[发明专利]用于致动器的故障检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于基于致动器中的可移动构件的移动时间，来检测致动器的异常的故障检测系统。

背景技术

利用在供应压力流体(例如，加压气体)时可移动构件被位移的致动器，当使用的频率或者操作的次数(操作时间，使用的持续时间)达到给定的实验确定的水平时，在故障发生之前典型地进行维护。

但是，常规地，即使利用目前没有遭受劣化的正常致动器，在日常维护的情况下，可能不必要地进行了致动器的替换，从而导致成本的增加。此外，在市场上，已经试图提高使用致动器的设备的生产率，并且通过缩短冲程时间(间歇(tack))从而增加可移动致动器的间歇时间，来降低由这种设备制造的产品成本。出于这样的目的，期望的是，维护间隔不是基于操作者的判断被设置的，而是自动并数值地管理致动器。

此外，一般而言，人们认为由于施加于致动器的负载状态，或者包括致动器的诸如气动装置等等的流体压力装置的基于时间的变化，即，老化，而会出现使用压力流体的致动器的劣化。此外，假如致动器中的故障的出现能够在由于由间歇时间的改变所产生的劣化而导致的致动器的失灵(failure)之前被检测到，则流体压力装置能够继续被使用，直到正好它的寿命周期的结束之前，从而使设备能够以最高效率被操作。

因此，代替基于使用的频率或者操作的次数(操作时间，使用的持续时间)来进行维护操作，已经提出各种类型的故障检测系统，其被配备有用于自动并数值地检测致动器的故障或异常的失灵预测功能。

例如，图9图解故障检测系统100，在该故障检测系统100中，致动器的故障通过测量压力流体的流速和压力的变化被检测出来。在这种故障检测系统100种，压力流体从流体压力源102通过方向切换阀104被选择性地供应给致动器106。在包含气缸的致动器106的内部中，连接有活塞杆108的活塞110在致动器的一端116和另一端118之间，在图9的左右方向上位移。

方向切换阀104包含具有螺线管112和弹簧114的4路5端口的单动式螺线管阀。更具体地，当螺线管112通过供应外部控制信号(操作命令)而被启动时，方向切换阀104将压力流体通过端口120从流体压力源102供应到致动器106的一端116，而在致动器106的另一端118处的流体(压力流体)通过端口122被排出到外部。因此，活塞110从一端116被位移到另一端118。

另一方面，当停止供应控制信号时，在弹簧114的操作下，方向切换阀104将压力流体通过端口122从流体压力源102供应到另一端118，而一端116处的压力流体通过端口120被排出到外部。因此，活塞110从另一端118被位移到一端116。

此外，在用以连接方向切换阀104和端口120、122的管123、125的中间位置处，分别布置接头124、126，该接头124、126由并联连接的节流阀和止回阀组成。

在这种情况下，如图9中的虚线箭头所示，有可能压力流体从故障检测系统100的各个部分泄漏。更具体地，压力流体的外部泄漏会从以下发生：(1)从布置在流体压力源102、方向切换阀104和致动器106之间的各个管123、125、127，(2)从方向切换阀104，(3)从活塞杆108和从设置在气缸和活塞杆108之间的未图示的包装(packing)，以及(4)从接头124、126。此外，同样在致动器106的内部中，压力流体有可能经由活塞110以及在气缸和活塞110之间设置的未图示的包装而在一端116和另一端118之间泄漏。

因此，在故障检测系统100中，未图示的流量计和压力计被布置在每个管123、125、127中，从而通过各个流量计测量压力流体的流速，并且通过各个压力计测量压力流体的压力。因此，由于能够测量压力流体的流速和压力的变化，所以能够检测出压力流体泄漏的位置处的故障，并且能够进行在其失灵之前的受影响的部件的替换。

另一方面，图10的故障检测系统130基于活塞110的冲程时间检测致动器106的异常。除了上述故障检测系统100的各个组成元件之外，故障检测系统130进一步包括控制器132，布置在致动器106的一端116上的第一传感器134，和布置在致动器106的另一端118上的第二传感器136，其中控制器132例如是PLC(可编程逻辑控制器)等等，用于从输出部132a向螺线管112供应控制信号。上面所述的接头124、126(见图9)未被设置在故障检测系统130中。此外，在故障检测系统130中，消声器138被布置在排出通道中，该排出通道用于使压力流体从致动器106的一端116和另一端118被排出。