JP6677751B2 - 流体漏れ検出機器、及び往復動型流体圧機器 - Google Patents

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Description

本発明は、流体漏れ検出機器、及び往復動型流体圧機器に関する。
流体圧シリンダや緩衝器等の往復動型流体圧機器では、シリンダヘッドの内周に設けられるシール部材の劣化により、シリンダヘッドとピストンロッドとの間から作動流体が漏れることがある。作動流体の漏れ量が増加すると、往復動型流体圧機器が所期の性能を発揮できなくなるおそれがある。このような理由から、流体漏れ検出機器をシリンダヘッドに取り付け、作動流体の漏れを検出することが提案されている（特許文献１）。
特開昭６２−２４０２７５号公報
特許文献１に開示される流体漏れ検出機器は、ボルトを用いてシリンダヘッドに取り付けられている。そのため、この流体漏れ検出機器を往復動型流体圧機器のシリンダヘッドに取り付けるためには、ボルトを固定するための穴をシリンダヘッドに形成する必要があり、流体漏れ検出機器を容易に取り付けることができない。
本発明は、シリンダヘッドへの流体漏れ検出機器の取り付けを容易にすることを目的とする。
第１の発明は、シリンダヘッドに取り付けられる環状部材と、環状部材に形成される通路と、通路を通じて導かれる作動流体を検出する検出器と、を備え、環状部材は、シリンダヘッドに形成される環状溝に圧入される圧入部を有することを特徴とする。
第１の発明では、環状部材の圧入部をシリンダヘッドの環状溝に圧入することによって、環状部材をシリンダヘッドに取り付けることができる。したがって、流体漏れ検出機器をシリンダヘッドに容易に取り付けることができる。
第２の発明は、環状部材の内周に設けられピストンロッドの外周とシリンダヘッドの内周との間から通路へ作動流体を導くシール部材を更に備えることを特徴とする。
第２の発明では、ピストンロッドの外周とシリンダヘッドの内周との間から漏れる作動流体は、シール部材により通路に導かれる。したがって、作動流体の漏れをより確実に検出することができる。
第３の発明は、検出器と並列に通路に接続され、通路内の圧力が所定の圧力に達すると開弁するリリーフ弁を更に備え、所定の圧力は、作動流体により圧入部が環状溝から抜き出されるときの作動流体の圧力よりも小さいことを特徴とする。
第３の発明では、リリーフ弁により、圧入部が環状溝から抜き出されるような力が環状部材に作用するのを防止することができる。したがって、流体漏れ検出機器をより確実にシリンダヘッドに取り付けておくことができる。
第４の発明は、シリンダチューブと、ピストンロッドと、シリンダヘッドと、シリンダヘッドに取り付けられる環状部材と、環状部材に形成される通路と、通路を通じて導かれる作動流体を検出する検出器と、を備え、環状部材は、シリンダヘッドに形成される環状溝に圧入された圧入部を有することを特徴とする。
第４の発明では、環状部材の圧入部をシリンダヘッドの環状溝に圧入することによって、環状部材をシリンダヘッドに取り付けることができる。したがって、流体漏れ検出機器をシリンダヘッドに容易に取り付けることができる。
第５の発明は、シリンダヘッドの内周に設けられる軸受を更に備えることを特徴とする。
第５の発明では、ピストンロッドをシリンダヘッドと同軸に支持することができる。
第６の発明は、シリンダヘッドから突出する複数の締結部材を更に備え、検出器は、締結部材どうしの間に配置されることを特徴とする。
第６の発明では、締結部材と検出器との干渉を防止することができる。したがって、検出器をシリンダヘッドの近傍に配置することができ、往復動型流体圧機器を小型化することができる。
第７の発明は、圧入部が環状溝に圧入される前の状態において、圧入部の外径は、環状溝の内径よりも大きいことを特徴とする。
第８の発明は、環状部材には、シール部材が配置されるシール溝が形成されており、シール溝は、シール部材によって作動流体が導かれる底面を有しており、通路は、シール溝の底面に開口していることを特徴とする。
本発明によれば、シリンダヘッドへ流体漏れ検出機器を容易に取り付けることができる。
図１は、本発明の実施形態に係る油圧シリンダの一部断面図である。 図２は、図１に示す油圧シリンダの拡大断面図であり、流体漏れ検出器を示す。 図３は、本発明の実施形態に係る流体漏れ検出機器の正面図である。 図４は、流体漏れ検出装置が取り付けられていない状態で使用される油圧シリンダの拡大断面図であり、図２に対応して示す。 図５は、シリンダヘッドの周辺を示す拡大図である。 図６は、シリンダヘッドの周辺を示す拡大図であり、図５に示す状態から軸周りに９０度回転させた状態を示す。 図７は、図１に示す油圧シリンダを軸方向に見た図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る流体漏れ検出機器１００及び流体漏れ検出機器１００を備える往復動型流体圧機器としての油圧シリンダ１について説明する。
図１に示すように、油圧シリンダ１は、筒状のシリンダチューブ２と、シリンダチューブ２に挿入されるピストンロッド３と、ピストンロッド３の一端に設けられるピストン４と、を備える。ピストン４は、シリンダチューブ２の内周面に沿って摺動自在であり、シリンダチューブ２の内部は、ピストン４によってロッド側室２ａと反ロッド側室２ｂとに区画される。
ピストンロッド３は、シリンダチューブ２の開口端から延出している。図示しない油圧源からロッド側室２ａ又は反ロッド側室２ｂに選択的に作動油が導かれると、ピストンロッド３は、シリンダチューブ２に対して移動する。これにより、油圧シリンダ１は伸縮作動する。
シリンダチューブ２の開口端には、ピストンロッド３が挿通するシリンダヘッド５が設けられる。シリンダヘッド５は、締結部材としての複数のボルト６を用いてシリンダチューブ２の開口端に締結される。
図２に示すように、シリンダヘッド５の内周には環状溝５ａ，５ｂが形成されている。環状溝５ａには、ピストンロッド３を摺動自在に支持する軸受としてのブッシュ７が配置される。
環状溝５ｂには、シール部材としてのＵパッキン８が配置される。Ｕパッキン８は、ピストンロッド３の外周とシリンダヘッド５の内周との間で圧縮されており、これらの間を封止する。これにより、ロッド側室２ａ（図１参照）内の作動油が外部に漏れることを防止することができる。
なお、ブッシュ７及びＵパッキン８は、油圧シリンダ１が収縮する方向にこの順でシリンダヘッド５の内周に設けられているが、逆の順で設けられていてもよい。
Ｕパッキン８は、油圧シリンダ１の伸縮動作、即ちピストンロッド３の往復動により摩耗し、シール性が徐々に低下する。シール性の低下に伴って、ロッド側室２ａからピストンロッド３の外周とシリンダヘッド５の内周との間を通じて漏れる作動油の量が増加する。作動油の漏れ量が増加すると、油圧シリンダ１は、所期の性能を発揮できなくなるおそれがある。油圧シリンダ１は、作動油の漏れに伴う性能の低下を把握するために、流体漏れ検出機器１００を備える。
以下、図２及び図３を参照して、流体漏れ検出機器１００について詳述する。
図２及び図３に示すように、流体漏れ検出機器１００は、シリンダヘッド５の先端に取り付けられピストンロッド３が挿通する環状部材１０と、環状部材１０の外周に設けられるセンサホルダ２０と、センサホルダ２０に保持される検出器としての圧力センサ３０と、を備える。センサホルダ２０は、図示しないボルトを用いて環状部材１０に締結される。圧力センサ３０は、センサホルダ２０に形成される穴２１に螺合により固定されている。
環状部材１０の内周には、環状溝１１，１２が形成される。環状溝１１には、外部からシリンダチューブ２内へのダストの侵入を防止するダストシール４０が圧入され、環状溝１２には、シール部材としてのＵパッキン５０が配置される。ダストシール４０及びＵパッキン５０は、油圧シリンダ１が収縮する方向にこの順で設けられる。
Ｕパッキン５０は、ピストンロッド３の外周と環状部材１０の内周との間で圧縮されており、これらの間を封止する。これにより、ロッド側室２ａ（図１参照）からピストンロッド３の外周とシリンダヘッド５の内周との間を通じて環状溝１２に導かれた作動油が環状溝１１に漏れ出るのを防止することができる。
環状部材１０には、環状溝１２の底面と環状部材１０の外周との間を貫通する通路１３が形成される。Ｕパッキン５０は、通路１３の開口を塞がないように環状溝１２に配置されており、環状溝１２に導かれた作動油は、通路１３に流入する。
センサホルダ２０には、環状部材１０の通路１３とセンサホルダ２０の穴２１とを連通する通路２２が形成されている。そのため、通路１３に流入した作動油は、通路２２を通じてセンサホルダ２０の穴２１に導かれる。
圧力センサ３０は、センサホルダ２０の穴２１に導かれる作動油の圧力を検出するようにセンサホルダ２０に取り付けられる。穴２１内の圧力は、穴２１に導かれる作動油の量の増加とともに増加する。また、穴２１に導かれる作動油の量は、ロッド側室２ａ（図１参照）からピストンロッド３の外周とシリンダヘッド５の内周との間を通じて漏れる作動油の量の増加とともに増加する。したがって、圧力センサ３０を用いて穴２１内の圧力を測定することにより、作動油の漏れ量を把握することが可能になる。
また、作動油の漏れ量は、Ｕパッキン８の劣化により増加するので、作動油の漏れ量を把握することにより、Ｕパッキン８の劣化を把握することが可能になる。具体的には、圧力センサ３０は、検出した圧力に応じた信号をトランスミッタ３１により図示しない処理部に有線又は無線で送信する。処理部は、検出された圧力に基づいて、Ｕパッキン８の劣化状態を判定する。検出された圧力が予め設定された閾値以下である場合には、処理部は、Ｕパッキン８の交換時期に達していないと判断する。検出された圧力が予め設定された閾値を越えた場合には、処理部は、Ｕパッキン８の交換時期に達したと判断し、図示しない警告ランプ等により、Ｕパッキン８の交換時期に達したことをオペレータに通知する。
このように、油圧シリンダ１では、流体漏れ検出機器１００の圧力センサ３０により検出された圧力に基づいてＵパッキン８の劣化を知ることができる。したがって、Ｕパッキン８の交換時期を容易に管理することができる。
次に、流体漏れ検出機器１００を油圧シリンダ１のシリンダヘッド５に取り付けるための構造について説明する。
環状部材１０は、シリンダヘッド５に形成される環状溝５ｃに圧入される圧入部１４を有する。具体的には、圧入部１４の外径は、環状溝５ｃに圧入される前の状態において、環状溝５ｃの内径と比較してやや大きい。そのため、圧入部１４は、環状溝５ｃに圧入された状態では、環状溝５ｃにより締められる。これにより、圧入部１４が環状溝５ｃ内に固定され、環状部材１０がシリンダヘッド５に取り付けられる。
このように、流体漏れ検出機器１００では、圧入部１４を環状溝５ｃに圧入することにより、環状部材１０をシリンダヘッド５に取り付けることができる。したがって、ボルト等の締結部材を固定するための穴をシリンダヘッド５に形成することなく流体漏れ検出機器１００をシリンダヘッド５に取り付けることができる。
また、環状部材１０は、環状溝５ｃへの圧入部１４の圧入によってシリンダヘッド５に取り付けられるため、環状部材１０をシリンダヘッド５に取り付ける際に、周方向における圧力センサ３０の位置を容易に調整することができる。
図２、図５及び図６に示すように、シリンダヘッド５には、ブッシュ７及びＵパッキン８を保持する保持部５ｄと、保持部５ｄから径方向に突出するフランジ部５ｅと、を有する。フランジ部５ｅには軸方向に貫通する複数の孔（図示省略）が形成される。ボルト６は、フランジ部５ｅの孔を挿通し、フランジ部５ｅをシリンダチューブ２の開口端に押し付ける。
ボルト６は、周方向に並べて配置され、シリンダヘッド５のフランジ部５ｅから軸方向に突出している。流体漏れ検出機器１００は、圧力センサ３０が周方向に隣り合うボルト６どうしの間に配置されるようにシリンダヘッド５の先端に取り付けられる。そのため、圧力センサ３０とボルト６との干渉を防ぐことができる。したがって、圧力センサ３０をシリンダヘッド５のフランジ部５ｅの近傍に配置することができ、油圧シリンダ１を小型化することができる。
なお、油圧シリンダ１を小型化するとの目的を達成するためには、ボルト６どうしの間に圧力センサ３０が配置されていればよく、流体漏れ検出機器１００は圧入以外の方法によってシリンダヘッド５に取り付けられていてもよい。
また、圧入部１４の外径は、ダストシール４０の外径と略等しい。そのため、図４に示すように、環状部材１０の環状溝１１から取り外したダストシール４０を、環状部材１０の圧入部１４に代えてシリンダヘッド５の環状溝５ｃに圧入することができる。したがって、流体漏れ検出機器１００をシリンダヘッド５から取り外しダストシール４０をシリンダヘッド５に取り付けた状態で油圧シリンダ１を使用することができる。
このように、油圧シリンダ１では、流体漏れ検出機器１００を取り付けて使用可能な状態と、流体漏れ検出機器１００を取り外して使用可能な状態と、に容易に変えることができる。
例えば、油圧シリンダ１が流体漏れ検出機器１００が取り付けられていない状態で使用されている場合に、使用環境の変化によって作動油の漏れ量を管理する必要が生じた際に、流体漏れ検出機器１００を取り付けて作動油の漏れ量を容易に管理することができる。その逆についても同様である。
また、センサホルダ２０には、圧力センサ３０と並列に環状部材１０の通路１３に接続されるリリーフ弁６０が設けられる。具体的には、センサホルダ２０には、通路２２から分岐する分岐通路２３が形成され、分岐通路２３にリリーフ弁６０が設けられる。リリーフ弁６０は、分岐通路２３における作動油の圧力が所定の圧力に達すると開弁し、通路２２から分岐通路２３を通じて作動油を外部に排出する。このように、通路２２内の圧力は、リリーフ弁６０によって所定の圧力に制限される。以下において、この所定の圧力を「開弁圧」とも称する。
リリーフ弁６０の開弁圧は、環状部材１０の圧入部１４が作動油により環状溝５ｃから抜き出されるときの作動油の圧力よりも小さく設定される。したがって、圧入部１４が環状溝５ｃから抜き出されるような力が環状部材１０に作用するのを防止することができる。これにより、Ｕパッキン８のシール性が低下して漏れ量が増加したときにも流体漏れ検出機器１００をより確実にシリンダヘッド５に取り付けておくことができる。
また、ブッシュ７は、環状部材１０の内周ではなく、シリンダヘッド５の内周に同軸に設けられる。したがって、ピストンロッド３をシリンダヘッド５と同軸に支持することができる。環状溝５ｃに圧入部１４を圧入して環状部材１０をシリンダヘッド５に同軸に取り付けることにより、環状部材１０をピストンロッド３と同軸に設けることができる。
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
流体漏れ検出機器１００では、環状部材１０の圧入部１４が、シリンダヘッド５の環状溝５ｃに圧入され、これにより、環状部材１０がシリンダヘッド５に取り付けられる。したがって、ボルト等の締結部材を用いて環状部材１０をシリンダヘッド５に取り付ける場合と比較して、流体漏れ検出機器１００をシリンダヘッド５に容易に取り付けることができる。
また、流体漏れ検出機器１００では、ピストンロッド３の外周とシリンダヘッド５の内周との間から漏れる作動油は、Ｕパッキン５０により通路１３に導かれる。したがって、作動油を圧力センサ３０により確実に導くことができ、作動油の漏れをより確実に検出することができる。
また、流体漏れ検出機器１００では、リリーフ弁６０により、圧入部１４が環状溝５ｃから抜き出されるような力が環状部材１０に作用するのを防止することができる。したがって、流体漏れ検出機器１００をより確実にシリンダヘッド５に取り付けておくことができる。
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。
本実施形態は、シリンダチューブ２から延出するピストンロッド３と、シリンダチューブ２に設けられピストンロッド３が挿通するシリンダヘッド５と、の間からの作動油の漏れを検出するための流体漏れ検出機器１００に係る。流体漏れ検出機器１００は、シリンダヘッド５に取り付けられ、ピストンロッド３が挿通する環状部材１０と、環状部材１０に形成され、ピストンロッド３の外周とシリンダヘッド５の内周との間から作動油が導かれる通路１３と、通路１３を通じて導かれる作動油を検出する圧力センサ３０と、を備え、環状部材１０は、シリンダヘッド５に形成される環状溝５ｃに圧入される圧入部１４を有する。
この構成では、環状部材１０の圧入部１４をシリンダヘッド５の環状溝５ｃに圧入することによって、環状部材１０をシリンダヘッド５に取り付けることができる。したがって、流体漏れ検出機器１００をシリンダヘッド５に容易に取り付けることができる。
また、流体漏れ検出機器１００は、環状部材１０の内周に設けられ、環状部材１０の内周とピストンロッド３の外周との間を塞いでピストンロッド３の外周とシリンダヘッド５の内周との間から通路１３へ作動油を導くＵパッキン５０を更に備える。
この構成では、ピストンロッド３の外周とシリンダヘッド５の内周との間から漏れる作動油は、Ｕパッキン５０により通路１３に導かれる。したがって、作動油の漏れをより確実に検出することができる。
流体漏れ検出機器１００は、圧力センサ３０と並列に通路１３に接続され、通路１３内の圧力が所定の圧力に達すると開弁するリリーフ弁６０を更に備え、所定の圧力は、作動油により圧入部１４が環状溝５ｃから抜き出されるときの作動油の圧力よりも小さい。
この構成では、リリーフ弁６０により、圧入部１４が環状溝５ｃから抜き出されるような力が環状部材１０に作用するのを防止することができる。したがって、流体漏れ検出機器１００をより確実にシリンダヘッド５に取り付けておくことができる。
油圧シリンダ１は、シリンダチューブ２と、シリンダチューブ２から延出するピストンロッド３と、シリンダチューブ２に設けられ、ピストンロッド３が挿通するシリンダヘッド５と、シリンダヘッド５に取り付けられ、ピストンロッド３が挿通する環状部材１０と、環状部材１０に形成され、ピストンロッド３の外周とシリンダヘッド５の内周との間から作動油が導かれる通路１３と、通路１３を通じて導かれる作動油を検出する圧力センサ３０と、を備え、環状部材１０は、シリンダヘッド５に形成される環状溝５ｃに圧入された圧入部１４を有する。
この構成では、環状部材１０の圧入部１４をシリンダヘッド５の環状溝５ｃに圧入することによって、環状部材１０をシリンダヘッド５に取り付けることができる。したがって、流体漏れ検出機器１００をシリンダヘッド５に容易に取り付けることができる。
また、油圧シリンダ１は、シリンダヘッド５の内周に設けられ、ピストンロッド３を摺動自在に支持するブッシュ７を更に備える。
この構成では、ピストンロッド３をシリンダヘッド５と同軸に支持することができる。
また、油圧シリンダ１は、シリンダヘッド５から突出する複数のボルト６を更に備え、圧力センサ３０は、ボルト６どうしの間に配置される。
この構成では、ボルト６と圧力センサ３０との干渉を防止することができる。したがって、圧力センサ３０をシリンダヘッド５の近傍に配置することができ、油圧シリンダ１を小型化することができる。
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。
上記実施形態では、往復動型流体圧機器が油圧シリンダ１である場合について説明した。これに限らず、流体漏れ検出機器１００は、往復動型流体圧機器として緩衝器等に用いられてもよい。また、作動流体としては、作動油に限らず、例えば、水やその他の液体が用いられてもよい。
また、上記実施形態では、シール部材がＵパッキン８，５０である場合について説明した。これに限らず、シール部材は、ピストンロッド３とシリンダヘッド５又は環状部材１０との間に圧縮された状態で配置され、作動油の漏れを防止することができるものであればどのような形式であってもよく、例えばＯリングであってもよい。
また、上記実施形態では、検出器が圧力センサ３０である場合について説明した。検出器は、Ｕパッキン５０の緊迫力を検出することにより作動油の漏れを検出するセンサであってもよい。
また、上記実施形態では、通路１３は、環状溝１２の底面に開口する。通路１３は、圧入部１４を通って圧入部１４の内周面に開口するように形成されていてもよい。通路１３が環状溝１２の底面に開口する構成では、環状溝１２と圧入部１４とを近づけることができ、流体漏れ検出機器１００を小型化することができる。
１・・・油圧シリンダ（往復動型流体圧機器）、２・・・シリンダチューブ、３・・・ピストンロッド、５・・・シリンダヘッド、５ｃ・・・環状溝、７・・・ブッシュ（軸受）、１０・・・環状部材、１３・・・通路、１４・・・圧入部、３０・・・圧力センサ（検出器）、５０・・・Ｕパッキン（シール部材）、６０・・・リリーフ弁、１００・・・流体漏れ検出機器

Claims (8)

  1. シリンダチューブから延出するピストンロッドと、前記シリンダチューブに設けられ前記ピストンロッドが挿通するシリンダヘッドと、の間からの作動流体の漏れを検出するための流体漏れ検出機器であって、
    前記シリンダヘッドに取り付けられ、前記ピストンロッドが挿通する環状部材と、
    前記環状部材に形成され、前記ピストンロッドの外周と前記シリンダヘッドの内周との間から作動流体が導かれる通路と、
    前記通路を通じて導かれる作動流体を検出する検出器と、を備え、
    前記環状部材は、前記シリンダヘッドに形成される環状溝に圧入される圧入部を有することを特徴とする
    流体漏れ検出機器。
  2. 請求項１に記載の流体漏れ検出機器であって、
    前記環状部材の内周に設けられ、前記環状部材の内周と前記ピストンロッドの外周との間を塞いで前記ピストンロッドの外周と前記シリンダヘッドの内周との間から前記通路へ作動流体を導くシール部材を更に備えることを特徴とする
    流体漏れ検出機器。
  3. 請求項１又は２に記載の流体漏れ検出機器であって、
    前記検出器と並列に前記通路に接続され、前記通路内の圧力が所定の圧力に達すると開弁するリリーフ弁を更に備え、
    前記所定の圧力は、作動流体により前記圧入部が前記環状溝から抜き出されるときの作動流体の圧力よりも小さいことを特徴とする
    流体漏れ検出機器。
  4. 往復動型流体圧機器であって、
    シリンダチューブと、
    前記シリンダチューブから延出するピストンロッドと、
    前記シリンダチューブに設けられ、前記ピストンロッドが挿通するシリンダヘッドと、
    前記シリンダヘッドに取り付けられ、前記ピストンロッドが挿通する環状部材と、
    前記環状部材に形成され、前記ピストンロッドの外周と前記シリンダヘッドの内周との間から作動流体が導かれる通路と、
    前記通路を通じて導かれる作動流体を検出する検出器と、を備え、
    前記環状部材は、前記シリンダヘッドに形成される環状溝に圧入された圧入部を有することを特徴とする
    往復動型流体圧機器。
  5. 請求項４に記載の往復動型流体圧機器であって、
    前記シリンダヘッドの内周に設けられ、前記ピストンロッドを摺動自在に支持する軸受を更に備えることを特徴とする
    往復動型流体圧機器。
  6. 請求項４又は５に記載の往復動型流体圧機器であって、
    前記シリンダヘッドから突出し、前記シリンダヘッドを前記シリンダチューブに締結する複数の締結部材を更に備え、
    前記検出器は、前記締結部材どうしの間に配置されることを特徴とする
    往復動型流体圧機器。
  7. 請求項１から３のいずれか１項に記載の流体漏れ検出機器であって、
    前記圧入部が前記環状溝に圧入される前の状態において、前記圧入部の外径は、前記環状溝の内径よりも大きいことを特徴とする
    流体漏れ検出機器。
  8. 請求項２に記載の流体漏れ検出機器であって、
    前記環状部材には、前記シール部材が配置されるシール溝が形成されており、
    前記シール溝は、前記シール部材によって作動流体が導かれる底面を有しており、
    前記通路は、前記シール溝の前記底面に開口していることを特徴とする
    流体漏れ検出機器。
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