TWI664508B - 致動器用之節奏量測裝置，及感測器信號偵測裝置 - Google Patents

致動器用之節奏量測裝置，及感測器信號偵測裝置 Download PDF

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Abstract

偵測單元(52,54,102,104,122)偵測出配置在致動器(12)上之第一感測器(24)及第二感測器(26)所輸出的第一輸出信號及第二輸出信號，且輸出第一偵測信號及第二偵測信號至量測單元(56,106,124)。根據第一偵測信號及第二偵測信號，量測單元(56,106,124)量測出活塞(20)從移動範圍的一端(12a)移動到另一端(12b)所花的節奏時間。

Description

致動器用之節奏量測裝置，及感測器信號偵測裝置
本發明係關於量測出致動器的可動構件從移動範圍的一端移動到另一端所花的節奏時間(tact time)之致動器用之節奏量測裝置、以及節奏量測裝置所使用的感測器信號偵測裝置。
在生產現場，為了管理致動器(actuator)等器件的工作性能，會有必須量測致動器的可動構件從移動範圍的一端移動到另一端所花的時間之情況，例如，量測活塞(piston)在致動缸(cylinder)內從移動範圍的一端移動到另一端所花的時間。如此的行程時間(stroke time)(動作時間)稱為節奏時間，或簡稱為節奏(tact)。
量測節奏之量測方法，係採用例如在致動器的可動構件的附近配置諸如線性位移感測器或雷射位移計(laser displacement meter)之裝置來量測可動構件的位移之方法。此外，在配備有分別設於致動缸的一端(活塞的移動範圍的一端)及另一端(活塞的移動範圍的另一端)之磁性近接感測器(magnetic proximity sensor)(自動開關)，且使 用該磁性近接感測器的輸出信號來進行該致動缸的停止位置確認之設備中，可藉由將磁性近接感測器的輸出信號輸出至PLC(Programmable Logic Controller)來量測致動缸的節奏。
採用上述的量測方法之技術係揭示於日本特開2005-242522號公報及日本特開2000-153432號公報中。日本特開2005-242522號公報及日本特開2000-153432號公報中揭示的方法，係使用限制開關(limit switch)或近接開關等來偵測致動器的可動構件的位置，然後將輸出信號傳送至例如PLC之控制裝置來量測致動器的節奏。
使用諸如線性位移感測器或雷射位移計之裝置來量測節奏之情況，感測器的頭必須配置在特定的位置。但是，卻有不能確保在致動器的附近有能夠安裝感測器頭的適當空間之顧慮。
另外，在使用來自既有的磁性近接感測器等感測器的信號之情況下，為了要進行節奏量測，必須增加新的程式到例如PLC之控制單元。但是，要增加此類的新的程式，必須瞭解各生產線的系統才行。此外，還必須針對PLC中使用的各程式語言準備程式。而且，若用來儲存此類程式之儲存單元的容量很小，則必須增加儲存單元的容量才行。綜合以上各點可知，要增加程式必須做很多準備。因此，為了進行節奏量測所要承受的負荷或負擔會增加。
本發明係鑑於上述之課題而完成者，其目的在提供構造簡單且可減少為了進行節奏量測所要承受的負荷之致動器用之節奏量測裝置、以及節奏量測裝置所使用的感測器信號偵測裝置。
根據本發明之致動器用之節奏量測裝置，係量測致動器的可動構件從移動範圍的一端移動到另一端所花的節奏時間，且包含與配置在致動器上的感測器分離而設置之偵測單元(detecting unit)及量測單元(measurement unit)。
詳言之，在根據本發明之致動器用之節奏量測裝置中，該偵測單元係偵測出配置在致動器上之第一感測器在偵測到可動構件位於移動範圍的一端時輸出的第一輸出信號，而輸出第一偵測信號，以及偵測出配置在致動器上之第二感測器在偵測到可動構件位於移動範圍的另一端時輸出的第二輸出信號，而輸出第二偵測信號。該量測單元係根據該第一偵測信號及該第二偵測信號而量測出可動構件從移動範圍的一端移動到另一端所花的節奏時間。
根據本發明，可藉由相對於具有偵測致動器的可動構件的位置之第一感測器及第二感測器之既有的致動器驅動裝置只配置偵測單元來量測節奏。因此，可容易地進行節奏之量測。此外，相較於例如線性位移感測器或雷射位移計之大型的器件，偵測單元的構造較簡單且較省空間。而且，本發明可使節奏能以低成本方式量測。
再者，根據本發明，係偵測由既有的第一感測器及第二感測器所輸出之輸出信號，且係利用與致動器的控制單元分離而設置之量測單元來量測節奏，所以無需在例如PLC之控制單元增加節奏量測用的程式。因此，無需為了增加程式而做準備(瞭解各生產線的系統、準備PLC所使用的各程式語言的程式、增加儲存如此的程式之儲存單元的容量等)。因此，會減少進行節奏量測時承受的負擔。
在根據本發明之節奏量測裝置中，該偵測單元可包含第一偵測單元及第二偵測單元。在此情況，該第一偵測單元可包含偵測第一輸出信號而輸出第一偵測信號之第一輸出信號偵測單元、以及輸出由該第一輸出信號偵測單元所輸出的第一偵測信號至該量測單元之第一偵測信號輸出單元。此外，該第二偵測單元可包含偵測第二輸出信號而輸出第二偵測信號之第二輸出信號偵測單元、以及輸出由該第二輸出信號偵測單元所輸出的第二偵測信號至該量測單元之第二偵測信號輸出單元。藉由將偵測單元劃分為第一偵測單元及第二偵測單元，可分別減小第一偵測單元及第二偵測單元的尺寸。因此，可更進一步節省空間。
在根據本發明之節奏量測裝置中，該第一偵測單元可包含：用來將第一輸出信號偵測單元以可拆卸的方式安裝至配置在致動器上的第一感測器之第一連接器，該第二偵測單元可包含：用來將第二輸出信號偵測單 元以可拆卸的方式安裝至配置在致動器上的第二感測器之第二連接器。藉由以可拆卸的方式設置第一偵測單元及第二偵測單元，可在致動器實際運作之時，將第一偵測單元及第二偵測單元從致動器上拆下。因此，可防止致動器周圍的空間變窄。
在根據本發明之節奏量測裝置中，該第一偵測單元可包含用來指示相對於配置在致動器上的第一感測器的裝接方向(attachment direction)之標記(marker)，該第二偵測單元可包含用來指示相對於配置在致動器上的第二感測器的裝接方向之標記。藉由使第一及第二偵測單元包含用來指示第一及第二偵測單元應該安裝的方向之標記，可簡化裝接偵測單元時之操作。
在根據本發明之致動器用之節奏量測裝置中，該第一連接器可包含用來抓住配置在致動器上的第一感測器之第一抓持構件(gripping member)，該第二連接器可包含用來抓住配置在致動器上的第二感測器之第二抓持構件。第一及第二抓持構件的構造很簡單。而且，使用第一及第二抓持構件，可簡化第一及第二偵測單元相對於配置在致動器上的第一及第二感測器之裝接及定位的操作。
在根據本發明之致動器用之節奏量測裝置中，該第一連接器可包含被嵌入(fitted into)配置在致動器上的第一感測器中之第一突出部(projection)，第二連接器可包含被嵌入配置在致動器上的第二感測器中之第二突出部。第一及第二突出部的構造很簡單。而且，使用第一及 第二突出部，可簡化第一及第二偵測單元相對於配置在致動器上的第一及第二感測器之裝接及定位的操作。
在根據本發明之致動器用之節奏量測裝置中，該第一連接器可包含黏著至配置在致動器上的第一感測器之第一黏著劑(adhesive)，該第二連接器可包含黏著至配置在致動器上的第二感測器之第二黏著劑。第一及第二黏著劑的配置很簡單。而且，藉由使用第一及第二黏著劑，可簡化第一及第二偵測單元之裝接至配置在致動器上的第一及第二感測器之操作。
根據本發明之感測器信號偵測裝置，係包含：偵測出感測器輸出的信號且輸出偵測信號之輸出信號偵測單元、將由輸出信號偵測單元所輸出的偵測信號輸出至外部之偵測信號輸出單元、以及用來將該輸出信號偵測單元以可拆卸的方式安裝至該感測器之連接器。
在根據本發明之感測器信號偵測裝置中，可另外設置用來指示相對於該感測器的裝接方向(attachment direction)之標記(marker)。此外，該連接器可包含用來抓住該感測器之抓持構件(gripping member)，該連接器可包含被嵌入該感測器中之突出部(projection)，或該連接器可包含黏著至該感測器之黏著劑(adhesive)。
根據本發明，可藉由相對於具有偵測致動器的可動構件的位置之第一感測器及第二感測器之既有的致動器驅動裝置只配置偵測單元(第一偵測單元及第二偵測單元，亦即感測器信號偵測裝置)來量測節奏。因此，可 容易地進行節奏之量測。此外，相較於例如線性位移感測器或雷射位移計之大型的器件，偵測單元的構造較簡單且較省空間。而且，本發明可使節奏能以低成本方式量測。
再者，根據本發明，係偵測由既有的第一及第二感測器所輸出之輸出信號，且係利用與致動器的控制單元分離而設置之量測單元來量測節奏，所以無需在例如PLC之控制單元增加節奏量測用的程式。因此，無需為了增加程式而做準備(瞭解各生產線的系統、準備PLC所使用的各程式語言的程式、增加儲存如此的程式之儲存單元的容量等)。因此，會減少進行節奏量測時承受的負擔。
本發明之上述及其他的目的、特點及優點可從配合以圖例方式顯示本發明的較佳實施形態之隨附圖式所做的以下的說明得到更清楚的瞭解。
10‧‧‧致動器驅動裝置
12‧‧‧致動器
12a‧‧‧一端
12b‧‧‧另一端
12c,12d‧‧‧壓力腔
14‧‧‧方向切換閥
14a,14b,14c‧‧‧閥位
16‧‧‧控制單元
18‧‧‧活塞桿
20‧‧‧活塞
22‧‧‧環形磁鐵
24‧‧‧第一感測器
26‧‧‧第二感測器
28,30‧‧‧發光體
32,34‧‧‧電磁線圈
36‧‧‧流體壓力源
38‧‧‧消音器
50,100,120‧‧‧節奏量測裝置
52,102‧‧‧第一偵測單元
54,104‧‧‧第二偵測單元
56,106,124‧‧‧量測單元
56a‧‧‧顯示單元
60,108‧‧‧第一輸出信號偵測單元
62,110‧‧‧第一偵測信號輸出單元
64‧‧‧第一連接器
66,112‧‧‧第二輸出信號偵測單元
68,114‧‧‧第二偵測信號輸出單元
70‧‧‧第二連接器
78,80‧‧‧抓持構件
82‧‧‧襯圈
88‧‧‧凸緣
90‧‧‧螺栓
92‧‧‧螺帽
96‧‧‧黏著劑
第1圖係顯示將根據本發明的第一實施形態之致動器用之節奏量測裝置配置在致動器驅動裝置上的組構之方塊圖。
第2圖係顯示第1圖所示的第一偵測單元的內部構造之電路圖。
第3圖係顯示第1圖所示的第一偵測單元的外觀之透視圖。
第4A圖至第4E圖係第1圖所示的第一偵測單元的詳細說明圖，第4A圖係第一偵測單元的前視圖，第4B圖係 第一偵測單元的平面圖，第4C圖係第一偵測單元的底視圖，第4D圖係第一偵測單元的左側視圖，第4E圖係第一偵測單元的右側視圖。
第5圖係顯示將第4A圖至第4E圖所示之第一偵測單元安裝在致動器驅動裝置中使用的第一感測器上的組構之前視圖。
第6圖係顯示與構成致動器驅動裝置之活塞的動作、以及第一偵測單元的第一偵測信號及第二偵測單元的第二偵測信號的on及off狀態相關之第一感測器的第一輸出信號(發光信號)及第二感測器的第二輸出信號(發光信號)的變化之說明圖。
第7圖係顯示第1圖所示的第一偵測單元的變形的外觀之透視圖。
第8A圖至第8E圖係第7圖所示的第一偵測單元的詳細說明圖，第8A圖係第一偵測單元的前視圖，第8B圖係第一偵測單元的平面圖，第8C圖係第一偵測單元的底視圖，第8D圖係第一偵測單元的左側視圖，第8E圖係第一偵測單元的右側視圖。
第9圖係顯示將第8A圖至第8E圖所示之第一偵測單元安裝在致動器驅動裝置中使用的第一感測器上的組構之前視圖。
第10圖係顯示第1圖所示的第一偵測單元的另一變形的外觀之透視圖。
第11A圖至第11E圖係第10圖所示的第一偵測單元 的詳細說明圖，第11A圖係第一偵測單元的前視圖，第11B圖係第一偵測單元的平面圖，第11C圖係第一偵測單元的底視圖，第11D圖係第一偵測單元的左側視圖，第11E圖係第一偵測單元的右側視圖。
第12圖係顯示將第11A圖至第11E圖所示之第一偵測單元安裝在致動器驅動裝置中使用的第一感測器上的組構之前視圖。
第13圖係顯示將根據本發明的第二實施形態之致動器用之節奏量測裝置配置在致動器驅動裝置上的組構之方塊圖。
第14A圖係顯示將第13圖所示的第一偵測單元只附接至致動器驅動裝置中使用的第一感測器的信號線的組構之放大圖。
第14B圖係顯示將第13圖所示的第一偵測單元附接至致動器驅動裝置中使用的第一感測器的信號線及正極電源線的組構之放大圖。
第14C圖係顯示將第13圖所示的第一偵測單元只附接至致動器驅動裝置中使用的第一感測器的負極電源線的組構之放大圖。
第15圖係顯示第13圖所示的第一偵測單元的內部構造之電路圖。
第16圖係顯示將根據本發明的第三實施形態之致動器用之節奏量測裝置配置在致動器驅動裝置上的組構之方塊圖。
第17圖係顯示使用影像處理方式之節奏量測處理的處理流程之方塊圖，其中將處理劃分為多個以方塊表示的步驟。
第18圖係顯示取樣影像之圖。
以下，將參照隨附的圖式來詳細說明根據本發明之致動器用之節奏量測裝置、以及感測器信號偵測裝置的較佳實施形態。
[第一實施形態]
第1圖係顯示將根據第一實施形態之致動器用之節奏量測裝置(以下簡稱為節奏量測裝置)50配置在致動器驅動裝置10上的組構之方塊圖。
<致動器驅動裝置10之組構>
如第1圖所示，致動器驅動裝置10係配備有例如液壓缸等之致動器12、切換壓力流體的方向使之供給至致動器12或從致動器12排出之方向切換閥14、以及例如PLC之藉由切換方向切換閥14的閥位來控制致動器12的動作之控制單元16。
致動器12的內部配置有與活塞桿18連接之活塞(可動構件)20。活塞20可在界定於致動器12的內部之移動範圍的一端12a與另一端12b之間移動。活塞20與該一端12a側的缸體內壁之間形成一端側壓力腔12c， 活塞20與該另一端12b側的缸體內壁之間形成另一端側壓力腔12d。活塞20上配置有環形磁鐵22。致動器12的該一端12a側的外周面上配置有第一感測器24，致動器12的該另一端12b側的外周面上配置有第二感測器26。
第一感測器24及第二感測器26都包括用來偵測磁鐵22的磁力之磁性近接開關(magnetic proximity switch)(也稱為自動開關(auto switch))。第一感測器24配備有發光體(例如LED)28，當磁鐵22位於磁性偵測區域內時，第一感測器24偵測到磁鐵22發出的磁力就傳送信號至控制單元16，且第一感測器24使發光體28轉為on而發光。同樣的，第二感測器26配備有與發光體28一樣之發光體30，當磁鐵22位於磁性偵測區域內時，第二感測器26偵測到磁鐵22發出的磁力就傳送信號至控制單元16，且第二感測器26使發光體30轉為on而發光。在本實施形態中，發光體28,30各都由兩個發光體構成，詳言之，由一個發出第一光(例如綠光)之發光體及另一個發出第二光(例如紅光)之發光體所構成。第一感測器24及第二感測器26在配置於活塞20上的磁鐵22位於磁性偵測區域的中心及中心附近時使發第一光(綠光)之發光體28,30點亮發光，在磁鐵22位於離開磁性偵測區域的中心及離開中心附近的位置時使發第二光(紅光)之發光體28,30點亮發光。
方向切換閥14係四路五埠三閥位電磁閥(4-way,5-port,3-position solenoid valve)。方向切換閥14中配置有電磁線圈(solenoid)32,34。在電磁線圈32被激磁 之情況下，方向切換閥14切換到閥位14a。切換到閥位14a時，使壓力流體從流體壓力源36供給至一端側壓力腔12c，以及使壓力流體從另一端側壓力腔12d經由消音器(silencer)38而排出到外部。在電磁線圈34被激磁之情況下，方向切換閥14切換到閥位14c。切換到閥位14c時，使壓力流體從流體壓力源36供給至另一端側壓力腔12d，以及使壓力流體從一端側壓力腔12c經由消音器38而排出到外部。在電磁線圈32,34都未被激磁之情況下，方向切換閥14在圖示的螺旋彈簧的彈力作用下切換到閥位14b。切換到閥位14b時，將一端側壓力腔12c及另一端側壓力腔12d之與流體壓力源36及外部之連通都阻斷。
控制單元16接收到從第一感測器24及第二感測器26傳出的輸出信號，就傳送激發信號至電磁線圈32,34。從第一感測器24及第二感測器26傳出的輸出信號係用於很多方面。例如，可將該輸出信號用於確認活塞20的位置(亦即，確認係在壓縮端位置還是在伸展端位置)。
<節奏量測裝置50之組構>
如第1圖所示，節奏量測裝置50配備有：以可拆卸的方式安裝於第一感測器24上之第一偵測單元52、以可拆卸的方式安裝於第二感測器26上之第二偵測單元54、以及監測來自第一偵測單元52及第二偵測單元54的偵測信號之量測單元56。第一偵測單元52及第二偵測單元54係相當於感測器信號偵測裝置。
第一偵測單元52包括：偵測出配置在致動器12上之第一感測器24的發光體28所輸出的第一輸出信號(發光信號)而輸出第一偵測信號之第一輸出信號偵測單元60、將第一輸出信號偵測單元60所輸出的第一偵測信號輸出至量測單元56之第一偵測信號輸出單元62、以及用來將第一輸出信號偵測單元60以可拆卸的方式安裝至配置在致動器12上的第一感測器24之第一連接器64。
同樣的，第二偵測單元54包括：偵測出配置在致動器12上之第二感測器26的發光體30所輸出的第二輸出信號(發光信號)而輸出第二偵測信號之第二輸出信號偵測單元66、將第二輸出信號偵測單元66所輸出的第二偵測信號輸出至量測單元56之第二偵測信號輸出單元68、以及用來將第二輸出信號偵測單元66以可拆卸的方式安裝至配置在致動器12上的第二感測器26之第二連接器70。
量測單元56接收到第一偵測單元52所輸出的第一偵測信號及第二偵測單元54所輸出的第二偵測信號，量測單元56就根據第一及第二偵測信號來量測出致動器12的活塞20從移動範圍的一端12a移動到另一端12b所花的時間。詳言之，係量測從第一偵測信號從on切換至off到第二偵測信號從off切換至on之時間。當然，亦可量測活塞20從移動範圍的一端12a移動到另一端12b所花的時間。量測單元56使量測出的時間顯示在顯示單元56a上。另外，量測單元56配備有可將活塞20的移動距離作 為參數而輸入之功能。使用移動距離及量測出的時間，計算出活塞20的平均移動速度且使之顯示在顯示單元56a上。
以下，利用第2至5圖來說明第一偵測單元52的內部構造及外部構造。因為第一偵測單元52與第二偵測單元54的內部構造及外部構造相同，所以將第二偵測單元54的內部構造及外部構造之說明予以省略。
第2圖係顯示第1圖所示的第一偵測單元52的內部構造(特別是第一輸出信號偵測單元60及第一偵測信號輸出單元62)之電路圖。第一輸出信號偵測單元60配備有作為光偵測器之光二極體(photodiode)。第一偵測信號輸出單元62包括比較器電路，此比較器電路包含該第一輸出信號偵測單元60。當第一輸出信號偵測單元60的光二極體偵測到第一感測器24的發光體28所輸出的發光信號時，比較器電路的輸入電壓Vin就升高，然後在輸入電壓Vin升高到超過參考電壓Vref之時點，使輸出電壓Vout的準位切換。在第2圖所示的電路之情況，當光二極體偵測到發光信號，輸出電壓Vout從High準位(亦即off)切換到Low準位(亦即on)。輸出電壓Vout係作為偵測信號而輸出至量測單元56。
第3圖係顯示第1圖所示的第一偵測單元52的外觀之透視圖。第4A至4E圖係第1圖所示的第一偵測單元52的詳細說明圖，第4A圖係第一偵測單元52的前視圖，第4B圖係第一偵測單元52的平面圖，第4C圖 係第一偵測單元52的底視圖，第4D圖係第一偵測單元52的左側視圖，第4E圖係第一偵測單元52的右側視圖。第5圖係顯示將第4A至4E圖所示之第一偵測單元52安裝在致動器驅動裝置10中使用的第一感測器24上的組構之前視圖。第一偵測單元52包含外殼72，外殼72的內部收納第2圖所示的電路。在外殼72的上部上，係利用螺絲72b而與上蓋72a鎖接。外殼72係形成為從前面及背面看為凹形(concave)之形狀。從外殼72的右側面拉出有引線74，引線74與第1圖所示之第一偵測信號輸出單元62及量測單元56連接。在外殼72的底面側上，於面對第一感測器24的光射出窗的位置處形成有射入窗76，光線從射入窗76進入而照射在第一輸出信號偵測單元(光二極體)60上。
外殼72的兩側面上形成有相當於第一連接器(connector)64之抓持構件(gripping meember)78,80。抓持構件78的內側與抓持構件80的內側之間距係與第一感測器24的縱長方向的外形具有大致相同的長度。抓持構件78,80周圍分別形成有環形凹槽78a,80a。其中一個凹槽78a中安裝有橡膠襯圈(rubber bushing)82。襯圈82可相對於凹槽78a而裝拆。將第一偵測單元52安裝到第一感測器24上時，襯圈82用來局部地填充抓持構件78與第一感測器24之間的小間隙，也具有防止滑脫之作用。因此，抓持構件78,80可抓緊第一感測器24而不會有抓持構件78,80從第一感測器24脫離之情形。藉由以此方式(抓持構件78,80及襯圈82)形成之第一連接器64，就可將第一偵測單元 52以可拆卸的方式配置到第一感測器24上。
此外，襯圈82還發揮作為指示第一偵測單元52相對於第一感測器24的裝接方向之標記(marker)的作用。由於有襯圈82存在，所以抓持構件78與抓持構件80可互相區別，從而清楚分辨第一偵測單元52相對於第一感測器24之裝接方向。
再者，因為抓持構件78的內側與抓持構件80的內側之間距係與第一感測器24的縱長方向的外形具有大致相同的長度，所以將第一偵測單元52安裝至第一感測器24時，無需精準的定位及對準就可將第一偵測單元52安裝上。
<節奏量測處理之處理流程>
接著，參照第1和6圖來說明節奏量測處理之處理流程。在本例中，將說明當第1圖所示之致動器12的活塞20從一端12a移動到另一端12b時之節奏的量測。
第6圖係顯示與構成致動器驅動裝置10之活塞20的動作、以及第一偵測單元52的第一偵測信號及第二偵測單元54的第二偵測信號的on及off狀態相關之第一感測器24的第一輸出信號(發光信號)及第二感測器26的第二輸出信號(發光信號)的變化之說明圖。
在第6圖之時間T0，活塞20位於該一端12a。此時，因為活塞20的磁鐵22係位於第一感測器24的磁性偵測區域的中心(或中心的附近)，所以第一感測器 24的發光體28發出綠光。此綠光由第一輸出信號偵測單元60加以接收且經由第一偵測信號輸出單元62而傳送至量測單元56。第二感測器26的發光體30並不發光。另外，在時間T0，第一偵測單元52的第一偵測信號為on，第二偵測單元54的第二偵測信號為off。
從時間T0開始，當激磁信號(excitation signal)從控制單元16傳送至電磁線圈32時，就使得方向切換閥14切換到閥位14a，使壓力流體從流體壓力源36供給至致動器12的一端側壓力腔12c，同時使壓力流體從致動器12的另一端側壓力腔12d排出。在此情況之下，活塞20開始在從一端12a到另一端12b之方向移動。
在第6圖之時間T1，活塞20位於該一端12a的附近。此時，雖然活塞20的磁鐵22位於第一感測器24的磁性偵測區域內，但卻並未進入到中心的附近的範圍內，所以第一感測器24的發光體28發出紅光。此紅光由第一輸出信號偵測單元60加以接收且經由第一偵測信號輸出單元62而傳送至量測單元56。第二感測器26的發光體30並不發光。另外，在時間T1，第一偵測單元52的第一偵測信號保持在on，第二偵測單元54的第二偵測信號保持在off。
在第6圖之時間T2，活塞20移動到離開該一端12a達到一個程度。此時，因為活塞20的磁鐵22位於第一感測器24的磁性偵測區域之外，所以第一感測器24的發光體28及第二感測器26的發光體30都不發光。 換言之，當來到T2時，第一感測器24的第一輸出信號(發光信號)就從on切換為off。在此情況之下，第一偵測單元52的第一偵測信號從on切換為off。量測單元56將第一偵測信號之從on到off之切換視為觸發信號而開始節奏之量測。
在第6圖之時間Tn-1，雖然活塞20來到該另一端12a的附近的某一個程度之內，但活塞20仍然位於第二感測器26的磁性偵測區域之外。因此，在時間Tn-1，第一感測器24的發光體28及第二感測器26的發光體30都不發光。另外，第一偵測單元52的第一偵測信號及第二偵測單元54的第二偵測信號都保持在off。
在第6圖之時間Tn，活塞20移動進入該另一端12b的附近。此時，雖然活塞20的磁鐵22位於第二感測器26的磁性偵測區域內，但卻並未進入到中心的附近的範圍內，所以第二感測器26的發光體30發出紅光。換言之，當來到Tn時，第二感測器26的第二輸出信號(發光信號)就從off切換為on。此紅光由第二輸出信號偵測單元66加以接收且經由第二偵測信號輸出單元68而傳送至量測單元56。亦即，第二偵測單元54的第二偵測信號從off切換為on。量測單元56將第二偵測信號之從off到on之切換視為觸發信號而結束節奏之量測。
量測單元56計算從節奏量測開始之時間T2到節奏量測結束之時間Tn之時間間隔，且將計算結果當作是節奏時間而使之顯示在顯示單元56a上。另外，使用 計算出的節奏時間以及被輸入作為參數之活塞20的移動距離，量測單元56可計算出活塞20的平均移動速度且使計算結果顯示在顯示單元56a上。
在第6圖之時間Tn+1，活塞20到達該另一端12b。此時，因為活塞20的磁鐵22係位於第二感測器26的磁性偵測區域的中心(或中心的附近)，所以第二感測器26的發光體30發出綠光。此綠光由第二輸出信號偵測單元66加以接收且經由第二偵測信號輸出單元68而傳送至量測單元56。第一感測器24的發光體28並不發光。另外，在時間Tn+1，第一偵測單元52的第一偵測信號為off，第二偵測單元54的第二偵測信號為on。
<變形1>
第7至9圖顯示第3至5圖所示的外殼72的變形(modification)。第7圖係顯示第1圖所示的第一偵測單元52的變形的外觀之透視圖。第8A至8E圖係第7圖所示的第一偵測單元52的詳細說明圖，第8A圖係第一偵測單元52的前視圖，第8B圖係第一偵測單元52的平面圖，第8C圖係第一偵測單元52的底視圖，第8D圖係第一偵測單元52的左側視圖，第8E圖係第一偵測單元52的右側視圖。第9圖係顯示將第8A至8E圖所示之第一偵測單元52安裝在致動器驅動裝置中使用的第一感測器24上的組構之前視圖。在以下將說明之外殼84中，與外殼72的元件相同之元件都標以相同的元件符號，且將其詳細說明予以省 略。
第一偵測單元52包含外殼84，外殼84的內部收納第2圖所示的電路。在外殼84的上部上，係利用螺絲84b而與上蓋84a鎖接。
從外殼84的右側面拉出有引線74，引線74與第1圖所示之第一偵測信號輸出單元62及量測單元56連接。另一方面，在外殼84的左側面上，係設有相當於第一連接器64之凸緣88、螺栓90、及螺帽92。螺栓90從底面側螺旋穿過凸緣88再以螺帽92鎖緊。如第9圖所示，螺栓90的頭部90a形成為突出部(projection)之形狀且適配嵌入第一感測器24上形成的孔24a中。藉由以此方式(凸緣88、螺栓90、及螺帽92)形成之第一連接器64，就可將第一偵測單元52以可拆卸的方式配置到第一感測器24上。
此外，第一連接器64還發揮作為指示第一偵測單元52相對於第一感測器24的裝接方向之標記(marker)的作用。由於有第一連接器64存在，所以可清楚分辨第一偵測單元52相對於第一感測器24之裝接方向。
再者，在將第一偵測單元52安裝至第一感測器24上時，係將第一連接器64的螺栓90的頭部90a嵌入已預先定位之第一感測器24的孔24a中，所以，無需精準的定位及對準就可將第一偵測單元52安裝上。
<變形2>
第10至12圖顯示第3至5圖所示的外殼72的另一變 形。第10圖係顯示第1圖所示的第一偵測單元52的另一變形的外觀之透視圖。第11A至11E圖係第10圖所示的第一偵測單元52的詳細說明圖，第11A圖係第一偵測單元52的前視圖，第11B圖係第一偵測單元52的平面圖，第11C圖係第一偵測單元52的底視圖，第11D圖係第一偵測單元52的左側視圖，第11E圖係第一偵測單元52的右側視圖。第12圖係顯示將第11A至11E圖所示之第一偵測單元52安裝在致動器驅動裝置中使用的第一感測器24上的組構之前視圖。在以下將說明之外殼94中，與外殼72的元件相同之元件都標以相同的元件符號，且將其詳細說明予以省略。
第一偵測單元52包含外殼94，外殼94的內部收納第2圖所示的電路。在外殼94的上部上，係利用螺絲94b而與上蓋94a鎖接。
在外殼94的底面之除了射入窗76以外的部分上，係設有相當於第一連接器64之黏著劑(adhesive)96。黏著劑96係由膠狀的黏膠或片材所構成。黏著劑96係黏在第一感測器24的外周面上，第一感測器24則是設在致動器12上。藉由以此方式(黏著劑96)形成之第一連接器64，就可將第一偵測單元52以可拆卸的方式配置到第一感測器24上。
<第一實施形態之優點>
根據本實施形態，可藉由相對於具有偵測致動器12 的活塞20的位置之第一感測器24及第二感測器26之既有的致動器驅動裝置10只配置偵測單元(第一偵測單元52及第二偵測單元54，亦即感測器信號偵測裝置)來量測節奏。因此，可容易地進行節奏之量測。此外，相較於例如線性位移感測器或雷射位移計之大型的器件，偵測單元(第一偵測單元52及第二偵測單元54)的構造較簡單且較省空間。而且，本發明可使節奏能以低成本方式量測。
再者，根據本第一實施形態，因為係偵測由既有的第一感測器24及第二感測器26所輸出之輸出信號(發光信號)，且係利用與致動器驅動裝置10的控制單元16分離而設置之量測單元56來量測節奏，所以無需在例如PLC之控制單元16增加節奏量測用的程式。因此，無需為了增加程式而做準備(瞭解各生產線的系統、準備PLC所使用的各程式語言的程式、增加儲存如此的程式之儲存單元的容量等)。因此，會減輕進行節奏量測時承受的負擔。
又，可將第一偵測單元52及第二偵測單元54配置成可相對於致動器12而拆卸。如此，就可在致動器12實際運作之時將第一偵測單元52及第二偵測單元54從致動器12拆下。因此，可防止致動器12周圍的空間變窄。
[第二實施形態]
第13圖係顯示將根據第二實施形態之致動器12用之節奏量測裝置100配置在致動器驅動裝置10上的組構之方 塊圖。第14A圖係顯示將第13圖所示的第一偵測單元102只附接至致動器驅動裝置10中使用的第一感測器24的信號線25的組構之放大圖。第14B圖係顯示將第13圖所示的第一偵測單元102附接至致動器驅動裝置10中使用的第一感測器24的信號線25及正極電源線的組構之放大圖。第14C圖係顯示將第13圖所示的第一偵測單元102只附接至致動器驅動裝置10中使用的第一感測器24的負極電源線的組構之放大圖。
<節奏量測裝置100之組構>
如第13圖所示，致動器12用之節奏量測裝置100係配備有：以可拆卸的方式安裝在連接第一感測器24與控制單元16之信號線25上之第一偵測單元102、以可拆卸的方式安裝在連接第二感測器24與控制單元16之信號線27上之第二偵測單元104、以及監測來自第一偵測單元102及第二偵測單元104的偵測信號之量測單元106。
第一偵測單元102係鉤錶(clamp meter)。第一偵測單元(鉤錶)102包括第一輸出信號偵測單元108及第一偵測信號輸出單元110，該第一輸出信號偵測單元108係圍住信號線25(鉤住信號線25)，偵測出第一感測器24所輸出的第一輸出信號而輸出第一偵測信號，該第一偵測信號輸出單元110將第一輸出信號偵測單元108所輸出的第一偵測信號輸出至量測單元106。
同樣的，第二偵測單元104也是鉤錶。第 二偵測單元(鉤錶)104包括第二輸出信號偵測單元112及第二偵測信號輸出單元114，該第二輸出信號偵測單元112係圍住信號線27，偵測出第二感測器26所輸出的第二輸出信號而輸出第二偵測信號，該第二偵測信號輸出單元114將第二輸出信號偵測單元112所輸出的第二偵測信號輸出至量測單元106。
如第14A圖所示，使用第一偵測單元(鉤錶)102時，係利用第一輸出信號偵測單元108只圍住信號線25，並未圍住其他的線或配線(亦即正極電源線、負極電源線)。然而，如第14B及14C圖所示，亦可只圍住負極電源線，或同時圍住信號線25及正極電源線來進行偵測。同樣的，使用第二偵測單元(鉤錶)104時，係如第14A圖所示利用第二輸出信號偵測單元112只圍住信號線27，並未圍住其他的線或配線(亦即正極電源線、負極電源線)。然而，如第14B及14C圖所示，亦可只圍住負極電源線，或同時圍住信號線27及正極電源線來進行偵測。
量測單元106接收到第一偵測單元102所輸出的第一偵測信號及第二偵測單元104所輸出的第二偵測信號，量測單元106就根據第一及第二偵測信號來量測出致動器12的活塞20從移動範圍的一端12a移動到另一端12b所花的時間。詳言之，係量測從第一偵測信號從on切換至off到第二偵測信號從off切換至on之時間。當然，亦可量測活塞20從移動範圍的一端12a移動到另一端12b所花的時間。量測單元106使量測出的時間顯示在顯示單 元106a上。另外，使用計算出的節奏時間及被輸入作為參數之活塞20的移動距離，量測單元106可計算出活塞20的平均移動速度且使計算結果顯示在顯示單元106a上。
以下，利用第15圖來說明第一偵測單元102的內部構造。因為第一偵測單元102與第二偵測單元104的內部構造相同，所以將第二偵測單元104的內部構造之詳細說明予以省略。
第15圖係顯示第13圖所示的第一偵測單元102的內部構造(特別是第一輸出信號偵測單元108及第一偵測信號輸出單元110)之電路圖。第一輸出信號偵測單元108包括由鐵芯(iron core)及線圈(coil)所構成之鉤環(clamp)。第一偵測信號輸出單元110包括比較器電路，此比較器電路包含該第一輸出信號偵測單元108。當第一輸出信號偵測單元108偵測到從第一感測器24輸出至信號線25之輸出信號時，比較器電路的輸入電壓Vin就升高，然後在輸入電壓Vin升高到超過參考電壓Vref之時點，使輸出電壓Vout的準位切換。在第15圖所示的電路之情況，當鉤環偵測到流通過信號線25之輸出信號時，輸出電壓Vout從High準位(亦即off)切換到Low準位(亦即on)。輸出電壓Vout係作為偵測信號而輸出至量測單元106。
節奏量測處理的處理流程大致與第一實施形態相同。
第二實施形態會產生與第一實施形態的效果相同之有利的效果。詳言之，會產生可容易地進行節奏 的量測、可減少進行節奏量測時承受的負擔之效果。以及，會產生裝置的構造簡單且節省空間、可低成本地實現節奏量測、不會妨礙致動器12的動作之效果。
[第三實施形態]
第16圖係顯示將根據第三實施形態之致動器12用之節奏量測裝置120配置在致動器驅動裝置10上的組構之方塊圖。
<節奏量測裝置120之組構>
如第16圖所示，致動器12用之節奏量測裝置120係配備有：安裝在致動器12的附近之偵測單元122、以及監測來自偵測單元122的偵測信號之量測單元124。
偵測單元122係由配備有例如CCD或CMOS等影像感測器(image sensor)之攝影機(camera)所構成，該攝影機攝取配置在致動器12上的第一感測器24及第二感測器26的影像。偵測單元122攝取第一感測器24的發光體28所輸出的第一輸出信號(發光信號)及第二感測器26的發光體30所輸出的第二輸出信號(發光信號)而輸出偵測信號(影像信號)。
量測單元124接收到偵測單元122所輸出的偵測信號(影像信號)，量測單元124就根據偵測信號(影像信號)而量測出致動器12的活塞20從移動範圍的一端12a移動到另一端12b所花的時間。詳言之，係量測從第一感 測器24的發光體28所輸出的發光信號從on切換至off到第二感測器26的發光體30所輸出的發光信號從off切換至on之時間。當然，亦可量測活塞20從移動範圍的另一端12b移動到一端12a所花的時間。量測單元124使量測出的時間顯示在顯示單元124a上。另外，使用計算出的節奏時間及被輸入作為參數之活塞20的移動距離，量測單元124可計算出活塞20的平均移動速度且使計算結果顯示在顯示單元124a上。
可使用影像處理裝置(image processing device)來作為量測單元124。在此情況，影像處理裝置中係安裝有：用來根據偵測單元122所輸出的影像信號而產生出影像之軟體、用來從產生出的影像中辨識出第一感測器24的發光體28及第二感測器26的發光體30之軟體、以及用來察覺出發光體28所輸出的發光信號的變化及發光體30所輸出的發光信號的變化之軟體。
<利用影像處理而進行之節奏量測的處理流程>
節奏量測處理的處理流程大致與第一實施形態相同。但是，根據第三實施形態，係在節奏量測之前先進行影像處理。
第17圖係顯示使用影像處理方式之節奏量測處理的處理流程之方塊圖，其中將處理劃分為多個以方塊表示的步驟。步驟S1到步驟S3表示在節奏量測之前進行之影像處理步驟，步驟S4係量測節奏之步驟。
在步驟S1，偵測單元(攝影機)122攝取到包含有第一感測器24及第二感測器26在其中之影像區域130。偵測單元(攝影機)122產生影像信號並將之傳送至量測單元(影像處理裝置)124。在步驟S2，量測單元(影像處理裝置)124以預先根據影像信號而設定之預定的取樣時間ΔT(=1/frame)進行取樣，且產生如第18圖所示之取樣時間ΔT之影像132。在步驟S3，使產生出的影像132顯示於量測單元(影像處理裝置)124的顯示單元124a上。此時，係將辨識區域資訊(recognition area information)予以輸入，且將包含有第一感測器24的發光體28在其中之區域指定作為辨識區域134，將包含有第二感測器26的發光體30在其中之區域指定作為辨識區域136。偵測單元(攝影機)122所做之影像區域130之攝取、以及取樣時間ΔT之影像132之產生也在以下之步驟S4中進行。
在下一個步驟S4中，進行節奏之量測。當活塞20從一端12a開始移動然後磁鐵22從第一感測器24的磁性偵測區域之內移動到磁性偵測區域之外時，第一感測器24的發光體28就從發光狀態變為不發光的狀態。此情況係發生在第6圖中顯示的時間T2。量測單元124察覺出位於辨識區域134中之第一感測器24的發光體28從發光狀態變為不發光狀態，且將此變化視為觸發信號(trigger)而開始節奏之量測。
當活塞20接近另一端12b且磁鐵22從第二感測器26的磁性偵測區域之外移動到磁性偵測區域之內 時，第二感測器26的發光體30就從不發光狀態變為發光狀態。此情況係發生在第6圖中顯示的時間Tn。量測單元124察覺出位於辨識區域136中之第二感測器26的發光體30從不發光狀態變為發光狀態，且將此變化視為觸發信號而結束節奏之量測。
然後，在步驟S5，量測單元124計算出從節奏量測開始之時間T2到節奏量測結束之時間Tn的時間間隔，且使計算結果作為節奏時間而顯示於顯示單元124a上。另外，使用計算出的節奏時間以及被輸入作為參數之活塞20的移動距離，量測單元124可計算出活塞20的平均移動速度且使計算結果顯示在顯示單元124a上。
第三實施形態會產生與第一實施形態的效果相同之有利的效果。詳言之，會產生例如可減少進行節奏量測時承受的負擔之效果
本發明並不限定於上述的各實施形態。除了上述各實施形態之外，毋庸說，還可在後附的申請專利範圍所記載之未脫離本發明的主旨之範圍內做各種組構上的變化或追加。

Claims (12)

  1. 一種致動器用之節奏量測裝置，該致動器(12)係包括：第一感測器(24)，係配置於該致動器(12)的一端(12a)之側；第二感測器(26)，係配置於該致動器(12)的另一端(12b)之側；以及控制單元(16)，係接收從該第一感測器(24)及該第二感測器(26)傳送來的輸出信號，並控制該致動器(12)中的可動構件(20)的動作；該致動器用之節奏量測裝置係量測該致動器(12)中的該可動構件(20)從移動範圍的該一端(12a)移動到該另一端(12b)所花的節奏時間，且包括：偵測單元(52,54,102,104,122)，此偵測單元係偵測出該第一感測器(24)在偵測到該可動構件(20)位於該移動範圍的該一端(12a)時輸出的第一輸出信號，而輸出第一偵測信號，以及進一步偵測出該第二感測器(26)在偵測到該可動構件(20)位於該移動範圍的該另一端(12b)時輸出的第二輸出信號，而輸出第二偵測信號；以及量測單元(56,106,124)，此量測單元係與該控制單元分離而設置，並根據該第一偵測信號及該第二偵測信號而量測出該可動構件(20)從該移動範圍的該一端(12a)移動到該另一端(12b)所花的該節奏時間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之致動器用之節奏量測裝置，其中，該偵測單元(52,54,102,104)包括第一偵測單元(52,102)及第二偵測單元(54,104)，該第一偵測單元(52,102)包括：偵測該第一輸出信號而輸出該第一偵測信號之第一輸出信號偵測單元(60,108)；以及輸出由該第一輸出信號偵測單元(60,108)所輸出的該第一偵測信號至該量測單元(56,106)之第一偵測信號輸出單元(62,110)，該第二偵測單元(54,104)包括：偵測該第二輸出信號而輸出該第二偵測信號之第二輸出信號偵測單元(66,112)；以及輸出由該第二輸出信號偵測單元(66,112)所輸出的該第二偵測信號至該量測單元(56,106)之第二偵測信號輸出單元(68,114)。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之致動器用之節奏量測裝置，其中，該第一偵測單元(52)包括：用來將該第一輸出信號偵測單元(60)以可拆卸的方式安裝至配置在該致動器(12)上的該第一感測器(24)之第一連接器(64)，該第二偵測單元(54)包括：用來將該第二輸出信號偵測單元(66)以可拆卸的方式安裝至配置在該致動器(12)上的該第二感測器(26)之第二連接器(70)。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之致動器用之節奏量測裝置，其中，該第一偵測單元(52)包括用來指示相對於配置在該致動器(12)上的該第一感測器(24)的裝接方向之標記(82)，以及該第二偵測單元(54)包括用來指示相對於配置在該致動器(12)上的該第二感測器(26)的裝接方向之標記(82)。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之致動器用之節奏量測裝置，其中，該第一連接器(64)包括用來抓住配置在該致動器(12)上的該第一感測器(24)之第一抓持構件(78,80)，該第二連接器(70)包括用來抓住配置在該致動器(12)上的該第二感測器(26)之第二抓持構件(78,80)。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之致動器用之節奏量測裝置，其中，該第一連接器(64)包括嵌入配置在該致動器(12)上的該第一感測器(24)中之第一突出部(90a)，該第二連接器(70)包括嵌入配置在該致動器(12)上的該第二感測器(26)中之第二突出部(90a)。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之致動器用之節奏量測裝置，其中，該第一連接器(64)包括黏著至配置在該致動器(12)上的該第一感測器(24)之第一黏著劑(96)，該第二連接器(70)包括黏著至配置在該致動器(12)上的該第二感測器(26)之第二黏著劑(96)。
  8. 一種感測器信號偵測裝置，包括：偵測出由感測器(24,26)輸出的信號且輸出偵測信號之輸出信號偵測單元(60,66)；將由該輸出信號偵測單元(60,66)所輸出的偵測信號輸出至外部之偵測信號輸出單元(62,68)；以及用來將該輸出信號偵測單元(60,66)以可拆卸的方式安裝至該感測器(24,26)之連接器(64,70)。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之感測器信號偵測裝置，還包括：用來指示相對於該感測器(24,26)的裝接方向之標記(82)。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之感測器信號偵測裝置，其中，該連接器(64,70)包括用來抓住該感測器(24,26)之抓持構件(78,80)。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之感測器信號偵測裝置，其中，該連接器(64,70)包括嵌入該感測器(24,26)中之突出部(90a)。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之感測器信號偵測裝置，其中，該連接器(64,70)包括黏著至該感測器(24,26)之黏著劑(96)。
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