JPH0727109A

JPH0727109A - 作動油劣化検出装置

Info

Publication number: JPH0727109A
Application number: JP5195304A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Yamakawa; 孝行山川
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1993-07-13
Filing date: 1993-07-13
Publication date: 1995-01-27

Abstract

(57)【要約】【目的】種々の原因で発生する作動油の劣化度を総合
的に判別して、その的確な交換時期を検知できるように
する。【構成】油圧回路を構成する作動油タンク１に、作動
油に混入する不溶解分を検出する異物検出用センサ１０
と、油中金属を検出する金属検出用センサ１１と、作動
油の酸化度を検出する酸価センサ１２と、アルカリ度を
検出するアルカリ価センサ１３が設けられ、これら各セ
ンサ１０〜１３からの出力信号は、数値化出力回路１０
ａ〜１３ａにおいて、各種の劣化度合いに関する情報を
数値化して出力するようになし、これら数値化出力回路
１０ａ〜１３ａからの出力信号は、作動油劣化総合判別
回路１４に入力されて、これらの入力信号から作動油の
劣化度を演算されて作動油が劣化している場合には、警
報器１５により警報するように構成されている。作動油
劣化総合判別回路１４は、作動油タンク１内の作動油の
不溶解分、油中金属、酸化度及びアルカリ度に基づい
て、作動油の劣化が総合的に判断される。

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
回路を備えた建設機械において、作動油の劣化度を総合
的に判別する作動油劣化検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベル等の建設機械における油圧
回路は、作動油タンクから油圧ポンプに作動油を供給
し、この作動油を油圧ポンプで加圧して油圧アクチュエ
ータに圧油を供給することによって、この油圧アクチュ
エータを作動させるようにしている。そして、油圧アク
チュエータからの戻り油は作動油タンクに還流させる。
このような閉鎖ループからなる循環回路を持つ油圧回路
においては、作動油はいずれは劣化するものである。通
常は、例えば運転時間が２０００時間というように、所
定の運転時間が経過する毎に定期的に交換するようにし
ている。また、定期点検時等、適宜に行われる修理等の
際にも、油圧回路に装着されているフィルタを点検し
て、このフィルタの汚れが異常に激しい場合にも、作動
油の交換を行うようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、作動油の劣
化度は、その使用条件や作動油の質等によって大きく異
なるものであって、時には作動油交換時期が遅くなり過
ぎて、油圧回路を構成する機器の寿命を縮めたり、また
交換時期が早過ぎて、あまり劣化しておらず、使用可能
な作動油を廃棄するという無駄が生じることもある。

【０００４】本発明は、以上の点に鑑みてなされたもの
であって、作動油の劣化度を総合的に判別して、その的
確な交換時期を検知できるようにすることをその目的と
するものである。

【０００５】

【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、油圧回路を備えた建設機械におい
て、油圧回路の所定の部位に設けられ、少なくとも作動
油の不溶解分，油中金属，酸化度，アルカリ度を検出す
る各種のセンサと、これら各センサからの出力信号に基
づいて、作動油の劣化度を総合的に判断する作動油劣化
総合判別手段とを備える構成としたことをその特徴とす
るものである。

【０００６】

【作用】作動油の劣化という場合に、最も重要なものと
しては、異物の混入である。油圧ポンプなり、油圧アク
チュエータとしての油圧モータ，油圧シリンダ等は、金
属同士の摺動部があることから、金属摩耗粉が発生し、
この金属摩耗粉は経時的に増大する。このような金属摩
耗粉が作動油に多量の混入していると、前述した各機器
や、制御弁等のバルブ類その他の機器を損傷させること
になるために、この作動油は交換しなければならない。
また、油圧回路を構成する機器を含めた各所にはシール
部材が装着されるが、摺動箇所に設けられるシール部材
は時として破損するおそれがある。このようなシール部
材の破損物は、通常はフィルタに捕捉されて、作動油タ
ンクに流れ込まないようになっている。ただし、細かい
破損片等がフィルタを通過して作動油タンクに流れ込む
と、油圧ポンプに入り込むことになり、それが油圧ポン
プ等の摺動面に挟み込まれると、やはり油圧回路構成機
器の寿命を縮めてしまうから、早期に交換することが必
要となる。これら以外にも、例えば作動油が化学的に汚
損される場合もあるが、このような汚損が顕著になる
と、やはり作動油の交換を行わなければならない。

【０００７】以上のように、作動油の劣化という場合に
あっては、金属摩耗粉，シール部材の破損片等の異物の
混入と、作動油自体の化学的汚損等というように種々の
劣化原因があり、作動油が劣化するということは、これ
ら各種の原因が重なり合った場合と、いずれかの要因が
飛び抜けて大きくなった場合とがある。いずれにしろ、
前述した各種の劣化原因を総合的に検出することが、作
動油のメンテナンスを行う上で必要となる。勿論、各劣
化原因は必ずしも同じウエイトで評価しなければならな
いものではない。例えば、金属摩耗粉やシール部材の破
損片等のように異物混入による劣化は、直ちに回路構成
機器を損傷させるに至る危険なものであり、この異物が
ある程度以上混入すると、この作動油は直ちに交換しな
ければならない。一方、化学的汚損は、その度合いは比
較的遅く、従ってある程度進行したとしても、緊急に交
換する必要はないが、油圧機器の作動の円滑性を確保す
るためには、できるだけ早い時期に交換するのが好まし
い。

【０００８】以上のことから、どの原因がどの程度進行
した時に、作動油を交換するかについてを、作動油の種
類と、建設機械の種類，それに設けられる油圧機器及び
作業条件等を勘案して総合的に決定し、このデータを予
め作動油劣化総合判別手段に設定しておく。そして、作
動油の不溶解分，油中金属，酸化度，アルカリ度を検出
する各種のセンサ等を油圧回路、例えば作動油タンクに
配置しておき、これら各センサから個別的な劣化の度合
いに関するデータを作動油劣化総合判別手段に取り込ん
で、作動油が交換しなければならない状態まで劣化した
か否かを総合的に判断して、交換が必要であると判断さ
れた時には、ブザー等の警報器による警報を発生させ
て、運転者等に報知する。

【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。図１に建設機械の油圧回路の一例を示す。
図中において、１は作動油タンクを示し、この作動油タ
ンク１の作動油は油圧ポンプ２に供給されて、この油圧
ポンプ２によって加圧される。油圧ポンプ２から吐出さ
れる圧油は、方向切換弁３を介して油圧モータや油圧シ
リンダ等からなる油圧アクチュエータ４に供給される。
油圧アクチュエータ４からの戻り油は作動油タンク１に
還流されるが、この戻り油には異物が混入している可能
性があるために、フィルタ５を介することによって、異
物を除去した上で作動油タンク１に流入させるようにし
ている。

【００１０】図１においては単純化して示したが、実際
には、油圧ポンプ２から供給される圧油によって多数の
油圧アクチュエータを作動させるものであり、このため
に油圧回路の構成もかなり複雑なものとなる。ともあ
れ、作動油タンク１内の作動油は油圧ポンプ２及び油圧
アクチュエータ４を経て作動油タンク１に還流するとい
うように、閉鎖ループからなる循環回路を持つ油圧回路
を構成している。従って、作動油を長期間にわたって使
用すると、作動油が劣化して、油圧ポンプ２，油圧アク
チュエータ４及び方向切換弁３等の回路構成機器の円滑
な作動を阻害し、甚だしい場合には、これら回路構成機
器を損傷させるという問題点もある。

【００１１】ところで、建設機械の運転時間に応じて作
動油は劣化する（以下、自然劣化という）が、回路構成
機器に何らかの故障や作動不良等の異常が生じた結果劣
化する（以下、異常劣化という）こともある。建設機械
の運転時間によって作動油の交換時期を判別する方式で
は、自然劣化はある程度把握できるが、異常劣化につい
ては全く判別できない。また、自然劣化といっても、建
設機械の種類や、作業環境、作業条件等により、劣化時
間が変化する。このために、時間管理のみによっては、
正確な劣化度を判定できない。そこで、本発明において
は、個々の劣化原因を検出して、作動油の劣化度を総合
的に判断するようにしている。

【００１２】而して、作動油タンク１には、作動油に混
入する不溶解分を検出する異物検出用センサ１０と、油
中金属を検出する金属検出用センサ１１と、作動油の酸
化度を検出する酸価センサ１２と、アルカリ度を検出す
るアルカリ価センサ１３が設けられている。そして、こ
れら各センサ１０〜１３には、それぞれ数値化出力回路
１０ａ〜１３ａが接続されており、これら数値化出力回
路１０ａ〜１３ａによって、センサ１０〜１３で取得し
た各種の劣化度合いに関する情報を数値化して出力する
ようになっている。

【００１３】１４は作動油劣化総合判別回路を示し、こ
の作動油劣化総合判別回路１４には数値化出力回路１０
ａ〜１３ａからの出力信号が入力されて、これらの入力
信号から作動油の劣化度が演算されるようになってい
る。そして、この演算結果に基づいて、作動油が劣化し
ている場合には、警報器１５により警報するように構成
されている。

【００１４】而して、作動油劣化総合判別回路１４は、
作動油タンク１内の作動油の不溶解分、油中金属、酸化
度及びアルカリ度に基づいて、作動油の劣化を総合的に
判断するものである。建設機械が作動して油圧回路内を
作動油が循環すると、それに伴って作動油は必然的に劣
化する。ここで、作動油の劣化としては、作動油に混入
する異物が増加した場合と、化学的に変質した場合等が
ある。作動油に異物が混入すると、この異物が油圧回路
内を循環して、油圧回路を構成する機器の作動に悪影響
を与え、甚だしい場合には、機器を損傷させるおそれも
ある。また、作動油が化学的に変質すると、潤滑性が損
なわれて、やはり油圧回路を構成する機器の作動の円滑
性が失われることになり、やがてはこれらの回路構成機
器を損傷させるおそれがある。

【００１５】以上のことから、作動油の劣化の有無を判
断するに当って、まず異物の混入度合いを検出する。通
常、作動油に混入する異物としては、油圧ポンプ２，油
圧アクチュエータ４，方向切換弁３等の回路構成機器に
は摺動部があるために、金属と金属との摺動による金属
摩耗粉がある。また、前述した各回路構成機器等にはシ
ール部材が設けられるが、このシール部材は摺動部に設
けられるものもあり、このためにシール部材が摩耗した
り、破損したりすることがあり、摩耗片や破損片が発生
する。シール漏れ等の異常な事態が発生しない限り、作
動油内に混入する異物としては、その大半はこれら２種
類のものに限られる。

【００１６】これら作動油に混入する異物のうち、異物
全体は異物検出用センサ１０により検出される。また、
この２種類の異物のうちの１種類である金属摩耗粉は油
中金属を検出する金属検出用センサ１１により検出され
る。従って、異物検出用センサ１０で検出した異物全体
から金属検出用センサ１１で検出した油中金属の量を差
し引くと、他方の異物であるシール部材の摩耗片や破損
片の量が判明する。ここで、異物検出用センサ１０とし
ては、例えば光学センサから構成でき、また金属検出用
センサ１１としては、磁気センサ等で構成することがで
きる。異物は当然経時的に増加して行くが、回路構成機
器の摺動が円滑に行われていない場合等があると、異物
は異常に増加する。即ち、異物による劣化は、自然劣化
の場合もあるし、異常劣化も起きることがある。そし
て、異常劣化が生じている場合において、増加している
異物がシール部材の摩耗片や破損片なのか、金属摩耗粉
なのかの判別も異物検出用センサ１０と金属検出用セン
サ１１とに基づいて判別できる。

【００１７】異物の混入の他にも、作動油が化学的に変
質すると、潤滑性が損なわれる等の不都合が生じる。こ
の作動油の化学的変質は酸化度を検出する酸価センサ１
２と、アルカリ度を検出するアルカリ価センサ１３とに
よって検出できる。ここで、酸価センサ１２は作動油中
に含まれる酸イオンの数を測定するものであり、またア
ルカリ価センサ１３は作動油中におけるアルカリイオン
の数を測定するものである。作動油は閉鎖ループ内を流
れるものであるから、通常の状態では作動油は外部から
の汚損物によって化学的に汚損されるおそれはなく、運
転時間に応じて化学的に劣化して行くことになる。この
化学的な劣化は酸化及びアルカリ化の度合いを測定する
ことにより検出が可能である。もしも、外部から汚損物
が侵入すると、この汚損物の性質によっては、作動油は
急速に化学的に変質する。しかしながら、外部からの汚
損物が侵入するのは、シール漏れがあった場合であり、
シール漏れが発生するのは、シール部材が破損した場合
であるから、これは異物検出用センサ１０で検出され
る。しかも、作動油が化学的に劣化するのは、シール漏
れが発生してからある程度の時間が経過した後に発生す
る。即ち、異物検出用センサ１０で異物が異常増加した
ことを検出しない限り、作動油は化学的には自然劣化す
る。

【００１８】以上のことから、センサ１０〜１３で検出
した不溶解分（Ｕｓ），油中金属（Ｍｅ），酸化度（Ａ
ｃ），アルカリ度（Ａｌ）の各データを数値化出力回路
１０ａ〜１３ａに取り込んで、それぞれの劣化原因にお
ける劣化度による危険性等を考慮して、所定の係数Ｋ
₁ ，Ｋ₂ ，Ｋ₃ ，Ｋ₄ を掛けて、Ｋ₁ ・Ｕｓ，Ｋ₂ ・Ｍ
ｅ，Ｋ₃ ・Ａｃ及びＫ₄ ・Ａｌを演算する。そして、作
動油劣化総合判別回路１４に送り込んで、この作動油劣
化総合判別回路１４において、総合的な自然劣化度Ｔ_o
ｎＤ＝Ｋ₁ ・Ｕｓ＋Ｋ₂ ・Ｍｅ＋Ｋ₃ ・Ａｃ＋Ｋ₄ ・Ａ
ｌを演算する。そして、このようにして演算した総合的
な自然劣化Ｔ_o ｎＤが所定の範囲ＭaxｎＤ以下であれ
ば、この作動油は使用を継続しても差し支えのないもの
とし、この自然劣化の極限値ＭaxｎＤを越した時に、警
報器１５で作動油が劣化したことを警報する。

【００１９】さらに、異常劣化は、まず不溶解分と油中
金属とにおいて生じることから、作動油劣化総合判別回
路１４において、Ｋ₁ ・Ｕｓ／Ｔ_o ｎＤ及びＫ₂ ・Ｍｅ
／Ｔ_o ｎＤを演算する。Ｋ₂ ・Ｍｅ／Ｔ_o ｎＤが所定の
値を越えると、油中金属が異常に多くなって、交換が必
要な程度にまで金属摩耗粉が作動油に混入したことが検
出され、またＫ₂ ・Ｍｅ／Ｔ_o ｎＤが設定値を越えない
が、Ｋ₁ ・Ｕｓ／Ｔ_oｎＤが予め設定した値を上回った
時には、シール部材が著しく摩耗したか、または破損し
たことになる。さらに、両者が設定値を越えると、金属
摩耗粉による異常劣化とシール部材の破損片等による異
常劣化とが同時に進行していることが検出される。従っ
て、これらの場合にも、警報器１５で作動油が劣化した
ことを警報する。

【００２０】なお、警報器１５においては、単に作動油
の交換時期を表示するだけでなく、作動油が劣化してい
る場合に、それが自然劣化であるか、または異常劣化で
あるか、また異常劣化の場合には、シール部材の破損片
が異常発生しているか、金属摩耗粉が異常発生している
か等を表示できるようにすれば、作動油の交換と共に行
われるメンテナンスのために有益な情報が得られる。ま
た、前述した劣化原因以外の劣化原因を検出するための
センサ等の検出手段を設けるようにすることもできる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、油圧回
路の所定の部位に設けられ、少なくとも作動油の不溶解
分，油中金属，酸化度，アルカリ度を検出する各種のセ
ンサを油圧回路の所定の部位に設け、これら各センサか
らの出力信号を作動油劣化総合判別手段に取り込んで、
作動油の劣化度を総合的に判断するように構成したの
で、作動油が劣化して、その交換しなければならない時
期を総合的に、しかも的確に判定できるようになる等の
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作動油劣化検出装置の構成説明図であ
る。

【符号の説明】

１作動油タンク２油圧ポンプ４油圧アクチュエータ１０異物検出用センサ１１金属検出用センサ１２酸価センサ１３アルカリ価センサ１０ａ〜１３ａ数値化出力回路１４作動油劣化総合判別回路１５警報器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】油圧回路を備えた建設機械において、油
圧回路の所定の部位に設けられ、少なくとも作動油の不
溶解分，油中金属，酸化度，アルカリ度を検出する各種
のセンサと、これら各センサからの出力信号に基づい
て、作動油の劣化度を総合的に判断する作動油劣化総合
判別手段とを備える構成としたことを特徴とする作動油
劣化検出装置。