JP2024171637A - 流体圧アクチュエータの動作検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】流体圧アクチュエータにおけるピストンの移動の開始時点および停止時点を正確に検出することが可能な流体圧アクチュエータの動作検出システムを提供すること。
【解決手段】第１圧力作用室１０３の圧力値である第１圧力値を検出する第１圧力センサ３と、第２圧力作用室１０４の圧力値である第２圧力値を検出する第２圧力センサ４と、を備えること、第１圧力値（波形Ｗ１１）と第２圧力値（波形Ｗ２１）との加算値を求め、加算値（波形Ａ１１）の時間微分値を求め、前記時間微分値（波形Ｄ１１）の時間経過に伴う変動に基づき、開始時点（時点ｔ３，時点ｔ７）および停止時点（時点ｔ４，時点ｔ８）を検出する検出プログラムを備える動作検出装置５と、を備えること。
【選択図】図８

Description

本発明は、流体圧アクチュエータの動作検出システムに関するものである。

例えば、食品工場などで使用されるロボットアームやエアハンドの制御には、複動型シリンダを有する流体圧アクチュエータが用いられる。複動型シリンダの内部は、ピストンにより、第１圧力作用室と第２圧力作用室とに区画され、第１圧力作用室と第２圧力作用室のそれぞれに、操作エアを給気または排気する配管の一端が接続されている。該配管のもう一端には切替弁を介して操作エアの供給源が接続され、第１圧力作用室への給気と、第２圧力作用室への給気を切替弁によって切り替えることで、ピストンがシリンダ内を往復運動する。

上記のような流体圧アクチュエータにおいては、例えば、操作エアの給気を開始してからピストンの移動が開始されるまでの時間の監視や、移動の開始から停止までの時間の監視により、流体圧アクチュエータの動作が正常であるか否かを監視する場合がある。この場合、ピストンの移動の開始時点、停止時点を正確に検出することが重要である。

そのような中、例えば、特許文献１には、第１圧力作用室の圧力値（第１圧力値）の時間微分値と第２圧力作用室の圧力値（第２圧力値）の時間微分値との少なくともいずれかを監視することでピストンの動作状態を検出することが可能なシリンダの動作状態監視装置が開示されている。

特開２０１８－５９５４９号公報

しかしながら、上記先行技術には次のような問題があった。例えば、流体圧アクチュエータをプッシュ方向に動作させる場合に、第１圧力値の時間微分値は、ピストンが移動を開始したとき、移動を停止したとき、ともに正方向に変動する。このため、第１圧力値の時間微分値の変動を観察することによって、ピストンの移動の開始と停止を検出しようとしても、第１圧力値の時間微分値が正方向へ変動したとき、ピストンが移動を開始したのか、ピストンが移動を停止したのか判別することが困難である。また、第２圧力値の時間微分値は、ピストンが移動を開始したとき、移動を停止したとき、ともに負方向に変動する。このため、第２圧力値の時間微分値の変動を観察することによって、ピストンの移動の開始と停止を検出しようとしても、第２圧力値の時間微分値が負方向へ変動したとき、ピストンが移動を開始したのか、ピストンが移動を停止したのか判別することが困難である。

本発明は、上記の問題点を解決するためのものであり、流体圧アクチュエータにおけるピストンの移動の開始時点および停止時点を正確に検出することが可能な流体圧アクチュエータの動作検出システムを提供することを目的する。

上記課題を解決するために、本発明の流体圧アクチュエータの動作検出システムは、次のような構成を有している。

（１）ピストンにより内部が第１圧力作用室と第２圧力作用室とに区画された複動型シリンダを備え、前記第１圧力作用室に対する操作エアの給気と前記第２圧力作用室に対する操作エアの給気との切り替えを行うことで、前記ピストンの移動の方向の切り替えが行われる流体圧アクチュエータの、前記移動の開始時点および前記移動の停止時点を検出するための流体圧アクチュエータの動作検出システムにおいて、前記第１圧力作用室の圧力値である第１圧力値を検出する第１圧力検出手段と、前記第２圧力作用室の圧力値である第２圧力値を検出する第２圧力検出手段と、を備えること、前記第１圧力値と前記第２圧力値との加算値を求め、前記加算値の時間微分値を求め、前記時間微分値の時間経過に伴う変動に基づき、前記開始時点および前記停止時点を検出する検出プログラムを備える検出手段と、を備えること、を特徴とする。

（２）（１）に記載の流体圧アクチュエータの動作検出システムにおいて、前記検出プログラムは、前記時間微分値が、略ゼロから正の値に変動を開始した後、再び略ゼロに収束した時点を、前記開始時点であると判定すること、が好ましい。

（３）（１）または（２）に記載の流体圧アクチュエータの動作検出システムにおいて、前記検出プログラムは、前記時間微分値が、略ゼロから負の値に変動を開始した時点を、前記停止時点であると判定すること、が好ましい。

（４）（１）乃至（３）いずれか１つに記載の流体圧アクチュエータの動作検出システムにおいて、前記検出プログラムは、前記時間微分値が、略ゼロから正の値に変動を開始した時点を、前記第１圧力作用室に対する操作エアの給気と前記第２圧力作用室に対する操作エアの給気との切り替えが行われた時点であると判定すること、が好ましい。

流体圧アクチュエータは、第１圧力作用室に対する操作エアの給気と第２圧力作用室に対する操作エアの給気との切り替えを行うことで、ピストンの移動方向の切り替え（プッシュ方向とプル方向の切り替え）が行われるものであるところ、本発明者は、ピストンの移動方向に関わらず、第１圧力作用室の圧力値である第２圧力作用室の圧力値である第２圧力値とを加算して求めた値の時間微分をし、該時間微分をして求めた値の時間経過に伴う変動を監視することで、ピストンの移動の開始時点および停止時点を正確に検出可能であることを発見した。なお、以下においては、第１圧力値と第２圧力値とを加算して求めた値の時間微分をして求めた値のことを、「加算値の時間微分値」といい、加算値の時間微分値の時間経過に伴う変動のことを、「加算値の時間微分値の変動」という。

例えば、本発明者は、加算値の時間微分値が、略ゼロから正の値に変動を開始した後、再び略ゼロに収束した時点（収束時点）は、ピストンの移動の開始時点と一致することを発見した。よって、加算値の時間微分値の変動を監視すれば、収束時点を以って、ピストンの移動の開始時点であると正確に判定することが可能である。

また例えば、本発明者は、加算値の時間微分値が、略ゼロから負の値に変動を開始した時点（負変動開始点）は、ピストンの移動の停止時点と一致することを発見した。よって、加算値の時間微分値の変動を監視すれば、負変動開始点を以って、ピストンの移動の停止時点であると正確に判定することが可能である。

また例えば、本発明者は、加算値の時間微分値が、略ゼロから正の値に変動を開始した時点（正変動開始点）は、第１圧力作用室に対する操作エアの給気と第２圧力作用室に対する操作エアの給気との切り替え（給気の切り替え）が行われた時点と一致することを発見した。よって、加算値の時間微分値の変動を監視すれば、正変動開始点を以って、給気の切り替えが行われた時点であると正確に判定することが可能である。なお、給気の切り替えとは、流体圧アクチュエータのピストンの移動を、プッシュ方向からプル方向に切り替え、または、プル方向からプッシュ方向に切り替えするために行うものである。なお、プッシュ方向とは、流体圧アクチュエータが、ピストンに結合された操作ロッドを備えるものとした場合に、該操作ロッドを複動型シリンダから突出させる方向のことをいう。またプル方向とは、プッシュ方向とは逆に、操作ロッドを複動型シリンダに収納する方向のことをいう。

（５）（１）乃至（４）いずれか１つに記載の流体圧アクチュエータの動作検出システムにおいて、前記検出プログラムは、前記第１圧力値と前記第２圧力値との減算値を求め、前記減算値の時間微分値を求め、該時間微分値の時間経過に伴う変動に基づき、前記ピストンの移動方向を検出すること、が好ましい。

（６）（５）に記載の流体圧アクチュエータの動作検出システムにおいて、前記検出プログラムは、前記移動方向の検出を、前記加算値の時間微分値の変動を検出したときに行うこと、が好ましい。

上記（１）乃至（４）に記載した加算値の時間微分値の変動は、流体圧アクチュエータの動作がプッシュ方向かプル方向かに関わらず、正変動開始点の後の収束時点はピストンの移動の開始時点であり、負変動開始点はピストンの移動の停止時点である。したがって、加算値の時間微分値の変動を監視するのみでは、流体圧アクチュエータがプッシュ方向に動作しているのか、プル方向に動作しているのかの判定をすることが困難である。そのような中、本発明者は、第１圧力値と第２圧力値との減算を行い、該減算して求めた値の時間微分をし、該時間微分をして求めた値の時間経過に伴う変動を監視することで、流体圧アクチュエータがプッシュ方向に動作しているのか、プル方向に動作しているのか判定可能であることを発見した。なお、第１圧力値と第２圧力値とを減算して求めた値の時間微分をして求めた値のことを、「減算値の時間微分値」といい、減算値の時間微分値の時間経過に伴う変動のことを、「減算値の時間微分値の変動」という。

例えば、本発明者は、流体圧アクチュエータがプッシュ方向に動作するとき、ピストンの移動の開始時点および停止時点で、減算値の時間微分値が、略ゼロから正の値に変動することを発見した。また、例えば、本発明者は、流体圧アクチュエータがプル方向に動作するとき、ピストンの移動の開始時点および停止時点で、減算値の時間微分値が、略ゼロから負の値に変動することを発見した。

よって、加算値の時間微分値の変動の監視と併せて、減算値の時間微分値の変動を監視すれば、加算値の時間微分値の変動の収束時点のタイミングで、減算値の時間微分値が 正の値に変動していたか、負の値に変動していたかを以って、流体圧アクチュエータがプッシュ方向の動作を開始したのか、プル方向の動作を開始したのかが判定可能である。加えて、加算値の時間微分値の変動の負変動開始点のタイミングで、減算値の時間微分値が、正の値に変動するか、負の値に変動するかを以って、流体圧アクチュエータがプッシュ方向の動作を完了したのか、プル方向の動作を完了したのかが判定可能である。

本発明の流体圧アクチュエータの動作検出システムによれば、流体圧アクチュエータにおけるピストンの移動の開始時点および停止時点を正確に検出することが可能である。

本実施形態に係る動作検出システムの概略構成を示す図である。 流体圧アクチュエータをプッシュ方向へ動作させる場合の、第１圧力値と第２圧力値との時間経過に伴う変動を表すグラフである。 流体圧アクチュエータをプッシュ方向へ動作させる場合の、第１圧力値と第２圧力値とを加算した値の時間経過に伴う変動を表すグラフである。 流体圧アクチュエータをプッシュ方向へ動作させる場合の、第１圧力値と第２圧力値とを加算した値について、時間微分を行い求めた値の時間経過に伴う変動を表すグラフである。 流体圧アクチュエータをプッシュ方向へ動作させる場合の、第１圧力値と第２圧力値とを減算した値の時間経過に伴う変動を表すグラフである。 流体圧アクチュエータをプッシュ方向へ動作させる場合の、第１圧力値と第２圧力値とを減算した値について時間微分を行い求めた値の時間経過に伴う変動を表すグラフである。 流体圧アクチュエータをプル方向へ動作させる場合の、第１圧力値と第２圧力値とを減算した値について時間微分を行い求めた値の時間経過に伴う変動を表すグラフである。 検出装置が行う加算値の時間微分値および減算値の時間微分値の監視についてまとめたグラフである。

本発明の流体圧アクチュエータの動作検出システム１（以下、単に「動作検出システム１」という）の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。動作検出システム１は、流体圧アクチュエータ１０の動作状態の検出を行うためのシステムである。

＜流体圧アクチュエータについて＞
まず、流体圧アクチュエータ１０の構成について説明する。流体圧アクチュエータ１０は、図１に示すように、複動型シリンダ１０１と、ピストン１０２と、操作ロッド１０５と、を主な構成要素としている。

ピストン１０２は、複動型シリンダ１０１の内部に摺動可能に保持されている。ピストン１０２が摺動する方向は、例えば、複動型シリンダ１０１の長手方向に沿った方向であり、図１中の左右方向である。また、ピストン１０２は、複動型シリンダ１０１の内部を、第１圧力作用室１０３と、第２圧力作用室１０４とに区画している。さらにまた、ピストン１０２の第２圧力作用室１０４の側の端面には、操作ロッド１０５が接続されている。この操作ロッド１０５は、複動型シリンダ１０１の長手方向の両端部のうち、第２圧力作用室１０４の側の端部（第２端部１０１ｂ）を貫通し、複動型シリンダ１０１の外部に延出している。

複動型シリンダ１０１の長手方向の両端部のうち、第１圧力作用室１０３の側の端部（第１端部１０１ａ）には、操作エアの給気または排気をするための第１配管１１の一端が接続されている。第１端部１０１ａに接続された第１配管１１は、複動型シリンダ１０１の内部流路により、第１圧力作用室１０３に連通している。また、第１配管１１のもう一端は、切替弁１３の第１接続ポート１３１に接続されている。

複動型シリンダ１０１の第２端部１０１ｂには、操作エアの給気または排気をするための第２配管１２の一端が接続されている。第２端部１０１ｂに接続された第２配管１２は、複動型シリンダ１０１の内部流路により、第２圧力作用室１０４に連通している。第２配管１２のもう一端は、切替弁１３の第２接続ポート１３２に接続されている。

第１配管１１上には、逆止弁１４１Ａと流量調整弁１４２Ａとからなる流量調整部１４Ａが設けられている。また、第２配管１２上には、逆止弁１４１Ｂと流量調整弁１４２Ｂとからなる流量調整部１４Ｂが設けられている。

切替弁１３は、切替弁１３に操作エアを入力するための入力ポート１３３を有している。この入力ポート１３３には、給気配管１５の一端が接続され、給気配管１５のもう一端は、操作エアの供給源１６に接続されている。

切替弁１３は、ダブルソレノイド型電磁弁であり、第１ソレノイド１３４Ａと第２ソレノイド１３４Ｂとを備えている。第１ソレノイド１３４Ａと第２ソレノイド１３４Ｂは、後述する制御コントローラ２に電気的に接続されている。したがって、制御コントローラ２は、第１ソレノイド１３４Ａまたは第２ソレノイド１３４Ｂに電気信号を与えることができ、これにより、切替弁１３の内部の弁体（図示せず）が駆動する。以下に、より具体的に説明する。

第１ソレノイド１３４Ａに電気信号が与えられると、切替弁１３の弁体が、第１ソレノイド１３４Ａ側に引き寄せられる。これにより、入力ポート１３３と、第１接続ポート１３１が連通するとともに、第２接続ポート１３２が切替弁１３の外部に連通される。

入力ポート１３３と、第１接続ポート１３１が連通することで、供給源１６から切替弁１３に入力される操作エアが、第１接続ポート１３１から第１配管１１に出力される。第１配管１１に出力された操作エアは、第１配管１１を流れ、複動型シリンダ１０１の第１圧力作用室１０３に給気される。

第１圧力作用室１０３に操作エアの給気がされると、第１圧力作用室１０３内部の圧力が上昇し、ピストン１０２が押圧される。これにより、ピストン１０２が第２端部１０１ｂの側に移動する。ピストン１０２が第２端部１０１ｂの側（プッシュ方向）に移動するとともに、第２圧力作用室１０４に給気されていた操作エアが、第２圧力作用室１０４から排気される。第２圧力作用室１０４から排気された操作エアは、第２配管１２、第２接続ポート１３２を介して切替弁１３に流入される。このとき、第２接続ポート１３２が切替弁１３の外部に連通しているため、切替弁１３に流入された操作エアは外部に排出される。

一方、第２ソレノイド１３４Ｂに電気信号が与えられると、切替弁１３の弁体が、第２ソレノイド１３４Ｂ側に引き寄せられる。これにより、入力ポート１３３と、第２接続ポート１３２が連通するとともに、第１接続ポート１３１が切替弁１３の外部に連通される。

入力ポート１３３と、第２接続ポート１３２が連通することで、供給源１６から切替弁１３に入力される操作エアが、第２接続ポート１３２から第２配管１２に出力される。第２配管１２に出力された操作エアは、第２配管１２を流れ、複動型シリンダ１０１の第２圧力作用室１０４に給気される。

第２圧力作用室１０４に操作エアの給気がされると、第２圧力作用室１０４内部の圧力が上昇し、ピストン１０２が押圧される。これにより、ピストン１０２が第１端部１０１ａの側（プル方向）に移動する。ピストン１０２が第１端部１０１ａの側に移動するとともに、第１圧力作用室１０３に給気されていた操作エアが、第１圧力作用室１０３から排気される。第１圧力作用室１０３から排気された操作エアは、第１配管１１、第１接続ポート１３１を介して切替弁１３に流入される。このとき、第１接続ポート１３１が切替弁１３の外部に連通しているため、切替弁１３に流入された操作エアは外部に排出される。

以上のように、第１ソレノイド１３４Ａまたは第２ソレノイド１３４Ｂに電気信号を与え、切替弁１３内部の弁体を駆動することで、第１圧力作用室１０３への操作エアの給気と、第２圧力作用室１０４への操作エアの給気とを切り替え（以下、単に「給気の切り替え」という）をすることができる。そして、給気の切り替えを繰り返すことで、ピストン１０２が往復運動を行うことができる。そして、ピストン１０２の往復運動により、ピストン１０２に接続された操作ロッド１０５が往復運動が行われる。ピストン１０２が第２端部１０１ｂの側に移動するときは、操作ロッド１０５が複動型シリンダ１０１から突出するように駆動され、逆に、ピストン１０２が第１端部１０１ａの側に移動するときは、操作ロッド１０５が複動型シリンダ１０１の内部に引き込まれるようにして駆動される。なお、操作ロッド１０５が複動型シリンダ１０１から突出するように駆動されることを、プッシュ方向の駆動といい、その逆に操作ロッド１０５が複動型シリンダ１０１に収納されるように駆動することをプル方向の駆動という。

操作ロッド１０５の往復運動の動作速度の制御は、流量調整部１４Ａ，１４Ｂが操作エアの流量を調整することで行われる。以下に、より具体的に説明する。

例えば、第１圧力作用室１０３または第２圧力作用室１０４から排気される操作エアの流量を調整することで、操作ロッド１０５の動作速度の制御（メータアウト制御）を行う場合には、流量調整部１４Ａ，１４Ｂの逆止弁１４１Ａ，１４１Ｂは、切替弁１３側から流体圧アクチュエータ１０側への操作エアの流れを許容する一方で、逆方向には操作エアが流れないようなものとされる。

操作ロッド１０５をプッシュ方向に駆動する場合、第１配管１１から第１圧力作用室１０３に操作エアの給気をする。この場合、第１配管１１上の流量調整部１４Ａの逆止弁１４１Ａは、第１圧力作用室１０３へ向かう操作エアの流れを許容するため、操作エアが第１圧力作用室１０３へ給気される。そして、ピストン１０２がプッシュ方向に移動されると、第２圧力作用室１０４から第２配管１２へ操作エアの排気がされる。このとき、操作エアは、第２配管１２上の流量調整部１４Ｂの逆止弁１４１Ｂを通過できないため、流量調整弁１４２Ｂを通過する。したがって、流量調整弁１４２Ｂの弁開度に応じて操作エアの流量が制限され、ピストン１０２のプッシュ方向への移動速度が制御される（すなわち、操作ロッド１０５のプッシュ方向への移動速度が制御される）。

逆に、操作ロッド１０５をプル方向に駆動する場合、第２配管１２から第２圧力作用室１０４に操作エアの給気をする。この場合、第２配管１２上の流量調整部１４Ｂの逆止弁１４１Ｂは、第２圧力作用室１０４へ向かう操作エアの流れを許容するため、操作エアが第２圧力作用室１０４へ給気される。そして、ピストン１０２がプル方向に移動されると、第１圧力作用室１０３から第１配管１１へ操作エアの排気がされる。このとき、操作エアは、第１配管１１上の流量調整部１４Ａの逆止弁１４１Ａを通過できないため、流量調整弁１４２Ａを通過する。したがって、流量調整弁１４２Ａの弁開度に応じて操作エアの流量が制限され、ピストン１０２のプル方向への移動速度が制御される（すなわち、操作ロッド１０５のプル方向への移動速度が制御される）。

一方で、例えば、第１圧力作用室１０３または第２圧力作用室１０４に給気される操作エアの流量を調整することで、操作ロッド１０５の動作速度の制御（メータイン制御）を行う場合には、流量調整部１４Ａ，１４Ｂの逆止弁１４１Ａ，１４１Ｂは、流体圧アクチュエータ１０側から切替弁１３側への操作エアの流れを許容する一方で、逆方向には操作エアが流れないようなものとされる。

操作ロッド１０５をプッシュ方向に駆動する場合、第１配管１１から第１圧力作用室１０３に圧縮空気の給気をする。この場合、操作エアは、第１配管１１上の流量調整部１４Ａの逆止弁１４１Ａを通過できないため、流量調整弁１４２Ａを通過して、第１圧力作用室１０３に給気される。したがって、流量調整弁１４２Ａの弁開度に応じて操作エアの流量が制限され、ピストン１０２のプッシュ方向への移動速度が制御される（すなわち、操作ロッド１０５のプッシュ方向への移動速度が制御される）。そして、ピストン１０２がプッシュ方向に移動されると、第２圧力作用室１０４から第２配管１２へ操作エアの排気がされる。このとき、第２配管１２上の流量調整部１４Ｂの逆止弁１４１Ｂは、切替弁１３に向かう操作エアの流れを許容する。

逆に、操作ロッド１０５をプル方向に駆動する場合、第２配管１２から第２圧力作用室１０４に操作エアの給気をする。この場合、操作エアは、第２配管１２上の流量調整部１４Ｂの逆止弁１４１Ｂを通過できないため、流量調整弁１４２Ｂを通過し、第２圧力作用室１０４に給気される。したがって、流量調整弁１４２Ｂの弁開度に応じて操作エアの流量が制限され、ピストン１０２のプル方向への移動速度が制御される（すなわち、操作ロッド１０５のプル方向への移動速度が制御される）。そして、ピストン１０２がプル方向に移動されると、第１圧力作用室１０３から第１配管１１へ操作エアの排気がされる。このとき、第１配管１１上の流量調整部１４Ａの逆止弁１４１Ａは、切替弁１３に向かう操作エアの流れを許容する。

＜動作検出システムについて＞
次に動作検出システム１の構成について説明する。動作検出システム１は、制御コントローラ２と、第１圧力センサ３（第１圧力検出手段の一例）と、第２圧力センサ４（第２圧力検出手段の一例）と、動作検出装置５（検出手段の一例）とを主な構成要素としている。

制御コントローラ２は、第１ソレノイド１３４Ａまたは第２ソレノイド１３４Ｂに電気信号を与えることで、給気の切り替えを行い、これにより流体圧アクチュエータ１０の動作の制御を行う。

第１圧力センサ３は、第１配管１１上の、流量調整部１４Ａと流体圧アクチュエータ１０との間に配設されている。これにより、第１圧力センサ３は、第１配管１１内の圧力値を検出する。これは、第１圧力作用室１０３の圧力値（第１圧力値）を検出するのと同義である。パスカルの原理により、第１圧力作用室１０３の内壁と、第１圧力作用室１０３に通じる第１配管１１の内壁に加わる圧力は均一であるからである。

また、第２圧力センサ４は、第２配管１２上の、流量調整部１４Ｂと流体圧アクチュエータ１０との間に配設されている。これにより、第２圧力センサ４は、第２配管１２内の圧力値を検出する。これは、第２圧力作用室１０４の圧力値（第２圧力値）を検出するのと同義である。パスカルの原理により、第２圧力作用室１０４の内壁と、第２圧力作用室１０４に通じる第２配管１２の内壁に加わる圧力は均一であるからである。

動作検出装置５は、計算部５１を備え、さらに計算部５１に電気的に接続された、ＡＤ変換部５２とデジタル信号入力部５３とデジタル信号出力部５４と制御通信部５５と表示部５６と記憶部５７とＰＣ通信部５８とを備えている。

計算部５１は、検出プログラムに従って、圧力センサ３，４や制御コントローラ２から動作検出装置５に入力される情報に基づき、流体圧アクチュエータ１０の動作状態の検出を行う。

ＡＤ変換部５２は、第１圧力センサ３および第２圧力センサ４と電気的に接続されている。第１圧力センサ３および第２圧力センサ４は、検出した圧力値（第１圧力値、第２圧力値）をアナログ信号として出力するため、ＡＤ変換部５２がデジタル信号に変換して、計算部５１に第１圧力値のデータ、第２圧力値のデータを受け渡す。計算部５１は、これを受けて、検出プログラムにより流体圧アクチュエータの動作状態の検出を行う。

デジタル信号入力部５３は、制御コントローラ２と電気的に接続されており、制御コントローラ２が、第１ソレノイド１３４Ａまたは第２ソレノイド１３４Ｂに与える電気信号が、分岐されてデジタル信号入力部５３に入力されるようになっている。これにより、動作検出装置５は、第１ソレノイド１３４Ａまたは第２ソレノイド１３４Ｂに電気信号が与えられた時点（時点ｔ１，時点ｔ５（図７参照））を把握することができる。

デジタル信号出力部５４は、制御コントローラ２と電気的に接続されており、計算部５１で判定した、ピストン１０２の動作状態および切替弁１３における給気の切り替えが行われた時点に応じた電気信号を、制御コントローラ２に出力する。制御コントローラ２は、この出力を受けて、動作検出システム１の使用者や、さらに上位の制御コントローラ（不図示）への状態通知を行うことができる。例えば、パトランプの点灯による使用者への通知や、上位の制御コントローラによる別機器の制御を行うことができる。

制御通信部５５は、制御コントローラ２と電気的に接続されており、流体圧アクチュエータ１０や切替弁１３の機種情報や仕様、動作条件などの設定値を受信することができる。また、計算部５１で算出した、流体圧アクチュエータ１０や切替弁１３の動作時間を、制御コントローラ２に出力する。制御コントローラ２は、この出力を受けて、動作検出システム１の使用者や、さらに上位の制御コントローラ（不図示）への状態通知を行うことができる。例えば、動作時間の変動量などの情報を通知することが可能である。

表示部５６は、例えばＬＥＤ等であり、計算部５１で判定した、ピストン１０２の動作状態および切替弁１３における給気の切り替えが行われた時点に応じて、流体圧アクチュエータ１０の動作状態を表示することが可能である。

記憶部５７は、検出プログラムを記憶している他、計算部５１の計算結果や、動作検出装置５の設定値を記憶することが可能である。なお、ここでいう設定値とは、ピストン１０２の径、操作ロッド１０５のストローク長、操作ロッド１０５の径、シリンダ１０１の径、シリンダ１０１の長さ、切替弁１３の有効断面積など、時間微分値の変動量の絶対値に影響を及ぼすパラメータのことである。
また、ＰＣ通信部５８は、動作検出装置５と、動作検出装置５に接続した電子計算機（ＰＣ６）との間で通信を行うことが可能であり、例えば、動作検出装置５が検出した流体圧アクチュエータ１０の動作状態や、後に説明する図２－図８に示す波形等をＰＣ６に出力することができる。

＜検出プログラムの動作について＞
以上のような構成の動作検出システム１は、検出プログラムに従い、第１圧力値と第２圧力値とに基づいて流体圧アクチュエータ１０の動作状態を検出する。具体的には、ピストン１０２の移動の開始時点、ピストン１０２の移動の停止時点、ピストン１０２の移動方向（プッシュ方向かプル方向のどちらであるか）を検出する。

以下に、流体圧アクチュエータ１０をプッシュ方向へ動作させる場合を例に説明する。流体圧アクチュエータ１０のプッシュ方向への動作が行われる直前は、例えば、流体圧アクチュエータ１０は、プル方向の側への動作が完了した状態（すなわち、ピストン１０２が、複動型シリンダ１０１の第１端部１０１ａ側に位置している状態）で、かつ、切替弁１３は、第２ソレノイド１３４Ｂに電気信号が与えられている状態である。

流体圧アクチュエータ１０をプッシュ方向へ動作させる場合、切替弁１３の第１ソレノイド１３４Ａに電気信号が与えられると同時に、第２ソレノイド１３４Ｂへの電気信号が停止される（時点ｔ１（図８参照））。これにより、給気の切り替えが行われる（時点ｔ２（図２参照））。すなわち、第２圧力作用室１０４に対する操作エアの給気が行われていた状態から、第１圧力作用室１０３に対する操作エアの給気が行われる状態に切り替わる。この切替により、第２圧力作用室１０４からは操作エアの排気が開始される。そして、流体圧アクチュエータ１０（ピストン１０２）のプッシュ方向への動作が行われる。

流体圧アクチュエータ１０をプッシュ方向へ動作させる場合の、圧力センサ３，４により検出した第１圧力値と第２圧力値との時間経過に伴う変動を、図２のグラフに表す。図２中の破線による波形Ｗ１１は、第１圧力値の時間の経過に伴う変動状態を表し、太い実線による波形Ｗ２１は、第２圧力値の時間の経過に伴う変動状態を表している。また、細い実線による波形Ｗ３１は、ピストン１０２の位置を表している。図２中の「第１端部」とは、複動型シリンダ１０１の第１端部１０１ａを意味し、「第２端部」とは、複動型シリンダ１０１の第２端部１０１ｂを意味している。つまり波形Ｗ３１は、ピストン１０２が、時間経過とともに、第１端部１０１ａの側から第２端部１０１ｂの側に移動していることを示している。これは図３－図７に示す波形Ｗ３１も同様である。なお、図２に示すピストン１０２の位置（波形Ｗ３１）は、動作検出システム１で検出するものではなく、流体圧アクチュエータ１０が、仮に磁歪センサを備えるものとした場合に検出されるピストン１０２の位置であって、説明を分かりやすくするために図２中に表すものである。これは、図３－図７に示す波形Ｗ３１も同様である。

図２によれば、時点ｔ２から、第１圧力値が上昇を開始し、第２圧力値は低下を開始している。これは、給気の切り替えが行われたことにより、第１圧力作用室１０３では給気が開始され、第２圧力作用室１０４では排気が開始されるためである。そして、時点ｔ３から、ピストン１０２が第１端部１０１ａ側から第２端部１０１ｂ側に向かって移動を開始している。この時点ｔ３近傍で、第１圧力値および第２圧力値は、おおよそ一定の値に落ち着いている。続いて、時点ｔ４で、ピストン１０２が第２端部１０１ｂ側に到達し、移動を停止する。すると、第１圧力値はさらに上昇し、第２圧力値はさらに低下している。

検出プログラムは、ピストン１０２の移動の開始時点と移動の停止時点とを検出するために、図２に示すように変動する第１圧力値と第２圧力値との加算を行った上、その加算により求めた値について時間微分を行う。

第１圧力値と第２圧力値とを加算した値（以下、単に「加算値」という）の時間経過に伴う変動を、図３のグラフに示している。図３中の破線による波形Ｗ１１は、図２同様に、第１圧力値の時間経過に伴う変動状態を表している。また、図３中の太い実線による波形Ｗ２１は、図２同様に、第２圧力値の時間経過に伴う変動状態を表している。また、図３中の細い実線による波形Ｗ３１は、図２同様に、ピストン１０２の位置を表している。図３中の二点鎖線による波形Ａ１１は、加算値の時間経過に伴う変動状態を表している。なお、加算値とは、第１圧力センサ３と第２圧力センサ４とが同時点で検出した圧力値同士を加算したものである。

さらに、検出プログラムは、加算値について時間微分を行う。加算値について時間微分を行い求めた値（以下、「加算値の時間微分値」という）の時間経過に伴う変動を、図４のグラフに示している。図４中の太い破線による波形Ａ１１は、時間微分値の変動を表し、細い実線による波形Ｗ３１は、図２および図３同様に、ピストン１０２の位置を表している。

図４によれば、加算値の時間微分値が、正の値に変動を開始した時点（正変動開始点Ｐ１１）が、給気の切り替えが行われた時点ｔ２に一致している。また、加算値の時間微分値が正の値に変動を開始した後、再び略ゼロに収束した時点（収束時点Ｐ２１）が、ピストン１０２の移動の開始時点（時点ｔ３）に一致している。さらにまた、加算値の時間微分値が略ゼロから負の値に変化を開始した時点（負変動開始点Ｐ３１）が、ピストン１０２の移動の停止時点（時点ｔ４）に一致している。したがって、検出プログラムは、加算値の時間微分値を算出した上、加算値の時間微分値を監視し、正変動開始点Ｐ１１や、収束時点Ｐ２１や、負変動開始点Ｐ３１を検出することで、給気の切り替えが行われた時点ｔ２、ピストン１０２の移動の開始時点（時点ｔ３）、ピストン１０２の移動の停止時点（時点ｔ４）を、正確に検出することが可能である。

以上は、流体圧アクチュエータ１０をプッシュ方向に動作する場合について説明しているが、流体圧アクチュエータ１０をプル方向に動作する場合も同様に、第１圧力値と第２圧力値とを加算した値について時間微分した値の変動を監視することで、給気の切り替えが行われた時点、ピストン１０２の移動の開始時点および移動の停止時点を、正確に検出することが可能である。以下に、より具体的に説明する。

流体圧アクチュエータ１０のプル方向への動作が行われる直前は、例えば、流体圧アクチュエータ１０は、プッシュ方向の側への動作が完了した状態（すなわち、ピストン１０２が、複動型シリンダ１０１の第２端部１０１ｂ側に位置している状態）で、かつ、切替弁１３は、第１ソレノイド１３４Ａに電気信号が与えられている状態である。

流体圧アクチュエータ１０をプル方向へ動作させる場合、切替弁１３の第２ソレノイド１３４Ｂに電気信号が与えられると同時に、第１ソレノイド１３４Ａへの電気信号が停止される（時点ｔ５（図８参照））。これにより、給気の切り替えが行われる（時点ｔ６（図８参照））。すなわち、第１圧力作用室１０３に対する操作エアの給気が行われていた状態から、第２圧力作用室１０４に対する操作エアの給気が行われる状態に切り替わる。この切替により、第２圧力作用室１０４からは操作エアの排気が開始される。そして、流体圧アクチュエータ１０（ピストン１０２）のプル方向への動作が行われる。

流体圧アクチュエータ１０（ピストン１０２）のプル方向への動作が行われる場合においても、プッシュ方向の動作が行われる場合と同様に、加算値の時間微分値が、正の値に変動を開始した時点（正変動開始点Ｐ１２（図８参照））が、給気の切り替えが行われた時点と一致する（図８の時点ｔ６参照）。また、正の値に変動を開始した後、再び略ゼロに収束した時点（収束時点Ｐ２２（図８参照））が、ピストン１０２の移動の開始時点と一致する（図８の時点ｔ７参照）。さらにまた、略ゼロから負の値に変化を開始した時点（負変動開始点Ｐ３２）が、ピストン１０２の移動の停止時点に一致する（図８の時点ｔ８参照）。したがって、検出プログラムは、加算値の時間微分値を算出した上、加算値の時間微分値を監視し、正変動開始点Ｐ１２や、収束時点Ｐ２２や、負変動開始点Ｐ３２を検出することで、給気の切り替えが行われた時点ｔ６、ピストン１０２の移動の開始時点（時点ｔ７）、ピストン１０２の移動の停止時点（時点ｔ８）を、正確に検出することが可能である。

加えて、検出プログラムは、ピストン１０２の移動方向（プッシュ方向かプル方向のどちらであるか）を検出するために、加算値の時間微分値の変動を検出したときに、第１圧力値と第２圧力値との減算を行った上、その減算により求めた値について時間微分を行う。以下に、流体圧アクチュエータ１０をプッシュ方向へ動作させる場合を例に説明する。

第１圧力値と第２圧力値とを減算した値（以下、単に「減算値」という）の時間経過に伴う変動を、図５のグラフに示している。図５中の破線による波形Ｗ１１は、図２等と同様に、第１圧力値の時間経過に伴う変動状態を表している。また、図５中の太い実線による波形Ｗ２１は、図２等同様に、第２圧力値の時間経過に伴う変動状態を表している。また、図５中の二点鎖線による波形Ｓ１１は、第１圧力値と第２圧力値の減算値を表している。なお、減算値とは、第１圧力センサ３と第２圧力センサ４とが同時点で検出した圧力値を用いて計算するものであり、第１圧力値から第２圧力値を引くことで求められる。

さらに、検出プログラムは、減算値について時間微分を行う。減算値について時間微分を行い求めた値（以下、「減算値の時間微分値」という）の時間経過に伴う変動を、図６のグラフに示している。図６中の太い破線による波形Ｄ２１は、時間微分値の変動を表し、細い実線による波形Ｗ３１は、図２等と同様に、ピストン１０２の位置を表している。

図６によれば、減算値の時間微分値は、切替弁１３における給気の切り替えが行われた時点（時点ｔ２）からピストン１０２の移動の開始時点（時点ｔ３）の間で、略ゼロから正の値に変動を開始し、再び略ゼロに収束している。また、ピストン１０２の移動の停止時点（時点ｔ４）においても、略ゼロから正の値に変動している。

一方で、流体圧アクチュエータ１０をプル方向に動作した場合も同様に、第１圧力値と第２圧力値の減算値について時間微分をすると、該時間微分により求めた値の変動は、図７に示す波形Ｄ２１のようになる。図７中の時点ｔ６は切替弁１３における給気の切り替えが行われた時点であるところ、時間微分値は、給気の切り替えが行われた時点（時点ｔ６）からピストン１０２の移動の開始時点（時点ｔ７）の間で、略ゼロから負の値に変動を開始し、再び略ゼロに収束している。また、ピストン１０２の移動の停止時点（時点ｔ８）においても、略ゼロから負の値に変動している。

つまり、流体圧アクチュエータ１０がプッシュ方向に動作する場合には、減算値の時間微分値がピストン１０２の動作に応じて正の方向に変動し、流体圧アクチュエータ１０がプル方向に動作する場合には、減算値の時間微分値がピストン１０２の動作に応じて負の方向に変動することが分かる。したがって、検出プログラムは、加算値の時間微分値の変動の監視と併せて、減算値の時間微分値の変動を監視することで、加算値の時間微分値の変動の収束時点Ｐ２１，Ｐ２２のタイミングで、減算値の時間微分値が 正の値に変動していたか、負の値に変動していたかを以って、流体圧アクチュエータ１０がプッシュ方向の動作を開始したのか、プル方向の動作を開始したのかを判定可能である。加えて、検出プログラムは、加算値の時間微分値の変動の負変動開始点Ｐ３１，Ｐ３２のタイミングで、減算値の時間微分値が、正の値に変動するか、負の値に変動するかを以って、流体圧アクチュエータ１０がプッシュ方向の動作を完了したのか、プル方向の動作を完了したのかを判定可能である。

以上説明した加算値の時間微分値および減算値の時間微分値の監視についてまとめたものが、図８のグラフである。図８中の「切替弁駆動信号Ａ側」のグラフは、第１ソレノイド１３４Ａに電気信号が与えられている通電状態（ＯＮ）とその逆の非通電状態（ＯＦＦ）を示している。図８中の「切替弁駆動信号Ｂ側」のグラフは、第２ソレノイド１３４Ｂに電気信号が与えられている通電状態（ＯＮ）とその逆の非通電状態（ＯＦＦ）を示している。図８中の「加算値の時間微分値」のグラフは、第１圧力値と第２圧力値とを加算し求めた値について時間微分をした値の、時間経過に伴う変動を、簡略化して表したものである。図８中の「減算値の時間微分値」のグラフは、第１圧力値と第２圧力値とを減算し求めた値について時間微分をした値の、時間経過に伴う変動を、簡略化して表したものである。図８中の「ピストン位置」のグラフは、時間経過に伴うピストン１０２の位置の変動を表している。

時点ｔ１において、制御コントローラ２から、切替弁１３の第１ソレノイド１３４Ａに電気信号が与えられる。動作検出装置５は、デジタル信号入力部５３を介して、第１ソレノイド１３４Ａに電気信号が与えられたタイミングを把握する。

次に、検出プログラムは、加算値の時間微分値の監視により、当該時間微分値の正変動開始点Ｐ１１を以って、切替弁１３における給気の切り替えが行われた時点であると判定する（時点ｔ２）。この判定と同時に、時点ｔ１から時点ｔ２の時間の計算をすることとすれば、その時間の長短により切替弁１３の動作に異常がないか判断することが可能になる。例えば、所定の閾値（第１閾値とする）を設け、第１閾値よりも上記計算した時間が長ければ、切替弁１３が電気信号を受けてから切り替えを行うまでの応答性が低下しているとして、異常と判断することができる。異常と判断した場合には、その旨を表示部５６に表示することとしても良い。なお、第１閾値とは、例えば、切替弁１３にどの程度の応答性を求めるかや、上述したピストン１０２の径などのパラメータに応じ、適宜設定されるものである。

次に、検出プログラムは、加算値の時間微分値の監視により、当該時間微分値の収束時点Ｐ２１を以って、ピストン１０２の移動の開始時点と判定する（時点ｔ３）。加えて、検出プログラムは、減算値の時間微分値の監視により、収束時点Ｐ２１のタイミングで、減算値の時間微分値が正の方向に変動していたことを以って、ピストン１０２の移動方向がプッシュ方向であると判定する。表示部５６には、時点ｔ３において、ピストン１０２が移動を開始したことと、その移動方向がプッシュ方向であることが表示される。また、このピストン１０２の動作の検出と併せて、時点ｔ２から時点ｔ３の時間の計算をすることとすれば、その時間の長短により流体圧アクチュエータ１０の動作に異常がないか判定することが可能になる。例えば、所定の閾値（第２閾値とする）を設け、第２閾値よりも上記計算した時間が長ければ、流体圧アクチュエータ１０ が給気の開始から動作を開始するまでの応答性が低下しているとして、異常と判断することができる。異常と判断した場合には、その旨を表示部５６に表示することとしても良い。なお、第２閾値とは、例えば、流体圧アクチュエータ１０にどの程度の応答性を求めるかや、上述したピストン１０２の径などのパラメータに応じ、適宜設定されるものである。

次に、検出プログラムは、加算値の時間微分値の監視により、当該時間微分値の負変動開始点Ｐ３１を以って、ピストン１０２の移動の停止時点と判定する（時点ｔ４）。加えて、検出プログラムは、減算値の時間微分値の監視により、負変動開始点Ｐ３１のタイミングで、減算値の時間微分値が正の方向に変動していたことを以って、ピストン１０２がプッシュ方向の移動を完了したと判定する。表示部５６には、時点ｔ４において、ピストン１０２がプッシュ方向の移動を停止したことが表示される。また、このピストン１０２の動作の検出と併せて、時点ｔ３から時点ｔ４の時間の計算をすることとすれば、その時間の長短により流体圧アクチュエータ１０の動作に異常がないか判断することが可能になる。例えば、所定の閾値（第３閾値とする）を設け、第３閾値よりも上記計算した時間が長ければ、ピストン１０２の摺動性の低下等により流体圧アクチュエータ１０の動作速度が低下しているとして、異常と判断することができる。異常と判断した場合には、その旨を表示部５６に表示することとしても良い。なお、第３閾値とは、例えば、流体圧アクチュエータ１０にどの程度の動作速度を求めるかや、上述したピストン１０２の径などのパラメータに応じ、適宜設定されるものである。

以上のように、流体圧アクチュエータ１０がプッシュ方向の動作を完了した後、時点ｔ５において、制御コントローラ２から、切替弁１３の第２ソレノイド１３４Ｂに電気信号が与えられる。動作検出装置５は、デジタル信号入力部５３を介して、第２ソレノイド１３４Ｂに電気信号が与えられたタイミングを把握する。

次に、検出プログラムは、加算値の時間微分値の監視により、当該時間微分値の正変動開始点Ｐ１２を以って、切替弁１３における給気の切り替えが行われた時点であると判定する（時点ｔ６）。この判定と同時に、時点ｔ５から時点ｔ６の時間の計算をすることとすれば、その時間の長短により切替弁１３の動作に異常がないか判定することが可能になる。例えば、上記した第１閾値同様に、所定の閾値を設け、その閾値よりも上記計算した時間が長ければ、異常と判断することができる。異常と判断した場合には、その旨を表示部５６に表示することとしても良い。

次に、検出プログラムは、加算値の時間微分値の監視により、当該時間微分値の収束時点Ｐ２２を以って、ピストン１０２の移動の開始時点と判定する（時点ｔ７）。加えて、検出プログラムは、減算値の時間微分値の監視により、収束時点Ｐ２２のタイミングで、減算値の時間微分値が負の方向に変動していたことを以って、ピストン１０２の移動方向がプル方向であると判定する。表示部５６には、時点ｔ７において、ピストン１０２が移動を開始したことと、その移動方向がプル方向であることが表示される。また、このピストン１０２の動作の検出と併せて、時点ｔ６から時点ｔ７の時間の計算をすることとすれば、その時間の長短により流体圧アクチュエータ１０の動作に異常がないか判断することが可能になる。例えば、上記した第２閾値同様に、所定の閾値を設け、その閾値よりも上記計算した時間が長ければ、異常と判断することができる。異常と判断した場合には、その旨を表示部５６に表示することとしても良い。

次に、検出プログラムは、加算値の時間微分値の監視により、当該時間微分値の負変動開始点Ｐ３２を以って、ピストン１０２の移動の停止時点と判定する（時点ｔ８）。加えて、検出プログラムは、減算値の時間微分値の監視により、負変動開始点Ｐ３２のタイミングで、減算値の時間微分値が負の方向に変動していたことを以って、ピストン１０２がプル方向の移動を完了したと判定する。表示部５６には、時点ｔ８において、ピストン１０２がプル方向の移動を停止したことが表示される。また、このピストン１０２の動作の検出と併せて、時点ｔ７から時点ｔ８の時間の計算をすることとすれば、その時間の長短により流体圧アクチュエータ１０の動作に異常がないか判断することが可能になる。例えば、上記した第３閾値同様に、所定の閾値を設け、その閾値よりも上記計算した時間が長ければ、異常と判断することができる。異常と判断した場合には、その旨を表示部５６に表示することとしても良い。

なお、流体圧アクチュエータ１０は、プッシュ動作とプル動作を繰り返し行うものであるため、図８中の時点ｔ９以降は、時点ｔ１-時点ｔ８の繰り返しである。

以上説明したように、本実施形態のアクチュエータの動作検出装置２０によれば、
（１）ピストン１０２により内部が第１圧力作用室１０３と第２圧力作用室１０４とに区画された複動型シリンダ１０１を備え、第１圧力作用室１０３に対する操作エアの給気と第２圧力作用室１０４に対する操作エアの給気との切り替えを行うことで、ピストン１０２の移動の方向の切り替えが行われる流体圧アクチュエータ１０の、ピストン１０２の移動の開始時点およびピストン１０２の移動の停止時点を検出するための流体圧アクチュエータの動作検出システム１において、第１圧力作用室１０３の圧力値である第１圧力値を検出する第１圧力検出手段（例えば第１圧力センサ３）と、第２圧力作用室１０４の圧力値である第２圧力値を検出する第２圧力検出手段（例えば第２圧力センサ４）と、を備えること、第１圧力値（波形Ｗ１１）と第２圧力値（波形Ｗ２１）との加算値を求め、加算値（波形Ａ１１）の時間微分値を求め、前記時間微分値（波形Ｄ１１）の時間経過に伴う変動に基づき、開始時点（時点ｔ３，時点ｔ７）および停止時点（時点ｔ４，時点ｔ８）を検出する検出プログラムを備える検出手段（例えば、動作検出装置５）と、を備えること、を特徴とする。

（２）（１）に記載の流体圧アクチュエータの動作検出システム１において、検出プログラムは、前記時間微分値（波形Ｄ１１）が、略ゼロから正の値に変動を開始した後、再び略ゼロに収束した時点（例えば、収束時点Ｐ２１，Ｐ２２）を、前記開始時点（時点ｔ３，時点ｔ７）であると判定すること、が好ましい。

（３）（１）または（２）に記載の流体圧アクチュエータの動作検出システム１において、検出プログラムは、前記時間微分値（波形Ｄ１１）が、略ゼロから負の値に変動を開始した時点（例えば、負変動開始点Ｐ３１，Ｐ３２）を、前記停止時点（時点ｔ４，時点ｔ８）であると判定すること、が好ましい。

（４）（１）乃至（３）いずれか１つに記載の流体圧アクチュエータの動作検出システム１において、検出プログラムは、前記時間微分値（波形Ｄ１１）が、略ゼロから正の値に変動を開始した時点（正変動開始点Ｐ１１，Ｐ１２）を、第１圧力作用室１０３に対する操作エアの給気と第２圧力作用室１０４に対する操作エアの給気との切り替えが行われた時点（時点ｔ２，時点ｔ６）であると判定すること、が好ましい。

流体圧アクチュエータ１０は、第１圧力作用室１０３に対する操作エアの給気と第２圧力作用室１０４に対する操作エアの給気との切り替えを行うことで、ピストン１０２の移動方向の切り替え（プッシュ方向とプル方向の切り替え）が行われるものであるところ、本発明者は、ピストンの移動方向に関わらず、第１圧力作用室１０３の圧力値である第１圧力値と第２圧力作用室１０４の圧力値である第２圧力値とを加算して求めた値の時間微分をし、該時間微分をして求めた値の時間経過に伴う変動を監視することで、ピストン１０２の移動の開始時点および停止時点を正確に検出可能であることを発見した。なお、以下においては、第１圧力値と第２圧力値とを加算して求めた値の時間微分をして求めた値のことを、「加算値の時間微分値」といい、加算値の時間微分値の時間経過に伴う変動のことを、「加算値の時間微分値の変動」という。

例えば、本発明者は、加算値の時間微分値（波形Ｄ１１）が、略ゼロから正の値に変動を開始した後、再び略ゼロに収束した時点（収束時点Ｐ２１，Ｐ２２）は、ピストン１０２の移動の開始時点（時点ｔ３，時点ｔ７）と一致することを発見した。よって、加算値の時間微分値（波形Ｄ１１）の変動を監視すれば、収束時点Ｐ２１，Ｐ２２を以って、ピストン１０２の移動の開始時点（時点ｔ３，時点ｔ７）であると正確に判定することが可能である。

また例えば、本発明者は、加算値の時間微分値（波形Ｄ１１）が、略ゼロから負の値に変動を開始した時点（負変動開始点Ｐ３１，Ｐ３２）は、ピストン１０２の移動の停止時点（時点ｔ４，時点ｔ８）と一致することを発見した。よって、加算値の時間微分値（波形Ｄ１１）の変動を監視すれば、負変動開始点Ｐ３１，Ｐ３２を以って、ピストン１０２の移動の停止時点（時点ｔ４，時点ｔ８）であると正確に判定することが可能である。

また例えば、本発明者は、加算値の時間微分値（波形Ｄ１１）が、略ゼロから正の値に変動を開始した時点（正変動開始点Ｐ１１，Ｐ１２）は、第１圧力作用室１０３に対する操作エアの給気と第２圧力作用室１０４に対する操作エアの給気との切り替え（給気の切り替え）が行われた時点（時点ｔ２，時点ｔ６）と一致することを発見した。よって、加算値の時間微分値（波形Ｄ１１）の変動を監視すれば、正変動開始点Ｐ１１，Ｐ１２を以って、給気の切り替えが行われた時点（時点ｔ２，時点ｔ６）であると正確に判定することが可能である。なお、給気の切り替えとは、流体圧アクチュエータ１０のピストン１０２の移動を、プッシュ方向からプル方向に切り替え、または、プル方向からプッシュ方向に切り替えするために行うものである。なお、プッシュ方向とは、流体圧アクチュエータ１０が、ピストン１０２に結合された操作ロッド１０５を備えるものとした場合に、該操作ロッド１０５を複動型シリンダ１０１から突出させる方向のことをいう。またプル方向とは、プッシュ方向とは逆に、操作ロッド１０５を複動型シリンダ１０１に収納する方向のことをいう。

（５）（１）乃至（４）いずれか１つに記載の流体圧アクチュエータの動作検出システム１において、検出プログラムは、第１圧力値と第２圧力値との減算値を求め、減算値（波形Ｓ１１）の時間微分値を求め、該時間微分値（波形Ｄ２１）の時間経過に伴う変動に基づき、ピストン１０２の移動方向を検出すること、が好ましい。

（６）（５）に記載の流体圧アクチュエータの動作検出システム１において、検出プログラムは、ピストン１０２の移動方向の検出を、加算値の時間微分値の変動を検出したときに行うこと、が好ましい。

上記（１）乃至（４）に記載した、加算値の時間微分値（波形Ｄ１１）の変動は、流体圧アクチュエータ１０の動作がプッシュ方向かプル方向かに関わらず、正変動開始点Ｐ１１，Ｐ１２の後の収束時点Ｐ２１，Ｐ２２はピストン１０２の移動の開始時点（時点ｔ３，時点ｔ７）であり、負変動開始点Ｐ３１，Ｐ３２はピストン１０２の移動の停止時点（時点ｔ４，時点ｔ８）である。したがって、加算値の時間微分値（波形Ｄ１１）の変動を監視するのみでは、流体圧アクチュエータ１０がプッシュ方向に動作しているのか、プル方向に動作しているのかの判定をすることが困難である。そのような中、本発明者は、第１圧力値と第２圧力値との減算を行い、該減算して求めた値（波形Ｓ１１）の時間微分をし、該時間微分をして求めた値（波形Ｄ２１）の時間経過に伴う変動を監視することで、流体圧アクチュエータ１０がプッシュ方向に動作しているのか、プル方向に動作しているのか判定可能であることを発見した。なお、第１圧力値と第２圧力値とを減算して求めた値の時間微分をして求めた値のことを、「減算値の時間微分値」といい、減算値の時間微分値の時間経過に伴う変動のことを、「減算値の時間微分値の変動」という。

例えば、本発明者は、流体圧アクチュエータ１０がプッシュ方向に動作するとき、ピストン１０２の移動の開始時点（時点ｔ３）および停止時点（時点ｔ４）で、減算値の時間微分値（波形Ｄ２１）が、略ゼロから正の値に変動することを発見した。また、例えば、本発明者は、流体圧アクチュエータ１０がプル方向に動作するとき、ピストン１０２の移動の開始時点（時点ｔ７）および停止時点（時点ｔ８）で、減算値の時間微分値（波形Ｄ２１）が、略ゼロから負の値に変動することを発見した。

よって、加算値の時間微分値（波形Ｄ１１）の変動の監視と併せて、減算値の時間微分値（波形Ｄ２１）の変動を監視すれば、加算値の時間微分値（波形Ｄ１１）の変動の収束時点Ｐ２１，Ｐ２２のタイミングで、減算値の時間微分値（波形Ｄ２１）が 正の値に変動していたか、負の値に変動していたかを以って、流体圧アクチュエータ１０がプッシュ方向の動作を開始したのか、プル方向の動作を開始したのかが判定可能である。加えて、加算値の時間微分値（波形Ｄ１１）の変動の負変動開始点Ｐ３１，Ｐ３２のタイミングで、減算値の時間微分値（波形Ｄ２１）が、正の値に変動するか、負の値に変動するかを以って、流体圧アクチュエータ１０がプッシュ方向の動作を完了したのか、プル方向の動作を完了したのかが判定可能である。

なお、本実施形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で様々な改良、変形が可能である。例えば、動作検出装置５は、複数台の流体圧アクチュエータ１０の動作状態を監視するものとしても良い。また、圧力センサ３，４は、第１配管１１，第２配管１２上に配設されるものとして説明しているが、これに限定されるものでなく、動作検出装置５に内蔵されるものとしても良い。そのほか、流体圧アクチュエータ１０は必ずしも操作ロッド１０５を有している必要もなく、平行ハンド等の複動型シリンダを有するアクチュエータへの応用が可能である。

１ 動作検出システム
３ 第１圧力センサ（第１圧力検出手段の一例）
４ 第２圧力センサ（第２圧力検出手段の一例）
５ 動作検出装置（検出手段の一例）
１０ 流体圧アクチュエータ
１０１ 複動型シリンダ
１０２ ピストン
１０３ 第１圧力作用室
１０４ 第２圧力作用室

Claims (7)

1. ピストンにより内部が第１圧力作用室と第２圧力作用室とに区画された複動型シリンダを備え、前記第１圧力作用室に対する操作エアの給気と前記第２圧力作用室に対する操作エアの給気との切り替えを行うことで、前記ピストンの移動の方向の切り替えが行われる流体圧アクチュエータの、前記移動の開始時点および前記移動の停止時点を検出するための流体圧アクチュエータの動作検出システムにおいて、
   前記第１圧力作用室の圧力値である第１圧力値を検出する第１圧力検出手段と、前記第２圧力作用室の圧力値である第２圧力値を検出する第２圧力検出手段と、を備えること、
   前記第１圧力値と前記第２圧力値との加算値を求め、前記加算値の時間微分値を求め、前記時間微分値の時間経過に伴う変動に基づき、前記開始時点および前記停止時点を検出する検出プログラムを備える検出手段と、を備えること、
   を特徴とする流体圧アクチュエータの動作検出システム。
2. 請求項１に記載の流体圧アクチュエータの動作検出システムにおいて、
   前記検出プログラムは、
   前記時間微分値が、略ゼロから正の値に変動を開始した後、再び略ゼロに収束した時点を、前記開始時点であると判定すること、
   を特徴とする流体圧アクチュエータの動作検出システム。
3. 請求項１または２に記載の流体圧アクチュエータの動作検出システムにおいて、
   前記検出プログラムは、
   前記時間微分値が、略ゼロから負の値に変動を開始した時点を、前記停止時点であると判定すること、
   を特徴とする流体圧アクチュエータの動作検出システム。
4. 請求項１または２に記載の流体圧アクチュエータの動作検出システムにおいて、
   前記検出プログラムは、
   前記時間微分値が、略ゼロから正の値に変動を開始した時点を、前記第１圧力作用室に対する操作エアの給気と前記第２圧力作用室に対する操作エアの給気との切り替えが行われた時点であると判定すること、
   を特徴とする流体圧アクチュエータの動作検出システム。
5. 請求項３に記載の流体圧アクチュエータの動作検出システムにおいて、
   前記検出プログラムは、
   前記時間微分値が、略ゼロから正の値に変動を開始した時点を、前記第１圧力作用室に対する操作エアの給気と前記第２圧力作用室に対する操作エアの給気との切り替えが行われた時点であると判定すること、
   を特徴とする流体圧アクチュエータの動作検出システム。
6. 請求項１または２に記載の流体圧アクチュエータの動作検出システムにおいて、
   前記検出プログラムは、
   前記第１圧力値と前記第２圧力値との減算値を求め、前記減算値の時間微分値を求め、該時間微分値の時間経過に伴う変動に基づき、前記ピストンの移動方向を検出すること、
   を特徴とする流体圧アクチュエータの動作検出システム。
7. 請求項６に記載の流体圧アクチュエータの動作検出システムにおいて、
   前記検出プログラムは、前記移動方向の検出を、前記加算値の時間微分値の変動を検出したときに行うこと、
   を特徴とする流体圧アクチュエータの動作検出システム。

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