JP6296500B2 - 液体漏れ検知ユニット - Google Patents

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Description

この発明は、一般的には、液体漏れ検知ユニットに関し、より特定的には、可動式のシャフトに組み付けられる液体漏れ検知ユニットに関する。
液体漏れを検知する従来の技術に関して、たとえば、特開2001−349500号公報には、視覚的に一目で漏洩の有無を確認することを目的とした、蛇腹型伸縮管継手の漏洩検知装置が開示されている(特許文献1)。
特許文献1に開示された蛇腹型伸縮管継手の漏洩検知装置は、蛇腹型伸縮管の内管に亀裂等の破損が発生した場合に、圧力上昇する漏洩検出路と、漏洩検出路内の圧力を検知する圧力検知手段とを備える。圧力検知手段は、漏洩検出路に連通するケーシング内に収容され、漏洩検出路内の圧力が上昇することによって動作する感圧動作手段と、感圧動作手段の動作によって先端がケーシング内から突出する検知動作子とを有する。
特開2001−349500号公報
油圧シリンダや流体ポンプなど各種の機器に用いられる可動式のシャフトには、シャフトの外周上で液体を封止するためにシール材が組み付けられるものがある。シール材の特性として、シャフトが動作を繰り返すのに伴って摩耗やへたりが発生するため、シール性能が徐々に低下する。このため、シール材の定期的なメンテナンスが必要となる。
しかしながら、シール材は、機器の内部に設置されているため、機器の外部に液体漏れが生じて初めて、シール材のメンテナンスの必要性を知ることになる。この場合、機器の作動不良や動作停止が起こり、機器を復旧させる(シール材の手配から交換)までに長時間を要するという問題がある。また、機器の外部に液体が漏れることにより、外部環境を汚染するおそれがある。
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、シール材のメンテナンス時期を的確に把握して、液体漏れの発生を防ぐ液体漏れ検知ユニットを提供することである。
この発明の1つの局面に従った液体漏れ検知ユニットは、可動式のシャフトに組み付けられる液体漏れ検知ユニットである。液体漏れ検知ユニットは、シャフトの外周上に設けられ、シャフトの外周上の液側空間に液体を封止するための第1シール材と、シャフトの外周上に設けられ、シャフトの軸方向において第1シール材に対して液側空間の反対側に配置される第2シール材と、第1シール材からの液体の漏洩時、第1シール材および第2シール材の間の圧力上昇によりアラートを発信するアラート発信部とを備える。アラート発信部は、圧力上昇の大きさに応じて段階的なアラートを発信する。アラート発信部は、第1シール材および第2シール材の間から導かれた液体の圧力を受けて動作可能なピン部材と、ピン部材をその軸方向に往復移動可能なように支持するブロックと、ピン部材に対してピン部材の先端部をブロック内に留める方向の弾性力を作用させるバネとを含む。ブロックからのピン部材の突出量が、ピン部材がバネからの弾性力に抗しながら液体の圧力を受けることにより変化する。ピン部材は、その軸方向においてピン先端側から順に並び、互いに色分けされた第1領域、第2領域および第3領域を含む。
この発明の別の局面に従った液体漏れ検知ユニットは、可動式のシャフトに組み付けられる液体漏れ検知ユニットである。液体漏れ検知ユニットは、シャフトの外周上に設けられ、シャフトの外周上の液側空間に液体を封止するための第1シール材と、シャフトの外周上に設けられ、シャフトの軸方向において第1シール材に対して液側空間の反対側に配置される第2シール材と、第1シール材からの液体の漏洩時、第1シール材および第2シール材の間の圧力上昇によりアラートを発信するアラート発信部とを備える。
このように構成された液体漏れ検知ユニットによれば、第1シール材からの液体の漏洩時に、漏洩した液体を第2シール材により封止する。この際、第1シール材および第2シール材の間で圧力上昇が生じるため、アラート発信部が、その圧力上昇によりアラートを発信する。これにより、シール材(第1シール材)のメンテナンス時期を的確に把握して、液体漏れの発生を防ぐことができる。
また好ましくは、アラート発信部は、圧力上昇の大きさに応じて段階的なアラートを発信する。
このように構成された液体漏れ検知ユニットによれば、第1シール材のメンテナンスに事前に備えることができる。
また好ましくは、アラート発信部は、第1シール材および第2シール材の間から導かれた液体の圧力を受けて動作可能なピン部材を含む。
このように構成された液体漏れ検知ユニットによれば、ピン部材の動作を確認することによって、第1シール材のメンテナンス時期を的確に把握することができる。
また好ましくは、アラート発信部は、第1シール材および第2シール材の間の圧力上昇を検知することにより点灯する点灯部を含む。
このように構成された液体漏れ検知ユニットによれば、点灯部の点灯を確認することによって、第1シール材のメンテナンス時期を的確に把握することができる。
また好ましくは、アラート発信部は、第1シール材および第2シール材の間の圧力上昇を検知することにより音を発する発音部を含む。
このように構成された液体漏れ検知ユニットによれば、発音部から発せられる音を確認することによって、第1シール材のメンテナンス時期を的確に把握することができる。
また好ましくは、アラート発信部は、第1シール材および第2シール材の間の圧力を表示する表示部を含む。
このように構成された液体漏れ検知ユニットによれば、表示部における圧力表示を確認することによって、第1シール材のメンテナンス時期を的確に把握することができる。
また好ましくは、液体漏れ検知ユニットは、圧力上昇が所定値を超えた場合に、第1シール材および第2シール材の間から液体を排出するリリーフ部をさらに備える。
このように構成された液体漏れ検知ユニットによれば、液体が第2シール材による封止の限界を超えて外部に漏れることを防止できる。
また好ましくは、液体漏れ検知ユニットは、リリーフ部により排出された液体を、液側空間または液側空間への液体の供給源に戻す液体戻し部をさらに備える。
このように構成された液体漏れ検知ユニットによれば、リリーフ部により排出された液体を、シャフトの外周上の液側空間において再び利用することができる。
また好ましくは、シャフトの軸方向において第2シール材に対して第1シール材の反対側には、外部空間が位置する。第2シール材は、第1シール材および第2シール材の間から外部空間への液漏れを防ぐための第1リップ部を有する。
このように構成された液体漏れ検知ユニットによれば、第1シール材からの液体の漏洩時に、漏洩した液体を第2シール材により封止することができる。
また好ましくは、第2シール材は、外部空間から第1シール材および第2シール材の間へのダストの侵入を防ぐための第2リップ部をさらに有する。
このように構成された液体漏れ検知ユニットによれば、第2シール材により外部空間からのダストの侵入をさらに防ぐことができる。
以上に説明したように、この発明に従えば、シール材のメンテナンス時期を的確に把握して、液体漏れの発生を防ぐ液体漏れ検知ユニットを提供することができる。
この発明の実施の形態1におけるオイル漏れ検知ユニットをシャフトに組み付けた状態を示す断面図である。 図1中のアラート発信部がアラートを発信する様子を示す側面図である。 図1中のアラート発信部がアラートを発信する別の様子を示す側面図である。 図1中のアラート発信部がアラートを発信するさらに別の様子を示す側面図である。 図1中のシャフトを備えた油圧シリンダの油圧回路を模式的に表した図である。 この発明の実施の形態2におけるオイル漏れ検知ユニットをシャフトに組み付けた状態を示す断面図である。
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1におけるオイル漏れ検知ユニットをシャフトに組み付けた状態を示す断面図である。
図1を参照して、本実施の形態におけるオイル漏れ検知ユニット10は、シャフト21に組み付けられる組み付けユニットである。シャフト21は、中心軸101に沿って軸状に延びる形状を有する。シャフト21は、可動式のシャフトである。本実施の形態では、シャフト21が油圧シリンダのシャフトである場合を想定している。シャフト21は、中心軸101の軸方向に往復運動する。
シャフト21の外周上には、ハウジング31が設けられている。ハウジング31は、中心軸101の軸方向に円筒状に延びる形状を有する。
シャフト21の外周上には、液側空間60が形成されている。液側空間60には、オイルが配置されている。液側空間60は、シャフト21を動作させるためのオイルが供給される油圧室として設けられている。液側空間60は、中心軸101の軸方向におけるハウジング31の一方の側に設けられている。中心軸101の軸方向におけるハウジング31の他方の側には、外部空間70が形成されている。
本実施の形態におけるオイル漏れ検知ユニット10は、ロッドシール23および異形ダストシール26と、アラート発信部40とを有する。
ロッドシール23および異形ダストシール26は、閉環状のシール材である。ロッドシール23および異形ダストシール26は、ゴム等の弾性部材から形成されている。ロッドシール23および異形ダストシール26は、シャフト21の外周上に設けられている。ロッドシール23および異形ダストシール26は、中心軸101の軸方向に距離を隔てて設けられている。中心軸101の軸方向において、ロッドシール23は、液側空間60側に設けられ、異形ダストシール26は、外部空間70側に設けられている。
シャフト21には、シール溝38およびシール溝39が形成されている。シール溝38およびシール溝39は、ハウジング31の内周面31bから凹み、中心軸101を中心に周回する溝形状を有する。シール溝38は、矩形形状の断面を有する。シール溝39は、中心軸101の軸方向において外部空間70側に解放された矩形形状の断面を有する。
ロッドシール23および異形ダストシール26は、それぞれ、シール溝38およびシール溝39に収容されている。シャフト21の外周上において、ロッドシール23および異形ダストシール26の間にはシール間空間65が形成されている。
ロッドシール23は、液側空間60に配置されたオイルを封止するシール機能を有する。
異形ダストシール26は、その構成部位として、リップ部27(第1リップ部)、リップ部28(第2リップ部)および基部29を有する。基部29は、シール溝39に設置されている。リップ部27およびリップ部28は、基部29からシャフト21に向けて延出し、シャフト21の外周面21aに接触する。中心軸101の軸方向において、リップ部27は、シール間空間65側に設けられ、リップ部28は、外部空間70側に設けられている。
異形ダストシール26は、リップ部27により、ロッドシール23からのオイルの漏洩時、液側空間60からシール間空間65に進入したオイルをシール間空間65内に封止する機能を有する。異形ダストシール26は、リップ部28により、外部空間70からシール間空間65へのダストの侵入を防ぐ機能をさらに有する。
なお、本実施の形態では、オイルを封止する機能と、ダストの侵入を防ぐ機能とを兼ね備えた異形ダストシール26が設けられる構成について説明したが、このような構成に限られず、オイルを封止する機能を有するシール材と、ダストの侵入を防ぐ機能を有するシール材とが別々に設けられてもよい。
アラート発信部40は、液側空間60に配置されたオイルがロッドシール23から漏洩した時に、シール間空間65における圧力上昇によりアラートを発信する。
アラート発信部40は、ブロック41と、ピン部材46と、バネ45と、配管36および配管37とを有し、これらが組み合わさって構成されている。
ブロック41は、金属製のブロック体から形成されている。ブロック41は、配管36および配管37を介してハウジング31に接続されている。
ハウジング31には、凹部32および貫通孔33が形成されている。凹部32および貫通孔33は、中心軸101の軸方向において、ロッドシール23および異形ダストシール26の間に形成されている。凹部32は、ハウジング31の内周面31bから凹み、中心軸101を中心に周回する形状を有する。貫通孔33は、凹部32の底部から中心軸101を中心とする半径方向に延び、ハウジング31を貫通している。貫通孔33は、配管36および配管37の管路へと通じている。凹部32および貫通孔33を通じて、ハウジング31側のシール間空間65と、アラート発信部40側のピン部材46との間が連通している。
ピン部材46は、ロッドシール23からシール間空間65への液体の漏洩時に、シール間空間65から導かれたオイルの圧力を受けて動作可能なように設けられている。
より具体的な構造について説明すると、ピン部材46は、ブロック41により、中心軸102の軸方向に往復移動可能なように支持されている。ピン部材46は、その構成部位として、鍔部48およびピン先端部47を有する。鍔部48は、中心軸102を中心に鍔状に広がる形状を有する。鍔部48は、ブロック41により中心軸101の軸方向に移動可能に案内されている。鍔部48は、配管36および配管37の管路に面して設けられている。ピン先端部47は、中心軸102の軸方向に延びるピン部材46の先端に設けられ、ブロック41から突出している。
バネ45は、中心軸102の軸方向に縮んだ状態でブロック41に設けられている。バネ45は、ピン部材46に対して、ピン先端部47をブロック41内に留める方向の弾性力を作用させている。
図2から図4は、図1中のアラート発信部がアラートを発信する様子を示す側面図である。
図1から図4を参照して、シャフト21が往復運動を繰り返すのに伴って、ロッドシール23に摩耗やへたりが発生する。これにより、ロッドシール23からシール間空間65にオイルが進入する。この際、異形ダストシール26によって、シール間空間65に進入したオイルが外部空間70に漏れることを防止できる。
ロッドシール23からのオイルの漏洩時、シール間空間65における圧力が上昇し、上昇した圧力がピン部材46の鍔部48に作用する。ピン部材46は、この圧力上昇を受けて、バネ45による弾性力に抗しながら、ブロック41からより大きく突出する方向にスライド移動する。ユーザは、アラート発信部40が発信したアラート、すなわち、ブロック41からのピン部材46の突出量を確認することによって、ロッドシール23の交換時期を的確に把握することができる。
本実施の形態では、アラート発信部40が、シール間空間65における圧力上昇の大きさに応じて段階的なアラートを発信する。
より具体的には、ピン先端部47は、中心軸102の軸方向においてピン先端側から順に並ぶ、領域47g、領域47hおよび領域47iを有する。領域47g、領域47hおよび領域47iは、色分けされており、たとえば、それぞれ、青、黄および赤に着色されている。
図2に示すように、ロッドシール23からのオイルの漏洩がない場合、ピン部材46は、青に着色された領域47gだけがブロック41から突出する状態にある。図3に示すように、ロッドシール23からのオイルの漏洩が発生すると、その初期段階においては、ピン部材46がスライド移動することにより、黄に着色された領域47hがブロック41から突出する。図4に示すように、ロッドシール23からのオイルの漏洩が進行すると、ピン部材46がさらにスライド移動することにより、赤に着色された領域47iがブロック41から突出する。
このような構成によれば、ユーザは、アラート発信部40から発信される段階的なアラートを確認することにより、ロッドシール23の交換に向けて事前に備えることができる。たとえば、領域47gだけが突出する段階では、ロッドシール23の状態が健全であり、続いて領域47hが突出する段階では、交換用のロッドシール23を準備し、続いて域47iが突出する段階では、ロッドシール23を交換する。これにより、計画的なロッドシール23の定期交換(予防保全)を実行することができる。
段階的なアラートの別の例として、オイルの漏洩の進行に応じて、交換時期(ロッドシール23の交換を推奨)→使用限界(ロッドシール23の交換が必要)→限界超過(ロッドシール23を直ちに交換)といった段階的なアラートを発信するように、アラート発信部40を構成してもよい。
図5は、図1中のシャフトを備えた油圧シリンダの油圧回路を模式的に表した図である。
図5を参照して、油圧シリンダ100は、シャフト21およびハウジング31に加えて、シリンダ22を有する。シリンダ22は、中心軸101の軸方向に延びる筒形状を有する。シャフト21は、シリンダ22に挿入されている。シャフト21は、その構成部位として、大径部21pを有する。大径部21pは、シャフト21の先端に設けられている。大径部21pは、シャフト21の往復運動に伴って、シリンダ22の内周面と摺動する。
中心軸101の軸方向における大径部21pの両側には、油圧室51と、図1中の液側空間60に対応する油圧室52とが形成されている。油圧ポンプを備えたオイルタンク61から油圧室51および油圧室52のいずれか一方に選択的にオイルが供給されることにより、シャフト21が矢印110に示す方向に往復運動する。
本実施の形態におけるオイル漏れ検知ユニット10は、リリーフバルブ58(リリーフ部)およびリリーフ配管54(液体戻し部)をさらに有する。リリーフバルブ58は、ロッドシール23からのオイルの漏洩による圧力上昇が所定値を超えた場合に、シール間空間65からオイルを排出する。リリーフバルブ58により排出されたオイルは、リリーフ配管54を通じて、オイルタンク61に戻される。
このような構成によれば、シール間空間65内の圧力が異形ダストシール26による封止の限界圧力を超える場合があっても、油圧シリンダ100およびオイル漏れ検知ユニット10の破損を防ぐことができる。
なお、リリーフバルブ58により排出されたオイルを、油圧室51または油圧室52に直接戻すようにリリーフ配管を設けてもよい。
以上に説明した、この発明の実施の形態1におけるオイル漏れ検知ユニット10の構造についてまとめて説明すると、本実施の形態における液体漏れ検知ユニットとしてのオイル漏れ検知ユニット10は、可動式のシャフト21に組み付けられる。オイル漏れ検知ユニット10は、シャフト21の外周上に設けられ、シャフト21の外周上の液側空間60に液体としてのオイルを封止するための第1シール材としてのロッドシール23と、シャフト21の外周上に設けられ、シャフト21の軸方向においてロッドシール23に対して液側空間60の反対側に配置される第2シール材としての異形ダストシール26と、ロッドシール23からのオイルの漏洩時、ロッドシール23および異形ダストシール26の間の圧力上昇によりアラートを発信するアラート発信部40とを備える。
このように構成された、この発明の実施の形態1におけるオイル漏れ検知ユニット10によれば、ロッドシール23のメンテナンス時期を的確に把握して、油圧シリンダ100におけるオイル漏れを防ぐことができる。これにより、油圧シリンダ100を用いた生産ラインにおいて、シールトラブルによる連続稼働の停止を撲滅することができる。また、オイル漏れによる環境汚染を撲滅することができる。
なお、本発明における液体漏れ検知ユニットは、各種の装置に適用可能であり、たとえば、流体ポンプや連続生産機、プレス機、射出成型機、産業用ロボット、油圧リフト、タイヤ成形機などに適用される。本発明における液体漏れ検知ユニットが組み付けられる可動式のシャフトは、往復運動するシャフトに限られず、たとえば、回転するシャフトであってもよいし、周方向に揺動するシャフトであってもよいし、これらの運動を組み合わせた運動を行なうシャフトであってもよい。本発明における液側空間に配置される液体は、油圧シリンダを作動させるための作動油に限られず、たとえば、潤滑油やグリース、水などであってもよい。
(実施の形態2)
図6は、この発明の実施の形態2におけるオイル漏れ検知ユニットをシャフトに組み付けた状態を示す断面図である。本実施の形態では、実施の形態1におけるアラート発信部40の各種の変形例について説明する。
図6を参照して、本実施の形態におけるオイル漏れ検知ユニットは、実施の形態1におけるアラート発信部40に替えて、アラート発信部80を有する。アラート発信部80は、ロッドシール23からのオイルの漏洩時に、アラート発信部40とは異なる方法でアラートを発信するように構成されている。
アラート発信部80は、シール間空間65における圧力を検知するセンサ部(不図示)と、そのセンサ部において圧力上昇が検知された場合に点灯する点灯部(不図示)とを有する。点灯部における点灯は、連続的に点灯する場合のみならず、点灯および消灯を繰り返す場合(点滅)も含む。
別の変形例として、アラート発信部80は、シール間空間65における圧力を検知するセンサ部(不図示)と、そのセンサ部において圧力上昇が検知された場合に音(ブザーやメロディなど)を発する発音部(不図示)とを有する。
さらに別の変形例として、アラート発信部80は、シール間空間65における圧力を表示する表示部(不図示)を有する。表示部としては、たとえば、圧力ゲージや圧力のデジタル表示器を用いることができる。
これらの変形においても、アラート発信部80は、シール間空間65における圧力上昇の大きさに応じて段階的なアラートを発信するように構成されてもよい。たとえば、アラート発信部80が点灯部を有する場合、点灯部における点灯色を変化させることにより、段階的なアラートを実現できる。アラート発信部80が発音部を有する場合、発せられる音の種類を変化させることにより、段階的なアラートを実現できる。
アラート発信部80は、図6中に示すように、ハウジング31に接続される形態に限られず、プラントのオペレーション室など、シャフト21を備える機器から離れた位置に設けられてもよい。この場合、シャフト21を備える機器側には、シール間空間65における圧力を検知するセンサ部が設けられ、オペレーション室等には、センサ部において圧力上昇が検知された場合に電気的な信号を受けてアラートを発信する各種機構が設けられる。
このように構成された、この発明の実施の形態2におけるオイル漏れ検知ユニットによれば、実施の形態1に記載の効果を同様に奏することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
この発明は、たとえば、油圧シリンダや流体ポンプなどに利用される。
10 オイル漏れ検知ユニット、21 シャフト、21a 外周面、21p 大径部、22 シリンダ、23 ロッドシール、26 異形ダストシール、27,28 リップ部、29 基部、31 ハウジング、31b 内周面、32 凹部、33 貫通孔、36,37 配管、38,39 シール溝、40,80 アラート発信部、41 ブロック、45 バネ、46 ピン部材、47 ピン先端部、47g,47h,47i 領域、48 鍔部、51,52 油圧室、54 リリーフ配管、58 リリーフバルブ、60 液側空間、61 オイルタンク、65 シール間空間、70 外部空間、100 油圧シリンダ。

Claims (8)

  1. 可動式のシャフトに組み付けられる液体漏れ検知ユニットであって、
    前記シャフトの外周上に設けられ、前記シャフトの外周上の液側空間に液体を封止するための第1シール材と、
    前記シャフトの外周上に設けられ、前記シャフトの軸方向において前記第1シール材に対して前記液側空間の反対側に配置される第2シール材と、
    前記第1シール材からの液体の漏洩時、前記第1シール材および前記第2シール材の間の圧力上昇によりアラートを発信するアラート発信部とを備え
    前記アラート発信部は、圧力上昇の大きさに応じて段階的なアラートを発信し、
    前記アラート発信部は、前記第1シール材および前記第2シール材の間から導かれた液体の圧力を受けて動作可能なピン部材と、前記ピン部材をその軸方向に往復移動可能なように支持するブロックと、前記ピン部材に対して前記ピン部材の先端部を前記ブロック内に留める方向の弾性力を作用させるバネとを含み、
    前記ブロックからの前記ピン部材の突出量が、前記ピン部材が前記バネからの弾性力に抗しながら液体の圧力を受けることにより変化し、
    前記ピン部材は、その軸方向においてピン先端側から順に並び、互いに色分けされた第1領域、第2領域および第3領域を含む、液体漏れ検知ユニット。
  2. 前記アラート発信部は、前記第1シール材および前記第2シール材の間の圧力上昇を検知することにより点灯する点灯部を含む、請求項1に記載の液体漏れ検知ユニット。
  3. 前記アラート発信部は、前記第1シール材および前記第2シール材の間の圧力上昇を検知することにより音を発する発音部を含む、請求項1または2に記載の液体漏れ検知ユニット。
  4. 前記アラート発信部は、前記第1シール材および前記第2シール材の間の圧力を表示する表示部を含む、請求項1からのいずれか1項に記載の液体漏れ検知ユニット。
  5. 圧力上昇が所定値を超えた場合に、前記第1シール材および前記第2シール材の間から液体を排出するリリーフ部をさらに備える、請求項1からのいずれか1項に記載の液体漏れ検知ユニット。
  6. 前記リリーフ部により排出された液体を、前記液側空間または前記液側空間への液体の供給源に戻す液体戻し部をさらに備える、請求項に記載の液体漏れ検知ユニット。
  7. 前記シャフトの軸方向において前記第2シール材に対して前記第1シール材の反対側には、外部空間が位置し、
    前記第2シール材は、前記第1シール材および前記第2シール材の間から前記外部空間への液漏れを防ぐための第1リップ部を有する、請求項1からのいずれか1項に記載の液体漏れ検知ユニット。
  8. 前記第2シール材は、前記外部空間から前記第1シール材および前記第2シール材の間へのダストの侵入を防ぐための第2リップ部をさらに有する、請求項に記載の液体漏れ検知ユニット。
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