JP2019116927A - 直動アクチュエーターの損耗検出方法および損耗検出システム - Google Patents

直動アクチュエーターの損耗検出方法および損耗検出システム Download PDF

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Abstract

【課題】空圧シリンダ、油圧シリンダ、電動シリンダ、などの直動アクチュエーターの損耗検出方法およびシステムを提供する。【解決手段】ロッド２に接続された押引部材１２が直動方向とは異なる横荷重を与えながら被加圧物を押引する直動アクチュエーター１に物理量検出センサ９を取付け、被加圧物を押引する際に取り付け部材８とチューブ４との間に生じる外力を物理量検出センサにおいて検出し、演算記憶判定処理装置において記憶されている異常がない状態において検出された標準外力データと比較演算して正常状態であるか異常状態であるか演算判定する。【選択図】図２

Description

本発明は、空圧シリンダ、油圧シリンダ、電動シリンダ、などの直動アクチュエーターの損耗検出方法および損耗検出システムに関する。
従来より、空圧シリンダ、油圧シリンダ、電動シリンダ、などの直動アクチュエーターの使用において、直動アクチュエーター可動部に直動可動方向とは異なるいわゆる横荷重がかかるような使い方をする場合がある（例えば、特許文献１、２、３）。しかしながら、このような使い方をすると直動アクチュエーターの一部部品に過大な横荷重が加わることになる。すると空圧シリンダの場合は、直動可動部であるロッドや、ロッド挿入部のパッキンや、ロッドに連結しているピストン部や、ピストン部のパッキンや、シリンダチューブなどに過大な横荷重が加わり損耗することでエア漏れの原因となる。同様に油圧シリンダの場合は、直動可動部であるロッドや、ロッド挿入部のパッキンや、ロッドに連結しているピストン部や、ピストン部のパッキンや、シリンダチューブなどに過大な横荷重が加わり損耗することでオイル漏れの原因となる。同様に電動シリンダの場合は、直動可動部であるロッドや、ロッド挿入部のパッキンや、ロッドに連結しているボールねじナット部や、回転運動を直動運動に変換するボールねじや、シリンダチューブなどに過大な横荷重が加わり損耗することで停止位置精度低下の原因となる。直動アクチュエーターが過大な横荷重により損耗した状態のまま使用され続けると、直動アクチュエーターが搭載されている装置自体のトラブルや、その装置を抱えるラインのトラブル、あるいはその装置を使って生産される製品の品質トラブルが発生するなど多種多様なトラブルにつながる問題があった。
実公昭５１−５４４００号公報 特開２０１５−２０９３１２号公報 特開平６−１２３０４４号公報
そこで本発明は、上記直動アクチュエーターが過大な横荷重により損耗した状態のまま使用され続けることで生じる多種多様なトラブルを防ぐためになされたものであり、多種多様なトラブルが生じる前に直動アクチュエーターの過大横荷重による損耗を自動的に検出する方法およびシステムを提供することを目的とする。
上記目的を実現するために請求項１の発明では、取り付け部材に取り付けられたチューブの内部で直動可動するロッドを備え、このロッドに接続された押引部材が直動方向とは異なる横荷重を与えながら被加圧物を押引する直動アクチュエーターの損耗検出方法であって、異常がない状態において被加圧物を押引する際に前記取り付け部材と前記チューブとの間に生じる外力を物理量検出センサによりあらかじめ検出して演算記憶判定処理装置に標準外力データとして記憶しておく記憶工程と、被加圧物を押引する際に前記取り付け部材と前記チューブとの間に生じる外力を前記物理量検出センサにより検出し、検出された外力データを前記演算記憶判定処理装置において記憶されている標準外力データと比較演算して正常状態であるか異常状態であるか演算判定する判定工程とを備える、という技術的手段を用いる。なお請求項２のように、前記物理量検出センサとして、力覚センサを用いることが好ましい。
請求項３の発明では、前記判定工程において、直前の複数回の外力データの平均値と検出された外力データとを比較し、前記検出された外力データが前記平均値に対して予め設定された許容値の範囲外である場合にも、異常状態と判定する、という技術的手段を用いる。
請求項４の直動アクチュエーターの損耗検出システムの発明では、取り付け部材に取り付けられたチューブの内部で直動可動するロッドを備え、このロッドに接続された押引部材が直動方向とは異なる横荷重を与えながら被加圧物を押引する直動アクチュエーターの損耗検出システムであって、被加圧物を押引する際に前記取り付け部材と前記チューブとの間に生じる外力を検出する物理量検出センサと、異常がない状態において前記物理量検出センサにより検出された外力を標準外力データとして記憶しておき、被加圧物を押引する際に前記物理量検出センサにおいて検出された外力データを前記標準外力データと比較演算して、正常状態であるか異常状態であるかを演算判定する演算記憶判定処理装置とを備える、という技術的手段を用いる。請求項５のように、前記物理量検出センサは力覚センサであることが好ましい。
請求項６の発明では、前記直動アクチュエーターは、空圧シリンダまたは油圧シリンダまたは電動シリンダである。
本発明によれば、直動アクチュエーターが過大な横荷重により損耗した状態のまま使用され続けることで生じる多種多様なトラブルが生じる前に直動アクチュエーターの過大横荷重による損耗を自動的に検出することができる。これにより、直動アクチュエーターが過大な横荷重により損耗した状態のまま使用され続けると、直動アクチュエーターが搭載されている装置自体のトラブルや、その装置を抱えるラインのトラブル、あるいはその装置を使って生産される製品の品質トラブルが発生するなど多種多様なトラブルにつながる問題があったが、その問題を事前に防ぐことができる。
また、直動アクチュエーターが空圧シリンダの場合は、部品の損耗によるエア漏れなどの問題を生じることがあったが、その問題を事前に防ぐことができる。直動アクチュエーターが油圧シリンダの場合は、部品の損耗によるオイル漏れなどの問題を生じることがあったが、その問題を事前に防ぐことができる。直動アクチュエーターが電動シリンダの場合は、部品の損耗による停止位置精度低下などの問題を生じることがあったが、その問題を事前に防ぐことができる。
第１の実施形態における空圧シリンダの平面説明図である。 第１の実施形態における空圧シリンダの断面説明図である。 第１の実施形態におけるロッド最縮時の平面説明図である。 第１の実施形態における接近工程の平面説明図である。 第１の実施形態における接触工程の平面説明図である。 第１の実施形態における押圧工程の平面説明図である。 第１の実施形態における離脱工程の平面説明図である。 第１の実施形態における離間工程の平面説明図である。 第２の実施形態における油圧シリンダの平面説明図である。 第２の実施形態における油圧シリンダの断面説明図である。 第２の実施形態における押圧工程の平面説明図である。 第３の実施形態における電動シリンダの平面説明図である。 第３の実施形態における電動シリンダの断面説明図である。 第３の実施形態における押圧工程の平面説明図である。 物理量検出センサによって検出される外力のグラフである。 演算記憶判定処理装置に記憶される標準外力のグラフである。 直動アクチュエーターが異常状態時の物理量検出センサによって検出される外力のグラフである。 空圧シリンダの変更例の断面説明図である。 油圧シリンダの変更例の断面説明図である。 電動シリンダの変更例の断面説明図である。 空圧シリンダの変更例の断面説明図である。 油圧シリンダの変更例の断面説明図である。 電動シリンダの変更例の断面説明図である。
（第１の実施形態）
以下に、直動アクチュエーターが空圧シリンダである本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。図１および２に示すように、直動アクチュエーターである空圧シリンダ１は、直動可動するロッド２と、第１エアスペース３ａおよび第２エアスペース３ｂの２つのエアスペース３からなるチューブ４と、エアスペース３を分割して第１エアスペース３ａと第２エアスペース３ｂとに分割するとともにロッド２と連接されたピストン５と、ピストン５に連接しチューブ４内壁と摺動可能にかつピストン５によって分割された第１エアスペース３ａと第２エアスペース３ｂとの間でエア漏れが生じないように配位されたパッキン６と、ロッド２がチューブ内部から摺動して出入り可能にかつ第１エアスペース３ａのエアが外部に漏れないよう配位されたグランドパッキン７と、空圧シリンダ１を取り付け固定するための取り付け部材８と、取り付け部材８とチューブ４との間に生じる外力を検出するための物理量検出センサ９とを備えている。物理量検出センサとしては、力覚センサを用いることが好ましい。また、物理量検出センサ９によって検出された信号を演算や記憶や判定をする演算記憶判定処理装置１０と、演算記憶判定処理装置１０へ物理量検出センサ９によって検出された信号を送信する信号配線１１が接続されている。ロッド２には押引部材１２が接続されて一体動作可能とされており、図３、図４に示すように、この押引部材１２が被加圧物１３を押引する。このような使用方法においては、ロッド２を前進・後退させる際に、図６に示すようにロッド２に対して直動方向とは異なる横荷重Ｆが作用する。
まず空圧シリンダ１に異常がない状態において、被加圧物１３を押引する際に、取り付け部材８とチューブ４との間に生じる外力を物理量検出センサ９によりあらかじめ検出して、演算記憶判定処理装置１０に標準外力データＦｓとして記憶しておく（記憶工程）。そして、空圧シリンダ１を繰り返し使っていく中で、空圧シリンダ１が正常状態であるかどうか不明な状態において、被加圧物１３を押引する際に、取り付け部材８とチューブ４との間に生じる外力を物理量検出センサ９において検出する。検出された外力データＦを演算記憶判定処理装置１０において記憶されている標準外力データＦｓと比較演算して空圧シリンダ１が正常状態であるか異常状態であるか判定する（演算判定工程）。このようにして直動アクチュエーターである空圧シリンダ１の損耗検出を行う。この第１の実施形態における空圧シリンダの作動をより詳細に説明する。
最初に、圧縮エア供給源（図示せず）から供給された０．５ＭＰａの圧縮エアが、エアホース（図示せず）を通じて図２に示される第２エアスペースエア供給孔１４ｂから第２エアスペース３ｂに供給される。すると圧力差により第１エアスペース３ａ内のエアが第１エアスペースエア供給孔１４ａを通じてチューブ４の外に排出されると同時に、ピストン５が第２エアスペース３ｂ側から第１エアスペース３ａ側へ移動するとともにピストン５に連接されているロッド２がチューブ４内から押し出されるようにして伸長する。
すると、ロッド２の先端に螺着され一体動作可能とされた押引部材１２が、ロッド２の伸長とともに被加圧物１３に向かって接近する。この工程を図４に示し、接近工程と定義する。
続いて、押引部材１２と被加圧物１３が接触する。この工程を図５に示し、接触工程と定義する。
続いて、押引部材１２が被加圧物１３を押圧する。この工程を図６に示し、押圧工程と定義する。
次に、圧縮エア供給源（図示せず）から供給された０．５ＭＰａの圧縮エアが第１エアスペース３ａに第１エアスペースエア供給孔１４ａにエアホース（図示せず）を通じて供給される。すると圧力差により第２エアスペース３ｂ内のエアが第２エアスペースエア供給孔１４ｂを通じてチューブ４の外に排出されると同時に、ピストン５が第１エアスペース３ａ側から第２エアスペース３ｂ側へ移動するとともにピストン５に連接されているロッド２がチューブ４内に収納されるようにして引き戻される。
すると、ロッド２の先端に螺着され一体動作可能とされた押引部材１２がロッド２の引き戻しとともに被加圧物１３から離れる方向に動作し、押引部材１２と被加圧物１３が接触状態ではなくなり離脱する。この工程を図７に示し、離脱工程と定義する。
続いて、押引部材１２が被加圧物１３から離脱して離間距離が増し遠ざかっていく。この工程を図８に示し、離間工程と定義する。
このとき、一連の動作時において各工程で発生する、押引部材１２に対して直動方向とは異なる横荷重Ｆを図１５に示す。
なお、図１５に示した、押引部材１２に対して直動方向とは異なる横荷重Ｆは、取り付け部材である取り付けフランジ８とチューブ４との間に生じる外力を検出するための物理量検出センサ９によって間接的に検出することができる。
さらに、図１６に示した標準外力データＦｓは空圧シリンダ１の新設時や交換直後あるいはメンテナンス直後などの、空圧シリンダが正常状態であるときに取得した押引部材にかかる荷重のデータである。このデータはあらかじめ取得され演算記憶判定処理装置１０に記憶されている。この工程を記憶工程と定義する。
なお、空圧シリンダ１の駆動力を使って押引部材１２で被加圧物１３を押圧する動作を繰り返していく中で、空圧シリンダ１が正常状態であるかどうか不明な状態となる。この状態において、被加圧物１３を押引する際に、取り付け部材８とチューブ４との間に生じる外力を物理量検出センサ９において検出して、検出された外力データを演算記憶判定処理装置１０において記憶されている標準外力データＦｓと比較演算する。この工程を演算工程と定義する。
演算工程において比較演算対象となる外力データの数値が、接触工程と押圧工程で標準外力データＦｓの数値の９０％の値を下回る場合に空圧シリンダ１が異常状態にあると判定し、標準外力データＦｓの数値の９０％以上となる場合に空圧シリンダ１が正常状態にあると判定する。この工程を判定工程と定義する。
演算工程において比較演算対象となる外力データの数値が、接触工程と押圧工程で標準外力データＦｓの数値の９０％の値を下回る場合に空圧シリンダ１が異常状態にあると判定する原理は、空圧シリンダ１のロッド２に直動可動方向とは異なるいわゆる横荷重がかかるような使い方をする場合、空圧シリンダの一部部品に過大な横荷重が加わることになり、ロッド２や、グランドパッキン７や、ピストン５や、パッキン６や、チューブ４などに過大な横荷重が加わり損耗することで生じるガタによって接触工程や押圧工程での力が逃げることによって得られる外力データの数値が減少することを利用したものである。この時の外力データを図１７に示す。
このように、一連の工程を経て判定工程において空圧シリンダ１が損耗して異常状態にあると判定された場合、演算記憶判定処理装置１０から異常判定の信号がＰＬＣ（図示せず）に送られて表示器（図示せず）に表示される。この工程を表示工程と定義する。
これまでに記載した演算工程、判定工程、表示工程、の一連の工程は空圧シリンダ１の毎回の動作において実施される。これにより、空圧シリンダ１の一部部品の損耗が進んで交換基準に達した場合、自動的かつ速やかに交換のタイミングが明らかとなる。これにより、空圧シリンダ１が過大な横荷重により損耗した状態のまま使用され続け、空圧シリンダ１が搭載されている装置（図示せず）自体のトラブルや、その装置（図示せず）を抱えるライン（図示せず）のトラブル、あるいはその装置（図示せず）を使って生産される製品（図示せず）の品質トラブルが発生するなど多種多様なトラブルにつながる前に、空圧シリンダ交換などの予知保全を実施することができる。
上記したように、本発明では判定工程において、検出された外力データを記憶されている標準外力データと比較演算して正常状態であるか異常状態であるか演算判定するのであるが、このほかに直前の複数回の外力データの平均値Ｆａと検出された外力データＦとを比較して、検出された外力データＦが平均値Ｆａに対して予め設定された許容値の範囲内であるか範囲外であるかによって正常状態であるか異常状態であるかを判定することもできる。
例えば判定工程において、直前３０回の接触工程と押圧工程の外力データの平均値（直前の接触工程と押圧工程がｎ回（ｎ＜３０）のときはｎ回の平均値）をＦａとしたときに、Ｆａ×１.０１≦ＦあるいはＦａ×０.９９≧Ｆの場合には、外力データＦが急激に変化したと判断し、空圧シリンダ１あるいは空圧シリンダ１が搭載される装置や周囲環境が異常状態にあると判定する。
このように判定工程において、直前３０回にわたり被加圧物を押引した際に、前記取り付け部材８と前記チューブ４との間に生じた外力の平均値Ｆａと、直近の外力データＦとを比較し、外力の平均値Ｆａを基準として直近の外力データＦが１％以上変化したときに、直動アクチュエーターあるいは直動アクチュエーターが搭載される装置や、周囲環境が異常状態にあると判定することで、直動アクチュエーターの損耗以外の異常の可能性を検知することができる。これにより、明確に直動アクチュエーターの単体の損耗による異常であるか、それ以外の要因による異常である可能性があるかを、分けて検出することができる。
なお、この直前の複数回の外力データの平均値Ｆａと検出された外力データＦとを比較して、正常状態であるか異常状態であるかを判定することは、以下に記す他の実施形態においても同様に取り入れることができる。
（第２の実施形態）
次に、直動アクチュエーターが油圧シリンダである本発明の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。図９および１０に示すように、直動アクチュエーターである油圧シリンダ１０１は、直動可動するロッド１０２と、第１オイルスペース１０３ａおよび第２オイルスペース１０３ｂの２つの第２オイルスペース１０３からなるチューブ１０４と、第２オイルスペース１０３を分割して第１オイルスペース１０３ａと第２オイルスペース１０３ｂとに分割するとともにロッド１０２と連接されたピストン１０５と、ピストン１０５に連接しチューブ１０４内壁と摺動可能にかつピストン１０５によって分割された第１オイルスペース１０３ａと第２オイルスペース１０３ｂとの間でオイル漏れが生じないように配位されたパッキン１０６と、ロッド１０２がチューブ内部から摺動して出入り可能にかつ第１オイルスペース１０３ａのオイルが外部に漏れないよう配位されたグランドパッキン１０７と、油圧シリンダ１０１を取り付け固定するための取り付け部材１０８と、取り付け部材１０８とチューブ１０４との間に生じる外力を検出するための物理量検出センサ１０９とを備えている。チューブ１０４には作動油を第１オイルスペース１０３ａへ給排出するための第１オイルスペースオイル供給孔１１４ａと、第２オイルスペース１０３ｂへ給排出するための第２オイルスペースオイル供給孔１１４ｂが設けられている。なお、物理量検出センサとしては、力覚センサを用いることが好ましい。また、物理量検出センサ１０９によって検出された信号を演算や記憶や判定をする演算記憶判定処理装置１１０と、演算記憶判定処理装置１１０へ物理量検出センサ１０９によって検出された信号を送信する信号配線１１１とが接続されている。ロッド１０２には押引部材１１２が接続されており、この押引部材１１２が被加圧物１１３を押引する際に、図１１に示すようにロッド１０２に対して直動方向とは異なる横荷重Ｆが作用する。
油圧シリンダ１０１に異常がない状態において、被加圧物１１３を押引する際に、取り付け部材１０８とチューブ１０４との間に生じる外力を物理量検出センサにおいてあらかじめ検出して演算記憶判定処理装置１１０に標準外力データＦｓとして記憶しておく。そして、油圧シリンダ１０１を繰り返し使っていく中で、油圧シリンダ１０１が正常状態であるかどうか不明な状態において、被加圧物１１３を押引する際に、取り付け部材１０８とチューブ１０４との間に生じる外力を物理量検出センサ１０９において検出し、検出された外力データＦを演算記憶判定処理装置１１０において記憶されている標準外力データＦｓとして比較演算して油圧シリンダ１０１が正常状態であるか異常状態であるか判定し、直動アクチュエーターである油圧シリンダ１０１の損耗検出を行う。この第２の実施形態における油圧シリンダの作動も詳細は第１の実施形態と同様であるから、説明を省略する。
（第３の実施形態）
次に、直動アクチュエーターが電動シリンダである本発明の第３の実施形態について、図面を参照して説明する。図１２および図１３に示すように、直動アクチュエーターである電動シリンダ２０１は、直動可動するロッド２０２と、ロッド２０２が出し入れ可能な収納スペースとなっているチューブ２０４と、チューブ２０４内部に回動可能に配位されたボールねじ２１５と、ボールねじ２１５が回動することによってチューブ２０４内を直動移動するとともに、ロッド２０２と一体可動するように連接されたボールねじナット２１６と、電動シリンダ２０１を取り付け固定するための取り付け部材２０８と、取り付け部材２０８とチューブ２０４との間に生じる外力を検出するための物理量検出センサ２０９と、物理量検出センサ２０９によって検出された信号を演算や記憶や判定をする演算記憶判定処理装置２１０と、演算記憶判定処理装置２１０へ物理量検出センサ２０９によって検出された信号を送信する信号配線２１１と、を備えている。ロッド２０２には押引部材２１２が接続されており、この押引部材２１２が被加圧物２１３を押引する際に、図１４に示すようにロッド２０２に対して直動方向とは異なる横荷重Ｆが作用する。物理量検出センサとしては、力覚センサを用いることが好ましい。
電動シリンダ２０１に異常がない状態において、被加圧物２１３を押引する際に取り付け部材２０８とチューブ２０４との間に生じる外力を物理量検出センサ２０９においてあらかじめ検出して演算記憶判定処理装置２１０に標準外力データとして記憶しておく。そして、電動シリンダ２０１を繰り返し使っていく中で電動シリンダ２０１が正常状態であるかどうか不明な状態において被加圧物２１３を押引する際に取り付け部材２０８とチューブ２０４との間に生じる外力を物理量検出センサ２０９において検出し、検出された外力データＦを演算記憶判定処理装置２１０において記憶されている標準外力データＦｓとして比較演算して電動シリンダ２０１が正常状態であるか異常状態であるか判定し、直動アクチュエーターである電動シリンダ２０１の損耗検出を行う。
この第３の実施形態における電動シリンダは、駆動源であるサーボモータ２１７から供給された順回転力が第１プーリ２１８ａを順回転させ、順回転力は第１プーリ２１８ａから伝達ベルト２１９を介して第２プーリ２１８ｂに伝達される。第２プーリ２１８ｂはボールねじ２１５と一体回動可能に連結されており、第２プーリの順回転力はボールねじ２１５に直接供給される。ボールねじ２１５が順回転することによりボールねじナット２１６がチューブ２０４内をロッド２０２方向に直動移動する。ボールねじナット２１６はロッド２０２と一体可動するように連接されているのでボールねじナット２１６の直動駆動力がロッド２０２に供給されロッド２０２がチューブ２０４内から押し出されるようにして伸長する。この第３の実施形態における電動シリンダの作動も詳細は、第１の実施形態と同様であるから、説明を省略する。
（変更例）
なお、物理量検出センサ９、１０９、２０９の位置は変更することができる。例えば図１８ないし図２０に示すように取り付け部材８、１０８、２０８の形状を変更して、シリンダ後方側に取り付けてもよい。また、図２１ないし図２３に示すようにロッド２、１０２、２０２の先端部に取り付けてもよく、直接間接問わず取り付け部材８、１０８、２０８とチューブ４、１０４、２０４との間に生じる外力を検出できる位置であれば、物理量検出センサ９、１０９、２０９の取付位置はどこであっても構わない。
Ｆ 横荷重（外力データ）
Ｆｓ 標準外力データ
Ｆａ 外力データの平均値
１ 空圧シリンダ
２ ロッド
３ エアスペース
３ａ 第１エアスペース
３ｂ 第２エアスペース
４ チューブ
５ ピストン
６ パッキン
７ グランドパッキン
８ 取り付け部材（取り付けフランジ）
９ 物理量検出センサ
１０ 演算記憶判定処理装置
１１ 信号配線
１２ 押引部材
１３ 被加圧物
１４ａ 第１エアスペースエア供給孔
１４ｂ 第２エアスペースエア供給孔
１０１ 油圧シリンダ
１０２ ロッド
１０３ オイルスペース
１０３ａ 第１オイルスペース
１０３ｂ 第２オイルスペース
１０４ チューブ
１０５ ピストン
１０６ パッキン
１０７ グランドパッキン
１０８ 取り付け部材（取り付けフランジ）
１０９ 物理量検出センサ
１１０ 演算記憶判定処理装置
１１１ 信号配線
１１２ 押引部材
１１３ 被加圧物
１１４ａ 第１オイルスペースオイル供給孔
１１４ｂ 第２オイルスペースオイル供給孔
２０１ 電動シリンダ
２０２ ロッド
２０４ チューブ
２０８ 取り付け部材（取り付けフランジ）
２０９ 物理量検出センサ
２１０ 演算記憶判定処理装置
２１１ 信号配線
２１２ 押引部材
２１３ 被加圧物
２１５ ボールねじ
２１６ ボールねじナット
２１７ サーボモータ
２１８ａ 第１プーリ
２１８ｂ 第２プーリ
２１９ 伝達ベルト

Claims (6)

  1. 取り付け部材に取り付けられたチューブの内部で直動可動するロッドを備え、このロッドに接続された押引部材が直動方向とは異なる横荷重を与えながら被加圧物を押引する直動アクチュエーターの損耗検出方法であって、
    異常がない状態において被加圧物を押引する際に前記取り付け部材と前記チューブとの間に生じる外力を物理量検出センサによりあらかじめ検出して演算記憶判定処理装置に標準外力データとして記憶しておく記憶工程と、
    被加圧物を押引する際に前記取り付け部材と前記チューブとの間に生じる外力を前記物理量検出センサにより検出し、検出された外力データを前記演算記憶判定処理装置において記憶されている標準外力データと比較演算して正常状態であるか異常状態であるか演算判定する判定工程と、を備えたことを特徴とする直動アクチュエーターの損耗検出方法。
  2. 前記物理量検出センサとして、力覚センサを用いることを特徴とする請求項１に記載の直動アクチュエーターの損耗検出方法。
  3. 前記判定工程において、直前の複数回の外力データの平均値と検出された外力データとを比較し、前記検出された外力データが前記平均値に対して予め設定された許容値の範囲外である場合にも、異常状態と判定することを特徴とする請求項１または２に記載の直動アクチュエーターの損耗検出方法。
  4. 取り付け部材に取り付けられたチューブの内部で直動可動するロッドを備え、このロッドに接続された押引部材が直動方向とは異なる横荷重を与えながら被加圧物を押引する直動アクチュエーターの損耗検出システムであって、
    被加圧物を押引する際に前記取り付け部材と前記チューブとの間に生じる外力を検出する物理量検出センサと、
    異常がない状態において前記物理量検出センサにより検出された外力を標準外力データとして記憶しておき、被加圧物を押引する際に前記物理量検出センサにおいて検出された外力データを前記標準外力データと比較演算して、正常状態であるか異常状態であるかを演算判定する演算記憶判定処理装置とを備えたことを特徴とする直動アクチュエーターの損耗検出システム。
  5. 前記物理量検出センサが、力覚センサであることを特徴とする請求項４に記載の直動アクチュエーターの損耗検出システム。
  6. 前記直動アクチュエーターが、空圧シリンダまたは油圧シリンダまたは電動シリンダであることを特徴とする請求項４または５に記載の直動アクチュエーターの損耗検出システム。
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US11505920B2 (en) 2019-01-08 2022-11-22 Deere & Company Grade control having real time cylinder stop lengths
CN110567640A (zh) * 2019-10-10 2019-12-13 国网河南省电力公司电力科学研究院 一种断路器压力传感器在线检定装置与检定方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5154400U (ja) 1974-10-23 1976-04-26
US3977231A (en) * 1975-06-09 1976-08-31 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Static coefficient test method and apparatus
JP3036257B2 (ja) 1992-10-07 2000-04-24 株式会社豊田自動織機製作所 クロスロール交換装置におけるクロスロール把持機構
WO2007013972A2 (en) * 2005-07-22 2007-02-01 Mts Systems Corporation Wear tester
CN101573546B (zh) * 2006-12-31 2013-11-13 利纳克有限公司 致动器系统
CN201412416Y (zh) * 2009-06-17 2010-02-24 江苏恒立高压油缸有限公司 油缸试验装置
US9128008B2 (en) * 2012-04-20 2015-09-08 Kent Tabor Actuator predictive system
KR101510639B1 (ko) * 2013-07-08 2015-04-10 한국기계연구원 유압실린더의 성능시험장치
JP2015209312A (ja) 2014-04-28 2015-11-24 新東工業株式会社 位置決め方法及び装置
FI128394B (en) 2014-12-09 2020-04-30 Hydroline Oy Monitoring device and method for determining the condition of a pressure medium device
DE102014225872A1 (de) 2014-12-15 2016-06-16 Robert Bosch Gmbh Hydrozylinder mit einer Messeinrichtung
US10907722B2 (en) * 2015-09-14 2021-02-02 Tolomatic, Inc. Actuator diagnostics and prognostics

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