JP2019200069A - 流体漏れ検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】流体圧シリンダにおける流体漏れの検出を効率化する。【解決手段】流体漏れ検出システム１００は、油圧シリンダ１の作動油の漏れを検出するための測定ユニット１０と、測定ユニット１０の測定結果を取得するコントローラ８０と、を備え、測定ユニット１０は、温度の測定と測定結果の送信とを所定の作動条件によって実行し、コントローラ８０は、外部から入力される変更信号を取得する信号取得部８４と、測定部５０に対して作動条件を指令する指令信号を出力して作動条件を変更する条件設定部８３と、を有し、指令信号には、第１作動条件で測定部５０を作動させる第１指令信号と、第１作動条件よりも作動頻度が高い第２作動条件で測定部５０を作動させる第２指令信号と、を含み、条件設定部８３は、信号取得部８４が取得する変更信号に応じて、第１指令信号又は第２指令信号を出力する。【選択図】図１

Description

本発明は、流体漏れ検出システムに関するものである。

特許文献１には、流体圧装置に供給される作動流体の状態を検出する流体検出器として、作動流体の圧力を検出する圧力検出器が開示されている。このような圧力検出器は、作動流体に接触する検出部と、検出部で検出された値を外部に出力する出力部と、を有する。

特開２００６−２８７４４号公報

流体圧シリンダにおいて、ピストンロッドの外周のシール部材を通じた流体漏れを検出するために、特許文献１に開示されるような流体検出器を用いて漏れ出した流体を検出することが考えられる。この場合には、例えば、検出器による検出間隔が短いほど、早期かつ確実に流体漏れを検出できる。その一方、検出間隔が短いと、例えば、流体圧シリンダが作動していない状態のデータなど、不要なデータを収集することがある。よって、検出器の最適な作動条件を設定することが困難である。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、流体圧シリンダにおいて効率よく流体漏れを検出できる流体漏れ検出システムを提供することを目的とする。

本発明は、流体漏れ検出システムであって、流体圧シリンダに設けられ、ピストンロッドとシリンダヘッドとの間の隙間を通じて漏れる作動流体の状態量を測定する測定ユニットと、測定ユニットの測定結果を取得するコントローラと、を備え、測定ユニットは、シリンダヘッドに設けられピストンロッドとシリンダヘッドとの間の隙間を封止するロッドシールと、ロッドシールから漏れる作動流体が導かれる検出空間と、検出空間における作動流体の状態量の測定と測定結果の出力とを所定の作動条件で実行する測定部と、を有し、コントローラは、外部から入力される変更信号を取得する信号取得部と、測定部に対して作動条件を指令する指令信号を出力して作動条件を変更する条件設定部と、を有し、指令信号には、第１作動条件で測定部を作動させる第１指令信号と、第１作動条件よりも作動頻度が高い第２作動条件で測定部を作動させる第２指令信号と、を含み、条件設定部は、信号取得部が取得する変更信号に応じて、第１指令信号又は第２指令信号を出力することを特徴とする。

この発明では、外部から条件変更部に変更信号が入力されることで、作動頻度が相対的に低い第１作動条件と相対的に高い第２作動条件との間で測定部の作動条件が切り換わる。よって、状況に応じて最適な作動条件で測定ユニットを作動させることができる。

本発明は、第１作動条件では、測定部が、間欠的に検出空間の作動流体の状態量を測定し、第２作動条件では、測定部が、連続的に検出空間の作動流体の状態量を測定することを特徴とする。

本発明は、第１作動条件では、測定部が、間欠的に測定結果をコントローラに送信し、第２作動条件では、測定部が、連続的に測定結果をコントローラに送信する。

これらの発明では、測定部の作動条件を作動頻度が高い第２作動条件とすることで、流体漏れの検出精度を大きく向上させることができる。

本発明は、作業者によって操作される操作部をさらに備え、信号取得部は、作業者による操作部の操作に応じて変更信号を取得することを特徴とする。

この発明では、作業者が任意のタイミングで測定部の作動条件を変更できる。

本発明は、時間を計測するタイマーをさらに備え、タイマーは、第２指令信号の出力から所定時間が経過すると変更信号を出力し、条件設定部は、信号取得部がタイマーから変更信号を取得すると、第１指令信号を出力することを特徴とする。

本発明は、測定部が、検出空間の温度を測定可能に構成され、コントローラは、測定部が測定する温度に基づき、信号取得部に復帰信号を出力する温度判定部をさらに有し、条件設定部は、信号取得部が温度判定部から復帰信号を取得すると、第１指令信号を出力することを特徴とする。

これらの発明では、測定部を第２作動条件とした後、作業者が第１作動条件に戻すことを忘れた場合であっても、タイマーや温度判定部からの信号により測定部の作動条件は第１作動条件に変更される。よって、不要なデータの収集や電力消費を抑制することができる。

本発明によれば、流体漏れ検出システムによる流体漏れの検出が効率化される。

本発明の実施形態に係る流体漏れ検出システムの構成を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る油圧シリンダの一部断面図である。 本発明の実施形態に係る油圧シリンダの拡大断面図である。 本発明の実施形態に係る流体漏れ検出システムの測定ユニットを示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る流体漏れ検出システムの制御ユニットを示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る流体漏れ検出システムの測定部の第１作動条件を説明するための模式的なグラフ図であり、縦軸がデータ保管部に蓄積されるデータ容量、横軸が時間を示す。 本発明の実施形態に係る流体漏れ検出システムの変形例に係る制御ユニットを示すブロック図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る流体漏れ検出システム１００について説明する。

まず、図１を参照して、流体漏れ検出システム１００を備える流体圧システム１０１の全体構成について説明する。

流体圧システム１０１は、流体圧駆動機械としての建設機械、特に油圧ショベルに用いられる。流体圧システム１０１は、複数の流体圧シリンダに給排される作動流体の流れを制御して、流体圧シリンダを駆動させる。

流体圧システム１０１は、図１に示すように、ブーム，アーム，及びバケットといった駆動対象（図示省略）を駆動する流体圧シリンダとしての油圧シリンダ１と、油圧シリンダ１に給排される作動油（作動流体）を制御して油圧シリンダ１の作動を制御する流体圧制御装置１０２と、油圧シリンダ１に設けられるシール部材としてのロッドシール１１（図３参照）を通じた油漏れを検出する流体漏れ検出システム１００と、を備える。

図２に示すように、油圧シリンダ１は、筒状のシリンダチューブ２と、シリンダチューブ２に挿入されるピストンロッド３と、ピストンロッド３の基端に設けられるピストン４と、を備える。ピストン４は、シリンダチューブ２の内周面に沿って摺動自在に設けられる。シリンダチューブ２の内部は、ピストン４によってロッド側室（流体圧室）２ａと反ロッド側室２ｂとに区画される。

ピストンロッド３は、先端がシリンダチューブ２の開口端から延出している。図示しない油圧源からロッド側室２ａ又は反ロッド側室２ｂに選択的に作動油が導かれると、ピストンロッド３は、シリンダチューブ２に対して移動する。これにより、油圧シリンダ１は伸縮作動する。

シリンダチューブ２の開口端には、ピストンロッド３が挿通するシリンダヘッド５が設けられる。シリンダヘッド５は、複数のボルト６を用いてシリンダチューブ２の開口端に締結される。

流体圧制御装置１０２は、公知の構成を採用できるため、詳細な図示及び説明を省略する。流体圧制御装置１０２は、油圧ポンプ（油圧源）から各油圧シリンダ１に導かれる作動油の流れを制御して、各油圧シリンダ１を作動させる。

次に、流体漏れ検出システム１００について、具体的に説明する。

流体漏れ検出システム１００は、油圧シリンダ１において、ロッド側室２ａからピストンロッド３の外周面とシリンダヘッド５の内周面との間を通じて作動油が漏れ出す油漏れ（流体漏れ）の発生を検出する。

流体漏れ検出システム１００は、主に図１，３に示すように、油圧シリンダ１に設けられピストンロッド３の外周面とシリンダヘッド５の内周面との間の環状の隙間（以下、「環状隙間８」と称する。）から漏れ出す作動油の状態量を測定する測定ユニット１０と、測定ユニット１０の測定結果に基づき油圧シリンダ１における油漏れの発生を判定する制御ユニット７０と、作業者によって操作される操作部９０（図５参照）と、を備える。

測定ユニット１０は、図３に示すように、シリンダヘッド５に設けられピストンロッド３の外周面とシリンダヘッド５の内周面との間の環状隙間８を封止するロッドシール１１と、ロッド側室２ａからロッドシール１１を超えて漏れる作動油が導かれる検出空間２０と、シリンダヘッド５に設けられて環状隙間８を封止し、ロッドシール１１と共に検出空間２０を区画する検出シール１２と、検出空間２０に連通する連通路２１と、連通路２１の圧力がリリーフ圧に達すると開弁して連通路２１の圧力を逃がすリリーフ弁３０と、ロッドシール１１を超えて検出空間２０に漏れ出した作動油の状態量を測定する測定部５０と、リリーフ弁３０及び測定部５０を収容するハウジング４０と、を備える。

シリンダヘッド５の内周には、ロッドシール１１、ブッシュ１３、検出シール１２、ダストシール１４が、基端側（図３中右側）から先端側（図３中左側）に向かってこの順で介装される。ロッドシール１１、ブッシュ１３、検出シール１２、ダストシール１４は、それぞれシリンダヘッド５の内周に形成される環状溝５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに収容される。

ブッシュ１３がピストンロッド３の外周面に摺接することにより、ピストンロッド３がシリンダチューブ２の軸方向に移動するように支持される。

ロッドシール１１は、ピストンロッド３の外周とシリンダヘッド５の内周の環状溝５ａとの間で圧縮されており、これにより環状隙間８を封止する。ロッドシール１１は、ロッド側室２ａ（図２参照）に臨んでおり、ロッドシール１１によって、ロッド側室２ａ内の作動油が外部に漏れることが防止される。ロッドシール１１は、いわゆるＵパッキンである。

ダストシール１４は、シリンダチューブ２の外部に臨むようにシリンダヘッド５に設けられて、環状隙間８を封止する。ダストシール１４は、ピストンロッド３の外周面に付着するダストをかき出して、外部からシリンダチューブ２内へのダストの侵入を防止する。

検出シール１２は、ロッドシール１１と同様に、ピストンロッド３の外周とシリンダヘッド５の内周の環状溝５ｃとの間で圧縮されており、これにより環状隙間８を封止する。検出シール１２は、ロッドシール１１とダストシール１４の間に設けられて、ロッドシール１１と共に検出空間２０を区画する。つまり、検出空間２０は、ピストンロッド３、シリンダヘッド５、ロッドシール１１、及び検出シール１２（本実施形態では、これに加えてブッシュ１３）によって区画される空間である。検出シール１２は、ロッドシール１１と同様、Ｕパッキンである。

連通路２１は、検出空間２０に連通するように、シリンダヘッド５及びハウジング４０にわたって形成される。連通路２１は、シリンダヘッド５に形成され検出空間２０に開口する第１連通路２２と、ハウジング４０に形成され第１連通路２２に連通する第２連通路２３と、を有する。連通路２１には、ロッドシール１１から漏れ出すロッド側室２ａの作動油が環状隙間８及び検出空間２０を通じて導かれる。

リリーフ弁３０は、第２連通路２３における作動油の圧力が所定の圧力（リリーフ圧）に達すると開弁し、第２連通路２３を通じて検出空間２０内の作動油を外部に排出する。これにより、検出空間２０内の圧力は、リリーフ弁３０によってリリーフ圧に制限される。リリーフ弁３０の構造は、公知の構成を採用することができるため、詳細な図示及び説明は省略する。

ハウジング４０は、シリンダヘッド５の端部に圧入により固定される。ハウジング４０には、測定部５０を収容するセンサ収容穴４１と、リリーフ弁３０を収容するバルブ収容穴４２と、がさらに形成される。センサ収容穴４１及びバルブ収容穴４２は、それぞれ第２連通路２３に連通し、バルブ収容穴４２がセンサ収容穴４１よりも第１連通路２２側（上流側）において第２連通路２３に連通している。

測定部５０は、作動油の状態量としての圧力の測定と制御ユニット７０への測定結果の出力とを所定の作動条件により実行する。測定部５０は、作動条件に基づいた作動頻度により、圧力の測定と測定結果の出力とを実行する。作動頻度とは、測定部５０が圧力を測定する測定頻度と、測定部５０から制御ユニット７０へ測定結果が送信される送信頻度と、を含むものである。また、測定部５０は、検出空間２０内の温度も測定可能に構成される。

測定部５０は、図４に示すように、圧力及び温度を測定可能な圧力温度センサであるセンサ部５１と、センサ部５１に指令信号を出力すると共にセンサ部５１の測定結果を取得するセンサコントローラ６０と、無線通信により制御ユニット７０と信号の送受信を行う第１通信部５２と、センサ部５１、センサコントローラ６０、及び第１通信部５２の電源（動力源）であるバッテリ５４と、を有する。

測定部５０は、センサ部５１、センサコントローラ６０、及びバッテリ５４がそれぞれ同一の筐体内に組み込まれて構成されており、図３に示すように、ハウジング４０に形成されるセンサ収容穴４１に一部が収容される。また、測定部５０は、ハウジング４０の第２連通路２３に連通するねじ孔２４に螺合により固定される。

センサ部５１は、検出空間２０内の圧力及び温度を測定する。これにより、第１連通路２２及び第２連通路２３（図３参照）を通じて検出空間２０に導かれる作動油の圧力及び温度が、センサ部５１によって測定される。センサ部５１の作動については、後に詳細に説明する。

バッテリ５４は、センサコントローラ６０、センサ部５１、及び第１通信部５２に電気的に接続される。センサコントローラ６０、センサ部５１、及び第１通信部５２は、バッテリ５４からの給電によりそれぞれ作動する。

センサコントローラ６０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及びＩ／Ｏインターフェース（入出力インターフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。ＲＡＭはＣＰＵの処理におけるデータを記憶し、ＲＯＭはＣＰＵの制御プログラム等を予め記憶し、Ｉ／Ｏインターフェースは接続された機器との情報の入出力に使用される。センサコントローラ６０は、複数のマイクロコンピュータで構成されてもよい。センサコントローラ６０は、少なくとも、本明細書に記載されるセンサコントローラ６０による制御のために必要な処理を実行可能となるようにプログラムされている。なお、センサコントローラ６０は一つの装置として構成されていても良いし、複数の装置に分けられ、センサコントローラ６０による各制御を当該複数の装置で分散処理するように構成されていてもよい。

センサコントローラ６０は、センサ部５１に指令信号を出力する指令部６１と、センサ部５１の測定結果及びバッテリ５４の電池残量を取得し蓄えるデータ保管部６２と、を有する。

指令部６１からの指令信号に基づき、センサ部５１は所定の作動条件（測定頻度）で作動して、検出空間２０圧力及び温度を測定する。センサ部５１の測定結果は、データ保管部６２に入力される。

データ保管部６２は、センサ部５１の測定結果とバッテリ５４の電池残量を蓄積し、蓄積されたデータを所定の作動条件（送信頻度）で制御ユニット７０に向け出力する。データ保管部６２からデータを出力する送信頻度は、指令部６１の指令信号に応じて変更可能である。

第１通信部５２は、センサコントローラ６０に電気的に接続され、センサコントローラ６０との間で信号の送受信を行う。また、第１通信部５２は、制御ユニット７０との間で無線通信可能に構成される。

制御ユニット７０は、例えば、建設機械の運転室（キャビン）内に配置される。制御ユニット７０は、図５に示すように、測定部５０の第１通信部５２と無線通信により信号の送受信を行う第２通信部７１と、第２通信部７１を通じて測定ユニット１０の測定部５０との間で信号の送受信が行われるコントローラ８０と、時間を計測するタイマー７５と、を備える。

コントローラ８０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及びＩ／Ｏインターフェース（入出力インターフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。ＲＡＭはＣＰＵの処理におけるデータを記憶し、ＲＯＭはＣＰＵの制御プログラム等を予め記憶し、Ｉ／Ｏインターフェースは接続された機器との情報の入出力に使用される。コントローラ８０は、複数のマイクロコンピュータで構成されてもよい。コントローラ８０は、少なくとも、本明細書に記載されるコントローラ８０による制御のために必要な処理を実行可能となるようにプログラムされている。なお、コントローラ８０は一つの装置として構成されていても良いし、複数の装置に分けられ、本実施形態における各制御を当該複数の装置で分散処理するように構成されていてもよい。

コントローラ８０は、測定部５０の測定結果を取得し、測定部５０の測定結果に基づき油圧シリンダ１において油漏れが発生しているか否かを判定する。また、コントローラ８０は、第２通信部７１を通じて測定ユニット１０の測定部５０の作動条件を変更する。

コントローラ８０は、測定部５０の測定結果を記憶する記憶部８１と、測定部５０の測定結果に応じて油漏れの発生の有無を判定する漏れ判定部８２と、測定部５０の作動条件を設定する条件設定部８３と、外部から入力される変更信号を取得する信号取得部８４と、を有する。

測定部５０のセンサコントローラ６０から送信される情報（検出空間２０の圧力及び温度、バッテリ５４の電池残量）は、記憶部８１に記憶されると共に、漏れ判定部８２に入力される。

漏れ判定部８２は、測定ユニット１０のセンサ部５１が測定する状態量としての圧力に基づき、油圧シリンダ１において油漏れが発生しているか否かを判定する。漏れ判定部８２は、測定ユニット１０の測定結果が入力されるごとに油漏れの発生を判定する。

条件設定部８３は、第１，第２通信部５２，７１を通じて、センサコントローラ６０の指令部６１に対し、測定部５０の作動条件を指令する指令信号を出力する。センサコントローラ６０の指令部６１は、条件設定部８３から指令信号を受信すると、指令信号に対応した作動条件で作動するようにセンサ部５１及び／又はデータ保管部６２に信号を出力する。

具体的には、条件設定部８３は、指令信号として、第１作動条件で測定部５０を作動させる第１指令信号と、第１作動条件よりも作動頻度が高い第２作動条件で測定部５０を作動させる第２指令信号と、を出力する。

信号取得部８４は、作業者が操作部９０を操作することにより出力される変更信号を取得する。条件設定部８３は、信号取得部８４が取得した変更信号に応じて、第１指令信号又は第２指令信号をセンサコントローラ６０の指令部６１に出力する。

タイマー７５は、開始信号を受信すると時間の計測を開始し、所定時間が経過すると終了信号を出力する。より具体的には、タイマー７５は、測定部５０が第２作動条件で作動している時間を計測する。

操作部９０は、運転室内に配置され作業者によって操作可能な操作ボタンである。操作部９０は、測定部５０を第１作動条件で作動させるための第１ボタン９１と、測定部５０を第２作動条件で作動させるための第２ボタン９２と、を有する。第１ボタン９１が作業者により押圧（操作）されると、操作部９０から変更信号として第１変更信号がコントローラ８０に出力される。信号取得部８４が第１変更信号を取得すると、条件設定部８３は第１指令信号を出力する。同様に、第２ボタン９２が作業者により押圧されると、操作部９０から変更信号として第２変更信号がコントローラ８０に出力される。信号取得部８４が第２変更信号を取得すると、条件設定部８３は第２指令信号を出力する。

次に、流体漏れ検出システム１００の作用について説明する。

まず、測定ユニット１０の測定部５０の作動について、具体的に説明する。

測定部５０は、相対的に作動頻度が低い第１作動条件と、相対的に作動頻度が高い第２作動条件と、により作動可能に構成される。

第１作動条件では、センサ部５１は、所定の時間長を有し所定の時間間隔で繰り返される測定サイクルごとに、所定のサンプリング周期によって圧力及び温度を測定する。データ保管部６２は、蓄積されたデータ（センサ部５１の測定結果及びバッテリ５４の電池残量）が所定のデータ容量に達すると、第１通信部５２を通じて制御ユニット７０に蓄積されたデータを送信する。以下では、測定サイクルの時間長（測定サイクルの開始から終了までの時間）を「測定時間Ｔｄ」、ある測定サイクルの開始から次回の測定サイクルの開始までの時間間隔を「サイクル間隔ＣＴ」とする。また、センサ部５１のサンプリング周期を「サンプリング周期ＳＣ」、データ保管部６２が測定結果を送信（出力）するまでに蓄積するデータ容量を「送信容量Ｄｃ」とする。

図６は、時間とデータ保管部６２に蓄積される測定結果のデータ容量との関係を示す模式的なグラフ図であり、測定部５０が第１作動条件で作動する場合を示すものである。図６に示すように、センサ部５１は、測定時間Ｔｄの間、サンプリング周期ＳＣごとに検出空間２０内の圧力及び温度を測定し、検出開始から測定時間Ｔｄが経過すると、圧力及び温度の測定を終了する。圧力及び温度の測定の終了後は、センサ部５１は、圧力及び温度を測定しない待機状態（スリープ状態）となる。

センサ部５１の測定結果は、データ保管部６２に蓄積される。データ保管部６２は、送信容量Ｄｃ分だけ測定結果が蓄積されるごとに、蓄積されたデータを第１通信部５２に出力する。図６では、５回分の測定結果のデータ容量が送信容量Ｄｃに相当する。第１通信部５２は、データ保管部６２から出力されたデータをコントローラ８０の第２通信部７１に無線送信する。送信頻度は、測定部５０におけるセンサコントローラ６０のデータ保管部６２からコントローラ８０にデータが送信される送信容量Ｄｃに応じて定められる。

なお、図６に示すように、データ保管部６２は、蓄積されたデータを第１通信部５２に出力するごとに蓄積されたデータを消去するが、これに限らず、データを蓄積し続けるものでもよい。

このように、第１作動条件では、センサ部５１は、検出空間２０内の圧力及び温度を常時（連続的に）測定するのではなく、測定サイクルごとに間欠的に測定する。また、センサ部５１の測定結果は、直ちにコントローラ８０に送信されるものではなく、送信容量Ｄｃだけデータ保管部６２に蓄積されると、コントローラ８０に送信される。つまり、センサ部５１の測定結果は、間欠的にコントローラ８０に送信される。第１作動条件では、センサ部５１による測定とデータ保管部６２からの測定結果の送信が、それぞれ間欠的に実行されるため、消費電力を低減することができる。

第２作動条件では、センサ部５１は、センサとしての最大のサンプリング周期により、圧力及び温度を測定する。つまり、第２作動条件では、第１作動条件のように測定サイクルが設定されず、連続的に圧力及び温度が測定される。別の言い方をすれば、第２作動条件では、第１作動条件における測定時間をサイクル周期と同じに設定（測定時間＝サイクル周期）し、待機状態となることがないように設定された条件である。第２作動条件では、サンプリング周期に応じて圧力及び温度が測定されるたびに、データ保管部６２を通じて制御ユニット７０に測定結果が送信される。このように、第２作動条件は、センサ部５１による圧力及び温度の測定と、測定結果の送信と、がそれぞれ常時（連続的に）実行されるものである。

次に、コントローラ８０による油漏れの判定について説明する。

油圧シリンダ１のロッドシール１１の劣化が進行すると、ロッド側室２ａの油圧がロッドシール１１を超えて検出空間２０内に導かれる。よって、ロッドシール１１の劣化に伴い検出空間２０の圧力及び温度は上昇する。流体漏れ検出システム１００では、検出空間２０内の圧力及び温度を測定ユニット１０の測定部５０により測定し、測定結果に基づいて制御ユニット７０のコントローラ８０で油漏れの発生の有無を判定することにより、油圧シリンダ１における油漏れが検出される。なお、本明細書においては、ロッドシール１１の「劣化」とは、摩耗及び損傷を含むものである。摩耗とは、ピストンロッド３の往復動等の定常的な負荷に起因するものであり、寿命による劣化を指すものである。損傷とは、アクシデントなどによる偶発的な負荷に起因する劣化を指すものである。

油漏れの判定を具体的に説明すると、本実施形態では、検出空間２０内の圧力に基づいて油漏れの判定が行われる。コントローラ８０の漏れ判定部８２は、センサコントローラ６０のデータ保管部６２からセンサ部５１の測定結果が送信されるごとに、送信されたデータ群から圧力データとして最大圧力値を取得する。漏れ判定部８２は、最大圧力値と予め定められる判定閾値とを比較し、最大圧力値が判定閾値以上であると油漏れが発生していると判定する。漏れ判定部８２により油漏れが発生していると判定されると、判定結果が報知部（図示省略）に送信され、油漏れの発生が作業者に報知される。このようにして、油圧シリンダ１における油漏れが検出される。一方、最大圧力値が判定閾値よりも小さい場合には、漏れ判定部８２は、油漏れが発生していないと判定する。

なお、本明細書における「油漏れが発生していない」とは、厳密な意味ではなく、ロッドシール１１を超えて作動油が検出空間２０内に全く漏れ出していないことのみを意味するものではない。例えば、作動油がロッド側室２ａから検出空間２０内に漏れ出した場合であっても、ロッドシール１１の劣化（摩耗・損傷）が許容される程度である場合には、漏れ判定部８２は「油漏れが発生していない」と判定する。つまり、「油漏れが発生している」とは、ロッドシール１１の劣化（摩耗・損傷）が許容範囲を超えた状態を指すものである。よって、判定閾値は、許容されるロッドシール１１の劣化（摩耗・損傷）の程度に応じて設定される。

また、油漏れの判定に使用する圧力データは、最大圧力値に限らず、その他のものでもよい。例えば、圧力データとして、最低圧力値や中央値など送信されるデータ群に含まれる一つの測定値であってもよいし、平均値のように測定値を演算して算出される値であってもよい。つまり、圧力データとは、センサ部５１が測定した圧力の測定値そのもの、及び、測定値から得られる値も含むものである。

次に、測定部５０の作動条件の変更について説明する。

センサ部５１のサンプリング周期ＳＣ及びサイクル間隔ＣＴが短く、測定時間Ｔｄが長いほど、センサ部５１の測定頻度は高くなる。これにより、圧力及び温度がより多く測定され、センサ部５１により取得されるデータ容量が大きくなり、油漏れの検出精度が向上する。また、コントローラ８０は、測定部５０の測定結果が入力されるごとに油漏れの発生を判定するため、送信容量Ｄｃが小さいほど、送信頻度が高くなる。送信頻度が高くなることにより、頻繁に油漏れの発生が判定されるため、油漏れの検出精度が向上する。このように、第２条件のように、測定部５０の作動頻度（センサ部５１の測定頻度及びデータ保管部６２からの送信頻度）が大きいほど、流体漏れ検出システム１００による油漏れの検出精度が向上する。

反対に、サンプリング周期ＳＣ及びサイクル間隔ＣＴが長く、測定時間Ｔｄが短いほど、センサ部５１の測定頻度が低く、測定される圧力及び温度のデータ容量は小さい。また、送信容量Ｄｃが大きいほど送信頻度が低い。つまり、センサコントローラ６０から測定結果が出力される回数が少ないため、コントローラ８０により油漏れの発生が判定される回数が少ない。よって、第１作動条件のように、測定部５０の作動頻度が低いと、油漏れの検出精度は低下するが、データの処理負荷は低減され、バッテリ５４の消費電力を抑制することができる。

このように、油漏れの検出精度を向上させるためには、測定部５０の作動頻度（センサ部５１の測定頻度とデータ保管部６２からの送信頻度）が高いため、第１作動条件よりも第２作動条件のほうが好ましい。その一方で、測定部５０の作動条件を相対的に作動頻度が高い第２作動条件とすると、例えば、建設機械や油圧シリンダ１が作動していない状態のデータなど、不要なデータを収集することがある。また、測定頻度や送信頻度が高いと、センサ部５１、第１通信部５２、及びセンサコントローラ６０によるバッテリ５４の消費電力も大きくなる。

このため、流体漏れ検出システム１００では、通常時においては、圧力及び温度の測定と測定結果の送信とをそれぞれ間欠的に実行する第１作動条件によって、測定部５０を作動させる。これにより、油漏れの検出精度の確保とバッテリ５４の消費電力の抑制とが両立される。

一方、例えば、油圧シリンダ１において油漏れの兆候が表れた場合や油漏れが疑われるような場合には、油圧シリンダ１を作動させて油漏れが発生しているか否かを点検する点検作業が行われることがある。このような点検作業を実施する際、測定部５０が間欠的に作動すると、効率よくデータを収集できない。つまり、測定部５０が間欠的に作動する場合には、次の測定サイクルまで点検作業が行えないため、油圧シリンダ１における油漏れの発生を直ちに点検することができない。

そこで、流体漏れ検出システム１００では、作業者の所望のタイミングで測定部５０の作動条件を変更可能に構成される。

上記のような点検作業を行う際には、操作部９０の第２ボタン９２が作業者によって押圧される。これにより、操作部９０から第２変更信号が出力され、コントローラ８０の信号取得部８４が第２変更信号を取得すると、条件設定部８３からセンサコントローラ６０の指令部６１に第２指令信号が出力される。これにより、測定部５０の作動条件が、通常時の第１作動条件から、第２作動条件に切り換わる。

また、条件設定部８３は、第２指令信号を出力するのと同時に、タイマー７５に開始信号を出力する。タイマー７５は、開始信号を取得すると時間の計測を開始する。つまり、タイマー７５によって測定部５０が第２作動条件に切り換わってからの作動時間が計測される。

測定部５０が第２作動条件で作動している間に、作業者によって第１ボタン９１が押圧されると、操作部９０から第１変更信号が出力され、信号取得部８４に入力される。これにより、条件設定部８３が指令部６１に第１指令信号を出力し、測定部５０の作動条件が第２作動条件から第１作動条件に切り換わる。

また、タイマー７５は、測定部５０が第２作動条件に切り換わってから所定の時間が経過すると、変更信号として終了信号を出力する。信号取得部８４が終了信号を取得すると、条件設定部８３は第１指令信号を出力する。これにより、点検作業の終了時、作業者が第１ボタン９１を押圧して測定部５０の第２作動条件での作動を終了させることを忘れたとしても、自動的に作動条件が第１作動条件に切り換わる。よって、点検作業の終了後も作動頻度が高い第２作動条件で作動し続けることが防止され、不要なデータの収集と電力消費とが抑制される。

以上のように、流体漏れ検出システム１００では、作業者による操作部９０の操作により、測定部５０の作動条件が、相対的に作動頻度が低い第１作動条件と相対的に作動頻度が高い第２作動条件とで切り換えられる。このため、油漏れの検出を効率化することができる。

次に、本実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、作業者による操作部９０の操作により変更信号が出力され、測定部５０の作動条件が切り換えられる。これに対し、その他の方法により変更信号が出力されるものでもよい。変更信号は、例えば、建設機械のイグニッションスイッチのオン信号や、タイマー７５から出力される信号、建設機械（油圧シリンダ１）を作動させる操作レバーから出力される信号など、コントローラ８０に外部から入力される任意の信号とすることができる。

また、上記実施形態では、測定部５０が第２作動条件に切り換わってから所定の時間が経過すると、タイマー７５から変更信号として終了信号が出力されて、条件設定部８３が第１指令信号を出力する。これにより、点検作業の終了時、作業者が第１ボタン９１を押圧して測定部５０の第２作動条件での作動を終了させることを忘れたとしても、自動的に作動条件が第１作動条件に切り換わる。これに対し、図７に示すようにタイマー７５に代えて、又は、タイマー７５に加えて、点検作業終了後における作動条件の戻し忘れ防止機能（自動切換機能）を発揮するための構成として、コントローラ８０が温度判定部８５を有していてもよい。温度判定部８５は、センサ部５１が測定する温度に基づき、信号取得部８４に復帰信号を出力して、測定部５０の作動条件を第１作動条件にさせる。点検作業の終了後、油圧シリンダ１が作動しない状態が続くと、検出空間２０の温度は低下する。よって、温度判定部８５は、センサ部５１が測定する温度が所定の温度閾値未満となると、点検作業が終了して油圧シリンダ１が作動していないと判定し、復帰信号を出力する。信号取得部８４が復帰信号を取得すると、条件設定部８３は第１指令信号を出力する。このような変形例によれば、測定部５０の作動条件を第２作動条件として油圧シリンダ１を作動させる点検作業が終了した後、第１作動条件に戻すのを忘れたとしても、温度低下によって自動的に測定部５０の作動条件が第１作動条件に変更される。よって、点検作業の終了後も作動頻度が高い第２作動条件で作動し続けることが防止され、不要なデータの収集と電力消費とが抑制される。

また、上記実施形態では、センサ部５１は、作動油の漏れの検出に用いられる状態量として圧力を測定する。コントローラ８０の漏れ判定部８２は、センサ部５１が測定した圧力に基づいて、作動油の漏れを判定する。これに対し、センサ部５１は、圧力以外の状態量を測定し、漏れ判定部８２はセンサ部５１が測定した状態量に基づき、作動油の漏れを判定するものでもよい。例えば、センサ部５１は、検出空間２０に導かれる作動油の誘電率を状態量として測定し、漏れ判定部８２は、誘電率に基づいて作動油の漏れを判定してもよい。

また、上記実施形態では、センサ部５１は、圧力及び温度の両方を検出可能な圧力温度センサである。これに対し、センサ部５１は、単に圧力のみを測定する圧力センサであってもよい。

また、上記実施形態では、第２作動条件は、センサ部５１による測定と測定部５０からコントローラ８０への測定結果の出力とが、それぞれ連続的に行われる。これに対し、センサ部５１による測定と測定結果の出力のいずれか一方が連続的に行われ、他方が間欠的に行われるものでもよい。また、第１作動条件よりも作動頻度が高いものであれば、第２作動条件は、測定センサによる測定と測定結果の出力がそれぞれ間欠的に実行されるものでもよい。なお、作動頻度が高いとは、コントローラ８０が単位時間あたりに取得するデータ量が多いことを意味するものである。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

流体漏れ検出システム１００では、作業者による操作部９０の操作により、測定部５０の作動条件は、相対的に作動頻度が低い第１作動条件と、相対的に作動頻度が高い第２作動条件と、で切り換えられる。これにより、所望のタイミングで測定部５０の作動条件を変更できるため、油漏れの検出が効率化される。

また、流体漏れ検出システム１００では、第２作動条件は、測定部５０による圧力及び温度の測定と測定結果の出力とをそれぞれ連続的に実行するものである。このため、測定部５０の作動条件を第２作動条件とすることで、油漏れの検出精度を大きく向上させることができる。

また、流体漏れ検出システム１００では、測定部５０が第２作動条件で作動する時間が所定時間に達すると、タイマー７５から作動条件を第１作動条件とする変更信号が出力される。これにより、作業者が第２作動条件から第１作動条件へと戻すことを忘れたとしても、作動頻度が相対的に高い第２作動条件が継続され続けることがない。よって、作業者の操作忘れによる不要なデータの収集や電力消費を抑制することができる。

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

シリンダチューブ２から延出するピストンロッド３と、ピストンロッド３が挿通しシリンダチューブ２に設けられるシリンダヘッド５と、を有する油圧シリンダ１においてピストンロッド３とシリンダヘッド５との間の環状隙間８を通じた作動油の漏れを検出するための流体漏れ検出システム１００は、油圧シリンダ１に設けられピストンロッド３とシリンダヘッド５との間の環状隙間８を通じて漏れる作動油の状態量を測定する測定ユニット１０と、測定ユニット１０の測定結果を取得するコントローラ８０と、を備え、測定ユニット１０は、シリンダヘッド５に設けられピストンロッド３とシリンダヘッド５との間の環状隙間８を封止するロッドシール１１と、ロッドシール１１から漏れる作動油が導かれる検出空間２０と、検出空間２０の作動油の温度の測定と測定結果の出力とを所定の作動条件で実行する測定部５０と、を有し、コントローラ８０は、外部から入力される変更信号を取得する信号取得部８４と、測定部５０に対して作動条件を指令する指令信号を出力して作動条件を変更する条件設定部８３と、を有し、指令信号には、第１作動条件で測定部５０を作動させる第１指令信号と、第１作動条件よりも作動頻度が高い第２作動条件で測定部５０を作動させる第２指令信号と、を含み、条件設定部８３は、信号取得部８４が取得する変更信号に応じて、第１指令信号又は第２指令信号を出力する。

この構成では、外部から条件設定部８３に変更信号が入力されることで、作動頻度が相対的に低い第１作動条件と相対的に高い第２作動条件との間で測定部５０の作動条件が切り換わる。よって、状況に応じて最適な作動条件で測定ユニット１０を作動させることができ、流体漏れ検出システム１００による油漏れの検出が効率化される。

また、流体漏れ検出システム１００は、第１作動条件では、測定部５０が、間欠的に検出空間２０の作動油の圧力及び温度を測定し、第２作動条件では、測定部５０が、連続的に検出空間２０の作動油の状態量を測定する。

また、流体漏れ検出システム１００では、第１作動条件では、測定部５０は、間欠的に測定結果をコントローラ８０に送信し、第２作動条件では、測定部５０は、連続的に測定結果をコントローラ８０に送信する。

これらの構成では、測定部５０の作動条件を第２作動条件とすることで、油漏れの検出精度を大きく向上させることができる。

また、流体漏れ検出システム１００は、作業者によって操作される操作部９０をさらに備え、信号取得部８４は、作業者による操作部９０の操作に応じて変更信号を取得する。

この構成では、作業者が任意のタイミングで測定部５０の作動条件を変更できるため、油漏れの検出をより一層効率化することができる。

また、流体漏れ検出システム１００は、時間を計測するタイマー７５をさらに備え、タイマー７５は、第２指令信号の出力から所定時間が経過すると変更信号を出力し、条件設定部８３は、信号取得部８４がタイマー７５から変更信号を取得すると、第１指令信号を出力する。

また、流体漏れ検出システム１００は、測定部５０が、検出空間２０の温度を測定可能に構成され、コントローラ８０は、測定部５０が測定する温度に基づき、信号取得部８４に復帰信号を出力する温度判定部８５をさらに有し、条件設定部８３は、信号取得部８４が温度判定部８５から復帰信号を取得すると、第１指令信号を出力する。

これらの構成では、測定部５０を第２作動条件とした後、作業者が第１作動条件に戻すことを忘れた場合であっても、タイマー７５や温度判定部８５からの信号により測定部５０の作動条件は第１作動条件に変更される。よって、不要なデータの収集や電力消費を抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１…油圧シリンダ（流体圧シリンダ）、２…シリンダチューブ、３…ピストンロッド、５…シリンダヘッド、８…環状隙間（隙間）、１０…測定ユニット、２０…検出空間、５０…測定部、５４…バッテリ、７５…タイマー、８０…コントローラ、８３…条件設定部、８４…信号取得部、８５…温度判定部、９０…操作部、１００…流体漏れ検出システム

Claims (6)

1. シリンダチューブから延出するピストンロッドと、前記ピストンロッドが挿通し前記シリンダチューブに設けられるシリンダヘッドと、を有する流体圧シリンダにおいて前記ピストンロッドと前記シリンダヘッドとの間の隙間を通じた作動流体の漏れを検出するための流体漏れ検出システムであって、
   前記流体圧シリンダに設けられ、前記ピストンロッドと前記シリンダヘッドとの間の前記隙間を通じて漏れる作動流体の状態量を測定する測定ユニットと、
   前記測定ユニットの測定結果を取得するコントローラと、を備え、
   前記測定ユニットは、
   前記シリンダヘッドに設けられ前記ピストンロッドと前記シリンダヘッドとの間の前記隙間を封止するロッドシールと、
   前記ロッドシールから漏れる作動流体が導かれる検出空間と、
   前記検出空間における作動流体の前記状態量の測定と測定結果の出力とを所定の作動条件で実行する測定部と、を有し、
   前記コントローラは、
   外部から入力される変更信号を取得する信号取得部と、
   前記測定部に対して前記作動条件を指令する指令信号を出力して前記作動条件を変更する条件設定部と、を有し、
   前記指令信号には、
   第１作動条件で前記測定部を作動させる第１指令信号と、
   前記第１作動条件よりも作動頻度が高い第２作動条件で前記測定部を作動させる第２指令信号と、を含み、
   前記条件設定部は、前記信号取得部が取得する前記変更信号に応じて、前記第１指令信号又は前記第２指令信号を出力することを特徴とする流体漏れ検出システム。
2. 前記第１作動条件では、前記測定部は、間欠的に前記検出空間の作動流体の前記状態量を測定し、
   前記第２作動条件では、前記測定部は、連続的に前記検出空間の作動流体の前記状態量を測定することを特徴とする請求項１に記載の流体漏れ検出システム。
3. 前記第１作動条件では、前記測定部は、間欠的に測定結果を前記コントローラに送信し、
   前記第２作動条件では、前記測定部は、連続的に測定結果を前記コントローラに送信することを特徴とする請求項１に記載の流体漏れ検出システム。
4. 作業者によって操作される操作部をさらに備え、
   前記信号取得部は、作業者による前記操作部の操作に応じて前記変更信号を取得することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の流体漏れ検出システム。
5. 時間を計測するタイマーをさらに備え、
   前記タイマーは、前記第２指令信号の出力から所定時間が経過すると前記変更信号を出力し、
   前記条件設定部は、前記信号取得部が前記タイマーから前記変更信号を取得すると、前記第１指令信号を出力することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の流体漏れ検出システム。
6. 前記測定部は、前記検出空間の温度を測定可能に構成され、
   前記コントローラは、前記測定部が測定する温度に基づき、前記信号取得部に復帰信号を出力する温度判定部をさらに有し、
   前記条件設定部は、前記信号取得部が前記温度判定部から前記復帰信号を取得すると、前記第１指令信号を出力することを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の流体漏れ検出システム。

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