JP6819566B2 - 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

Info

Publication number
JP6819566B2
JP6819566B2 JP2017250784A JP2017250784A JP6819566B2 JP 6819566 B2 JP6819566 B2 JP 6819566B2 JP 2017250784 A JP2017250784 A JP 2017250784A JP 2017250784 A JP2017250784 A JP 2017250784A JP 6819566 B2 JP6819566 B2 JP 6819566B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
external force
physical quantity
rod
detection sensor
quantity detection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017250784A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019116927A (ja
Inventor
政彦 長坂
政彦 長坂
泰育 牧野
泰育 牧野
克明 小田木
克明 小田木
知志 横前
知志 横前
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sintokogio Ltd
Original Assignee
Sintokogio Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sintokogio Ltd filed Critical Sintokogio Ltd
Priority to JP2017250784A priority Critical patent/JP6819566B2/ja
Priority to US16/223,192 priority patent/US11402297B2/en
Priority to EP18275191.7A priority patent/EP3505774B1/en
Priority to CN201811597652.2A priority patent/CN109975147B/zh
Publication of JP2019116927A publication Critical patent/JP2019116927A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6819566B2 publication Critical patent/JP6819566B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00Testing of machine parts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B19/00Testing; Calibrating; Fault detection or monitoring; Simulation or modelling of fluid-pressure systems or apparatus not otherwise provided for
    • F15B19/005Fault detection or monitoring
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H21/00Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides
    • F16H21/10Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane
    • F16H21/40Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane for interconverting rotary motion and oscillating motion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H57/00General details of gearing
    • F16H57/01Monitoring wear or stress of gearing elements, e.g. for triggering maintenance
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0028Force sensors associated with force applying means
    • G01L5/0033Force sensors associated with force applying means applying a pulling force
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0028Force sensors associated with force applying means
    • G01L5/0038Force sensors associated with force applying means applying a pushing force
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/26Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors
    • G01M3/32Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for containers, e.g. radiators
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/56Investigating resistance to wear or abrasion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63Electronic controllers
    • F15B2211/6303Electronic controllers using input signals
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60Circuit components or control therefor
    • F15B2211/63Electronic controllers
    • F15B2211/6303Electronic controllers using input signals
    • F15B2211/6336Electronic controllers using input signals representing a state of the output member, e.g. position, speed or acceleration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/86Control during or prevention of abnormal conditions
    • F15B2211/863Control during or prevention of abnormal conditions the abnormal condition being a hydraulic or pneumatic failure
    • F15B2211/864Failure of an output member, e.g. actuator or motor failure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/87Detection of failures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H57/00General details of gearing
    • F16H57/01Monitoring wear or stress of gearing elements, e.g. for triggering maintenance
    • F16H2057/012Monitoring wear or stress of gearing elements, e.g. for triggering maintenance of gearings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Actuator (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

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と、このロッドに接続されて被加圧物と機械的に接触することにより被加圧物を直動方向に押引する押引部材と、を備え、押引部材が被加圧物から直動方向とは異なる横荷重を受けることによってロッドに直動方向とは異なる横荷重が加わ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と、このロッドに接続されて被加圧物と機械的に接触することにより被加圧物を直動方向に押引する押引部材と、を備え、押引部材が被加圧物から直動方向とは異なる横荷重を受けることによってロッドに直動方向とは異なる横荷重が加わ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と、
    このロッドに接続されて被加圧物と機械的に接触することにより被加圧物を直動方向に押引する押引部材と、を備え、押引部材が被加圧物から直動方向とは異なる横荷重を受けることによってロッドに直動方向とは異なる横荷重が加わ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と、
    このロッドに接続されて被加圧物と機械的に接触することにより被加圧物を直動方向に押引する押引部材と、を備え、押引部材が被加圧物から直動方向とは異なる横荷重を受けることによってロッドに直動方向とは異なる横荷重が加わ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。
JP2017250784A 2017-12-27 2017-12-27 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 Active JP6819566B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017250784A JP6819566B2 (ja) 2017-12-27 2017-12-27 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
US16/223,192 US11402297B2 (en) 2017-12-27 2018-12-18 Wear detection method and wear detection system for linear actuator
EP18275191.7A EP3505774B1 (en) 2017-12-27 2018-12-20 Wear detection method and arrangement with wear detection system
CN201811597652.2A CN109975147B (zh) 2017-12-27 2018-12-26 线性致动器的损耗检测方法及损耗检测系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017250784A JP6819566B2 (ja) 2017-12-27 2017-12-27 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

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019116927A JP2019116927A (ja) 2019-07-18
JP6819566B2 true JP6819566B2 (ja) 2021-01-27

Family

ID=65010502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017250784A Active JP6819566B2 (ja) 2017-12-27 2017-12-27 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

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11402297B2 (ja)
EP (1) EP3505774B1 (ja)
JP (1) JP6819566B2 (ja)
CN (1) CN109975147B (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN111623097A (zh) * 2020-06-30 2020-09-04 深圳市施罗德工业集团有限公司 推杆结构和电动推杆

Family Cites Families (12)

* 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
DK2115323T3 (da) * 2006-12-31 2012-05-07 Linak As Aktuatorsystem
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
CN108025431A (zh) * 2015-09-14 2018-05-11 拓诺麦公司 致动器诊断和预测

Also Published As

Publication number Publication date
EP3505774B1 (en) 2020-09-09
CN109975147A (zh) 2019-07-05
EP3505774A1 (en) 2019-07-03
JP2019116927A (ja) 2019-07-18
CN109975147B (zh) 2023-07-04
US20190195732A1 (en) 2019-06-27
US11402297B2 (en) 2022-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6819566B2 (ja) 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
EP1448352B1 (en) Melt pressure observer for electric injection molding machine
KR100806006B1 (ko) 성형 기계, 클램핑 시스템, 버어 검출 방법 그리고 이상검출 방법
CN108778642B (zh) 关节型机器人及其气弹簧的气体减少状态推定方法
CN110030230A (zh) 用于致动器的故障检测系统
US20200121341A1 (en) Hydraulic forceps system
CN104923590B (zh) 压力校正机及其校正方法
JP5363035B2 (ja) 射出成形機のエジェクタ異常検出装置
CN111055462B (zh) 注射成型机
US20220274305A1 (en) Injection molding machine and controller
JP5445760B2 (ja) クランクシャフト鍛造装置
WO2020213663A1 (ja) 射出成形機システム、産業機械のコントローラ
CN106743308B (zh) 钢带的偏移修正装置
CN108421837B (zh) 监测成型工具上的成形齿布置的功能状态的方法和装置
JP3290144B2 (ja) ローリングマシンの稼働状況表示方法及びその装置
JP6181342B2 (ja) 高粘性物質の取出方法及び高粘性物質の取出装置
KR101620705B1 (ko) 페이오프릴 장치 및 이를 이용한 코일링 방법
CN109605799A (zh) 干袋式等静压机
JP6368153B2 (ja) 圧延材の誘導システム、誘導方法及び管理方法
JP7391737B2 (ja) 射出成形機、産業機械
JP2004330527A (ja) 射出成形機の型締制御方法
KR100403470B1 (ko) 코크스 오븐의 신축 측정장치
JP2013060983A (ja) 流体圧シリンダ装置
CN207325779U (zh) 一种用于压制工件的手持按压装置
US6582632B1 (en) Injection molding machine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191009

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200717

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200728

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200821

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201201

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201214

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6819566

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250