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)包括檢測時間計算器(44)，統(tǒng)計處理器(52)和故障響應(yīng)探測器(56)，其中檢測時間計算器基于來自第一傳感器(20)和第二傳感器(21)的檢測信號來計算活塞(32)在致動器(18)的一端(26)和另一端(28)之間行進所需要的沖程時間T3，統(tǒng)計處理器(52)對于沖程時間T3執(zhí)行預(yù)定統(tǒng)計計算，故障響應(yīng)探測器(56)基于統(tǒng)計處理器(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)(操作時間，使用的持續(xù)時間)達到給定的實驗確定的水平時，在故障發(fā)生之前典型地進行維護。
[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，在日常維護的情況下，可能不必要地進行了致動器的替換，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間(間歇(tack))從而增加可移動致動器的間歇時間，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，人們認為由于施加于致動器的負載狀態(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)(操作時間，使用的持續(xù)時間)來進行維護操作，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，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，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，未圖示的流量計和壓力計被布置在每個管123、125、127中，從而通過各個流量計測量壓力流體的流速，并且通過各個壓力計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的各個組成元件之外，故障檢測系統(tǒng)130進一步包括控制器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時檢測活塞110。第二傳感器136在活塞110位移到另一端118時檢測活塞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的輸出時間直到檢測信號被輸入的輸入時間(即，完成活塞110的位移的時間)的時間(活塞110的沖程時間)，并且基于測量的沖程時間，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(以下簡稱專利文獻I)和日本特開第2002-174358號專利公報(以下簡稱專利文獻2)中公開了用于通過使用致動器的可移動構(gòu)件的沖程時間來檢測致動器的異常的技術(shù)。
[0015]如專利文獻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間。被測量的速度和沖程時間與正常操作期間的參考速度和沖程時間相比較，并且對于致動器和被驅(qū)動體是否正常運行進行判斷。
[0016]如專利文獻2所公開的，從激勵螺線管閥直到雙動式氣缸的活塞到達沖程終點的時間被測量作為沖程時間，并且如果測量的沖程時間變?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作為一個整體的設(shè)備被暫時停止的狀態(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行的維護操作而使得設(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的沖程時間或者行進時間)。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擔(dān)。
[0019]另外，在多個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間的控制器程序，并且在PLC中設(shè)置這種程序，這是耗費時間的。此外，由于需要具有高級程序設(shè)計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I和專利文獻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，能夠增強故障檢測系統(tǒng)的可維護性。
[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，故障檢測裝置進一步包括沖程時間計算器，統(tǒng)計計算處理單元和處理部件故障檢測器。沖程時間計算器基于每個檢測結(jié)果，計算可移動構(gòu)件在一端與另一端之間行進所需要的沖程時間。統(tǒng)計計算處理單元對于計算的沖程時間執(zhí)行預(yù)定統(tǒng)計計算。故障檢測器基于統(tǒng)計計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)件的沖程時間進行統(tǒng)計計算，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)機的同時，能夠?qū)崟r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)的維護周期能夠被自動地并數(shù)值地管理。更具體地，即使維護操作并不是通過操作者有規(guī)則地進行，故障檢測系統(tǒng)也能夠在操作設(shè)備期間自動進行維護，并且基于用作來自致動器的響應(yīng)信息的沖程時間，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)件的沖程時間進行的統(tǒng)計計算的處理結(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)備的可維護性能夠被提高。此外，通過數(shù)值地被管理，便于負責(zé)這種維護的操作者的培訓(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)果計算可移動構(gòu)件的沖程時間，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，故障檢測裝置進一步包括在其中存儲沖程時間的第一存儲單元，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(往復(fù)移動)的情況下，統(tǒng)計計算處理單元也能夠從第一存儲單元相繼地讀取沖程時間，并且對于其進行統(tǒng)計計算。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)計計算處理單元至少計算由沖程時間計算器計算的沖程時間與正常值之間的偏差，并且將該計算的偏差作為統(tǒng)計計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)計計算的值，并且基于讀取的統(tǒng)計計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)定的正常值與實際計算的沖程時間之間的比較，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檢測結(jié)果計算沖程時間時，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間。正常沖程時間可以被操作者預(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、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檢測結(jié)果時，沖程時間計算器計算沖程時間并將沖程時間存儲在第一存儲單元中。
[0037]在這種情況下，每當(dāng)沖程時間計算器計算沖程時間并將沖程時間存儲在第一存儲單元中時，統(tǒng)計計算處理單元讀取存儲在第一存儲單元中的所有沖程時間的數(shù)據(jù)，計算讀取的數(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)計計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)計計算處理單元將統(tǒng)計計算的值存儲在第二存儲單元中時，故障檢測器從第二存儲單元讀取統(tǒng)計計算的值和正常值，并且能夠基于統(tǒng)計計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)移動的時間期間)，能夠容易地并且實時檢測致動器的故障是否已經(jīng)出現(xiàn)。更具體地，使用實際計算的沖程時間的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計計算處理部單元相繼地計算數(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)計計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)計計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檢測結(jié)果計算沖程時間時，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檢測結(jié)果時，沖程時間計算器計算可移動構(gòu)件的沖程時間并且將計算的沖程時間存儲在第一存儲單元中。
[0043]在這種情況下，統(tǒng)計計算處理單元讀取存儲在第一存儲單元中的所有沖程時間的數(shù)據(jù)，計算讀取的數(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，沖程時間計算器計算第一檢測時間和第二檢測時間之間的時間差作為所述可移動構(gòu)件的沖程時間，第一檢測時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檢測到為止，所述第二檢測時間是從開始供應(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，通過計算作為沖程時間的、第一檢測時間與第二檢測時間之間的時間差，能夠容易且可靠地計算沖程時間。
[0049]在第七特征中，沖程時間計算器將第一檢測時間、第二檢測時間和沖程時間存儲在第一存儲單元中。此外，統(tǒng)計計算處理單元對于第一檢測時間執(zhí)行預(yù)定的統(tǒng)計計算，并且將統(tǒng)計計算的處理結(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。對于第一檢測時間執(zhí)行的統(tǒng)計計算可以是與對于沖程時間執(zhí)行的統(tǒng)計計算相同的處理(計算平均值、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)的負擔(dān)。
[0054]在發(fā)明的第九特征中，故障檢測系統(tǒng)進一步包括顯示裝置，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)實施例通過說明性的實例來展示。

【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2的系統(tǒng)的情況的時間圖；
[0065]圖9是根據(jù)一個常規(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。

【具體實施方式】
[0067]下面參照附圖將詳細描述根據(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，從而激勵螺線管16a時，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，從而激勵螺線管16b時，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，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，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之間行進時，失靈檢測裝置14計算活塞32的沖程時間，并且基于計算的沖程時間，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，失靈檢測裝置實時監(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輸出的各個檢測信號，從而在操作設(shè)備期間，能夠持續(xù)進行用于檢測致動器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、檢測時間計算器44 (沖程時間計算器)、內(nèi)部計時器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)計處理器52 (統(tǒng)計計算處理單元)、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(即，當(dāng)檢測信號的信號電平從低電平切換到高電平時)，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)果輸出到檢測時間計算器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(即，當(dāng)檢測信號的信號電平從高電平切換到低電平時)，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)果輸出到檢測時間計算器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間計算器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]檢測時間計算器44，利用內(nèi)部計時器46的計時功能，計算從輸入控制信號的時間直到輸入下降沿的檢測結(jié)果的時間的第一時間Tl (第一檢測時間)。此外，檢測時間計算器44計算從輸入控制信號的時間直到輸入上升沿的檢測結(jié)果的時間的第二時間T2(第二檢測時間)。另外，檢測時間計算器44計算第一時間Tl和第二時間Τ2的時間差(Τ2-Τ1)，作為活塞32在一端26和另一端28之間的沖程時間Τ3。
[0086]第一時間Tl、第二時間Τ2和沖程時間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間延遲小，則當(dāng)活塞32從一端26朝著另一端28位移時的第一時間Tl能夠被認為是從控制信號開始從控制器12被供應(yīng)的時間直到第一傳感器20不再能檢測活塞32的時間的時間周期。
[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，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位移時的第二時間T2可以被認為是從控制信號開始從控制器12被供應(yīng)的時間直到第二傳感器22開始檢測活塞32的時間的時間周期。
[0090]出于這樣的原因，當(dāng)活塞32朝著另一端28從一端26位移時的活塞32的沖程時間T3變成來自第一傳感器20的檢測信號的下降沿的時間到來自第二傳感器22的檢測信號的上升沿的時間之間的時間周期。
[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間延遲小，則當(dāng)活塞32從另一端28朝著一端26位移時的第一時間Tl能夠被認為是從控制信號開始從控制器12被供應(yīng)的時間直到第二傳感器22不再能檢測活塞32的時間的時間周期。
[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，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位移時的第二時間T2可以被認為是從控制信號開始從控制器12被供應(yīng)的時間直到第一傳感器20開始檢測活塞32的時間的時間周期。
[0094]出于這樣的原因，當(dāng)活塞32朝著一端26從另一端28位移時的活塞32的沖程時間T3變成來自第二傳感器22的檢測信號的下降沿的時間到來自第一傳感器20的檢測信號的上升沿的時間之間的時間周期。
[0095]以上述方式計算的第一時間Tl、第二時間T2和沖程時間T3從檢測時間計算器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)于第一時間Tl、第二時間T2和沖程時間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)果輸出到檢測時間計算器44。因此，每當(dāng)控制信號被交替供應(yīng)到螺線管16a、16b時，檢測時間計算器44計算第一時間Tl、第二時間T2和沖程時間T3，并且數(shù)據(jù)存儲處理器48將已經(jīng)計算出的第一時間Tl、第二時間T2和沖程時間T3相繼地存儲在第一數(shù)據(jù)存儲單元50中。
[0098]統(tǒng)計處理器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中的第一時間Tl和沖程時間T3的所有數(shù)據(jù)，并且對于已經(jīng)讀取的第一時間Tl和沖程時間T3的數(shù)據(jù)進行預(yù)定統(tǒng)計計算處理。統(tǒng)計計算處理的結(jié)果作為統(tǒng)計計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)計計算的值，并且如果讀取的統(tǒng)計計算的值超過預(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)計處理器52中進行的統(tǒng)計計算處理和在故障響應(yīng)檢測器56中進行的判斷處理有關(guān)的兩個詳細實例(第一詳細實例，第二詳細實例)的描述。
[0100][第一詳細實例]
[0101]在第一詳細實例中，通過統(tǒng)計處理器52執(zhí)行的統(tǒng)計計算處理利用預(yù)定值和第一時間Tl或者沖程時間T3被進行，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)計計算處理獲得的統(tǒng)計計算的值被進行。
[0102]在第一詳細實例中，預(yù)定值被定義為用于活塞32的正常沖程時間T3n和正常第一時間Tln (正常值)。在這種情況下，正常沖程時間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之間的沖程時間Τ3。此外，正常第一時間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)，沖程時間Τ3(在圖4中由術(shù)語“沖程時間”表示的)實質(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，則沖程時間Τ3與正常產(chǎn)品的沖程時間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，沖程時間Τ3的變化率變得更大。因此，正常產(chǎn)品的沖程時間Τ3與有故障產(chǎn)品I和有故障產(chǎn)品2的沖程時間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，在本實施例中，在預(yù)先已知正常沖程時間Τ3η和正常第一時間Tln的情況下，正常沖程時間Τ3η和正常第一時間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)定的正常沖程時間Τ3η和正常第一時間Tln作為正常值被存儲在第一數(shù)據(jù)存儲單元中50。此外，正常沖程時間Τ3η和正常第一時間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]在第一詳細實例中，根據(jù)活塞32在圖1和圖2的左右方向上的往復(fù)移動，通過檢測時間計算器44相繼地計算第一時間Tl和沖程時間Τ3。每當(dāng)如上所述計算的第一時間Tl和沖程時間T3被存儲在第一數(shù)據(jù)存儲單元50中時，統(tǒng)計處理器52從第一數(shù)據(jù)存儲單元50讀取當(dāng)前存儲的第一時間Tl和沖程時間T3，以及已經(jīng)預(yù)先存儲的正常第一時間Tln和正常沖程時間T3n。
[0107]接下來，統(tǒng)計處理器52計算第一時間Tl和正常第一時間Tln之間的偏差的絕對值ε Tl( = |Τ1-Τ1η|)，并且計算沖程時間Τ3和正常沖程時間Τ3η之間的偏差的絕對值ε T3( = |Τ3_Τ3η|)。計算的絕對值ε Tl、ε Τ3作為統(tǒng)計計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，第一時間Τ1、Τ1η，第二時間Τ2和沖程時間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，第一時間Tl、Tin，第二時間T2，沖程時間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可以將與第一時間Τ1、Τ1η，第二時間T2，沖程時間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][第二詳細實例]
[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，在第二詳細實例中，由統(tǒng)計處理器52進行相對于第一時間Tl和沖程時間Τ3的統(tǒng)計計算處理。故障響應(yīng)檢測器56將通過統(tǒng)計計算處理獲得的統(tǒng)計計算的值與已經(jīng)通過統(tǒng)計計算處理預(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，在第二詳細實例中，通過相對于第一時間Tl和沖程時間T3的統(tǒng)計計算處理獲得的統(tǒng)計計算的值，由第一時間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)計計算處理預(yù)先獲得的正常值，由通過相對于在給定校準(zhǔn)時間內(nèi)獲得的第一時間Tl和沖程時間Τ3的統(tǒng)計計算處理所計算的平均值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)時間被認為是與正常致動器18有關(guān)的從初始操作狀態(tài)開始的固定周期。因此，第二詳細實例中的正常值由與圖4的正常產(chǎn)品的第一時間Tl和沖程時間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，在第二詳細實例中，根據(jù)活塞32在圖1和圖2的左右方向上的往復(fù)移動，由檢測時間計算器44相繼地計算第一時間Tl和沖程時間Τ3。每當(dāng)如上所述計算的第一時間Tl和沖程時間Τ3被存儲在第一數(shù)據(jù)存儲單元50中時，統(tǒng)計處理器52讀取存儲在第一數(shù)據(jù)存儲單元50中的所有的第一時間Tl和沖程時間Τ3的數(shù)據(jù)。
[0119]接下來，利用讀取的所有的第一時間Tl的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計處理器52計算平均值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間Τ3的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計處理器52計算平均值A(chǔ)VE3、標(biāo)準(zhǔn)偏差σ 3或者方差σ 32。計算的平均值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)計計算的值被分別暫時地存儲在第二數(shù)據(jù)存儲單元54中。
[0120]接下來，統(tǒng)計處理器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)計處理器52計算平均值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)計計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中的各個絕對值eAVEl、eAVE3，各個絕對值ε σ 1、ε σ 3，或者各個絕對值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，同樣在第二詳細實例中，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，同樣的第二詳細實例中，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還可以顯示第一時間Tl、第二時間Τ2和沖程時間Τ3，以及上述統(tǒng)計計算的值和閾值。
[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可以將與第一時間Tl、第二時間T2、沖程時間T3、以及上述統(tǒng)計計算的值和閾值有關(guān)的各種信息輸出到控制器12。
[0128]此外，在第二詳細實例中，統(tǒng)計處理器52僅計算各個平均值A(chǔ)VEl、AVE3，各個標(biāo)準(zhǔn)偏差σ 1、σ 3或者各個方差σ I2、σ 32，并且將這種計算作為統(tǒng)計計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讀取各個平均值A(chǔ)VEl、AVE3，各個標(biāo)準(zhǔn)偏差σ 1、σ 3或者各個方差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,并且可以計算讀取的統(tǒng)計計算的值和正常值之間的偏差的絕對值。因此，通過將計算的偏差的絕對值與預(yù)定閾值進行比較，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，在第二詳細實例中，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)時間，然后在校準(zhǔn)時間周期內(nèi)將計算方法應(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)時間周期內(nèi)的所有第一時間Tl和沖程時間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中的所有第一時間Tl和沖程時間Τ3的數(shù)據(jù)，并且可以計算讀取的數(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實例中，操作者通過操縱該操作輸入單元64來設(shè)定正常值，類似于第二詳細實例的情況，平均值A(chǔ)VE1、AVE3也可以在校準(zhǔn)時間周期期間被獲取，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，未激勵)，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位移時的位移的第一時間Tl、第二時間T2和沖程時間T3。再進一步，時間周期Tlr、T2r、T3r分別表示當(dāng)活塞32從另一端28朝著一端26位移時的第一時間Tl、第二時間T2和沖程時間T3。
[0136]在時間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(即，當(dāng)控制信號的信號電平從低電平改變成高電平時)，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)果輸出到檢測時間計算器44。利用內(nèi)部計時器46的計時功能，檢測時間計算器44計算從時間t0到時間t2的時間周期作為第一時間Tlf，其中在時間t0，控制信號被供應(yīng)到螺線管16a，在時間t2，檢測到下降沿。計算的第一時間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，第二傳感器22在時間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)果輸出到檢測時間計算器44。利用內(nèi)部計時器46計時功能，檢測時間計算器44計算從時間t0到檢測到上升沿的時間t3的時間周期作為第二時間T2f，而且計算第一時間Tlf和第二時間T2f之間的時間差作為活塞32的沖程時間T3f ( = T2f - Tlf)。已經(jīng)計算的第二時間T2f和沖程時間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)計處理器52從第一數(shù)據(jù)存儲單元50讀取第一時間Tlf和沖程時間T3f等，并且相對于已經(jīng)讀取的第一時間Tlf和沖程時間T3f等，進行上述第一詳細實例或者第二詳細實例的預(yù)定統(tǒng)計計算處理。在進行計算處理之后，統(tǒng)計計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)計計算的值，并且將讀取的統(tǒng)計計算的值與預(yù)定閾值進行比較，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)于沖程時間T3f的統(tǒng)計計算的值超過閾值，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)于第一時間Tlf的統(tǒng)計計算的值超過閾值，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，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)果輸出到檢測時間計算器44。利用內(nèi)部計時器46的計時功能，檢測時間計算器44計算從時間t5到時間t7的時間周期作為第一時間Tlr，其中在時間t5，控制信號被供應(yīng)到螺線管16b，在時間t7，檢測到下降沿。計算的第一時間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，第一傳感器20在時間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)果輸出到檢測時間計算器44。利用內(nèi)部計時器46的計時功能，檢測時間計算器44計算從時間t5到檢測到上升沿的時間t8的時間周期作為第二時間T2r，而且計算第一時間Tlr和第二時間T2r之間的時間差作為活塞32的沖程時間T3r( = T2r - Tlr)。已經(jīng)計算的第二時間T2r和沖程時間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)計處理器52從第一數(shù)據(jù)存儲單元50讀取第一時間Tlr和沖程時間T3r等，并且相對于已經(jīng)讀取的第一時間Tlr和沖程時間T3r等進行第一詳細實例或者第二詳細實例的預(yù)定統(tǒng)計計算處理。在進行計算處理之后，統(tǒng)計計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)計計算的值，并且將讀取的統(tǒng)計計算的值與預(yù)定閾值進行比較，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)于沖程時間T3r的統(tǒng)計計算的值超過閾值，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)于第一時間Tlr的統(tǒng)計計算的值超過閾值，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進行一次往返行程，能夠進行用于檢測致動器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，激勵螺線管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的時間圖的單點劃線所示，在時間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，因此實質(zhì)上用與圖1和圖2的構(gòu)造相同的方式進行操作。
[0153]圖8是顯示故障檢測系統(tǒng)10被應(yīng)用于專利文獻2的系統(tǒng)的情況的時間圖。圖8的時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2的圖10中所示的時間圖。因此，由于在通過引用而結(jié)合在本文中的專利文獻2中公開了關(guān)于活塞32的壓力和位移的基于時間的改變的說明，因此在本說明書中將省略這種特征的詳細描述。
[0154]時間周期T4至T7分別對應(yīng)于專利文獻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，時間t9對應(yīng)于圖5中的時間t2，時間tlO為在從加速區(qū)域到恒定速度區(qū)域發(fā)生改變的時間，并且時間til為活塞32到達另一端28并且在此停止的時間。
[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][本實施例的優(yōu)點]
[0157]如上所述，利用根據(jù)本實施例的故障檢測系統(tǒng)10，相對于活塞32的沖程時間T3、T3f、T3r進行統(tǒng)計計算處理，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)機的同時，能夠?qū)崟r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)的維護周期能夠被自動地并數(shù)值地管理。更具體地，即使維護操作并不是被操作者有規(guī)則地進行，故障檢測系統(tǒng)10也能夠在操作設(shè)備期間自動進行維護，并且基于用作來自致動器18的響應(yīng)信息的沖程時間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，基于相對于沖程時間T3、T3f、T3r進行的統(tǒng)計計算的處理結(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)本實施例，維護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)備的可維護性能夠被提高。此外，通過被數(shù)值地管理，便于負責(zé)這種維護的操作者的培訓(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)果計算沖程時間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相繼地讀取沖程時間T3、T3f、T3r，并且對其進行統(tǒng)計計算。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，并且對其進行檢測處理。
[0162]此外，在第一詳細實例中，基于預(yù)先設(shè)定的正常值(正常沖程時間T3n)與實際計算的沖程時間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)沖程時間T3、T3f、T3r基于第一傳感器20和第二傳感器22的各個檢測信號被計算時，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之間的沖程時間Τ3。正常沖程時間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時被存儲在第一存儲單元50中。
[0164]另一方面，根據(jù)第二詳細實例，在操作致動器18期間(即，在活塞32的往復(fù)移動期間)能夠容易且實時檢測致動器18的故障是否已經(jīng)出現(xiàn)。更具體地，利用沖程時間Τ3、T3f、T3r的實際計算的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計處理器52相繼地計算數(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)計計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)計計算的值(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)計計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)沖程時間Τ3基于第一傳感器20和第二傳感器22的各個檢測信號被計算時，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)第二詳細實例，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)時間設(shè)定為固定時間周期，來自動地計算正常值，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，通過計算第一時間TI和第二時間Τ2之間的時間差作為沖程時間Τ3，能夠容易且可靠地計算沖程時間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。相對于第一時間Tl執(zhí)行的統(tǒng)計計算可以是與相對于沖程時間T3、T3f、T3r執(zhí)行的統(tǒng)計計算相同的處理(平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差或者方差的計算)。
[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創(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的負擔(dān)。
[0172]此外，通過視覺上確認顯示裝置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)進一步包含: 沖程時間計算器(44)，所述沖程時間計算器(44)基于每個所述檢測結(jié)果，計算所述可移動構(gòu)件(32)在所述一端(26)和所述另一端(28)之間行進所需要的沖程時間； 統(tǒng)計計算處理單元(52)，所述統(tǒng)計計算處理單元(52)對于所述沖程時間執(zhí)行預(yù)定統(tǒng)計計算；和 故障檢測器(56)，所述故障檢測器(56)基于所述統(tǒng)計計算處理單元(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)進一步包括在其中存儲所述沖程時間的第一存儲單元(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)計計算處理單元(52)至少計算由所述沖程時間計算器(44)計算的所述沖程時間與所述正常值之間的偏差，并且將計算出的所述偏差作為統(tǒng)計計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)計計算的值，并且基于讀取的所述統(tǒng)計計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、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)的各個檢測結(jié)果時，所述沖程時間計算器(44)計算所述沖程時間并將所述沖程時間存儲在所述第一存儲單元(50)中； 每當(dāng)所述沖程時間計算器(44)計算所述沖程時間并將所述沖程時間存儲在所述第一存儲單元(50)中時，所述統(tǒng)計計算處理單元(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間的數(shù)據(jù)，計算讀取的所述數(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)計計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)計計算處理單元(52)將所述統(tǒng)計計算的值存儲在所述第二存儲單元(54)中時，所述故障檢測器(56)從所述第二存儲單元(54)讀取所述統(tǒng)計計算的值和所述正常值，并且基于所述統(tǒng)計計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)的各個檢測結(jié)果時，所述沖程時間計算器(44)計算所述可移動構(gòu)件(32)的所述沖程時間并且將計算出的所述沖程時間存儲在所述第一存儲單元(50)中；并且 所述統(tǒng)計計算處理單元(52)讀取存儲在所述第一存儲單元(50)中的所有所述沖程時間的所述數(shù)據(jù)，計算讀取的所述數(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 所述沖程時間計算器(44)計算第一檢測時間和第二檢測時間之間的時間差作為所述可移動構(gòu)件(32)的所述沖程時間，所述第一檢測時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)中的一個檢測到為止，所述第二檢測時間是從開始供應(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， 所述沖程時間計算器(44)將所述第一檢測時間、所述第二檢測時間和所述沖程時間存儲在所述第一存儲單元(50)中； 所述統(tǒng)計計算處理單元(52)對于所述第一檢測時間執(zhí)行預(yù)定的統(tǒng)計計算，并且將所述統(tǒng)計計算的處理結(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