JP2018204784A

JP2018204784A - 液圧シリンダ装置及び液圧シリンダ装置の作動液漏れ検出方法

Info

Publication number: JP2018204784A
Application number: JP2017120878A
Authority: JP
Inventors: 幸雄上▲西▼; Yukio Uenishi
Original assignee: U Tec Co Ltd
Current assignee: U Tec Co Ltd
Priority date: 2017-06-02
Filing date: 2017-06-02
Publication date: 2018-12-27
Anticipated expiration: 2037-06-02
Also published as: JP6944100B2

Abstract

【課題】ピストンの移動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に検出することを可能にする手段を提供する。【解決手段】油圧シリンダ装置Ｓは、作動油によって駆動される油圧シリンダ１と、作動油給排機構１０と、作動油漏れ検出手段３４とを備えている。作動油漏れ検出手段３４は、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、演算装置３９とを有する。演算装置３９は、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）との差ΔＶが、予め設定された閾値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。【選択図】図１

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。

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）。

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。

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。）。

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。

特開平１０−１１０７１０号公報特開２００３−７４５１８号公報特開２００４−６８８６３号公報特開２０１５−６８４９４号公報特開平１１−２４１９７３号公報

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。

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。図１に示す油圧シリンダの一部断面立面図である。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。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。（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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_１、Ｈ_２
・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_３
・作動油貯槽１６の横断面の面積

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_０（体積）が入力（格納）されている。

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_１及び最上位置Ｈ_２、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_１及び下側油室７の容積Ｖ_２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。

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_１＋Ｖ_２）、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_１＋Ｖ_２）は、下記の式３であらわされる。

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。

例えば、図５（ａ）中のグラフＧ_１で示すように、ピストン３が、時刻ｔ_１で上昇を開始し、時刻ｔ_２で最上位置に到達し、時刻ｔ_３で下降を開始し、時刻ｔ_４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_２及びグラフＧ_３で示すように変化する。なお、下側油室７の最大容積Ｃ_２が上側油室６の最大容積Ｃ_１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_１＋Ｖ_２）は、図５（ｃ）中のグラフＧ_４で示すように、最大値Ｑ_１と最小値Ｑ_２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_５で示すように、最大値Ｌ_１と最小値Ｌ_２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_１＋Ｖ_２）とピストン３の位置Ｈとの間には図５（ｅ）中のグラフＧ_６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_７で示すような直線的な関数関係が成立する。

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_３を演算する。なお、作動油給排機構１０の作動油の収容量Ｖ_３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。

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_１＋Ｖ_２）、すなわち上側油室６及び下側油室７の作動油収容量（Ｖ_１＋Ｖ_２）と、作動液給排機構１０の作動液収容部の容積（Ｖ_３）、すなわち作動液給排機構１０の作動油収容量（Ｖ_３）と、油圧シリンダ装置Ｓへの作動油の装填Ｖ_０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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

Ｓ油圧シリンダ装置、Ｐ１Ａポート、Ｐ２Ｂポート、Ｐ３Ｐポート、Ｐ４Ｔ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。

Claims

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。
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。
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。
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、
前記上側液室と前記下側液室との間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、
前記作動液通路に付設され、前記上側液室に対して流入もしくは流出する作動液の流量、又は前記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流量検出器と、
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又は前記下側液室の容積の時間に対する変化率を算出する液室容積変化率算出器と、
前記流量検出器によって検出された前記上側液室又は前記下側液室に係る作動液の流量と、前記液室容積変化率算出器によって算出された変化率との差が、予め設定された閾値以上であれば、前記上側液室と前記下側液室との間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。
前記作動液通路は、前記方向切換弁の第１出力ポートと前記上側液室とを接続する第１通路と、前記方向切換弁の第２出力ポートと前記下側液室とを接続する第２通路と、前記方向切換弁のポンプ側ポートと前記作動液貯槽とを接続し前記ポンプが介設された第３通路と、前記方向切換弁のタンク側ポートと前記作動液貯槽とを接続する第４通路とを有し、
前記流量検出器は、前記第１通路又は前記第２通路に付設されていることを特徴とする、請求項４に記載の液圧シリンダ装置。
前記作動液は作動油であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の液圧シリンダ装置。
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。
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７に記載の液圧シリンダ装置の作動液漏れ検出方法。
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、又は前記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し、
前記ピストンの位置に対応する前記上側液室又は前記下側液室の容積の時間に対する変化率を算出し、
前記上側液室又は前記下側液室に係る作動液の流量と、前記変化率との差が、予め設定された閾値以上であれば、前記上側液室と前記下側液室との間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。
前記作動液は作動油であることを特徴とする、請求項７〜９のいずれか１つに記載の液圧シリンダ装置の作動液漏れ検出方法。