JPH0334010B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は機器の異常を検出する方法に係り、詳
細には、往復動ポンプ、より具体的には加圧流体
によつて往復駆動される形式の往復動ポンプにお
ける異常を検出する方法に関する。

［従来技術とその問題点］ 往復動ポンプのうち、加圧流体駆動往復動ポン
プは他の方式のポンプに比べて高い圧力が得られ
るため、洗浄、切断の分野をはじめ多くの分野で
利用されている。特に近年、高圧水をノズルから
噴射して材料を切断するウオータージエツト加工
が様々な分野で実用化されるに至つて、加圧流体
駆動往復動ポンプの需要が急増している。このよ
うなポンプは一般に駆動用加圧流体として作動油
を使つた油圧方式が使用されており、その一例を
第１図の回路図に示す。すなわち、油圧ポンプ４
で加圧された作動油が方向制御弁８を介してポン
プの増圧機１へ送られ、該作動油がピストン２を
押圧する。ピストン２とプランジヤ３，３′とは
一体に構成されていて、ピストン２が移動すると
それについてプランジヤ３，３′も一体的に移動
するため、作動油で押圧されてピストン２が右あ
るいは左へ移動すればプランジヤ３，３′も右あ
るいは左へ移動して高圧室７，７′内の液体を増
圧機１の外へ吐出する。このとき、直径の大きい
ピストン２と小さいプランジヤ３，３′との受圧
面積比によつてピストン２に作用する油圧よりも
遥かに高い圧力の液体がプランジヤ３，３′によ
つて作り出され、増圧機１の外へ吐出される。該
高圧液体は配管手段を介してノズル６へ導かれ
て、ノズル６から噴射されるものである。ピスト
ン２に作用する油圧によつてピストン２が片方に
押圧されて移動端まで達すると方向制御弁８が切
り換えられてピストン２をそれまでとは逆の方向
に押圧する。こうして方向制御弁８によつてピス
トン２に作用する油圧の作用方向を順次切り換え
ることによつて、ピストン２を左右に移動させ
て、ほぼ連続的に高圧流体を得るものである。

ところが、切断等に使用するために増圧機１か
ら吐出されてノズル６から噴射される高圧流体
は、100MPa〜400MPaの高圧であり、この圧力
はノズル６のみならず吐出チエツクバルブ９，
９′、吸入チエツクバルブ１０，１０′、高圧配管
１１，１１′，１２，１２′にも同様に作用してい
る。ここで問題は前記圧力で往復動ポンプが運転
された場合、第１図に示す各要素のうち、高圧系
に属する高圧配管１１，１１′，１２，１２′、吸
入チエツクバルブ１０，１０′、吐出チエツクバ
ルブ９，９′、ノズル６などが何等かの理由で接
合部あるいはシール部からの濡れが生じ、ポンプ
としての所期の性能を達成できなくなる場合が発
生する。

従来、前記のようなケースに際しては、接合部
あるいはシール部の濡れを目視確認して異常を発
見するか、高圧系に配設される圧力計などの圧力
表示手段によつて所望の圧力に達しないことを目
視確認して異常を発見するなど、甚だ原始的手法
によつて監視、検出を行つていた。ところが、ポ
ンプ装置が製品の生産ラインに組み込まれてポン
プの異常が製品の不良に直接影響を及ぼす場合、
従来のような監視、検出の手法では生産ラインに
追従できない場合が多く、使用上非常に不便であ
つた。

［発明の目的と概要］ 前記のような現状にかんがみ、本発明では、往
復動ポンプの異常を早期に、確実に検出し、以て
ポンプ装置の保全と、生産ラインに設置された場
合における製品の不良の低減を計らんとするもの
である。

この目的を達成するために、本発明は次のよう
な手法を講じるものである。すなわち、流体圧に
よつて駆動される往復動ポンプにおいて、往復動
ピストンの移動方向と移動行程時間を監視し、同
一移動方向における移動行程時間と予め設定され
た設定時間とを比較して、前記移動行程時間が前
記設定時間から予め設定された回数にわたつて外
れたときに異常として検出するものである。具体
的には設定時間が正常時の移動行程時間よりも大
きい値である場合、設定時間が正常時の移動行程
時間よりも小さい値である場合、あるいは設定時
間が正常時の移動行程時間よりも大きい値と小さ
い値の２つの値である場合が実用的である。

［発明の実施例］ 以下において好適な実施例に基づいて本発明を
更に詳細に説明する。

第１図は本発明が適用され得る往復動ポンプの
回路図の一例を示したもので、１は増圧機、２は
ピストン、３，３′はプランジヤ、４は油圧ポン
プ、５は給水ポンプ、６はノズル、７，７′は高
圧室、８は方向制御弁、９，９′は吐出チエツク
バルブ、１０，１０′は吸入チエツクバルブ、１
１，１１′，１２，１２′高圧配管、１３は停止バ
ルブ、１４は制御弁、１５は圧力スイツチ、１６
は右端リミツトスイツチ、１７は左端リミツトス
イツチである。

さて、増圧機１と高圧配管１１，１１′、高圧
配管１２と同１２′、高圧配管１２乃至は１２′と
停止バルブ等の高圧系の結合は一般にねじ継手に
よつて構成されている。従つて、ねじ継手のゆる
みや、組立時における異物の噛込み、シール部位
の変形などの理由により、該継手から高圧水が洩
れる場合がある。また、高圧系統は、増圧機１の
プランジヤ３，３′が往復動することによつて０
〜所定圧力（例えば前100MPa〜400MPa）の繰
り返し内圧が作用し、疲労寿命によつて破損に至
る場合が生じる。更には、長期使用によつてノズ
ル６が摩耗してノズル孔径が拡大し、噴射される
水量が増大するケースもある。このような場合、
プランジヤ３，３′の直径が決つていて１行程の
吐出量が決つている一方、油圧ポンプ４から吐出
されてピストン２を押圧する油圧の圧力が一定で
あるので、ピストン２によつて駆動されるプラン
ジヤ３が吐出する二次流体である高圧水の量、す
なわち高圧系統を流れる水の量が正常状態の時に
比べて増加すればプランジヤ３及びピストン２の
往復動速度が速くなる。

そこで、高圧系統の濡れ等の異常が無い場合所
謂正常状態における往復動ポンプの運転時のピス
トン２乃至はプランジヤ３，３′の行程時間T_Nを
予め測定し、該行程時間T_Nを基準として何等か
の手段によつて設定する。つまり、第１図の回路
図において、図示の状態からプランジヤ３が右端
に到達して右端リミツトスイツチ１６がプランジ
ヤ３の行程端を検出すると方向制御弁８を図示と
は逆の方向に切り換える。するとピストン２とプ
ランジヤ３，３′が左行し、遂にはプランジヤ
３′が左端に到達して左端リミツトスイツチ１７
がプランジヤ３′の行程端を検出し方向制御弁８
を再び図示の状態に切り換える。以下同様の動作
を繰り返し行う。このような動作において、右端
リミツトスイツチ１６がプランジヤ３の行程端を
検出してから左端リミツトスイツチ１７がプラン
ジヤ３′の行程端を検出するまでの時間、乃至は
左端リミツトスイツチ１７がプランジヤ３′の行
程端を検出してから右端リミツトスイツチ１６が
プランジヤ３の行程端を検出するまでの時間、あ
るいは前記２種の時間の平均値、をもつて正常行
程時間T_Nとする。

次に、前記のように高圧系統に濡れが生じ、あ
るいはノズル６が摩耗して孔径が拡大した場合、
前記の通りプランジヤ３の行程時間が正常時の行
程時間T_Nよりも短くなる。この時の行程時間を
T_Aとする。同様にプランジヤ３′の行程時間をT_B
とする。T_AとT_Bとの関係については、高圧系統
において異常が発生する部位によつて、T_A≒T_B，
T_A＞T_B，T_A＜T_Bとなる。すなわち、吐出チエツ
クバルブ９，９′を出てからノズル６に至るまで
の系路中で異常がある場合は一般にT_A≒T_Bとな
り、吸入チエツクバルブ１０の封止不全や高圧配
管１１の濡れ等の場合はT_A＜T_B、吸入チエツク
バルブ１０′の封止不全や高圧配管１１′の濡れ等
の場合はT_A＞T_Bとなることは、第１図から容易
に理解され得るであろう。いずれのケースにおい
ても、T_N＞T_A，T_N＞T_Bとなる。

ここで、前記異常運転状態において、行程時間
T_N，T_A，T_Bをそのまま比較したのでは、作動油
の温度、機械的抵抗の変化その他の外乱条件によ
つて異常運転の条件を満たすような場合が生じる
ので、T_Nに一定のオフセツト値を加算したもの
を比較対象の設定時間とすることで前記減象を回
避し得る。この値をTnとする。更に正確を期す
るには、前記異常運転の状態が複数行程にわたつ
て連続して発生する条件を設ける。

このようにして、例えばT_Nに加算されるオフ
セツト値が負の値であればT_N＞Tnとなり、異常
によつてプランジヤ３乃至は３′の往復速度が速
くなり行程時間T_A，T_Bが小さくなり、該現象が
好ましくは２回異常の複数回発生すると異常信号
を発するように構成されている。

図に基づいて説明すれば、第３図乃至第５図に
おいて、高圧系回路に異常が発生すると、それま
では行程時間T_A，T_Bで作動していたプランジヤ
３，３′がTaまたは／およびTbとなり該Ta，
Tbが前記Tnの値よりも小さくなつたときに異常
発生が確認される。そして該異常状態が予め設定
された２行程以上の複数行程にわたつて連続した
ときに異常として検出するようになされるもので
ある。第２図は正常運転時であつてTn＜T_A≒T_B
であり、第３図は異常運転時のうちTn＞Ta≒
Tbであり、第４図は異常運転時のうちT_B＞Tn＞
Taであり、第５図は異常運転時のうちT_A＞Tn
＞Tbの運転状態を示すものである。

以上説明したのとは逆に、例えばノズル６の孔
に異物が嵌入して閉塞されたり、あるいは停止バ
ルブ１３に異物が詰つた場合などは、前記第２図
乃至は第５図の場合とは逆に、正常運転時の時間
に比べて異常運転時の時間の方が大きくなる。こ
の場合には、T_Nに加算されるオフセツト値を正
の値とし、T_N＜Tn′となるようにTn′を設定し
て、異常発生時の行程時間Ta，Tbが設定値
Tn′を超えて大きくなつた状態が予め設定された
２行程以上の複数行程にわたつて連続したときに
異常として検出するようにしたものである。この
ような場合の一例を第６図に示す。

実用上は、前記のTn＞Ta，Tbの場合に異常
として検出すると共に、Tn′＜Ta，Tbの場合に
も異常として検出する両方の機能を具備するよう
に構成するのが効果的である。

［発明の効果］ 以上において詳述した通り、本発明によれば、
ポンプ装置の異常状態を確実に検出することがで
きるのみならず、検出した異常を信号として出力
し、該信号によつて表示灯を点灯したり、ポンプ
装置の作動を停止させたり、あるいは他の関連機
器の作動を制御するように構成することも可能
で、以てポンプ装置の保全管理が容易になると共
に、製品製造ラインにおいてはポンプ異常に起因
する製品不良を低減することができるもので、当
該分野における効果は極めて多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は往復動ポンプの一例を示す回路図、第
２図乃至第６図は本発明を適用した往復動ポンプ
のそれぞれ異なるケースを示すタイムチヤートで
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流体圧によつて駆動される往復動ポンプにお
   いて、往復動ピストンの移動方向と移動行程時間
   を監視し、同一移動方向における移動行程時間と
   予め設定された設定時間とを比較して、前記移動
   行程時間が前記設定時間から予め設定された回数
   にわたつて外れたときに異常として検出すること
   を特徴とする往復動ポンプの異常検出方法。 ２ 設定時間が正常時の移動行程時間よりも大き
   い値である特許請求の範囲第１項に記載の往復動
   ポンプの異常検出方法。 ３ 設定時間が正常時の移動行程時間よりも小さ
   い値である特許請求の範囲第１項に記載の往復動
   ポンプの異常検出方法。 ４ 設定時間が正常時の移動行程時間よりも大き
   い値と小さい値の２つの値である特許請求の範囲
   第１項に記載の往復動ポンプの異常検出方法。