专利名称：电磁阀的动作管理方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及，能够通过监视电磁阀的切换动作在出故障前检测异常，施行事前的对策的，切换动作管理用的机构。
例如在汽车或其他机械器具类的组装过程中，采用了使用压缩空气的自动运行系统，在压缩空气的切换上使用着许多电磁阀。此外在这种自动运行系统中，为了提高效率而长时间地连续运行。因而，上述电磁阀即使有一个出了故障，因为整个系统的工作停止故由此而受到的损害非常之大。而且，通常因为整个系统的规模很大，故出故障的电磁阀的查找或者其修理或更换等需要时间，因为这也使系统的停止时间变长，故由此引起的损失更大。
虽然如果能够事前预先知道电磁阀的故障，则可以解决这类问题，但是至今没有提出可用于此的有效的机构。
例如在日本实用新型申请公开实开平2-66784号公报中，公开了在阀芯的外周上安装磁铁，同时在阀体上安装磁性传感器，通过由磁性传感器来检测磁铁而检测阀芯切换。
可是此一第1公知例，只不过是仅检测阀芯是否切换，在阀芯的切换信号未从磁性传感器输出时电磁阀已经处于出故障状态，无法事前预先知道电磁阀的故障。
此外，在实公平7-31021号公报中，公开了在连接于阀芯的一端的活塞上安装磁铁，同时在阀体上安装检测线圈，检测因磁铁的移动在检测线圈中产生的感应电压，根据此一感应电压的大小来检测异常的技术。换句话说，这些是把活塞也就是阀芯的移动速度作为感应电压来检测，根据此一移动速度的大小来检测异常的。
但是，此一第2公知例，是检测行程中的阀芯的移动速度的方式，因为把阀芯的移动不顺利的场合检测为故障，故在例如阀芯在行程末端成为卡紧的状态而移动开始迟缓，在即将到达行程末端之前滑动阻力增大而到达迟缓的场合，无法检测这些情况而进行是否出故障的判别。
本发明的技术课题在于，提供一种检测电磁阀的动作时间来判别该切换动作正常还是异常，借此可以在出故障前简单而可靠地预先知道电磁阀的异常的，检测精度优越的动作管理机构。
为了解决上述课题，根据本发明，提供一种电磁阀的动作管理方法，其特征在于，由附设在电磁阀上的位置检测机构来检测流路切换用的阀构件的动作位置，根据所检测的位置信号和测量用的时钟信号在信号处理电路中，测量从电磁阀的驱动信号成为接通或切断起直到上述阀构件直到特定的动作位置移动该位置或到达该位置的动作时间，把此一动作时间与预先输入上述信号处理电路的多个基准值进行比较，借此判别阀构件的切换动作正常还是异常，输出与判别结果相对应的显示信号。
根据上述方法，因为检测从电磁阀成为接通或切断起直到阀构件移动或到达特定的动作位置的动作时间，根据此一动作时间来判别切换动作正常还是异常，故即使在从上述阀构件的行程末端的起动或至行程末端的到达迟缓的场合，也可以把这些情况可靠地检测为异常。
根据本发明的具体的实施例，由上述位置检测机构来检测阀构件在至少一方的行程末端处的位置，测量电磁阀的驱动信号成为接通或切断之后直到阀构件从上述行程末端开始移动的时间，和直到到达上述行程末端的时间中的至少一方。
在本发明中，上述多个基准值，包括表示动作时间的正常范围的第1基准值，以及表示异常预知范围的第2基准值，在阀构件的动作时间小于第1基准值时输出正常信号，处于第1基准值与第2基准值之间时输出异常预知信号，大于第2基准值时输出异常信号。
此外，根据用来实施上述方法的本发明，提供一种电磁阀的动作管理装置，其特征在于，备有安装在电磁阀上检测流路切换用的阀构件的动作位置的位置检测机构；以及根据来自该位置检测机构的位置信号来测量阀构件的动作时间，根据该动作时间来判别该阀构件的切换动作正常还是异常的信号处理电路；该信号处理电路包括以对电磁阀的接通或切断的驱动信号为起始信号开始时间测量，根据从位置检测机构输出的位置信号来测量直到上述阀构件切换的动作时间的测量部；具有预先设定的关于动作时间的多个基准值，把由上述测量部所测量的阀构件的动作时间与这些多个基准值进行比较，由此来判别上述阀构件的切换动作正常还是异常的比较部；以及根据该比较部的判别结果来输出正常还是异常的显示信号的信号输出部。
根据本发明的具体的实施例，上述位置检测机构，构成为能够检测阀构件的两个行程末端处的位置，上述信号处理电路的测量部，包括测量从电磁阀的驱动信号成为接通之后直到阀构件从第1行程末端开始移动的时间的第1测量器，测量直到到达第2行程末端的时间的第2测量器，测量从电磁阀的驱动信号成为切断之后直到上述阀构件从第2行程末端开始复位动作的时间的第3测量器，以及测量直到到达第1行程末端的复位时间的第4测量器，此外上述比较部包括连接到上述各测量器把由该测量器所测量的动作时间与多个基准值进行比较的第1～第4比较器。
在本发明中最好是，上述位置检测机构，包括与阀构件同步移动地设置的磁铁，以及检测来自该磁铁的磁通的至少一个位置传感器，该位置传感器，设置成能够在阀构件的整个行程范围内检测来自上述磁铁的磁通。
图1是表示运用本发明的电磁阀的第1实施例的剖视图。
图2是表示从第1实施例的位置检测机构输出的位置信号的曲线图。
图3是信号处理电路的构成图。
图4是表示信号处理的时间分配的时间分配图。
图5是表示运用本发明的电磁阀的第2实施例的局部剖视图。
图6是表示从第2实施例的位置检测机构输出的位置信号的曲线图。
图7是表示能够运用于本发明的另一种位置信号的曲线图。
图8是表示能够运用于本发明的又一种位置信号的曲线图。
图1示出运用本发明的电磁阀的第1实施例，这里举例示出的电磁阀1，是由一个先导阀3来切换主阀2的单先导式电磁阀。
上述电磁阀1，在由非磁性体材料制成的阀体4上，设有压缩空气等工作流体流通的多个气口P、E1、E2、A、B，这些各气口开口的阀孔5，滑动自如地收容在此一阀孔5内的作为流路切换用的阀构件的阀芯6，以及位于该阀芯6的两端的大小两个活塞7a、7b，同时在阀体4的大直径的第1活塞7a一侧的端部上，安装把控制流体供给到此一第1活塞7a一侧的第1压力室8a的上述先导阀3。而且上述第1压力室8a，靠控制流路9a、9b经由先导阀3连通到供给口P，小直径的第2活塞7b一侧的第2压力室8b，经由控制流路9c始终连通到供给口P。
在上述电磁阀1中，先导阀3处于切断状态而控制流体未供给到第1压力室8a时，因为第2活塞7b被供给到第2压力室8b的控制流体压力所推压，故阀芯6如图中所示处于移动到左侧的第1行程末端。如果从此一状态上述先导阀3成为接通而控制流体供给到第1压力室8a，则因为两个活塞7a、7b的受压面积不同使作用在第1活塞7a上的流体压作用力大于作用在第2活塞7b上的流体压作用力，故阀芯6被此一第1活塞7a向图中的右侧推压，移动到第2行程末端。
在上述电磁阀1上，附设管理上述阀芯6的切换动作用的动作管理装置。此一管理装置，备有检测阀芯6的动作位置用的位置检测机构11，以及根据来自该位置检测机构11的位置信号来检测阀芯6的动作时间，并根据该动作时间来判别该阀芯6的切换动作正常还是异常的信号处理电路12。此一信号处理电路12，可以如图所示设置在电磁阀1的上表面或侧面等适当的场所。或者，也可以设置在搭载电磁阀的底板，或把多个电磁阀集成化时结合在一起的端块或气口块或者配电块等上，也可以设置在它们以外的适当的场所。
上述位置检测机构11，由安装在用非磁性材料制成的阀芯6上与该阀芯6一起移动的磁铁15，和安装在阀体4的固定位置并检测伴随该磁铁15的移动的磁通密度的变化的位置传感器16组成。此一位置传感器16，设置成能够在阀芯6的整个行程中检测来自磁铁15的磁通密度，如图2中所示，随着阀芯6从第1行程末端移动到第2行程而末端输出大小逐渐减小的作为模拟信号的位置信号S。
另一方面，上述信号处理电路12，如图3中所示，包括位置判别器20，测量器21，比较部22，以及信号输出部23。
上述位置判别器20，连接到上述位置传感器16，在从此一位置传感器16输出的位置信号S上确定设定成为时间测量的对象的特定的动作位置用的阈值M、N(参照图2)，在检测到由这些阈值M、N所设定的动作位置时向下一级的测量部21输出控制用的位置判别信号m、n。
在此一实施例中，在上述位置信号S的靠近两个行程末端的位置上设定两个阈值M、N，借此取为在两个行程末端检测阀芯6的位置。而且，在电磁阀1的驱动信号成为接通而阀芯6从第1行程末端向第2行程末端切换的场合，如图2中所示，在从位置传感器16输出的位置信号S跨越阈值M之前，也就是阀芯6开始移动之前，从上述位置判别器20输出位置判别信号m，位置信号S跨越阈值M时，也就是如果阀芯6开始移动，则上述位置判别信号m切换成切断，进而，位置信号S达到阈值N时，也就是阀芯6到达第2行程末端时，上述位置判别信号n成为接通。
此外，构成为在电磁阀1的驱动信号成为切断而阀芯6从第2行程末端向第1行程末端复位的场合，在来自位置传感器16的位置信号S跨越阈值N之前，也就是阀芯6开始复位动作之前，从位置判别器20输出位置判别信号n，位置信号跨越阈值N时，也就是阀芯6开始复位动作时，上述位置判别信号n切换成切断，进而，上述位置信号达到阈值M时，也就是阀芯6到达第1行程末端时，位置判别信号m成为接通。
另一方面，上述测量部21，以对电磁阀1的接通或切断的驱动信号为起始信号开始由时钟脉冲进行的时间测量，根据经由上述位置判别器20所输入的位置信号来测量上述阀芯6到达特定的动作位置之前的动作时间，在连接于上述位置判别器20的第1～第4多个测量器21a～21d中进行这些测量。
上述第1测量器21a，是测量在电磁阀1的驱动信号成为接通之后，直到阀芯6从第1行程末端开始移动的动作时间T1的，与驱动信号的输入同时通过计数时钟脉冲来开始测量，在阀芯6开始移动时，也就是来自上述位置判别器20的位置判别信号m成为切断时，通过停止该测量而求出上述动作时间T1，向下一级的比较部22的第1比较器22a输出该测量信号。
此外，第2测量器21b，是测量在电磁阀1的驱动信号成为接通之后，直到阀芯6到达第2行程末端的动作时间T2的，与驱动信号的输入同时通过计数时钟脉冲来开始测量，在阀芯6到达第2行程末端时，也就是来自上述位置判别器20的位置判别信号n成为接通时，通过停止该测量而求出上述动作时间T2，向下一级的比较部22的第2比较器22b输出该测量信号。
进而，第3测量器21c，是测量在电磁阀1的驱动信号成为切断之后，直到阀芯6从第2行程末端开始复位动作的动作时间T3的，与切断的驱动信号的输入同时通过计数时钟脉冲来开始测量，在阀芯6开始复位动作时，也就是来自上述位置判别器20的位置判别信号n成为切断时，通过停止该测量而求出上述动作时间T3，向下一级的比较部22的第3比较器22c输出该测量信号。
而且，第4测量器21d，是测量在电磁阀1的驱动信号成为切断之后，直到阀芯6复位到第1行程末端的动作时间T4的，与切断的驱动信号的输入同时通过计数时钟脉冲来开始测量，在阀芯6到达复位行程末端时，也就是来自上述位置判别器20的位置判别信号m成为接通时，通过停止该测量而求出上述动作时间T4，向下一级的比较部22的第4比较器22d输出此一测量信号。
此外，上述比较部22，是能够设定有关阀芯6的动作时间的多个基准值，把由上述测量器21a～21d所测量的动作时间T1～T4与这些多个基准值进行比较，借此判别阀芯6的切换动作正常还是异常的装置，包括第1～第4多个比较器22a～22d。
上述第1比较器22a，可以针对由第1测量器21a所测量的上述动作时间T1，设定作为其正常的动作时间的上限的第1基准值T1a，以及大于此一第1基准值T1a，虽然不是异常但是表示作为异常的前阶段的异常预知时间的上限的第2基准值T1b，把上述动作时间T1与这些基准值进行比较，在动作时间T1小于第1基准值T1a(0＜T1≤T1a)时输出正常信号X，在大于第1基准值T1a而小于第2基准值T1b(T1a＜T1≤T1b)时输出异常预知信号Y，在大于第2基准值T1b(T1b＜T1)时输出异常信号Z。
此外，第2比较器22b，可以针对由第2测量器21b所测量的上述动作时间T2，设定作为其正常的动作时间的上限的第1基准值T2a，以及作为异常预知时间的上限的第2基准值T2b，把上述动作时间T2与这些基准值进行比较，在动作时间T2小于第1基准值T2a(0＜T2≤T2a)时输出正常信号X，在大于第1基准值T2a而小于第2基准值T2b(T2a＜T2≤T2b)时输出异常预知信号Y，在大于第2基准值T2b(T2b＜T2)时输出异常信号Z。
进而，第3比较器22c，可以针对由第3测量器21c所测量的上述动作时间T3，设定作为其正常的动作时间的上限的第1基准值T3a，以及作为异常预知时间的上限的第2基准值T3b，把上述动作时间T3与这些基准值进行比较，在动作时间T3小于第1基准值T3a(0＜T3≤T3a)时输出正常信号X，在大于第1基准值T3a而小于第2基准值T3b(T3a＜T3≤T3b)时输出异常预知信号Y，在大于第2基准值T3b(T3b＜T3)时输出异常信号Z。
此外，第4比较器22d，可以针对由第4测量器21d所测量的上述动作时间T4，设定作为其正常的动作时间的上限的第1基准值T4a，以及作为异常预知时间的上限的第2基准值T4b，把上述动作时间T4与这些基准值进行比较，在上述动作时间T4小于第1基准值T4a(0＜T4≤T4a)时输出正常信号X，在大于第1基准值T4a而小于第2基准值T4b(T4a＜T4≤T4b)时输出异常预知信号Y，在大于第2基准值T4b(T4b＜T4)时输出异常信号Z。
这些各测量器21a～21d与比较器22a～22d的动作的定时，按图4中所示。
进而，上述信号输出部23，是根据由上述各比较器22a～22d的判别结果来输出正常还是异常的显示信号的，备有第1～第3‘或’电路24a～24c，和与这些各‘或’电路24a～24c相连接的第1～第3锁存电路25a～25c。
第1‘或’电路24a，从上述第1～第4比较器22a～22d输入正常信号X，在有来自某个比较器的信号的输入时向第1锁存电路25a输出动作信号。
此外，第2‘或’电路24b，从上述第1～第4比较器22a～22d输入异常预知信号Y，在有来自某个比较器的信号的输入时向第2锁存电路25b输出动作信号。
进而，第3‘或’电路24c，从上述第1～第4比较器22a～22d输入异常信号Z，在有来自某个比较器的信号的输入时向第3锁存电路25c输出动作信号。
而且上述各锁存电路25a～25c，如果从上述‘或’电路24a～24c输入信号，则向未画出的控制器或显示装置输出正常信号X或异常预知信号Y或异常信号Z等显示信号。在此一场合，也可以在上述信号处理电路12中设置通信电路，构成为靠此一通信电路来通信。
再者，上述各锁存电路25a～25c连接到控制器，靠来自此一控制器的复位信号来复位。
这样一来，测量从电磁阀1成为接通或切断起直到阀芯6切换的动作时间，根据此一动作时间来判别切换动作正常还是异常，借此即使在上述阀芯6从行程末端的起动或对行程末端的到达迟缓的场合，也可以把这些作为异常预知状态或者异常状态可靠地检测。而且，在判断成切换动作处于异常预知的阶段或者处于异常的阶段的场合，可以在故障等事故实际发生之前立即施行与该异常的程度相对应的预防性保安处置，对于长时间使自动运行系统工作的场合的安全性和可靠性有利。
此外，在万一出故障时，也因为根据来自该电磁阀的信号查找故障部位是容易的，故迅速的复原是可能的，可以把系统的停止引起的损失抑制到最小限度。
虽然在上述实施例中，就位置检测机构11备有一个位置传感器16的场合示出，但是像图5中所示的第2实施例那样，也可以设置多个位置传感器。在此一场合，设置成两个位置传感器16a、16b在阀芯6的两个行程末端与磁铁15相向，从这些位置传感器16a、16b得到取为图6中所示的对称形的两个位置信号Sa、Sb，在这两个位置信号Sa、Sb上设定M、N两个阈值，借此可以检测阀芯6的两个行程末端的位置。
有关此一第2实施例的上述以外的构成及其作用或效果，因为实质上与上述第1实施例的场合相同，故省略它们的说明。
此外，虽然在上述第2实施例中，示出两个位置传感器16a、16b输出模拟型位置信号Sa、Sb的情况，但是也可以如图7和图8中所示，位置检测机构输出通·断的数字式位置信号Sa、Sb。在图7中所示的场合，两个位置传感器分别仅在阀芯6的某一方的行程末端输出位置信号Sa、Sb。此外，在图8中所示的场合，来自两个位置传感器的位置信号Sa、Sb在行程的中间重叠，通过忽略此一重叠部分Sc的位置信号，可以在两个行程末端处检测阀芯6的位置。
再者，虽然在上述实施例中，位置判别信号n和m一起切断时表示阀芯6处于移动中途，但是也可以通过运算处理此间的时间来同时检测阀芯6的移动时间和移动速度。
进而，虽然在上述实施例中，检测阀芯6在两个行程末端的位置，但是本发明也可以运用于仅检测某一方的行程末端，测量直到阀芯从该位置移动的时间与直到到达该位置的时间的情况，检测行程中途的一个或多个部位的动作位置，测量直到阀芯到达这些位置或者直到离开那里(移动)的时间的情况。在这些场合，当然要根据检测位置的个数来改变信号处理电路中的计数器或比较器的个数。
此外，也可以不是直接检测阀芯6的动作位置，而是通过检测活塞7a或7b的动作位置来间接地检测阀芯6的动作位置。
进而，能够运用本发明的电磁阀不限定于单先导式电磁阀。例如也可以是包括两个先导阀的双先导式电磁阀，或者，也可以是靠电磁的或机械的驱动机构直接驱动阀芯的直动型电磁阀。
此外，阀构件也不限定于上述这种阀芯，也可以是提升阀式地切换流路者或其他形式者。
还有，虽然在上述实施例中，作为位置检测机构示出了由磁铁和磁性传感器组成的磁性检测式的，但是位置检测机构也不限定于这类。可以采用使用光传感器光学地检测的，或检测静电容量的，或者测定产生交变磁场的回路的阻抗的变化的等，各种方式的检测机构。
像以上详述的那样，根据本发明，检测电磁阀的动作时间来判别其切换动作正常还是异常，借此可以在出故障前简单而可靠地检测电磁阀的异常。
权利要求
1．一种电磁阀的动作管理方法，其特征在于，由附设在电磁阀上的位置检测机构来检测流路切换用的阀构件的动作位置，根据所检测的位置信号和测量用的时钟信号在信号处理电路中，测量从电磁阀的驱动信号成为接通或切断起直到上述阀构件直到移动特定的动作位置或到达该位置的动作时间，把此一动作时间与预先输入上述信号处理电路的多个基准值进行比较，借此判别阀构件的切换动作正常还是异常，输出与判别结果相对应的显示信号。
2．权利要求1中所述的管理方法，其特征在于，由上述位置检测机构来检测阀构件在至少一方的行程末端的位置，测量电磁阀的驱动信号成为接通或切断之后直到阀构件从上述行程末端开始移动的时间，和直到到达上述行程末端的时间中的至少一方。
3．权利要求2中所述的管理方法，其特征在于，上述多个基准值，包括表示动作时间的正常范围的第1基准值，和表示异常预知范围的第2基准值，在阀构件的动作时间小于第1基准值时输出正常信号，处于第1基准值与第2基准值之间时输出异常预知信号，大于第2基准值时输出异常信号。
4．一种电磁阀的动作管理装置，其特征在于，备有安装在电磁阀上检测流路切换用的阀构件的动作位置的位置检测机构；以及根据来自该位置检测机构的位置信号来测量阀构件的动作时间，根据该动作时间来判别该阀构件的切换动作正常还是异常的信号处理电路，上述信号处理电路包括以对电磁阀的接通或切断的驱动信号为起始信号开始时间测量，根据从位置检测机构输出的位置信号来测量直到上述阀构件切换的动作时间的测量部；具有预先设定的关于动作时间的多个基准值，把由上述测量部所测量的阀构件的动作时间与这些多个基准值进行比较，由此来判别上述阀构件的切换动作正常还是异常的比较部；以及根据该比较部的判别结果来输出正常还是异常的显示信号的信号输出部。
5．权利要求4中所述的管理装置，其特征在于，上述位置检测机构，构成为能够检测阀构件在两个行程末端的位置，上述信号处理电路的测量部，包括测量从电磁阀的驱动信号成为接通之后直到阀构件从第1行程末端开始移动的时间的第1测量器，测量直到到达第2行程末端的时间的第2测量器，测量从电磁阀的驱动信号成为切断之后直到上述阀构件从第2行程末端开始复位动作的时间的第3测量器，以及测量直到到达第1行程末端的复位时间的第4测量器，此外上述比较部包括分别连接到上述各测量器把由该测量器所测量的动作时间与多个基准值进行比较的第1～第4比较器。
6．权利要求4中所述的管理装置，其特征在于，在上述比较部中所设定的多个基准值，是作为正常的动作时间的上限的第1基准值，以及大于此一第1基准值，虽然不是异常但是表示作为异常的前阶段的异常预知时间的上限的第2基准值，此一比较部构成为在由上述测量部所测量的阀构件的动作时间小于第1基准值时输出正常信号，大于第1基准值而小于第2基准值时输出异常预知信号，大于第2基准值时输出异常信号。
7．权利要求5中所述的管理装置，其特征在于，在上述第1～第4比较器中分别设定的多个基准值，是作为正常的动作时间的上限的第1基准值，以及大于此一第1基准值，虽然不是异常但是表示作为异常的前阶段的异常预知时间的上限的第2基准值，这些第1～第4比较器分别构成为在由上述第1～第4测量器所测量的阀构件的动作时间小于第1基准值时输出正常信号，大于第1基准值而小于第2基准值时输出异常预知信号，大于第2基准值时输出异常信号。
8．权利要求4中所述的管理装置，其特征在于，上述位置检测机构，包括与阀构件同步移动地设置在上述电磁阀中的磁铁，以及检测来自此一磁铁的磁通的至少一个位置传感器。
9．权利要求8中所述的管理装置，其特征在于，上述磁铁，安装在上述阀构件的一端的与流体流路相隔绝的位置上，上述位置传感器，安装在电磁阀的阀体的靠近上述磁铁的位置上。
全文摘要
由附设于电磁阀的位置检测机构来检测阀芯在行程末端的位置,根据所检测的位置信号和测量用的时钟信号在信号处理电路(12)中,测量从电磁阀的驱动信号成为接通或切断之后直到阀芯从上述行程末端开始移动的移动开始时间,和直到到达上述行程末端的移动结束时间,把这些动作时间(T1～T4)与预先输入上述信号处理电路(12)的多个基准值(T1a～T4a、T1b～T4b)进行比较,借此判别阀芯的切换动作正常还是异常,输出与判别结果相对应的显示信号。
文档编号F15B19/00GK1281168SQ00120250
公开日2001年1月24日 申请日期2000年7月14日 优先权日1999年7月16日
发明者森川文夫, 石塚信行, 石川诚 申请人:速睦喜股份有限公司