JP7063590B2

JP7063590B2 - 空気圧シリンダの動作検出装置

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Publication number: JP7063590B2
Application number: JP2017235074A
Authority: JP
Inventors: 健元近藤
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2017-12-07
Filing date: 2017-12-07
Publication date: 2022-05-09
Anticipated expiration: 2037-12-07
Also published as: CN109899341B; JP2019100512A; CN109899341A

Description

本発明は、空気圧シリンダの動作検出装置に関する。

一般的に、流体圧アクチュエータとしての空気圧シリンダは、シリンダ室内に移動部材であるピストンが収容されており、ピストンによってシリンダ室内が第１圧力作用室と第２圧力作用室とに区画されている。また、空気圧シリンダは、第１圧力作用室に連通する第１給排ポートと、第２圧力作用室に連通する第２給排ポートと、を有している。第１給排ポートには、第１給排ポートに対して流体としての空気を給排する第１給排流路が接続されている。また、第２給排ポートには、第２給排ポートに対して空気を給排する第２給排流路が接続されている。

第１給排流路及び第２給排流路には切換弁が接続されている。切換弁は、流体供給源である空気供給源からの空気を第１給排流路及び第１給排ポートを介して第１圧力作用室に供給するとともに第２圧力作用室の空気を第２給排ポート及び第２給排流路を介して大気に排出する第１切換状態に切換可能である。また、切換弁は、空気供給源からの空気を第２給排流路及び第２給排ポートを介して第２圧力作用室に供給するとともに第１圧力作用室の空気を第１給排ポート及び第１給排流路を介して大気に排出する第２切換状態に切換可能である。そして、切換弁が第１切換状態に切り換えられることにより、ピストンが、ピストンの移動方向に位置する第１ストロークエンドから第２ストロークエンドに向けてシリンダ室内を直線移動する。また、切換弁が第２切換状態に切り換えられることにより、ピストンが、第２ストロークエンドから第１ストロークエンドに向けてシリンダ室内を直線移動する。

また、このような空気圧シリンダのピストンの移動速度を制御する方式として、例えば、第１給排流路及び第２給排流路にそれぞれ設けられる第１流量調整部及び第２流量調整部を用いたメータイン制御方式及びメータアウト制御方式が一般的に知られている。

メータイン制御方式では、例えば、切換弁が第１切換状態に切り換えられている場合、第１給排流路及び第１給排ポートを介して第１圧力作用室に供給される空気の流量を第１流量調整部により調整することにより、ピストンにおける第１ストロークエンドから第２ストロークエンドに向けた移動速度を制御する。また、例えば、切換弁が第２切換状態に切り換えられている場合、第２給排流路及び第２給排ポートを介して第２圧力作用室に供給される空気の流量を第２流量調整部によって調整することにより、ピストンにおける第２ストロークエンドから第１ストロークエンドに向けた移動速度を制御する。

メータアウト制御方式では、例えば、切換弁が第１切換状態に切り換えられている場合、第２圧力作用室から第２給排ポート及び第２給排流路を介して大気に排出される空気の流量を第２流量調整部によって調整することにより、ピストンにおける第１ストロークエンドから第２ストロークエンドに向けた移動速度を制御する。また、例えば、切換弁が第２切換状態に切り換えられている場合、第１圧力作用室から第１給排ポート及び第１給排流路を介して大気に排出される空気の流量を第１流量調整部によって調整することにより、ピストンにおける第２ストロークエンドから第１ストロークエンドに向けた移動速度を制御する。

このように、空気圧シリンダにおいては、メータイン制御方式又はメータアウト制御方式のいずれかを採用して、第１流量調整部及び第２流量調整部を用いた空気の流量の調整が行われることにより、ピストンが予め設定された移動速度でシリンダ室内を直線移動する。

ところで、空気圧シリンダにおいては、ピストンが第１ストロークエンドと第２ストロークエンドとの間で移動している間に、何らかの異常が生じて、ピストンの移動速度が異常に変化する場合がある。このような空気圧シリンダの動作検出を行うために、例えば特許文献１では、磁歪式センサが用いられている。磁歪式センサは、シリンダ室内で直線移動するピストンの位置を連続的に検出できる。したがって、磁歪式センサを用いることで、ピストンの移動速度が異常に変化するような、空気圧シリンダの動作検出を行うことができる。

特開平９－３２９４０９号公報

しかしながら、磁歪センサは、空気圧シリンダに対して組み付けるための構造が複雑であったり、磁歪センサ自体が高価であったりするため、空気圧シリンダの動作検出を行うための有効な構成とは言い難いという実情があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、空気圧シリンダの動作検出を安価且つ簡素な構造で行うことができる空気圧シリンダの動作検出装置を提供することにある。

上記課題を解決する空気圧シリンダの動作検出装置は、シリンダ室と、前記シリンダ室内を直線移動する移動部材と、前記シリンダ室内において前記移動部材によってそれぞれ区画される第１圧力作用室及び第２圧力作用室と、前記第１圧力作用室に連通する第１給排ポートと、前記第２圧力作用室に連通する第２給排ポートと、を有し、前記第１給排ポートには、前記第１給排ポートに対して空気を給排する第１給排流路が接続されるとともに、前記第２給排ポートには、前記第２給排ポートに対して空気を給排する第２給排流路が接続され、前記第１給排流路及び前記第２給排流路に接続された切換弁によって、前記第１圧力作用室及び前記第２圧力作用室に対する空気の給排が切り換えられ、前記第１給排流路及び前記第２給排流路にそれぞれ設けられた第１流量調整部及び第２流量調整部を用いた空気の流量の調整が行われることにより、前記移動部材が予め設定された移動速度で前記シリンダ室内を直線移動する空気圧シリンダの動作検出装置であって、前記第１圧力作用室の圧力を検出する第１圧力検出部と、前記第２圧力作用室の圧力を検出する第２圧力検出部と、前記第１流量調整部のみによって空気の流量の調整が行われることによって変化する前記第１圧力検出部の検出圧力、又は、前記第２流量調整部のみによって空気の流量の調整が行われることによって変化する前記第２圧力検出部の検出圧力を微分して前記第１ストロークエンド及び前記第２ストロークエンドの間における前記移動部材の動き出しから停止までの連続的な速度変化量を算出する速度変化量算出部と、前記速度変化量算出部によって算出された前記移動部材の速度変化量を積分して前記第１ストロークエンド及び前記第２ストロークエンドの間における前記移動部材の動き出しから停止までの連続的な変位量を算出する変位量算出部と、を備えた。

上記空気圧シリンダの動作検出装置において、前記空気圧シリンダの初期動作以降において、算出された前記移動部材の変位量を、前記空気圧シリンダの初期動作で得られる前記移動部材の変位量と比較し、前記空気圧シリンダの動作が異常であるか否かを判定する判定部をさらに備えるとよい。

上記空気圧シリンダの動作検出装置において、前記第１圧力検出部は、前記第１給排流路における前記第１給排ポートと前記第１流量調整部との間に配置され、前記第２圧力検出部は、前記第２給排流路における前記第２給排ポートと前記第２流量調整部との間に配置されているとよい。

この発明によれば、空気圧シリンダの動作検出を安価且つ簡素な構造で行うことができる。

実施形態における空気圧回路の全体構成図。第２圧力検出部による検出圧力の変動波形、及び比較例である磁歪式センサにより検出されるピストンの変位量の変動波形を示すグラフ。ピストンの速度変化量の変動波形を示すグラフ。ピストンの変位量の変動波形を示すグラフ。

以下、流体圧アクチュエータの動作検出装置を具体化した一実施形態を図１～図４にしたがって説明する。本実施形態の流体圧アクチュエータの動作検出装置は、流体圧アクチュエータとしての空気圧シリンダの動作検出を行う。

図１に示すように、空気圧シリンダ１０は、シリンダチューブ１１と、シリンダチューブ１１内に形成されるシリンダ室１２と、シリンダ室１２内に収容される移動部材としてのピストン１３と、を有している。ピストン１３は、シリンダ室１２内を往復直線移動する。ピストン１３には、ピストンロッド１４が一体的に設けられている。ピストンロッド１４は、ピストン１３の往復直線移動に伴ってシリンダチューブ１１から出没可能である。

シリンダ室１２内は、ピストン１３によって第１圧力作用室１５及び第２圧力作用室１６に区画されている。シリンダチューブ１１には、第１圧力作用室１５に連通する第１給排ポート１７と、第２圧力作用室１６に連通する第２給排ポート１８とが形成されている。

第１給排ポート１７には、第１給排ポート１７に対して流体である空気を給排する第１給排流路１９が接続されている。第２給排ポート１８には、第２給排ポート１８に対して空気を給排する第２給排流路２０が接続されている。第１給排流路１９及び第２給排流路２０には切換弁２１が接続されている。この切換弁２１によって、第１圧力作用室１５及び第２圧力作用室１６に対する空気の給排が切り換えられる。

切換弁２１は、流体供給源である空気供給源２２からの空気を第１給排流路１９及び第１給排ポート１７を介して第１圧力作用室１５に供給するとともに第２圧力作用室１６の空気を第２給排ポート１８及び第２給排流路２０を介して大気に排出する第１切換状態に切換可能である。また、切換弁２１は、空気供給源２２からの空気を第２給排流路２０及び第２給排ポート１８を介して第２圧力作用室１６に供給するとともに第１圧力作用室１５の空気を第１給排ポート１７及び第１給排流路１９を介して大気に排出する第２切換状態に切換可能である。

そして、切換弁２１が第１切換状態に切り換えられることにより、ピストン１３が、ピストン１３の移動方向に位置する第１ストロークエンドから第２ストロークエンドに向けてシリンダ室１２内を直線移動する。また、切換弁２１が第２切換状態に切り換えられることにより、ピストン１３が、第２ストロークエンドから第１ストロークエンドに向けてシリンダ室１２内を直線移動する。

第１給排流路１９には、第１流量調整部２３が設けられている。第１流量調整部２３は、第１給排流路１９における第１給排ポート１７と切換弁２１との間に配置されている。第２給排流路２０には、第２流量調整部２４が設けられている。第２流量調整部２４は、第２給排流路２０における第２給排ポート１８と切換弁２１との間に配置されている。第１流量調整部２３及び第２流量調整部２４は、チェック弁２３ａ，２４ａ及び可変絞り弁２３ｂ，２４ｂをそれぞれ有する速度制御弁である。

第１流量調整部２３及び第２流量調整部２４それぞれの可変絞り弁２３ｂ，２４ｂの弁開度は、制御装置２５によって制御される。そして、第１流量調整部２３及び第２流量調整部２４を用いた空気の流量の調整が行われることにより、ピストン１３が予め設定された移動速度でシリンダ室１２内を直線移動する。

本実施形態では、ピストン１３の移動速度を制御する方式として、メータアウト制御方式が採用されている。メータアウト制御方式では、例えば、切換弁２１が第１切換状態に切り換えられている場合、第１流量調整部２３のチェック弁２３ａは、空気供給源２２から第１給排流路１９を介して第１給排ポート１７に向かう空気の流れを許容し、空気供給源２２からの空気が第１給排流路１９及び第１給排ポート１７を介して第１圧力作用室１５に供給される。一方、第２流量調整部２４の可変絞り弁２４ｂの弁開度が制御装置２５によって制御され、第２圧力作用室１６から第２給排ポート１８及び第２給排流路２０を介して大気に排出される空気の流量が可変絞り弁２４ｂによって調整される。これにより、ピストン１３における第１ストロークエンドから第２ストロークエンドに向けた移動速度が制御される。

また、例えば、切換弁２１が第２切換状態に切り換えられている場合、第２流量調整部２４のチェック弁２４ａは、空気供給源２２から第２給排流路２０を介して第２給排ポート１８に向かう空気の流れを許容し、空気供給源２２からの空気が第２給排流路２０及び第２給排ポート１８を介して第２圧力作用室１６に供給される。一方、第１流量調整部２３の可変絞り弁２３ｂの弁開度が制御装置２５によって制御され、第１圧力作用室１５から第１給排ポート１７及び第１給排流路１９を介して大気に排出される空気の流量が可変絞り弁２３ｂによって調整される。これにより、ピストン１３における第２ストロークエンドから第１ストロークエンドに向けた移動速度が制御される。

空気圧シリンダ１０、第１給排流路１９、第２給排流路２０、切換弁２１、第１流量調整部２３、及び第２流量調整部２４は、空気供給源２２からの空気が流れる空気圧回路１を構成している。

空気圧シリンダ１０の動作検出を行う動作検出装置３０は、第１圧力作用室１５の圧力を検出する第１圧力検出部３１と、第２圧力作用室１６の圧力を検出する第２圧力検出部３２と、を備えている。第１圧力検出部３１は、第１給排流路１９における第１給排ポート１７と第１流量調整部２３との間に配置されている。第２圧力検出部３２は、第２給排流路２０における第２給排ポート１８と第２流量調整部２４との間に配置されている。

第１圧力検出部３１及び第２圧力検出部３２は、制御装置２５にそれぞれ電気的に接続されている。第１圧力検出部３１及び第２圧力検出部３２は、検出圧力に比例した電圧値を制御装置２５に出力するアナログ出力方式の圧力変換器である。制御装置２５は、第１圧力検出部３１及び第２圧力検出部３２から出力されたアナログ信号をデジタル変換（ＡＤ変換）する。なお、この場合のサンプリング周期は、例えば、１ｍｓ以下である。また、制御装置２５は、必要に応じて、変換されたデジタル信号に対して移動平均処理を行ってもよい。

制御装置２５は、第１流量調整部２３又は第２流量調整部２４による空気の流量の調整によって変化する第１圧力検出部３１又は第２圧力検出部３２の検出圧力を微分してピストン１３の速度変化量を算出する速度変化量算出プログラムが予め記憶されている。よって、制御装置２５は、第１圧力検出部３１又は第２圧力検出部３２の検出圧力を微分してピストン１３の速度変化量を算出する速度変化量算出部として機能する。

また、制御装置２５は、算出したピストン１３の速度変化量を積分してピストン１３の変位量を算出する変位量算出プログラムが予め記憶されている。よって、制御装置２５は、算出したピストン１３の速度変化量を積分してピストン１３の変位量を算出する変位量算出部としても機能する。

図２には、例えば、切換弁２１が第１切換状態に切り換えられており、ピストン１３が第１ストロークエンドから第２ストロークエンドまで移動する際の第２圧力検出部３２による検出圧力の変動波形（圧力波形）を実線Ｌ１で示している。また、図２には、比較例として、磁歪式センサを用いることにより検出されたピストン１３の変位量の変動波形（出力波形）を二点鎖線Ｌ２で示している。図２において実線Ｌ１と二点鎖線Ｌ２を比較して分かるように、第２圧力検出部３２による検出圧力の変動波形は、磁歪式センサにより検出されたピストン１３の変位量の変動波形と相関関係が無い。

図３には、第２圧力検出部３２による検出圧力を微分計算することにより得られるピストン１３の速度変化量の変動波形（速度波形）を実線Ｌ３で示している。また、図３には、比較例として、磁歪式センサにより検出されたピストン１３の変位量を微分計算することにより得られるピストン１３の速度変化量の変動波形（速度波形）を二点鎖線Ｌ４で示している。本発明者は、図３において実線Ｌ３と二点鎖線Ｌ４とを比較して分かるように、第２圧力検出部３２による検出圧力を微分計算することにより得られるピストン１３の速度変化量の変動波形は、磁歪式センサにより検出されたピストン１３の変位量を微分計算することにより得られるピストン１３の速度変化量の変動波形と相関関係があることを見出した。

図４には、第２圧力検出部３２による検出圧力を微分計算することにより得られるピストン１３の速度変化量を積分計算することにより得られるピストン１３の変位量の変動波形を実線Ｌ５で示している。また、図４では、比較例として、磁歪式センサにより検出されたピストン１３の変位量の変動波形を二点鎖線Ｌ２で示している。この図４に示す二点鎖線Ｌ２は、図２において二点鎖線Ｌ２で示した磁歪式センサにより検出されたピストン１３の変位量の変動波形と同じものである。本発明者は、図４において実線Ｌ５と二点鎖線Ｌ２とを比較して分かるように、第２圧力検出部３２による検出圧力を微分計算することにより得られるピストン１３の速度変化量を積分計算することにより得られるピストン１３の変位量の変動波形は、磁歪式センサにより検出されたピストン１３の変位量の変動波形と相関関係があることを見出した。

そこで、本実施形態の制御装置２５は、第１流量調整部２３又は第２流量調整部２４による空気の流量の調整によって変化する第１圧力検出部３１又は第２圧力検出部３２の検出圧力を微分してピストン１３の速度変化量を算出し、算出したピストン１３の速度変化量を積分計算してピストン１３の変位量を算出する。

制御装置２５には、使用されている空気圧シリンダ１０のピストン１３のストローク量やピストン径などのパラメータが予め記憶されている。そして、空気圧シリンダ１０の初期動作で得られるピストン１３の変位量がベースラインとして記憶されている。例えば、制御装置２５は、図４において実線Ｌ５で示されるピストン１３の変位量の変動波形が、ベースラインとして記憶されている。

ここで、「空気圧シリンダ１０の初期動作で得られるピストン１３の変位量」とは、「空気圧シリンダ１０が初めて使用される初回の動作で得られるピストン１３の変位量」である。なお、制御装置２５には、空気圧シリンダ１０が初めて使用されてその後の複数回の動作で得られるピストン１３の変位量の平均値がベースラインとして記憶されていてもよい。

例えば、制御装置２５によって算出されたピストン１３の変位量の変動波形が、図４において破線Ｌ６で示すような変動波形であり、実線Ｌ５で示すピストン１３の変位量の変動波形（ベースライン）と比較して、ある一定の差異が生じている場合に、空気圧シリンダ１０の動作が異常であると判定する。したがって、制御装置２５は、空気圧シリンダ１０の初期動作以降において、算出したピストン１３の変位量を、空気圧シリンダ１０の初期動作で得られるピストン１３の変位量と比較し、空気圧シリンダ１０の動作が異常であるか否かを判定する判定部としても機能する。

図１に示すように、制御装置２５は、通知部２６と電気的に接続されている。そして、制御装置２５は、空気圧シリンダ１０の動作が異常であると判定すると、その判定結果を通知部２６に送信する。そして、通知部２６は、作業者に空気圧シリンダ１０の動作が異常であることを通知する。通知部２６は、例えば、空気圧シリンダ１０の動作が異常であることを表示することにより作業者に通知するディスプレイである。

次に、本実施形態の作用について説明する。
制御装置２５は、切換弁２１が第１切換状態に切り換えられると、ピストン１３が予め設定された移動速度でシリンダ室１２内を第１ストロークエンドから第２ストロークエンドまで直線移動するように、第２流量調整部２４の可変絞り弁２４ｂの弁開度を制御する。そして、制御装置２５は、第２圧力検出部３２による検出圧力を微分計算してピストン１３の速度変化量を算出するとともに、算出したピストン１３の速度変化量を積分計算してピストン１３の変位量を算出する。これにより、シリンダ室１２内で第１ストロークエンドから第２ストロークエンドまで直線移動するピストン１３の位置が連続的に検出され、ピストン１３がシリンダ室１２内を第１ストロークエンドから第２ストロークエンドまで直線移動する際の空気圧シリンダ１０の動作検出が可能となる。

また、制御装置２５は、切換弁２１が第２切換状態に切り換えられると、ピストン１３が予め設定された移動速度でシリンダ室１２内を第２ストロークエンドから第１ストロークエンドまで直線移動するように、第１流量調整部２３の可変絞り弁２３ｂの弁開度を制御する。そして、制御装置２５は、第１圧力検出部３１による検出圧力を微分計算してピストン１３の速度変化量を算出するとともに、算出したピストン１３の速度変化量を積分計算してピストン１３の変位量を算出する。これにより、シリンダ室１２内で第２ストロークエンドから第１ストロークエンドまで直線移動するピストン１３の位置が連続的に検出され、ピストン１３がシリンダ室１２内を第２ストロークエンドから第１ストロークエンドまで直線移動する際の空気圧シリンダ１０の動作検出が可能となる。

そして、制御装置２５は、空気圧シリンダ１０の初期動作以降において、算出したピストン１３の変位量をベースラインと比較し、ある一定の差異が生じた場合に、空気圧シリンダ１０の動作が異常であると判定する。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）動作検出装置３０は、第１流量調整部２３又は第２流量調整部２４による空気の流量の調整によって変化する第１圧力検出部３１又は第２圧力検出部３２の検出圧力を微分してピストン１３の速度変化量を算出し、算出したピストン１３の速度変化量を積分計算してピストン１３の変位量を算出する制御装置２５を備えている。これによれば、動作検出装置３０は、シリンダ室１２内で直線移動するピストン１３の位置を連続的に検出できるため、ピストン１３がシリンダ室１２内を直線移動する際の空気圧シリンダ１０の動作検出が可能となる。したがって、制御装置２５は、磁歪式センサを用いずに、第１圧力検出部３１又は第２圧力検出部３２の検出圧力を利用するだけで、ピストン１３の変位量を検出することができるため、空気圧シリンダ１０の動作検出を安価且つ簡素な構造で行うことができる。

（２）制御装置２５は、空気圧シリンダ１０の初期動作以降において、算出したピストン１３の変位量をベースラインと比較し、ある一定の差異が生じた場合に、空気圧シリンダ１０の動作が異常であると判定する。これによれば、空気圧シリンダ１０の故障を予知することができる。また、空気圧シリンダ１０の異常個所の特定が可能になる。

（３）第１圧力検出部３１は、第１給排流路１９における第１給排ポート１７と第１流量調整部２３との間に配置されている。これによれば、第１圧力検出部３１が、例えば、第１給排流路１９における第１流量調整部２３と切換弁２１との間に配置されている場合に比べると、第１圧力検出部３１によって第１圧力作用室１５の圧力を精度良く検出することができる。また、第２圧力検出部３２は、第２給排流路２０における第２給排ポート１８と第２流量調整部２４との間に配置されている。これによれば、第２圧力検出部３２が、例えば、第２給排流路２０における第２流量調整部２４と切換弁２１との間に配置されている場合に比べると、第２圧力検出部３２によって第２圧力作用室１６の圧力を精度良く検出することができる。

（４）制御装置２５は、第１流量調整部２３又は第２流量調整部２４による空気の流量の調整によって変化する第１圧力検出部３１又は第２圧力検出部３２の検出圧力を微分してピストン１３の速度変化量を算出するため、ピストン１３の動き出しから停止までの速度変化量をリニアに検出することができる。

（５）第１圧力検出部３１は、第１給排流路１９における第１給排ポート１７と第１流量調整部２３との間の任意の位置に配置すればよく、第２圧力検出部３２は、第２給排流路２０における第２給排ポート１８と第２流量調整部２４との間の任意の位置に配置すればよいため、第１圧力検出部３１及び第２圧力検出部３２の設置性が良好である。

（６）制御装置２５は、磁歪式センサを用いずに、第１圧力検出部３１又は第２圧力検出部３２の検出圧力を利用するだけで、ピストン１３の変位量を検出することができるため、電気的な外乱ノイズによる影響を受け難く、ピストン１３の変位量を精度良く検出することができる。

（７）磁歪センサは、空気圧シリンダ１０に対して組み付けられるため、空気圧シリンダ１０のサイズ等によっては、磁歪センサにおける空気圧シリンダ１０に対する組み付け位置を変更する必要があったり、磁歪センサ自体を空気圧シリンダ１０のサイズに合った大きさのものに変更する必要があったりする場合がある。しかし、本実施形態では、第１給排流路１９に配置される第１圧力検出部３１、及び第２給排流路２０に配置される第２圧力検出部３２の検出圧力を利用するだけで、ピストン１３の変位量を検出することができる。したがって、空気圧シリンダ１０のサイズの影響を受けて、第１圧力検出部３１及び第２圧力検出部３２の設置位置を変更したり、第１圧力検出部３１及び第２圧力検出部３２自体のサイズを変更したりする必要が無い。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・実施形態において、制御装置２５は、空気圧シリンダ１０の初期動作以降において、算出したピストン１３の変位量をベースラインと比較し、空気圧シリンダ１０の動作が異常であるか否かを判定する判定部として機能しなくてもよい。要は、動作検出装置３０は、シリンダ室１２内で直線移動するピストン１３の位置を連続的に検出し、ピストン１３がシリンダ室１２内を直線移動する際の空気圧シリンダ１０の動作検出が可能である構成であればよい。

・実施形態において、第１圧力検出部３１が、例えば、第１給排流路１９における第１流量調整部２３と切換弁２１との間に配置されていてもよい。また、第２圧力検出部３２が、例えば、第２給排流路２０における第２流量調整部２４と切換弁２１との間に配置されていてもよい。要は、第１圧力検出部３１は、第１圧力作用室１５の圧力を検出することができれば、その設置位置は特に限定されるものではなく、第２圧力検出部３２は、第２圧力作用室１６の圧力を検出することができれば、その設置位置は特に限定されるものではない。

・実施形態において、制御装置２５は、予め記憶されている空気圧シリンダ１０のピストン１３のストローク量やピストン径などのパラメータを用いて、例えば、空気圧シリンダ１０の推力などのより多くの動作情報をリアルタイムに演算して出力するようにしてもよい。

・実施形態において、制御装置２５は、例えば、空気の温度を検出する温度センサによる検出温度を、ピストン１３の変位量の検出の計算に組み込み補正処理をするようにしてもよい。

・実施形態において、第１流量調整部２３及び第２流量調整部２４それぞれの可変絞り弁２３ｂ，２４ｂの弁開度を制御する制御装置２５とは別の制御装置を、速度変化量算出部、変位量算出部及び判定部として機能させてもよい。

・実施形態において、速度変化量算出部として機能する制御装置と、変位量算出部として機能する制御装置と、判定部として機能する制御装置とをそれぞれ別途設けてもよい。

・実施形態において、通知部２６は、ディスプレイでなくてもよく、例えば、作業者に空気圧シリンダ１０の動作が異常であることをランプの点灯によって通知するものであってもよい。

・実施形態において、動作検出装置３０は、空気圧シリンダ１０以外の流体圧アクチュエータの動作検出を行うものであってもよい。よって、シリンダ室１２を移動する移動部材としては、ピストン１３に限られない。

・実施形態において、ピストン１３の移動速度を制御する方式として、メータイン制御方式を採用してもよい。メータイン制御方式では、例えば、切換弁２１が第１切換状態に切り換えられている場合、第１給排流路１９及び第１給排ポート１７を介して第１圧力作用室１５に供給される空気の流量を第１流量調整部２３により調整することにより、ピストン１３における第１ストロークエンドから第２ストロークエンドに向けた移動速度を制御する。また、例えば、切換弁２１が第２切換状態に切り換えられている場合、第２給排流路２０及び第２給排ポート１８を介して第２圧力作用室１６に供給される空気の流量を第２流量調整部２４によって調整することにより、ピストン１３における第２ストロークエンドから第１ストロークエンドに向けた移動速度を制御する。

制御装置２５は、切換弁２１が第１切換状態に切り換えられると、第１圧力検出部３１による検出圧力を微分計算してピストン１３の速度変化量を算出するとともに、算出したピストン１３の速度変化量を積分計算してピストン１３の変位量を算出する。これにより、シリンダ室１２内で第１ストロークエンドから第２ストロークエンドまで直線移動するピストン１３の位置が連続的に検出され、ピストン１３がシリンダ室１２内を第１ストロークエンドから第２ストロークエンドまで直線移動する際の空気圧シリンダ１０の動作検出が可能となる。

制御装置２５は、切換弁２１が第２切換状態に切り換えられると、第２圧力検出部３２による検出圧力を微分計算してピストン１３の速度変化量を算出するとともに、算出したピストン１３の速度変化量を積分計算してピストン１３の変位量を算出する。これにより、シリンダ室１２内で第２ストロークエンドから第１ストロークエンドまで直線移動するピストン１３の位置が連続的に検出され、ピストン１３がシリンダ室１２内を第２ストロークエンドから第１ストロークエンドまで直線移動する際の空気圧シリンダ１０の動作検出が可能となる。

１０…流体圧アクチュエータとしての空気圧シリンダ、１２…シリンダ室、１３…移動部材としてのピストン、１５…第１圧力作用室、１６…第２圧力作用室、１７…第１給排ポート、１８…第２給排ポート、１９…第１給排流路、２０…第２給排流路、２１…切換弁、２３…第１流量調整部、２４…第２流量調整部、２５…速度変化量算出部、変位量算出部及び判定部として機能する制御装置、３０…動作検出装置、３１…第１圧力検出部、３２…第２圧力検出部。

Claims

シリンダ室と、
前記シリンダ室内において第１ストロークエンド及び第２ストロークエンドの間を直線移動する移動部材と、
前記シリンダ室内において前記移動部材によってそれぞれ区画される第１圧力作用室及び第２圧力作用室と、
前記第１圧力作用室に連通する第１給排ポートと、
前記第２圧力作用室に連通する第２給排ポートと、を有し、
前記第１給排ポートには、前記第１給排ポートに対して空気を給排する第１給排流路が接続されるとともに、前記第２給排ポートには、前記第２給排ポートに対して空気を給排する第２給排流路が接続され、
前記第１給排流路及び前記第２給排流路に接続された切換弁によって、前記第１圧力作用室及び前記第２圧力作用室に対する空気の給排が切り換えられ、前記第１給排流路及び前記第２給排流路にそれぞれ設けられた第１流量調整部及び第２流量調整部を用いた空気の流量の調整が行われることにより、前記移動部材が予め設定された移動速度で前記シリンダ室内を直線移動する空気圧シリンダの動作検出装置であって、
前記第１圧力作用室の圧力を検出する第１圧力検出部と、
前記第２圧力作用室の圧力を検出する第２圧力検出部と、
前記第１流量調整部のみによって空気の流量の調整が行われることによって変化する前記第１圧力検出部の検出圧力、又は、前記第２流量調整部のみによって空気の流量の調整が行われることによって変化する前記第２圧力検出部の検出圧力を微分して前記第１ストロークエンド及び前記第２ストロークエンドの間における前記移動部材の動き出しから停止までの連続的な速度変化量を算出する速度変化量算出部と、
前記速度変化量算出部によって算出された前記移動部材の速度変化量を積分して前記第１ストロークエンド及び前記第２ストロークエンドの間における前記移動部材の動き出しから停止までの連続的な変位量を算出する変位量算出部と、を備えたことを特徴とする空気圧シリンダの動作検出装置。
前記空気圧シリンダの初期動作以降において、算出された前記移動部材の変位量を、前記空気圧シリンダの初期動作で得られる前記移動部材の変位量と比較し、前記空気圧シリンダの動作が異常であるか否かを判定する判定部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の空気圧シリンダの動作検出装置。
前記第１圧力検出部は、前記第１給排流路における前記第１給排ポートと前記第１流量調整部との間に配置され、
前記第２圧力検出部は、前記第２給排流路における前記第２給排ポートと前記第２流量調整部との間に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気圧シリンダの動作検出装置。