JP7350720B2 - シール検出システム及び方法 - Google Patents

Description

発明の背景
１．発明の分野
本発明は、シール検出に関し、特に、シールの関連特性を特定するためのシステム及び方法に関する。

２．関連技術の説明
シール検出装置は、シールがいつ修理又は交換されるべきかを特定するために使用される。現在のシール検出装置には、既知の基準に対する、又は代替的に、現在のシール面の、以前に提供された画像に対するシール面の分析を提供する機能がない。

Ｂｏｒｏｗｓｋｉ等の米国特許第８１６６８９１号明細書は、適正な取付けの視覚的な検出を提供する、シール面上の同心円状のシェブロンを開示している。Ｓｃｈｍｉｄｔ等の米国特許第７４７７３７４号明細書は、シール面を検査するための方法及び装置を開示しており、ここでは、光学的な偏向器が、シール面にわたって光を散乱させるために使用される。Ｈｅｉｎｚｅｎの米国特許第７４０５８１８号明細書は、光学センサと、シール面上の摩耗インジケータとを利用する自己監視固定シールを開示している。Ｆａｒｒｅｌｌの米国特許第９１６８６９６号明細書及びＦａｒｒｅｌｌ等の米国特許第９６６２８３３号明細書は、レーザを使用して、シール面の光学特性を変えることを開示している。

Ｓｔｅｗａｒｔ等の米国特許第８２８２０１３号明細書は、無線周波識別（ｒａｄｉｏ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）（近距離無線通信を用いた自動認識技術（ＲＦＩＤ））チップを開示しており、これは、Ｏリング又は他の流体シール内に、Ｏリング又は流体シールの製造中に埋め込まれる。埋め込まれたＲＦＩＤチップは、パッシブタグ又は搭載チップとして使用可能である。これは電子データを格納するだけでなく、無線受信機又は送信機として機能してよい。Ｓｔｅｗａｒｔ等の発明の欠点は、付加的なコンポーネント、即ち、ＲＦＩＤチップをＯリング又は流体シールに追加すること、及び、製造段階中にＲＦＩＤチップの埋め込みが必要であることである。

米国特許第８１６６８９１号明細書 米国特許第７４７７３７４号明細書 米国特許第７４０５８１８号明細書 米国特許第９１６８６９６号明細書 米国特許第９６６２８３３号明細書 米国特許第８２８２０１３号明細書

当技術分野で必要とされているのは、シール面の状態を追跡し、修理及び／又は交換の必要性に関するガイダンスを提供する、それ程費用のかからない解決策である。

発明の概要
本発明に従った、ある例示的な実施形態においては、シール検出装置が提供される。このシール検出装置は、外面を備えた少なくとも１つのシールを含んでおり、ここで、この外面は部分的に側面と軸線方向面とで構成されている。少なくとも１つのシールには、少なくとも１つのシールマークが設けられており、これは少なくとも１つのシールの側面又は軸線方向面に配置されている。少なくとも１つのシールにはさらに固有のコードが設けられていてよく、これはシール材料、取付け日、最終メインテナンス日、次の予定されているメインテナンス／交換、材料安全データシート等の関連シールデータと関連付けられていてよい。

本発明に従った、他の例示的な実施形態においては、シール検出システムが提供される。シール検出システムは、少なくとも１つのシールと、少なくとも１つのシールマークと、少なくとも１つのシール要素と、少なくとも１つの関連シール情報特性を格納するように構成されている装置とを含んでおり、少なくとも１つのシールは少なくとも１つのシールのシール面と外面とを備えており、外面は縁部領域面と軸線方向に面した面とを含んでおり、少なくとも１つのシールマークは少なくとも１つのシールの外面上に配置されており、かつ、取付けられた状態又は取付けられていない状態において読み取り可能な状態であるように構成されており、ここで、この少なくとも１つのシールマークは少なくとも１つのシールの少なくとも１つの関連シール情報特性と関連付けられており、少なくとも１つのシール要素は少なくとも１つのシールの少なくとも１つのシール面と連通する接触面を含んでおり、少なくとも１つのシールマークはこの少なくとも１つのシール要素と関連付けられている。

本発明に従った、他の例示的な実施形態においては、シールとシール要素との間のシール性能の追跡に関する方法が提供される。この方法は、シール要素用に構成されたシールを提供するステップと、シールマークでシールに印をつけるステップと、固有のコードによってシールを識別するステップと、シール要素のマークでシール要素に印をつけるステップと、固有のコードによってこの要素を識別するステップと、シールが許容可能か否かを特定するために、シールのシール面の視覚的な検査を実行するステップと、シールされた面が許容可能か否かを特定するために、シールされた面の視覚的な検査を実行するステップと、自由選択的に、シールの圧縮を示すトルク曲線データを作成するために、シール要素とシールとの間の接続のねじりモーメントの付与を識別するステップとを含んでいる。

シール及びシール要素上に配置可能なコードの一例は固有のＱＲコードであり、これは、ステッカ等として配置される。他の可能性は、拡張現実の概念又は計測プレートであり、計測プレートとシールされた面との間にシールが入れられ、磁気学、音響学又は静電容量、抵抗又はインピーダンスによって検出された、シールに関する情報が用いられる。

シール面がシールに対して許容可能か否かを特定するために、基準シール面画像を格納し、シールのマーカと関連付けることができる。次にユーザは、基準シール面画像とシール面の現在の画像との相違を特定するために基準シール面画像と比較される、シール面の現在の画像を捕捉することができる。シール面の現在の画像が、基準画像から所定の閾値を超えて逸脱している場合、このシステムは、このシールを交換する必要があることを示すことができる。

添付の図面と併せて本発明の実施形態の以下の説明を参照することによって、本発明の上記の特徴及び利点並びに他の特徴及び利点並びにそれらを得る方法がより明らかになり、本発明は、よりよく理解されるであろう。

シール検出装置を示す。 シール検出システムを示す。 軸線方向に面した接触面とともにシールを示す。 シール性能を追跡する方法を示す。

対応する参照符号は、いくつかの図を通して対応する部分を示している。この明細書に記載される例示は、本発明の実施形態を説明し、そのような例示は、いかなる意味においても本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

発明の詳細な説明
ここで、図面、より具体的には図１を参照する。一般的に１つ以上のシール１２と、このシール１２上に配置された１つ以上のマーク１４とを含んでいるシール検出装置１０が示されている。シール検出装置１０は、部品をシールするためにシール１２が使用される様々な産業にわたって、多くの用途に組み込まれてよい。たとえば、シール検出装置１０は、プレート式熱交換器のガスケット、鉄道車両上のマンウェイシール、様々なバルブ及びエンジンアセンブリ上のガスケット、配管システムにおけるシール、環状シール、シャフトシール及び他の用途において使用されてよい。

シール１２は、シール要素２４の２つ以上の合せ面の間に配置されるガスケット等の任意の所望のシールの形態であってよい。シール１２は、任意の所望の材料、たとえば、ゴム材料、プラスチック材料、又は、シールにおいて使用される他の材料からなっていてよい。

マーク１４は、バーコード、ＱＲコード、データマトリクス等の、任意の機械可読光学ラベルの形態であってよい。マーク１４は、シール１２のタイプ、シール型番、製造日、シール１２の取付け日、シール１２の材料、前回及び／又は次回の点検間隔、シール１２の写真又は前回の点検の点検レポート、シール１２の交換日及び任意のその他の所望の情報等のシール１２に関する情報と関連付けられていてよい。マーク１４が、シールされるべき要素２４又はシール１２が取付けられるべき他のハードウェアと関連付けられていてもよい。マーク１４は、シール１２上の任意の所望の場所に配置されていてよい。たとえば、マーク１４は、シールされるべき要素２４のシール面と接触していない、シール１２の縁部領域２０、たとえば横方向に面した面に配置されていてよい（図２）。さらに、たとえば、マーク１４は、接触面２２上に、又は、図３に示されているように軸線方向に面した接触面３２上に配置されていてよい。シール性能に対するマーク１４の影響を最小限にするために、マーク１４は、非接触領域又は非シール領域１８又は最小接触領域に配置されていてもよい。マーク１４は、図２に示されているように、シールが適正に取付けられている場合にのみ、たとえばスキャナ、光学センサ、電話等の光学装置２６によって読み取り可能となるように、シール１２上に組み込まれていてよい。シール１２が取付けられていない場合、又は、正しく取付けられていない場合、マーク１４は読み取り不可能であってよいが、適正な取付けに際してシール１２が変形された場合に、マーク１４が読み取り可能であってよい。言い換えると、マーク１４は、シール１２が所望の量の圧縮及び／又はねじれを受けている場合に読み取り可能であってよい。この圧縮及び／又はねじれはたとえば、マーク１４が配置されているシール１２の領域を変形させ、たとえば膨らませ、これによって、その後、マーク１４のサイズ、形状及び／又は深さが読み取り可能になる。たとえば、マーク１４がシール１２の側面に配置されている場合、シール１２の取付け及び圧縮に際して、シール１２の側面が膨らんで、マーク１４のサイズを拡大してよい。それによって、マーク１４は、シール１２が適正に取付けられている場合にのみ、読み取り可能になってよい。これによって、シール１２が最初に取付けられた時、又は、シール１２が点検された後、適正な組立てが保証される。

マーク１４は、シール１２上に置かれてよく、及び／又は、シール１２を刻んで造られてよい。たとえば、マーク１４を、ステッカ等を介してシール１２上に置くことができる。代替的に、マーク１４は、光源１６、たとえばレーザ１６による光剥離を介してシール１２の面内にエッチングされてよい。レーザ１６は、マーク１４の任意の所望のサイズ、形状及び／又は深さを刻み出してよく、たとえば、レーザ１６は、約１５乃至２０ミクロンの深さを有する長方形のデータマトリクスを造ってよい。マーク１４のレーザエッチングは、シール１２の製造中に又は製造後のプロセス中に行われてよい。レーザ１６は、任意の市販のレーザ等の任意の所望のレーザの形態であってよい。

ここで、図４を参照する。シール１２とシール要素２４との間のシールを監視する方法が示されている。この方法は一般的に、１つ以上のマーク１４でシール１２に印をつけるステップと、シール１２上のマーク１４を識別するステップと、シール１２に関する情報を捕捉するステップと、シール１２を点検するステップと、合せ面及び／又は非合せ面を点検するステップと、シール１２を再取付け又は交換するステップとを含んでいる。この方法は、一人以上の個人によって実施されてよい。たとえば、現場にいる個人がこの方法を実施してもよく、又は代替的に、この方法を実施する個人が、現場にいる個人と、離隔したところにいる検査官等の現場外の個人との組合せを含んでいてもよい。自動化されたプログラムが単独で又は個人との組合せによってこの方法を実施することも考えられる。

最初に、上述したように、ＱＲコード等のマーク１４でシール１２に印がつけられてよい。シール１２によってシールされる要素２４又はハードウェアに付加的に印をつけることも考えられる。この方法は、シール１２上に配置されたマーク１４及び／又はシールされるべき要素２４上に配置されたマークと関連付けられた関連データを格納するステップも含んでいてよい。

マーク１４及び／又はシールされるべき要素２４は、マーク１４及び／又はシールされるべき要素２４をスキャンすることによって識別されてよい。シール１２及び／又はシール要素２４を識別するために、個人又は自動化されたコンピュータスキャナがマーク１４をスキャンしてよい。これに関して、個人が、マーク１４をスキャンするために、画像捕捉装置２８が装備された電話を使用してよい。マーク１４のスキャンに際して、個人は、シール１２及び／又はシール要素２４と関連付けられた、事前に格納されたデータ３０を見てよい。上述したように、マーク１４は、シール１２が適正に取付けられている場合にのみ、スキャン可能であってよく、又は、他の方法により識別可能であってよい。

情報の捕捉及びシール１２の点検は、シール１２の画像を取得すること、及び、シール１２及び／又はシール要素２４を視覚的に検査することを含んでいてよい。シール１２の面の視覚的な検査は、シール１２が許容可能な状態にあるか否かを特定するために行われてよい。たとえば、個人が視覚による分析を行ってよく、個人がスキャンを行ってよく、写真を撮ってよく、又は、レポートを書いてよく、これは、離隔したところにあるデータベースにアップロードされ、その後、現場外の個人又は現場外のコンピュータプログラムによって検査され、及び／又は、現場にあるコンピュータプログラムがシール１２の視覚的な分析を実行してよい。視覚的な検査は、シール１２内の欠陥を視覚的に発見すること及び／又はシール１２を、シール１２の以前のレポート又は写真等の以前の視覚的な検査と比較することによるシール１２の分析を含んでいてよい。たとえば、シールがシールに対して許容可能か否かを特定するために、個人は、シール面の現在の画像を、基準シール面画像、たとえばシール１２の以前の写真又はシールの標準的なモデルと比較してよい。これはマーク１４と関連付けられており、事前にデータベース内に格納されたものである。シール面の現在の画像が所定の閾値を超えて、基準シール面画像から逸脱している場合、個人又はコンピュータプログラムは、シール１２が修理又は交換される必要があることを示してよい。シール１２の視覚的な検査も実行されてよい。たとえば、シール１２の視覚的な検査は、シール要素２４の視覚的な検査、シール要素２４の接触面の視覚的な検査及び／又はシール１２が取付けられていない非接触面又は非シール面の視覚的な検査を含んでいてよい。

シール１２を点検することは、任意の関連データの収集及び分析も含み得るということを理解されたい。たとえばこの方法は、シール１２とシール要素２４との間のねじりモーメントの付与に関する情報の収集及び分析も含んでいてよい。ねじりモーメントの付与に関する情報は、たとえば、トルククランプ自体によって自動的に収集されてよく、このねじりモーメントの付与に関する情報は、離隔したところにあるデータベースに無線で伝送されてよい。ねじりモーメントの付与に関する情報は、シール１２の圧縮を示すトルク曲線を作成するために使用されてよい。

シール１２の再取付け又は交換は、同一のシール１２の再取付け、シール１２の修理、又は、新しいシール１２の取付け、シール１２の交換を含んでいてよい。

マーク１４は適正な取付けに際してのみ識別されてよいので、取付け後にシール上のマーク１４を再スキャンすることが要求されてもよく、これによって、シール１２が正しく（再）取付けされたことが保証される。したがって、最初の取付け、シール１２及び／又はシール要素２４の現在の状態、及び、点検後にシール１２が適正に組立てられたか否かの記録を保持するためにこの方法が使用されてよい。

単なる例として、プレート式熱交換器上のガスケットの監視が提供されてよい。これに関して、個人は、特定の場所に固有に固定された、熱交換器上のマーク及び／又は流体の異なるチャネルをシールする、プレート式熱交換器のシール上のマークをスキャンしてよい。個人は、自身の電話を使用してプレート式熱交換器のガスケットの画像を捕捉してよく、個人は、シールの分析を行うであろう、現場外の個人にこの画像を送ってよい。現場外の個人又はコンピュータプログラムが、シールが適正な状態にあると特定するか、又は、不適正な状態にあると特定するかに応じて、現場にいる個人はプレート式熱交換器のガスケットを再取付け又は交換してよい。熱交換器の再組立て後に、現場にいる個人は、シールが適正に取付けられていることを保証するために、プレート式熱交換器のシールを再スキャンしてよい。付加的に、プレート式熱交換器上のタイロッド間のねじりモーメントの付与に関する情報を使用して、さらに、点検後にプレート式熱交換器のガスケットが適正に組立てられたか否かを特定してよい。これによって、シールの欠落、熱交換器の組立て中の不十分なねじりモーメント、及び、無効なシールと関連付けられた様々な問題を、大幅に削減することができ又は完全に排除することができる。

少なくとも１つの実施形態に関して本発明を説明してきたが、本開示の精神及び範囲内で本発明をさらに修正することができる。したがって、本出願は、その一般的な原理を使用した本発明のあらゆる変形、使用又は適応を網羅することを意図している。さらに、本出願は、本発明が関係する技術分野において既知の実践又は慣行の範囲内にある本開示からのそのような逸脱を網羅することを意図している。

Claims (17)

1. 少なくとも１つのシール面と少なくとも１つの非シール領域とを含む少なくとも１つのシールと、
   ２次元のデータマトリクスを画定し、前記少なくとも１つのシールの外面において形成されており、かつ、前記少なくとも１つのシールがシールされるべきシール要素に取付けられた状態において読み取り可能な状態であるように構成されている少なくとも１つのシールマークと、
   前記少なくとも１つのシールマークを読み取るように構成されている光学装置と、
   を備えるシール検出装置であって、
   前記少なくとも１つのシールマークは、機械可読光学マークであり、
   前記光学装置は、前記少なくとも１つのシールマークと関連付けられている基準シール面画像を表示し、前記基準シール面画像は、前記シールの以前の写真又は前記シールの標準的なモデルの画像を含み、それにより、前記基準シール面画像と前記少なくとも１つのシール面の現在の画像との相違を特定するために、個人による前記基準シール面画像との比較を可能にするように構成されている、
   シール検出装置。
2. 前記外面は、縁部領域面と軸線方向に面した面とを含む、請求項１に記載のシール検出装置。
3. 前記少なくとも１つのシールは、ガスケットである、請求項１に記載のシール検出装置。
4. 前記少なくとも１つのシールマークは、前記シールに関する情報と関連付けられている、請求項１に記載のシール検出装置。
5. 前記少なくとも１つのシールマークは、前記縁部領域面上にある、請求項２に記載のシール検出装置。
6. 前記少なくとも１つのシールに取付ける力が加えられて、前記少なくとも１つのシールマークが配置されている前記少なくとも１つのシールの領域が変形すると、前記少なくとも１つのシールマークが読み取り可能な状態になって、前記少なくとも１つのシールが適正に取付けられた状態にあることが示される、請求項１に記載のシール検出装置。
7. 前記少なくとも１つのシールマークをエッチングするためにレーザが使用される、請求項１に記載のシール検出装置。
8. 前記少なくとも１つのシールマークは、深さが１５乃至２０ミクロンの長方形のデータマトリクスである、請求項７に記載のシール検出装置。
9. 少なくとも１つのシール面と少なくとも１つの非シール領域とを含む少なくとも１つのシールと、
   ２次元のデータマトリクスを画定し、前記少なくとも１つのシールの外面において形成されており、かつ、前記少なくとも１つのシールがシールされるべきシール要素に取付けられた状態において読み取り可能な状態であるように構成されている少なくとも１つのシールマークであって、前記シールに関する情報と関連付けられている少なくとも１つのシールマークと、
   前記少なくとも１つのシールの前記少なくとも１つのシール面と連通する接触面を含む少なくとも１つのシール要素であって、前記少なくとも１つのシールマークが関連付けられている少なくとも１つのシール要素と、
   前記シールに関する前記情報を格納するように構成されている装置と、
   を備えるシール検出システムであって、
   前記少なくとも１つのシールマークは、機械可読光学マークであり、
   前記装置は、前記少なくとも１つのシールマークを読み取るように構成されている光学装置を備え、前記光学装置は、前記少なくとも１つのシールマークと関連付けられている基準シール面画像を表示し、前記基準シール面画像は、前記シールの以前の写真又は前記シールの標準的なモデルの画像を含み、それにより、前記基準シール面画像と前記少なくとも１つのシール面の現在の画像との相違を特定するために、個人による前記基準シール面画像との比較を可能にするように構成されている、
   シール検出システム。
10. 少なくとも１つのシール面と少なくとも１つの非シール領域とを含む少なくとも１つのシールを提供するステップと、
    前記少なくとも１つのシールの外面に配置されており、かつ、前記少なくとも１つのシールがシールされるべきシール要素に取付けられた状態において読み取り可能な状態であるように構成されている少なくとも１つのシールマークを提供するステップと、
    前記少なくとも１つのシールマークを読み取るように構成されている光学装置を提供するステップと、
    前記少なくとも１つのシールマークを前記光学装置により識別するステップであって、前記光学装置は、前記少なくとも１つのシールマークと関連付けられている基準シール面画像を表示し、前記基準シール面画像は、前記シールの以前の写真又は前記シールの標準的なモデルの画像を含み、それにより、前記基準シール面画像と前記少なくとも１つのシール面の現在の画像との相違を特定するために、個人による前記基準シール面画像との比較を可能にするように構成されている、ステップと、
    前記少なくとも１つのシールマークと関連付けられた前記シールに関する情報を捕捉するステップと、
    少なくとも１つのシール要素のシール面を含む少なくとも１つのシール要素を提供するステップと、
    前記少なくとも１つのシールのシール面と前記少なくとも１つのシール要素のシール面とを点検するステップと、
    前記少なくとも１つのシールを再取付け又は交換するステップと、
    を含む、シール面を監視する方法。
11. 前記シール面を監視する方法は、現場にいる個人、現場外の個人、自動化されたプログラム又はそれらの組合せによって実施される、請求項１０に記載の方法。
12. さらに、前記少なくとも１つのシールマークと関連付けられた前記シールに関する前記情報を格納するステップを含む、請求項１０に記載の方法。
13. 前記少なくとも１つのシール要素に、前記少なくとも１つのシール要素を識別するための少なくとも１つのシール要素マークを設け、前記シール面を監視する方法は、さらに、前記少なくとも１つのシール要素マークを識別するステップを含む、請求項１０に記載の方法。
14. 前記少なくとも１つのシールマークを識別するステップは、画像捕捉装置を用いて前記個人によって実行され、又は、自動化されたコンピュータスキャナによって実行される、請求項１０に記載の方法。
15. 情報を捕捉する前記ステップと、前記シールを点検する前記ステップとは、前記少なくとも１つのシールの画像を捕捉することと、前記少なくとも１つのシール及び少なくとも１つのシール要素を視覚的に点検することと、前記少なくとも１つのシールが許容可能な状態にあるか否かを特定することとを含む、請求項１０に記載の方法。
16. 前記少なくとも１つのシールを再取付け又は交換する前記ステップは、前記少なくとも１つのシールの前記画像と前記基準シール面画像との比較を必要とし、前記比較は、前記少なくとも１つのシールが再取付け又は交換されるか否かを特定するために、所定の閾値を使用して、前記個人又は自動化されたシステムによって実行される、請求項１０に記載の方法。
17. 前記少なくとも１つのシールに取付ける力が加えられて、前記少なくとも１つのシールマークが配置されている前記少なくとも１つのシールの領域が変形すると、前記少なくとも１つのシールマークが読み取り可能な状態になって、前記少なくとも１つのシールが適正に取付けられた状態にあることを示し、
    前記方法は、さらに、適正に取付けられた状態を検証するために、前記少なくとも１つのシールマークを再スキャンする最終ステップを含む、請求項１０に記載の方法。

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