JP7254745B2

JP7254745B2 - 流体流路切換装置

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Publication number: JP7254745B2
Application number: JP2020093948A
Authority: JP
Inventors: 新治伊藤; 濃男林
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Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2020-05-29
Publication date: 2023-04-10
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Description

本発明は、流体流路切換装置に関する。

流体切換装置は、流体圧シリンダの圧力作用室に対する流体の給排を行うために流路を切り換える切換弁と、切換弁に流体を供給する供給流路と、切換弁からの流体を外部へ排出する排出流路と、を備えている。また、例えば特許文献１では、供給流路に流量センサを取り付けて、流量センサによって供給流路を流れる流体の流量を検出し、流量センサにより検出される流量に基づいて、流体漏れの有無を判定している。

特許第３６９５３８１号公報

ところで、例えば、切換弁の弁体のパッキンの劣化により、供給流路から切換弁に供給された流体の一部が、流体圧シリンダの圧力作用室に供給されずに、排出流路へ漏れてしまったり、流体圧シリンダのピストンのパッキンの劣化により、圧力作用室に供給された流体の一部が圧力作用室から漏れてしまったりするといった内部漏れが生じる場合がある。また、例えば、供給流路と切換弁との間のシール不良により、供給流路を流れる流体の一部が外部へ漏れてしまったり、切換弁と流体圧シリンダとを接続する配管のシール不良により、配管を流れる流体の一部が外部へ漏れてしまったりするといった外部漏れが生じる場合がある。

このように、内部漏れ、又は外部漏れのいずれかが生じている場合、特許文献１のように、流量センサによって供給流路を流れる流体の流量を検出するだけでは、流体漏れが有りであると判定したとしても、その流体漏れが、内部漏れなのか、それとも外部漏れなのかまでは判定できないという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、流体漏れが内部漏れなのか外部漏れなのかを判定することができる流体流路切換装置を提供することにある。

上記課題を解決する流体流路切換装置は、流体圧シリンダの圧力作用室に対する流体の給排を行うために流路を切り換える切換弁と、前記切換弁に流体を供給する供給流路と、前記切換弁からの流体を外部へ排出する排出流路と、前記供給流路を流れる流体の流量を検出する供給側流量センサと、前記排出流路を流れる流体の流量を検出する排出側流量センサと、前記排出流路の圧力を検出する圧力センサと、流体漏れを判定する漏れ判定部と、を備え、前記漏れ判定部は、前記切換弁に供給された流体の一部が前記排出流路に漏れることに起因する内部漏れの有無、及び、前記圧力作用室に供給された流体の一部が前記排出流路に漏れることに起因する内部漏れの有無を判定する内部漏れ判定処理と、前記供給流路を流れる流体の一部が外部へ漏れることに起因する外部漏れの有無、及び、前記切換弁と前記流体圧シリンダとを接続する配管を流れる流体の一部が外部へ漏れることに起因する外部漏れの有無を判定する外部漏れ判定処理と、を実行し、前記内部漏れ判定処理では、前記圧力センサにより圧力が検出されず、且つ前記排出側流量センサにより流量が検出されない場合、前記内部漏れが無しであると判定するとともに、前記圧力センサにより圧力が検出されず、且つ前記排出側流量センサにより流量が検出された場合、前記内部漏れが有りであると判定し、前記外部漏れ判定処理では、前記供給側流量センサにより検出される流量に基づいて前記圧力作用室に供給される流体の積算供給流量を算出するとともに、前記排出側流量センサにより検出される流量に基づいて前記圧力作用室から排出される流体の積算排出流量を算出し、前記積算供給流量と前記積算排出流量とが同じである場合、前記外部漏れが無しであると判定するとともに、前記積算供給流量が前記積算排出流量よりも大きい場合、前記外部漏れが有りであると判定する。

上記課題を解決する流体流路切換装置は、流体圧シリンダの一方の圧力作用室に流体が供給されるとともに前記流体圧シリンダの他方の圧力作用室から流体が排出されるように流路を切り換える切換弁と、前記切換弁に流体を供給する供給流路と、前記切換弁からの流体を外部へ排出する排出流路と、前記供給流路を流れる流体の流量を検出する供給側流量センサと、前記排出流路を流れる流体の流量を検出する排出側流量センサと、前記排出流路の圧力を検出する圧力センサと、流体漏れを判定する漏れ判定部と、を備え、前記漏れ判定部は、前記切換弁に供給された流体の一部が前記排出流路に漏れることに起因する内部漏れの有無、及び、前記圧力作用室に供給された流体の一部が前記排出流路に漏れることに起因する内部漏れの有無を判定する内部漏れ判定処理と、前記供給流路を流れる流体の一部が外部へ漏れることに起因する外部漏れの有無、及び、前記切換弁と前記流体圧シリンダとを接続する配管を流れる流体の一部が外部へ漏れることに起因する外部漏れの有無を判定する外部漏れ判定処理と、を実行し、前記内部漏れ判定処理では、前記圧力センサにより圧力が検出されず、且つ前記排出側流量センサにより流量が検出されない場合、前記内部漏れが無しであると判定するとともに、前記圧力センサにより圧力が検出されず、且つ前記排出側流量センサにより流量が検出された場合、前記内部漏れが有りであると判定し、前記外部漏れ判定処理では、前記供給側流量センサにより検出される流量に基づいて前記一方の圧力作用室に供給される流体の積算供給流量を算出するとともに、前記排出側流量センサにより検出される流量に基づいて前記他方の圧力作用室から排出される流体の積算排出流量を算出し、前記積算供給流量と前記積算排出流量との流量差が予め定められた値である場合、前記外部漏れが無しであると判定するとともに、前記積算供給流量と前記積算排出流量との流量差が予め定められた値よりも大きい場合、前記外部漏れが有りであると判定する。

上記流体流路切換装置において、前記供給流路の一部、及び前記排出流路の一部が形成された給排ブロックを備え、前記給排ブロックに対して前記切換弁が複数並設されており、前記供給側流量センサ、前記排出側流量センサ、及び前記圧力センサは、前記給排ブロックに一体化されているとよい。

上記流体流路切換装置において、前記供給流路の一部、及び前記排出流路の一部が形成されたマニホールドベースを備え、前記マニホールドベースに対して前記切換弁が載置されており、前記供給側流量センサ、前記排出側流量センサ、及び前記圧力センサは、前記マニホールドベースに一体化されているとよい。

上記流体流路切換装置において、前記供給流路は、メイン供給流路と、前記メイン供給流路から分岐するとともに前記メイン供給流路の一部を迂回するサブ供給流路と、を有し、前記サブ供給流路の流路断面積は、前記メイン供給流路の流路断面積よりも小さく、前記供給側流量センサは、前記サブ供給流路に設けられているとよい。

上記流体流路切換装置において、前記排出流路は、メイン排出流路と、前記メイン排出流路から分岐するとともに前記メイン排出流路の一部を迂回するサブ排出流路と、を有し、前記サブ排出流路の流路断面積は、前記メイン排出流路の流路断面積よりも小さく、前記排出側流量センサは、前記サブ排出流路に設けられているとよい。

上記流体流路切換装置において、前記排出流路には、前記切換弁から外部への流体の流れを許容するとともに前記外部から前記切換弁への流体の流れを遮断する逆止弁が設けられているとよい。

この発明によれば、流体漏れが内部漏れなのか外部漏れなのかを判定することができる。

実施形態における流体流路切換装置を説明するための図。内部漏れ判定処理について説明するための図。内部漏れ判定処理について説明するための図。内部漏れ判定処理について説明するための図。内部漏れ判定処理について説明するための図。内部漏れ判定処理について説明するためのタイムチャート。外部漏れ判定処理について説明するための図。外部漏れ判定処理について説明するための図。外部漏れ判定処理について説明するためのタイムチャート。別の実施形態における流体流路切換装置を説明するための図。

以下、流体流路切換装置を具体化した一実施形態を図１～図９にしたがって説明する。
図１に示すように、流体流路切換装置１０は、給排ブロック１１、複数のマニホールドベース２１、及び複数の切換弁３０を備えている。複数のマニホールドベース２１は、給排ブロック１１に対して並設されている。各切換弁３０は、各マニホールドベース２１に載置されている。したがって、各マニホールドベース２１に対して各切換弁３０が載置されている。そして、給排ブロック１１に対して切換弁３０が複数並設されている。

なお、各切換弁３０は、供給ポート、第１出力ポート、第２出力ポート、第１排出ポート、及び第２排出ポートを有し、ソレノイドへの通電のオンオフによる弁体の往復動に伴い、各ポート間の連通を切り換える公知の５ポート電磁弁である。弁体には、パッキンが取り付けられており、各ポート間をシールする。そして、各切換弁３０は、弁体の切換位置に応じて、各ポート間の連通を切り換えることで、各流体圧シリンダ４０の一方の圧力作用室４１及び他方の圧力作用室４２に対する流体の給排を行うために流路を切り換える。本実施形態の各切換弁３０は、流体圧シリンダ４０の一方の圧力作用室４１に流体が供給されるとともに流体圧シリンダ４０の他方の圧力作用室４２から流体が排出されるように流路を切り換える。また、各切換弁３０は、流体圧シリンダ４０の他方の圧力作用室４２に流体が供給されるとともに流体圧シリンダ４０の一方の圧力作用室４１から流体が排出されるように流路を切り換える。

各流体圧シリンダ４０は、シリンダチューブ４３と、シリンダチューブ４３内に収容されるピストン４４と、ピストン４４に取り付けられたピストンロッド４５と、を備えている。シリンダチューブ４３内は、ピストン４４によって、一方の圧力作用室４１と他方の圧力作用室４２とに区画されている。一方の圧力作用室４１と他方の圧力作用室４２との間は、ピストン４４に取り付けられた図示しないパッキンによってシールされている。

ピストンロッド４５は、ピストン４４の往復動に伴って、ピストン４４と一体的に移動する。ピストンロッド４５は、他方の圧力作用室４２を通過してシリンダチューブ４３に対して出没可能になっている。他方の圧力作用室４２の最大容積は、ピストンロッド４５が通過している分だけ、一方の圧力作用室４１の最大容積よりも小さい。したがって、一方の圧力作用室４１の最大容積は、他方の圧力作用室４２の最大容積よりも大きい。

給排ブロック１１は、第１集中供給ポート１２ａ及び第２集中供給ポート１２ｂを有している。また、給排ブロック１１は、集中供給流路１３を有している。集中供給流路１３は、メイン集中供給流路１３ａと、メイン集中供給流路１３ａから分岐するとともにメイン集中供給流路１３ａの一部を迂回するサブ集中供給流路１３ｂと、を有している。メイン集中供給流路１３ａの一端は、第１集中供給ポート１２ａに接続されている。メイン集中供給流路１３ａの他端は、第２集中供給ポート１２ｂに接続されている。サブ集中供給流路１３ｂの流路断面積は、メイン集中供給流路１３ａの流路断面積よりも小さい。第１集中供給ポート１２ａは、外部供給流路１４を介して流体圧機器１５に接続されている。外部供給流路１４は、例えば、配管である。

給排ブロック１１は、第１集中排出ポート１６ａ、第２集中排出ポート１６ｂ、及び集中外部排出ポート１６ｃを有している。また、給排ブロック１１は、集中排出流路１７を有している。集中排出流路１７は、メイン集中排出流路１７ａと、メイン集中排出流路１７ａから分岐するとともにメイン集中排出流路１７ａの一部を迂回するサブ集中排出流路１７ｂと、を有している。メイン集中排出流路１７ａの一端部は、第１集中排出ポート１６ａに接続される第１分岐接続流路１７１ａと、第２集中排出ポート１６ｂに接続される第２分岐接続流路１７２ａと、に分岐されている。メイン集中排出流路１７ａの他端は、集中外部排出ポート１６ｃに接続されている。サブ集中排出流路１７ｂの流路断面積は、メイン集中排出流路１７ａの流路断面積よりも小さい。集中外部排出ポート１６ｃは、外部排出流路１８を介して外部に接続されている。外部排出流路１８は、例えば、配管である。

各マニホールドベース２１には、ベース供給流路２２、第１ベース出力流路２３、第２ベース出力流路２４、第１ベース排出流路２５、及び第２ベース排出流路２６を有している。各マニホールドベース２１のベース供給流路２２、第１ベース出力流路２３、第２ベース出力流路２４、第１ベース排出流路２５、及び第２ベース排出流路２６は、各切換弁３０に接続されている。具体的には、ベース供給流路２２は、切換弁３０の供給ポートに接続されている、第１ベース出力流路２３は、切換弁３０の第１出力ポートに接続されている。第２ベース出力流路２４は、切換弁３０の第２出力ポートに接続されている。第１ベース排出流路２５は、切換弁３０の第１排出ポートに接続されている。第２ベース排出流路２６は、切換弁３０の第２排出ポートに接続されている。

給排ブロック１１に対して並設される複数のマニホールドベース２１のうち、最も給排ブロック１１に近い位置に配置されるマニホールドベース２１のベース供給流路２２は、給排ブロック１１の第２集中供給ポート１２ｂに接続されている。そして、隣り合うマニホールドベース２１の各ベース供給流路２２同士は互いに連通している。したがって、各マニホールドベース２１のベース供給流路２２は、給排ブロック１１の第２集中供給ポート１２ｂに接続されている。

そして、流体圧機器１５によって圧縮された流体が、外部供給流路１４、第１集中供給ポート１２ａ、集中供給流路１３、第２集中供給ポート１２ｂ、及び各ベース供給流路２２を介して各切換弁３０に供給される。したがって、外部供給流路１４、第１集中供給ポート１２ａ、集中供給流路１３、第２集中供給ポート１２ｂ、及び各ベース供給流路２２は、各切換弁３０に流体を供給する供給流路２７を構成している。給排ブロック１１には、供給流路２７の一部が形成されている。また、各マニホールドベース２１には、供給流路２７の一部がそれぞれ形成されている。供給流路２７は、メイン集中供給流路１３ａをメイン供給流路として有し、サブ集中供給流路１３ｂを、メイン供給流路から分岐するとともにメイン供給流路の一部を迂回するサブ供給流路として有している。

給排ブロック１１に対して並設される複数のマニホールドベース２１のうち、最も給排ブロック１１に近い位置に配置されるマニホールドベース２１の第１ベース排出流路２５は、給排ブロック１１の第１集中排出ポート１６ａに接続されている。そして、隣り合うマニホールドベース２１の各第１ベース排出流路２５同士は互いに連通している。したがって、各マニホールドベース２１の各第１ベース排出流路２５は、給排ブロック１１の第１集中排出ポート１６ａに接続されている。

給排ブロック１１に対して並設される複数のマニホールドベース２１のうち、最も給排ブロック１１に近い位置に配置されるマニホールドベース２１の第２ベース排出流路２６は、給排ブロック１１の第２集中排出ポート１６ｂに接続されている。そして、隣り合うマニホールドベース２１の各第２ベース排出流路２６同士は互いに連通している。したがって、各マニホールドベース２１の各第２ベース排出流路２６は、給排ブロック１１の第２集中排出ポート１６ｂに接続されている。

そして、例えば、各切換弁３０から各第１ベース排出流路２５へ排出された流体は、各第１ベース排出流路２５、第１集中排出ポート１６ａ、集中排出流路１７、集中外部排出ポート１６ｃ、及び外部排出流路１８を介して外部へ排出される。また、例えば、各切換弁３０から各第２ベース排出流路２６へ排出された流体は、各第２ベース排出流路２６、第２集中排出ポート１６ｂ、集中排出流路１７、集中外部排出ポート１６ｃ、及び外部排出流路１８を介して外部へ排出される。したがって、各第１ベース排出流路２５、第１集中排出ポート１６ａ、各第２ベース排出流路２６、第２集中排出ポート１６ｂ、集中排出流路１７、集中外部排出ポート１６ｃ、及び外部排出流路１８は、各切換弁３０からの流体を外部へ排出する排出流路２８を構成している。給排ブロック１１には、排出流路２８の一部が形成されている。また、各マニホールドベース２１には、排出流路２８の一部がそれぞれ形成されている。排出流路２８は、メイン集中排出流路１７ａをメイン排出流路として有し、サブ集中排出流路１７ｂを、メイン排出流路から分岐するとともにメイン排出流路の一部を迂回するサブ排出流路として有している。

外部排出流路１８には、逆止弁１８ａが設けられている。逆止弁１８ａは、集中外部排出ポート１６ｃから外部排出流路１８を介した外部への流体の流れを許容するとともに、外部から外部排出流路１８を介した集中外部排出ポート１６ｃへの流体の流れを遮断する。したがって、逆止弁１８ａは、切換弁３０から外部への流体の流れを許容するとともに外部から切換弁３０への流体の流れを遮断する。

各マニホールドベース２１の第１ベース出力流路２３は、各第１外部出力流路４６を介して各流体圧シリンダ４０の一方の圧力作用室４１に接続されている。各第１外部出力流路４６は、例えば、配管である。また、各マニホールドベース２１の第２ベース出力流路２４は、各第２外部出力流路４７を介して各流体圧シリンダ４０の他方の圧力作用室４２に接続されている。各第２外部出力流路４７は、例えば、配管である。

例えば、切換弁３０のソレノイドへの通電がオンになると、切換弁３０の弁体が、供給ポートと第１出力ポートとを連通し、且つ第２出力ポートと第２排出ポートとを連通する第１切換位置に切り換わる。切換弁３０の弁体が第１切換位置に切り換わると、供給ポートと第２出力ポートとの間、及び第１出力ポートと第１排出ポートとの間が、弁体のパッキンによりシールされる。

そして、切換弁３０から第１出力ポートを介して第１ベース出力流路２３に出力された流体は、第１外部出力流路４６を介して流体圧シリンダ４０の一方の圧力作用室４１に供給され、一方の圧力作用室４１の容積が増大するように流体圧シリンダ４０のピストン４４が移動する。これにより、他方の圧力作用室４２の容積が減少し、流体圧シリンダ４０の他方の圧力作用室４２の流体が、第２外部出力流路４７、第２出力ポート、及び第２排出ポートを介して第２ベース排出流路２６に排出される。

例えば、切換弁３０のソレノイドへの通電がオフになると、切換弁３０の弁体が、供給ポートと第２出力ポートとを連通し、且つ第１出力ポートと第１排出ポートとを連通する第２切換位置に切り換わる。切換弁３０の弁体が第２切換位置に切り換わると、供給ポートと第１出力ポートとの間、及び第２出力ポートと第２排出ポートとの間が、弁体のパッキンによりシールされる。

そして、切換弁３０から第２出力ポートを介して第２ベース出力流路２４に出力された流体は、第２外部出力流路４７を介して流体圧シリンダ４０の他方の圧力作用室４２に供給され、他方の圧力作用室４２の容積が増大するように流体圧シリンダ４０のピストン４４が移動する。これにより、一方の圧力作用室４１の容積が減少し、流体圧シリンダ４０の一方の圧力作用室４１の流体が、第１外部出力流路４６、第１出力ポート、及び第１排出ポートを介して第１ベース排出流路２５に排出される。

流体流路切換装置１０は、マイコン５０（ＭＰＵ）を備えている。マイコン５０は、給排ブロック１１に内蔵されている。マイコン５０は、外部制御機器５１に電気的に接続されている。

流体流路切換装置１０は、供給側流量センサ６１を備えている。供給側流量センサ６１は、集中供給流路１３のサブ集中供給流路１３ｂに設けられている。供給側流量センサ６１は、サブ集中供給流路１３ｂを流れる流体の流量を検出する。したがって、供給側流量センサ６１は、供給流路２７を流れる流体の流量を検出する。供給側流量センサ６１は、給排ブロック１１に内蔵されている。したがって、供給側流量センサ６１は、給排ブロック１１に一体化されている。供給側流量センサ６１は、マイコン５０に電気的に接続されている。供給側流量センサ６１により検出された流量に関する情報は、マイコン５０に送信される。

流体流路切換装置１０は、排出側流量センサ６２を備えている。排出側流量センサ６２は、集中排出流路１７のサブ集中排出流路１７ｂに設けられている。排出側流量センサ６２は、サブ集中排出流路１７ｂを流れる流体の流量を検出する。したがって、排出側流量センサ６２は、排出流路２８を流れる流体の流量を検出する。排出側流量センサ６２は、給排ブロック１１に内蔵されている。したがって、排出側流量センサ６２は、給排ブロック１１に一体化されている。排出側流量センサ６２は、マイコン５０に電気的に接続されている。排出側流量センサ６２により検出された流量に関する情報は、マイコン５０に送信される。

排出流路２８は、圧力検出流路１９を有している。圧力検出流路１９は、給排ブロック１１に形成されている。圧力検出流路１９は、メイン集中排出流路１７ａにおけるサブ集中排出流路１７ｂよりも一端部側の部位から分岐している。

流体流路切換装置１０は、圧力センサ６３を備えている。圧力センサ６３は、圧力検出流路１９に設けられている。圧力センサ６３は、圧力検出流路１９の圧力を検出する。したがって、圧力センサ６３は、排出流路２８の圧力を検出する。圧力センサ６３は、給排ブロック１１に内蔵されている。したがって、圧力センサ６３は、給排ブロック１１に一体化されている。圧力センサ６３は、マイコン５０に電気的に接続されている。圧力センサ６３により検出された圧力に関する情報は、マイコン５０に送信される。

マイコン５０には、圧力センサ６３により検出される排出流路２８の圧力の変化によって、流体圧シリンダ４０のピストン４４の移動が過渡状態であるか否かを判定するプログラムが予め記憶されている。例えば、マイコン５０は、圧力センサ６３により圧力が検出されている場合、流体圧シリンダ４０のピストン４４の移動が過渡状態であると判定する。一方で、マイコン５０は、圧力センサ６３により圧力が検出されていない場合、流体圧シリンダ４０のピストン４４がストロークエンドまで到達して、ピストン４４が停止している状態であると判定する。

マイコン５０には、内部漏れの有無を判定する内部漏れ判定処理と、外部漏れの有無を判定する外部漏れ判定処理と、を実行するプログラムが予め記憶されている。したがって、マイコン５０は、流体漏れを判定する漏れ判定部として機能する。

ここで、「内部漏れ」とは、例えば、切換弁３０の弁体のパッキンの劣化により、供給流路２７から切換弁３０に供給された流体の一部が、流体圧シリンダ４０の圧力作用室４１，４２に供給されずに、排出流路２８へ漏れてしまうことを言う。また、「内部漏れ」とは、例えば、流体圧シリンダ４０のピストン４４のパッキンの劣化により、一方の圧力作用室４１に供給された流体の一部が他方の圧力作用室４２へ漏れてしまったり、他方の圧力作用室４２に供給された流体の一部が一方の圧力作用室４１へ漏れてしまったりすることを言う。

一方で、「外部漏れ」とは、例えば、供給流路２７と切換弁３０との間のシール不良により、供給流路２７を流れる流体の一部が外部へ漏れてしまったり、切換弁３０と流体圧シリンダ４０とを接続する配管のシール不良により、配管を流れる流体の一部が外部へ漏れてしまったりすることを言う。

マイコン５０には、内部漏れ判定処理では、圧力センサ６３により圧力が検出されず、且つ排出側流量センサ６２により流量が検出されない場合、内部漏れが無しであると判定するプログラムが予め記憶されている。また、マイコン５０には、内部漏れ判定処理では、圧力センサ６３により圧力が検出されず、且つ排出側流量センサ６２により流量が検出された場合、内部漏れが有りであると判定するプログラムが予め記憶されている。

なお、本実施形態の圧力センサ６３としては、例えば、内部漏れによって排出流路２８へ流体が漏れているときの排出流路２８の圧力の微小な変化を検出することが不能なセンサを採用している。

マイコン５０には、圧力センサ６３により圧力が検出されており、流体圧シリンダ４０のピストン４４の移動が過渡状態であると判定されている場合、内部漏れ判定処理を実行しないプログラムが予め記憶されている。また、マイコン５０には、圧力センサ６３により圧力が検出されておらず、流体圧シリンダ４０のピストン４４が停止している状態であると判定されている場合、内部漏れ判定処理を実行するプログラムが予め記憶されている。

マイコン５０には、内部漏れ判定処理において、内部漏れ有りであると判定した場合に、排出側流量センサ６２により検出された流量を内部漏れ量として記憶するプログラムが予め記憶されている。

マイコン５０には、外部漏れ判定処理では、供給側流量センサ６１により検出される流量に基づいて一方の圧力作用室４１に供給される流体の積算供給流量を算出するとともに、排出側流量センサ６２により検出される流量に基づいて一方の圧力作用室４１から排出される流体の積算排出流量を算出するプログラムが予め記憶されている。そして、マイコン５０には、積算供給流量と積算排出流量とが同じである場合、外部漏れが無しであると判定するとともに、積算供給流量が積算排出流量よりも大きい場合、外部漏れが有りであると判定する判定プログラムが予め記憶されている。

具体的には、マイコン５０には、外部漏れ判定処理において、切換弁３０のソレノイドへの通電をオンにしてから、供給側流量センサ６１により検出される流量に基づいて一方の圧力作用室４１に供給される流体の積算供給流量を算出するプログラムが予め記憶されている。また、マイコン５０には、外部漏れ判定処理において、切換弁３０のソレノイドへの通電をオフにしてから、排出側流量センサ６２により検出される流量に基づいて一方の圧力作用室４１から排出される流体の積算排出流量を算出するプログラムが予め記憶されている。マイコン５０は、算出された積算供給流量及び積算排出流量をそれぞれ記憶する。マイコン５０には、外部漏れ判定処理において、切換弁３０のソレノイドへの通電をオンにしてから一方の圧力作用室４１に供給される流体の積算供給流量と、切換弁３０のソレノイドへの通電をオフにしてから一方の圧力作用室４１から排出される流体の積算排出流量とを比較するプログラムが予め記憶されている。そして、マイコン５０には、比較した積算供給流量及び積算排出流量において、積算供給流量と積算排出流量とが同じである場合、外部漏れが無しであると判定するプログラムが予め記憶されている。一方で、マイコン５０には、比較した積算供給流量及び積算排出流量において、積算供給流量が積算排出流量よりも大きい場合、外部漏れが有りであると判定するプログラムが予め記憶されている。

また、マイコン５０には、外部漏れ判定処理では、供給側流量センサ６１により検出される流量に基づいて他方の圧力作用室４２に供給される流体の積算供給流量を算出するとともに、排出側流量センサ６２により検出される流量に基づいて他方の圧力作用室４２から排出される流体の積算排出流量を算出するプログラムが予め記憶されている。そして、マイコン５０には、積算供給流量と積算排出流量とが同じである場合、外部漏れが無しであると判定するとともに、積算供給流量が積算排出流量よりも大きい場合、外部漏れが有りであると判定する判定プログラムが予め記憶されている。

具体的には、マイコン５０には、外部漏れ判定処理において、切換弁３０のソレノイドへの通電をオフにしてから、供給側流量センサ６１により検出される流量に基づいて他方の圧力作用室４２に供給される流体の積算供給流量を算出するプログラムが予め記憶されている。また、マイコン５０には、外部漏れ判定処理において、切換弁３０のソレノイドへの通電をオンにしてから、排出側流量センサ６２により検出される流量に基づいて他方の圧力作用室４２から排出される流体の積算排出流量を算出するプログラムが予め記憶されている。マイコン５０は、算出された積算供給流量及び積算排出流量をそれぞれ記憶する。マイコン５０には、外部漏れ判定処理において、切換弁３０のソレノイドへの通電をオフにしてから他方の圧力作用室４２に供給される流体の積算供給流量と、切換弁３０のソレノイドへの通電をオンにしてから他方の圧力作用室４２から排出される流体の積算排出流量とを比較するプログラムが予め記憶されている。そして、マイコン５０には、比較した積算供給流量及び積算排出流量において、積算供給流量と積算排出流量とが同じである場合、外部漏れが無しであると判定するプログラムが予め記憶されている。一方で、マイコン５０には、比較した積算供給流量及び積算排出流量において、積算供給流量が積算排出流量よりも大きい場合、外部漏れが有りであると判定するプログラムが予め記憶されている。

マイコン５０には、圧力センサ６３による検出の有無にかかわらず、外部漏れ判定処理が常に実行されるようにプログラムが予め記憶されている。したがって、マイコン５０は、流体圧シリンダ４０のピストン４４の移動が過渡状態であったり、流体圧シリンダ４０のピストン４４が停止している状態であったりしたとしても、外部漏れ判定処理を常に実行している。

マイコン５０には、外部漏れ判定処理において、外部漏れ有りであると判定した場合に、外部漏れ判定処理において比較した積算供給流量と積算排出流量との差を算出し、算出された流量を外部漏れ量として記憶するプログラムが予め記憶されている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
なお、以下の作用の説明では、説明を簡略化するために１組の切換弁３０及び流体圧シリンダ４０に関する作用についてのみ説明する。また、図２以降では、供給流路２７及び排出流路２８の図示を簡略化している。

まず、マイコン５０において、内部漏れの有無の判定の仕方について、本実施形態の作用と共に説明する。
図２に示すように、例えば、切換弁３０のソレノイドへの通電がオフになると、切換弁３０が第１切換位置から第２切換位置に切り換えられる。すると、一方の圧力作用室４１の流体が排出流路２８を通過して外部へ排出されるとともに、供給流路２７を通過した流体が他方の圧力作用室４２に供給され、ピストンロッド４５がシリンダチューブ４３に対して最も没入した状態となる。

図３に示すように、切換弁３０のソレノイドへの通電がオンになると、切換弁３０が第２切換位置から第１切換位置に切り換えられる。すると、供給流路２７を通過した流体が一方の圧力作用室４１に供給されるとともに、他方の圧力作用室４２の流体が排出流路２８を通過して外部へ排出され、ピストンロッド４５におけるシリンダチューブ４３に対する突出量が徐々に増えていく。

このとき、マイコン５０は、圧力センサ６３により圧力が検出されているため、流体圧シリンダ４０のピストン４４の移動が過渡状態であると判定する。したがって、マイコン５０は、内部漏れ判定処理を実行しない。

図４に示すように、ピストンロッド４５がシリンダチューブ４３に対して最も突出した状態となると、流体圧シリンダ４０のピストン４４がストロークエンドまで到達して、ピストン４４が停止する。このとき、マイコン５０は、圧力センサ６３により圧力が検出されないため、流体圧シリンダ４０のピストン４４が停止している状態であると判定して、内部漏れ判定処理を実行する。

ここで、マイコン５０は、内部漏れ判定処理において、圧力センサ６３により圧力が検出されず、且つ排出側流量センサ６２により流量が検出されない場合、内部漏れが無しであると判定する。

図５に示すように、マイコン５０は、内部漏れ判定処理において、圧力センサ６３により圧力が検出されず、且つ排出側流量センサ６２により流量が検出された場合、内部漏れが有りであると判定する。つまり、流体圧シリンダ４０のピストン４４が停止しているにもかかわらず、例えば、切換弁３０の弁体のパッキンの劣化により、供給流路２７から切換弁３０に供給された流体の一部が、流体圧シリンダ４０の一方の圧力作用室４１に供給されずに、排出流路２８へ漏れてしまっていることが想定される。また、流体圧シリンダ４０のピストン４４が停止しているにもかかわらず、例えば、流体圧シリンダ４０のピストン４４のパッキンの劣化により、一方の圧力作用室４１の流体の一部が他方の圧力作用室４２に漏れて、他方の圧力作用室４２から排出流路２８へ漏れてしまっていることが想定される。したがって、内部漏れが生じていると想定される。

図６に示すように、マイコン５０は、内部漏れ判定処理において、内部漏れ有りであると判定した場合に、排出側流量センサ６２により検出された流量Ｑｘを内部漏れ量として記憶する。そして、マイコン５０は、排出側流量センサ６２により検出された流量Ｑｘを外部制御機器５１に送信する。外部制御機器５１は、流量Ｑｘを内部漏れ量として受信することにより、作業者に異常を報知する。

次に、マイコン５０において、外部漏れの有無の判定の仕方について、本実施形態の作用と共に説明する。
図７に示すように、例えば、切換弁３０のソレノイドへの通電がオンになると、切換弁３０が第１切換位置に切り換えられ、供給流路２７を通過した流体が一方の圧力作用室４１に供給されるとともに、他方の圧力作用室４２の流体が排出流路２８を通過して外部へ排出される。これにより、ピストンロッド４５がシリンダチューブ４３に対して最も突出した状態となる。

このとき、マイコン５０は、外部漏れ判定処理において、供給側流量センサ６１により検出される流量に基づいて一方の圧力作用室４１に供給される流体の積算供給流量を算出する。また、マイコン５０は、外部漏れ判定処理において、排出側流量センサ６２により検出される流量に基づいて他方の圧力作用室４２から排出される流体の積算排出流量を算出する。このように、マイコン５０は、切換弁３０のソレノイドへの通電をオンにしてから、一方の圧力作用室４１に供給される流体の積算供給流量、及び他方の圧力作用室４２から排出される流体の積算排出流量をそれぞれ算出する。そして、マイコン５０は、算出した積算供給流量及び積算排出流量をそれぞれ記憶しておく。

図８に示すように、切換弁３０のソレノイドへの通電がオフになると、切換弁３０が第１切換位置から第２切換位置に切り換えられ、一方の圧力作用室４１の流体が排出流路２８を通過して外部へ排出されるとともに、供給流路２７を通過した流体が他方の圧力作用室４２に供給される。これにより、ピストンロッド４５がシリンダチューブ４３に対して最も没入した状態となる。

このとき、マイコン５０は、外部漏れ判定処理において、供給側流量センサ６１により検出される流量に基づいて他方の圧力作用室４２に供給される流体の積算供給流量を算出する。また、マイコン５０は、外部漏れ判定処理において、排出側流量センサ６２により検出される流量に基づいて一方の圧力作用室４１から排出される流体の積算排出流量を算出する。このように、マイコン５０は、切換弁３０のソレノイドへの通電をオフにしてから、他方の圧力作用室４２に供給される流体の積算供給流量、及び一方の圧力作用室４１から排出される流体の積算排出流量をそれぞれ算出する。そして、マイコン５０は、算出した積算供給流量及び積算排出流量をそれぞれ記憶しておく。

図９に示すように、マイコン５０は、外部漏れ判定処理において、例えば、切換弁３０のソレノイドへの通電をオンにしてから一方の圧力作用室４１に供給される流体の積算供給流量と、切換弁３０のソレノイドへの通電をオフにしてから一方の圧力作用室４１から排出される流体の積算排出流量とを比較する。そして、マイコン５０は、比較した積算供給流量及び積算排出流量において、積算供給流量と積算排出流量とが同じである場合、外部漏れが無しであると判定する。一方で、マイコン５０は、比較した積算供給流量及び積算排出流量において、図９で二点鎖線で示すように、積算供給流量が積算排出流量よりも大きい場合、外部漏れが有りであると判定する。

マイコン５０は、外部漏れ判定処理において、例えば、切換弁３０のソレノイドへの通電をオフにしてから他方の圧力作用室４２に供給される流体の積算供給流量と、切換弁３０のソレノイドへの通電をオンにしてから他方の圧力作用室４２から排出される流体の積算排出流量とを比較する。そして、マイコン５０は、比較した積算供給流量及び積算排出流量において、積算供給流量と積算排出流量とが同じである場合、外部漏れが無しであると判定する。一方で、マイコン５０は、比較した積算供給流量及び積算排出流量において、図９で一点鎖線で示すように、積算供給流量が積算排出流量よりも大きい場合、外部漏れが有りであると判定する。つまり、例えば、供給流路２７と切換弁３０との間のシール不良により、供給流路２７を流れる流体の一部が外部へ漏れてしまったり、切換弁３０と流体圧シリンダ４０とを接続する配管のシール不良により、配管を流れる流体の一部が外部へ漏れてしまったりしていることが想定される。

マイコン５０は、外部漏れ判定処理において、外部漏れ有りであると判定した場合に、外部漏れ判定処理において比較した積算供給流量と積算排出流量との差を算出し、算出された流量を外部漏れ量として記憶する。そして、マイコン５０は、算出された外部漏れ量を外部制御機器５１に送信する。外部制御機器５１は、外部漏れ量を受信することにより、作業者に異常を報知する。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）マイコン５０は、内部漏れ判定処理では、圧力センサ６３により圧力が検出されず、且つ排出側流量センサ６２により流量が検出されない場合、内部漏れが無しであると判定するとともに、圧力センサ６３により圧力が検出されず、且つ排出側流量センサ６２により流量が検出された場合、内部漏れが有りであると判定する。また、マイコン５０は、外部漏れ判定処理では、例えば、供給側流量センサ６１により検出される流量に基づいて一方の圧力作用室４１に供給される流体の積算供給流量を算出するとともに、排出側流量センサ６２により検出される流量に基づいて一方の圧力作用室４１から排出される流体の積算排出流量を算出する。そして、積算供給流量と積算排出流量とが同じである場合、外部漏れが無しであると判定するとともに、積算供給流量が積算排出流量よりも大きい場合、外部漏れが有りであると判定する。これによれば、流体流路切換装置１０において、流体漏れが内部漏れなのか外部漏れなのかを判定することができる。

（２）供給側流量センサ６１、排出側流量センサ６２、及び圧力センサ６３は、給排ブロック１１に一体化されている。これによれば、例えば、供給側流量センサ６１、排出側流量センサ６２、及び圧力センサ６３が、各マニホールドベース２１にそれぞれ一体化されている場合に比べると、流体流路切換装置１０全体をコンパクトにすることができる。

（３）サブ集中供給流路１３ｂの流路断面積は、メイン集中供給流路１３ａの流路断面積よりも小さい。そして、供給側流量センサ６１は、サブ集中供給流路１３ｂに設けられている。これによれば、供給側流量センサ６１として、小型のセンサを採用することができるため、流体流路切換装置１０全体をコンパクトにすることができる。

（４）サブ集中排出流路１７ｂの流路断面積は、メイン集中排出流路１７ａの流路断面積よりも小さい。そして、排出側流量センサ６２は、サブ集中排出流路１７ｂに設けられている。これによれば、排出側流量センサ６２として、小型のセンサを採用することができるため、流体流路切換装置１０全体をコンパクトにすることができる。

（５）外部排出流路１８には、切換弁３０から外部への流体の流れを許容するとともに外部から切換弁３０への流体の流れを遮断する逆止弁１８ａが設けられている。これによれば、例えば、流体流路切換装置１０を複数並設して、各流体流路切換装置１０の各外部排出流路１８同士を接続する場合であっても、他の流体流路切換装置１０の外部排出流路１８に排出された流体が自身の流体流路切換装置１０の外部排出流路１８を通過して切換弁３０に向けて逆流することを逆止弁１８ａによって回避できる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・実施形態において、マイコン５０は、外部漏れ判定処理では、供給側流量センサ６１により検出される流量に基づいて一方の圧力作用室４１に供給される流体の積算供給流量を算出するとともに、排出側流量センサ６２により検出される流量に基づいて他方の圧力作用室４２から排出される流体の積算排出流量を算出し、積算供給流量と積算排出流量との流量差が予め定められた値である場合、外部漏れが無しであると判定してもよい。そして、マイコン５０は、積算供給流量と積算排出流量との流量差が予め定められた値よりも大きい場合、外部漏れが有りであると判定してもよい。

具体的には、マイコン５０は、外部漏れ判定処理において、切換弁３０のソレノイドへの通電をオンにしてから一方の圧力作用室４１に供給される流体の積算供給流量と、他方の圧力作用室４２から排出される流体の積算排出流量との流量差を比較する。そして、マイコン５０は、比較した積算供給流量及び積算排出流量において、積算供給流量と積算排出流量との流量差が予め定められた値である場合、外部漏れが無しであると判定する。一方で、マイコン５０は、比較した積算供給流量及び積算排出流量において、積算供給流量と積算排出流量との流量差が予め定められた値よりも大きい場合、外部漏れが有りであると判定する。これによれば、一方の圧力作用室４１の最大容積と他方の圧力作用室４２の最大容積とが異なる構成であっても、同じタイミングでの一方の圧力作用室４１の積算供給流量と他方の圧力作用室４２の積算排出流量とを用いて、外部漏れを判定することができるため、外部漏れの判定を効率良く行うことができる。

・図１０に示すように、供給側流量センサ６１、排出側流量センサ６２、及び圧力センサ６３が、各マニホールドベース２１にそれぞれ一体化されていてもよい。この場合、各供給側流量センサ６１は、各マニホールドベース２１のベース供給流路２２に設けられている。また、各排出側流量センサ６２及び各圧力センサ６３は、各マニホールドベース２１の第１ベース排出流路２５及び第２ベース排出流路２６にそれぞれ設けられている。これによれば、どのマニホールドベース２１で流体漏れが生じているのかを判別することができるとともに、さらには、その流体漏れが生じているマニホールドベース２１の流体漏れが内部漏れなのか外部漏れなのかを判定することができる。

・実施形態において、供給側流量センサ６１が、例えば、メイン集中供給流路１３ａに設けられていてもよい。この場合、集中供給流路１３は、サブ集中供給流路１３ｂを有していない構成であってもよい。

・実施形態において、排出側流量センサ６２が、例えば、メイン集中排出流路１７ａに設けられていてもよい。この場合、集中排出流路１７は、サブ集中排出流路１７ｂを有していない構成であってもよい。

・実施形態において、流体流路切換装置１０は、外部排出流路１８に逆止弁１８ａが設けられていない構成であってもよい。
・実施形態において、各切換弁３０は、３ポート電磁弁であってもよい。この場合、各切換弁３０は、各流体圧シリンダ４０の一方の圧力作用室４１のみに流体を給排するために流路を切り換える。したがって、この場合、各流体圧シリンダ４０は、ばね式の単動シリンダである。

１０…流体流路切換装置、１１…給排ブロック、１３ａ…メイン供給流路としてのメイン集中供給流路、１３ｂ…サブ供給流路としてのサブ集中供給流路、１７ａ…メイン排出流路としてのメイン集中排出流路、１７ｂ…サブ排出流路としてのサブ集中排出流路、１８ａ…逆止弁、２１…マニホールドベース、２７…供給流路、２８…排出流路、３０…切換弁、４０…流体圧シリンダ、４１…一方の圧力作用室、４２…他方の圧力作用室、５０…漏れ判定部として機能するマイコン、６１…供給側流量センサ、６２…排出側流量センサ、６３…圧力センサ。

Claims

流体圧シリンダの圧力作用室に対する流体の給排を行うために流路を切り換える切換弁と、
前記切換弁に流体を供給する供給流路と、
前記切換弁からの流体を外部へ排出する排出流路と、
前記供給流路を流れる流体の流量を検出する供給側流量センサと、
前記排出流路を流れる流体の流量を検出する排出側流量センサと、
前記排出流路の圧力を検出する圧力センサと、
流体漏れを判定する漏れ判定部と、を備え、
前記漏れ判定部は、前記切換弁に供給された流体の一部が前記排出流路に漏れることに起因する内部漏れの有無、及び、前記圧力作用室に供給された流体の一部が前記排出流路に漏れることに起因する内部漏れの有無を判定する内部漏れ判定処理と、前記供給流路を流れる流体の一部が外部へ漏れることに起因する外部漏れの有無、及び、前記切換弁と前記流体圧シリンダとを接続する配管を流れる流体の一部が外部へ漏れることに起因する外部漏れの有無を判定する外部漏れ判定処理と、を実行し、
前記内部漏れ判定処理では、前記圧力センサにより圧力が検出されず、且つ前記排出側流量センサにより流量が検出されない場合、前記内部漏れが無しであると判定するとともに、前記圧力センサにより圧力が検出されず、且つ前記排出側流量センサにより流量が検出された場合、前記内部漏れが有りであると判定し、
前記外部漏れ判定処理では、前記供給側流量センサにより検出される流量に基づいて前記圧力作用室に供給される流体の積算供給流量を算出するとともに、前記排出側流量センサにより検出される流量に基づいて前記圧力作用室から排出される流体の積算排出流量を算出し、前記積算供給流量と前記積算排出流量とが同じである場合、前記外部漏れが無しであると判定するとともに、前記積算供給流量が前記積算排出流量よりも大きい場合、前記外部漏れが有りであると判定する流体流路切換装置。
流体圧シリンダの一方の圧力作用室に流体が供給されるとともに前記流体圧シリンダの他方の圧力作用室から流体が排出されるように流路を切り換える切換弁と、
前記切換弁に流体を供給する供給流路と、
前記切換弁からの流体を外部へ排出する排出流路と、
前記供給流路を流れる流体の流量を検出する供給側流量センサと、
前記排出流路を流れる流体の流量を検出する排出側流量センサと、
前記排出流路の圧力を検出する圧力センサと、
流体漏れを判定する漏れ判定部と、を備え、
前記漏れ判定部は、前記切換弁に供給された流体の一部が前記排出流路に漏れることに起因する内部漏れの有無、及び、前記圧力作用室に供給された流体の一部が前記排出流路に漏れることに起因する内部漏れの有無を判定する内部漏れ判定処理と、前記供給流路を流れる流体の一部が外部へ漏れることに起因する外部漏れの有無、及び、前記切換弁と前記流体圧シリンダとを接続する配管を流れる流体の一部が外部へ漏れることに起因する外部漏れの有無を判定する外部漏れ判定処理と、を実行し、
前記内部漏れ判定処理では、前記圧力センサにより圧力が検出されず、且つ前記排出側流量センサにより流量が検出されない場合、前記内部漏れが無しであると判定するとともに、前記圧力センサにより圧力が検出されず、且つ前記排出側流量センサにより流量が検出された場合、前記内部漏れが有りであると判定し、
前記外部漏れ判定処理では、前記供給側流量センサにより検出される流量に基づいて前記一方の圧力作用室に供給される流体の積算供給流量を算出するとともに、前記排出側流量センサにより検出される流量に基づいて前記他方の圧力作用室から排出される流体の積算排出流量を算出し、前記積算供給流量と前記積算排出流量との流量差が予め定められた値である場合、前記外部漏れが無しであると判定するとともに、前記積算供給流量と前記積算排出流量との流量差が予め定められた値よりも大きい場合、前記外部漏れが有りであると判定する流体流路切換装置。
前記供給流路の一部、及び前記排出流路の一部が形成された給排ブロックを備え、
前記給排ブロックに対して前記切換弁が複数並設されており、
前記供給側流量センサ、前記排出側流量センサ、及び前記圧力センサは、前記給排ブロックに一体化されている請求項１又は請求項２に記載の流体流路切換装置。
前記供給流路の一部、及び前記排出流路の一部が形成されたマニホールドベースを備え、
前記マニホールドベースに対して前記切換弁が載置されており、
前記供給側流量センサ、前記排出側流量センサ、及び前記圧力センサは、前記マニホールドベースに一体化されている請求項１又は請求項２に記載の流体流路切換装置。
前記供給流路は、メイン供給流路と、前記メイン供給流路から分岐するとともに前記メイン供給流路の一部を迂回するサブ供給流路と、を有し、
前記サブ供給流路の流路断面積は、前記メイン供給流路の流路断面積よりも小さく、
前記供給側流量センサは、前記サブ供給流路に設けられている請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の流体流路切換装置。
前記排出流路は、メイン排出流路と、前記メイン排出流路から分岐するとともに前記メイン排出流路の一部を迂回するサブ排出流路と、を有し、
前記サブ排出流路の流路断面積は、前記メイン排出流路の流路断面積よりも小さく、
前記排出側流量センサは、前記サブ排出流路に設けられている請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の流体流路切換装置。
前記排出流路には、前記切換弁から外部への流体の流れを許容するとともに前記外部から前記切換弁への流体の流れを遮断する逆止弁が設けられている請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の流体流路切換装置。