控制器
阅读：141发布：2020-05-15
专利汇可以提供控制器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 的目的在于提供能够对 基板 或者基板上安装的 电子 部件或冷却 风 扇这样的构成部件的维护时期进行预测的 控制器 。控制器(C)根据基板(1)上设置的 温度 传感器 (S1)、(S2)检测出的温度求出基板(1)、在基板(1)上安装的电子部件(2)以及 冷却风扇 (3)中的至少一个以上的剩余寿命。，下面是控制器专利的具体信息内容。
1.一种控制器，其特征在于，具备：
温度传感器，设置在基板上；以及
剩余寿命运算部，根据所述温度传感器检测出的温度，求出所述基板、在所述基板上安装的电子部件以及对所述基板进行冷却的冷却风扇中的至少一个以上的剩余寿命。
2.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，
所述剩余寿命运算部根据所述温度和求出剩余寿命的对象的驱动时间求出所述剩余寿命。
3.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，
设置两个以上所述温度传感器，
所述剩余寿命运算部根据所述各温度传感器检测出的温度的平均值求出所述剩余寿命。
4.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，
所述控制器具备收容所述基板和所述冷却风扇的框体，
所述剩余寿命运算部设置在所述基板上。
5.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，
所述控制器具备警告部，当所述剩余寿命运算部求出的剩余寿命为维护必要期间以下时，发出促使维护的警告。
控制器
技术领域
[0001] 本发明涉及一种控制器。
背景技术
[0003] 更为详细来说，如JP2010-065797A所公开那样，致动器的构成包括：缸体，连结于铁路车辆的台车和车体的一方；活塞，以滑动自如的方式插入该缸体内；杆，插入缸体内且与活塞以及台车和车体的另一方连结；在缸体内由活塞划分的杆侧室和活塞侧室；箱体；第一开闭阀，设置于将杆侧室与活塞侧室连通的第一通路的中途；第二开闭阀，设置于将活塞侧室与箱体连通的第二通路的中途；泵，向杆侧室供给液压油；排出通路，将杆侧室连接于所述箱体；及可变安全阀，设置于该排出通路的中途且能够变更开阀压力，所述泵、第一开闭阀、第二开闭阀以及可变安全阀由控制器驱动，使致动器发挥推力，抑制铁路车辆的车身振动。
[0004] 在这样的控制器中，为了控制泵或阀而在框体中收容有控制基板，为了抑制控制基板的温度上升而具备冷却风扇。冷却风扇的构成包括：球轴承、由球轴承以旋转自如的方式支撑且在外周具有多个叶片的旋转轴、对旋转轴进行驱动的电动机。轴承在内部保存有润滑脂，在高温下润滑脂的粘度变低，润滑性能降低，因而温度越高变得越差。因此，如JP2005-043258A所公开那样，达成了感测轴承的温度和振动而感测轴承的异常的提案。
发明内容
[0005] 这样，在现有技术中，虽然能够感测轴承的异常，但是，无法预测轴承的维护时期，只能在发生异常后事后对轴承实施维护。
[0006] 另外，在JP2005-043258A所公开的技术中，虽然能够感测轴承的异常，但是，无法预测控制器内的基板或者在基板上安装的电子部件的维护时期。
[0007] 因此，本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够预测基板或者在基板上安装的电子部件或冷却风扇这样的构成部件的维护时期的控制器。
[0009] 图1是一个实施方式的控制器的示意图。
[0010] 图2是一个实施方式的控制器所控制的致动器的示意图。
[0011] 图3是示出一个实施方式的控制器的处理步骤的流程图。
具体实施方式
[0012] 以下，根据附图所示的实施方式对本发明进行说明。如图1所示，本实施方式的控制器C的构成包括：安装有电子部件2的基板1、设置在基板1上的温度传感器S1、S2、冷却风扇3、电源基板4、同样设置在基板1上的剩余寿命运算部5以及收容这些的框体6。
[0013] 以下，详细地对控制器C的各部分进行说明。在本例中，如图2所示，控制器C对安装在铁路车辆的车身与台车之间而抑制车身振动的致动器A进行控制。
[0014] 致动器A具备：缸体10；杆11，以移动自如的方式插入缸体10内；活塞12，与杆11连结，并且，以移动自如的方式插入缸体10内，将缸体10内划分为伸长侧室R1和压缩侧室R2；泵13；箱体14；液压回路15，将泵13和箱体14选择性地连接于伸长侧室R1和压缩侧室R2，使致动器A进行伸缩动作。液压回路15具备电磁阀17，以便将泵13和箱体14选择性地连接于伸长侧室R1和压缩侧室R2。
[0015] 而且，控制器C接收铁路车辆的车身的加速度信息的输入，生成用于驱动电动机16和电磁阀17的控制指令，以使致动器A发挥抑制车身振动的控制力，其中，电动机16用于驱动泵13。
[0016] 因此，控制器C具备设置在基板1上的CPU(Central Processing Unit：中央处理器)20和在CPU20执行运算处理时提供存储区域并且存储CPU20执行的程序的存储器21。另外，控制器C具备对致动器A的电动机16和电磁阀17进行驱动的驱动电路22。
[0017] 在基板1上，除了安装有以向CPU20供给稳定的电力等为目的而设置的电容器等的电子部件2之外，还安装有温度传感器S1、S2。另外，在基板1上设置有除去温度传感器S1、S2输出的信号的高频分量的低通滤波电路23，由低通滤波电路23处理后的信号被A/D变换器24处理之后输入到CPU20中。温度传感器S1、S2配置在基板1上的分开的位置，能够感测收容了基板1的框体6内的两处的温度。温度传感器的设置数量为一个以上即可。
[0018] 进而，在基板1上具有对冷却风扇3进行驱动的风扇驱动电路25，利用来自风扇驱动电路25的电力供给驱动冷却风扇3。
[0019] 框体6为箱状，在内部收容有基板1、电源基板4以及冷却风扇3，在该例中，冷却风扇3配置在框体6内的中央，在驱动时，搅拌框体6内的空气，抑制基板1、电子部件2以及电源基板4的温度上升。对于冷却风扇3来说，虽然没有详细地图示，但是，具备以旋转自如的方式安装在壳体3a上的叶片3b、对该叶片3b进行旋转驱动的未图示的电动机以及保持于壳体3a并且以旋转自如的方式对轴进行支撑的未图示的轴承，壳体3a固定于框体6。
[0020] 另外，控制器C具备警告部7，警告部7具备以能够从框体6外看到的状态安装在框体6上的LED(Light Emitting Diode：发光二极管)8。警告部7在CPU20判断为需要进行更换冷却风扇3的维护时使LED8点亮，发出表示需要维护的警告。
[0022] 剩余寿命运算部5通过由CPU20执行存储在存储器21内的程序而实现。具体而言，CPU20执行图3所示的处理步骤，实现剩余寿命运算部5。
[0023] CPU20读取从温度传感器S1、S2输入的框体6内的温度(步骤F1)。在该情况下，由于从两个温度传感器S1、S2输入温度，因而CPU20读取从两个温度传感器S1、S2得到的温度的平均值作为框体6内的温度。
[0024] 接着，CPU20将读取的温度、从上一次读取温度后至本次读取温度为止的冷却风扇3的驱动时间和温度存储在存储器21中(步骤F2)。此外，虽然并非剩余寿命运算部5的处理，但是，冷却风扇3在框体6内的温度变为预先设定的设定温度以上时被驱动。设定温度能够任意设定，但是根据冷却风扇3的轴承的可使用温度条件、基板1以及电子部件2的容许最高温度等设定。因此，CPU20除了执行作为剩余寿命运算部5的处理和作为致动器A的控制装置的处理之外，还执行冷却风扇3的驱动控制。
[0025] 回到之前，在步骤F2的处理结束后，CPU20执行步骤F3的处理。在步骤F3中，CPU20根据在存储器21内存储的温度和冷却风扇3的驱动时间求出冷却风扇3的剩余寿命。剩余寿命是指从目前开始达到耐用年数为止的时间长度，若出剩余寿命，则可知直到将来的冷却风扇3的更换等的维护时期为止剩余的时间。
[0026] 关于轴承的寿命，由于润滑油的粘度特性根据温度而不同，因而耐用年数由轴承被使用的环境的温度决定。例如，如40度下为10.4年、50度下为6.9年、65度下为4.2年这样，当温度变高时粘度降低，润滑油的润滑性能降低，轴承的寿命变短。而且，轴承的温度依赖于包围轴承的环境的温度即框体6内的气温，因而能够根据温度传感器S1、S2感测出的温度求出剩余寿命。
[0027] 具体而言，求出冷却风扇3的驱动时间与温度之积的累计后的值，根据该累计值求出剩余寿命。在上述的条件下，在以40度进行驱动的情况下，轴承在达到寿命前受到的热的总量为40度×10.4年＝416度·年。在以50度进行驱动的情况下，轴承在达到寿命前受到的热的总量为50度×6.9年＝345度·年。进而，在以65度进行驱动的情况下，轴承在达到寿命前受到的热的总量为65度×4.2年＝273度·年。
[0028] 假设一年为365天，则一年为24小时×365天＝8760小时。因此，例如检测出的温度为50度，若驱动时间为1小时，那么该驱动时间内轴承受到的热的总量为50度×1/8760＝0.005708度·年。如果将该热的总量换算为以40度为基准的值，则为0.005708×416/345＝
0.006882度·年。在65度下驱动时间为1小时的情况下，如果也同样地考虑将热的总量换算为以40度为基准的值，则为65度×1/8760×416/273＝0.011307度·年。这样，将检测出的温度与冷却风扇3的驱动时间相乘而算出该驱动时间内作用于轴承上的热的总量，将该算出的值换算成以40度为基准的值，进而将该换算后的值累计，则得到以40度为基准的轴承受到的热的总量Q。然后，从以40度驱动的情况下轴承达到寿命为止所受到的热的总量416度·年减去如上述那样求出的热的总量Q，则求出轴承从目前至达到寿命为止所能受到的热量R。然后，热量R除以40度，得到轴承的剩余寿命，得到直到维护时期为止的时间。在该例中，该运算所需的信息是40度以上的各温度下的轴承达到寿命为止所能受到的热的总量，该信息只要预先绘制成图并存储在存储器21中即可。该图可以是能够按每1度掌握上述热的总量的图，也可以是能够按每10度掌握上述热的总量的图，关于其间的温度，可以利用线性插值每次求出该温度下的热的总量。
0.006882度·年。在65度下驱动时间为1小时的情况下，如果也同样地考虑将热的总量换算为以40度为基准的值，则为65度×1/8760×416/273＝0.011307度·年。这样，将检测出的温度与冷却风扇3的驱动时间相乘而算出该驱动时间内作用于轴承上的热的总量，将该算出的值换算成以40度为基准的值，进而将该换算后的值累计，则得到以40度为基准的轴承受到的热的总量Q。然后，从以40度驱动的情况下轴承达到寿命为止所受到的热的总量416度·年减去如上述那样求出的热的总量Q，则求出轴承从目前至达到寿命为止所能受到的热量R。然后，热量R除以40度，得到轴承的剩余寿命，得到直到维护时期为止的时间。在该例中，该运算所需的信息是40度以上的各温度下的轴承达到寿命为止所能受到的热的总量，该信息只要预先绘制成图并存储在存储器21中即可。该图可以是能够按每1度掌握上述热的总量的图，也可以是能够按每10度掌握上述热的总量的图，关于其间的温度，可以利用线性插值每次求出该温度下的热的总量。
[0029] 这样，CPU20将冷却风扇3的驱动时间与温度之积加以累计，求出40度基准下的轴承截止目前所受的热的总量Q即累计值，根据该累计值求出剩余寿命。
[0030] 此外，也可以如下那样取代上述剩余寿命的计算方法。在温度传感器S1、S2的检测温度的平均值低于40度并且不驱动冷却风扇3的情况下，若以40度下的耐用年数为基准考虑的话，则在上述的条件下，根据在40度的温度环境下的轴承的驱动，耐用年数为10.4年，50度下为6.9年。即，50度下的驱动所造成的轴承的劣化的发展程度为40度下的驱动所造成的劣化的发展程度的约1.51倍。即，若在50度下将冷却风扇3驱动1秒钟，则相当于在40度下将冷却风扇3驱动1.51秒。由于65度下驱动时耐用年数为4.2年，所以，若在65度下将冷却风扇3驱动1秒钟，则相当于在40度下将冷却风扇3驱动1.64秒。
[0031] 因此，当在50度下驱动冷却风扇3时，与在40度下驱动冷却风扇3的情况相比，相当于将冷却风扇3驱动了实际驱动时间的1.51倍的时间的状态。因此，根据温度对驱动时间乘以倍率，求出以40度为基准换算的驱动时间，从在40度下驱动的耐用年数减去如上述那样求出的驱动时间的累计值，则求出剩余寿命。在该情况下，由于乘到驱动时间上的倍率根据温度而不同，因此，只要预先将该倍率绘制成图并存储在存储器21中，便可与上述根据热量求出剩余寿命同样地，根据基于温度的驱动时间的累计求出剩余寿命。
[0032] 接着，CPU20判断如以上那样求出的剩余寿命是否在维护必要期间内(步骤F4)。在将维护必要期间设为例如0.3年的情况下，判断从目前至冷却风扇3的更换终期为止的时间、即在步骤F3中求出的从目前起冷却风扇3的轴承的剩余寿命是否为0.3年以下，从而判断是否已到维护时期。维护必要期间是需要进行冷却风扇3的更换作业的期间，根据铁路车辆的维护周期设定为能够在冷却风扇3达到寿命前进行更换。
[0033] CPU20在判断为剩余寿命进入维护必要期间内时，为了将需要维护的情况通知给控制器C的操作人员等而使LED8点亮发出警告(步骤F5)。在该情况下，警告部7由CPU20和LED8构成，CPU20执行程序而执行步骤F5的处理从而实现。
[0034] 另一方面，当在步骤F4的判断中为剩余寿命未到维护必要期间内的情况下，返回步骤F1，CPU20重复执行上述的处理。
[0035] 在上述的情况下，剩余寿命运算部5求出冷却风扇3的到需要维护为止的时间(剩余寿命)，但也可以求出冷却风扇3以外的剩余寿命。例如，对于基板1来说，由于热造成的老化，在电子部件2的安装中所使用的焊料产生裂纹。因此，如上述那样，只要预先掌握各使用温度条件下的耐用年数，便可根据温度求出直到基板1需要更换的维护时期为止的时间即剩余寿命。对于电子部件2来说，只要是电容器或开关元件等受热的影响而耐用年数由使用温度决定的部件，便可同样地求出剩余寿命。因此，控制器C既可以求出基板1、在基板1上安装的电子部件2以及对基板1进行冷却的冷却风扇3的全部的剩余寿命，也可以求出这些之中的任意选择的部件的剩余寿命。
[0036] 另外，在本例中，CPU20也可以将求出的剩余寿命的信息发送给铁路车辆的车辆监控器。在该情况下，也可以将车辆监控器用作警告部，将表示需要维护的信息或者剩余寿命本身作为警告显示在车辆监控器的画面上。因此，在上述的步骤F5中，也可以在使LED8点亮的同时或者取代使LED8点亮而使表示需要维护的警告显示在铁路车辆的车辆监控器中。
[0037] 这样，本发明的控制器C根据在基板1上设置的温度传感器S1、S2和温度传感器S1、S2检测出的温度求出基板1、在基板1上安装的电子部件2以及对基板1进行冷却的冷却风扇3中的至少一个以上的剩余寿命。因此，本发明的控制器C能够预测基板1或者在基板1上安装的电子部件2或冷却风扇3这样的构成部件的维护时期。在现有技术中，即便未到更换时期也会更换构成部件以防万一，但是，由于能够这样预测控制器C的构成部件的维护时期，因而能够掌握更换时期，能够抑制不必要的部件更换。
[0038] 进而，对于本例的控制器C来说，剩余寿命运算部5根据温度和求出剩余寿命的对象的驱动时间求出剩余寿命，因而无论温度如何变化，均能够高精度地预测维护时期。
[0039] 而且，对于本例的控制器C来说，剩余寿命运算部5根据两个以上的温度传感器S1、S2检测出的温度的平均值求出构成部件的剩余寿命，因此，即使构成部件未配置在温度传感器S1、S2的附近，也能够高精度地预测该构成部件的维护时期。
[0040] 另外，本例的控制器C具备收容基板1和冷却风扇3的框体6，剩余寿命运算部5设置于基板1，因而控制器C能够通过自我诊断求出剩余寿命。因此，能够利用安装于控制器C的CPU20构成剩余寿命运算部5，能够廉价地预测维护时期。
[0041] 而且，本例的控制器C具备在剩余寿命运算部5求出的剩余寿命为维护必要期间以下时发出促使维护的警告的警告部7，因此，能够向操作人员传达表示已达需要维护的状况，操作人员能够及时实施维护。
[0042] 此外，对控制器C控制铁路车辆的致动器A的情况进行了说明，但是，控制器C也可以控制半主动减震器，控制器C的控制对象并不限于此。
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