JP2018112464A

JP2018112464A - 液漏れ検知装置

Info

Publication number: JP2018112464A
Application number: JP2017002763A
Authority: JP
Inventors: 大木　紀知; Noritomo Oki; 紀知大木
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2017-01-11
Filing date: 2017-01-11
Publication date: 2018-07-19
Anticipated expiration: 2037-01-11
Also published as: WO2018131560A1; JP6817820B2

Abstract

【課題】流体圧装置における液漏れを早期に検知する。【解決手段】液漏れ検知装置１００は、所定の隙間を空けて互いに対向する一対の平行平板２１，２２を有する電極部２０と、電極部２０における電気的特性（静電容量）に基づいて、一対の平行平板２１，２２間における作動油の有無を判定して液漏れを検知する検知部３０と、を備え、電極部２０は、一対の平行平板２１，２２間の隙間２０Ａがピストンロッド２の外周面に臨むように設けられる。【選択図】図２

Description

本発明は、流体圧装置に用いられる液漏れ検知装置に関するものである。

摺動や回転するシャフトを有する流体圧装置では、シャフトの外周に設けられて液漏れを防止するシールが劣化し、液漏れが発生することがある。

特許文献１には、シリンダ端の下方に受け部が設けられ、ロッド外周から漏洩した作動油を計量部内に貯留し、単位時間当たりの漏れ量を計測する油圧装置の油漏れ検知装置が開示されている。この油漏れ検知装置では、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、報知される。

特開平０６−２０７６０８号公報

特許文献１の油漏れ検知装置では、漏れ量の計測のために、所定量の作動油を計量部に貯留しなければならず、液漏れ検知に時間がかかってしまう。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、流体圧装置における液漏れを早期に検知する液漏れ検知装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、シャフトを有する流体圧装置に用いられる液漏れ検知装置であって、所定の隙間を空けて互いに対向する一対の平行平板を有する電極部と、電極部における電気的特性に基づいて、一対の平行平板間における液体の有無を判定して液漏れを検知する検知部と、を備え、電極部は、一対の平行平板間の隙間がシャフトの外周面に臨むように設けられることを特徴とする。

第１の発明では、一対の平行平板間の隙間がシャフトの外周面に臨むため、シャフトの外周から漏れ出す液体は、平行平板間の隙間に導かれる。一対の平行平板間の隙間に液体が流入すると、電極部の電気的特性が変化するため、電極部の電気的特性の変化に基づき液漏れの有無を判定することができる。このように、電極部の電気的特性に基づくことで、一対の平行平板間に流入する程度の少量であっても、流体圧装置の液漏れを検知することができる。

第２の発明は、電気的特性が、静電容量であることを特徴とする。

第２の発明によれば、一対の平行平板間の隙間が空気層であるか液体であるかで大きな差が生じる静電容量に基づいて液漏れの有無が検知されるため、液漏れの検知精度を向上させることができる。

第３の発明は、一対の平行平板が、それぞれ環状に形成されシャフトの軸方向に並んで設けられることを特徴とする。

第３の発明では、流体圧装置の取付姿勢に関わらず、液漏れして鉛直方向の下方に溜まる液体の有無を確実に検知することができる。

第４の発明では、平行平板は、周方向に分割されていることを特徴とする。

第４の発明では、シャフト外径よりも大きい取付部がシャフトの先端に設けられる場合であっても、平行平板を容易にシャフトの外周面に臨むように設けることができる。したがって、流体圧装置への平行平板の取り付けが容易になる。

第５の発明では、電極部は、シャフトを支持する流体圧装置のハウジングの外部に設けられることを特徴とする。

第５の発明によれば、電極部が外付けされるため、液漏れ検知装置を既存の流体圧機器にも容易に適用することができる。

本発明によれば、流体圧装置の液漏れを早期に検知することができる。

本発明の実施形態に係る液漏れ検知装置が用いられる油圧シリンダの断面図である。本発明の実施形態に係る液漏れ検知装置を示す片側拡大断面図である。図２におけるＡ−Ａ線に沿った全断面図である。本発明の実施形態に係る液漏れ検知装置における電極部の第１変形例を示す断面図である。本発明の実施形態に係る液漏れ検知装置における電極部の第２変形例を示す断面図である。本発明の実施形態に係る液漏れ検知装置の変形例を示す拡大断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る液漏れ検知装置１００及びこれを備える流体圧装置について説明する。以下では、流体圧装置が作動油を作動液として駆動する油圧シリンダ１０１である場合について説明する。図１は、油圧シリンダ１０１を示す断面図である。図２は、後述するシリンダヘッド周辺の拡大断面図であり、液漏れ検知装置１００を示すものである。なお、図１では、液漏れ検知装置１００の図示を省略する。

油圧シリンダ１０１は、図１及び図２に示すように、ハウジングとしての筒状のシリンダチューブ１と、シリンダチューブ１に挿入されるシャフトとしてのピストンロッド２と、ピストンロッド２の基端（図１中右端）に連結されシリンダチューブ１の内周面に沿って摺動するピストン３と、油圧シリンダ１０１の液漏れ（油漏れ）を検知する液漏れ検知装置１００と（図２参照）、を備える。

シリンダチューブ１の内部は、ピストン３によってロッド側室４と反ロッド側室５との２つの流体圧室に仕切られる。油圧シリンダ１０１は、油圧源（作動流体圧源）からロッド側室４または反ロッド側室５に導かれる作動油圧によって伸縮作動する。シリンダチューブ１の内周とピストン３の外周との間は、シール部材（図示省略）によって封止される。これにより、シリンダチューブ１の内周とピストン３の外周との間を通じたロッド側室４と反ロッド側室５との連通が遮断される。

シリンダチューブ１には、一端（先端）の開口部１Ａを封止すると共にピストンロッド２を摺動自在に支持する円筒状のシリンダヘッド６が設けられる。シリンダヘッド６は、周方向に並ぶ複数の締結ボルト（図示省略）を介してシリンダチューブ１に締結される。シリンダヘッド６は、ピストンロッド２を支持するハウジングの一部を構成する。

シリンダヘッド６の内周には、図２に示すように、ブッシュ１０、サブシール１１、メインシール１２、及びダストシール１３が基端側（図２中右側）から先端側（図２中左側）に向かってこの順で介装される。

ブッシュ１０がピストンロッド２の外周面に摺接することにより、ピストンロッド２がシリンダチューブ１の軸方向に移動するように支持される。

サブシール１１及びメインシール１２は、ピストンロッド２の外周面とシリンダヘッド６の内周面との間の隙間を封止して、主にロッド側室４の作動油が外部に漏れることを防止する。ダストシール１３は、サブシール１１及びメインシール１２と同様に、ピストンロッド２の外周面とシリンダヘッド６の内周面との間の隙間を封止して、主に外部からシリンダチューブ１内へのダストの侵入を防止する。

図１に示すように、シリンダチューブ１の基端部とピストンロッド２の先端部には、油圧シリンダ１０１を他の機器に取り付けるための取付部（クレビス）１Ａ，２Ａがそれぞれ設けられる。ピストンロッド２の基端部には、ねじ締結によってピストン３が取り付けられる。

ロッド側室４に油圧源が連通し、反ロッド側室５にタンク（図示省略）が連通すると、ロッド側室４に作動油が供給され、反ロッド側室５内の作動油はタンクに排出される。このため、油圧シリンダ１０１は収縮作動する。

反ロッド側室５に油圧源が連通し、ロッド側室４にタンクが連通すると、反ロッド側室５に作動油が供給され、ロッド側室４内の作動油はタンクに排出される。このため、油圧シリンダ１０１は伸長作動する。

液漏れ検知装置１００は、図２に示すように、所定の間隔を持った隙間２０Ａを空けて互いに対向する一対の平行平板２１，２２を有する電極部２０と、電極部２０の電気的特性に基づいて液漏れを検知する検知部３０と、を備える。

一対の平行平板２１，２２は、メインシール１２とサブシール１１との間であって、ピストンロッド２を支持するシリンダヘッド６の内周に設けられる。一対の平行平板２１，２２は、ピストンロッド２の外周面に対向するように配置され、両者の間の隙間２０Ａが、ピストンロッド２の外周面に臨むように設けられる。これにより、一対の平行平板２１，２２間の隙間２０Ａが、メインシール１２とサブシール１１との間であって、ピストンロッド２の外周面とシリンダヘッド６の内周面との間に形成される隙間に連通する。また、一対の平行平板２１，２２は、図２及び図３に示すように、ピストンロッド２が挿通する環状に形成されピストンロッド２の軸方向に並んで設けられる。

一対の平行平板２１，２２のそれぞれは、配線２５を通じて検知部３０及び電源（図示省略）と電気的に接続される。一対の平行平板２１，２２には、配線２５を通じて電源から電圧が印加される。

検知部３０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及びＩ／Ｏインターフェース（入出力インターフェース）を備えるマイクロコンピュータで構成されたコントローラである。ＲＯＭはＣＰＵの制御プログラム等を予め記憶し、Ｉ／Ｏインターフェースは接続された機器との情報の入出力に使用される。

検知部３０は、内部の検出回路（図示省略）によって、電極部２０の電気的特性として静電容量を測定する。検知部３０は、測定結果と予め定められる閾値とを比較して、測定した静電容量が閾値以上である場合には、油圧シリンダ１０１に液漏れが発生していると判定する。

次に、液漏れ検知装置１００の作用について説明する。

液漏れ検知装置１００による液漏れ検知では、電源から電圧が印加された一対の平行平板２１，２２間の静電容量が検知部３０によって測定される。検知部３０は、静電容量の測定結果が閾値以上であるか否かを判定する。

液漏れが発生していない状態（通常状態）では、一対の平行平板２１，２２間の隙間２０Ａは、空気で満たされている。検知部３０による液漏れの判定の閾値は、このような通常状態における電極部２０の静電容量、つまり、一対の平行平板２１，２２間の隙間２０Ａが空気層である場合における電極部２０の静電容量を基に設定される。具体的には、一対の平行平板２１，２２間の隙間２０Ａが空気層である場合の静電容量よりもわずかに大きな値が閾値として設定される。よって、測定された静電容量が閾値よりも小さい場合には、検知部３０は、一対の平行平板２１，２２間には作動油が流入しておらず、液漏れは発生していないと判定する。

油圧シリンダ１０１のサブシール１１が劣化し、そのシール性能が低下すると、ロッド側室４の作動油がサブシール１１を超えて、ピストンロッド２の先端側に漏れ出す。

サブシール１１を超えて作動油が漏れ出すと、一対の平行平板２１，２２間の隙間２０Ａにも作動油が流入する。一対の平行平板２１，２２間の隙間２０Ａに作動油が流入すると、通常状態と比較して、電極部２０の静電容量が閾値よりも大きくなる。よって、測定された静電容量が閾値以上である場合には、検知部３０は、一対の平行平板２１，２２間に作動油が流入し、液漏れが発生していると判定する。

このように、作動油がメインシール１２やサブシール１１から漏れ出して一対の平行平板２１，２２間の隙間２０Ａに流入すると、電極部２０の静電容量が変化する。液漏れ検知装置１００は、このような電極部２０の静電容量の変化に基づいて液漏れを判定するため、作動油を貯留してその貯留量を観察するような従来技術と比較して、一対の平行平板２１，２２間の隙間２０Ａに流入する程度のわずかな漏れ量であっても液漏れを検知することができる。

次に、本実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、流体圧装置が油圧シリンダ１０１である場合について説明した。これに限らず、液漏れ検知装置１００は、摺動又は回転するシャフトを有し作動液が給排される流体圧装置として、緩衝器、液圧モータ、液圧ポンプ等に用いられてもよい。作動液は、作動油に限らず、例えば水などその他の液体でもよい。

また、上記実施形態では、電極部２０は、一対の平行平板２１，２２を有する。これに対し、電極部２０は、二対以上の平行平板２１，２２を有していてもよい。

また、上記実施形態では、一対の平行平板２１，２２は、それぞれ一体的に環状に形成される。これに対し、平行平板２１，２２は、図４に示すように、周方向に分割された複数の平板によって環状に構成されるものでもよい。この場合には、分割された平行平板２１，２２のそれぞれに検知部３０及び電源との配線２５が接続される。

図１に示す油圧シリンダ１０１のように、ピストンロッド２の外径よりも大きな取付部２Ａが先端に設けられる場合には、一体的に環状に形成される平行平板２１，２２は、シリンダチューブ１にピストンロッド２が挿入された状態で組み付けることは難しい。これに対し、平行平板２１，２２を分割された環状に形成することで、シリンダチューブ１にピストンロッド２が挿入された状態であっても、ピストンロッド２の外周面に近接するように平行平板２１，２２を取り付けることができる。

また、一対の平行平板２１，２２が分割された環状に構成される場合には、周方向に分割された領域のうちいくつの領域において液漏れが検知されたかにより、液漏れの程度を判定することができる。例えば、周方向に４分割される場合には、そのうちの周方向の１領域においてのみ液漏れが検知されると液漏れ発生の初期であり、３領域にわたって液漏れが検知された場合には、液漏れが進行している、というように液漏れの程度を判定することもできる。

また、油圧シリンダ１０１の取付状態（取付姿勢）が予め定められている場合には、平行平板２１，２２は、環状でなくてもよい。例えば、平行平板２１，２２は、半円弧形状などの円弧形状（図５参照）や、湾曲部を有するＣ字又はＵ字形状に形成されてもよい。この場合には、液漏れした作動油が溜まる鉛直方向の下方に一対の平行平板２１，２２を配置すればよい。これによれば、液漏れが発生する部位が周方向のいずれの位置であっても、液漏れした作動油が鉛直方向の下方に導かれて一対の平行平板２１，２２間の隙間２０Ａに導かれるため、液漏れを検知することができる。また、平行平板２１，２２を環状以外の形状に形成する場合、図５に示すように、その両端により区画される開口部の幅Ｗをピストンロッド２の直径Ｄよりも大きくすることにより、開口部を通じてピストンロッド２を径方向から平行平板２１，２２の内側に導くことができる。つまり、環状に形成される場合のように、平行平板２１，２２の内側の孔径を取付部２Ａの大きさよりも大きくし、平行平板２１，２２の孔を取付部２Ａが通過するようにしてピストンロッド２を軸方向から平行平板２１，２２の内側に導く必要がない。このように、平行平板２１，２２の幅Ｗは取付部２Ａの大きさ（直径）よりも小さくできるため、平行平板２１，２２の形状をピストンロッド２の外形に沿うように形成することができる。

反対に、油圧シリンダ１０１の取付状態が不明である場合には、上記実施形態のように、ピストンロッド２の全周に臨むように一対の平行平板２１，２２を環状に形成することが望ましい。これによれば、油圧シリンダ１０１の取付状態にかかわらず、作動油が溜まる鉛直方向の下方には、一対の平行平板２１，２２の一部が必ず位置することになるため、確実に液漏れを検知することができる。

また、上記実施形態では、電極部２０の一対の平行平板２１，２２は、メインシール１２とサブシール１１との間であって、ピストンロッド２を支持するシリンダヘッド６の内周に設けられる。これに対し、一対の平行平板２１，２２は、ピストンロッド２の外周をシールするシール材（メインシール１２、サブシール１１、ダストシール１３）を超えて液漏れしたロッド側室４の作動油が一対の平行平板２１，２２間の隙間２０Ａに導かれる位置であれば、任意の位置に設けることができる。つまり、一対の平行平板２１，２２間の隙間がピストンロッド２の外周面に臨むとは、ロッド側室４からシール材を超えて液漏れした作動油が一対の平行平板２１，２２間の隙間２０Ａに導かれる位置に電極部２０が設けられることを意味する。

例えば、一対の平行平板２１，２２は、メインシール１２とダストシール１３との間に設けられていてもよい。また、図６に示すように、一対の平行平板２１，２２は、シリンダヘッド６の外部であって、シリンダヘッド６から突出するピストンロッド２の外周面に対向するように設けられてもよい。言い換えれば、一対の平行平板２１，２２は、ピストンロッド２を収容するハウジング（シリンダチューブ１及びシリンダヘッド６）の外部に設けられるものでもよい。この場合には、一対の平行平板２１，２２を支持すると共に外部への液漏れを防止するカバー８をシリンダヘッド６とは別に設けることが望ましい。この場合であっても、ダストシール１３から漏れた作動油が一対の平行平板２１，２２間の隙間に導かれ、ダストシール１３からの液漏れを検知することができる。図６に示す変形例のように、電極部２０を外付けの構成とすれば、既存の油圧シリンダ１０１にも液漏れ検知装置１００を容易に取り付けることができる。

また、上記実施形態では、液漏れを判定するための電極部２０の電気的特性は、静電容量である。これに対し、電気的特性は、導電率などその他のものでもよい。なお、空気層と作動油では静電容量の差が大きいことから、閾値の設定が容易となり、高い精度で液漏れを検知できるため、電気的特性は、静電容量とすることが望ましい。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

液漏れ検知装置１００では、一対の平行平板２１，２２間の隙間がピストンロッド２の外周面に臨むため、サブシール１１を超えてロッド側室４から漏れ出す作動油は、平行平板２１，２２間の隙間２０Ａに導かれる。一対の平行平板２１，２２間の隙間２０Ａに作動油が流入すると、電極部２０の静電容量が閾値を超えて変化するため、液漏れの有無を容易に判定することができる。このように、電極部２０の静電容量に基づくことで、一対の平行平板２１，２２間に流入する程度の少量であっても、油圧シリンダ１０１の液漏れを検知することができる。したがって、油圧シリンダ１０１の液漏れを早期に検知することができる。

また、液漏れ検知装置１００では、電極部２０の静電容量に基づき液漏れを検知する。空気層と作動油では静電容量の差が大きいことから、検知部３０による判定の閾値の設定が容易となり、高い精度で液漏れを検知することができる。

また、液漏れ検知装置１００は、シリンダチューブ１及びシリンダヘッド６の外部であって、シリンダヘッド６から突出するピストンロッド２の外周面に臨むように電極部２０を外付けすることで、既存の油圧シリンダ１０１にも容易に適用することができる。

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

ピストンロッド２を有する油圧シリンダ１０１に用いられる液漏れ検知装置１００は、所定の隙間を空けて互いに対向する一対の平行平板２１，２２を有する電極部２０と、電極部２０における電気的特性（静電容量）に基づいて、一対の平行平板２１，２２間における作動油の有無を判定して液漏れを検知する検知部３０と、を備え、電極部２０は、一対の平行平板２１，２２間の隙間２０Ａがピストンロッド２の外周面に臨むように設けられる。

この構成では、一対の平行平板２１，２２間の隙間２０Ａがピストンロッド２の外周面に臨むため、ピストンロッド２の外周から漏れ出す作動油は、平行平板２１，２２間の隙間２０Ａに導かれる。一対の平行平板２１，２２間の隙間２０Ａに作動油が流入すると、電極部２０の電気的特性（静電容量）が変化するため、電極部２０の電気的特性（静電容量）の変化に基づき液漏れの有無を判定することができる。このように、電極部２０の電気的特性（静電容量）に基づくことで、一対の平行平板２１，２２間に流入する程度の少量であっても、油圧シリンダ１０１の液漏れを検知することができる。したがって、油圧シリンダ１０１の液漏れを早期に検知することができる。

また、液漏れ検知装置１００では、電気的特性は、静電容量である。

この構成では、一対の平行平板２１，２２間の隙間２０Ａが空気層であるか作動油であるかで大きな差が生じる静電容量に基づいて液漏れの有無が検知されるため、液漏れの検知精度を向上させることができる。

また、液漏れ検知装置１００では、一対の平行平板２１，２２は、それぞれ環状に形成されシャフトの軸方向に並んで設けられる。

この構成では、油圧シリンダ１０１の取付姿勢に関わらず、液漏れして鉛直方向の下方に溜まる作動油の有無を確実に検知することができる。

また、液漏れ検知装置１００では、平行平板２１，２２は、周方向に分割されている。

この構成では、ピストンロッド２の外径よりも大きい取付部２Ａがピストンロッド２の先端に設けられる場合であっても、平行平板２１，２２を容易にピストンロッド２の外周面に臨むように設けることができる。したがって、油圧シリンダ１０１への平行平板２１，２２の取り付けが容易になる。

また、液漏れ検知装置１００では、電極部２０は、一対の平行平板２１，２２間の隙間２０Ａがピストンロッド２のうちシリンダヘッド６から突出する部分の外周面に臨むように設けられる。

この構成によれば、電極部２０を外付けすることができるため、液漏れ検知装置１００を既存の油圧シリンダ１０１にも容易に適用することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１…シリンダチューブ（ハウジング）、２…ピストンロッド（シャフト）、６…シリンダヘッド（ハウジング）、２０…電極部、２０Ａ…隙間、２１，２２…平行平板、３０…検知部、１００…液漏れ検知装置、１０１…油圧シリンダ（流体圧装置）

Claims

シャフトを有する流体圧装置に用いられる液漏れ検知装置であって、
所定の隙間を空けて互いに対向する一対の平行平板を有する電極部と、
前記電極部における電気的特性に基づいて、前記一対の平行平板間における液体の有無を判定して液漏れを検知する検知部と、を備え、
前記電極部は、前記一対の平行平板間の前記隙間が前記シャフトの外周面に臨むように設けられることを特徴とする液漏れ検知装置。
前記電気的特性は、静電容量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。
前記一対の平行平板は、それぞれ環状に形成され前記シャフトの軸方向に並んで設けられ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。
前記平行平板は、周方向に分割されていることを特徴とする請求項３に記載の液漏れ検知装置。
前記電極部は、前記シャフトを支持する前記流体圧装置のハウジングの外部に設けられることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の液漏れ検知装置。