JP6260852B2

JP6260852B2 - 油圧シリンダ回路の漏れ検出装置

Info

Publication number: JP6260852B2
Application number: JP2013206227A
Authority: JP
Inventors: 幸雄上▲西▼
Original assignee: Youtec Co Ltd
Current assignee: Youtec Co Ltd
Priority date: 2013-10-01
Filing date: 2013-10-01
Publication date: 2018-01-17
Anticipated expiration: 2033-10-01
Also published as: JP2015068494A

Description

本発明は、油圧シリンダ回路の漏れ検出装置に関し、油圧源の作動圧油が給排されて作動する油圧シリンダ回路の油漏れを検出する装置に関する。

従来の技術は、アクチュエータとサーボバルブとで構成される油圧サーボ系と、この油圧サーボ系に圧油を供給する油圧ポンプとからなり、油圧サーボ系の作動状況によって、前記油圧ポンプをオンロード状態またはアンロード状態に切り替えるアンロードバルブを備える油圧回路において、油圧ポンプのオンロード時間の比率により、油圧サーボ系に供給される作動油の流量に基づいて、油圧シリンダ回路の漏れを検出する装置である（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２１２１２８号公報

上記した従来技術は、油圧ポンプのオンロード時間の比率により、油圧サーボ系に供給される作動油の流量に基づいて、油圧シリンダ回路の漏れを検出する装置であるから、油圧回路に漏れが発生しても、油圧ポンプのオンロード時間が終了するまで漏れを検出できない。また、漏れを検出してもその箇所を特定できない欠点がある。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、油圧シリンダ回路の漏れが発生すると同時に検出でき、さらにその漏れが何処で発生しているかを特定できる油圧シリンダ回路の漏れ検出装置を提供することを目的とする。

本発明の油圧シリンダ回路の漏れ検出装置は、シリンダ本体と、このシリンダ本体に摺動自在に嵌入するピストンと、前記シリンダ本体に前記ピストンで区画されるキャップ側の第１圧力室とロッド側の第２圧力室と、前記ピストンに固定してあり、前記第２圧力室を貫通し被作動機器が接続する出力ロッドとを有する油圧シリンダと、前記油圧シリンダの出力ロッドに設けてあり、前記出力ロッドの移動速度または時々刻々の位置を検出する速度／位置検出機と、前記第１圧力室に接続する第１給排回路と、前記第２圧力室に接続する第２給排回路と、で構成する作動部と、油タンクに接続する油圧ポンプを備えた油圧源と、前記油圧源の油タンクと油圧ポンプがその上流側に接続し、前記第１給排回路に接続するユニット内第１回路と前記第２給排回路に接続するユニット内第２回路がその下流側に接続する方向切換弁と、前記ユニット内第１回路または前記ユニット内第２回路の一方に設けてあり、その回路の流速または流量を検出する流速／流量検出機と、他方に設けてあり、その回路の給排方向の流量を制御する圧力補償付流量制御弁と、より構成される油圧ユニットと、前記流速／流量検出機の出力と前記速度／位置検出機の出力変動のパターンに基づいて漏れと漏れ回路を特定する監視装置と、を備えたことを特徴とする。

本発明の油圧シリンダ回路の漏れ検出装置は、シリンダ本体と、このシリンダ本体に摺動自在に嵌入するピストンと、前記シリンダ本体に前記ピストンで区画されるキャップ側の第１圧力室とロッド側の第２圧力室と、前記ピストンに固定してあり、前記第２圧力室を貫通し被作動機器が接続する出力ロッドを有し、前記被作動機器の負荷を前記出力ロッドを介して前記第１圧力室または前記第２圧力室に作用させる油圧シリンダと、前記出力ロッドの移動速度または時々刻々の位置を検出する速度／位置検出器と、前記第１圧力室に接続する第１給排回路と前記第２圧力室に接続する第２給排回路と、で構成する作動部と、
油タンクに接続する油圧ポンプを備えた油圧源と、前記油圧源の油タンクと油圧ポンプがその上流側に接続し、前記第１給排回路に接続するユニット内第１回路と前記第２給排回路に接続するユニット内第２回路がその下流側に接続する方向切換弁と、前記方向切換弁の下流側に設けてあり、方向切換弁の作動位置に対応して前記ユニット内第１回路と前記ユニット内第２回路を開閉するパイロットチェック弁と、前記パイロットチェック弁の下流側で前記ユニット内第１回路または前記ユニット内第２回路の一方に設けてあり、その回路の流速または流量を検出する流速／流量検出機と、他方に設けてあり、その回路の流量を制御する圧力補償付流量制御弁と、より構成される油圧ユニットと、前記流速／流量検出機の出力と前記速度／位置検出機の出力変動のパターンに基づいて漏れと漏れ箇所を特定する監視装置と、を備えたことを特徴とする。

上記した本発明は、油圧シリンダの一方の圧力室に供給する油量を圧力補償付流量制御弁で制御し、この油圧シリンダの出力ロッドの移動速度または時々刻々の位置を速度／位置検出機で検出すると共に、他方の圧力室に供給する油量を流速／流量検出機で検出し、前記速度／位置検出機と流速／流量検出機の出力変動のパターンに基づいて、漏れ回路を特定するので、回路の漏れ開始と同時に漏れ回路を特定する効果を有する。

本発明の油圧シリンダ回路の漏れ検出装置は、被作動機器の負荷が作用する油圧シリンダの一方の圧力室に供給する油量を圧力補償付流量制御弁で制御し、この油圧シリンダの出力ロッドの速度を速度／位置検出器で検出すると共に、被作動機器の負荷が作用しない他方の圧力室に供給する流量を流速／流量検出機で検出し、前記速度／位置検出機と流速／流量検出機の出力変動のパターンに基づいて、漏れ回路を特定するので、回路の漏れ開始と同時に漏れ回路を特定すると共に、パイロットチェック弁がユニット内の回路を遮断したときの前記流速／流量検出機と前記速度／位置検出機の信号の出力変動のパターンに基づいて、油圧シリンダの内部漏れを特定する効果を有する。

本発明の実施形態を示す油圧シリンダ回路図。パイロットチェック弁部を示す回路図。メータイン側圧力補償付流量制御弁の回路図。監視装置の構成図。方向切換弁の中立位置における出力信号ＥＶと出力信号ＦＱの変動パターンを示す図であって、（ａ）は正常時、（ｂ）はキャップ側の第１給排回路の漏れ発生時、（ｃ）はロッド側の第２給排回路の漏れ発生時、（ｄ）は油圧シリンダの内部漏れ発生時を示している。方向切換弁の右切換位置における出力信号ＥＶと出力信号ＦＱの変動パターンを示す図であって、（ａ）は正常時、（ｂ）はキャップ側の第１給排回路の漏れ発生時、（ｃ）はロッド側の第２給排回路の漏れ発生時を示している。方向切換弁の左切換位置における出力信号ＥＶと出力信号ＦＱの変動パターンを示す図であって、（ａ）は正常時、（ｂ）はキャップ側の第１給排回路の漏れ発生時、（ｃ）はロッド側の第２給排回路の漏れ発生時を示している。

図１に基づいて本発明の実施形態について説明する。図１において、油圧シリンダ回路１０は、油圧シリンダ２１を備えた作動部２０と、油圧源５１と、この油圧源５１に接続する方向切換弁４２と、方向切換弁４２の下流側に設けたパイロットチェック弁部４３と、流速／流量検出機４８と、圧力補償付流量制御弁４６とで構成する油圧ユニット４０を有する構成である。

油圧シリンダ回路１０が利用される用途について述べる。油圧シリンダ回路１０は、河川を横切って設けた転倒堰の転倒量を制御して河川の水資源を利用するために設けた可動堰に利用される。具体的には、作動部２０は、その油圧シリンダ２１が可動堰を構成する転倒堰に設けられ、この作動部２０の油圧シリンダ２１には、油圧ユニット４０からの作動油が給排されて転倒堰の転倒量が制御される。

前述した可動堰は、河川を横断して設けた複数の転倒堰を作動する油圧シリンダ２１を有する作動部２０と、その作動部２０の油圧シリンダ２１に作動油を給排制御する油圧ユニット４０との間は、長い距離を有するものであり、また、河川の水資源を制御するためには転倒堰の転倒量は、河川の状況を監視しながら制御するものであるからその作動はきわめて緩慢となる。

この様に自然を相手にした装置は、特に油圧シリンダ回路１０に漏れが発生した場合、できるだけ早く、かつ、何処で漏れたかを検出しなければ、河川に作動油を垂れ流すことになり、環境が汚染される問題が発生する。

上述した用途で利用される油圧シリンダ回路１０の作動部２０は、被作動機器３０（転倒堰）を作動させる出力ロッド２４を備えた油圧シリンダ２１と、この油圧シリンダ２１のキャップ側圧力室の第１圧力室２５とロッド側圧力室の第２圧力室２６にそれぞれ作動圧油を給排するキャップ側の第１給排回路３１と、ロッド側の第２給排回路３２と、油圧シリンダ２１の出力ロッド２４の移動速度または移動位置を検出する速度／位置検出機２８とで構成している。

油圧シリンダ２１は、シリンダ本体２２内に摺動自在に嵌入され、出力ロッド２４が固定されるピストン２３を有しており、このピストン２３とシリンダ本体２２でキャップ側圧力室の第１圧力室２５とロッド側圧力室の第２圧力室２６を形成し、この第２圧力室を出力ロッド２４が貫通する構成である。

油圧シリンダ２１の出力ロッド２４は、その先端に被作動機器３０（転倒堰）が接続され、油圧シリンダ２１の第１圧力室２５と第２圧力室２６に給排される作動油による作動力により被作動機器３０を作動する。

油圧シリンダ２１のキャップ側の第１給排回路３１は、キャップ側圧力室の第１圧力室２５に作動油を給排し、ロッド側の第２給排回路３２は、ロッド側圧力室の第２圧力室２６に作動油を給排する回路であり、このキャップ側の第１給排回路３１とロッド側の第２給排回路３２は、油圧ユニット４０と油圧シリンダ２１を接続するものであるから、河川に沿ったり、河川を横断するため長大になる。

油圧シリンダ２１の出力ロッド２４に設けてあり、その移動速度または移動量を測定する速度／位置検出機２８は、本体２８ａに設けてあり、出力ロッド２４の表面に押し付けられるローラ２８ｂを有し、ローラ２８ｂの回転をエンコーダ（不図示）に伝達して、出力ロッド２４の移動速度または時々刻々の位置を検出する構成である。

油圧ユニット４０に設けてあり、油タンク５３からの作動油を吸引して作動圧油を発生する油圧ポンプ５２を有する油圧源５１は、油圧ポンプ５２の吐出側に設けた圧力制御弁５４でその吐出圧力が制御される。

油圧ポンプ５２の吐出側と油タンク５３が接続する方向切換弁４２には、その下流側にキャップ側の第１給排回路３１に接続するユニット内第１回路４４とロッド側の第２給排回路３２に接続するユニット内第２回路４５が接続されている。なお、上流側は、油圧源５１側を指し、下流側は、油圧シリンダ２１側を指す。

方向切換弁４２は、操作信号の印加により方向切換弁４２を右切換位置４２ｂまたは左切換位置４２ｃに切り換える電磁操作部と、この電磁操作部への操作信号が印加されないとき、方向切換弁４２を中立位置４２ａに復帰させるバネを備える構造である。

上記構成の方向切換弁４２は、中立位置４２ａで油圧源５１の油圧ポンプ５２の吐出側を閉鎖する。そして、右切換位置４２ｂに操作されると油圧ポンプ５２をユニット内第１回路４４に接続すると共にユニット内第２回路４５を油タンク５３に接続する。また、左切換位置４２ｃに操作されると油圧ポンプ５２をユニット内第２回路４５に接続すると共にユニット内第１回路４４を油圧タンク５３に接続する構成を有する。

この方向切換弁４２が右切換位置４２ｂに操作されると、油圧源５１の作動圧油は、ユニット内第１回路４４からキャップ側の第１給排回路３１を介して油圧シリンダ２１のキャップ側圧力室の第１圧力室２５に供給され、ロッド側圧力室の第２圧力室２６の作動油は、ロッド側の第２給排回路３２からユニット内第２回路４５を介して油タンク５３に帰還する構成である。

また、方向切換弁４２が左切換位置４２ｃに操作されると、油圧源５１の作動圧油は、ユニット内第２回路４５からロッド側の第２給排回路３２を介して油圧シリンダ２１のロッド側圧力室の第２圧力室２６に供給され、キャップ側圧力室の第１圧力室２５の作動油は、キャップ側の第１給排回路３１からユニット内第１回路４４を介して油タンク５３に帰還する構成である。

さらに、方向切換弁４２の操作信号がなく中立位置４２ａに復帰すると、油圧ポンプ５２の作動圧油は、方向切換弁４２で閉鎖され圧力制御弁５４を介して油タンク５３に帰還するので、油圧ポンプ５２の吐出圧力が圧力制御弁５４の設定圧に制御される。また、ユニット内第１回路４４とユニット内第２回路４５は、方向切換弁４２の下流側に設けたパイロットチェック弁部４３を介して、油タンク５３に連通される。

方向切換弁４２の下流側に設けたパイロットチェック弁部４３は、パイロットチェック弁部４３の回路を示す図２に示す様に、ユニット内第１回路４４を開閉するキャップ側パイロットチェック弁部４３ａとユニット内第２回路４５を開閉するロッド側パイロットチェック弁部４３ｂとで構成する。

このパイロットチェック弁部４３のキャップ側パイロットチェック弁部４３ａは、その下流側から上流側への流れを遮断する逆止弁４３ａ１とこの逆止弁４３ａ１を開くパイロット４３ａ２とで構成している。また、パイロットチェック弁部４３のロッド側パイロットチェック弁部４３ｂは、その下流側から上流側への流れを遮断する逆止弁４３ｂ１とこの逆止弁４３ｂ１を開くパイロット４３ｂ２とで構成しており、パイロット４３ａ２とパイロット４３ｂ２に作用する油圧によって逆止弁４３ａ１、逆止弁４３ｂ１を開く構成である。

パイロットチェック弁部４３のパイロット４３ａ２は、ユニット内第２回路４５に接続するとともに、パイロット４３ｂ２は、ユニット内第１回路４４に接続する構成である。

このような構成のパイロットチェック弁部４３は、パイロットチェック弁部４３が方向切換弁４２が中立位置４２ａに操作された時は、ユニット内第１回路４４とユニット内第２回路４５が油タンク５３に接続されるので、その逆止弁４３ａ１と逆止弁４３ｂ１がユニット内第１回路４４とユニット内第２回路４５を遮断する。

しかし、方向切換弁４２が右切換位置４２ｂまたは左切換位置４２ｃに操作されたときは、ユニット内第１回路４４またはユニット内第２回路４５に油圧が作用するので、逆止弁４３ａ１および逆止弁４３ｂ１は開放される。

すなわち、パイロットチェック弁部４３は、方向切換弁４２の操作位置に連動して、ユニット内第１回路４４とユニット内第２回路４５を開閉する。具体的には、方向切換弁４２が中立位置４２ａの時のみユニット内第１回路４４とユニット内第２回路４５の下流側から上流側への流れを遮断し、そのほかの切換位置では、流れを許容する様に作動する。

キャップ側の第１給排回路３１に接続したユニット内第１回路４４には、ユニット内第１回路４４を通過する作動油の流速または流量を測定する流速／流量検出機４８が設けてある。この流速／流量検出機４８は、例えば回路中に噛み合い回転する２つのオーバル歯車を設けて、この２つのオーバル歯車の回転数により流量を測定する構成である。

ロッド側の第２給排回路３２に接続するユニット内第２回路４５に設けてあり、ユニット内第２回路４５を通過する作動油の上流側と下流側の流量を制御する圧力補償付流量制御弁４６は、油圧シリンダ２１のロッド側圧力室の第２圧力室２６への給排油量を制御するので、油圧シリンダ２１の作動速度（作動位置）を制御する構成である。

圧力補償付流量制御弁４６は、ユニット内第２回路４５からロッド側の第２給排回路３２を介して油圧シリンダ２１の第２圧力室２６へ流入する作動油の流量を制御するメータイン側圧力補償付流量制御弁４６ｂと、油圧シリンダ２１のロッド側圧力室の第２圧力室２６からロッド側の第２給排回路３２をへてユニット内第２回路４５から流出する作動油の流量を制御するメータアウト側圧力補償付制御弁４６ａとで構成している。

メータアウト側圧力補償付流量制御弁４６ａは、図３に示すように、必要流量に操作される流量制御弁４６ａ１と、この流量制御弁４６ａ１の前後の差圧が印加され、流量制御弁４６ａ１の前後の差圧をその設定バネ圧に制御する圧力補償弁４６ａ２と、流量制御弁４６ａ１と圧力制御弁４６ａ２をバイパスする逆止弁４６ａ３で構成している。

このメータアウト側圧力補償付流量制御弁４６ａは、作動油がユニット内第２回路４５を上流方向に流れるとき逆止弁４６ａ３がバイパスを遮断するので、この上流方向への流れは、圧力補償弁４６ａ２によってその前後差圧が補償される流量制御弁４６ａ１によって制御される。

また、メータイン側圧力補償流量制御弁４６ｂは、必要流量に操作される流量制御弁４６ｂ１とこの流量制御弁４６ｂ１の前後の差圧が印加され、流量制御弁４６ｂ１の前後の差圧をその設定バネ圧に制御する圧力補償弁４６ｂ２と、流量制御弁４６ｂ１と圧力補償弁４６ｂ２をバイパスする逆止弁４６ｂ３で構成している。

このメータイン側圧力補償付流量制御弁４６ｂは、作動油がユニット内第２回路４５を下流方向に流れるとき逆止弁４６ｂ３がバイパスを遮断するので、この下流方向への流れは、圧力補償弁４６ｂ２によってその前後差圧が補償される流量制御弁４６ｂ１によって制御される。

このようにユニット内第２回路４５に設けたメータアウト側圧力補償付流量制御弁４６ａとメータイン側圧力補償付流量制御弁４６ｂは、油圧シリンダ２１のロッド側圧力室の第２圧力室２６への作動圧油の流出流量と流入流量を制御する。

すなわち、メータアウト側圧力補償付流量制御弁４６ａは、その流量制御機能によって油圧シリンダ２１の出力ロッド２４が下降方向２４ａへの作動速度を制御し、メータイン側圧力補償付流量制御弁４６ｂは、油圧シリンダ２１の出力ロッド２４が上昇方向２４ｂへの作動速度を制御する。

なお、油圧シリンダ２１の出力ロッド２４の上昇方向２４ａと下降方向２４ｂの速度がほぼ同一であると、流量制御弁４６ａ１、流量制御弁４６ｂ１はいずれかでよい。この場合の圧力補償付流量制御弁４６の構成は、特開平１１−２８０７０２号公報の図１に開示された構成になるので、その詳細説明を省く。

油圧シリンダ回路１０は、油圧源５１の油圧ポンプ５２を駆動して作動圧油を発生した状態の図１において、方向切換弁４２が操作されず中立位置４２ａであると、油圧ポンプ５２の吐出側が閉鎖され、圧力制御弁５４によりその吐出圧を一定の値に制御する。

また、中立位置４２ａでは、ユニット内第１回路４４とユニット内第２回路４５は、油タンク５３に連通されるので、パイロットチェック弁部４３でキャップ側パイロットチェック弁部４３ａとロッド側パイロットチェック弁部４３ｂの上流方向への流れのみを遮断する。

このように、方向切換弁４２が中立位置４２ａにあり、パイロットチェック弁部４３で上流側への流れが遮断されたロッド側圧力室の第２圧力室２６は、その位置で保持される。なお、パイロットチェック弁部４３は、下流側への流れを許容するので、中立位置４２ａにおいて、キャップ側圧力室の第１圧力室２５とロッド側圧力室の第２圧力室２６へは、油タンク５３の作動油が供給される。

このキャップ側圧力室の第１圧力室２５への作動油は、ユニット内第１回路４４からキャップ側の第１給排回路３１を介して供給され、流速／流量検出機４８でその流量が検出される。

方向切換弁４２を右切換位置４２ｂに操作すると、ユニット内第１回路４４とユニット内第２回路４５が油圧ポンプ５２と油タンク５３に接続されるので、キャップ側圧力室の第１圧力室２５へは、作動圧油が供給され、ロッド側圧力室の第２圧力室２６の作動油が油タンク５３に排出されるので、出力ロッド２４が被作動機器３０を伴って下降方向２４ａに作動する。

キャップ側圧力室の第１圧力室２５へユニット内第１回路４４とキャップ側の第１給排回路３１を介して供給される作動油は、ユニット内第１回路４４の流速／流量検出機４８によって流量が検出される。

出力ロッド２４の下降方向２４ａへの移動は、ロッド側圧力室の第２圧力室２６の排出作動油がメータアウト側圧力補償付流量制御弁４６ａで制御された速度となる。この出力ロッド２４の作動速度は、速度／位置検出機２８で検出される。

方向切換弁４２を左切換位置４２ｃに操作すると、ユニット内第２回路４５とユニット内第１回路４４が油圧ポンプ５２と油タンク５３に接続されるので、ロッド側圧力室の第２圧力室２６に作動圧油が供給され、キャップ側圧力室の第１圧力室２５の作動油が油タンク５３に排出されるので、出力ロッド２４が被作動機器３０を伴って上昇方向２４ｂに作動する。

ロッド側圧力室の第２圧力室２６へユニット内第２回路４５とロッド側の第２給排回路３２を介して供給される作動油の流量は、メータイン側圧力補償付流量制御弁４６ｂで制御された値となる。

ロッド側圧力室の第２圧力室２６へ供給される作動圧油により排出されるキャップ側圧力室の第１圧力室２５の作動油は、キャップ側の第１給排回路３１からユニット内第１回路４４を介して油タンク５３に排出されるので、流速／流量検出機４８でその流量が検出される。

出力ロッド２４の上昇方向２４ｂへの移動は、キャップ側圧力室の第１圧力室２５の排出作動油がメータイン側圧量補償付流量制御弁４６ｂで制御された速度となる。この出力ロッド２４の作動速度は、速度／位置検出機２８で計測される。

監視装置５７は、図４に示すように、流速／流量検出機４８が測定した流量値である出力信号ＦＱと速度／位置検出機２８が測定した出力ロッド２４の速度である出力信号ＥＶが入力される入力部５７ａと、入力部５７ａからの信号を分析する分析部５７ｂおよび分析部５７ｂからの信号を漏れ発生の信号として出力する出力部５７ｃで構成している。

分析部５７ｂは、キャップ側の第１給排回路３１からの漏れを想定したパターンを記憶しているパターン部３１ｐとロッド側の第２給排回路３２からの漏れを想定したパターンを記憶したパターン部３２ｐとパターン部２１ｐで構成しており、入力部５７ａに印加された信号を分析する。

分析部５７ｂで分析された信号は出力部５７ｃを介して油圧シリンダ回路１０を制御する制御室に送信される。なお、出力部５７ｃは、分析部５７ｂからの信号による故障（漏れ）が修理されるまでその信号を保持し、信号が順次変化すると順次出力する。

パターン部３１ｐは、方向切換弁４２が中立位置４２ａにあるときキャップ側の第１給排回路３１に漏れが発生したときの出力信号ＦＱと出力信号ＥＶの変動のパターンを示す図５（ｂ）のパターン５ｂと、右切換位置４２ｂにあるときキャップ側の第１給排回路３１に漏れが発生したときの出力信号ＦＱと出力信号ＥＶの変動のパターンを示す図６（ｂ）のパターン６ｂと、左切換位置４２ｃにあるときキャップ側の第１給排回路３１に漏れが発生したときの出力信号ＦＱと出力信号ＥＶの変動のパターンを示す図７（ｂ）のパターン７ｂで構成している。

パターン部３２ｐは、方向切換弁４２が中立位置４２ａにあるときロッド側の第２給排回路３２に漏れが発生したときの出力信号ＦＱと出力信号ＥＶの変動のパターンを示す図５（ｃ）のパターン５ｃと、右切換位置４２ｂにあるときロッド側の第２給排回路３２に漏れが発生したときの出力信号ＦＱと出力信号ＥＶの変動のパターンを示す図６（ｃ）のパターン６ｃと、左切換位置４２ｃにあるときロッド側の第２給排回路３２に漏れが発生したときの出力信号ＦＱと出力信号ＥＶの変動のパターンを示す図７（ｃ）のパターン７ｃで構成している。

パターン部２１ｐは、方向切換弁４２が中立位置４２ａにあり、出力ロッド２４に被作動機器３０の負荷が下降方向２４ａ方向に作用しているときに油圧シリンダ２１に内部もれが発生したときのパターン５ｄで構成している。

図５（ａ）〜図７（ｃ）に示す出力信号ＥＶは、出力ロッド２４が下降方向２４ａに移動するときを「＋」とし、上昇方向２４ｂに移動するときを「−」としている。また、出力信号ＦＱは、キャップ側の第１給排回路３１の流れが下流方向流３１ａであるときを「＋」とし、上流方向流３１ｂを「−」としている。また、その数値は、参考に付けているもので、実際の漏れ量とは関係ない。

なお、出力信号ＥＶと出力信号ＦＱの出力信号は、方向切換弁４２が中立位置４２ａにあるときは「０」であるが、右切換位置４２ｂと左切換位置４２ｃに操作され、漏れがない状態では、それぞれ「＋１」、「−１」となるものとする。この信号を基準値と記載する場合もある。

図５（ａ）〜図５（ｄ）は、方向切換弁４２の中立位置４２ａにおいて、キャップ側の第１給排回路３１とロッド側の第２給排回路３２に漏れの発生しない状態と、キャップ側の第１給排回路３１にのみ漏れが発生した状態およびロッド側の第２給排回路３２にのみに漏れが発生した状態及び油圧シリンダ２１に内部漏れが発生した状態の出力信号ＥＶと出力信号ＦＱのパターンを示している。

図５（ａ）に示したキャップ側の第１給排回路３１とロッド側の第２給排回路３２に漏れが発生していない状態におけるパターン５ａは、方向切換弁４２が油圧源５１を遮断し、パイロットチェック弁部４３がユニット内第１回路４４およびユニット内第２回路４５を遮断しているので、出力信号ＥＶと出力信号ＦＱの出力信号が変化しない曲線５ａ１と曲線５ａ２で構成される。

図５（ｂ）に示したキャップ側の第１給排回路３１のみに漏れが時刻Ｔ１で発生した状態におけるパターン５ｂは、キャップ側の第１給排回路３１内の作動油が漏れるので、出力信号ＦＱが時刻Ｔ１で変動する部分曲線５ｂ１１を有する曲線５ｂ１と、変動のない出力信号ＥＶの曲線５ｂ２で構成される。

図５（ｂ）の部分曲線５ｂ１１は、図１のキャップ側の第１給排回路３１内の作動油の流量の変動により作動するものであるので、キャップ側の第１給排回路３１が短く、その容量が十分でない場合は、流速／流量検出機４８の上流側にアキュムレータ５６を設置してキャップ側の第１給排出回路３１の漏れをより明確に感知する構造でもよい。

図５（ｃ）に示したロッド側の第２給排回路３２のみに漏れが時刻Ｔ１で発生した状態におけるパターン５ｃは、ロッド側の第２給排回路３２内の作動油が漏れ、出力ロッド２４が下降方向２４ａに変化するので、速度／位置検出機２８の出力信号ＥＶが時刻Ｔ１で変動する部分曲線５ｃ２１を有する曲線５ｃ２と、時刻Ｔ１で、ロッド側の第２給排回路３２内の作動油の漏れによって発生する下流方向流３１ａで変動する部分曲線５ｃ１１を有する曲線５ｃ１で構成される。

図５（ｄ）に示した油圧シリンダ２１の内部漏れが時刻Ｔ１で発生した状態におけるパターン５ｄは、油圧シリンダ２１の出力ロッド２４に作用している被作動機器３０の負荷によって第２圧力室２６から第１圧力室２５へピストン２３を介する漏れにより、出力ロッド２４が下降方向２４ａに変化するので、速度／位置検出機２８の出力信号ＥＶが時刻Ｔ１で変動する部分曲線５ｄ２１を有する曲線５ｄ２が形成される。

また、出力ロッド２４が下降方向２４ａに移動することで、第２圧力室２６の容積が出力ロッド２４の移動量分不足する油量だけ出力信号ＦＱが時刻Ｔ１で変動する部分曲線５ｄ１１を有する曲線５ｄ１が形成され、曲線５ｄ１はこの２つの曲線で構成される。

パターン５ｃとパターン５ｄは、類似のパターンであるが、部分曲線５ｄ１１が出力ロッド２４の容積分に相当する変動であるのに対して、部分曲線５ｃ１１は、ピストン２３の移動に対応する変動であるから、部分曲線５ｄ１１より大きくなる。

図６（ａ）〜図６（ｃ）は、方向切換弁４２を右切換位置４２ｂに操作し、キャップ側圧力室の第１圧力室２５に作動圧油が供給され、ロッド側圧力室の第２圧力室２６の作動油が排出されるので、出力ロッド２４は、下降方向２４ａへ作動する状態において、キャップ側の第１給排回路３１とロッド側の第２給排回路３２に漏れの発生しない状態と、キャップ側の第１給排回路３１にのみ漏れが発生した状態およびロッド側の第２給排回路３２にのみ漏れが発生した状態の出力信号ＥＶと出力信号ＦＱのパターンを示している。

図６（ａ）に示したキャップ側の第１給排回路３１とロッド側の第２給排回路３２に漏れが発生していない状態におけるパターン６ａは、右切換位置４２ｂへの操作により、作動圧油が下流方向流３１ａへ流れ、出力ロッド２４が下降方向２４ａに移動するので、出力信号ＥＶと出力信号ＦＱが基準値＋１だけ変動し、その後の変化のない曲線６ａ１と曲線６ａ２で構成される。

図６（ｂ）に示したキャップ側の第１給排回路３１のみに漏れが時刻Ｔ１で発生した状態におけるパターン６ｂは、キャップ側の第１給排回路３１内の作動油が漏れるので、出力信号ＦＱが時刻Ｔ１で＋方向に変動する部分曲線６ｂ１１を有する曲線６ｂ１と、変動のない出力信号ＥＶの曲線６ｂ２で構成される。

図６（ｃ）に示したロッド側の第２給排回路３２のみに漏れが時刻Ｔ１で発生した状態におけるパターン６ｃは、ロッド側の第２給排回路３２内の作動油が漏れるので、出力ロッド２４の下降方向２４の速度が増加し、速度／位置検出機２８の出力信号ＥＶが時刻Ｔ１で変動する部分曲線６ｃ２１を有する曲線６ｃ２と、時刻Ｔ１で、ロッド側の第２給排回路３２内の作動油の漏れによって発生する下流方向流３１ａで変動する部分曲線６ｃ１１を有する曲線６ｃ１となる。

図７（ａ）〜図７（ｃ）は、方向切換弁４２を左切換位置４２ｃに操作し、ロッド側圧力室の第２圧力室２６に作動圧油が供給され、キャップ側圧力室の第１圧力室２５の作動油が排出されるので、出力ロッド２４は、上昇方向２４ｂへ作動する状態において、キャップ側の第１給排回路３１とロッド側の第２給排回路３２に漏れの発生しない状態と、キャップ側の第１給排回路３１にのみ漏れが発生した状態およびロッド側の第２給排回路３２にのみ漏れが発生した状態の出力信号ＥＶと出力信号ＦＱのパターンを示している。

図７（ａ）に示したキャップ側の第１給排回路３１とロッド側の第２給排回路３２に漏れが発生していない状態におけるパターン７ａは、左切換位置４２ｃへの操作により、作動圧油が上流方向流３１ｂへ流れ、出力ロッド２４が上昇方向２４ｂに移動するので、出力信号ＥＶと出力信号ＦＱが基準値−１だけ変動し、その後の変化のない曲線７ａ１と曲線７ａ２となる。

図７（ｂ）に示したキャップ側の第１給排回路３１のみに漏れが時刻Ｔ１で発生した状態におけるパターン７ｂは、キャップ側の第１給排回路３１内の作動油が漏れるので、出力信号ＦＱが時刻Ｔ１で＋方向に変動する部分曲線７ｂ１１を有する曲線７ｂ１と、変動のない出力信号ＥＶの曲線７ｂ２で構成される。

図７（ｃ）に示したロッド側の第２給排回路３２のみに漏れが時刻Ｔ１で発生した状態におけるパターン７ｃは、ロッド側の第２給排回路３２内の作動油が漏れるので、出力ロッド２４の上昇方向２４ｂの速度が減少し、速度／位置検出機２８の出力信号ＥＶが時刻Ｔ１で変動する部分曲線７ｃ２１を有する曲線７ｃ２と、時刻Ｔ１で、ロッド側の第２給排回路３２内の作動油の漏れによって発生する上流方向流３１ｂで変動する部分曲線７ｃ１１を有する曲線７ｃ１となる。

監視装置５７は、油圧シリンダ回路１０の速度／位置検出機２８の出力信号ＥＶと流速／流量検出機４８の出力信号ＦＱを入力部５７ａが受信すると、この信号を分析部５７ｂに印加する。分析部５７ｂは、印加された信号が変動しない場合、正常な運転であると判断して出力部５７ｃへの出力指令を与えない。したがって、油圧シリンダ回路１０が正常に機能している場合は、作動しない。

出力信号ＥＶと出力信号ＦＱが一定の出力を継続している状況において、時刻Ｔ１において出力信号ＦＱの信号が変動すると、この信号の変動が分析部５７ｂの各パターン部３１ｐとパターン部３２ｐ、パターン部２１ｐで照合され、パターン部３１ｐのパターン５ｂ、パターン６ｂ、パターン７ｂのいずれかに一致すれば、出力部５７ｃにキャップ側の第１給排回路３１の漏れ信号を発信させる。

同様に、出力信号ＥＶと出力信号ＦＱが一定の出力を継続している状況において、時刻Ｔ１において出力信号ＦＱの信号と出力信号ＥＶが同時に変動すると、この信号の変動が分析部５７ｂの各パターン部３１ｐとパターン部３２ｐ、パターン部２１ｐで照合され、パターン部３２ｐのパターン５ｃ、パターン６ｃ、パターン７ｃに一致することにより、出力部５７ｃにキャップ側の第２給排回路３２の漏れ信号を発信させる。

さらに、出力信号ＥＶと出力信号ＦＱが一定の出力を継続している状況において、時刻Ｔ１において出力信号ＦＱの信号と出力信号ＥＶが同時に変動すると、この信号の変動が分析部５７ｂの各パターン部３１ｐとパターン部３２ｐ、パターン部２１ｐで照合され、パターン部２１ｐのパターン５ｄに一致することにより、出力部５７ｃに油圧シリンダ２１の内部漏れ信号を発信させる。

なお、監視装置５７は、油圧シリンダ回路１０の相違する場所で漏れが発生する場合は、その信号の変動パターンが分析部５７ｂのパターン部に一致する順に、順次漏れ信号を発信する。したがって、キャップ側の第１給排回路３１の漏れ信号が継続しているときにロッド側の第２給排回路３２の漏れ信号が発信される場合もある。

このキャップ側の第１給排回路３１の漏れ信号の発信は、中央制御室あるいは油圧ユニット４０の制御パネルに表示するか、警告音で知らせる。油圧シリンダ回路１０からの油漏れは、環境汚染を起す原因になり、また、回路の破損が拡大すると油圧シリンダ２１の制御ができなくなるので、２次災害の原因になる。したがって、漏れはできるだけ早く発見し対応することが望まれる。

また、監視装置５７は、出力信号ＥＶか出力信号ＦＱの最初の変動に漏れ信号を発信すると、リセット信号があるまで維持する構成にしており、一つの回路に漏れが発生した後で、別回路に漏れが発生すると新たに漏れ信号を発生するようにしてもよい。

この発明は、油圧シリンダ２１のキャップ側圧力室の第１圧力室２５を圧力補償付流量制御弁４６により制御し、このロッド側の第２給排回路３２を油圧シリンダ２１の速度／位置検出機２８で監視すると共に、キャップ側圧力室の第１圧力室２５に接続するキャップ側の第１給排回路３１を流速／流量検出機４８で監視する構成とし、キャップ側の第１給排回路３１とロッド側の第２給排回路３２を油圧シリンダ２１のピストン２３を介して連設している構成をその大きな特徴としている。

このため、キャップ側の第１給排回路３１からの漏れは、流速／流量検出機４８のみで検出され、ロッド側の第２給排回路３２からの漏れは、速度／位置検出機２８と流速／流量検出機４８で同時に検出されることで検出されるので、漏れが発生したときの識別をきわめて明確にすることができる。

尚、本発明の実施の形態は上述の形態に限るものではなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。

１０油圧シリンダ回路
２０作動部
２１油圧シリンダ
２２シリンダ本体
２３ピストン
２４出力ロッド
２５第１圧力室
２６第２圧力室
２８速度／位置検出機
３０被作動機器
３１第１給排回路
３２第２給排回路
４０油圧ユニット
４２方向切換弁
４３パイロットチェック弁部
４４ユニット内第１回路
４５ユニット内第２回路
４６圧力補償付流量制御弁
４８流速／流量検出機
５１油圧源
５２油圧ポンプ
５３油タンク
５４圧力制御弁

Claims

シリンダ本体と、このシリンダ本体に摺動自在に嵌入するピストンと、前記シリンダ本体に前記ピストンで区画されるキャップ側の第１圧力室とロッド側の第２圧力室と、前記ピストンに固定してあり、前記第２圧力室を貫通し被作動機器が接続する出力ロッドとを有する油圧シリンダと、
前記油圧シリンダの出力ロッドに設けてあり、前記出力ロッドの移動速度または時々刻々の位置を検出する速度／位置検出機と、
前記第１圧力室に接続する第１給排回路と、
前記第２圧力室に接続する第２給排回路と、で構成する作動部と、
油タンクに接続する油圧ポンプを備えた油圧源と、
前記油圧源の油タンクと油圧ポンプがその上流側に接続し、前記第１給排回路に接続するユニット内第１回路と前記第２給排回路に接続するユニット内第２回路がその下流側に接続する方向切換弁と、
前記ユニット内第１回路または前記ユニット内第２回路の一方に設けてあり、その回路の流速または流量を検出する流速／流量検出機と、
他方に設けてあり、その回路の給排方向の流量を制御する圧力補償付流量制御弁と、より構成される油圧ユニットと、
前記流速／流量検出機の出力と前記速度／位置検出機の出力変動のパターンに基づいて漏れと漏れ回路を特定する監視装置と、
を備えたことを特徴とする油圧シリンダ回路の漏れ検出装置。
シリンダ本体と、このシリンダ本体に摺動自在に嵌入するピストンと、前記シリンダ本体に前記ピストンで区画されるキャップ側の第１圧力室とロッド側の第２圧力室と、前記ピストンに固定してあり、前記第２圧力室を貫通し被作動機器が接続する出力ロッドを有し、前記被作動機器の負荷を前記出力ロッドを介して前記第１圧力室または前記第２圧力室に作用させる油圧シリンダと、
前記出力ロッドの移動速度または時々刻々の位置を検出する速度／位置検出機と、
前記第１圧力室に接続する第１給排回路と、
前記第２圧力室に接続する第２給排回路と、で構成する作動部と、
油タンクに接続する油圧ポンプを備えた油圧源と、
前記油圧源の油タンクと油圧ポンプがその上流側に接続し、前記第１給排回路に接続するユニット内第１回路と前記第２給排回路に接続するユニット内第２回路がその下流側に接続する方向切換弁と、
前記方向切換弁の下流側に設けてあり方向切換弁の作動位置に対応して前記ユニット内第１回路と前記ユニット内第２回路を開閉するパイロットチェック弁と、
前記パイロットチェック弁の下流側で前記ユニット内第１回路または前記ユニット内第２回路の一方に設けてあり、その回路の流速または流量を検出する流速／流量検出機と、
他方に設けてあり、その回路の流量を制御する圧力補償付流量制御弁と、より構成される油圧ユニットと、
前記流速／流量検出機の出力と前記速度／位置検出機の出力変動のパターンに基づいて漏れと漏れ箇所を特定する監視装置と、
を備えたことを特徴とする油圧シリンダ回路の漏れ検出装置。