(57)【要約】【課題】特別な補正機構を追加しなくても、フィルタエレメントの目詰まりを正確に検出できるフィルタ目詰まり自動検診方法を提供する。【解決手段】フィルタエレメント２２ａの目詰まりのおそれを感知した制御装置３６は、作業機械のオペレータにフィルタ目詰まり自動検診方法を実施するか否かを確認し、オペレータの肯定操作によりフィルタ目詰まり自動検診方法を実施する。このフィルタ目詰まり自動検診方法は、フィルタエレメント２２ａを通過する油の温度を基準範囲内に制御するとともに、この油の流量を規定流量に制御した状態で、フィルタエレメント２２ａの前後差圧を計測し、この前後差圧を基準値と比較してフィルタエレメント２２ａの目詰まりの有無を自動的に検出する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルタエレメントを通過する油の流量を規定流量に制御した状態で、
フィルタエレメントの前後差圧を計測し、
この前後差圧を基準値と比較してフィルタエレメントの目詰まりの有無を自動的に検出する
ことを特徴とするフィルタ目詰まり自動検診方法。
【請求項２】
フィルタエレメントを通過する油の温度を基準範囲内に制御する
ことを特徴とする請求項１記載のフィルタ目詰まり自動検診方法。
【請求項３】
作業機械の油圧回路においてフィルタエレメントの目詰まりのおそれを感知した制御装置は、
作業機械のオペレータに請求項１または２記載のフィルタ目詰まり自動検診方法を実施するか否かを確認し、
オペレータの肯定操作により請求項１または２記載のフィルタ目詰まり自動検診方法を実施する
ことを特徴とするフィルタ目詰まり自動検診方法。
【請求項４】
オペレータがフィルタ目詰まり自動検診方法を実施しないことを選択した場合でも、
作業機械を操作する操作器の非操作状態が基準時間以上継続した場合は、
オペレータに請求項１または２記載のフィルタ目詰まり自動検診方法を実施するか否かを再度確認する
ことを特徴とする請求項３記載のフィルタ目詰まり自動検診方法。
【請求項５】
フィルタエレメントの目詰まりを検出した後もエレメント交換することなく作業機械を稼働した場合は、
制御装置は、作業機械による作業時間が一定時間を経過した時点で、作業機械の機能を強制的に低下させる
ことを特徴とする請求項３または４記載のフィルタ目詰まり自動検診方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルタエレメントの目詰まりの有無を検出するフィルタ目詰まり自動検診方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、油圧ショベルの油圧回路を示し、可変容量形のメインポンプ１から吐出された作動油は、コントロール弁２により制御されて走行系、旋回系、作業機系の各種油圧アクチュエータ（図示せず）に供給され、これらの各種油圧アクチュエータからコントロール弁２を経てタンク３に戻されるが、その戻り油は、オイルクーラ４で冷却されるとともに、作動油フィルタ５のフィルタエレメント５ａにより濾過される。
【０００３】
このフィルタエレメント５ａは、油中のコンタミネーションを除去する機能を有するが、そのままにしておくとコンタミネーションにより目詰まりを起すので、その目詰まりを検出したら、このフィルタエレメント５ａを交換する必要がある。
【０００４】
このフィルタエレメント５ａの目詰まりを検出するために、このフィルタエレメント５ａの前後差圧を監視するインジケータ６を設置し、フィルタエレメント５ａの前後差圧がある基準値以上になると、このインジケータ６は、制御装置（ＥＣＭ）７に信号を発信し、モニタ８などを通じて、オペレータに対しフィルタエレメント５ａを交換するように警告している。
【０００５】
このようにインジケータ６によりフィルタエレメント５ａの前後差圧のみを計測する方式は、次のような問題を有している。
【０００６】
（１）  実作業中は、刻一刻とフィルタエレメント５ａを通過する流量が変化するため、流量に応じてフィルタエレメント５ａの前後差圧が変化してしまう。そのため、目詰まり度が許容限度に達していないにもかかわらず、インジケータ６が作動してしまい、誤診のおそれが生じる。
【０００７】
（２）  機体の周囲温度により、同じ作業をしても油温が異なり、動粘度が変化するため、油温に対してもフィルタエレメント５ａの前後差圧が変わってしまう。そのため、（１）と同様に誤診のおそれが生じる。
【０００８】
（３）  上記理由から、一定油温で一定流量の作動油を作動油フィルタ５に流して、フィルタエレメント５ａの前後差圧を計る必要がある。一定流量を流すことに関しては、一定流量を流すことのできる走行操作により、目詰まりを最終診断している。
【０００９】
しかし、走行操作は、現場によってはできないことが多々あるため、全機体に対して診断できるわけではない。油温をある範囲内に入れることに関しては、油温管理システムが確立されておらず、やはり誤診のおそれがある。
【００１０】
一方、作動油を濾過する作動油フィルタだけでなく、この作動油フィルタより上流側の作動油路に作動油フィルタと直列に固定絞り（図示せず）を介装し、作動油フィルタの前後差圧をフィルタ差圧検出手段により検出するとともに、固定絞りの前後差圧を固定絞り差圧検出手段により検出し、そして、フィルタ差圧検出手段で検出された作動油フィルタ差圧情報を固定絞り差圧検出手段で検出された固定絞り差圧情報で割算した割算値と所定値とを比較して、割算値が所定値を超えるときに、作動油フィルタが目詰まり状態であると検知する作動油フィルタ目詰まり状態検知装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
この作動油フィルタ差圧情報を固定絞り差圧情報で補正する作動油フィルタ目詰まり状態検知装置は、作動油の粘度変化や流量変化の影響を受けることなく、作動油フィルタの目詰まり状態を検知できるものであるが、固定絞りや、固定絞り差圧検出手段などを新設する必要があるとともに、固定絞りでの熱の発生によるエネルギの無駄使いを伴なう。
【００１２】
【特許文献１】
特開平１０−５５１１号公報（第３−４頁、図１−３）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、インジケータ６によりフィルタエレメント５ａの前後差圧のみを計測する方式は、流量や油温が変化したときに、誤診のおそれが生じ、また、作動油フィルタ差圧情報を固定絞り差圧情報で補正する方式は、そのための設備を搭載する必要があり、さらに、必要のない熱の発生によるエネルギロスを伴なう問題がある。
【００１４】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、特別な補正機構を追加しなくても、フィルタエレメントの目詰まりを正確に検出できるフィルタ目詰まり自動検診方法を提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、フィルタエレメントを通過する油の流量を規定流量に制御した状態で、フィルタエレメントの前後差圧を計測し、この前後差圧を基準値と比較してフィルタエレメントの目詰まりの有無を自動的に検出するフィルタ目詰まり自動検診方法であり、フィルタエレメントの前後差圧に影響を与える作動油の流量を適正な規定流量に制御することにより、フィルタエレメントの前後差圧から目詰まりの正しい診断ができる。しかも、特別な補正機構を追加しなくても、フィルタエレメントの目詰まりを正確に検出でき、従来例のような固定絞りでの熱の発生によるエネルギロスも防止でき、また、フィルタエレメントの寿命を最大限使用できるため、ランニングコストを削減できる。
【００１６】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載のフィルタ目詰まり自動検診方法において、フィルタエレメントを通過する油の温度を基準範囲内に制御するフィルタ目詰まり自動検診方法であり、油の温度および流量を所定の状態に制御することで、フィルタエレメントの前後差圧に影響を与える作動油の動粘度および流量を適正に制御することができ、これにより、フィルタエレメントの前後差圧から目詰まりの正しい診断が、より高精度にできる。
【００１７】
請求項３に記載された発明は、作業機械の油圧回路においてフィルタエレメントの目詰まりのおそれを感知した制御装置が、作業機械のオペレータに請求項１または２記載のフィルタ目詰まり自動検診方法を実施するか否かを確認し、オペレータの肯定操作により請求項１または２記載のフィルタ目詰まり自動検診方法を実施するフィルタ目詰まり自動検診方法であり、作業機械の油圧回路が十分な油量を必要とする作業中であるような場合は、制御装置がフィルタエレメントの目詰まりのおそれを感知しても、オペレータが肯定操作をしないことで、請求項１または２記載のフィルタ目詰まり自動検診方法を実施しないことを選択できるので、作業機械の作業効率の低下を防止できる。
【００１８】
請求項４に記載された発明は、請求項３記載のフィルタ目詰まり自動検診方法において、オペレータがフィルタ目詰まり自動検診方法を実施しないことを選択した場合でも、作業機械を操作する操作器の非操作状態が基準時間以上継続した場合は、オペレータに請求項１または２記載のフィルタ目詰まり自動検診方法を実施するか否かを再度確認するフィルタ目詰まり自動検診方法であり、作業機械を操作しない非操作状態が基準時間以上継続した場合は、オペレータに上記フィルタ目詰まり自動検診方法を実施するか否かを再度確認することで、オペレータに注意を喚起でき、フィルタエレメントの目詰まりのおそれ有る状態が長く続くことを防止できる。
【００１９】
請求項５に記載された発明は、請求項３または４記載のフィルタ目詰まり自動検診方法において、フィルタエレメントの目詰まりを検出した後もエレメント交換することなく作業機械を稼働した場合は、制御装置は、作業機械による作業時間が一定時間を経過した時点で、作業機械の機能を強制的に低下させるフィルタ目詰まり自動検診方法であり、フィルタエレメントが目詰まりした状態のまま作業機械を長時間稼働した場合は、フィルタエレメントに目詰まりしたコンタミネーションが油圧回路中に混入して、油圧回路部品を損傷するおそれがあるので、作業機械の機能を強制的に低下させることで、フィルタエレメントの交換を強制して、油圧回路部品の損傷を防止できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１乃至図３に示された一実施の形態を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
図１は、作業機械としての油圧ショベルの油圧回路を示し、複数の可変容量形のメインポンプ１１から吐出された油としての作動油は、コントロール弁１２により制御されて、油圧ショベルの各種油圧アクチュエータ（図示せず）、すなわち下部走行体の走行用油圧モータ、下部走行体に対し上部旋回体を旋回させる旋回用油圧モータ、上部旋回体に搭載された作業装置の油圧シリンダに供給され、これらの各種油圧アクチュエータからコントロール弁１２を経てタンク１３に戻される。
【００２２】
コントロール弁１２内には、外部からの電気信号により設定圧力を可変調整できる複数の電気リリーフ弁１４が内蔵され、これらの電気リリーフ弁１４を経た戻り油ライン１５に、オイルクーラ１６および外部からの電気信号に応じて設定圧を変える電気バイパス弁１７が並列に接続されている。
【００２３】
オイルクーラ１６または電気バイパス弁１７を経た戻り油ライン２１には、作動油中のコンタミネーションをフィルタエレメント２２ａにより濾過除去する作動油フィルタ２２と、この作動油フィルタ２２のフィルタエレメント２２ａの前後差圧を計測し、フィルタエレメント２２ａが作動油中のコンタミネーションにより目詰まりを起して前後差圧が基準値以上になると目詰まり検出信号を発信するインジケータ２３と、作動油フィルタ２２の前後差圧が限界値を超えたときに開いてフィルタエレメント２２ａの破損を防止するバイパスチェック弁２４とが並列に接続されている。
【００２４】
前記タンク１３などには、作動油の温度すなわち油温を測定するための油温センサ２５が設けられている。また、オイルクーラ１６には、回転速度制御可能なモータ２６により駆動される冷却ファン２７が設けられている。
【００２５】
このような油温を測定する油温センサ２５や、回転速度制御可能な冷却ファン２７などを搭載している油圧ショベルは、これらの既存設備をそのまま用いる。
【００２６】
複数の可変容量形のメインポンプ１１は、それぞれ斜板などの容量可変手段３１を備え、これらの容量可変手段３１は、それぞれレギュレータ３２により傾転駆動され、これらのレギュレータ３２の変位量は変位センサ３３により検出される。さらに、これらのレギュレータ３２は、パイロットポンプ３４から吐出されたパイロット油圧を電気減圧弁３５で制御した作動圧により変位制御される。
【００２７】
インジケータ２３、油温センサ２５、変位センサ３３は、制御装置（ＥＣＭ）３６の入力部に接続され、また、この制御装置３６の出力部は、電気リリーフ弁１４、電気バイパス弁１７、モータ２６、電気減圧弁３５、モニタ３７に接続されている。このモニタ３７は、オペレータに対し「フィルタエレメントを交換する」などの警告を表示する。
【００２８】
制御装置３６は、電気バイパス弁１７を制御してオイルクーラ１６への油量を制御することで、またモータ２６の回転速度を制御して冷却ファン２７の回転速度を制御することで、フィルタエレメント２２ａを通過する油の温度を基準範囲内に制御するとともに、電気減圧弁３５を制御してレギュレータ３２により容量可変手段３１を制御することで、メインポンプ１１からの作動油吐出流量を規定流量に制御し、さらに電気リリーフ弁１４を制御してメインポンプ１１から吐出した油の全てを戻り油ライン１５側に流し、インジケータ２３によりフィルタエレメント２２ａの前後差圧を監視し、この前後差圧を基準値と比較してフィルタエレメント２２ａの目詰まりの有無を自動的に検出する。
【００２９】
その際に、フィルタエレメント２２ａの目詰まりを感知した制御装置３６は、モニタ３７を通じて、油圧ショベルのオペレータにフィルタエレメント２２ａの交換を実施するよう警告を促す。
【００３０】
次に、この制御装置３６の制御方法を、図２および図３に示されるフローチャートを参照しながら説明する。
【００３１】
（ステップ１）
電気リリーフ弁１４の設定圧、電気バイパス弁１７の設定圧および冷却ファン２７の回転速度を自動制御して、作動油の油温を一定範囲内に保つ油温管理機能により、作業中の油温を管理する。
【００３２】
例えば、油温を下げる場合は、電気リリーフ弁１４を最低圧に設定し、電気バイパス弁１７を絞ってその上流側の設定圧を上げることでオイルクーラ１６への油量比を増大させ、また冷却ファン２７の回転速度を上げる。
【００３３】
一方、油温を上げる場合は、電気リリーフ弁１４をある一定圧に設定して熱を発生させ、電気バイパス弁１７を開いてその上流側の設定圧を下げることでオイルクーラ１６への油量比を減少させ、また冷却ファン２７の回転速度を下げる。
【００３４】
（ステップ２）
制御装置３６は、インジケータ２３からのフィルタ目詰まり信号を一定時間以上感知したか否かを判断する。
【００３５】
（ステップ３）
インジケータ２３からのフィルタ目詰まり信号を一定時間以上感知した制御装置３６は、モニタ３７での表示などを通じて、オペレータに「フィルタ目詰まり自動検診方法を実施してもよいか」を確認する。
【００３６】
（ステップ４）
制御装置３６は、オペレータからのＹＥＳまたはＮＯの選択を待つ。このとき、作業中であり、オペレータが危険と判断して、ＮＯを選択した場合は、フィルタ目詰まり自動検診機能は作動しない。
【００３７】
（ステップ５）
オペレータがフィルタ目詰まり自動検診方法を実施しないことを選択した場合でも、油圧ショベルを操作する操作器（作業機用操作レバー、走行用操作レバー、旋回用操作レバー、スイッチなど）が非操作状態すなわち中立位置にある状態がある基準時間以上継続した場合は、オペレータに上記フィルタ目詰まり自動検診方法を実施するか否かを再度確認し、ＮＯの場合はこれを繰り返す。
【００３８】
（ステップ６）
ステップ４でオペレータがＹＥＳを選択した場合は、フィルタ目詰まり自動検診機能が作動し、制御装置３６は、まず油温センサ２５により作動油の油温をチェックする。
【００３９】
（ステップ７）
制御装置３６は、油温センサ２５により検出された油温がある基準範囲内にあるか否かを判断する。
【００４０】
（ステップ８）
油温が基準範囲外であれば、制御装置３６により電気リリーフ弁１４の設定圧、電気バイパス弁１７の設定圧および冷却ファン２７の回転速度を制御する油温補正機能が作動し、油温を基準範囲内に自動補正する。例えば、油温を下げる場合は、電気リリーフ弁１４を最低圧に設定し、電気バイパス弁１７を絞ってその上流側の設定圧を上げることでオイルクーラ１６への油量比を増大させ、また冷却ファン２７の回転速度を上げる。一方、油温を上げる場合は、電気リリーフ弁１４をある一定圧に設定して熱を発生させ、電気バイパス弁１７を開いてその上流側の設定圧を下げることでオイルクーラ１６への油量比を減少させ、また冷却ファン２７の回転速度を下げる。このようにして、作動油の油温が一定範囲内に収まるように補正する。
【００４１】
（ステップ９）
制御装置３６は、油温がある基準範囲内にあると判断したときは、電気リリーフ弁１４に制御信号を送り、リリーフ設定値を最低圧に設定する。
【００４２】
（ステップ１０）
制御装置３６は、電気減圧弁３５に制御信号を送り、レギュレータ３２を介してメインポンプ１１に規定流量を吐出するよう指令を出す。
【００４３】
（ステップ１１）
制御装置３６は、作動油フィルタ２２に設置されているインジケータ２３が作動するか否かを一定時間待つ。
【００４４】
（ステップ１２）
一定時間経過後、制御装置３６は、フィルタエレメント２２ａの前後差圧の増大によりインジケータ２３が作動したか否かを判断する。
【００４５】
（ステップ１３）
インジケータ２３が作動した場合は、制御装置３６は、モニタ３７などを通じて「フィルタエレメントの交換」を知らせる。
【００４６】
（ステップ１４）
インジケータ２３が作動しなかった場合は、制御装置３６は、モニタ３７などを通じて「異常なし」を知らせる。
【００４７】
（ステップ１５）
「フィルタエレメントの交換」を知らせた制御装置３６は、フィルタエレメント２２ａの交換が実際になされたか否かを監視する。フィルタエレメント２２ａを交換した際は、モニタ３７を通じて、フィルタエレメント交換したことを制御装置３６に知らせる。
【００４８】
（ステップ１６）
制御装置３６は、フィルタエレメント２２ａの交換がなされないまま、オペレータがモニタ３７からの警告を無視して油圧ショベルを稼働させる作業時間がある一定時間を経過したか否かを判断する。
【００４９】
（ステップ１７）
フィルタエレメント２２ａの目詰まりを検出した後もエレメント交換することなく油圧ショベルを稼働した場合は、制御装置３６は、油圧ショベルによる作業時間が一定時間を経過した時点で、油圧ショベルの機能を強制的に低下させる。
【００５０】
すなわち、フィルタエレメント２２ａの目詰まりを検出した後もエレメント交換しないままでいると、フィルタ部のバイパスチェック弁２４が開き、コンタミネーションがタンク１３に入り、メインポンプ１１、各種弁などの油圧機器が破損するおそれがあるため、制御装置３６は、メインポンプ１１およびパイロットポンプ３４を駆動するエンジン（図示せず）の回転速度を落とすか、メインポンプ１１の吐出流量を絞るかして作業の継続ができないようにし、機体を保護する。
【００５１】
上記機能で日詰まりと診断された場合は、速やかに遠隔情報通信システムを通じて販社などの機体管理部門に連絡することで、マシンダウンの時間を極力抑える。
【００５２】
次に、この実施の形態の効果を説明する。
【００５３】
ステップ６〜１０に示されるように、油温を基準範囲内に入れ、かつ一定流量を供給できるシステム機能を搭載した油圧ショベルを用いることで、油の温度および流量を所定の状態に制御して、フィルタエレメント２２ａの前後差圧に影響を与える作動油の動粘度および流量を適正に制御することができ、これにより、ステップ１２に示されるように、フィルタエレメント２２ａの前後差圧から目詰まりの正しい診断ができる。
【００５４】
しかも、特許文献１に記載されたような特別な補正機構を追加しなくても、既存の油の温度および流量を制御する設備を用いて、フィルタエレメント２２ａの目詰まりを正確に検出でき、従来例のような固定絞りでの熱の発生によるエネルギロスも防止でき、また、フィルタエレメント２２ａの寿命を最大限使用できるため、ランニングコストを削減できる。
【００５５】
また、ステップ２〜４に示されるように、油圧ショベルの油圧回路が十分な油量を必要とする作業中であるような場合は、制御装置３６がフィルタエレメント２２ａの目詰まりのおそれを感知しても、オペレータが肯定操作をしないことで、流量低下を伴なう上記フィルタ目詰まり自動検診方法を実施しないことを選択できるので、油圧ショベルの作業効率の低下を防止できる。
【００５６】
さらに、ステップ３〜５に示されるように、油圧ショベルを操作しない非操作状態が基準時間以上継続した場合は、オペレータに上記フィルタ目詰まり自動検診方法を実施するか否かを再度確認することで、オペレータに注意を喚起でき、フィルタエレメント２２ａの目詰まりのおそれ有る状態が長く続くことを防止できる。
【００５７】
その上、ステップ１３〜１７に示されるように、フィルタエレメント２２ａが目詰まりした状態のまま油圧ショベルを長時間稼働した場合は、フィルタエレメント２２ａに目詰まりしたコンタミネーションが油圧回路中に混入して、油圧回路部品を損傷するおそれがあるので、油圧ショベルの機能を強制的に低下させることで、フィルタエレメント２２ａの交換を強制して、油圧回路部品の損傷を防止できる。
【００５８】
なお、本発明は、油圧ショベルの作動油に限定されるものではなく、油圧ショベル以外の作業機械の作動油、潤滑油などにも適用できる。
【００５９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、フィルタエレメントの前後差圧に影響を与える作動油の流量を適正な規定流量に制御することにより、フィルタエレメントの前後差圧から目詰まりの正しい診断ができる。しかも、特別な補正機構を追加しなくても、フィルタエレメントの目詰まりを正確に検出でき、従来例のような固定絞りでの熱の発生によるエネルギロスも防止でき、また、フィルタエレメントの寿命を最大限使用できるため、ランニングコストを削減できる。
【００６０】
請求項２記載の発明によれば、油の温度および流量を所定の状態に制御することで、フィルタエレメントの前後差圧に影響を与える作動油の動粘度および流量を適正に制御することができ、これにより、フィルタエレメントの前後差圧から目詰まりの正しい診断が、より高精度にできる。
【００６１】
請求項３記載の発明によれば、作業機械の油圧回路が十分な油量を必要とする作業中であるような場合は、制御装置がフィルタエレメントの目詰まりのおそれを感知しても、オペレータが肯定操作をしないことで、請求項１または２記載のフィルタ目詰まり自動検診方法を実施しないことを選択できるので、作業機械の作業効率の低下を防止できる。
【００６２】
請求項４記載の発明によれば、作業機械を操作しない非操作状態が基準時間以上継続した場合は、オペレータに上記フィルタ目詰まり自動検診方法を実施するか否かを再度確認することで、オペレータに注意を喚起でき、フィルタエレメントの目詰まりのおそれ有る状態が長く続くことを防止できる。
【００６３】
請求項５記載の発明によれば、フィルタエレメントが目詰まりした状態のまま作業機械を長時間稼働した場合は、フィルタエレメントに目詰まりしたコンタミネーションが油圧回路中に混入して、油圧回路部品を損傷するおそれがあるので、作業機械の機能を強制的に低下させることで、フィルタエレメントの交換を強制して、油圧回路部品の損傷を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフィルタ目詰まり自動検診方法を実施する油圧回路および制御回路の一実施の形態を示す回路図である。
【図２】同上フィルタ目詰まり自動検診方法の予備段階の制御手順を示すフローチャートである。
【図３】同上フィルタ目詰まり自動検診方法の自動検診機能の制御手順を示すフローチャートである。
【図４】従来のフィルタ目詰まり検診機能を備えた油圧回路および制御回路の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
２２ａ    フィルタエレメント
３６    制御装置
【図１】
2004337668.tif 000003
【図２】
2004337668.tif 000004
【図３】
2004337668.tif 000005
【図４】
2004337668.tif 000006