JPH05196571A - 作動油の劣化度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作動油中に異物等の混入による汚染を容易
に、しかも確実に検出することができるようにする。 【構成】 作動油タンク１の下方位置に発光素子１０ａ
と受光素子１０ｂとからなる光学センサ１０を設け、発
光素子１０ａから所定の光量の光を受光素子に１０ｂに
向けて照射して、作動油タンク１内の作動油を通過さ
せ、この作動油の光透過率を演算制御部１１に取り込
み、基準値設定手段１２から出力される汚染基準値の信
号と比較することによって、作動油の異物混入による汚
染度を検出して、演算制御部１１に接続した適宜の表示
またはアラーム等からなる交換時期表示部１３に作動油
の交換指示を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は油圧ショベル等油圧回路
を備えた作業機において、この油圧回路を循環する作動
油の劣化度を検出するための装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、油圧ショベルにおいては、車両
を走行させたり、旋回させたりするために油圧モータが
用いられ、また作業機構を作動させるために油圧シリン
ダが用いられる。これら油圧モータ，油圧シリンダ等の
油圧アクチュエータを作動させるために、油圧ポンプと
作動油タンクとを設け、作動油タンクから作動油を油圧
ポンプに送り込んで、この油圧ポンプによって作動油を
加圧して各油圧アクチュエータに供給し、油圧アクチュ
エータからの戻り油は再び作動油タンクに回収するよう
に構成している。即ち、作動油は作動油タンクから油圧
ポンプ及び油圧アクチュエータを経て作動油タンクに戻
る閉鎖ループからなる循環経路を持った油圧回路が形成
される。

【０００３】ここで、作動油が劣化しているのにも拘ら
ず、そのまま使用を継続して油圧アクチュエータ，油圧
ポンプや管路に設けられる各種のバルブ等の油圧機器を
作動させると、作動の円滑性が損なわれるだけでなく、
甚だしい場合には、油圧機器を損傷させる等といった問
題点が発生する。このために、作動油は、例えば運転時
間２０００時間毎等というように定期的に交換するよう
にしている。また、この作業機の定期点検時や、適宜行
われる修理等の際に、油圧回路内に装着されているフィ
ルタを点検して、このフィルタが汚れている場合にも、
作動油の交換を行うようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、作動油の劣
化は、作動油そのものの変質する場合と、作動油に異物
が混入して汚染される場合とに大別される。このうち、
作動油の変質による劣化は経時的なものであることか
ら、前述した運転時間の管理によりある程度その交換時
期を予測できる。また、油圧アクチュエータ，油圧ポン
プ，バルブ等の油圧機器を作動させると、これら油圧機
器を構成する各部材間の摺動等によって金属やシール部
材等の摩耗粉その他の異物が発生して、この異物によっ
て作動油が汚染される。この異物混入により汚染された
作動油を循環させると、油圧機器を損傷させる等といっ
た事態を発生させる。

【０００５】ここでも、作動油の汚染による劣化は、通
常は経時的に劣化が進行することから、ある程度運転時
間によって劣化の度合を認識できる。しかしながら、油
圧機器の作動自体には格別支障を来たさない程度で、摺
動する部材間の摩擦が大きくなる等、何等かのトラブル
が発生している場合には、作動中に急速に摩耗が発生し
て作動油に大量の異物が混入することがある。このよう
な事態が発生すると、油圧回路全体の機器の損傷を引き
起こし、極めて重大な故障を生じるおそれがある。従っ
て、運転時間によってのみ作動油の交換時期を管理して
いたのでは、作動油の汚染による劣化を早期に、しかも
確実に検出することができない。特に異物が大量に混入
した作動油を循環させると油圧機器の故障に直結するた
めに、その早期発見は油圧機器の保護の観点から極めて
重要である。

【０００６】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、作動油の汚染による
劣化を極めて容易に、しかも早期に発見できるようにし
た作動油の劣化検出装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、作動油タンクの液中に作動油の光透
過率を検出する光センサを装着し、この光センサからの
信号に基づいて作動油の劣化度を検出する構成としたこ
とをその特徴とするものである。

【０００８】

【作用】作動油中に異物が混入すると、この異物によっ
て光が吸収されたり、散乱したりすることから、光の透
過率が低下する。そこで、作動油タンク内の液中に光学
センサを配置して、この光学センサによって光の減衰率
を測定する。これによって、作動油の汚染による劣化の
進行度合を適確に把握することができる。従って、光セ
ンサにより測定される光透過率がある程度低下して、油
圧機器に損傷を来たすおそれがある程度まで作動油が汚
染されたことが検出されたときに、その検出信号に基づ
いて作動油の交換時期を報知できる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。まず、図１に油圧機器の作動油劣化装置の
全体構成を示す。同図において、１は作動油タンク、２
は油圧ポンプ、３は油圧シリンダ，油圧モータ等からな
る油圧アクチュエータ、４は戻り配管をそれぞれ示し、
これらによって油圧回路が構成される。油圧ポンプ２を
作動させると、作動油タンク１から作動油を吸い込ん
で、この油圧ポンプ２により作動油が加圧されて、この
圧油が油圧アクチュエータ３に供給されて、この油圧ア
クチュエータ３が作動する。そして、この油圧アクチュ
エータ３からの戻り油は戻り配管４から作動油タンク１
内に還流する。ここで、このようにして循環使用される
作動油は、油圧ポンプ２及び油圧アクチュエータ３を通
過する際に、これら各油圧機器を構成する部材の相互間
の摩擦により発生する金属，シール材の破損によるゴム
等の摩耗粉が混入する。このような摩耗粉等の異物は、
その大半が戻り配管４の途中に設けたフィルタ５に捕捉
されるが、微小なものはこのフィルタ５を通過すること
になり、それが作動油と共に循環することになり、作動
油が汚染されて、油圧ポンプ２，油圧アクチュエータ
３、さらには管路の途中に設けられるバルブ類その他の
油圧機器の故障の原因となる。

【００１０】そこで、この作動油の汚染度を測定するた
めに、作動油タンク１の下方位置に発光素子１０ａと受
光素子１０ｂとからなる光学センサ１０が設けられてい
る。発光素子１０ａから所定の光量の光を受光素子に１
０ｂに向けて照射すると、作動油タンク１内の作動油を
通過するが、その際に作動油中に異物が含まれている
と、光はこの異物に吸収されたり、また反射したりして
減衰する。そして、この減衰率は作動油中に含まれる異
物の量に比例して低くなる。

【００１１】従って、この受光素子１０ｂの受光量を電
圧信号に変換して、この検出信号を演算制御部１１に伝
送して、予め設定した汚染基準値と比較することによっ
て作動油の異物混入による汚染度を検出する。このため
に、演算制御部１１には、ボリューム等からなる基準値
設定手段１２が付設されている。この基準値設定手段１
２には作動油中に油圧ポンプ２，油圧アクチュエータ３
等の油圧機器の作動に影響を与える程度にまで汚染され
たときの受光量に相当する電圧信号が設定されており、
受光素子１０ｂから検出信号が演算制御部１１に取り込
まれたときに、基準値設定手段１２から出力される汚染
基準値の信号と比較することによって、作動油の異物混
入による汚染度を検出する。そして、作動油の汚染が検
出されると、演算制御部１１に接続した適宜の表示また
はアラーム等からなる交換時期表示部１３に作動油の交
換指示が表示されるようになっている。

【００１２】ところで、油圧回路の作動中は作動油タン
ク１内の作動油が流動しており、また作動油中には気泡
も多く含まれる等種々の外乱条件の影響で、受光素子１
０ｂによる受光量が安定しない。そこで、汚染度の測定
を安定した条件下で正確に行うために、作動油が完全に
静止状態となったときに始めて測定を行う。このため
に、この測定条件が整っていない時には、汚染度の測定
を禁止する手段を備えている。この手段としては、演算
制御部１１に接続したエンジン回転検出手段１４及びタ
イマ１５から構成される。即ち、運転席等に測定開始ス
イッチ１６を設け、この測定開始スイッチ１６をＯＮし
たときに、エンジン回転検出手段１４からの信号に基づ
いて、エンジンが現在停止しており、しかもエンジン停
止後タイマ１５によって設定された時間、例えば１時間
経過した時に始めて汚染度の測定を行うようにしてい
る。

【００１３】本実施例は以上のように構成されるもので
あって、油圧回路を作動させると、油圧ポンプ２，油圧
アクチュエータ３その他の油圧機器の作動により金属，
ゴム等の摩耗粉等の異物が発生し、この異物が作動油の
中に混入して作動油を汚染する。この作動油の汚染は時
間の経過と共に増すが、機器の作動条件によっては急激
に汚染度が増大することもある。ここで、発光素子１０
ａを発光させて、作動油タンク１内の作動油中に光を照
射して、受光素子１０ｂによって受光させて、電気信号
に変換したときに、その信号出力レベルは、図２に示し
たように、同じ作動油であれば、汚染の度合に応じて低
下する。そこで、基準値設定手段１２によって、それ以
上作動油が汚染されると油圧回路を構成する機器等の作
動に影響が発生するおそれのある値Ｍより低い値を汚染
基準値Ｓとして設定しておく。

【００１４】そこで、油圧回路を作動させて、所定の作
業を繰り返し行った後、適宜の機会に作動油の汚染度の
測定を行う。この測定は、運転席等に設けた測定開始ス
イッチ１６を押すことにより実行される。即ち、図３に
示したように、測定開始スイッチ１６がＯＮすると、ま
ず測定条件が整っているか否かの判定が行われる。エン
ジンが作動している間は作動油は循環しているので、光
学センサ１０を作動させたとしても、正確な汚染度の判
定を行うことができないから、エンジン回転検出手段１
４からの信号に基づいてエンジンが作動中は測定不能と
する（ステップ１）。この状態のときには、交換時期表
示部１３に測定不能である旨の表示を行う。また、エン
ジンが停止している場合には、ステップ２において、タ
イマ１５で設定した時間だけ停止しているか否かの判定
が行われる（ステップ２）。設定時間以上エンジンが停
止していないと、作動油タンク１内の作動油に気泡が生
じているおそれがあり、この気泡によっても光は減衰す
るので測定誤差が発生する。従って、エンジンの停止後
設定時間である１時間経過前であれば、やはり測定不能
である旨を交換時期表示部１３に表示する。なお、タイ
マ１５はエンジンが停止する毎にその計測値がクリアさ
れるから、必ずしもタイマ１５からの信号とと共にエン
ジン回転検出手段１４からの信号を演算制御部１１に取
り込まなくとも良い。

【００１５】エンジンが停止した後１時間以上経過する
と、作動油の汚染度測定が可能な状態となり、ステップ
３で示したように、測定が実行される。即ち、光学セン
サ１０における発光素子１０ａが発光し、この光は作動
油の中を通って受光センサ１０ｂにより受光されて、電
圧信号に変換される。この電圧信号は演算制御部１１に
伝送されて、基準値設定手段１２から設定値を読み出し
て、ステップ４において実測値Ｐと汚染基準値Ｓとを比
較して、実測値Ｐが汚染基準値Ｓより高ければ、交換時
期表示部１３に作動油がなお継続して使用可能である旨
の表示が行われる（ステップ５）。また、実測値Ｐのレ
ベルが汚染基準値Ｓより低くなると、作動油を交換すべ
き旨の表示が交換時期表示部１３に表示され、この表示
に基づいて早期に作動油の交換時期を知ることができ
る。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、作動油
タンクの液中に作動油の光透過率を検出する光センサを
装着し、この光センサからの信号に基づいて作動油の劣
化度を検出する構成としたので、運転時間では管理でき
ない作動油の劣化である摩耗粉等の異物による作動油の
汚染を早期に発見でき、汚染された作動油を交換するこ
とによって、油圧回路を構成する各機器の損傷を未然に
防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作動油の劣化度検出装置を油圧回路に
装着した状態を示す説明図である。

【図２】作動油の劣化度と光学センサの検出信号レベル
との関係を示す線図である。

【図３】作動油の劣化度の測定工程を示すフローチャー
ト図である。

【符号の説明】

１ 作動油タンク ２ 油圧ポンプ ３ 油圧アクチュエータ １０ 光学センサ １０ａ 発光素子 １０ｂ 受光素子 １１ 演算制御部 １２ 基準値設定手段 １３ 交換時期表示部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧ショベル等油圧回路を備えた作業機
   において、作動油タンクの液中に作動油の光透過率を検
   出する光センサを装着し、この光センサからの信号に基
   づいて作動油の劣化度を測定する構成としたことを特徴
   とする作動油の劣化度検出装置。
2. 【請求項２】前記作動油タンクに作動油の流出入が停止
   した後所定時間経過するまでは作動油の劣化度の測定を
   禁止する手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の
   作動油の劣化度検出装置。