(57)【要約】【課題】流体圧装置において流体漏れが生じる前にシール部材の劣化を検出する。【解決手段】ピストンロッド３とピストンロッド３を摺動支持するシリンダヘッド７との間に圧縮された状態で設けられるシール部材１０のシール状態を検出するシール状態検出装置１００は、シール部材１０の外周面とシリンダヘッド７の内周面との間に設けられ径方向におけるシール部材１０の緊迫力を検知する緊迫力検知部２０と、緊迫力検知部２０で検知されたシール部材１０の緊迫力に基づいてシール部材１０の劣化を判定する劣化判定部３０と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと前記シャフトを摺動支持するハウジングとの間に圧縮された状態で設けられるシール部材のシール状態を検出するシール状態検出装置であって、
前記シール部材の外周面と前記ハウジングの内周面との間に設けられ、径方向における前記シール部材の緊迫力を検知する緊迫力検知部と、
前記緊迫力検知部で検知された前記シール部材の前記緊迫力に基づいて前記シール部材の劣化を判定する劣化判定部と、を備えることを特徴とするシール状態検出装置。
【請求項２】
前記緊迫力検知部は、前記シール部材の外周面に沿って環状に設けられることを特徴とする請求項１に記載のシール状態検出装置。
【請求項３】
前記緊迫力検知部は、前記シール部材の外周面に沿って複数設けられることを特徴とする請求項１に記載のシール状態検出装置。
【請求項４】
前記緊迫力検知部は、前記シール部材の外周面に沿って一部分に設けられることを特徴とする請求項１に記載のシール状態検出装置。
【請求項５】
前記シール部材は、環状のベース部と、前記ベース部から軸方向に延び前記ハウジングの内周面に接する第１リップ部と、前記ベース部から軸方向に延び前記シャフトの外周面に接する第２リップ部と、を有し、
前記緊迫力検知部は、前記第１リップ部と前記ハウジングとの接触部よりも前記ベース部寄りに配置されることを特徴とする請求項１から４の何れか１つに記載のシール状態検出装置。
【請求項６】
前記緊迫力検知部は、一対の電極と、前記一対の電極間に挟まれた感圧導電性ゴムと、を有し、
前記一対の電極間の抵抗値は、前記シール部材の前記緊迫力に応じて変化することを特徴とする請求項１から５の何れか１つに記載のシール状態検出装置。
【請求項７】
前記緊迫力検知部は、前記シール部材と一体的に形成されることを特徴とする請求項１から６の何れか１つに記載のシール状態検出装置。
【請求項８】
前記劣化判定部は、前記緊迫力検知部で検知された前記シール部材の前記緊迫力が、予め設定された第１基準値よりも小さい場合には前記シール部材の劣化と判定することを特徴とする請求項１から７の何れか１つに記載のシール状態検出装置。
【請求項９】
前記シール部材は、作動流体の圧力が直接作用するメインシールと、前記シャフトの軸方向において前記メインシールと所定の間隔をあけて配置されるサブシールと、を有し、
前記緊迫力検知部は、前記サブシールの緊迫力を検出するように配置されることを特徴とする請求項１から７の何れか１つに記載のシール状態検出装置。
【請求項１０】
前記劣化判定部は、前記緊迫力検知部で検知された前記サブシールの前記緊迫力が、予め設定された第１基準値よりも小さい場合には前記サブシールの劣化と判定し、前記第１基準値よりも大きい第２基準値よりも大きい場合には前記メインシールの劣化と判定することを特徴とする請求項９に記載のシール状態検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体圧装置に用いられるシール状態検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軸方向に摺動又は回転摺動するシャフトを有する流体圧装置は、通常、シャフトの外周面を伝って流体が外部に漏れることを防止するために、シャフトの外周面に接するシール部材を備えている。このようなシール部材は、経時劣化によりシール性能が低下し、流体漏れを生じさせることがある。
【０００３】
特許文献１には、シール部材の劣化によって流体漏れが生じたか否かを検知する流体漏れ検知装置が開示されている。この流体漏れ検知装置では、シリンダ端の下方に設けられた計量部に溜まる流体の単位時間当たりの量が基準値を超えた場合に流体漏れが発生していると判定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−２０７６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の流体漏れ検知装置では、シール部材が劣化したことによって流体圧装置の外部に流体が漏れた後に流体漏れの判定が行われている。このように流体漏れが生じてからでは、流体圧装置の作動不良を回避することが困難となり、流体圧装置が用いられる機械装置の突発的な稼働停止を余儀なくされるおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、流体圧装置において流体漏れが生じる前にシール部材の劣化を検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、シャフトとハウジングとの間に圧縮されるシール部材の外周面とハウジングの内周面との間に設けられ径方向におけるシール部材の緊迫力を検知する緊迫力検知部と、緊迫力検知部で検出されたシール部材の緊迫力に基づいてシール部材の劣化を判定する劣化判定部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
第１の発明では、緊迫力検知部によって検知されるシール部材の緊迫力に基づいてシール部材の劣化の有無が判定される。このように、シール部材がシール機能を発揮できる状態にあるか否かについて監視することで、流体圧装置において流体漏れが生じる前に、シール部材の劣化を検出することが可能となる。
【０００９】
第２の発明は、緊迫力検知部が、シール部材の外周面に沿って環状に設けられることを特徴とする。
【００１０】
第２の発明では、緊迫力検知部が、シール部材の外周面に沿って環状に設けられる。このため、シール部材の径方向における緊迫力を全周において平均化した値が取得される。このように、シール状態検出装置では、平均的な緊迫力に基づいてシール部材の劣化が判定されるため、劣化の判定精度を向上させることができる。
【００１１】
第３の発明は、緊迫力検知部が、シール部材の外周面に沿って複数設けられることを特徴とする。
【００１２】
第３の発明では、緊迫力検知部が、シール部材の外周面に沿って複数設けられる。このため、各緊迫力検知部で検知された緊迫力を把握することによって、シール部材のどの部分において劣化が生じたかを特定することができる。
【００１３】
第４の発明は、緊迫力検知部は、シール部材の外周面に沿って一部分に設けられることを特徴とする。
【００１４】
第４の発明では、緊迫力検知部が、シール部材の外周面に沿って一部分に設けられる。このように緊迫力検知部が設けられる範囲を小さくし、劣化が生じやすい部分に緊迫力検知部を設けることで、シール状態検出装置の製造コストを低減させることができるとともに、劣化の判定精度を向上させることができる。
【００１５】
第５の発明は、シール部材が、環状のベース部と、ベース部から軸方向に延びハウジングの内周面に接する第１リップ部と、ベース部から軸方向に延びシャフトの外周面に接する第２リップ部と、を有し、緊迫力検知部が、第１リップ部とハウジングとの接触部よりもベース部寄りに配置されることを特徴とする。
【００１６】
第５の発明では、第１リップ部とハウジングとが接触する部分よりもベース部寄りに緊迫力検知部が配置される。このように、緊迫力検知部は、第１リップ部によるシール機能を阻害しないように配置されている。このため、シール部材は、緊迫力検知部が設けられていても、流体が外部に漏れ出すことを確実に防止することができる。
【００１７】
第６の発明は、緊迫力検知部が、一対の電極と、一対の電極間に挟まれた感圧導電性ゴムと、を有し、一対の電極間の抵抗値がシール部材の緊迫力に応じて変化することを特徴とする。
【００１８】
第６の発明では、緊迫力検知部は、一対の電極と、一対の電極間に挟まれた感圧導電性ゴムと、を有する。このように、緊迫力検知部は、単純な構成を有するため、その成形が容易に行われる。このため、シール部材の外周面に沿って広い範囲に緊迫力検知部が設けられる場合であっても、シール状態検出装置の製造コストの上昇を抑制することができる。
【００１９】
第７の発明は、緊迫力検知部が、シール部材と一体的に形成されることを特徴とする。
【００２０】
第７の発明では、緊迫力検知部は、シール部材と一体的に形成される。このため、流体圧装置にシール部材を組み付けることで緊迫力検知部も流体圧装置に組み付けられるため、組み付け作業の効率を向上させることができる。
【００２１】
第８の発明は、劣化判定部が、緊迫力検知部で検知されたシール部材の緊迫力が予め設定された第１基準値よりも小さい場合にはシール部材の劣化と判定することを特徴とする。
【００２２】
第８の発明では、緊迫力検知部で検知されたシール部材の緊迫力が、予め設定された第１基準値よりも小さい場合には、シール部材が劣化したと判定される。このように、シール部材の緊迫力を監視することで、流体圧装置において流体漏れが生じる前に、シール部材の劣化を検出することができる。
【００２３】
第９の発明は、シール部材が、作動流体の圧力が直接作用するメインシールと、シャフトの軸方向においてメインシールと所定の間隔をあけて配置されるサブシールと、を有し、緊迫力検知部が、サブシールの緊迫力を検出するように配置されることを特徴とする。
【００２４】
第９の発明では、緊迫力検知部は、サブシールの緊迫力を検出している。サブシールには作動流体の圧力が直接作用しないため、検出されるサブシールの緊迫力は、変動が比較的少なく安定した値となる。したがって、サブシールの緊迫力に基づきシール部材の劣化を判定することで、シール部材の劣化の判定精度を向上させることができる。
【００２５】
第１０の発明は、劣化判定部が、緊迫力検知部で検知されたサブシールの緊迫力が予め設定された第１基準値よりも小さい場合にはサブシールの劣化と判定し、第１基準値よりも大きい第２基準値よりも大きい場合にはメインシールの劣化と判定することを特徴とする。
【００２６】
第１０の発明では、緊迫力検知部で検知されたサブシールの緊迫力が、予め設定された第１基準値よりも小さい場合にはサブシールが劣化したと判定され、第２基準値よりも大きい場合にはメインシールが劣化したと判定される。このように、サブシールの緊迫力を監視することで、流体圧装置において作動油漏れが生じる前に、シール部材の劣化を検出することができるとともに、メインシールとサブシールとのどちらが劣化したかを判別することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、流体圧装置において流体漏れが生じる前にシール部材の劣化を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係るシール状態検出装置が用いられる油圧シリンダの断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るシール状態検出装置が設けられる部位を示す拡大断面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】緊迫力検知部が設けられるシール部材を拡大して示す拡大断面図である。
【図５】緊迫力検知部の断面図である。
【図６】シール部材の緊迫力に基づくシール部材の劣化の判定について説明するためのグラフである。
【図７】緊迫力検知部の第１変形例を示す断面図である。
【図８】緊迫力検知部の第２変形例を示す断面図である。
【図９】緊迫力検知部の第３変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るシール状態検出装置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流体として駆動する油圧シリンダ１である場合について説明する。図１は、油圧シリンダ１を示す断面図である。図２は、シール状態検出装置１００が設けられる部位の周辺を拡大して示した断面図である。なお、図１では、シール状態検出装置１００の図示を省略する。
【００３０】
油圧シリンダ１は、図１及び図２に示すように、筒状のシリンダチューブ２と、シリンダチューブ２に挿入されるシャフトとしてのピストンロッド３と、ピストンロッド３の基端（図１中右端）に連結されシリンダチューブ２の内周面に沿って摺動するピストン４と、を備える。
【００３１】
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５と反ロッド側室６との２つの油圧室に仕切られる。油圧シリンダ１は、図示しない油圧源からロッド側室５または反ロッド側室６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２の内周とピストン４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２の内周とピストン４の外周との間を通じたロッド側室５と反ロッド側室６との連通が遮断される。
【００３２】
シリンダチューブ２には、シリンダチューブ２の開口端を閉塞すると共にピストンロッド３を摺動自在に支持するハウジングとしてのシリンダヘッド７が設けられる。シリンダヘッド７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２に締結される。
【００３３】
シリンダヘッド７の内周には、図２に示すように、ブッシュ９、シール部材１０、及びダストシール１３が、ロッド側室５側から外部に向かって、この順で設けられる。
【００３４】
ブッシュ９は、ピストンロッド３の外周面３ａに摺接するように配置される。このため、ピストンロッド３は、ブッシュ９を介してシリンダヘッド７によって摺動支持され、シリンダチューブ２の軸方向に沿って移動可能である。
【００３５】
シール部材１０は、ロッド側室５内の作動油が外部に漏れることを防止するものであり、ブッシュ９側に配置されロッド側室５内の作動油の圧力が直接作用するメインシール１１と、ピストンロッド３の軸方向においてメインシール１１と所定の間隔をあけて配置されるサブシール１２と、を有する。メインシール１１及びサブシール１２は、断面形状がＵ字状のＵパッキンであり、ピストンロッド３とシリンダヘッド７との間に圧縮された状態で、シリンダヘッド７に形成された溝内にそれぞれ配置される。メインシール１１の劣化等により、メインシール１１とピストンロッド３との間の隙間から作動油が漏れた場合には、サブシール１２によって作動油が外部に漏れることが防止される。
【００３６】
ダストシール１３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ものであり、メインシール１１及びサブシール１２と同様に、ピストンロッド３とシリンダヘッド７との間に圧縮された状態で、シリンダヘッド７に形成された溝内に配置される。
【００３７】
上記構成の油圧シリンダ１において、ロッド側室５が油圧源に連通され、反ロッド側室６が図示しないタンクに連通されると、ロッド側室５に作動油が供給され、反ロッド側室６内の作動油がタンクに排出されることにより、油圧シリンダ１は収縮作動する。一方、反ロッド側室６が油圧源に連通され、ロッド側室５がタンクに連通されると、反ロッド側室６に作動油が供給され、ロッド側室５内の作動油がタンクに排出されることにより、油圧シリンダ１は伸長作動する。
【００３８】
また、上述の油圧シリンダ１には、シール部材１０のシール状態を検出するシール状態検出装置１００が組み込まれている。以下に、図２〜５を参照して、シール状態検出装置１００について説明する。図３は、後述の緊迫力検知部２０が設けられる部分における油圧シリンダ１の断面図であり、図４は、緊迫力検知部２０が設けられる部位を拡大して示した拡大断面図であり、図５は、緊迫力検知部２０の断面を示す断面図である。
【００３９】
シール状態検出装置１００は、図２に示すように、サブシール１２とシリンダヘッド７との間に設けられる緊迫力検知部２０と、緊迫力検知部２０において検知されたサブシール１２の緊迫力に基づいてシール部材１０の劣化を判定する劣化判定部３０と、を有する。緊迫力検知部２０は、サブシール１２の径方向における緊迫力を検知するものであり、図３に示すように、サブシール１２の外周面に沿って環状に設けられる。
【００４０】
ここで、上述のサブシール１２は、図４に拡大して示すように、シリンダヘッド７に形成された環状溝８内に配置されており、環状に形成されるベース部１２ａと、ベース部１２ａから軸方向に延び環状溝８の第１底面８ａに接する第１リップ部１２ｂと、ベース部１２ａから軸方向に延びピストンロッド３の外周面３ａに接する第２リップ部１２ｃと、を有する。
【００４１】
また、環状溝８は、第１底面８ａよりも深さが深く、第１底面８ａに連続してサブシール１２のベース部１２ａ側に形成される第２底面８ｂを有している。緊迫力検知部２０は、この第２底面８ｂと、サブシール１２のベース部１２ａ寄りの部分と、の間に配置される。
【００４２】
このように、緊迫力検知部２０は、第１リップ部１２ｂによるシール機能を阻害しないように、第１リップ部１２ｂとシリンダヘッド７との接触部よりもサブシール１２のベース部１２ａ寄りに配置されている。このため、緊迫力検知部２０が設けられていても、サブシール１２は、第１リップ部１２ｂが第１底面８ａに接し、第２リップ部１２ｃがピストンロッド３の外周面３ａに接した状態となるため、環状溝８内に流入した作動油が外部に漏れ出すことを確実に防止することができる。
【００４３】
緊迫力検知部２０は、図５に示すように、一対の電極２２と、一対の電極２２間に設けられた感圧導電性ゴム２１と、一対の電極２２と感圧導電性ゴム２１とを包囲する絶縁材２３と、を有する。
【００４４】
感圧導電性ゴム２１は、絶縁性を有するシリコンゴム等のゴム材にカーボンや金属粉といった導電性粒子が所定の割合で配合されたものである。このため、図５において矢印Ａで示されるような力（圧力）が作用すると、力の大きさに応じて一対の電極２２間の抵抗値が変化する。
【００４５】
したがって、サブシール１２とシリンダヘッド７との間に配置された緊迫力検知部２０の一対の電極２２間の抵抗値を検出することによって、緊迫力検知部２０に作用する圧力の大きさ、すなわち、サブシール１２の径方向における緊迫力を把握することが可能となる。なお、緊迫力検知部２０により検出されるサブシール１２の緊迫力は、サブシール１２の第２リップ部１２ｃがピストンロッド３の外周面３ａに押し当てられて弾性変形することで生じる弾性復元力に相当する。
【００４６】
緊迫力検知部２０は、上述のように、一対の電極２２と感圧導電性ゴム２１という極めて単純な構成を有するため、その成形が容易である。このため、図３に示すように、サブシール１２の外周面に沿って広い範囲に設けられる場合であっても製造コストの上昇を抑制することができる。
【００４７】
また、緊迫力検知部２０は、サブシール１２の外周面に沿って環状に設けられるため、サブシール１２の径方向における緊迫力を全周において平均化した値が取得される。このため、例えば、油圧シリンダ１の姿勢が変わることで、ピストンロッド３の自重が作用する方向が変化すると、緊迫力が上昇する部分と低下する部分が生じるが、緊迫力検知部２０ではそれらを平均化した緊迫力が検知される。このように環状に形成された緊迫力検知部２０では、油圧シリンダ１の姿勢の変化といった外的要因による部分的な緊迫力の変化の影響が緩和された値を検出することが可能となる。
【００４８】
劣化判定部３０は、緊迫力検知部２０の一対の電極２２間の抵抗値を検出する抵抗検出回路３１と、抵抗検出回路３１で検出された抵抗値に基づいてシール部材１０の劣化状態を判定する判定部３２と、を有する。
【００４９】
判定部３２は、マイクロコンピュータであり、抵抗検出回路３１で検出された一対の電極２２間の抵抗値に基づいてサブシール１２の径方向における緊迫力を演算する演算部３３と、演算部３３で演算された緊迫力を記憶可能であるとともに緊迫力の基準値が記憶される記憶部３４と、演算部３３で用いられるプログラム等を記憶する図示しないＲＯＭやＲＡＭ等の補助記憶部と、図示しない入出力インタフェース（Ｉ／Ｏ  インタフェース）と、を有する。
【００５０】
演算部３３では、さらに、演算されたサブシール１２の緊迫力と記憶部３４に記憶された緊迫力の基準値との比較が行われ、比較結果に基づきシール部材１０の劣化状態の判定が行われる。
【００５１】
演算部３３は、いわゆる中央演算処理装置（ＣＰＵ）であり、記憶部３４は、書き換え可能なＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリである。なお、劣化判定部３０は、油圧シリンダ１の外部に設けられていてもよいし、緊迫力検知部２０とともにシリンダヘッド７内に配置されていてもよい。
【００５２】
続いて、図６を参酌し、上記構成のシール状態検出装置１００によるシール部材１０の劣化判定について説明する。
【００５３】
シール部材１０は、通常、ゴム材により形成されるため、経時劣化により徐々に硬化し、リップ部１２ｂ，１２ｃを押し付ける力である弾性復元力、すなわち、緊迫力が徐々に低下する。シール状態検出装置１００では、このような緊迫力の変化からシール部材１０が劣化した状態にあるか否かを判定する。
【００５４】
まず、シール状態検出装置１００では、油圧シリンダ１にサブシール１２が最初に組み付けられた状態、いわゆる油圧シリンダ１の出荷時におけるサブシール１２の緊迫力が検出され、初期値として記憶部３４に記憶される。具体的には、抵抗検出回路３１において緊迫力検知部２０の一対の電極２２間の抵抗値が検出され、検出された抵抗値に基づき演算部３３において、サブシール１２の径方向における緊迫力が演算される。このように演算部３３において演算されたサブシール１２の緊迫力は、記憶部３４に初期値として記憶される。なお、サブシール１２が交換されたときにも同様にしてサブシール１２の緊迫力が検出され、初期値として記憶部３４に記憶される。この場合、サブシール１２を交換する前に記憶部３４に記憶されていた値は消去される。
【００５５】
初期値が記憶部３４に記憶された後、シール状態検出装置１００では、油圧シリンダ１が設けられる機械装置が起動または停止されるとき等の任意のタイミングでサブシール１２の緊迫力が演算される。そして、緊迫力の演算と同時に、演算部３３では、演算された緊迫力と、記憶部３４に記憶された第１基準値及び第２基準値と、の比較が行われる。
【００５６】
なお、サブシール１２の緊迫力の演算は、油圧シリンダ１が作動している間、常に行われてもよく、所定の期間中に演算された緊迫力の平均値が第１基準値及び第２基準値との比較に用いられてもよい。また、シール部材１０の劣化は、比較的長い時間をかけて進行することから、サブシール１２の緊迫力の演算は、数週間や数カ月毎に行われてもよい。
【００５７】
また、機械装置の作動状態によって油圧シリンダ１の傾きが変化する場合は、緊迫力検知部２０に作用するピストンロッド３の自重の大きさが変わるため、演算部３３において演算されるサブシール１２の緊迫力もこの影響を受けて変化してしまう。このため、シール状態検出装置１００によりサブシール１２の緊迫力が検出されるときは、油圧シリンダ１の姿勢が毎回同じ状態となっていることが好ましい。
【００５８】
第１基準値は、サブシール１２が劣化した場合におけるサブシール１２の緊迫力に相当する値に設定され、第２基準値は、第１基準値及び初期値よりも大きい値であって、ロッド側室５内の作動油の圧力がサブシール１２に直接作用した場合におけるサブシール１２の緊迫力に相当する値に設定される。
【００５９】
なお、第１基準値は、記憶部３４に記憶された初期値に基づいて設定される値であってもよい。例えば、サブシール１２が劣化した場合に予測される緊迫力の低下量を初期値から差し引いた値や、初期値の所定の割合の値、例えば初期値の６０％の値を第１基準値としてもよい。同様に、第２基準値は、記憶部３４に記憶された初期値に基づいて設定される値であってもよい。例えば、サブシール１２にロッド側室５内の作動油の圧力が直接作用した場合に予測される緊迫力の上昇量を初期値に加算した値や、初期値の所定の割合の値、例えば初期値の２００％の値を第２基準値としてもよい。
【００６０】
シール部材１０の劣化は、時間の経過とともに進行するため、演算部３３で演算されるサブシール１２の緊迫力は、例えば、図６のグラフに実線で示されるように、時間の経過とともに初期値から徐々に低下し、やがて第１基準値を下回ることになる。このように、演算部３３で演算されるサブシール１２の緊迫力が第１基準値を下回った時点で演算部３３は、サブシール１２が劣化したと判定する。
【００６１】
一方で、サブシール１２とロッド側室５との間にはメインシール１１があるため、通常、サブシール１２にはロッド側室５内の作動油の圧力が直接作用することはない。しかしながら、メインシール１１が劣化し、漏れが生じると、ロッド側室５内の作動油の圧力がサブシール１２に直接作用する状態となる。
【００６２】
このようにサブシール１２にロッド側室５内の作動油の圧力が作用すると、作動油の圧力が、第１リップ部１２ｂ及び第２リップ部１２ｃをシリンダヘッド７及びピストンロッド３にそれぞれ押し付ける力として作用するため、結果として、サブシール１２の緊迫力は上昇する。
【００６３】
このため、メインシール１１に漏れが生じると、例えば、図６のグラフに破線で示されるように、演算部３３で演算されるサブシール１２の緊迫力は、急激に上昇し、第２基準値を上回ることになる。したがって、演算部３３で演算されるサブシール１２の緊迫力が第２基準値を上回った時点で演算部３３は、メインシール１１が劣化したと判定する。
【００６４】
演算部３３において、メインシール１１またはサブシール１２が劣化したと判定された場合には、図示しない警告ランプ等の表示を介してオペレータにシール部材１０が劣化していることが通知される。
【００６５】
なお、抵抗検出回路３１で検出された一対の電極２２間の抵抗値や演算部３３において演算されたサブシール１２の緊迫力は、図示しない通信部を介して遠隔地に配置された機械装置メンテナンス用のサーバ等に送信されてもよい。この場合、遠隔地において、シール部材１０の劣化状態を把握することが可能となり、作動油の漏れが生じる前に、シール部材１０の交換を指示することができる。
【００６６】
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【００６７】
シール状態検出装置１００では、緊迫力検知部２０によって経時的に検知されるシール部材１０の緊迫力に基づいてシール部材１０の劣化の有無が判定される。このように、シール部材１０の緊迫力を常時監視することで、油圧シリンダ１において作動油漏れが生じる前に、シール部材１０の劣化を検出することができる。
【００６８】
また、油圧シリンダ１の作動油漏れが未然に防がれることにより、油圧シリンダ１が用いられる機械装置の突発的な稼働停止といった不測の事態を回避することができる。また、シール部材１０の劣化状態は、油圧シリンダ１に組み込まれたシール状態検出装置１００により自動的に検知されるため、油圧シリンダ１を分解して、目視によりシール部材１０の劣化状態を確認する必要がなくなることで、点検作業の効率を向上させることができる。
【００６９】
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
【００７０】
上記実施形態では、流体圧装置が油圧シリンダ１である場合について説明した。これに限らず、シール状態検出装置１００は、軸方向に摺動又は回転摺動するシャフトを有し作動流体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。
【００７１】
また、上記実施形態では、シール部材１０がＵパッキンである場合について説明した。これに限らず、シール部材１０は、ピストンロッド３とシリンダヘッド７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、Ｏリングやオイルシールであってもよい。
【００７２】
また、上記実施形態では、シール部材１０は、メインシール１１とサブシール１２との二つのシール部材を有している。これに代えて、シール部材１０は、メインシール１１のみであってもよいし、３つ以上のシール部材を有するものであってもよい。
【００７３】
また、上記実施形態では、シール状態検出装置１００は、サブシール１２の緊迫力を検出するとともに、サブシール１２の劣化を判定している。これに代えて、シール状態検出装置１００は、メインシール１１とサブシール１２との両方の緊迫力を検出するとともに、これらの劣化を判定してもよいし、メインシール１１のみの緊迫力を検出するとともに、メインシール１１の劣化を判定してもよい。
【００７４】
なお、メインシール１１にはロッド側室５内の作動油の圧力が直接作用するため、検出されるメインシール１１の緊迫力は、ロッド側室５に供給される作動油の圧力に応じて大きく変動するおそれがある。このため、平均化処理を行ったり、演算するタイミングを変動が小さいタイミングとしたりするといった工夫が必要である。例えば、メインシール１１の緊迫力は、ロッド側室５や反ロッド側室６に作動油の圧力が作用しておらず、油圧シリンダ１が停止状態にあるタイミングで検出されてもよい。一方で、サブシール１２にはロッド側室５内の作動油の圧力が直接作用しないため、検出されるサブシール１２の緊迫力は、変動が比較的少なく安定した値となる。したがって、上記実施形態のように、サブシール１２の緊迫力に基づきシール部材１０の劣化を判定する方が劣化の判定精度を向上させることができる。
【００７５】
また、上記実施形態では、演算部３３において、メインシール１１またはサブシール１２が劣化したと判定された場合にのみ、オペレータ等へ通知される。これに代えて、初期値を０％、第１基準値を１００％とし、検出されたサブシール１２の緊迫力を百分率によりシール部材１０の劣化度合として常時表示してもよい。この場合、１００％に近づくにつれて表示色や表示方法を変更することでオペレータ等にシール部材１０の交換を促すようにすることが好ましい。
【００７６】
また、上記実施形態では、緊迫力検知部２０は、一対の電極２２と感圧導電性ゴム２１とを有するものである。これに限定されず、緊迫力検知部２０としては、シリンダヘッド７とサブシール１２との間に作用する径方向の力を検出することができるものであれば、どのような形式の荷重センサであってもよい。例えば、ひずみゲージや圧電素子を用いた荷重センサであってもよい。
【００７７】
また、上記実施形態では、緊迫力検知部２０は、サブシール１２の外周面に沿って環状に設けられている。これに代えて、図７の第１変形例に示すように、サブシール１２の外周面に沿って複数の緊迫力検知部２０ａ〜２０ｈが設けられる構成としてもよい。この場合、各緊迫力検知部２０ａ〜２０ｈで検知された緊迫力を把握することによって、サブシール１２のどの部分が劣化したかを特定することが可能となる。
【００７８】
また、上記実施形態では、緊迫力検知部２０は、サブシール１２の外周面に沿って環状に設けられている。これに代えて、図８の第２変形例に示すように、サブシール１２の外周面に沿って一部分のみに緊迫力検知部２０ｉが設けられる構成としてもよい。この場合、緊迫力検知部２０ｉが設けられる範囲を小さくし、劣化が生じやすい部分のみに緊迫力検知部２０ｉを設けることで、緊迫力検知部２０ｉを環状とした場合と比較し、シール状態検出装置１００の製造コストを低減させることができるとともに、劣化の判定精度を向上させることができる。
【００７９】
また、上記実施形態では、緊迫力検知部２０は、サブシール１２とは別に設けられている。これに代えて、図９の第３変形例に示すように、緊迫力検知部２０をサブシール１２と一体的に形成してもよい。この場合、油圧シリンダ１にサブシール１２を組み付けることで緊迫力検知部２０も油圧シリンダ１に組み付けられるため、組み付け作業の効率を向上させることができる。
【００８０】
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。
【００８１】
ピストンロッド３とピストンロッド３を摺動支持するシリンダヘッド７との間に圧縮された状態で設けられるシール部材１０のシール状態を検出するシール状態検出装置１００は、シール部材１０の外周面とシリンダヘッド７の内周面との間に設けられ、径方向におけるシール部材１０の緊迫力を検知する緊迫力検知部２０と、緊迫力検知部２０で検知されたシール部材１０の緊迫力に基づいてシール部材１０の劣化を判定する劣化判定部３０と、を備える。
【００８２】
この構成では、緊迫力検知部２０によって経時的に検知されるシール部材１０の緊迫力に基づいてシール部材１０の劣化の有無が判定される。このように、シール部材１０の緊迫力を常時監視することで、油圧シリンダ１において作動油漏れが生じる前に、シール部材１０の劣化を検出することが可能となる。
【００８３】
また、この構成では、シール部材１０の劣化状態は、油圧シリンダ１に組み込まれたシール状態検出装置１００により自動的に検知されるため、油圧シリンダ１を分解して、目視によりシール部材１０の劣化状態を確認する必要がなくなることで、点検作業の効率を向上させることができる。また、シール部材１０を定期的に交換する場合、まだ劣化していないシール部材１０も交換されるおそれがあるが、上記構成のシール状態検出装置１００によりシール部材１０が劣化していると判定された場合にのみシール部材１０を交換することで、メンテナンス費用を低減させることができる。このように適切な時期にシール部材１０の交換が行われるとともに、油圧シリンダ１の作動油漏れが未然に防がれることにより、油圧シリンダ１が用いられる機械装置の突発的な稼働停止といった不測の事態を回避することができる。
【００８４】
また、緊迫力検知部２０は、シール部材１０の外周面に沿って環状に設けられる。
【００８５】
この構成では、緊迫力検知部２０が、シール部材１０の外周面に沿って環状に設けられる。このため、シール部材１０の径方向における緊迫力を全周において平均化した値が取得される。つまり、例えば、油圧シリンダ１の姿勢が変わることで、ピストンロッド３の自重が作用する方向が変化すると、緊迫力が上昇する部分と低下する部分が生じるが、緊迫力検知部２０ではそれらを平均化した緊迫力が検知される。このように緊迫力検知部２０では、油圧シリンダ１の姿勢の変化といった外的要因による部分的な緊迫力の変化の影響が緩和された値を検出することが可能となる。そして、シール状態検出装置１００では、このように検出された平均的な緊迫力に基づいてシール部材１０の劣化が判定されるため、劣化の判定精度を向上させることができる。また、緊迫力検知部２０に接続される配線が少なく、構造上シンプルであることから、配線の取り回しといった組み付け作業を容易に行うことができるとともに、シール状態検出装置１００の製造コストを低減させることができる。
【００８６】
また、緊迫力検知部２０ａ〜２０ｈは、シール部材１０の外周面に沿って複数設けられる。
【００８７】
この構成では、緊迫力検知部２０ａ〜２０ｈが、シール部材１０の外周面に沿って複数設けられる。このため、各緊迫力検知部２０ａ〜２０ｈで検知された緊迫力を把握することによって、シール部材１０のどの部分において劣化が生じたかを特定することができる。
【００８８】
また、緊迫力検知部２０ｉは、シール部材１０の外周面に沿って一部分に設けられる。
【００８９】
この構成では、緊迫力検知部２０ｉが、シール部材１０の外周面に沿って一部分のみに設けられる。このように緊迫力検知部２０ｉが設けられる範囲を小さくし、劣化が生じやすい部分のみに緊迫力検知部２０ｉを設けることで、緊迫力検知部２０ｉを環状とした場合と比較し、シール状態検出装置１００の製造コストを低減させることができるとともに、劣化の判定精度を向上させることができる。
【００９０】
また、シール部材１０は、環状のベース部１２ａと、ベース部１２ａから軸方向に延びシリンダヘッド７の内周面に接する第１リップ部１２ｂと、ベース部１２ａから軸方向に延びピストンロッド３の外周面３ａに接する第２リップ部１２ｃと、を有し、緊迫力検知部２０は、第１リップ部１２ｂとシリンダヘッド７との接触部よりもベース部１２ａ寄りに配置される。
【００９１】
この構成では、第１リップ部１２ｂとシリンダヘッド７とが接触する部分よりもベース部１２ａ寄りに緊迫力検知部２０が配置される。このように、緊迫力検知部２０は、第１リップ部１２ｂによるシール機能を阻害しないように配置されている。したがって、緊迫力検知部２０が設けられていても、サブシール１２は、第１リップ部１２ｂが第１底面８ａに接し、第２リップ部１２ｃがピストンロッド３の外周面３ａに接した状態となるため、環状溝８内に流入した作動油が外部に漏れ出すことを確実に防止することができる。
【００９２】
また、緊迫力検知部２０は、一対の電極２２と、一対の電極２２間に挟まれた感圧導電性ゴム２１と、を有し、一対の電極２２間の抵抗値は、シール部材１０の緊迫力に応じて変化する。
【００９３】
この構成では、緊迫力検知部２０が、一対の電極２２と、一対の電極２２間に挟まれた感圧導電性ゴム２１と、を有する。このように、緊迫力検知部２０は、極めて単純な構成を有するため、その成形が容易に行われる。したがって、サブシール１２の外周面に沿って環状に設けられる場合であっても、ひずみゲージや圧電素子等を環状に配置した場合と比較し、シール状態検出装置１００の製造コストの上昇を抑制することができる。
【００９４】
また、緊迫力検知部２０は、サブシール１２と一体的に形成される。
【００９５】
この構成では、緊迫力検知部２０が、サブシール１２と一体的に形成される。このため、油圧シリンダ１にサブシール１２を組み付けることで緊迫力検知部２０も油圧シリンダ１に組み付けられるため、組み付け作業の効率を向上させることができる。
【００９６】
また、劣化判定部３０は、緊迫力検知部２０で検知されたシール部材１０の緊迫力が、予め設定された第１基準値よりも小さい場合にはシール部材１０の劣化と判定する。
【００９７】
この構成では、緊迫力検知部２０で検知されたシール部材１０の緊迫力が、予め設定された第１基準値よりも小さい場合には、シール部材１０が劣化したと判定される。このように、シール部材１０の緊迫力を常時監視することで、油圧シリンダ１において作動油漏れが生じる前に、シール部材１０の劣化を検出することができる。
【００９８】
また、シール部材１０は、作動油の圧力が直接作用するメインシール１１と、ピストンロッド３の軸方向においてメインシール１１と所定の間隔をあけて配置されるサブシール１２と、を有し、緊迫力検知部２０は、サブシール１２の緊迫力を検出するように配置される。
【００９９】
この構成では、緊迫力検知部２０は、サブシール１２の緊迫力を検出している。サブシール１２にはロッド側室５内の作動油の圧力が直接作用しないため、検出されるサブシール１２の緊迫力は、変動が比較的少なく安定した値となる。したがって、サブシール１２の緊迫力に基づきシール部材１０の劣化を判定することで、シール部材１０の劣化の判定精度を向上させることができる。
【０１００】
また、劣化判定部３０は、緊迫力検知部２０で検知されたサブシール１２の緊迫力が、予め設定された第１基準値よりも小さい場合にはサブシール１２の劣化と判定し、第１基準値よりも大きい第２基準値よりも大きい場合にはメインシール１１の劣化と判定する。
【０１０１】
この構成では、緊迫力検知部２０で検知されたサブシール１２の緊迫力が、予め設定された第１基準値よりも小さい場合にはサブシール１２が劣化したと判定され、第２基準値よりも大きい場合にはメインシール１１が劣化したと判定される。このように、サブシール１２の緊迫力を常時監視することで、油圧シリンダ１において作動油漏れが生じる前に、シール部材１０の劣化を検出することができるとともに、メインシール１１とサブシール１２とのどちらが劣化したかを判別することができる。
【０１０２】
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。
【符号の説明】
【０１０３】
１００・・・シール状態検出装置、１・・・油圧シリンダ（流体圧装置）、３・・・ピストンロッド（シャフト）、７・・・シリンダヘッド（ハウジング）、８・・・環状溝、８ａ・・・第１底面、８ｂ・・・第２底面、１０・・・シール部材、１１・・・メインシール、１２・・・サブシール、１２ａ・・・ベース部、１２ｂ・・・第１リップ部、１２ｃ・・・第２リップ部、１３・・・ダストシール、２０，２０ａ〜２０ｉ・・・緊迫力検知部、２１・・・感圧導電性ゴム、２２・・・一対の電極、３０・・・劣化判定部、３１・・・抵抗検出回路、３２・・・判定部、３３・・・演算部、３４・・・記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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