧回転機である油圧ポンプ１の全ての給排ポート１２，１３に蓄圧装置２５の圧油を導くことで、油圧ポンプ１の回転軸５のトルクが相殺され、油圧ポンプ１の回転軸５が逆回転するのを防ぐことができる。
【実施例４】
【００５７】
以下、本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第４の実施の形態を図面を用いて説明する。図７は本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第４の実施の形態の油圧回路を示す油圧回路図である。図７において、図１乃至図６に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
第４の実施の形態には、第３の実施の形態において、液圧回転機のケース２の内圧調整手段を更に設けたものである。したがって、以下に言及する構成設備以外のその他の構成設備等は第３の実施の形態と同一である。
【００５８】
図７において、油圧ポンプ１のドレンポート１５とタンク２２とを接続するドレン配管２８には、その経路上に油路の断面積を変更可能とする可変絞り機構３４が設けられている。
【００５９】
次に、本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第４の実施の形態の動作を図７を用いて説明する。
油圧ポンプ１が停止した状態において、切換弁２４Ａを連通位置に切り替えて蓄圧装置２５に蓄えられた圧油を吐出配管２６および吸入配管２７へと導く。この結果、蓄圧装置２５からの圧油は、油圧ポンプ１の吐出ポート１３および吸入ポート１２とケース内部を結ぶ経路上の摺動部の隙間を通ってケース２の内部に流れ、ケース２の内部からドレン配管２８を通ってタンク２２へと流れる。ここで、可変絞り機構３４が設けられていない場合、吐出ポート１３および吸入ポート１２とケース２の内部を結ぶ経路上の摺動部の隙間を通ってケース内部に流れてきた蓄圧装置２５からの圧油はドレンポート１５からそのままタンク２２へと流れてしまうため、ケース２の内圧は低い値となってしまう場合がある。
【００６０】
このため、例えば、ケース２の内圧が、ドレン配管２８に設置された圧力計３０の計測可能範囲以下の場合には、ケース２の内圧を検出できなくなるという問題が生じる。そこで、本実施の形態においては、ドレン配管２８の経路上に可変絞り機構３４を設け、この絞り量を調整することでドレン配管２８における圧力損失を調整可能とした。可変絞り機構３４の絞り量を大きくすると、ドレン配管２８の圧力損失が大きくなり、ケース２の内圧を圧力計３０にて精度良く計測できる圧力範囲内に設定することができる。
【００６１】
具体的には、工場等で事前に、可変絞り機構３４の最適な絞り量の特性と設定値を決めておく。通常は、可変絞り機構３４は絞らない状態で運用する。ポート圧力およびケース２の内圧を測定する前に可変絞り機構３４を上述した所定の絞り量に調整し、絞り量を調整した後のポート圧力およびケース２の内圧を計測する。この結果、これらの圧力が正確に計測できるようになり、圧力測定の精度が向上するので、摺動部材の損傷が精度良く検出できるようになる。
【００６２】
また、ポート圧力が低くてもケース２の内圧を上げることが可能となるため、油圧ポンプ１の給排ポート１２，１３に加えるポート圧力を高圧にする必要がなくなる。
【００６３】
上述した本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第４の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができるとともに、以下の作用効果を奏する。
（１）可変絞り機構３４により液圧回転機である油圧ポンプ１のケース２の内圧を調整することで、油圧ポンプ１のケース２の内圧を精度良く計測できる。
（２）液圧回転機である油圧ポンプ１の給排ポート１２，１３に加える圧力が小さくても、ケース２の内圧を上げることができるため、給排ポート１２，１３に加える圧力を低く抑えることができ安全に油圧ポンプ１の摩耗による損傷を検出することができる。
【実施例５】
【００６４】
以下、本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第５の実施の形態を図面を用いて説明する。図８は本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第５の実施の形態の油圧回路を示す油圧回路図である。図８において、図１乃至図７に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
第５の実施の形態には、第４の実施の形態において、蓄圧装置２５へ蓄圧するための蓄圧手段を更に設けたものである。したがって、以下に言及する構成設備以外のその他の構成設備等は第４の実施の形態と同一である。
【００６５】
図８において、本発明の液圧回転機の損傷検出装置は、第４の実施の形態を構成する設備の他に、制御弁２３と管路により接続されて駆動制御されるアクチュエータ３５と、アクチュエータ３５と制御弁２３とを接続する管路に設けられ、アクチュエータ３５から排出される圧油を蓄圧装置２５へ蓄圧するために供給する蓄圧装置制御弁３６とを備えている。
【００６６】
本実施の形態において、例えば、アクチュエータ３５で駆動している被駆動部材に外部から力が加わると、この外部からの力によりアクチュエータ３５から強制的に圧油が排出されることになる。蓄圧装置制御弁３６は、このアクチュエータ３５から排出された圧油を蓄圧装置２５へ供給制御することで、蓄圧装置２５の蓄圧を制御している。
【００６７】
上述した本発明の液圧回転機の損傷検出装置の第５の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができるとともに、以下の作用効果を奏する。
（１）アクチュエータ３５から排出される圧油を蓄圧装置制御弁３６で制御し、蓄圧装置２５に蓄圧することで、アクチュエータ３５から排出された圧油のエネルギーを液圧回転機の損傷を検出するためのエネルギーとして再利用することができる。
【００６８】
なお、上述した本発明の実施の形態においては、油圧機器に関する損傷検出装置について説明したが、これに限るものではない。例えば、水圧など他の液圧による機器に対しても本発明は適用することができる。
【００６９】
また、上述した本発明の実施の形態においては、回転運動を液圧に変換するポンプについて説明したが、これに限るものではない。例えば、液圧を回転運動に変換するモータなど他の液圧回転機に対しても本発明は適用することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１ 油圧ポンプ
２ ケース
３ カバー
４ 軸受
５ 回転軸
６ ロータ
８ ピストン
９ シュー
１０ 斜板
１１ 弁部材
１２ 吸入ポート
１３ 吐出ポート
１５ ドレンポート
２２ タンク
２３ 制御弁
２４ 切換弁
２５ 蓄圧装置
２９ 圧力計
３０ 圧力計
３１ 信号処理装置
３２ 可変容量機構
３３ 逆止弁
３４ 可変絞り機構
３５ アクチュエータ
３６ 蓄圧装置制御弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つ以上の給排ポートを備える液圧回転機の損傷検出装置であって、作動油を蓄圧する蓄圧装置と、前記液圧回転機の少なくとも１つ以上の給排ポートと前記蓄圧装置の吐出側とを接続する油路の連通または遮断を切換える切換弁と、前記液圧回転機の給排ポートのポート圧力を計測する第１圧力計測手段と、前記液圧回転機のケース内圧を計測する第２圧力計測手段と、前記液圧回転機内部の摺動部材の損傷状態を検出する損傷状態検出手段とを備え、
前記損傷状態検出手段は、前記液圧回転機の停止を検知する停止検知手段と、前記蓄圧装置から前記液圧回転機の給排ポートへ作動油を導入する切換弁駆動手段と、前記第１圧力計測手段で計測した前記ポート圧力から所定の関数を演算し基準内圧値を算出する第１演算手段と、前記第１演算手段で算出した前記基準内圧値と前記第２圧力計測手段で計測した前記ケース内圧値とを比較演算する第２演算手段とを備えた
ことを特徴とする液圧回転機の損傷検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の液圧回転機の損傷検出装置において、
前記損傷状態検出手段で検出した前記液圧回転機内部の摺動部材の損傷状態を報知する報知手段を更に備えた
ことを特徴とする液圧回転機の損傷検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液圧回転機の損傷検出装置において、
前記液圧回転機は、可変容量機構を備える可変容量形であって、
前記可変容量機構により前記液圧回転機の押しのけ容積を最小にする
逆回転防止手段を備えた
ことを特徴とする液圧回転機の損傷検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液圧回転機の損傷検出装置において、
前記切換弁は、前記液圧回転機の全ての給排ポートと前記蓄圧装置を連通可能とした
ことを特徴とする液圧回転機の損傷検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液圧回転機の損傷検出装置において、
前記液圧回転機のケース内圧を測定する前記第２圧力測定手段は、前記液圧回転機のドレンを排出するドレンポート又は前記ドレンポートとタンクを接続するドレン配管に可変絞り機構を備えた
ことを特徴とする液圧回転機の損傷検出装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液圧回転機の損傷検出装置において、
前記蓄圧装置は、液圧アクチュエータからの戻り油の圧力エネルギーを蓄圧する蓄圧手段を備えた
ことを特徴とする液圧回転機の損傷検出装置。
【請求項１】
少なくとも２つ以上の給排ポートを備える液圧回転機の損傷検出装置であって、作動油を蓄圧する蓄圧装置と、前記液圧回転機の少なくとも１つ以上の給排ポートと前記蓄圧装置の吐出側とを接続する油路の連通または遮断を切換える切換弁と、前記液圧回転機の給排ポートのポート圧力を計測する第１圧力計測手段と、前記液圧回転機のケース内圧を計測する第２圧力計測手段と、前記液圧回転機内部の摺動部材の損傷状態を検出する損傷状態検出手段とを備え、
前記損傷状態検出手段は、前記液圧回転機の停止を検知する停止検知手段と、前記蓄圧装置から前記液圧回転機の給排ポートへ作動油を導入する切換弁駆動手段と、前記第１圧力計測手段で計測した前記ポート圧力から所定の関数を演算し基準内圧値を算出する第１演算手段と、前記第１演算手段で算出した前記基準内圧値と前記第２圧力計測手段で計測した前記ケース内圧値とを比較演算する第２演算手段とを備えた
ことを特徴とする液圧回転機の損傷検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の液圧回転機の損傷検出装置において、
前記損傷状態検出手段で検出した前記液圧回転機内部の摺動部材の損傷状態を報知する報知手段を更に備えた
ことを特徴とする液圧回転機の損傷検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液圧回転機の損傷検出装置において、
前記液圧回転機は、可変容量機構を備える可変容量形であって、
前記可変容量機構により前記液圧回転機の押しのけ容積を最小にする
逆回転防止手段を備えた
ことを特徴とする液圧回転機の損傷検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液圧回転機の損傷検出装置において、
前記切換弁は、前記液圧回転機の全ての給排ポートと前記蓄圧装置を連通可能とした
ことを特徴とする液圧回転機の損傷検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液圧回転機の損傷検出装置において、
前記液圧回転機のケース内圧を測定する前記第２圧力測定手段は、前記液圧回転機のドレンを排出するドレンポート又は前記ドレンポートとタンクを接続するドレン配管に可変絞り機構を備えた
ことを特徴とする液圧回転機の損傷検出装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液圧回転機の損傷検出装置において、
前記蓄圧装置は、液圧アクチュエータからの戻り油の圧力エネルギーを蓄圧する蓄圧手段を備えた
ことを特徴とする液圧回転機の損傷検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１６３００４（Ｐ２０１２−１６３００４Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２０８９（Ｐ２０１１−２２０８９）
【出願日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
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