TWI680013B - 汽缸控制裝置及活塞致動裝置 - Google Patents

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Abstract

[課題] 提供一種能夠使用於對控制物件進行控制的控制結構小型化化、且能夠縮短控制物件的響應時間的汽缸控制裝置及活塞致動裝置。 [解決手段] 汽缸控制裝置（3）的CPU（51）接收到經由操作部（35）輸入的各時間的操作壓力的設定值時，基於此而生成動作模式，並儲存於EEPROM（54）中。CPU（51）通過操作部（35）或上位控制器（9）從儲存在EEPROM（54）中的多個動作模式中指定某個動作模式時，從EEPROM（54）中讀取所被指定的動作模式。然後，CPU（51）根據所讀取的動作模式，控制供排氣部（8）使得汽缸（17）的操作壓力與各時間的操作壓力的設定值一致，由此對活塞致動裝置（1）的動作進行前授控制。

Description

汽缸控制裝置及活塞致動裝置
本發明係關於對容納有活塞的汽缸的操作壓力進行控制的汽缸控制裝置及活塞致動裝置。
例如，在製藥生產線中設置有多個氣動閥。氣動閥具有收納有活塞的汽缸，該汽缸連接有用於控制操作壓力的汽缸控制裝置。對於汽缸控制裝置，例如可以使用電動氣動控制閥。電動氣動控制閥以可通訊的方式連接到管理藥品製備步驟的PLC（Programmable Logic Controller，可程式設計邏輯控制器）等上位控制器。配置在氣動閥的次級側的次級壓力感測器也電性連接於上位控制器。
上位控制器基於由次級壓力感測器檢測到的次級壓力與次級壓力的設定值之間的壓力差生成操作訊號，並發送給電動氣動控制閥。電動氣動控制閥根據操作訊號使操作流體向汽缸供給或從汽缸排出，由此對供給至汽缸的操作壓力進行控制。對於氣動閥而言，根據汽缸的操作壓力，活塞在汽缸內移動，從而改變閥開度。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本專利公開2011－134183號公報
[發明所欲解決的問題]
但是，目前的氣動閥由於是通過上位控制器回授控制閥開度，所以需要在氣動閥的次級側設置次級壓力感測器。因此，用於控制氣動閥的控制結構複雜且大型化。
另外，氣動閥的次級壓力不穩定。因此，基於次級壓力對氣動閥的閥開度進行回授控制時，例如圖16所示，由電動氣動控制閥控制的操作壓力相對於與規定閥開度對應的目標壓力反覆過衝（overshoot），存在響應時間Tx變長的問題。圖16是表示回授控制時的操作壓力變化的圖，縱軸表示操作壓力（kPa），橫軸表示時間（sec）。例如，在進行醫療用品生產線的清洗、滅菌的現場，即使精度與回授控制相比變差，仍要求縮短響應時間Tx、以期實現清洗步驟、滅菌步驟的高效化。
本發明是為了解決上述問題而完成的，其目的在於提供一種能夠使用於對控制物件進行控制的控制結構小型化、並能夠縮短控制物件的響應時間的汽缸控制裝置及活塞致動裝置。
[解決問題的技術手段]
為了解決上述課題而完成的本發明的一實施方式為一種汽缸控制裝置，其對容納有活塞的汽缸的操作壓力進行控制，其特徵在於，所述汽缸控制裝置具有：供排氣部，其通過對所述汽缸供給排氣操作流體來控制所述操作壓力；控制部；儲存部；和接收部，其接收各時間的操作壓力的設定值，所述控制部執行下述處理：動作模式儲存處理，通過所述接收部接收至少2個所述各時間的操作壓力的設定值，生成動作模式，並以能夠識別的方式儲存於所述儲存部；動作模式讀取處理，在所述儲存部儲存多個動作模式的情況下、並且在取得了指定所述動作模式的指定命令的情況下，從儲存在所述儲存部中的所述多個動作模式中，讀取與所述指定命令對應的動作模式；和控制處理，按照在所述動作模式讀取處理中所讀取到的動作模式，對所述供排氣部進行控制使所述操作壓力與所述各時間的操作壓力的設定值一致。
具有如此結構的汽缸控制裝置預先在儲存部儲存規定各時間的操作壓力設定值的動作模式，當取得指定命令時，從儲存部讀取與此指定命令對應的動作模式，並按照讀取的動作模式對供排氣部進行控制，由此對控制物件的汽缸的操作壓力進行控制。控制物件與汽缸的操作壓力相應地動作。因此，汽缸控制裝置使用儲存於儲存部的動作模式對控制物件的動作進行前授控制，因此，不需要檢測控制物件的動作狀態的結構（例如次級壓力感測器等），用於對控制物件進行控制的控制結構變得小型化。另外，由於汽缸控制裝置在不反覆過衝的狀態下控制操作壓力，所以能夠縮短控制物件的響應時間。
另外，上述結構的汽缸控制裝置的特徵在於，所述控制處理對所述供排氣部進行控制，使得所述操作壓力即將達到所述操作壓力的設定值之前的所述活塞的移動方向始終相同。通過具有這樣結構的汽缸控制裝置，能夠避免在增加閥開度時和減小閥開度時即使在相同的操作壓力下閥開度也不同的情況。
另外，上述結構的汽缸控制裝置的特徵在於，具有操作部和顯示部，所述控制部執行使所述顯示部顯示所述操作部的操作內容的顯示處理，並且在所述動作模式儲存處理中，由所述接收部接收通過所述操作部輸入的所述各時間的操作壓力的設定值。通過具有這樣結構的汽缸控制裝置，能夠僅通過其自身裝置儲存動作模式，因此能夠簡化控制結構。
為了解決上述課題而完成的本發明的其它態樣為一種活塞致動裝置，所述活塞致動裝置具有：汽缸；活塞，其容納在所述汽缸內，且根據所述汽缸內的操作壓力而在所述汽缸內滑動；輸出部，與所述活塞連結，且根據所述活塞的移動進行輸出；和汽缸控制裝置，其與所述汽缸連接，所述活塞致動裝置的特徵在於，所述汽缸控制裝置具有：供排氣部，其通過對所述汽缸供給排氣操作流體來控制所述操作壓力；控制部；儲存部；和接收部，其接收各時間的操作壓力的設定值，所述控制部執行下述處理：動作模式儲存處理，通過所述接收部接收至少2個所述各時間的操作壓力的設定值，生成動作模式，並以能夠識別的方式儲存於所述儲存部；動作模式讀取處理，在所述儲存部儲存多個動作模式的情況下、並且在取得了指定所述動作模式的指定命令的情況下，從儲存在所述儲存部中的所述多個動作模式中，讀取與所述指定命令對應的動作模式；和控制處理，按照在所述動作模式讀取處理中所讀取到的動作模式，對所述供排氣部進行控制使所述操作壓力與所述各時間的操作壓力的設定值一致。
在具有這樣結構的活塞致動裝置中，汽缸控制裝置預先在儲存部儲存規定各時間的操作壓力設定值的動作模式，當取得指定命令時，從儲存部讀取與此指定命令對應的動作模式，並按照所讀取的動作模式控制供排氣部，由此控制汽缸的操作壓力。活塞致動裝置中，根據汽缸的操作壓力，活塞發生移動，調節輸出部的輸出。因此，對於活塞致動裝置而言，由於汽缸控制裝置使用儲存在儲存部中的動作模式對輸出部的輸出進行前授控制，所以不需要檢測輸出部輸出的結構（例如次級壓力感測器等），用於控制活塞致動裝置的控制結構變小型化。另外，活塞致動裝置通過汽缸控制裝置在不反覆過衝的狀態下控制操作壓力，因此，響應時間縮短。
[發明的效果]
因此，根據本發明，能夠提供一種汽缸控制裝置及活塞致動裝置，其能夠使用於對控制物件進行控制的控制結構小型化、且能夠縮短控制物件的響應時間。
以下，基於附圖針對本發明涉及的汽缸控制裝置及活塞致動裝置的實施方式進行說明。
A. 第一實施方式
（活塞致動裝置的結構）
圖1為本發明的第一實施方式涉及的活塞致動裝置1的前視圖。如圖1所示，第一實施方式的活塞致動裝置1（以下簡稱為“致動裝置1”）為氣動閥。致動裝置1中，汽缸17與主體10連結。汽缸控制裝置3（以下，簡稱為“控制裝置3”）一體地安裝於汽缸17。本實施方式中，電動氣動控制閥用在控制裝置3中。
圖2為圖1的AA剖視圖。主體10由流路塊11與連結塊15隔著隔膜16螺紋連結而構成。流路塊11中，在第一輸入輸出埠12和第二輸入輸出埠13之間設置有閥座14。隔膜16與閥座14相向配置，隔膜16的外緣部夾持在流路塊11與連結塊15之間。連結塊15設置成筒狀，通過安裝螺釘而被固定於汽缸17。
汽缸17中，活塞19以可滑動的方式裝填在汽缸室18中。汽缸室18隔著活塞19被氣密性地劃分為第一室18a和第二室18b。驅動軸20與活塞19一體地設置。驅動軸20是輸出部的一例。驅動軸20的下端部突出到連結塊15內，並與以可滑動的方式配置於連結塊15的結合部件21連結。在結合部件21安裝有隔膜16。因此，隨著活塞19在汽缸17內移動，隔膜16與閥座14抵接或離開。
壓縮彈簧22被壓縮設置在第一室18a，經由活塞19、驅動軸20和結合部件21而對隔膜16施加閉閥力。汽缸17內，第二室18b經由操作埠23（參照圖4）而與控制裝置3連通，操作流體被供給排氣。因此，致動裝置1根據壓縮彈簧22的彈簧力與第二室18b的內壓之間的平衡來調節閥開度。也就是說，當壓縮彈簧22的彈簧力大於第二室18b的內壓時，致動裝置1成為完全關閉狀態。另一方面，當第二室18b的內壓大於壓縮彈簧22的彈簧力時，隔膜16基於其偏差而從閥座14離開。
圖3為圖1所示的致動裝置1的左側視圖。控制裝置3在殼體30上設有顯示部31和操作部35。本實施方式的顯示部31由4位元7段LED構成。另外，本實施方式的操作部35具有第一鍵32、第二鍵33和第三鍵34。第一鍵～第三鍵32～34由按下式的開關構成。
（電動氣動控制閥的結構）
圖4為控制裝置3的結構概略圖。控制裝置3具有第一埠36、第二埠37和第三埠38。第一埠36與操作流體供給源60連接。第二埠37與開設於汽缸17的操作埠23連接。第三埠38向大氣開放。此外，控制裝置3具有輸入端子45。輸入端子45與第一鍵32、第二鍵33和第三鍵34連接。
控制裝置3內設有控制器4、供給用電磁閥5、排氣用電磁閥6和壓力感測器7。
供給用電磁閥5配置在連接第一埠36和第二埠37的第一流路L1上。排氣用電磁閥6配置在第二流路L2上，第二流路L2在供給用電磁閥5與第二埠37之間的連接點P1從第一流路L1分支且與第三埠38連接。壓力感測器7相對於第一流路Ｌ1配置在連接點P1與第二埠37之間，檢測第二室18b的內壓。也就是說，壓力感測器7檢測由控制裝置3控制的汽缸17的操作壓力。
控制器4中，通訊介面部42、壓力控制部43和輸入輸出部44電性連接於微電腦控制部41。通訊介面部42和輸入輸出部44是接收部的一例。
通訊介面部42是用於控制與上位控制器9等外部設備進行通訊的硬體。通訊方法可以是有線也可以是無線。
輸入輸出部44是用於控制訊號的輸入輸出的硬體。輸入輸出部44經由輸入端子45而與第一鍵～第三鍵32～34連接。輸入輸出部44以電訊號的方式接收第一鍵～第三鍵32～34的輸入操作。另外，輸入輸出部44與顯示部31連接。輸入輸出部44將用於控制顯示部31的顯示內容的顯示訊號發送至顯示部31。
微電腦控制部41包括中央處理器(CPU) 51、唯讀記憶體(ROM) 52、隨機存取記憶體(RAM) 53和電子抹除式可複寫唯讀記憶體（electrically erasable and programmable read-only memory，EEPROM）54。CPU 51是控制部的一例。EEPROM 54是儲存部的一例。
用於控制控制裝置3的各種控制程式、各種設定、初始值等儲存在ROM 52中。RAM 53及EEPROM 54被用作供各種控制程式被讀取的作業區域、或者臨時儲存資料的儲存區域。
CPU 51根據從ROM 52讀取的控制程式，一邊使其處理結果儲存於RAM 53或EEPROM 54，一邊對控制裝置3的各結構要素進行控制。
EEPROM 54儲存有1個或2個以上動作模式。此處，所謂動作模式，例如圖5～圖8所示，是指規定各時間的操作壓力的設定值。此處，圖5～圖8是表示第一動作模式～第四動作模式的圖，各圖中均為縱軸表示操作壓力（kPa），橫軸表示時間（sec）。
圖4所示的EEPROM 54與功能識別編號相關聯地儲存控制裝置3可執行的功能。功能包括儲存動作模式的第一功能、和根據動作模式對成為控制物件的致動裝置1的動作進行控制的第二功能。
壓力控制部43與供給用電磁閥5、排氣用電磁閥6和壓力感測器7連接。壓力控制部43從微電腦控制部41按時間輸入操作壓力的設定值，控制供給用電磁閥5和排氣用電磁閥6的動作使壓力感測器7所檢測出的操作壓力與操作壓力的設定值一致。
例如，當從壓力感測器7接收到的操作壓力檢測值小於從微電腦控制部41接收到的操作壓力設定值時，壓力控制部43通過打開供給用電磁閥5、關閉排氣用電磁閥6而使第二埠37與第一埠36連通，向操作埠23供給操作流體。由此，第二室18b的內壓（操作壓力）升高，致動裝置1的閥開度變大。
另外，例如，當從壓力感測器7接收到的操作壓力檢測值大於從微電腦控制部41接收到的操作壓力設定值時，壓力控制部43通過打開排氣用電磁閥6、關閉供給用電磁閥5而使第二埠37與第三埠38連通，將第二室18b的操作流體排出。由此，第二室18b的內壓（操作壓力）降低，致動裝置1的閥開度變小。需要說明的是，壓力控制部43、供給用電磁閥5、排氣用電磁閥6和壓力感測器7構成供排氣部8。
（教學動作的概要）
接下來，針對教學動作的概要進行說明。例如，使用者經由控制裝置3的操作部35輸入至少2個各時間的操作壓力的設定值。控制裝置3基於輸入到操作部35的各時間的操作壓力的設定值生成動作模式並儲存。使用者通過改變各時間的操作壓力的設定值，能夠將圖5～圖8所示的多個動作模式儲存至控制裝置3中。
對於致動裝置1，當使用者通過操作部35指定動作模式時，控制裝置3讀取所指定的動作模式，並根據所讀取的動作模式控制汽缸17的操作壓力。致動裝置1根據供給至汽缸17的操作壓力來改變閥開度。
另外，對於致動裝置1，當上位控制器9與控制裝置3連接時，通過上位控制器9指定動作模式。此時，致動裝置1也與上述相同地根據所指定的動作模式控制操作壓力，改變閥開度。
這樣，致動裝置1的閥開度不是通過上位控制器9回授控制，而是由控制裝置3根據預先儲存到EEPROM 54中的動作模式來控制汽缸17的操作壓力，從而進行前授控制。因此，本實施方式的致動裝置1能夠避免汽缸17的操作壓力相對於操作壓力的設定值（目標壓力）反覆過衝，能夠縮短響應時間。另外，因為不需要如現有技術那樣在致動裝置1的次級側配置次級壓力感測器，所以用於控制致動裝置1的閥開度的控制結構簡化而小型化。
（教學動作的控制過程）
接下來，針對教學動作的控制過程進行說明。微電腦控制部41的CPU 51以操作部35被操作為契機而執行圖9所示的處理。
首先，參照圖9和圖10，針對儲存動作模式的控制過程進行說明。圖9為表示教學動作的控制過程的流程圖。圖10為說明教學動作的圖。需要說明的是，圖10中，為了便於說明，在畫面的旁邊適當地記載了單位。
當操作部35的第一鍵～第三鍵32～34的任意一個被按下時，如圖9的流程圖所示，CPU 51使顯示部31顯示出功能一覽畫面71（參照圖10）（步驟1，以下記作“S1”）。如圖10的X1所示，在功能一覽畫面71中首先顯示初始值。當使用者按下第二鍵33或第三鍵34時，CPU 51經由輸入輸出部44接收此輸入操作，並讀取一個儲存在EEPROM 54中的功能識別編號。然後，CPU 51將指示顯示所讀取的功能識別編號的顯示訊號經由輸入輸出部44發送至顯示部31。由此，如圖10的X2所示，在功能一覽畫面71中顯示例如功能識別編號“F1”。隨著使用者按下第二鍵33或第三鍵34，功能識別編號被改變。
如圖9所示，CPU 51判斷是否已選擇了功能（S2）。當第一鍵32未被按下時，CPU 51判斷為未選擇功能（S2：否）。此時，CPU 51判斷是否經過了規定時間（S24）。在規定時間經過之前（S24：否），CPU 51在顯示功能一覽畫面71的狀態下等待第一鍵32被按下。另一方面，在經過了規定時間但第一鍵32沒有被按下的情況下（S24：是），CPU 51結束圖9所示的控制。由此，能夠避免致動裝置1在功能未被選擇的狀態下被放置。
當使用者在規定時間內按下第一鍵32時，CPU 51判斷為已選擇了功能（S2：是）。然後，CPU 51判斷所選擇的功能是第一功能還是第二功能（S3）。若表示第一功能的功能識別編號被顯示在顯示部31時，使用者按下第一鍵32，則CPU 51判斷為選擇了第一功能（S3：第一功能）。此時，CPU 51經由輸入輸出部44將指示顯示預設編號設定畫面73的顯示訊號（參照圖10）發送至顯示部31，使顯示部31顯示出預設編號設定畫面73（S4）。如圖10所示，在預設編號設定畫面73，顯示出功能識別編號（圖中X3）和預設編號（圖中X4）。所謂預設編號，是指用於識別動作模式的識別資訊。在本實施方式中，例如可以儲存多達8個動作模式，對各動作模式賦予預設編號“P1”～“P8”。隨著使用者按下第二鍵33或第三鍵34，CPU 51改變預設編號（圖中X4）。
如圖9所示，在使用者按下第一鍵32之前，CPU 51不設定預設編號（S5：否）。另一方面，當使用者按下第一鍵32時，CPU 51將顯示在預設編號設定畫面73中的預設編號儲存於RAM 53，由此設定預設編號（S5：是）。於是，CPU 51將指示顯示預設編號確定畫面74的顯示訊號發送至顯示部31，使顯示部31顯示出預設編號確定畫面74（S6）。如圖10的X5所示，預設編號確定畫面74只是顯示出所設定的預設編號，不顯示功能識別編號。
接下來，如圖9所示，CPU 51將指示顯示初始壓力輸入畫面75的顯示訊號經由輸入輸出部44發送至顯示部31，使顯示部31顯示初始壓力輸入畫面75（S7）。例如，如圖10所示，如果在顯示預設編號確定畫面74的狀態下第一鍵32被按下，則顯示部31的顯示從預設編號確定畫面74切換至初始壓力輸入畫面75。初始壓力輸入畫面75中顯示出表示輸入初始壓力Pf的過程編號（參照圖中N1）和初始壓力Pf的輸入值（圖中M1）。此處，所謂初始壓力Pf，是指根據動作模式開始閥控制（汽缸17的操作壓力的控制）時的操作壓力的設定值。CPU 51經由輸入輸出部44接收第二鍵33或第三鍵34的輸入操作，並根據此輸入操作改變初始壓力Pf的輸入值（圖中M1）。如圖9所示，CPU 51在使用者按下第一鍵32之前不設定初始壓力Pf（S8：否）。
另一方面，當使用者按下第一鍵32時，CPU 51設定初始壓力Pf（S8：是）。即，CPU 51將初始壓力輸入畫面75所顯示出的初始壓力Pf的輸入值作為初始壓力Pf的設定值儲存於RAM 53。
接下來，CPU 51將指示顯示目標壓力輸入畫面76的顯示訊號經由輸入輸出部44發送至顯示部31，使顯示部31顯示目標壓力輸入畫面76（S9）。例如，如圖10所示，在目標壓力輸入畫面76中顯示出表示輸入目標壓力Pe的過程編號（圖中N2）、和目標壓力Pe的輸入值（圖中M2）。此處，所謂目標壓力Pe，是指對汽缸17的操作壓力進行前授控制時的操作壓力的設定值。然後，如圖9所示，CPU 51判斷是否設定了目標壓力Pe的輸入值（S10）。S9、S10的處理與S7、S8的處理相同，故而省略說明。
在設定了目標壓力Pe的輸入值的情況下（S10：是），CPU 51經由輸入輸出部44將用於顯示延遲時間輸入畫面77的顯示訊號發送至顯示部31，使顯示部31顯示延遲時間輸入畫面77（S11）。例如，如圖10所示，延遲時間輸入畫面77中顯示出表示輸入延遲時間Td的過程編號（圖中N3）、和延遲時間Td的輸入值（圖中M3）。此處，所謂延遲時間Td，是指根據動作模式開始閥控制（汽缸17的操作壓力的控制）後維持初始壓力Pf的時間。CPU 51經由輸入輸出部44接收第二鍵33或第三鍵34的輸入操作，並與輸入操作相應地改變延遲時間Td的輸入值（圖10所示的M3）。CPU 51在使用者按下第一鍵32之前不設定延遲時間Td（S12：否）。
另一方面，在使用者按下第一鍵32時，CPU 51設定延遲時間Td（S12：是）。即，CPU 51將延遲時間輸入畫面77所顯示的輸入值作為延遲時間Td的設定值儲存在RAM 53中。
然後，CPU 51使顯示過程編號（圖10的N4）和掃掠時間Ts的輸入值（圖10所示的M4）的掃掠時間輸入畫面78（圖10）顯示在顯示部31（S13），當按下第一鍵32時，將所顯示的輸入值設定為掃掠時間Ts（S14：是）。此處，所謂掃掠時間Ts，是指直到使初始壓力Pf達到目標壓力Pe為止的時間。然後，CPU 51使顯示過程編號（圖10的N5）和重複時間Tr的輸入值（圖10所示的M5）的重複時間輸入畫面79（參照圖10）顯示在顯示部31中（S15），當按下第一鍵32時，將所顯示的輸入值設定為重複時間Tr（S16：是）。此處，所謂重複時間Tr，是指使初始壓力Pf和目標壓力Pe反覆變動時的間隔時間。輸入值（圖10所示的M5）為“－”時，是指初始壓力Pf和目標壓力Pe沒有反覆變動。S13及S15的處理與S11的處理相同，S14及S16的處理與S12相同，故而省略說明。
需要說明的是，延遲時間Td的終點相當於使初始壓力Pf開始向目標壓力Pe變化時的時間。而且，掃掠時間Ts的終點相當於到達目標壓力Pe時的時間。因此，通過S7～S14的處理，設定2個各時間的操作壓力的設定值。
然後，如圖9所示，CPU 51基於儲存於RAM 53中的初始壓力Pf、目標壓力Pe、延遲時間Td、掃掠時間Ts、重複時間Tr而生成動作模式，儲存在EEPROM 54中（S17）。
例如，使用者將初始壓力Pf設定為大於0kPa的值，將目標壓力Pe設定為大於初始壓力Pf的值，將延遲時間Td和掃掠時間Ts設定為大於0秒的值，將重複時間Tr設定為“－”。此時，CPU 51生成如圖11所示的動作模式，即，使操作壓力從初始壓力Pf僅經1次變化成為目標壓力Pe的動作模式。圖11是生成動作模式的示意圖，縱軸表示操作壓力（kPa），橫軸表示時間（sec）。
而另一方面，在使用者對重複時間Tr設定了數值時，如圖12所示，CPU 51生成下述動作模式，即，按照S14中所設定的延遲時間Td的間隔反覆進行初始壓力Pf和目標壓力Pe的變動。圖12是生成動作模式的示意圖，縱軸表示操作壓力（kPa），橫軸表示時間（sec）。
CPU 51將如上所示生成的動作模式與儲存在RAM 53中的預設編號（S5中設定的預設編號）相關聯地儲存在EEPROM 54中。因此，CPU 51可以將預設編號作為實際參數來讀取動作模式。
然後，CPU 51使顯示部31顯示動作模式登記完成畫面80（S18）。例如，如圖10的X6所示，動作模式登記完成畫面80中，顯示出S17中儲存在EEPROM 54中的動作模式的預設編號、即S5中設定的預設編號。由此，使用者能夠認識到動作模式的登記已經完成。然後，CPU 51結束圖9所示的控制。需要說明的是，S4～S17的處理是動作模式儲存處理的一例。另外，S7、S9、S11、S13、S15的處理是顯示處理的一例。
參照圖5～圖8，具體地說明將動作模式儲存於EEPROM 54中的過程。此處，操作壓力為5kPa時，致動裝置1的閥開度成為完全開放狀態。
例如，使用者經由操作部35將初始壓力Pf設定為“0kPa”，將目標壓力Pe設定為“5kPa”，將延遲時間Td設定為“0sec”，將掃掠時間Ts設定為“5sec”，將重複時間Tr設定為“－”。此時，如圖5所示，CPU 51生成第一動作模式，即，按照動作模式開始閥控制（汽缸17的操作壓力的控制）的同時使操作壓力升高，經過5秒緩緩地使操作壓力從0kPa升高至5kPa。而且，CPU 51將預設編號“P1”與該第一動作模式相關聯地儲存在EEPROM 54中。
另外，例如，使用者通過操作部35將初始壓力Pf設定為“0kPa”，將目標壓力Pe設定為“2kPa”，將延遲時間Td設定為“0sec”，將掃掠時間Ts設定為“5sec”，將重複時間Tr設定為“－”。此時，如圖6所示，CPU 51生成第二動作模式，即，按照動作模式開始閥控制的同時使操作壓力升高，經5秒緩緩地使操作壓力從0kPa到達2kPa。而且，CPU 51將預設編號“P2”與該第二動作模式相關聯地儲存在EEPROM 54中。
另外，例如，使用者經由操作部35將初始壓力Pf設定為“2.5kPa”，將目標壓力Pe設定為“2kPa”，將延遲時間Td設定為“5sec”，將掃掠時間Ts設定為“0sec”，將重複時間Tr設定為“－”。此時，如圖7所示，CPU 51生成第三動作模式，即，按照動作模式開始閥控制的同時將操作壓力控制在2.5kPa，將此狀態維持5秒後，立即將操作壓力從2.5kPa降低至2kPa。而且，CPU 51將此第三動作模式與預設編號“P3”相關聯地儲存在EEPROM 54中。
另外，例如，使用者經由操作部35將初始壓力Pf設定為“5kPa”，將目標壓力Pe設定為“2kPa”，將延遲時間Td設定為“5sec”，將掃掠時間Ts設定為“2sec”，將重複時間Tr設定為“－”。此時，如圖8所示，CPU 51生成第四動作模式，即，按照動作模式開始閥控制的同時，將操作壓力控制在5kPa，將此狀態維持5秒後，經2秒使操作壓力從5kPa變化為2kPa。CPU 51將預設編號“P4”與此第四動作模式相關聯地儲存在EEPROM 54中。
因此，使用者僅僅通過一邊觀看顯示部31一邊經由操作部35設定初始壓力Pf、目標壓力Pe、延遲時間Td和掃掠時間Ts，就可以根據需求以簡單的方式使CPU 51生成不同的動作模式，並將其以可識別的方式儲存在EEPROM 54中。也就是說，使用者能夠通過一邊觀看顯示部31一邊對操作部35進行操作而設定各時間的操作壓力的設定值，因此，致動裝置1僅僅通過自身裝置即可儲存動作模式。
接著，一邊參照圖9，一邊對通過操作部35選擇動作模式、使致動裝置1動作的控制過程進行說明。
例如，使用者按下第二鍵33或第三鍵34，在功能一覽畫面71中顯示表示第二功能的功能識別編號，並按下第一鍵32。於是，CPU 51判斷為所選擇的功能是第二功能（S1，S2：是，S3：第二功能）。
此時，CPU 51經由輸入輸出部44將用於顯示預設編號指定畫面的顯示訊號發送至顯示部31，使顯示部31顯示預設編號指定畫面（S19）。CPU 51根據第二鍵33或第三鍵34的操作將儲存於EEPROM 54中的預設編號依次顯示在預設編號指定畫面（未圖示）中。在第一鍵32未被按下時，CPU 51判斷為未指定預設編號，待機（S20：否）。另一方面，在第一鍵32被按下時，CPU 51判斷為已指定顯示在預設編號指定畫面中的預設編號（S20：是）。
CPU 51判斷在EEPROM 54中是否具有與所指定的預設編號一致的預設編號（S21）。沒有一致的預設編號時（S21：否），CPU 51進行錯誤通知（S25），並終止圖9所示的控制。
另一方面，存在一致的預設編號時（S21：是），從EEPROM 54中讀取與所指定的預設編號對應的動作模式，並儲存在RAM 53中（S22）。
然後，CPU 51根據儲存在RAM 53中的動作模式使壓力控制部43開始汽缸17的操作壓力的控制（S23）。具體而言，CPU 51根據儲存在RAM 53中的動作模式，向壓力控制部43發送按時間指示操作壓力的設定值的控制訊號。壓力控制部43控制供給用電磁閥5和排氣用電磁閥6，使得通過壓力感測器7檢測出的操作壓力檢測值與所接收的操作壓力的設定值一致。然後，CPU 51結束處理。需要說明的是，S20～S22的處理是動作模式讀取處理的一例。S23的處理是控制處理的一例。
參照圖5～圖8，針對通過操作部35指定動作模式、控制致動裝置1的閥開度的過程具體地進行說明。
具體而言，例如，當使用者經由操作部35指定預設編號“P1”時，CPU 51將預設編號“P1”作為實際參數，從EEPROM 54中讀取圖5所示的第一動作模式。CPU 51將按第一動作模式所規定的時間指示操作壓力的控制訊號發送至壓力控制部43。壓力控制部43基於控制訊號，控制供給用電磁閥5和排氣用電磁閥6，使得通過壓力感測器7檢測到的操作壓力檢測值與CPU 51指示的操作壓力一致。由此，致動裝置1使得操作壓力經5秒從0kPa緩緩上升至5kPa後，維持在5kPa。因此，致動裝置1的閥開度從完全關閉狀態變為完全打開狀態，沒有過衝。
另外，例如，當使用者經由操作部35指定預設編號“P2”時，CPU 51將預設編號“P2”作為實際參數，從EEPROM 54中讀取圖6所示的第二動作模式。與上述第一動作模式相同地，CPU 51根據第二動作模式將控制訊號發送至壓力控制部43，並使壓力控制部43控制供給用電磁閥5和排氣用電磁閥6。由此，致動裝置1在操作壓力從0kPa緩緩地升高至2kPa後，維持在2kPa。因此，致動裝置1的閥開度從完全關閉狀態變為稍微打開狀態，沒有過衝。
另外，例如，當使用者經由操作部35指定預設編號“P3”時，CPU 51將預設編號“P3”作為實際參數，從EEPROM 54中讀取圖7所示的第三動作模式。與上述第一動作模式相同地，CPU 51按照第三動作模式將控制訊號發送至壓力控制部43，使壓力控制部43控制供給用電磁閥5和排氣用電磁閥6。由此，致動裝置1的操作壓力首先被調節至2.5kPa時，將此2.5kPa維持5秒，然後，減壓至2kPa後，維持此2kPa。因此，致動裝置1的閥開度從中間打開狀態變為稍微打開狀態，沒有過衝。
另外，例如，當使用者經由操作部35指定預設編號“P4”時，CPU 51將預設編號“P4”作為實際參數，從EEPROM 54中讀取圖8所示的第四動作模式。與上述第一動作模式相同地，CPU 51按照第四動作模式將控制訊號發送至壓力控制部43，使壓力控制部43控制供給用電磁閥5和排氣用電磁閥6。由此，致動裝置1的操作壓力首先被調節至5kPa時，將此5kPa維持5秒，然後，經2秒從5kPa減壓至2kPa後，維持此2kPa。因此，致動裝置1的閥開度從完全打開狀態變為稍微打開狀態，沒有過衝。
需要說明的是，動作模式不僅可以由操作部35指定，也可以由上位控制器9指定。針對此控制過程，一邊參照圖13所示的流程圖一邊進行說明。圖13是表示使用上位控制器工作時的控制過程的流程圖。控制裝置3的CPU 51以從上位控制器9輸入預設編號為契機，執行圖13所示的控制。
CPU 51經由通訊介面部42將從上位控制器9接收到的預設編號儲存到RAM 53中，由此接收預設編號（S41）。然後，CPU 51在存在與所接收到的預設編號一致的預設編號時（S42：是），從EEPROM 54中讀取其動作模式（S43），開始汽缸17的操作壓力的控制（S44）。另一方面，沒有一致的預設編號時（S42：否），CPU51進行錯誤通知（S45）。S42～S45的處理與圖9的S21～S23、S25相同，因此省略說明。需要說明的是，S41～S43的處理是動作模式讀取處理的一例。S44的處理是控制處理的一例。
如上所述，致動裝置1經由操作部35或者上位控制器9指定動作模式的預設編號後，控制裝置3就從儲存於EEPROM 54中的多個動作模式中讀取與所指定的預設編號對應的動作模式，並根據所讀取的動作模式進行閥控制（汽缸17的操作壓力的控制）。因此，致動裝置1由於閥開度被前授控制，所以在閥開度控制時不會發生過衝，能夠縮短響應時間。另外，為了控制致動裝置1的閥開度而檢測致動裝置1的次級壓力的壓力感測器變得不需要，因此，用於控制致動裝置1的閥開度的控制結構被簡化，變得小型化。
另外，致動裝置1中，在開閥動作時與閉閥動作時之間會發生遲滯，在增大閥開度時和減小閥開度時，與操作壓力相對應的閥開度不同。因此，控制裝置3的CPU 51在調節閥開度時，使活塞19的移動方向恒定。即，控制裝置3的CPU 51根據例如圖7所示的第三動作模式使閥開度從中間打開狀態變為微小打開狀態時，將使汽缸17的操作壓力變為比目標壓力Pe（2kPa）小後又上升至目標壓力Pe（2kPa）的控制訊號發送至壓力控制部43。由此，致動裝置1始終沿著使隔膜16從閥座14離開的開閥方向對活塞19進行加壓，由此使汽缸17的操作壓力與目標壓力Pe一致。因此，致動裝置1能夠避免因遲滯而導致即使在相同操作壓力下閥開度也不同的情況，精度優異。
（使用例）
接下來，針對致動裝置1的使用例進行說明。圖14是表示醫療用品生產線的一例的圖。供給管路62連接於罐體61的上表面，並配置有第一致動裝置1A。排出管路63與罐體61的下表面連接。排出管路63從罐體61側依次配設有第二致動裝置1B、過濾器64和第三致動裝置1C。排氣管路65連接於過濾器64的上部，並配設有第四致動裝置1D。
第一致動裝置～第四致動裝置1A～1D具有與上述致動裝置1相同的結構。第一致動裝置～第四致動裝置1A～1D中根據使用目的儲存有動作模式。
例如，在第一致動裝置1A中儲存有圖5所示的第一動作模式。在第二致動裝置1B中儲存有圖5所示的第一動作模式。在第三致動裝置1C中儲存有圖7所示的第三動作模式。並且，在第四致動裝置1D中儲存有圖6所示的第二動作模式和圖8所示的第四動作模式。此處，第一動作模式～第四動作模式的預設編號是通用的，但也可以針對每個閥而不同。
上位控制器9為了確保衛生而將高溫的熱水向管路中供給5秒，由此對罐体61實施CIP（原位清洗：Cleaning In Place），而後將高溫的蒸汽供給到管路中，對罐体61實施SIP（原位滅菌：Sterilizing In Place）。
此時，上位控制器9向第一致動裝置1A及第二致動裝置1B發送預設編號“P1”，向第三致動裝置1C發送預設編號“P3”，向第四致動裝置1D發送預設編號“P4”。
由此，在高溫的熱水從供給管路62向罐體61、排出管路63流動的期間，第三致動裝置1C的閥開度被控制在中間打開狀態，同時第四致動裝置1D的閥開度被控制在完全打開狀態。因此，經由第四致動裝置1D排出空氣，熱水在管路內以高速流動，能夠提高清洗效果。
在向罐體61供給熱水5秒後，向罐體61供給蒸汽。在蒸汽從供給管路62向罐體61、排出管路63流動的期間，第三致動裝置1C及第四致動裝置1D的閥開度減小到稍微打開狀態。由此，能夠在盡可能地抑制蒸汽排出的同時，確保蒸汽流動，提高滅菌效率。此時，第四致動裝置1D緩緩地減小閥開度，因此，能夠抑制過濾器64的內壓急劇增加。
需要說明的是，上位控制器9在更換過濾器64後進行CIP及SIP時，針對第四致動裝置1D供給預設編號“P2”，而不是預設編號“P4”。由此，第四致動裝置1D緩緩地從完全關閉狀態變為稍微打開狀態，緩緩地排出過濾器內的空氣。因此，能夠避免過濾器因注入熱水時的壓力而破損。
B. 第二實施方式
接下來，針對本發明的第二實施方式的活塞致動裝置進行說明。圖15是表示本發明的第二實施方式涉及的活塞致動裝置100（以下，簡稱為“致動裝置100”）的剖視圖。圖15中省略了控制裝置3的記載。
致動裝置100中，在汽缸101中以可滑動的方式裝入活塞103，汽缸室102被劃分成第一室102a和第二室102b。輸出桿104與活塞103連結。輸出桿104是輸出部的一例。壓縮彈簧105壓縮設置在第一室102a中，經由活塞103向輸出桿104始終施加從汽缸101突出的方向的力。第二室102b經由連通路106而與操作埠23連通。操作埠23與汽缸控制裝置3（未圖示）連接。
上述致動裝置100與第一實施方式相同，由未圖示的控制裝置3向第二室102b供給操作流體或從第二室102b排出操作流體，控制汽缸101的操作壓力。致動裝置100根據壓縮彈簧105的彈簧力與第二室102b的壓力之間的平衡，使輸出桿104進退。因此，致動裝置100與第一實施方式相同，用於控制致動裝置100輸出的控制結構變得小型化，響應時間縮短。
需要說明的是，本發明並不限定於上述實施方式，可以為各種應用。
（1）例如，在上述實施方式中，是基於經由操作部35輸入的初始壓力Pf、目標壓力Pe、延遲時間Td、掃掠時間Ts、重複時間Tr生成動作模式，但是也可以由微電腦控制部41通過通訊介面部42接收上位控制器9生成的動作模式，並儲存在EEPROM 54中。
（2）控制裝置3也可以省略控制器4內的通訊介面部42，降低成本。此時，雖然不能將上位控制器9與控制裝置3連接，但可以經由操作部35進行動作模式的儲存或閥的控制。
（3）顯示部31可以改變顯示顏色易於觀看，例如以紅色顯示從左側開始的第1位元數、以綠色顯示從左側開始的第2位元至第4位元數字等。當然，顯示部31的顯示也可以是單色。
（4）例如，可以由液晶顯示器構成顯示部31。另外，例如可以通過觸控式面板將顯示部31和操作部35設置為一體。
（5）例如，上述實施方式中，顯示部31的位元數不限於上述實施方式，可以任意地變更。另外，第一鍵～第三鍵32～34的數量不限於上述實施方式。
（6）例如，致動裝置1為單動式閥，也可以為多動式閥。
1、100‧‧‧活塞致動裝置
3‧‧‧汽缸控制裝置
4‧‧‧控制器
5‧‧‧供給用電磁閥
6‧‧‧排氣用電磁閥
7‧‧‧壓力感測器
8‧‧‧供排氣部
9‧‧‧上位控制器
17‧‧‧汽缸
19‧‧‧活塞
23‧‧‧操作埠
31‧‧‧顯示部
35‧‧‧操作部
32‧‧‧第一鍵
33‧‧‧第二鍵
34‧‧‧第三鍵
36‧‧‧第一埠
37‧‧‧第二埠
38‧‧‧第三埠
41‧‧‧微電腦控制部
42‧‧‧通訊介面部
43‧‧‧壓力控制部
44‧‧‧輸入輸出部
45‧‧‧輸入端子
51‧‧‧中央處理器(CPU)
52‧‧‧唯讀記憶體(ROM)
53‧‧‧隨機存取記憶體(RAM)
54‧‧‧電子抹除式可複寫唯讀記憶體(EEPROM)
60‧‧‧操作流體供給源
L1‧‧‧第一流路
L2‧‧‧第二流路
P1‧‧‧連接點
圖1為關於本發明的實施方式的活塞致動裝置之前視圖。 圖2為圖1之AA線段剖視圖。 圖3為圖1所示的活塞致動裝置之左側視圖。 圖4為電動氣動控制閥之結構概略圖。 圖5為表示第一動作模式之圖。 圖6為表示第二動作模式之圖。 圖7為表示第三動作模式之圖。 圖8為表示第四動作模式之圖。 圖9為表示教學動作的控制過程之流程圖。 圖10為說明教學動作之圖。 圖11為生成動作模式之示意圖。 圖12為生成動作模式之示意圖。 圖13為表示使用了上位控制器工作時的控制過程之流程圖。 圖14為表示醫療用品生產線的一例之圖。 圖15為關於本發明的第二實施方式的活塞致動裝置之剖視圖。 圖16為表示回授控制時的操作壓力變化之圖。

Claims (4)

  1. 一種汽缸控制裝置，對容納有活塞的汽缸的操作壓力進行控制，其特徵在於，所述汽缸控制裝置具有：供排氣部，其通過對所述汽缸供給排氣操作流體來控制所述操作壓力；控制部；儲存部；以及接收部，其接收各時間的操作壓力的設定值，所述控制部執行下述處理：動作模式儲存處理，通過所述接收部接收至少2個所述各時間的操作壓力的設定值，生成動作模式，與用於識別動作模式的識別資訊相關聯，並將生成的動作模式以能夠識別的方式儲存於所述儲存部；動作模式讀取處理，在所述儲存部儲存多個動作模式的情況下、並且在取得了既定的識別資訊的情況下，從儲存在所述儲存部中的所述多個動作模式中，讀取與所述既定的識別資訊對應的動作模式；以及控制處理，按照在所述動作模式讀取處理中所讀取到的動作模式，對所述供排氣部進行控制使所述操作壓力與所述各時間的操作壓力的設定值一致。
  2. 一種汽缸控制裝置，對容納有活塞的汽缸的操作壓力進行控制，其特徵在於，所述汽缸控制裝置具有：供排氣部，其通過對所述汽缸供給排氣操作流體來控制所述操作壓力；控制部；儲存部；以及接收部，其接收各時間的操作壓力的設定值，所述控制部執行下述處理：動作模式儲存處理，通過所述接收部接收至少2個所述各時間的操作壓力的設定值，生成動作模式，並以能夠識別的方式儲存於所述儲存部；動作模式讀取處理，在所述儲存部儲存多個動作模式的情況下、並且在取得了指定所述動作模式的指定命令的情況下，從儲存在所述儲存部中的所述多個動作模式中，讀取與所述指定命令對應的動作模式；以及控制處理，按照在所述動作模式讀取處理中所讀取到的動作模式，對所述供排氣部進行控制使所述操作壓力與所述各時間的操作壓力的設定值一致；所述控制處理對所述供排氣部進行控制，使得所述操作壓力即將達到所述操作壓力的設定值之前的所述活塞的移動方向始終相同。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述的汽缸控制裝置，其中，所述汽缸控制裝置具有操作部和顯示部，所述控制部執行使所述顯示部顯示所述操作部的操作內容的顯示處理，並且在所述動作模式儲存處理中，由所述接收部接收通過所述操作部輸入的所述各時間的操作壓力的設定值。
  4. 一種活塞致動裝置，具有：汽缸；活塞，其容納在所述汽缸內，且根據所述汽缸內的操作壓力而在所述汽缸內滑動；輸出部，其與所述活塞連結，且根據所述活塞的移動進行輸出；以及汽缸控制裝置，其與所述汽缸連接，所述活塞致動裝置的特徵在於，所述汽缸控制裝置具有：供排氣部，其通過對所述汽缸供給排氣操作流體來控制所述操作壓力；控制部；儲存部；以及接收部，其接收各時間的操作壓力的設定值，所述控制部執行下述處理：動作模式儲存處理，通過所述接收部接收至少2個所述各時間的操作壓力的設定值，生成動作模式，與用於識別動作模式的識別資訊相關聯，並將生成的動作模式以能夠識別的方式儲存於所述儲存部；動作模式讀取處理，在所述儲存部儲存多個動作模式的情況下、並且在取得了既定的識別資訊的情況下，從儲存在所述儲存部中的所述多個動作模式中，讀取與所述既定的識別資訊對應的動作模式；以及控制處理，按照在所述動作模式讀取處理中所讀取到的動作模式，對所述供排氣部進行控制使所述操作壓力與所述各時間的操作壓力的設定值一致。
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