JP2007248228A - 軸受部監視装置、給脂装置および作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受部の数に応じたセンサ用配線およびセンサ信号処理回路を必要としない軸受部監視装置と、これを用いて適切な給脂を行える給脂装置を提供する。
【解決手段】油圧ショベル11の作業装置13に設けた複数の軸受部17に対してグリスを自動供給する給脂装置21を設ける。この給脂装置21は、光ファイバ22および温度計測器23を具備した軸受部監視装置24の温度計測器23に、高温発生の軸受部17を認識する制御器25を接続する。この制御器25により始動停止を制御する電動機26により、グリスポンプ28を駆動する。このグリスポンプ28から吐出したグリスを、制御器25からの制御信号により制御した分配器29により各軸受部17に分配する。制御器25に、グリス供給対象の軸受部17などを表示する表示器30を接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバを用いた軸受部監視装置、給脂装置および作業機械に関するものである。

油圧ショベルなどの作業機械では、軸受部のピン結合部にグリスなどを給脂して潤滑する自動給脂装置として、駆動圧力センサによって作業装置を駆動する各シリンダの負荷圧を検出するとともに、これらの駆動圧力センサをコントローラに接続して、このコントローラにより、駆動圧力センサから出力される検出電流のうち最大のものを選択電流として選択し、この選択電流に基づいて駆動電流をグリス供給用のモータおよび切換弁に出力し、ピン結合部材に供給するグリスの供給量を増減させて、ピン結合部材などに設けられた給脂部に最適量の潤滑油を給脂し、グリス垂れや潤滑不足による焼付きなどを防止するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

また、軸受部の連結ピンがブッシュを介してボス部に対して回転するときの振動を、弾性波センサにより検出することで、潤滑油不足の発生時は異常判定信号を出力させるものがある（例えば、特許文献２参照）。
特許公開２０００−７４２９２号公報（第４−５頁、図１） 特開平１０−３１８２６１号公報（第３−４頁、図１）

特許文献１の従来技術では、軸受部の潤滑状態を直接検出していないので、給脂不足により好ましくない状態となる。

特許文献１および特許文献２の従来技術は、複数の軸受部に対応して複数の駆動圧力センサまたは複数の弾性波センサをそれぞれ分離させて設ける必要があり、軸受部の数に応じて多数のセンサ用配線およびセンサ信号処理回路を必要とする問題がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、軸受部の数に応じたセンサ用配線およびセンサ信号処理回路を必要としない軸受部監視装置、この軸受部監視装置を用いて適切な給脂を行える給脂装置、この給脂装置を搭載した作業機械を提供することを目的とするものである。

請求項１記載の発明は、複数の軸受部にわたって挿通された光ファイバと、この光ファイバに光パルスを入射し散乱光を処理して温度分布および高温発生部を計測する温度計測器とを具備した軸受部監視装置である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の軸受部監視装置における軸受部が、母材側のボスと、このボスの内部に嵌着されたブッシュと、このブッシュの内部に挿嵌されて回動部材を軸支したピンとを備え、光ファイバは、ブッシュの内部に軸方向に複数回折返して埋込まれたものである。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の軸受部監視装置と、この軸受部監視装置の温度計測器に接続され高温発生の軸受部を認識する制御器と、この制御器により始動停止を制御される電動機と、この電動機により駆動されグリスタンク内のグリスを圧送するグリスポンプと、このグリスポンプから吐出されたグリスを制御器からの制御信号により必要な軸受部に分配する分配器とを具備した給脂装置である。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の給脂装置において、制御器に接続されて少なくともグリス供給対象の軸受部を表示する表示器を具備したものである。

請求項５記載の発明は、機体と、この機体に搭載された作業装置と、この作業装置に設けられた複数の軸受部と、これらの複数の軸受部に設けられた請求項３または４記載の給脂装置とを具備した作業機械である。

請求項１記載の発明によれば、複数の軸受部にわたって挿通された光ファイバに光パルスを入射し散乱光を処理した温度計測器により、温度分布および高温発生部を計測するので、１本の光ファイバにより、複数の軸受部のうちどの箇所の軸受部が高温発生状態にあるかを計測でき、軸受部の数に応じたセンサ用配線およびセンサ信号処理回路を必要とせず、構造が簡単になる。

請求項２記載の発明によれば、光ファイバは、ブッシュの内部に軸方向に複数回折返して埋込まれたので、軸受部内の温度分布や高温発生部を特定でき、従来の負荷などを検出する方法に比較して給脂箇所を確実に把握できる。さらに、光ファイバの折返ピッチを小さくすることで、測定精度を向上できる。

請求項３記載の発明によれば、上記の軸受部監視装置と、制御器と、電動機と、グリスポンプと、分配器とを組合わせることで、温度が規定以上になった軸受部にグリスを自動的に給脂できる。

請求項４記載の発明によれば、表示器によりグリスが供給されている軸受部を認識できる。

請求項５記載の発明によれば、作業機械の機体に搭載された作業装置に設けられた複数の軸受部に、上記の自動化された給脂装置を設けたので、作業機械の給脂のために作業を停止する時間を節約でき、作業機械による作業効率を向上できる。

以下、本発明を図１乃至図６に示された一実施の形態を参照しながら詳細に説明する。

図１は、作業機械としての油圧ショベル11を示し、機体12に作業装置13が搭載されている。この作業装置13は、機体12に、ブーム14、アーム15およびバケット16が順次ピンにより回動自在に連結され、ブーム14を回動するブームシリンダ14c、アーム15を回動するアームシリンダ15c、バケット16を回動するバケットシリンダ16cも、それぞれピンにより連結されているので、これらの各々ピン連結部には、それぞれ軸受部17が設けられている。

これらの複数の軸受部17に対してグリスを自動供給する給脂装置21が設けられている。

この給脂装置21は、光ファイバ22および温度計測器23を具備した軸受部監視装置24と、この軸受部監視装置24の温度計測器23に接続され高温発生の軸受部17を認識する制御器25と、この制御器25により始動停止を制御される電動機26と、この電動機26により駆動されグリスタンク27内のグリスを圧送するグリスポンプ28と、このグリスポンプ28から吐出されたグリスを制御器25からの制御信号により各軸受部17に分配する分配器29と、制御器25に接続されて少なくともグリス供給対象の軸受部17を表示する表示器30とを具備している。

図２に示されるように、軸受部監視装置24の光ファイバ22は、複数の軸受部17にわたって挿通され、温度計測器23は、この光ファイバ22に光パルスを入射し散乱光を処理して温度分布および高温発生部を計測する。

図３および図４に示されるように、軸受部17は、母材としてのフレーム31に溶接されたボス32と、このボス32の内部に嵌着されたブッシュ33と、このブッシュ33の内部に挿嵌されて回動部材としてのリンク34を軸支したピン35とを備え、このピン35には、回止めボルト36が設けられている。

光ファイバ22は、ブッシュ33の内部であってブッシュ33のピン接触面近傍に、軸方向に複数回折返して埋込まれている。ブッシュ33のピン接触面近傍は、各軸受部17の温度を正確に計測するのに適しており、かつ消耗したピン35を交換する際も影響を受けない利点がある。

この光ファイバ22による軸受部17の温度測定の原理を説明する。

図１および図２に示されるように油圧ショベル11の複数の軸受部17に直列に接続され、かつ図３および図４に示されるように埋込まれた光ファイバ22に光パルスを入射し、入射タイミングと光ファイバ22内の後方散乱光の検出タイミングとの時間差から測定対象の軸受部17の位置を特定する。

さらに、図５に示されるように、後方散乱光には、レイリ散乱光、ラマン散乱光、ブリルアン散乱光などがある。そのうち、温度依存性が高いラマン散乱光を利用して温度測定を行い、このラマン散乱光を分離受信する。ラマン散乱光には、光パルスの波長に対して短い波長側に発生するアンチストークス光と、長い波長側に発生するストークス光がある。これら２つの成分は、温度変化と比例して、その強度比が変わる。この特性を利用して、光ファイバ22により軸受部17の温度を測定する。

次に、この実施の形態の作用を説明する。

上記の光ファイバ22による温度測定の原理を利用して、光ファイバ22および温度計測器23によって各軸受部17の温度と高温発生部の位置を計測し、得られた温度情報および高温発生位置情報を制御器25に入力する。

そして、この光ファイバ22で測定された軸受部17の温度が規定以上になったときに、制御器25は、グリスポンプ28を駆動する電動機26および分配器29を制御して、温度が上昇した特定の軸受部17にグリスポンプ28から吐出されたグリスを供給する。

このグリス給脂作用を、図６に示されたフローチャートに基づいて説明する。

（ステップＳ１）
光ファイバ22および温度計測器23の軸受部監視装置24によって計測された各軸受部17の温度と高温発生位置データを制御器25に読込む。

（ステップＳ２）
軸受部17の個数だけ、このステップＳ２からステップＳ９を繰り返すように指示する。

（ステップＳ３）
軸受部監視装置24によって計測された温度が、予め設定された規定温度を超えたか否かを判定する。

（ステップＳ４）
軸受部監視装置24によって計測された温度が、規定温度を超えた場合は、タイマを始動させてカウントアップする。

（ステップＳ５）
タイマが、規定時間を超えたか否かを判定する。

（ステップＳ６）
規定時間が経過したら、ステップＳ３の判定結果は信頼性が高いので、電動機26を駆動してグリスポンプ28を作動させ、グリスタンク27からグリスを吐出供給する。

（ステップＳ７）
軸受部監視装置24によって計測された高温発生部の位置データよりグリス供給の必要な軸受部17を特定し、分配器29を制御して、グリス不足により高温発生状態となった軸受部17に必要なグリスを分配供給する。

（ステップＳ８）
表示器30に、グリスを供給している軸受部17を表示する。

（ステップＳ９）
ステップＳ２に戻って、軸受部17の個数だけステップＳ２からの制御手順を繰返す。

（ステップＳ１０）
ステップＳ３で、軸受部監視装置24によって計測された温度が規定温度より低下した場合は、タイマをリセットすることで、電動機26を停止し、グリスの分配供給を停止する。

次に、図示された実施の形態の効果を説明する。

複数の軸受部17にわたって挿通された光ファイバ22に光パルスを入射し、散乱光を処理した温度計測器23により、温度分布および高温発生部を計測するので、１本の光ファイバ22により、複数の軸受部17のうちどの箇所の軸受部17が高温発生状態にあるかを計測でき、軸受部17の数に応じたセンサ用配線およびセンサ信号処理回路を必要とせず、構造が簡単になる。

光ファイバ22は、ブッシュ33の内部に軸方向に複数回折返して埋込まれたので、軸受部17内の温度分布や高温発生部を特定でき、従来の負荷などを検出する方法に比較して給脂箇所を確実に把握できる。さらに、光ファイバ22の折返ピッチを小さくすることで、測定精度を向上できる。

光ファイバ22は、電磁波の影響を受けず、ノイズが重畳しないので、信頼性が高い。また、光ファイバ22には電源が不要で、光ファイバ22が切断された場合は、その切断された箇所も特定できる。

光ファイバ22をブッシュ33内に埋め込んでいるので、軸受部17の温度分布や高温発生部を計測でき、従来の負荷を検出する方法に比較して給脂箇所を確実に把握でき、適切な給脂が可能になる。

上記の軸受部監視装置24と、制御器25と、電動機26と、グリスポンプ28と、分配器29とを組合わせることで、温度が規定以上になった軸受部17にグリスを自動的に給脂できる。

油圧ショベル11のオペレータなどは、表示器30によりグリスが供給されている軸受部17を認識できる。

油圧ショベル11の機体12に搭載された作業装置13に設けられた複数の軸受部17に、上記の自動化された給脂装置21を設けたので、油圧ショベル11の給脂のために作業を停止する時間を節約でき、油圧ショベル11による作業効率を向上できる。

グリスの劣化自体は検出できないが、グリスの減少またはグリスの劣化により、軸受部17の温度が上昇することを利用して、新しいグリスを強制的に給脂することで、劣化したグリスを押出すようにして交換すると、グリスの劣化にも対応できる。

なお、軸受部17のピン35に光ファイバ22を埋め込んでピン温度を測定してもよいが、消耗したピン35の交換容易性を考慮すると、軸受部17のブッシュ33に光ファイバ22を埋め込むことが望ましい。

さらに、グリス給脂は、自動化することが望ましいが、軸受部監視装置24および表示器30が設置されていれば、表示器30に異常を表示し、この表示を見てグリスを手動で供給するようにしてもよい。

本発明に係る軸受部監視装置、給脂装置および作業機械の一実施の形態を示す全体システム構成図である。 同上給脂装置の制御システム構成図である。 軸受部の光ファイバ装着例を示す断面図である。 図３のIV−IV線断面図である。 光ファイバによる温度測定原理を説明するための散乱光のスペクトラム図である。 同上給脂装置の制御器の制御手順を示すフローチャートである。

符号の説明

11 作業機械としての油圧ショベル
12 機体
13 作業装置
17 軸受部
21 給脂装置
22 光ファイバ
23 温度計測器
24 軸受部監視装置
25 制御器
26 電動機
27 グリスタンク
28 グリスポンプ
29 分配器
30 表示器
32 ボス
33 ブッシュ
34 回動部材としてのリンク
35 ピン

Claims (5)

1. 複数の軸受部にわたって挿通された光ファイバと、
   この光ファイバに光パルスを入射し散乱光を処理して温度分布および高温発生部を計測する温度計測器と
   を具備したことを特徴とする軸受部監視装置。
2. 軸受部は、
   母材側のボスと、
   このボスの内部に嵌着されたブッシュと、
   このブッシュの内部に挿嵌されて回動部材を軸支したピンとを備え、
   光ファイバは、ブッシュの内部に軸方向に複数回折返して埋込まれた
   ことを特徴とする請求項１記載の軸受部監視装置。
3. 請求項１または２記載の軸受部監視装置と、
   この軸受部監視装置の温度計測器に接続され高温発生の軸受部を認識する制御器と、
   この制御器により始動停止を制御される電動機と、
   この電動機により駆動されグリスタンク内のグリスを圧送するグリスポンプと、
   このグリスポンプから吐出されたグリスを制御器からの制御信号により必要な軸受部に分配する分配器と
   を具備したことを特徴とする給脂装置。
4. 制御器に接続されて少なくともグリス供給対象の軸受部を表示する表示器
   を具備したことを特徴とする請求項３記載の給脂装置。
5. 機体と、
   この機体に搭載された作業装置と、
   この作業装置に設けられた複数の軸受部と、
   これらの複数の軸受部に設けられた請求項３または４記載の給脂装置と
   を具備したことを特徴とする作業機械。

Images