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JP6944100B2 - Hydraulic cylinder device and hydraulic cylinder device hydraulic leak detection method - Google Patents
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JP6944100B2 - Hydraulic cylinder device and hydraulic cylinder device hydraulic leak detection method - Google Patents

Hydraulic cylinder device and hydraulic cylinder device hydraulic leak detection method Download PDF

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Description

本発明は、液圧シリンダと、液圧シリンダに対して作動液を給排する作動液給排機構と、液圧シリンダ内部又は作動液給排機構の作動液漏れを検出する作動液漏れ検出機構とを備えた液圧シリンダ装置と、液圧シリンダ装置の作動液漏れ検出方法とに関するものである。 The present invention comprises a hydraulic cylinder, a hydraulic fluid supply / discharge mechanism for supplying / discharging the hydraulic fluid to the hydraulic cylinder, and a hydraulic fluid leakage detection mechanism for detecting a hydraulic fluid leak inside the hydraulic cylinder or in the hydraulic fluid supply / discharge mechanism. The present invention relates to a hydraulic cylinder device including the above and a method for detecting a hydraulic leak in the hydraulic cylinder device.

一般に、シリンダ内に嵌入されたピストンが、ポンプから吐出された作動液の圧力により駆動されて往復運動をする液圧シリンダは、同様の往復運動をする機械式のアクチュエータ、例えばラックピニオン機構やボールねじ機構などに比べて、構造が簡素であり、出力が高く、かつ寿命が長いといった長所を有するので、種々の機械装置や土木建設用車両などのアクチュエータとして幅広く用いられている。そして、このような液圧シリンダとしては、作動液として作動油を用いる片ロッド形複動式の油圧シリンダが普及している(例えば、特許文献1〜3参照)。 In general, a hydraulic cylinder in which a piston fitted in a cylinder is driven by the pressure of a hydraulic fluid discharged from a pump to reciprocate is a mechanical actuator that reciprocates in the same manner, for example, a rack pinion mechanism or a ball. Compared to screw mechanisms and the like, it has the advantages of a simple structure, high output, and long life, so it is widely used as an actuator for various mechanical devices and civil engineering and construction vehicles. As such a hydraulic cylinder, a single-rod type double-acting hydraulic cylinder that uses hydraulic oil as a hydraulic fluid has become widespread (see, for example, Patent Documents 1 to 3).

片ロッド形複動式の油圧シリンダに対しては、油圧ポンプから吐出された作動油を油圧シリンダに給排するための作動油給排機構が設けられる。そして、作動油給排機構には、作動油貯槽と、作動油貯槽と油圧シリンダとの間に配設される複数の油路を備えた作動油通路と、作動油通路に介設される油圧ポンプや方向切換弁や流量調整弁などといった種々の油圧機器とが設けられる。 The single-rod type double-acting hydraulic cylinder is provided with a hydraulic oil supply / discharge mechanism for supplying / discharging the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump to the hydraulic cylinder. The hydraulic oil supply / discharge mechanism includes a hydraulic oil storage tank, a hydraulic oil passage having a plurality of oil passages arranged between the hydraulic oil storage tank and the hydraulic cylinder, and a hydraulic pressure interposed in the hydraulic oil passage. Various hydraulic devices such as pumps, direction switching valves, and flow control valves are provided.

このような作動油給排機構においては、油路と油路の接続部や油路と油圧機器の接続部に作動油漏れが生じることがある。そこで、作動油給排機構の作動油漏れを検出する作動油漏れ検出機構を備えた油圧シリンダ装置が種々提案されている(例えば、特許文献4、5参照。)。具体的には、例えば、油圧シリンダのピストンロッドの位置を検出する位置検出センサを設け、ピストンが停止状態にあるときに、ピストンロッドの位置又は変位を検出して、作動油給排機構の作動油漏れを検出するようにした油圧シリンダ装置が提案されている(例えば、特許文献4参照。)。 In such a hydraulic oil supply / discharge mechanism, hydraulic oil leakage may occur at the connection portion between the oil passage and the oil passage or the connection portion between the oil passage and the hydraulic equipment. Therefore, various hydraulic cylinder devices including a hydraulic oil leak detection mechanism for detecting a hydraulic oil leak of the hydraulic oil supply / discharge mechanism have been proposed (see, for example, Patent Documents 4 and 5). Specifically, for example, a position detection sensor for detecting the position of the piston rod of the hydraulic cylinder is provided, and when the piston is in the stopped state, the position or displacement of the piston rod is detected to operate the hydraulic oil supply / discharge mechanism. A hydraulic cylinder device capable of detecting an oil leak has been proposed (see, for example, Patent Document 4).

また、作動油貯槽内の作動油の液位を検出するレベルセンサを設け、作動油の液位が予め設定された基準値よりも低下すれば作動油給排機構に作動油漏れが発生していると判定するようにした油圧シリンダ装置も提案されている(例えば、特許文献5参照。)。このような油圧シリンダ装置では、油圧シリンダの動作状態の変化に伴って作動油貯槽内の作動油の液位が変動するので、基準値は、通常、このような液位の変動範囲の最下位置よりやや下側の位置に設定される。 In addition, a level sensor is provided to detect the hydraulic oil level in the hydraulic oil storage tank, and if the hydraulic oil level drops below a preset reference value, a hydraulic oil leak will occur in the hydraulic oil supply / discharge mechanism. A hydraulic cylinder device that determines that the oil cylinder device is used has also been proposed (see, for example, Patent Document 5). In such a hydraulic cylinder device, the liquid level of the hydraulic oil in the hydraulic oil storage tank fluctuates as the operating state of the hydraulic cylinder changes. Therefore, the reference value is usually the lowest in the fluctuation range of the liquid level. It is set to a position slightly below the position.

特開平10−110710号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-11710 特開2003−74518号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-74518 特開2004−68863号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-68863 特開2015−68494号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-68494 特開平11−241973号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-241973

しかしながら、ピストンロッドの位置又は変位に基づいて、作動油給排機構の作動油漏れを検出するようにした油圧シリンダ装置では、ピストンが停止状態にあるときでなければ作動油漏れの有無ないしは作動油漏れ量を検出することができないので、作動油漏れを迅速かつ早期に検出することは困難であるといった問題がある。 However, in a hydraulic cylinder device that detects hydraulic oil leakage of the hydraulic oil supply / discharge mechanism based on the position or displacement of the piston rod, the presence or absence of hydraulic oil leakage or hydraulic oil is not present unless the piston is in the stopped state. Since the amount of leakage cannot be detected, there is a problem that it is difficult to detect hydraulic oil leakage quickly and early.

一方、作動油貯槽内の作動油の液位がその変動範囲の最下位置よりやや下側の位置まで低下したときに作動油給排機構に作動油漏れが発生していると判定するようにした油圧シリンダ装置では、作動油貯槽内の作動油の液位が変動範囲の最下位置より高い状態で作動油漏れが発生した場合、作動油の液位が最下位置より低下して作動油漏れが検出されるまでは作動油が漏れ続け、多量の作動油漏れが生じるおそれがあるといった問題がある On the other hand, when the liquid level of the hydraulic oil in the hydraulic oil storage tank drops to a position slightly lower than the lowest position of the fluctuation range, it is determined that the hydraulic oil leakage has occurred in the hydraulic oil supply / discharge mechanism. If a hydraulic oil leak occurs when the hydraulic oil level in the hydraulic oil storage tank is higher than the lowest position in the fluctuation range, the hydraulic oil level drops below the lowest position and the hydraulic oil. There is a problem that the hydraulic oil continues to leak until a leak is detected, and a large amount of hydraulic oil may leak.

また、一般に油圧シリンダでは、上側油室と下側油室とを確実に遮断するために、ピストン外周面にピストンパッキンが装着されるが、ピストンパッキンに劣化又は損傷が生じたときには、上側油室と下側油室との間で作動油漏れが発生する。しかしながら、例えば特許文献4、5に開示された従来の油圧シリンダ装置では、このような上側油室と下側油室との間での作動油漏れを検出することは困難であるといった問題がある。 Further, in a hydraulic cylinder, a piston packing is generally mounted on the outer peripheral surface of the piston in order to reliably shut off the upper oil chamber and the lower oil chamber. However, when the piston packing is deteriorated or damaged, the upper oil chamber is used. A hydraulic oil leak occurs between the and the lower oil chamber. However, for example, in the conventional hydraulic cylinder device disclosed in Patent Documents 4 and 5, there is a problem that it is difficult to detect such a hydraulic oil leak between the upper oil chamber and the lower oil chamber. ..

なお、前記の諸問題は、作動液として作動油を用いる油圧シリンダ装置だけでなく、作動油以外の作動液を用いる液圧シリンダ装置(例えば、作動液として水を用いる水圧シリンダ装置)でも同様に生じるのはもちろんである。 The above-mentioned problems are similarly solved not only in a hydraulic cylinder device that uses hydraulic oil as a hydraulic fluid, but also in a hydraulic cylinder device that uses a hydraulic fluid other than hydraulic oil (for example, a hydraulic cylinder device that uses water as the hydraulic fluid). Of course it happens.

本発明は、前記従来の問題を解決するためになされたものであって、液圧シリンダないしはピストンの動作時及び停止時のいずれにおいても、液圧シリンダ装置の作動液給排機構における作動液漏れの発生を迅速かつ早期に検出することを可能にする手段を提供することを第1の課題とする。また、上側油室と下側油室との間での作動油漏れを検出することを可能にする手段を提供することを第2の課題とする。なお、第1の課題と第2の課題は、いずれも液圧シリンダ装置における作動液漏れを迅速かつ早期に検出する手段を提供するといった点で共通する。 The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and the hydraulic fluid leaks in the hydraulic fluid supply / discharge mechanism of the hydraulic cylinder device when the hydraulic cylinder or piston is operating or stopped. The first task is to provide a means capable of detecting the occurrence of the above quickly and at an early stage. A second object is to provide a means for detecting a hydraulic oil leak between the upper oil chamber and the lower oil chamber. It should be noted that both the first problem and the second problem are common in that they both provide a means for quickly and earlyly detecting a hydraulic fluid leak in the hydraulic cylinder device.

前記第1の課題を解決するためになされた本発明の第1の態様に係る液圧シリンダ装置は、作動液(例えば、作動油)によって駆動される液圧シリンダと、作動液給排機構と、作動液漏れ検出手段とを備えている。液圧シリンダは、シリンダと、シリンダ中空部に嵌入されシリンダ中心軸が伸びる方向に往復移動するピストンと、ピストン下端部に結合されシリンダ下端壁の穴部を通り抜けてシリンダ中空部からシリンダ外に伸びるピストンロッドと、ピストンより上側のシリンダ中空部からなる上側液室と、ピストンより下側のシリンダ中空部からなる下側液室とを有する。作動液給排機構は、作動液貯槽と、作動液貯槽と液圧シリンダとの間に配設された作動液通路と、作動液通路に介設され作動液通路を介して作動液貯槽内の作動液を液圧シリンダに供給するポンプと、ポンプより液圧シリンダ側で作動液通路に介設され該作動液通路における作動液の給排経路を切り換える方向切換弁とを有する。作動液漏れ検出手段は、作動液給排機構における作動液の漏れを検出する。 The hydraulic cylinder device according to the first aspect of the present invention, which has been made to solve the first problem, includes a hydraulic cylinder driven by a hydraulic fluid (for example, hydraulic oil), and a hydraulic fluid supply / discharge mechanism. , Equipped with a hydraulic leak detecting means. The hydraulic cylinder is coupled to the cylinder, the piston that is fitted into the hollow part of the cylinder and reciprocates in the direction in which the central axis of the cylinder extends, and the lower end of the piston, passes through the hole in the lower wall of the cylinder, and extends from the hollow part of the cylinder to the outside of the cylinder. It has a piston rod, an upper liquid chamber formed of a cylinder hollow portion above the piston, and a lower liquid chamber formed of a cylinder hollow portion below the piston. The hydraulic fluid supply / discharge mechanism is provided in the hydraulic fluid storage tank, the hydraulic fluid passage arranged between the hydraulic fluid storage tank and the hydraulic cylinder, and the hydraulic fluid storage tank via the hydraulic fluid passage. It has a pump that supplies the hydraulic fluid to the hydraulic cylinder, and a direction switching valve that is provided in the hydraulic passage on the hydraulic cylinder side of the pump and switches the supply / discharge path of the hydraulic fluid in the hydraulic passage. The hydraulic fluid leak detecting means detects a hydraulic fluid leak in the hydraulic fluid supply / discharge mechanism.

この液圧シリンダ装置において、作動液漏れ検出手段は、ピストン位置検出器と、作動液量検出器と、作動液量推算器と、作動液漏れ判定器とを有する。ピストン位置検出器は、シリンダ内におけるピストンのシリンダ中心軸の伸びる方向の位置を検出する。作動液量検出器は、作動液貯槽内の作動液量(体積)を検出する。作動液量推算器は、ピストン位置検出器によって検出されたピストン位置に対応する上側液室及び下側液室の容積と、作動液給排機構の作動液収容部の容積と、稼働前に液圧シリンダ装置に装填された作動液の量(体積)とに基づいて、作動液貯槽内の作動液量推定値(体積)を算出する。作動液漏れ判定器は、作動液量推算器によって算出された作動液量推定値(予測値)と、作動液量検出器によって検出された作動液量(実測値)との差が、予め設定された閾値(基準値)以上であれば、作動液給排機構に作動液漏れが生じていると判定する。 In this hydraulic cylinder device, the hydraulic liquid leakage detecting means includes a piston position detector, a hydraulic fluid amount detector, a hydraulic fluid amount estimator, and a hydraulic fluid leak determining device. The piston position detector detects the position in the cylinder in the extending direction of the cylinder center axis of the piston. The hydraulic fluid amount detector detects the hydraulic fluid volume (volume) in the hydraulic fluid storage tank. The hydraulic fluid volume estimator has the volume of the upper liquid chamber and the lower liquid chamber corresponding to the piston position detected by the piston position detector, the volume of the hydraulic fluid storage part of the hydraulic fluid supply / discharge mechanism, and the liquid before operation. The estimated value (volume) of the hydraulic fluid in the hydraulic fluid storage tank is calculated based on the volume (volume) of the hydraulic fluid loaded in the pressure cylinder device. In the hydraulic fluid leakage detector, the difference between the hydraulic fluid amount estimated value (predicted value) calculated by the hydraulic fluid volume estimator and the hydraulic fluid volume (measured value) detected by the hydraulic fluid volume detector is set in advance. If it is equal to or higher than the specified threshold value (reference value), it is determined that the hydraulic fluid has leaked to the hydraulic fluid supply / discharge mechanism.

この液圧シリンダ装置において、作動液量推算器は、ピストン位置検出器によって検出されたピストン位置に対応する上側液室及び下側液室の容積と、作動液通路の作動液収容部の容積と、ポンプの作動液収容部の容積と、方向切換弁の作動液収容部の容積と、稼働前に液圧シリンダ装置に装填された作動液の量とに基づいて、作動液貯槽内の作動液量推定値を算出するのが好ましい。また、作動液量検出器は、作動液貯槽内の作動液の液位と作動液貯槽の横断面の面積とに基づいて作動液貯槽内の作動液量を算出するのが好ましい。 In this hydraulic cylinder device, the hydraulic fluid volume estimator has the volume of the upper liquid chamber and the lower liquid chamber corresponding to the piston position detected by the piston position detector, and the volume of the hydraulic fluid accommodating portion of the hydraulic fluid passage. Based on the volume of the hydraulic fluid accommodating part of the pump, the volume of the hydraulic fluid accommodating portion of the direction switching valve, and the amount of the hydraulic fluid loaded in the hydraulic cylinder device before operation, the hydraulic fluid in the hydraulic fluid storage tank. It is preferable to calculate the quantity estimate. Further, the hydraulic fluid amount detector preferably calculates the hydraulic fluid amount in the hydraulic fluid storage tank based on the liquid level of the hydraulic fluid in the hydraulic fluid storage tank and the area of the cross section of the hydraulic fluid storage tank.

前記第2の課題を解決するためになされた本発明の第2の態様に係る液圧シリンダ装置は、作動液(例えば、作動油)によって駆動される液圧シリンダと、作動液給排機構と、作動液漏れ検出手段とを備えている。ここで、液圧シリンダ及び作動液給排機構は、それぞれ、本発明の第1の態様に係る液圧シリンダ装置の液圧シリンダ及び作動液給排機構と実質的に同様のものである。しかし、作動液漏れ検出手段は、作動液給排機構の作動液漏れではなく、上側液室と下側液室との間における作動液漏れを検出する。 The hydraulic cylinder device according to the second aspect of the present invention, which has been made to solve the second problem, includes a hydraulic cylinder driven by a hydraulic fluid (for example, hydraulic oil), and a hydraulic fluid supply / discharge mechanism. , Equipped with a hydraulic leak detecting means. Here, the hydraulic cylinder and the hydraulic fluid supply / discharge mechanism are substantially the same as the hydraulic cylinder and the hydraulic fluid supply / discharge mechanism of the hydraulic cylinder device according to the first aspect of the present invention, respectively. However, the hydraulic leak detecting means detects not the hydraulic leak of the hydraulic fluid supply / discharge mechanism but the hydraulic leak between the upper liquid chamber and the lower liquid chamber.

そして、作動液漏れ検出手段は、ピストン位置検出器と、作動液流量検出器と、液室容積変化率算出器と、作動液漏れ判定器とを有する。ピストン位置検出器は、シリンダ内におけるピストンのシリンダ中心軸の伸びる方向の位置を検出する。作動液流量検出器は、作動液通路に付設され、上側液室に対して流入もしくは流出する作動液の流量(体積流量)、又は下側液室に対して流入もしくは流出する作動液の流量(体積流量)を検出する。液室容積変化率算出器は、ピストン位置検出器によって検出されたピストンの位置に対応する上側液室又は下側液室の容積の時間に対する変化率(液室容積変化率)を算出する。作動液漏れ判定器は、流量検出器によって検出された上側液室又は下側液室に係る作動液の流量と、容積変化率算出器によって算出された液室容積変化率との差が、予め設定された閾値(基準値)以上であれば、上側液室と下側液室との間に作動液漏れが生じていると判定する。 The hydraulic fluid leak detecting means includes a piston position detector, a hydraulic fluid flow rate detector, a liquid chamber volume change rate calculator, and a hydraulic fluid leak determining device. The piston position detector detects the position in the cylinder in the extending direction of the cylinder center axis of the piston. The hydraulic fluid flow rate detector is attached to the hydraulic fluid passage, and the flow rate of the hydraulic fluid flowing in or out of the upper liquid chamber (volumetric flow rate) or the flow rate of the hydraulic fluid flowing in or out of the lower liquid chamber (volumetric flow rate). Volumetric flow rate) is detected. The liquid chamber volume change rate calculator calculates the rate of change (liquid chamber volume change rate) with time of the volume of the upper liquid chamber or the lower liquid chamber corresponding to the position of the piston detected by the piston position detector. In the hydraulic fluid leakage detector, the difference between the flow rate of the hydraulic fluid related to the upper liquid chamber or the lower liquid chamber detected by the flow rate detector and the liquid chamber volume change rate calculated by the volume change rate calculator is determined in advance. If it is equal to or higher than the set threshold value (reference value), it is determined that the hydraulic fluid leaks between the upper liquid chamber and the lower liquid chamber.

この液圧シリンダ装置において、作動液通路は、方向切換弁の第1出力ポート(Aポート)と上側液室とを接続する第1通路と、方向切換弁の第2出力ポート(Bポート)と下側液室とを接続する第2通路と、方向切換弁のポンプ側ポート(Pポート)と作動液貯槽とを接続しポンプが介設された第3通路と、方向切換弁のタンク側ポート(Tポート)と作動液貯槽とを接続する第4通路とを有しているのが好ましい。この場合、作動液流量検出器は、液圧シリンダ近傍において第1通路又は第2通路に付設されているのが好ましい。 In this hydraulic cylinder device, the hydraulic fluid passage includes a first passage connecting the first output port (A port) of the direction switching valve and the upper liquid chamber, and a second output port (B port) of the direction switching valve. The second passage that connects the lower liquid chamber, the third passage that connects the pump side port (P port) of the direction switching valve and the hydraulic fluid storage tank, and the pump is provided, and the tank side port of the direction switching valve. It is preferable to have a fourth passage connecting the (T port) and the hydraulic fluid storage tank. In this case, the hydraulic fluid flow rate detector is preferably attached to the first passage or the second passage in the vicinity of the hydraulic cylinder.

前記第1の課題を解決するためになされた本発明の第3の態様に係る作動液漏れ検出方法における液圧シリンダ装置は、作動液(例えば、作動油)によって駆動される液圧シリンダと、作動液給排機構とを備えている。ここで、液圧シリンダ及び作動液給排機構は、それぞれ、本発明の第1の態様に係る液圧シリンダ装置の液圧シリンダ及び作動液給排機構と実質的に同様のものである。 The hydraulic cylinder device in the hydraulic liquid leakage detecting method according to the third aspect of the present invention, which is made to solve the first problem, includes a hydraulic cylinder driven by a hydraulic fluid (for example, hydraulic oil) and a hydraulic cylinder. It is equipped with a hydraulic fluid supply / discharge mechanism. Here, the hydraulic cylinder and the hydraulic fluid supply / discharge mechanism are substantially the same as the hydraulic cylinder and the hydraulic fluid supply / discharge mechanism of the hydraulic cylinder device according to the first aspect of the present invention, respectively.

そして、この液圧シリンダ装置の作動液漏れ検出方法においては、およそ下記の手順で作動液漏れを検出する。
(1)シリンダ内におけるピストンのシリンダ中心軸の伸びる方向の位置を検出する。
(2)作動液貯槽内の作動液量を検出する。
(3)ピストン位置に対応する上側液室及び下側液室の容積と、作動液給排機構の作動液収容部の容積と、液圧シリンダ装置に導入された作動液の量とに基づいて、作動液貯槽内の作動液量を算出する。
(4)算出した作動液量推定値(予測値)と検出した作動液量(実測値)との差が、予め設定した閾値(基準値)以上であれば、作動液給排機構に作動液の漏れが生じていると判定する。
Then, in the method for detecting a hydraulic fluid leak of this hydraulic cylinder device, the hydraulic fluid leak is detected by the following procedure.
(1) The position in the cylinder in the extending direction of the cylinder central axis of the piston is detected.
(2) Detect the amount of hydraulic fluid in the hydraulic fluid storage tank.
(3) Based on the volumes of the upper liquid chamber and the lower liquid chamber corresponding to the piston position, the volume of the hydraulic fluid accommodating portion of the hydraulic fluid supply / discharge mechanism, and the amount of the hydraulic fluid introduced into the hydraulic cylinder device. , Calculate the amount of hydraulic fluid in the hydraulic fluid storage tank.
(4) If the difference between the calculated hydraulic fluid amount estimated value (predicted value) and the detected hydraulic fluid volume (actual measurement value) is equal to or greater than the preset threshold value (reference value), the hydraulic fluid supply / discharge mechanism is connected to the hydraulic fluid. It is determined that there is a leak.

この作動液漏れ検出方法においては、ピストン位置検出器によって検出されたピストン位置に対応する上側液室及び下側液室の容積と、作動液通路の作動液収容部の容積と、ポンプの作動液収容部の容積と、方向切換弁の作動液収容部の容積と、液圧シリンダ装置に導入された作動液の量とに基づいて、作動液貯槽内の作動液量推定値を算出するのが好ましい。また、作動液貯槽内の作動液の液位を測定し、この液位と作動液貯槽の横断面の面積とに基づいて作動液貯槽内の作動液量を算出するのが好ましい。 In this hydraulic leak detection method, the volumes of the upper liquid chamber and the lower liquid chamber corresponding to the piston position detected by the piston position detector, the volume of the hydraulic fluid accommodating portion of the hydraulic fluid passage, and the hydraulic fluid of the pump Based on the volume of the accommodating part, the volume of the hydraulic fluid accommodating part of the direction switching valve, and the amount of the hydraulic fluid introduced into the hydraulic cylinder device, the estimated value of the hydraulic fluid in the hydraulic fluid storage tank is calculated. preferable. Further, it is preferable to measure the liquid level of the hydraulic fluid in the hydraulic fluid storage tank and calculate the hydraulic fluid amount in the hydraulic fluid storage tank based on this liquid level and the area of the cross section of the hydraulic fluid storage tank.

前記第2の課題を解決するためになされた本発明の第4の態様に係る作動液漏れ検出方法における液圧シリンダ装置は、作動液(例えば、作動油)によって駆動される液圧シリンダと、作動液給排機構とを備えている。ここで、液圧シリンダ及び作動液給排機構は、それぞれ、本発明の第1の態様に係る液圧シリンダ装置の液圧シリンダ及び作動液給排機構と実質的に同様のものである。 The hydraulic cylinder device in the hydraulic liquid leakage detecting method according to the fourth aspect of the present invention, which is made to solve the second problem, includes a hydraulic cylinder driven by a hydraulic fluid (for example, hydraulic oil) and a hydraulic cylinder. It is equipped with a hydraulic fluid supply / discharge mechanism. Here, the hydraulic cylinder and the hydraulic fluid supply / discharge mechanism are substantially the same as the hydraulic cylinder and the hydraulic fluid supply / discharge mechanism of the hydraulic cylinder device according to the first aspect of the present invention, respectively.

そして、この液圧シリンダ装置の作動液漏れ検出方法においては、およそ下記の手順で作動液漏れを検出する。
(1)シリンダ内におけるピストンのシリンダ中心軸の伸びる方向の位置を検出する。
(2)上側液室に対して流入もしくは流出する作動液の流量、又は下側液室に対して流入もしくは流出する作動液の流量を検出する。
(3)ピストン位置に対応する上側液室又は下側液室の容積の時間に対する変化率(液室容積変化率)を算出する。
(4)上側液室又は下側液室に係る作動液の流量と、液室容積変化率との差が、予め設定された閾値(基準値)以上であれば、上側液室と下側液室との間に作動液の漏れが生じていると判定する。
Then, in the method for detecting a hydraulic fluid leak of this hydraulic cylinder device, the hydraulic fluid leak is detected by the following procedure.
(1) The position in the cylinder in the extending direction of the cylinder central axis of the piston is detected.
(2) The flow rate of the working liquid flowing in or out of the upper liquid chamber or the flow rate of the working liquid flowing in or out of the lower liquid chamber is detected.
(3) The rate of change of the volume of the upper liquid chamber or the lower liquid chamber corresponding to the piston position with time (liquid chamber volume change rate) is calculated.
(4) If the difference between the flow rate of the hydraulic fluid related to the upper liquid chamber or the lower liquid chamber and the liquid chamber volume change rate is equal to or more than a preset threshold value (reference value), the upper liquid chamber and the lower liquid chamber It is determined that the hydraulic fluid is leaking from the chamber.

本発明の第1の態様に係る液圧シリンダ装置又は本発明の第3の態様に係る作動液漏れ検出方法によれば、液圧シリンダないしはピストンの動作時及び停止時のいずれにおいても、液圧シリンダ装置の作動液給排機構における作動液漏れの発生を迅速かつ早期に検出することができる。また、本発明の第2の態様に係る液圧シリンダ装置又は本発明の第4の態様に係る液圧シリンダ装置の作動液漏れ検出方法によれば、液圧シリンダないしはピストンの動作時に、上側液室と下側液室との間での作動液漏れを迅速かつ早期に検出することができる。 According to the hydraulic cylinder device according to the first aspect of the present invention or the hydraulic liquid leakage detection method according to the third aspect of the present invention, the hydraulic pressure is generated both when the hydraulic cylinder or piston is operating and when the piston is stopped. Occurrence of hydraulic fluid leakage in the hydraulic fluid supply / discharge mechanism of the cylinder device can be detected quickly and early. Further, according to the hydraulic leak detection method of the hydraulic cylinder device according to the second aspect of the present invention or the hydraulic cylinder device according to the fourth aspect of the present invention, the upper liquid is operated when the hydraulic cylinder or the piston is operated. It is possible to detect hydraulic fluid leakage between the chamber and the lower liquid chamber quickly and early.

油圧シリンダと作動油給排機構と作動油漏れ検出手段とを備えた油圧シリンダ装置の油圧回路図である。It is a hydraulic circuit diagram of the hydraulic cylinder apparatus which includes the hydraulic cylinder, the hydraulic oil supply / discharge mechanism, and the hydraulic oil leakage detection means. 図1に示す油圧シリンダの一部断面立面図である。It is a partial cross-sectional elevation view of the hydraulic cylinder shown in FIG. 図2に示す油圧シリンダのピストンに設けられた気泡除去機構の立面断面図である。It is an elevation sectional view of the bubble removal mechanism provided in the piston of the hydraulic cylinder shown in FIG. 図1に示す油圧回路図を簡略化した図であり、シリンダ装置の要部における作動油の体積ないしは液位等を示している。It is a simplified view of the hydraulic circuit diagram shown in FIG. 1, and shows the volume or liquid level of hydraulic oil in the main part of the cylinder device. (a)はピストン位置の時間に対する変化特性を示すグラフであり、(b)は上側油室の容積及び下側油室の容積の時間に対する各変化特性を示すグラフであり、(c)は油圧シリンダ内の作動油量の時間に対する変化特性を示すグラフであり、(d)は作動油貯槽内の作動油量の時間に対する変化特性を示すグラフであり、(e)は油圧シリンダ内の作動油量及び作動油貯槽内の作動油量のピストン位置に対する変化特性を示すグラフである。(A) is a graph showing the change characteristics of the piston position with time, (b) is a graph showing the change characteristics of the volume of the upper oil chamber and the volume of the lower oil chamber with time, and (c) is a graph showing the hydraulic pressure. It is a graph which shows the change characteristic of the hydraulic oil amount in a cylinder with time, (d) is a graph which shows the change characteristic of the hydraulic oil amount in a hydraulic oil storage tank with time, and (e) is the hydraulic oil in a hydraulic cylinder. It is a graph which shows the change characteristic with respect to the piston position of the amount and the amount of hydraulic oil in a hydraulic oil storage tank.

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施形態を具体的に説明する。なお、この実施形態では、典型的な液圧シリンダ装置である油圧シリンダ装置に関して説明を行うが、本発明は、作動油以外の作動液(例えば、水、加工水等)を用いる液圧シリンダ装置(例えば、水圧シリンダ装置)についても同様に適用することができるのはもちろんである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, a hydraulic cylinder device, which is a typical hydraulic cylinder device, will be described, but the present invention is a hydraulic cylinder device using a hydraulic fluid other than hydraulic oil (for example, water, processing water, etc.). Of course, the same can be applied to (for example, a hydraulic cylinder device).

図1に示すように、本発明の実施形態に係る油圧シリンダ装置Sは、片ロッド形複動式の油圧シリンダ1を備えている。油圧シリンダ1は、略円筒形のシリンダ2と、円柱形のシリンダ中空部に嵌入された略円柱形のピストン3と、ピストン3の下側に取り付けられた細長い円柱形のピストンロッド4とを備えている。油圧シリンダ1は、シリンダ2、ピストン3及びピストンロッド4の中心軸がそれぞれ上下方向(鉛直方向)を向くように配置された縦置き型の油圧シリンダである。そして、ピストンロッド4の下端部は、油圧シリンダ1によって上下方向に移動させられる負荷5(例えば、水門の扉体等)に連結されている。 As shown in FIG. 1, the hydraulic cylinder device S according to the embodiment of the present invention includes a single-rod type double-acting hydraulic cylinder 1. The hydraulic cylinder 1 includes a substantially cylindrical cylinder 2, a substantially cylindrical piston 3 fitted in a hollow portion of the cylindrical cylinder, and an elongated cylindrical piston rod 4 attached to the lower side of the piston 3. ing. The hydraulic cylinder 1 is a vertical hydraulic cylinder arranged so that the central axes of the cylinder 2, the piston 3, and the piston rod 4 face each other in the vertical direction (vertical direction). The lower end of the piston rod 4 is connected to a load 5 (for example, a door body of a floodgate) that is moved in the vertical direction by the hydraulic cylinder 1.

ピストン3は、シリンダ中空部内で上下方向に摺動ないしは滑動することができ、シリンダ中空部は、ピストン3によって上下に仕切られ、ピストン3の上側に上側油室6が形成される一方、ピストン3の下側に下側油室7が形成されている。そして、油圧シリンダ1においては、加圧された作動油が上側油室6に供給されたときには、作動油の圧力によってピストン3及びピストンロッド4が下向きに移動させられ、加圧された作動油が下側油室7に供給されたときには、作動油の圧力によってピストン3及びピストンロッド4が上向きに移動させられ、これによって負荷5が下向き又は上向きに移動させられる。なお、ピストン3は、後で詳しく説明するように、シリンダ2内の作動油中の気泡をシリンダ外に排出する気泡排出機構(図3参照)を備えている。 The piston 3 can slide or slide in the vertical direction in the hollow portion of the cylinder, and the hollow portion of the cylinder is partitioned up and down by the piston 3, and the upper oil chamber 6 is formed on the upper side of the piston 3, while the piston 3 A lower oil chamber 7 is formed on the lower side. Then, in the hydraulic cylinder 1, when the pressurized hydraulic oil is supplied to the upper oil chamber 6, the piston 3 and the piston rod 4 are moved downward by the pressure of the hydraulic oil, and the pressurized hydraulic oil is released. When supplied to the lower oil chamber 7, the pressure of the hydraulic oil causes the piston 3 and the piston rod 4 to move upward, which causes the load 5 to move downward or upward. The piston 3 is provided with a bubble discharge mechanism (see FIG. 3) for discharging bubbles in the hydraulic oil in the cylinder 2 to the outside of the cylinder, as will be described in detail later.

また、油圧シリンダ装置Sには、油圧シリンダ1に対して、加圧された作動油を、上側油室6及び下側油室7のうちのいずれか一方の油室に供給するとともに、他方の油室から作動油を排出するために、作動油給排機構10が設けられている。作動油給排機構10には、4ポート3位置方向制御弁である電磁式の方向切換弁11が設けられている。方向切換弁11のAポートP1(第1出力ポート)及びBポートP2(第2出力ポート)は、それぞれ、第1油路12及び第2油路13を介して、上側油室6及び下側油室7に接続されている。また、方向切換弁11のPポートP3(ポンプ側ポート)及びTポートP4(作動油貯槽側ポート)には、それぞれ、第3油路14及び第4油路15が接続され、第3油路14及び第4油路15の先端(方向切換弁11に接続されていない方の端部)は、作動油を貯留する作動油貯槽16内に導入(浸漬)されている。 Further, the hydraulic cylinder device S supplies the hydraulic oil pressurized to the hydraulic cylinder 1 to one of the upper oil chamber 6 and the lower oil chamber 7, and the other oil chamber. A hydraulic oil supply / discharge mechanism 10 is provided to discharge the hydraulic oil from the oil chamber. The hydraulic oil supply / discharge mechanism 10 is provided with an electromagnetic directional control valve 11 which is a 4-port 3-position directional control valve. A port P1 (first output port) and B port P2 (second output port) of the direction switching valve 11 pass through the first oil passage 12 and the second oil passage 13, respectively, to the upper oil chamber 6 and the lower side. It is connected to the oil chamber 7. Further, the third oil passage 14 and the fourth oil passage 15 are connected to the P port P3 (pump side port) and the T port P4 (hydraulic oil storage tank side port) of the direction switching valve 11, respectively, and the third oil passage is connected. The tips of the 14 and the fourth oil passage 15 (the end not connected to the direction switching valve 11) are introduced (immersed) in the hydraulic oil storage tank 16 for storing the hydraulic oil.

第3油路14の先端には、該第3油路14に吸入される作動油中の異物を除去するオイルフィルタ17が取り付けられ、このオイルフィルタ17は、常時、作動油貯槽16内に貯留された作動油に浸漬されている。さらに、第3油路14には、電動機18(又はガソリンエシジン等の原動機)によって駆動される油圧ポンプ19が介設されている。油圧ポンプ19は、作動油貯槽16内の作動油を吸入し、加圧して方向切換弁11のPポートP3に供給する。作動油の流れ方向に関して、油圧ポンプ19より下流側(方向切換弁側)の第3油路14と第4油路15とを接続する第1バイパス油路20が設けられている。そして、第1バイパス油路20に、油圧ポンプ19から吐出された作動油の圧力を調整するリリーフ弁21が介設されている。 An oil filter 17 for removing foreign matter in the hydraulic oil sucked into the third oil passage 14 is attached to the tip of the third oil passage 14, and the oil filter 17 is always stored in the hydraulic oil storage tank 16. It is immersed in the hydraulic oil. Further, a hydraulic pump 19 driven by an electric motor 18 (or a prime mover such as gasoline esidine) is interposed in the third oil passage 14. The hydraulic pump 19 sucks the hydraulic oil in the hydraulic oil storage tank 16 and pressurizes it to supply it to the P port P3 of the direction switching valve 11. Regarding the flow direction of the hydraulic oil, a first bypass oil passage 20 for connecting the third oil passage 14 and the fourth oil passage 15 on the downstream side (direction switching valve side) of the hydraulic pump 19 is provided. A relief valve 21 for adjusting the pressure of the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 19 is provided in the first bypass oil passage 20.

方向切換弁11は、該方向切換弁11と油圧シリンダ1との間における作動油の給排経路を切り換える。詳しくは図示していないが、方向切換弁11は制御装置(図示せず)によって制御されるソレノイド弁であり、油圧ポンプ19によって加圧されPポートP3に供給される作動油を、第1油路12を介して上側油室6に供給する第1の状態と、第2油路13を介して下側油室7に供給する第2の状態と、油圧シリンダ1には作動油を供給しない第3の状態のいずれかにセットすることができる。 The direction switching valve 11 switches the supply / discharge path of hydraulic oil between the direction switching valve 11 and the hydraulic cylinder 1. Although not shown in detail, the direction switching valve 11 is a solenoid valve controlled by a control device (not shown), and the hydraulic oil pressurized by the hydraulic pump 19 and supplied to the P port P3 is the first oil. The first state in which the oil is supplied to the upper oil chamber 6 via the passage 12, the second state in which the oil is supplied to the lower oil chamber 7 via the second oil passage 13, and the hydraulic cylinder 1 is not supplied with hydraulic oil. It can be set to any of the third states.

方向切換弁11が第1の状態にあるときには、下側油室7内の作動油は、第2油路13と第4油路15とを介して作動油貯槽16に還流する。方向切換弁11が第2の状態にあるときには、上側油室6内の作動油は、第1油路12と第4油路15とを介して作動油貯槽16に還流する。方向切換弁11が第3の状態にあるときには、第1油路12及び第2油路13の方向切換弁側の端部は、作動油を収容した状態で閉止される。 When the direction switching valve 11 is in the first state, the hydraulic oil in the lower oil chamber 7 returns to the hydraulic oil storage tank 16 via the second oil passage 13 and the fourth oil passage 15. When the direction switching valve 11 is in the second state, the hydraulic oil in the upper oil chamber 6 returns to the hydraulic oil storage tank 16 via the first oil passage 12 and the fourth oil passage 15. When the direction switching valve 11 is in the third state, the ends of the first oil passage 12 and the second oil passage 13 on the direction switching valve side are closed while containing the hydraulic oil.

第1油路12には、方向切換弁側から油圧シリンダ側に向かって順に、基本的には油圧シリンダ側から方向切換弁側への作動油の流れを阻止する第1パイロット操作式逆止弁25と、互いに並列に接続された流量調整弁26aと逆止弁26bとで構成される第1逆止弁付流量調整弁26とが直列に介設されている。第1逆止弁付流量調整弁26は、方向切換弁側から油圧シリンダ側への作動油の流れはとくには規制しないが、油圧シリンダ側から方向切換弁側への作動油の流量を調整する。なお、第2油路13に設定圧以上の油圧(パイロット圧)がかかっているときには、第1パイロット操作式逆止弁25は開かれ、第1油路12における油圧シリンダ側から方向切換弁側への作動油の流れを許容する。 In the first oil passage 12, a first pilot-operated check valve that basically blocks the flow of hydraulic oil from the hydraulic cylinder side to the direction switching valve side in order from the direction switching valve side to the hydraulic cylinder side. A flow rate adjusting valve 26 with a first check valve, which is composed of a flow rate adjusting valve 26a and a check valve 26b connected in parallel with each other, is interposed in series with the 25. The flow rate adjusting valve 26 with a first check valve does not particularly regulate the flow of hydraulic oil from the direction switching valve side to the hydraulic cylinder side, but adjusts the flow rate of hydraulic oil from the hydraulic cylinder side to the direction switching valve side. .. When a hydraulic pressure (pilot pressure) equal to or higher than the set pressure is applied to the second oil passage 13, the first pilot-operated check valve 25 is opened, and the direction switching valve side is opened from the hydraulic cylinder side in the first oil passage 12. Allows the flow of hydraulic oil to.

他方、第2油路13には、方向切換弁側から油圧シリンダ側に向かって順に、基本的には油圧シリンダ側から方向切換弁側への作動油の流れを阻止する第2パイロット操作式逆止弁27と、互いに並列に接続された流量調整弁28aと逆止弁28bとで構成される第2逆止弁付流量調整弁28とが直列に介設されている。第2逆止弁付流量調整弁28は、方向切換弁側から油圧シリンダ側への作動油の流れはとくには規制しないが、油圧シリンダ側から方向切換弁側への作動油の流量を調整する。なお、第1油路12に設定圧以上の油圧(パイロット圧)がかかっているときには、第2パイロット操作式逆止弁27は開かれ、第2油路13における油圧シリンダ側から方向切換弁側への作動油の流れを許容する。 On the other hand, in the second oil passage 13, a second pilot-operated reverse type that basically blocks the flow of hydraulic oil from the hydraulic cylinder side to the direction switching valve side in order from the direction switching valve side to the hydraulic cylinder side. A stop valve 27 and a flow control valve 28 with a second check valve composed of a flow control valve 28a and a check valve 28b connected in parallel to each other are interposed in series. The flow rate adjusting valve 28 with a second check valve does not particularly regulate the flow of hydraulic oil from the direction switching valve side to the hydraulic cylinder side, but adjusts the flow rate of hydraulic oil from the hydraulic cylinder side to the direction switching valve side. .. When a hydraulic pressure (pilot pressure) equal to or higher than the set pressure is applied to the first oil passage 12, the second pilot-operated check valve 27 is opened, and the direction switching valve side is opened from the hydraulic cylinder side in the second oil passage 13. Allows the flow of hydraulic oil to.

第1逆止弁付流量調整弁26より油圧シリンダ側において、第1油路12に第1開閉弁30が設けられる一方、第2逆止弁付流量調整弁28より油圧シリンダ側において、第2油路13に第2開閉弁31が設けられている。そして、第1、第2開閉弁30、31より方向切換弁側であり、かつ第1、第2逆止弁付流量調整弁26、28より油圧シリンダ側の位置において、第1油路12と第2油路13とを接続する第2バイパス油路32が設けられ、この第2バイパス油路32に第3開閉弁33が介設されている。 The first on-off valve 30 is provided in the first oil passage 12 on the hydraulic cylinder side of the flow rate adjusting valve 26 with the first check valve, while the second on-off valve 30 is provided on the hydraulic cylinder side of the flow rate adjusting valve 28 with the second check valve. A second on-off valve 31 is provided in the oil passage 13. Then, at a position on the direction switching valve side from the first and second on-off valves 30 and 31 and on the hydraulic cylinder side from the first and second check valve flow rate adjusting valves 26 and 28, the first oil passage 12 and A second bypass oil passage 32 connecting to the second oil passage 13 is provided, and a third on-off valve 33 is interposed in the second bypass oil passage 32.

油圧シリンダ装置Sは、作動油給排機構10における作動油漏れ(以下「給排機構作動油漏れ」という。)を検出するとともに、上側油室6と下側油室7との間におけるシリンダ2とピストン3の摺接部を経由する作動油漏れ(以下「シリンダ内部作動油漏れ」という。)を検出する作動油漏れ検出手段34を備えている。そして、作動油漏れ検出手段34は、シリンダ中空部内におけるピストン3の上下方向(シリンダ中心軸の伸びる方向)の位置を検出するピストン位置センサ35(ピストン位置検出器)と、作動油貯槽16内の作動油の油面の位置ないしは高さを検出するレベルセンサ36と、第1油路12を経由して上側油室6に対して流入・流出する作動油の流量を検出する第1流量センサ37(流量検出器)と、第2油路13を経由して下側油室7に対して流入・流出する作動油の流量を検出する第2流量センサ38(流量検出器)とを備えている。 The hydraulic cylinder device S detects a hydraulic oil leak in the hydraulic oil supply / discharge mechanism 10 (hereinafter referred to as “supply / discharge mechanism hydraulic oil leak”), and the cylinder 2 between the upper oil chamber 6 and the lower oil chamber 7 A hydraulic oil leak detecting means 34 for detecting a hydraulic oil leak (hereinafter referred to as "cylinder internal hydraulic oil leak") via a sliding contact portion of the piston 3 is provided. Then, the hydraulic oil leak detecting means 34 includes a piston position sensor 35 (piston position detector) that detects the position of the piston 3 in the vertical direction (the direction in which the cylinder central axis extends) in the hollow portion of the cylinder, and the hydraulic oil storage tank 16. A level sensor 36 that detects the position or height of the oil level of the hydraulic oil, and a first flow sensor 37 that detects the flow rate of the hydraulic oil that flows in and out of the upper oil chamber 6 via the first oil passage 12. (Flow detector) and a second flow sensor 38 (flow detector) that detects the flow rate of hydraulic oil flowing in and out of the lower oil chamber 7 via the second oil passage 13. ..

さらに、作動油漏れ検出手段34は、コンピュータを有し、ピストン位置センサ35によって検出されるピストン3の位置と、レベルセンサ36によって検出される作動油貯槽16内の油面の位置と、第1、第2流量センサ37、38によって検出される作動油の流量と、油圧シリンダ1及び作動油給排機構10の仕様ないしは諸元とに基づいて、給排機構作動油漏れ及びシリンダ内部作動油漏れの有無ないしは作動油の漏れ量を検出する演算装置39(作動液量推算器、作動液漏れ判定器)を備えている。なお、作動油漏れ検出手段34の具体的な構成及び機能は、後で詳しく説明する。 Further, the hydraulic oil leak detecting means 34 has a computer, the position of the piston 3 detected by the piston position sensor 35, the position of the oil level in the hydraulic oil storage tank 16 detected by the level sensor 36, and the first. Based on the flow rate of hydraulic oil detected by the second flow rate sensors 37 and 38 and the specifications or specifications of the hydraulic cylinder 1 and the hydraulic oil supply / discharge mechanism 10, the hydraulic oil leak of the supply / discharge mechanism and the hydraulic oil leak inside the cylinder. It is equipped with a calculation device 39 (hydraulic fluid amount estimator, hydraulic fluid leakage determination device) that detects the presence or absence of hydraulic oil or the amount of hydraulic oil leak. The specific configuration and function of the hydraulic oil leak detecting means 34 will be described in detail later.

図2に示すように、シリンダ2は、その本体をなす円筒部材40と、円筒部材40の上側(キャップ側)の開口端を閉止する略円柱形の上側端板41と、円筒部材40の下側(ロッド側)の開口端を閉止する略円柱形の下側端板42とを備えている。なお、以下では油圧シリンダ1の各構成要素の位置関係を簡明に示すため、上下方向(シリンダ2、ピストン3又はピストンロッド4の中心軸の伸びる方向)と垂直な方向を、適宜「横方向」ということにする。 As shown in FIG. 2, the cylinder 2 has a cylindrical member 40 forming its main body, a substantially cylindrical upper end plate 41 that closes an opening end on the upper side (cap side) of the cylindrical member 40, and a lower portion of the cylindrical member 40. It is provided with a substantially cylindrical lower end plate 42 that closes the open end on the side (rod side). In the following, in order to simply show the positional relationship of each component of the hydraulic cylinder 1, the direction perpendicular to the vertical direction (the direction in which the central axis of the cylinder 2, the piston 3 or the piston rod 4 extends) is appropriately referred to as the "lateral direction". I will say that.

そして、上側端板41の内部に、横方向(上側端板41の径方向)に直線状に伸びる横穴43aと、横穴43aから下向きに伸び上側油室6に開口する複数の縦穴43bとで構成される上側端板内油路43が形成されている。ここで、横穴43aの一方の端部は第1油路12に接続され、他方の端部は閉止されている。なお、下側油室7は、円筒部材40の下端部近傍に形成された孔部45を介して第2油路13に接続されている。 The inside of the upper end plate 41 is composed of a horizontal hole 43a extending linearly in the lateral direction (diameter direction of the upper end plate 41) and a plurality of vertical holes 43b extending downward from the horizontal hole 43a and opening into the upper oil chamber 6. An oil passage 43 in the upper end plate is formed. Here, one end of the lateral hole 43a is connected to the first oil passage 12, and the other end is closed. The lower oil chamber 7 is connected to the second oil passage 13 via a hole 45 formed near the lower end of the cylindrical member 40.

ピストン3の下端部よりやや上側においてピストン外周部に、ピストン3の上方への移動時に下側油室7内の油圧により横方向に膨出してピストン3と円筒部材40の間隙を封止(シール)する第1ピストンパッキン46が装着されている。第1ピストンパッキン46は、可撓性ないしは弾力性を有する材料(例えば、ニトリルゴム、ポリウレタンゴム、フッ素ゴム等)で形成された、縦断面が略U字状又は略V字状である環形のリップパッキンである。第1ピストンパッキン46は、ピストン3を円周方向に一周するようにしてピストン外周部に形成された第1環状溝47に、リップ部が下側に位置し(下方に向く)、ヒール部が上側に位置するような姿勢で収容(嵌入)されている。ここで、第1ピストンパッキン46に劣化又は損傷が生じた場合、下側油室7に加圧された作動油が供給されてピストン3が上昇するときに、下側油室7から上側油室6への作動油漏れ(シリンダ内部作動油漏れ)が生じる。 Slightly above the lower end of the piston 3, it bulges laterally to the outer periphery of the piston due to the hydraulic pressure in the lower oil chamber 7 when the piston 3 moves upward, and seals the gap between the piston 3 and the cylindrical member 40 (seal). ) The first piston packing 46 is attached. The first piston packing 46 is made of a flexible or elastic material (for example, nitrile rubber, polyurethane rubber, fluororubber, etc.) and has a ring shape having a substantially U-shaped or substantially V-shaped vertical cross section. Lip packing. The first piston packing 46 has a lip portion located on the lower side (facing downward) and a heel portion in the first annular groove 47 formed on the outer peripheral portion of the piston so as to make a circumference of the piston 3 in the circumferential direction. It is housed (fitted) in a posture that is located on the upper side. Here, when the first piston packing 46 is deteriorated or damaged, the lower oil chamber 7 to the upper oil chamber when the pressurized hydraulic oil is supplied to the lower oil chamber 7 and the piston 3 rises. A hydraulic oil leak to No. 6 (a hydraulic oil leak inside the cylinder) occurs.

また、ピストン3の上端部よりやや下側においてピストン外周部に、ピストン3の下方への移動時に上側油室6内の油圧により横方向に膨出してシリンダ・ピストン間隙を封止する第2ピストンパッキン48が装着されている。第2ピストンパッキン48は、第1ピストンパッキン46と同様の、可撓性ないしは弾力性を有する材料で形成され縦断面が略U字状又は略V字状である環形のリップパッキンである。第2ピストンパッキン48は、ピストン3を円周方向に一周するようにしてピストン外周部に形成された第2環状溝49に、リップ部が上側に位置し、ヒール部が下側に位置するような姿勢で収容(嵌入)されている。ここで、第2ピストンパッキン48に劣化又は損傷が生じた場合、上側油室6に加圧された作動油が供給されピストン3が下降するときに、上側油室6から下側油室7への作動油漏れ(シリンダ内部作動油漏れ)が生じる。 A second piston that bulges laterally to the outer periphery of the piston slightly below the upper end of the piston 3 due to the hydraulic pressure in the upper oil chamber 6 when the piston 3 moves downward to seal the cylinder-piston gap. The packing 48 is attached. The second piston packing 48 is a ring-shaped lip packing which is made of a flexible or elastic material and has a substantially U-shaped or substantially V-shaped vertical cross section, similar to the first piston packing 46. In the second piston packing 48, the lip portion is located on the upper side and the heel portion is located on the lower side in the second annular groove 49 formed on the outer peripheral portion of the piston so that the piston 3 goes around in the circumferential direction. It is housed (fitted) in a proper posture. Here, when the second piston packing 48 is deteriorated or damaged, when the pressurized hydraulic oil is supplied to the upper oil chamber 6 and the piston 3 is lowered, the upper oil chamber 6 is moved to the lower oil chamber 7. Hydraulic oil leak (leakage of hydraulic oil inside the cylinder) occurs.

シリンダ2の下端壁42には、ピストンロッド4を上下方向に摺動可能に支持する略円筒形の支持部材51が取り付けられている。そして、ピストンロッド4は、支持部材51の中心部に形成されたロッド挿通孔52を通り抜けて下方に突出している。なお、ピストンロッド4とロッド挿通孔52の間隙は、第1ロッドパッキン53及び第2ロッドパッキン54によって封止(シール)されている。 A substantially cylindrical support member 51 that slidably supports the piston rod 4 in the vertical direction is attached to the lower end wall 42 of the cylinder 2. Then, the piston rod 4 passes through the rod insertion hole 52 formed in the central portion of the support member 51 and projects downward. The gap between the piston rod 4 and the rod insertion hole 52 is sealed by the first rod packing 53 and the second rod packing 54.

油圧シリンダ1には、ピストン3がその往復移動行程の最上位置又は最上位置近傍に上昇したときに、第1ピストンパッキン46ないしは第1環状溝47の近傍あるいはピストン3の下端面近傍において作動油中に滞留している気泡をシリンダ外に排出する気泡排出機構が設けられている。以下、この気泡排出機構の構成及び機能を説明する。 When the piston 3 rises to the uppermost position or the vicinity of the uppermost position in the reciprocating stroke, the hydraulic cylinder 1 is in hydraulic oil in the vicinity of the first piston packing 46 or the first annular groove 47 or the lower end surface of the piston 3. A bubble discharge mechanism is provided to discharge the air bubbles staying in the cylinder to the outside of the cylinder. Hereinafter, the configuration and function of this bubble discharge mechanism will be described.

図3に示すように、ピストン3の中心部ないしは中心軸近傍には、その上端がピストン上端面に開口し、上下方向に直線状に伸びる鉛直作動油通路60が形成されている。さらに、ピストン3には、それぞれ、一端が鉛直作動油通路60の下端部に接続され、ピストン径方向(横方向)に放射状に伸びて他端が第1環状溝47の円環状の底部に開口する複数(例えば、2〜8本)の水平作動油通路61が形成されている。 As shown in FIG. 3, a vertical hydraulic oil passage 60 having an upper end opening on the upper end surface of the piston and extending linearly in the vertical direction is formed in the central portion of the piston 3 or in the vicinity of the central axis. Further, one end of each of the pistons 3 is connected to the lower end of the vertical hydraulic oil passage 60, extends radially in the piston radial direction (horizontal direction), and the other end opens at the annular bottom of the first annular groove 47. A plurality of (for example, 2 to 8) horizontal hydraulic oil passages 61 are formed.

そして、鉛直作動油通路60の下端部近傍には、上側油室6の油圧によりピストン3が下降するときに、鉛直作動油通路60と水平作動油通路61とを経由して、上側油室6から下側油室7へ作動油が流れるのを阻止する第1逆止弁62が設けられている。第1逆止弁62は、鉛直作動油通路60に配設された弁座63と、鉛直作動油通路60内において弁座63の上側に配置され上下方向に移動して弁座63を開閉する弁体64と、弁体64を下向きに、すなわち弁体64が弁座63を閉止する方向に付勢するコイルばね65とを有する。 Then, in the vicinity of the lower end portion of the vertical hydraulic oil passage 60, when the piston 3 is lowered by the oil pressure of the upper oil chamber 6, the upper oil chamber 6 passes through the vertical hydraulic oil passage 60 and the horizontal hydraulic oil passage 61. A first check valve 62 is provided to prevent the hydraulic oil from flowing from the lower oil chamber 7 to the lower oil chamber 7. The first check valve 62 is arranged above the valve seat 63 in the vertical hydraulic oil passage 60 and the valve seat 63 arranged in the vertical hydraulic oil passage 60, and moves in the vertical direction to open and close the valve seat 63. It has a valve body 64 and a coil spring 65 that urges the valve body 64 downward, that is, in a direction in which the valve body 64 closes the valve seat 63.

一方、鉛直作動油通路60の上端部近傍には、下側油室7の油圧によりピストン3が上昇するときに、水平作動油通路61と鉛直作動油通路60とを経由して、下側油室7から上側油室6へ作動油が流れるのを阻止する第2逆止弁66が設けられている。第2逆止弁66は、鉛直作動油通路60に配設された弁座67と、鉛直作動油通路60内において弁座67の下側に配置され上下方向に移動して弁座67を開閉する弁体68と、弁体68を上向きに、すなわち弁体68が弁座67を閉止する方向に付勢するコイルばね69とを有する。弁座67は、鉛直作動油通路60の上端開口部(以下「作動油通路開口部」という。)との間に若干の間隔(例えば、5〜15mm)をあけて、作動油通路開口部の下方に配置されている。 On the other hand, in the vicinity of the upper end of the vertical hydraulic oil passage 60, when the piston 3 is raised by the oil pressure of the lower oil chamber 7, the lower oil passes through the horizontal hydraulic oil passage 61 and the vertical hydraulic oil passage 60. A second check valve 66 is provided to prevent the hydraulic oil from flowing from the chamber 7 to the upper oil chamber 6. The second check valve 66 is arranged below the valve seat 67 arranged in the vertical hydraulic oil passage 60 and the valve seat 67 in the vertical hydraulic oil passage 60 and moves in the vertical direction to open and close the valve seat 67. It has a valve body 68 and a coil spring 69 that urges the valve body 68 upward, that is, in a direction in which the valve body 68 closes the valve seat 67. The valve seat 67 is provided with a slight gap (for example, 5 to 15 mm) from the upper end opening of the vertical hydraulic oil passage 60 (hereinafter referred to as “hydraulic oil passage opening”) to form the hydraulic oil passage opening. It is located below.

そして、第2逆止弁66の弁体68の上側には、ピストン3がその往復移動行程の最上位置又は最上位置近傍に上昇したときに、弁体68を下方に移動させて第2逆止弁66を強制的に開弁させる棒状部材71(開弁部材)が配設されている。 Then, on the upper side of the valve body 68 of the second check valve 66, when the piston 3 rises to the uppermost position or the vicinity of the uppermost position of the reciprocating movement stroke, the valve body 68 is moved downward to stop the second check valve. A rod-shaped member 71 (valve opening member) for forcibly opening the valve 66 is provided.

かくして、下側油室7に加圧された作動油が供給されてピストン3が上昇している場合において、ピストン3がその最上位置ないしはその近傍に到達していないときには、棒状部材71は、その自重による力以外は、弁体68に下向きの力を加えないので、弁体68は下側油室側の油圧及びコイルばね69の付勢力により弁座67を閉止する。このとき、棒状部材71は、作動油通路開口部から最大限に上方に突出している。この状態においては、第2逆止弁66は逆止弁としての通常の機能を発揮し、下側油室側から上側油室側に作動油が流れるのを阻止する。 Thus, when the lower oil chamber 7 is supplied with pressurized hydraulic oil and the piston 3 is raised, and the piston 3 has not reached the uppermost position or its vicinity thereof, the rod-shaped member 71 is subjected to the rod-shaped member 71. Since no downward force is applied to the valve body 68 other than the force due to its own weight, the valve body 68 closes the valve seat 67 by the hydraulic pressure on the lower oil chamber side and the urging force of the coil spring 69. At this time, the rod-shaped member 71 projects upward as much as possible from the hydraulic oil passage opening. In this state, the second check valve 66 exerts a normal function as a check valve and prevents hydraulic oil from flowing from the lower oil chamber side to the upper oil chamber side.

そして、ピストン3がその最上位置ないしはその近傍に到達したときには、棒状部材71はシリンダ2の上端壁41に当接してこれを上向きに押圧するが、上端壁41は変位しないので、その反力ないしは反作用により棒状部材71は下向きに移動する。その結果、棒状部材71は、下側油室側の油圧及びコイルばね69の付勢力に抗して、弁体68を下方に移動させる。この状態においては、第2逆止弁66は逆止弁としての通常の機能を喪失し、下側油室側から上側油室側に作動油が流れることができる状態となる。 Then, when the piston 3 reaches its uppermost position or its vicinity, the rod-shaped member 71 abuts on the upper end wall 41 of the cylinder 2 and presses it upward, but the upper end wall 41 does not displace, so that reaction force or its reaction force or The rod-shaped member 71 moves downward due to the reaction. As a result, the rod-shaped member 71 moves the valve body 68 downward against the oil pressure on the lower oil chamber side and the urging force of the coil spring 69. In this state, the second check valve 66 loses its normal function as a check valve, and the hydraulic oil can flow from the lower oil chamber side to the upper oil chamber side.

このように下側油室7に加圧された作動油が供給されてピストン3が上昇し、その最上位置ないしはその近傍に到達したときには、下側油室7内の加圧された作動油は、ピストン下端部近傍のシリンダ・ピストン間隙と、第1環状溝47と、複数の水平作動油通路61と、鉛直作動油通路60とを高速で流通して上側油室6に流入する。その際、第1ピストンパッキン46の近傍のシリンダ・ピストン間隙又は第1環状溝47に存在する気泡、あるいはピストン3の下端部近傍に存在する気泡は、作動油に随伴して上側油室6に流入する。この後、上側油室6内の気泡は、作動油とともに、上端壁ない油路43を経由して第1油路12に排出される。したがって、上側油室6及び下側油室7においては、作動油中に気泡が滞留することはない。すなわち、上側油室6の容積と上側油室6内の作動油の体積は一致し、下側油室7の容積と下側油室7内の作動油の体積は一致する。これにより、作動油漏れ検出手段34の作動油漏れの検出精度が大幅に向上する。 When the pressurized hydraulic oil is supplied to the lower oil chamber 7 and the piston 3 rises and reaches the uppermost position or its vicinity thereof, the pressurized hydraulic oil in the lower oil chamber 7 is released. , The cylinder-piston gap near the lower end of the piston, the first annular groove 47, the plurality of horizontal hydraulic oil passages 61, and the vertical hydraulic oil passage 60 flow at high speed and flow into the upper oil chamber 6. At that time, air bubbles existing in the cylinder-piston gap near the first piston packing 46 or the first annular groove 47, or air bubbles existing near the lower end portion of the piston 3 accompany the hydraulic oil to the upper oil chamber 6. Inflow. After that, the air bubbles in the upper oil chamber 6 are discharged to the first oil passage 12 together with the hydraulic oil via the oil passage 43 having no upper end wall. Therefore, in the upper oil chamber 6 and the lower oil chamber 7, air bubbles do not stay in the hydraulic oil. That is, the volume of the upper oil chamber 6 and the volume of the hydraulic oil in the upper oil chamber 6 are the same, and the volume of the lower oil chamber 7 and the volume of the hydraulic oil in the lower oil chamber 7 are the same. As a result, the accuracy of detecting the hydraulic oil leak of the hydraulic oil leak detecting means 34 is greatly improved.

以下、図1、図4及び図5(a)〜(e)を参照しつつ、作動油漏れ検出手段34の具体的な構成及び機能並びに作動油漏れ検出手段34の作動油漏れの検出手法を説明する。前記のとおり、作動油漏れ検出手段34は、ピストン3の上下方向の位置を検出するピストン位置センサ35と、作動油貯槽16内の作動油の油面の位置(液位)を検出するレベルセンサ36と、第1、第2油路12、13内の作動油の流量を検出する第1、第2流量センサ37、38と、コンピュータを備えた演算装置39とを有している。 Hereinafter, with reference to FIGS. 1, 4 and 5 (a) to 5 (e), the specific configuration and function of the hydraulic oil leak detecting means 34 and the hydraulic oil leak detecting method of the hydraulic oil leak detecting means 34 will be described. explain. As described above, the hydraulic oil leak detecting means 34 includes a piston position sensor 35 that detects the vertical position of the piston 3 and a level sensor that detects the position (liquid level) of the hydraulic oil level in the hydraulic oil storage tank 16. It has 36, first and second flow rate sensors 37 and 38 for detecting the flow rate of hydraulic oil in the first and second oil passages 12 and 13, and a computing device 39 equipped with a computer.

ピストン位置センサ35は、ピストンロッド4の上下方向の位置を検出することにより、ピストン3の上下方向の位置を検出するようになっている。すなわち、ピストン3とピストンロッド4の上下方向の相対的な位置ないしは距離は一定であるので、ピストンロッド4の位置を検出し、これに基づいてピストン3の位置を算出するようにしている。なお、この実施形態では、ピストン3の上端面の位置を検出ないしは算出するようにしている。ピストン位置センサ35としては、例えば、磁歪センサや、リニアエンコーダなどを用いることができる。本発明において、ピストン位置センサ35の種類は、とくに限定されるわけではなく、ピストンロッド4ひいてはピストン3の上下方向の位置を自動的に検出することができれば、どのようなものを用いてもよい。ピストン位置センサ35は、ピストン3の上下方向の位置の時間に対する変化率、すなわちピストン3の移動速度を演算することができる。なお、この演算を、演算装置39で行うようにしてもよい。 The piston position sensor 35 detects the vertical position of the piston 3 by detecting the vertical position of the piston rod 4. That is, since the relative position or distance between the piston 3 and the piston rod 4 in the vertical direction is constant, the position of the piston rod 4 is detected and the position of the piston 3 is calculated based on this. In this embodiment, the position of the upper end surface of the piston 3 is detected or calculated. As the piston position sensor 35, for example, a magnetostrictive sensor, a linear encoder, or the like can be used. In the present invention, the type of the piston position sensor 35 is not particularly limited, and any type may be used as long as the position of the piston rod 4 and thus the piston 3 in the vertical direction can be automatically detected. .. The piston position sensor 35 can calculate the rate of change of the vertical position of the piston 3 with respect to time, that is, the moving speed of the piston 3. It should be noted that this calculation may be performed by the arithmetic unit 39.

レベルセンサ36は、作動油貯槽16の上方に配置されたレーザ式又は超音波式のレベルセンサであり、作動油の油面にレーザ光又は超音波を放射し、その反射波の状態(位相等)に基づいて、該レベルセンサ36と油面との距離を測定することにより、作動油の油面の位置(液位)を検出する。本発明において、レベルセンサ36の種類は、とくに限定されるわけではなく、作動油の油面の位置を自動的に検出することができれば、どのようなものを用いてもよい。レベルセンサ36は、作動油の油面の位置と作動油貯槽16の横断面の面積とに基づいて、作動油貯槽36内の作動油の量(体積)を演算することができる。なお、この演算を、演算装置39で行うようにしてもよい。 The level sensor 36 is a laser type or ultrasonic type level sensor arranged above the hydraulic oil storage tank 16, emits laser light or ultrasonic waves on the oil surface of the hydraulic oil, and is in a state of reflected waves (phase, etc.). ), The position (liquid level) of the oil level of the hydraulic oil is detected by measuring the distance between the level sensor 36 and the oil level. In the present invention, the type of the level sensor 36 is not particularly limited, and any type may be used as long as the position of the oil level of the hydraulic oil can be automatically detected. The level sensor 36 can calculate the amount (volume) of the hydraulic oil in the hydraulic oil storage tank 36 based on the position of the oil level of the hydraulic oil and the area of the cross section of the hydraulic oil storage tank 16. It should be noted that this calculation may be performed by the arithmetic unit 39.

第1流量センサ37は、油圧シリンダ1の近傍において第1油路12に付設又は介設され、第1油路12を経由して上側油室6に流入する作動油の流量、又は上側油室6から第1油路12に流出する作動油の流量を自動的に検出する。なお、第1流量センサ37を、第1油路12を経由して上側油室6に流入する作動油の流量のみを検出するようにしてもよい。第2流量センサ38は、油圧シリンダ1の近傍において第2油路13に付設又は介設され、第2油路13を経由して下側油室7に流入する作動油の流量、又は下側油室7から第2油路13に流出する作動油の流量を自動的に検出する。なお、第2流量センサ38を、第2油路13を経由して下側油室7に流入する作動油の流量のみを検出するようにしてもよい。 The first flow rate sensor 37 is attached to or interposed in the first oil passage 12 in the vicinity of the hydraulic cylinder 1, and the flow rate of hydraulic oil flowing into the upper oil chamber 6 via the first oil passage 12 or the upper oil chamber. The flow rate of the hydraulic oil flowing out from No. 6 to the first oil passage 12 is automatically detected. The first flow rate sensor 37 may detect only the flow rate of the hydraulic oil flowing into the upper oil chamber 6 via the first oil passage 12. The second flow rate sensor 38 is attached to or interposed in the second oil passage 13 in the vicinity of the hydraulic cylinder 1, and the flow rate of the hydraulic oil flowing into the lower oil chamber 7 via the second oil passage 13 or the lower side. The flow rate of the hydraulic oil flowing out from the oil chamber 7 to the second oil passage 13 is automatically detected. The second flow rate sensor 38 may detect only the flow rate of the hydraulic oil flowing into the lower oil chamber 7 via the second oil passage 13.

演算装置39は、本明細書の[課題を解決するための手段]の欄に記載された作動液量推算器、作動液漏れ判定器等を含む、コンピュータを備えた総合的な演算装置であって、この演算装置39には、ピストン位置センサ35によって検出されるピストン3の上端面の位置ないしは移動速度、レベルセンサ36によって検出される作動油貯槽16内の作動油の油面の位置ないしは作動油の量(体積)、第1、第2流量センサ37、38によって検出される作動油の流量等の各種データが入力される。 The computing device 39 is a comprehensive computing device equipped with a computer, including a hydraulic fluid volume estimator, a hydraulic fluid leak determining device, etc. described in the [Means for Solving Problems] column of the present specification. The computing device 39 is provided with the position or moving speed of the upper end surface of the piston 3 detected by the piston position sensor 35, and the position or operation of the oil level of the hydraulic oil in the hydraulic oil storage tank 16 detected by the level sensor 36. Various data such as the amount (volume) of oil and the flow rate of hydraulic oil detected by the first and second flow rate sensors 37 and 38 are input.

また、演算装置39の記憶部(メモリ)には、予め、油圧シリンダ1及び作動油給排機構10の仕様ないしは諸元、すなわち油圧シリンダ1及び作動油給排機構10の種々の構成要素の形状、寸法、断面積、容積等のデータが格納されている。具体的には、例えばこれらの構成要素の下記のような仕様ないしは諸元のデータが格納されている(図4参照)。
・シリンダ2の内径(ピストン3の外径):D
・ピストン3の上端面の最低位置及び最高位置:H、H
・ピストン3の厚み(上下方向の寸法):h
・ピストンロッド4の外径:d
・作動油給排機構10の各構成要素の作動油収容部の容積:V
・作動油貯槽16の横断面の面積
Further, in the storage unit (memory) of the arithmetic unit 39, the specifications or specifications of the hydraulic cylinder 1 and the hydraulic oil supply / discharge mechanism 10, that is, the shapes of various components of the hydraulic cylinder 1 and the hydraulic oil supply / discharge mechanism 10 are stored in advance. , Dimensions, cross-sectional area, volume, etc. are stored. Specifically, for example, data of the following specifications or specifications of these components are stored (see FIG. 4).
-Inner diameter of cylinder 2 (outer diameter of piston 3): D
-Lowest and highest positions of the upper end surface of the piston 3: H 1 , H 2
-Thickness of piston 3 (dimensions in the vertical direction): h
-Outer diameter of piston rod 4: d
-Volume of the hydraulic oil accommodating portion of each component of the hydraulic oil supply / discharge mechanism 10: V 3
・ Area of the cross section of the hydraulic oil storage tank 16

さらに、演算装置39の記憶部(メモリ)には、油圧シリンダ装置Sの設置後において、ないしは解体修理等により作動油が完全に抜き取られた後において、油圧シリンダ装置Sを稼働させる際に、油圧シリンダ1ないしは作動油給排機構10に装填(導入)された作動油の量V(体積)が入力(格納)されている。Further, when the hydraulic cylinder device S is operated in the storage unit (memory) of the arithmetic device 39 after the hydraulic cylinder device S is installed or after the hydraulic oil is completely drained by dismantling and repairing or the like. The amount V 0 (volume) of the hydraulic oil loaded (introduced) into the cylinder 1 or the hydraulic oil supply / discharge mechanism 10 is input (stored).

以下、作動油漏れ検出手段34による作動油給排機構10の作動油漏れの検出手法を説明する。この場合、演算装置39は、まず、油圧シリンダ1の稼働時(ピストン3の移動時及び停止時を含む)に、所定の時間間隔(例えば、1〜20秒毎)で、ピストン位置センサ35によって検出されるピストン3の上端面の位置H、ピストン3の上端面の最下位置H及び最上位置H、ピストン3の厚みh、シリンダ2の内径D(ピストン3の外径)、ピストンロッド4の外径d等に基づいて、その時点における上側油室6の容積及び下側油室7の容積を演算する。例えば、ピストン3がシリンダ中空部の上端部と下端部の間で往復移動する場合、上側油室6の容積V及び下側油室7の容積Vは、それぞれ、下記の式1及び式2で算出することができる。

Figure 0006944100
Hereinafter, a method for detecting a hydraulic oil leak in the hydraulic oil supply / discharge mechanism 10 by the hydraulic oil leak detecting means 34 will be described. In this case, the arithmetic unit 39 first uses the piston position sensor 35 at predetermined time intervals (for example, every 1 to 20 seconds) when the hydraulic cylinder 1 is in operation (including when the piston 3 is moving and stopped). The position H of the upper end surface of the piston 3, the lowest position H 1 and the uppermost position H 2 of the upper end surface of the piston 3, the thickness h of the piston 3, the inner diameter D of the cylinder 2 (outer diameter of the piston 3), and the piston rod. Based on the outer diameter d and the like of 4, the volume of the upper oil chamber 6 and the volume of the lower oil chamber 7 at that time are calculated. For example, when the piston 3 reciprocates between the upper and lower ends of the cylinder hollow, the volume V 1 and the volume V 2 of the lower oil chamber 7 of the upper oil chamber 6, respectively, Equations 1 and the following It can be calculated by 2.
Figure 0006944100

したがって、この時点における上側油室6及び下側油室7の総容積(V+V)、すなわち上側油室6及び下側油室7内の作動油の総量(V+V)は、下記の式3であらわされる。

Figure 0006944100
Therefore, the total volume of the upper oil chamber 6 and the lower oil chamber 7 (V 1 + V 2 ) at this time, that is, the total amount of hydraulic oil in the upper oil chamber 6 and the lower oil chamber 7 (V 1 + V 2 ) is determined. It is expressed by the following formula 3.
Figure 0006944100

式3から明らかなとおり、上側油室6及び下側油室7の総容積、すなわち油圧シリンダ1の稼働時において、上側油室6及び下側油室7に収容されている作動油の総量(総体積)は、ピストン3の上端面の位置Hに応じて変化する。そして、これに伴って、作動油貯槽16内の作動油の量(体積)も変化することになる。なお、作動油給排機構10の作動油収容部の容積、すなわち作動油収容量は実質的には一定である。 As is clear from Equation 3, the total volume of the upper oil chamber 6 and the lower oil chamber 7, that is, the total amount of hydraulic oil contained in the upper oil chamber 6 and the lower oil chamber 7 when the hydraulic cylinder 1 is in operation ( The total volume) changes according to the position H of the upper end surface of the piston 3. Along with this, the amount (volume) of the hydraulic oil in the hydraulic oil storage tank 16 also changes. The volume of the hydraulic oil accommodating portion of the hydraulic oil supply / discharge mechanism 10, that is, the hydraulic oil accommodating amount is substantially constant.

例えば、図5(a)中のグラフGで示すように、ピストン3が、時刻tで上昇を開始し、時刻tで最上位置に到達し、時刻tで下降を開始し、時刻tで最下位置に到達したとする。この場合、上側油室6の容積及び下側油室7の容積は、それぞれ、図5(b)中のグラフG及びグラフGで示すように変化する。なお、下側油室7の最大容積Cが上側油室6の最大容積Cより小さいのは、ピストンロッド4によって油室の体積が減少するからである。その結果、上側油室6及び下側油室7の総容積すなわち油圧シリンダ1の作動油収容量(V+V)は、図5(c)中のグラフGで示すように、最大値Qと最小値Qの間で凹状に変化する。これに伴って、作動油貯槽16の作動油収容量Lは、図5(d)中のグラフGで示すように、最大値Lと最小値Lの間で凸状に変化する。かくして、油圧シリンダ1の作動油収容量(V+V)とピストン3の位置Hとの間には図5(e)中のグラフGで示すような直線的な関数関係が成立し、その結果作動油貯槽16の作動油収容量とピストン3の位置Hとの間には図5(e)中のグラフGで示すような直線的な関数関係が成立する。For example, as shown in the graph G 1 in FIG. 5 (a), the piston 3 starts to rise at time t 1, reaches the uppermost position in the time t 2, the begins to drop at time t 3, time and it reached the lowest position in the t 4. In this case, the volume of the volume and the lower oil chamber 7 of the upper oil chamber 6, respectively, changed as shown in the graph G 2 and the graph G 3 in FIG. 5 (b). The maximum volume C 2 of the lower oil chamber 7 is smaller than the maximum volume C 1 of the upper oil chamber 6 because the volume of the oil chamber is reduced by the piston rod 4. As a result, the total volume or working fluid capacity of the hydraulic cylinder 1 of the upper oil chamber 6 and a lower oil chamber 7 (V 1 + V 2), as shown in the graph G 4 in FIG. 5 (c), the maximum value It varies in a concave between Q 1, the minimum value Q 2. Along with this, the hydraulic oil storage capacity L of the hydraulic oil storage tank 16 changes convexly between the maximum value L 1 and the minimum value L 2 as shown by the graph G 5 in FIG. 5 (d). Thus, linear functional relationship as shown in the graph G 6 in FIG. 5 (e) between the hydraulic oil capacity of the hydraulic cylinder 1 and (V 1 + V 2) and the position H of the piston 3 is established, linear functional relationship as shown in the graph G 7 in FIG. 5 (e) is established between the resulting position H of the hydraulic oil storage amount and the piston 3 of the hydraulic oil reservoir 16.

さらに、演算装置39は、作動油給排機構10の作動油収容部の容積を演算する。ここで、作動油収容部は、油圧シリンダ1の稼働時に、作動油給排機構10の各構成要素(作動油貯槽16を除く)において、作動油が流れ、ないしは作動油で満たされる空間部を意味する。すなわち、作動油収容部の容積は、油圧シリンダ装置Sの稼働時に、作動油給排機構10の各構成要素が収容している作動油の量(体積)に一致する。つまり、演算装置39は、油圧シリンダ装置Sの稼働時に、作動油給排機構10の各構成要素(作動油貯槽16を除く)が収容している作動油量Vを演算する。なお、作動油給排機構10の作動油の収容量Vは、作動油給排機構10の各構成要素にその仕様の変更がない限り、実質的に一定である。Further, the arithmetic unit 39 calculates the volume of the hydraulic oil accommodating portion of the hydraulic oil supply / discharge mechanism 10. Here, the hydraulic oil accommodating portion provides a space portion through which hydraulic oil flows or is filled with hydraulic oil in each component (excluding the hydraulic oil storage tank 16) of the hydraulic oil supply / discharge mechanism 10 when the hydraulic cylinder 1 is in operation. means. That is, the volume of the hydraulic oil accommodating portion corresponds to the amount (volume) of the hydraulic oil contained in each component of the hydraulic oil supply / discharge mechanism 10 when the hydraulic cylinder device S is in operation. That is, the arithmetic unit 39, during operation of the hydraulic cylinder device S, calculates the amount of hydraulic oil V 3 to each component (excluding hydraulic oil reservoir 16) is accommodated in the hydraulic fluid supply and discharge mechanism 10. Note that storage amount V 3 of the hydraulic fluid of the hydraulic fluid supply and discharge mechanism 10, unless there is a change in the specification to the components of the hydraulic fluid supply and discharge mechanism 10 is substantially constant.

そして、演算装置39は、上側油室6及び下側油室7の総容積(V+V)、すなわち上側油室6及び下側油室7の作動油収容量(V+V)と、作動液給排機構10の作動液収容部の容積(V)、すなわち作動液給排機構10の作動油収容量(V)と、油圧シリンダ装置Sへの作動油の装填Vとに基づいて、下記の式4により、作動液給排機構10には作動油漏れがないと仮定したときの、作動液貯槽16の作動油収容量推定値Vsを算出する。

Figure 0006944100
Then, the arithmetic unit 39 determines the total volume (V 1 + V 2 ) of the upper oil chamber 6 and the lower oil chamber 7, that is, the hydraulic oil storage capacity (V 1 + V 2 ) of the upper oil chamber 6 and the lower oil chamber 7. , The volume of the hydraulic fluid storage part of the hydraulic fluid supply / discharge mechanism 10 (V 3 ), that is, the hydraulic oil storage capacity of the hydraulic fluid supply / discharge mechanism 10 (V 3 ), and the loading of hydraulic oil into the hydraulic cylinder device S V 0 . Based on the following equation 4, the estimated hydraulic oil capacity Vs of the hydraulic fluid storage tank 16 is calculated by the following equation 4 assuming that the hydraulic fluid supply / discharge mechanism 10 has no hydraulic oil leakage.
Figure 0006944100

この後、演算装置39は、下記の式5により、作動油収容量推定値Vs(予測値)と、レベルセンサ36によって検出された作動油量Vr(実測値)との作動油量差ΔVを演算する。

Figure 0006944100
After that, the arithmetic unit 39 calculates the hydraulic oil amount difference ΔV between the hydraulic oil content estimated value Vs (predicted value) and the hydraulic oil amount Vr (measured value) detected by the level sensor 36 according to the following equation 5. Calculate.
Figure 0006944100

そして、作動油量差ΔVが所定の閾値(基準値)α以上であれば(ΔV≧α)、作動油給排機構10に作動油漏れが生じていると判定する。また、この場合、演算装置39は、所定の時間内における作動油量差ΔVの経時変化ないしは積算値に基づいて、作動液給排機構10における作動油の漏れ量ないしは漏れ速度を演算する。 Then, if the hydraulic oil amount difference ΔV is equal to or higher than a predetermined threshold value (reference value) α (ΔV ≧ α), it is determined that the hydraulic oil leakage has occurred in the hydraulic oil supply / discharge mechanism 10. Further, in this case, the arithmetic unit 39 calculates the leakage amount or leakage speed of the hydraulic oil in the hydraulic fluid supply / discharge mechanism 10 based on the time-dependent change or integrated value of the hydraulic oil amount difference ΔV within a predetermined time.

以下、作動油漏れ検出手段34による、上側油室6と下側油室7との間における、シリンダ2とピストン3の間隙を介しての作動油漏れ(シリンダ内部作動油漏れ)の検出手法を説明する。なお、このようなシリンダ内部作動油漏れが生じても、油圧シリンダ装置Sに収容されている作動油の総量は変化しないので、前記の作動油給排機構10の作動油漏れを検出す手法でシリンダ内部作動油漏れを検出することはできない。 Hereinafter, a method for detecting a hydraulic oil leak (a hydraulic oil leak inside a cylinder) between the upper oil chamber 6 and the lower oil chamber 7 via a gap between the cylinder 2 and the piston 3 by the hydraulic oil leak detecting means 34 will be described. explain. Even if such a leak of hydraulic oil inside the cylinder occurs, the total amount of hydraulic oil contained in the hydraulic cylinder device S does not change. Therefore, the method of detecting the leak of hydraulic oil in the hydraulic oil supply / discharge mechanism 10 is used. It is not possible to detect hydraulic oil leaks inside the cylinder.

まず、上側油室6に加圧された作動油が供給され、ピストン3が下方へ移動しているときにおける、上側油室6から下側油室7への、シリンダ2とピストン3の間隙を介しての作動油漏れの検出手法を説明する。この場合、演算装置39は、ピストン位置センサ35によって検出されるピストン3の位置に対応する上側油室6の容積の時間に対する変化率(以下、「上側油室容積変化率」という。)を演算する。 First, when pressurized hydraulic oil is supplied to the upper oil chamber 6 and the piston 3 is moving downward, the gap between the cylinder 2 and the piston 3 from the upper oil chamber 6 to the lower oil chamber 7 is formed. A method for detecting hydraulic oil leakage through the piston will be described. In this case, the arithmetic unit 39 calculates the rate of change of the volume of the upper oil chamber 6 corresponding to the position of the piston 3 detected by the piston position sensor 35 with respect to time (hereinafter, referred to as “upper oil chamber volume change rate”). do.

続いて、第1流量センサ37によって検出される第1油路12から上側油室6に流入する作動油の流量と、上側油室容積変化率、すなわち上側油室6内の作動油の量(体積)の時間に対する変化率との差(以下「上側油室作動油流量差」という。)を演算する。そして、上側油室作動油流量差が、予め設定された閾値(基準値)以上であれば、上側油室6から下側油室7への作動油漏れが生じていると判定する。また、ピストン3がその最上位置から最下位置まで下降するまでの上側油室作動油流量差の積算値に基づいて、ピストン3が最上位置から最下位置まで下降する1行程における、上側油室6から下側油室7への作動油漏れ量を演算する。 Subsequently, the flow rate of the hydraulic oil flowing into the upper oil chamber 6 from the first oil passage 12 detected by the first flow sensor 37 and the volume change rate of the upper oil chamber, that is, the amount of the hydraulic oil in the upper oil chamber 6 ( The difference between the volume) and the rate of change over time (hereinafter referred to as the "upper oil chamber hydraulic oil flow rate difference") is calculated. Then, if the difference in the flow rate of the hydraulic oil in the upper oil chamber is equal to or greater than a preset threshold value (reference value), it is determined that the hydraulic oil has leaked from the upper oil chamber 6 to the lower oil chamber 7. Further, based on the integrated value of the flow rate difference of the hydraulic oil in the upper oil chamber from the uppermost position to the lowermost position of the piston 3, the upper oil chamber in one stroke in which the piston 3 descends from the uppermost position to the lowermost position. The amount of hydraulic oil leaking from 6 to the lower oil chamber 7 is calculated.

なお、この場合、第2流量センサ38によって検出される下側油室7から第2油路13に流出する作動油の流量と、ピストン3の位置に対応する下側油室7の容積の時間に対する変化率、すなわち下側油室7内の作動油の量(体積)の時間に対する変化率との差が、予め設定された閾値(基準値)以上であれば、上側油室6から下側油室7への作動油漏れが生じていると判定するようにしてもよい。 In this case, the flow rate of the hydraulic oil flowing out from the lower oil chamber 7 to the second oil passage 13 detected by the second flow sensor 38 and the time of the volume of the lower oil chamber 7 corresponding to the position of the piston 3. If the difference between the rate of change and the rate of change of the amount (volume) of hydraulic oil in the lower oil chamber 7 with respect to time is equal to or greater than a preset threshold value (reference value), the upper oil chamber 6 to the lower side It may be determined that the hydraulic oil has leaked to the oil chamber 7.

次に、下側油室7に加圧された作動油が供給され、ピストン3が上方へ移動しているときにおける、下側油室7から上側油室6への、シリンダ2とピストン3の間隙を介しての作動油漏れの検出手法を説明する。この場合、演算装置39は、まずピストン位置センサ35によって検出されるピストン3の位置に対応する下側油室7の容積の時間に対する変化率(以下、「下側油室容積変化率」という。)を演算する。 Next, when pressurized hydraulic oil is supplied to the lower oil chamber 7 and the piston 3 is moving upward, the cylinder 2 and the piston 3 from the lower oil chamber 7 to the upper oil chamber 6 A method for detecting hydraulic oil leakage through a gap will be described. In this case, the arithmetic unit 39 first refers to the rate of change of the volume of the lower oil chamber 7 corresponding to the position of the piston 3 detected by the piston position sensor 35 with respect to time (hereinafter, referred to as “lower oil chamber volume change rate”. ) Is calculated.

続いて、第2流量センサ38によって検出される第2油路13から下側油室7に流入する作動油の流量と、下側油室容積変化率、すなわち下側油室7内の作動油の量(体積)の時間に対する変化率との差(以下「下側油室作動油流量差」という。)を演算する。そして、下側油室作動油流量差が、予め設定された閾値(基準値)以上であれば、下側油室7から上側油室6への作動油漏れが生じていると判定する。また、ピストン3がその最下位置から最上位置まで上昇するまでの下側油室作動油流量差の積算値に基づいて、ピストン3が最下位置から最上位置まで上昇する1行程における、下側油室7から上側油室6への作動油漏れ量を演算する。 Subsequently, the flow rate of the hydraulic oil flowing into the lower oil chamber 7 from the second oil passage 13 detected by the second flow sensor 38 and the volume change rate of the lower oil chamber, that is, the hydraulic oil in the lower oil chamber 7. The difference between the amount (volume) of the oil and the rate of change with time (hereinafter referred to as "lower oil chamber hydraulic oil flow rate difference") is calculated. Then, if the difference in the flow rate of the hydraulic oil in the lower oil chamber is equal to or greater than a preset threshold value (reference value), it is determined that the hydraulic oil has leaked from the lower oil chamber 7 to the upper oil chamber 6. Further, the lower side in one stroke in which the piston 3 rises from the lowest position to the uppermost position based on the integrated value of the flow rate difference of the lower oil chamber hydraulic oil until the piston 3 rises from the lowest position to the uppermost position. The amount of hydraulic oil leaking from the oil chamber 7 to the upper oil chamber 6 is calculated.

なお、この場合、第1流量センサ37によって検出される上側油室6から第1油路12に流出する作動油の流量と、ピストン3の位置に対応する上側油室6の容積の時間に対する変化率、すなわち上側油室6内の作動油の量(体積)の時間に対する変化率との差が、予め設定された閾値(基準値)以上であれば、下側油室7から上側油室6への作動油漏れが生じていると判定するようにしてもよい。 In this case, the flow rate of the hydraulic oil flowing out from the upper oil chamber 6 to the first oil passage 12 detected by the first flow sensor 37 and the change in the volume of the upper oil chamber 6 corresponding to the position of the piston 3 with respect to time. If the difference between the rate, that is, the rate of change of the amount (volume) of hydraulic oil in the upper oil chamber 6 with respect to time is equal to or more than a preset threshold value (reference value), the lower oil chamber 7 to the upper oil chamber 6 It may be determined that the hydraulic oil has leaked to.

以上、本発明の実施形態に係る油圧シリンダ装置Sないしは作動液漏れ検出方法によれば、油圧シリンダ1ないしはピストン3の移動時及び停止時のいずれにおいても、油圧シリンダ装置Sの作動油給排機構10における作動液漏れの発生を迅速かつ早期に検出することができる。さらに、ピストン3の移動時における上側油室6と下側油室7との間での、シリンダ2とピストン3の間隙を介しての作動油漏れ(シリンダ内部作動油漏れ)を迅速かつ早期に検出することができる。 As described above, according to the hydraulic cylinder device S or the hydraulic liquid leakage detection method according to the embodiment of the present invention, the hydraulic oil supply / discharge mechanism of the hydraulic cylinder device S is used when the hydraulic cylinder 1 or piston 3 is moving or stopped. The occurrence of hydraulic fluid leakage in No. 10 can be detected quickly and early. Further, a hydraulic oil leak (a hydraulic oil leak inside the cylinder) between the upper oil chamber 6 and the lower oil chamber 7 when the piston 3 is moved through the gap between the cylinder 2 and the piston 3 can be quickly and quickly caused. Can be detected.

S 油圧シリンダ装置、P1 Aポート、P2 Bポート、P3 Pポート、P4 Tポート、1 油圧シリンダ、2 シリンダ、3 ピストン、4 ピストンロッド、5 負荷、6 上側油室、7 下側油室、10 作動油給排機構、11 方向切換弁、12 第1油路、13 第2油路、14 第3油路、15 第4油路、16 作動油貯槽、17 オイルフィルタ、18 電動機、19 油圧ポンプ、20 第1バイパス油路、21 リリーフ弁、25 第1パイロット操作式逆止弁、26 第1逆止弁付流量調整弁、26a 流量調整弁、26b 逆止弁、27 第2パイロット操作式逆止弁、28 第2逆止弁付流量調整弁、28a 流量調整弁、28b 逆止弁、30 第1開閉弁、31 第2開閉弁、32 第2バイパス油路、33 第3開閉弁、34 作動油漏れ検出手段、35 ピストン位置検出センサ、36 レベルセンサ、37 第1流量センサ、38 第2流量センサ、39 演算装置、40 円筒部材、41 上側端板、42 下側端板、43 上側端板内油路、43a 横穴、43b 縦穴、45 孔部、46 第1ピストンパッキン、47 第1環状溝、48 第2ピストンパッキン、49 第2環状溝、51 支持部材、52 ピストンロッド挿通孔、53 第1ロッドパッキン、54 第2ロッドパッキン、60 鉛直作動油通路、61 水平作動油通路、62 第1逆止弁、63 弁座、64 弁体、65 コイルばね、66 第2逆止弁、67 弁座、68 弁体、69 コイルばね、71 棒状部材。 S Hydraulic cylinder device, P1 A port, P2 B port, P3 P port, P4 T port, 1 hydraulic cylinder, 2 cylinder, 3 piston, 4 piston rod, 5 load, 6 upper oil chamber, 7 lower oil chamber, 10 Hydraulic oil supply / discharge mechanism, 11 direction switching valve, 12 1st oil passage, 13 2nd oil passage, 14 3rd oil passage, 15 4th oil passage, 16 hydraulic oil storage tank, 17 oil filter, 18 electric motor, 19 hydraulic pump , 20 1st bypass oil passage, 21 relief valve, 25 1st piston operated check valve, 26 1st check valve with flow control valve, 26a flow control valve, 26b check valve, 27 2nd pilot operated check valve Stop valve, 28 Flow control valve with 2nd check valve, 28a Flow control valve, 28b Check valve, 30 1st on-off valve, 31 2nd on-off valve, 32 2nd bypass oil passage, 33 3rd on-off valve, 34 Hydraulic oil leak detection means, 35 piston position detection sensor, 36 level sensor, 37 first flow sensor, 38 second flow sensor, 39 arithmetic unit, 40 cylindrical member, 41 upper end plate, 42 lower end plate, 43 upper end In-plate oil passage, 43a horizontal hole, 43b vertical hole, 45 hole, 46 1st piston packing, 47 1st annular groove, 48 2nd piston packing, 49 2nd annular groove, 51 support member, 52 piston rod insertion hole, 53 1st rod packing, 54 2nd rod packing, 60 vertical hydraulic oil passage, 61 horizontal hydraulic oil passage, 62 1st check valve, 63 valve seat, 64 valve body, 65 coil spring, 66 2nd check valve, 67 Valve seat, 68 valve body, 69 coil spring, 71 rod-shaped member.

Claims (5)

シリンダと、前記シリンダの中空部に嵌入されシリンダ中心軸が伸びる方向に往復移動するピストンと、前記ピストンの下端部に結合され前記シリンダの下端壁の穴部を通り抜けて前記中空部からシリンダ外に伸びるピストンロッドと、前記ピストンより上側の前記中空部からなる上側液室と、前記ピストンより下側の前記中空部からなる下側液室とを有する液圧シリンダと、
作動液貯槽と、前記作動液貯槽と前記液圧シリンダとの間に配設された作動液通路と、前記作動液通路に介設され前記作動液通路を介して前記作動液貯槽内の作動液を前記液圧シリンダに供給するポンプと、前記ポンプより液圧シリンダ側で前記作動液通路に介設され該作動液通路における作動液の給排経路を切り換える方向切換弁とを有する作動液給排機構と、
前記作動液給排機構における作動液漏れを検出する作動液漏れ検出手段とを備えている液圧シリンダ装置であって、
前記作動液漏れ検出手段は、
前記シリンダ内における前記ピストンのシリンダ中心軸の伸びる方向の位置を検出するピストン位置検出器と、
前記作動液貯槽内の作動液量を検出する作動液量検出器と、
前記ピストン位置検出器によって検出された前記ピストンの位置に対応する前記上側液室及び前記下側液室の容積と、前記作動液給排機構の作動液収容部の容積と、該液圧シリンダ装置に装填された作動液の量とに基づいて、前記作動液貯槽内の作動液量推定値を算出する作動液量推算器と、
前記作動液量推算器によって算出された作動液量推定値と、前記作動液量検出器によって検出された作動液量との差が、予め設定された閾値以上であれば、前記作動液給排機構に作動液漏れが生じていると判定する作動液漏れ判定器とを有することを特徴とする液圧シリンダ装置。
The cylinder, the piston that is fitted into the hollow portion of the cylinder and reciprocates in the direction in which the central axis of the cylinder extends, and the piston that is coupled to the lower end of the piston and passes through the hole in the lower end wall of the cylinder to the outside of the cylinder from the hollow portion. A hydraulic cylinder having an extending piston rod, an upper liquid chamber formed of the hollow portion above the piston, and a lower liquid chamber formed of the hollow portion below the piston.
The hydraulic fluid storage tank, the hydraulic fluid passage arranged between the hydraulic fluid storage tank and the hydraulic cylinder, and the hydraulic fluid in the hydraulic fluid storage tank via the hydraulic fluid passage provided in the hydraulic fluid passageway. A hydraulic fluid supply / discharger having a pump for supplying the hydraulic fluid to the hydraulic cylinder and a direction switching valve provided in the hydraulic fluid passage on the hydraulic cylinder side of the pump to switch the supply / discharge path of the hydraulic fluid in the hydraulic fluid passage. Mechanism and
A hydraulic cylinder device including a hydraulic fluid leak detecting means for detecting a hydraulic fluid leak in the hydraulic fluid supply / discharge mechanism.
The working fluid leak detecting means is
A piston position detector that detects the position of the piston in the cylinder in the extending direction of the cylinder center axis, and a piston position detector.
A hydraulic fluid amount detector that detects the hydraulic fluid volume in the hydraulic fluid storage tank, and
The volume of the upper liquid chamber and the lower liquid chamber corresponding to the position of the piston detected by the piston position detector, the volume of the hydraulic fluid accommodating portion of the hydraulic fluid supply / drainage mechanism, and the hydraulic cylinder device. A hydraulic fluid amount estimator that calculates an estimated value of the hydraulic fluid in the hydraulic fluid storage tank based on the amount of the hydraulic fluid loaded in the
If the difference between the working fluid amount estimated value calculated by the working fluid amount estimator and the working fluid amount detected by the working fluid amount detector is equal to or more than a preset threshold value, the working fluid supply / discharge is performed. A hydraulic cylinder device comprising a hydraulic fluid leak determining device for determining that a hydraulic fluid leak has occurred in the mechanism.
前記作動液量推算器は、
前記ピストン位置検出器によって検出された前記ピストンの位置に対応する前記上側液室及び前記下側液室の容積と、前記作動液通路の作動液収容部の容積と、前記ポンプの作動液収容部の容積と、前記方向切換弁の作動液収容部の容積と、該液圧シリンダ装置に装填された作動液の量とに基づいて、前記作動液貯槽内の作動液量推定値を算出することを特徴とする、請求項1に記載の液圧シリンダ装置。
The working fluid amount estimator is
The volume of the upper liquid chamber and the lower liquid chamber corresponding to the position of the piston detected by the piston position detector, the volume of the hydraulic fluid accommodating portion of the hydraulic fluid passage, and the hydraulic fluid accommodating portion of the pump. The estimated value of the hydraulic fluid in the hydraulic fluid storage tank is calculated based on the volume of the hydraulic fluid, the volume of the hydraulic fluid accommodating portion of the direction switching valve, and the volume of the hydraulic fluid loaded in the hydraulic cylinder device. The hydraulic cylinder device according to claim 1, wherein the hydraulic cylinder device is characterized.
前記作動液量検出器は、前記作動液貯槽内の作動液の液位と前記作動液貯槽の横断面の面積とに基づいて前記作動液貯槽内の作動液量を検出することを特徴とする、請求項1又は2に記載の液圧シリンダ装置。 The hydraulic fluid amount detector is characterized in that it detects the hydraulic fluid amount in the hydraulic fluid storage tank based on the liquid level of the hydraulic fluid in the hydraulic fluid storage tank and the area of the cross section of the hydraulic fluid storage tank. , The hydraulic cylinder device according to claim 1 or 2. シリンダと、前記シリンダの中空部に嵌入されシリンダ中心軸が伸びる方向に往復移動するピストンと、前記ピストンの下端部に結合され前記シリンダの下端壁の穴部を通り抜けて前記中空部からシリンダ外に伸びるピストンロッドと、前記ピストンより上側の前記中空部からなる上側液室と、前記ピストンより下側の前記中空部からなる下側液室とを有する液圧シリンダと、
作動液貯槽と、前記作動液貯槽と前記液圧シリンダとの間に配設された作動液通路と、前記作動液通路に介設され前記作動液通路を介して前記作動液貯槽内の作動液を前記液圧シリンダに供給するポンプと、前記ポンプより液圧シリンダ側で前記作動液通路に介設され該作動液通路における作動液の給排経路を切り換える方向切換弁とを有する作動液給排機構とを備えている液圧シリンダ装置の作動液漏れ検出方法であって、
前記シリンダ内における前記ピストンのシリンダ中心軸の伸びる方向の位置を検出し、
前記作動液貯槽内の作動液量を検出し、
前記ピストンの位置に対応する前記上側液室及び前記下側液室の容積と、前記作動液給排機構の作動液収容部の容積と、前記液圧シリンダ装置に装填された作動液の量とに基づいて、前記作動液貯槽内の作動液量推定値を算出し、
算出した作動液量推定値と検出した作動液量との差が、予め設定した閾値以上であれば、前記作動液給排機構に作動液漏れが生じていると判定することを特徴とする液圧シリンダ装置の作動液漏れ検出方法。
The cylinder, the piston that is fitted into the hollow portion of the cylinder and reciprocates in the direction in which the central axis of the cylinder extends, and the piston that is coupled to the lower end of the piston and passes through the hole in the lower end wall of the cylinder to the outside of the cylinder from the hollow portion. A hydraulic cylinder having an extending piston rod, an upper liquid chamber formed of the hollow portion above the piston, and a lower liquid chamber formed of the hollow portion below the piston.
The hydraulic fluid storage tank, the hydraulic fluid passage arranged between the hydraulic fluid storage tank and the hydraulic cylinder, and the hydraulic fluid in the hydraulic fluid storage tank via the hydraulic fluid passage provided in the hydraulic fluid passageway. A hydraulic fluid supply / discharger having a pump for supplying the hydraulic fluid to the hydraulic cylinder and a direction switching valve provided in the hydraulic fluid passage on the hydraulic cylinder side of the pump to switch the supply / discharge path of the hydraulic fluid in the hydraulic fluid passage. A method for detecting a hydraulic leak in a hydraulic cylinder device equipped with a mechanism.
The position in the cylinder in the extending direction of the cylinder central axis of the piston is detected, and the position is detected.
Detecting the amount of hydraulic fluid in the hydraulic fluid storage tank,
The volumes of the upper liquid chamber and the lower liquid chamber corresponding to the position of the piston, the volume of the hydraulic fluid accommodating portion of the hydraulic fluid supply / discharge mechanism, and the amount of the hydraulic fluid loaded in the hydraulic cylinder device. Based on, the estimated value of the amount of hydraulic fluid in the hydraulic fluid storage tank is calculated.
If the difference between the calculated hydraulic fluid amount estimated value and the detected hydraulic fluid amount is equal to or greater than a preset threshold value, it is determined that the hydraulic fluid has leaked to the hydraulic fluid supply / discharge mechanism. A method for detecting a hydraulic leak in a pressure cylinder device.
前記作動液貯槽内の作動液の液位と前記作動液貯槽の横断面の面積とに基づいて前記作動液貯槽内の作動液量を検出することを特徴とする、請求項に記載の液圧シリンダ装置の作動液漏れ検出方法。 The liquid according to claim 4 , wherein the amount of the hydraulic liquid in the hydraulic liquid storage tank is detected based on the liquid level of the hydraulic liquid in the hydraulic liquid storage tank and the area of the cross section of the hydraulic liquid storage tank. A method for detecting hydraulic fluid leakage in a pressure cylinder device.
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