用于致動器的故障檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】提供一種用于致動器的故障檢測系統(tǒng)。故障檢測系統(tǒng)(10)的失靈檢測裝置(14)包括檢測時(shí)間計(jì)算器(44)，統(tǒng)計(jì)處理器(52)和故障響應(yīng)探測器(56)，其中檢測時(shí)間計(jì)算器基于來自第一傳感器(20)和第二傳感器(21)的檢測信號來計(jì)算活塞(32)在致動器(18)的一端(26)和另一端(28)之間行進(jìn)所需要的沖程時(shí)間T3，統(tǒng)計(jì)處理器(52)對于沖程時(shí)間T3執(zhí)行預(yù)定統(tǒng)計(jì)計(jì)算，故障響應(yīng)探測器(56)基于統(tǒng)計(jì)處理器(52)的處理結(jié)果來檢測致動器(18)的故障是否已經(jīng)出現(xiàn)。
【專利說明】用于致動器的故障檢測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于基于致動器中的可移動構(gòu)件的移動時(shí)間，來檢測致動器的異常的故障檢測系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]利用在供應(yīng)壓力流體(例如，加壓氣體)時(shí)可移動構(gòu)件被位移的致動器，當(dāng)使用的頻率或者操作的次數(shù)(操作時(shí)間，使用的持續(xù)時(shí)間)達(dá)到給定的實(shí)驗(yàn)確定的水平時(shí)，在故障發(fā)生之前典型地進(jìn)行維護(hù)。
[0003]但是，常規(guī)地，即使利用目前沒有遭受劣化的正常致動器，在日常維護(hù)的情況下，可能不必要地進(jìn)行了致動器的替換，從而導(dǎo)致成本的增加。此外，在市場上，已經(jīng)試圖提高使用致動器的設(shè)備的生產(chǎn)率，并且通過縮短沖程時(shí)間(間歇(tack))從而增加可移動致動器的間歇時(shí)間，來降低由這種設(shè)備制造的產(chǎn)品成本。出于這樣的目的，期望的是，維護(hù)間隔不是基于操作者的判斷被設(shè)置的，而是自動并數(shù)值地管理致動器。
[0004]此外，一般而言，人們認(rèn)為由于施加于致動器的負(fù)載狀態(tài)，或者包括致動器的諸如氣動裝置等等的流體壓力裝置的基于時(shí)間的變化，即，老化，而會出現(xiàn)使用壓力流體的致動器的劣化。此外，假如致動器中的故障的出現(xiàn)能夠在由于由間歇時(shí)間的改變所產(chǎn)生的劣化而導(dǎo)致的致動器的失靈(failure)之前被檢測到，則流體壓力裝置能夠繼續(xù)被使用，直到正好它的壽命周期的結(jié)束之前，從而使設(shè)備能夠以最高效率被操作。
[0005]因此，代替基于使用的頻率或者操作的次數(shù)(操作時(shí)間，使用的持續(xù)時(shí)間)來進(jìn)行維護(hù)操作，已經(jīng)提出各種類型的故障檢測系統(tǒng)，其被配備有用于自動并數(shù)值地檢測致動器的故障或異常的失靈預(yù)測功能。
[0006]例如，圖9圖解故障檢測系統(tǒng)100，在該故障檢測系統(tǒng)100中，致動器的故障通過測量壓力流體的流速和壓力的變化被檢測出來。在這種故障檢測系統(tǒng)100種，壓力流體從流體壓力源102通過方向切換閥104被選擇性地供應(yīng)給致動器106。在包含氣缸的致動器106的內(nèi)部中，連接有活塞桿108的活塞110在致動器的一端116和另一端118之間，在圖9的左右方向上位移。
[0007]方向切換閥104包含具有螺線管112和彈簧114的4路5端口的單動式螺線管閥。更具體地，當(dāng)螺線管112通過供應(yīng)外部控制信號(操作命令)而被啟動時(shí)，方向切換閥104將壓力流體通過端口 120從流體壓力源102供應(yīng)到致動器106的一端116，而在致動器106的另一端118處的流體(壓力流體)通過端口 122被排出到外部。因此，活塞110從一端116被位移到另一端118。
[0008]另一方面，當(dāng)停止供應(yīng)控制信號時(shí)，在彈簧114的操作下，方向切換閥104將壓力流體通過端口 122從流體壓力源102供應(yīng)到另一端118，而一端116處的壓力流體通過端口120被排出到外部。因此，活塞110從另一端118被位移到一端116。
[0009]此外，在用以連接方向切換閥104和端口 120、122的管123、125的中間位置處，分別布置接頭124、126，該接頭124、126由并聯(lián)連接的節(jié)流閥和止回閥組成。
[0010]在這種情況下，如圖9中的虛線箭頭所示，有可能壓力流體從故障檢測系統(tǒng)100的各個(gè)部分泄漏。更具體地，壓力流體的外部泄漏會從以下發(fā)生:(I)從布置在流體壓力源102、方向切換閥104和致動器106之間的各個(gè)管123、125、127，(2)從方向切換閥104，(3)從活塞桿108和從設(shè)置在氣缸和活塞桿108之間的未圖示的包裝(packing)，以及(4)從接頭124、126。此外，同樣在致動器106的內(nèi)部中，壓力流體有可能經(jīng)由活塞110以及在氣缸和活塞110之間設(shè)置的未圖示的包裝而在一端116和另一端118之間泄漏。
[0011]因此，在故障檢測系統(tǒng)100中，未圖示的流量計(jì)和壓力計(jì)被布置在每個(gè)管123、125、127中，從而通過各個(gè)流量計(jì)測量壓力流體的流速，并且通過各個(gè)壓力計(jì)測量壓力流體的壓力。因此，由于能夠測量壓力流體的流速和壓力的變化，所以能夠檢測出壓力流體泄漏的位置處的故障，并且能夠進(jìn)行在其失靈之前的受影響的部件的替換。
[0012]另一方面，圖10的故障檢測系統(tǒng)130基于活塞110的沖程時(shí)間檢測致動器106的異常。除了上述故障檢測系統(tǒng)100的各個(gè)組成元件之外，故障檢測系統(tǒng)130進(jìn)一步包括控制器132,布置在致動器106的一端116上的第一傳感器134,和布置在致動器106的另一端118上的第二傳感器136，其中控制器132例如是PLC (可編程邏輯控制器)等等，用于從輸出部132a向螺線管112供應(yīng)控制信號。上面所述的接頭124、126 (見圖9)未被設(shè)置在故障檢測系統(tǒng)130中。此外，在故障檢測系統(tǒng)130中，消聲器138被布置在排出通道中，該排出通道用于使壓力流體從致動器106的一端116和另一端118被排出。
[0013]第一傳感器134在活塞110位移到一端116時(shí)檢測活塞110。第二傳感器136在活塞110位移到另一端118時(shí)檢測活塞110。指示通過第一傳感器134和第二傳感器136的活塞110的檢測結(jié)果的檢測信號被輸入到控制器132的輸入部132b。因此，在控制器132中，測量從控制信號被輸出到方向切換閥104的輸出時(shí)間直到檢測信號被輸入的輸入時(shí)間(即，完成活塞110的位移的時(shí)間)的時(shí)間(活塞110的沖程時(shí)間)，并且基于測量的沖程時(shí)間，來檢測致動器106的異常。
[0014]此外，類似于圖10的故障檢測系統(tǒng)130，在日本特開第10-281113號專利公報(bào)(以下簡稱專利文獻(xiàn)I)和日本特開第2002-174358號專利公報(bào)(以下簡稱專利文獻(xiàn)2)中公開了用于通過使用致動器的可移動構(gòu)件的沖程時(shí)間來檢測致動器的異常的技術(shù)。
[0015]如專利文獻(xiàn)I中所公開的，測量從致動器和被驅(qū)動體的操作命令開始的速度和沖程時(shí)間。被測量的速度和沖程時(shí)間與正常操作期間的參考速度和沖程時(shí)間相比較，并且對于致動器和被驅(qū)動體是否正常運(yùn)行進(jìn)行判斷。
[0016]如專利文獻(xiàn)2所公開的，從激勵(lì)螺線管閥直到雙動式氣缸的活塞到達(dá)沖程終點(diǎn)的時(shí)間被測量作為沖程時(shí)間，并且如果測量的沖程時(shí)間變?yōu)榈扔诨蛘叽笥陬A(yù)定閾值，則發(fā)出敬生目口 ο


【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]但是，利用圖9所示的故障檢測系統(tǒng)100，必須在包括致動器106作為一個(gè)整體的設(shè)備被暫時(shí)停止的狀態(tài)下檢測到諸如劣化等等的故障。換句話說，在設(shè)備的正在進(jìn)行的操作期間不能檢測致動器106的異常。因此，利用故障檢測系統(tǒng)100，涉及到由于在其上進(jìn)行的維護(hù)操作而使得設(shè)備的生產(chǎn)率將減少。
[0018]此外，利用圖10所示的故障檢測系統(tǒng)130，通過結(jié)合控制器132、第一傳感器134和第二傳感器136，測量致動器106的響應(yīng)性(活塞110的沖程時(shí)間或者行進(jìn)時(shí)間)。因此，在操作設(shè)備期間可以檢測到致動器106的故障。在這種情況下，響應(yīng)的準(zhǔn)確度依賴于控制器132的處理速度。出于這樣的原因，如果以高速操作的小型致動器106的故障將被檢測至IJ，必須構(gòu)造包括具有高處理速度的控制器132的測量系統(tǒng)，這會增加系統(tǒng)的成本。此外，由于PLC被用于控制器132，因此對于用戶(操作者)必須構(gòu)造故障檢測系統(tǒng)130，而且創(chuàng)建PLC所使用的控制器程序，從而增加操作者的負(fù)擔(dān)。
[0019]另外，在多個(gè)致動器被用于一整套設(shè)備的情況下，用戶必須創(chuàng)建用于測量所有致動器的沖程時(shí)間的控制器程序，并且在PLC中設(shè)置這種程序，這是耗費(fèi)時(shí)間的。此外，由于需要具有高級程序設(shè)計(jì)能力的大容量存儲器和PLC用于存儲控制器程序和測量結(jié)果，因此故障檢測系統(tǒng)130的構(gòu)造趨于是昂貴的。
[0020]而且，在專利文獻(xiàn)I和專利文獻(xiàn)2中所公開的技術(shù)中，與圖10的故障檢測系統(tǒng)130的問題類似的問題被提出。
[0021]本發(fā)明尋求解決上述問題，并且具有提供用于致動器的故障檢測系統(tǒng)的目的，其中通過容易檢測致動器的故障而無需停止設(shè)備，能夠增強(qiáng)故障檢測系統(tǒng)的可維護(hù)性。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的用于致動器的故障檢測系統(tǒng)能夠基于致動器的可移動構(gòu)件的沖程時(shí)間來檢測致動器的故障。故障檢測系統(tǒng)包括以下第一至第九特征。
[0023]更具體地，根據(jù)第一特征，故障檢測系統(tǒng)被配備有第一傳感器、第二傳感器和故障檢測裝置。第一傳感器沿著可移動構(gòu)件的位移方向被設(shè)置在致動器的一端上，并且在可移動構(gòu)件位移到該一端時(shí)檢測該可移動構(gòu)件。第二傳感器沿著位移方向被設(shè)置在致動器的另一端上，并且在可移動構(gòu)件位移到另一端時(shí)檢測該可移動構(gòu)件。
[0024]故障檢測裝置基于第一傳感器和第二傳感器的檢測結(jié)果來檢測致動器的故障。
[0025]更具體地，故障檢測裝置進(jìn)一步包括沖程時(shí)間計(jì)算器，統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理單元和處理部件故障檢測器。沖程時(shí)間計(jì)算器基于每個(gè)檢測結(jié)果，計(jì)算可移動構(gòu)件在一端與另一端之間行進(jìn)所需要的沖程時(shí)間。統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理單元對于計(jì)算的沖程時(shí)間執(zhí)行預(yù)定統(tǒng)計(jì)計(jì)算。故障檢測器基于統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理單元的處理結(jié)果，檢測致動器的故障是否已經(jīng)出現(xiàn)。
[0026]根據(jù)上述第一特征，對于可移動構(gòu)件的沖程時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，并且基于處理結(jié)果來檢測致動器的故障是否已經(jīng)出現(xiàn)。因此，即使在操作包括致動器的設(shè)備期間，致動器的故障也能夠被檢測到而無需停止該設(shè)備。因此，維持這種設(shè)備的生產(chǎn)率，并且在設(shè)備保持聯(lián)機(jī)的同時(shí)，能夠?qū)崟r(shí)檢測致動器的故障。
[0027]此外，迄今為止已經(jīng)基于操作者的判斷被設(shè)定(定義)的維護(hù)周期能夠被自動地并數(shù)值地管理。更具體地，即使維護(hù)操作并不是通過操作者有規(guī)則地進(jìn)行，故障檢測系統(tǒng)也能夠在操作設(shè)備期間自動進(jìn)行維護(hù)，并且基于用作來自致動器的響應(yīng)信息的沖程時(shí)間，容易地確定致動器的異常的出現(xiàn)。另外，利用故障檢測系統(tǒng)，基于對于可移動構(gòu)件的沖程時(shí)間進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)計(jì)算的處理結(jié)果，能夠數(shù)值地判斷(管理)致動器的異常是否已經(jīng)出現(xiàn)。
[0028]因此，根據(jù)本發(fā)明，維護(hù)所需要的處理步驟的數(shù)量能夠被減少，施加于操作者的負(fù)擔(dān)能夠被顯著地減輕，并且包括致動器的設(shè)備的可維護(hù)性能夠被提高。此外，通過數(shù)值地被管理，便于負(fù)責(zé)這種維護(hù)的操作者的培訓(xùn)和訓(xùn)練。
[0029]此外，由于基于第一傳感器和第二傳感器的檢測結(jié)果計(jì)算可移動構(gòu)件的沖程時(shí)間，因此能夠使用現(xiàn)存的傳感器而無需修改。更具體地，僅僅通過相對于常規(guī)的現(xiàn)存的傳感器來增加故障檢測裝置就能夠構(gòu)造故障檢測系統(tǒng)。因此，利用本發(fā)明，能夠容易地并且以低成本檢測致動器的故障。
[0030]在本發(fā)明的第二特征中，故障檢測裝置進(jìn)一步包括在其中存儲沖程時(shí)間的第一存儲單元，和在其中存儲處理結(jié)果的第二存儲單元。在這種情況下，較佳地，故障檢測器至少讀取存儲在第二存儲單元中的處理結(jié)果，并且基于讀取的處理結(jié)果檢測致動器的故障是否已經(jīng)出現(xiàn)。
[0031]根據(jù)第二特征，由于沖程時(shí)間被存儲(積累)在第一存儲單元中，因此即使在可移動構(gòu)件在一端和另一端之間行進(jìn)(往復(fù)移動)的情況下，統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理單元也能夠從第一存儲單元相繼地讀取沖程時(shí)間，并且對于其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。此外，由于處理結(jié)果被存儲(積累)在第二存儲單元中，因此故障檢測器能夠從第二存儲單元適當(dāng)?shù)刈x取處理結(jié)果，并且對于其進(jìn)行檢測處理。
[0032]在本發(fā)明的第三特征中，可移動構(gòu)件的正常沖程時(shí)間較佳地作為正常值被預(yù)先存儲在第一存儲單元中。在這種情況下，統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理單元至少計(jì)算由沖程時(shí)間計(jì)算器計(jì)算的沖程時(shí)間與正常值之間的偏差，并且將該計(jì)算的偏差作為統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值存儲在第二存儲單元中。此外，故障檢測器從第二存儲單元讀取統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值，并且基于讀取的統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值來判斷致動器的故障是否已經(jīng)出現(xiàn)。
[0033]根據(jù)第三特征，基于預(yù)先設(shè)定的正常值與實(shí)際計(jì)算的沖程時(shí)間之間的比較，由于它能夠確定致動器的故障是否已經(jīng)出現(xiàn)，因此能夠準(zhǔn)確地判斷致動器的故障的出現(xiàn)。更具體地，如果致動器變得劣化，則每當(dāng)基于第一傳感器和第二傳感器的各個(gè)檢測結(jié)果計(jì)算沖程時(shí)間時(shí)，上述偏差的變化率變得越大。因此，例如，如果偏差變成大于預(yù)定閾值，則能夠容易地判斷致動器的故障已經(jīng)出現(xiàn)。
[0034]而且，可移動構(gòu)件的正常沖程時(shí)間被定義為在致動器的諸如劣化或者失靈的異常未出現(xiàn)的狀態(tài)下(例如，緊接在致動器的安裝或者替換之后的初始操作狀態(tài))，可移動構(gòu)件在一端與另一端之間的沖程時(shí)間。正常沖程時(shí)間可以被操作者預(yù)先設(shè)定，或者可以在制造故障檢測裝置時(shí)被存儲在第一存儲單元中。
[0035]此外，代替第三特征，故障檢測裝置能夠被配置成包括發(fā)明的第四特征，如下所述。
[0036]更具體地，根據(jù)第四特征，在每當(dāng)可移動構(gòu)件在位移方向上移動時(shí)、第一傳感器和第二傳感器檢測可移動構(gòu)件的情況下，每當(dāng)輸入來自第一傳感器和第二傳感器的各個(gè)檢測結(jié)果時(shí)，沖程時(shí)間計(jì)算器計(jì)算沖程時(shí)間并將沖程時(shí)間存儲在第一存儲單元中。
[0037]在這種情況下，每當(dāng)沖程時(shí)間計(jì)算器計(jì)算沖程時(shí)間并將沖程時(shí)間存儲在第一存儲單元中時(shí)，統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理單元讀取存儲在第一存儲單元中的所有沖程時(shí)間的數(shù)據(jù)，計(jì)算讀取的數(shù)據(jù)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差或者方差，并且將該平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差或者方差作為統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值存儲在第二存儲單元中。
[0038]另外，較佳的是可移動構(gòu)件的正常沖程時(shí)間的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差或者方差作為正常值被存儲在第二存儲單元中。
[0039]因此，每當(dāng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理單元將統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值存儲在第二存儲單元中時(shí)，故障檢測器從第二存儲單元讀取統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值和正常值，并且能夠基于統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值與正常值之間的比較來檢測致動器的故障是否已經(jīng)出現(xiàn)。
[0040]因此，根據(jù)第四特征，在操作致動器期間(即，在可移動構(gòu)件沿著位移方向來回往復(fù)移動的時(shí)間期間)，能夠容易地并且實(shí)時(shí)檢測致動器的故障是否已經(jīng)出現(xiàn)。更具體地，使用實(shí)際計(jì)算的沖程時(shí)間的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理部單元相繼地計(jì)算數(shù)據(jù)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差或者方差，并且將這些作為統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值存儲在第二存儲單元中。此外，基于存儲在第二存儲單元中的統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值與正常值之間的比較，故障檢測器能夠相繼地判斷致動器的故障是否已經(jīng)出現(xiàn)。
[0041]此外，如果致動器變得劣化，則每當(dāng)基于第一傳感器和第二傳感器的各個(gè)檢測結(jié)果計(jì)算沖程時(shí)間時(shí)，上述平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差或者方差的變化率變得更大。因此，例如，如果平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差或者方差變成大于預(yù)定閾值，則能夠容易地判斷致動器的故障已經(jīng)出現(xiàn)。
[0042]第五特征更詳細(xì)地指定第四特征的某些結(jié)構(gòu)部件。更具體地，在第五特征中，在可移動構(gòu)件從致動器的操作的初始狀態(tài)開始的固定的時(shí)間周期沿著位移方向往復(fù)移動的情況下，每當(dāng)輸入來自第一傳感器和第二傳感器的各個(gè)檢測結(jié)果時(shí)，沖程時(shí)間計(jì)算器計(jì)算可移動構(gòu)件的沖程時(shí)間并且將計(jì)算的沖程時(shí)間存儲在第一存儲單元中。
[0043]在這種情況下，統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理單元讀取存儲在第一存儲單元中的所有沖程時(shí)間的數(shù)據(jù)，計(jì)算讀取的數(shù)據(jù)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差或者方差，并且將該平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差或者方差作為正常值存儲在第二存儲單元中。
[0044]根據(jù)第五特征，在緊接在安裝或者替換設(shè)備中的致動器之后的操作的初始狀態(tài)下，自動計(jì)算正常值，并且該正常值被存儲在第二存儲單元中。因此，正常值的設(shè)定能夠以高效率被執(zhí)行。
[0045]第六特征更詳細(xì)地指定本發(fā)明的第二至第五特征。
[0046]更具體地，在第六特征中，故障檢測系統(tǒng)進(jìn)一步包含方向切換閥，該方向切換閥基于供應(yīng)到其的外部控制信號，將壓力流體選擇性的供應(yīng)到致動器的一端或另一端。在這種情況下，根據(jù)選擇性供應(yīng)壓力流體，可移動構(gòu)件在位移方向上被位移到致動器的一端或另一端。
[0047]另外，沖程時(shí)間計(jì)算器計(jì)算第一檢測時(shí)間和第二檢測時(shí)間之間的時(shí)間差作為所述可移動構(gòu)件的沖程時(shí)間，第一檢測時(shí)間是從開始向所述方向切換閥供應(yīng)所述控制信號直到所述可移動構(gòu)件不能再被所述第一傳感器和所述第二傳感器中的一個(gè)檢測到為止，所述第二檢測時(shí)間是從開始供應(yīng)直到通過所述第一傳感器和所述第二傳感器中的另一個(gè)開始檢測所述可移動構(gòu)件為止。
[0048]根據(jù)第六特征，通過計(jì)算作為沖程時(shí)間的、第一檢測時(shí)間與第二檢測時(shí)間之間的時(shí)間差，能夠容易且可靠地計(jì)算沖程時(shí)間。
[0049]在第七特征中，沖程時(shí)間計(jì)算器將第一檢測時(shí)間、第二檢測時(shí)間和沖程時(shí)間存儲在第一存儲單元中。此外，統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理單元對于第一檢測時(shí)間執(zhí)行預(yù)定的統(tǒng)計(jì)計(jì)算，并且將統(tǒng)計(jì)計(jì)算的處理結(jié)果存儲在第二存儲單元中。因此，故障檢測器讀取存儲在第二存儲單元中的對于第一檢測時(shí)間的處理結(jié)果，并且基于該讀取的處理結(jié)果，能夠檢測在方向切換閥和致動器之間的位置處是否已經(jīng)出現(xiàn)故障。
[0050]以這種方式，根據(jù)第七特征，除了檢測致動器的故障之外，還能夠檢測出現(xiàn)在方向切換閥和致動器之間的故障。對于第一檢測時(shí)間執(zhí)行的統(tǒng)計(jì)計(jì)算可以是與對于沖程時(shí)間執(zhí)行的統(tǒng)計(jì)計(jì)算相同的處理(計(jì)算平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差或者方差)。
[0051]在發(fā)明的第八特征中，故障檢測系統(tǒng)進(jìn)一步包含控制器，該控制器向方向切換閥供應(yīng)控制信號。在這種情況下，故障檢測裝置進(jìn)一步包括輸出處理器，該輸出處理器從控制器向方向切換閥供應(yīng)控制信號，并且將故障檢測器的檢測結(jié)果輸出到控制器。
[0052]根據(jù)第八特征，由PLC等等制成的控制器通過故障檢測裝置向方向切換閥供應(yīng)控制信號，然而控制器從故障檢測裝置接收檢測結(jié)果。因此，控制器能夠掌握(檢測)聯(lián)機(jī)狀態(tài)下的致動器的故障，并且基于檢測結(jié)果，能夠采取適當(dāng)?shù)膭幼鳎缤Ｖ构?yīng)控制信號。
[0053]此外，在故障檢測裝置中，檢測致動器的故障，并且檢測結(jié)果被單獨(dú)輸出到控制器。因此，對于操作者沒有必要為了檢測致動器的故障而創(chuàng)建控制器所使用的程序。因此，能夠減少施加于操作者構(gòu)造故障檢測系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。
[0054]在發(fā)明的第九特征中，故障檢測系統(tǒng)進(jìn)一步包括顯示裝置，該顯示裝置顯示存儲在第一存儲單元中的沖程時(shí)間，存儲在第二存儲單元中的處理結(jié)果，和故障檢測器的檢測結(jié)果。
[0055]根據(jù)第九特征，通過視覺上確認(rèn)顯示裝置上顯示的內(nèi)容，操作者能夠掌握致動器的故障的出現(xiàn)，并且能夠快速進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭幼?，例如停止操作設(shè)備、替換致動器等等。
[0056]本發(fā)明的上述及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)通過以下描述以及附圖將變得更加明顯，其中本發(fā)明的最優(yōu)實(shí)施例通過說明性的實(shí)例來展示。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0057]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于致動器的故障檢測系統(tǒng)的示意圖；
[0058]圖2是顯示圖1的故障檢測系統(tǒng)的部分變化的示意圖；
[0059]圖3是圖1和圖2所示的失靈檢測裝置的方框圖；
[0060]圖4是顯示關(guān)于圖1和圖2所示的致動器，正常部件與出現(xiàn)故障的部件之間的差異的圖表；
[0061]圖5是顯示圖1和圖2的故障檢測系統(tǒng)的操作的時(shí)間圖；
[0062]圖6是顯示圖1的故障檢測系統(tǒng)的部分變化的示意圖；
[0063]圖7是顯示圖2的故障檢測系統(tǒng)的部分變化的示意圖；
[0064]圖8是顯示圖1、2、6和7的故障檢測系統(tǒng)被應(yīng)用于專利文獻(xiàn)2的系統(tǒng)的情況的時(shí)間圖；
[0065]圖9是根據(jù)一個(gè)常規(guī)技術(shù)的用于致動器的故障檢測系統(tǒng)的示意圖；和
[0066]圖10是根據(jù)另一種常規(guī)技術(shù)的用于致動器的故障檢測系統(tǒng)的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0067]下面參照附圖將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的用于致動器的故障檢測系統(tǒng)的較佳實(shí)施例。
[0068][故障檢測系統(tǒng)的整體構(gòu)造]
[0069]如圖1所示，根據(jù)本實(shí)施例的用于致動器的故障檢測系統(tǒng)10(以下簡稱為根據(jù)實(shí)施例的故障檢測系統(tǒng)10)被配備有諸如PLC等的控制器12，失靈檢測裝置14 (故障檢測裝置)，包含4路5端口的雙動式螺線管閥的方向切換閥16，諸如流體壓力缸等的致動器18，以及第一傳感器20 (第一傳感器)和第二傳感器22 (第二傳感器)，其中第一傳感器20和第二傳感器22被布置在致動器18的外圓周表面上。
[0070]故障檢測系統(tǒng)10被結(jié)合在未圖示的設(shè)備中，以組成配備有故障預(yù)測功能的系統(tǒng)，在無需停止設(shè)備的情況下，在設(shè)備的操作期間(即，在產(chǎn)品的制造期間)，該故障預(yù)測功能能夠自動檢測故障，例如致動器18的劣化或者失靈等等。
[0071]控制器12包括輸出單元12a、輸入單元12b和檢測結(jié)果輸入單元12c。輸出單元12a通過失靈檢測裝置14向方向切換閥16的螺線管16a、16b供應(yīng)控制信號(控制命令)。指示第一傳感器20和第二傳感器22產(chǎn)生的檢測結(jié)果的檢測信號通過失靈檢測裝置14被輸入到輸入單元12b。指示基于失靈檢測裝置14中的各個(gè)檢測信號而判斷的致動器18的故障的出現(xiàn)或者未出現(xiàn)(檢測結(jié)果)的檢測信號，被輸入到檢測結(jié)果輸入單元12c。
[0072]方向切換閥16，借助于通過失靈檢測裝置14從控制器12向螺線管16a、16b供應(yīng)的控制信號，選擇性地輸出或者供應(yīng)壓力流體，該壓力流體從流體壓力源24被供應(yīng)到致動器18的一端26或者另一端28。更具體地，如果控制信號被供應(yīng)給螺線管16a，則在圖1中為方向切換閥16所顯示的兩個(gè)方框之中，方向切換閥16處于選擇上側(cè)方框的狀態(tài)。此外，如果控制信號被供應(yīng)給螺線管16b，則方向切換閥16處于選擇下側(cè)方框的狀態(tài)。
[0073]如之前所述，致動器18包含流體壓力缸，在該流體壓力缸中，通過供應(yīng)來自方向切換閥16的壓力流體，活塞桿30被連接到其的活塞32 (可移動構(gòu)件)在圖1的左右方向(位移方向)上位移。
[0074]如上所述，當(dāng)控制信號被供應(yīng)給螺線管16a，從而激勵(lì)螺線管16a時(shí)，方向切換閥16處于選擇上側(cè)方框的狀態(tài)。因此，來自流體壓力源24的壓力流體通過方向切換閥16、管33和端口 36被供應(yīng)到致動器18的一端26，并且另一端28中的壓力流體從另一端28通過端口 38、管35和方向切換閥16被排出到外部。因此，活塞32和活塞桿30 —致地從一端26位移到另一端28。
[0075]此外，當(dāng)控制信號被供應(yīng)給螺線管16b，從而激勵(lì)螺線管16b時(shí)，方向切換閥16處于選擇下側(cè)方框的狀態(tài)。因此，來自流體壓力源24的壓力流體通過方向切換閥16、管35和端口 38被供應(yīng)到致動器18的另一端28，并且一端26中的壓力流體從一端26通過端口 36、管33和方向切換閥16被排出到外部。因此，活塞32和活塞桿30 —致地從另一端28位移到一端26。
[0076]因此，通過從控制器12經(jīng)過失靈檢測裝置14向螺線管16a和螺線管16b交替地供應(yīng)控制信號，活塞32和活塞桿30能夠在圖1的左右方向上在一端26和另一端28之間往復(fù)移動。
[0077]消聲器34被設(shè)置在從一端26或者另一端28延伸的用于壓力流體的排出通道的末端上。
[0078]第一傳感器20被設(shè)置在組成致動器18的流體壓力缸的一端26側(cè)上的外圓周表面上，而第二傳感器22被設(shè)置在流體壓力缸的另一端28側(cè)上的外圓周表面上。第一傳感器20和第二傳感器22由限制開關(guān)或者電磁開關(guān)構(gòu)成，當(dāng)活塞32位移到面對第一傳感器20和第二傳感器22的位置時(shí)，第一傳感器20和第二傳感器22檢測活塞32，并且將檢測結(jié)果作為檢測信號輸出到失靈檢測裝置14。此外，通過位移活塞32，當(dāng)活塞32不是位于與第一傳感器20和第二傳感器22面對的關(guān)系時(shí)，停止從第一傳感器20和第二傳感器22輸出檢測信號。
[0079]如之后將描述的，使用來自第一傳感器20和第二傳感器22的檢測信號，在活塞32在一端26與另一端28之間行進(jìn)時(shí)，失靈檢測裝置14計(jì)算活塞32的沖程時(shí)間，并且基于計(jì)算的沖程時(shí)間，失靈檢測裝置14檢測致動器18的諸如劣化或者失靈等的故障的出現(xiàn)或者未出現(xiàn)。另外，失靈檢測裝置14將檢測結(jié)果作為檢測信號輸出到檢測結(jié)果輸入單元12c，該檢測結(jié)果指示致動器18中的故障的出現(xiàn)。更具體地，失靈檢測裝置實(shí)時(shí)監(jiān)控從控制器12供應(yīng)的控制信號，以及從第一傳感器20和第二傳感器22輸出的各個(gè)檢測信號，從而在操作設(shè)備期間，能夠持續(xù)進(jìn)行用于檢測致動器18的故障等的檢測處理。
[0080]圖1顯示控制器12包括輸出單元12a、輸入單元12b和檢測結(jié)果輸入單元12c，以在控制器12和失靈檢測裝置14之間，通過并行通信的方式發(fā)送和接收各種信號的方式的情形。但是，故障檢測系統(tǒng)10并不局限于圖1所示的構(gòu)造。如圖2所示，通信單元39可以被設(shè)置在控制器12中，并且通過現(xiàn)場總線等在通信單元39和失靈檢測裝置14之間可以進(jìn)行串聯(lián)連接，從而通過串行通信的方式可以發(fā)送和接收各種信號。
[0081][失靈檢測裝置的構(gòu)造]
[0082]如圖3所示，失靈檢測裝置14包括傳感器輸入單元40、輸出信號輸入單元42、檢測時(shí)間計(jì)算器44 (沖程時(shí)間計(jì)算器)、內(nèi)部計(jì)時(shí)器46、數(shù)據(jù)存儲處理器48、第一數(shù)據(jù)存儲單元50 (第一存儲單元)、統(tǒng)計(jì)處理器52 (統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理單元)、第二數(shù)據(jù)存儲單元54 (第二存儲單元)、故障響應(yīng)檢測器56 (故障檢測器)、顯示處理器58、顯示裝置60、輸出處理器62和操作輸入單元64。
[0083]來自第一傳感器20和第二傳感器22 (見圖1和圖2)的檢測信號被輸入到傳感器輸入單兀40。當(dāng)來自或者第一傳感器20或者第二傳感器22的檢測信號被輸入到傳感器輸入單元40時(shí)(即，當(dāng)檢測信號的信號電平從低電平切換到高電平時(shí))，傳感器輸入單元40檢測該檢測信號的上升沿，并且將它的檢測結(jié)果輸出到檢測時(shí)間計(jì)算器44。此外，當(dāng)來自或者第一傳感器20或者第二傳感器22的檢測信號的輸入停止時(shí)(即，當(dāng)檢測信號的信號電平從高電平切換到低電平時(shí))，傳感器輸入單元40檢測該檢測信號的下降沿，并且將它的檢測結(jié)果輸出到檢測時(shí)間計(jì)算器44。
[0084]從控制器12的輸出單元12a輸出的控制信號被輸入到輸出信號輸入單元42。輸出信號輸入單元42將已經(jīng)輸入到其的控制信號輸出到檢測時(shí)間計(jì)算器44和輸出處理器62。輸出處理器62將已經(jīng)輸入到其的控制信號輸出到螺線管16a或者螺線管16b。
[0085]檢測時(shí)間計(jì)算器44，利用內(nèi)部計(jì)時(shí)器46的計(jì)時(shí)功能，計(jì)算從輸入控制信號的時(shí)間直到輸入下降沿的檢測結(jié)果的時(shí)間的第一時(shí)間Tl (第一檢測時(shí)間)。此外，檢測時(shí)間計(jì)算器44計(jì)算從輸入控制信號的時(shí)間直到輸入上升沿的檢測結(jié)果的時(shí)間的第二時(shí)間T2(第二檢測時(shí)間)。另外，檢測時(shí)間計(jì)算器44計(jì)算第一時(shí)間Tl和第二時(shí)間Τ2的時(shí)間差(Τ2-Τ1)，作為活塞32在一端26和另一端28之間的沖程時(shí)間Τ3。
[0086]第一時(shí)間Tl、第二時(shí)間Τ2和沖程時(shí)間Τ3，響應(yīng)于活塞32在一端26和另一端28之間的位移方向，以如下所述的方式被定義。
[0087]在處于一端26的一側(cè)的位置處的活塞32由于控制信號從輸出處理器62被供應(yīng)給螺線管16a而朝著另一端28位移的情況下，第一傳感器20在從供應(yīng)控制信號到螺線管16a開始過去預(yù)定時(shí)間之后，最后變成不能檢測活塞32，于是終止輸出檢測信號。因此，傳感器輸入單元40能夠檢測來自第一傳感器20的檢測信號的下降沿。
[0088]因此，假如在控制器12和螺線管16a之間供應(yīng)控制信號所需要的時(shí)間延遲小，則當(dāng)活塞32從一端26朝著另一端28位移時(shí)的第一時(shí)間Tl能夠被認(rèn)為是從控制信號開始從控制器12被供應(yīng)的時(shí)間直到第一傳感器20不再能檢測活塞32的時(shí)間的時(shí)間周期。
[0089]此外，在活塞32和第二傳感器22通過活塞32移動到另一端28而變成面對彼此的關(guān)系時(shí)，第二傳感器22檢測活塞32，并且開始輸出檢測信號。因此，傳感器輸入單元40能夠檢測來自第二傳感器22的檢測信號的上升沿。因此，當(dāng)活塞32從一端26朝著另一端28位移時(shí)的第二時(shí)間T2可以被認(rèn)為是從控制信號開始從控制器12被供應(yīng)的時(shí)間直到第二傳感器22開始檢測活塞32的時(shí)間的時(shí)間周期。
[0090]出于這樣的原因，當(dāng)活塞32朝著另一端28從一端26位移時(shí)的活塞32的沖程時(shí)間T3變成來自第一傳感器20的檢測信號的下降沿的時(shí)間到來自第二傳感器22的檢測信號的上升沿的時(shí)間之間的時(shí)間周期。
[0091]另一方面，在目前位于另一端28 —側(cè)上的活塞32由于控制信號從輸出處理器62被供應(yīng)給螺線管16b而朝著一端26位移的情況下，第二傳感器22在從控制信號供應(yīng)到螺線管16b開始過去預(yù)定時(shí)間之后，最后變成不能檢測活塞32，于是終止輸出檢測信號。因此，傳感器輸入單元40能夠檢測來自第二傳感器22的檢測信號的下降沿。
[0092]因此，假如在控制器12和螺線管16b之間供應(yīng)控制信號所需要的時(shí)間延遲小，則當(dāng)活塞32從另一端28朝著一端26位移時(shí)的第一時(shí)間Tl能夠被認(rèn)為是從控制信號開始從控制器12被供應(yīng)的時(shí)間直到第二傳感器22不再能檢測活塞32的時(shí)間的時(shí)間周期。
[0093]此外，在活塞32和第一傳感器20通過活塞32移動到一端26而變成面對彼此的關(guān)系時(shí)，第一傳感器20檢測活塞32，并且開始輸出檢測信號。因此，傳感器輸入單元40能夠檢測來自第一傳感器20的檢測信號的上升沿。因此，當(dāng)活塞32從另一端28朝著一端26位移時(shí)的第二時(shí)間T2可以被認(rèn)為是從控制信號開始從控制器12被供應(yīng)的時(shí)間直到第一傳感器20開始檢測活塞32的時(shí)間的時(shí)間周期。
[0094]出于這樣的原因，當(dāng)活塞32朝著一端26從另一端28位移時(shí)的活塞32的沖程時(shí)間T3變成來自第二傳感器22的檢測信號的下降沿的時(shí)間到來自第一傳感器20的檢測信號的上升沿的時(shí)間之間的時(shí)間周期。
[0095]以上述方式計(jì)算的第一時(shí)間Tl、第二時(shí)間T2和沖程時(shí)間T3從檢測時(shí)間計(jì)算器44被輸出到數(shù)據(jù)存儲處理器48。數(shù)據(jù)存儲處理器48將關(guān)于第一時(shí)間Tl、第二時(shí)間T2和沖程時(shí)間T3的數(shù)據(jù)存儲(積累)在第一數(shù)據(jù)存儲單元50中。
[0096]如上所述，故障檢測系統(tǒng)10被結(jié)合在設(shè)備(未顯示)的組件中。在這種情況下，通過從控制器12且經(jīng)過失靈檢測裝置14向螺線管16a、16b交替地供應(yīng)控制信號，方向開關(guān)閥16被操作為選擇性地將壓力流體供應(yīng)到致動器18的一端26和另一端28。因此，活塞32在致動器18的內(nèi)部中，在圖1和圖2的左右方向上往復(fù)移動。
[0097]因此，在實(shí)際使用的情況下，第一傳感器20和第二傳感器22分別檢測活塞32，并且指示來自其檢測結(jié)果的檢測信號被輸出到傳感器輸入單元40。傳感器輸入單元40檢測每個(gè)檢測信號的下降沿和上升沿，并且將檢測結(jié)果輸出到檢測時(shí)間計(jì)算器44。因此，每當(dāng)控制信號被交替供應(yīng)到螺線管16a、16b時(shí)，檢測時(shí)間計(jì)算器44計(jì)算第一時(shí)間Tl、第二時(shí)間T2和沖程時(shí)間T3，并且數(shù)據(jù)存儲處理器48將已經(jīng)計(jì)算出的第一時(shí)間Tl、第二時(shí)間T2和沖程時(shí)間T3相繼地存儲在第一數(shù)據(jù)存儲單元50中。
[0098]統(tǒng)計(jì)處理器52通過數(shù)據(jù)存儲處理器48讀取關(guān)于存儲在第一數(shù)據(jù)存儲單元50中的第一時(shí)間Tl和沖程時(shí)間T3的所有數(shù)據(jù)，并且對于已經(jīng)讀取的第一時(shí)間Tl和沖程時(shí)間T3的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)定統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理。統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理的結(jié)果作為統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值被存儲在第二數(shù)據(jù)存儲單元54中。故障響應(yīng)檢測器56至少讀取存儲在第二數(shù)據(jù)存儲單元54中的統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值，并且如果讀取的統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值超過預(yù)定閾值，則判斷已經(jīng)出現(xiàn)了致動器的故障等。故障響應(yīng)檢測器56的判斷結(jié)果被輸出到顯示處理器58和輸出處理器62。顯示處理器58對于判斷結(jié)果執(zhí)行預(yù)定的顯示相關(guān)的處理，并且在顯示裝置60上顯示判斷結(jié)果。另一方面，輸出處理器62將被輸入到其的判斷結(jié)果作為檢測信號輸出到控制器12。
[0099]接下來，將給出與在統(tǒng)計(jì)處理器52中進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理和在故障響應(yīng)檢測器56中進(jìn)行的判斷處理有關(guān)的兩個(gè)詳細(xì)實(shí)例(第一詳細(xì)實(shí)例，第二詳細(xì)實(shí)例)的描述。
[0100][第一詳細(xì)實(shí)例]
[0101]在第一詳細(xì)實(shí)例中，通過統(tǒng)計(jì)處理器52執(zhí)行的統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理利用預(yù)定值和第一時(shí)間Tl或者沖程時(shí)間T3被進(jìn)行，并且通過故障響應(yīng)檢測器56執(zhí)行的判斷處理利用已經(jīng)通過統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理獲得的統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值被進(jìn)行。
[0102]在第一詳細(xì)實(shí)例中，預(yù)定值被定義為用于活塞32的正常沖程時(shí)間T3n和正常第一時(shí)間Tln (正常值)。在這種情況下，正常沖程時(shí)間Τ3η被定義為在致動器18的諸如劣化或者失靈的異常未出現(xiàn)的狀態(tài)(例如，緊接在致動器18的安裝或者替換之后的致動器I的初始操作狀態(tài))下，活塞32在一端26與另一端28之間的沖程時(shí)間Τ3。此外，正常第一時(shí)間Tln被定義為在致動器18的諸如劣化或者失靈的異常未出現(xiàn)的情況下的第一時(shí)間Tl。
[0103]更具體地，如圖4所示，在諸如劣化或者失靈的異常未出現(xiàn)的正常致動器18 (由實(shí)線顯示的通過術(shù)語“正常產(chǎn)品”表示)的情況下，不管活塞32被操作的次數(shù)，沖程時(shí)間Τ3(在圖4中由術(shù)語“沖程時(shí)間”表示的)實(shí)質(zhì)上是恒定的。另一方面，在出現(xiàn)故障的致動器18的情況下(由虛線顯示的由術(shù)語“有故障產(chǎn)品I”表示，和由單點(diǎn)劃線顯示的由術(shù)語“有故障產(chǎn)品2”表示)，如果活塞32被操作的次數(shù)超過預(yù)定數(shù)量，則沖程時(shí)間Τ3與正常產(chǎn)品的沖程時(shí)間Τ3相比變得更長。
[0104]換句話說，在有故障產(chǎn)品I和有故障產(chǎn)品2的情況下，與正常產(chǎn)品相比，當(dāng)活塞32被操作的次數(shù)增加時(shí)，沖程時(shí)間Τ3的變化率變得更大。因此，正常產(chǎn)品的沖程時(shí)間Τ3與有故障產(chǎn)品I和有故障產(chǎn)品2的沖程時(shí)間Τ3之間的偏差隨著操作的數(shù)量增加而變得更大。此夕卜，關(guān)于有故障產(chǎn)品I和有故障產(chǎn)品2的沖程時(shí)間Τ3的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和方差，隨著操作的數(shù)量增加，期望相對于正常產(chǎn)品的沖程時(shí)間Τ3的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和方差的變化率也將變得更大。
[0105]因此，在本實(shí)施例中，在預(yù)先已知正常沖程時(shí)間Τ3η和正常第一時(shí)間Tln的情況下，正常沖程時(shí)間Τ3η和正常第一時(shí)間Tln能夠通過使用操作輸入單元64由操作者被預(yù)先設(shè)定，其中操作輸入單元64由數(shù)字鍵盤等構(gòu)成。以上述方式設(shè)定的正常沖程時(shí)間Τ3η和正常第一時(shí)間Tln作為正常值被存儲在第一數(shù)據(jù)存儲單元中50。此外，正常沖程時(shí)間Τ3η和正常第一時(shí)間Tln通過顯示處理器58被顯示在顯示裝置60上，而且通過輸出處理器62被輸出到控制器12。
[0106]在第一詳細(xì)實(shí)例中，根據(jù)活塞32在圖1和圖2的左右方向上的往復(fù)移動，通過檢測時(shí)間計(jì)算器44相繼地計(jì)算第一時(shí)間Tl和沖程時(shí)間Τ3。每當(dāng)如上所述計(jì)算的第一時(shí)間Tl和沖程時(shí)間T3被存儲在第一數(shù)據(jù)存儲單元50中時(shí)，統(tǒng)計(jì)處理器52從第一數(shù)據(jù)存儲單元50讀取當(dāng)前存儲的第一時(shí)間Tl和沖程時(shí)間T3，以及已經(jīng)預(yù)先存儲的正常第一時(shí)間Tln和正常沖程時(shí)間T3n。
[0107]接下來，統(tǒng)計(jì)處理器52計(jì)算第一時(shí)間Tl和正常第一時(shí)間Tln之間的偏差的絕對值ε Tl( = |Τ1-Τ1η|)，并且計(jì)算沖程時(shí)間Τ3和正常沖程時(shí)間Τ3η之間的偏差的絕對值ε T3( = |Τ3_Τ3η|)。計(jì)算的絕對值ε Tl、ε Τ3作為統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值被分別存儲在第二數(shù)據(jù)存儲單元54中。
[0108]接下來，故障響應(yīng)檢測器56讀取存儲在第二數(shù)據(jù)存儲單元54中的每個(gè)絕對值ε Tl、ε Τ3，并將讀取的絕對值ε Tl、ε Τ3分別與閾值ΤΗ1、ΤΗ3進(jìn)行比較。
[0109]在這種情況下，如果絕對值ε Τ3位于閾值ΤΗ3( ε Τ3 ( TH3)之內(nèi)，則由于沖程時(shí)間T3指示正常響應(yīng)信息，因此故障響應(yīng)檢測器56判斷致動器18正常運(yùn)行。另一方面，如果絕對值ε Τ3超過閾值ΤΗ3 ( ε Τ3>ΤΗ3)，則由于沖程時(shí)間Τ3指示異常響應(yīng)信息，因此故障響應(yīng)檢測器56判斷致動器18正遭受故障。
[0110]此外，如果絕對值ε Tl位于閾值THl之內(nèi)(ε Tl彡THl)，則由于第一時(shí)間Tl指示正常響應(yīng)信息，因此故障響應(yīng)檢測器56判斷在方向切換閥16和致動器18之間的管33、35表現(xiàn)正常。另一方面，如果絕對值￡!1超過閾值1'!11(￡了1>1'!11)，則由于第一時(shí)間1'1指示異常響應(yīng)信息，因此故障響應(yīng)檢測器56判斷故障已經(jīng)在方向切換閥16和致動器18之間的管33,35中出現(xiàn)。
[0111]由于來自故障響應(yīng)檢測器56的上述判斷結(jié)果通過顯示處理器58被顯示在顯示裝置60上，因此能夠掌握致動器18的故障的出現(xiàn)或者未出現(xiàn)，或者方向切換閥16和致動器18之間的管33、35中的故障的出現(xiàn)或未出現(xiàn)。如上所述，第一時(shí)間Τ1、Τ1η，第二時(shí)間Τ2和沖程時(shí)間Τ3、Τ3η被存儲在第一數(shù)據(jù)存儲單元50中，并且絕對值ε Tl、ε Τ3被存儲在第二數(shù)據(jù)存儲單元54中。因此，連同來自故障響應(yīng)檢測器56的判斷結(jié)果一起，第一時(shí)間Tl、Tin，第二時(shí)間T2，沖程時(shí)間T3、T3n，絕對值ε Tl、ε Τ3，和閾值ΤΗ1、ΤΗ3也可以顯示在顯示裝置60上。
[0112]此外，來自故障響應(yīng)檢測器56的上述判斷結(jié)果作為檢測信號通過輸出處理器62被輸出到控制器12。因此，如果有指示致動器18的故障、或者指示方向切換閥16和致動器18之間的管33、35的故障的判斷結(jié)果，則控制器12停止向螺線管16a、16b供應(yīng)控制信號。在這種情況下，與檢測信號一起，輸出處理器62可以將與第一時(shí)間Τ1、Τ1η，第二時(shí)間T2，沖程時(shí)間Τ3、Τ3η，絕對值ε Tl、ε Τ3和閾值ΤΗ1、ΤΗ3有關(guān)的各種信息輸出到控制器12。
[0113][第二詳細(xì)實(shí)例]
[0114]如圖4所示，隨著活塞32被操作的次數(shù)增加，與正常產(chǎn)品相比，有故障產(chǎn)品I和有故障產(chǎn)品2的沖程時(shí)間Τ3的變化率變得更大。因此，關(guān)于有故障產(chǎn)品I和有故障產(chǎn)品2的沖程時(shí)間Τ3的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和方差，隨著操作的數(shù)量增加，期望對于正常產(chǎn)品的沖程時(shí)間Τ3的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和方差的變化率也將變得更大。
[0115]因此，在第二詳細(xì)實(shí)例中，由統(tǒng)計(jì)處理器52進(jìn)行相對于第一時(shí)間Tl和沖程時(shí)間Τ3的統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理。故障響應(yīng)檢測器56將通過統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理獲得的統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值與已經(jīng)通過統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理預(yù)先獲得的正常值相比較，從而作出關(guān)于致動器18的故障的出現(xiàn)或者未出現(xiàn)的判斷。
[0116]更具體地，在第二詳細(xì)實(shí)例中，通過相對于第一時(shí)間Tl和沖程時(shí)間T3的統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理獲得的統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值，由第一時(shí)間Tl平均值A(chǔ)VE1、標(biāo)準(zhǔn)偏差σ I或者方差σ I2,以及沖程時(shí)間T3的平均值A(chǔ)VE3、標(biāo)準(zhǔn)偏差σ 3或者方差σ 32來定義。
[0117]此外，通過統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理預(yù)先獲得的正常值，由通過相對于在給定校準(zhǔn)時(shí)間內(nèi)獲得的第一時(shí)間Tl和沖程時(shí)間Τ3的統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理所計(jì)算的平均值A(chǔ)VEln、AVE3n，標(biāo)準(zhǔn)偏差σ In、ο 3n,或者方差σ In2、σ 3η2來定義,其中校準(zhǔn)時(shí)間被認(rèn)為是與正常致動器18有關(guān)的從初始操作狀態(tài)開始的固定周期。因此，第二詳細(xì)實(shí)例中的正常值由與圖4的正常產(chǎn)品的第一時(shí)間Tl和沖程時(shí)間Τ3相對應(yīng)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差或者方差來定義。這種正常值被存儲在第二數(shù)據(jù)存儲單元54中。
[0118]另外，在第二詳細(xì)實(shí)例中，根據(jù)活塞32在圖1和圖2的左右方向上的往復(fù)移動，由檢測時(shí)間計(jì)算器44相繼地計(jì)算第一時(shí)間Tl和沖程時(shí)間Τ3。每當(dāng)如上所述計(jì)算的第一時(shí)間Tl和沖程時(shí)間Τ3被存儲在第一數(shù)據(jù)存儲單元50中時(shí)，統(tǒng)計(jì)處理器52讀取存儲在第一數(shù)據(jù)存儲單元50中的所有的第一時(shí)間Tl和沖程時(shí)間Τ3的數(shù)據(jù)。
[0119]接下來，利用讀取的所有的第一時(shí)間Tl的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)處理器52計(jì)算平均值A(chǔ)VE1、標(biāo)準(zhǔn)偏差σ I或者方差σ I2，并且利用所有的沖程時(shí)間Τ3的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)處理器52計(jì)算平均值A(chǔ)VE3、標(biāo)準(zhǔn)偏差σ 3或者方差σ 32。計(jì)算的平均值A(chǔ)VE1、AVE3，標(biāo)準(zhǔn)偏差σ 1、σ 3，或者方差σ I2、σ 32作為統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值被分別暫時(shí)地存儲在第二數(shù)據(jù)存儲單元54中。
[0120]接下來，統(tǒng)計(jì)處理器52從第二數(shù)據(jù)存儲單元54讀取平均值A(chǔ)VEln、AVE3n，標(biāo)準(zhǔn)偏差 σ In、σ 3n,或者方差 σ In2、σ 3η2。
[0121]接下來，統(tǒng)計(jì)處理器52計(jì)算平均值A(chǔ)VEl、AVE3與平均值A(chǔ)VEln、AVE3n之間的偏差的絕對值 eAVEl(= AVEl-AVElnI), ε AVE3 ( = I AVE3_AVE3n |)，或者計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差σ 1、σ 3與標(biāo)準(zhǔn)偏差σ In、σ 3η之間的偏差的絕對值ε σ I ( = σ 1-σ 1η|) > ε σ 3(=
I σ 3-σ 3η|),或者計(jì)算方差σ I2、σ 32與方差σ In2、σ 3η2之間的偏差的絕對值ε σ I2 (=
I σ I2- σ In21), ε σ 32 ( = | σ 32- σ 3η21)。
[0122]計(jì)算的絕對值eAVEl、eAVE3，絕對值ε σ 1、ε σ 3，或者絕對值ε σ I2、ε σ 32作為統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值被分別存儲在第二數(shù)據(jù)存儲單元54中。
[0123]故障響應(yīng)檢測器56將存儲在第二數(shù)據(jù)存儲單元54中的各個(gè)絕對值eAVEl、eAVE3，各個(gè)絕對值ε σ 1、ε σ 3，或者各個(gè)絕對值ε σ I2、ε σ 32與預(yù)定的閾值THAVE1、THAVE3，閾值ΤΗσ 1、TH σ 3，或者閾值TH σ I2、TH。32進(jìn)行比較。
[0124]在這種情況下，如果絕對值ε AVE3、ε σ 3或者ε σ 32位于閾值THAVE3、TH σ 3或者TH σ 32之內(nèi)(ε AVE3 ( THAVE3, ε σ 3 ^ TH σ 3或者ε σ 32彡TH σ 32)，則由于沖程時(shí)間Τ3指示正常響應(yīng)信息，因此故障響應(yīng)檢測器56判斷致動器18正在正常運(yùn)行。另一方面，如果絕對值 ε AVE3、ε σ 3 或者 ε σ 32 超過閾值 THAVE3、TH σ 3 或者 TH σ 32 ( ε AVE3>THAVE3,ε σ3>ΤΗσ3或者ε σ 32>ΤΗ σ 32)，則由于沖程時(shí)間Τ3指示異常響應(yīng)信息，因此故障響應(yīng)檢測器56判斷致動器18正遭受故障。
[0125]此外，如果絕對值ε AVE1、ε σ I或者ε σ I2位于閾值THAVEl、ΤΗ σ I或者TH σ I2之內(nèi)(ε AVEl ^ THAVEl, ε σ I ^ TH σ I或者ε σ I2 ^ TH σ I2)，則由于第一時(shí)間Tl指示正常響應(yīng)信息，因此故障響應(yīng)檢測器56判斷方向切換閥16和致動器18之間的管33和管35正在正常運(yùn)行。另一方面，如果絕對值eAVEl、ε σ I或者ε σ I2超過閾值THAVEl、TH σ I或者 ΤΗσ I2 ( ε AVEI XfflAVEl，ε σ 1>ΤΗσ1 或者 ε σ 12>ΤΗ σ I2)，則由于第一時(shí)間 Tl 指示異常響應(yīng)信息，因此故障響應(yīng)檢測器56判斷方向切換閥16和致動器18之間的管33和管35正遭受故障。
[0126]此外，同樣在第二詳細(xì)實(shí)例中，由于來自故障響應(yīng)檢測器56的上述判斷結(jié)果通過顯示處理器58被顯示在顯示裝置60上，因此操作者能夠掌握致動器18的故障的出現(xiàn)或者未出現(xiàn)，或者方向切換閥16和致動器18之間的管33、35中的故障的出現(xiàn)或未出現(xiàn)。此外，同樣的第二詳細(xì)實(shí)例中，連同來自故障響應(yīng)檢測器56的判斷結(jié)果一起，顯示設(shè)備60還可以顯示第一時(shí)間Tl、第二時(shí)間Τ2和沖程時(shí)間Τ3，以及上述統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值和閾值。
[0127]此外，由于來自故障響應(yīng)檢測器56的上述判斷結(jié)果作為檢測信號通過輸出處理器62被輸出到控制器12，所以如果出現(xiàn)指示致動器18的故障、或者方向切換閥16和致動器18之間的管33、35的故障的判斷結(jié)果，則控制器12能夠停止向螺線管16a、16b供應(yīng)控制信號。在這種情況下，隨著檢測信號一起，輸出處理器62可以將與第一時(shí)間Tl、第二時(shí)間T2、沖程時(shí)間T3、以及上述統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值和閾值有關(guān)的各種信息輸出到控制器12。
[0128]此外，在第二詳細(xì)實(shí)例中，統(tǒng)計(jì)處理器52僅計(jì)算各個(gè)平均值A(chǔ)VEl、AVE3，各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差σ 1、σ 3或者各個(gè)方差σ I2、σ 32，并且將這種計(jì)算作為統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值存儲在第二數(shù)據(jù)存儲單元54中。在這種情況下，故障響應(yīng)檢測器56可以從第二數(shù)據(jù)存儲單元54讀取各個(gè)平均值A(chǔ)VEl、AVE3，各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差σ 1、σ 3或者各個(gè)方差σ I2、σ 32，和正常平均值A(chǔ)VEln、AVE3n,標(biāo)準(zhǔn)偏差σ In、σ 3η或者方差σ In2、σ 3η2,并且可以計(jì)算讀取的統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值和正常值之間的偏差的絕對值。因此，通過將計(jì)算的偏差的絕對值與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，能夠檢測致動器18的故障，或者方向切換閥16和致動器18之間的管33、35的故障。
[0129]此外，在第二詳細(xì)實(shí)例中，通過將從正常致動器18的初始操作的狀態(tài)開始的固定周期假定作為校準(zhǔn)時(shí)間，然后在校準(zhǔn)時(shí)間周期內(nèi)將計(jì)算方法應(yīng)用于上述平均值A(chǔ)VEln、AVE3n,標(biāo)準(zhǔn)偏差σ In、σ 3η,或者方差σ In2、σ 3η2,能夠容易地獲得作為正常值存儲在第二數(shù)據(jù)存儲單元54中的平均值A(chǔ)VEln、AVE3n，標(biāo)準(zhǔn)偏差σ In、σ 3η，或者方差σ In2、σ 3η2。
[0130]但是，如果在校準(zhǔn)時(shí)間周期內(nèi)的所有第一時(shí)間Tl和沖程時(shí)間Τ3的數(shù)據(jù)已經(jīng)存儲在第一數(shù)據(jù)存儲單元50中后獲取正常值，則統(tǒng)計(jì)處理器52可以讀取存儲在第一數(shù)據(jù)存儲單元50中的所有第一時(shí)間Tl和沖程時(shí)間Τ3的數(shù)據(jù)，并且可以計(jì)算讀取的數(shù)據(jù)的平均值A(chǔ)VEln、AVE3n，標(biāo)準(zhǔn)偏差σ In、σ 3η，或者方差σ In2，σ 3η2，并且將這種計(jì)算的值存儲在第二數(shù)據(jù)存儲單元54中。
[0131]此外，盡管在上述第一詳細(xì)實(shí)例中，操作者通過操縱該操作輸入單元64來設(shè)定正常值，類似于第二詳細(xì)實(shí)例的情況，平均值A(chǔ)VE1、AVE3也可以在校準(zhǔn)時(shí)間周期期間被獲取，并且這種平均值A(chǔ)VE1、AVE3可以在第一數(shù)據(jù)存儲單元50中被設(shè)定為正常值。
[0132][故障檢測系統(tǒng)的操作]
[0133]根據(jù)本實(shí)施例的故障檢測系統(tǒng)10被如上所述地配置。接下來，將參照圖5描述故障檢測系統(tǒng)10的操作。在提供的這種操作描述中，如有需要也將參照圖1至4。
[0134]圖5是顯示活塞32的一次往返形成期間的操作的時(shí)間圖，其中位于一端26的活塞32被位移到另一端28，然后，活塞32被位移回到一端26。
[0135]在這種情況下，標(biāo)簽“螺線管閥Α”和“螺線管閥B”表示螺線管16a、16b的操作(激勵(lì)，未激勵(lì))，更具體地，顯示供應(yīng)給螺線管16a、16b的控制信號的波形。此外，標(biāo)簽“壓力A”和“壓力B”分別表示致動器18在一端26和另一端28處的內(nèi)部壓力。此外，時(shí)間周期Tlf、T2f、T3f分別表示當(dāng)活塞32從一端26朝著另一端28位移時(shí)的位移的第一時(shí)間Tl、第二時(shí)間T2和沖程時(shí)間T3。再進(jìn)一步，時(shí)間周期Tlr、T2r、T3r分別表示當(dāng)活塞32從另一端28朝著一端26位移時(shí)的第一時(shí)間Tl、第二時(shí)間T2和沖程時(shí)間T3。
[0136]在時(shí)間t0，當(dāng)控制信號通過失靈檢測裝置14從控制器12被發(fā)送到螺線管16a時(shí)(即，當(dāng)控制信號的信號電平從低電平改變成高電平時(shí))，方向切換閥16被切換到選擇圖1和圖2所示的上側(cè)方框的狀態(tài)。因此，壓力流體從流體壓力源24通過方向切換閥16、管33和端口 36被供應(yīng)到致動器18的一端26，并且壓力流體從另一端28通過端口 38、管35、方向切換閥16和消聲器34被排出到外部。因此，一端26內(nèi)的壓力從時(shí)間tl突然上升，其后逐漸增加。另一方面，另一端28內(nèi)的壓力從時(shí)間tl快速減少，其后大致變成恒定。
[0137]此外,通過從方向切換閥16向一端26供應(yīng)壓力流體,從時(shí)間t2開始,位于一端26處的活塞32朝著另一端28被位移。因此，在時(shí)間t2，第一傳感器20變成不能檢測活塞32，并且停止輸出檢測信號到失靈檢測裝置14的傳感器輸入單元40(檢測信號的電平從高電平改變成低電平)。
[0138]因此，傳感器輸入單元40檢測來自第一傳感器20的檢測信號的下降沿，并且將檢測結(jié)果輸出到檢測時(shí)間計(jì)算器44。利用內(nèi)部計(jì)時(shí)器46的計(jì)時(shí)功能，檢測時(shí)間計(jì)算器44計(jì)算從時(shí)間t0到時(shí)間t2的時(shí)間周期作為第一時(shí)間Tlf，其中在時(shí)間t0，控制信號被供應(yīng)到螺線管16a，在時(shí)間t2，檢測到下降沿。計(jì)算的第一時(shí)間Tlf通過數(shù)據(jù)存儲處理器48被存儲在第一數(shù)據(jù)存儲單元50中。
[0139]其后，當(dāng)活塞被位移到另一端28時(shí)，第二傳感器22在時(shí)間t3檢測活塞32，并且其檢測信號被輸出到傳感器輸入單元40(檢測信號的電平從低電平改變成高電平)。因此，傳感器輸入單元40檢測來自第二傳感器22的檢測信號的上升沿，并且將檢測結(jié)果輸出到檢測時(shí)間計(jì)算器44。利用內(nèi)部計(jì)時(shí)器46計(jì)時(shí)功能，檢測時(shí)間計(jì)算器44計(jì)算從時(shí)間t0到檢測到上升沿的時(shí)間t3的時(shí)間周期作為第二時(shí)間T2f，而且計(jì)算第一時(shí)間Tlf和第二時(shí)間T2f之間的時(shí)間差作為活塞32的沖程時(shí)間T3f ( = T2f - Tlf)。已經(jīng)計(jì)算的第二時(shí)間T2f和沖程時(shí)間T3f通過數(shù)據(jù)存儲處理器48被存儲在第一數(shù)據(jù)存儲單元50中。
[0140]因此，統(tǒng)計(jì)處理器52從第一數(shù)據(jù)存儲單元50讀取第一時(shí)間Tlf和沖程時(shí)間T3f等，并且相對于已經(jīng)讀取的第一時(shí)間Tlf和沖程時(shí)間T3f等，進(jìn)行上述第一詳細(xì)實(shí)例或者第二詳細(xì)實(shí)例的預(yù)定統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理。在進(jìn)行計(jì)算處理之后，統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值能夠被存儲在第二數(shù)據(jù)存儲單元54中。
[0141]此外，故障響應(yīng)檢測器56從第二數(shù)據(jù)存儲單元54讀取統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值，并且將讀取的統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，從而判斷致動器18的故障，或者方向切換閥16和致動器18的端口 36之間的管33的故障是否已經(jīng)出現(xiàn)。更具體地，如果關(guān)于沖程時(shí)間T3f的統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值超過閾值，則故障響應(yīng)檢測器56判斷致動器18正遭受諸如致動器18的劣化或者失靈的故障。此外，如果關(guān)于第一時(shí)間Tlf的統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值超過閾值，則故障響應(yīng)檢測器56判斷在方向切換閥16和端口 36之間的管33中已經(jīng)出現(xiàn)故障。此外，來自故障響應(yīng)檢測器56的上述判斷結(jié)果被顯示在顯示裝置60上，并且作為檢測信號從輸出處理器62被輸出到控制器12。
[0142]如圖1和圖2所示，由于方向切換閥16是雙動式螺線管閥，因此即使在時(shí)間t4停止向螺線管16a供應(yīng)控制信號，方向切換閥16的狀態(tài)也能夠被維持。
[0143]其后，在時(shí)間t5，當(dāng)通過失靈檢測裝置14從控制器12向螺線管16b發(fā)送控制信號時(shí)，方向切換閥16被切換到選擇圖1所示的下側(cè)方框的狀態(tài)。因此，壓力流體從流體壓力源24通過方向切換閥16、管35和端口 38被供應(yīng)到致動器18的另一端28，并且壓力流體從一端26通過端口 36、管33、方向切換閥16和消聲器34被排出到外部。因此，另一端28內(nèi)的壓力從時(shí)間t6突然上升,其后穩(wěn)定在固定值處。另一方面，一端26內(nèi)的壓力從時(shí)間t6突然下降，其后逐漸減小。
[0144]此外，通過從方向切換閥16向另一端28供應(yīng)壓力流體，從時(shí)間t7開始，位于另一端28處的活塞32朝著一端26被位移。因此，在時(shí)間t7，第二傳感器22變成不能檢測活塞32，并且停止相對于失靈檢測裝置14的傳感器輸入單元40的檢測信號的輸出。
[0145]因此，傳感器輸入單元40檢測來自第二傳感器22的檢測信號的下降沿，并且將檢測結(jié)果輸出到檢測時(shí)間計(jì)算器44。利用內(nèi)部計(jì)時(shí)器46的計(jì)時(shí)功能，檢測時(shí)間計(jì)算器44計(jì)算從時(shí)間t5到時(shí)間t7的時(shí)間周期作為第一時(shí)間Tlr，其中在時(shí)間t5，控制信號被供應(yīng)到螺線管16b，在時(shí)間t7，檢測到下降沿。計(jì)算的第一時(shí)間Tlr通過數(shù)據(jù)存儲處理器48被存儲在第一數(shù)據(jù)存儲單元50中。
[0146]其后，當(dāng)活塞32被位移到一端26時(shí)，第一傳感器20在時(shí)間t8檢測活塞32，并且其檢測信號被輸出到傳感器輸入單兀40。因此,傳感器輸入單兀40檢測來自第一傳感器20的檢測信號的上升沿，并且將檢測結(jié)果輸出到檢測時(shí)間計(jì)算器44。利用內(nèi)部計(jì)時(shí)器46的計(jì)時(shí)功能，檢測時(shí)間計(jì)算器44計(jì)算從時(shí)間t5到檢測到上升沿的時(shí)間t8的時(shí)間周期作為第二時(shí)間T2r，而且計(jì)算第一時(shí)間Tlr和第二時(shí)間T2r之間的時(shí)間差作為活塞32的沖程時(shí)間T3r( = T2r - Tlr)。已經(jīng)計(jì)算的第二時(shí)間T2r和沖程時(shí)間T3r通過數(shù)據(jù)存儲處理器48被存儲在第一數(shù)據(jù)存儲單元50中。
[0147]因此，統(tǒng)計(jì)處理器52從第一數(shù)據(jù)存儲單元50讀取第一時(shí)間Tlr和沖程時(shí)間T3r等，并且相對于已經(jīng)讀取的第一時(shí)間Tlr和沖程時(shí)間T3r等進(jìn)行第一詳細(xì)實(shí)例或者第二詳細(xì)實(shí)例的預(yù)定統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理。在進(jìn)行計(jì)算處理之后，統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值能夠被存儲在第二數(shù)據(jù)存儲單元54中。
[0148]此外，故障響應(yīng)檢測器56從第二數(shù)據(jù)存儲單元54讀取統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值，并且將讀取的統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，從而判斷致動器18的故障，或者方向切換閥16和致動器18的端口 38之間的管35的故障是否已經(jīng)出現(xiàn)。更具體地，如果關(guān)于沖程時(shí)間T3r的統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值超過閾值，則故障響應(yīng)檢測器56判斷致動器18正遭受諸如致動器18的劣化或者失靈的故障。此外，如果關(guān)于第一時(shí)間Tlr的統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值超過閾值，則故障響應(yīng)檢測器56判斷在方向切換閥16和端口 38之間的管35中已經(jīng)出現(xiàn)故障。此外，來自故障響應(yīng)檢測器56的上述判斷結(jié)果被顯示在顯示裝置60上，并且作為檢測信號從輸出處理器62被輸出到控制器12。
[0149]以這樣的方式，根據(jù)活塞32在一端26和另一端28進(jìn)行一次往返行程，能夠進(jìn)行用于檢測致動器18的故障的檢測處理，和用于檢測方向切換閥16和致動器18的端口 36、38之間的管33、35中的故障的檢測處理。因此，利用故障檢測系統(tǒng)10，即使在操作包括致動器18的設(shè)備期間，也能夠執(zhí)行上述故障的檢測。
[0150][本實(shí)施例的變化例]
[0151]圖6和圖7顯示由單動式方向切換閥16代替圖1和圖2所示的雙動式方向切換閥16的構(gòu)造。此外，螺線管16b被具有圖6和圖7的構(gòu)造的彈簧16c代替，當(dāng)控制信號被供應(yīng)給螺線管16a時(shí)，激勵(lì)螺線管16a，并且方向切換閥16處于選擇上側(cè)方框的狀態(tài)。另一方面，如果停止向螺線管16a供應(yīng)控制信號，則螺線管16變成去磁，并且在彈簧16c的作用下，產(chǎn)生選擇下側(cè)方框的狀態(tài)。
[0152]圖6和圖7的構(gòu)造的操作與圖1和圖2的構(gòu)造的操作的不同之處在于，如圖5的時(shí)間圖的單點(diǎn)劃線所示，在時(shí)間t5停止向螺線管16a供應(yīng)控制信號，然而，由于沒有設(shè)置螺線管16b，因此沒有控制信號被供應(yīng)給螺線管16b。更具體地，除螺線管16b被彈簧16c代替的特征之外，圖6和圖7的構(gòu)造與圖1和圖2的構(gòu)造相同，因此實(shí)質(zhì)上用與圖1和圖2的構(gòu)造相同的方式進(jìn)行操作。
[0153]圖8是顯示故障檢測系統(tǒng)10被應(yīng)用于專利文獻(xiàn)2的系統(tǒng)的情況的時(shí)間圖。圖8的時(shí)間圖將來自第一傳感器20和第二傳感器22的檢測信號添加到專利文獻(xiàn)2的圖10中所示的時(shí)間圖。因此，由于在通過引用而結(jié)合在本文中的專利文獻(xiàn)2中公開了關(guān)于活塞32的壓力和位移的基于時(shí)間的改變的說明，因此在本說明書中將省略這種特征的詳細(xì)描述。
[0154]時(shí)間周期T4至T7分別對應(yīng)于專利文獻(xiàn)2中公開的特征“閥門啟動延遲”，“充電區(qū)域(填充區(qū)域)”，“加速區(qū)域”和“恒定速度區(qū)域”。此外，時(shí)間t9對應(yīng)于圖5中的時(shí)間t2，時(shí)間tlO為在從加速區(qū)域到恒定速度區(qū)域發(fā)生改變的時(shí)間，并且時(shí)間til為活塞32到達(dá)另一端28并且在此停止的時(shí)間。
[0155]以這種方式，通過將組成故障檢測系統(tǒng)10的失靈檢測裝置14添加到常規(guī)系統(tǒng)，致動器18的故障，或者方向切換閥16和致動器18之間的管33、35的故障能夠容易且輕易地被檢測到，并且能夠以低成本構(gòu)造故障檢測系統(tǒng)10。
[0156][本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)]
[0157]如上所述，利用根據(jù)本實(shí)施例的故障檢測系統(tǒng)10，相對于活塞32的沖程時(shí)間T3、T3f、T3r進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理，并且基于處理結(jié)果，檢測致動器18的故障是否已經(jīng)出現(xiàn)。因此，即使在操作包括致動器18的設(shè)備期間，在無需停止該設(shè)備的情況下，致動器18的故障也能夠被檢測到。因此，維持這種設(shè)備的生產(chǎn)率，并且在設(shè)備保持聯(lián)機(jī)的同時(shí)，能夠?qū)崟r(shí)檢測致動器18的故障。
[0158]此外，迄今為止已經(jīng)基于操作者的判斷設(shè)定(定義)的維護(hù)周期能夠被自動地并數(shù)值地管理。更具體地，即使維護(hù)操作并不是被操作者有規(guī)則地進(jìn)行，故障檢測系統(tǒng)10也能夠在操作設(shè)備期間自動進(jìn)行維護(hù)，并且基于用作來自致動器18的響應(yīng)信息的沖程時(shí)間T3、T3f、T3r，確定致動器18的異常的出現(xiàn)。另外，利用故障檢測系統(tǒng)10，基于相對于沖程時(shí)間T3、T3f、T3r進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)計(jì)算的處理結(jié)果，能夠數(shù)值地判斷(管理)致動器18的異常是否已經(jīng)出現(xiàn)。
[0159]因此，根據(jù)本實(shí)施例，維護(hù)所需要的處理步驟的數(shù)量能夠被減少，施加于操作者的負(fù)擔(dān)能夠被顯著地減輕，并且包括致動器18的設(shè)備的可維護(hù)性能夠被提高。此外，通過被數(shù)值地管理，便于負(fù)責(zé)這種維護(hù)的操作者的培訓(xùn)和訓(xùn)練。
[0160]此外，由于基于第一傳感器20和第二傳感器22的檢測結(jié)果計(jì)算沖程時(shí)間T3、T3f、T3r，能夠使用現(xiàn)存的傳感器(限制開關(guān)、磁性傳感器)而無需修改。更具體地，僅僅通過相對于常規(guī)的現(xiàn)存的傳感器增加故障檢測裝置14就能夠構(gòu)造故障檢測系統(tǒng)10。因此，利用本發(fā)明，能夠容易地并且以低成本檢測致動18器的異常或者故障。
[0161]此外，由于沖程時(shí)間T3、T3f、T3r被存儲(積累)在第一數(shù)據(jù)存儲單元50中，因此即使在活塞32在一端26和另一端28之間往復(fù)移動的情況下，統(tǒng)計(jì)處理器52也能夠從第一數(shù)據(jù)存儲單元50相繼地讀取沖程時(shí)間T3、T3f、T3r，并且對其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。此外，由于處理結(jié)果被存儲(積累)在第二數(shù)據(jù)存儲單元54中，因此故障響應(yīng)檢測器56能夠從第二數(shù)據(jù)存儲單元54適當(dāng)?shù)刈x取處理結(jié)果，并且對其進(jìn)行檢測處理。
[0162]此外，在第一詳細(xì)實(shí)例中，基于預(yù)先設(shè)定的正常值(正常沖程時(shí)間T3n)與實(shí)際計(jì)算的沖程時(shí)間Τ3、T3f、T3r之間的比較，由于它能夠確定致動器18的故障是否已經(jīng)出現(xiàn)，因此能夠準(zhǔn)確判斷致動器18的故障的出現(xiàn)。更具體地，如果致動器18變得惡化，則每當(dāng)沖程時(shí)間T3、T3f、T3r基于第一傳感器20和第二傳感器22的各個(gè)檢測信號被計(jì)算時(shí)，偏差的絕對值εΤ3的變化率變得更大。因此，例如，如果偏差的絕對值εΤ3變成大于預(yù)定閾值ΤΗ3，則能夠容易地判斷致動器18的故障已經(jīng)出現(xiàn)。
[0163]正常沖程時(shí)間Τ3η被定義為在致動器18的諸如劣化或者失靈的異常未出現(xiàn)的狀態(tài)下(例如，緊接在致動器18安裝或者替換之后致動器18的初始操作狀態(tài))，活塞32在一端26與另一端28之間的沖程時(shí)間Τ3。正常沖程時(shí)間Τ3η可以通過操作者被預(yù)先設(shè)定，或者可以在制造故障檢測裝置14時(shí)被存儲在第一存儲單元50中。
[0164]另一方面，根據(jù)第二詳細(xì)實(shí)例，在操作致動器18期間(即，在活塞32的往復(fù)移動期間)能夠容易且實(shí)時(shí)檢測致動器18的故障是否已經(jīng)出現(xiàn)。更具體地，利用沖程時(shí)間Τ3、T3f、T3r的實(shí)際計(jì)算的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)處理器52相繼地計(jì)算數(shù)據(jù)的平均值A(chǔ)VE3、標(biāo)準(zhǔn)偏差σ 3或者方差σ 32，并且將這些作為統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值存儲在第二數(shù)據(jù)存儲單元54中。
[0165]此外，基于統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值(平均值A(chǔ)VE3、標(biāo)準(zhǔn)偏差σ 3或者方差σ 32)與存儲在第二數(shù)據(jù)存儲單元54中的正常值(平均值A(chǔ)VE3n、標(biāo)準(zhǔn)偏差σ 3η或者方差σ 3η2)之間的比較，更具體地，通過將統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值和正常值之間的偏差的絕對值eAVE3、ε ο3或ε ο32與預(yù)定閾值THAVE3、TH σ 3或TH σ 32進(jìn)行比較，故障響應(yīng)檢測器56能夠相繼地判斷致動器18的故障是否已經(jīng)出現(xiàn)。
[0166]此外，如果致動器18變得惡化，則每當(dāng)沖程時(shí)間Τ3基于第一傳感器20和第二傳感器22的各個(gè)檢測信號被計(jì)算時(shí)，平均值A(chǔ)VE3、標(biāo)準(zhǔn)偏差σ 3或者方差σ 32的變化率變得更大。因此，例如，如果對應(yīng)于平均值A(chǔ)VE3、標(biāo)準(zhǔn)偏差σ 3或者方差σ 32的絕對值ε AVE3、標(biāo)準(zhǔn)偏差ε σ 3或者方差ε σ 32變得大于預(yù)定閾值THAVE3、TH σ 3、TH σ 32，則能夠容易判定致動器18的故障已經(jīng)出現(xiàn)。
[0167]根據(jù)第二詳細(xì)實(shí)例，通過緊接在安裝或者替換設(shè)備中的致動器18之后的操作的初始狀態(tài)下，將校準(zhǔn)時(shí)間設(shè)定為固定時(shí)間周期，來自動地計(jì)算正常值，并且該正常值被存儲在第二存儲單元54中。因此，正常值的設(shè)定能夠以高效率被執(zhí)行。
[0168]此外，通過計(jì)算第一時(shí)間TI和第二時(shí)間Τ2之間的時(shí)間差作為沖程時(shí)間Τ3，能夠容易且可靠地計(jì)算沖程時(shí)間Τ3。
[0169]此外，除了致動器18的故障之外，利用故障檢測系統(tǒng)10，使用第一時(shí)間Tl，能夠檢測方向切換閥16和致動器18之間的管33、35中的故障。相對于第一時(shí)間Tl執(zhí)行的統(tǒng)計(jì)計(jì)算可以是與相對于沖程時(shí)間T3、T3f、T3r執(zhí)行的統(tǒng)計(jì)計(jì)算相同的處理(平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差或者方差的計(jì)算)。
[0170]此外，由PLC等組成的控制器12通過失靈檢測裝置14將控制信號供應(yīng)到方向切換閥16的螺線管16a、16b，而致動器18中的故障等的檢測結(jié)果作為檢測信號從失靈檢測裝置14被輸入到該控制器12。因此，控制器12能夠掌握(檢測)聯(lián)機(jī)狀態(tài)下的致動器18的故障等，并且基于檢測結(jié)果，能夠采取適當(dāng)?shù)膭幼?，例如停止供?yīng)控制信號。
[0171]此外，由于失靈檢測裝置14檢測致動器18的故障等，并且將檢測信號輸出到控制器12，因此為了檢測致動器18的故障等，對于操作者沒有必要?jiǎng)?chuàng)建用于控制器12所使用的控制程序。因此，能夠減少施加于操作者構(gòu)造故障檢測系統(tǒng)10的負(fù)擔(dān)。
[0172]此外，通過視覺上確認(rèn)顯示裝置60上顯示的內(nèi)容，操作者能夠掌握致動器18的故障的出現(xiàn)等，并且能夠快速進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭幼鳎缤Ｖ共僮髟O(shè)備、替換致動器18等等。根據(jù)本發(fā)明的故障檢測系統(tǒng)10并不局限于如上所述的實(shí)施例，而是在不偏離如附加權(quán)利要求所述的本發(fā)明的范圍內(nèi)可以采用各種修改或者附加的結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于致動器(18)的故障檢測系統(tǒng)(10)，所述故障檢測系統(tǒng)(10)被配置成基于所述致動器(18)的可移動構(gòu)件(32)的沖程時(shí)間來檢測所述致動器(18)的故障，其特征在于，所述故障檢測系統(tǒng)(10)包含: 第一傳感器(20)，所述第一傳感器(20)沿著可移動構(gòu)件(32)的位移方向被設(shè)置在所述致動器(18)的一端(26)上，并且在所述可移動構(gòu)件(32)位移到所述一端(26)時(shí)檢測所述可移動構(gòu)件(32)； 第二傳感器(22)，所述第二傳感器(22)沿著所述位移方向被設(shè)置在所述致動器(18)的另一端(28)上，并且在所述可移動構(gòu)件(32)位移到所述另一端(28)時(shí)檢測所述可移動構(gòu)件(32);和 故障檢測裝置(14)，所述故障檢測裝置(14)基于所述第一傳感器(20)和所述第二傳感器(22)的檢測結(jié)果來檢測所述致動器(18)的故障， 其中，所述故障檢測裝置(14)進(jìn)一步包含: 沖程時(shí)間計(jì)算器(44)，所述沖程時(shí)間計(jì)算器(44)基于每個(gè)所述檢測結(jié)果，計(jì)算所述可移動構(gòu)件(32)在所述一端(26)和所述另一端(28)之間行進(jìn)所需要的沖程時(shí)間； 統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理單元(52)，所述統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理單元(52)對于所述沖程時(shí)間執(zhí)行預(yù)定統(tǒng)計(jì)計(jì)算；和 故障檢測器(56)，所述故障檢測器(56)基于所述統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理單元(52)的處理結(jié)果，檢測所述致動器(18)的故障是否已經(jīng)出現(xiàn)。
2.如權(quán)利要求1所述的故障檢測系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述故障檢測裝置(14)進(jìn)一步包括在其中存儲所述沖程時(shí)間的第一存儲單元(50)，和在其中存儲所述處理結(jié)果的第二存儲單元(54)， 其中所述故障檢測器(56)至少讀取存儲在所述第二存儲單元(54)中的所述處理結(jié)果，并且基于讀取的所述處理結(jié)果來檢測所述致動器(18)的故障是否已經(jīng)出現(xiàn)。
3.如權(quán)利要求2所述的故障檢測系統(tǒng)(10)，其特征在于， 所述可移動構(gòu)件(32)的正常沖程時(shí)間作為正常值被預(yù)先存儲在所述第一存儲單元(50)中； 所述統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理單元(52)至少計(jì)算由所述沖程時(shí)間計(jì)算器(44)計(jì)算的所述沖程時(shí)間與所述正常值之間的偏差，并且將計(jì)算出的所述偏差作為統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值存儲在所述第二存儲單元(54)中；并且 所述故障檢測器(56)從所述第二存儲單元(54)讀取所述統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值，并且基于讀取的所述統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值來判斷所述致動器(18)的故障是否已經(jīng)出現(xiàn)。
4.如權(quán)利要求2所述的故障檢測系統(tǒng)(10)，其特征在于， 在每當(dāng)所述可移動構(gòu)件(32)在所述位移方向上移動時(shí)、所述第一傳感器(20)和所述第二傳感器(22)檢測所述可移動構(gòu)件(32)的情況下，每當(dāng)輸入來自所述第一傳感器(20)和所述第二傳感器(22)的各個(gè)檢測結(jié)果時(shí)，所述沖程時(shí)間計(jì)算器(44)計(jì)算所述沖程時(shí)間并將所述沖程時(shí)間存儲在所述第一存儲單元(50)中； 每當(dāng)所述沖程時(shí)間計(jì)算器(44)計(jì)算所述沖程時(shí)間并將所述沖程時(shí)間存儲在所述第一存儲單元(50)中時(shí)，所述統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理單元(52)讀取存儲在所述第一存儲單元(50)中的所有的所述沖程時(shí)間的數(shù)據(jù)，計(jì)算讀取的所述數(shù)據(jù)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差或者方差，并且將所述平均值、所述標(biāo)準(zhǔn)偏差或者所述方差作為統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值存儲在所述第二存儲單元(54)中； 所述可移動構(gòu)件(32)的正常沖程時(shí)間的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差或者方差作為正常值被存儲在所述第二存儲單元(54)中；并且 每當(dāng)所述統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理單元(52)將所述統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值存儲在所述第二存儲單元(54)中時(shí)，所述故障檢測器(56)從所述第二存儲單元(54)讀取所述統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值和所述正常值，并且基于所述統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值與所述正常值之間的比較來檢測所述致動器(18)的故障是否已經(jīng)出現(xiàn)。
5.如權(quán)利要求4所述的故障檢測系統(tǒng)(10)，其特征在于， 在從操作所述致動器(18)的初始狀態(tài)開始的固定時(shí)間周期沿著所述位移方向往復(fù)移動所述可移動構(gòu)件(32)的情況下，每當(dāng)輸入來自所述第一傳感器(20)和所述第二傳感器(22)的各個(gè)檢測結(jié)果時(shí)，所述沖程時(shí)間計(jì)算器(44)計(jì)算所述可移動構(gòu)件(32)的所述沖程時(shí)間并且將計(jì)算出的所述沖程時(shí)間存儲在所述第一存儲單元(50)中；并且 所述統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理單元(52)讀取存儲在所述第一存儲單元(50)中的所有所述沖程時(shí)間的所述數(shù)據(jù)，計(jì)算讀取的所述數(shù)據(jù)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差或者方差，并且將所述平均值、所述標(biāo)準(zhǔn)偏差或者所述方差作為正常值存儲在所述第二存儲單元(54)中。
6.如權(quán)利要求2所述的故障檢測系統(tǒng)(10)，其特征在于，進(jìn)一步包含方向切換閥(16)，所述方向切換閥(16)基于供應(yīng)到其的外部控制信號，將壓力流體選擇性地供應(yīng)到所述致動器(18)的所述一端(26)或者所述另一端(28)，其中: 根據(jù)將所述壓力流體選擇性供應(yīng)到所述致動器(18)的所述一端(26)或者所述另一端(28)，所述可移動構(gòu)件(32)在所述位移方向上被位移；并且 所述沖程時(shí)間計(jì)算器(44)計(jì)算第一檢測時(shí)間和第二檢測時(shí)間之間的時(shí)間差作為所述可移動構(gòu)件(32)的所述沖程時(shí)間，所述第一檢測時(shí)間是從開始向所述方向切換閥(16)供應(yīng)所述控制信號直到所述可移動構(gòu)件(32)不能再被所述第一傳感器(20)和所述第二傳感器(22)中的一個(gè)檢測到為止，所述第二檢測時(shí)間是從開始供應(yīng)直到通過所述第一傳感器(20)和所述第二傳感器(22)中的另一個(gè)開始檢測所述可移動構(gòu)件(32)為止。
7.如權(quán)利要求6所述的故障檢測系統(tǒng)(10)，其特征在于， 所述沖程時(shí)間計(jì)算器(44)將所述第一檢測時(shí)間、所述第二檢測時(shí)間和所述沖程時(shí)間存儲在所述第一存儲單元(50)中； 所述統(tǒng)計(jì)計(jì)算處理單元(52)對于所述第一檢測時(shí)間執(zhí)行預(yù)定的統(tǒng)計(jì)計(jì)算，并且將所述統(tǒng)計(jì)計(jì)算的處理結(jié)果存儲在所述第二存儲單元(54)中；并且 所述故障檢測器(56)讀取存儲在所述第二存儲單元(54)中的對于所述第一檢測時(shí)間的所述處理結(jié)果，并且基于讀取的所述處理結(jié)果，檢測在所述方向切換閥(16)和所述致動器(18)之間的位置處是否已經(jīng)出現(xiàn)故障。
8.如權(quán)利要求6所述的故障檢測系統(tǒng)(10)，其特征在于，進(jìn)一步包含控制器(12)，所述控制器(12)將所述控制信號供應(yīng)到所述方向切換閥(16)， 其中所述故障檢測裝置(14)進(jìn)一步包括輸出處理器(62)，所述輸出處理器￠2)將來自所述控制器(12)的所述控制信號供應(yīng)到所述方向切換閥(16)，并且將所述故障檢測器(56)的所述檢測結(jié)果輸出到所述控制器(12)。
9.如權(quán)利要求2所述的故障檢測系統(tǒng)(10)，其特征在于，進(jìn)一步包含顯示裝置(60)，所述顯示裝置￠0)顯示存儲在所述第一存儲單元(50)中的所述沖程時(shí)間，存儲在所述第二存儲單元(54)中的所述處理結(jié)果，和所述故障檢測器(56)的所述檢測結(jié)果。
【文檔編號】G01M15/00GK104280243SQ201410314711
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月8日
【發(fā)明者】阿木智彥 申請人:Smc株式會社