KR20200019714A

KR20200019714A - 고장 진단 장치, 그것을 구비하는 펌프 유닛 및 고장 진단 방법

Info

Publication number: KR20200019714A
Application number: KR1020207001564A
Authority: KR
Inventors: 타다히코 쿠로다; 타카유키 마스다; 타케시 마쓰우라; 유키 카토
Original assignee: 카와사키 주코교 카부시키 카이샤
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2020-02-24
Also published as: GB2579935B; US20200158146A1; US11365727B2; GB202002757D0; CN110753792B; CN110753792A; WO2019022252A1; KR102186492B1; GB2579935A

Abstract

사판 펌프의 고장을 진단하는 고장 진단 장치는, 유량 연산부에서 검출되는 흡입 유량에 기초해서, 소정 기간에서의 흡입 유량 또는 흡입 압력의 경시 변화를 나타내는 실 이력 데이터를 취득하는 이력 취득부와, 이력 취득부에 의해 취득되는 실 이력 데이터에 기초해서 피스톤과 슈 사이의 이상의 발생을 검출하는 고장 검출부를 구비하고 있다.

Description

고장 진단 장치, 그것을 구비하는 펌프 유닛 및 고장 진단 방법

본 발명은 사판 펌프의 고장을 진단하는 고장 진단 장치 및 그것을 구비하는 펌프 유닛에 관한 것이다.

선박용 기계 및 건설 기계 등의 산업용 기계에서 액압 펌프가 널리 이용되고 있고, 액압 펌프의 일 예로서 예를 들어 사판 펌프가 알려져 있다. 사판 펌프는, 복수의 피스톤을 구비하고 있고, 복수의 피스톤은, 회전축 둘레를 회전하는 실린더 블록에 진퇴 가능하게 삽입되어 있다. 또한, 복수의 피스톤의 각각에는, 슈(shoe)가 마련되어 있다. 각 피스톤은 슈를 통해 사판 상에 배치되어 있다. 또한, 피스톤과 슈는, 서로를 연결하는 개소에 구(球) 조인트(繼手)부를 구성하고 있고, 서로 요동 가능하게 연결되어 있다. 이와 같이 구성되는 사판 펌프에서는, 엔진 및 모터 등에 의해 회전축이 회전 구동되면, 회전축에 대해 경도(傾倒)하여 배치되어 있는 사판 상을 슈 및 피스톤이 회전한다. 이에 따라, 피스톤이 실린더 블록에 대해 후진 및 전진하여, 작동액을 흡입 및 토출한다.

사판 펌프에서는, 전술한 바와 같은 작동을 가능하게 하기 위해 피스톤과 슈가 구 조인트부에서 서로 요동할 수 있도록 이루어져 있지만, 피스톤 및 슈가 구 조인트부에서 마모하여 피스톤과 슈 사이에 이상(즉, 덜컹거림)이 발생한다. 덜컹거림은, 펌프의 사용 시간에 따라 그 양(즉, 피스톤과 슈 사이의 간격)이 커지게 되고, 덜컹거림의 양이 커지게 되면 이윽고 피스톤이 슈로부터 탈락하는 데에 이른다. 그러면 사판 펌프가 기능하지 않게 되고, 액압 회로의 전 기능이 소실되게 된다. 이와 같은 피스톤과 슈 사이에 발생하는 덜컹거림은, 사판 펌프의 고장으로서 특히 많다. 따라서, 이를 사전에 검출하는 것이 바람직하고, 그와 같은 장치로서 예를 들어 특허문헌 1과 같은 고장 진단 장치와 특허문헌 2와 같은 오버홀(overhaul) 시기 진단 방법이 알려져 있다.

특허문헌 1의 고장 진단 장치에서는, 피스톤 펌프의 토출압을 계측하여 맥동 파형이 작성되고, 나아가 맥동 파형으로부터 각 피스톤에서 공통되는 성분과 각 피스톤의 고유의 성분을 분리한다. 또한, 고유의 성분으로부터 특징량을 산출하고, 이 특징량이 역치 이상인지 여부에 따라 피스톤 펌프의 고장(즉, 피스톤과 슈 사이의 덜컹거림)을 검출하도록 이루어져 있다. 또한, 특허문헌 2의 오버홀 시기 진단 방법에서는, 피스톤 펌프의 토출압을 계측하고, 토출압의 맥동 파형의 스펙트럼, 즉 맥동 스펙트럼을 검출한다. 그리고 검출되는 맥동 스펙트럼의 특이 피크가 고주파 성분만큼 높아지게 되는 것과 같은 파형인지 여부에 의해 오버홀의 유무를 판단하도록, 즉 피스톤 펌프의 고장을 검출하도록 이루어져 있다.

일본 공개특허 특개2016-53308호 공보 일본특허 제3014560호 명세서

특허문헌 1의 고장 진단 장치 및 특허문헌 2의 오버홀 시기 진단 방법은, 모두 토출압을 계측하고, 계측되는 토출압의 맥동 파형에 기초해서 피스톤과 슈 사이의 이상(즉, 덜컹거림)을 검출하고 있다. 그러나 특허문헌 1 및 2에서는, 모두 고장에 의해 발생하는 토출압의 맥동 파형의 경향을 논하고 있는 것에 지나지 않고, 고장이 토출압의 맥동 파형에 영향을 미치는 메커니즘에 대해서 조금도 설명되어 있지 않다. 따라서, 그 검출 정밀도를 어느 정도 확보할 수 있는 것인지가 불명확하다. 또한, 피스톤 펌프에서는, 토출측에 여러 밸브와 액추에이터가 연결되어 있고, 토출압은, 그들의 영향을 받기 쉽다. 따라서 이상의 유무를 판단하기 위한 역치를 어떻게 설정할 것인지가 어렵고, 이상의 검출 정밀도가 불확실하다.

따라서 본 발명은, 피스톤과 슈 사이에 발생하는 이상의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있는 고장 진단 장치 및 그것을 구비하는 펌프 유닛을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 고장 진단 장치는, 미리 정해진 축선 둘레로 회전하는 실린더 블록과, 상기 실린더 블록에 진퇴 가능하게 각각 삽입되어 있는 복수의 피스톤과, 상기 복수의 피스톤의 각각에 요동 가능하게 설치되어 있는 슈와, 상기 슈가 그 위를 접동(摺動) 회전하는 사판을 구비하고, 상기 실린더 블록이 회전하는 것에 의해 상기 복수의 피스톤이 상기 실린더 블록 내를 진퇴하고, 그에 따라 작동액을 흡입 및 토출하는 사판 펌프의 고장 진단 장치로서, 소정 기간에서의 흡입 유량 또는 흡입 압력의 경시 변화를 나타내는 실(實) 이력 데이터를 취득하는 이력 취득부와, 상기 이력 취득부에 의해 취득되는 상기 실 이력 데이터에 기초해서 상기 피스톤과 상기 슈 사이의 이상의 발생을 검출하는 고장 검출부를 구비하는 것이다.

본 발명에 따르면, 사판 펌프의 흡입 유량 또는 흡입 압력에 기초해서 피스톤과 슈 사이의 이상을 검출할 수 있다. 사판 펌프의 흡입 유량 또는 흡입 압력은 외부 요인에 기인하는 변동이 토출압에 비해 작고, 사판 펌프의 흡입 유량 또는 흡입 압력에 이상에 의한 영향이 현저히 나타나기 쉽다. 따라서 사판 펌프의 흡입 유량 또는 흡입 압력에 기초해서 이상을 검출함으로써 이상을 정밀도 있게 검출할 수 있고, 이상의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

상기 발명에서, 상기 실 이력 데이터는, 소정 기간에서의 흡입 유량의 경시(經時) 변화를 나타내는 것이고, 상기 이상의 발생을 검출할 때의 판단 기준으로서 소정 기간에서의 흡입 유량의 경시 변화를 나타내는 기준 이력 데이터를 미리 기억하는 기억부를 더 구비하고, 상기 고장 검출부는, 상기 실 이력 데이터와 상기 기준 이력 데이터를 비교하여, 상기 이상의 발생을 검출해도 좋다.

상기 구성에 따르면, 미리 기억되는 기준 이력 데이터와 검출된 실 이력 데이터를 비교하는 것에 의해 이상의 발생을 검출할 수 있다. 따라서 이상의 발생을 정밀도 있는 한편 용이하게 검출할 수 있다.

상기 발명에서, 상기 고장 검출부는, 상기 실 이력 데이터 및 상기 기준 이력 데이터의 각각을 소정 개수의 구간으로 분할하고, 서로에 대응하는 각 구간에서의 실 이력 데이터의 흡입 유량과 기준 이력 데이터의 흡입 유량의 차분에 기초하여 상기 이상의 양인 덜컹거림양을 연산해도 좋다.

상기 구성에 따르면, 덜컹거림양을 검출할 수 있으므로, 사판 펌프의 고장을 정성적이 아닌 정량적으로 판단할 수 있다. 즉, 덜컹거림양에 따라 피스톤의 교체 시기 및 사판 펌프의 고장의 정도 등에 관한 판단을 유연하게 수행할 수 있다.

상기 발명에서, 상기 실 이력 데이터는, 소정 기간에서의 흡입 유량의 경시 변화를 나타내는 것이고, 상기 이력 취득부는, 상기 실린더 블록이 1회전하는 동안의 흡입 유량의 실 이력 데이터를 취득하고, 상기 고장 검출부는, 상기 실 이력 데이터를 미리 정해져 있는 개수의 구간으로 분할하고, 각 구간의 흡입 유량을 서로 비교하여 상기 이상의 발생을 검출해도 좋다.

상기 구성에 따르면, 비교 대상이 되는 이력이 없어도 이상의 발생을 정밀도 있게 검출할 수 있고, 고장 진단 장치를 용이하게 구성할 수 있다.

상기 발명에서, 상기 고장 검출부는, 소정의 2개의 구간의 흡입 유량의 차분에 기초해서 상기 이상의 양인 덜컹거림양을 연산해도 좋다.

상기 구성에 따르면, 덜컹거림양을 검출할 수 있으므로, 사판 펌프의 고장을 정성적이 아닌 정량적으로 판단할 수 있다. 따라서 덜컹거림양에 따라 피스톤의 교체 시기 및 사판 펌프의 고장의 정도 등에 관한 판단을 유연하게 수행할 수 있다.

상기 발명에서, 상기 실 이력 데이터는, 소정 기간에서의 흡입 유량의 경시 변화를 나타내는 것이고, 상기 이력 취득부는, 소정 기간에서의 흡입 유량의 경시 변화를 나타내는 실 파형 데이터를 포함하는 실 이력 데이터를 취득하고, 상기 고장 검출부는, 상기 파형 데이터에 기초해서 상기 이상의 발생을 검출해도 좋다.

상기 구성에 따르면, 파형 데이터에 기초해서 이상의 발생을 검출할 수 있다.

상기 발명에서, 상기 이력 취득부는, 소정 기간에서의 흡입 유량의 경시 변화를 나타내는 실 파형 데이터를 포함하는 실 이력 데이터를 취득하고, 상기 기억부는, 소정 기간에서의 흡입 유량의 경시 변화를 나타내는 기준 파형 데이터를 포함하는 기준 이력 데이터를 기억하고, 상기 고장 검출부는, 상기 실 파형 데이터와 상기 기준 파형 데이터를 비교하여, 상기 이상의 발생을 검출해도 좋다.

상기 구성에 따르면, 실 파형 데이터와 기준 파형 데이터를 비교하는 것에 의해 덜컹거림의 발생을 검출할 수 있다.

상기 발명에서, 상기 실 이력 데이터는, 소정 기간에서의 흡입 압력의 경시 변화를 나타내는 것이고, 상기 이상의 발생을 검출할 때의 판단 기준으로서 소정 기간에서의 흡입 압력의 경시 변화를 나타내는 기준 이력 데이터를 미리 기억하는 기억부를 더 구비하고, 상기 고장 검출부는, 상기 실 이력 데이터와 상기 기준 이력 데이터를 비교하여, 상기 이상의 발생을 검출해도 좋다.

상기 발명에서, 상기 고장 검출부는, 상기 실 이력 데이터 및 상기 기준 이력 데이터의 각각을 소정 개수의 구간으로 분할하고, 서로 대응하는 각 구간에서의 실 이력 데이터와 기준 이력 데이터에 기초해서 상기 이상의 발생을 검출해도 좋다.

상기 구성에 따르면, 각 데이터를 소정 개수의 구간으로 분할하여 데이터를 비교하므로, 비교가 쉽다. 따라서 이상의 발생을 용이하게 검출할 수 있다.

상기 발명에서, 상기 실 이력 데이터는, 소정 기간에서의 흡입 압력의 경시 변화를 나타내는 것이고, 상기 이력 취득부는, 소정 기간에서의 흡입 압력의 경시 변화를 나타내는 파형 데이터를 포함하는 실 이력 데이터를 취득하고, 상기 고장 검출부는, 상기 파형 데이터에 기초해서 상기 이상의 발생을 검출해도 좋다.

상기 발명에서, 상기 이력 취득부는, 소정 기간에서의 흡입 압력의 경시 변화를 나타내는 실 파형 데이터를 포함하는 실 이력 데이터를 취득하고, 상기 기억부는, 소정 기간에서의 흡입 압력의 경시 변화를 나타내는 기준 파형 데이터를 포함하는 기준 이력 데이터를 기억하고, 상기 고장 검출부는, 상기 실 파형 데이터와 상기 기준 파형 데이터를 비교하여, 상기 이상의 발생을 검출해도 좋다.

상기 구성에 따르면, 실 파형 데이터와 기준 파형 데이터를 비교하는 것에 의해 이상의 발생을 검출할 수 있다.

상기 발명에서, 상기 고장 검출부는, 상기 실 이력 데이터에 대해 주파수 분석을 수행하고, 주파수 분석의 결과에 기초해서 상기 이상의 발생을 검출해도 좋다.

본 발명의 펌프 유닛은, 전술하는 어느 하나의 상기 고장 진단 장치와, 상기 사판 펌프와, 상기 사판 펌프에 흡입되는 작동액의 흡입 유량 또는 흡입 압력에 따른 신호를 출력하는 센서 장치를 구비하고, 상기 고장 진단 장치는, 상기 센서 장치로부터의 신호에 따라 흡입 유량을 연산하는 유량 연산부 또는 상기 센서 장치로부터의 신호에 따라 흡입 압력을 연산하는 압력 연산부를 구비하는 것이다.

본 발명에 따르면, 상술한 바와 같은 기능을 갖는 펌프 유닛을 제공할 수 있다.

본 발명의 고장 진단 방법은, 미리 정해진 축선 둘레로 회전하는 실린더 블록과, 상기 실린더 블록에 진퇴 가능하게 각각 삽입되어 있는 복수의 피스톤과, 상기 복수의 피스톤의 각각에 요동 가능하게 설치되어 있는 슈와, 상기 슈가 그 위를 접동(摺動) 회전하는 사판을 구비하고, 상기 실린더 블록이 회전하는 것에 의해 상기 복수의 피스톤이 상기 실린더 블록 내를 진퇴하고, 그에 따라 작동액을 흡입 및 토출하는 사판 펌프의 고장 진단 방법으로서, 상기 사판 펌프에 흡입되는 작동액의 흡입 유량 또는 흡입 압력을 검출하는 검출 공정과, 상기 검출 공정에서 검출되는 흡입 유량 또는 흡입 압력에 기초해서, 소정 기간에서의 흡입 유량 또는 흡입 압력의 경시 변화를 나타내는 실 이력 데이터를 취득하는 이력 취득 공정과, 상기 이력 취득 공정에 의해 취득되는 실 이력 데이터에 기초해서 상기 피스톤과 상기 슈 사이의 이상의 발생을 검출하는 고장 검출 공정을 구비하는 방법이다.

본 발명에 의하면, 피스톤과 슈 사이에 발생하는 이상의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실시형태의 펌프 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 펌프 유닛에 구비되는 사판 펌프의 영역(X)을 확대하여 나타내는 확대 단면도이고, 도 2a는 이상 없는 피스톤 및 슈를 나타내고, 도 2b는 이상 있는 피스톤 및 슈를 나타낸다.
도 3은 도 1의 사판 펌프에서 사판 상을 회전하는 피스톤의 움직임을 평면에 전개한 전개도이다.
도 4는 제1 내지 제3 실시형태에서, 펌프 유닛에 구비되는 고장 진단 장치를 나타내는 블록도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 1의 사판 펌프에서, 도 2에 나타내는 상사점에서 하사점 쪽으로 조금 이동했을 때의 피스톤을 측방에서 본 단면도이고, 도 5a는 이상 없는 피스톤 및 슈를 나타내고, 도 5b는 이상 있는 피스톤 및 슈를 나타낸다.
도 6a 및 도 6b는 도 1의 사판 펌프에서, 상사점과 하사점 사이의 중간 지점까지 이동했을 때의 피스톤을 상방에서 본 단면도이고, 도 6a는 이상 없는 피스톤 및 슈를 나타내고, 도 6b는 이상 있는 피스톤 및 슈를 나타낸다.
도 7a 및 도 7b는 도 1의 사판 펌프에서, 상사점에 도달했을 때의 피스톤을 측방에서 본 단면도이고, 도 7a는 이상 없는 피스톤 및 슈를 나타내고, 도 7b는 이상 있는 피스톤 및 슈를 나타낸다.
도 8a 및 도 8b는 도 1의 사판 펌프에서, 하사점에서 상사점 쪽으로 조금 이동했을 때의 피스톤을 측방에서 본 단면도이고, 도 8a는 이상 없는 피스톤 및 슈를 나타내고, 도 8b는 이상 있는 피스톤 및 슈를 나타낸다.
도 9는 도 1의 경사 펌프에서, 실린더 블록의 회전각과 1개의 피스톤의 축선 방향의 위치의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은 도 1의 경사 펌프에서, 실린더 블록의 회전각과 1개의 피스톤의 흡입 유량 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11은 제1 내지 제3 실시형태에서, 고장 진단 장치가 실행하는 고장 진단 처리의 순서를 나타내는 플로 차트이다.
도 12는 1개의 피스톤에서 이상이 발생하고 있는 사판 펌프에 관한 것으로, 도 12a는 흡입 유량의 경시 변화를 나타내는 그래프이고, 도 12b는 흡입 유량의 차의 적분값의 경시 변화를 나타내는 그래프이다.
도 13은 복수의 피스톤에서 이상이 발생하고 있는 사판 펌프에 관한 것으로, 도 13a는 흡입 유량의 경시 변화를 나타내는 그래프이고, 도 13b는 흡입 유량의 차의 적분값의 경시 변화를 나타내는 그래프이다.
도 14a 및 도 14b는 사판 펌프의 흡입 유량의 주파수 스펙트럼을 나타내는 그래프이고, 도 14a가 이상 없는 그래프, 도 14b가 이상 있는 그래프이다.
도 15는 제4 및 제5 실시형태에서, 펌프 유닛에 구비되는 고장 진단 장치를 나타내는 블록도이다.
도 16은 제4 및 제5 실시형태에서, 고장 진단 장치가 실행하는 고장 진단 처리의 순서를 나타내는 플로 차트이다.
도 17a 및 도 17b는 도 1에 나타내는 사판 펌프의 흡입 압력의 경시 변화를 나타내는 그래프이고, 도 17a가 이상 없는 그래프, 도 17b가 이상 있는 그래프이다.
도 18a 및 도 18b는 도 1에 나타내는 사판 펌프의 흡입 압력의 주파수 스펙트럼을 나타내는 그래프이고, 도 18a가 이상 없는 그래프, 도 18b가 이상 있는 그래프이다.

이하, 본 발명에 따른 제1 내지 제5 실시형태의 펌프 유닛(1, 1A~1D)에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서 사용하는 방향의 개념은, 설명하는 데 편의상 사용하는 것이고, 발명의 구성의 방향 등을 그 방향으로 한정하는 것은 아니다. 또한, 이하에 설명하는 펌프 유닛(1, 1A~1D)은, 본 발명의 일 실시형태에 지나지 않는다. 따라서 본 발명은 실시형태로 한정되지 않고, 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 추가, 삭제, 변경이 가능하다.

[제1 실시형태]

<펌프 유닛>

도 1에 나타내는 펌프 유닛(1)은, 예를 들어 선박용 기계 및 건설 기계 등의 산업용 기계에서 이용되고, 액압 실린더나 액압 모터 등의 액압 기기에 작동액을 공급하여 구동하도록 이루어져 있다. 더욱 구체적으로 설명하면, 펌프 유닛(1)은, 사판 펌프(2)를 구비하고 있고, 사판 펌프(2)는, 탱크 등으로부터 저압의 작동액을 흡입 및 가압하여, 고압의 작동액을 토출한다. 토출된 작동액은, 배관 등을 통해 액압 기기로 공급되고, 액압 기기는, 공급되는 작동액에 의해 구동된다. 이와 같은 기능을 갖는 펌프 유닛(1)은, 고장 진단 장치(3) 및 통지(報知) 장치(4)를 더 구비하고 있고, 고장 진단 장치(3)에 의해 사판 펌프(2)의 고장의 유무를 진단할 수 있도록, 더욱 구체적으로는 후술하는 피스톤(14)과 슈(15) 사이에 발생하는 이상(즉, 덜컹거림)의 발생을 검출할 수 있도록 이루어져 있다. 또한, 고장 진단 장치(3)는, 진단 결과를 통지 장치(4)에 출력하고, 진단 결과에 기초한 정보를 통지 장치(4)에 의해 통지시키도록 이루어져 있다. 또한, 통지 장치(4)는, 모니터 등의 표시 장치, 경보기 및 음성 출력 장치이고, 시각 및 청각적으로 통지할 수 있도록 이루어져 있다. 이와 같이 구성되는 펌프 유닛(1)에서, 이하에서는 먼저 진단 대상인 사판 펌프(2)에 대하여 설명한다.

[사판 펌프]

사판 펌프(2)는, 예를 들어 가변 용량형 사판 펌프이고, 뒤에서 상술하는 사판(16)의 경전각(傾轉角)을 바꾸는 것에 의해 토출 유량(즉, 흡입 유량)을 변경할 수 있도록 이루어져 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 사판 펌프(2)는, 케이싱(11)과, 회전축(12)과, 실린더 블록(13)과, 복수의 피스톤(14)과, 복수의 슈(15)와, 사판(16)과, 밸브 플레이트(17)를 구비하고 있다. 케이싱(11)은, 회전축(12)과, 실린더 블록(13)과, 복수의 피스톤(14)과, 복수의 슈(15)와, 사판(16)과, 밸브 플레이트(17)를 수용하도록 구성되어 있다. 또한, 회전축(12)은, 그 일단부를 케이싱(11)으로부터 돌출시키고 있고, 그 일단부가 엔진 및 모터 등의 원동기에 연결되어 있다. 또한, 회전축(12)의 일단부측 부분 및 타단부에는, 베어링(18, 19)이 마련되어 있고, 회전축(12)은, 베어링(18, 19)을 통해 케이싱(11)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 나아가, 회전축(12)에는, 2개의 베어링(18, 19) 사이이고 그 타단부측 부분에 실린더 블록(13)이 삽통(揷通)되어 있다.

실린더 블록(13)은, 대략적으로 원통 모양으로 형성되고, 스플라인 결합 등에 의해 상대 회전 불가능하게 그리고 축선을 일치시키도록 하여 회전축(12)에 결합되어 있다. 따라서 실린더 블록(13)은, 회전축(12)과 일체적으로 축선(L1) 둘레를 회전하도록 이루어져 있다. 또한, 실린더 블록(13)에는, 복수의 실린더실(본 실시형태에서는, 9개의 실린더실)(20)이 형성되어 있다. 복수의 실린더실(20)은, 실린더 블록(13)의 일단측에서 개구하는 한편 축선(L1)에 평행하게 연장되는 구멍이고, 축선(L1)을 중심으로 하는 원주 방향으로 등간격을 두고 배치되어 있다. 이와 같이 배치되는 실린더실(20)에는, 상기 개구를 통해 피스톤(14)이 삽입되어 있다.

피스톤(14)은, 이른바 수(male)형 피스톤이고, 피스톤 본체(14a)와 철구부(凸球部)를 가지고 있다. 피스톤 본체(14a)는, 대략 원기둥 모양으로 형성되어 있고, 실린더실(20)에 삽입되어 있다. 피스톤 본체(14a)는, 실린더실(20)에 삽입되어 있는 상태에서 축선 방향 일단측을 돌출시키고 있고, 피스톤 본체(14a)의 축선 방향 일단측에는 철구부(14b)가 일체적으로 형성되어 있다. 또한, 철구부(14b)에는 슈(15)가 장착되어 있다.

슈(15)는, 수용부(15a)와, 기체부(基體部, 15b)를 가지고 있다. 수용부(15a)는, 대략 원통 모양으로 형성되어 있고, 그 안의 수용 공간(15c)(도 2a 참조)이 부분 구 모양으로 형성되어 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 수용 공간(15c)은, 철구부(14b)의 형상에 맞춰 형성되어 있고, 수용 공간(15c)에 철구부(14b)를 수용할 수 있도록 이루어져 있다. 또한, 철구부(14b)를 수용하고 있는 상태에서 수용부(15a)의 개구 단부(15d)가 조여져 있다. 이에 따라, 철구부(14b)가 수용부(15a) 내에 요동 가능하게 꼭 끼이는 한편 피스톤(14)과 슈(15)가 서로 요동 가능하게 연결되고, 철구부(14b)와 수용부(15a)에 의해 구 조인트부(21)가 구성되어 있다. 또한, 슈(15)의 수용부(15a)에서는, 그 개구 단부(15d)의 반대쪽의 단면(端面)에 기체부(15b)가 일체적으로 형성되어 있다. 기체부(15b)는, 대략 원판 모양이고 수용부(15a)보다 큰 직경으로 형성되어 있고, 그 두께 방향 일표면에 수용부(15a)가 일체적으로 형성되어 있다. 또한, 기체부(15b)는, 두께 방향 타표면이 평탄하게 형성되어 있고, 그 타표면을 사판(16)에 대도록 하여 사판(16)으로 밀어붙여지고 있다.

사판(16)은, 대략적으로 원고리 형상의 판이고, 그 내측 구멍에 회전축(12)을 삽통시키는 한편 회전축(12)에 대해 경도(傾倒)시킨 상태로 케이싱(11) 내에 배치되어 있다. 이와 같이 배치되어 있는 사판(16)의 두께 방향 일표면은, 평탄하게 형성되어, 지지면(16a)을 형성하고 있다. 지지면(16a)은, 실린더 블록(13)의 일단면에 경사하고 있는 상태로 마주하고 있고, 지지면(16a) 상에는, 복수의 슈(15)의 기체부(15b)가 원주 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 이와 같이 배치되어 있는 복수의 슈(15)는, 누름 판(24)에 의해 지지면(16a)으로 밀어붙여지고, 밀어붙여진 상태에서 축선(L1)을 중심으로 지지면(16a) 상을 접동(摺動) 회전하도록 이루어져 있다. 즉, 복수의 슈(15)는, 경사진 지지면(16a)에 배치되는 한편 그 지지면(16a) 상을 축선(L1) 둘레로 회전한다. 따라서 슈(15)가 지지면(16a) 상을 회전하면, 실린더 블록(13)에 대해 가까워졌다가 멀어졌다가 한다. 따라서 실린더 블록(13)에 의해 피스톤(14)이 실린더실(20)을 진퇴하게 된다. 또한, 실린더 블록(13)에는, 작동액을 흡입 및 토출하기 위해 복수의 실린더 포트(25)가 형성되어 있다.

복수의 실린더 포트(25)는, 실린더 블록(13)의 타단측에 실린더실(20)마다 일대일로 대응시켜 각각 형성되어 있다. 복수의 실린더 포트(25)는, 실린더 블록(13)의 타단에 개구를 가지고 있고, 개구가 축선(L1)을 중심으로 하는 원주 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 또한, 실린더 블록(13)의 타단에는, 밸브 플레이트(17)가 마련되어 있다. 밸브 플레이트(17)는, 대략적으로 원판 모양으로 이루어져 있고, 그 중심에 회전축(12)이 상대 회전 가능하게 삽통되는 한편 그 두께 방향 일표면을 실린더 블록(13)의 타단에 맞닿게 하고 있는 상태로 케이싱(11)에 고정되어 있다. 이와 같이 배치되어 있는 밸브 플레이트(17)에는, 흡입 포트(17a) 및 토출 포트(17b)가 형성되어 있다. 흡입 포트(17a) 및 토출 포트(17b)는, 밸브 플레이트(17)의 두께 방향으로 관통하는 한편 원주 방향으로 연장하는 구멍이고, 원주 방향으로 서로 간격을 두고 배치되어 있다. 또한, 흡입 포트(17a) 및 토출 포트(17b)는, 복수의 실린더 포트(25)에 대응시켜 배치되어 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 각각의 포트(17a, 17b)에는, 4개 또는 5개의 실린더 포트(25)가 상시 연결되고, 실린더 블록(13)이 회전하는 것에 의해 각 실린더 포트(25)가 연결되는 포트(17a, 17b)가 전환되도록 이루어져 있다. 또한, 도 1에서는, 설명의 편의상, 하사점 및 상사점에 위치하는 실린더실(20)의 실린더 포트(25)가 각 포트(17a, 17b)와 연결되어 있는 것을 도시하고 있다. 실제로는, 실린더 포트(25)는, 하사점(도 1의 지면 하측의 위치) 부근에서 막혀 있고, 상사점(도 1의 지면 상측의 위치) 부근에서도 막혀 있다.

이와 같이 구성되는 사판 펌프(2)에서는, 원동기에 의해 회전축(1)이 회전 구동되고, 회전축(12)이 회전하면 복수의 피스톤(14)이 도 3에 나타내는 바와 같이 실린더실(20)을 왕복 운동한다. 이에 따라, 작동액이 흡입 포트(17a)를 통해 탱크 등으로부터 실린더실(20)로 흡입되고(흡입 행정), 실린더실(20)로 흡입된 작동액이 토출 포트(17b)를 통해 토출된다(토출 행정). 각 포트(17b)에서 토출되는 작동액의 유량은, 사판(16)의 경전각에 따라 결정된다. 사판 펌프(2)에서는, 서보 기구(26)를 가지고 있고, 서보 기구(26)에 의해 사판(16)의 경전각을 바꿀 수 있도록 이루어져 있다. 즉, 서보 기구(26)는, 사판(16)을 축선(L2) 둘레로 경동(傾動) 가능하게 구성되어 있다. 그리고 사판(16)이 경동하는 것에 의해 피스톤(14)의 스트로크양이 변화하고, 변화하는 것으로 토출 포트(17b)를 통해 토출되는 작동액의 토출량(즉, 펌프 용량)이 변화한다.

또한, 사판 펌프(2)의 피스톤(14)에는, 도 2a에 나타내는 바와 같이, 그 축선을 따라 관통하는 연통로(14c)가 형성되어 있다. 연통로(14c)는, 실린더실(20)의 작동액을 슈(15)의 수용 공간(15c)으로 안내하도록, 더욱 상세하게는 철구부(14b)의 외표면과 수용부(15a)의 내면 사이로 안내하도록 이루어져 있다. 또한, 슈(15)에도, 그 축선(즉, 수용부(15a) 및 기체부(15b)의 축선)을 따라 연통로(15e)가 형성되어 있고, 전술하는 작동액을 연통로(15e)에 의해 지지면(16a)까지 안내하도록 이루어져 있다. 이와 같이 사판 펌프(2)에서는, 2개의 연통로(14c, 15e)를 통해 작동액을 수용 공간(15c) 및 지지면(16a) 상으로 안내하고, 안내된 작동액을 윤활액으로서 사용하도록 이루어져 있다. 이에 따라 구 조인트부(21)에서의 철구부(14b)와 수용부(15a)의 마모를 억제하고 있다. 한편, 피스톤(14)과 슈(15) 사이의 마모는, 안내된 윤활액만으로는 완전하게 막을 수 없고, 이윽고 마모에 의해 철구부(14b)와 수용부(15a) 사이에 이상(즉, 덜컹거림)을 발생시킨다. 이와 같은 이상을 검출하기 위해, 펌프 유닛(1)에는, 고장 진단 장치(3)가 구비되어 있다.

[고장 진단 장치]

고장 진단 장치(3)는, 소정 기간, 예를 들어 실린더 블록(13)이 일회전하는 동안에 사판 펌프(2)에 흡입되는 작동액의 유량, 즉 흡입 유량의 이력에 기초해서 사판 펌프(2)의 고장의 발생, 즉 이상의 발생을 검출하도록 이루어져 있다. 또한, 이력에는, 시각력(時刻歷) 및 시각력 파형이 포함되고, 흡입 유량의 시각력은 흡입 유량의 경시 변화를 나타내는 이력 정보이고, 시각력 파형은, 흡입 유량의 경시 변화를 나타내는 파형이다. 또한, 고장 진단 장치(3)는, 센서 장치(5)와 협동하여 이상의 발생을 검출하기 위해 흡입 유량을 검출하도록 이루어져 있고, 흡입 유량의 검출로서 이하와 같은 방법이 이용된다. 즉, 흡입 유량의 검출 방법으로서는, 예를 들어 차압식, 초음파식, 전자식, 코리올리(Coriolis)식 및 체적식 등의 여러 방법이 있다. 본 실시형태에서는, 흡입 유량의 검출 방법으로서 차압식이 채용되고 있고, 고장 진단 장치(3)는, 흡입 유량을 검출하기 위해 센서 장치(5)와 연결되어 있다.

센서 장치(5)는, 흡입 포트(17a)와 탱크 등을 연결하는 배관(30)에 설치되어 있고, 2개의 압력 센서를 가지고 있다. 2개의 압력 센서는, 배관(30)에서 미리 정해져 있는 거리를 벌려 배치되고, 배관(30)에서의 2개의 점의 압력(p1, p2)(즉, 상류압(p1) 및 하류압(p2))을 검출하고 있다. 또한, 2개의 압력 센서는, 상류압(p1) 및 하류압(p2)에 따른 신호를 출력하고, 출력되는 2개의 신호는, 고장 진단 장치(3)에 입력된다. 고장 진단 장치(3)는, 예를 들어 CPU(Central ProcessingUnit) 외에, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory) 등을 가지고 있다(모두 미도시). ROM에는, CPU가 실행하는 프로그램, 각종 고정 데이터 등이 기억되어 있다. CPU가 실행하는 프로그램은, 예를 들어 플렉시블 디스크, CD-ROM, 메모리카드 등의 각종 기억매체에 보존되어 있고, 이들의 기억매체로부터 ROM에 설치된다. RAM에는, 프로그램 실행 시에 필요한 데이터가 일시적으로 기억되고 있다.

이와 같이 구성되어 있는 고장 진단 장치(3)는, 센서 장치(5)로부터 입력되는 2개의 신호에 기초해서 흡입 유량을 연산하고, 또한 검출되는 흡입 유량에 기초해서 이상의 발생을 검출한다. 더욱 상세하게 설명하면, 고장 진단 장치(3)는, 도 4에 나타내는 바와 같이 유량 연산부(31)와, 기억부(32)와, 이력 취득부(33)와, 고장 검출부(34)를 구비하고 있다. 유량 연산부(31)는, 센서 장치(5)에 연결되어 있고, 센서 장치(5)로부터의 2개의 신호, 즉 2개의 압력 센서로부터 각각 출력되는 신호가 입력된다. 유량 연산부(31)는, 입력되는 2개의 신호에 기초해서 흡입 유량을 연산한다. 즉, 유량 연산부(31)는, 먼저 2개의 신호에 기초해서 상류압(p1), 하류압(p2) 및 그들의 차압(Δp)을 산출하고, 산출되는 차압(Δp)에 기초해서 배관(30)을 흐르는 작동액의 유량을(예를 들어, 오일러의 운동 방정식 등을 이용하여) 연산한다. 배관(30)을 흐르는 작동액의 유량은, 흡입 유량과 대응하고 있고, 연산된 유량을 흡입 유량으로 검출한다. 이와 같은 기능을 갖는 유량 연산부(31)는, 미리 정해져 있는 시간 간격으로 센서 장치(5)로부터 2개의 신호를 취득하고, 또한 상기 시간 간격으로 흡입 유량을 검출하여 기억부(32)에 기억시키도록 이루어져 있다.

기억부(32)는, 복수의 흡입 유량을 기억 가능하고, 유량 연산부(31)에서 검출되는 흡입 유량(즉, 실(實) 흡입 유량)을 검출됐을 때의 시각과 대응시켜 기억한다. 또한, 이력 취득부(33)는, 이와 같이 기억되는 복수의 실 흡입 유량에 기초해서 소정의 진단 기간에서의 이력인 실 이력 데이터를 취득한다. 또한, 본 실시형태에서, 진단 기간은 회전축(12)의 주기(T[s])로 설정되어 있다. 또한, 주기(T)는, 1정 회전수로 회전하는 회전축(12)의 목표 회전수에 기초해서 연산하여 취득하거나, 또한 회전축(12)에 마련되는 회전각 센서(미도시)나 회전 검출기 등으로부터의 신호에 기초해서 검출하거나 할 수 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 이력 취득부(33)는, 먼저 기억부(32)에 기억되는 복수의 실 흡입 유량에 기초해서 소정의 진단 기간에서의 시각력인 실시각력을 취득하고, 나아가 취득한 실 이력 데이터에 기초해서 시각력 파형 데이터(즉, 실 파형 데이터이고 후술하는 도 12a 및 13a 참조)를 작성한다. 또한, 기억부(32)에는, 실 이력 데이터 및 실 파형 데이터에 대응시켜 이하와 같은 정보가 기억되고 있다.

즉, 기억부(32)는, 기준 이력 데이터가 기억되고 있다. 기준 이력 데이터에는, 기준 시각력 및 그 시각력 파형 데이터(기준 파형 데이터)가 포함되어 있다. 기준 시각력이란, 실 시각력에 대응하는 것으로, 진단 기간과 대략 같은 기간에서의 기준 흡입 유량의 경시 변화이다. 또한, 기준 흡입 유량은, 예를 들어 사판 펌프(2)에서 초기에 검출되는 흡입 유량, 사판 펌프(2)와 같은 형상의 마스터 사판 펌프에 의해 검출되는 흡입 유량 및 시뮬레이션에서 모델화한 사판 펌프에서 검출 산출되는 흡입 유량이고, 판단의 기준이 되는 흡입 유량이다. 이 기준 흡입 유량을 진단 기간만큼 미리 검출시키는 것에 의해, 기준 이력 데이터가 작성된다. 또한, 기준 파형 데이터는, 실 파형 데이터와 동일하게, 기준 시각력을 시각마다 플롯하는 것에 의해 작성되고 있다. 이와 같은 기준 시각력 및 기준 파형 데이터를 포함하는 기준 이력 데이터는, 이상의 발생을 검출하기 위해 실 이력 데이터와 함께 고장 검출부(34)에 이용된다.

고장 검출부(34)는, 이력 취득부(33)에서 취득되는 실 이력 데이터와 기억부(32)에 기억되는 기준 이력 데이터에 기초해서 이상의 발생을 검출한다. 구체적으로는, 고장 검출부(34)는, 이상의 유무를 판단함과 함께, 피스톤(14)과 슈(15) 사이에 발생하는 이상의 양인 덜컹거림양을 연산한다. 고장 검출부(34)는, 이상의 유무를 판단함에 있어서 먼저 실 이력 데이터에 포함되는 실 파형 데이터와 기준 이력 데이터에 포함되는 기준 파형 데이터를 비교한다. 이들 2개의 파형 데이터에 상이점이 있는 경우, 고장 검출부(34)는, 이상이 있다고 판단한다. 뒤에서 상술하지만, 고장 검출부(34)는, 이하와 같은 방법으로 이상의 유무를 판단하고 있다. 즉, 고장 검출부(34)는, 먼저 상이점에서의 흡입 유량의 차분을 적분하여 적분값을 연산한다. 그리고 적분값이 소정의 역치보다 큰 경우, 고장 검출부(34)는, 이상이 있다고 판단한다. 또한, 고장 검출부(34)는, 덜컹거림양을 연산함에 있어서 이하와 같은 방법으로 산출한다. 예를 들어, 고장 검출부(34)는, 전술하는 상이점에서의 흡입 유량의 차분을 적분하고, 그 적분값에 기초하여 덜컹거림양을 산출한다.

이와 같이 구성되는 고장 진단 장치(3)는, 흡입 유량에 기초해서 이상의 발생을 검출하고 있다. 이하에서는, 이와 같이 흡입 유량에 기초해서 이상을 검출할 수 있는 이유를 명확하게 하기 위해, 사판 펌프(2)에서 이상이 발생하는 것에 의해 흡입 유량이 변화하는 메커니즘의 일 예에 대하여, 도 2a 내지 도 3 및 도 5a 내지 8b를 참조하면서 설명한다.

[이상과 흡입 유량의 관계에 대하여]

사판 펌프(2)에서는, 전술한 것처럼 구동원에 의해 회전축(12)이 구동되면, 피스톤(14)이 실린더실(20)을 왕복 운동한다(도 3 참조). 즉, 피스톤(14)은, 상사점에서 하사점으로 회전하는 것에 의해 실린더실(20)을 후퇴하고, 흡입 포트(17a)를 통해 실린더실(20)로 작동액을 흡입한다(도 3의 흡입 행정). 피스톤(14)은, 이윽고 하사점에 도달하면, 다음으로 상사점을 향해 회전한다. 이에 따라, 피스톤(14)은, 그 동작을 후퇴에서 전진으로 전환하고, 전진하는 피스톤(14)에 의해 실린더실(20)의 작동액이 토출 포트(17b)를 통해 토출된다(도 3의 토출 행정). 한편, 피스톤(14)은, 실린더실(20)을 왕복 운동하면서, 슈(15)를 통해 사판(16) 상을 축선(L1) 둘레로 회전하고 있다. 따라서 도 3에 나타내는 바와 같이, 피스톤(14)과 슈(15)가 서로 접동하고, 철구부(14b)의 구 정수리 부분(외표면) 및 수용부(15a)의 내면이 마모하고, 구 조인트부(21)에서 피스톤(14)과 슈(15) 사이에 이상(즉, 덜컹거림)이 발생한다.

또한, 피스톤(14)과 슈(15) 사이의 이상은, 전술한 바와 같은 원인 이외에도 이하와 같은 원인으로 발생한다. 즉, 피스톤(14)과 슈(15) 사이의 이상은, 수용부(15a)의 개구 단부(15d)(이른바, 조임부)가 철구부(14b)에 의해 마모하는 것에 의해서도 발생한다. 한편으로, 어느 원인으로 발생한 이상이어도 이상에 의해 흡입 유량이 변화하는 메커니즘(즉, 후술하는 바와 같이 흡입 행정의 개시 직후에 피스톤(14)이 슈(15)에 대해 움직이지 않는 것에 의해 흡입 유량이 변화하는 점)은 동일하다. 따라서 이하에서는, 전술한 바와 같은 철구부(14b)의 구 정수리 부분의 마모에 의해 피스톤(14)과 슈(15) 사이에 이상이 발생한 경우에 대하여 설명한다.

이상이 발생하면, 이상이 발생하지 않은 경우에 대해 실린더실(20)에서의 피스톤(14)의 움직임이 이하와 같이 변화한다. 즉, 피스톤(14)은, 상사점까지 실린더실(20)의 작동액에 의해 사판(16) 쪽으로 눌리도록 하여 전진 동작을 수행하고 있고, 도 2a 및 도 2b에 나타내는 바와 같이 피스톤(14)의 철구부(14b)의 선단측 부분이 슈(15)의 수용부(15a)의 저면에 밀어 붙여지고 있다. 한편, 이상이 발생하고 있는 경우, 철구부(14b)의 기단측 부분은, 도 2b에 나타내는 바와 같이 수용부(15a)의 개구 단부(15d)로부터 떨어진 상태로 되어 있다(도 2b의 슈(15) 내의 그물 눈금 참조). 따라서 피스톤(14)은, 상사점에서, 이상이 없는 경우에 비해 이상이 있는 경우 쪽이 Δd만큼 사판(16) 측에 위치하게 된다.

그 후, 상사점에서 하사점을 향해 피스톤(14)이 회전하기 시작하면, 피스톤(14)과 함께 슈(15)가 회전한다. 슈(15)는, 누름 판(24)에 의해 사판(16)의 지지면(16a)으로 밀어 붙여지고 있으므로, 경도하는 지지면(16a) 상을 회전하고, 지지면(16a)을 따라 후퇴한다. 이상이 없는 경우, 도 5a에 나타내는 바와 같이, 후퇴하는 슈(15)의 개구 단부(15d)에 의해 피스톤(14)의 철구부(14b)의 기단측 부분이 잡아 당겨지고, 피스톤(14)은, 상사점을 지나감과 함께 실린더실(20)을 후퇴하기 시작한다.

한편, 이상이 있는 경우, 피스톤(14)에서는, 상사점 부근에서 철구부(14b)의 기단측 부분과 개구 단부(15d) 사이에 틈새가 형성되어 있다(도 2b 참조). 따라서 개구 단부(15d)에 의해 철구부(14b)의 기단측 부분을 잡아 당기는 것이 불가능하고, 상사점을 지나간 후, 피스톤(14)이 실린더실(20)에서 움직이지 않고 정지하고 있다. 그 후에도 슈(15)가 실린더 블록(13)의 회전에 따라 사판(16)을 따라 후퇴하여 철구부(14b)의 기단측 부분에 개구 단부(15d)가 계합(係合)할 때까지 피스톤(14)은 계속 정지한다. 그리고 도 5b에 나타내는 바와 같이 철구부(14b)의 기단측 부분에 개구 단부(15d)가 계합하면, 철구부(14b)의 기단측 부분이 슈(15)의 개구 단부(15d)에 의해 잡아 당겨지기 시작하고, 피스톤(14)이 겨우 실린더실(20)을 후퇴하기 시작한다.

이와 같이 이상이 있는 피스톤(14)에서는, 실린더 블록(13)이 상사점에서 하사점을 향해 움직이기 시작하는 타이밍과, 피스톤(14)이 실린더실(20)을 후퇴하기 시작하는 타이밍 사이에 타임래그(time lag)가 발생하고 있다. 그리고 이들 사이에서도 정지하는 피스톤(14)에 대해 슈(15)가 사판(16)을 따라 후퇴하고 있고, 그 결과 피스톤(14)과 슈(15)가 상대 변위한다. 이에 따라, 철구부(14b)의 선단측 부분이 수용부(15a)의 저면에서 떨어지고, 그에 따라 철구부(14b)의 선단측 부분과 수용부(15a)의 저면 사이에 틈새(21a)가 형성된다. 틈새(21a)는, 수용부(15a)의 저면이 철구부(14b)로부터 떨어짐에 따라 넓어지게 된다. 틈새(21a)는, 연통로(14c)를 통해 실린더실(20)에 연결되어 있고, 떨어져 확장할 때에 실린더실(20)의 작동액이 연통로(14c)를 통해 틈새(21a)로 빨아 올린다(도 5b의 그물 눈금 부분 참조). 틈새(21a)는, 철구부(14b)의 기단측 부분이 슈(15)의 개구 단부(15d)에 계합할 때까지 계속 확장한다. 그 동안, 작동액의 빨아 올림은 계속되고, 계합하여 틈새(21a)의 확장이 멈춤과 함께 작동액의 빨라 올림이 멈춰지게 된다.

또한, 철구부(14b)의 기단측 부분이 슈(15)의 개구 단부(15d)에 계합하여 작동액의 빨아 올림이 멈춘 후에는, 도 6a 및 도 6b에 나타내는 바와 같이 피스톤(14)은 슈(15)에 잡아 당겨져 후퇴하면서 상사점 부근에서 하사점을 향해 회전한다. 그 후, 피스톤(14)은, 도 7a 및 도 7b에 나타내는 바와 같이 하사점에 도달하고, 슈(15)는 사판(16)에 의해 앞쪽으로 밀려 나온다. 이상이 없는 경우, 피스톤(14)은, 앞쪽으로 밀려 나온 슈(15)의 움직임에 맞춰 전진한다. 즉, 피스톤(14)의 동작이 후퇴 동작에서 전진 동작으로 전환된다(도 8a 참조). 한편, 이상이 있는 경우, 철구부(14b)의 선단 부분과 수용부(15a)의 저면 사이에 틈새(21a)가 비어 있으므로, 슈(15)가 피스톤(14)을 밀 수 없고, 흡입 행정의 개시 시와 동일하게 피스톤(14)이 실린더실(20)에 상대적으로 정지한다. 그 후에도, 피스톤(14)은, 슈(15)가 사판(16)을 따라 전진하여 철구부(14b)의 선단측 부분에 수용부(15a)의 저면이 닿을 때까지 계속 정지한다. 그리고 도 8b에 나타내는 바와 같이 철구부(14b)의 선단측 부분이 수용부(15a)의 저면에 의해 밀려 실린더실(20)을 전진하기 시작하고, 그 상태로 상사점까지 회전한다. 따라서 이상이 있는 피스톤(14)은, 상사점에서 이상이 없는 피스톤(14)보다 Δd만큼 뒤쪽에 위치하게 된다(도 2a 및 도 2b 참조). 이와 같이, 사판 펌프(2)에서는, 이상이 있는 경우, 흡입 행정과 동일하게 토출 행정에서도 슈(15)가 전진하는 타이밍과 피스톤(14)이 전진하는 타이밍 사이에 타임 래그가 발생하고 있다, 즉 하사점에서 상사점을 향해 움직이기 시작하는 타이밍과 전진하기 시작하는 타이밍 사이에 타임 래그가 발생하고 있다.

이와 같이 동작하는 사판 펌프(2)에서는, 이상이 없는 경우, 도 9의 점선으로 나타내는 바와 같이 회전각이 15deg에서 30deg 사이에서 피스톤(14)이 크게 후퇴하기 시작하고 있다. 또한, 도 9는, 세로축이 실린더실(20) 내에서의 피스톤(14)의 위치를 나타내고, 가로축이 실린더 블록(13)의 회전각[deg]을 나타내고 있다. 또한, 상사점이 회전각 0deg이고, 하사점이 회전각 180deg이다. 한편, 이상이 있는 경우, 도 9의 실선으로 나타내는 바와 같이, 상사점에서 하사점을 향하는 이동을 개시한 후, 회전각이 15deg에서 30deg 사이에서도 피스톤(14)은, 크게 후퇴하지 않고 대략 정지하고 있다. 따라서 이상이 없는 피스톤(14)과 이상이 있는 피스톤(14)에서는, 도 10에 나타내는 바와 같이 경우에 1개의 피스톤(14)의 흡입 유량이 회전각 15deg에서 30deg 사이에서 전혀 다르다. 또한, 도 10은, 세로축이 1개의 피스톤(14)의 흡입 유량이고, 가로축이 실린더 블록(13)의 회전각[deg]을 나타내고 있다. 도 10의 점선이 이상 없는 피스톤(14)의 흡입 유량이고, 실선이 이상 있는 피스톤(14)의 ?입 유량이다.

이와 같이, 이상의 유무 의해 피스톤(14)의 움직임이 변화하고, 그에 따라 1개의 피스톤(14)의 흡입 유량이 변화, 즉 감소한다. 사판 펌프(2)에서는, 흡입 포트(17a)에는 상시 4개 또는 5개의 실린더실(20)이 연결되어 있지만, 전술한 바와 같은 이상의 발생에 따른 피스톤(14)의 흡입 유량의 감소는, 후술하는 도 12a에 나타내는 바와 같이 사판 펌프(2)의 흡입 유량(즉, 흡입 포트(17a)에 연결되는 모든 피스톤(14)에 의해 흡입되는 작동액의 총 유량)으로도 나타난다. 또한, 도 12a에서는, 세로축이 사판 펌프(2)의 흡입 유량이고, 가로축이 경과 시간을 나타내고 있다. 또한, 도 12a의 실선은 실 파형 데이터이고, 도 12b의 점선은 기준 파형 데이터이다. 이와 같이 이상의 유무에 따라 피스톤(14)의 흡입 유량에 차이가 발생하므로, 사판 펌프(2)의 흡입 유량을 검출하고, 흡입 유량의 경시 변화(즉, 이력)를 보는 것에 의해, 이상의 유무를 판단할 수 있다.

또한, 사판 펌프(2)에서는, 전술한 것처럼 이상의 유무에 따라 상사점에서의 피스톤(14)의 위치가 변화하고, 또한 그 위치는, 틈새(21a)의 크기(즉, 덜컹거림양)에 따라 사판(16) 측으로 이동해 간다. 따라서 덜컹거림양이 커지면 커질수록, 상사점에서 하사점으로 이동할 때, 피스톤(14)이 정지하고 있는 시간이 길어지고, 흡입 포트(17a)를 통해 실린더실(20)로 흡입되는 작동액의 양(즉, 흡입량)이 감소한다. 따라서 흡입량의 감소량을 연산하는 것에 의해 덜컹거림양을 추정할 수 있다. 또한, 실제로는, 전술한 것처럼 이상이 발생하는 것에 의해 틈새(21a)가 형성되고, 틈새(21a)로의 작동액의 빨아 올림도 동시에 발생하고 있다. 따라서 피스톤(14)에서 실제로 감소한 흡입량은, 후퇴량의 감소에 따른 흡입량의 감소분에서 작동액의 빨아 올림에 따른 흡입량의 증가분을 뺀 차분이 된다. 덜컹거림양을 추정할 때에는 이 차분에 기초해서 덜컹거림양을 연산하지만, 후퇴량 및 틈새(21a)의 체적은 모두 덜컹거림양과 대응하고 있고, 차분 또한 덜컹거림양에 대응하는 것이 된다. 또한, 상기 차분은, 이상이 없는 피스톤(14)에 의한 흡입량에서 이상이 있는 피스톤(14)에 의한 흡입량을 뺀 차분에 대응하고 있다. 따라서 상기 2개의 피스톤(14)의 흡입량의 차분을 연산하는 것에 의해, 덜컹거림양을 추정할 수 있다.

이와 같이 사판 펌프(2)에서는, 이상의 유무에 따라 피스톤(14)의 흡입 유량에 차이가 발생하고, 이 차이에 의해 실 파형 데이터를 기준 파형 데이터와 달라지기 시작한다. 따라서 기준 파형 데이터와 실 파형 데이터를 비교하는 것에 의해, 사판 펌프(2)에서의 이상의 유무를 검출할 수 있다. 또한, 상기 2개의 피스톤(14)의 흡입량의 차분이 덜컹거림양에 대응하고 있으므로, 기준 파형 데이터와 실 파형 데이터에 기초해서 사판 펌프(2)의 흡입량의 차분을 연산하는 것에 의해 덜컹거림양도 검출할 수 있다. 이하에서는, 고장 진단 장치(3)가 이상의 유무를 판단하고, 나아가 덜컹거림양을 검출하는 고장 진단 처리의 순서에 대하여 도 11의 플로 차트를 참조하면서 설명한다.

[고장 진단 처리에 대하여]

펌프 유닛(1)에서는, 원동기에 의해 회전축이 회전 구동되는 한편 고장 진단 장치(3)에 전력이 공급되면 고장 진단 처리가 실행되고, S1 단계로 이행한다. 진단 실행 판정 공정인 S1 단계에서는, 고장 진단을 실행할지 여부를 판정한다. 펌프 유닛(1)에서는, 예를 들어 소정의 진단 간격으로 고장 진단을 실행하도록 이루어져 있고, 전의 고장 진단이 종료하고 나서 경과한 시간에 따라 고장 진단을 실행할지 여부를 판정한다. 또한, 반드시 진단 간격으로 고장 진단을 실행할 필요는 없고, 조작 패널이나 스위치 등의 조작 장치에 의해 고장 진단의 실행의 유무를 지령하도록 해도 좋다. 그 경우에는, 조작 장치로부터의 지령의 유무에 따라 고장 진단을 실행할지 여부를 판정한다. 고장 진단을 실행하지 않는다고 판정한 경우에는, 경과한 시간이 조건을 만족할 때까지 판정을 반복한다. 한편, 고장 진단을 실행한다고 판정되면, S2 단계로 이행한다.

유량 검출 공정인 S2 단계에서는, 센서 장치(5)로부터 출력되는 신호에 기초해서 유량 연산부(31)가 사판 펌프(2)의 흡입 유량을 검출한다. 기억부(32)는, 검출되는 흡입 유량을 검출한 시각도 기억한다. 흡입 유량이 시각과 함께 기억부(32)에 기억되면, S3 단계로 이행한다. 또한, S3 단계로 이행한 후에도, 병행해서 흡입 유량의 검출 및 기억을 반복하도록 해도 좋다.

시각력 취득 공정인 S3 단계에서는, 이력 취득부(33)가 진단 기간에서의 실 이력 데이터를 취득한다. 즉, 이력 취득부(33)는, 기억부(32)에 기억되는 복수의 실 흡입 유량 중에서 소정의 진단 기간에서 기억된 복수의 실 흡입 유량을 취득한다. 취득하는 흡입 유량은, 최근에 검출된 흡입 유량의 시각으로부터 주기 T만큼 거슬러 올라간 시각까지 기억된 실 흡입 유량이다. 이력 취득부(33)는, 복수의 실 흡입 유량을 각각 검출된 시각에 대응시켜 취득하고, 실 시각력을 작성한다. 실 시각력이 작성되면, S4 단계로 이행한다. 파형 데이터 생성 공정인 S4 단계에서는, S3 단계에서 작성된 실 시각력에 기초해서 이력 취득부(33)가 실 파형 데이터를 생성한다. 구체적으로 설명하면, 실 시각력에서의 복수의 실 흡입 유량을 각각 대응시켜진 시각마다 플롯하여, 도 12a의 실선과 같은 실 파형 데이터를 생성한다. 실 파형 데이터가 생성되면, S4 단계에서 S5 단계로 이행한다.

고장 검출 공정인 S5 단계에서는, 이력 취득부(33)에서 생성한 실 파형 데이터와, 기억부(32)에 기억되는 기준 파형 데이터에 기초해서 이상의 발생 유무를 판정한다. 구체적으로 설명하면, 사판 펌프(2)의 흡입 유량의 시각력 파형 데이터는, 도 12a의 점선으로 나타내는 바와 같이, 진단 기간에서 사판 펌프(2)가 구비하는 피스톤(14)의 개수(α)(본 실시형태에서는, α=9)에 따른 주기로 맥동하고 있다. 즉, 사판 펌프(2)의 흡입 유량의 시각력 파형 데이터에서는, 주기(T)에 피스톤(14)의 개수(α)로 나눈 T/α의 주기로 맥동하고 있다. 따라서 기준 파형 데이터에서는, α개의 마루 부분이 형성되고, 각각의 마루 부분이 대략 동일한 형상을 가지고 있다. 한편, 사판 펌프(2)에서 적어도 1개의 피스톤(14)에 이상이 있으면, 그에 따른 흡입 유량의 감소의 영향이 실 파형 데이터에 나타난다. 따라서 실 파형 데이터에서는, 도 12b의 실선으로 나타내는 바와 같이, 전술하는 α개의 마루 부분 중 1개가 다른 마루 부분과 다른 형상을 하고 있다. 고장 검출부(34)는, 이와 같이 다른 형상이 실 파형 데이터에 포함되어 있는지 여부를 검출하기 위해, 기준 파형 데이터와 실 파형 데이터를 비교한다. 비교하는 방법으로서는, 예를 들어 이하와 같은 방법이 이용된다.

즉, 피스톤(14)의 이상에 기인하는 흡입 유량의 감소는, 주로 흡입 개시 직후(구체적으로는, 회전각이 상사점에서 약 360/α도까지의 사이)에 발생하고 있고, 그 흡입 유량의 감소는 회전축(12)이 일회전할 때(즉, 주기(T)로) 발생한다. 또한, 각 피스톤(14)은, 실린더 블록(13)에서 그 원주 방향으로 약 360/α도의 간격을 두고 배치되어 있고, 회전축(12)을 회전시키면, 약 360/α도마다 순차적으로 작동액의 흡입을 개시한다. 따라서 피스톤(14)의 이상에 기인하는 흡입 유량의 감소는, 사판 펌프(2)의 흡입 유량에 서로 거의 영향을 끼치지 않고, 독립적으로 나타난다. 또한, 사판 펌프(2)의 이상에 기인하는 흡입 유량의 감소는, 피스톤(14)마다 대응하는 마루 부분에만 나타난다. 예를 들어, 9개의 피스톤(14) 중 1개의 피스톤(14)만이 이상을 가지고 있는 경우, 도 12a의 실선으로 나타내는 바와 같이 1개의 마루 부분만이 기준 파형 데이터에서의 마루 부분과 다른 형상이 된다. 또한, 9개의 피스톤(14) 중 3개의 피스톤(14)에 이상이 있는 경우, 도 13a의 실선으로 나타내는 바와 같이 3개의 마루 부분이 기준 파형 데이터에서의 마루 부분과 다른 형상이 되어 있다.

이와 같은 점을 근거로, 고장 검출부(34)는, 기준 파형 데이터와 실 파형 데이터를 비교할 때에 실 파형 데이터 및 기준 파형 데이터를 마루 부분마다 분할(즉, 2개의 파형 데이터를 피스톤(14)의 개수(α)로 분할)한다. 그리고 각 파형 데이터의 β번째 마루 부분끼리(β=1~α)를 모든 조합에 관해 비교하여, 적어도 1개의 조합에서 상이한지 여부를 판단한다. 그리고 상이한 경우에는, 상이한 마루 부분의 개수에 따른 개수의 피스톤(14)에 이상이 있다고 판단한다. 또한, β번째의 마루 부분끼리가 상이한지 여부는, 예를 들어, 이하와 같은 방법으로 판단한다.

즉, 기준 파형 데이터의 β번째의 마루 부분과 실 파형 데이터의 β번째의 마루 부분의 차분을 적분한다. 다음으로, 그 적분값이 소정의 역치를 초과하고 있는지 여부를 판단한다. 즉, 적분값이 실 파형 데이터에서의 모든 마루 부분에 관하여 역치를 초과하고 있지 않는 경우, 고장 검출부(34)는, 기준 파형 데이터와 실 파형 데이터 사이에 상이점이 없고, 이상이 없다고 판단한다. 한편, 적분값이 실 파형 데이터에서의 적어도 1개의 마루 부분에 관하여 역치를 초과하고 있는 경우, 고장 검출부(34)는, 기준 파형 데이터와 실 파형 데이터 사이에 상이점이 있고, 이상이 있다고 판단한다. 또한, 적분값이 역치를 초과하고 있는 마루 부분이 복수 존재하는 경우, 초과하고 있는 마루 부분의 개수에 의해 이상이 있는 피스톤(14) 및 슈(15)의 각각의 개수를 판단하는 것도 가능하다. 이와 같이 하여 이상의 유무를 판단하고, 이상이 없다고 판단되면, S1 단계로 돌아간다. 한편, 이상이 있다고 판단하면, S6 단계로 이행한다.

덜컹거림양 검출 공정인 S6 단계에서는, 기준 파형 데이터와 실 파형 데이터에 기초해서 덜컹거림양을 검출한다. 더욱 상세하게 설명하면, 전술한 것처럼, 피스톤(14)의 이상에 기인하는 흡입 유량의 감소는, 피스톤(14)마다 대응하는 마루 부분에 나타난다. 또한, 덜컹거림양은, 전술한 것처럼 이상이 없는 피스톤(14)에 의한 흡입량과 이상이 있는 피스톤(14)에 의한 흡입량의 차분에 대응하고 있다. 또한, 이상이 없는 피스톤(14)에 의한 흡입량과 이상이 있는 피스톤(14)에 의한 흡입량의 차분은, 상이한 2개의 마루 부분의 흡입 유량의 차분의 적분값에 대응하고 있다. 따라서 이 대응 관계에 기초해서 S5 단계에서 연산된 적분값으로부터 덜컹거림양을 검출한다. 또한, 적분값에 대한 덜컹거림양은, 예를 들어 피스톤(14)의 철구부(14b)의 구경(球徑), 슈(15)의 수용 공간(15c)의 공경(孔徑) 및 실린더실(20)의 공경 등에 의해 기하학적으로 구할 수 있다. 덜컹거림양이 검출되면, S7 단계로 이행한다.

통지 공정인 S7 단계에서는, 피스톤(14)에 이상이 있는 취지 및 그 덜컹거림양을 통지한다. 즉, 고장 검출부(34)는, 통지 장치(4)에 통지 신호를 출력한다. 통지 장치(4)는, 피스톤(14)의 이상이 있는 취지 및 그 덜컹거림양을 모니터에 표시하여 통지한다. 이와 같이 하여 통지되면, S1 단계로 돌아가, 고장 진단의 실행의 가부를 판정한다.

이와 같이 하여 구성되는 펌프 유닛(1)의 고장 진단 장치(3)에서는, 사판 펌프(2)의 흡입 유량에 기초하여 이상을 검출할 수 있다. 사판 펌프(2)의 흡입 유량은 외부 요인에 기인하는 변동이 토출압에 비교해서 작고, 사판 펌프(2)의 흡입 유량에는 상기 이상에 의한 영향이 현저히 나타나기 쉽다. 따라서 사판 펌프(2)의 흡입 유량에 기초해서 이상을 검출하는 것에 의해 이상을 정밀도 있게 검출할 수 있고, 고장의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 고장 진단 장치(3)에서는, 기준 파형 데이터가 미리 기억되어 있고, 기준 파형 데이터와 실 파형 데이터를 비교하는 것에 의해 이상의 발생을 검출할 수 있다. 따라서 정밀도 있는 한편 용이하게 이상의 발생을 검출할 수 있다. 또한, 고장 진단 장치(3)에서는, 덜컹거림양을 검출할 수 있으므로, 사판 펌프(2)의 고장을 정성적이 아닌 정량적으로 판단할 수 있다. 따라서 덜컹거림양에 따라 피스톤(14)의 교체 시기 및 사판 펌프(2)의 고장의 정도 등에 관한 판단을 유연하게 수행할 수 있다.

[제2 실시형태]

제2 실시형태의 펌프 유닛(1A)은, 제1 실시형태의 펌프 유닛(1)과 구성이 유사하다. 따라서 제2 실시형태의 펌프 유닛(1A)의 구성에 대해서는, 제1 실시형태의 펌프 유닛(1)과 다른 점에 대해서 주로 설명하고, 같은 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략한다. 또한, 제3 내지 제5 실시형태의 펌프 유닛(1B~1D)에 대해서도 동일하다.

도 1 에 나타내는 바와 같이 제2 실시형태의 펌프 유닛(1A)은, 사판 펌프(2), 고장 진단 장치(3A), 통지 장치(4) 및 센서 장치(5A)를 가지고 있다. 고장 진단 장치(3A)는, 흡입 유량을 검출하기 위해 센서 장치(5A)와 연결되어 있고, 센서 장치(5A)는, 예를 들어 초음파식 유량 센서를 가지고 있고, 배관(30)을 흐르는 유량, 즉 흡입 유량에 따라 신호를 출력한다. 출력된 신호는, 고장 진단 장치(3A)에 입력되고 있다. 고장 진단 장치(3A)는, 제1 실시형태의 고장 진단 장치(3A)와 마찬가지로, CPU, ROM, RAM 등을 가지고 있다. 고장 진단 장치(3A)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 유량 연산부(31A)와, 기억부(32)와, 이력 취득부(33)와, 고장 검출부(34A)를 구비하고 있다. 유량 연산부(31A)는, 센서 장치(5A)로부터의 신호에 기초해서 사판 펌프(2)의 흡입 유량을 검출하고, 검출된 흡입 유량을 검출한 시각과 함께 기억부(32)에 기억시킨다. 또한, 고장 검출부(34A)는, 아래와 같이 고장 진단을 수행하도록 이루어져 있다.

즉, 고장 검출부(34A)는, 이력 취득부(33)에서 취득되는 실 이력 데이터에 포함되는 실 파형 데이터에만 기초해서 이상의 발생 유무를 판단한다. 구체적으로는, 고장 검출부(34A)는, 먼저 실 파형 데이터를 피스톤(14)의 개수(α)에 따른 구간(즉, 9개의 구간)으로 분할하고, 실 파형 데이터에서 각각의 마루 부분을 취출한다. 다음으로, 각각의 마루 부분(예를 들어, 인접하는 마루 부분끼리 또는 첫 번째의 마루 부분과 다른 마루 부분)을 비교하고, 상이한 파형의 마루 부분의 유무를 검출한다. 또한, 고장 검출부(34A)는, 상이한 파형의 마루 부분의 유무는, 예를 들어 비교하는 2개의 마루 부분의 차분을 적분하고, 그 적분값이 소정의 역치를 초과하고 있는지 여부로 판단한다. 또한, 고장 검출부(34A)는, 상기 적분값과 덜컹거림양의 대응 관계에 기초해서, 상기 적분값에서 덜컹거림양을 검출한다. 이와 같이 고장 검출부(34A)에서는, 제1 실시형태의 고장 검출부(34)와 같이 기준 파형 데이터와 비교하지 않고도, 실 파형 데이터만으로 이상의 발생을 검출할 수 있다.

이와 같이 구성되어 있는 고장 진단 장치(3A)는, 제1 실시형태의 고장 진단 장치(3)와 마찬가지로, 원동기에 의해 회전축이 회전 구동되는 한편 고장 진단 장치(3)에 전력이 공급되면 고장 진단 처리를 실행한다. 또한, 고장 진단 장치(3A)가 실행하는 고장 진단 처리는, 제1 실시형태의 진단 순서 처리와 유사하며, 이하에서는, 고장 진단 처리에서 다른 순서에 대해서만 설명하고, 동일한 순서에 대해서는 설명을 생략한다.

즉, 고장 검출 공정인 S5 단계에서는, 먼저, 고장 검출부(34A)가 실 파형 데이터를 마루 부분마다 분할한다. 그리고 각 마루 부분에 관하여 인접하는 마루 부분과 비교하고, 상이한 마루 부분이 존재하는지 여부를 판단한다. 즉, 전술한 바와 같이, 비교하는 2개의 마루 부분의 차분을 적분하고, 그 적분값이 소정의 역치를 초과하고 있는지 여부로 판단한다. 모든 맥동에 관하여 적분값이 역치를 초과하고 있지 않은 경우, 고장 검출부(34A)는, 모든 마루 부분은 대략 동일 파형 데이터이고, 이상이 없다고 판단한다. 한편, 적어도 1개의 마루 부분에 관하여 적분값이 역치를 초과하고 있는 경우, 고장 검출부(34A)는, 어느 마루 부분이 다른 파형이고, 이상이 있다고 판단한다. 이와 같이 하여 이상의 유무를 판단하고, 이상이 없다고 판단되면, S1 단계로 돌아간다. 한편, 이상이 있다고 판단하면, S6 단계로 이행한다. 또한, 덜컹거림양 검출 공정인 S6 단계에서는, 적분값과 덜컹거림양의 대응 관계에 기초해서, S5 단계에서 연산된 적분값으로부터 덜컹거림양을 검출한다. 덜컹거림양이 검출되면, S7 단계로 이행한다.

이와 같이 구성되어 있는 펌프 유닛(1A)에서는, 기준 이력 데이터가 없어도 이상의 유무를 정밀도 있게 검출할 수 있고, 고장 진단 장치(3A)를 용이하게 구성할 수 있다.

그 외에, 제2 실시형태의 펌프 유닛(1A)은, 제1 실시형태의 펌프 유닛(1)과 동일한 작용 효과를 갖는다.

[제3 실시형태]

도 1에 나타내는 바와 같이 제3 실시형태의 펌프 유닛(1B)은, 사판 펌프(2), 고장 진단 장치(3B), 통지 장치(4) 및 센서 장치(5)를 가지고 있다. 고장 진단 장치(3B)는, 제1 실시형태의 고장 진단 장치(3)와 마찬가지로, CPU, ROM, RAM 등을 가지고 있다. 고장 진단 장치(3B)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 유량 연산부(31)와, 기억부(32)와, 이력 취득부(33)와, 고장 검출부(34B)를 구비하고 있다. 고장 검출부(34B)는, 이력 취득부(33)에서 취득되는 실 이력 데이터에 포함되는 실 파형 데이터를 FFT(고속 푸리에 변환) 등에 의해 주파수 분석한다. 사판 펌프(2)의 모든 피스톤(14)에 관하여 이상이 없는 경우, 흡입 유량의 시각력 파형 데이터에는, 전술한 것처럼, 동일 형상의 마루 부분이 주기 T/α로 나타난다. 즉, 이 경우의 주파수 스펙트럼에서는, 주로 주파수 α/Ｔ의 성분이 검출된다(도 14a 참조). 이에 대하여, 사판 펌프(2)에서 1개의 피스톤(14)에 관하여 이상이 있는 경우, 도 14b에 나타내는 바와 같이 다른 것과 다른 형상의 마루 부분이 주기 T 주파수 1/T마다 나타난다. 따라서 실 파형 데이터의 주파수 스펙트럼에는, 주파수 α/Ｔ의 성분 이외에 주파수 1/T의 성분 및 그 배수의 성분도 검출되게 된다. 따라서 고장 검출부(34B)는, 실 파형 데이터를 주파수 분석하여 주파수 스펙트럼을 산출하고, 그 주파수 스펙트럼에 기초해서 피스톤(14)의 이상을 검출할 수 있다. 즉, 고장 검출부(34B) 또한 실 파형 데이터만으로 이상의 유무를 검출할 수 있다.

이와 같이 구성되어 있는 고장 진단 장치(3B)에서는, 고장 진단 처리를 실행하면, 고장 진단 공정인 S5 단계에서, 고장 검출부(34B)가 전술한 바와 같이 실 파형 데이터를 주파수 분석하여 주파수 스펙트럼을 산출한다. 나아가, 고장 검출부(34B)는, 주파수 스펙트럼에서 주파수 α/Ｔ의 성분 이외의 성분이 나타나 있는지 여부를 검출한다. 또한, 주파수 α/Ｔ의 성분 이외의 성분이 나타나 있는지 여부는, 각 성분의 흡입 유량이 소정의 역치를 초과하고 있는지 여부에 기초해서 판단한다. 즉, 주파수 α/Ｔ의 성분 이외의 성분에서 역치를 초과하는 것이 있는 경우에는, 이상이 있다고 판단된다. 한편, 주파수 α/Ｔ의 성분 이외의 성분에서 역치를 초과하는 것이 없는 경우에는, 이상이 없다고 판단된다. 이와 같이 하여 이상의 유무를 판단하고, 이상이 없다고 판단되면, S1 단계로 돌아간다. 한편, 이상이 있다고 판단하면 S7 단계로 이행하고, S7 단계에서 이상이 있는 취지를 통지한다.

이와 같이 구성되어 있는 펌프 유닛(1B)에서는, 기준 이력 테이더가 없어도 이상의 유무를 정밀도 있게 검출할 수 있고, 고장 진단 장치(3)를 용이하게 구성할 수 있다. 또한, 본 실시형태의 고장 진단 장치(3B)에서는 검출하고 있지 않지만, 주파수 스펙트럼에 기초해서 덜컹거림양을 검출하도록 해도 좋다. 즉, 사판 펌프(2)에서는, 덜컹거림양에 따른 주파수 성분의 마루 부분이 실 파형 데이터에 포함되도록 되어 있고, 주파수 스펙트럼에 포함되는 주파수 성분 및 그 크기에 기초해서 덜컹거림양을 검출할 수 있다.

그 외에, 제3 실시형태의 펌프 유닛(1B)은, 제1 실시형태의 펌프 유닛(1)과 동일한 작용 효과를 갖는다.

[제4 실시형태]

도 1에 나타내는 바와 같이 제4 실시형태의 펌프 유닛(1C)은, 사판 펌프(2), 고장 진단 장치(3C), 통지 장치(4) 및 센서 장치(5C)를 가지고 있다. 고장 진단 장치(3C)는, 제1 실시형태의 고장 진단 장치(3)와 마찬가지로, CPU, ROM, RAM 등을 가지고 있다. 고장 진단 장치(3C)는, 도 15에 나타내는 바와 같이, 압력 연산부(31C)와, 기억부(32)와, 이력 취득부(33)와, 고장 검출부(34C)를 구비하고 있다.

[고장 진단 장치]

고장 진단 장치(3C)는, 소정 기간, 예를 들어 실린더 블록(13)이 일회전하는 동안에 사판 펌프(2)에 흡입되는 작동액의 액압, 즉 흡입 압력의 이력에 기초해서 사판 펌프(2)의 고장, 즉 이상의 발생을 검출하도록 이루어져 있다. 또한, 이력에는, 시각력 및 시각력 파형 데이터가 포함되고, 흡입 압력의 시각력은 흡입 압력의 경시 변화를 나타내는 이력 정보이고, 시각력 파형 데이터는, 흡입 압력의 경시 변화를 나타내는 파형 데이터이다. 또한, 고장 진단 장치(3C)는, 센서 장치(5C)와 협동해서 이상의 발생을 검출하기 위해 흡입 압력을 검출하도록 이루어져 있고, 고장 진단 장치(3C)는, 흡입 압력을 검출하기 위해 센서 장치(5C)와 연결되어 있다. 센서 장치(5C)는, 이른바 압력 센서이고, 흡입 포트(17a)와 탱크 등을 연결하는 배관(30)에 설치되어 있다. 센서 장치(5C)에서 검출되는 신호는, 고장 진단 장치(3C)에 입력된다.

고장 진단 장치(3C)는, 센서 장치(5C)로부터 입력되는 신호에 기초해서 흡입 압력을 연산하고, 또한 검출되는 흡입 압력에 기초해서 이상의 발생을 검출한다. 고장 진단 장치(3C)의 압력 연산부(31C)는, 센서 장치(5C)에 연결되어 있고, 미리 정해져 있는 시간 간격으로 센서 장치(5C)로부터 신호를 취득한다. 나아가, 압력 연산부(31C)는, 취득하는 신호에 기초해서 흡입 압력을 연산한다. 이와 같이 하여 연산된 흡입 압력은, 검출된 시각과 함께 기억부(32)에 기억시키도록 이루어져 있다.

기억부(32)는, 복수의 흡입 압력을 기억 가능하고, 압력 연산부(31C)에서 검출되는 흡입 압력(즉, 실 흡입 압력)을 검출됐을 때의 시각과 대응시켜 기억한다. 또한, 이력 취득부(33)는, 이와 같이 기억되는 복수의 실 흡입 압력에 기초해서 소정의 진단 기간에서의 이력인 실 이력 데이터를 취득한다. 또한, 본 실시형태에서, 진단 기간은 회전축(12)의 주기(T[s])로 설정되어 있다. 또한, 주기(T)는, 일정 회전수로 회전하는 회전축(12)의 목표 회전수에 기초해서 연산하여 취득하거나, 또한 회전축(12)에 설치되는 회전각 센서(미도시)나 회전 검출기 등으로부터의 신호에 기초해서 검출하거나 할 수 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 이력 취득부(33)는, 먼저 기억부(32)에 기억되는 복수의 실 흡입 압력에 기초해서 소정의 진단 기간에서의 시각력인 실 시각력을 취득하고, 나아가 취득한 실 이력 데이터에 기초해서 시각력 파형 데이터(즉, 실 파형 데이터이고 후술하는 도 17a 참조)를 작성한다. 또한, 기억부(32)에는, 실 이력 데이터 및 실 파형 데이터에 대응시켜 아래와 같은 정보가 기억되고 있다.

즉, 기억부(32)는, 기준 이력 데이터가 기억되고 있다. 기준 이력 데이터에는, 기준 시각력 및 그 시각력 파형 데이터(기준 파형 데이터)가 포함되어 있다. 기준 시각력이란, 실 시각력에 대응하는 것으로, 진단 기간과 대략 같은 기간에서의 기준 흡입 압력의 경시 변화이다. 또한, 기준 흡입 압력은, 예를 들어 사판 펌프(2)에서 초기에 검출되는 흡입 압력, 사판 펌프(2)와 같은 형상의 마스터 사판 펌프에 의해 산출되는 흡입 압력 및 시뮬레이션에서 모델화한 사판 펌프에서 검출되는 흡입 압력이고, 판단의 기준이 되는 흡입 압력이다. 이 기준 흡입 압력을 진단 기간만큼 미리 검출시키는 것에 의해, 기준 이력 데이터가 작성된다. 또한, 기준 파형 데이터는, 실 파형 데이터와 동일하게, 기준 시각력을 시각마다 플롯하는 것에 의해 작성되고 있다. 이와 같은 기준 시각력 및 기준 파형 데이터를 포함하는 기준 이력 데이터는, 이상의 발생을 검출하기 위해 실 이력 데이터와 함께 고장 검출부(34)에 이용된다.

고장 검출부(34C)는, 이력 취득부(33)에서 취득되는 실 이력 데이터와 기억부(32)에 기억되는 기준 이력 데이터에 기초해서 이상의 발생을 검출하는, 즉 이상의 유무를 판단하고 있다. 구체적으로는, 고장 검출부(34C)는, 먼저 실 이력 데이터에 포함되는 실 파형 데이터와 기준 이력 데이터에 포함되는 기준 파형 데이터를 비교한다. 이들 2개의 파형 데이터에 상이점이 있는 경우, 고장 검출부(34C)는, 이상이 있다고 판단한다. 뒤에서 상술하지만, 고장 검출부(34C)는, 이하와 같은 방법으로 이상의 유무를 판단하고 있다. 즉, 고장 검출부(34C)는, 먼저 상이점에서의 흡입 압력의 차분을 적분하여 적분값을 연산한다. 그리고 적분값이 소정의 역치보다 큰 경우, 고장 검출부(34C)는, 이상이 있다고 판단한다.

이와 같이 구성되는 고장 진단 장치(3C)는, 후술하는 고장 진단 처리를 실행하는 것에 의해, 흡입 압력에 기초해서 이상의 발생 유무를 판단하고 있다. 이하에서는, 이와 같이 흡입 유량에 기초해서 이상의 발생을 검출할 수 있는 이유를 명확하게 하기 위해, 사판 펌프(2)에서 이상이 발생하는 것에 의해 흡입 압력이 변화하는 메커니즘에 대하여 설명한다.

[이상과 흡입 압력의 관계에 대하여]

구 조인트부(21)에서 피스톤(14)과 슈(15) 사이에 이상이 발생하는 메커니즘은, 제1 실시형태에서 설명한 그대로이다. 또한, 이상의 유무에 의해 피스톤(14)의 움직임이 변화하고, 그에 따라 1개의 피스톤(14)의 흡입 유량이 변화, 즉 감소하는 점도 제1 실시형태에서 설명한 그대로이다. 사판 펌프(2)에서는, 흡입 포트(17a)에는 상시 4개 또는 5개의 실린더실(20)이 연결되어 있지만, 전술한 바와 같은 이상의 발생에 따른 피스톤(14)의 흡입 유량의 감소는, 사판 펌프(2)의 흡입 유량(즉, 흡입 포트(17a)에 연결되는 모든 피스톤(14)에 의해 흡입되는 작동액의 총 유량)에도 나타난다. 이와 같이 이상의 유무에 의해 피스톤(14)의 흡입 유량에 차이가 발생하고 있다. 또한, 사판 펌프(2)의 흡입 유량은, 사판 펌프(2)의 흡입 압력과 대응하고 있고, 흡입 유량이 변동하면 그에 맞춰 흡입 압력 또한 변화한다. 예를 들어, 도 17a는, 이상이 발생하고 있는 사판 펌프(2)의 실 파형 데이터를 나타내는 그래프이고, 도 17b는, 이상이 발생하고 있지 않은 사판 펌프(2)의 시각력 파형 데이터, 즉 기준 파형 데이터를 나타내는 그래프이다. 이와 같이 이상의 유무에 의해, 흡입 유량과 마찬가지로 흡입 압력도 차이가 발생하고 있고, 사판 펌프(2)의 흡입 압력을 검출하고, 흡입 압력의 경시 변화(즉, 이력)를 보는 것에 의해, 이상의 유무를 판단할 수 있다. 또한, 도 17a 및 도 17b에서, 세로축은 사판 펌프(2)의 흡입 압력이고, 가로축은 경과 시간을 나타내고 있다.

이와 같이 사판 펌프(2)에서는, 이상의 유무에 의해 피스톤(14)의 흡입 압력에 차이가 발생하고, 이 차이에 의해 실 파형 데이터가 기준 파형 데이터와 달라지기 시작하고 있다. 따라서 기준 파형 데이터와 실 파형 데이터를 비교하는 것에 의해, 사판 펌프(2)에서의 이상의 발생을 검출할 수 있다. 이하에서는, 고장 진단 장치(3C)가 이상의 발생을 검출하는 고장 진단 처리의 순서에 대하여 도 16의 플로 차트를 참조하면서 설명한다.

펌프 유닛(1C)에서는, 원동기에 의해 회전축이 회전 구동되는 한편 고장 진단 장치(3C)에 전력이 공급되면 고장 진단 처리가 실행되고, S11 단계로 이행한다. 진단 실행 판정 공정인 S11 단계에서는, 고장 진단을 실행할지 여부를 판정한다. 펌프 유닛(1C)에서는, 예를 들어 소정의 진단 간격으로 고장 진단을 실행하도록 이루어져 있고, 전의 고장 진단이 종료하고 나서 경과한 시간에 따라 고장 진단을 실행할지 여부를 판정한다. 또한, 반드시 진단 간격으로 고장 진단을 실행할 필요는 없고, 조작 패널이나 스위치 등의 조작 장치에 의해 고장 진단의 실행의 유무를 지령하도록 해도 좋다. 그 경우에는, 조작 장치로부터의 지령의 유무에 따라 고장 진단을 실행할지 여부를 판정한다. 고장 진단을 실행하지 않는다고 판정한 경우에는, 경과한 시간이 조건을 만족할 때까지 판정을 반복한다. 한편, 고장 진단을 실행한다고 판정되면, S12 단계로 이행한다.

압력 검출 공정인 S12 단계에서는, 센서 장치(5C)로부터 출력되는 신호에 기초해서 압력 연산부(31C)가 사판 펌프(2)의 흡입 압력을 검출한다. 이와 같이 하여 검출되는 흡입 압력은, 검출한 시각과 함께 기억부(32)에 기억된다. 흡입 압력이 시각과 함께 기억부(32)에 기억되면, S13 단계로 이행한다. 또한, S13 단계로 이행한 후에도, 병행해서 흡입 압력의 검출 및 기억을 반복하도록 해도 좋다.

시각력 취득 공정인 S13 단계에서는, 이력 취득부(33)가 진단 기간에서의 실 이력 데이터를 취득한다. 즉, 이력 취득부(33)는, 기억부(32)에 기억되는 복수의 실 흡입 압력 중에서 소정의 진단 기간에서 기억된 복수의 실 흡입 압력을 취득한다. 취득하는 흡입 압력은, 최근에 검출된 흡입 압력의 시각으로부터 주기 T만큼 거슬러 올라간 시각까지 기억된 실 흡입 압력이다. 이력 취득부(33)는, 복수의 실 흡입 압력을 각각 검출된 시각에 대응시켜 취득하고, 실 시각력을 작성한다. 실 시각력이 작성되면, S14 단계로 이행한다. 파형 데이터 생성 공정인 S14 단계에서는, S13 단계에서 작성된 실 시각력에 기초해서 이력 취득부(33)가 실 파형 데이터를 생성한다. 구체적으로 설명하면, 실 시각력에서의 복수의 실 흡입 압력을 각각 대응시켜진 시각마다 플롯하여, 도 17a에 나타내는 것과 같은 실 파형 데이터를 생성한다. 실 파형 데이터가 생성되면, S14 단계에서 S15 단계로 이행한다.

고장 검출 공정인 S15 단계에서는, 이력 취득부(33)에서 생성한 실 파형 데이터와, 기억부(32)에 기억되는 기준 파형 데이터(도 17b의 파형 데이터 참조)에 기초해서 이상의 발생 유무를 판정한다. 구체적으로 설명하면, 사판 펌프(2)의 흡입 압력의 시각력 파형 데이터는, 도 17b에 나타나는 파형 데이터와 같이, 진단 기간에서 사판 펌프(2)가 구비하는 피스톤(14)의 개수(α)(본 실시형태에서는, α=9)에 따른 주기로 맥동하고 있다. 즉, 사판 펌프(2)의 흡입 압력의 시각력 파형 데이터에서는, 주기(T)에 피스톤(14)의 개수(α)로 나눈 T/α의 주기로 맥동하고 있다. 따라서 기준 파형 데이터에서는, α개의 마루 부분이 형성되고, 각각의 마루 부분이 대략 동일한 형상을 가지고 있다. 한편, 사판 펌프(2)에서 적어도 1개의 피스톤(14)에 이상이 있으면, 실 파형 데이터에서 흡입 압력의 파형 데이터의 흐트러짐이 생긴다. 예를 들어, 도 17a에 나타내는 바와 같이, 기준 파형 데이터에서는 서로 독립적으로 형성된 마루 부분이 실 파형 데이터에서 서로 겹쳐져(예를 들어 도 17a의 제2 구간 및 제3 구간의 마루 부분), 마루 부분의 개수가 1개 감소하고 있다. 또한, 도 17a에 나타내는 실 파형 데이터는, 어디까지나 일 예이고, 발생하고 있는 이상의 양인 덜컹거림양에 따라 실 파형 데이터는 다양한 형상이 된다. 이와 같이, 실 파형 데이터에서는, 흡입 압력이 T/α의 주기로 맥동하고 있었지만, 이상이 발생하면 실 파형 데이터는, 어느새 기준 파형 데이터와 같은 주기적인 맥동을 보이지 않고 흐트러지게 된다. 고장 검출부(34C)는, 이와 같이 실 파형 데이터가 기준 파형 데이터와 상이하도록 흐트러져 있는지 여부를 검출하기 위해, 기준 파형 데이터와 실 파형 데이터를 비교한다. 비교하는 방법으로서는, 예를 들어 이하와 같은 방법이 이용된다.

즉, 고장 검출부(34C)는, 기준 파형 데이터와 실 파형 데이터를 비교하기 위해 실 파형 데이터 및 기준 파형 데이터를 마루 부분마다 분할(즉, 2개의 파형 데이터를 피스톤(14)의 개수(α)로 분할)한다. 그리고 각 파형 데이터의 β번째 마루 부분끼리(β=1~α)를 모든 조합에 관해 비교하여, 적어도 1개의 조합에서 상이한지 여부를 판단한다. 또한, β번째의 마루 부분끼리가 상이한지 여부는, 예를 들어, 이하와 같은 방법으로 판단한다.

즉, 기준 파형 데이터의 β번째의 마루 부분과 실 파형 데이터의 β번째의 마루 부분의 차분을 적분한다. 다음으로, 그 적분값이 소정의 역치를 초과하고 있는지 여부를 판단한다. 즉, 적분값이 실 파형 데이터에서의 모든 마루 부분에 관하여 역치를 초과하고 있지 않는 경우, 고장 검출부(34)는, 기준 파형 데이터와 실 파형 데이터 사이에 상이점이 없고, 이상이 없다고 판단한다. 한편, 적분값이 실 파형 데이터에서의 적어도 1개의 마루 부분에 관하여 역치를 초과하고 있는 경우, 고장 검출부(34C)는, 기준 파형 데이터와 실 파형 데이터 사이에 상이점이 있고, 이상이 있다고 판단한다. 이와 같이 하여 이상의 유무를 판단하고, 이상이 없다고 판단되면, S11 단계로 돌아간다. 한편, 이상이 있다고 판단하면, S16 단계로 이행한다.

통지 공정인 S16 단계에서는, 피스톤(14)에 이상이 있는 취지를 통지한다. 즉, 고장 검출부(34C)는, 통지 장치(4)에 통지 신호를 출력한다. 통지 장치(4)는, 피스톤(14)의 이상이 있는 취지를 모니터에 표시하여 통지한다. 이와 같이 하여 통지되면, S11 단계로 돌아가, 흡입 압력의 검출 및 기억을 수행한다.

이와 같이 하여 구성되는 펌프 유닛(1C)의 고장 진단 장치(3C)에서는, 사판 펌프(2)의 흡입 압력에 기초하여 이상을 검출할 수 있다. 사판 펌프(2)의 흡입 압력은 외부 요인에 기인하는 변동이 토출압에 비교해서 작고, 사판 펌프(2)의 흡입 압력에는 상기 이상에 의한 영향이 현저히 나타나기 쉽다. 따라서 사판 펌프(2)의 흡입 압력에 기초해서 이상을 검출하는 것에 의해 이상을 정밀도 있게 검출할 수 있고, 고장의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 고장 진단 장치(3C)는, 기준 파형 데이터가 미리 기억되어 있고, 기준 파형 데이터와 실 파형 데이터를 비교하는 것에 의해 이상의 발생을 검출할 수 있다. 따라서 정밀도가 좋은 한편 용이하게 이상의 발생을 검출할 수 있다.

[제5 실시형태]

도 1에 나타내는 바와 같이 제5 실시형태의 펌프 유닛(1D)는, 사판 펌프(2), 고장 진단 장치(3D), 통지 장치(4) 및 센서 장치(5C)를 가지고 있다. 고장 진단 장치(3D)는, 제1 실시형태의 고장 진단 장치(3)와 마찬가지로, CPU, ROM, RAM 등을 가지고 있다. 고장 진단 장치(3D)는, 압력 연산부(31C)와, 기억부(32)와, 이력 취득부(33)와, 고장 검출부(34D)를 구비하고 있다. 고장 검출부(34D)는, 이력 취득부(33)에서 취득되는 실 이력 데이터에 포함되는 실 파형 데이터를 FFT(고속 푸리에 변환) 등에 의해 주파수 분석한다. 사판 펌프(2)의 모든 피스톤(14)에 관하여 이상이 없는 경우, 흡입 압력의 시각력 파형 데이터에는, 전술한 것처럼, 동일 형상의 마루 부분이 주기 T/α로 나타난다. 즉, 이 경우의 주파수 스펙트럼에서는, 주로 주파수 α/Ｔ의 성분이 검출된다(도 18b 참조). 이에 대하여, 사판 펌프(2)에서 1개의 피스톤(14)에 관하여 이상이 있는 경우, 도 18a에 나타내는 바와 같이 다른 것과 다른 형상의 마루 부분이 주파수 1/T마다 나타난다. 따라서 실 파형 데이터의 주파수 스펙트럼에는, 주파수 α/Ｔ의 성분 이외에 주파수 1/T의 성분 및 그 배수의 성분도 검출되게 된다. 따라서 고장 검출부(34D)는, 실 파형 데이터를 주파수 분석하여 주파수 스펙트럼을 산출하고, 그 실 파형 데이터의 스펙트럼에 기초해서 피스톤(14)의 이상을 검출할 수 있다. 즉, 고장 검출부(34D)는 실 파형 데이터만으로도 이상의 유무를 검출할 수 있다.

이와 같이 구성되어 있는 고장 진단 장치(3D)에서는, 고장 진단 처리를 실행하면, 고장 진단 공정인 S15 단계에서, 고장 검출부(34D)가 전술한 바와 같이 실 파형 데이터를 주파수 분석하여 주파수 스펙트럼을 산출한다. 나아가, 고장 검출부(34D)는, 주파수 스펙트럼에서 주파수 α/Ｔ의 성분 이외의 성분이 나타나 있는지 여부를 검출한다. 또한, 주파수 α/Ｔ의 성분 이외의 성분이 나타나 있는지 여부는, 각 성분의 흡입 압력이 소정의 역치를 초과하고 있는지 여부에 기초해서 판단한다. 즉, 주파수 α/Ｔ의 성분 이외의 성분에서 역치를 초과하는 것이 있는 경우에는, 이상이 있다고 판단된다. 한편, 주파수 α/Ｔ의 성분 이외의 성분에서 역치를 초과하는 것이 없는 경우에는, 이상이 없다고 판단된다. 이와 같이 하여 이상의 유무를 판단하고, 이상이 없다고 판단되면, S11 단계로 돌아간다. 한편, 이상이 있다고 판단하면 S16 단계로 이행하고, S16 단계에서 이상이 있는 취지를 통지한다.

이와 같이 구성되어 있는 펌프 유닛(1D)에서는, 기준 이력 데이터가 없어도 이상의 유무를 정밀도 있게 검출할 수 있고, 고장 진단 장치(3D)를 용이하게 구성할 수 있다. 또한, 본 실시형태의 고장 진단 장치(3D)에서는 검출하고 있지 않지만, 주파수 스펙트럼에 기초해서 덜컹거림양을 검출하도록 해도 좋다. 즉, 사판 펌프(2)에서는, 덜컹거림양에 따른 주파수 성분의 마루 부분이 실 파형 데이터에 포함되도록 되어 있고, 주파수 스펙트럼에 포함되는 주파수 성분 및 그 크기에 기초해서 덜컹거림양을 검출할 수 있다.

그 외에, 제5 실시형태의 펌프 유닛(1D)은, 제4 실시형태의 펌프 유닛(C)과 동일한 작용 효과를 갖는다.

[기타 실시형태]

제1 실시형태의 고장 진단 장치(3)에서는, 기준 파형 데이터와 실 파형 데이터를 작성하고, 그들 2개의 파형 데이터를 비교해서 이상의 발생을 검출하고 있지만, 반드시 2개의 파형 데이터끼리를 작성해서 비교할 필요는 없다. 예를 들어 실 이력 데이터에 포함되는 실 시각력과 기준 이력 데이터에 포함되는 기준 시각력을 비교해서 이상의 발생을 검출해도 좋다. 마찬가지로 제2 실시형태의 고장 진단 장치(3A)에서는, 실 파형 데이터에서의 복수의 마루 부분을 서로 비교하여 이상의 발생을 검출하고 있지만, 실 파형 데이터를 작성하지 않고 실 시각력에서의 흡입 유량끼리를 비교하여 이상의 발생을 검출하도록 해도 좋다.

또한, 제1 및 제2 실시형태의 고장 진단 장치(3, 3A)에서는, 마루 부분끼리의 차분의 적분값에 기초해서 마루 부분의 상이를 판단하고 있지만, 반드시 이 방법으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 파형 데이터끼리를 서로 겹쳐서 상이를 판단해도 좋고, 또한 인공지능(AI)을 이용하여 상이를 판단하도록 해도 좋다. 또한, 이력에 포함되는 것의 시각력 및 시각력 파형 데이터로 한정되지 않는다. 예를 들어, 흡입 유량을 회전축(12)의 회전각과 대응시켜 기억한 회전각력 및 회전각력 파형 데이터를 이력으로 해도 좋고, 흡입 유량에 대응시키는 것은 시각으로 한정되지 않는다. 제1 및 제2 실시형태의 고장 진단 장치(3, 3A)에서는, 이상의 발생을 검출할 때에 이상의 유무의 판단과 덜컹거림양의 연산 양방을 수행하고 있지만, 반드시 양방을 수행할 필요는 없다. 즉, 이상의 유무의 판단만을 가지고 이상의 발생을 검출해도 좋고, 또한 이상의 유무의 판단을 수행하지 않고 덜컹거림양만을 연산하고, 덜컹거림양의 연산만을 가지고 이상의 발생을 검출하도록 해도 좋다. 제3 실시형태의 고장 진단 장치(3A)에서도 동일하다.

또한, 제1 내지 제3 실시형태의 펌프 유닛(1, 1A, 1B)에서는, 고장 진단 장치(3, 3A, 3B)의 유량 연산부(31, 31A)가 센서 장치(5, 5A)와 별도로 구성되어 있지만, 반드시 이와 같은 구성일 필요는 없다. 즉, 센서 장치(5, 5A)에 유량 연산부(31, 31A)가 일체적으로 구성되어도 좋다. 또한, 유량 연산부(31)는, 센서 장치(5)의 2개의 압력 센서로부터의 신호에 기초해서 흡입 유량을 연산하고 있지만, 센서 장치(5)의 압력 센서가 1개이고 그 압력 센서로부터의 신호에 기초해서 흡입 유량을 연산하도록 해도 좋다.

또한, 사판 펌프(2)에서는, 이상의 영향에 의해 하사점 부근에서도 흡입 유량이 증가하고 있다(도 10, 도 12a 및 도 12b의 5번째 마루 부분 참조). 즉, 기준 파형 데이터와 실 파형 데이터 사이에는, 작지만, 5번째의 마루 부분에서 차이가 발생하고 있다. 따라서 5번째 마루 부분끼리의 차분의 적분하고, 이 적분값에 의해 피스톤(14)의 이상의 유무 및 덜컹거림양을 산출하도록 해도 좋다. 나아가, 진단 기간은, 전술한 것처럼, 주기 T로 설정되어 있는 것이 바람직하지만, 반드시 그와 같은 기간으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 실시형태의 펌프 유닛(1)에서는, 진단 기간을 주기 T/α로 설정하고, 피스톤 1개씩 고장 진단을 수행하도록 해도 좋다. 또한, 진단 기간을 주기 γ×Ｔ(γ=1, 2, …)로 하고, 1개의 피스톤(14)에 대해 복수회 진단하도록 해도 좋다.

나아가, 제1 내지 제3 실시형태의 펌프 유닛(1, 1A, 1B)에서는, 피스톤(14)의 개수와 시각력 파형 데이터에서의 마루 부분의 개수가 대응하고 있으므로, 실 파형 데이터 및 기준 파형 데이터를 피스톤(14)의 개수(α)에 대응한 개수로 분할하고, 분할한 마루 부분끼리를 비교하여 이상의 유무를 검출하고 있지만, 반드시 그와 같이 할 필요는 없다. 즉, 이상의 유무만을 검출하는 것이라면, 분할하지 않고 실 파형 데이터와 기준 파형 데이터를 단지 비교하는 것만으로 상이점을 발견할 수 있다. 또한, 대략적인 덜컹거림양을 검출하는 것만이라면, 분할수를 2 또는 3으로 해도 좋다.

또한, 제1 내지 제3 실시형태의 펌프 유닛(1, 1A, 1B)에서는, 가변 용량형의 사판 펌프(2)가 채용되고 있지만, 반드시 가변 용량형의 사판 펌프로 한정되지 않고 고정 용량형의 사판 펌프여도 좋다. 또한, 제1 내지 제3 실시형태의 펌프 유닛(1, 1A, 1B)에서는, 피스톤(14)이 수(male)형의 피스톤이지만, 반드시 이와 같은 형상으로 한정되지 않는다. 즉, 피스톤(14)은, 그 축선 방향 일단측에 부분 구 모양의 수용 공간을 갖는 암(female)형의 피스톤이어도 좋다. 이 경우, 슈(15)는, 수용부(15a)에 대신하여 상기 수용 공간에 감합 가능한 철구부를 가지고, 이 철구부를 피스톤(14)의 수용 공간에 접동 가능하게 넣는 것에 의해 구 조인트부(21)가 형성된다. 이와 같은 암형의 피스톤이어도, 수형의 피스톤(14)과 동일하게 고장을 진단할 수 있다.

또한, 제1 내지 제3 실시형태의 펌프 유닛(1, 1A, 1B)에서는, 이상이 있다고 판단된 경우에 통지 장치(4)에 의해 통지만 하지만, 반드시 그와 같은 기능으로 한정되지 않는다. 즉, 이상이 있다고 판단된 경우, 고장 진단 장치(3)로부터 도시하지 않은 제어 장치에 그 취지의 신호를 출력시킨다. 제어 장치는, 이 신호에 기초해서 원동기의 회전수를 낮추거나, 또한 사판(16)의 경전 동작을 규제하거나 하여 사판 펌프(2)의 기능을 제한하도록 해도 좋다.

나아가, 제3 실시형태의 펌프 유닛(1B)에서는, 흡입 유량의 주파수 스펙트럼에 기초해서 이상의 유무를 검출하고 있지만, 반드시 이와 같은 방법으로 이상의 유무를 검출할 필요는 없다. 예를 들어, 산출되는 흡입 유량의 주파수 스펙트럼에 대해 배관 전달 특성을 이용하여 흡입 압력의 주파수 스펙트럼을 산출하고, 이 흡입 압력의 주파수 스펙트럼에 기초해서 이상의 유무를 검출해도 좋다.

제4 실시형태의 고장 진단 장치(3C)에서는, 기준 파형 데이터와 실 파형 데이터를 작성하고, 그들 2개의 파형 데이터를 비교하여 이상의 발생을 검출하고 있지만, 반드시 2개의 파형 데이터끼리를 비교할 필요는 없다. 예를 들어, 실 이력 데이터에 포함되는 실 시각력과 기준 이력 데이터에 포함되는 기준 시각력을 비교해서 이상의 발생을 검출해도 좋다. 또한, 전술한 것처럼, 이상이 있는 경우, 실 파형 데이터는, 기준 파형 데이터에 대해 그 파형 데이터가 명확하게 흐트러져 있다. 따라서 비교까지 하지 않아도, 고장 검출부(34)는 실 파형 데이터의 형상에 기초해서 이상의 유무를 판단해도 좋다. 나아가, 제4 실시형태의 고장 진단 장치(3C)에서는, 마루 부분끼리의 차분의 적분값에 기초해서 마루 부분의 상이를 판단하고 있지만, 반드시 이 방법으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 파형 데이터끼리를 서로 겹쳐서 상이를 판단해도 좋고, 또한 인공지능(AI)을 이용하여 상이를 판단하도록 해도 좋다. 또한, 이력에 포함되는 것의 시각력 및 시각력 파형 데이터로 한정되지 않는다. 예를 들어, 흡입 압력을 회전축(12)의 회전각과 대응시켜 기억한 회전각력 및 회전각력 파형 데이터를 이력으로 해도 좋고, 흡입 압력에 대응시키는 것은 시각으로 한정되지 않는다.

나아가, 제4 및 제5 실시형태의 펌프 유닛(1C, 1D)에서는, 고장 진단 장치(3C, 3D)의 압력 연산부(31C)와 센서 장치(5C)가 별도로 구성되어 있지만, 반드시 이와 같은 구성일 필요는 없다. 즉, 센서 장치(5C)에 압력 연산부(31C)가 일체적으로 구성되어도 좋다. 또한, 진단 기간은, 전술한 것처럼, 주기(T)로 설정되어 있는 것이 바람직하지만, 반드시 그와 같은 기간으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 제4 실시형태의 펌프 유닛(1C)에서는, 진단 기간을 주기 T/α로 설정하고, 피스톤 1개씩 고장 진단을 수행하도록 해도 좋다. 또한, 진단 기간을 주기 γ×Ｔ(γ=1, 2, …)로 하고, 1개의 피스톤(14)에 대해 복수회 진단하도록 해도 좋다.

나아가, 제4 및 제5 실시형태의 펌프 유닛(1C, 1D)에서는, 피스톤(14)의 개수와 시각력 파형 데이터에서의 마루 부분의 개수가 대응하고 있으므로, 실 파형 데이터 및 기준 파형 데이터를 피스톤(14)의 개수(α)에 대응한 개수로 분할하고, 분할한 마루 부분끼리를 비교하여 이상의 유무를 검출하고 있지만, 반드시 그와 같이 할 필요는 없다. 즉, 이상의 유무만을 검출하는 것이라면, 분할하지 않고 실 파형 데이터와 기준 파형 데이터를 단지 비교하는 것만으로 상이점을 발견할 수 있다.

또한, 제4 및 제5 실시형태의 펌프 유닛(1C, 1D)에서는, 가변 용량형의 사판 펌프(2)가 채용되고 있지만, 반드시 가변 용량형의 사판 펌프로 한정되지 않고 고정 용량형의 사판 펌프여도 좋다. 또한, 제4 및 제5 실시형태의 펌프 유닛(1C, 1D)에서는, 피스톤(14)이 수(male)형의 피스톤이지만, 반드시 이와 같은 형상으로 한정되지 않는다. 즉, 피스톤(14)은, 그 축선 방향 일단측에 부분 구 모양의 수용 공간을 갖는 암(female)형의 피스톤이어도 좋다. 이 경우, 슈(15)는, 수용부(15a)에 대신하여 상기 수용 공간에 감합 가능한 철구부를 가지고, 이 철구부를 피스톤(14)의 수용 공간에 접동 가능하게 넣는 것에 의해 구 조인트부(21)가 형성된다. 이와 같은 암형의 피스톤이어도, 수형의 피스톤(14)과 동일하게 고장을 진단할 수 있다.

또한, 제4 및 제5 실시형태의 펌프 유닛(1C, 1D)에서는, 이상이 있다고 판단된 경우에 통지 장치(4)에 의해 통지만 하지만, 반드시 그와 같은 기능으로 한정되지 않는다. 즉, 이상이 있다고 판단된 경우, 고장 진단 장치(3C, 3D)로부터 도시하지 않은 제어 장치에 그 취지의 신호를 출력시킨다. 제어 장치는, 이 신호에 기초해서 원동기의 회전수를 낮추거나, 또한 사판(16)의 경전 동작을 규제하거나 하여 사판 펌프(2)의 기능을 제한하도록 해도 좋다.

나아가, 제5 실시형태의 펌프 유닛(1D)에서는, 흡입 압력의 주파수 스펙트럼에 기초해서 이상의 유무를 검출하고 있지만, 반드시 이와 같은 방법으로 이상의 유무를 검출할 필요는 없다. 예를 들어, 산출되는 흡입 압력의 주파수 스펙트럼에 대해 배관 전달 특성을 이용하여 흡입 유량의 주파수 스펙트럼을 산출하고, 이 흡입 유량의 주파수 스펙트럼에 기초해서 이상의 유무를 검출해도 좋다.

1, 1A~1D: 펌프 유닛
2: 사판 펌프
3, 3A~3D: 고장 진단 장치
12: 회전축
13: 실린더 블록
14: 피스톤
15: 슈
16: 사판
21: 구 조인트부
31, 31A: 유량 연산부
31C: 압력 연산부
32: 기억부
33: 이력 취득부
34, 34A~34D: 고장 검출부
5, 5A, 5C: 센서 장치

Claims

미리 정해진 축선 둘레로 회전하는 실린더 블록과, 상기 실린더 블록에 진퇴 가능하게 각각 삽입되어 있는 복수의 피스톤과, 상기 복수의 피스톤의 각각에 요동 가능하게 설치되어 있는 슈와, 상기 슈가 그 위를 접동 회전하는 사판을 구비하고, 상기 실린더 블록이 회전하는 것에 의해 상기 복수의 피스톤이 상기 실린더 블록 내를 진퇴하고, 그에 따라 작동액을 흡입 및 토출하는 사판 펌프의 고장 진단 장치로서,
소정 기간에서의 흡입 유량 또는 흡입 압력의 경시 변화를 나타내는 실 이력 데이터를 취득하는 이력 취득부와,
상기 이력 취득부에 의해 취득되는 상기 실 이력 데이터에 기초해서 상기 피스톤과 상기 슈 사이의 이상의 발생을 검출하는 고장 검출부를 구비하는, 고장 진단 장치.
제1항에 있어서,
상기 실 이력 데이터는, 소정 기간에서의 흡입 유량의 경시 변화를 나타내는 것이고,
상기 이상의 발생을 검출할 때의 판단 기준으로서 소정 기간에서의 흡입 유량의 경시 변화를 나타내는 기준 이력 데이터를 미리 기억하는 기억부를 더 구비하고,
상기 고장 검출부는, 상기 실 이력 데이터와 상기 기준 이력 데이터를 비교하여, 상기 이상의 발생을 검출하는, 고장 진단 장치.
제2항에 있어서,
상기 고장 검출부는, 상기 실 이력 데이터 및 상기 기준 이력 데이터의 각각을 소정 개수의 구간으로 분할하고, 서로에 대응하는 각 구간에서의 실 이력 데이터와 기준 이력 데이터의 차분에 기초하여 상기 이상의 양인 덜컹거림양을 연산하는, 고장 진단 장치.
제1항에 있어서,
상기 실 이력 데이터는, 소정 기간에서의 흡입 유량의 경시 변화를 나타내는 것이고,
상기 이력 취득부는, 상기 실린더 블록이 1회전하는 동안의 흡입 유량의 실 이력 데이터를 취득하고,
상기 고장 검출부는, 상기 실 이력 데이터를 소정 수수의 구간으로 분할하고, 각 구간의 흡입 유량을 서로 비교하여 상기 이상의 발생을 검출하는, 고장 진단 장치.
제4항에 있어서,
상기 고장 검출부는, 소정의 2개의 구간의 흡입 유량의 차분에 기초해서 상기 이상의 양인 덜컹거림양을 연산하는, 고장 진단 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 실 이력 데이터는, 소정 기간에서의 흡입 유량의 경시 변화를 나타내는 것이고,
상기 이력 취득부는, 소정 기간에서의 흡입 유량의 경시 변화를 나타내는 실 파형 데이터를 포함하는 실 이력 데이터를 취득하고,
상기 고장 검출부는, 상기 파형 데이터에 기초해서 상기 이상의 발생을 검출하는, 고장 진단 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 이력 취득부는, 소정 기간에서의 흡입 유량의 경시 변화를 나타내는 실 파형 데이터를 포함하는 실 이력 데이터를 취득하고,
상기 기억부는, 소정 기간에서의 흡입 유량의 경시 변화를 나타내는 기준 파형 데이터를 포함하는 기준 이력 데이터를 기억하고,
상기 고장 검출부는, 상기 실 파형 데이터와 상기 기준 파형 데이터를 비교하여, 상기 이상의 발생을 검출하는, 고장 진단 장치.
제1항에 있어서,
상기 실 이력 데이터는, 소정 기간에서의 흡입 압력의 경시 변화를 나타내는 것이고,
상기 이상의 발생을 검출할 때의 판단 기준으로서 소정 기간에서의 흡입 압력의 경시 변화를 나타내는 기준 이력 데이터를 미리 기억하는 기억부를 더 구비하고,
상기 고장 검출부는, 상기 실 이력 데이터와 상기 기준 이력 데이터를 비교하여, 상기 이상의 발생을 검출하는, 고장 진단 장치.
제8항에 있어서,
상기 고장 검출부는, 상기 실 이력 데이터 및 상기 기준 이력 데이터의 각각을 소정 개수의 구간으로 분할하고, 서로 대응하는 각 구간에서의 실 이력 데이터와 기준 이력 데이터에 기초해서 상기 이상의 발생을 검출하는, 고장 진단 장치.
제1항, 제8항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 실 이력 데이터는, 소정 기간에서의 흡입 압력의 경시 변화를 나타내는 것이고,
상기 이력 취득부는, 소정 기간에서의 흡입 압력의 경시 변화를 나타내는 파형 데이터를 포함하는 실 이력 데이터를 취득하고,
상기 고장 검출부는, 상기 파형 데이터에 기초해서 상기 이상의 발생을 검출하는, 고장 진단 장치.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 이력 취득부는, 소정 기간에서의 흡입 압력의 경시 변화를 나타내는 실 파형 데이터를 포함하는 실 이력 데이터를 취득하고,
상기 기억부는, 소정 기간에서의 흡입 압력의 경시 변화를 나타내는 기준 파형 데이터를 포함하는 기준 이력 데이터를 기억하고,
상기 고장 검출부는, 상기 실 파형 데이터와 상기 기준 파형 데이터를 비교하여, 상기 이상의 발생을 검출하는, 고장 진단 장치.
제1항에 있어서,
상기 고장 검출부는, 상기 실 이력 데이터에 대해 주파수 분석을 수행하고, 주파수 분석의 결과에 기초해서 상기 이상의 발생을 검출하는, 고장 진단 장치.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 상기 고장 진단 장치와,
상기 사판 펌프와,
상기 사판 펌프에 흡입되는 작동액의 흡입 유량 또는 흡입 압력에 따른 신호를 출력하는 센서 장치를 구비하고,
상기 고장 진단 장치는, 상기 센서 장치로부터의 신호에 따라 흡입 유량을 연산하는 유량 연산부 또는 상기 센서 장치로부터의 신호에 따라 흡입 압력을 연산하는 압력 연산부를 구비하는, 펌프 유닛.
미리 정해진 축선 둘레로 회전하는 실린더 블록과, 상기 실린더 블록에 진퇴 가능하게 각각 삽입되어 있는 복수의 피스톤과, 상기 복수의 피스톤의 각각에 요동 가능하게 설치되어 있는 슈와, 상기 슈가 그 위를 접동 회전하는 사판을 구비하고, 상기 실린더 블록이 회전하는 것에 의해 상기 복수의 피스톤이 상기 실린더 블록 내를 진퇴하고, 그에 따라 작동액을 흡입 및 토출하는 사판 펌프의 고장 진단 방법으로서,
상기 사판 펌프에 흡입되는 작동액의 흡입 유량 또는 흡입 압력을 검출하는 검출 공정과,
상기 검출 공정에서 검출되는 흡입 유량 또는 흡입 압력에 기초해서, 소정 기간에서의 흡입 유량 또는 흡입 압력의 경시 변화를 나타내는 실 이력 데이터를 취득하는 이력 취득 공정과,
상기 이력 취득 공정에 의해 취득되는 실 이력 데이터에 기초해서 상기 피스톤과 상기 슈 사이의 이상의 발생을 검출하는 고장 검출 공정을 구비하는, 고장 진단 방법.