JP7373375B2 - sealing device - Google Patents

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  • Sealing With Elastic Sealing Lips (AREA)

Description

本発明は、相対的に回転する2部材間の環状隙間を封止する密封装置に関する。 The present invention relates to a sealing device that seals an annular gap between two relatively rotating members.

車などの輸送機器やロボットなど、各種装置においては、相対的に回転する2部材間の環状隙間を封止する密封装置が備えられている。このような密封装置は、一般的に、人手による目視などの定期点検などにより、漏れが発生していないか調べられる。そのため、密封装置が劣化して漏れが生じた後も、長期に亘り、密封装置が備えられた装置が使用され続けられると、当該装置自体が劣化したり、故障したりしてしまう。例えば、湿地帯や熱帯雨林地域などで利用される場合には、ダストが多かったり、泥水に曝されたり、過酷な環境下での利用となる。近年、特に、自動車等においては、このような過酷な環境下で利用される機会が多くなっており、定期点検だけでは対応が困難になっている。従って、密封装置が備えられる装置の耐久寿命を延ばすための対策が必要になってきている。 2. Description of the Related Art Various devices such as transportation equipment such as cars and robots are equipped with a sealing device that seals an annular gap between two relatively rotating members. Such a sealing device is generally inspected for leakage through periodic inspections such as manual visual inspection. Therefore, if a device equipped with a sealing device continues to be used for a long time even after the sealing device has deteriorated and leakage has occurred, the device itself will deteriorate or break down. For example, when used in wetlands or tropical rainforest areas, there is a lot of dust, exposure to muddy water, and other harsh environments. In recent years, automobiles and the like in particular have been increasingly used in such harsh environments, and it has become difficult to deal with them through periodic inspections alone. Therefore, there is a need for measures to extend the lifespan of devices equipped with sealing devices.

特開2017-89668号公報JP2017-89668A 特開平9-112701号公報Japanese Patent Application Publication No. 9-112701

本発明の目的は、人手によることなく密封対象流体の漏れを検知することのできる密封装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a sealing device that can detect leakage of a fluid to be sealed without manual intervention.

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。 The present invention employs the following means to solve the above problems.

すなわち、本発明の密封装置は、
相対的に回転する2部材間の環状隙間を封止する密封装置において、
補強環と、前記補強環に一体的に設けられ、前記2部材のうちの一方の部材に摺動するシールリップを有する弾性体シールと、前記補強環と共に振動する圧電素子と、前記圧電素子からの電気信号を発信する発信器と、を有する密封装置本体と、
前記発信器から発信された信号を受信する受信器と、前記受信器により受信された電圧波形により密封対象流体の漏れを検知する検知部と、を有する漏れ検知装置と、
を備える密封装置であって、
前記弾性体シールにおけるシールリップとして、密封対象流体の漏れを抑制するメインリップと、密封対象流体側への異物の侵入を抑制するダストリップとが設けられており、
前記圧電素子は、前記メインリップとダストリップとの間の位置に設けられていることを特徴とする。
また、本発明の他の密封装置は、
相対的に回転する2部材間の環状隙間を封止する密封装置において、
補強環と、前記補強環に一体的に設けられ、前記2部材のうちの一方の部材に摺動するシールリップを有する弾性体シールと、前記補強環と共に振動する圧電素子と、前記圧電素子からの電気信号を発信する発信器と、を有する密封装置本体と、
前記発信器から発信された信号を受信する受信器と、前記受信器により受信された電圧波形により密封対象流体の漏れを検知する検知部と、を有する漏れ検知装置と、
を備える密封装置であって、
前記圧電素子は、片持ち梁の状態で前記補強環に取り付けられていることを特徴とする。
That is, the sealing device of the present invention:
In a sealing device that seals an annular gap between two relatively rotating members,
a reinforcing ring; an elastic seal integrally provided with the reinforcing ring and having a seal lip that slides on one of the two members; a piezoelectric element that vibrates together with the reinforcing ring; a transmitter that transmits an electrical signal;
A leakage detection device comprising: a receiver that receives a signal transmitted from the transmitter; and a detection unit that detects leakage of the fluid to be sealed based on the voltage waveform received by the receiver;
A sealing device comprising:
As a seal lip in the elastic body seal, a main lip that suppresses leakage of the fluid to be sealed and a dust lip that suppresses entry of foreign matter into the fluid to be sealed,
The piezoelectric element is provided at a position between the main lip and the dust lip .
Further, other sealing devices of the present invention include:
In a sealing device that seals an annular gap between two relatively rotating members,
a reinforcing ring; an elastic seal integrally provided with the reinforcing ring and having a seal lip that slides on one of the two members; a piezoelectric element that vibrates together with the reinforcing ring; a transmitter that transmits an electrical signal;
A leakage detection device comprising: a receiver that receives a signal transmitted from the transmitter; and a detection unit that detects leakage of the fluid to be sealed based on the voltage waveform received by the receiver;
A sealing device comprising:
The piezoelectric element is characterized in that it is attached to the reinforcing ring in a cantilevered state.

本発明によれば、漏れ検知装置の検知部よって、密封対象流体の漏れを検知することができる。 According to the present invention, the leakage of the fluid to be sealed can be detected by the detection section of the leakage detection device.

前記圧電素子が、片持ち梁の状態で前記補強環に取り付けられている構成を採用すれば、片持ち梁の部分が振動し易くなり、感度を高めることができるため、漏れ検知装置による検知精度を高めることができる。 If a configuration is adopted in which the piezoelectric element is attached to the reinforcing ring in a cantilevered state, the cantilevered portion will be more likely to vibrate and the sensitivity can be increased, so that the detection accuracy of the leakage detection device can be improved. can be increased.

また、前記圧電素子における片持ち梁の部分の少なくとも一部は、振動している際に、漏れた密封対象流体が溜まる領域に進入する位置に配されているとよい。 Further, at least a part of the cantilever portion of the piezoelectric element is preferably disposed at a position where the leaked fluid to be sealed enters a region where the leaked fluid to be sealed accumulates when the piezoelectric element vibrates.

これにより、漏れた密封対象流体が片持ち梁の部分に付着して、片持ち梁の部分の振動周期が長くなることで、検知部によって、漏れを検知することができる。 As a result, the leaked fluid to be sealed adheres to the cantilever portion, and the vibration period of the cantilever portion becomes longer, allowing the detection unit to detect a leak.

更に、密封対象流体を吸収する構造を有する吸収構造部が、前記片持ち梁の部分に設けられているとよい。 Furthermore, it is preferable that an absorption structure portion having a structure for absorbing the fluid to be sealed is provided in the cantilever portion.

これにより、漏れが発生した際には、吸収構造部が密封対象流体を吸収するため、より確実に重量が増える。従って、漏れ検知装置による検知精度を高めることができる。 As a result, when a leak occurs, the absorption structure absorbs the fluid to be sealed, which more reliably increases the weight. Therefore, the detection accuracy of the leak detection device can be improved.

なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。 Note that each of the above configurations may be employed in combination as much as possible.

以上説明したように、本発明によれば、人手によることなく密封対象流体の漏れを検知することができる。 As described above, according to the present invention, leakage of the fluid to be sealed can be detected without manual intervention.

図1は本発明の実施例に係る密封装置本体の正面図である。FIG. 1 is a front view of a sealing device main body according to an embodiment of the present invention. 図2は本発明の実施例に係る密封装置本体の模式的断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a sealing device main body according to an embodiment of the present invention. 図3は本発明の実施例に係る密封構造の模式的断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a sealing structure according to an embodiment of the present invention. 図4は本発明の実施例に係る密封装置の漏れ検知動作説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of leak detection operation of the sealing device according to the embodiment of the present invention. 図5は本発明の実施例に係る密封装置の漏れ検知方法の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a leak detection method for a sealing device according to an embodiment of the present invention.

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, with reference to drawings, the form for implementing this invention is illustratively described in detail based on an Example. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in this example are not intended to limit the scope of this invention to only those, unless otherwise specified. .

(実施例)
図1~図5を参照して、本発明の実施例に係る密封装置について説明する。図1は本発明の実施例に係る密封装置本体の正面図である。なお、図1においては、一部の構成について、点線にて透視図を示している。図2は本発明の実施例に係る密封装置本体の模式的断面図であり、図1中のAA断面図に相当する。図3は本発明の実施例に係る密封構造の模式的断面図である。なお、図3中の密封装置本体の断面図は、図1中のAA断面図に相当する。図4は本発明の実施例に係る密封装置の漏れ検知動作説明図である。なお、図4中の密封装置本体については、断面図の一部を拡大した図にて示している。図5は本発明の実施例に係る密封装置の漏れ検知方法の説明図である。
(Example)
A sealing device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG. 1 is a front view of a sealing device main body according to an embodiment of the present invention. In addition, in FIG. 1, a perspective view of a part of the structure is shown by dotted lines. FIG. 2 is a schematic sectional view of a sealing device main body according to an embodiment of the present invention, and corresponds to the AA sectional view in FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a sealing structure according to an embodiment of the present invention. Note that the sectional view of the sealing device main body in FIG. 3 corresponds to the AA sectional view in FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram of leak detection operation of the sealing device according to the embodiment of the present invention. Note that the sealing device main body in FIG. 4 is shown in a partially enlarged cross-sectional view. FIG. 5 is an explanatory diagram of a leak detection method for a sealing device according to an embodiment of the present invention.

<密封装置>
特に、図3を参照して、本実施例に係る密封装置全体の構成について説明する。本実施例に係る密封装置10は、相対的に回転する2部材間の環状隙間を封止するために用いられる。本実施例においては、回転軸500と、回転軸500が挿通される軸孔610を有するハウジング600との間の環状隙間を封止するために密封装置10が設けられている。本実施例に係る密封装置10は、回転軸500とハウジング600の軸孔610との間の環状隙間に配される密封装置本体100と、密封装置本体100から離れた位置に備え
られる漏れ検知装置200とを備えている。漏れ検知装置200については、密封装置本体100が設けられる装置に設置されてもよいし、当該装置とは別の位置に設けられてもよい。例えば、自動車などの輸送機器に利用される場合には、密封装置本体100及び漏れ検知装置200の双方が当該輸送機器に備えられるとよい。また、工場内に設置されるロボットなどに利用される場合には、漏れ検知装置200については、ロボットとは別の位置に設けてもよい。
<Sealing device>
In particular, with reference to FIG. 3, the overall configuration of the sealing device according to this embodiment will be described. The sealing device 10 according to this embodiment is used to seal an annular gap between two relatively rotating members. In this embodiment, a sealing device 10 is provided to seal an annular gap between a rotating shaft 500 and a housing 600 having a shaft hole 610 into which the rotating shaft 500 is inserted. The sealing device 10 according to the present embodiment includes a sealing device main body 100 disposed in an annular gap between a rotating shaft 500 and a shaft hole 610 of a housing 600, and a leak detection device provided at a position away from the sealing device main body 100. 200. The leak detection device 200 may be installed in the device in which the sealing device main body 100 is provided, or it may be provided in a different position from the device. For example, when used in transportation equipment such as a car, both the sealing device main body 100 and the leak detection device 200 may be included in the transportation equipment. Furthermore, when used in a robot installed in a factory, the leak detection device 200 may be installed at a different location from the robot.

<密封装置本体>
特に、図1及び図2を参照して、本実施例に係る密封装置本体100の構成について説明する。密封装置本体100は、金属などの剛性の高い材料により構成される補強環110と、補強環110に一体的に設けられる弾性体シール120とを備えている。補強環110は、円筒部111と、円筒部111の一端側に設けられる内向きフランジ部112とを備えている。弾性体シール120の材料としては、ゴム材料などのエラストマー材料を採用することができる。また、弾性体シール120は、ハウジング600の軸孔610の内周面に嵌合により固定される外周シール部121と、回転軸500に摺動するシールリップとを備えている。本実施例に係るシールリップとして、密封対象流体Oの漏れを抑制するメインリップ122と、密封対象流体側への異物の侵入を抑制するダストリップ123とが設けられている。メインリップ122の外周側にはメインリップ122のリップ先端を回転軸500に押し付けるためのガータスプリング130が装着されている。
<Sealing device body>
In particular, with reference to FIGS. 1 and 2, the configuration of the sealing device main body 100 according to this embodiment will be described. The sealing device main body 100 includes a reinforcing ring 110 made of a highly rigid material such as metal, and an elastic seal 120 integrally provided with the reinforcing ring 110. The reinforcing ring 110 includes a cylindrical portion 111 and an inward flange portion 112 provided at one end of the cylindrical portion 111. As the material of the elastic seal 120, an elastomer material such as a rubber material can be used. The elastic seal 120 also includes an outer seal portion 121 that is fitted and fixed to the inner circumferential surface of the shaft hole 610 of the housing 600 and a seal lip that slides on the rotating shaft 500. The seal lip according to this embodiment includes a main lip 122 that suppresses leakage of the fluid O to be sealed, and a dust lip 123 that suppresses entry of foreign matter into the fluid to be sealed. A garter spring 130 is attached to the outer peripheral side of the main lip 122 to press the tip of the main lip 122 against the rotating shaft 500.

以上のように構成される密封装置本体100においては、回転軸500が回転した状態では、ハウジング600に対して静止した状態を維持しつつ、回転軸500とシールリップ(メインリップ122及びダストリップ123)との間で摺動する。これにより、2部材間(回転軸500とハウジング600との間)の環状隙間が封止される。 In the sealing device main body 100 configured as described above, when the rotating shaft 500 rotates, it remains stationary with respect to the housing 600, and the rotating shaft 500 and the seal lip (the main lip 122 and the dust lip 123 ). Thereby, the annular gap between the two members (between the rotating shaft 500 and the housing 600) is sealed.

そして、本実施例に係る密封装置本体100は、補強環110と共に振動する圧電素子140と、圧電素子140からの電気信号を発信する発信器150と、圧電素子140と発信器150とを電気的に接続する配線160とを備えている。 The sealing device main body 100 according to the present embodiment includes a piezoelectric element 140 that vibrates together with the reinforcing ring 110, a transmitter 150 that transmits an electrical signal from the piezoelectric element 140, and an electrical connection between the piezoelectric element 140 and the transmitter 150. The wiring 160 is connected to the wiring 160.

圧電素子140は、片持ち梁の状態で補強環110に取り付けられている。より具体的には、圧電素子140は、補強環110における内向きフランジ部112の先端に固定される支柱部141と、支柱部141の先端から中心軸線(回転軸500の回転中心軸線)と平行に伸びるように設けられる片持ち梁部142(片持ち梁の部分)とを備えている。これにより、回転軸500の回転に伴って補強環110が振動することで、片持ち梁部142は、その先端が大きく振れるように振動する。また、本実施例においては、この片持ち梁部142の先端部分に密封対象流体を吸収する構造を有する吸収構造部143が設けられている。この吸収構造部143の具体的な例としては、片持ち梁部142の先端に、漏液を吸収する機能を有する材料からなる部材を取り付けることにより構成することができる。漏液を吸収する材料としては、例えば、不織布、珪藻土、及び発泡材料を挙げることができる。このような材料を用いて、環状の部材を製作し、片持ち梁部142の先端部分に、接着、締め付け、圧入などの適宜の手法を用いて、当該環状の部材を取り付けることにより、吸収構造部143を設けることができる。 The piezoelectric element 140 is attached to the reinforcing ring 110 in a cantilevered manner. More specifically, the piezoelectric element 140 has a support 141 fixed to the tip of the inward flange 112 of the reinforcing ring 110, and a direction parallel to the center axis (rotation center axis of the rotating shaft 500) from the tip of the support 141. A cantilever portion 142 (cantilever portion) is provided so as to extend from one side to the other. As a result, the reinforcing ring 110 vibrates as the rotating shaft 500 rotates, and the cantilever section 142 vibrates so that its tip swings greatly. Further, in this embodiment, an absorption structure section 143 having a structure for absorbing the fluid to be sealed is provided at the tip of the cantilever section 142. As a specific example of this absorption structure section 143, it can be constructed by attaching a member made of a material having a function of absorbing liquid leakage to the tip of the cantilever section 142. Materials that absorb leakage may include, for example, nonwoven fabrics, diatomaceous earth, and foam materials. An annular member is manufactured using such a material, and the annular member is attached to the tip of the cantilever portion 142 using an appropriate method such as adhesion, tightening, or press fitting, thereby creating an absorbent structure. A section 143 can be provided.

また、圧電素子140における片持ち梁部142の少なくとも一部は、振動している際に、漏れた密封対象流体が溜まる領域に進入する位置に配されている。より具体的には、密封装置本体100が設置された状態で、回転軸500よりも鉛直方向下方となる位置に圧電素子140は設けられている。なお、図1においては、密封装置本体100が装置(輸送機器やロボットなどの装置)に設置された状態において、図中上方が鉛直方向の上方に相当し、図中下方が鉛直方向の下方に相当する。図1に示すように、圧電素子140は、環状の補強環100のうち、装置に設置された状態でおいて鉛直方向下方となる位置に
設けられる。なお、図示のように、圧電素子140は、検知精度を高めるために、周方向に間隔を空けて複数設けるのが望ましい。また、圧電素子140は、メインリップ122とダストリップ123との間の位置に設けられる。これらの構成により、片持ち梁部142の少なくとも一部は、振動している際に、漏れた密封対象流体が溜まる領域に進入することが可能となっている。
Further, at least a portion of the cantilever portion 142 of the piezoelectric element 140 is arranged at a position where, when vibrating, it enters a region where leaked fluid to be sealed accumulates. More specifically, the piezoelectric element 140 is provided at a position vertically lower than the rotating shaft 500 when the sealing device main body 100 is installed. In addition, in FIG. 1, when the sealing device main body 100 is installed in a device (device such as a transportation device or a robot), the upper part in the figure corresponds to the upper part in the vertical direction, and the lower part in the figure corresponds to the lower part in the vertical direction. Equivalent to. As shown in FIG. 1, the piezoelectric element 140 is provided in the annular reinforcing ring 100 at a position that is vertically downward when installed in the device. Note that, as shown in the figure, in order to improve detection accuracy, it is desirable to provide a plurality of piezoelectric elements 140 at intervals in the circumferential direction. Furthermore, the piezoelectric element 140 is provided at a position between the main lip 122 and the dust lip 123. With these configurations, at least a portion of the cantilever section 142 can enter a region where leaked fluid to be sealed accumulates while vibrating.

<漏れ検知装置>
特に、図3及び図4を参照して、漏れ検知装置200について説明する。漏れ検知装置200は、発信器150から発信された信号を受信するアンテナ210を有する受信器220と、受信器220により受信された電圧波形により密封対象流体の漏れを検知する検知部230とを備えている。なお、検知部230は、プロセッサ、メモリなどの記憶装置、I/Oなどを有するコンピュータにより構成可能である。この場合、検知部230の機能は、記憶装置に記憶されたプログラムをプロセッサが実行することにより実現される。
<Leak detection device>
In particular, with reference to FIGS. 3 and 4, the leak detection device 200 will be described. The leak detection device 200 includes a receiver 220 having an antenna 210 that receives a signal transmitted from the transmitter 150, and a detection unit 230 that detects leakage of the fluid to be sealed based on the voltage waveform received by the receiver 220. ing. Note that the detection unit 230 can be configured by a computer having a processor, a storage device such as a memory, I/O, and the like. In this case, the function of the detection unit 230 is realized by a processor executing a program stored in a storage device.

<漏れ検知動作(漏れ検知方法)>
特に、図4及び図5を参照して、密封対象流体の漏れを検知する動作(検知方法)について説明する。図4中の密封装置本体100は、密封構造のうち圧電素子140の付近を拡大した断面図を示している。また、図4(a)は漏れが発生していない状態を示し、図4(b)は漏れが発生した状態を示している。図5は圧電素子140(より具体的には、片持ち梁部142)の電圧波形(経過時間に対する電圧値の変化のグラフ)を示している。また、図5(a)は漏れが発生していない状態を示し、図5(b)は漏れが発生した状態を示している。上記のように構成される密封装置10によれば、回転軸500の回転に伴って、圧電素子140における片持ち梁部142が振動し、波形状の電圧が発生する。これにより、発信器150から圧電素子140による電圧波形が発信され、受信機220により受信される。この情報は検知部230へと送られて、漏れが発生した場合には検知部230により検知される。以下、より詳細に説明する。
<Leak detection operation (leak detection method)>
In particular, with reference to FIGS. 4 and 5, the operation (detection method) of detecting leakage of the fluid to be sealed will be described. The sealing device main body 100 in FIG. 4 shows an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the piezoelectric element 140 in the sealing structure. Further, FIG. 4(a) shows a state in which no leakage occurs, and FIG. 4(b) shows a state in which leakage occurs. FIG. 5 shows a voltage waveform (a graph of changes in voltage value with respect to elapsed time) of the piezoelectric element 140 (more specifically, the cantilever portion 142). Further, FIG. 5(a) shows a state in which no leakage occurs, and FIG. 5(b) shows a state in which leakage occurs. According to the sealing device 10 configured as described above, the cantilever portion 142 of the piezoelectric element 140 vibrates as the rotating shaft 500 rotates, and a wave-shaped voltage is generated. As a result, the voltage waveform generated by the piezoelectric element 140 is transmitted from the transmitter 150 and received by the receiver 220 . This information is sent to the detection unit 230, and if a leak occurs, the detection unit 230 detects it. This will be explained in more detail below.

図4に示すように、本実施例に係る密封構造においては、回転軸500とメインリップ122との摺動性を高めるために、摺動部付近にはグリースなどの潤滑剤Gが塗布されている。しかしながら、メインリップ122の経時的な摺動摩耗等により、密封機能が低下すると、密封対象流体O(例えば、オイル)が漏れ出してしまう。漏れ出した密封対象流体Oは、メインリップ122とダストリップ123との間であって、回転軸500よりも鉛直方向下方の領域に溜まっていく(図4(b)参照)。 As shown in FIG. 4, in the sealed structure according to this embodiment, a lubricant G such as grease is applied near the sliding part in order to improve the sliding property between the rotating shaft 500 and the main lip 122. There is. However, if the sealing function deteriorates due to sliding wear of the main lip 122 over time, the fluid O (for example, oil) to be sealed will leak out. The leaked sealing target fluid O accumulates in a region between the main lip 122 and the dust lip 123 and below the rotating shaft 500 in the vertical direction (see FIG. 4(b)).

上記の通り、圧電素子140における片持ち梁部142の少なくとも一部は、振動している際に、漏れた密封対象流体が溜まる領域に進入する位置に配されている。そのため、漏れ量が一定量を超えると、圧電素子140における片持ち梁部142の一部は、漏れた密封対象流体が溜まっている部分に進入する。より具体的には、吸収構造部143の一部が当該部分に進入する。これにより、吸収構造部143によって密封対象流体が吸収され、圧電素子140における片持ち梁部142の先端付近の重量が増加する。従って、圧電素子140から送られる電圧波形が変化する。 As described above, at least a portion of the cantilever portion 142 of the piezoelectric element 140 is arranged at a position where, when vibrating, it enters a region where leaked sealing target fluid accumulates. Therefore, when the amount of leakage exceeds a certain amount, a portion of the cantilever portion 142 of the piezoelectric element 140 enters the portion where the leaked fluid to be sealed is collected. More specifically, a portion of the absorbent structure 143 enters the portion. As a result, the fluid to be sealed is absorbed by the absorption structure section 143, and the weight of the piezoelectric element 140 near the tip of the cantilever section 142 increases. Therefore, the voltage waveform sent from the piezoelectric element 140 changes.

ここで、振動する部材の固有振動数ωは、ω=√(K/M)で表される。なお、Kはバネ定数で、Mは質量である。そのため、振動する部材の質量Mが重いほど、固有振動数ωは小さくなり、振動周期は長くなる。従って、漏れが発生していない状態における圧電素子140の電圧波形の周期をT1とし(図5(a)参照)、所定量の漏れが発生し、片持ち梁部142の先端付近の重量が増加した際における圧電素子140の電圧波形の周期をT2とすると(図5(b)参照)、T2>T1となる。従って、TX>T1を満たすTXを閾値として予め設定しておき、圧電素子140の電圧波形の周期がTXを超えた際に、検知部230に、漏れが発生したと判定させることで、この検知部230によって、漏れ
の発生を検知させることができる。
Here, the natural frequency ω of the vibrating member is expressed as ω=√(K/M). Note that K is a spring constant and M is mass. Therefore, the heavier the mass M of the vibrating member, the smaller the natural frequency ω and the longer the vibration period. Therefore, assuming that the period of the voltage waveform of the piezoelectric element 140 in a state where no leakage occurs is T1 (see FIG. 5(a)), a predetermined amount of leakage occurs, and the weight near the tip of the cantilever portion 142 increases. If the period of the voltage waveform of the piezoelectric element 140 at this time is T2 (see FIG. 5(b)), then T2>T1. Therefore, TX satisfying TX>T1 is set in advance as a threshold value, and when the period of the voltage waveform of the piezoelectric element 140 exceeds TX, the detection unit 230 determines that a leak has occurred. The portion 230 can detect the occurrence of a leak.

なお、検知部230により漏れが検知された場合には、例えば、密封装置10が適用された装置(輸送機器やロボットなどの装置)のユーザに対して、漏れの発生を報知させる装置を設けると好適である。例えば、漏れの発生を知らせるランプを点灯させたり、漏れの発生を知らせるブザーを鳴らしたり、漏れの発生を知らせるメッセージを表示させたりすることで、ユーザに密封装置10又は密封装置本体100の交換を促すことができる。また、検知部230により漏れが検知された場合には、密封装置10が適用された装置の動作を緊急停止、または徐々に停止させる制御を行うことも好適である。このように、検知部230により漏れが検知された場合の処理については、密封装置10が適用される各種装置の性質等に応じて適宜設定すればよい。 Note that when a leak is detected by the detection unit 230, for example, a device may be provided to notify the user of the device (device such as transportation equipment or robot) to which the sealing device 10 is applied to the occurrence of a leak. suitable. For example, by lighting a lamp to notify the user of the occurrence of a leak, sounding a buzzer to notify the occurrence of a leak, or displaying a message to notify the user of the occurrence of a leak, the user is prompted to replace the sealing device 10 or the sealing device main body 100. can be encouraged. Furthermore, when a leak is detected by the detection unit 230, it is also preferable to control the operation of the device to which the sealing device 10 is applied to be stopped urgently or gradually. As described above, the process to be performed when a leak is detected by the detection unit 230 may be appropriately set according to the characteristics of various devices to which the sealing device 10 is applied.

<本実施例に係る密封装置の優れた点>
本実施例に係る密封装置10によれば、漏れ検知装置200の検知部230よって、密封対象流体Oの漏れを検知することができる。これにより、人手によることなく密封対象流体Oの漏れを検知することができる。
<Excellent points of the sealing device according to this embodiment>
According to the sealing device 10 according to the present embodiment, the leakage of the fluid O to be sealed can be detected by the detection unit 230 of the leakage detection device 200. Thereby, leakage of the fluid O to be sealed can be detected without manual intervention.

本実施例に係る圧電素子140における片持ち梁部142の少なくとも一部は、振動している際に、漏れた密封対象流体Oが溜まる領域に進入する位置に配されている。そのため、漏れた密封対象流体Oが片持ち梁部142に付着して、振動周期が長くなることで、検知部230によって、漏れを検知することができる。本実施例の場合には、圧電素子140がメインリップ122とダストリップ123との間の位置に設けられていることで、片持ち梁部142の少なくとも一部は、振動している際に、漏れた密封対象流体Oが溜まる領域に進入する。 At least a portion of the cantilever section 142 in the piezoelectric element 140 according to this embodiment is arranged at a position where it enters a region where leaked sealing target fluid O accumulates when vibrating. Therefore, the leaked fluid O to be sealed adheres to the cantilever portion 142 and the vibration period becomes longer, allowing the detection portion 230 to detect a leak. In the case of this embodiment, since the piezoelectric element 140 is provided at a position between the main lip 122 and the dust lip 123, at least a portion of the cantilever portion 142 can It enters the area where the leaked fluid O to be sealed accumulates.

また、本実施例に係る圧電素子140は、片持ち梁の状態で補強環110に取り付けられている。これにより、片持ち梁部142を振動させ易くすることができ、感度を高めることができるため、漏れ検知装置200による検知精度を高めることができる。 Moreover, the piezoelectric element 140 according to this embodiment is attached to the reinforcing ring 110 in a cantilevered state. Thereby, the cantilever portion 142 can be easily vibrated and the sensitivity can be increased, so that the detection accuracy by the leak detection device 200 can be increased.

更に、本実施例においては、密封対象流体Oを吸収する構造を有する吸収構造部143が、片持ち梁部142に設けられている。これにより、漏れが発生した際には、吸収構造部143が密封対象流体を吸収するため、より確実に重量が増える。従って、漏れ検知装置200による検知精度を高めることができる。 Furthermore, in this embodiment, an absorption structure section 143 having a structure for absorbing the fluid O to be sealed is provided on the cantilever section 142. As a result, when a leak occurs, the absorption structure 143 absorbs the fluid to be sealed, thereby more reliably increasing the weight. Therefore, the detection accuracy by the leak detection device 200 can be improved.

(その他)
上記の実施例に係る密封装置本体100においては、弾性体シール120は、メインリップ122とダストリップ123の2つのシールリップを備える場合の構成について示した。しかしながら、本発明における密封装置本体における弾性体シールの構成は、上記のような構成に限定されることはない。シールリップが1つのみ備えられるタイプや、3つ以上のシールリップを備えるタイプにも適用可能である。
(others)
In the sealing device main body 100 according to the embodiment described above, the elastic seal 120 has two seal lips, the main lip 122 and the dust lip 123. However, the configuration of the elastic seal in the sealing device main body in the present invention is not limited to the above configuration. It is also applicable to types with only one seal lip and types with three or more seal lips.

また、上記実施例においては、回転軸500の回転中心軸線が水平方向となるように各種装置が用いられる場合を前提として説明した。しかしながら、本発明において、密封装置が適用される使用状態については特に限定されるものではない。要は、密封装置が適用される使用状態において、漏れた密封対象流体が圧電素子における振動する部分の少なくとも一部に付着するようにすれば、密封対象流体の漏れを検知することができる。 Furthermore, the above embodiments have been described on the premise that various devices are used so that the center axis of rotation of the rotating shaft 500 is in the horizontal direction. However, in the present invention, the usage conditions to which the sealing device is applied are not particularly limited. In short, if the leaked fluid to be sealed adheres to at least a portion of the vibrating portion of the piezoelectric element in the usage state in which the sealing device is applied, leakage of the fluid to be sealed can be detected.

10 密封装置
100 密封装置本体
110 補強環
111 円筒部
112 内向きフランジ部
120 弾性体シール
121 外周シール部
122 メインリップ
123 ダストリップ
130 ガータスプリング
140 圧電素子
141 支柱部
142 片持ち梁部(片持ち梁の部分)
143 吸収構造部
150 発信器
160 配線
200 検知装置
210 アンテナ
220 受信器
230 検知部
500 回転軸
600 ハウジング
610 軸孔
G 潤滑剤
O 密封対象流体
10 Sealing device 100 Sealing device main body 110 Reinforcement ring 111 Cylindrical portion 112 Inward flange portion 120 Elastic seal 121 Outer seal portion 122 Main lip 123 Dust lip 130 Garter spring 140 Piezoelectric element 141 Support portion 142 Cantilever portion (cantilever beam part)
143 Absorption structure section 150 Transmitter 160 Wiring 200 Detection device 210 Antenna 220 Receiver 230 Detection section 500 Rotating shaft 600 Housing 610 Shaft hole G Lubricant O Fluid to be sealed

Claims (4)

相対的に回転する2部材間の環状隙間を封止する密封装置において、
補強環と、前記補強環に一体的に設けられ、前記2部材のうちの一方の部材に摺動するシールリップを有する弾性体シールと、前記補強環と共に振動する圧電素子と、前記圧電素子からの電気信号を発信する発信器と、を有する密封装置本体と、
前記発信器から発信された信号を受信する受信器と、前記受信器により受信された電圧波形により密封対象流体の漏れを検知する検知部と、を有する漏れ検知装置と、
を備える密封装置であって、
前記弾性体シールにおけるシールリップとして、密封対象流体の漏れを抑制するメインリップと、密封対象流体側への異物の侵入を抑制するダストリップとが設けられており、
前記圧電素子は、前記メインリップとダストリップとの間の位置に設けられていることを特徴とする密封装置。
In a sealing device that seals an annular gap between two relatively rotating members,
a reinforcing ring; an elastic seal integrally provided with the reinforcing ring and having a seal lip that slides on one of the two members; a piezoelectric element that vibrates together with the reinforcing ring; a transmitter that transmits an electrical signal;
A leakage detection device comprising: a receiver that receives a signal transmitted from the transmitter; and a detection unit that detects leakage of the fluid to be sealed based on the voltage waveform received by the receiver;
A sealing device comprising:
As a seal lip in the elastic body seal, a main lip that suppresses leakage of the fluid to be sealed and a dust lip that suppresses entry of foreign matter into the fluid to be sealed,
A sealing device characterized in that the piezoelectric element is provided at a position between the main lip and the dust lip .
相対的に回転する2部材間の環状隙間を封止する密封装置において、
補強環と、前記補強環に一体的に設けられ、前記2部材のうちの一方の部材に摺動するシールリップを有する弾性体シールと、前記補強環と共に振動する圧電素子と、前記圧電素子からの電気信号を発信する発信器と、を有する密封装置本体と、
前記発信器から発信された信号を受信する受信器と、前記受信器により受信された電圧波形により密封対象流体の漏れを検知する検知部と、を有する漏れ検知装置と、
を備える密封装置であって、
前記圧電素子は、片持ち梁の状態で前記補強環に取り付けられていることを特徴とする密封装置。
In a sealing device that seals an annular gap between two relatively rotating members,
a reinforcing ring; an elastic seal integrally provided with the reinforcing ring and having a seal lip that slides on one of the two members; a piezoelectric element that vibrates together with the reinforcing ring; a transmitter that transmits an electrical signal;
A leakage detection device comprising: a receiver that receives a signal transmitted from the transmitter; and a detection unit that detects leakage of the fluid to be sealed based on the voltage waveform received by the receiver;
A sealing device comprising:
A sealing device characterized in that the piezoelectric element is attached to the reinforcing ring in a cantilevered manner.
前記圧電素子における片持ち梁の部分の少なくとも一部は、振動している際に、漏れた密封対象流体が溜まる領域に進入する位置に配されていることを特徴とする請求項に記載の密封装置。 3. At least a part of the cantilever portion of the piezoelectric element is disposed at a position where the leaked fluid to be sealed enters a region where the leaked fluid to be sealed accumulates when the piezoelectric element vibrates. Sealing device. 密封対象流体を吸収する構造を有する吸収構造部が、前記片持ち梁の部分に設けられていることを特徴とする請求項に記載の密封装置。 4. The sealing device according to claim 3 , wherein an absorption structure portion having a structure for absorbing the fluid to be sealed is provided in the cantilever portion.
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