(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のシリンダ（５２）、および前記シリンダの内側に設けられた部屋（５６、５７）に供給される流体の圧力により移動する移動体（５１）を備えた対象装置（５０）における前記移動体の動作を監視する監視装置であって、
前記シリンダに設けられ、前記移動体の動作に応じた前記部屋の流体の圧縮または膨張により前記シリンダに流れる熱流束を検出する熱流束センサ（１０）と、
前記熱流束センサの出力信号に基づき、前記移動体の動作状態を検出する検出部（１１、１２、１３）と、を備え、
前記検出部は、
前記移動体の動作状態が正常時における前記熱流束センサの出力信号の挙動範囲であることを示す正常判定領域（Ｈ）と、前記正常判定領域（Ｈ）よりも外側の領域であって前記移動体の動作状態が異常予兆時における前記熱流束センサの出力信号の挙動範囲であることを示す異常予兆判定領域（Ｋ１、Ｋ２）とを記憶しており、
前記熱流束センサの出力信号が、前記正常判定領域内にあるとき、正常であると判定し、
前記熱流束センサの出力信号が、前記正常判定領域外であり、且つ、前記異常予兆判定領域内にあるとき、異常予兆であると判定し、
前記熱流束センサの出力信号が、前記正常判定領域外であり、且つ、前記異常予兆判定領域外にあるとき、異常であると判定する監視装置。
【請求項２】
前記検出部は、
前記移動体の動作状態が正常時における前記熱流束センサの出力信号の波形に基づいて予め設定した許容歪み波形を記憶しており、
前記熱流束センサの出力信号の波形が、前記許容歪み波形より小さい歪みのとき、正常であると判定し、
前記熱流束センサの出力信号の波形が、前記許容歪み波形より大きい歪みのとき、異常予兆であると判定する請求項１に記載の監視装置。
【請求項３】
前記検出部の判定結果に基づき、警告信号を発する警告部（２２）をさらに備える請求項１または２に記載の監視装置。
【請求項４】
前記熱流束センサは、前記シリンダの外壁から前記部屋に向けて凹む凹部（５４）に設けられる請求項１ないし３のいずれか１つに記載の監視装置。
【請求項５】
前記凹部の内壁は曲面状に形成され、
前記熱流束センサは、前記凹部の内壁に沿って湾曲する可撓性を有するものである請求項４に記載の監視装置。
【請求項６】
前記熱流束センサを前記凹部の内壁に押圧する押圧部材（１４、３０、４０）をさらに備える請求項４または５に記載の監視装置。
【請求項７】
前記押圧部材（３０、４０）は、前記熱流束センサを前記凹部の内壁に押圧すると共に、前記押圧部材の一部が前記シリンダ（５４３、５４６）に当接しており、
前記シリンダは前記押圧部材を通じて電気的にグランド（１９）に接続されている請求項６に記載の監視装置。
【請求項８】
前記熱流束センサを前記シリンダの外壁に押圧する弾性リング部材（４５）を備える請求項１ないし３のいずれか１つに記載の監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象装置が備える移動体の動作を監視する監視装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エアシリンダ装置等により移動する移動体の動きを検出する手段として、オートスイッチが知られている。特許文献１では、移動体である下部プッシャの位置をオートスイッチを用いて検出している。一般に、オートスイッチは、磁石などの磁界発生部材を取り付けた移動体が、オートスイッチの検出範囲に入りまたはその検出範囲から離れることで、オン、オフ信号を出力するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２２３５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、オートスイッチは、移動体がオートスイッチの検出範囲に入るとき、または離れるとき以外、移動体がどのような動きをしているのかを監視することはできない。そのため、移動体の動作状態を監視するためには、新たな構成の検出手段を備えた監視装置が求められる。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みて、対象装置が備える移動体の動作状態を監視する監視装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明の監視装置は、対象装置（５０）が備える移動体（５１）の動作を監視するものである。対象装置は、筒状のシリンダ（５２）、およびシリンダの内側に設けられた部屋（５６、５７）に供給される流体の圧力により移動する移動体を備える。
【０００７】
監視装置は、熱流束センサ（１０）および検出部（１１、１２、１３）を備える。熱流束センサは、シリンダに設けられ、移動体の動作に応じた部屋の流体の圧縮または膨張により前記シリンダに流れる熱流束を検出する。検出部は、熱流束センサの出力信号に基づき、移動体の動作状態を検出する。
また、検出部は、移動体の動作状態が正常時における熱流束センサの出力信号の挙動範囲であることを示す正常判定領域（Ｈ）と、正常判定領域（Ｈ）よりも外側の領域であって移動体の動作状態が異常予兆時における熱流束センサの出力信号の挙動範囲であることを示す異常予兆判定領域（Ｋ１、Ｋ２）とを記憶しており、熱流束センサの出力信号が、正常判定領域内にあるとき、正常であると判定し、熱流束センサの出力信号が、正常判定領域外であり、且つ、異常予兆判定領域内にあるとき、異常予兆であると判定し、熱流束センサの出力信号が、正常判定領域外であり、且つ、異常予兆判定領域外にあるとき、異常であると判定する。
【０００８】
これによれば、対象装置が有する部屋に供給される流体の圧力が上昇または低下すると、その圧力により移動体が移動する。このとき、部屋の流体の圧縮または膨張と共に流体の温度も上昇または低下する。そのため、シリンダに設けられた熱流束センサは移動体の動作に応じた信号を出力するので、検出部はその信号に基づき、移動体の動作状態を検出することが可能である。したがって、監視装置は、対象装置が備える移動体の動作状態を監視できる。
【０００９】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる監視装置を取り付けた対象装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線におけるシリンダの断面図である。
【図３】図２中の熱流束センサをシリンダに取り付ける前の状態の平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線の断面図である。
【図５】監視装置が備える熱流束センサ、オートスイッチおよび制御ユニットの出力信号の波形の一例を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる監視装置を取り付けたシリンダを示す部分断面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線の断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態にかかる監視装置を取り付けたシリンダを示す断面図である。
【図９】図８のＩＸ部分の拡大図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線の断面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態にかかる監視装置を取り付けたシリンダを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１２】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１および図２に示すように、本実施形態の監視装置１は、対象装置としてのエアシリンダ５０に取り付けられ、そのエアシリンダ５０が備える移動体としてのピストン５１の動作を監視するものである。
【００１３】
まず、エアシリンダ５０について説明する。
【００１４】
エアシリンダ５０は、空気圧を動力として、ピストン５１を往復運動させる動力シリンダ装置である。エアシリンダ５０は、シリンダ５２、ピストン５１およびピストンロッド５３を備えている。
【００１５】
シリンダ５２は、筒状に形成され、内側に内部空間としての２つの部屋５６、５７を有する。また、シリンダ５２は、径方向外側の外壁から部屋５６、５７に向けて凹む凹部５４を有している。この凹部５４は、シリンダ５２の軸方向に延びている。
【００１６】
図１に示すように、シリンダ５２の部屋５６、５７には、移動体としてのピストン５１が配置されている。以下の説明において、ピストン５１のピストンロッド５３側とは反対側の部屋５６を第１室５６といい、ピストン５１のピストンロッド５３側の部屋５７を第２室５７というものとする。ピストン５１は、第１室５６または第２室５７に供給される空気の圧力により、シリンダ５２の軸方向に往復移動可能である。
【００１７】
ピストンロッド５３は、ピストン５１と連動する軸部材である。ピストンロッド５３は、一端がピストン５１に接続され、他端がシリンダ５２の軸方向の端部に設けられた穴５５から突出している。ピストンロッド５３は、対象物６０に対し、搬送または保持などの種々の作業を行うことが可能である。
【００１８】
シリンダ５２には、第１室５６に連通する第１開口部５８が形成されている。また、シリンダ５２には、第２室５７に連通する第２開口部５９が形成されている。
【００１９】
シリンダ５２の第１開口部５８には第１配管６１が接続され、第２開口部５９には第２配管６２が接続されている。この第１配管６１と第２配管６２とは、いずれも流路切替弁６３に接続されている。この流路切替弁６３は、空気圧縮機６４に接続される圧縮空気の供給管６５と、大気開放された排気管６６とに接続されている。流路切替弁６３は、制御ユニット１２から出力される動作信号により駆動し、上述した配管の連通および遮断を切り替えるものである。
【００２０】
具体的には、流路切替弁６３は、図１に示したＡの位置で配管を接続するとき、第１配管６１と供給管６５とを連通し、第２配管６２と排気管６６とを連通する。このとき、第１室５６に圧縮空気が供給され、第２室５７が大気開放される。これにより、ピストン５１は、実線Ｃの位置から破線Ｄの位置に移動する。
【００２１】
また、流路切替弁６３は、Ｂの位置で配管を接続するとき、第１配管６１と排気管６６とを連通し、第２配管６２と供給管６５とを連通する。このとき、第１室５６が大気開放され、第２室５７に圧縮空気が供給される。これにより、ピストン５１は、破線Ｄの位置から実線Ｃの位置に移動する。
【００２２】
次に、上述したピストン５１の動作を監視する監視装置１について説明する。
【００２３】
監視装置１は、熱流束センサ１０、電圧計１１および制御ユニット１２などを備えている。なお、電圧計１１と制御ユニット１２により検出部１３が構成される。
【００２４】
熱流束センサ１０は、シリンダ５２の軸方向の第１室５６側の端部に設けられ、ピストン５１の動作に応じた第１室５６の空気の圧縮または膨張に伴ってシリンダ５２の内側と外側との間を流れる熱流束を検出するものである。
【００２５】
ここで、熱流束センサ１０の構造について説明する。
【００２６】
図３および図４に示すように、熱流束センサ１０は、絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０が一体化され、この一体化されたものの内部で第１、第２層間接続部材１３０、１４０が交互に直列に接続された構造を有する。なお、図３では、表面保護部材１１０を省略している。絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０は、フィルム状であって、熱可塑性樹脂等の可撓性を有する樹脂材料で構成されている。絶縁基材１００は、その厚さ方向に貫通する複数の第１、第２ビアホール１０１、１０２が形成されている。第１、第２ビアホール１０１、１０２に互いに異なる金属や半導体等の熱電材料で構成された第１、第２層間接続部材１３０、１４０が埋め込まれている。絶縁基材１００の表面１００ａに配置された表面導体パターン１１１によって第１、第２層間接続部材１３０、１４０の一方の接続部が構成されている。絶縁基材１００の裏面１００ｂに配置された裏面導体パターン１２１によって第１、第２層間接続部材１３０、１４０の他方の接続部が構成されている。
【００２７】
熱流束センサ１０の厚さ方向にて、熱流束が熱流束センサ１０を通過すると、第１、第２層間接続部材１３０、１４０の一方の接続部と他方の接続部に温度差が生じる。これにより、ゼーベック効果によって第１、第２層間接続部材１３０、１４０に熱起電力が発生する。熱流束センサ１０は、この熱起電力をセンサ信号（例えば、電圧信号）として出力する。
【００２８】
図２に示すように、熱流束センサ１０は、シリンダ５２の凹部５４に設けられている。シリンダ５２の凹部５４の内壁は曲面状に形成されている。上述したように、熱流束センサ１０は、フィルム状であり、凹部５４の内壁に沿って湾曲する可撓性を有するものである。そのため、熱流束センサ１０は、凹部５４の内壁に沿った曲面形状となっている。
【００２９】
熱流束センサ１０に対し凹部５４の内壁とは反対側には、押圧部材１４が設けられている。押圧部材１４は、例えばウレタンパイプなどから形成され、筒状に丸められた場合に径方向外側へ拡がる張力を有するものである。そのため、その押圧部材１４が熱流束センサ１０を凹部５４の内壁に押圧することにより、熱流束センサ１０と凹部５４の内壁とが密着し、凹部５４の内壁と熱流束センサ１０と押圧部材１４の間を熱流が良好に流れる。したがって、熱流束センサ１０は、シリンダ５２の凹部５４の内壁側の面と押圧部材１４側の面との間を熱流束センサ１０を経由して流れる熱流束に応じた信号を出力する。
【００３０】
図１に示すように、熱流束センサ１０が出力する電圧信号は、電圧計１１によって計測される。熱流束センサ１０と電圧計１１とを接続する配線１５、１６は、チューブ状のシールド線１７の内側を通っている。シールド線１７は外部からの電磁波の侵入を防ぐための導体１７１を有している。なお、図１では説明のため、導体１７１を破線で記載しているが、実際には、導体１７１はシールド線１７の内部で配線１５、１６を囲うように筒状に形成されている。
【００３１】
シールド線１７が有する導体１７１は、配線１８などを通じてシリンダ５２に電気的に接続されている。なお、シールド線１７が有する導体１７１とシリンダ５２とを直接接続してもよい。シールド線１７が有する導体１７１は、グランド１９に接続することが好ましい。これにより、熱流束センサ１０が出力する電圧信号に対するノイズを低減することが可能である。
【００３２】
なお、シリンダ５２とグランド１９とを図示していないアース線により直接接続してもよい。
【００３３】
電圧計１１の計測値は制御ユニット１２に伝送される。制御ユニット１２は、マイクロコンピュータ等を有して構成されるものである。制御ユニット１２は、電圧計１１により計測された熱流束センサ１０の出力信号に基づき、ピストン５１の動作状態を検出する。これについては、後述する。
【００３４】
図１および図２に示すように、シリンダ５２の凹部５４には、２個のオートスイッチ２０、２１が設けられている。オートスイッチ２０、２１は、ピストン５１に設けられた磁石などの磁界発生部材から生じる磁界がオートスイッチ２０、２１の検出範囲に入ると、オートスイッチ２０、２１の内部に設けられている図示していないスイッチの接点をオンする。また、オートスイッチ２０、２１は、その磁界がオートスイッチ２０、２１の検出範囲から外れると、オートスイッチ２０、２１の内部に設けられているスイッチの接点をオフするものである。
【００３５】
以下の説明において、シリンダ５２の軸方向の第１室５６側の端部に設けられたオートスイッチ２０を第１オートスイッチ２０といい、シリンダ５２の軸方向の第２室５７側の端部に設けられたオートスイッチ２１を第２オートスイッチ２１という。
【００３６】
第１オートスイッチ２０は、ピストン５１がシリンダ５２の第１室５６側の端部に位置するとオンし、ピストン５１がシリンダ５２の第１室５６側の端部から離れるとオフする。第２オートスイッチ２１は、ピストン５１がシリンダ５２の第２室５７側の端部に位置するとオンし、ピストン５１がシリンダ５２の第２室５７側の端部から離れるとオフする。
【００３７】
第１、第２オートスイッチ２１、２１の信号は制御ユニット１２に伝送される。
【００３８】
続いて、制御ユニット１２がピストン５１の動作状態を検出する方法について説明する。
【００３９】
上述したように、制御ユニット１２は、流路切替弁６３を駆動するための動作信号を出力する。また、制御ユニット１２には、電圧計１１により計測された熱流束センサ１０の出力信号、および第１、第２オートスイッチ２１、２１のオン、オフ信号が入力される。
【００４０】
図５（Ａ）は、ピストン５１が１サイクル動作をする際の熱流束センサ１０の出力信号の挙動（波形）を示したものである。ここで、１サイクル動作とは、ピストン５１が図１の実線Ｃに示す位置から破線Ｄに示す位置に前進し、ピストンロッド５３の位置を一定時間保持した後、再び破線Ｄに示す位置から実線Ｃに示す位置に後退する動作をいう。
【００４１】
図５（Ａ）の実線Ｅに示す波形は、複数回の実験により検出された正常動作時の平均波形を模式的に示している。なお、この正常動作時の平均波形は、エアシリンダ５０の形状または大きさ、空気圧縮機６４から供給される圧縮空気の気圧変動、或いは、対象物６０の形状または大きさなどにより変化するものである。
【００４２】
また、図５（Ｂ）は、ピストン５１が１サイクル動作をする際の第１、第２オートスイッチ２１、２１のオン、オフ信号を示したものである。
【００４３】
また、図５（Ｃ）は、ピストン５１が１サイクル動作をする際に、制御ユニット１２から流路切替弁６３に対して伝送される動作信号を示したものである。
【００４４】
＜前進動作＞
図５（Ｃ）に示すように、時刻ｔ１で、制御ユニット１２から流路切替弁６３に対し、ピストン５１を前進させるための動作信号としての前進信号が伝送される。これにより、流路切替弁６３は、図１に示したＡの位置となる。そのため、空気圧縮機６４から供給管６５および第１配管６１を通り、第１室５６に圧縮空気が供給される。また、第２室５７は、第２配管６２および排気管６６に連通し、大気開放される。したがって、第１室５６の空気が加圧され、第２室５７の空気が大気開放されるので、ピストン５１は、実線Ｃの位置から破線Ｄの位置に向けて移動する。
【００４５】
その際、図５（Ｂ）に示すように、時刻ｔ２で、ピストン５１に設けられた磁界発生部材から生じる磁界が第１オートスイッチ２０の検出範囲から外れると、第１オートスイッチ２０がオフする。その後、時刻ｔ３で、ピストン５１に設けられた磁界発生部材から生じる磁界が第２オートスイッチ２１の検出範囲に入ると、第２オートスイッチ２１がオンする。時刻ｔ４で、ピストンロッド５３の位置が保持される。
【００４６】
図５（Ａ）の実線Ｅに示すように、時刻ｔ１の前進開始から時刻ｔ３までの間、正常動作時の平均波形は上昇する。これは、第１室５６の空気が圧縮され、熱を発生することにより、シリンダ５２の第１室５６から外部へ熱流が流れるからである。
【００４７】
＜保持動作＞
時刻ｔ４でピストンロッド５３の位置が保持された後、その保持動作は、時刻ｔ５で制御ユニット１２から流路切替弁６３に対してピストン５１を後退させるための動作信号としての後退信号が伝送されるまで継続する。図５（Ａ）の実線Ｅに示すように、時刻ｔ３から時刻ｔ６の間、正常動作時の平均波形は低下する。これは、ピストン５１の停止によりシリンダ５２の第１室５６の空気の流動が止まり、シリンダ５２の第１室５６から外部へ流れる熱流が減少するからである。
【００４８】
＜後退動作＞
図５（Ｃ）に示すように、時刻ｔ５で、制御ユニット１２から後退信号が伝送されると、流路切替弁６３は、図１に示したＢの位置となる。そのため、空気圧縮機６４から供給管６５および第２配管６２を通り、第２室５７に圧縮空気が供給される。また、第１室５６は、第１配管６１および排気管６６に連通し、大気開放される。したがって、第２室５７の空気が圧縮され、第１室５６の空気が大気開放されるので、ピストン５１が破線Ｄの位置から実線Ｃの位置に向けて移動する。
【００４９】
図５（Ｂ）に示すように、時刻ｔ６で、ピストン５１に設けられた磁界発生部材から生じる磁界が第２オートスイッチ２１の検出範囲から外れると、第２オートスイッチ２１がオフする。そして時刻ｔ７で、ピストン５１に設けられた磁界発生部材から生じる磁界が第１オートスイッチ２０の検出範囲に入ると、第１オートスイッチ２０がオンする。時刻ｔ８で、ピストン５１の後退動作が終了する。
【００５０】
図５（Ａ）の実線Ｅに示すように、時刻ｔ５の後退開始から時刻ｔ８の後退終了までの間、正常動作時の平均波形は、緩やかな変動となる。これは、第１室５６の空気が大気開放されているので、シリンダ５２の第１室５６と外部との間の熱流が少ないからである。
【００５１】
上述したように、監視装置１は、ピストン５１の動作中における熱流束センサ１０の出力信号を計測し、その出力信号の挙動と動作信号との連携状態をグラフに表し、または数値化することが可能である。即ち、監視装置１は、出力信号の波形から、ピストン５１の挙動を視覚化して監視することが可能である。
＜正常動作領域の把握＞
ピストン５１が正常に動作する際、熱流束センサ１０の出力信号は一定範囲の挙動を示す。そのため、複数回の実験を行い、その統計をとることにより、ピストン５１の動作が正常時における熱流束センサ１０の出力信号の挙動範囲を予め設定することが可能である。
【００５２】
図５（Ａ）では、ピストン５１の動作が正常時における熱流束センサ１０の出力信号の上限を一点鎖線Ｆで示し、その下限を一点鎖線Ｇで示している。したがって、正常時における熱流束センサ１０の出力信号の挙動範囲は、一点鎖線Ｆと一点鎖線Ｇとの間の領域である。以下の説明において、この領域を正常判定領域Ｈと称する。この正常判定領域Ｈは、検出部１３としての制御ユニット１２が有するメモリに記憶される。
【００５３】
＜異常動作領域の把握＞
また、ピストン５１が前進動作をする際、仮にシリンダ５２の内壁とピストン５１との間に異物が噛み込むなどすると、ピストン５１の動きが悪化し、第１室５６の空気が正常時よりも圧縮されるので、熱流束センサ１０の出力信号の上昇率が大きくなる。これに対し、仮にシリンダ５２の内壁またはピストン５１の外壁が摩耗し、その隙間が大きくなると、ピストン５１の動きが速くなり、第１室５６の空気が膨張するので、熱流束センサ１０の出力信号が下降するか、または正常時よりも上昇率が小さくなる。そのため、複数回の実験を行うことにより、検出部１３は、ピストン５１の動作が異常時および異常予兆時における熱流束センサ１０の出力信号の挙動範囲を予め設定することが可能である。
【００５４】
図５（Ａ）では、ピストン５１の動作が異常予兆時における熱流束センサ１０の出力信号の上限を破線Ｉで示し、その下限を破線Ｊで示している。したがって、異常予兆時における熱流束センサ１０の出力信号の挙動範囲は、正常判定領域Ｈを除いた破線Ｉと破線Ｊとの間の領域である。以下の説明において、この領域を異常予兆判定領域Ｋ１、Ｋ２と称する。この異常予兆判定領域Ｋ１、Ｋ２は、検出部１３としての制御ユニット１２が有するメモリに記憶される。
【００５５】
＜正常波形・異常予兆波形・異常波形検出＞
監視装置１は、ピストン５１の動作時における熱流束センサ１０の出力信号が、正常判定領域Ｈにあるか否か、または、異常予兆判定領域Ｋ１、Ｋ２にあるか否かを検出する。
【００５６】
例えば、図５（Ａ）の実線Ｅに示す波形のように、熱流束センサ１０の出力信号が正常判定領域Ｈにある場合、検出部１３としての制御ユニット１２が有する判定回路は、ピストン５１の動作が正常であると判定する。
【００５７】
また、図５（Ａ）の破線Ｌに示す波形のように、熱流束センサ１０の出力信号が正常判定領域Ｈの外側にあり、且つ、異常予兆判定領域Ｋ１、Ｋ２内にある場合、検出部１３が有する判定回路は、ピストン５１の動作が異常予兆の状態にあると判定する。
【００５８】
また、図５（Ａ）の二点鎖線Ｍに示す波形のように、熱流束センサ１０の出力信号が正常判定領域Ｈの外側にあり、且つ、異常予兆判定領域Ｋ１、Ｋ２の外側にあるとき、検出部１３が有する判定回路は、ピストン５１の動作が異常であると判定する。
【００５９】
また、検出部１３は、上記の方法とは異なる方法により、ピストン５１の動作時における熱流束センサ１０の出力信号が、正常判定領域Ｈにあるか否か、または、異常予兆判定領域Ｋ１、Ｋ２にあるか否かを検出することも可能である。
【００６０】
すなわち、検出部１３が有する判定回路は、熱流束センサ１０の出力信号の波形が、正常時における熱流束センサ１０の出力信号の波形に基づいて予め設定した許容歪み波形より大きく歪むか否かを判定する。ここで、許容歪み波形とは、正常時における熱流束センサ１０の出力信号の波形の傾きに対し、検出信号の波形の傾きが所定角度以内であるか、または検出信号の波形の傾きが所定角度以上である状態が継続する時間が所定時間内である波形をいう。
【００６１】
例えば、図５（Ａ）の矢印Ｎは、実線Ｅに示した波形の一定時間の傾きを示したものである。また、矢印Ｏは、破線Ｌに示した波形の一定時間の傾きを示したものである。このとき、検出部１３は、矢印Ｎの傾きよりも矢印Ｏの傾きが所定角度以上であり、その状態が所定時間継続していることから、破線Ｌに示した波形が予め設定した許容歪み波形より大きく歪んでいると判定する。その場合、検出部１３は、破線Ｌに示した波形に基づき、ピストン５１の動作が異常予兆の状態にあると判定する。
【００６２】
検出部１３の判定結果に基づき、警告部２２（図１参照）は、警告信号を発する。警告部２２は、例えばモニタ、ブザーまたはランプなどであり、画像、音または光による警告信号を発することで監視装置１の使用者に対し、製品の良否判定、対象装置の保全警告、またはエアシリンダ５０の緊急停止などを報知することが可能である。また、警告部２２は、警告信号とともにエアシリンダ５０の動作を停止するようにしてもよい。
【００６３】
このようにして、制御ユニット１２は、ピストン５１の動作状態を検出することが可能である。
【００６４】
以上説明したとおり、本実施形態の監視装置１は、次の作用効果を奏する。
【００６５】
（１）本実施形態では、シリンダ５２に設けられた熱流束センサ１０はピストン５１の動作に応じた信号を出力するので、検出部１３はその信号に基づき、ピストン５１の動作状態を検出することが可能である。したがって、監視装置１は、エアシリンダ５０が備えるピストン５１の動作状態を監視できる。
【００６６】
（２）本実施形態では、検出部１３は、熱流束センサ１０の出力信号が、予め設定した正常時における熱流束センサ１０の出力信号の挙動範囲内にあるか否かを判定する．
これによれば、ピストン５１が正常時の動作をする際に熱流束センサ１０の出力信号は一定範囲の挙動を示すので、正常時における熱流束センサ１０の出力信号の挙動範囲を実験などにより予め設定することが可能である。したがって、検出部１３は、熱流束センサ１０の出力信号に基づき、ピストン５１の動作が正常であるか否かを判定できる。
【００６７】
（３）本実施形態では、検出部１３は、正常時における熱流束センサ１０の出力信号の挙動範囲である正常判定領域Ｈと、異常予兆を示す熱流束センサ１０の出力信号の挙動範囲である異常予兆判定領域Ｋ１、Ｋ２とを記憶している。そして検出部１３は、熱流束センサ１０の出力信号が、正常判定領域Ｈ内にあるとき、ピストン５１の動作が正常であると判定する。また、検出部１３は、熱流束センサ１０の出力信号が、正常判定領域Ｈの範囲外であり、且つ、異常予兆判定領域Ｋ１、Ｋ２内にあるとき、ピストン５１の動作が異常予兆の状態にあると判定する。また、検出部１３は、熱流束センサ１０の出力信号が、正常判定領域Ｈの範囲外であり、且つ、異常予兆判定領域Ｋ１、Ｋ２の範囲外にあるとき、ピストン５１の動作が異常であると判定する。
【００６８】
これによれば、検出部１３は、熱流束センサ１０の出力信号に基づき、ピストン５１の動作が正常であるか否か、異常予兆であるか否か、または異常であるか否かを判定できる。
【００６９】
（４）本実施形態では、検出部１３は、熱流束センサ１０の出力信号の波形が、正常時における熱流束センサ１０の出力信号の波形に基づいて予め設定した許容歪み波形より大きく歪むか否かを判定する。
【００７０】
これによれば、ピストン５１は正常時においてシリンダ５２の第１室５６に供給される空気の圧力に応じた一定の動作をするので、正常時における熱流束センサ１０の出力信号の波形に基づいた許容歪み波形を予め設定することが可能である。したがって、検出部１３は、熱流束センサ１０の出力信号の波形に基づき、ピストン５１の動作が正常であるか否かを判定できる。
【００７１】
（５）本実施形態では、検出部１３の判定結果に基づき、警告信号を発する警告部２２をさらに備える。
【００７２】
これによれば、警告部２２により、製品の良否判定、エアシリンダ５０の保全警告、またはエアシリンダ５０の緊急停止など行うことができる。
【００７３】
（６）本実施形態では、熱流束センサ１０は、シリンダ５２の外壁から第１室５６に向けて凹む凹部５４に設けられる。
【００７４】
これによれば、熱源である第１室５６に近い位置に熱流束センサ１０を設けることが可能である。したがって、監視装置１は、熱流束センサ１０による熱流束の検出精度を高めることができる。
【００７５】
（７）本実施形態では、熱流束センサ１０は、曲面状に形成された凹部５４の内壁に沿って湾曲する可撓性を有するものである。
【００７６】
これによれば、監視装置１は、熱流束センサ１０と凹部５４の内壁とを空気を介さず密着させることで、熱流束センサ１０による検出精度を高めることができる。
【００７７】
（８）本実施形態では、監視装置１は、熱流束センサ１０を凹部５４の内壁に押圧する押圧部材１４を備える。
【００７８】
これによれば、熱流束センサ１０と凹部５４の内壁との間に隙間が生じることを防ぐことができる。
【００７９】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対して熱流束センサ１０の取り付け方法を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００８０】
図６および図７に示すように、熱流束センサ１０は、押圧部材３０によってシリンダ５２の凹部５４に設けられている。凹部５４は、シリンダ５２の軸方向の端部に開口している。そのため、熱流束センサ１０と押圧部材３０とは、シリンダ５２の軸方向の端部の開口から凹部５４に挿入され、所定の位置に取り付けられる。なお、シリンダ５２の凹部５４は、第１室５６側に形成された円筒溝５４１、およびその円筒溝５４１からシリンダ５２の外壁側に延びる開口溝５４２を有する。円筒溝５４１の内径よりも、開口溝５４２の幅は小さい。そのため、シリンダ５２は、円筒溝５４１と開口溝５４２との接続箇所に肩部５４３を有する。
【００８１】
押圧部材３０は、円柱部材３１、支持部材３２およびねじ部材３３などから構成されている。押圧部材３０は、金属などの導体から形成されている。
【００８２】
円柱部材３１は、円柱部３１１、およびその円柱部３１１の軸方向の両端に設けられた軸部３１２を有している。熱流束センサ１０は、フィルム状であり、円柱部３１１の外周に巻き付けられている。
【００８３】
支持部材３２は、支持本体部３２１、２本の腕部３２２およびシールド線取付部３２３などを有している。支持本体部３２１は、上述した円柱部材３１から離れた位置で、円柱部材３１の軸方向に沿うように設けられている。２本の腕部３２２は、支持部材３２の両端部からそれぞれ円柱部材３１側に延びている。腕部３２２は、開口溝５４２の幅より大きい環状部３２４と、その環状部３２４の外周の一部から径方向に延びる連結部３２５とを有する。連結部３２５の幅は、開口溝５４２の幅より小さい。環状部３２４には、円孔３２６が設けられている。円孔３２６の内径は、円柱部材３１の軸部３１２の外径よりも大きい。この円孔３２６を、円柱部材３１の軸部３１２が挿通している。
【００８４】
なお、シールド線取付部３２３には、チューブ状のシールド線１７が取り付けられる。シールド線取付部３２３とシールド線１７が有する導体１７１とは、電気的に接続されている。このシールド線１７が有する導体１７１は、グランド１９に接続されている。なお、図６および図７では説明のため、導体１７１を破線で記載しているが、実際には、導体１７１はシールド線１７の内部で配線１５、１６を囲うように筒状に形成されている。
【００８５】
ねじ部材３３は、頭部３３１が支持本体部３２１に当接し、頭部３３１とは反対側の端部が円柱部３１１に設けられたねじ穴３１３に螺合している。ねじ部材３３は、例えば角型レンチなどの締め付け用の治具を支持本体部３２１に設けられた孔３２７を通じて頭部３３１の角孔３３２に挿入することで、軸周りに回転させることが可能である。ねじ部材３３がその軸周りの一方に回転すると、円柱部材３１と支持本体部３２１との距離が遠ざかる。すると、円柱部材３１とそこに巻かれた熱流束センサ１０とが円筒溝５４１の内壁に押し付けられると共に、腕部３２２の環状部３２４がシリンダ５２の肩部５４３に当接する。そのため、熱流束センサ１０と凹部５４の内壁とが密着し、凹部５４の内壁と熱流束センサ１０と押圧部材３０の間を熱流が良好に流れる。したがって、熱流束センサ１０は、その厚さ方向に通過する熱流束に応じた信号を出力する。
【００８６】
上述したように、ねじ部材３３の軸力によって円柱部材３１と熱流束センサ１０とが円筒溝５４１の内壁に押し付けられ、その反力により、腕部３２２の環状部３２４は、シリンダ５２の肩部５４３に当接する。これにより、押圧部材３０とシリンダ５２とは電気的に接続される。したがって、シリンダ５２は、押圧部材３０を通じて電気的にグランド１９に接続される。これにより、熱流束センサ１０の出力信号に対し、シリンダ５２から生じるノイズの影響を低減することが可能である。
【００８７】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態も、第１実施形態に対して熱流束センサ１０の取り付け方法を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００８８】
図８から図１０に示すように、第３実施形態のシリンダ５２の凹部５４は、シリンダ５２の部屋５６、５７側に形成された角筒溝５４４と、その角筒溝５４４からシリンダ５２の外壁側に延びる開口溝５４５とを有する。角筒溝５４４は、断面が略矩形状である。角筒溝５４４の幅よりも、開口溝５４５の幅は小さい。そのため、シリンダ５２は、角筒溝５４４と開口溝５４５との接続箇所に肩部５４６を有する。
【００８９】
熱流束センサ１０は、押圧部材４０によってシリンダ５２の凹部５４に設けられている。凹部５４は、シリンダ５２の軸方向の端部に開口している。そのため、熱流束センサ１０と押圧部材４０とは、シリンダ５２の軸方向の端部の開口から凹部５４に挿入され、所定の位置に取り付けられる。
【００９０】
押圧部材４０は、板状部材４１、当接部材４２およびねじ部材４３などから構成されている。板状部材４１は、金属などの導体から形成されている。板状部材４１の幅は、角筒溝５４４の幅より小さく、開口溝５４５の幅より大きい。
【００９１】
当接部材４２は、熱流束センサ１０に固定されている。
【００９２】
ねじ部材４３は、板状部材４１に設けられたねじ穴４１１に螺合している。ねじ部材４３は、軸方向の一方の端部に角穴４３１を有し、他方の端部が当接部材４２に当接している。ねじ部材４３は、その角穴４３１に対し例えば角型レンチなどの締め付け用の治具を挿入することで、軸周りに回転させることが可能である。ねじ部材４３がその軸周りの一方に回転すると、板状部材４１と当接部材４２との距離が遠ざかる。すると、ねじ部材４３の軸力により、板状部材４１がシリンダ５２の肩部５４６に当接すると共に、当接部材４２と熱流束センサ１０とが角筒溝５４４の内壁に押し付けられる。そのため、熱流束センサ１０と角筒溝５４４の内壁とが密着し、角筒溝５４４の内壁と熱流束センサ１０と押圧部材４０の間を熱流が良好に流れる。したがって、熱流束センサ１０は、その厚さ方向に通過する熱流束に応じた信号を出力する。
【００９３】
また、ねじ部材４３の軸力により板状部材４１がシリンダ５２の肩部５４６に当接することで、板状部材４１とシリンダ５２とは電気的に接続される。したがって、シリンダ５２は、板状部材４１を通じて電気的にグランド１９に接続される。これにより、熱流束センサ１０の出力信号に対し、シリンダ５２から生じるノイズの影響を低減することが可能である。
【００９４】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態も、第１実施形態に対して熱流束センサ１０の取り付け方法を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００９５】
図１１に示すように、第４実施形態のシリンダ５２は、円筒状のいわゆるチューブタイプシリンダである。
【００９６】
熱流束センサ１０は、弾性リング部材４５としてのホースバンドによってシリンダ５２の外壁に取り付けられている。熱流束センサ１０は、シリンダ５２の外壁に沿って湾曲する可撓性を有する。そのため、熱流束センサ１０は、ホースバンドの弾性力によってシリンダ５２の外壁に密着している。そのため、シリンダ５２の外壁と熱流束センサ１０とホースバンドとの間を熱流が良好に流れる。したがって、熱流束センサ１０は、その厚さ方向に通過する熱流束に応じた信号を出力する。
【００９７】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００９８】
（１）上記各実施形態では、対象装置としてのエアシリンダは、移動体としてのピストン５１に接続するピストンロッド５３が直線状に移動するものについて説明したが、他の実施形態では、ピストンロッド５３はリンク機構などを経由して対象物６０を支持するためのアーム機構を構成するものなどとしてもよい。
【００９９】
（２）上記各実施形態では、対象装置としてエアシリンダ５０を例にして説明したが、他の実施形態では対象装置は例えば油圧シリンダ等、移動体を移動するための流体が供給される部屋５６、５７を有する装置であればよい。
【０１００】
（３）上記各実施形態では、熱流束センサ１０をシリンダ５２の凹部５４に取り付けたが、他の実施形態では、熱流束センサ１０をシリンダ５２の外壁に取り付けてもよい。
【０１０１】
（４）上記各実施形態では、熱流束センサ１０をシリンダ５２の第１室５６側の端部に取り付けたが、他の実施形態では、熱流束センサ１０をシリンダ５２の第２室５７側の端部に取り付けてもよい。
【０１０２】
（５）上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【０１０３】
（まとめ）
上記各実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、監視装置は、熱流束センサおよび検出部を備える。熱流束センサは、シリンダに設けられ、移動体の動作に応じた部屋の流体の圧縮または膨張により生じる熱流束を検出する。検出部は、熱流束センサの出力信号に基づき、移動体の動作状態を検出する。
【０１０４】
第２の観点によれば、検出部は、熱流束センサの出力信号が、予め設定した正常時における熱流束センサの出力信号の挙動範囲内にあるか否かを判定する。
【０１０５】
これによれば、移動体が正常時の動作をする際に熱流束センサの出力信号は一定範囲の挙動を示すので、正常時における熱流束センサの出力信号の挙動範囲を実験などにより予め設定することが可能である。したがって、検出部は、熱流束センサの出力信号に基づき、移動体の動作が正常であるか否かを判定できる。
【０１０６】
第３の観点によれば、検出部は、熱流束センサの出力信号が、移動体の動作状態が正常時における熱流束センサの出力信号の挙動範囲から所定値以上大きくなると、移動体の動作状態が異常であると判定する。
【０１０７】
これによれば、検出部は、熱流束センサの出力信号に基づき、移動体の動作が異常であるか否かを判定できる。
【０１０８】
第４の観点によれば、検出部は、正常時における熱流束センサの出力信号の挙動範囲である正常判定領域と、正常判定領域よりも外側の領域であって異常予兆を示す熱流束センサの出力信号の挙動範囲である異常予兆判定領域とを記憶しており、熱流束センサの出力信号が、正常判定領域内にあるとき、正常であると判定し、熱流束センサの出力信号が、正常判定領域外であり、且つ、異常予兆判定領域内にあるとき、異常予兆であると判定し、熱流束センサの出力信号が、正常判定領域外であり、且つ、異常予兆判定領域外にあるとき、異常であると判定する。
【０１０９】
これによれば、正常判定領域および異常予兆判定領域を実験などにより予め設定し、検出部に記憶しておくことが可能である。したがって、検出部は、熱流束センサの出力信号に基づき、移動体の動作が正常であるか否か、異常予兆であるか否か、または異常であるか否かを判定できる。
【０１１０】
第５の観点によれば、検出部は、移動体の動作状態が正常時における熱流束センサの出力信号の波形に基づいて予め設定した許容歪み波形を記憶しており、熱流束センサの出力信号の波形が、許容歪み波形より小さい歪みのとき、正常であると判定し、熱流束センサの出力信号の波形が、許容歪み波形より大きい歪みのとき、異常予兆であると判定する。
【０１１１】
これによれば、移動体は正常時においてシリンダの部屋に供給される流体の圧力に応じた一定の動作をするので、正常時における熱流束センサの出力信号の波形に対する許容歪み波形を予め設定することが可能である。したがって、検出部は、熱流束センサの出力信号の波形に基づき、移動体の動作が正常であるか否かを判定できる。
【０１１２】
第６の観点によれば、検出部の判定結果に基づき、警告信号を発する警告部をさらに備える。
【０１１３】
これによれば、警告部により、製品の良否判定、対象装置の保全警告、または対象装置の緊急停止など行うことができる。
【０１１４】
第７の観点によれば、熱流束センサは、シリンダの外壁から部屋に向けて凹む凹部に設けられる。
【０１１５】
これによれば、熱源である部屋の流体に近い位置に熱流束センサを設けることが可能である。したがって、監視装置は、熱流束センサによる熱流束の検出精度を高めることができる。
【０１１６】
第８の観点によれば、凹部の内壁は曲面状に形成され、熱流束センサは、凹部の内壁に沿って湾曲する可撓性を有するものである。
【０１１７】
これによれば、監視装置は、熱流束センサと凹部の内壁とを密着させることで、熱流束センサによる検出精度を高めることができる。
【０１１８】
第９の観点によれば、熱流束センサを凹部の内壁に押圧する押圧部材を備える。
【０１１９】
これによれば、熱流束センサと凹部の内壁との間に隙間が生じることを防ぐことができる。
【０１２０】
第１０の観点によれば、シリンダと押圧部材とが当接し、シリンダは押圧部材を通じて電気的にグランドに接続されている。
【０１２１】
これによれば、熱流束センサの出力信号に対し、シリンダから生じるノイズの影響を低減することが可能である。したがって、部屋の容積が小さい小型のシリンダに対しても、監視装置は熱流束センサの出力信号により移動体の動作状態を監視できる。
【符号の説明】
【０１２２】
１  ・・・監視装置
１０・・・熱流束センサ
１１・・・電圧計
１２・・・制御ユニット
１３・・・検出部
５０・・・エアシリンダ（対象装置）
５１・・・ピストン（移動体）
５２・・・シリンダ
５３・・・部屋
【図１】
0006269715.tif 000002
【図２】
0006269715.tif 000003
【図３】
0006269715.tif 000004
【図４】
0006269715.tif 000005
【図５】
0006269715.tif 000006
【図６】
0006269715.tif 000007
【図７】
0006269715.tif 000008
【図８】
0006269715.tif 000009
【図９】
0006269715.tif 000010
【図１０】
0006269715.tif 000011
【図１１】
0006269715.tif 000012