JP2017207078A - 液漏れ検知装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】液漏れを早期に発見できるだけでなく液漏れの予見も可能な液漏れ検知装置の提供である。【解決手段】上記した目的を解決するために、本発明の液漏れ検知装置では、軸２が移動自在に挿入される軸支持部材７の内周であって、前記軸支持部材７の内周に軸方向に並べて配置されて前記軸２の外周をシールする複数のシール８，９のシール間の液体を検知するセンサ部１２と、前記センサ部１２の液体の検知により液漏れか否かを判断する判断部１３とで構成される。【選択図】図２

Description

本発明は、液漏れ検知装置の改良に関する。
シリンダと、シリンダに対して出入りするロッドとを備えた油圧シリンダ等にあっては、ロッドの外周をメインシールでシールしてシリンダ内からの作動油の漏洩を防止する。油圧シリンダ等を長期に亘り使用していると、メインシールのシール性能が低下したり、ロッドの外周が傷ついたりして、シリンダ内から作動油が微量に漏洩する場合がある。
このような作動油の漏洩を自動的に検知する液漏れ検知装置としては、たとえば、シリンダ端の下方に漏斗状の受け部を設けて、ロッド外周から漏洩した作動油を有底筒状の計量部内に貯留し、単位時間当たりの漏れ量を計測するものがある。そして、この液漏れ検知装置は、単位時間当たりの漏れ量が許容値を超えると、液漏れが発生していると判断して、報知するようになっている（たとえば、特許文献１参照）。
特開平０６−２０７６０８号公報
液漏れは、液圧機器の作動に影響を与えるので、液漏れを可能な限り液漏れ初期に検知したい。しかしながら、従来の液漏れ検知装置では、漏れ量の計測に最低限必要な量の作動油を計量部に貯留しなくてはならず、液漏れ検知に時間がかかり早期に発見できない。
また、従来の液漏れ検知装置では、実際の作動油の漏れ量を計測して液漏れを事後的に判断するようになっており、ロッド外周やメインシールのコンディションについて認識できないので、液漏れの予見ができない。
そこで、上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的は、液漏れを早期に発見できるだけでなく液漏れの予見も可能な液漏れ検知装置の提供である。
上記した目的を解決するために、本発明の液漏れ検知装置では、軸が移動自在に挿入される軸支持部材の内周であって、前記軸支持部材の内周に軸方向に並べて配置されて前記軸の外周をシールする複数のシールのシール間の液体を検知するセンサ部と、前記センサ部の液体の検知により液漏れか否かを判断する判断部とで構成される。このように構成された液漏れ検知装置では、シール間の液体の検知が可能となる。
請求項２の液漏れ検知装置では、センサ部がシール間の圧力を検知する圧力センサとされている。このように構成された液漏れ検知装置では、一つの圧力センサの利用で液漏れの危険度合も判断できるようになる。
請求項３の液漏れ検知装置では、前記軸支持部材の内周であって前記シール間に設けた液溜室を備え、前記センサ部が前記液溜室内の液体を検知するようになっている。このように構成された液漏れ検知装置では、ある程度液溜室内に液遺体が蓄積されると液漏れと判断できるので、シールの性能の劣化による液漏れを正確に検知できる。
本発明の液漏れ検知装置によれば、内部的な液漏れを早期に発見でき、液漏れを予見できる。
一実施の形態における液漏れ検知装置を適用した緩衝器の概略断面図である。 一実施の形態における液漏れ検知装置の拡大断面図である。 一実施の形態の一変形例における液漏れ検知装置の拡大断面図である。
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。本発明の液漏れ検知装置Ａは、緩衝器Ｄに適用されている。緩衝器Ｄは、図１に示すように、筒状のシリンダ１と、シリンダ１に対し軸方向移動可能でシリンダ１内に出入りするロッド２と、シリンダ１内に摺動自在に挿入されるとともにロッド２に連結されるピストン３とを備えて構成されている。また、本例の場合、緩衝器Ｄは、シリンダ１内には液体として作動油が充填されている。
詳しくは、緩衝器Ｄにおけるシリンダ１内は、当該シリンダ１内に摺動自在に挿入されるとともにロッド２に連結されるピストン３によって、作動油が充填される伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とに仕切られている。また、ピストン３には、伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ向かう作動油の流れに抵抗を与える減衰通路４ａと、逆に圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう作動油の流れに抵抗を与える減衰通路４ｂとが設けられている。本例では、シリンダ１の外周に有底筒状の外筒５が設けられており、シリンダ１と外筒５との間に作動油と気体を収容するリザーバＲが設けられている。また、シリンダ１と外筒５の一端には、ロッド２を移動自在に支持する軸支持部材としての環状のロッドガイド７が取り付けられ、シリンダ１の他端には、圧側室Ｒ２とリザーバＲとを仕切るバルブケース６が設けられている。シリンダ１の端部には、圧側室Ｒ２とリザーバＲとを仕切るバルブケース６が設けられている。バルブケース６には、圧側室Ｒ２からリザーバＲへ向かう作動油の流れに抵抗を与える排出通路６ａと、リザーバＲから圧側室Ｒ２へ向かう作動油の流れのみを許容する吸込通路６ｂとが設けられている。
前述のように構成された緩衝器Ｄが伸長作動する際には、作動油は、減衰通路４ａを介して伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ移動し、ロッド２がシリンダ１内から退出する体積分の作動油が吸込通路６ｂを介してリザーバＲから圧側室Ｒ２へ供給される。よって、緩衝器Ｄは、伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ移動する作動油の流れに減衰通路４ａで抵抗を与え、伸側室Ｒ１内の圧力を上昇させて伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２の圧力に差を生じせしめて伸側減衰力を発揮する。
反対に、緩衝器Ｄが収縮作動する際には、作動油は、減衰通路４ｂを介して圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ移動し、ロッド２がシリンダ１内へ侵入する体積分の作動油が排出通路６ａを介して圧側室Ｒ２からリザーバＲへ排出される。よって、緩衝器Ｄの収縮時には、圧側室Ｒ２内からリザーバＲへ移動する作動油の流れに排出通路６ａで抵抗を与えて圧側室Ｒ２内の圧力を上昇させ、減衰通路４ｂにより圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう流体の流れに抵抗を与えて圧側室Ｒ２と伸側室Ｒ１の圧力に差を生じさせて圧側減衰力を発揮する。
なお、この緩衝器Ｄは、リザーバＲの設置によりシリンダ１内に出入りするロッド２の体積補償を行うが、たとえば、シリンダ１内に摺動自在に挿入されるフリーピストンを設けてシリンダ１内に気室を設け、気室内の容積を変化させてロッド２の体積補償を行うようにしてもよい。また、緩衝器Ｄの構成は一例であって他の構成とされてもよい。
つづいて、本実施の形態の液漏れ検知装置Ａは、図１および図２に示すように、緩衝器Ｄのシリンダ１に固定される環状のロッドガイド７の内周に軸方向に並べて配置されて軸としてのロッド２の外周をシールするシールとしてのバッファリング８とメインシール９の間であるシール間の液体を検知するセンサ部１２と判断部１３とを備えて構成されている。軸支持部材は、内周に軸としてのロッド２の外周に摺接する複数のシール８，９を保持するとともに、ロッド２を移動自在に支持する部材であり、この場合、ロッドガイド７が軸支持部材に相当する。
ロッドガイド７は、ロッド２のシリンダ１に対する軸方向の移動を案内するため、シリンダ１の管端に設けられており、シリンダ１に固定されている。バッファリング８およびメインシール９は、ともに環状であってバッファリング８を先頭にロッドガイド７の内周に軸方向に並べて設けた環状溝７ａ，７ｂ内にシリンダ１内側から順に収容されており、ロッド２の外周に摺接してロッド２とロッドガイド７との間をシールする。
バッファリング８は、ロッド２の外周をシールし、シリンダ１内の衝撃的な高圧力や圧力変動を緩衝して、メインシール９へ高圧が作用するのを抑制するシールであり、メインシール９は、ロッド２の外周をシールしてシリンダ１内から作動油が漏れるのを阻止している。
なお、メインシール９の反シリンダ側である大気側には、ロッドガイド７の反シリンダ側端に設けた凹部７ｃに装着されるダストシール１０が設けられている。このダストシール１０は、ロッド２の外周に摺接してロッド２の外周に付着したダストを掻き落としてシリンダ１内へのダストの侵入を防止する。
さらに、ロッドガイド７の内周であってバッファリング８よりもシリンダ側には、ロッド２の外周に摺接する筒状のブッシュ２０が装着されており、ロッド２の滑らかな軸方向の移動を保障している。
また、本例では、ロッドガイド７の内周であってバッファリング８とメインシール９との間のシール間に設けた凹部で形成された液溜室１１が設けられている。そして、センサ部１２は、液溜室１１内の液体を検知するようになっており、本例では、具体的には、液溜室１１内の圧力を検知する圧力センサとされている。判断部１３は、センサ部１２が検知した圧力から液溜室１１内の液体の有無を判断するようになっている。たとえば、ロッドガイド７の外周から軸方向に直交する方向からバッファリング８とメインシール９との間に開口する孔を設けてこの孔を液溜室１１とし、孔の外周からセンサ部１２を挿入する。このようにすれば、ロッドガイド７への液溜室１１の形成と、センサ部のロッドガイド７への設置を容易に実現できる。なお、軸支持部材としてのロッドガイド７は、この場合、一部品で構成されているが、複数の部品で構成されていてもよい。
判断部１３は、センサ部１２から受信する圧力の値を示す信号を処理する演算処理装置を備えており、センサ部１２で検知する圧力に基づいて液溜室１１内の液体の有無を把握して液漏れの有無を判断する。何らかの理由でバッファリング８のシール機能が劣化して、作動油がバッファリング８を乗り越えてロッドガイド７とロッド２との間、つまり、ロッドガイド７の内周であってバッファリング８とメインシール９との間のシール間に侵入すると、液溜室１１内に徐々に液体が蓄積される。液溜室１１内に液体が蓄積されると、液溜室１１内の圧力は上昇するため、センサ部１２で検知する液溜室１１内の圧力が高くなると、判断部１３は、液溜室１１内に液体が蓄積されているのを認識できる。判断部１３は、具体的には、センサ部１２が検知する圧力に対して、閾値を設定しており、前記圧力が閾値以上となるとバッファリング８のシール機能の劣化により、作動油がバッファリング８を乗り越えて液溜室１１に蓄積されたと判断する。
よって、液漏れ検知装置Ａは、メインシール９から液漏れが発生する前にバッファリング８のシール機能の劣化を把握でき、内部的な液漏れを早期に発見でき、シリンダ１からの最終的な液漏れの発生を予見できる。
なお、液溜室１１を設けずに、軸支持部材であるロッドガイド７の内周であってバッファリング８とメインシール９との間の圧力をセンサ部１２で検知するようにしても液漏れを予見できるので液溜室１１を省略できる。
液溜室１１を省略する場合、バッファリング８のシール性には問題がないものの、過剰な高圧が作用してしまって僅かの作動油がバッファリング８を乗り越えたにすぎない状況でも、バッファリング８とメインシール９との間の圧力が高圧となって液漏れと判断してしまう場合がある。これに対して、液溜室１１を設けると、ある程度、液溜室１１内に作動油が蓄積されると液漏れと判断できるので、バッファリング８のシール性の劣化によって慢性的に作動油漏れを生じて圧力が高くなっているので、液漏れを正確に検知できる。また、液溜室１１を設けると、液溜室１１内の圧力がメインシール９へ悪影響を与えるような高圧となる前に液漏れの検知が可能となり、液漏れを防止しつつ液漏れを正確に予見し得る。
なお、液溜室１１の設置、非設置を問わず、センサ部１２が検出する圧力に対して複数の閾値を設けるようにしてもよい。たとえば、値が高く設定されて液漏れの確度が高い閾値と、値がこれよりも低く設定されて液漏れの確度が低い閾値とを設ける場合、センサ部１２が検知する圧力が値の低い閾値以上となると液漏れの危険度合が高まっているのを認識でき、値が高い閾値以上となるとバッファリング８のシール性劣化による内部的な液漏れを認識できるようになる。このように、センサ部１２を圧力センサとする場合、検知される圧力に対して複数の閾値を設定して、一つの圧力センサの利用で液漏れの危険度合を判断できるようになる。
センサ部１２は、本例では圧力センサとされていて、バッファリング８とメインシール９との間のシール間における液体を圧力により検知するようにしているが、センサ部１２を圧力スイッチとしても判断部１３は液漏れを予見できる。圧力スイッチがオンとなる圧力を前述の閾値としておけば、圧力スイッチがオンされてオン信号を判断部１３で受信すれば、判断部１３は、センサ部１２を圧力センサとした場合と同様に液漏れを検知できる。また、複数の圧力スイッチを用いて、それぞれ、オンする圧力を異なるように設定すれば、オン信号を出力する圧力スイッチの数の多さに応じて液漏れの危険度合を判断できる。
また、判断部１３は、バッファリング８とメインシール９との間のシール間における液体の存在をセンサ部１２の圧力検知によって認識するようにしているが、圧力検知以外で液体の存在を検知して、液漏れを判断してもよい。
たとえば、液体の存在を検知するのに光ファイバーを利用できる。光ファイバーの表面に液体が付着すると、光ファイバー内を進む光が外部へ洩れる臨界角が小さくなるため、光ファイバー内に入射した光の強度が出口では減衰して低下する。よって、図３に示すように、液溜室１１をロッドガイド７の内周全周に亘る環状とし、光ファイバー１４をセンサ部として液溜室１１内にロッド２の外周を取り巻くように収容し、両端をロッドガイド７の外周から液溜室１１に開口する孔１５から緩衝器Ｄ外へ突出させるようにし、光ファイバー１４の一端から光を入射し、他端から出力される光の強度の低下度合で液溜室１１内の液体の有無を検知できる。
なお、センサ部１２に圧力センサを用いる場合にも液溜室１１を環状としてもよい。異物によりロッド２や、バッファリング８とメインシール９といったシールが傷ついたとときに、その傷に沿って液体が漏れる場合があるため、液溜室１１を環状にしておけば、周方向のどの位置から液体が漏れても液漏れを検出できる。
また、センサ部１２に静電容量型のレベルセンサを用いれば、液溜室１１内の液体の有無を検知できるのでこのようなセンサを用いて液体の有無を検知してもよい。レベルセンサの場合、液体量も検知できるので、液溜室１１内の液体量を検知して液漏れの危険度合も検知できるようになる。
その他、センサ部１２を感圧導電性ゴムとして液溜室１１内に収容して、液溜室１１内の圧力上昇による感圧導電性ゴムの変形により生じる感圧導電性ゴムの電気抵抗の変化を利用して液溜室１１内の液体の有無を検知してもよい。
なお、本例では、ダストシール１０がシリンダ１内へのダストの侵入の他に、作動油の漏れを防止するシール機能を発揮する場合、バッファリング８とメインシール９との間のシール間へのセンサ部１２の設置に加えて、或いは、設置に代えて、センサ部１２をダストシール１０とメインシール９との間のシール間に設けるようにしてもよい。ロッド２の外周をシールするシールが軸方向に並べて三つ以上ある場合には、隣り合うシール同士の間（シール間）のうち、任意に選択したシール間にセンサ部１２を設ければよい。シールが三つ以上あって、複数のシール間にセンサ部１２を設置すれば、シール機能が劣化したシールを特定でき、液漏れ箇所を段階的に検出でき、シリンダ１からの最終的な液漏れを予見できる。なお、センサ部１２を複数設ける場合には、シリンダ１の外側に近い方に位置するセンサ部１２による液体の検出感度を高くするとよい。たとえば、圧力センサを用いる場合、外側に近いセンサ部１２に設定する閾値を低く設定すれば、液漏れの可能性を低減できる。
また、本実施の形態の液漏れ検知装置Ａは、緩衝器Ｄに適用されているが、液圧で駆動する直動型のアクチュエータ等の液圧機器のロッド外周に設けてもよいし、液圧ポンプや液圧モータの回転軸を軸支して軸をシールするシールを内周に保持する軸支持部材に適用しても、液漏れ検知できる。
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
２・・・ロッド（軸）、７・・・ロッドガイド（軸支持部材）、８・・・バッファリング（シール）、９・・・メインシール（シール）、１１・・・液溜室、１２・・・センサ部（圧力センサ）、１３・・・判断部、Ａ・・・液漏れ検知装置

Claims (3)

  1. 軸が移動自在に挿入される軸支持部材の内周であって、前記軸支持部材の内周に軸方向に並べて配置されて前記軸の外周をシールする複数のシールのシール間の液体を検知するセンサ部と、
    前記センサ部の液体の検知により液漏れか否かを判断する判断部を備えた
    ことを特徴とする液漏れ検知装置。
  2. 前記センサ部は、前記シール間の圧力を検知する圧力センサである
    ことを特徴とする請求項１に記載の液漏れ検知装置。
  3. 前記軸支持部材の内周であって前記シール間に設けた液溜室を備え、
    前記センサ部は、前記液溜室内の液体を検知する
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の液漏れ検知装置。
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