TWI791000B - 缸的動作狀態監視裝置 - Google Patents

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Abstract

一種包含檢測器(54)的監視裝置(10)，該檢測器(54)的微電腦(62)將第一壓力值(P1)相對於時間做微分而算出第一時間微分值(dP1)、及/或將第二壓力值(P2)相對於時間做微分而算出第二時間微分值(dP2)。另外，微電腦(62)根據第一時間微分值(dP1)及第二時間微分值(dP2)中的至少其一來判定活塞(16)是否已到達缸本體(14)內部的一端或另一端。

Description

缸的動作狀態監視裝置
本發明係關於一種缸(cylinder)的動作狀態監視裝置，缸包含缸本體、可在缸本體內部的一端與另一端間往復運動的活塞、及與活塞連結成一體的活塞桿。
缸(cylinder)係包含缸本體、可在該缸本體內部的一端與另一端間往復運動的活塞、及與該活塞連結成一體的活塞桿。在該活塞與該缸本體內部的一端之間形成第一缸室，在該活塞與該缸本體內部的另一端之間形成第二缸室。在此例中，係從流體供給源供給流體至第一缸室、或供給流體至第二缸室，使活塞及活塞桿在缸本體內部的一端與另一端之間往復運動。日本特許第3857187號揭示一種此類型的缸，其中在活塞桿中組裝入磁鐵，且在缸本體的一端及另一端配置檢測磁鐵的磁性之位置檢測感測器。
然而，日本特許第3857187號之技術因為是將位置檢測感測器安裝在缸的附近，所以在缸係用作為 例如與食物製備(food preparation)有關的設備，且若缸會與食物等的清洗液體接觸之情況下，就有位置檢測感測器及其相關的配線可能會受到腐蝕之可能性。因而，若想要確保位置檢測感測器及其配線有抗液體性，成本就可能會升高。
因此，需要有即使在缸上不能安裝感測器之環境中也能夠檢測出在缸本體的內部往復運動之活塞到達缸本體的一端或另一端。
本發明係為了解決上述問題而完成者，本發明的一個目的在提供一種不需要在缸的附近安裝感測器就可檢測出活塞到達缸本體的一端或另一端之缸的動作狀態監視裝置。
本發明係關於缸的動作狀態監視裝置，在該缸中在活塞與缸本體內部的一端之間形成第一缸室，在該活塞與該缸本體內部的另一端之間形成第二缸室，且讓流體從流體供給源供給至該第一缸室、或讓流體從流體供給源供給至該第二缸室，使與活塞桿連接之該活塞在該缸本體內部的一端與另一端之間往復運動。
而且，為了達到上述的目的，根據本發明之缸的動作狀態監視裝置還包含：判定單元，用來根據該第一缸室或該第二缸室的壓力的時間微分值而判定該活塞是否已到達該缸本體內的一端或另一端。
當活塞已到達缸本體內的一端或另一端時，因為流體從第一缸室或第二缸室排出、或流體從流體 供給源供給，所以第一缸室內的壓力或第二缸室內的壓力會隨時間而變化。
因此，根據本發明，將注意力放在壓力隨時間的此種變化，而根據第一缸室或第二缸室的壓力的時間微分值來進行活塞是否已到達缸本體內部的一端或另一端之判定。詳言之，係使用至少一個缸室的壓力的時間微分值，來判定活塞到達缸本體內部的一端或另一端。
在此情況，檢測從流體供給源到第一缸室或第二缸室之流體供給路徑內的壓力，就可檢測第一缸室或第二缸室的壓力。因此，無需為了檢測壓力而在缸的附近安裝感測器。因而，根據本發明，不需要在缸的附近安裝感測器就可檢測出活塞到達缸本體內部的一端或另一端。
在本例中，動作狀態監視裝置還包含：第一壓力檢測單元，用來檢測將流體供給至該第一缸室或將流體從該第一缸室排出之第一管路(first tube)內的第一壓力值；及/或第二壓力檢測單元，用來檢測將流體供給至該第二缸室或將流體從該第二缸室排出之第二管路(second tube)內的第二壓力值。在此情況，該判定單元可根據第一壓力值(該第一壓力值視該第一缸室的壓力而定)的時間微分值及/或第二壓力值(該第二壓力值視該第二缸室的壓力而定)的時間微分值來判定該活塞是否已到達該缸本體內部的一端或另一端。
以此方式，因為將第一壓力檢測單元設在 第一管路內，將第二壓力檢測單元設在第二管路內，所以不需要在缸的附近安裝感測器及該等感測器的配線。因而，可使缸適合用於與食物製備有關的設備，且可避免該等感測器及配線在設備的清洗程序中受到腐蝕等。
另外，為了應付由於感測第一壓力值之第一壓力檢測單元及感測第二壓力值之第二壓力檢測單元的精度及溫度特性之變動所造成之檢測準位(detection level)的變化，可藉由根據第一壓力值及/或第二壓力值的時間微分值來判定活塞是否已到達缸本體內部的一端或另一端，而避免判定單元的判定結果受到該等變化等的負面影響。
在此情況，判定單元可從第一壓力值及第二壓力值變為開放到大氣之側的壓力值時之時間微分值的變化來判定活塞已到達缸本體內部的一端或另一端。當第一壓力值或第二壓力值變為開放到大氣之側的壓力值時，時間微分值會隨著時間經過而突然變化。藉由感知此種突然變化，就可更準確地檢測出活塞已到達缸本體內部的一端或另一端。
或者，判定單元可從第一壓力值及第二壓力值中的任一個變為流體供給源所供給來的流體的壓力值或開放到大氣之側的壓力值時之時間微分值的變化來判定活塞已到達缸本體內部的一端或另一端。當兩壓力值中的任一個變為流體供給源所供給來的流體的壓力值、或開放到大氣之側的壓力值時，時間微分值會隨著時間經過而變化。因此，藉由感知此種變化，就可用良好的精度檢測出 活塞已到達缸本體內部的一端或另一端。
從以下參照以圖例的方式顯示本發明的較佳實施形態之隨附的圖式所做的說明，可更瞭解本發明的上述的及其他的目的、特點及優點。
10‧‧‧缸的動作狀態監視裝置(監視裝置、動作狀態監視裝置)
12‧‧‧缸
14‧‧‧缸本體
16‧‧‧活塞
18‧‧‧活塞桿
20‧‧‧第一缸室
22‧‧‧第二缸室
24‧‧‧第一口
26‧‧‧第一管路
28‧‧‧第二口
30‧‧‧第二管路
32‧‧‧切換閥
34‧‧‧第一連接口
36‧‧‧第二連接口
38‧‧‧供給口
40‧‧‧供給管路
42‧‧‧流體供給源
44‧‧‧減壓閥
46‧‧‧螺線管
50‧‧‧第一壓力感測器(第一壓力檢測單元)
52‧‧‧第二壓力感測器(第二壓力檢測單元)
54‧‧‧檢測器
60‧‧‧輸入/輸出介面單元(通知單元)
62‧‧‧微電腦(判定單元)
64‧‧‧操作單元
66‧‧‧顯示單元
68‧‧‧記憶體
70‧‧‧計時器
dP1‧‧‧第一時間微分值
dP2‧‧‧第二時間微分值
P1‧‧‧第一壓力值
P2‧‧‧第二壓力值
Pv‧‧‧壓力值
S1至S7‧‧‧步驟
第1圖係根據本實施形態之監視裝置的方塊圖。
第2圖係顯示第1圖所示的檢測器的內部構成之方塊圖。
第3圖係本實施形態的流程圖。
第4圖係顯示第一壓力值、第二壓力值、微分值、及命令訊號之隨時間變化之時序圖。
第5圖係第3圖所示的流程圖的變化形態。
以下，參照圖式來詳細說明根據本發明之缸的動作狀態監視裝置的較佳實施形態。
[1.本實施形態的組構]
第1圖係根據本實施形態之缸的動作狀態監視裝置10(以下，也將之簡稱為“監視裝置10”)的方塊圖。監視裝置10係用作為監視缸12的動作狀態之裝置。
缸12包含：缸本體14、可移動地配置於缸本體14的內部之活塞16、以及連接至活塞16之活塞桿18。在本例中，在缸本體14的內部，在活塞16與第1圖 所示的左側的一端之間係形成第一缸室20，在活塞16與第1圖所示的右側的另一端之間係形成第二缸室22。
另外，如第1圖所示，活塞桿18係連接至活塞16之面向第二缸室22之側的面，且活塞桿18的遠端從缸本體14的右端向外延伸。因此，可知缸12係單軸類型的缸。
在缸本體14之在第一缸室20側的側面形成有第一口(first port)24，第一管路26的一端部連接至此第一口24。另一方面，在缸本體14之在第二缸室22側的側面形成有第二口(second port)28，第二管路30的一端部連接至此第二口28。
第一管路26的另一端部連接至切換閥32的第一連接口34，第二管路30的另一端部連接至切換閥32的第二連接口36。供給管路40連接至切換閥32的供給口38。此供給管路40連接至流體供給源42，且在供給管路40的中途位置設有減壓閥44。
切換閥32係五口之單動型電磁閥(five port single acting type of solenoid valve)，由從外部供給至螺線管(solenoid)46之命令訊號(電流)加以驅動。
詳言之，沒有命令訊號供給至螺線管46時，供給口38與第二連接口36相連通，第一連接口34則是開放至外部。因此，從流體供給源42供給來的流體經減壓閥44將其壓力調整到預定壓力後再通過供給管路40而供給至切換閥32的供給口38。壓力調整後的流體(壓力 流體)通過供給口38、第二連接口36、第二管路30、及第二口28而供給至第二缸室22。
因而，壓力流體將活塞16往第一缸室20側推，使其朝箭號C方向移動。同時，第一缸室20內的流體(壓力流體)在活塞16的推壓下從第一口24經由第一管路26、第一連接口34、及切換閥32而排放到外部。
另一方面，有命令訊號供給至螺線管46時，供給口38與第一連接口34相連通，同時第二連接口36係開放至外部。因此，從流體供給源42供給來的流體經減壓閥44將其壓力調整到預定壓力後再從供給管路40通過供給口38、第一連接口34、第一管路26、及第一口24而供給至第一缸室20。
因而，壓力流體將活塞16往第二缸室22側推，使其朝箭號D方向移動。同時，第二缸室22內的流體在活塞16的推壓下從第二口28經由第二管路30、第二連接口36、及切換閥32而排放到外部。
以此方式，藉由切換閥32的切換動作，使壓力流體從流體供給源42經由第一管路26而供給至第一缸室20、或從流體供給源42經由第二管路30而供給至第二缸室22，使活塞16及活塞桿18可朝箭號C方向及箭號D方向做往復運動。詳言之，缸12係雙動型缸(double acting type of cylinder)。
此外，在本實施形態中，將活塞16在缸本體14內部移動到箭號C方向的端部時，活塞桿18的遠端 部位置定義為位置A，將活塞16在缸本體14內部移動到箭號D方向的端部時，活塞桿18的遠端部位置定義為位置B。而且，在以下的說明中，在有電流供給至螺線管46時(亦即切換閥32為on時)，活塞16沿著箭號D方向在缸本體14內部從一端移動到另一端之情況也稱為”前進”。另外，在活塞16到達缸本體14內的該另一端而活塞桿18的遠端部位置到達位置B之情況下，該另一端(行程終端)及該位置B都稱為“第一端”。
另一方面，在以下的說明中，在沒有電流供給至螺線管46時(亦即切換閥32為off時)，活塞16沿著箭號C方向在缸本體14內部從該另一端移動到該一端之情況稱為“後退”。另外，在活塞16到達缸本體14內的該一端而活塞桿18的遠端部位置到達位置A之情況下，該一端(行程終端)及該位置A都稱為“第二端”。
此外，在本實施形態中，切換閥32並不限定於第1圖所示之電磁閥，可為其他已知類型的電磁閥。此外，亦可使用習知類型的雙動電磁閥取代單動電磁閥來作為切換閥32。在以下的說明中，說明的是第1圖所示的五口單動型電磁閥作為切換閥32之情況。
在缸12係以上述的方式組構之情況中，除了流體供給源42、減壓閥44、及切換閥32等之外，根據本實施形態之監視裝置10還包含有第一壓力感測器50(第一壓力檢測單元)、第二壓力感測器52(第二壓力檢測單元)、及檢測器(detector)54。
第一壓力感測器50連續地檢測第一管路26內的壓力流體的壓力值(第一壓力值)P1，並將與檢測出的第一壓力值P1對應之第一壓力訊號輸出至檢測器54。第二壓力感測器52連續地檢測第二管路30內的壓力流體的壓力值(第二壓力值)P2，並將與檢測出的第二壓力值P2對應之第二壓力訊號輸出至檢測器54。
其中，因為第一管路26係連接至第一缸室20，所以第一壓力值P1會是與第一缸室20的壓力值對應之壓力值，因為第二管路30係連接至第二缸室22，所以第二壓力值P2會是與第二缸室22的壓力值對應之壓力值。另外，關於第一壓力感測器50及第二壓力感測器52可採用各種已知的壓力檢測手段，但此處將省略此等壓力檢測手段的說明。
在第一壓力訊號及第二壓力訊號依序輸入至檢測器54之情況下，檢測器54就根據與第一壓力訊號對應之第一壓力值P1及與第二壓力訊號對應之第二壓力值P2來判定活塞16是否已到達缸本體14的該一端(第二端)或該另一端(第一端)。在進行如此的判定程序後，檢測器54輸出表示活塞16已到達第一端之訊號(第一端訊號)、或表示活塞16已到達第二端之訊號(第二端訊號)。
由檢測器54所執行之上述的判定程序將在後面詳細說明。
第2圖係顯示檢測器54的內部組構之方塊圖。檢測器54使用第一壓力訊號及第二壓力訊號進行預定 的數位訊號處理(判定程序)而產生第一端訊號或第二端訊號。
檢測器54係包含：輸入/輸出介面單元60、微電腦62(判定單元)、操作單元64、顯示單元66、記憶體68、以及計時器70。
輸入/輸出介面單元60係持續取得第一壓力訊號及第二壓力訊號，並將第一壓力訊號所表示之第一壓力值P1及第二壓力訊號所表示之第二壓力值P2輸出至微電腦62。另外，如同後面將說明的，在微電腦62根據第一壓力值P1及第二壓力值P2而產生第一端訊號或第二端訊號之情況下，輸入/輸出介面單元60將第一端訊號或第二端訊號輸出至外部。
操作單元64係為例如操作面板及操作按鈕等之操作手段，係供監視裝置10及缸12的使用者進行操作。藉由對操作單元64進行操作，使用者可設定微電腦62在進行數位訊號處理(判定程序)時所需的預定值。而且，使用者實施設定操作而建構包含監視裝置10及缸12等之系統，然後在測試運轉期間，使用者操作操作單元64而設定缸12的動作條件。或者，可採用與外部等進行通訊之方式通過輸入/輸出介面單元60而設定或改變各個參考值。
微電腦62對從輸入/輸出介面單元60依序輸入之第一壓力值P1及第二壓力值P2進行時間微分，算出第一壓力值P1的第一時間微分值dP1或第二壓力值P2 的第二時間微分值dP2。由於第一時間微分值dP1或第二時間微分值dP2係第一壓力值P1或第二壓力值P2之針對時間的微分值，而這樣的值原本應該表示成dP1/dt或dP2/dt，不過為了簡化說明而將這樣的值記為dP1或dP2。第一時間微分值dP1或第二時間微分值dP2可用基於數值演算法之習知的微分演算來算出。
而且，微電腦62檢視算出的第一時間微分值dP1或第二時間微分值dP2是否隨時間而朝正方向或負方向做突然的變化，並決定出第一時間微分值dP1或第二時間微分值dP2做突然變化的時點，第一時間微分值dP1或第二時間微分值dP2的絕對值|dP1|或|dP2|在活塞16已到達缸本體14的該一端(第二端)或該另一端(第一端)之時點變為最大(在正方向或負方向達到最大值)。
因此，在活塞16已到達缸本體14內的該另一端之情況下，微電腦62產生表示活塞16及活塞桿18已到達第一端之第一端訊號。另一方面，在活塞16已到達缸本體14內的該一端之情況下，微電腦62產生表示活塞16及活塞桿18已到達第二端之第二端訊號。產生的第一端訊號或產生的第二端訊號通過輸入/輸出介面單元60而輸出到外部。
另外，微電腦62可通過輸入/輸出介面單元60供給命令訊號給切換閥32的螺線管46。顯示單元66顯示使用者操作操作單元64所設定的預定值、或顯示微電腦62所進行的判定程序的結果。記憶體68儲存使用者透 過操作單元64而設定的該預定值。
計時器70在微電腦62開始供給命令訊號給螺線管46之時點開始計測時間，且將從該時點到活塞16到達該第一端為止所計測的值作為移動時間T而儲存在記憶體68中。或者，計時器70可在命令訊號的供給停止之時點開始計測時間，且將從該時點到活塞16到達該第二端為止所計測的值作為移動時間T而儲存在記憶體68中。
[2.本實施形態之動作]
根據本實施形態之監視裝置10基本上係如上述般組構。接著，參照第3至5圖來說明監視裝置10的動作。在以下的說明中，有需要時也會參考第1及2圖。
此處說明的是檢測器54的微電腦62根據第一時間微分值dP1或第二時間微分值dP2來判定活塞16是否已到達缸本體14內部的一端或另一端之例。
第3圖係顯示微電腦62所進行的判定程序之流程圖。第4圖係顯示活塞16及活塞桿18在第1圖的缸12內朝箭號D方向及箭號C方向往復運動時之第一壓力值P1、第二壓力值P2、第一時間微分值dP1、第二時間微分值dP2、及命令訊號之隨時間變化之時序圖。第5圖係顯示第3圖所示的判定程序的變化形態之流程圖。以下，先說明第4圖之時序圖，然後說明第3及5圖之判定程序。
首先，說明活塞16做前進動作之情況。如 第4圖所示，當第1圖之切換閥32為off(時間t0之前的時段)時，壓力流體係從流體供給源42經由減壓閥44、供給口38、第二連接口36、及第二管路30而供給至第二缸室22。因此，活塞16受壓而朝向缸本體14內的該一端。另一方面，因為第一缸室20係通過第一管路26及第一連接口34而與大氣連通，所以第一缸室20內的流體會從第一管路26經由切換閥32而排放掉。因而，在時間t0之前的時段，第一壓力值P1大致為0(開放至大氣之側的壓力值)，第二壓力值P2則為預定的壓力值(從減壓閥44輸出的壓力流體的壓力值Pv)。
然後，在時間t0，有命令訊號從第2圖之微電腦62供給至螺線管46，會驅動切換閥32轉變為on。因此，切換閥32的連接狀態轉變，壓力流體開始從流體供給源42經由減壓閥44、供給口38、第一連接口34、及第一管路26而供給至第一缸室20。另一方面，第二缸室22係通過第二管路30及第二連接口36而與大氣連通，藉此使第二缸室22內的壓力流體開始從第二管路30經由切換閥32而排放到外部。
因此，從時間t1開始，第一管路26內的壓力流體的第一壓力值P1隨著時間經過而快速升高，第二管路30內的壓力流體的第二壓力值P2則是隨著時間經過而快速降低。在時間t2，第一壓力值P1超過第二壓力值P2。
然後，在時間t3，第一壓力值P1升高到預 定的壓力值(例如在時間t1之前之第二壓力值P2(壓力值Pv))，活塞16開始朝箭號D之方向前進。在此情況，當活塞16開始朝箭號D之方向前進時，因為第一缸室20的容積改變，故第一壓力值P1會從壓力值Pv降低，同時，第二壓力值P2也降低。
雖然第4圖中顯示的例子係第一壓力值P1在時間t3升高到壓力值Pv，但實際上也存在有在第一壓力值P1升高到壓力值Pv之前活塞16就開始朝箭號D之方向前進之情形。在以下的說明中，將說明在第一壓力值P1或第二壓力值P2升高到壓力值Pv或接近壓力值Pv之值後活塞16才開始前進或後退之情況。
在活塞16前進的期間，因為第一缸室20及第二缸室22的容積改變，所以第一壓力值P1及第二壓力值P2都隨著時間經過而逐漸降低。在此情況，第一壓力值P1與第二壓力值P2降低並維持著大致固定的第一壓力差(=P1-P2)。
當活塞16在時間t4到達缸本體14內的該另一端(第一端)時，第二缸室22的容積變為大致為0。因此，在時間t4之後，第二壓力值P2降到大致為0(大氣壓)，第一壓力值P1則是升高到壓力值Pv。詳言之，當活塞16到達缸本體14內的該另一端時，第一壓力差從固定值開始快速增大。
然後，在時間t5，停止從第2圖之微電腦62供給命令訊號至螺線管46，停止對於切換閥32之驅動 而使切換閥32變為off。因此，由於切換閥32的彈簧回復力，切換閥32的連接狀態轉變，壓力流體開始從流體供給源42經由減壓閥44、供給口38、第二連接口36、及第二管路30而供給至第二缸室22。另一方面，因為第一缸室20係通過第一管路26及第一連接口34而與大氣連通，所以第一缸室20內的壓力流體開始從第一管路26經由切換閥32而排放到外部。
因此，從時間t6開始，第二管路30內的壓力流體的第二壓力值P2隨著時間經過而快速升高。另一方面，第一管路26內的壓力流體的第一壓力值P1從時間t6開始隨著時間經過而快速降低。因此，在時間t7，第二壓力值P2超過第一壓力值P1。
然後，在時間t8，第二壓力值P2升高到預定的壓力值(例如壓力值Pv)，活塞16開始朝箭號C之方向後退。在此情況，因為第二缸室22的容積改變，第二壓力值P2會從壓力值Pv降低，同時，第一壓力值P1也降低。
在活塞16後退的期間，因為第一缸室20及第二缸室22的容積改變，所以第一壓力值P1及第二壓力值P2都隨著時間經過而逐漸降低。在此情況，第一壓力值P1與第二壓力值P2降低並維持著大致固定的第二壓力差(=P2-P1)而降低。
前進動作當中之第一壓力差的絕對值|P1-P2|及後退動作當中之第二壓力差的絕對值|P2-P1|的大 小互不相同。此係因為活塞桿18係連接至第1圖中之活塞16之第二缸室22側的側面(右側面)，使得該右側面與活塞16之第一缸室20側的側面(左側面)間的受壓面積不同的緣故。
當活塞16在時間t9到達缸本體14內的該一端時，第一缸室20的容積變為大致為0。因此，在時間t9之後，第一壓力值P1降到大致為0(大氣壓)，第二壓力值P2則是升高到壓力值Pv。詳言之，當活塞16到達缸本體14內的該一端時，第二壓力差從固定值開始快速增大。
另一方面，第一時間微分值dP1及第二時間微分值dP2係對於第一壓力值P1及第二壓力值P2進行針對時間的微分所得到的微分值，係隨著時間而以下述的方式變化。
詳言之，在第一壓力值P1及第二壓力值P2隨著時間經過而升高或降低之情況，第一時間微分值dP1及第二時間微分值dP2會在正方向或負方向變化。在第一壓力值P1及第二壓力值P2隨著時間經過而以固定速率變化、或隨著時間經過而沒有變化之情況下，第一時間微分值dP1及第二時間微分值dP2會維持在大致為0之值。
以下進行更詳細的說明。首先，針對活塞16的向前或前進移動的時間進行說明。
在時間t0到時間t3的時間帶，第一時間微分值dP1隨著第一壓力值P1之突然升高而在正方向變化。接著，在時間t3後立即隨著第一壓力值P1之突然降 低而在負方向變化。然後，第一時間微分值dP1維持在大致為0之值。此外，當第一壓力值P1在時間t4升高時，第一時間微分值dP1在正方向變化，然後當第一壓力值P1變到飽和的一個預定壓力值(壓力值Pv)時，第一時間微分值減小到大致為0之值。
另一方面，因為第二壓力值P2在時間t0到時間t3的時間帶突然降低，所以第二時間微分值dP2在負方向變化。然後，第二時間微分值dP2維持在大致為0之值。此外，當第二壓力值P2在時間t4突然降到大氣壓時，第二時間微分值dP2朝負方向做突然的變化，然後變為大致為0之值。
接著，針對活塞16的向後或後退移動的時間進行說明。
因為第一壓力值P1在時間t5到時間t8的時間帶突然降低，所以第一時間微分值dP1在負方向變化。然後，第一時間微分值dP1維持在大致為0之值。此外，當第一壓力值P1在時間t9突然降到大氣壓時，第一時間微分值dP1朝負方向做突然的變化，然後變為大致為0之值。
另一方面，在時間t5到時間t8的時間帶，第二時間微分值dP2係隨著第二壓力值P2的突然升高而在正方向變化。接著，在時間t8後立即隨著第二壓力值P2之突然降低而在負方向變化。然後，第二時間微分值dP2維持在大致為0之值。接著，當第二壓力值P2在時間 t9升高時，第二時間微分值dP2在正方向變化，然後減小到大致為0之值。
此外，在本實施形態中，在活塞16的往復運動期間，藉由感知如上述之第一時間微分值dP1或第二時間微分值dP2之在正方向或負方向之變化，而可判定活塞16是否已到達缸本體14內的該一端(第二端)或該另一端(第一端)。
詳言之，係使由第1圖的第一壓力感測器50所檢測之第一壓力值P1、及由第二壓力感測器52所檢測之第二壓力值P2經由第2圖之輸入/輸出介面單元60而連續地輸入至微電腦62。因此，每次有第一壓力值P1及第二壓力值P2輸入，微電腦62就進行第3圖所示之判定程序。
第3圖中，顯示藉由感知第一時間微分值dP1及第二時間微分值dP2之朝負方向之突然變化而判定活塞16到達缸本體14內的一端或另一端之程序的流程。
詳言之，在第3圖之步驟S1，微電腦62從連續輸入的第二壓力值P2之隨時間的變化來算出第二時間微分值dP2，並判定第二時間微分值dP2是否朝負方向做突然的變化。可例如先取得第二壓力值P2的前一個值與目前值之差，然後將該差除以前一個值的輸入時間與目前值的輸入時間之間的時間差而簡單地算出第二時間微分值dP2，來作為算出第二時間微分值dP2的方法。
若第二時間微分值dP2朝負方向做突然的 變化(步驟S1的結果為“是”)，就進入步驟S2，微電腦62判定活塞16係在缸本體14內從該一端向該另一端前進，且當第二時間微分值dP2朝負方向突然變化且其絕對值在時間t4變為最大時判定活塞16已到達該另一端(活塞桿18已到達位置B)。
然後，微電腦62產生表示活塞16已到達該另一端之第一端訊號且通過輸入/輸出介面單元60而將第一端訊號輸出至外部。而且，微電腦62使判定結果顯示在顯示單元66上，通知使用者活塞16已到達該第一端。
另一方面，若在步驟S1中第二時間微分值dP2並未朝負方向發生突然的變化(步驟S1的結果為“否”)，就前進到步驟S3，微電腦62以與上述的第二時間微分值dP2的算出方法相同的方法，使用第一壓力值P1來算出第一時間微分值dP1，並判定第一時間微分值dP1是否朝負方向做突然的變化。
若第一時間微分值dP1朝負方向做突然的變化(步驟S3的結果為“是”)，就進入步驟S4，微電腦62判定活塞16係在缸本體14內從該另一端向該一端後退，且當第一時間微分值dP1朝負方向突然變化且其絕對值在時間t9變為最大時判定活塞16已到達該一端(活塞桿18已到達位置A)。
然後，微電腦62產生表示活塞16已到達該一端之第二端訊號且通過輸入/輸出介面單元60而將第二端訊號輸出至外部。而且，微電腦62使判定結果顯示在 顯示單元66上，通知使用者活塞16已到達該第二端。
若第一時間微分值dP1並未朝負方向發生突然的變化(步驟S3的結果為“否”)，就前進到步驟S5，微電腦62判定活塞16在缸本體14內並未到達該一端或該另一端(活塞16係在該一端與該另一端之間的位置)。
此外，在本實施形態中，在活塞16的往復運動期間，每次有第一壓力值P1及第二壓力值P2輸入，微電腦62都重複進行第3圖之判定程序，判定活塞16是否已到達缸本體14內之一端或另一端。
另外，如第4圖所示，在活塞16的往復運動期間，第一時間微分值dP1及第二時間微分值dP2會在正方向或負方向做很多次的變化。例如，除了時間t4及t9之外，第一時間微分值dP1也在時間t3及t6在負方向變化，第二時間微分值dP2也在時間t1及t8在負方向變化。因為時間t1、t3、t6、及t8並非活塞16在缸本體14內到達一端或另一端的時點，所以必須防止微電腦62在時間t1、t3、t6、及t8做出錯誤的判定。
因此，最好進行下述的過濾程序(第一至第三程序)，使得微電腦62將時間t1、t3、t6、及t8排除在判定的標的之外。
詳言之，第二時間微分值dP2在時間t4之在負方向的變化係在活塞16的向前或前進運動期間在負方向的第三次變化，而第一時間微分值dP1在時間t9之在負方向的變化係在活塞16的向後或後退運動期間在負方 向的第三次變化。
因此，在第一程序方面，係在向前運動期間，微電腦62忽略在時間t1及t3之在負方向的第一及第二次變化(不進行第3圖之程序)，可在時間t4才針對在負方向之第三次變化進行第3圖之程序。以及，在向後運動期間，微電腦62忽略在時間t6及t8之在負方向的第一及第二次變化(不進行第3圖之程序)，可在時間t9才針對在負方向之第三次變化進行第3圖之程序。
另外，在向前運動期間，第二時間微分值dP2在從在負方向的第二次變化到時間t4的時段當中係維持在大致為0之值。另一方面，在向後運動期間，第一時間微分值dP1在從在負方向的第二次變化到時間t9的時段當中係維持在大致為0之值。
因此，在第二程序方面，係在前進運動或後退運動期間，微電腦62在第一時間微分值dP1及第二時間微分值dP2維持在大致為0之值之前都不進行第3圖之程序，可在其值維持在大致為0之值之後才開始進行第3圖之程序。
又，時間t1及t3係緊接在命令訊號開始輸出之後的時點，時間t6及t8係緊接在命令訊號的輸出停止之後的時點。因此，在第三程序方面，係微電腦62可在從時間t0之命令訊號開始輸出的時點算起之預定時段(例如從時間t0到時間t3之時段)、以及從時間t5之命令訊號的輸出停止的時點算起之預定時段(例如從時間t5到時間 t8之時段)內停止第3圖之程序。
因此，在第一至第三程序方面，執行此等程序中的任一個，都可使微電腦62能夠在時間t4及t9確實地檢測出活塞16之到達缸本體14的一端或另一端。
上述的第3圖之程序係使用第一壓力值P1及第二壓力值P2此兩壓力值之程序，因此第一壓力感測器50及第二壓力感測器52都是不可或缺的。
相對於此，第5圖之程序係使用第一壓力值P1及第二壓力值P2中的任一者之程序。詳言之，在第5圖之程序中，活塞16之到達缸本體14內的一端或另一端係使用第一時間微分值dP1及第二時間微分值dP2中的任一者，且藉由感知該時間微分值之朝正方向或負方向的突然的變化來加以判定。換言之，第5圖之程序係應用在只安裝第一壓力感測器50及第二壓力感測器52當中的一個之情況、或應用在該兩感測器中的任一個發生例如故障等異常之情況。此外，在第5圖中，與第3圖中相同的程序步驟都使用相同的步驟符號來進行說明。
首先，說明使用的是第一時間微分值dP1之情況。
在第5圖的步驟S6，微電腦62使用第一壓力值P1來算出第一時間微分值dP1，並判定第一時間微分值dP1是否朝正方向做突然的變化。
若第一時間微分值dP1朝正方向做突然的變化(步驟S6的結果為“是”)，就進入步驟S2，微電腦62 判定活塞16係在缸本體14內從該一端向該另一端前進，且當第一時間微分值dP1朝負方向突然變化且其絕對值在時間t4變為最大時判定活塞16已到達該另一端。
此外，微電腦62產生第一端訊號且通過輸入/輸出介面單元60而將第一端訊號輸出至外部，同時使判定結果顯示在顯示單元66上，通知使用者活塞16已到達該第一端。
另一方面，若在步驟S6中第一時間微分值dP1並未朝正方向發生突然的變化(步驟S6的結果為“否”)，就前進到步驟S7，微電腦62判定第一時間微分值dP1是否朝負方向做突然的變化。
若第一時間微分值dP1朝負方向做突然的變化(步驟S7的結果為“是”)，就進入步驟S4，微電腦62判定活塞16係在缸本體14內從該另一端向該一端後退，且當第一時間微分值dP1朝負方向突然變化且其絕對值在時間t9變為最大時判定活塞16已到達該一端。
此外，微電腦62產生第二端訊號且通過輸入/輸出介面單元60而將第二端訊號輸出至外部，同時使判定結果顯示在顯示單元66上，通知使用者活塞16已到達該第二端。
若第一時間微分值dP1並未朝負方向發生突然的變化(步驟S7的結果為“否”)，就前進到步驟S5，微電腦62判定活塞16仍在缸本體14內的該一端與該另一端之間的位置。
在此例中也一樣，在活塞16的往復運動期間，每次有第一壓力值P1輸入，微電腦62都重複進行第5圖之判定程序，判定活塞16是否已到達缸本體14內之一端或另一端。
接下來，將說明使用的是第二時間微分值dP2之情況。
在第5圖的步驟S6，微電腦62使用第二壓力值P2來算出第二時間微分值dP2，並判定第二時間微分值dP2是否朝負方向做突然的變化。
若第二時間微分值dP2朝正方向做突然的變化(步驟S6的結果為“是”)，就進入步驟S2，微電腦62判定活塞16係在缸本體14內從該一端向該另一端前進，且當第二時間微分值dP2朝負方向突然變化且其絕對值在時間t4變為最大時判定活塞16已到達該另一端。
此外，微電腦62產生第一端訊號且通過輸入/輸出介面單元60而將第一端訊號輸出至外部，同時使判定結果顯示在顯示單元66上，通知使用者活塞16已到達該第一端。
另一方面，若在步驟S6中第二時間微分值dP2並未朝負方向發生突然的變化(步驟S6的結果為“否”)，就前進到步驟S7，微電腦62判定第二時間微分值dP2是否朝正方向做突然的變化。
若第二時間微分值dP2朝正方向做突然的變化(步驟S7的結果為“是”)，就進入步驟S4，微電腦62 判定活塞16係在缸本體14內從該另一端向該一端後退，且當第二時間微分值dP2朝正方向突然變化且其絕對值在時間t9變為最大時判定活塞16已到達該一端。
此外，微電腦62產生第二端訊號且通過輸入/輸出介面單元60而將第二端訊號輸出至外部，同時使判定結果顯示在顯示單元66上，通知使用者活塞16已到達該第二端。
若第二時間微分值dP2並未朝正方向發生突然的變化(步驟S7的結果為“否”)，就前進到步驟S5，微電腦62判定活塞16仍在缸本體14內的一端與另一端之間的位置。
在此例中也一樣，在活塞16的往復運動期間，每次有第二壓力值P2輸入，微電腦62都重複進行第5圖之判定程序，判定活塞16是否已到達缸本體14內之一端或另一端。
在第5圖之程序中也與第3圖之程序一樣，最好進行第一至第三程序。在本例中，第一時間微分值dP1在時間t1朝正方向變化，且第一時間微分值dP1在時間t3及t6朝負方向變化。另外，第二時間微分值dP2在時間t6朝正方向變化，且第二時間微分值dP2在時間t1及t8朝負方向變化。
因此，在第一程序方面，在向前運動期間，微電腦62忽略在時間t1之在正方向的第一次變化、以及在時間t1及t3之在負方向的第一及第二次變化(不進行第 5圖之程序)，只針對在時間t4之在正方向或負方向之變化進行第5圖之程序。以及，在向後運動期間，微電腦62忽略在時間t6之在正方向的第一次變化、以及在時間t6及t8之在負方向的第一及第二次變化(不進行第5圖之程序)，針對在時間t9之在正方向或負方向之變化進行第5圖之程序。
另外，在第二程序方面，在前進運動或後退運動期間，微電腦62在第一時間微分值dP1及第二時間微分值dP2維持在大致為0之值之前都不進行第5圖之程序，在其值維持在大致為0之值之後才開始進行第5圖之程序。
又，在第三程序方面，係微電腦62可在從時間t0之命令訊號開始輸出的時點算起之預定時段(例如從時間t0到時間t3之時段)、以及從時間t5之命令訊號的輸出停止的時點算起之預定時段(例如從時間t5到時間t8之時段)內停止第5圖之程序。
因此，第5圖之程序也一樣，執行第一至第三程序中的任一個，都可使微電腦62能夠在時間t4及t9確實地檢測出活塞16之到達缸本體14的一端或另一端。
[3.本實施形態的優點及效果]
如上所述，在根據本實施形態之監視裝置10中，當活塞16到達缸本體14內的一端或另一端時，因為流體從第一缸室20或第二缸室22排出、或流體從流體供給源42 供給，所以第一缸室20內的壓力或第二缸室22內的壓力會隨時間而變化。
因此，將注意力放在壓力隨時間的此種變化，微電腦62根據第一時間微分值dP1或第二時間微分值dP2來判定活塞16是否已到達缸本體14內部的一端或另一端。
在此情況，檢測從流體供給源42到第一缸室20或第二缸室22之流體供給路徑(第一管路26、第二管路30)內的第一壓力值P1或第二壓力值P2，就可檢測第一缸室20或第二缸室22的壓力值。因此，無需為了檢測壓力而在缸12的附近安裝感測器。因而，根據本實施形態，不需要在缸12的附近安裝感測器就可檢測出活塞16之到達缸本體14內部的一端或另一端。因此，可使缸12適合用於與食物製備有關的設備，且可避免該等感測器及配線在設備的清洗程序中受到腐蝕等。
另外，為了應付由於感測第一壓力值P1之第一壓力感測器50及感測第二壓力值P2之第二壓力感測器52的精度及溫度特性之變動所造成之檢測準位的變化，可藉由根據第一時間微分值dP1或第二時間微分值dP2來判定活塞16是否已到達缸本體14內部的一端或另一端，而避免微電腦62的判定結果受到該等變化等的負面影響。
在此情況，如同第3圖所示的程序，微電腦62從第一壓力值P1及第二壓力值P2變為開放到大氣 之側的壓力值(大氣壓)時之時間微分值朝負方向的變化來判定活塞16到達缸本體14內部的一端或另一端。當第一壓力值P1或第二壓力值P2變為大氣壓時，第一時間微分值dP1或第二時間微分值dP2會隨著時間經過而在負方向突然變化。藉由感知如此的突然變化，就可更準確地檢測出活塞16之到達缸本體14內部的一端或另一端。
或者，如同第5圖所示的程序，判定單元可從第一壓力值P1及第二壓力值P2中的任一個變為從流體供給源42供給來的流體的壓力值Pv、或大氣壓時之第一時間微分值dP1或第二時間微分值dP2的變化來判定活塞16到達缸本體14內部的一端或另一端。當兩壓力值中的任一個變為壓力值Pv或大氣壓時，第一時間微分值dP1或第二時間微分值dP2會隨著時間經過而在正方向或負方向變化。因此，藉由感知此種變化，就可用良好的精度檢測出活塞16之到達缸本體14內部的一端或另一端。
本發明並不限於上述的實施形態，毋庸說，當然還可在未脫離本發明的範圍內採用各種替代的或追加的組構。
54‧‧‧檢測器
60‧‧‧輸入/輸出介面單元(通知單元)
62‧‧‧微電腦(判定單元)
64‧‧‧操作單元
66‧‧‧顯示單元
68‧‧‧記憶體
70‧‧‧計時器
P1‧‧‧第一壓力值
P2‧‧‧第二壓力值

Claims (4)

  1. 一種缸的動作狀態監視裝置，在該缸中在活塞與缸本體內部的一端之間形成第一缸室，在該活塞與該缸本體內部的另一端之間形成第二缸室，且讓流體從流體供給源供給至該第一缸室、或讓流體從該流體供給源供給至該第二缸室，藉此使與活塞桿連接之該活塞在該缸本體內部的一端與另一端之間往復運動，其中，於該第一缸室係連接有第一管路，於該第二缸室係連接有第二管路，於該流體供給源與該第一管路和該第二管路之間係設置有切換閥，該切換閥係切換流體經由該第一管路對該第一缸室之供給、以及流體經由該第二管路對該第二缸室之供給；該動作狀態監視裝置還包括：第一壓力檢測單元，係設於該第一管路，並檢測出該第一管路內的壓力值作為第一壓力值；第二壓力檢測單元，係設於該第二管路，並檢測出該第二管路內的壓力值作為第二壓力值；及判定單元，用來根據與該第一缸室的壓力對應的該第一壓力值的時間微分值或與該第二缸室的壓力對應的該第二壓力值的時間微分值而判定該活塞是否已到達該缸本體內的該一端或該另一端；其中，當該時間微分值於該活塞的一個往復運動期間在正方向或負方向改變複數次時，該判定單元係 藉由對該時間微分值進行預定的過濾程序，而具體辨識出判定標的之時間微分值，並使用經具體辨識出之該時間微分值，來判定該活塞到達該缸本體內的該一端或該另一端，其中，該判定單元係將經具體辨識出之該時間微分值突然變化且該時間微分值的絕對值變為最大的時間點，判定為該活塞到達該缸本體內的該一端或該另一端的時間點。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之缸的動作狀態監視裝置，其中，該第一管路係將流體供給至該第一缸室或將流體排出該第一缸室，該第二管路係將流體供給至該第二缸室或將流體排出該第二缸室，該判定單元係根據該第一壓力值的時間微分值、及/或該第二壓力值的時間微分值來判定該活塞是否已到達該缸本體內部的該一端或該另一端。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之缸的動作狀態監視裝置，其中，該判定單元係從該第一壓力值或該第二壓力值變為開放至大氣之側的壓力值時之該時間微分值的變化來判定該活塞已到達該缸本體內部的該一端或該另一端。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之缸的動作狀態監視裝置，其中， 該判定單元係從該第一壓力值及該第二壓力值中任一者變為從該流體供給源供給來的流體的壓力值、或開放至大氣之側的壓力值時之該時間微分值的變化來判定該活塞已到達該缸本體內部的該一端或該另一端。
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