KR20210003081A - 유체 누설 검출 시스템 및 유체압 시스템 - Google Patents

유체 누설 검출 시스템 및 유체압 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20210003081A
KR20210003081A KR1020207019739A KR20207019739A KR20210003081A KR 20210003081 A KR20210003081 A KR 20210003081A KR 1020207019739 A KR1020207019739 A KR 1020207019739A KR 20207019739 A KR20207019739 A KR 20207019739A KR 20210003081 A KR20210003081 A KR 20210003081A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pressure
detection
value
determination
leakage
Prior art date
Application number
KR1020207019739A
Other languages
English (en)
Inventor
유스케 다카하시
다카히로 이와모토
게이타로 요시다
다카요시 기쿠치
Original Assignee
케이와이비 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 케이와이비 가부시키가이샤 filed Critical 케이와이비 가부시키가이샤
Publication of KR20210003081A publication Critical patent/KR20210003081A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B20/00—Safety arrangements for fluid actuator systems; Applications of safety devices in fluid actuator systems; Emergency measures for fluid actuator systems
    • F15B20/005—Leakage; Spillage; Hose burst
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B19/00—Testing; Calibrating; Fault detection or monitoring; Simulation or modelling of fluid-pressure systems or apparatus not otherwise provided for
    • F15B19/005—Fault detection or monitoring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/024—Pressure relief valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/1423—Component parts; Constructional details
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/1423—Component parts; Constructional details
    • F15B15/1428—Cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/1423—Component parts; Constructional details
    • F15B15/1457—Piston rods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/1423—Component parts; Constructional details
    • F15B15/1457—Piston rods
    • F15B15/1461—Piston rod sealings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/26—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/26—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors
    • G01M3/32—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for containers, e.g. radiators
    • G01M3/3236—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for containers, e.g. radiators by monitoring the interior space of the containers
    • G01M3/3272—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for containers, e.g. radiators by monitoring the interior space of the containers for verifying the internal pressure of closed containers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/50—Pressure control
    • F15B2211/505—Pressure control characterised by the type of pressure control means
    • F15B2211/50509—Pressure control characterised by the type of pressure control means the pressure control means controlling a pressure upstream of the pressure control means
    • F15B2211/50518—Pressure control characterised by the type of pressure control means the pressure control means controlling a pressure upstream of the pressure control means using pressure relief valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6306—Electronic controllers using input signals representing a pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63—Electronic controllers
    • F15B2211/6303—Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6343—Electronic controllers using input signals representing a temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/86—Control during or prevention of abnormal conditions
    • F15B2211/863—Control during or prevention of abnormal conditions the abnormal condition being a hydraulic or pneumatic failure
    • F15B2211/864—Failure of an output member, e.g. actuator or motor failure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/87—Detection of failures

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Actuator (AREA)
  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)

Abstract

유체 누설 검출 시스템(100)은, 피스톤 로드(3)와 실린더 헤드(5) 사이의 환상 틈새(8)를 밀봉하는 로드 시일(11)로부터 누설되는 작동유가 유도되는 검출 공간(20)과, 검출 공간(20)의 압력을 검출하는 센서부(30)와, 센서부(30)의 검출 결과를 취득하는 컨트롤러(60)를 구비하고, 컨트롤러(60)는, 검출 공간(20) 내의 압력 변동을 나타내는 압력 파라미터를 산출하는 산출부(62)와, 압력 파라미터에 기초하여 작동 유체의 누설을 판정하는 판정부(63)를 갖고, 압력 파라미터는, 소정의 검출 기간 내에 있어서 센서부(30)가 검출한 검출 결과로부터 얻어지는 압력 변동의 상한값(Pmax)과 하한값(Pmin)을 포함한다.

Description

유체 누설 검출 시스템 및 유체압 시스템
본 발명은, 유체 누설 검출 시스템 및 유체압 시스템에 관한 것이다.
JP2016-45068A에는, 유압 실린더의 피스톤 로드에 접촉하고, 피스톤 로드의 외주 상의 유체측 공간에 작동 유체를 밀봉하기 위한 로드 시일과, 피스톤 로드의 외주에 접촉하고, 피스톤 로드의 축 방향에 있어서 로드 시일에 대해 유체측 공간의 반대측에 배치되는 더스트 시일과, 로드 시일로부터의 작동 유체의 누설 시, 로드 시일 및 더스트 시일 사이의 압력 상승에 의해 경고를 발신하는 경고 발신부를 구비하는 유체 누설 검지 유닛이 개시되어 있다.
JP2016-45068A의 유체 누설 검지 유닛에서는, 로드 시일과 이형 더스트 시일 사이(검출 공간)의 압력이 소정값까지 상승하면, 경고 발신부가 경고를 발신하여, 유압 실린더의 유압실(유체측 공간)의 유체의 누설을 검지하고 있다.
유압 실린더의 유압실 내의 압력이 비교적 높은 경우에는, 그만큼 로드 시일로부터 누출되는 유체의 압력도 높아져, 검출 공간의 압력 상승이 커진다. 이 때문에, 상기 유체 누설 검지 유닛에서는, 유압실 내의 압력이 비교적 높은 경우에는, 유체의 누설을 검출하기 쉽다.
그러나 유압실의 압력이 비교적 낮은 경우에는, 검출 공간의 압력 상승의 정도가 작아진다. 따라서, 상기 유체 누설 검지 유닛에서는, 비교적 저압의 작동유가 유압실에 공급되어 유압 실린더가 구동되는 상태가 계속되면, 로드 시일의 손모가 진전되어도, 경고가 발신되는 소정값까지 검출 공간의 압력이 상승하지 않아, 유체 누설을 고정밀도로 검출할 수 없다.
본 발명은, 유체 누설 검출 시스템에 의한 액체의 누설의 검출 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 실린더 튜브로부터 연장 돌출되는 피스톤 로드와, 실린더 튜브에 마련되고 피스톤 로드가 삽입 관통되는 실린더 헤드를 갖는 유체압 실린더에 있어서 실린더 튜브 내의 유체압실로부터 상기 피스톤 로드와 상기 실린더 헤드 사이의 틈새를 통과한 작동 유체의 누설을 검출하기 위한 유체 누설 검출 시스템이며, 유체압 실린더에 마련되고, 피스톤 로드와 실린더 헤드 사이의 틈새를 통과하여 누설되는 작동 유체의 압력을 검출하는 검출 유닛과, 검출 유닛의 검출 결과를 취득하는 컨트롤러를 구비하고, 검출 유닛은, 실린더 헤드에 마련되어 피스톤 로드와 실린더 헤드 사이의 틈새를 밀봉하는 로드 시일과, 로드 시일로부터 누설되는 작동 유체가 유도되는 검출 공간과, 검출 공간의 압력을 검출하는 검출부를 갖고, 컨트롤러는, 검출부의 검출 결과에 기초하여, 유체압실의 압력에 기인하는 검출 공간 내의 압력 변동을 나타내는 압력 파라미터를 산출하는 산출부와, 압력 파라미터에 기초하여 작동 유체의 누설을 판정하는 판정부를 갖고, 압력 파라미터는, 소정의 검출 기간 내에 있어서 검출부가 검출한 검출 결과로부터 얻어지는 압력 변동의 상한값과 하한값을 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 유압 실린더를 도시하는 일부 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 관한 유체 누설 검출 시스템을 도시하는 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 관한 유체 누설 검출 시스템의 컨트롤러의 구성을 도시하는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 관한 유체 누설 검출 시스템의 검출 유닛이 검출하는 압력 파형의 일례를 나타낸 모식도이며, 오일 누설이 발생하고 있지 않은 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 관한 유체 누설 검출 시스템의 검출 유닛이 검출하는 압력 파형의 일례를 나타낸 모식도이며, 오일 누설이 발생하고 있는 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 관한 유체 누설 검출 시스템의 검출 유닛이 검출하는 압력 파형의 일례를 나타낸 모식도이고, 로드측실이 저압이며 오일 누설이 발생하고 있지 않은 예를 나타내 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 관한 유체 누설 검출 시스템의 검출 유닛이 검출하는 압력 파형의 일례를 나타낸 모식도이고, 로드측실이 저압이며 오일 누설이 발생하고 있는 예를 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 관한 유체 누설 검출 시스템(100)에 대해 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하여, 유체 누설 검출 시스템(100)을 구비하는 유체압 시스템(101)의 전체 구성에 대해 설명한다.
유체압 시스템(101)은, 건설 기계, 특히 유압 셔블에 사용된다. 유체압 시스템(101)은, 실린더 장치로서의 유압 실린더(유체압 실린더)(1)에 급배되는 작동유(작동 유체)의 흐름을 제어하여, 유압 실린더(1)를 구동시킨다.
유체압 시스템(101)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 붐, 암, 및 버킷과 같은 구동 대상(도시 생략)을 구동하는 실린더 장치로서의 유압 실린더(1)와, 유압 실린더(1)에 급배되는 작동유를 제어하여 유압 실린더(1)의 작동을 제어하는 유체압 제어 장치(도시 생략)와, 유압 실린더(1)에 마련되는 시일 부재로서의 로드 시일(11)(도 2 참조)을 통과한 오일 누설을 검출하는 유체 누설 검출 시스템(100)을 구비한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 유압 실린더(1)는, 통 형상의 실린더 튜브(2)와, 실린더 튜브(2)에 삽입되는 피스톤 로드(3)와, 피스톤 로드(3)의 기단에 마련되는 피스톤(4)을 구비한다. 피스톤(4)은, 실린더 튜브(2)의 내주면을 따라 미끄럼 이동 가능하게 마련된다. 실린더 튜브(2)의 내부는, 피스톤(4)에 의해 로드측실(유체압실)(2a)과 로드 반대측실(2b)로 구획된다.
피스톤 로드(3)는, 선단이 실린더 튜브(2)의 개구 단부로부터 연장 돌출되어 있다. 도시하지 않은 유압원으로부터 로드측실(2a) 또는 로드 반대측실(2b)로 선택적으로 작동유가 유도되면, 피스톤 로드(3)는, 실린더 튜브(2)에 대해 이동한다. 이에 의해, 유압 실린더(1)는 신축 작동한다.
실린더 튜브(2)의 개구 단부에는, 피스톤 로드(3)가 삽입 관통되는 실린더 헤드(5)가 마련된다. 실린더 헤드(5)는, 복수의 볼트(6)를 사용하여 실린더 튜브(2)의 개구 단부에 체결된다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 유체 누설 검출 시스템(100)에 대해 구체적으로 설명한다.
유체 누설 검출 시스템(100)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 유압 실린더(1)에 마련되어 피스톤 로드(3)의 외주면과 실린더 헤드(5)의 내주면 사이의 환상의 틈새(이하, 「환상 틈새(8)」라고 칭함)로부터 누출되는 작동유의 압력 및 온도를 검출하는 검출 유닛(10)과, 검출 유닛(10)의 검출 결과에 기초하여 유압 실린더(1)에 있어서의 오일 누설(유체 누설)의 발생을 판정하는 컨트롤러(60)를 구비한다.
검출 유닛(10)은, 실린더 헤드(5)에 마련되어 피스톤 로드(3)의 외주면과 실린더 헤드(5)의 내주면 사이의 환상의 틈새(이하, 「환상 틈새(8)」라고 칭함)를 밀봉하는 로드 시일(11)과, 실린더 헤드(5)에 마련되어 환상 틈새(8)를 밀봉하고, 로드 시일(11)과 함께 검출 공간(20)을 구획하는 검출 시일(12)과, 검출 공간(20)에 연통되는 연통로(21)와, 연통로(21)를 통과하여 유도되는 작동유의 압력 및 온도를 검출하는 검출부로서의 센서부(30)와, 연통로(21)의 압력이 릴리프압 Pr에 도달하면 밸브 개방하여 연통로(21)의 압력을 방출하는 릴리프 밸브(40)와, 센서부(30) 및 릴리프 밸브(40)를 수용하는 하우징(50)을 구비한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 실린더 헤드(5)의 내주에는, 로드 시일(11), 부시(13), 검출 시일(12), 더스트 시일(14)이 기단측(도 2 중 우측)으로부터 선단측(도 2 중 좌측)을 향해 이 순서로 개재 장착된다. 로드 시일(11), 부시(13), 검출 시일(12), 더스트 시일(14)은, 각각 실린더 헤드(5)의 내주에 형성되는 환상 홈(5a, 5b, 5c, 5d)에 수용된다.
부시(13)가 피스톤 로드(3)의 외주면에 미끄럼 접촉함으로써, 피스톤 로드(3)가 실린더 튜브(2)의 축 방향으로 이동하도록 지지된다.
로드 시일(11)은, 피스톤 로드(3)의 외주와 실린더 헤드(5)의 내주의 환상 홈(5a) 사이에서 압축되어 있고, 이에 의해 환상 틈새(8)를 밀봉한다. 로드 시일(11)에 의해, 로드측실(2a)(도 1 참조) 내의 작동유가 외부로 누설되는 것이 방지된다. 로드 시일(11)은, 이른바 U 패킹이다.
또한, 부시(13) 및 로드 시일(11)은, 유압 실린더(1)가 수축하는 방향으로 이 순서로 실린더 헤드(5)의 내주에 마련되어 있지만, 반대의 순서로 마련되어 있어도 된다.
더스트 시일(14)은, 실린더 튜브(2)의 외부에 면하도록 실린더 헤드(5)에 마련되어, 환상 틈새(8)를 밀봉한다. 더스트 시일(14)은, 피스톤 로드(3)의 외주면에 부착되는 더스트를 긁어내어, 외부로부터 실린더 튜브(2) 내의 더스트의 침입을 방지한다.
검출 시일(12)은, 로드 시일(11)과 마찬가지로, 피스톤 로드(3)의 외주와 실린더 헤드(5)의 내주의 환상 홈(5c) 사이에서 압축되어 있고, 이에 의해 환상 틈새(8)를 밀봉한다. 검출 시일(12)은, 로드 시일(11)과 더스트 시일(14) 사이에 마련되어, 로드 시일(11)과 함께 검출 공간(20)을 구획한다. 즉, 검출 공간(20)은, 피스톤 로드(3), 실린더 헤드(5), 로드 시일(11), 및 검출 시일(12)(본 실시 형태에서는, 이것에 추가하여 부시(13))에 의해 구획되는 공간이다. 검출 시일(12)은, 로드 시일(11)과 마찬가지로, U 패킹이다. 또한, 검출 시일(12)을 마련하지 않고, 더스트 시일(14)을 검출 시일로서 사용해도 된다. 이 경우에는, 더스트 시일(14)과 로드 시일(11)의 사이가 검출 공간이 된다.
연통로(21)는, 검출 공간(20)에 연통되도록, 실린더 헤드(5) 및 하우징(50)에 걸쳐 형성된다. 연통로(21)는, 실린더 헤드(5)에 형성되고 검출 공간(20)에 개구되는 제1 연통로(22)와, 하우징(50)에 형성되고 제1 연통로(22)에 연통되는 제2 연통로(23)를 갖는다. 연통로(21)에는, 로드 시일(11)로부터 누출되는 로드측실(2a)의 작동유가 검출 공간(20)을 통과하여 유도된다.
하우징(50)은, 실린더 헤드(5)의 단부에 압입에 의해 고정된다. 하우징(50)에는, 센서부(30)를 수용하는 센서 수용 구멍(51)과, 릴리프 밸브(40)를 수용하는 밸브 수용 구멍(52)이 더 형성된다. 센서 수용 구멍(51) 및 밸브 수용 구멍(52)은 각각 제2 연통로(23)에 연통되고, 밸브 수용 구멍(52)이 센서 수용 구멍(51)보다 제1 연통로(22)측(상류측)에 있어서 제2 연통로(23)에 연통되어 있다.
센서부(30)는, 센서 수용 구멍(51)에 일부가 수용되어 하우징(50)에 설치되고, 제1 연통로(22) 및 제2 연통로(23)를 통과하여 검출 공간(20)으로부터 유도되는 작동유의 압력 및 온도를 검출한다. 또한, 센서부(30)는, 하우징(50)의 제2 연통로(23)에 연통되는 나사 구멍(24)에 나사 결합에 의해 고정된다.
센서부(30)는, 압력 및 온도를 검출 가능한 압력 온도 센서이다. 센서부(30)는, 소정의 시간 간격(검출 간격)마다, 소정의 시간(검출 기간) 동안에만, 소정의 샘플링 주기로, 검출 공간(20) 내의 압력 및 온도를 검출한다. 이와 같이, 센서부(30)는, 검출 공간(20) 내의 압력 및 온도를 상시(연속적으로) 검출하는 것이 아니라, 소정의 검출 간격을 두고(간헐적으로) 압력 및 온도를 검출하므로, 소비 전력을 저감할 수 있다. 센서부(30)는, 압력 및 온도의 검출이 종료되면, 검출 결과를 컨트롤러(60)에 무선 송신한다. 센서부(30)의 검출 간격, 검출 기간, 샘플링 주기는, 유압 실린더(1)나 유압 실린더(1)가 사용되는 기기·설비의 사양, 사용 환경 등에 따라서 오일 누설을 검출할 수 있도록 적절하게 설정된다.
로드측실(2a)의 작동유가 고압일수록 검출 공간(20)으로의 오일 누설이 발생하기 쉽고, 로드 시일(11)의 시일성의 저하 정도가 클수록 검출 공간(20)으로 작동유가 누설되기 쉽다. 또한, 로드측실(2a)의 압력은, 유압 실린더(1)의 작동에 따라서 변동된다. 이 때문에, 로드 시일(11)이 열화되어 검출 공간(20)으로 작동유가 누출되는 상태에서는, 검출 공간(20)의 압력도, 로드측실(2a)의 압력에 따라서 변동된다. 따라서, 센서부(30)를 사용하여 검출 공간(20) 내의 압력을 검출하고, 검출 공간(20) 내의 압력 변동을 평가함으로써, 작동유의 누설(의 정도)을 파악할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 하나의 압력 온도 센서로 센서부(30)가 구성되고, 센서부(30)는 검출 공간(20) 내의 작동유의 압력 및 온도를 검출하지만, 이것에 한정되지 않고, 각각 독립된 압력 센서 및 온도 센서에 의해 검출해도 된다. 즉, 본 실시 형태에서는, 센서부(30)가 압력 센서 및 온도 센서로 구성되어도 된다.
릴리프 밸브(40)는, 제2 연통로(23)에 있어서의 작동유의 압력이 소정의 압력(릴리프압 Pr)에 도달하면 밸브 개방하여, 제2 연통로(23)를 통과하여 검출 공간(20) 내의 작동유를 외부로 배출한다. 이에 의해, 검출 공간(20) 내의 압력은, 릴리프 밸브(40)에 의해 릴리프압 Pr로 제한된다. 릴리프 밸브(40)의 구조는, 공지의 구성을 채용할 수 있으므로, 상세한 도시 및 설명은 생략한다.
컨트롤러(60)는, CPU(중앙 연산 처리 장치), ROM(리드 온리 메모리), RAM(랜덤 액세스 메모리), 및 I/O 인터페이스(입출력 인터페이스)를 구비한 마이크로컴퓨터로 구성된다. RAM은 CPU의 처리에 있어서의 데이터를 기억하고, ROM은 CPU의 제어 프로그램 등을 미리 기억하고, I/O 인터페이스는 접속된 기기와의 정보의 입출력에 사용된다. 컨트롤러(60)는, 복수의 마이크로컴퓨터로 구성되어도 된다. 컨트롤러(60)는, 적어도, 본 실시 형태나 변형예에 관한 제어를 위해 필요한 처리를 실행 가능해지도록 프로그램되어 있다. 또한, 컨트롤러(60)는 하나의 장치로서 구성되어 있어도 되고, 복수의 장치로 나뉘어, 본 실시 형태에 있어서의 각 제어를 해당 복수의 장치에서 분산 처리하도록 구성되어 있어도 된다.
컨트롤러(60)에는, 센서부(30)가 검출하는 검출 공간(20) 내의 압력 및 온도의 데이터가 무선 통신에 의해 송신된다. 컨트롤러(60)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 센서부(30)가 검출한 압력 및 온도의 데이터를 취득하는 취득부(61)와, 취득부(61)가 취득한 압력 및 온도 데이터로부터 검출 공간(20) 내의 압력 변동을 나타내는 압력 파라미터 및 온도 변화를 나타내는 온도 파라미터를 산출하는 산출부(62)와, 산출부(62)가 산출한 압력 파라미터 및 온도 파라미터에 기초하여 작동유의 누설을 판정하는 판정부(63)와, 취득부(61)가 취득한 압력 및 온도 데이터, 산출부(62)가 산출한 압력 파라미터 및 온도 파라미터, 판정부(63)의 판정 결과 등을 기억하는 기억부(64)를 갖는다.
산출부(62)는, 취득부(61)가 취득한 압력 데이터로부터, 오일 누설을 판정하기 위한 압력 파라미터로서, 검출 기간 내의 압력 변동의 상한값 Pmax, 압력 변동의 하한값 Pmin, 검출 공간(20) 내의 압력 변동이 소정의 역치(이하, 「빈도 역치 Pc」라고 칭함)를 초과한 빈도(횟수) Nover를 산출한다. 또한, 산출부(62)는, 취득부(61)가 취득한 온도 데이터 및 기억부(64)에 기억되는 과거의 온도 데이터로부터, 검출 공간(20) 내의 온도 적산값 It를 산출한다.
판정부(63)는, 산출부(62)가 산출하는 압력 변동의 상한값 Pmax, 압력 변동의 하한값 Pmin, 빈도 Nover, 온도 적산값 It와, 미리 기억부(64)에 기억되는 릴리프 밸브(40)의 릴리프압 Pr에 기초하여, 오일 누설을 판정하기 위한 판정값 V를 산출한다. 판정값 V가 미리 정해지는 판정 역치 이상이면, 판정부(63)는 오일 누설이 발생하고 있다고 판정한다. 판정값 V가 판정 역치보다 작으면, 판정부(63)는 오일 누설이 발생하고 있지 않다고 판정한다.
도 4 내지 도 7은 횡축을 시간, 종축을 압력으로 하고, 센서부(30)가 검출하는 압력을 플롯하여, 모식적으로 나타낸 그래프도이다. 즉, 도 4 내지 도 7은, 검출 공간(20) 내의 압력 변동을 나타내는 압력 파형이다. 예를 들어, 도 4를 참조하여 설명하면, 상한값 Pmax 및 하한값 Pmin은, 검출 기간 내에서 검출된 검출 공간(20)의 압력의 최댓값(＝P1) 및 최솟값(＝0)에 상당한다. 빈도 Nover는, 도 6에 나타내는 예에서는 3회이며, 압력 파형에 있어서의 역치 이상의 값을 갖는 피크의 수에 상당한다.
온도 적산값 It는, 한번의 검출로 취득되는 온도 데이터를 적산한 것이 아니라, 기억부(64)에 기억되는 지금까지의 검출 이력의 온도 데이터도 포함하여 적산한 것이다. 구체적으로는, 본 실시 형태에서는, 온도 적산값 It는, 센서부(30)의 첫회의 검출로부터의 모든 온도 데이터를 적산한 것이다. 즉, 온도 적산값 It는, 판정부(63)가 판정값 V를 연산할 때까지, 검출 공간(20)에 작용한 열량의 총량을 나타내는 것이다.
이하, 유체 누설 검출 시스템(100)에 의한 오일 누설의 판정에 대해 구체적으로 설명한다.
로드 시일(11)은, 유압 실린더(1)의 신축 동작이나 외부로부터 가해지는 충격 등에 의해 열화되어, 시일성이 저하된다. 시일성의 저하에 수반하여, 로드측실(2a)로부터 피스톤 로드(3)의 외주와 실린더 헤드(5)의 내주 사이의 환상 틈새(8)를 통과하여 누설되는 작동유의 양이 증가한다. 작동유의 누설량이 증가하면, 유압 실린더(1)는, 소기의 성능을 발휘하지 못하게 될 우려가 있다. 그래서 유압 실린더(1)에서는, 로드 시일(11)의 열화나 작동유의 누설에 수반되는 성능의 저하를 파악하기 위해, 유체 누설 검출 시스템(100)에 의해 작동유의 누설을 검출한다. 또한, 본 명세서에 있어서는, 로드 시일(11)의 「열화」라 함은, 마모 및 손상을 포함하는 것이다. 마모라 함은, 피스톤 로드(3)의 왕복동 등의 정상적인 부하에 기인하는 것이며, 수명에 의한 열화를 가리키는 것이다. 손상이라 함은, 액시던트 등에 의한 우발적인 부하에 기인하는 열화를 가리키는 것이다.
여기서, 본 명세서에 있어서의 「오일 누설이 발생하고 있지 않다」라고 하는 것은, 엄밀한 의미는 아니며, 로드 시일(11)을 넘어 작동유가 검출 공간(20) 내로 전혀 누출되고 있지 않은 것만을 의미하는 것은 아니다. 예를 들어, 작동유가 로드측실(2a)로부터 검출 공간(20) 내로 누출된 경우라도, 로드 시일(11)의 열화(마모·손상)가 허용되는 정도인 경우에는, 판정부(63)는 「오일 누설이 발생하고 있지 않다」라고 판정한다. 즉, 「오일 누설이 발생하고 있다」라고 하는 것은, 로드 시일(11)의 열화(마모·손상)가 허용 범위를 초과한 상태를 가리키는 것이다. 따라서, 판정 역치는, 허용되는 로드 시일(11)의 열화(마모·손상)의 정도에 따라서 설정된다. 또한, 복수의 판정 역치를 설정하여, 오일 누설의 정도를 평가하도록 구성해도 된다.
유체 누설 검출 시스템(100)에서는, 검출 공간(20) 내의 압력을 검출 유닛(10)의 센서부(30)에 의해 검출하고, 검출 결과에 기초하여 컨트롤러(60)로 오일 누설의 발생의 유무를 판정함으로써, 유압 실린더(1)에 있어서의 오일 누설이 검출된다. 구체적으로는, 본 실시 형태에 관한 유체 누설 검출 시스템(100)에서는, 소정의 시간 간격마다 소정의 검출 기간에만, 센서부(30)가 검출 공간(20) 내의 압력 및 온도를 검출한다. 센서부(30)의 검출 결과는, 컨트롤러(60)의 취득부(61)로 송신된다. 컨트롤러(60)의 산출부(62)는, 취득부(61)가 센서부(30)의 검출 결과를 취득하면, 해당 검출 결과에 기초하여, 검출 공간(20)의 압력 변동을 나타내는 압력 파라미터(상한값 Pmax, 하한값 Pmin, 빈도 Nover)와 온도 파라미터(온도 적산값 It)를 산출한다. 판정부(63)는, 산출부(62)가 산출한 압력 파라미터 및 온도 파라미터에 기초하여 판정값 V를 산출하여, 작동유의 누설을 판정한다.
판정값 V는, 상술한 바와 같이, 검출 기간 내에 있어서의 검출 공간(20)의 압력 변동의 상한값을 Pmax, 하한값을 Pmin, 검출 공간(20)의 압력이 역치를 초과한 빈도를 Nover, 온도 데이터를 적산한 온도 적산값을 It, 릴리프 밸브(40)의 릴리프압을 Pr로 하면, 하기 식(1)에 의해 표시되는 판정식에 의해 산출된다.
Figure pct00001
여기서, C1, C2, C3, C4는, 각각 압력 변동의 상한값 Pmax, 하한값 Pmin, 빈도 Nover, 온도 적산값 It의 판정값 V에 대한 영향도에 가중치를 부여하는 가중 계수이다. 가중 계수는, 유압 실린더(1)나 유압 실린더(1)가 사용되는 기기·설비의 사양, 사용 환경 등에 따라서 정해진다.
판정식에서는, 분자가 압력 변동의 상한값 Pmax, 빈도 Nover 및 온도 적산값 It의 곱에 의해 표시된다. 또한, 판정식에서는, 분모가 릴리프 밸브(40)의 릴리프압 Pr로부터 압력 변동의 하한값 Pmin을 뺀 차에 의해 표시된다. 로드 시일(11)의 열화 정도가 커, 오일 누설이 발생하기 쉬운 상태에서는, 압력 변동의 상한값 Pmax, 하한값 Pmin, 빈도 Nover는 각각 값이 커진다. 이 때문에, 로드 시일(11)의 열화가 진전되면, 압력 변동의 상한값 Pmax 및 빈도 Nover의 값이 증가하여, 판정값 V도 증가한다. 또한, 로드 시일(11)의 열화가 진전되면, 분모를 구성하는 압력 변동의 하한값 Pmin이 커진다. 따라서, 판정식의 분모 전체의 값은 작아져, 판정값 V 자체는 커진다. 또한, 식(1)로부터 명백한 바와 같이, 분모로서의 최댓값은, 압력 변동의 하한값 Pmin이 제로인 경우의 릴리프압 Pr에 상당한다.
이하, 도 4 내지 도 7에 나타내는 구체예에 의해, 유체 누설 검출 시스템(100)에 의한 오일 누설 검출을 구체적으로 설명한다. 도 4에 나타내는 예는, 로드 시일(11)의 열화 정도가 작아, 오일 누설이 발생하고 있지 않은 상태를 나타내는 압력 파형이다. 도 5에 나타내는 예는, 도 4에 나타내는 예보다 로드 시일(11)의 열화가 진전되어, 오일 누설이 발생하고 있는 상태를 나타내는 예이다. 도 6 및 도 7에 나타내는 예는, 각각 로드측실(2a)의 압력이 낮아 압력 변동의 폭이 작은(저압의 상태가 유지되는) 경우를 나타내는 것이다. 도 6의 예는, 열화가 진전되어 있지 않아, 오일 누설이 발생하고 있지 않은 상태, 도 7의 예는, 열화가 진전되어, 로드측실(2a)의 압력이 낮은 상태라도 오일 누설이 발생하는 상태를 나타내는 것이다.
도 4에 나타내는 예에서는, 압력 변동의 상한값 Pmax가 비교적 작은 P1이고, 검출 기간 내에 있어서 역치를 초과하는 빈도 Nover는 제로이다. 또한, 압력 변동의 하한값 Pmin은, 제로이다. 따라서, 도 4에 나타내는 예에서는, 판정값 V는, 제로가 되어, 판정 역치 이하가 된다.
로드 시일(11)의 열화가 진전되면, 로드측실(2a)의 압력이 검출 공간(20)으로 유도되기 쉬워지므로, 도 5에 나타내는 바와 같이, 검출 공간(20)의 압력 변동의 상한값 Pmax 및 빈도 Nover가 증가한다. 도 5에 나타내는 예에서는, 상한값 Pmax는 도 4의 P1보다 큰 P2이고, 빈도 Nover는 6회이다.
또한, 로드 시일(11)의 열화가 진전되면, 더 낮은 압력이라도 로드측실(2a)로부터 검출 공간(20)으로 작동유가 누출되게 된다. 더 구체적으로는, 검출 기간 내에 있어서의 로드측실(2a)의 최저 압력(로드측실(2a)의 압력 변동의 하한값)이라도, 로드 시일(11)을 넘어 검출 공간(20)으로 누출되게 된다. 따라서, 도 5에 나타내는 바와 같이, 검출 공간(20)의 압력 변동의 하한값 Pmin은, 제로보다 큰 값 P3이 된다. 이와 같이, 로드 시일(11)의 열화가 진전되어, 작동유의 누설 정도가 커지면, 압력 변동의 상한값 Pmax, 빈도 Nover 및 하한값 Pmin이 증가하므로, 판정값 V도 이것에 따라서 커진다. 따라서, 도 5에 나타내는 예에서는, 판정값 V가 판정 역치를 초과하여, 판정부(63)는 오일 누설이 발생하였다고 판정한다.
로드측실(2a)의 압력이 비교적 낮은 압력이며 로드측실(2a) 내의 압력 변동의 폭도 작은 경우에는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 검출 공간(20)의 압력 변동의 상한값 Pmax 및 빈도 Nover가 비교적 작은 값이 된다.
이러한 경우에는, 로드 시일(11)의 열화가 진전되어도, 도 7에 나타내는 바와 같이, 검출 공간(20)의 압력 변동의 상한값 Pmax 및 빈도 Nover가 커지지 않는다. 따라서, 판정식의 분자의 값은 작아져, 검출 공간(20)의 압력 변동의 상한값 Pmax나 빈도 Nover만으로는, 오일 누설을 검출할 수 없다.
한편, 도 7에 나타내는 바와 같이, 로드 시일(11)의 열화가 진전되면, 로드측실(2a)이 저압이라도, 압력 변동의 하한값 Pmin은 커진다(도 7 중의 P5). 따라서, 본 실시 형태에서는, 판정식에는, 판정값 V를 구하는 파라미터로서 검출 공간(20)의 압력 변동의 하한값 Pmin이 포함된다. 이 때문에, 로드측실(2a)이 저압이면서 압력 변동의 폭이 작고, 검출 공간(20) 내의 압력 변동의 상한값 Pmax나 빈도 Nover가 작은 경우라도, 하한값 Pmin의 값이 크면 판정값 V도 커진다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 도 7에 나타내는 바와 같은 로드측실(2a)이 저압이면서 압력 변동의 폭이 작고, 검출 공간(20)의 압력이 커지지 않는 경우라도, 오일 누설을 판정할 수 있어, 오일 누설의 검출 정밀도가 향상된다.
또한, 식(1)에 나타내는 바와 같이, 판정식은, 릴리프압 Pr로부터 압력 변동의 하한값 Pmin을 뺀 것을 분모로 하고 있다. 이 때문에, 압력 변동의 하한값 Pmin이 높고 릴리프압 Pr에 가까운 값일수록, 판정값 V는 급격하게 증가한다. 즉, 하한값 Pmin이 릴리프압 Pr에 근접할수록, 하한값 Pmin의 증가에 의한 판정값 V의 증가량(하한값 Pmin의 증가에 대한 판정값 V의 증가 비율)이 커진다. 하한값 Pmin이 릴리프압 Pr과 동일한 값이 되면, 판정값 V는 발산한다. 이와 같이, 판정식은, 릴리프압 Pr과 하한값 Pmin의 차분을 분모로 함으로써, 하한값 Pmin의 영향이 커지도록 구성된다. 따라서, 식(1)과 같은 판정식을 사용함으로써, 로드측실(2a)의 압력이 비교적 낮은 경우에 있어서, 오일 누설의 검출 정밀도를 한층 더 향상시킬 수 있다.
온도 적산값 It는, 검출 기간 내의 온도 데이터 뿐만 아니라, 기억부(64)에 기억된 모든 온도 데이터를 적산한 것이다. 따라서, 예를 들어 검출 공간(20)이 비교적 저온이었다고 해도, 유압 실린더(1)가 장시간 사용되고 있는 것일수록, 온도 적산값 It는 커진다. 이러한 온도 적산값 It를 판정식에 넣음으로써 로드 시일(11)에 대한 열영향이나 수명과 같은 요인을 판정값 V에 반영시킬 수 있어, 더 고정밀도로 오일 누설을 검출할 수 있다.
이상과 같은 판정 방법에 의해, 오일 누설이 발생하고 있다고 판정된 경우에는, 예를 들어 경고 램프(도시 생략) 등에 의해, 로드 시일(11)의 교환 시기에 도달한 것을 오퍼레이터에게 통지한다.
이와 같이, 유압 실린더(1)에서는, 유체 누설 검출 시스템(100)의 센서부(30)에 의해 검출된 압력에 기초하여 로드 시일(11)의 열화를 알 수 있다. 따라서, 로드 시일(11)의 교환 시기를 용이하게 관리할 수 있다.
다음으로, 본 실시 형태의 변형예에 대해 설명한다. 다음과 같은 변형예도 본 발명의 범위 내이며, 변형예에 나타내는 구성과 상술한 실시 형태에서 설명한 구성을 조합하거나, 이하의 상이한 변형예에서 설명하는 구성끼리를 조합하거나 하는 것도 가능하다.
상기 실시 형태에서는, 실린더 장치가 유압 실린더(1)인 경우에 대해 설명하였다. 이것에 한정되지 않고, 유체 누설 검출 시스템(100)은, 실린더 장치로서 완충기 등에 사용되어도 된다. 또한, 실린더 장치가 유압 실린더(1)인 경우에 있어서, 유압 실린더(1)는, 양로드형인 것이어도 되고, 로드측실(2a)에만 작동유가 급배되는 단동형인 것이어도 된다. 또한, 작동 유체로서는, 작동유에 한정되지 않고, 예를 들어 물이나 그 밖의 액체가 사용되어도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 압력 파라미터는, 압력 변동의 상한값 Pmax, 하한값 Pmin 및 빈도 Nover를 포함한다. 이에 대해, 압력 파라미터는, 이들에 한정되는 것은 아니며, 압력 변동을 나타내는 그 밖의 값을 이용해도 된다. 또한, 빈도 Nover는 반드시 이용할 필요는 없다. 판정부(63)가 판정에 이용하는 압력 파라미터에는, 적어도 압력 변동의 상한값 Pmax 및 하한값 Pmin이 포함되어 있으면 된다. 또한, 온도 파라미터도 온도 적산값 It에 한정되는 것은 아니다. 또한, 판정부(63)는, 온도 파라미터를 이용하지 않고, 오일 누설을 판정하는 것이어도 되고, 이 경우에는, 센서부는 압력을 검출 가능한 것이면 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 식(1)로 표시되는 판정식에 의해 판정값 V를 산출하여, 오일 누설이 판정된다. 이에 대해, 판정식은, 식(1)에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 단순히, 압력 변동의 상한값 Pmax, 하한값 Pmin, 빈도 Nover, 온도 적산값 It의 곱에 의해, 판정값 V를 산출하는 판정식이어도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 4개의 파라미터로부터 하나의 판정값 V를 산출하고, 판정값 V와 판정 역치의 대소를 비교함으로써, 오일 누설을 판정한다. 이에 비해, 판정부(63)의 판정 방법은, 압력 변동의 상한값 Pmax와 하한값 Pmin을 이용하는 것인 한, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 압력 변동의 상한값 Pmax 및 하한값 Pmin의 각각에 대해 역치를 설정하고, 어느 한쪽이 역치를 초과한 경우에 오일 누설이 발생하고 있다고 판정하는 것이어도 된다.
이상의 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 효과를 발휘한다.
유체 누설 검출 시스템(100)에 의하면, 컨트롤러(60)의 판정부(63)는, 검출 공간(20) 내의 압력 변동을 나타내는 압력 파라미터로서, 압력 변동의 상한값 Pmax 및 하한값 Pmin에 기초하여 오일 누설을 판정한다. 이에 의해, 로드측실(2a)의 압력이 낮아 검출 공간(20)의 압력 변동의 상한값 Pmax으로는 판정할 수 없는 경우라도, 오일 누설을 판정할 수 있다. 따라서, 오일 누설의 검출 정밀도가 향상된다.
또한, 판정부(63)는, 압력 파라미터로서, 상한값 Pmax 및 하한값 Pmin 외에도, 빈도 Nover에 기초하여, 오일 누설을 판정한다. 이에 의해, 오일 누설을 더 고정밀도로 검출할 수 있다.
또한, 판정부(63)는, 압력 파라미터 외에도, 온도 파라미터로서 온도 적산값 It에 기초하여, 오일 누설을 판정한다. 이에 의해, 열영향이나 수명의 영향을 고려한 오일 누설 판정을 행할 수 있어, 오일 누설의 검출 정밀도가 향상된다.
또한, 판정부(63)는, 식(1)로 표시되는 판정식을 이용하여, 압력 변동의 상한값 Pmax, 하한값 Pmin, 역치 초과의 빈도 Nover, 온도 적산값 It에 기초하여, 단일의 판정값 V를 산출하여, 유체의 누설을 판정한다. 판정식에 있어서, 릴리프압 Pr과 압력 변동의 하한값 Pmin의 차가 분모를 구성한다. 이와 같이, 판정식은, 하한값 Pmin의 증가에 대해 판정값 V가 지수적으로 증가하여, 판정값 V에 대한 하한값 Pmin의 영향이 커지도록 구성된다. 따라서, 식(1)과 같은 판정식을 사용함으로써, 로드측실(2a)의 압력이 비교적 낮은 경우에 있어서, 특히 고정밀도로 오일 누설을 검출할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태의 구성, 작용 및 효과를 정리하여 설명한다.
실린더 튜브(2)로부터 연장 돌출되는 피스톤 로드(3)와, 실린더 튜브(2)에 마련되고 피스톤 로드(3)가 삽입 관통되는 실린더 헤드(5)를 갖는 유압 실린더(1)에 있어서 피스톤 로드(3)와 실린더 헤드(5) 사이의 환상 틈새(8)를 통과한 실린더 튜브(2) 내의 로드측실(2a)로부터의 작동유의 누설을 검출하기 위한 유체 누설 검출 시스템(100)은, 유압 실린더(1)에 마련되고, 피스톤 로드(3)와 실린더 헤드(5) 사이의 환상 틈새(8)를 통과하여 누설되는 작동유의 압력을 검출하는 검출 유닛(10)과, 검출 유닛(10)의 검출 결과를 취득하는 컨트롤러(60)를 구비하고, 검출 유닛(10)은, 실린더 헤드(5)에 마련되어 피스톤 로드(3)와 실린더 헤드(5) 사이의 틈새를 밀봉하는 로드 시일(11)과, 로드 시일(11)로부터 누설되는 작동유가 유도되는 검출 공간(20)과, 검출 공간(20)의 압력을 검출하는 센서부(30)를 갖고, 컨트롤러(60)는, 센서부(30)의 검출 결과에 기초하여, 로드측실(2a)의 압력에 기인하는 검출 공간(20) 내의 압력 변동을 나타내는 압력 파라미터를 산출하는 산출부(62)와, 압력 파라미터에 기초하여 작동유의 누설을 판정하는 판정부(63)를 갖고, 압력 파라미터는, 소정의 검출 기간 내에 있어서 센서부(30)가 검출한 검출 결과로부터 얻어지는 압력 변동의 상한값 Pmax와 하한값 Pmin을 포함한다.
또한, 유체 누설 검출 시스템(100)에서는, 판정부(63)는, 압력 파라미터에 기초하여 판정값 V를 산출하여, 해당 판정값 V가 소정의 판정 역치 이상이면 작동유의 누설이 발생하고 있다고 판정하고, 판정값 V는, 압력 변동의 상한값 Pmax 및 하한값 Pmin이 클수록 큰 값이 된다.
이들 구성에서는, 판정부(63)는, 검출 공간(20) 내의 압력 변동의 상한값 Pmax 외에도, 하한값 Pmin에 기초하여 오일 누설을 판정한다. 오일 누설의 판정에 검출 공간(20)의 압력 변동의 하한값 Pmin을 이용함으로써, 로드측실(2a)이 저압이며 검출 공간(20)의 압력 변동의 상한값 Pmax으로는 오일 누설을 판정할 수 없는 경우라도, 오일 누설을 판정할 수 있다. 따라서, 유체 누설 검출 시스템(100)에 의한 검출 정밀도가 향상된다.
또한, 유체 누설 검출 시스템(100)에서는, 압력 파라미터는, 검출 기간 내에 있어서 검출 공간(20)의 압력이 소정의 빈도 역치 Pc를 초과하는 빈도 Nover를 더 포함한다.
또한, 유체 누설 검출 시스템(100)에서는, 판정부(63)는, 압력 파라미터에 기초하여 판정값 V를 산출하여, 해당 판정값 V가 소정의 판정 역치 이상이면 작동유의 누설이 발생하고 있다고 판정하고, 판정값 V는, 빈도 Nover가 높을수록 큰 값이 된다.
이들 구성에서는, 유체 누설 검출 시스템(100)에 의한 검출 정밀도를 더 향상시킬 수 있다.
또한, 유체 누설 검출 시스템(100)에서는, 판정부(63)는, 압력 파라미터와, 센서부(30)에 의해 검출되는 검출 기간 내에 있어서의 검출 공간(20) 내의 온도 적산값 It에 기초하여 작동유의 누설을 판정한다.
또한, 유체 누설 검출 시스템(100)에서는, 판정부(63)는, 압력 파라미터 및 온도의 적산값 It에 기초하여 판정값 V를 산출하여, 해당 판정값 V가 소정의 판정 역치 이상이면 작동유의 누설이 발생하고 있다고 판정하고, 판정값 V는, 온도의 적산값 It가 클수록 큰 값이 된다.
이들 구성에서는, 로드 시일(11)에의 열영향이나 수명을 고려한 오일 누설 판정을 행할 수 있어, 유체 누설 검출 시스템(100)에 의한 검출 정밀도를 더 향상시킬 수 있다.
또한, 유체 누설 검출 시스템(100)은, 검출 공간(20)의 압력이 릴리프압 Pr에 도달하면 밸브 개방하여 검출 공간(20)의 압력을 방출하는 릴리프 밸브(40)를 더 구비하고, 판정부(63)는, 릴리프압 Pr과 압력 파라미터의 하한값 Pmin의 차분에 기초하여 작동유의 누설을 판정한다.
또한, 유압 실린더(1)는, 실린더 튜브(2)로부터 연장 돌출되는 피스톤 로드(3)와, 실린더 튜브(2)에 마련되고 피스톤 로드(3)가 삽입 관통되는 실린더 헤드(5)와, 피스톤 로드(3)와 실린더 헤드(5) 사이를 통과한 실린더 튜브(2) 내의 로드측실(2a)로부터의 작동유의 누설을 검출하기 위한 유체 누설 검출 시스템(100)을 구비한다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타낸 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성에 한정하는 취지는 아니다.
본원은 2018년 5월 1일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2018-088381호에 기초하는 우선권을 주장하고, 이 출원의 모든 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

Claims (8)

  1. 실린더 튜브로부터 연장 돌출되는 피스톤 로드와, 상기 실린더 튜브에 마련되고 상기 피스톤 로드가 삽입 관통되는 실린더 헤드를 갖는 실린더 장치에 있어서 상기 피스톤 로드와 상기 실린더 헤드 사이의 틈새를 통과한 상기 실린더 튜브 내의 유체압실로부터의 작동 유체의 누설을 검출하기 위한 유체 누설 검출 시스템이며,
    상기 실린더 장치에 마련되고, 상기 피스톤 로드와 상기 실린더 헤드 사이의 상기 틈새를 통과하여 누설되는 작동 유체의 압력을 검출하는 검출 유닛과,
    상기 검출 유닛의 검출 결과를 취득하는 컨트롤러를 구비하고,
    상기 검출 유닛은,
    상기 실린더 헤드에 마련되고 상기 피스톤 로드와 상기 실린더 헤드 사이의 틈새를 밀봉하는 로드 시일과,
    상기 로드 시일로부터 누설되는 작동 유체가 유도되는 검출 공간과,
    상기 검출 공간의 압력을 검출하는 검출부를 갖고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 검출부의 검출 결과에 기초하여, 상기 유체압실의 압력에 기인하는 상기 검출 공간 내의 압력 변동을 나타내는 압력 파라미터를 산출하는 산출부와,
    상기 압력 파라미터에 기초하여 작동 유체의 누설을 판정하는 판정부를 갖고,
    상기 압력 파라미터는, 소정의 검출 기간 내에 있어서 상기 검출부가 검출한 검출 결과로부터 얻어지는 상기 압력 변동의 상한값과 하한값을 포함하는, 유체 누설 검출 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 판정부는, 상기 압력 파라미터에 기초하여 판정값을 산출하여, 해당 판정값이 소정의 판정 역치 이상이면 작동 유체의 누설이 발생하고 있다고 판정하고,
    상기 판정값은, 상기 압력 변동의 상기 상한값 및 상기 하한값이 클수록 큰 값이 되는, 유체 누설 검출 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압력 파라미터는, 상기 검출 기간 내에 있어서 상기 검출 공간의 압력이 소정의 역치를 초과하는 빈도를 더 포함하는, 유체 누설 검출 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 판정부는, 상기 압력 파라미터에 기초하여 판정값을 산출하여, 해당 판정값이 소정의 판정 역치 이상이면 작동 유체의 누설이 발생하고 있다고 판정하고,
    상기 판정값은, 상기 빈도가 높을수록 큰 값이 되는, 유체 누설 검출 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 검출부는, 상기 검출 공간 내의 온도를 더 검출하고,
    상기 판정부는, 상기 압력 파라미터와, 상기 검출 기간 내에 있어서의 상기 검출 공간 내의 온도의 적산값에 기초하여 작동 유체의 누설을 판정하는, 유체 누설 검출 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 판정부는, 상기 압력 파라미터 및 상기 온도의 적산값에 기초하여 판정값을 산출하여, 해당 판정값이 소정의 판정 역치 이상이면 작동 유체의 누설이 발생하고 있다고 판정하고,
    상기 판정값은, 상기 온도의 적산값이 클수록 큰 값이 되는, 유체 누설 검출 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 검출 공간의 압력이 릴리프압에 도달하면 밸브 개방하여 상기 검출 공간의 압력을 방출하는 릴리프 밸브를 더 구비하고,
    상기 판정부는, 상기 릴리프압과 상기 압력 파라미터의 상기 하한값의 차분에 기초하여 작동 유체의 누설을 판정하는, 유체 누설 검출 시스템.
  8. 유체압 시스템이며,
    제1항에 기재된 유체 누설 검출 시스템과,
    실린더 튜브로부터 연장 돌출되는 피스톤 로드와 상기 실린더 튜브에 마련되고 상기 피스톤 로드가 삽입 관통되는 실린더 헤드를 구비하는 실린더 장치를 구비하는, 유체압 시스템.
KR1020207019739A 2018-05-01 2019-04-23 유체 누설 검출 시스템 및 유체압 시스템 KR20210003081A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018088381A JP6643393B2 (ja) 2018-05-01 2018-05-01 流体漏れ検出システム及び流体圧システム
JPJP-P-2018-088381 2018-05-01
PCT/JP2019/017144 WO2019212003A1 (ja) 2018-05-01 2019-04-23 流体漏れ検出システム及び流体圧システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210003081A true KR20210003081A (ko) 2021-01-11

Family

ID=68387064

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207019739A KR20210003081A (ko) 2018-05-01 2019-04-23 유체 누설 검출 시스템 및 유체압 시스템

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11466707B2 (ko)
JP (1) JP6643393B2 (ko)
KR (1) KR20210003081A (ko)
CN (1) CN111656022B (ko)
DE (1) DE112019002262T5 (ko)
WO (1) WO2019212003A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102263584B1 (ko) * 2019-12-20 2021-06-10 디와이파워 주식회사 외부 누유 감지 구조가 구비된 유압 실린더 장치
KR102188244B1 (ko) * 2020-03-03 2020-12-08 파카코리아(주) 수소 압축 장비의 누유 검출 시스템
DE102021202041A1 (de) 2021-03-03 2022-09-08 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Stangendichtsystem und Zylinderkopf für einen Hydraulikzylinder
WO2023002519A1 (ja) 2021-07-19 2023-01-26 株式会社バルカー 液圧機器監視システム
CN117605736B (zh) * 2024-01-22 2024-04-09 山东济矿鲁能煤电股份有限公司阳城煤矿 一种前后移动油缸密封性检测方法

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1480363A (fr) * 1966-03-31 1967-05-12 Trefimetaux Procédé et dispositif pour la détection automatique des fuites sur les câbles électriques à pression de liquide
US3438246A (en) * 1967-06-19 1969-04-15 Stellar Eng Inc Hydraulic leak testing system and apparatus
GB1367361A (en) * 1969-11-26 1974-09-18 Froelich M Method and apparatus for checking seals
SE375936B (ko) * 1973-06-26 1975-05-05 Asea Ab
US4090396A (en) * 1977-01-31 1978-05-23 Brien John W O Method and device for detecting hydraulic leaks
JPS59153765U (ja) * 1983-04-01 1984-10-15 株式会社神戸製鋼所 油圧シリンダのシ−ル監視装置
US4993256A (en) * 1988-04-20 1991-02-19 Kabushiki Kaisha Fukuda Leakage test method and apparatus
US5072622A (en) * 1990-06-04 1991-12-17 Roach Max J Pipeline monitoring and leak containment system and apparatus therefor
FR2663592B1 (fr) * 1990-06-20 1992-09-04 Lorraine Carbone Bande de frottement en carbone avec detection d'avaries.
US5090234A (en) * 1990-08-30 1992-02-25 Vista Research, Inc. Positive displacement pump apparatus and methods for detection of leaks in pressurized pipeline systems
US5232251A (en) * 1991-03-18 1993-08-03 Gaughan John T Expansion joint with two sealing elements
JPH07109380B2 (ja) * 1991-03-14 1995-11-22 工業技術院長 ガス漏洩検知装置
US5272911A (en) * 1992-10-26 1993-12-28 Litton Industrial Automation Systems, Inc. Cylinder head flow test apparatus and method
JP3407566B2 (ja) * 1996-11-05 2003-05-19 日産自動車株式会社 蒸発燃料処理装置の診断装置
US6023961A (en) * 1998-04-02 2000-02-15 Reliance Electric Industrial Company Micro-viscosity sensor and lubrication analysis system employing the same
US6688338B2 (en) * 2001-12-26 2004-02-10 Paul Meli Secondary containment system for pipelines
DE102005059564A1 (de) * 2005-12-13 2007-06-14 Brueninghaus Hydromatik Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Zustandsüberwachung bei hydrostatischen Verdrängereinheiten
JP4495103B2 (ja) * 2006-03-27 2010-06-30 三菱電機株式会社 ガス漏れ検出装置及びガス漏れ検出方法
DE102007062794B4 (de) * 2007-12-27 2023-07-06 Audi Ag Verfahren und Vorrichtung zur Detektion einer Undichtigkeit in einem Abgasabschnitt eines Verbrennungsmotors
US8205484B2 (en) * 2009-02-17 2012-06-26 Fukuda Co., Ltd. Apparatus and method for leak testing
JP5479938B2 (ja) * 2010-02-15 2014-04-23 カヤバ工業株式会社 流体圧シリンダ
US9404445B2 (en) * 2013-05-22 2016-08-02 Honda Motor Co., Ltd. Evaporated fuel treatment apparatus
CN104440758B (zh) * 2013-09-25 2017-01-04 五冶集团上海有限公司 一种便携式压力装置及其在过盈配合零件拆卸中的应用
US9752599B2 (en) * 2014-05-07 2017-09-05 Fisher Controls International Llc Methods and apparatus to partial stroke test valves using pressure control
JP6296500B2 (ja) 2014-08-22 2018-03-20 日本バルカー工業株式会社 液体漏れ検知ユニット
US10352814B2 (en) * 2015-11-10 2019-07-16 Phyn Llc Water leak detection using pressure sensing
CN105675235A (zh) * 2016-03-16 2016-06-15 湖南科技大学 一种容器泄漏检测装置和方法
JP2017207078A (ja) * 2016-05-16 2017-11-24 Ｋｙｂ株式会社 液漏れ検知装置
DE102017200766A1 (de) * 2017-01-18 2018-07-19 Siemens Healthcare Gmbh Gehäuse für einen Hochspannungstank, Hochspannungstank für eine Hochspannungserzeugung und Verfahren zum Betrieb eines Hochspannungstanks
US10272993B2 (en) * 2017-07-05 2019-04-30 Goodrich Corporation Dual-stage, stroke-activated, mixed fluid gas shock strut servicing monitoring system
CN107605862A (zh) * 2017-10-31 2018-01-19 中国重型机械研究院股份公司 一种往复运动式活塞密封试验装置
US10677380B1 (en) * 2019-07-26 2020-06-09 Halliburton Energy Services, Inc. Fail safe suction hose for significantly moving suction port

Also Published As

Publication number Publication date
CN111656022A (zh) 2020-09-11
DE112019002262T5 (de) 2021-01-07
WO2019212003A1 (ja) 2019-11-07
US20210270296A1 (en) 2021-09-02
US11466707B2 (en) 2022-10-11
JP6643393B2 (ja) 2020-02-12
JP2019194484A (ja) 2019-11-07
CN111656022B (zh) 2023-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20210003081A (ko) 유체 누설 검출 시스템 및 유체압 시스템
CN104395615A (zh) 致动器预测系统
US20220034406A1 (en) Apparatus, system and method for monitoring sealing devices
US11339810B2 (en) Fluid leakage detection system
JP6944100B2 (ja) 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
EP2649353B1 (en) Relief valve
JP7039165B2 (ja) 液体漏れ検知ユニット
WO2019146459A1 (ja) 流体漏れ検出機器及び往復動型流体圧機器
JP6817820B2 (ja) 液漏れ検知装置
JP2020106418A (ja) 弁体状態監視装置及び流体圧駆動装置
JP7032998B2 (ja) シール劣化診断装置及び流体圧システム
KR101885429B1 (ko) 위치 전송기 모델을 이용한 공기구동 제어 밸브의 진단 방법 및 장치
JP6936766B2 (ja) 流体漏れ検出システム
JP2019117165A (ja) 液漏れ検知機構の改良
JP7032999B2 (ja) 流体漏れ検出システム
JP7001538B2 (ja) 流体漏れ検出システム
CN110857710B (zh) 对致动器的操作参数的测量
TWI751210B (zh) 液體洩漏檢測單元
CN110770560B (zh) 液体泄漏检测单元

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination