(57)【要約】  圧力センサ（１０）と、流量センサ（１７）と、弁アクチュエータ装置のための制御信号（Ｖ）を生成するための制御手段（２１）と、少なくとも１つの移動するアクチュエータ部材（２１）の位置を検知するための位置センサ(２３及び２４)とを備える、少なくとも１つの空気弁アクチュエータ装置のための診断装置が開示される。該診断装置は、リークを検出するための第１の診断モジュールと、給気及び排気ラインにおけるチョーク効果を検知するための第２の診断モジュールと、移動するアクチュエータ部材（２１）における荷重及び摩擦の変化及び／又は弁切換欠陥を検知するための少なくとも１つの第３の診断モジュールとを備え、第１及び／又は第２の診断モジュールにより欠陥が検知された場合、少なくとも１つの第３の診断モジュールを不活性化させるためにスイッチ手段が設けられている。診断モジュール間の相互作用の結果として、診断装置により、質的及び量的に、極めて正確な態様で欠陥及び障害が検知される。
2008520919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの空気弁アクチュエータ装置のための診断装置であって、圧力センサ（１８）と、流量センサ（１７）と、前記弁アクチュエータ装置のための制御信号を生成するための制御手段（２１）と、少なくとも１つの移動するアクチュエータ部材（２１）の位置を検知するための位置センサ(２３及び２４)と、リークを検出するための第１の診断モジュール（Ｍ１）と、給気及び排気ラインにおけるチョーク効果を検知するための第２の診断モジュール（Ｍ２）と、前記移動するアクチュエータ部材（２１）における荷重及び摩擦の変化及び／又は弁切換欠陥を検知するための少なくとも１つの第３の診断モジュール（Ｍ３及びＭ４）と、前記第１（Ｍ１）及び／又は第２の診断モジュール（Ｍ２）により欠陥が検知された場合、前記少なくとも１つの第３の診断モジュールを不活性化させるために設けられたスイッチ手段（２９及び２７）とを備える診断装置。
【請求項２】
前記第３の診断モジュール（Ｍ３）は、前記移動するアクチュエータ部材（２１）における荷重及び摩擦の変化を検知するようにされていて、前記第３の診断モジュール（Ｍ３）により欠陥が検知された場合に不活性化される、弁切換欠陥を検知するための第４の診断モジュール（Ｍ４）が設けられている、請求項１記載の診断装置。
【請求項３】
前記第１の診断モジュール（Ｍ１）は、位置センサ(２３及び２４)によって好ましくは検出される停止相の間、前記アクチュエータ（１０）のシールされ給気されるチャンバ（１９）における圧力センサ（１８）の手段により圧力（ｐ１）を監視するようにされている、請求項１又は２記載の診断装置
【請求項４】
前記第１の診断モジュール（Ｍ１）は、圧力勾配（Δｐ／Δｔ）及び／又はリーク流量（Ｑ1）及び／又はリークのための流れガイド値（Ｃ）を見出す手段と、基準値と比較するための比較手段とを有し、予め定める許容値を超えているときリーク警報を生成する、請求項３に記載の診断装置。
【請求項５】
前記第１の診断モジュール（Ｍ１）は、内的リークと外的リークとを区別するための評価手段を含む、請求項３に記載の診断装置。
【請求項６】
前記第２の診断モジュール（Ｍ２）は、移動相の間、位置センサ（２３及び２４）によって検知された、前記移動するアクチュエータ部材（２１）の流れガイド値（Ｃ）を監視するようにされている、請求項１ないし５のいずれか１項に記載された診断装置。
【請求項７】
前記第２の診断モジュール（Ｍ２）は、前記アクチュエータ部材（２１）の移動の間、前記流れガイド値（Ｃ）の平均値を計算するための手段を有し、少なくとも１つの基準値からのずれに関してそのような平均値を試験するための比較手段が設けられ、許容範囲からのずれが不良なチョーク作用に関して警報を生成する、請求項６に記載の診断装置。
【請求項８】
許容範囲の温度を超えたとき、診断モジュール（Ｍ２）を不活性化させるスイッチ手段が設けられている、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の診断装置。
【請求項９】
前記第３の診断モジュール（Ｍ３）は、予め定める基準値からのずれに関して、アクチュエーティング信号と終端位置からの移動相における対応する開始との間の最大圧力、アクチュエータチャンバ（１９）を給気する移動相の間の平均圧力、アクチュエータチャンバ（１９）の排気時の移動相の間の平均圧力のうちの少なくとも１つの圧力値を監視するようにされている、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の診断装置。
【請求項１０】
等価力値（Ｆmax、Ｆmed1、Ｆmed2）の計算のため及び、対応する基準値からの差分値（ΔＦmax、ΔＦmed1及びΔＦmed2）を見出し評価するための手段が設けられ、許容範囲を超えたとき、それぞれの診断警報が生成される、請求項９に記載の診断装置。
【請求項１１】
第４の診断モジュール（Ｍ４）が、対応の弁切換信号（Ｖ）から終点圧力値の予め定めるパーセンテージまで上昇する時間及び／又は対応の弁切換信号（Ｖ）から終点圧力値の予め定めるパーセンテージまで下降する時間を監視するようにされている、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の診断装置
【請求項１２】
前記第４の診断モジュール（Ｍ４）は、給気されているがアクチュエータ部材（２１）が静止しているアクチュエータチャンバ（１９）の終点圧力値を検知するための手段を有している、請求項１１記載の診断装置。
【請求項１３】
前記第４の診断モジュール（Ｍ４）が、圧力上昇及び／又は圧力下降の時間に応答して、差分値から基準時間を見出すための手段を有し、許容範囲を超えている場合、対応する診断警報を生成する請求項１１又は１２に記載の診断装置。
【請求項１４】
空気消費量及び／又は圧力レベル及び／又は位置決め時間及び周期を監視する第５の診断モジュール（Ｍ５）が備えられ、スイッチ手段（２７及び２９）は、前記第５の診断モジュール（Ｍ５）によって欠陥が検知された場合、少なくとも１つの第３の診断モジュール（Ｍ３及びＭ４）を不活性化する、請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の診断装置。
【請求項１５】
前記第５の診断モジュール（Ｍ５）は、対応の基準値と比較し、基準値からのずれを検知し、ずれが予め定める許容範囲を超えているか否かを試験するための比較手段を有し、そのような比較手段が対応の診断警報を生成する、請求項１４記載の診断装置。
【請求項１６】
弁制御信号（Ｖ）が生じさせる移動と、到達されるピストンの終点との間の空気の消費を検知するための手段が設けられ、空気の消費量が好ましくは位置決め時間の間の流量信号の積分値である、請求項１４又は１５に記載の診断装置。
【請求項１７】
前記アクチュエータ部材（２１）の移動相における最大圧力値及び／又は平均圧力値を検知する手段が設けられている、請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の診断装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、圧力センサ、流量センサ、弁アクチュエータ装置用の制御信号を生成する制御手段及び少なくとも１つの移動するアクチュエータ部材の位置を検知する位置センサを備える少なくとも１つの空気弁アクチュエータ装置のための診断装置に関する。
【０００２】
そのような診断装置は、例えば、ドイツ特許公報１９６２８２２１Ｃ２及びドイツ特許公開公報１００５２６６４Ａ１に開示され、特にプロセス監視のために機能する。周知の装置では、例えばアクチュエータでの空気媒体の圧力、及び／又は流量ための記録された基準特性が今測定された圧力特性及び流量特性と比較され、予め定める許容範囲を超えていれば、警報が出される。周知の装置は、欠陥があること、つまり、弁、アクチュエータ、弁アクチュエータ装置において機能上の欠陥があることを決定することはできた。しかしながら、どのようなタイプの機能上の欠陥であるかは、周知の装置では見いだされていない。
【０００３】
本発明の一つの目的は、生じる欠陥のタイプを検出し警報を発する弁アクチュエータ装置のための診断装置を提供することである。
この目的は、請求項１の特徴を有する診断装置により達成される。
【０００４】
本発明による診断装置の利点は、包含される数学モデルを避け且つ比較的小型のセンサシステムを用いる一方で、生じる欠陥を正確に決定することができることである。生成される診断警報は弁アクチュエータ装置における欠陥のタイプ及び場所についての正確な情報提供する。相異なる診断モジュールの協働により欠陥に関する明確なメッセージが可能であり、欠陥の誤った検出が避けられる。
【０００５】
従属項に規定された特徴は、請求項１に規定された診断装置の更なる発展を示している。
有利な態様において、第３の診断モジュールは、移動するアクチュエータ部材における荷重及び摩擦の変化を検知するようにされていて、第３の診断モジュールにより欠陥が検知された場合に不活性化される、弁切換欠陥を検知するための第４の診断モジュールが設けられている。この装置は２つのタイプの欠陥を明らかに区別する。
【０００６】
第１の診断モジュールは、位置センサによって好ましくは検出される停止相の間、アクチュエータのシールされ圧力下にあるチャンバにおける圧力センサにより圧力を監視するようにされている。後者は従って、診断のための有利な態様において採用されるとよい。この目的のために、第１診断モジュールは、圧力勾配及び／又はリーク流量及び／又はリークにおける流れガイド値（Ｃ）を見出す手段と、基準値と比較するための比較手段とを有し、それらが超えているときリーク警報を生成する。これに基づき、量的データをも導出することが可能となる。その事実を考慮して、内的リーク（例えば、ピストンシールにおける欠陥）の場合、リークをガイドする経路は小さくなる一方で、外的リークの場合は測定の間実質的に一定であり、適切に評価する手段を用いて内的リークと外的リークを区別することが可能となる。
【０００７】
弁アクチュエータ装置におけるチョーク効果に認知は、好ましくは第２の診断モジュールを用いて行うことができ、この場合において、移動相の間、位置センサによって検知された、移動するアクチュエータ部材の流れガイド値を監視するようにされている。第２の診断モジュールは、従って、停止相において作動する第１の診断モジュールに代わって作動する。第２の診断モジュールは、好ましくは、アクチュエータ部材の移動の間、流れガイド値の平均値を計算するための手段を有し、少なくとも１つの基準値からのずれに関してそのような平均値を試験するための比較手段が設けられ、許容範囲からのずれが不良なチョーク効果に関して警報を生成する。温度は、流れガイドに実質的に影響する。切り替え又は回路手段が、予め定めることができる閾値温度を超えるか、又は著しい温度変化があったとき、第２の診断モジュールを不活性化するために設けられる。第３の診断モジュールが移動するアクチュエータ部材における荷重及び摩擦おける変化を検知するために機能する。第３の診断モジュールは、予め定める基準値からのずれに関して、アクチュエーティング信号と終端位置からの移動相における対応する開始との間の最大圧力、アクチュエータチャンバを給気する移動相の間の平均圧力、アクチュエータチャンバの排気時の移動相の間の平均圧力のうちの少なくとも１つの圧力値を監視するようにされている。もし、これらの全ての圧力値が監視されると、荷重及び摩擦における変化に関して複数のありうる欠陥を区別することができる。この場合において、圧力センサの信号と位置センサの信号だけが移動を知るために必要である。
【０００８】
好ましいタイプの評価が、等価力値の計算をし、対応する基準値からのずれを見出し評価するための手段によってなされる。
切換欠陥を検知するために設けられた第４の診断モジュールは、いかなる他の診断モジュールによって診断警報が生成されていないときに作動する。そのときだけ、事実、弁のセンサの欠陥があることを確かに結論付けることが可能となる。この目的のために、有利な態様では、対応の弁切換信号から終点圧力値の予め定めるパーセンテージまで上昇する時間及び／又は対応の弁切換信号から終点圧力値の予め定めるパーセンテージまで下降する時間が監視される。この目的のために、第４の診断モジュールは、給気されているがアクチュエータ部材が静止している間の終点圧力値に応答するための手段を有している。
【０００９】
好ましい設計では、第４の診断モジュールが、圧力上昇及び／又は圧力下降の時間に関して、基準時間のためのずれを見出すための手段を有し、予め定める差分値が許容範囲を超えている場合、診断警報を生成する。
【００１０】
更なる診断の改良は、絶え間なく作動する第５の診断モジュールによって達成される。第５の診断モジュールは、空気消費量及び／又は圧力レベル及び／又は位置決め時間及び周期を監視するために設計され、回路手段は、第５の診断モジュールによって欠陥が検知された場合、少なくとも１つの第３の診断モジュールを不活性化する。従って、欠陥は、他のモジュールにおける欠陥と関係していることが明らかではないトラブル状態として検知されてもよく、欠陥のタイプと独立して、空気の消費、圧力レベル又は位置決め時間及び周期における対応のトラブル状態を検知することができる。
【００１１】
第５の診断モジュールは、好ましくは、対応の基準値と比較し、基準値からのずれを検知し、ずれが予め定める許容範囲を超えているか否かを試験するための比較手段を有し、そのような比較手段が診断警報を生成する。
【００１２】
添付図面を参照して一実施例について説明する。
図１に示す弁アクチュエータ装置は、概略的に示された空気圧シリンダ１０を含み、この場合、ピストンロッド１１を備えるピストン１２は、空気圧で駆動される。空気圧シリンダ１０は、アクチュエータの一つの可能な設計であり、直線駆動、サーボ駆動、回転駆動のような異なる種類を含む他のアクチュエータの設計が可能である。
【００１３】
ピストン１２の操作のために弁１３が用いられ、その例として５／２又は５／３経路弁の形態が可能である。弁１３は、作動圧ｐを供給するために圧力供給ライン１４に接続される。ライン１５により、ピストン１２は弁の設定に従って一方あるいは他方に圧力がかかり、ピストンは２つの移動方向のいずれかに移動するように制御することができる。経路選択あるいは弁を切り替える代わりに、原則的に比例弁を提供することができ、それぞれの弁を一体化してもよいし、空気圧シリンダに設けてもよい。
【００１４】
２つのライン１５には、一方側の弁１３と他方側の空気圧シリンダの２つの端部との間に、絞り・逆止弁１６が設けられる。ピストン１２のロッド側に圧力を供給するためのライン１５には、流量センサ１７とシリンダチャンバのロッド側の空気圧に感応する圧力センサ１８とが配置されている。原則的に、流量センサ１７と圧力センサ１８とは、反対側のシリンダチャンバ２０に接続することもできる。
【００１５】
電子制御手段２１が弁１３を制御し、ピストン１２のシリンダ１０における動きと位置が制御される。この電子制御手段２１は、電子診断回路２２を備え、電子診断回路２２は電子制御手段と一体化されてもよいし、別体であってもよい。圧力センサ１８、流量センサ１７、シリンダ端部にそれぞれ設けられた位置センサ２３，２４は、電子診断回路２２の入力に接続される。弁１３用の電子制御手段２１の制御信号は、図示されているように内部導線により電子診断回路２２に与えられる。
【００１６】
電子診断回路２２により、不良、機能障害、あるいは欠陥が表示され、及び／記録されることが可能となる。この目的のために、電子診断回路２２又は電子制御装置２１は欠陥メモリを有していてもよい。更に、電子診断回路の出力側には診断警報を表示あるいは印刷するためのディスプレイ２５及びプリンタ２６が接続されている。診断警報のための表示装置として機能するこの設備は欠陥の種類を示すことが可能な例えばＬＥＤ欠陥表示手段のようなより簡易な装置によって置き換えてもよい。
【００１７】
図２に、診断装置の診断機能による診断の過程の詳細を線図で示す。この場合において重要なことは、個々の診断モジュールＭ１ないしＭ５が協働することと、欠陥を見出すためのそれらの操作の順番である。更に重要なことは、実施例１では弁アクチュエータ装置１０及び１３の形である空気圧サブシステムのための個々の診断モジュールＭ１ないしＭ５からの診断情報を体系的に評価することである。
【００１８】
診断モジュールＭ１ないしＭ５は、発生する質的欠陥、量的欠陥に関して弁アクチュエータ装置を監視する。
図２に示す診断モジュールは、基本的に、操作圧力ｐが基準圧力から予め定める許容範囲を超えないときに活性化される。最初のステップでは、診断モジュールＭ１とＭ２とがリークと動力ラインにおけるチョーク効果に関してサブシステムを試験するために作動開始される。これらの２つのモジュールは明示のメッセージあるいはデータをつねに供給するので、上述した限定があっても常に作動している。いかなるリークもチョーク効果もない場合には、モジュールＭ３は荷重又は摩擦の変化を監視するために活性化される。このモジュールが予め定める基準値からずれを検出しない場合には、モジュールＭ４が弁欠陥の検知のために活性化される。この連鎖で欠陥が生じた場合は、次のモジュールが通常不活性化される。これがスイッチ２７及び２８により概略示されている。この一連の操作は診断モジュールが常に正しい欠陥情報を提供することを確実にする。
【００１９】
診断モジュールＭ５は、絶え間なく作動している。このモジュールＭ５は、周期と、移動時間と、圧力と、ずれによる空気の消費を監視している。この場合において、サブシステムにおけるトラブル状態は、欠陥の種別ごとに独立して検知され、移動時間、圧力あるいは流量において感知される。従って、診断モジュールＭ１ないしＭ４における欠陥に明らかに対応するものではないトラブル状態が検知される。ＮＯＲゲート２９は、診断モジュールＭ１、Ｍ２及びＭ５が、いかなる欠陥あるいはトラブル状態を検知していないとき、確実に、診断モジュールＭ３及びＭ４を活性化する。既に説明したように、診断モジュールＭ４では、診断モジュールＭ３が欠陥もトラブル状態も検知されないときに追加の条件が必要となる。
【００２０】
ピストン１２がいずれかの端部に位置している停止相にある間に、第１の診断モジュールＭ１がリークを検知した場合には、モジュールＭ１は、圧力ｐ１がかかっている側を遮断する。実施例の場合は、圧力センサ１８に接続されているシリンダチャンバ１９が該当する。停止相と同じ長さであるこの測定の間、圧力の勾配Δｐ／Δｔが決定される。圧力差ははじめの値と終わりの値の差から決定される。圧力下にあるシリンダチャンバ１９は空になるので、計算されたリーク流量は時間と共に変化する。リーク流量Ｑ1は
【００２１】
【数１】
2008520919.tif 000003
ここで、Ｖはチャンバ容積であり、ｐNは基準圧力であり、両者は一定である。リークの大きさのための比較の大きさを得るために、ガイド値Ｃが計算される。このＣの値はリークの開口領域に比例し、次の式で得られる。
【００２２】
【数２】
2008520919.tif 000004
ガイド値Ｃは、圧力変化と同様、全体の測定操作の間、絶え間なく更新され、時間の関数Ｃ＝Ｃ（ｔ）である。リークがなければ、ガイド値Ｃはほとんど０と仮定される。しかしながら、測定ノイズのために、ガイド基準値Ｃrefは＞０と設定される。リークの場合は、測定されたＣ値が基準値を超えるがほぼ一定となる。測定操作の間に生じるＣ値から有意な比較値を得るために、最大値Ｃmaxが見出される。この値はそれから基準値と比較される。
【００２３】
停止相又はそれぞれの測定時間は、ターミナル切換信号によって、処理順序の知識から検出される。もし、供給圧力ｐが予め定める最小値、たとえば２バールを下回ると、ガイド値を計算するための定式は有効でなくなり、測定操作は中断される。
【００２４】
異なるリークの検知のために基準ガイド値の大きさが個別に調整される。追加の評価が、ピストンにおける内的リークと、外的リークとの差異により可能である。内的リークは、例えば、ピストンシールのリークあるいはそれ以外の欠陥によるものであり、外的リークは、例えば、ピストンロッドにおけるリークあるいはシールの欠陥、フレキシブルパイプ又はラインの欠陥による。内的リークの場合は、他のチャンバへの排気が起こる。従って、圧力の低下が初期に比較的大きく、リークの流れが流入するチャンバにおける圧力上昇を伴い、圧力が等しく流量及びＣ値が０になるまで、Ｃ値は減少する。これが内的リークの明らかな手がかりである。内的リークの追加の手がかりは、遮断されたチャンバへのピストンシールを越える流れによりアクチュエータの移動が可能となることである。差動チャンバの場合にアクチュエータが異なる作動面を有する場合が該当する。移動する流れの間に、２つのチャンバ間で圧力が補償される。異なるピストン面積のためにアクチュエータに端部位置から離れさせようとする力が働く。位置センサ２４又は２３の端部位置切換により検出が可能である。
【００２５】
外的リークの場合、排気が外部にされる。シリンダチャンバが完全に空の場合には、外的リークがあると結論付けることができる。Ｃ値はこの場合、測定時間中、実質的に一定であり、リークのレベルに関する判定基準として、測定の終わりのＣ値が採用される。もし、測定時間が十分に長くなければ、完全には排気されず、内的リークと外的リークとを明らかに区別することはできない。しかしながら、大抵の場合、測定時間の間一定に圧力低下が起こる場合は外的リークであると仮定することができる。測定時間は、それゆえ、できるだけ長く選ばれるべきであり、停止時間は効果的に採用すべきである。
【００２６】
もし、リーク流の量的大きさが興味があるものであれば、基準圧力ｐｎは、次の式に従って見出すことが必要である。
【００２７】
【数３】
2008520919.tif 000005
ここで、ρNは標準密度であり、流量は選択された標準化によるが、１．２９３Ｋｇ／ｍ3である。Ｔは基準温度を示し、おおまかな評価が望まれる場合は、操作温度が用いられる。排気操作は等温であると仮定され、ｋ＝１０．０である。乾燥空気の場合は、Ｒは２８７Ｊ／（ｋｇ＊Ｋ）と等しく、６５％相対湿度においてＲは２８８Ｊ／（ｋｇ＊Ｋ）に等しい。従って、通常の条件では、標準気圧（ｐｎ）に相当する基準圧力は、１．０１３５バールに等しい。この値は、第１の式に採用されてもよく、そこからリーク流量を残りのパラメータを用いて計算してもよい。
【００２８】
チョーク効果を上昇させる又は更に減少させることの検出はそれぞれの動力ラインにおける圧力信号ｐ１と流量ｑとの適用に基づいている。センサシステムは、図１ではピストンロッド側に配置されていて、つまり、シリンダチャンバ１９に接続されている。チョーク効果の増大又は減少の原因は、例えば、排気チョークの開放又は閉鎖、フレキシブルラインの屈曲、ライン内のブロック、着氷、空気圧シリンダ１０の接続ラインにおけるチョーク効果、又は弁が開かないことなどである。
【００２９】
最初に、ガイド値Ｃが圧力ｐ１と流量ｑとからの診断値として決定される。このＣ値は、流れの領域のための指標であり、欠陥診断のための基準と比較される。ガイド値Ｃの計算のためにアクチュエータの伸張及び／又は引き込み方向が利用される。移動相であれば十分である。好ましくは、図１に従ってＸ方向の移動が採用され、その場合は、シリンダチャンバ１９からの排気が起こる。そのような伸張方向のためのガイド値は、次の式により計算される。
【００３０】
【数４】
2008520919.tif 000006
ここで、ｐuは排気場所の周囲の圧力を表す。この式はｐu／ｐ1＞ｂの場合の臨界未満の操作状態における条件を規定している。特性値ｂは診断のために自由に選択されてよいが、定数の場合は、０．５２８である。ＴNは標準温度を表し、ＴBは圧力チャンバ内の温度を表し、ほぼ操作温度に等しい。大きな温度変化がなければ、温度は診断のためには考慮しなくてもよい。大きな温度変化がある場合は、診断モジュールＭ２は不活性化される。
【００３１】
臨界を越えた操作条件（ｐu／ｐ1＝ｂ）では、次の式が適用される。
【００３２】
【数５】
2008520919.tif 000007
計算されたガイド値が全体の測定操作の間、頻繁に更新され、時間の関数、つまりＣ＝Ｃ（ｔ）である。しかしながら、一定の流量の範囲では力学的に計算されたガイド値は実質的に一定である。排気の場合又は給気の場合は、圧力のピーク及び短いピークがガイド値において起こりうる。測定操作の間、計算されたガイド値Ｃは平均値を導くために採用され、基準ガイド値と比較される。測定値と基準ガイド値との差は最大の許容される値と比較される。超えている場合は、チョーク効果が低すぎるか高すぎることを示す診断警報が出される。ガイド値が、ピストン２１が移動している間に、この近くに見出された場合には、位置センサ２３及び２４の端部スイッチ信号がこの目的のために採用される。
【００３３】
診断モジュールＭ３は、アクチュエータ、つまり空気シリンダ１０又はそれに取り付けられた機構部における荷重及び摩擦の変化を検出するために働く。既にお気づきのようにこのモジュールはチョーク効果が又はリークがないことが前もって見出されている、つまり診断モジュールＭ１及びＭ２がいかなる欠陥がなく、後述するように、診断モジュールＭ５についてもそれが当てはまるときにだけ活性化される。この診断のために圧力センサ１８だけが必要である。計算のために、圧力上昇相（シリンダチャンバ１９への給気）と移動相（伸張及び引き込み）を利用することができる。これらの相は次のように記述することができる。
【００３４】
圧力上昇相（相１）の間、ピストン２１は移動しない。この相は、弁１３における切換信号からピストン１２が端部位置から離れる時点まで延在する期間として規定される。相２は移動相であり、シリンダチャンバ１９に給気される。相３は、反対方向つまりＸ方向への移動の相でありシリンダチャンバ１９が再度排気される。
【００３５】
相１では、生じる最大圧力が決定される。周知の作動ピストン領域に基づき、等価な力Ｆmaxが計算される。ここでは、ピストンが移動しないとき又はそこに一定圧力がかかっているときに第２のシリンダチャンバ２０が排気されたと仮定する。相２において移動時間の間、測定された圧力から平均圧力が計算され、それから再度平均等価力Ｆmed1が計算される。同じことが相３にも適用され、再度平均等価力Ｆmed2が計算される。平均圧力値を求めるために圧力は合計され、測定値の数で割られる。意味のある値又はデータを得るために、好ましくは、数サイクルに亘って特性が記録され、中間的に記憶され、平均値が生成される。
【００３６】
全ての測定された力の値について、記録された基準値があり、適当な機能により生じる。これらのことと測定された力の値から、それぞれ関連する差分値であるΔＦmax、ΔＦmed1、ΔＦmed2が生成される。評価の間、これらの差分値について、予め定める許容範囲の外にあるか否かが試験される。これらの結果の集合から、異なる診断の予測が得られることがある。
【００３７】
もし、差分値の一つが予め定める許容範囲を大きく超えたとき、摩擦又は荷重の状態に異常がある。
もし、３つの差分値が正で、予め定める許容範囲を超えたとき、引き込む荷重、つまり、それぞれの力の方向に対して対抗する方向の荷重が存在する。
【００３８】
もし、３つの差分値が負で、予め定める許容範囲を超えたとき、押し出し荷重、つまり力の方向に作用する荷重が存在する。
もし、ΔＦmaxが許容範囲を超えているが、残りの値が許容範囲内である場合には、静止摩擦力が増大している。
【００３９】
もし、差分値ΔＦmed1が増大し、ΔＦmed2が減少している場合は、すべり摩擦が増大している。
更にこれらの結合が追加の診断を生む可能性がある。これらの結合はアクチュエータに特別の態様で定義することが可能である。これらの結果は記録され、ディスプレイ２５で表示されるか、プリンタ２６により印刷されることができる。
【００４０】
基準値の入力は手動で又は自動的に定めることができる。これに関して、そのような基準値がシリンダ（又は他のアクチェータ又はシステム）の“よい条件”又は引き込み工程中に登録されることが観察されるに違いない。
【００４１】
弁の切換欠陥を検出するための診断モジュール４は、他の診断モジュールがいかなる欠陥、トラブル状態又は不良を検知していないときにのみ活性化される。もし、診断モジュールＭ１ないしＭ３及びＭ５のいずれもが圧力増大の変化を検知していない場合、要因として弁１３の開放動作が遅延しているか促進されているか結論が出されるはずである。検出のために動力ラインにおける圧力センサ１８だけが必要である。診断モジュール３の場合と同様、圧力増大相が圧力上昇の時間を測定するために採用される。切換時間を類型化するその診断特性が形成された。この切換時間と基準切換時間との比較から、弁１３の切換が正しいか否かについての結論が得られる。測定相１は、弁１３の切換、つまりオン信号への切換で開始し、ピストンが端部位置から離れる移動の開始で終了する。加えて、測定相２として、圧力の上昇、又は排気相が利用される。従って、弁の切換復帰の時間は評価される。測定相２は、切換をしたとき又は弁１３の反転のときに開始するが、ピストンは端部位置にある。
【００４２】
圧力増大相を示す測定相１では、終わりの値又はその最大値の予め定めるパーセンテージに到達する時間が測定される。同じことが圧力上昇相としての測定相２にも適用され、圧力が最大値の予め定めるパーセンテージへ下がる時間が測定される。測定された時間の値は基準の時間値と比較され、作られた差分が予め定める許容範囲を超えているかどうかに関して再度試験される。
【００４３】
診断のために、終わりの値、つまり給気されるチャンバの最大圧力値が静止状態において必要である。その値は一旦測定されると格納されるが、測定ごとに更新してもよい。
診断モジュール５は、絶え間なく作動する。診断モジュール５は、位置センサ２３及び２４のターミナル切換信号と、圧力センサ１８と更に流量センサ１７との信号とを必要とする。このモジュールでは、周期及び移動時間が格納され、圧力及び空気消費量が、ずれのために登録され監視される。この診断モジュールは、ここに、監視システムにおける欠陥の種類、トラブルの状態が独立に検知され、これらは、移動時間、位置決め時間、圧力、消費量において感知される。従って、他のモジュールによって検知される欠陥に関して明らかにできないトラブル状態としての欠陥を検出することができる。測定された値又はデータ、つまり、位置決め時間、移動時間、空気消費量、最大圧力値、平均圧力値は適当な基準値と比較される。ここで、差分値が形成され、許容範囲を下回るか上回るかについて試験される。この欠陥のおおまかな検出は、個別のケースでは、診断モジュールＭ１ないしＭ４を用いる特定の欠陥検出に続く。
【００４４】
診断モジュールＭ１ないしＭ３は最も重要な診断モジュールを構成している。簡単な設計の場合は、診断モジュールＭ４及び／又はＭ５は、なくてもよい。この場合において、追加の診断モジュールを追加することが当然ながらできる。
【００４５】
診断モジュールは、原則的に、別々の診断回路の形態であってもよいが、診断プログラムの機能グループとして設計されてもよく、その場合、電子診断回路２２の形態又は電子制御手段２１の形態として設けてもよく、集中電子制御回路の形態で設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施例の診断装置に接続された空気圧シリンダ及び制御弁の形態の弁アクチュエータ装置を示す図である。
【図２】診断装置を診断モジュールに分解して詳細に示す図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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