KR101600120B1

KR101600120B1 - 작동유의 오염도 검출 장치

Info

Publication number: KR101600120B1
Application number: KR1020117001970A
Authority: KR
Inventors: 히데또시 사따께
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date: 2008-06-27
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2016-03-04
Also published as: US20110153275A1; EP2302223A4; KR20110038065A; WO2009157550A1; JP5015077B2; EP2302223A1; US8812267B2; JP2010007782A; EP2302223B1

Abstract

본 발명의 과제는, 유압 작업 기계의 동작 불량의 원인으로 되는 입도의 이물질에 의해 오염된 작동유의 오염도의 검출 정밀도를, 구조가 간단하고 저렴한 차광식 검출기를 사용해도 향상시킬 수 있는 작동유의 오염도 검출 장치를 제공하는 것이다.
유압 작업 기계의 유압 회로 중의 관로에 설치되어 있고, 유압 작업 기계의 동작 불량의 원인으로 되는 입도의 이물질을 작동유로부터 제거하는 파일럿 필터(12)와, 파일럿 필터(12)의 상류측에서 이물질의 통과를 검출하는 제1 차광식 검출기(21)와, 파일럿 필터(12)의 하류측에서 이물질의 통과를 검출하는 제2 차광식 검출기(22)를 구비하고 있다. 차체 컨트롤러(23)는, 제1 차광식 검출기(21)에 의한 이물질의 검출 빈도를 판정하는 수단, 제2 차광식 검출기(22)에 의한 이물질의 검출 빈도를 판정하는 수단, 이들 수단의 양쪽에 의한 판정 결과에 기초하여 파일럿 필터(12)의 상류측의 오염도를 판정하는 수단으로서 기능한다.

Description

작동유의 오염도 검출 장치{DEVICE FOR DETECTING CONTAMINATION LEVEL OF OPERATING OIL}

본 발명은, 건설 기계 등의 유압 작업 기계에 설치되어 있고, 그 유압 작업 기계의 동작 불량의 원인으로 되는 이물질에 의해 오염된 작동유의 오염도를 검출하는 작동유의 오염도 검출 장치에 관한 것이다.

유압 작업 기계는, 유압 모터나 유압 실린더 등의 유압 액추에이터, 유압 펌프, 스풀 밸브 등, 작동유에 의해 구동되는 유압 기기를 포함한 유압 회로를 구비하고 있다. 이 유압 회로를 흐르는 작동유에는 고형의 이물질이 혼입되어 있다. 이물질의 종류로서는, 유압 회로의 제조시에 유압 기기, 배관, 작동유 탱크에 남은 이물질(금속 가공분, 주조 모래, 진애 등), 유압 회로의 가동 중에 이 유압 회로의 내부에서 발생하는 이물질(유압 기기의 미끄럼 이동부로부터 발생하는 마모분, 작동유의 산화나 열화에 의해 발생하는 슬러지 등), 유압 회로의 가동 중에 외부 환경으로부터 유압 시스템에 침입하는 이물질, 메인터넌스시나 수리시에 유압 회로에 침입하는 이물질이 있다. 특히, 유압 기기의 미끄럼 이동부의 간극의 치수와 거의 동일한 크기의 입도(粒度)(5 내지 50㎛)의 이물질은, 미끄럼 이동부를 비정상적으로 마모시키거나 고착시키거나 하여 유압 작업 기계의 동작 불량을 초래한다.

이러한 사정으로부터, 이물질에 의해 오염된 작동유에 의해 유압 작업 기계에 동작 불량이 발생하기 전에, 작동유의 플러싱(flushing)이나 교환 등의 메인터넌스를 행할 필요가 있다. 이 메인터넌스를 행할 시기인지 여부를 판단하기 위해, 이전부터 작동유의 오염도 검출 장치를 사용하여, 이물질에 의한 작동유의 오염도를 검출하는 것이 행해지고 있다.

종래의 작동유의 오염도 검출 장치는, 작동유 중의 이물질을 검출하는 차광식 검출기를 구비하고 있다. 이 차광식 검출기는, 관로를 흐르는 작동유에 대해 레이저광을 조사하는 발광부와, 그 레이저광을 수광하는 수광부를 갖는다. 종래의 오염도 검출 장치는, 수광부에 의해 수광되는 레이저광의 광도의 변화에 기초하여 작동유의 오염도를 판정하도록 설정되어 있다.

이와 같이 차광식 검출기를 사용한 작동유의 오염도 검출 장치는, 복수의 이물질이 동시에 레이저광 내에 존재한 경우에, 그들 복수의 이물질을 한 덩어리의 큰 이물질로서 오검출할 가능성이 있다. 이것은, 동작 불량의 원인으로 되는 입도의 이물질에 의해 오염된 작동유의 오염도의 판정 정밀도를 저하시킨다.

이러한 종류의 작동유의 오염도 검출 장치에는, 복잡한 구조의 차광식 검출기에 의해 이물질의 입도의 검출 정밀도를 향상시킨 것이 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).

일본 특허 제3890036 공보

전술한 바와 같이 복잡한 구조의 차광식 검출기를 사용하면, 작동유의 오염도 검출 장치의 제조 비용이 높아진다고 하는 문제가 발생한다.

본 발명은 전술한 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 유압 작업 기계의 동작 불량의 원인으로 되는 입도의 이물질에 의해 오염된 작동유의 오염도의 검출 정밀도를, 구조가 간단하고 저렴한 차광식 검출기를 사용해도 향상시킬 수 있는 작동유의 오염도 검출 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 작동유의 오염도 검출 장치는 다음과 같이 구성되어 있다.

〔1〕전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 작동유의 오염도 검출 장치는, 유압 작업 기계의 유압 회로를 흐르는 작동유 중의 이물질을 검출기에 의해 검출하고, 그 검출 결과를 사용하여 작동유의 오염도를 판정하는 작동유의 오염도 검출 장치이며, 상기 유압 회로 중의 관로에 설치되어 있고, 유압 작업 기계의 동작 불량의 원인으로 되는 이물질을 작동유로부터 제거하는 필터와, 상기 필터의 상류측에서 이물질의 통과를 검출하는 제1 차광식 검출기와, 상기 필터의 하류측에서 이물질의 통과를 검출하는 제2 차광식 검출기와, 상기 제1 차광식 검출기에 의한 이물질의 검출 빈도를 판정하는 제1 빈도 판정 수단과, 상기 제2 차광식 검출기에 의한 이물질의 검출 빈도를 판정하는 제2 빈도 판정 수단과, 상기 제1, 제2 빈도 판정 수단 각각에 의한 판정 결과의 양쪽에 기초하여 상기 필터의 상류측의 오염도를 판정하는 오염도 판정 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작동유의 오염도 검출 장치에서는, 필터의 상류측과 하류측의 양쪽에 있어서의 이물질의 검출 빈도에 기초하여 필터의 상류측의 오염도를 판정하므로, 유압 작업 기계의 동작 불량의 원인으로 되는 입도의 이물질에 의해 오염된 작동유의 오염도의 검출 정밀도를, 구조가 간단하고 저렴한 차광식 검출기를 사용해도 향상시킬 수 있다.

〔2〕본 발명의 작동유의 오염도 검출 장치는, 「〔1〕」에 기재된 작동유의 오염도 검출 장치에 있어서, 상기 필터는, 상기 유압 회로에 포함되는 파일럿 라인의 작동유로부터 이물질을 제거하는 파일럿 필터인 것을 특징으로 하는 것이라도 좋다. 유압 작업 기계의 파일럿계 유압 회로에 있어서, 스풀 밸브 등의 유압 기기의 미끄럼 이동부가 비정상적으로 마모되거나 고착되거나 하면, 유압 작업 기계가 제어 곤란해질 가능성이 있다. 따라서, 파일럿 필터의 눈금으로서는, 유압 작업 기계가 제어 곤란해지는 것을 확실하게 방지하기 위해, 동작 불량의 원인으로 되는 입도의 이물질도 제거할 수 있는 크기가 선택되어 있다. 즉, 본 발명의 작동유의 오염도 검출 장치에 있어서의 필터는, 유압 회로 중의 기존의 파일럿 필터를 이용한 것이므로, 보다 저렴한 작동유의 오염도 검출 장치를 실현할 수 있다.

또한, 차광식 검출기는, 복수의 이물질이 동시에 레이저광 내에 존재한 경우에, 그들 복수의 이물질을 큰 한 덩어리의 이물질로서 오검출한다. 이 오검출은, 관로가 가늘고 유량이 적은 쪽이 발생하기 어렵다. 유압 작업 기계의 유압 회로에서는 파일럿계 유압 회로 중의 관로의 쪽이 구동계 유압 회로 중의 관로보다도 관로가 가늘어, 흐르는 작동유의 유량이 적다. 본 발명의 작동유의 오염도 검출 장치는, 파일럿계 유압 회로 중의 관로에 제1, 제2 차광식 검출기가 설치되어 있으므로, 구동계 유압 회로에 제1, 제2 차광식 검출기가 설치되는 경우보다도 오염도의 검출 정밀도를 얻기 쉬워, 유압 셔블의 유압 회로에 차광식 검출기 전용의 관로가 설치되는 경우보다도 저렴한 오염도 검출 장치를 실현할 수 있다.

〔3〕본 발명의 작동유의 오염도 검출 장치는, 「〔2〕」에 기재된 작동유의 오염도 검출 장치에 있어서, 상기 파일럿 라인의 토출 유량이 소정 유량 이하인지 여부를 판정하는 유량 판정 수단을 더 구비하고 있고, 상기 오염도 판정 수단은, 상기 유량 판정 수단에 의해 상기 파일럿 라인의 유량이 소정 유량 이하라고 판정되었을 때에, 오염도의 판정을 실행하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 것이라도 좋다. 이에 의해, 오염도의 검출 정밀도를 안정시킬 수 있다.

〔4〕본 발명의 작동유의 오염도 검출 장치는, 「〔3〕」에 기재된 작동유의 오염도 검출 장치에 있어서, 상기 유압 회로에는 상기 파일럿 라인에 압유를 공급하는 파일럿 펌프가 포함되고, 상기 파일럿 펌프의 회전수를 검출하는 회전수 검출기를 더 구비하고 있고, 상기 유량 판정 수단은, 이 회전수 검출기에 의한 회전수의 검출 결과가 소정 회전수 이하인지 여부를 판정하는 회전수 판정 수단으로 이루어지는 것이라도 좋다. 파일럿 펌프에 정용량형 유압 펌프를 사용하고 있던 경우, 파일럿 펌프의 토출 유량과 회전수는 정비례의 관계이다. 따라서, 파일럿 펌프의 회전수의 검출 결과가 소정 회전수 이하인지 여부를 판정하는 것은, 파일럿 펌프의 토출 유량이 소정 유량 이하인지 여부를 판정하는 것과 동일한 것이다. 본 발명의 작동유의 오염도 검출 장치는, 파일럿 펌프의 회전수가 소정 회전수 이하인지 여부의 판정을 행함으로써, 파일럿 펌프의 토출 유량이 소정 유량 이하인지 여부의 판정을 행하므로, 파일럿 펌프의 토출 유량이 소정 유량 이하인지 여부의 판정을, 파일럿 펌프의 토출 유량을 실측하여 판정하는 경우보다도 간단한 구성으로, 고정밀도로 행할 수 있다.

〔5〕본 발명의 작동유의 오염도 검출 장치는, 「〔1〕」내지「〔4〕」중 어느 하나에 기재된 작동유의 오염도 검출 장치에 있어서, 작동유의 온도를 검출하는 유온 검출기와, 이 유온 검출기에 의한 검출 온도가 소정 온도 이상인지 여부를 판정하는 유온 판정 수단을 더 구비하고 있고, 상기 오염도 판정 수단은, 상기 유온 판정 수단에 의해 검출 온도가 소정 온도 이상이라고 판정되었을 때에, 오염도의 판정을 실행하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 것이라도 좋다. 작동유는, 저온시에 점도가 높아, 기포가 소멸되기 어려워진다. 기포는 차광식 검출기에 의해 검출되어 버린다. 본 발명의 작동유의 오염도 검출 장치는, 작동유의 온도가 소정 온도 이상일 때에 오염도를 판정하므로, 오염도의 검출을 기포가 소멸되기 어려운 저온시에는 행하지 않도록 할 수 있다. 이에 의해, 차광식 검출기에 의한 기포의 검출 빈도를 저감할 수 있고, 따라서 기포에 기인하는 오염도의 검출 정밀도의 저하를 방지할 수 있다.

〔6〕본 발명의 작동유의 오염도 검출 장치는, 「〔1〕」내지「〔5〕」중 어느 하나에 기재된 작동유의 오염도 검출 장치에 있어서, 상기 오염도 판정 수단에 의해 판정된 오염도의 판정 결과가, 메인터넌스가 필요한 오염도로서 미리 설정된 상한 오염도에 도달하였는지 여부를 판정하는 메인터넌스 시기 도달 판정 수단과, 이 메인터넌스 시기 도달 판정 수단에 의해 오염도가 상한 오염도에 도달하였다고 판정된 것을 통지하는 메인터넌스 시기 도달 통지 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 것이라도 좋다. 이와 같이 구성된 본 발명의 오염도 검출 장치에 따르면, 작동유의 메인터넌스를 적절한 시기에 행하는 데 공헌할 수 있다.

〔7〕본 발명의 작동유의 오염도 검출 장치는, 「〔1〕」내지「〔6〕」중 어느 하나에 기재된 작동유의 오염도 검출 장치에 있어서, 다른 시점의 오염도를 비교하여 오염도의 진행 속도를 추정하는 오염 진행 속도 판정 수단과, 이 오염 진행 속도 판정 수단에 의해 추정된 진행 속도에 기초하여, 작동유의 메인터넌스 시기를 추정하는 메인터넌스 시기 추정 수단과, 이 메인터넌스 시기 추정 수단에 의한 메인터넌스 시기의 추정 결과를 통지하는 추정 메인터넌스 시기 통지 수단을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 것이라도 좋다. 이와 같이 구성된 본 발명의 오염도 검출 장치에 의해서도, 작동유의 메인터넌스를 적절한 시기에 행하는 데 공헌할 수 있다.

본 발명에 따르면, 유압 작업 기계의 동작 불량의 원인으로 되는 입도의 이물질에 의해 오염된 작동유의 오염도의 검출 정밀도를, 구조가 간단하고 저렴한 차광식 검출기를 사용해도 향상시킬 수 있는 작동유의 오염도 검출 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 작동유의 오염도 검출 장치를 구비한 유압 작업 기계의 유압 회로의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 작동유의 오염도 검출 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 작동유의 오염도 검출 장치에 의해 산출된 오염도 진행 속도 함수를 나타내는 도면이다.

본 발명의 일 실시 형태에 관한 작동유의 오염도 검출 장치에 대해 도면을 사용하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 작동유의 오염도 검출 장치를 구비한 유압 작업 기계의 유압 회로의 개략도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 작동유의 오염도 검출 장치의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 작동유의 오염도 검출 장치에 의해 산출된 오염도 진행 속도 함수를 나타내는 도면이다.

유압 작업 기계, 예를 들어 유압 셔블은, 주행이나 선회의 구동원인 유압 모터, 프론트 작업기를 구동하는 유압 실린더를 구비하고 있다. 도 1에서는, 그들 유압 액추에이터를 대표하여 유압 실린더(1)를 도시하고 있다. 유압 실린더(1)는, 엔진(2)을 구동원으로 하는 메인 펌프(3)의 토출유에 의해 구동된다. 메인 펌프(3)와 유압 실린더(1) 사이에는 컨트롤 밸브(4)가 개재되어 있고, 이 컨트롤 밸브(4)에 의해 메인 펌프(3)로부터 유압 실린더(1)로 유도되는 압유의 흐름이 제어된다. 유압 실린더(1)로부터 압출된 압유는, 컨트롤 밸브(4) 및 복귀 관로(5)에 의해 작동유 탱크(6)로 유도된다. 복귀 관로(5), 작동유 탱크(6)에는 리턴 필터(7)(풀 플로우 필터), 석션 필터(8)가 각각 작동유로부터 이물질을 제거하기 위해 설치되어 있다.

컨트롤 밸브(4)는 파일럿압이 부여되어 전환되는 스풀 밸브이다. 그 파일럿압은, 엔진(2)을 구동원으로 하는 파일럿 펌프(9)의 토출압을 1차압으로 하여, 파일럿 밸브(10)에 의해 생성된다. 파일럿 펌프(9)로부터 파일럿 밸브(10)에 1차압을 유도하는 관로(11)(파일럿 라인)에도, 작동유를 여과하기 위한 파일럿 필터(12)가 설치되어 있다. 파일럿계 유압 회로에 있어서 컨트롤 밸브(4)(스풀 밸브) 등의 유압 기기의 미끄럼 이동부가 비정상적으로 마모되거나 고착되거나 하면, 유압 셔블이 제어 곤란해져, 작업자가 의도한 동작을 행할 수 없는 상태로 되므로, 그러한 상태의 발생을 확실하게 방지하기 위해, 유압 셔블의 동작 불량의 원인으로 되는 입도(5㎛ 내지 50㎛)의 이물질도 작동유로부터 제거할 수 있는 크기가 선택되어 있다. 또한, 리턴 필터(7)나 석션 필터(8)의 눈금은, 구동계 회로에서 사용되는 대유량의 작동유의 흐름을 방해하지 않는 크기로, 파일럿 필터(12)보다도 크다.

특히 본 실시 형태에 관한 오염도 검출 장치(20)에서는, 파일럿 필터(12)의 상류측과 하류측에 제1, 제2 차광식 검출기(21, 22)가 각각 설치되어 있다. 제1 차광식 검출기(21A)는, 관로(11)를 흐르는 작동유에 대해 레이저광(La)을 조사하는 발광부(21a)와, 그 레이저광(La)을 수광하는 수광부(21b)를 갖고, 발광부(21a)로부터 조사된 레이저광(La)이 작동유 중의 이물질에 의해 차단됨으로써 수광부(21b)에 의해 수광된 레이저광의 광도가 변화(저하)되어 이물질의 상태를 검출한다. 레이저광(La)은 작동유의 흐름에 대해 직교하는 방향으로 조사되고, 수광부(21b)는 그 레이저광(La)을 수광하고, 수광한 레이저광(La)의 광도를 광도 신호(Sla)(전기 신호)로 변환하여 출력한다. 제2 차광식 검출기(22)도, 제1 차광식 검출기(21)와 마찬가지로 구성된 것이며, 관로(11)를 흐르는 작동유에 대해 레이저광(Lb)을 조사하는 발광부(22a)와, 그 레이저광(Lb)을 수광하는 수광부(22b)를 갖는다. 수광부(22b)는 레이저광(Lb)을 수광하고, 수광한 레이저광(Lb)의 광도를 광도 신호(Slb)(전기 신호)로 변환하여 출력한다.

광도 신호(Sla, Slb)는, 차체 컨트롤러(23)에 입력된다. 이 차체 컨트롤러(23)는 CPU, ROM, RAM 등을 포함하고, 미리 기억한 컴퓨터 프로그램에 따라서 동작하는 것이다. 이 차체 컨트롤러(23)는 광도 신호(Sla)로 나타내어진 광도에 기초하여 파일럿 필터(12)의 상류측의 이물질의 검출 빈도를 판정하는 제1 빈도 판정 수단으로서 기능하도록 설정되어 있다. 또한, 광도 신호(Slb)로 나타내어진 광도에 기초하여 파일럿 필터(12)의 하류측의 이물질의 검출 빈도를 판정하는 제2 빈도 판정 수단으로서도 기능하도록 설정되어 있다.

제1 빈도 판정 수단은, 수광부(21b)에 의해 수광된 레이저(La)의 광도가 소정 광도 이하로 저하되었을 때에, 이때의 광도에 기초하여 이물질의 입도를 산출하는 동시에, 레이저광(La)의 광도가 소정 시간 내에서 소정 광도 이하로 저하되는 횟수를 계수하여, 미리 설정된 복수 종류의 이물질의 입도 범위마다의 작동유의 오염도를 판정한다. 제2 빈도 판정 수단도 제1 빈도 판정 수단과 마찬가지로, 수광부(22b)에 의해 수광된 레이저(Lb)의 광도가 소정 광도 이하로 저하되었을 때에, 이때의 광도에 기초하여 이물질의 입도를 산출하는 동시에, 레이저광(La)의 광도가 소정 시간 내에서 소정 광도 이하로 저하되는 횟수를 계수하여, 상기 이물질의 입도 범위마다의 작동유의 오염도를 판정한다.

파일럿 펌프(9)에는, 그 회전수를 검출하고, 검출한 회전수에 상응하는 회전수 신호(Sr)(전기 신호)를 출력하는 회전수 검출기(24)가 설치되어 있다. 차체 컨트롤러(23)는, 회전수 신호(Sr)를 입력하고, 이 회전수 신호(Sr)에 의해 나타내어진 검출 회전수가 소정 회전수 이하인지 여부를 판정하는 회전수 판정 수단으로서 기능하도록 설정되어 있다. 파일럿 펌프(9)는 정용량형 유압 펌프이므로, 파일럿 펌프(9)의 토출 유량과 회전수와 정비례의 관계이다. 따라서, 회전수 검출기(24)에 의한 회전수의 검출 결과가 소정 회전수 이하라고 판정하는 것은, 파일럿 펌프(9)의 토출 유량이 소정 유량 이하라고 판정하는 것과 동일한 것이다. 즉, 회전수 판정 수단은, 파일럿 펌프(9)의 토출 유량이 소정 유량 이하인지 여부를 판정하는 유량 판정 수단을 구성하고 있다. 또한, 소정 회전수라 함은, 예를 들어, 엔진(2)의 로우 아이들시의 파일럿 펌프(9)의 회전수이다.

작동유 탱크(6)에는, 작동유의 온도를 검출하여, 검출한 온도에 상응하는 유온 신호(St)(전기 신호)를 출력하는 유온 검출기(24)가 설치되어 있다. 차체 컨트롤러(23)는, 유온 신호(St)를 입력하고, 이 유온 신호(St)에 의해 나타내어진 검출 온도가 소정 온도 이상인지 여부를 판정하는 유온 판정 수단으로서 기능하도록 설정되어 있다.

차체 컨트롤러(23)는, 제1, 제2 빈도 판정 수단 각각에 의한 판정 결과의 양쪽에 기초하여, 파일럿 필터(12)의 상류측의 오염도를 판정하는 오염도 판정 수단으로서 기능하도록 설정되어 있다. 파일럿 필터(12)의 눈금은, 유압 셔블의 동작 불량의 원인으로 되는 입도의 이물질을 작동유로부터 제거하는 크기이므로, 파일럿 필터(12)의 상류측에서는 유압 셔블의 동작 불량의 원인으로 되는 입도 이상의 이물질이 검출되고, 동 하류측에서는 그 입도 이상의 이물질이 검출되는 빈도는 적어진다. 또한, 제1 차광식 검출기(21)에 의한 오검출의 빈도와 제2 차광식 검출기(22)에 의한 오검출의 빈도는 거의 동일하다. 이들로부터, 오염도 판정 수단은, 파일럿 필터(12)의 상류측의 오염도를 판정할 때에, 유압 셔블의 동작 불량의 원인으로 되는 입도의 이물질의 검출 빈도의 제1 빈도 판정 수단에 의한 판정 결과로부터, 동 입도의 이물질의 검출 빈도의 제2 빈도 판정 수단에 의한 판정 결과를 비교함으로써, 오염도의 판정 결과에 대한 제1 차광식 검출기(21)의 오검출의 영향을 교정하도록 되어 있다.

또한, 상기 오염도 판정 수단은, 회전수 판정 수단에 의해 파일럿 펌프(9)의 회전수가 소정 회전수 이하라고 판정되고, 또한 유온 판정 수단에 의해 검출 온도가 소정 온도 이상이라고 판정되었을 때에, 오염도의 판정을 실행하도록 설정되어 있다.

차체 컨트롤러(23)는, 오염도 판정 수단에 의한 오염도의 판정 결과가, 메인터넌스가 필요한 오염도의 상한으로서 미리 설정된 상한 오염도 CI에 도달하였는지 여부를 판정하는 메인터넌스 시기 도달 판정 수단으로서 기능하도록 설정되어 있다. 또한, 차체 컨트롤러(23)는, 유압 셔블의 캡 내에 설치된 차내 모니터(26)를 제어하고, 이 차내 모니터(26)에, 메인터넌스 시기 도달 판정 수단에 의해 오염도가 상한 오염도에 도달하였다고 판정된 것을 나타내는 화면을 표시시키도록 설정되어 있다. 즉, 차체 컨트롤러(23)와 차내 모니터(26)는, 메인터넌스 시기 도달 판정 수단에 의해 오염도가 상한 오염도에 도달하였다고 판정된 것을 통지하는 메인터넌스 시기 도달 통지 수단을 구성하고 있다.

차체 컨트롤러(23)는, 다른 시점의 오염도를 비교하여 오염도의 진행 속도를 추정하는 오염 진행 속도 판정 수단으로서 기능하도록 설정되어 있는 동시에, 이 오염 진행 속도 판정 수단에 의해 추정된 진행 속도에 기초하여, 작동유의 메인터넌스 시기를 추정하는 메인터넌스 시기 추정 수단으로서 기능하도록 설정되어 있다. 차체 컨트롤러(23)는 차내 모니터(26)를 제어하고, 이 차내 모니터(26)에, 메인터넌스 시기 추정 수단에 의한 메인터넌스 시기의 추정 결과를 나타내는 화면을 표시시키도록 설정되어 있다. 즉, 차체 컨트롤러(23)와 차내 모니터(26)는, 메인터넌스 시기 추정 수단에 의한 메인터넌스 시기의 추정 결과를 통지하는 추정 메인터넌스 시기 통지 수단을 구성하고 있다.

상기 오염 진행 속도 판정 수단은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 시점 T1에 있어서의 오염도가 C1, 시점 T2에 있어서의 오염도가 C2라고 판정되었을 때에, 이들의 값으로부터, 오염 진행 속도 함수 A1을 산출한다[A1＝(C2－C1)/(T2－T1)]. 메인터넌스 시기 추정 주 수단은, 오염 진행도 함수 A1과 상한 오염도 CI의 교점 I1로부터 얻어지는 시점 Ti1을 산출하고, 다음에 시점 T2로부터 시점 Ti1에 도달할 때까지의 시간「Ti1－T2」를 산출하고, 이 시간「Ti1－T2」와 오염도를 검출한 시점 T2의 일시로부터, 메인터넌스 시기를 산출한다.

상기 오염 진행 속도 함수 A1은 유압 셔블에 의한 채석 작업시에 얻어진 것의 일례로, 오염 진행 속도 함수는 그 오염도 진행 속도 A1에 한정되지 않고, 유압 셔블의 작업 현장의 환경이나 작업 내용에 따라 다르다. 동 도 3에 나타내는 오염 진행 속도 함수 A2[＝(C4－C3)/(T2－T1)]는, 유압 셔블에 버킷 대신에 브레이커를 장비시켜 행한 파쇄 작업시에 얻어진 것의 일례이다. 파쇄 작업의 현장에서는 다량의 분진이 비산하고 있고, 그 중에서 브레이커가 매분 수백회의 왕복 운동을 행하고 있다. 이로 인해, 브레이커를 구동하는 유압 실린더에 있어서 실린더 튜브와 피스톤 로드 사이에서 분진(이물질)이 침입하기 쉬워, 오염 진행 속도 함수 A2와 상한 오염도 CI의 교점 I2로부터 얻어지는 시점 Ti2와 시점 T2의 간격은, 전술한 시점 Ti1과 시점 T2의 간격보다도 짧아진다. 즉, 파쇄 작업에서는 채석 작업보다도 작동유의 메인터넌스 시기의 간격이 짧아진다. 또한, 유압 셔블에 탑재된 유압 기기에 이상이 발생하여, 마모분의 발생이 증가한 경우도 조기의 메인터넌스가 필요해진다.

차체 컨트롤러(23)는, 안테나(28, 29)를 통해 감시 센터 장치(27)에 통신 가능하게 접속되어 있다. 감시 센터 장치(27)는, 유압 셔블의 상태를 감시하기 위한 데이터를 작성하는 감시용 컴퓨터(27a)와, 차체 컨트롤러(23)로부터 송신되어 오는 유압 셔블의 각종 데이터나, 감시용 컴퓨터(27a)에 의해 작성된 데이터를 축적하는 정보 서버(27b)를 구비하고 있다. 상기 각종 데이터에는, 제1 차광식 검출기에 의한 검출 결과, 제2 차광식 검출기에 의한 검출 결과, 회전수 검출기에 의한 검출 결과, 유온 검출기에 의한 검출 결과, 제1 빈도 판정 수단에 의한 판정 결과, 제2 빈도 판정 수단에 의한 판정 결과, 회전수 판정 수단에 의한 판정 결과, 유온 판정 수단에 의한 판정 결과, 오염도 판정 수단에 의한 판정 결과, 오염 진행 속도 추정 수단에 의한 추정 결과, 메인터넌스 시기 추정 수단에 의한 추정 결과, 메인터넌스 시기 도달 판정 수단에 의한 판정 결과가 포함된다. 감시용 컴퓨터(27a)는 차체 컨트롤러(23)로부터의 데이터를 사용하여 작동유의 오염도의 상세한 분석을 행하는 것이 가능한 것이다. 또한, 감시 센터 장치(27)는, 고객에 대해 오염 진행 속도, 추정 메인터넌스 시기, 작동유의 오염도가 상한 오염도 CI에 도달한 것 등을, 통신회선을 사용하여 연락한다.

본 실시 형태에 관한 오염도 검출 장치(20)에 따르면 다음 효과를 얻을 수 있다.

오염도 검출 장치(20)는, 파일럿 필터(12)의 상류측과 하류측의 양쪽에 있어서의 이물질의 검출 빈도에 기초하여 파일럿 필터(12)의 상류측의 오염도를 판정하므로, 유압 셔블의 동작 불량의 원인으로 되는 입도의 이물질에 의해 오염된 작동유의 오염도의 검출 정밀도를, 구조가 간단하고 저렴한 차광식 검출기를 사용해도 향상시킬 수 있다.

오염도 검출 장치(20)에서는, 제1, 제2 차광식 검출기(21, 22)의 설치 개소가 파일럿 필터(12)의 상류측과 하류측이다. 즉, 유압 셔블의 유압 회로 중의 기존의 파일럿 필터를 이용한 것이므로, 보다 저렴한 작동유의 오염도 검출 장치를 실현할 수 있다.

제1 차광식 검출기(21)나 제2 차광식 검출기(22)는, 복수의 이물질이 동시에 레이저광(La나 Lb) 내에 존재한 경우에, 그들 복수의 이물질을 큰 한 덩어리의 이물질로서 오검출한다. 이 오검출은, 관로가 가늘고 유량이 적은 쪽이 발생하기 어렵다. 유압 셔블의 유압 회로에서는 파일럿계 유압 회로 중의 관로의 쪽이 구동계유압 회로 중의 관로보다도 관로가 가늘고, 흐르는 작동유의 유량이 적다. 오염도 검출 장치(20)는, 파일럿계 유압 회로 중의 관로(11)에 제1, 제2 차광식 검출기(21, 22)가 설치되어 있으므로, 구동계 유압 회로에 제1, 제2 차광식 검출기(21, 22)가 설치되는 경우보다도 오염도의 검출 정밀도를 얻기 쉬워, 유압 셔블의 유압 회로에 검출기 전용의 관로가 설치되는 경우보다도 저렴한 오염도 검출 장치를 실현할 수 있다.

오염도 검출 장치(20)는 파일럿 펌프의 토출 유량이 소정 유량 이하인지 여부를 판정하는 유량 판정 수단을 구비하고 있고, 오염도 판정 수단은 유량 판정 수단에 의해 파일럿 펌프(9)의 토출 유량이 소정 유량 이하라고 판정되었을 때에, 오염도를 판정하도록 설정되어 있다. 이에 의해, 오염도의 검출 정밀도를 안정시킬 수 있다. 또한, 소정 유량이 엔진(2)의 로우 아이들시의 파일럿 펌프(9)의 유량이므로, 제1, 제2 차광식 검출기(21, 22)에 의한 이물질의 검출 정밀도를 높은 상태로 안정시킬 수 있다.

오염도 검출 장치(20)는, 파일럿 펌프(9)의 회전수가 소정 회전수 이하인지 여부의 판정을 행함으로써, 파일럿 펌프(9)의 토출 유량이 소정 유량 이하인지 여부의 판정을 행하므로, 파일럿 펌프(9)의 토출 유량이 소정 유량 이하인지 여부의 판정을, 파일럿 펌프(9)의 토출 유량의 실측값으로부터 판정하는 경우보다도 간단한 구성으로, 고정밀도로 행할 수 있다.

오염도 검출 장치(20)에서는, 유온 검출기(24)에 의한 검출 온도가 유온 판정 수단에 의해 소정 온도 이상이라고 판정되었을 때에, 오염도 판정 수단이 오염도를 판정하도록 설정되어 있다. 작동유는, 저온시에 점도가 높아, 기포가 소멸되기 어려워진다. 기포는 제1, 제2 차광식 검출기(21, 22)에 의해 검출되어 버린다. 오염도 검출 장치(20)는, 작동유의 온도가 소정 온도 이상일 때에 오염도를 판정하므로, 오염도의 판정을 기포가 소멸되기 어려운 저온시에는 행하지 않도록 할 수 있다. 이에 의해, 제1, 제2 차광식 검출기(21, 22)에 의한 기포의 검출 빈도를 저감할 수 있고, 따라서 기포에 기인하는 오염도의 검출 정밀도의 저하를 방지할 수 있다.

오염도 검출 장치(20)는, 작동유의 오염도가 상한 오염도 CI에 도달한 것이나, 추정 메인터넌스 시기를, 차내 모니터(26)에 의해 통지하므로, 작동유의 메인터넌스를 적절한 시기에 행하는 데 공헌할 수 있다.

또한, 전술한 실시 형태에서는, 차체 컨트롤러(23)가 제1 빈도 판정 수단, 제2 빈도 판정 수단, 회전수 판정 수단, 유온 판정 수단, 오염도 판정 수단, 오염 진행 속도 추정 수단, 메인터넌스 시기 추정 수단 및 메인터넌스 시기 도달 판정 수단으로서 기능하도록 설정되어 있지만, 본 발명에 있어서의 이들 수단은 차체 컨트롤러(23)에 기능시키는 것에 한정되지 않고, 이들 수단 중 일부 또는 전부의 기능을 감시 센터 장치(27)가 달성하도록 설정되어 있어도 좋다.

전술한 실시 형태는, 회전수 판정 수단이 파일럿 펌프(9)의 회전수가 소정 회전수 이하인지 여부를 판정하기 위해 회전수 검출기(24)에 의한 검출 결과를 사용하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 회전수 검출기(24) 대신에 엔진(2)의 회전수를 검출하는 회전수 검출기에 의한 검출 결과나, 엔진(2)에의 회전수의 지령치를 사용하여, 파일럿 펌프(9)의 회전수가 소정 회전수 이하인지 여부를 간접적으로 판정하도록 설정된 것이라도 좋다.

전술한 실시 형태에서는, 이물질을 검출하는 제1, 제2 차광식 검출기로서, 레이저광을 사용하는 제1, 제2 차광식 검출기(21, 22)를 사용하고 있지만, 본 발명은 제1, 제2 차광식 검출기를 레이저광을 사용하는 것에 한정되는 것은 아니며, 일반적인 광을 사용하는 차광식 검출기를 사용해도 좋다.

1 : 유압 실린더
2 : 엔진
3 : 메인 펌프
4 : 컨트롤 밸브
5 : 복귀 관로
6 : 작동유 탱크
7 : 리턴 필터
8 : 석션 필터
9 : 파일럿 펌프
10 : 파일럿 밸브
11 : 관로
12 : 파일럿 필터
20 : 오염도 검출 장치
21 : 제1 차광식 검출기
21a : 발광부
21b : 수광부
22 : 제2 차광식 검출기
22a : 발광부
22b : 수광부
23 : 차체 컨트롤러
24 : 회전수 검출기
25 : 유온 검출기
26 : 차내 모니터
27 : 감시 센터 장치
27a : 감시용 컴퓨터
27b : 정보 서버
28 : 안테나
29 : 안테나

Claims

유압 작업 기계의 유압 회로를 흐르는 작동유 중의 이물질을 차광식 검출기에 의해 검출하고, 그 검출 결과를 사용하여 작동유의 오염도를 판정하는 작동유의 오염도 검출 장치이며,
상기 유압 회로 중의 관로에 설치되어 있고, 유압 작업 기계의 동작 불량의 원인으로 되는 이물질을 작동유로부터 제거하는 필터와,
상기 필터의 상류측에서 이물질의 통과를 검출하는 제1 차광식 검출기와,
상기 필터의 하류측에서 이물질의 통과를 검출하는 제2 차광식 검출기와,
상기 제1 차광식 검출기에 의한 상기 필터의 상류측에서의 이물질의 검출 빈도를 판정하는 제1 빈도 판정 수단과,
상기 제2 차광식 검출기에 의한 상기 필터의 하류측에서의 이물질의 검출 빈도를 판정하는 제2 빈도 판정 수단과,
상기 제1 빈도 판정 수단에 의한 상기 필터의 상류측에서의 이물질의 검출 빈도의 판정 결과를, 상기 제2 빈도 판정 수단에 의한 상기 필터의 하류측에서의 이물질의 검출 빈도의 판정 결과와 비교함으로써, 상기 필터의 상류측에서의 이물질의 통과를 검출하는 상기 제1 차광식 검출기의 오검출의 영향을 교정하고, 상기 필터의 상류측의 오염도를 판정하는 오염도 판정 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 작동유의 오염도 검출 장치.
제1항에 있어서, 상기 필터는, 상기 유압 회로에 포함되는 파일럿 라인의 작동유로부터 이물질을 제거하는 파일럿 필터인 것을 특징으로 하는, 작동유의 오염도 검출 장치.
제2항에 있어서, 상기 파일럿 라인의 토출 유량이 소정 유량 이하인지 여부를 판정하는 유량 판정 수단을 더 구비하고 있고,
상기 오염도 판정 수단은, 상기 유량 판정 수단에 의해 상기 파일럿 라인의 유량이 소정 유량 이하라고 판정되었을 때에, 오염도의 판정을 실행하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 작동유의 오염도 검출 장치.
제3항에 있어서, 상기 유압 회로에는 상기 파일럿 라인에 압유를 공급하는 파일럿 펌프가 포함되고,
상기 파일럿 펌프의 회전수를 검출하는 회전수 검출기를 더 구비하고 있고,
상기 유량 판정 수단은, 이 회전수 검출기에 의한 회전수의 검출 결과가 소정 회전수 이하인지 여부를 판정하는 회전수 판정 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 작동유의 오염도 검출 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 작동유의 온도를 검출하는 유온 검출기와, 이 유온 검출기에 의한 검출 온도가 소정 온도 이상인지 여부를 판정하는 유온 판정 수단을 더 구비하고 있고,
상기 오염도 판정 수단은, 상기 유온 판정 수단에 의해 검출 온도가 소정 온도 이상이라고 판정되었을 때에, 오염도의 판정을 실행하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 작동유의 오염도 검출 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오염도 판정 수단에 의해 판정된 오염도의 판정 결과가, 메인터넌스가 필요한 오염도로서 미리 설정된 상한 오염도에 도달하였는지 여부를 판정하는 메인터넌스 시기 도달 판정 수단과,
이 메인터넌스 시기 도달 판정 수단에 의해 오염도가 상한 오염도에 도달하였다고 판정된 것을 통지하는 메인터넌스 시기 도달 통지 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는, 작동유의 오염도 검출 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 다른 시점의 오염도를 비교하여 오염도의 진행 속도를 추정하는 오염 진행 속도 판정 수단과,
이 오염 진행 속도 판정 수단에 의해 추정된 진행 속도에 기초하여, 작동유의 메인터넌스 시기를 추정하는 메인터넌스 시기 추정 수단과,
이 메인터넌스 시기 추정 수단에 의한 메인터넌스 시기의 추정 결과를 통지하는 추정 메인터넌스 시기 통지 수단을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 작동유의 오염도 검출 장치.