阅读说明：本技术 执行器的动作检测装置 (Actuator operation detection device ) 是由 近藤健元 于 2019-08-21 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种不论动作节拍的速度如何都能准确地监视活塞的动作、而且能防止信息处理的延迟的执行器的动作检测装置。本发明的执行器的动作检测装置(20)监视执行器(10)中的活塞(102)的动作,所述执行器(10)的双作用气压缸(101)内被活塞(102)划分为第1压力作用室(103)和第2压力作用室(104),在活塞(102)的第2压力作用室侧端面(102b)连结有活塞杆(105),该执行器的动作检测装置(20)具备：第1压力检测器(202)及第2压力检测器(203),所述第1压力检测器(202)检测第1压力作用室(103)的压力,所述第2压力检测器(203)检测第2压力作用室(104)的压力；差动放大电路(205),其根据第1压力检测器(202)和第2压力检测器(203)检测到的压力以及活塞(102)的受压面积来算出作用于活塞(102)的推力(F)；以及微电脑(201),其根据推力(F)来监视活塞(102)的动作。(The invention provides an actuator motion detection device capable of accurately monitoring the motion of a piston regardless of the velocity of the motion beat and preventing the delay of information processing. An actuator motion detection device (20) according to the present invention monitors the motion of a piston (102) in an actuator (10), wherein the interior of a double-acting pneumatic cylinder (101) of the actuator (10) is divided by the piston (102) into a 1 st pressure acting chamber (103) and a 2 nd pressure acting chamber (104), and a piston rod (105) is connected to a 2 nd pressure acting chamber side end surface (102b) of the piston (102), the actuator motion detection device (20) comprising: a 1 st pressure detector (202) and a 2 nd pressure detector (203), wherein the 1 st pressure detector (202) detects the pressure of the 1 st pressure acting chamber (103), and the 2 nd pressure detector (203) detects the pressure of the 2 nd pressure acting chamber (104); a differential amplification circuit (205) that calculates a thrust force (F) acting on the piston (102) from the pressures detected by the 1 st pressure detector (202) and the 2 nd pressure detector (203) and the pressure receiving area of the piston (102); and a microcomputer (201) for monitoring the operation of the piston (102) on the basis of the thrust force (F).)

执行器的动作检测装置

技术领域

本发明涉及一种执行器的动作检测装置，其监视执行器中的活塞的动作状态，所述执行器具有双作用气压缸，所述双作用气压缸内的空间被可滑动地保持在所述双作用气压缸内的活塞划分为第1压力作用室和第2压力作用室，在所述活塞的面向第2压力作用室那一侧的端面(第2活塞端面)连结有活塞杆。

背景技术

食品工厂等当中使用的机械臂的控制通常使用具有双作用气压缸的执行器。双作用气压缸的内部被活塞划分为第1压力作用室和第2压力作用室，在第1压力作用室和第2压力作用室各方连接有给送或排放压缩空气的管道的一端。在该管道的另一端经由切换阀连接有压缩空气供给源，利用切换阀来切换向第1压力作用室的进气和向第2压力作用室的进气，由此使得活塞在气压缸内往复运动。

再者，此处是在活塞的第2活塞端面连结活塞杆。此外，将活塞朝双作用气压缸的面向第2压力作用室那一侧的端面(第2气压缸端面)动作、活塞杆朝从双作用气压缸突出的方向动作视为前进运动，将活塞朝双作用气压缸的面向第1压力作用室那一侧的端面(第1气压缸端面)动作、活塞杆朝收纳至双作用气压缸的方向动作视为后退运动。

在上述那样的双作用气压缸中，以往曾在活塞杆中内置磁铁，进而在双作用气压缸主体的一端和另一端配置磁性检测传感器，由此检测活塞是否已到达双作用气压缸主体的第1气压缸端面或第2气压缸端面，进行活塞的往复运动的监视。

但在食品工厂中，用于食品等的清洗液有可能附着到双作用气压缸主体上，当发生清洗液的附着时，有磁性检测传感器或者磁性检测传感器的线路发生腐蚀之虞。

因此，使用有如下执行器的动作检测装置，即，如专利文献1所示，检测连接于第1压力作用室的管道内的流体的第1压力值和连接于第2压力作用室的管道内的流体的第2压力值，并观察第1压力作用室的第1压力值与第2压力作用室的第2压力值的差压为正值还是负值，由此来监视活塞是否已到达双作用气压缸主体的第1气压缸端面或第2气压缸端面。

即，在活塞前进运动时，第1压力值大于第2压力值，在活塞后退运动时，第2压力值大于第1压力值，因此，通过从第1压力值减去第2压力值而求出的差压在活塞的前进运动时为正值，在活塞的后退运动时为负值。因而，在差压为正值时，可以判断活塞正进行前进运动，在差压为负值时，可以判断活塞正进行后退运动。此外，在活塞到达双作用气压缸的一端而完成前进运动或后退运动时，差压会发生急剧变动，因此，通过捕捉差压的急剧变动，可以判断活塞已到达双作用气压缸的一端。

因而，通过在差压发生急剧变动之前观察差压为正值还是负值，可以判断活塞到达的是双作用气压缸中的哪一侧的端部。

此外，在双作用气压缸比较小型的情况下，第1压力作用室和第2压力作用室的容积较小，因此存在切换活塞的推压(push)动作与拉拽(pull)动作时的第1压力值和第2压力值的压力变动比较微小的情况，从而有发生噪声导致的误检测之虞。因此，使用有如下执行器的动作检测装置，即，如专利文献2所示，对压力值进行时间微分，由此监视压力值的变化率，从而监视活塞是否已到达双作用气压缸主体的第1气压缸端面或第2气压缸端面。

根据这些执行器的动作检测装置，无须在双作用气压缸附近配置磁性检测传感器和磁性检测传感器用的线路，食品工厂中使用的清洗液导致的磁性检测传感器或者磁性检测传感器的线路的腐蚀之虞不复存在。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】国际专利公开第2017/187934号

【专利文献2】日本专利特开2018-59549号

发明内容

【发明要解决的问题】

然而，上述现有技术例如存在如下问题。

＜问题1＞

本申请的申请人发现，在专利文献1揭示的根据压力值来监视活塞动作的执行器的动作检测装置中，在通过速度控制器减慢了动作节拍(operating takt)的情况下，无法再准确地监视活塞的动作。

例如，切换阀的切换周期为1sec，相对于此，通过速度控制器来限制排气量而将活塞的动作节拍减慢到了900msec，这时，如图5所示，电信号送至切换阀的螺线管(时间点t0)，切换阀发生切换(时间点t1)，开始向第1压力作用室的进气，第1压力值P1开始上升，同时开始第2压力作用室的排气，第2压力值P2开始减少，但第1压力值P1与第2压力值P2并未逆转，活塞在第2压力值P2大于第1压力值P1的状态不变的情况下开始前进运动(时间点t3)。

活塞在第2压力值P2大于第1压力值P1的状态不变的情况下开始前进运动的原因在于，当通过速度控制器限制排气量时，排气侧的第2压力作用室的第2压力值P2维持得比不进行排气量的限制的情况下高，而活塞的第2活塞端面的受压面积比活塞的另一端面(第1活塞端面)小活塞杆的连接面积程度，因此，即便在第2压力值P2高于第1压力值P1的状态下，作用于活塞的第2活塞端面的力(以下记作第2作用力F2)也能低于作用于第1活塞端面的力(以下记作第1作用力F1)而进行前进运动。

继而，活塞的前进运动完成(时间点t4)后，第1压力值P1上升、第2压力值P2减少，但紧接着便将电信号送至切换阀的螺线管(时间点t5)，切换阀发生切换，开始对第2压力作用室进气，同时开始第1压力作用室的排气(时间点t6)。于是，第2压力值P2的减少停止，第1压力值P1开始减少，因此，活塞在第1压力值P1与第2压力值P2不发生逆转的情况下开始后退运动。

在活塞的整个前进运动、后退运动当中，第1压力值P1与第2压力值P2都不发生逆转，因此，第1压力值P1始终小于第2压力值P2，第1压力值P1减去第2压力值P2得到的差压始终为负值。因此，无法根据差压的符号来判断活塞正进行前进运动还是正进行后退运动，从而无法再准确地监视活塞的动作。

因此，本申请的申请人想到，物体的动作取决于作用于该物体的推力，而根据压力值来监视活塞的动作存在极限，从而得出较理想为根据作用于活塞的推力来监视活塞的动作这一结论。因为存在如下关系：在活塞正进行前进运动的情况下，活塞的第1作用力F1大于第2作用力F2，在活塞正进行后退运动的情况下，活塞的第2作用力F2大于第1作用力F1。而这种关系在任何动作节拍下都不会改变，推力作用于活塞的前进方向还是作用于后退方向是明确的。

＜问题2＞

此外，在专利文献2揭示的执行器的动作检测装置中，有执行器的动作检测装置中内置的微电脑的信息处理发生延迟之虞。

例如，在对第1压力值P1及第2压力值P2进行时间微分、由此监视压力值的变化率、从而监视活塞是否已到达双作用气压缸主体的第1气压缸端面或第2气压缸端面的情况下，如图6所示，第1压力作用室的第1压力值P1的时间微分值dP1在紧靠活塞的动作开始时(时间点t3)之前朝正方向(从负侧朝正侧)大幅变动，另一方面，动作结束时(时间点t4)的变动较小，因此，动作开始时的检测比较容易，但动作结束时的检测有可能因噪声而发生误检测。此外，如图7所示，第2压力作用室的第2压力值P2的时间微分值dP2在紧靠活塞的动作开始时(时间点t3)之前的变动较小，另一方面，在紧靠动作结束时(时间点t4)之前朝负方向大幅变动，因此，动作结束时的检测比较容易，但动作开始时的检测有可能因噪声而发生误检测。

为了可靠地检测动作开始时及动作结束时以防止上述噪声导致的误检测，必须以利用第1压力值P1的变化率来检测动作开始时、利用第2压力值P2的变化率来检测动作结束时的方式并行监视第1压力值P1的变化率和第2压力值P2的变化率双方，从而有执行器的动作检测装置中内置的微电脑的信息处理发生延迟之虞。

本发明是为了解决上述问题1、问题2，其目的在于提供一种不论动作节拍的速度如何都能准确地监视活塞的动作、而且能防止信息处理的延迟的执行器的动作检测装置。

【解决问题的技术手段】

(1)为了解决上述问题，根据本发明的一形态，一种执行器的动作检测装置，其监视执行器中的活塞的动作状态，所述执行器具有双作用气压缸，双作用气压缸内的空间被可滑动地保持在双作用气压缸内的活塞划分为第1压力作用室和第2压力作用室，在活塞的面向第2压力作用室那一侧的端面连结有活塞杆，该执行器的动作检测装置的特征在于，具备：第1压力检测器，其检测第1压力作用室的压力；第2压力检测器，其检测第2压力作用室的压力；算出器，其根据第1压力检测器检测到的压力、第2压力检测器检测到的压力、以及活塞的受压面积来算出作用于活塞的推力；以及监视器，其根据推力来确认活塞的动作状态。

根据上述构成(1)，第1压力检测器及第2压力检测器分别检测第1压力作用室的压力以及第2压力作用室的压力，算出器根据第1压力作用室的压力、第2压力作用室的压力以及活塞的受压面积来算出作用于活塞的推力。继而，监视器可以根据算出的推力来确认活塞的动作状态。存在如下关系：活塞前进运动时，活塞的第1作用力大于第2作用力，活塞后退运动时，第2作用力大于第1作用力。该关系不会随动作节拍的速度而改变，因此，通过算出作用于活塞的推力，活塞正进行的前进运动还是正进行后退运动变得明确，不论动作节拍的速度如何都能进行准确的活塞动作的监视。

※US/EP用途中仅记载上述独立权利要求

(2)根据(1)所述的执行器的动作检测装置，其特征在于，算出器考虑活塞的面向第2压力作用室那一侧的端面的受压面积比活塞的面向第1压力作用室那一侧的端面的受压面积小活塞杆的外径程度这一内容来算出推力，监视器根据推力的符号来确认活塞的动作状态。

根据上述构成(2)，由于在活塞的面向第2压力作用室那一侧的端面(第2活塞端面)连接有活塞杆，因此要考虑受压面积比活塞的面向第1压力作用室那一侧的端面(第1活塞端面)的受压面积小活塞杆的外径程度这一内容来算出推力。

此处，所谓推力，是指第1压力值减去第2压力值与受压面积比率的乘积值而求出的值。

所谓受压面积比率，是活塞的第2活塞端面的受压面积相对于第1活塞端面的受压面积的比率，例如，在活塞径25mm、活塞杆径12mm的情况下，活塞的第2压力作用室侧的受压面积相对于第1压力作用室侧的受压面积的比率约为0.75。也就是说，第1压力值减去第2压力值与0.75的乘积值而求出的值成为作用于活塞的推力。再者，受压面积比率是根据活塞径、活塞杆径等执行器固有的规格而变动的值。

若根据压力来监视活塞往复运动，则在通过速度控制器控制了排气量的状态下活塞进行前进运动时，由于活塞的第2活塞端面的受压面积要小活塞杆的连接面积程度，因此，即便在第2压力作用室的第2压力值高于第1压力作用室的第1压力值的状态下，作用于第2活塞端面的力也能低于作用于活塞的第1活塞端面的力而进行前进运动。因而，会发生无法根据第1压力与第2压力的大小关系来准确地监视活塞的往复运动的情况。另一方面，通过考虑受压面积来求作用于活塞的推力，在活塞正进行前进运动时，推力始终为正值，在活塞正进行后退运动时，推力始终为负值。

继而，根据推力为正值还是负值，活塞正进行前进运动还是正进行后退运动变得明确，因此，监视器可以根据推力的符号来准确地监视活塞正进行何种动作。

(3)根据(1)或(2)所述的执行器的动作检测装置，其特征在于，监视器根据推力的变化率来确认活塞的动作状态。

根据上述构成(3)，监视器只须根据推力的时间微分值即变化率来进行信息处理即可，无须像现有技术那样以并行方式对第1压力作用室的第1压力值的变化率和第2压力作用室的第2压力值的变化率双方进行信息处理，因此，执行器的动作检测装置中内置的微电脑的信息处理发生延迟之虞得以消除。

(4)根据(1)至(3)中任一项所述的执行器的动作检测装置，其特征在于，监视器判定活塞是否已开始运动或者是否已停止运动，而且判定活塞正朝双作用气压缸的面向第1压力作用室那一侧的端面运动还是正朝双作用气压缸的面向第2压力作用室那一侧的端面运动。

根据上述构成(4)，例如，只要执行器的动作检测装置配备有显示装置，通过使该显示装置显示监视器进行判定得到的信息，使用者便能掌握执行器的准确的动作状况，因此，一边进行给送的流体的压力或者速度控制器等的调整、一边设定使用者期望的动作节拍这一操作变得容易。

附图说明

图1为使用执行器的动作检测装置的执行器监视系统的电路图。

图2为表示执行器的动作检测装置的构成的框图。

图3(a)为表示第1压力值和第3压力值的随着时间经过的行为的图表，图3(b)为表示作用于活塞的推力的随着时间经过的行为的图表，图3(c)为表示推力的时间微分值的随着时间经过的行为的图表。

图4为微电脑判定活塞的动作的流程图。

图5为表示现有技术中的、第1压力值和第2压力值的随着时间经过的行为的图表。

图6为表示现有技术中的、第1压力值的时间微分值的随着时间经过的行为的图表。

图7为表示现有技术中的、第2压力值的时间微分值的随着时间经过的行为的图表。

具体实施方式

一边参考附图，一边对本发明的执行器的动作检测装置20的实施方式进行详细说明。

图1为使用执行器的动作检测装置20的执行器监视系统1的电路图。执行器的动作检测装置20作为对可滑动地保持在构成执行器10的双作用气压缸101内部的活塞102的动作状态进行监视的装置而发挥功能。

双作用气压缸101内部被活塞102划分为第1压力作用室103和第2压力作用室104。此外，在活塞102的面向第2压力作用室104那一侧的端面(第2活塞端面)102b连接有活塞杆105，活塞杆105贯通双作用气压缸101的面向第2压力作用室104那一侧的端面(第2气压缸端面)101b的插通孔101c，延伸到双作用气压缸101外部。

第1压力作用室103上连接有给送或排放压缩空气的第1管道11的一端，第1管道11的另一端连接到切换阀13的第1连接端口131。

并且，第2压力作用室104上连接有给送或排放压缩空气的第2管道12的一端，第2管道12的另一端连接到切换阀13的第2连接端口132。

此外，第1管道11及第2管道12上分别设置有速度控制器14。

切换阀13具有输入压缩空气的输入端口133，输入端口133上连接有进气管道15的一端，进气管道15的另一端连接到压缩空气供给源16。

在本实施方式中，切换阀13为双螺线管型电磁阀，通过从外部对螺线管134A、134B施加电信号而使内部的阀芯(未图示)驱动。

当对螺线管134A施加电信号时，切换阀13的阀芯被吸引至螺线管134A侧，输入端口133与第1连接端口131连通，而且第2连接端口132朝外部开放。

输入端口133与第1连接端口131连通使得从压缩空气供给源16供给的压缩空气从输入端口133输入至切换阀13，并从第1连接端口131输出。从第1连接端口131输出的压缩空气流过第1管道11而给送至双作用气压缸101的第1压力作用室103。

压缩空气给送至第1压力作用室103使得第1压力作用室103内部的压力上升，活塞102的面向第1压力作用室103那一侧的端面(第1活塞端面)102a受到推压，活塞102朝前进方向(图中箭头X)移动。在活塞102朝前进方向移动的同时，第2压力作用室104的排气开始，之前给送到第2压力作用室104的压缩空气经由第2管道12、第2连接端口132及切换阀13而排出至外部。

另一方面，当对螺线管134B施加电信号时，切换阀13的阀芯被吸引至螺线管134B侧，输入端口133与第2连接端口132连通，而且第1连接端口131朝外部开放。

输入端口133与第2连接端口132连通使得从压缩空气供给源16供给的压缩空气从输入端口133输入至切换阀13，并从第2连接端口132输出。从第2连接端口132输出的压缩空气流过第2管道12而给送至双作用气压缸101的第2压力作用室104。

压缩空气给送至第2压力作用室104使得第2压力作用室104内部的压力上升，活塞102的第2活塞端面102b受到推压，活塞102朝后退方向(图中箭头Y)移动。在活塞102朝后退方向移动的同时，第1压力作用室103的排气开始，之前给送到第1压力作用室103的压缩空气经由第1管道11、第1连接端口131及切换阀13而排出至外部。

通过借助对切换阀13的螺线管134A、134B的通电来驱动阀芯，可以切换压缩空气向第1压力作用室103的给送与压缩空气向第2压力作用室104的给送，通过重复该切换，活塞102可以进行往复运动。于是，随着活塞102的往复运动，连接于活塞102的第2活塞端面102b的活塞杆105进行往复运动。

在第1管道11及第2管道12上而且是速度控制器14与执行器10之间连接有执行器的动作检测装置20，逐次检测第1管道11的第1压力值P1和第2管道12的第2压力值P2，监视执行器10的活塞102的动作。

接着，对执行器的动作检测装置20的构成进行说明。图2为表示执行器的动作检测装置20的构成的框图。

执行器的动作检测装置20具备微电脑201、第1压力检测器202、第2压力检测器203、差动放大电路205、显示部206、设定部207、通信单元208及信号输出电路209。

第1压力检测器202连接至第1管道11，检测第1管道11中的压缩空气的压力即第1压力值P1。并且，第2压力检测器203连接至第2管道12，检测第2管道12中的压缩空气的压力即第2压力值P2。再者，第1管道11的压力根据第1压力作用室103的压力而发生变动，第2管道12的压力根据第2压力作用室104的压力而发生变动，因此，在第1管道11及第2管道12中检测压力值与检测第1压力作用室103及第2压力作用室104的压力值同义。

第1压力检测器202连接到差动放大电路205，将与其检测的第1压力值P1相应的信号输出至差动放大电路205。

第2压力检测器203经由分压器204连接到差动放大电路205，与由第2压力检测器203检测到的第2压力值P2相应的信号经分压器204分压后输入至差动放大电路205。也就是说，由于连接有活塞杆105，因此活塞102的第2活塞端面102b的受压面积比第1活塞端面102a的受压面积小活塞杆105的外径程度(也就是截面积程度)。分压器204根据第1活塞端面102a的受压面积与第2活塞端面102b的受压面积的比率对与第2压力值P2相应的信号进行分压，以第3压力值P3的形式输出。

例如，在活塞径25mm、活塞杆径12mm的情况下，活塞102的第2活塞端面102b的受压面积相对于第1活塞端面102a的受压面积的比率约为0.75。因而，第2压力值P2乘以0.75得到的值成为第3压力值P3。

继而，在差动放大电路205中计算第1压力值P1减去第3压力值P3得到的差分。该差分成为作用于活塞102的推力F。再者，差动放大电路205为本发明的算出器的一例。

存在如下关系：在活塞102的前进运动时，作用于活塞102的第1活塞端面102a的力比作用于第2活塞端面102b的力大，在活塞102的后退运动时，作用于第2活塞端面102b的力比作用于第1活塞端面102a的力大。该关系不会随动作节拍的速度而改变。

关于第1压力值P1减去第3压力值P3得到的差分即推力F，在活塞102正进行前进运动时，推力F始终为正值，在活塞102正进行后退运动时，推力F始终为负值。

差动放大电路205连接到微电脑201，由差动放大电路205算出的作用于活塞102的推力F输入至微电脑201。继而，微电脑201根据推力F来监视活塞102的动作。再者，微电脑201为本发明的监视器的一例。

更具体地进行说明，微电脑201根据从差动放大电路205输入的推力F的符号来进行活塞102正进行前进运动还是正进行后退运动的判定处理。根据推力F为正值还是负值，活塞102正进行前进运动还是正进行后退运动变得明确，因此，不论动作节拍的速度如何都能进行准确的活塞动作的监视。

进而，微电脑201可以根据从差动放大电路205输入的推力F的变化率来进行活塞102是否已开始运动或者是否已停止运动的判定。

微电脑201对从差动放大电路205输入的推力F进行时间微分，算出推力F的变化率即微分值dF。

并且，微电脑201监视微分值dF随着时间经过是否朝正方向或负方向发生了急剧变动，在捕捉到微分值dF的急剧变动的情况下，判定活塞102的运动已开始或停止。由于微电脑201是根据推力F的微分值dF对活塞102的动作进行判定，因此无须像现有技术那样以并行方式对第1压力作用室的第1压力值的微分值和第2压力作用室的第2压力值的微分值双方进行信息处理。因此，微电脑201的信息处理发生延迟之虞得以消除。

微电脑201上连接有显示部206、通信单元208及信号输出电路209，可以将微电脑201进行判定处理得到的信息显示在显示部206上，或者经由通信单元208或信号输出电路209输出至外部。

通过将微电脑201进行判定处理得到的信息显示在显示部206上或者输出至外部，使用者能够掌握执行器10的准确的动作状况，因此，一边进行给送的流体的压力或者速度控制器14的调整、一边设定使用者期望的动作节拍这一操作变得容易。

此外，微电脑201上连接有设定部207，可供使用者输入、设定活塞径等微电脑201中的判定处理所需的信息。再者，也可以经由通信单元208从外部输入微电脑201对活塞102的运动进行判定处理所需的信息。

接着，对第1压力值P1及第3压力值P3的对应于时间经过的行为进行说明。图3(a)为表示如下情况下的第1压力值P1及第3压力值P3的行为的图表：切换阀13的切换周期为1sec，相对于此，通过速度控制器14调整排气量而将活塞102的动作节拍设为900msec。

在图3中时间点t0，对螺线管134A施加电信号。当对螺线管134A施加电信号时，切换阀13的阀芯被吸引至螺线管134A侧，输入端口133与第1连接端口131连通，而且第2连接端口132朝外部开放(图3中时间点t1)。

输入端口133与第1连接端口131连通使得从压缩空气供给源16供给的压缩空气从输入端口133输入至切换阀13，并从第1连接端口131输出。从第1连接端口131输出的压缩空气流过第1管道11而给送至第1压力作用室103。

另一方面，第2压力作用室104经由第2管道12和切换阀13与大气连通，开始压缩空气的排放(图3中时间点t1)。

对第1压力作用室103供气使得连接于第1压力作用室103的第1管道11的第1压力值P1急剧上升。另一方面，开始第2压力作用室104的排气使得连接至第2压力作用室104的第2管道12的第2压力值P2减少，因此第3压力值P3也减少。

继而，在图3中时间点t2，第1压力值P1与第3压力值P3发生逆转，其后在时间点t3，活塞102开始前进运动。

当活塞102开始前进运动时，第1压力值P1和第3压力值P3缓慢上升直至活塞102到达双作用气压缸101的第2气压缸端面101b的时间点t4为止。

当活塞102到达双作用气压缸101的第2气压缸端面101b时，活塞102停止。当活塞102停止时，第1压力值P1缓慢上升，第2压力值P2急剧减少。

接着，在图3中时间点t5，对螺线管134B施加电信号。当对螺线管134B施加电信号时，切换阀13的阀芯被吸引至螺线管134B侧，输入端口133与第2连接端口132连通，而且第1连接端口131朝外部开放(图3中时间点t6)。

输入端口133与第2连接端口132连通使得从压缩空气供给源16供给的压缩空气从输入端口133输入至切换阀13，并从第2连接端口132输出。从第2连接端口132输出的压缩空气流过第2管道12而给送至第2压力作用室104。

另一方面，第1压力作用室103经由第1管道11和切换阀13与大气连通，开始压缩空气的排放。

对第2压力作用室104供气使得连接于第2压力作用室104的第2管道12的第2压力值P2急剧上升，因此第3压力值P3也急剧上升。另一方面，开始第1压力作用室103的排气使得连接至第1压力作用室103的第1管道11的第1压力值P1减少。

继而，在图中时间点t7，第1压力值P1与第3压力值P3发生逆转，其后在时间点t8，活塞102开始后退运动。

当活塞102开始后退运动时，第1压力值P1和第3压力值P3缓慢上升直至活塞102到达双作用气压缸101的面向第1压力作用室那一侧的端面(第1气压缸端面)101a的时间点t9为止。

当活塞102到达双作用气压缸101的第1气压缸端面101a时，活塞102停止。当活塞102停止时，第3压力值P3缓慢上升，第1压力值P1急剧减少。

继而，在图3中时间点t10，对螺线管134A施加电信号，其后的行为与图3中t0至t10相同。

根据以上那样的第1压力值P1及第3压力值P3的随着时间经过的行为来求作用于活塞102的推力F，表示为图3(b)的图表。具体而言，第1压力值P1减去第2压力值P2与受压面积比率的乘积值即第3压力值P3而求出的值成为推力F。所谓受压面积比率，是活塞102的第2活塞端面102b的受压面积相对于第1活塞端面102a的受压面积的比率，考虑到了活塞102的第2活塞端面102b的受压面积比第1活塞端面102a小活塞杆105的连接面积程度这一内容。例如，在将活塞径设为25mm、将活塞杆径设为12mm的情况下，受压面积比率约为0.75。

对推力F的随着时间经过的行为进行具体说明。在电信号送至切换阀13的螺线管134A的时间点t0，由于此前活塞102进行的是后退运动，因此推力F为负值。在时间点t1，通过切换阀13的切换而开始向第1压力作用室103的进气和第2压力作用室104的排气，作用于活塞102的推力F朝正方向急剧上升。在时间点t2，推力F超过0，其后从时间点t3起，活塞102开始前进运动。活塞102的前进运动开始后，推力F缓慢减少直至活塞102的前进运动完成的时间点t4为止，活塞102的前进运动完成后，电信号送至螺线管134B(时间点t5)，推力F上升直至切换阀13发生切换的时间点t6为止。

当切换阀13发生切换时，开始向第2压力作用室104的进气，同时开始第1压力作用室103的排气，因此，作用于活塞102的推力F朝负方向急剧变动。继而，在时间点t7，推力F变为0以下，从时间点t8起，活塞102开始后退运动。其后，推力F缓慢下降直至活塞102的后退运动完成的时间点t9为止。继而，当活塞102的后退运动完成时，推力F急剧下降。

由于活塞102正进行前进运动时的推力F为正值、活塞102正进行后退运动时的推力F为负值，因此，微电脑201可以根据推力F为正值还是负值来判断活塞102正进行前进运动还是正进行后退运动，不论动作节拍的速度如何都能准确地监视活塞102的动作。

求推力F的时间微分值dF，图3(c)的图表表示随着时间经过的微分值dF的行为。

对随着时间经过的微分值dF的行为进行具体说明。

在切换阀13的切换时间点(t0)到活塞102开始前进运动的时间点(t3)这一时段内，随着推力F的急剧上升，微分值dF朝正方向(从负侧朝正侧)急剧变化。微分值dF在活塞102的前进运动开始到紧靠完成前进运动的时间点t4之前为止大致维持0，前进运动完成后朝负方向急剧变化。

其后，微分值dF大致朝0缓慢上升直至电信号送至螺线管134B的t5为止，在时间点t5，朝正方向急剧变化。其后，大致朝0下降直至活塞102开始后退运动的时间点t8为止。活塞102的后退运动开始到紧靠完成后退运动的时间点t9之前为止大致维持0，后退运动完成后朝正方向急剧变化。其后，大致朝0缓慢下降直至切换阀13的切换时间点t10为止。

微电脑201针对从差动放大电路205逐次输入的推力F算出时间微分值dF，并捕捉微分值dF的正方向或负方向的急剧变化，由此进行活塞102是否已开始运动或者是否已停止运动的判定。由于无须像现有技术那样以并行方式对第1压力作用室的第1压力值的微分值和第2压力作用室的第2压力值的微分值双方进行信息处理，因此微电脑201的信息处理发生延迟之虞得以消除。

图4为根据推力F的符号以及时间微分值dF来判定活塞102的动作的流程图。

微电脑201根据逐次输入的推力F来算出时间微分值dF，并判定算出的时间微分值dF是否发生了急剧变动(S1)。在时间微分值dF发生了急剧变动的情况下(S1：是)，微电脑201判定活塞102已从双作用气压缸101的一端朝另一端开始运动(S2)，微电脑201将该判定结果显示在显示部206上而通知使用者(S3)。

其后，微电脑201判定推力F是否为正值(S4)。在推力F为正值的情况下(S4：是)，微电脑201判定活塞102正进行前进运动(S5)，微电脑201将该判定结果显示在显示部206上而通知使用者(S6)。

接着，微电脑201判定时间微分值dF是否发生了急剧变动(S7)。在时间微分值dF发生了急剧变动的情况下(S7：是)，微电脑201判定活塞102已到达双作用气压缸101的一端而停止了运动(S8)，微电脑201将该判定结果显示在显示部206上而通知使用者(S9)。

另一方面，在微电脑201于S4中判定推力F不为正值的情况下(S4：否)，微电脑201判定推力F是否为负值(S10)。在推力F为负值的情况下(S10：是)，微电脑201判定活塞102正进行后退运动(S11)，微电脑201将该判定结果显示在显示部206上而通知使用者(S12)。

接着，微电脑201判定时间微分值dF是否发生了急剧变动(S13)。在时间微分值dF发生了急剧变动的情况下(S13：是)，微电脑201判定活塞102已到达双作用气压缸101的一端而停止了运动(S14)，微电脑201将该判定结果显示在显示部206上而通知使用者(S15)。

由于活塞102正进行前进运动时的推力F为正值、活塞102正进行后退运动时的推力F为负值，因此，微电脑201可以根据推力F为正值还是负值来判断活塞102正进行前进运动还是正进行后退运动，不论动作节拍的速度如何都能准确地监视活塞102的动作。

此外，微电脑201针对从差动放大电路205逐次输入的推力F算出时间微分值dF，并捕捉微分值dF的正方向或负方向的急剧变化，由此进行活塞102是否已开始运动或者是否已停止运动的判定。由于无须像现有技术那样以并行方式对第1压力作用室的第1压力值的微分值和第2压力作用室的第2压力值的微分值双方进行信息处理，因此微电脑201的信息处理发生延迟之虞得以消除。

(1)如以上所说明，本实施方式的执行器的动作检测装置20具有下述构成。一种执行器的动作检测装置20，其监视执行器10中的活塞102的动作状态，所述执行器10具有双作用气压缸101，双作用气压缸101内的空间被可滑动地保持在双作用气压缸101内的活塞102划分为第1压力作用室103和第2压力作用室104，在活塞102的第2活塞端面102b连结有活塞杆105，该执行器的动作检测装置20具备：第1压力检测器202，其检测第1压力作用室103的压力；第2压力检测器203，其检测第2压力作用室104的压力；差动放大电路205，其根据第1压力检测器202检测到的压力(第1压力值P1)、第2压力检测器203检测到的压力(第2压力值P2)、以及活塞102的受压面积来算出作用于活塞102的推力F；以及微电脑201，其根据推力F来确认活塞102的动作状态。由此，第1压力检测器202及第2压力检测器203分别检测第1压力作用室103的压力以及第2压力作用室104的压力，差动放大电路205根据第1压力作用室103的压力、第2压力作用室104的压力以及活塞102的受压面积来算出作用于活塞102的推力F。继而，微电脑201可以根据算出的推力F来确认活塞102的动作状态。存在如下关系：活塞102的前进运动时，作用于活塞102的第1活塞端面102a的力比作用于第2活塞端面102b的力大，活塞102的后退运动时，作用于第2活塞端面102b的力比作用于第1活塞端面102a的力大。该关系不会随动作节拍的速度而改变，因此，通过算出作用于活塞102的推力F，活塞102正进行前进运动还是正进行后退运动变得明确，从而能进行准确的活塞102动作的监视。

(2)根据(1)所述的执行器的动作检测装置20，其中，差动放大电路205构成为考虑活塞102的第2活塞端面102b的受压面积比活塞102的第1活塞端面102a的受压面积小活塞杆105的外径程度这一内容来算出推力F，微电脑201构成为根据推力F的符号来确认活塞102的动作状态。由于活塞102的第2活塞端面102b上连接有活塞杆105，因此要考虑活塞102的第2活塞端面102b的受压面积比活塞102的第1活塞端面102a的受压面积小活塞杆105的外径程度这一内容来算出推力F。

此处，所谓推力F，是指第1压力作用室103的压力(第1压力值P1)减去第2压力作用室104的压力(第2压力值P2)与受压面积比率的乘积值(第3压力值P3)而求出的值。

所谓受压面积比率，是活塞102的第2活塞端面102b的受压面积相对于第1活塞端面102a的受压面积的比率。例如，在活塞102的直径为25mm、活塞杆105的直径为12mm的情况下，活塞102的第2活塞端面102b的受压面积相对于第1活塞端面102a的受压面积的比率约为0.75。也就是说，第1压力值P1减去第2压力值P2与0.75的乘积值(第3压力值P3)得到的值成为作用于活塞102的推力F。

若根据压力来监视活塞102的往复运动，则在通过速度控制器14控制了排气量的状态下活塞102进行前进运动时，由于活塞102的第2活塞端面102b的受压面积要小活塞杆105的连接面积程度，因此，即便在第2压力作用室104的第2压力值P2高于第1压力作用室103的第1压力值P2的状态下，作用于活塞102的第2活塞端面102b的力也能小于作用于第1压力作用室侧端面102a的力而进行前进运动。因而，会发生无法根据第1压力值与第2压力值的大小关系来准确地监视活塞102的往复运动的情况。另一方面，通过考虑活塞102的受压面积来求作用于活塞102的推力F，在活塞102正进行前进运动时，推力F始终为正值，在活塞102正进行后退运动时，推力F始终为负值。

并且，微电脑201可以根据推力F的符号来确认活塞102的动作状态，因此，微电脑201可以根据推力F为正值还是负值来判定活塞102正进行前进运动还是正进行后退运动。因而，活塞102正进行前进运动还是正进行后退运动变得明确，所以能准确地监视活塞102的动作。

(3)根据(1)或(2)所述的执行器的动作检测装置20，其中，微电脑201构成为根据推力F的变化率来确认活塞102的动作状态。由此，微电脑201只须根据推力F的变化率来进行信息处理即可，无须像现有技术那样以并行方式对第1压力作用室103的第1压力值的变化率和第2压力作用室104的第2压力值的变化率双方进行信息处理，因此执行器的动作检测装置20中内置的微电脑201的信息处理发生延迟之虞得以消除。

(4)根据(1)至(3)中任一项所述的执行器的动作检测装置20，其中，微电脑201构成为判定活塞102是否已开始运动或者是否已停止运动，而且判定活塞102正朝双作用气压缸101的第1气压缸端面101a运动(正进行后退运动)还是正朝双作用气压缸101的第2气压缸端面101b运动(正进行前进运动)。因此，通过执行器的动作检测装置20配备显示部206，可以将微电脑201进行判定得到的信息显示在显示部206上，使得使用者能够掌握执行器10的准确的动作状况，所以一边进行给送的流体的压力或者速度控制器14等的调整、一边设定使用者期望的动作节拍这一操作能够容易地进行。

再者，本实施方式只是示例，丝毫不限定本发明。因而，本发明当然可以在不脱离其主旨的范围内进行各种改良、变形。

例如，本实施方式对通过速度控制器14限制排气量的状态进行了说明，但在通过速度控制器控制进气量的状态下也能获得与本实施方式同样的效果。

符号说明

10 执行器

20 执行器的动作检测装置

101 双作用气压缸

102 活塞

103 第1压力作用室

104 第2压力作用室

105 活塞杆

201 微电脑

202 第1压力检测器

203 第2压力检测器

204 分压器

205 差动放大电路