JP3638429B2

JP3638429B2 - Abnormality detection apparatus for fluid actuator system and abnormality detection method for fluid actuator system

Info

Publication number: JP3638429B2
Application number: JP09271498A
Authority: JP
Inventors: 睦近下; 克仁窪田
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1998-03-20
Filing date: 1998-03-20
Publication date: 2005-04-13
Anticipated expiration: 2018-03-20
Also published as: JPH11270513A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、水圧、油圧、気圧等を用いる流体アクチュエータの異常、及び、流体アクチュエータに接続された機構部の異常を検出するための流体アクチュエータの異常検出装置及び流体アクチュエータの異常検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、電子部品等の小部品の組立工程において、流体アクチュエータを搬送に用いることがある。ここでは、１台のマニホールドに複数の流体アクチュエータを配置し、該流体アクチュエータをシーケンシャルに駆動することで、部品を搬送させ、組立を行っている。ここで、流体アクチュエータは、使用に伴い内部に汚れが溜まり、動作速度が不安定になると共に推力が下がる等の劣化が生じる。また、流体アクチュエータ自身の劣化とは別に、流体アクチュエータにて駆動される機構部の劣化、或いは、流体アクチュエータと該シリンダにて突かれる機構部との軸芯の偏心により、流体アクチュエータによる搬送加工速度が低下する。該流体アクチュエータの劣化及び機構部の劣化等が発生した際、即ち、目視により流体アクチュエータの動作に異常が認められた際には、交換或いは調整のために組み立てラインをその都度停止させていた。
【０００３】
上述したライン停止を防ぐためには、流体アクチュエータ及び機構部の劣化を予測し、トラブルの発生する以前に、ラインの定期整備の際に、交換及び調整を行う必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、流体アクチュエータの劣化は、静的な解析、即ち、流体アクチュエータの停止状態で行える気圧経路の流体（空気）漏れ等は判断できるが、動的な解析、即ち、動作状態でしか判別できない動作速度及び推力の低下等は解析できなかった。ここで、流体アクチュエータは、製造メーカにより寿命の指標が与えられる場合もあるが、寿命は、使用環境（例えば、煤塵の多い箇所等）により大きく異なるため、メーカの指標に基づき正確に予測することができなかった。更に、該流体アクチュエータにより駆動される機構部の劣化、及び、該機構部を調整することが必要となるタイミングは、全く予想不可能であった。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、流体アクチュエータ及び流体アクチュエータに接続される機構部を動的に解析し得る流体アクチュエータの異常検出装置及び流体アクチュエータの異常検出方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の流体アクチュエータの異常検出装置は、上記目的を達成するため、流体アクチュエータを動作させる制御手段と、前記流体アクチュエータへ流入する流体の圧力を測定する圧力計と、前記流体アクチュエータへ流入する流体の瞬間流量を測定する流量計と、前記圧力計にて測定した圧力と前記流量計にて測定した瞬間流量から求めた流速との積を計算した値に基づき流体アクチュエータの劣化を判断する劣化判断手段と、を備えており、前記劣化判断手段において、正常時に測定された圧力及び瞬間流量に基づき積算された値の変化パターンと、動作を繰り返した後に測定された圧力及び瞬間流量に基づき積算された値の変化パターンについて、流体が前記流体アクチュエータに流入した直後の前記積算された値の増加度合い、前記積算された値が一定となったときの値、前記積算された値が一定の値を示す時間および前記積算された値が一定の値を示した後の値の増大の有無の比較を行い、流体アクチュエータの劣化を判断することを技術的特徴とする。
【０００７】
請求項２の流体アクチュエータの異常検出方法は、流体アクチュエータへ流入する流体の圧力を測定するステップと、前記流体アクチュエータへ流入する流体の瞬間流量を測定するステップと、前記流体アクチュエータの流体の圧力と流速との積を計算するステップと、前記積の計算値の変化量に基づき流体アクチュエータの良否を判断するステップと、からなり、前記積の計算値の変化量に基づき流体アクチュエータの良否を判断するステップにおいて、正常時に測定された圧力及び瞬間流量に基づき積算された値の変化パターンと、動作を繰り返した後に測定された圧力及び瞬間流量に基づき積算された値の変化パターンについて、流体が前記流体アクチュエータに流入した直後の前記積算された値の増加度合い、前記積算された値が一定となったときの値、前記積算された値が一定の値を示す時間および前記積算された値が一定の値を示した後の値の増大の有無の比較を行い、流体アクチュエータの不良を判断することを技術的特徴とする。
【０００８】
また、請求項３の流体アクチュエータの異常検出方法は、流体アクチュエータへ流入する流体の圧力を測定するステップと、前記流体アクチュエータへ流入する流体の瞬間流量を測定するステップと、前記流体アクチュエータの流体の圧力と流速との積を計算するステップと、前記積の計算値の変化量に基づき流体アクチュエータの良否を判断するステップと、からなることを技術的特徴とする。
【０００９】
また、請求項４の流体アクチュエータの異常検出方法は、請求項３において、上述した積の計算値の変化量に基づき流体アクチュエータの良否を判断するステップにおいて、正常時に測定された圧力と瞬間流量に基づき計算された流速との積の計算値と、動作を繰り返した後に測定された圧力と瞬間流量に基づき計算された流速との積の計算値との間の変化量が大きい際に、流体アクチュエータの不良と判断することを技術的特徴とする。
【００１０】
請求項１の流体アクチュエータの異常検出装置においては、制御手段が流体アクチュエータを動作させ、圧力計により流体アクチュエータに流入する流体の圧力を測定し、流量計により流体アクチュエータに流入する流体の瞬間流量を測定する。劣化判断手段が、該圧力と瞬間流量から求められた流速との積を計算した値（パターンマッチング）に基づき流体アクチュエータの劣化を判断する。流体アクチュエータが劣化、或いは、流体アクチュエータに連結された機構部に不具合が発生すると、流体アクチュエータの動作に必要な上記力（積の計算値）が高まるので、正常時に測定された圧力及び瞬間流量に基づき積算された値の変化パターンと、動作を繰り返した後に測定された圧力及び瞬間流量に基づき積算された値の変化パターンについて、流体が流体アクチュエータに流入した直後の積算された値の増加度合い、積算された値が一定となったときの値、積算された値が一定の値を示す時間および積算された値が一定の値を示した後の値の増大の有無の比較を行うことで流体アクチュエータ及び機構部の劣化を検出できる。
【００１１】
請求項２の流体アクチュエータの異常検出方法においては、流体アクチュエータへ流入する流体の圧力を測定すると共に、流体アクチュエータへの流体の瞬間流量を測定し、流体アクチュエータの流体の圧力と瞬間流量から求められた流速との積を計算する。そして、積の計算値の変化量に基づき流体アクチュエータの良否を判断する。ここで、流体アクチュエータが劣化、或いは、流体アクチュエータに連結された機構部に不具合が発生すると、流体アクチュエータの動作に必要な上記力（積の計算値）が高まる。このため、正常時に測定された圧力及び瞬間流量に基づき積算された値の変化パターンと、動作を繰り返した後に測定された圧力及び瞬間流量に基づき積算された値の変化パターンについて、流体が流体アクチュエータに流入した直後の積算された値の増加度合い、積算された値が一定となったときの値、積算された値が一定の値を示す時間および積算された値が一定の値を示した後の値の増大の有無の比較を行い、該積の計算値の変化量（パターンマッチング）に基づき流体アクチュエータ及び機構部の良否を判断することができる。
【００１２】
請求項３の流体アクチュエータの異常検出方法においては、流体アクチュエータへ流入する流体の圧力を測定すると共に、流体アクチュエータへの流体の瞬間流量を測定し、流体アクチュエータの流体の圧力と瞬間流量から求められた流速との積を計算する。そして、積の計算値の変化量に基づき流体アクチュエータの良否を判断する。ここで、流体アクチュエータが劣化、或いは、流体アクチュエータに連結された機構部に不具合が発生すると、流体アクチュエータの動作に必要な上記力（積の計算値）が高まる。このため、該積の計算値の変化量（パターンマッチング）に基づき流体アクチュエータ及び機構部の良否を判断することができる。
【００１３】
請求項４においては、積の計算値の変化量に基づき流体アクチュエータの良否を判断する際に、正常時に測定された圧力と瞬間流量に基づき計算された流速との積の計算値と、動作を繰り返した後に測定された圧力と瞬間流量に基づき計算された流速との積の計算値との間の変化量が大きい際に、流体アクチュエータの不良と判断する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態に係る流体アクチュエータの異常検出装置及び流体アクチュエータの異常検出方法について図を参照して説明する。
【００１５】
ここで、電磁弁３２により制御される流体アクチュエータ２０及び該流体アクチュエータにて駆動される機構部４０との構成について、図１を参照して説明する。図１（Ａ）は、流体アクチュエータ２０の上半分を切り欠いて示す平面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＢ−Ｂ断面を示す図である。流体アクチュエータ２０は、シリンダ２２と、ピストン２６と、ピストン２６に連結されたロッド２４かなり、シリンダ２２の通孔２２ａに配設されたシールパッキング２４ａと、ピストン２６に配設されたピストンパッキング２６ａとにより気密性が保たれるように構成されている。
【００１６】
一方、流体アクチュエータ２０にて駆動される機構部４０は、図１（Ｂ）に示すように被搬送物を載置して移動するプレート４２と、該プレート４２を支持する摺動板４６と、該摺動板４６をベアリング４８を介して摺動させるリニアレール４４とからなる。図１（Ａ）中に示すように流体アクチュエータ２０のロッド２４にて、リニアレール上をプレート４２が水平に移動させられる。
【００１７】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、電磁弁３２による流体アクチュエータ２０の制御を示している。図２（Ａ）に示すように電磁弁３２により、ＡポートＡＰと排出管ＥＸＨ. Ａとが接続され、ＢポートＢＰとＰポートＰＰとが接続されることで、該ＰポートＰＰから供給される流体（空気）によってピストン２６が図中左側へ押され、ロッド２４を引き入れる。反対に、図２（Ｂ）に示すように流体アクチュエータ２０は、電磁弁３２により、ＡポートＡＰとＰポートＰＰとが接続され、ＢポートＢＰと排出管ＥＸＨ. Ｂとが接続されることで、該ＰポートＰＰから供給される流体（空気）によってピストン２６が図中右側へ押され、ロッド２４を流体アクチュエータから押し出す。
【００１８】
引き続き、流体アクチュエータ２０及び機構部４０を異常検出する異常検出装置の構成について、図３を参照して説明する。ここでは、図１及び図２を参照して上述したマニホールド３０に取り付けられている流体アクチュエータ２０及び機構部４０を取り外して、図２を参照して上述した電磁弁３２と同じ動作の異常検出用の電磁弁５０にて制御させ、本実施形態の異常検出装置を取り付け、寿命異常検出を行う。ここで、異常検出装置は、電磁弁５０のＰポートＰＰへの空気の瞬間流量を計測する流量計１２と、該電磁弁５０のＡポートＡＰから流体アクチュエータ内２０の気室Ａ側に流入する流体（空気）の圧力を測定する第１圧力計１４Ａと、該電磁弁５０のＢポートＢＰから流体アクチュエータ２０内の気室Ｂ側に流入する流体（空気）の圧力を測定する第２圧力計１４Ｂと、該電磁弁５０を制御すると共に第１、第２圧力計１４Ａ、１４Ｂ及び流量計１２からの測定値を入力して流体アクチュエータの劣化回数を測定するコンピュータ１０からなる。
【００１９】
本実施形態の異常検出の説明に先立ち、この異常検出方法の原理について説明する。本発明者は、流体アクチュエータに加えられる圧力と流速との積を計算した値（以下風力として参照する）が、流体アクチュエータを駆動するのに必要な入力値と相関関係を有するとの着想を持った。そして、この着想に基づき該風力を監視することで、流体アクチュエータ及び流体アクチュエータにて駆動される機構部の劣化、更には、流体アクチュエータ２０と機構部４０との軸芯のずれなど、負荷の増大を数値化することにより、異常箇所の調整、又は、交換が必要となるタイミングを予測することが可能になる図３に示す装置を発案した。
【００２０】
図３に示す異常検出装置により異常検出を行った結果について、図６乃至図４のグラフを参照して説明する。この異常検出では、流体アクチュエータ単体、即ち、流体アクチュエータに機構部４０を接続せず、該流体アクチュエータのみの劣化を判断すると共に、図３中に示すように流体アクチュエータ２０に機構部４０を連結した状態で異常検出を行った。
【００２１】
図５は、流体アクチュエータ２０に機構部４０を連結しない無負荷状態で、劣化の生じていない新品の流体アクチュエータのピストン２６を一往復させた際の測定結果のグラフである。ここでは、縦軸にアクチュエータ圧Ａ及びアクチュエータ圧Ｂと、風力とを示し、横軸に経過時間（ｓｅｃ）を示している。ここで、アクチュエータ圧Ａは、図３中に示すシリンダ内の気室Ａ側の圧力を意味し、圧力計１４Ａにて測定された圧力値であり、他方、アクチュエータ圧Ｂは、気室Ｂ側の圧力を意味し、圧力計１４Ｂにて測定された圧力値である。また、風力とは、圧力計１４Ａ及び圧力計１４Ｂにて測定された圧力値（Ｋｇ／ｃｍ²）に、流量計１２にて測定された瞬間流量を積分処理して求めた流速（ｃｍ ³ ／ｓｅｃ）の積を計算した値（Ｋｇ・ｃｍ／ｓｅｃ）である。
【００２２】
ここでは、最初に、図２（Ｂ）に示すようＡポートＡＰとＰポートＰＰとを接続させ、ＢポートＢＰと排出管ＥＸＨ. Ｂとを接続させるよう電磁弁３２を切り替えることで、該ＰポートＰＰから供給される流体（空気）を気室Ａへ流入して、ピストン２６を図中右側へ押し、ロッド２４を流体アクチュエータから押し出し始める。そして、０．３５秒経過時にほぼ、ピストン２６の右端への移動が完了する。そのとき、図２（Ａ）に示すよう電磁弁３２により、ＡポートＡＰと排出管ＥＸＨ. Ａとを接続し、ＢポートＢＰとＰポートＰＰとを接続することで、該ＰポートＰＰから供給される流体（空気）を気室Ｂへ流入して、ピストン２６を図中左側へ押し、ロッド２４を引き入れ始める。該ピストン２６を押し始めてから移動を終了するまでにも約１．３秒を必要としている。
【００２３】
図５のグラフ中で、圧力と流速との積の計算値である風力は、上述したようにピストン２６を移動させるのに必要な入力値との相関関係を有する値となり、正常な流体アクチュエータを駆動するに必要な入力値と、正常な流体アクチュエータにて発生する入力パターンを示すことになる。
【００２４】
図６は、図３に示すように流体アクチュエータ２０に機構部４０を連結した負荷状態で、劣化の生じていない新品の流体アクチュエータのピストン２６を一往復させた際の測定結果のグラフである。当該図６中に示す風力のパターンは、図５中に示す無負荷の流体アクチュエータによる風力のパターンと異なっており、また、風力値が高まっていることが分かる。
【００２５】
図７は、内部が汚れた流体アクチュエータによる風力のパターンを示している。当該図７中に示す風力のパターンは、図５中に示す正常時の流体アクチュエータによる風力のパターンと異なっており、また、風力値が低下していることが分かる。風力値が低下しているのは、内部の汚れにより風速が低下しているからである。
【００２６】
図８は、ロッドパッキングが磨耗した際の風力のパターンを示している。当該図８中に示す風力のパターンは、図５中に示す正常時の流体アクチュエータによる風力のパターンと異なり、急峻に高まり、非常に高いピークから低下していることが分かる。
【００２７】
図９は、シリンダパッキングが磨耗（磨耗小）した際の風力のパターンを示している。当該図９中に示す風力のパターンは、図５中に示す正常時の流体アクチュエータによる風力のパターンと近似しているが、風力値がやや高くなっていることが分かる。
【００２８】
図１０は、シリンダパッキングが磨耗（磨耗大）した際の風力のパターンを示している。当該図１０中に示す風力のパターンは、図５中に示す正常時の流体アクチュエータによる風力のパターンと異なり、長期に渡り風力が高くなり、また、風力の値がやや高くなっていることが分かる。
【００２９】
上述した正常時及び磨耗時の風力量をグラフにして図１１に示す。また、各劣化時のパラメータを次の図表中に示す。

【００３０】
図中に示すように風力量の変化パターンが異なるので、風力量の比較と風力変化パターンのパターンマッチングを行うことで、正常か否か、及び、劣化箇所の特定を行い得る。
ここで、パターンマッチングとして次の点を比較することできる。
（１）風力の最初の立ち上がり量がどれだけか
（２）風力が一定に成った後、再び風力が上昇しているかどうか
（３）風力一手の時間がどれだけか
（４）風力一定のときの風力がどれだけか
【００３１】
上述したパターンマッチングにより流体アクチュエータの寿命を動的に解析することができる。設備の定期点検の際に当該寿命の予測された流体アクチュエータを交換することで、組み立て作業中に流体アクチュエータに不具合が発生して、組み立てラインを停止して流体アクチュエータを交換する等の事態の発生を未然に防ぐことができる。
【００３２】
ここで、図３に示すコンピュータ１０による流体アクチュエータのパターンマッチング処理について、図４のフローチャートを参照して説明する。まず、コンピュータ１０は、電磁弁５０の切り替えタイミングになったかを判断し（Ｓ１２）、切り替えタイミングになると（Ｓ１２がＹｅｓ）、電磁弁を切り替える（Ｓ１４）。即ち、図２（Ａ）を参照して上述した状態に流体アクチュエータがある際には、図２（Ｂ）に示すようにポートを切り替え、反対に、図２（Ｂ）に示す状態では図２（Ａ）に示すようにポートを切り替える。そして、第１圧力計１４Ａ、第２圧力計１４Ｂ及び流量計１２からの圧力値及び瞬間流量値を入力する（Ｓ１８）。その後、入力した圧力値と瞬間流量に基づく流速値との積を計算（積分処理）して風力を求め（Ｓ２０）、求めた風力値の変化パターンと正常時の変化パターン（例えば、初期状態）と比較する（Ｓ２２）。ここで、パターンに変動がない場合には（Ｓ２２がＯＫ）、ステップ１２へ戻り測定を継続する。他方、パターンの差が大きくなると（Ｓ２２がＮＧ）、パターンマッチングにより磨耗箇所を特定し、処理を終了する。
【００３３】
本実施形態では、風力の変化パターンに基づき劣化を判断しているが、風力のピーク値の変動に基づき流体アクチュエータの劣化を判断することも可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の流体アクチュエータの異常検出装置によれば、制御手段が流体アクチュエータを動作させ、圧力計により流体アクチュエータに流入する流体の圧力を測定し、流量計により流体アクチュエータに流入する流体の瞬間流量を測定する。劣化判断手段が、該圧力と瞬間流量から求められた流速との積を計算した値（パターンマッチング）に基づき流体アクチュエータの劣化を判断する。流体アクチュエータが劣化、或いは、流体アクチュエータに連結された機構部に不具合が発生すると、流体アクチュエータの動作に必要な上記力（積の計算値）が高まるので、正常時に測定された圧力及び瞬間流量に基づき積算された値の変化パターンと、動作を繰り返した後に測定された圧力及び瞬間流量に基づき積算された値の変化パターンについて、流体が流体アクチュエータに流入した直後の積算された値の増加度合い、積算された値が一定となったときの値、積算された値が一定の値を示す時間および積算された値が一定の値を示した後の値の増大の有無の比較を行うことで流体アクチュエータ及び機構部の劣化を検出できる。
【００３５】
請求項２の流体アクチュエータの異常検出方法よれば、流体アクチュエータへ流入する流体の圧力を測定すると共に、流体アクチュエータへの流体の流量を測定し、流体アクチュエータの流体の圧力と流量から求められた流速との積を計算する。そして、積の計算値の変化量に基づき流体アクチュエータの良否を判断することができる。このため、正常時に測定された圧力及び瞬間流量に基づき積算された値の変化パターンと、動作を繰り返した後に測定された圧力及び瞬間流量に基づき積算された値の変化パターンについて、流体が流体アクチュエータに流入した直後の積算された値の増加度合い、積算された値が一定となったときの値、積算された値が一定の値を示す時間および積算された値が一定の値を示した後の値の増大の有無の比較を行い、該積の計算値の変化量を測定することで流体アクチュエータ及び機構部の良否を動的に解析、即ち、動的な寿命を予測することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）は、図１中のマニホールドに配置される流体アクチュエータを示す平面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）中に示す機構部のＢ−Ｂ断面図である。
【図２】図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、流体アクチュエータの動作を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る異常検出装置を構成を示す説明図である。
【図４】異常検出装置のコンピュータによる測定処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係る異常検出装置による無負荷状態の良品流体アクチュエータの測定結果を示すグラフである。
【図６】異常検出装置による負荷状態の良品流体アクチュエータの測定結果を示すグラフである。
【図７】異常検出装置による無負荷状態の内部汚れ流体アクチュエータの測定結果を示すグラフである。
【図８】異常検出装置による負荷状態の劣化品流体アクチュエータの測定結果を示すグラフである。
【図９】異常検出装置による負荷状態の劣化品流体アクチュエータの測定結果を示すグラフである。
【図１０】異常検出装置による負荷状態の劣化品流体アクチュエータの測定結果を示すグラフである。
【図１１】各状態に於ける劣化品流体アクチュエータの風力量を示すグラフである。
【符号の説明】
１０コンピュータ
１２流量計
１４Ａ第１圧力計
１４Ｂ第２圧力計
２０流体アクチュエータ
２２シリンダ
２４ロッド
２６ピストン
３０マニホールド（電磁弁集合配管台）
３２電磁弁
５０電磁弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluid actuator abnormality detecting device and a fluid actuator abnormality detecting method for detecting abnormality of a fluid actuator using water pressure, hydraulic pressure, atmospheric pressure, etc., and abnormality of a mechanism unit connected to the fluid actuator. is there.
[0002]
[Prior art]
Currently, fluid actuators are sometimes used for transport in the assembly process of small parts such as electronic parts. Here, a plurality of fluid actuators are arranged in one manifold, and the fluid actuators are driven sequentially so that parts are conveyed and assembled. Here, as the fluid actuator is used, dirt accumulates inside, and the operation speed becomes unstable and the thrust is lowered. In addition to the deterioration of the fluid actuator itself, the transfer processing speed by the fluid actuator may be due to the deterioration of the mechanism driven by the fluid actuator or the eccentricity of the axial center between the fluid actuator and the mechanism that is thrust by the cylinder. Decreases. When deterioration of the fluid actuator, deterioration of the mechanism portion, or the like occurs, that is, when an abnormality is visually recognized in the operation of the fluid actuator, the assembly line is stopped for replacement or adjustment each time.
[0003]
In order to prevent the line stop described above, it is necessary to predict the deterioration of the fluid actuator and the mechanism unit, and to perform replacement and adjustment at the time of regular maintenance of the line before trouble occurs.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, degradation of the fluid actuator can be determined by static analysis, that is, fluid (air) leakage in the pneumatic path that can be performed when the fluid actuator is stopped, but dynamic analysis, that is, operation that can be determined only by the operating state. The decrease in speed and thrust could not be analyzed. Here, the life of the fluid actuator may be given by the manufacturer, but the life varies greatly depending on the usage environment (for example, a place where there is a lot of dust). I could not. Furthermore, the deterioration of the mechanism portion driven by the fluid actuator and the timing at which the mechanism portion needs to be adjusted were completely unpredictable.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a fluid actuator abnormality detection device capable of dynamically analyzing a fluid actuator and a mechanism portion connected to the fluid actuator, and An object of the present invention is to provide a fluid actuator abnormality detection method.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an abnormality detection device for a fluid actuator according to claim 1 controls a means for operating the fluid actuator, a pressure gauge for measuring the pressure of the fluid flowing into the fluid actuator, and flows into the fluid actuator. Degradation that determines the degradation of the fluid actuator based on the value calculated from the product of the flow meter that measures the instantaneous flow rate of the fluid and the flow rate obtained from the pressure measured by the pressure meter and the instantaneous flow rate measured by the flow meter Determining means, wherein the deterioration determining means integrates the change pattern of the value integrated based on the pressure and instantaneous flow rate measured in the normal state, and the pressure and instantaneous flow rate measured after repeating the operation. the change pattern of the values, the degree of increase in the integrated value immediately after fluid flows into the fluid actuator, before Value when the accumulated value becomes constant, to compare the presence of increased value after the integrated value is the time and the integration shows a constant value the value showed a constant value, Judging the deterioration of the fluid actuator is a technical feature.
[0007]
The abnormality detection method for a fluid actuator according to claim 2 includes the steps of measuring the pressure of the fluid flowing into the fluid actuator, measuring the instantaneous flow rate of the fluid flowing into the fluid actuator, and the pressure of the fluid of the fluid actuator. A step of calculating a product of the flow velocity and a step of determining the quality of the fluid actuator based on a change amount of the calculated value of the product, and determining a quality of the fluid actuator based on the amount of change of the calculated value of the product. In the step, for the change pattern of the value integrated based on the pressure and instantaneous flow rate measured in the normal state and the change pattern of the value integrated based on the pressure and instantaneous flow rate measured after repeating the operation , the fluid is the fluid The degree of increase of the integrated value immediately after flowing into the actuator is equal to the integrated value. Value when a, to compare the presence of increased value after the integrated value is the time and the integration shows a constant value the value showed a constant value, determining the failure of the fluid actuator It is a technical feature.
[0008]
According to another aspect of the fluid actuator abnormality detection method of the present invention, the step of measuring the pressure of the fluid flowing into the fluid actuator, the step of measuring the instantaneous flow rate of the fluid flowing into the fluid actuator, The technical feature includes a step of calculating the product of the pressure and the flow velocity, and a step of determining the quality of the fluid actuator based on the amount of change in the calculated value of the product.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a fluid actuator abnormality detection method according to the third aspect, wherein in the step of judging the quality of the fluid actuator based on the change amount of the calculated value of the product described above , and calculated values of the product of the basis calculated flow rate, when the change amount between the calculated value of the product of the calculated flow rate based on the measured pressure and instantaneous flow rate after repeated operation is large, the fluid actuator It is a technical feature that it is judged to be defective.
[0010]
In the fluid actuator abnormality detection device according to claim 1, the control means operates the fluid actuator, measures the pressure of the fluid flowing into the fluid actuator with a pressure gauge, and determines the instantaneous flow rate of the fluid flowing into the fluid actuator with a flow meter. taking measurement. The deterioration determining means determines the deterioration of the fluid actuator based on a value (pattern matching) obtained by calculating the product of the pressure and the flow rate obtained from the instantaneous flow rate. If the fluid actuator deteriorates or a failure occurs in the mechanism connected to the fluid actuator, the force (calculated value of the product) required for the operation of the fluid actuator increases, so the pressure and instantaneous flow rate measured during normal operation are increased. The degree of increase in the accumulated value immediately after the fluid flows into the fluid actuator, with respect to the change pattern of the accumulated value based on the change pattern of the value accumulated based on the pressure and the instantaneous flow rate measured after repeating the operation , By comparing the value when the integrated value becomes constant, the time when the integrated value shows a constant value, and the presence or absence of an increase in the value after the integrated value shows a constant value The deterioration of the actuator and the mechanism part can be detected.
[0011]
In the fluid actuator abnormality detection method according to claim 2, the pressure of the fluid flowing into the fluid actuator is measured, the instantaneous flow rate of the fluid to the fluid actuator is measured, and the fluid pressure of the fluid actuator and the instantaneous flow rate are obtained. Calculate the product with the measured flow velocity. And the quality of a fluid actuator is judged based on the variation | change_quantity of the calculated value of a product. Here, when the fluid actuator is deteriorated or a failure occurs in the mechanism unit connected to the fluid actuator, the force (calculated value of the product) necessary for the operation of the fluid actuator increases. For this reason, the fluid is a fluid actuator with respect to the change pattern of the value accumulated based on the pressure and instantaneous flow rate measured in the normal state and the change pattern of the value accumulated based on the pressure and instantaneous flow rate measured after repeating the operation. The degree of increase of the integrated value immediately after flowing into the unit, the value when the integrated value becomes constant, the time when the integrated value is constant, and after the integrated value shows a constant value deeds increase comparison whether a value, it is possible to determine the acceptability of a fluid actuator and mechanism based on a change amount of the calculated value of the integrating (pattern matching).
[0012]
In the fluid actuator abnormality detection method according to the third aspect, the pressure of the fluid flowing into the fluid actuator is measured, the instantaneous flow rate of the fluid to the fluid actuator is measured, and the fluid pressure of the fluid actuator and the instantaneous flow rate are obtained. Calculate the product with the measured flow velocity. And the quality of a fluid actuator is judged based on the variation | change_quantity of the calculated value of a product . Here, when the fluid actuator is deteriorated or a failure occurs in the mechanism unit connected to the fluid actuator, the force ( calculated value of the product ) necessary for the operation of the fluid actuator increases. Therefore, it is possible to determine the quality of the fluid actuator and the mechanism portion based on a change amount of the calculated value of the product (pattern matching).
[0013]
In claim 4, when judging the quality of the fluid actuator based on the amount of change of the calculated value of the product, the calculated value of the product of the pressure measured at the normal time and the flow velocity calculated based on the instantaneous flow rate, and the operation When the amount of change between the pressure measured after the repetition and the calculated value of the product of the flow rate calculated based on the instantaneous flow rate is large, it is determined that the fluid actuator is defective.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a fluid actuator abnormality detection device and a fluid actuator abnormality detection method according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
Here, the configuration of the fluid actuator 20 controlled by the electromagnetic valve 32 and the mechanism unit 40 driven by the fluid actuator will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a plan view showing the upper half of the fluid actuator 20 cut away, and FIG. 1B is a view showing a BB cross section of FIG. The fluid actuator 20 includes a cylinder 22, a piston 26, a rod 24 connected to the piston 26, a seal packing 24 a disposed in the through hole 22 a of the cylinder 22, and a piston packing 26 a disposed in the piston 26. Therefore, the airtightness is maintained.
[0016]
On the other hand, as shown in FIG. 1 (B), the mechanism 40 driven by the fluid actuator 20 includes a plate 42 on which an object to be conveyed is moved, a sliding plate 46 that supports the plate 42, The sliding plate 46 includes a linear rail 44 that slides through a bearing 48. As shown in FIG. 1A, the plate 42 is moved horizontally on the linear rail by the rod 24 of the fluid actuator 20.
[0017]
2A and 2B show the control of the fluid actuator 20 by the electromagnetic valve 32. FIG. As shown in FIG. 2 (A), the A port AP and the discharge pipe EXH. A are connected by the electromagnetic valve 32, and the B port BP and the P port PP are connected, so that the P port PP is supplied. The piston 26 is pushed to the left in the drawing by the fluid (air) to draw the rod 24. On the contrary, as shown in FIG. 2 (B), the fluid actuator 20 is connected to the A port AP and the P port PP and the B port BP and the exhaust pipe EXH. The piston 26 is pushed rightward in the figure by the fluid (air) supplied from the P port PP, and pushes the rod 24 out of the fluid actuator.
[0018]
Next, the configuration of the abnormality detection device that detects abnormality of the fluid actuator 20 and the mechanism unit 40 will be described with reference to FIG. Here, the fluid actuator 20 and the mechanism unit 40 attached to the manifold 30 described above with reference to FIGS. 1 and 2 are removed, and the abnormality detection of the same operation as that of the electromagnetic valve 32 described above with reference to FIG. 2 is performed. This is controlled by the solenoid valve 50, and the abnormality detection device of the present embodiment is attached to detect the life abnormality. Here, the abnormality detection device flows into the air chamber A side of the fluid actuator 20 from the flow meter 12 that measures the instantaneous flow rate of air to the P port PP of the electromagnetic valve 50 and the A port AP of the electromagnetic valve 50. A first pressure gauge 14A that measures the pressure of the fluid (air), and a second pressure gauge that measures the pressure of the fluid (air) flowing from the B port BP of the electromagnetic valve 50 to the air chamber B side in the fluid actuator 20 14B, and a computer 10 that controls the electromagnetic valve 50 and inputs the measurement values from the first and

second pressure gauges

14A and 14B and the flow meter 12 to measure the number of times of deterioration of the fluid actuator.
[0019]
Prior to the description of the abnormality detection of this embodiment, the principle of this abnormality detection method will be described. The present inventor has an idea that a value obtained by calculating a product of pressure and flow velocity applied to the fluid actuator (hereinafter referred to as wind force) has a correlation with an input value necessary for driving the fluid actuator. It was. Then, by monitoring the wind force based on this idea, the load increases such as deterioration of the fluid actuator and the mechanism portion driven by the fluid actuator, and further, misalignment of the axis between the fluid actuator 20 and the mechanism portion 40. 3 was devised, and the device shown in FIG. 3 was devised, which makes it possible to predict the timing at which an abnormal part should be adjusted or replaced.
[0020]
The result of the abnormality detection performed by the abnormality detection device shown in FIG. 3 will be described with reference to the graphs of FIGS. In this abnormality detection, the mechanism 40 is not connected to the fluid actuator alone, that is, the fluid actuator, the deterioration of only the fluid actuator is judged, and the mechanism 40 is connected to the fluid actuator 20 as shown in FIG. An abnormality was detected in the state.
[0021]
FIG. 5 is a graph of measurement results when the piston 26 of a new fluid actuator that has not deteriorated is reciprocated once in a no-load state in which the mechanism unit 40 is not connected to the fluid actuator 20. Here, the vertical axis represents the actuator pressure A and the actuator pressure B, and the wind force, and the horizontal axis represents the elapsed time (sec). Here, the actuator pressure A means the pressure on the air chamber A side in the cylinder shown in FIG. 3, and is a pressure value measured by the pressure gauge 14A, while the actuator pressure B is on the air chamber B side. It is a pressure value measured by the pressure gauge 14B. The wind force is a flow rate (cm ³ / cm ² ) obtained by integrating the instantaneous flow rate measured by the flow meter 12 with the pressure value (Kg / cm ² ) measured by the pressure gauge 14A and the pressure gauge 14B. sec) product (Kg · cm / sec).
[0022]
Here, first, as shown in FIG. 2 (B), the A port AP and the P port PP are connected, and the solenoid valve 32 is switched so as to connect the B port BP and the discharge pipe EXH.B. The fluid (air) supplied from the port PP flows into the air chamber A, the piston 26 is pushed to the right side in the figure, and the rod 24 starts to be pushed out from the fluid actuator . The movement of the piston 26 to the right end is almost completed when 0.35 seconds have elapsed . At that time, as shown in FIG. 2 (A), the A port AP and the exhaust pipe EXH. A are connected by the solenoid valve 32, and the B port BP and the P port PP are connected to supply from the P port PP. The fluid (air) to be supplied flows into the air chamber B, the piston 26 is pushed to the left in the figure, and the rod 24 is started to be pulled. It takes about 1.3 seconds from the start of pushing the piston 26 to the end of the movement.
[0023]
In the graph of FIG. 5, the wind force, which is the calculated value of the product of the pressure and the flow velocity , has a correlation with the input value necessary for moving the piston 26 as described above. The input value required for driving and the input pattern generated by a normal fluid actuator are shown.
[0024]
FIG. 6 is a graph of measurement results when the piston 26 of a new fluid actuator that has not deteriorated is reciprocated once in a load state in which the mechanism unit 40 is connected to the fluid actuator 20 as shown in FIG. The wind force pattern shown in FIG. 6 is different from the wind force pattern of the unloaded fluid actuator shown in FIG. 5, and the wind force value is increased.
[0025]
FIG. 7 shows a wind pattern by a fluid actuator having a dirty interior. The wind force pattern shown in FIG. 7 is different from the wind force pattern of the normal fluid actuator shown in FIG. 5, and the wind force value is reduced. The reason why the wind power value is lowered is that the wind speed is lowered due to dirt inside.
[0026]
FIG. 8 shows the wind pattern when the rod packing is worn. The wind pattern shown in FIG. 8 differs from the wind pattern of the normal fluid actuator shown in FIG. 5 and is sharply increased and decreased from a very high peak.
[0027]
FIG. 9 shows a wind force pattern when the cylinder packing is worn (small wear). The wind force pattern shown in FIG. 9 is similar to the wind force pattern of the normal fluid actuator shown in FIG. 5, but it can be seen that the wind force value is slightly higher.
[0028]
FIG. 10 shows a wind force pattern when the cylinder packing is worn (large wear). The wind force pattern shown in FIG. 10 is different from the wind force pattern of the normal fluid actuator shown in FIG. 5, and it can be seen that the wind force is high for a long time and the wind force value is slightly high. .
[0029]
FIG. 11 shows a graph of the above-mentioned normal and worn wind power. The parameters for each deterioration are shown in the following chart.

[0030]
As shown in the figure, since the change pattern of the wind power amount is different, it is possible to specify whether or not it is normal and to determine the deterioration location by comparing the wind force amount and pattern matching of the wind force change pattern.
Here, the following points can be compared as pattern matching.
(1) How much the initial rise of the wind is (2) Whether the wind is rising again after the wind has become constant (3) How long is the wind first hand (4) When the wind is constant How much wind power is there [0031]
The lifetime of the fluid actuator can be dynamically analyzed by the pattern matching described above. Replacing the fluid actuator with the expected life during periodic inspection of the equipment may cause problems such as failure of the fluid actuator during assembly work, stop of the assembly line, and replacement of the fluid actuator Can be prevented in advance.
[0032]
Here, the pattern matching process of the fluid actuator by the computer 10 shown in FIG. 3 will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the computer 10 determines whether the switching timing of the solenoid valve 50 is reached (S12). When the switching timing is reached (Yes in S12), the computer 10 switches the solenoid valve (S14). That is, when the fluid actuator is in the state described above with reference to FIG. 2A, the port is switched as shown in FIG. 2B, and conversely, in the state shown in FIG. Switch ports as shown in (A). Then, the pressure value and the instantaneous flow rate value from the first pressure gauge 14A, the second pressure gauge 14B and the flow meter 12 are input (S18). Thereafter, the product of the input pressure value and the flow velocity value based on the instantaneous flow rate is calculated (integration process) to obtain the wind force (S20), and the obtained wind value change pattern and normal change pattern (for example, initial state) (S22). If there is no change in the pattern (S22 is OK), the process returns to step 12 and measurement is continued. On the other hand, when the pattern difference becomes large (S22 is NG), the wear location is specified by pattern matching, and the process ends.
[0033]
In the present embodiment, the deterioration is determined based on the change pattern of the wind force, but it is also possible to determine the deterioration of the fluid actuator based on the fluctuation of the peak value of the wind force.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the fluid actuator abnormality detection device of the first aspect, the control means operates the fluid actuator, measures the pressure of the fluid flowing into the fluid actuator with the pressure gauge, and flows into the fluid actuator with the flow meter. Measure the instantaneous flow rate of the fluid. The deterioration determining means determines the deterioration of the fluid actuator based on a value (pattern matching) obtained by calculating the product of the pressure and the flow rate obtained from the instantaneous flow rate. If the fluid actuator deteriorates or a failure occurs in the mechanism connected to the fluid actuator, the force (calculated value of the product) required for the operation of the fluid actuator increases, so the pressure and instantaneous flow rate measured during normal operation are increased. The degree of increase in the accumulated value immediately after the fluid flows into the fluid actuator, with respect to the change pattern of the accumulated value based on the change pattern of the value accumulated based on the pressure and the instantaneous flow rate measured after repeating the operation , By comparing the value when the integrated value becomes constant, the time when the integrated value shows a constant value, and the presence or absence of an increase in the value after the integrated value shows a constant value The deterioration of the actuator and the mechanism part can be detected.
[0035]
According to the abnormality detection method for a fluid actuator of claim 2, the pressure of the fluid flowing into the fluid actuator is measured, the flow rate of the fluid to the fluid actuator is measured, and the flow velocity obtained from the fluid pressure and the flow rate of the fluid actuator. And the product of The quality of the fluid actuator can be determined based on the amount of change in the calculated product value. For this reason, the fluid is a fluid actuator with respect to the change pattern of the value accumulated based on the pressure and instantaneous flow rate measured in the normal state and the change pattern of the value accumulated based on the pressure and instantaneous flow rate measured after repeating the operation. The degree of increase of the integrated value immediately after flowing into the unit, the value when the integrated value becomes constant, the time when the integrated value is constant, and after the integrated value shows a constant value of compares the presence or absence of increasing value, quality dynamically analyzes the fluid actuator and mechanism by measuring the variation of the calculated value of the integrating, that is, it is possible to predict the dynamic life in Become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 (A) is a plan view showing a fluid actuator arranged in the manifold in FIG. 1, and FIG. 1 (B) is a BB of a mechanism part shown in FIG. 1 (A). It is sectional drawing.
FIG. 2A and FIG. 2B are explanatory diagrams showing the operation of the fluid actuator.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration of an abnormality detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing measurement processing by a computer of the abnormality detection device.
FIG. 5 is a graph showing a measurement result of a non-defective good fluid actuator by the abnormality detection device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing measurement results of a non-defective fluid actuator in a loaded state by the abnormality detection device.
FIG. 7 is a graph showing a measurement result of an internal dirt fluid actuator in an unloaded state by the abnormality detection device.
FIG. 8 is a graph showing a measurement result of a deteriorated fluid actuator under load by the abnormality detection device.
FIG. 9 is a graph showing a measurement result of a deteriorated product fluid actuator under load by the abnormality detection device.
FIG. 10 is a graph showing a measurement result of a deteriorated fluid actuator under load by the abnormality detection device.
FIG. 11 is a graph showing the amount of wind force of the deteriorated fluid actuator in each state.
[Explanation of symbols]
10 Computer 12 Flowmeter 14A First Pressure Gauge 14B Second Pressure Gauge 20 Fluid Actuator 22 Cylinder 24 Rod 26 Piston 30 Manifold (Solenoid Valve Collecting Piping Base)
32 Solenoid valve 50 Solenoid valve

Claims

Control means for operating the fluid actuator, a pressure gauge for measuring the pressure of the fluid flowing into the fluid actuator, a flow meter for measuring the instantaneous flow rate of the fluid flowing into the fluid actuator, and the pressure measured by the pressure gauge And a deterioration determining means for determining deterioration of the fluid actuator based on a value obtained by calculating a product of the flow rate obtained from the instantaneous flow rate measured by the flow meter and the flow rate,
In the deterioration judging means, the change pattern of the value integrated based on the pressure and the instantaneous flow rate measured in the normal state, and the change pattern of the value integrated based on the pressure and the instantaneous flow rate measured after repeating the operation , Of the integrated value immediately after flowing into the fluid actuator, a value when the integrated value becomes constant, a time when the integrated value is constant, and the integrated value An abnormality detection device for a fluid actuator system, wherein the deterioration of the fluid actuator is determined by comparing the presence / absence of an increase in the value after a constant value is exhibited .

Measuring the pressure of the fluid flowing into the fluid actuator; measuring the instantaneous flow rate of the fluid flowing into the fluid actuator; calculating the product of the fluid pressure and flow velocity of the fluid actuator; Determining whether the fluid actuator is good or bad based on the amount of change in the calculated value of
In the step of judging the quality of the fluid actuator based on the change amount of the calculated value of the product, the change pattern of the value accumulated based on the pressure and the instantaneous flow rate measured at normal time, the pressure measured after repeating the operation, and For the change pattern of the value integrated based on the instantaneous flow rate, the degree of increase of the integrated value immediately after the fluid flows into the fluid actuator, the value when the integrated value becomes constant, the integrated A fluid actuator system abnormality characterized by comparing a time when the value shows a constant value and a presence / absence of an increase in the value after the integrated value shows a constant value to determine a failure of the fluid actuator Detection method.