CN107893792B - 缸操作条件监控装置 - Google Patents

Abstract

构成监控装置(10)的一部分的检测器(54)的微型计算机(62)计算由第一压力传感器(50)检测到的第一压力值(P1)和由第二压力传感器(52)检测到的第二压力值(P2)之间的压力差(第一压力差(ΔP12)，第二压力差(ΔP21))，第一压力传感器(50)设置在第一管(26)中，第二压力传感器(52)设置在第二管(30)中；并且基于计算出的压力差，判定活塞(16)的往复运动操作是否处在正常状态和异常状态之间的中间状态。

Description

缸操作条件监控装置

技术领域

本发明涉及一种用于缸的缸操作条件监控装置，该缸包括缸主体、活塞和活塞杆，活塞能够在缸主体内的一端和另一端之间进行往复运动，活塞杆与活塞一体地连接。

背景技术

缸包括缸主体、活塞和活塞杆，活塞在缸主体内部的一端和另一端之间进行往复运动，活塞杆与活塞一体地连接。第一缸室形成在活塞和缸主体内的一端之间，第二缸室形成在活塞和缸主体内的另一端之间。在此实例中，通过将流体从流体供给源供给至第一缸室，或者通过将流体供给至第二缸室，使活塞和活塞杆在缸主体内部的一端和另一端之间进行往复运动。在日本专利No.3857187中，公开了此类缸，其中磁体并入在活塞杆中，由磁体的磁性检测位置检测传感器布置在缸主体的一端和另一端。

发明内容

然而，利用日本专利No.3857187的技术，由于位置检测传感器安装在缸附近，在例如缸被用作涉及食品加工的设备的情况下，并且如果使得缸与用于这种食品等等的清洗液接触，则存在位置检测传感器和用于位置检测传感器的关联导线会被腐蚀的可能性。因而，如果试图确保位置检测传感器和用于该位置检测传感器的导线的耐液性，成本则会上升。

此外，利用日本专利No.3857187的技术，测量了活塞在缸主体中的一端和另一端之间的移动时间，并且当测量到的移动时间与调节值偏离时，这种偏离被计数为误差。此外，如果计数误差的数目达到或者超过容许误差计数，则判定缸发生了故障。结果，关于活塞的往复运动操作，相对于正常状态和异常状态之间的中间状态未公开判断标准。结果，即使在缸正常操作期间，也不能够判定活塞性能从其初始状态劣化的这种中间状态。

设计了本发明作为对上述问题的解决方案，本发明的目的是提供一种缸操作条件监控装置，其中能够判定正常状态和异常状态之间的中间状态，而不需要传感器安装在缸附近。

本发明涉及一种用于缸的操作条件监控装置，在该缸中，第一缸室形成在活塞和缸主体内的一端之间，第二缸室形成在活塞和缸主体内的另一端之间，并且流体从流体供给源供给至第一缸室，或者流体从流体供给源供给至第二缸室，从而连接至活塞杆的活塞在缸主体内部的一端和另一端之间进行往复运动。

此外，为了实现上述目的，根据本发明的用于缸的操作条件监控装置包含：第一压力检测单元，第一压力检测单元适于检测第一缸室的压力值；第二压力检测单元，第二压力检测单元适于检测第二缸室的压力值；压力差计算单元，压力差计算单元适于计算由第一压力检测单元检测到的压力值和由第二压力检测单元检测到的压力值之间的压力差；和判定单元，判定单元适于，基于由压力差计算单元计算出的压力差，判定活塞的往复运动操作是否在正常状态和异常状态之间的中间状态。

根据这种构造，如果从流体供给源到第一缸室或者第二缸室的流体供给路径中的压力被检测，则能够检测第一缸室或者第二缸室的压力值。结果，根据本发明，不必在缸附近安装传感器。

进一步，基于第一缸室的压力值和第二缸室的压力值之间的压力差，判定单元判定活塞的往复运动操作是否在中间状态。以此方式，通过相对于中间状态添加这种判定处理(故障预测功能)，即使在正常操作时，也能够判定缸的性能从其初始状态劣化的中间状态。

在此实例中，操作条件监控装置能够进一步包括存储单元，该存储单元适于，在活塞往复运动期间，第一压力检测单元检测了第一缸室的压力值，第二压力检测单元检测了第二缸室的压力值，并且压力差计算单元计算了相应压力值的压力差的情形下，存储计算出的压力差。在此情况下，往复运动操作完成时，基于存储在存储单元中的压力差，判定单元判定往复运动操作是否在中间状态。

根据此特征，由于在往复运动操作完成时往复运动期间计算出的压力差被分析，能够高准确性地判定往复运动操作是否在中间状态。结果，能够提高判定结果的可靠性。

进一步，已知活塞往复运动期间的压力差保持大体恒定。因此，压力差水平上的改变能够被认作，表示发生了诸如缸的性能劣化或者(涉及缸操作的组件)破损的异常。由此，通过实行这种基于压力差的判定，能够相对于往复运动操作高效地施行判定处理。

进一步，流体供给源经过第一管将流体供给至第一缸室，或者经过第二管将流体供给至第二缸室。在此情况下，依据第一缸室的压力值，第一压力检测单元能够检测第一管内部的流体的第一压力值，依据第二缸室的压力值，第二压力检测单元能够检测第二管内部的流体的第二压力值，并且压力差计算单元能够计算第一压力值和第二压力值之间的压力差。

根据此特征，运用基于第一压力值和第二压力值的压力差，能够效率良好地施行判定处理。进一步，因为第一压力检测单元设置在第一管中，同时第二压力检测单元设置在第二管中，所以不必在缸附近安装传感器以及用于这种传感器的导线。

此外，在压力差小于第一压力差阈值的情况下，判定单元判定活塞的往复运动操作在正常状态。进一步，在压力差大于或等于第一压力差阈值并且小于第二压力差阈值的情况下，判定单元判定往复运动操作在中间状态，在中间状态，虽然往复运动操作正常但是出现了缸性能降低。而且，在压力差大于或等于第二压力差阈值的情况下，判定单元判定活塞的往复运动操作在异常状态。

根据此特征，关于往复运动操作，判定单元能够分别实行正常状态、中间状态和异常状态的判定。进一步，因为将第一压力差阈值和第二压力差阈值用作参考值而实行相对于中间状态的判定处理(故障预测功能)，所以即使在正常操作期间，也能够容易地判定性能从初始状态劣化了的中间状态。

而且，操作条件监控装置进一步包含计时单元，计时单元适于测量活塞在缸主体内部的一端和另一端之间的移动时间。在此情况下，计时单元能够测量从活塞开始从缸主体内部的一端或者另一端移动的时间点到活塞达到缸主体内部的另一端或者一端的时间点的时间区域作为移动时间，并且压力差从恒定值增加，判定单元能够基于移动时间而判定活塞的往复运动操作是否在中间状态。

如果移动时间改变，这种改变能够被认作，表示发生了诸如缸的性能劣化或者(涉及缸操作的组件)破损的异常，因此，基于移动时间，能够相对于往复运动操作高效地施行判定处理。

此外，在移动时间位于第一时间周期阈值内的情况下，判定单元判定活塞的往复运动操作在正常状态。进一步，在移动时间与第一时间周期阈值偏离并且位于第二时间周期阈值内的情况下，判定单元判定往复运动操作在中间状态，在中间状态，虽然往复运动操作正常但是出现了缸性能的降低。而且，在移动时间与第二时间周期阈值偏离的情况下，判定单元判定往复运动操作在异常状态。

同样在此情况下，关于往复运动操作，判定单元能够分别实行正常状态、中间状态和异常状态的判定。进一步，因为将第一时间周期阈值和第二时间周期阈值用作参考值而实行相对于中间状态的判定处理(故障预测功能)，所以即使在正常操作期间，也能够容易地判定性能从初始状态劣化的中间状态。

进一步，操作条件监控装置能够进一步包括通知单元，通知单元适于提供判定单元的判定结果的通知。

如果上述中间状态被对待为在缸实际上遭受故障之前相对于诸如故障等等的异常的警告状态，则缸性能的劣化能够被通知至操作条件监控装置的上级系统等等。结果，能够向用户提供通知关于用于缸的维护时间，并且在总体上最小化系统的停歇时间。

本发明的上述及其他目的、特征和优势通过以下描述连同附图将变得更加明显，其中本发明的优选实施例通过图示示例来示出。

附图说明

图1是根据本实施例的监控装置的方框图；

图2是示出图1所示的检测器内的构造的方框图；

图3是本实施例的流程图；

图4是示出第一压力值和第二压力值随时间改变的时间图；

图5是示出第一压力值和第二压力值随时间改变的时间图；

图6是示出缸的移动时间的时间图

图7是示出图3的步骤S7的处理的流程图；

图8是对应于图7的流程图的判定处理的时间图；

图9是示出图3的步骤S7的另一处理的流程图；以及

图10是对应于图9的流程图的判定处理的时间图。

具体实施方式

下面将参考附图详细地描述根据本发明的缸操作条件监控装置的优选实施例。

[1.本实施例的构造]

图1是根据本实施例的缸操作条件监控装置10(下文也简单地称之为“监控装置10”)的方框图。监控装置10功能为用于监控缸12的操作条件的装置。

缸12包括缸主体14，可移动地布置在缸主体14内的活塞16，和连接至活塞16的活塞杆18。在此情况下，在缸主体14内，第一缸室20形成在活塞16和在图1中左侧示出的一端之间，第二缸室22形成在活塞16和在图1中右侧示出的另一端之间。

另外，如图1所示，活塞杆18连接至面向第二缸室22的活塞16的侧表面，活塞杆18的末端从缸主体14的右端向外延伸。因此，能够理解为缸12是单轴类缸。

第一端口24形成于在第一缸室20一侧的缸主体14的侧表面上，第一管26的一端部连接至第一端口24。另一方面，第二端口28形成于在第二缸室22一侧的缸主体14的侧表面上，第二管30的一端部连接至第二端口28。

第一管26的另一端部连接至转换阀32的第一连接端口34。进一步，第二管30的另一端部连接至转换阀32的第二连接端口36。供给管40连接至转换阀32的供给端口38。供给管40连接至流体供给源42，减压阀44设置在供给管40中的中间位置。

转换阀32是五端口单动类电磁阀，并且由从外部供给至电磁线圈46的命令信号(电流)驱动。

更具体地，当命令信号不供给至电磁线圈46时，供给端口38和第二连接端口36与彼此连通，同时第一连接端口34对外部开口。结果，从流体供给源42供给的流体由减压阀44转换至预定压力，并且经由供给管40供给至转换阀32的供给端口38。压力转换过的流体(压力流体)经由供给端口38、第二连接端口36、第二管30和第二端口28供给至第二缸室22。

结果，活塞16由压力流体朝向第一缸室20一侧按压，并且在箭头C的方向上移动。与此同时，由活塞16按压的第一缸室20内部的流体(压力流体)从第一端口24经由第一管26、第一连接端口34和转换阀32排出至外部。

另一方面，当命令信号供给至电磁线圈46时，供给端口38和第一连接端口34与彼此连通，同时第二连接端口36对外部开口。结果从流体供给源42供给并且由减压阀44转换至预定压力的压力流体从供给管40经由供给端口38、第一连接端口34、第一管26和第一端口24供给至第一缸室20。

结果，活塞16由压力流体朝向第二缸室22一侧按压，并且在箭头D的方向上移动。与此同时，由活塞16按压的第二缸室22内部的流体从第二端口28经由第二管30、第二连接端口36和转换阀32排出至外部。

以此方式，由于转换阀32的切换操作，压力流体从流体供给源42经由第一管26供给至第一缸室20，或者压力流体从流体供给源42经由第二管30供给至第二缸室22，从而活塞16和活塞杆18能够在箭头C的方向和箭头D的方向上进行往复运动。更具体地，缸12是双动类缸。

另外，在本实施例中，当在缸主体14内活塞16在箭头C的方向上移动至一端时活塞杆18的末端位置限定为位置A，而当在缸主体14内活塞16在箭头D的方向上移动至另一端时活塞杆18的末端位置限定为位置B。进一步，在以下描述中，在电流供给至电磁线圈46时(当转换阀32为开时)活塞16沿着箭头D的方向从缸主体14内部的一端移动至另一端的情况也称之为“推进”。而且，在活塞16达到缸主体14内部的另一端并且活塞杆18的末端位置到达位置B的情况下，为行程终端的另一端和位置B都称之为“第一端”。

另一方面，在以下描述中，在电流未供给至电磁线圈46时(当转换阀32为关时)活塞16沿着箭头C的方向从缸主体14内部的另一端移动至一端的情况也称之为“退回”。进一步，在活塞16达到缸主体14内部的一端并且活塞杆18的末端位置到达位置A的情况下，为行程终端的一端和位置A都称之为“第二端”。

进一步，在本实施例中，转换阀32并不局限于为图1所示的电磁阀，而能够是另一已知类的电磁阀。进一步，代替单动电磁阀，也能够使用公知类的双动电磁阀，用于转换阀32。在下面要给出的描述中，将描述图1所示的五端口单动类电磁阀作用为转换阀32的情况。

在缸12以上述方式构造而成的情况下，除了流体供给源42、减压阀44和转换阀32等之外，根据本实施例的监控装置10进一步包括第一压力传感器50(第一压力检测单元)、第二压力传感器52(第二压力检测单元)和检测器54。

第一压力传感器50依序检测第一管26内部的压力流体的压力值(第一压力值)P1并且将对应于检测到的第一压力值P1的第一压力信号输出至检测器54。第二压力传感器52依序检测第二管30内部的压力流体的压力值(第二压力值)P2，并且将对应于检测到的第二压力值P2的第二压力信号输出至检测器54。

另外，因为第一管26连接至第一缸室20，所以第一压力值P1是对应于第一缸室20的压力值的压力值。进一步，因为第二管30连接至第二缸室22，所以第二压力值P2是对应于第二缸室22的压力值的压力值。而且，能够采用各种已知的压力检测工具，用于第一压力传感器50和第二压力传感器52，然而将省略这些压力检测工具的描述。

在第一压力信号和第二压力信号依序输入至检测器54中的情况下，然后基于对应于第一压力信号的第一压力值P1和对应于第二压力信号的第二压力值P2，检测器54判定活塞16是否达到缸主体14的一端(第二端)或者另一端(第一端)。作为这种判定处理的结果，检测器54输出表示活塞16达到了第一端的信号(第一端信号)或者表示活塞16达到了第二端的信号(第二端信号)。

在活塞16的往复运动完成之后，基于当活塞16在缸主体14的一端和另一端之间移动时第一压力值P1和第二压力值P2之间的压力差与/或活塞16在缸主体14的一端和另一端之间的移动时间T，检测器54执行缸12的操作状态的正常或者异常(故障)条件(判定在故障之前的中间状态的处理)的判定处理，以及用于判定缸12的性能从其初始状态劣化的处理，并且其判定结果以通知信号的形式被通知至外部。

稍后将详细地描述在检测器54中实行的前述判定处理。

图2是示出检测器54内的构造的方框图。通过使用第一压力信号和第二压力信号而实行预定的数字信号处理(判定处理)，检测器54产生第一端信号或者第二端信号。

检测器54包括输入/输出接口单元60(通知单元)、微型计算机62(压力差计算单元，判定单元)、操作单元64、显示单元66(通知单元)、储存器68(存储单元)和计时器70(计时单元)。

输入/输出接口单元60连续地获取第一压力信号和第二压力信号，并且将由第一压力信号表示的第一压力值P1和由第二压力信号表示的第二压力值P2输出至微型计算机62。进一步，如稍后将描述的，在微型计算机62基于第一压力值P1和第二压力值P2产生第一端信号或者第二端信号的情况下，输入/输出接口单元60将第一端信号或者第二端信号输出至外部。而且，在微型计算机62判定缸12的操作状态(正常状态、异常状态或者中间状态(在故障之前性能劣化))的情况下，输入/输出接口单元60将表示判定结果的通知信号输出至外部(例如，至包括缸12的流体系统的上级计算机)。

操作单元64是由监控装置10和缸12的用户操作的诸如操作面板和操纵按钮等等的操作工具。通过操作操作单元64，用户设定由微型计算机62实行的数字信号处理(判定处理)所必需的参考值。设定的参考值供给至微型计算机62。由此，通过操作操作单元64，用户能够适当地设定对应于缸12的操作环境以及缸12的类型等等的前述参考值。附带地，能够考虑以下值(1)至(6)作为参考值。

(1)第一参考压力差ΔP12ref，其作用为相对于第一压力值P1和第二压力值P2之间的第一压力差(P1-P2)＝ΔP12的参考值。第一参考压力差ΔP12ref表征活塞16达到缸主体14内部的另一端时的第一压力差ΔP12的最小值(阈值)。由此，如果第一压力差ΔP12大于第一参考压力差ΔP12ref，则能够判定为活塞16到达了缸主体14内部的另一端。

(2)第二参考压力差ΔP21ref，其作用为相对于第二压力值P2和第一压力值P1之间的第二压力差(P2-P1)＝ΔP21的参考值。第二参考压力差ΔP21ref表征活塞16达到缸主体14内部的一端时的第二压力差ΔP21的最小值(阈值)。由此，如果第二压力差ΔP21大于第二参考压力差ΔP21ref，则能够判定为活塞16到达了缸主体14内部的一端。

(3)第一压力差阈值X1，其作用为相对于当活塞16在缸主体14的一端和另一端之间移动时的第一压力差ΔP12或者第二压力差ΔP21的第一阈值(见图8)。第一压力差阈值X1是缸12的操作(活塞16的往复运动)在正常状态时第一压力差ΔP12或者第二压力差ΔP21的上限值(阈值)。由此，如果第一压力差ΔP12或者第二压力差ΔP21大于或等于第一压力差阈值X1，则能够判定为缸12的性能从其初始状态劣化了，虽然原本缸12正常地操作。

(4)第二压力差阈值X2，其作用为相对于当活塞16在缸主体14的一端和另一端之间移动时的第一压力差ΔP12或者第二压力差ΔP21的第二阈值(见图8)。第二压力差阈值X2是缸12的操作(活塞16的往复运动)在异常状态时的第一压力差ΔP12或者第二压力差ΔP21的下限值(阈值)。由此，如果第一压力差ΔP12或者第二压力差ΔP21大于或等于第二压力差阈值X2，则能够判定为缸12的操作在异常状态(缸12故障了)。

(5)第一时间周期阈值ΔT1，其作用为相对于活塞16的行进时间T的第一容许范围(见图10)。第一时间周期阈值ΔT1是以在其初始状态的缸12的移动时间T0为中心的预定时间范围。如果行进时间T位于第一时间周期阈值ΔT1的范围内，则能够判定为活塞16正常地操作(缸12的操作在正常状态)。

(6)第二时间周期阈值ΔT2，其作用为相对于活塞16的行进时间T的第二容许范围(见图10)。第二时间周期阈值ΔT2是以在其初始状态的缸12的移动时间T0为中心的预定时间范围，并且其被设定成比第一时间周期阈值ΔT1更长。如果行进时间T位于第二时间周期阈值ΔT2内，则能够判定为，虽然活塞16正常地操作(缸12的操作是正常的)，但是缸12在缸12的性能从其初始状态劣化了的中间状态。由此，如果行进时间T与第二时间周期阈值ΔT2偏离，则能够判定为，缸12的操作在异常状态(缸12故障了)。

另外，用于每个参考值的设定操作由构造包括监控装置10和缸12等的系统的用户实施，并且此后，在试验操作期间，由用户操作操作单元64同时设定用于缸12的操作条件。替换地，每个参考值可以通过与外部等等连通的方式而经过输入/输出接口单元60被设定或者改变。

微型计算机62施行对从输入/输出接口单元60依序输入的第一压力值P1和第二压力值P2的算术处理，并且计算第一压力差ΔP12和第二压力差ΔP21。此外，基于计算出的第一压力差ΔP12和计算出的第二压力差ΔP21与上述参考值(第一参考压力差ΔP12ref和第二参考压力差ΔP21ref)之间的比较，微型计算机62判定活塞16是否达到缸主体14内部的一端(第二端)或者另一端(第一端)。

在活塞16到达了缸主体14内部的另一端的情况下，微型计算机62产生表示活塞16和活塞杆18到达了第一端的第一端信号。另一方面，在活塞16到达了缸主体14内部的一端的情况下，微型计算机62产生表示活塞16和活塞杆18到达了第二端的第二端信号。产生的第一端信号或者产生的第二端信号经由输入/输出接口单元60输出至外部。

在此情况下，不管活塞16是否到达了缸主体14内部的一端或者另一端，每次以上判定处理被施行时，微型计算机62将判定结果连同用于判定的第一压力差ΔP12和第二压力差ΔP21一起存储在储存器68中。

进一步，经由输入/输出接口单元60，微型计算机62能够将命令信号供给至转换阀32的电磁线圈46。

而且，在计时器70在命令信号开始从微型计算机62供给至电磁线圈46的时间点开始测量，并且计时器70测量从该时间点直到活塞16到达第一端为止的移动时间T的情况下，微型计算机62将由计时器70测量的移动时间T存储在储存器68中。

另外，如图4、5、8和10所示，当活塞16开始从缸主体14内部的一端或者另一端移动，并且达到缸主体14内部的另一端或者一端时，大体恒定的第一压力差ΔP12或者第二压力差ΔP21随着时间推移而迅速增加。由此，作为活塞16到达缸主体14内部的另一端或者一端的结果，移动时间T是从命令信号的供给开始的时间点(时间t1，t5)到第一压力差ΔP12或者第二压力差ΔP21迅速增加的时间点(时间t4，t8)为止的时间周期。

此外，在活塞16的往复运动完成之后，从存储在储存器68中的第一压力差ΔP12和第二压力差ΔP21之中，微型计算机62读取出对应于活塞16还没到达第一端或者第二端的判定结果(活塞16往复运动期间的判定结果)的第一压力差ΔP12和第二压力差ΔP21，并且基于读取出的第一压力差ΔP12和第二压力差ΔP21与第一压力差阈值X1和第二压力差阈值X2之间的比较，微型计算机62判定缸12的操作是否在正常状态或者异常状态，而且，缸12是否在缸12的性能出现劣化的中间状态。

替换地，在活塞16的往复运动完成之后，微型计算机62读取出存储在储存器68中的移动时间T，并且基于读取出的移动时间T与第一时间周期阈值ΔT1和第二时间周期阈值ΔT2之间的比较，微型计算机62能够判定缸12的操作是否在正常状态或者异常状态，而且，缸12是否在缸12的性能劣化出现的中间状态。

微型计算机62将表示判定结果(正常状态、异常状态或者中间状态)的通知信号输出至显示单元66，从而使得显示单元66显示判定结果并且通知用户。替换地，通知信号被输出，并且判定的通知经由输入/输出接口单元60发布至外部的上级计算机等等。

显示单元66显示由操作操作单元64的用户设定的参考值，或者显示由微型计算机62施行的各种判定处理的结果。储存器68存储由操作单元64设定的每个参考值、前述判定结果、第一压力差ΔP12、第二压力差ΔP21和移动时间T。如上所述，通过开始测量自来自微型计算机62的命令信号到电磁线圈46的供给开始的时间点起的时间，计时器70测量活塞16在缸主体14内部的移动时间T。

[2.本实施例的操作]

根据本实施例的监控装置10基本上以上述方式构造而成。接下来，将参考图3至10描述监控装置10的操作。随着此描述，视需要，也能够参考图1和2。

在此实例中，在活塞16往复运动期间，并且基于第一压力差ΔP12(＝P1-P2)和第一参考压力差ΔP12ref之间的比较与/或第二压力差ΔP21(＝P2-P1)和第二参考压力差ΔP21ref之间的比较，在微型计算机62中，重复地判定活塞16是否达到缸主体14内部的一端(第二端)或者另一端(第一端)(图3的步骤S1至S6)，并且其判定结果、第一压力差ΔP12、第二压力差ΔP21(＝P2-P1)和移动时间T依序存储在储存器68中。

此外，在活塞16的往复运动完成之后，在微型计算机62中，使用活塞16在缸主体14内部的一端和另一端之间进行往复运动时的移动时间T或者第一压力差ΔP12和第二压力差ΔP21，相对于缸12的操作条件实行判定处理(以判定正常状态、异常状态或者中间状态)(步骤S7)。

更具体地，将参考图3、7和9的流程图以及图4至6和图8、10给出描述。图3是示出由微型计算机62实行的判定处理的流程图。

图4是示出当在图1的缸12中活塞16和活塞杆18在箭头D的方向上推进时第一压力值P1和第二压力值P2随时间改变的时间图。图5是示出当在图1的缸12中活塞16和活塞杆18在箭头C的方向上退回时第一压力值P1和第二压力值P2随时间改变的时间图。在首先分别解释图4和5的时间图之后，将描述图3的判定处理。

在活塞16的推进操作的情况下，如图4所示，当图1的转换阀32为关时(在时间t1之前的时间区域中)，压力流体从流体供给源42经由减压阀44、供给端口38、第二连接端口36和第二管30供给至第二缸室22。结果，活塞16朝向缸主体14内的一端被按压。另一方面，由于第一缸室20经由第一管26和第一连接端口34与大气连通，第一缸室20中的流体经由转换阀32从第一管26排出。由此，在时间t1之前的时间区域中，第一压力值P1大体为零，并且第二压力值P2为预定压力值(从减压阀44输出的压力流体的压力值Pv)。

接下来，在时间t1，当命令信号从图2中的微型计算机62供给至电磁线圈46时，转换阀32被驱动并且被打开。结果，转换阀32的连接状态被切换，并且压力流体从流体供给源42经由减压阀44、供给端口38、第一连接端口34和第一管26供给至第一缸室20开始。另一方面，第二缸室22经由第二管30和第二连接端口36与大气连通，从而第二缸室22内部的压力流体开始从第二管30经由转换阀32排出至外部。

结果，自时间t1起，随着时间推移，第一管26中压力流体的第一压力值P1迅速增加，并且与此同时，随着时间推移，第二管30中压力流体的第二压力值P2迅速减小。在时间t2，第一压力值P1越过第二压力值P2。

此后，在时间t3，第一压力值P1上升至预定压力值(例如，时间t1之前的第二压力值P2(压力值Pv)，于是活塞16开始在箭头D的方向上推进。在此情况下，当活塞16在箭头D的方向上推进时，由于第一缸室20的体积改变，第一压力值P1从压力值Pv减小，并且与此同时，第二压力值P2也减小。

另外，在图4中，虽然图示了在时间t3第一压力值P1上升至压力值Pv的示例，但是实际上，存在第一压力值P1上升至压力值Pv之前活塞16开始在箭头D的方向上推进的情况。在以下描述中，将解释在第一压力值P1或者第二压力值P2上升至压力值Pv或者与之十分接近的值之后活塞16开始推进或者退回的情况。

在活塞16推进期间，由于第一缸室20和第二缸室22体积改变，随着时间推移，第一压力值P1和第二压力值P2逐渐地减小。在此情况下，第一压力值P1和第二压力值P2减小，同时将第一压力差ΔP12(＝P1-P2)维持为大体恒定。

当在时间t4活塞16达到缸主体14内部的另一端(第一端)时，第二缸室22的体积变得大体为零。因此，在时间t4之后，第二压力值P2下降至大体零(大气压力)，同时第一压力值P1上升至压力值Pv。更具体地，当活塞16达到缸主体14内部的另一端时，第一压力差ΔP12从恒定值迅速增加。

另一方面，在活塞16退回操作的情况下，如图5所示，当图1的转换阀32为开时(在时间t5之前的时间区域中)，压力流体从流体供给源42经由减压阀44、供给端口38、第一连接端口34和第一管26供给至第一缸室20，并且活塞16朝向缸主体14内部的另一端被按压。另一方面，由于第二缸室22经由第二管30和第二连接端口36与大气连通，第二缸室22中的流体从第二管30经由转换阀32排出。由此，在时间t5之前的时间区域中，第一压力值P1保持在压力值Pv，并且第二压力值P2大体为零。

接下来，在时间t5，当来自图2中的微型计算机62的命令信号到电磁线圈46的供给被暂停时，转换阀32的驱动被停止并且转换阀32被关闭。结果，由于转换阀32的弹簧恢复力，转换阀32的连接状态被切换，并且压力流体从流体供给源42经由减压阀44、供给端口38、第二连接端口36和第二管30供给至第二缸室22开始。另一方面，第一缸室20经由第一管26和第一连接端口34与大气连通，从而第一缸室20内部的压力流体开始从第一管26经由转换阀32排出至外部。

结果，自时间t5起，随着时间推移，第二管30中压力流体的第二压力值P2迅速增加。此后，随着时间推移，第一管26中压力流体的第一压力值P1迅速减小。结果，在时间t6，第二压力值P2越过第一压力值P1。

此后，在时间t7，第二压力值P2上升至预定压力值(例如，压力值Pv)，于是活塞16开始在箭头C的方向上退回。在此情况下，由于第二缸室22体积改变，第二压力值P2从压力值Pv减小，与此同时，第一压力值P1也减小。

在活塞16退回期间，由于第一缸室20和第二缸室22体积改变，随着时间推移，第一压力值P1和第二压力值P2逐渐地减小。在此情况下，第一压力值P1和第二压力值P2减小，同时将第二压力差ΔP21(＝P2-P1)维持为大体恒定。

图4中第一压力差ΔP12的绝对值和图5中第二压力差ΔP21的绝对值彼此量级不同。这是由活塞杆18连接至图1的第二缸室22中的活塞16的侧表面(右侧表面)，从而第一缸室20中活塞16的右侧表面和另一侧表面(左侧表面)之间压力接收区域不同的事实而导致的。

当在时间t8活塞16达到缸主体14内部的一端时，第一缸室20的体积变得大体为零。因此，在时间t8之后，第一压力值P1下降至大体零(大气压力)，同时第二压力值P2上升至压力值Pv。更具体地，当活塞16达到缸主体14内部的一端时，第二压力差ΔP21从恒定值迅速增加。

此外，在本实施例中，在活塞16往复运动期间，通过感知在前述时间t4和t8第一压力差ΔP12或者第二压力差ΔP21的突变，判定活塞16是否达到缸主体14内部的一端(第二端)或者另一端(第一端)。

更具体地，由图1的第一压力传感器50检测到的第一压力值P1和由第二压力传感器52检测到的第二压力值P2依序经由图2所示的输入/输出接口单元60输入至微型计算机62。因而，伴随着每次第一压力值P1和第二压力值P2被输入，微型计算机62执行图3所示的判定处理。

更具体地，在图3的步骤S1中，通过从第一压力值P1减去第二压力值P2，微型计算机62计算第一压力差ΔP12。接下来，微型计算机62判定第一压力差ΔP12是否超过第一参考压力差ΔP12ref，第一参考压力差ΔP12ref作用为在储存器68中预先存储的参考值。

如果ΔP12>ΔP12ref(步骤S1：是)，那么在以下步骤S2中，由于ΔP12和ΔP12ref的符号都是正的，微型计算机62将活塞16从缸主体14内部的一端推进至另一端，并且判定活塞16达到了另一端(活塞杆18到达了位置B)。

然后，微型计算机62产生表示活塞16到达了另一端的第一端信号，并且将第一端信号经由输入/输出接口单元60输出至外部。进一步，微型计算机62将判定结果显示在显示单元66上，并且通知用户关于活塞16到达第一端。而且，微型计算机62将判定结果和判定结果中使用的第一压力差ΔP12存储在储存器68中。

在以下步骤S3中，在活塞16的往复运动要继续的情况下(步骤S3：否)，微型计算机62重复地执行步骤S1的判定处理。

另一方面，在步骤S1中ΔP12≤ΔP12ref的情况下，那么在以下步骤S4中，微型计算机62从第二压力值P2减去第一压力值P1，并且计算第二压力差ΔP21。另外，微型计算机62能够简单地反转第一压力差ΔP12的符号，从而计算第二压力差ΔP21(＝ΔP12)。接下来，微型计算机62判定第二压力差ΔP21是否超过了第二参考压力差ΔP21ref，第二参考压力差ΔP21ref作用为预先存储在储存器68中的参考值。

如果ΔP21>ΔP21ref(步骤S4：是)，那么在以下步骤S5中，由于ΔP21和ΔP21ref的符号都是正的，则微型计算机62将活塞16从缸主体14内部的另一端退回至一端，并且判定活塞16达到了一端(活塞杆18到达了位置A)。

然后，微型计算机62产生表示活塞16到达了一端的第二端信号，并且将第二端信号经由输入/输出接口单元60输出至外部。进一步，微型计算机62将判定结果显示在显示单元66上，并且通知用户关于活塞16到达第二端。而且，微型计算机62将判定结果和在判定结果中使用的第二压力差ΔP21存储在储存器68中。

此后，在以下步骤S3中，在活塞16的往复运动要继续的情况下(步骤S3：否)，微型计算机62返回至步骤S1，并且重复地执行步骤S1的判定处理。

进一步，在步骤S4中ΔP21≤ΔP21ref的情况下(步骤S4：否)，那么在以下步骤S6中，微型计算机62判定活塞16没达到缸主体14内部的一端或者另一端(活塞16保持在一端和另一端之间的位置)。在此情况下，由于在步骤S6中的判定结果已经进行了步骤S1和S4的判定处理，微型计算机62将大意为活塞16存属在缸主体14内部的一端和另一端之间的位置的判定结果存储在储存器68中，并且进一步存储判定结果中使用的第一压力差ΔP12和第二压力差ΔP21。

此后，在以下步骤S3中，在活塞16的往复运动要继续的情况下(步骤S3：否)，微型计算机62返回至步骤S1，并且重复地执行步骤S1的判定处理。

由此，在活塞16往复运动期间，每次第一压力值P1和第二压力值P2被输入时，微型计算机62重复地执行步骤S1至S6的判断处理，并且判定活塞16是否达到缸主体14内部的一端或者另一端。

进一步，在活塞16往复运动期间，计时器70在命令信号从微型计算机62供给至电磁线圈46开始的时间点开始时间测量，并且从这一时间点直到活塞16到达第一端的移动时间T被测量。结果，与此同时，并行于图3的步骤S1到S6的判定处理，微型计算机62施行将由计时器70测量的行进时间T存储在储存器68中的处理。

在步骤S3中活塞16的往复运动完成的情况下，那么在以下步骤S7中，微型计算机62判定缸12的操作状态是否正常或者异常，而且，判定缸12是否在性能从其初始状态劣化了的状态(中间状态)。

图6是示出用于缸12在正常状态(实线)、中间状态(单点划线)和异常状态(虚线)的情况的移动时间T的差异的时间图，在中间状态，缸12的性能从其初始状态劣化了，在异常状态，发生了诸如故障等等的异常。

如果缸12的操作是在正常状态，在移动时间T1内，活塞16在缸主体14内部的一端和另一端之间移动。进一步，在缸12的操作正常但是其性能从其初始状态劣化了的中间状态，在比移动时间T1更长的移动时间T2，活塞16在缸主体14中的一端和另一端之间移动。在此情况下，从移动时间T1直到时间周期ΔT推移为止的时间区域是呈现缸12的性能劣化期间的时间区域(在实际故障之前的中间状态的时间区域)。而且，在超过从移动时间T1已过了时间周期ΔT的移动时间T3的时间区域中，存在缸12的诸如故障等等的异常在发生的异常状态的可能性。

通常，施行了判定处理，以判定缸12的操作是否在正常状态或者诸如故障等等的异常状态。然而，因为不存在用于进行关于故障之前的中间状态的判断的标准，所以还未实行相对于这种中间状态的判定处理，在中间状态，即使故障实际上还未发生，缸12的性能也劣化了。

因而，根据本实施例，缸12的操作条件的判定处理被施行，其也考虑了图7至10所示的相对于中间状态的判定处理。

在此将分别给出关于以下两种情况的描述：情况(1)，其中使用在活塞16往复运动期间的第一压力差ΔP12和第二压力差ΔP21(在时间区域t3至t4期间的第一压力差ΔP12，在时间区域t7至t8期间的第二压力差ΔP21)，相对于缸12的操作条件，实行判定处理(见图7和8)；和情况(2)，其中使用在活塞16往复运动期间的移动时间T，相对于缸12的操作条件，实行判定处理(见图9和10)。

首先，将描述图7和8所示的判定处理。

在图7的步骤S11中，微型计算机62从储存器68读取出对应于图3步骤S6的判定结果的第一压力差ΔP12和第二压力差ΔP21。接下来，微型计算机62判定第一压力差ΔP12或者第二压力差ΔP21是否小于第一压力差阈值X1。

如果ΔP12(或者ΔP21)<X1(步骤S11：是)，那么在以下步骤S12中，微型计算机62判定缸12的操作在正常状态，并且将表示大意为操作在正常状态的判定结果的通知信号经由输入/输出接口单元60输出至外部(步骤S13)。进一步，在步骤S13中，微型计算机62将通知信号输出至显示单元66，并且通过将缸12的操作在正常状态显示在显示单元66上而向用户提供通知。

如果在步骤S11中ΔP12(或者ΔP21)≥X1(步骤S11：否)，那么在以下步骤S14中，微型计算机62判定是否X1≤ΔP12(或者ΔP21)<X2。

如果在步骤S14中判定结果是肯定的(步骤S14：是)，那么微型计算机62判定，虽然缸12的操作正常，但是缸12在其性能从其初始状态劣化的中间状态(步骤S15)。此后，在步骤S13中，微型计算机62将表示意为缸12的性能在中间状态的判定结果的通知信号经由输入/输出接口单元60输出至外部，并且进一步将通知信号输出至显示单元66，从而通过在显示单元66上显示缸12的性能劣化(中间状态)而向用户提供通知。

而且，如果在步骤S14中ΔP12(或者ΔP21)≥X2(步骤S14：否)，则微型计算机62判定缸12在异常状态(故障在发生)(步骤S16)。结果，在步骤S13中，微型计算机62将表示意为缸12在经历故障的判定结果的通知信号经由输入/输出接口单元60输出至外部，并且进一步将通知信号输出至显示单元66，从而通过在显示单元66上显示缸12的故障(异常状态)而向用户提供通知。

接下来，将描述图9和10所示的判定处理。

在使用移动时间T的判定处理中，在图9的步骤S21中，微型计算机62从储存器68读取出移动时间T并且进行移动时间T是否位于第一时间周期阈值ΔT1内的判定。

如果移动时间T位于第一时间周期阈值ΔT1内(步骤S21：是)，那么在以下步骤S22中，微型计算机62判定缸12的操作在正常状态，并且将表示意为操作在正常状态的判定结果的通知信号经由输入/输出接口单元60输出至外部(步骤S23)。进一步，在步骤S23中，微型计算机62将通知信号输出至显示单元66，并且通过在显示单元66上显示缸12的操作在正常状态而向用户提供通知。

如果在步骤S21中移动时间T与第一时间周期阈值ΔT1偏离(步骤S21：否)，那么在以下步骤S24中，微型计算机62判定移动时间T是否位于第二时间周期阈值ΔT2的范围内。

如果移动时间T位于第二时间周期阈值ΔT2的范围内(步骤S24：是)，那么微型计算机62判定，虽然缸12的操作正常，但是缸12在其性能从其初始状态劣化的中间状态(步骤S25)。此后，在步骤S23中，微型计算机62将表示大意为缸12的性能在中间状态的判定结果的通知信号经由输入/输出接口单元60输出至外部，并且进一步将通知信号输出至显示单元66，从而通过在显示单元66上显示缸12的性能劣化(中间状态)而向用户提供通知。

而且，如果在步骤S24中移动时间T与第二时间周期阈值ΔT2偏离(步骤S24：否)，则微型计算机62判定缸12在异常状态(故障在发生)(步骤S26)。结果，在步骤S23中，微型计算机62将表示大意为缸12在经历故障的判定结果的通知信号经由输入/输出接口单元60输出至外部，并且进一步将通知信号输出至显示单元66，从而通过在显示单元66上显示缸12的故障(异常状态)而向用户提供通知。

由此，利用图7至10的处理，在正常状态、中间状态或者异常状态的任一判定结果中，通过将通知信号输出至外部或者通过在显示单元66上显示通知而提供通知。因此，基于通知信号的内容或者在显示单元66上的显示内容，例如如果判定结果是异常状态，则上级系统的管理人或者用户能够采取适当的补救措施，诸如停止包括缸12的流体系统。

进一步，根据本实施例，施行图7和8的处理或者图9和10的处理中的任何一个。然而，由于压力差ΔP12、ΔP21和移动时间T存储在储存器68中，活塞16的往复运动完成之后，微型计算机62能够执行图7和8的处理以及图9和10的处理两者，因而能够实行两种处理以判定正常状态、中间状态或者异常状态。

[3.本实施例效果和优势]

利用根据本实施例的监控装置10，从流体供给源42到第一缸室20或者第二缸室22的流体供给路径中的压力(第一管26内部的第一压力值P1，第二管30内部的第二压力值P2)被检测，从而变得能够检测第一缸室20或者第二缸室22的压力值。结果，根据本发明，不必在缸12附近安装传感器。

进一步，基于第一压力值P1和第二压力值P2之间的第一压力差ΔP12和第二压力差ΔP21，微型计算机62判定活塞16的往复运动操作是否在中间状态，第一压力值P1依据第一缸室20的压力值，第二压力值P2依据第二缸室22的压力值。以此方式，通过相对于中间状态添加这种判定处理(故障预测功能)，即使缸12正常操作，也能够判定缸的性能从其初始状态劣化了的中间状态。

进一步，在活塞16往复运动期间，第一压力传感器50检测第一压力值P1，第二压力传感器52检测第二压力值P2，微型计算机62计算第一压力差ΔP12和第二压力差ΔP21并将其存储在储存器68中。然后，往复运动操作完成时，基于存储在储存器68中的第一压力差ΔP12和第二压力差ΔP21，微型计算机62判定往复运动操作是否在中间状态。

根据此特征，由于在活塞16往复运动期间计算出的第一压力差ΔP12和第二压力差ΔP21在往复运动操作完成时被分析，能够高准确性地判定往复运动操作是否在中间状态。结果，能够提高判定结果的可靠性。

进一步，已知在活塞16往复运动期间的第一压力差ΔP12和第二压力差ΔP21保持大体恒定。因此，第一压力差ΔP12和第二压力差ΔP21水平上的改变能够被认作，表示发生了诸如缸的性能劣化或者(涉及缸操作的组件)破损的异常。因此，通过基于第一压力差ΔP12和第二压力差ΔP21实行这种判定，能够使微型计算机62相对于往复运动操作高效地施行判定处理。

进一步，因为第一压力传感器50设置在第一管26中，同时第二压力传感器52设置在第二管30中，所以不必在缸12附近安装传感器以及用于这种传感器的导线。结果，使缸12能够适当地使用在涉及食品加工的设施中，并且在用于设施的清洗处理时能够避免传感器和导线出现腐蚀等等。

此外，通过施行图7所示的判定处理，使微型计算机62变得能够关于往复运动操作分别实行用于正常状态、中间状态和异常状态的判定。进一步，因为将第一压力差阈值X1和第二压力差阈值X2用作参考值而实行相对于中间状态的判定处理(故障预测功能)，所以，即使在正常操作期间，也能够容易地判定性能从初始状态劣化了的中间状态。

进一步，计时器70测量从活塞16开始从缸主体14内部的一端或者另一端移动的时间点到活塞16达到缸主体14内部的另一端或者一端的时间点的时间区域作为移动时间T，并且第一压力差ΔP12和第二压力差ΔP21从恒定值增加。基于移动时间T，微型计算机62判定活塞16的往复运动操作是否在中间状态。

如果移动时间T改变，这种改变能够被认作，表示发生了诸如缸的性能劣化或者(涉及缸操作的组件)破损的异常。因此，基于移动时间T，微型计算机62能够相对于往复运动操作高效地实行判定处理。

此外，通过施行图9所示的判定处理，微型计算机62能够关于往复运动操作分别实行用于正常状态、中间状态和异常状态的判定。进一步，因为将第一时间周期阈值ΔT1和第二时间周期阈值ΔT2用作参考值而实行相对于中间状态的判定处理(故障预测功能)，所以即使在正常操作期间，也能够容易地判定性能从初始状态劣化了的中间状态。

进一步，根据本实施例，通过将以上中间状态对待为在缸12实际上遭受故障之前相对于诸如故障等等的异常的警告状态，缸12性能的劣化能够被通知至监控装置10的上级系统等等。根据此特征，能够向用户提供关于用于缸12的维护时间的通知，并且总体上最小化系统的停歇时间。

本发明并不局限于上述实施例，理所当然，在不背离本发明的精神和主旨的情况下，能够采用各种替代或者附加构造。

Claims (6)

1.一种用于缸(12)的操作条件监控装置(10)，其特征在于，其中，第一缸室(20)被形成在活塞(16)和缸主体(14)内部中的一端之间，第二缸室(22)被形成在所述活塞(16)和所述缸主体(14)内部中的另一端之间，并且流体从流体供给源(42)被供给至所述第一缸室(20)，或者流体从所述流体供给源(42)被供给至所述第二缸室(22)，从而连接至活塞杆(18)的所述活塞(16)在所述缸主体(14)内部的所述一端和所述另一端之间进行往复运动，所述操作条件监控装置(10)包含：

第一压力检测单元(50)，所述第一压力检测单元(50)适于检测所述第一缸室(20)的压力值；

第二压力检测单元(52)，所述第二压力检测单元(52)适于检测所述第二缸室(22)的压力值；

压力差计算单元，所述压力差计算单元适于计算由所述第一压力检测单元(50)检测到的所述压力值和由所述第二压力检测单元(52)检测到的所述压力值之间的压力差(ΔP12，ΔP21)；

判定单元，所述判定单元适于基于由所述压力差计算单元计算出的所述压力差(ΔP12，ΔP21)，判定所述活塞(16)的所述往复运动操作是否处在正常状态和异常状态之间的中间状态；和

存储单元(68)，所述存储单元(68)适于，在如下情形下存储计算出的所述压力差(ΔP12，ΔP21)：在所述活塞(16)往复运动期间，所述第一压力检测单元(50)已检测出所述第一缸室(20)的所述压力值，所述第二压力检测单元(52)已检测出所述第二缸室(22)的所述压力值，并且所述压力差计算单元已计算出相应的所述压力值的所述压力差(ΔP12，ΔP21)；

其中，所述往复运动操作完成时，所述判定单元基于存储在所述存储单元(68)中的所述压力差(ΔP12，ΔP21)来判定所述往复运动操作是否处在所述中间状态。

2.如权利要求1所述的用于缸(12)的操作条件监控装置(10)，其特征在于：

所述流体供给源(42)将流体经由第一管(26)供给至所述第一缸室(20)，或者将流体经由第二管(30)供给至所述第二缸室(22)；

所述第一压力检测单元(50)检测所述第一管(26)内部的所述流体的第一压力值(P1)，所述第一压力值(P1)依赖于所述第一缸室(20)的所述压力值；

所述第二压力检测单元(52)检测所述第二管(30)内部的所述流体的第二压力值(P2)，所述第二压力值(P2)依赖于所述第二缸室(22)的所述压力值；并且

所述压力差计算单元计算所述第一压力值(P1)和所述第二压力值(P2)之间的压力差(ΔP12，ΔP21)。

3.如权利要求1所述的用于缸(12)的操作条件监控装置(10)，其特征在于，所述判定单元：

在所述压力差(ΔP12，ΔP21)小于第一压力差阈值(X1)的情况下，判定所述活塞(16)的所述往复运动操作处在所述正常状态；

在所述压力差(ΔP12，ΔP21)大于或等于所述第一压力差阈值(X1)并且小于第二压力差阈值(x2)的情况下，判定所述往复运动操作处在所述中间状态，在所述中间状态中，虽然所述往复运动操作正常，但是出现了所述缸的性能降低；并且

在所述压力差(ΔP12，ΔP21)大于或等于所述第二压力差阈值(X2)的情况下，判定所述往复运动操作处在所述异常状态。

4.如权利要求1所述的用于缸(12)的操作条件监控装置(10)，其特征在于，进一步包含计时单元(70)，所述计时单元(70)适于测量所述活塞(16)在所述缸主体(14)内部的所述一端和所述另一端之间的移动时间(T)；

其中，所述计时单元(70)测量从所述活塞(16)开始从所述缸主体(14)内部的所述一端或者所述另一端移动的时间点到所述活塞(16)到达所述缸主体(14)内部的所述另一端或者所述一端的时间点的时间区域作为所述移动时间(T)，并且所述压力差(ΔP12，ΔP21)从恒定值增加；并且

所述判定单元基于所述移动时间(T)而判定所述活塞(16)的所述往复运动操作是否处在所述中间状态。

5.如权利要求4所述的用于缸(12)的操作条件监控装置(10)，其特征在于，所述判定单元：

在所述移动时间(T)位于第一时间周期阈值(ΔT1)内的情况下，判定所述活塞(16)的所述往复运动操作处在所述正常状态；

在所述移动时间(T)与所述第一时间周期阈值(ΔT1)偏离并且位于第二时间周期阈值(ΔT2)内的情况下，判定所述往复运动操作在所述中间状态，在所述中间状态中，虽然所述往复运动操作正常，但是出现了所述缸的性能降低；并且

在所述移动时间(T)与所述第二时间周期阈值(ΔT2)偏离的情况下，判定所述往复运动操作处在所述异常状态。

6.如权利要求1所述的用于缸(12)的操作条件监控装置(10)，其特征在于，进一步包含通知单元(60，66)，所述通知单元(60，66)适于提供所述判定单元的判定结果的通知。

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