(57)【要約】【課題】異常の有無を精度よく判定することができる診断装置を提供する。【解決手段】診断装置３は、位相面データを取得するデータ取得部３００と、正常時に取得された複数の前記位相面データ全てについて、位相面の縦軸方向及び横軸方向に所定のマージンをもって含むような閾値位相面を作成する閾値位相面作成部３０１と、診断時に取得された前記位相面データが前記閾値位相面に含まれるか否かに基づいて、当該位相面データに異常があるか否かを判定する異常判定部３０２と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相面データを取得するデータ取得部と、
正常時に取得された複数の前記位相面データ全てについて、位相面の縦軸方向及び横軸方向に所定のマージンをもって含むような閾値位相面を作成する閾値位相面作成部と、
診断時に取得された前記位相面データが前記閾値位相面に含まれるか否かに基づいて、当該位相面データに異常があるか否かを判定する異常判定部と、
を備える診断装置。
【請求項２】
前記閾値位相面作成部は、
正常時に取得された複数の前記位相面データの前記縦軸方向における最大値からなる最大位相面と、最小値からなる最小位相面とを作成し、
前記最大位相面及び前記最小位相面を前記縦軸方向に前記マージン分ずつ拡張した縦軸マージン閾値位相面を作成し、
前記縦軸マージン閾値位相面と、当該縦軸マージン閾値位相面を前記横軸方向の一方側に所定量移動させた位相面と、当該縦軸マージン閾値位相面を前記横軸方向の他方側に所定量移動させた位相面との論理和により得られる位相面を前記閾値位相面として作成する、
請求項１に記載の診断装置。
【請求項３】
前記閾値位相面作成部は、正常時に取得された複数の前記位相面データ全てが含まれない第２の閾値位相面を更に作成し、
前記異常判定部は、診断時に取得された前記位相面データが前記第２の閾値位相面に含まれる場合、当該位相面データに異常があると判定する、
請求項１又は２に記載の診断装置。
【請求項４】
前記閾値位相面作成部は、異なるパラメータセットで表される複数種類の前記位相面データごとに前記閾値位相面を作成し、
前記異常判定部は、診断時に取得された複数種類の前記位相面データのうち、少なくとも一の種類の位相面データが対応する前記閾値位相面に含まれていない場合、当該位相面データに異常があると判定する、
請求項１から３の何れか一項に記載の診断装置。
【請求項５】
前記閾値位相面作成部は、往復運動の往路に関する前記位相面データと、復路に関する前記位相面データとのそれぞれに対応する前記閾値位相面を作成し、
前記異常判定部は、往路及び復路のうち少なくとも一方の前記位相面データが前記閾値位相面に含まれていない場合、当該位相面データに異常があると判定する、
請求項１から４の何れか一項に記載の診断装置。
【請求項６】
前記閾値位相面作成部は、前記閾値位相面として、正常時に取得された複数の前記位相面データ全てについて第１マージンをもって含むような第３の閾値位相面と、前記第１マージンよりも大きい第２マージンをもって含むような第４の閾値位相面とを作成する、
請求項１から５の何れか一項に記載の診断装置。
【請求項７】
前記異常判定部は、
診断時に取得された前記位相面データが前記第３の閾値位相面に含まれず、且つ前記第４の閾値位相面に含まれる場合、当該位相面データは第１レベルの異常であると判定し、
診断時に取得された前記位相面データが前記第４の閾値位相面に含まれない場合、当該位相面データは第２レベルの異常であると判定する、
請求項６に記載の診断装置。
【請求項８】
診断時に取得された前記位相面データを構成する複数のプロットのうち、前記閾値位相面に含まれていないプロットごとに当該閾値位相面からの距離を算出し、当該距離の最大値を異常の度合いを示す異常度として特定する異常度特定部を更に備える、
請求項１から７の何れか一項に記載の診断装置。
【請求項９】
診断時に取得された前記位相面データに異常があると判定された場合、当該位相面データの形状に基づいて、異常の要因を推定する異常要因推定部を更に備える、
請求項１から８の何れか一項に記載の診断装置。
【請求項１０】
位相面データを取得するステップと、
正常時に取得された複数の前記位相面データ全てについて、位相面の縦軸方向及び横軸方向に所定のマージンをもって含むような閾値位相面を作成するステップと、
診断時に取得された前記位相面データが前記閾値位相面に含まれるか否かに基づいて、当該位相面データに異常があるか否かを判定するステップと、
を有する診断方法。
【請求項１１】
診断装置のコンピュータを機能させるプログラムであって、前記コンピュータに、
位相面データを取得するステップと、
正常時に取得された複数の前記位相面データ全てについて、位相面の縦軸方向及び横軸方向に所定のマージンをもって含むような閾値位相面を作成するステップと、
診断時に取得された前記位相面データが前記閾値位相面に含まれるか否かに基づいて、当該位相面データに異常があるか否かを判定するステップと、
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、診断装置、診断方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
サーボ駆動を行う工作機械等の機械製品においては、駆動系の調整が良好に行われたか、動作に異常はないか、経年変化はどの程度か、など現在の状態を把握することで、品質の高度な維持や異常予兆検知に使いたいという要求がある。このため、機械駆動系のような制御対象の異常検知やヘルスモニタリングのための機械診断が必要とされている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、複数の信号間の関係を位相面図によって表すことにより、時間応答だけでは見つけにくい機械特性を示すモデルパラメータを同定する方法が記載されている。また、複数の位相面図を動的時間伸縮法（ＤＴＷ：Dynamic Time Warping）を利用して比較することにより、制御対象の異常検知やヘルスモニタリングのための機械診断を行うことができることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１９−２１０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＤＴＷはノイズに弱いため、信号のノイズにより異常の有無を判断する精度が低下する可能性がある。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、異常の有無を精度よく判定することができる診断装置、診断方法、及びプログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、診断装置は、位相面データを取得するデータ取得部と、正常時に取得された複数の前記位相面データ全てについて、位相面の縦軸方向及び横軸方向に所定のマージンをもって含むような閾値位相面を作成する閾値位相面作成部と、診断時に取得された前記位相面データが前記閾値位相面に含まれるか否かに基づいて、当該位相面データに異常があるか否かを判定する異常判定部と、を備える。
【０００８】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様に係る診断装置において、前記閾値位相面作成部は、正常時に取得された複数の前記位相面データの前記縦軸方向における最大値からなる最大位相面と、最小値からなる最小位相面とを作成し、前記最大位相面及び前記最小位相面を前記縦軸方向に前記マージン分ずつ拡張した縦軸マージン閾値位相面を作成し、前記縦軸マージン閾値位相面と、当該縦軸マージン閾値位相面を前記横軸方向の一方側に所定量移動させた位相面と、当該縦軸マージン閾値位相面を前記横軸方向の他方側に所定量移動させた位相面との論理和により得られる位相面を前記閾値位相面として作成する。
【０００９】
本発明の第３の態様によれば、第１または第２の態様に係る診断装置において、前記閾値位相面作成部は、正常時に取得された複数の前記位相面データ全てが含まれない第２の閾値位相面を更に作成し、前記異常判定部は、診断時に取得された前記位相面データが前記第２の閾値位相面に含まれる場合、当該位相面データに異常があると判定する。
【００１０】
本発明の第４の態様によれば、第１から第３の何れか一の態様に係る診断装置において、前記閾値位相面作成部は、異なるパラメータセットで表される複数種類の前記位相面データごとに前記閾値位相面を作成し、前記異常判定部は、診断時に取得された複数種類の前記位相面データのうち、少なくとも一の種類の位相面データが対応する前記閾値位相面に含まれていない場合、当該位相面データに異常があると判定する。
【００１１】
本発明の第５の態様によれば、第１から第４の何れか一の態様に係る診断装置において、前記閾値位相面作成部は、往復運動の往路に関する前記位相面データと、復路に関する前記位相面データとのそれぞれに対応する前記閾値位相面を作成し、前記異常判定部は、往路及び復路のうち少なくとも一方の前記位相面データが前記閾値位相面に含まれていない場合、当該位相面データに異常があると判定する。
【００１２】
本発明の第６の態様によれば、第１から第５の何れか一の態様に係る診断装置において、前記閾値位相面作成部は、前記閾値位相面として、正常時に取得された複数の前記位相面データ全てについて第１マージンをもって含むような第３の閾値位相面と、前記第１マージンよりも大きい第２マージンをもって含むような第４の閾値位相面とを作成する。
【００１３】
本発明の第７の態様によれば、第６の態様に係る診断装置において、前記異常判定部は、診断時に取得された前記位相面データが前記第３の閾値位相面に含まれず、且つ前記第４の閾値位相面に含まれる場合、当該位相面データは第１レベルの異常であると判定し、診断時に取得された前記位相面データが前記第４の閾値位相面に含まれない場合、当該位相面データは第２レベルの異常であると判定する。
【００１４】
本発明の第８の態様によれば、第１から第７の何れか一の態様に係る診断装置は、診断時に取得された前記位相面データを構成する複数のプロットのうち、前記閾値位相面に含まれていないプロットごとに当該閾値位相面からの距離を算出し、当該距離の最大値を異常の度合いを示す異常度として特定する異常度特定部を更に備える。
【００１５】
本発明の第９の態様によれば、第１から第８の何れか一の態様に係る診断装置は、診断時に取得された前記位相面データに異常があると判定された場合、当該位相面データの形状に基づいて、異常の要因を推定する異常要因推定部を更に備える。
【００１６】
本発明の第１０の態様によれば、診断方法は、位相面データを取得するステップと、正常時に取得された複数の前記位相面データ全てについて、位相面の縦軸方向及び横軸方向に所定のマージンをもって含むような閾値位相面を作成するステップと、診断時に取得された前記位相面データが前記閾値位相面に含まれるか否かに基づいて、当該位相面データに異常があるか否かを判定するステップと、を有する。
【００１７】
本発明の第１１の態様によれば、診断装置のコンピュータを機能させるプログラムは、前記コンピュータに、位相面データを取得するステップと、正常時に取得された複数の前記位相面データ全てについて、位相面の縦軸方向及び横軸方向に所定のマージンをもって含むような閾値位相面を作成するステップと、診断時に取得された前記位相面データが前記閾値位相面に含まれるか否かに基づいて、当該位相面データに異常があるか否かを判定するステップと、を実行させる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る診断装置、診断方法、及びプログラムによれば、異常の有無を精度よく判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態に係るモータ制御システム、機械系、及び診断装置の全体構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る診断装置の機能構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る診断装置の処理の一例を示す第１のフローチャートである。
【図４】第１の実施形態に係る位相面データの一例を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る閾値位相面作成部の機能を説明するための第１の図である。
【図６】第１の実施形態に係る閾値位相面作成部の機能を説明するための第２の図である。
【図７】第１の実施形態に係る閾値位相面作成部の機能を説明するための第３の図である。
【図８】第１の実施形態に係る閾値位相面作成部の機能を説明するための第４の図である。
【図９】第１の実施形態に係る診断装置の処理の一例を示す第２のフローチャートである。
【図１０】第１の実施形態に係る異常判定部の機能を説明するための図である。
【図１１】第１の実施形態に係る異常度特定部の機能を説明するための図である。
【図１２】第１の実施形態に係る異常要因推定部の機能を説明するための図である。
【図１３】第２の実施形態に係る診断装置の機能を説明するための図である。
【図１４】第３の実施形態に係る診断装置の機能を説明するための図である。
【図１５】第４の実施形態に係る診断装置の機能を説明するための第１の図である。
【図１６】第４の実施形態に係る診断装置の処理の一例を示すフローチャートである。
【図１７】第４の実施形態に係る診断装置の機能を説明するための第２の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態に係る診断装置について、図１〜図１２を参照しながら説明する。
【００２１】
（制御対象とする機械系、及びモータ制御システムの概要）
図１は、第１の実施形態に係るモータ制御システム、機械系、及び診断装置の全体構成を示す図である。
図１に示すように、第１の実施形態に係るモータ制御システム１は、モータ２０と、負荷２１と、モータ２０及び負荷２１を機械的に連結する軸２２（連結部材）と、を有してなる機械系２の動作を制御するシステムである。ここで、本実施形態において、モータ２０及び負荷２１は、それぞれ内部に回転角度、回転速度を検出可能な回転検出器（エンコーダ）を有し、精密な位置決めを実現可能なサーボモータである。また、本実施形態において、軸２２は、例えば、ボールねじ、ギア等の剛性要素、ガタ要素を有する部材である。
【００２２】
図１に示すように、モータ制御システム１は、図示しない上位機器（ホストコントローラ）から負荷２１の目標回転角度（以下、「目標角度θｔ」と記載する。）を示す角度指令値を受け付ける。そして、モータ制御システム１は、受け付けた目標角度θｔに応じてモータ２０に発生すべきトルクτを算出し、当該トルクτを示すトルク指令値を出力する。モータ２０は、受け付けたトルク指令値に基づいてトルクτで回転駆動し、そのトルクτがモータ２０側から負荷２１側へと軸２２を通じて伝達する。その結果、伝達されたトルクτ’に応じて負荷２１が回転駆動する。このようにして、モータ制御システム１により、負荷２１の回転角度θＬが所望の目標角度θｔに一致するような制御が実現される。
【００２３】
本実施形態に係るモータ制御システム１は、いわゆるクローズドシステムであって、モータ２０の回転速度（角速度）と、負荷２１の回転角度と、を示す実測データを入力し、これらの実測データに基づいてフィードバック制御を行う。具体的には、モータ制御システム１は、角度指令値により指定される負荷２１の目標角度と、回転検出器により観測される現在の負荷２１の角度（負荷角度）との偏差をゼロとするためのトルクを算出し、この算出結果をトルク指令値として出力する。その際、モータ制御システム１は、回転検出器を通じて観測されたモータ２０の角速度（モータ角速度）を参照して、適切且つ迅速なフィードバック制御がなされるようなトルクを算出する。
【００２４】
なお、モータ制御システム１は、このように算出されたトルク（トルク指令値）を機械系２（モータ２０）に向けて出力する。
【００２５】
なお、以下の説明において、モータ２０の回転速度（角速度）を「モータ角速度ωＭ」とも記載し、モータ２０の回転角度を「モータ角度θＭ」とも記載する。また、負荷２１の回転速度（角速度）を「負荷角速度ωＬ」とも記載し、負荷２１の回転角度を「負荷角度θＬ」とも記載する。
【００２６】
なお、機械系２における負荷２１が、回転系ではなく直動系の負荷（テーブル負荷等）の場合、負荷２１に対する制御対象パラメータは、厳密には“角度”、“角速度”ではなく、“位置”、“速度”となる。しかし、この場合、モータ制御システム１は、２慣性系として、モータ２０の“角度”、“角速度”と同じ次元で取り扱うために、負荷の“位置”、“速度”を、モータ軸換算値としての“角度”、“角速度”に逐次変換して各種制御を行うものとする。また、機械系２（駆動系）にギアのある場合にも、負荷の“角度”、“角速度”をモータ軸換算値に逐次変換して各種制御を行うものとする。
【００２７】
診断装置３は、モータ制御システム１を介して得た機械系２の観測データに基づいて、機械系２の出荷試験、異常診断、ヘルスモニタリング等を行うシステムである。診断装置３は、一般に用いられる汎用のコンピュータ等であってよい。
【００２８】
（診断装置の機能構成）
図２は、第１の実施形態に係る診断装置の機能構成を示す図である。
図２に示すように、診断装置３は、ＣＰＵ３０と、メモリ３１と、表示部３２と、操作部３３と、接続インタフェース３４と、記録媒体３５とを備えている。
【００２９】
ＣＰＵ３０は、診断装置３の動作全体を司るプロセッサである。ＣＰＵ３０は、記録媒体等に格納されたプログラムやデータをメモリ３１上に読み出し、当該プログラムに規定される処理を実行することで、後述の各機能を実現する。
【００３０】
メモリ３１は、ＣＰＵ３０のワークエリア等として用いられる揮発性のメモリ（ＲＡＭ）である。
【００３１】
表示部３２は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等により実現され、ＣＰＵ３０による処理結果を表示する。
【００３２】
操作部３３は、例えば、マウス、タッチパネル及びキーボード等で構成され、操作者（ユーザ）の指示を受けてＣＰＵ３０に各種操作等を入力する。
【００３３】
接続インタフェース３４は、外部装置とのインタフェースである。特に、本実施形態においては、接続インタフェース３４は、モータ制御システム１と接続される。
【００３４】
記録媒体３５は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の大容量記録デバイスにより実現され、ＯＳ（Operation System）、アプリケーションプログラム、及び、各種データ等を記憶する。
【００３５】
ＣＰＵ３０は、所定のプログラムに基づいて動作することで、図２に示すデータ取得部３００、閾値位相面作成部３０１、異常判定部３０２、異常度特定部３０３、異常要因推定部３０４としての機能を発揮する。
【００３６】
データ取得部３００は、診断対象である機械系２の位相面データを取得する。データ取得部３００は、例えば、連結部材（軸２２）のねじれ角度（モータ角度θＭと負荷角度θＬとの差。以下、“θＭ−θＬ”と記載する。）と、トルク指令値（トルクτ）との関係を示す「ねじれ角度−トルク位相面データ」を取得する。このとき、データ取得部３００は、モータ制御システム１からモータ２０に対するトルク指令値（トルクτ）と、モータ２０の角度（モータ角度θＭ）の経時的変化を示す実測データと、負荷２１の角度（負荷角度θＬ）の経時的変化を示す実測データと受信して、受信したこれらのデータに基づいて位相面データを作成して取得するようにしてもよい。
【００３７】
閾値位相面作成部３０１は、機械系２の正常時に取得された複数の位相面データ全てについて、位相面の縦軸方向及び横軸方向に所定のマージンをもって含むような閾値位相面を作成する。
【００３８】
異常判定部３０２は、機械系２の診断時に取得された位相面データが閾値位相面に含まれるか否かに基づいて、当該位相面データに異常があるか否かを判定する。また、異常判定部３０２は、機械系２の異常の有無の判定結果を、閾値位相面及び診断に用いた位相面データとともに表示部３２に表示させてユーザに提示する。
【００３９】
異常度特定部３０３は、機械系２の診断時に取得された位相面データを構成する複数のプロット（サンプル点）のうち、閾値位相面に含まれていないプロットごとに当該閾値位相面からの距離を算出し、当該距離の最大値を異常の度合いを示す異常度として特定する。また、異常度特定部３０３は、異常度を表示部３２に表示させてユーザに提示する。
【００４０】
異常要因推定部３０４は、機械系２の診断時に取得された位相面データに異常があると判定された場合、当該位相面データを構成する複数のプロットのうち、閾値位相面に含まれていないプロットの位置に基づいて、異常の要因を推定する。また、異常要因推定部３０４は、推定した異常の要因を表示部３２に表示させてユーザに提示する。
【００４１】
（診断装置の処理フロー）
図３は、第１の実施形態に係る診断装置の処理の一例を示す第１のフローチャートである。
以下、図３を参照しながら、診断装置３が機械系２の診断に用いる閾値位相面データを作成する処理の一例について説明する。
【００４２】
まず、データ取得部３００は、位相面データＰ１（図４）を取得する（ステップＳ０１）。
【００４３】
図４は、第１の実施形態に係る位相面データの一例を示す図である。
図４の縦軸はモータに対するトルク指令値（トルクτ）、横軸は軸２２のねじれ角度θＭ−θＬを示す。本実施形態に係るデータ取得部３００は、モータ制御システム１からモータ２０に対するトルク指令値（トルクτ）と、モータ２０の角度（モータ角度θＭ）の経時的変化を示す実測データと、負荷２１の角度（負荷角度θＬ）の経時的変化を示す実測データと受信して、受信したこれらのデータに基づいて「ねじれ角度−トルク位相面データ」を取得する。また、取得した位相面データＰ１は、記録媒体３５に記録されて蓄積される。
【００４４】
なお、本実施形態では、データ取得部３００が機械系２から実測データを取得して、位相面データＰ１を作成、取得する態様を例としたが、これに限られることはない。他の実施形態では、データ取得部３００は、実測データに代えて、診断装置３のユーザが作成したダミーデータを取得し、このダミーデータに基づいて位相面データＰ１を作成、取得するようにしてもよい。また、データ取得部３００は、ユーザが作成した位相面データＰ１を取得するようにしてもよい。例えばユーザは、同機種の他の機械系２で既に取得、作成済みの位相面データＰ１がある場合、これを診断装置３に入力するようにしてもよい。これにより、実測データの取得、蓄積に要する時間及び労力を低減させることができる。
【００４５】
次に、閾値位相面作成部３０１は、機械系２の正常時に取得した複数の位相面データＰ１（ねじれ角度−トルク位相面データ）に基づいて、最大位相面Ｐ１＿ＭＡＸ（図４）及び最小位相面Ｐ１＿ＭＩＮ（図４）を作成する（ステップＳ０２）。
【００４６】
図５は、第１の実施形態に係る閾値位相面作成部の機能を説明するための第１の図である。
図５には、データを見やすくするために複数の位相面データＰ１の縦軸方向及び横軸方向の一部領域を抜粋したものが示されている。閾値位相面作成部３０１は、ステップＳ０２において、図５に示すように、位相面データＰ１を横軸方向に複数（例えば、１００個）のセクションに分割し、セクション毎の最大値を求める。そして、閾値位相面作成部３０１は、複数のセクションそれぞれの最大値からなる最大位相面Ｐ１＿ＭＡＸを作成する。同様に閾値位相面作成部３０１は、セクション毎の最小値からなる最小位相面Ｐ１＿ＭＩＮを作成する。
【００４７】
なお、最大位相面Ｐ１＿ＭＡＸ及び最小位相面Ｐ１＿ＭＩＮは、各セクションから最大値及び最小値となるプロットを抽出して作成されたものであるため、プロット間の間隔が均一とならない可能性がある。このため、本実施形態に係る閾値位相面作成部３０１は、最大位相面Ｐ１＿ＭＡＸ及び最小位相面Ｐ１＿ＭＩＮに対し等間隔化処理を合わせて行う。等間隔化処理とは、最大位相面Ｐ１＿ＭＡＸ及び最小位相面Ｐ１＿ＭＩＮに示される位相面の形を維持したまま、当該最大位相面Ｐ１＿ＭＡＸ及び最小位相面Ｐ１＿ＭＩＮの一部分に偏在するプロットを均等化させる処理である。
【００４８】
次に、閾値位相面作成部３０１は、最大位相面Ｐ１＿ＭＡＸ及び最小位相面Ｐ１＿ＭＩＮを縦軸方向に拡張した縦軸マージン閾値位相面Ｐ２を作成する（ステップＳ０３）。
【００４９】
図６は、第１の実施形態に係る閾値位相面作成部の機能を説明するための第２の図である。
図６には、図５と同様に、データを見やすくするために複数の位相面データＰ１の縦軸方向及び横軸方向の一部領域を抜粋したものが示されている。閾値位相面作成部３０１は、ステップＳ０３において、図６に示すように、セクション毎の最大値それぞれに所定のマージンＭを加算して最大位相面Ｐ１＿ＭＡＸを縦軸方向の上側に拡張する。また、同様に、閾値位相面作成部３０１は、セクション毎の最小値それぞれから所定のマージンＭを減算して、最小位相面Ｐ１＿ＭＩＮを縦軸方向の下側に拡張する。閾値位相面作成部３０１は、このように最大位相面Ｐ１＿ＭＡＸ及び最小位相面Ｐ１＿ＭＩＮからなる位相面を、縦軸方向に拡張した縦軸マージン閾値位相面Ｐ２を作成する。なお、マージンＭの値は位相面データＰ１の統計データに基づいて設定される。例えば、この統計データが正規分布に従うと仮定した場合、縦軸マージン閾値位相面Ｐ２が±３σの範囲となるように、マージンＭの値が設定される。
【００５０】
次に、閾値位相面作成部３０１は、縦軸マージン閾値位相面Ｐ２を横軸方向にシフトした横軸マージン閾値位相面Ｐ２´（図７）を作成する（ステップＳ０４）。
【００５１】
図７は、第１の実施形態に係る閾値位相面作成部の機能を説明するための第３の図である。
図７には、図５及び図６と同様に、データを見やすくするために複数の位相面データＰ１の縦軸方向及び横軸方向の一部領域を抜粋したものが示されている。図７に示すように、閾値位相面作成部３０１は、縦軸マージン閾値位相面Ｐ２をプラス方向（図７の右方向）、及びマイナス方向（図７の左方向）に所定量シフトさせた横軸マージン閾値位相面Ｐ２´をそれぞれ作成する。例えば、本実施形態に係る閾値位相面作成部３０１は、縦軸マージン閾値位相面Ｐ２を作成する際に位相面データＰ１を横軸方向に１００セクションに分割（図５）していたとすると、図７に示すように縦軸マージン閾値位相面Ｐ２を横軸方向に±１〜±５セクションずつシフトした十個の横軸マージン閾値位相面Ｐ２´を作成する。
【００５２】
次に、閾値位相面作成部３０１は、縦軸マージン閾値位相面Ｐ２と、複数の横軸マージン閾値位相面Ｐ２´との論理和により得られる閾値位相面Ｐ３を作成する（ステップＳ０５）。このようにすることで、閾値位相面作成部３０１は、縦軸方向及び横軸方向の両方に滑らかに拡張した閾値位相面Ｐ３を作成することができる。これにより、実測データからなる位相面データＰ１に振動、ばらつき等があったとしても、閾値位相面Ｐ３への影響を低減させることができる。
【００５３】
図８は、第１の実施形態に係る閾値位相面作成部の機能を説明するための第４の図である。
図８に示すように、閾値位相面作成部３０１により作成された閾値位相面Ｐ３は、正常時に取得された複数の位相面データＰ１全てを、所定のマージンＭをもって内側に含むように、横軸方向及び縦軸方向それぞれに拡張されていることが分かる。閾値位相面作成部３０１は、このように作成した閾値位相面Ｐ３を記録媒体３５に記憶して（ステップＳ０６）、処理を終了する。
【００５４】
なお、本実施形態に係る診断装置３は、上述の閾値位相面Ｐ３を作成する一連の処理を、例えば機械系２の運転開始後、一回のみ実行すればよい。この後、診断装置３は、この閾値位相面Ｐ３を用いて機械系２の異常の有無を診断する処理を行う。
【００５５】
図９は、第１の実施形態に係る診断装置の処理の一例を示す第２のフローチャートである。
次に、図９を参照しながら、診断装置３による機械系２の診断処理の一例について説明する。
【００５６】
図９に示すように、データ取得部３００は、診断対象である機械系２の位相面データＰ１を取得する（ステップＳ１１）。データ取得部３００は、図３のステップＳ０１と同様に、「ねじれ角度−トルク位相面データ」を取得する。また、取得した位相面データＰ１は、記録媒体３５に記録される。
【００５７】
次に、異常判定部３０２は、ステップＳ１１において取得した位相面データＰ１に異常があるか否かを判定する。具体的には、異常判定部３０２は、取得した位相面データＰ１が閾値位相面Ｐ３の内側に含まれるか否を判定する（ステップＳ１２）。
【００５８】
異常判定部３０２は、位相面データＰ１を構成する複数のプロット全てが閾値位相面Ｐ３の内側に含まれている場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、この位相面データＰ１は正常であると判定する（ステップＳ１３）。この場合、診断装置３は、機械系２は正常であるとして処理を終了する。
【００５９】
一方、異常判定部３０２は、位相面データＰ１を構成する複数のプロットのうち少なくとも一つが閾値位相面Ｐ３の内側に含まれていない（閾値位相面Ｐ３の外側に位置する）場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、この位相面データＰ１は異常であると判定する（ステップＳ１４）。
【００６０】
図１０は、第１の実施形態に係る異常判定部の機能を説明するための図である。
図１０には、閾値位相面Ｐ３と、ステップＳ１１で取得した位相面データＰ１の一例が示されている。図１０の例では、位相面データＰ１の一部が閾値位相面Ｐ３から外側に突出しているので（ステップＳ１２：ＮＯ）、異常判定部３０２はこの位相面データＰ１は異常であると判定する（ステップＳ１４）。
【００６１】
そうすると、異常度特定部３０３は、位相面データＰ１を構成する複数のプロットのうち、閾値位相面Ｐ３に含まれていないプロットに基づいて、機械系２に生じている異常の度合いを示す異常度を特定する（ステップＳ１５）。
【００６２】
図１１は、第１の実施形態に係る異常度特定部の機能を説明するための図である。
具体的には、異常度特定部３０３は、図１１に示すように、閾値位相面Ｐ３の縦軸方向及び横軸方向における大きさ（最小値から最大値までの距離）を「１」で正規化する。閾値位相面Ｐ３及び位相面データP1の各次元（縦軸：トルクτ、横軸：ねじれ角度（θＭ−θＬ））は、スケールや単位が異なるため、それぞれが属する数値範囲が大きく異なる。そこで、異常度特定部３０３は、トルクτ及びねじれ角度（θＭ−θＬ）を同一のスケール、単位として扱えるように、“０〜＋１”の範囲に収まるように正規化を行う。そして、異常度特定部３０３は、閾値位相面Ｐ３の外側に位置するプロットそれぞれについて、閾値位相面Ｐ３からの距離Ｄを算出する。例えば、図１１に示すように、領域Ａにおいて、位相面データＰ１の一部のプロットＱ１、Ｑ２、Ｑ３、…が閾値位相面Ｐ３の外側に位置しているとする。異常度特定部３０３は、これらプロットそれぞれの閾値位相面Ｐ３からの距離Ｄを算出し、当該距離Ｄの最大値を異常度として特定する。
【００６３】
また、異常要因推定部３０４は、異常であると判定された位相面データP1の形状に基づいて、機械系２の異常の要因を推定する（ステップＳ１６）。トルクτ及びねじれ角度（θＭ−θＬ）の位相面データは、ガタが増大すると横軸（ねじれ角度（θＭ−θＬ））方向に位相面が広がる傾向があり、摩擦が増大すると縦軸（トルクτ）方向に位相面が広がる傾向がある。本実施形態では、このような傾向をもとに、機械系２の運転パターン別に、どのような異常が生じたときに位相面データＰ１がどのような形状となるかを分類した異常パターン情報が予め記録媒体３５に記録されているものとする。異常要因推定部３０４は、この異常パターン情報に基づいて、位相面データＰ１の形状から異常の要因を推定する。異常パターン情報は、例えば、位相面データＰ１の縦軸方向及び横軸方向への移動量と、異常要因とを対応付けた情報である。また、異常パターン情報は、ガタの増大による異常時、摩擦の増大による異常時に取得した、異常要因別の位相面データであり、異常要因推定部３０４は、パターンマッチングによりどの異常要因に類似するかを推定するようにしてもよい。
【００６４】
図１２は、第１の実施形態に係る異常要因推定部の機能を説明するための図である。
例えば、図１２に示すように、ある時点において位相面データＰ１＿１を取得したとする。位相面データＰ１＿１は、閾値位相面Ｐ３よりも横軸方向に突出したプロットを有している。したがって、異常要因推定部３０４は、この位相面データＰ１＿１は横軸（ねじれ角度（θＭ−θＬ））方向に位相面が広がっており、ガタが増大したことが異常の要因であると推定する。
【００６５】
また、図１２に示すように、他の時点において位相面データＰ１＿２を取得したとする。位相面データＰ１＿２は、閾値位相面Ｐ３よりも縦軸方向に突出したプロットを有している。したがって、異常要因推定部３０４は、この位相面データＰ１＿２は縦軸（トルクτ）方向に位相面が広がっており、摩擦が増大したことが異常の要因であると推定する。
【００６６】
次に、異常判定部３０２は、位相面データＰ１が異常であると判定した場合、機械系２に異常が発生したことを示す警告を出力する（ステップＳ１７）。異常判定部３０２は、例えば、異常の発生日時、異常であると判定された位相面データＰ１及び閾値位相面Ｐ３を図示した表示データ（図１０）、異常度特定部３０３が特定した異常度、及び異常要因推定部が推定した異常の要因を含む警告情報を表示部３２に表示する。これにより、診断装置３のユーザは、機械系２に異常が発生したことを認識することができるとともに、推定される異常の要因、及び異常度を容易に把握することができる。
【００６７】
診断装置３は、上述の一連の処理をヘルスモニタリングとして、又は検査の際に実行することにより、機械系２の異常の有無を診断することができる。
【００６８】
（作用、効果）
以上のように、 本実施形態に係る診断装置３は、位相面データＰ１を取得するデータ取得部３００と、正常時に取得された複数の位相面データＰ１全てについて、位相面の縦軸方向及び横軸方向に所定のマージンＭをもって含むような閾値位相面Ｐ３を作成する閾値位相面作成部３０１と、診断時に取得された位相面データＰ１が閾値位相面Ｐ３に含まれるか否かに基づいて、当該位相面データＰ１に異常があるか否かを判定する異常判定部３０２と、を備える。
例えば、従来のように、位相面の異常をＤＴＷで数値化して異常の有無を判定する場合、位相面データを構成する信号にノイズ、ばらつきが生じた場合、このノイズ等が数値に反映されてしまい、異常診断の精度が低下する可能性があった。しかしながら、本実施形態に係る診断装置３は、信号にノイズ等が位相面データＰ１に含まれていたとしても、所定のマージンＭを含む閾値位相面Ｐ３に含まれるか否かにより、異常の有無の判定を行うので、ノイズ等の影響を受けにくい。また、位相面データは、機械系２の複数の信号の時系列データを座標空間に描いたものであり、位相面データには、データの関係をプロットした散布図を用いるサポートベクタマシン（ＳＶＮ）、マハラノビス距離とは異なり、データの順序が保持される。このため、位相面データには、ヒステリシス及び非線形特性の特徴を含まれるので、機械系２のガタ、摩擦等の特性を把握することが容易となる。したがって、本実施形態に係る診断装置３は、異常の有無を精度よく判定することができる。
【００６９】
また、異常判定部３０２は、異常であると判定された位相面データＰ１及び閾値位相面Ｐ３を図示した表示データを表示部３２に表示させるようにしてもよい。
このようにすることで、診断装置３は、ユーザに対し、異常の判定結果を容易に認識させることができる。
【００７０】
また、閾値位相面作成部３０１は、正常時に取得された複数の位相面データＰ１の縦軸方向における最大値からなる最大位相面Ｐ１＿ＭＡＸと、最小値からなる最小位相面Ｐ１＿ＭＩＮとを作成し、最大位相面Ｐ１＿ＭＡＸ及び最小位相面Ｐ１＿ＭＩＮを縦軸方向に所定のマージンＭ分ずつ拡張した縦軸マージン閾値位相面Ｐ２を作成し、縦軸マージン閾値位相面Ｐ２と、当該縦軸マージン閾値位相面Ｐ２を横軸方向の一方側に所定量移動させた横軸マージン閾値位相面Ｐ２´と、当該縦軸マージン閾値位相面Ｐ２を横軸方向の他方側に所定量移動させた横軸マージン閾値位相面Ｐ２´との論理和により得られる位相面を閾値位相面Ｐ３として作成する。
このようにすることで、診断装置３は、予め任意のマージンＭを与えておくのみで、閾値位相面Ｐ３を自動的且つ容易に作成することができる。また、診断装置３は、縦軸方向及び横軸方向の両方に滑らかに拡張した閾値位相面Ｐ３を作成することができる。これにより、実測データからなる位相面データＰ１に振動、ばらつき等があったとしても、閾値位相面Ｐ３への影響を低減させることができる。
【００７１】
また、診断装置３は、診断時に取得された位相面データＰ１を構成する複数のプロットのうち、閾値位相面Ｐ３に含まれていないプロットごとに当該閾値位相面Ｐ３からの距離Ｄを算出し、当該距離Ｄの最大値を異常の度合いを示す異常度として特定する異常度特定部３０３を更に備える。
このようにすることで、診断装置３は、異常の度合いを数値化、定量化することができる。また、診断装置３は、この異常度を、表示部３２を通じて診断装置３のユーザに提示してもよい。これにより、ユーザは、機械系２に発生した異常の程度を容易に認識することができる。
【００７２】
また、診断装置３は、診断時に取得された位相面データＰ１に異常があると判定された場合、当該位相面データＰ１の形状に基づいて、異常の要因を推定する異常要因推定部３０４を更に備える。
このようにすることで、診断装置３は、位相面データＰ１に表れる異常時の傾向から、機械系２に発生している異常の要因を推定することができる。また、診断装置３は、推定した異常の要因を、表示部３２を通じて診断装置３のユーザに提示してもよい。これにより、ユーザは、機械系２に発生した異常の要因を容易に認識することができるので、異常を解消するための対策を迅速に行うことができる。また、異常の要因と異常度とを組み合わせることにより、ユーザに対し、どのような異常がどのような度合いで生じているかを容易に把握させることができる。
【００７３】
なお、第１の実施形態では、診断装置３が「ねじれ角度−トルク位相面データ」を用いて異常の有無を診断する態様を例としたが、これに限られることはない。他の実施形態では、診断装置３は、トルク指令値（トルクτ）とモータ２０の角速度（モータ角速度ωＭ）及び負荷２１の角速度（負荷角速度ωＬ）との関係を示す「トルク−機械角速度位相面データ」、軸２２のねじれ角度（θＭ−θＬ）とモータ２０の角速度（モータ角速度ωＭ）及び負荷２１の角速度（負荷角速度ωＬ）との関係を示す「ねじれ角度−機械角速度位相面データ」、トルク指令値（トルクτ）と軸２２のねじれ速度（モータ角速度ωＭと負荷角速度ωＬとの差。以下、“ωＭ−ωＬ”と記載する。）との関係を示す「トルク−ねじれ速度位相面データ」、軸２２のねじれ角度（θＭ−θＬ）と軸２２のねじれ速度（ωＭ−ωＬ）との関係を示す「ねじれ角度−ねじれ速度位相面データ」、負荷２１の角度（負荷角度θＬ）とトルク指令値（トルクτ）との関係を示す「負荷角度−トルク位相面データ」のうち、何れかを用いて異常の有無を診断するようにしてもよい。
【００７４】
また、「ねじれ角度−トルク位相面データ」では、異常時にガタ、摩擦等の影響で信号の値が大きくなる傾向がある。このため、本実施形態では、閾値位相面作成部３０１が、正常時の位相面データＰ１よりも外側に閾値位相面Ｐ３を作成する態様について説明した。しかしながら、上述のように、診断装置３は、他の位相面データを用いて異常の有無を診断してもよい。このため、異常時に信号の値が小さくなる傾向がある位相面データを用いる場合は、閾値位相面作成部３０１は、正常時の位相面データＰ１よりも内側に閾値位相面Ｐ３（第２の閾値位相面）を作成するようにしてもよい。つまり、閾値位相面作成部３０１は、正常時に取得された位相面データＰ１全てが含まれない第２の閾値位相面Ｐ３を作成する。この場合、異常判定部３０２は、診断時に取得された位相面データＰ１が第２の閾値位相面に含まれる場合、当該位相面データＰ１は異常であると判定する。
【００７５】
また、第１の実施形態では、異常度特定部３０３が、閾値位相面Ｐ３に含まれていないプロットそれぞれについて閾値位相面Ｐ３からの距離Ｄを求め、この距離Ｄのうち最大の値を異常度として特定する態様について説明したが、これに限られることはない。他の実施形態では、異常度特定部３０３は、位相面データＰ１の面積のうち、閾値位相面Ｐ３に含まれていない面積（はみ出た箇所の面積）を計算し、この面積を異常度として特定するようにしてもよい。
【００７６】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係る診断装置３について図１３を参照しながら説明する。
第１の実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
【００７７】
第１の実施形態では、閾値位相面作成部３０１が一つの閾値位相面Ｐ３を作成する態様について説明した。第２の実施形態では、閾値位相面作成部３０１が、異なるパラメータセットで表される複数種類の位相面データＰ１それぞれに対応する複数の閾値位相面Ｐ３を作成する点において、第１の実施形態と異なっている。
【００７８】
図１３は、第２の実施形態に係る診断装置の機能を説明するための図である。
例えば、本実施形態に係る閾値位相面作成部３０１は、「ねじれ角度−トルク位相面データ」に対応する閾値位相面Ｐ３Ａ、「負荷角度−トルク位相面データ」に対応する閾値位相面Ｐ３Ｂ、「トルク−機械角速度位相面データ」に対応する閾値位相面Ｐ３Ｃ、「トルク−ねじれ速度位相面データ」に対応する閾値位相面Ｐ３Ｄ、「ねじれ角度−機械角速度位相面データ」に対応する閾値位相面Ｐ３Ｅの５つの閾値位相面を作成する。
【００７９】
このように複数の閾値位相面Ｐ３Ａ〜Ｐ３Ｅを作成するために、本実施形態に係る診断装置３の各部は、閾値位相面を作成する一連の処理（図３のフローチャート）において、以下のように動作する。
【００８０】
データ取得部３００は、図３のステップＳ０１において、「ねじれ角度−トルク位相面データＰ１Ａ」と、「負荷角度−トルク位相面データＰ１Ｂ」と、「トルク−機械角速度位相面データＰ１Ｃ」と、「トルク−ねじれ速度位相面データＰ１Ｄ」と、「ねじれ角度−機械角速度位相面データＰ１Ｅ」と、をそれぞれ複数ずつ取得する。
【００８１】
また、閾値位相面作成部３０１は、図３のステップＳ０２〜Ｓ０６の処理を、複数種類の位相面データＰ１Ａ〜Ｐ１Ｂそれぞれについて実行し、「ねじれ角度−トルク位相面データＰ１Ａ」に対応する閾値位相面Ｐ３Ａ、「負荷角度−トルク位相面データＰ１Ｂ」に対応する閾値位相面Ｐ３Ｂ、「トルク−機械角速度位相面データＰ１Ｃ」に対応する閾値位相面Ｐ３Ｃ、「トルク−ねじれ速度位相面データＰ１Ｄ」に対応する閾値位相面Ｐ３Ｄ、「ねじれ角度−機械角速度位相面データＰ１Ｅ」に対応する閾値位相面Ｐ３Ｅの５つの閾値位相面を作成する。具体的な処理の内容は、第１の実施形態と同様である。
【００８２】
更に、本実施形態に係る診断装置３の各部は、異常の有無を判定する一連の処理（図９のフローチャート）において、以下のように動作する。
【００８３】
データ取得部３００は、図９のステップＳ１１において、「ねじれ角度−トルク位相面データＰ１Ａ」と、「負荷角度−トルク位相面データＰ１Ｂ」と、「トルク−機械角速度位相面データＰ１Ｃ」と、「トルク−ねじれ速度位相面データＰ１Ｄ」と、「ねじれ角度−機械角速度位相面データＰ１Ｅ」と、をそれぞれ取得する。
【００８４】
また、異常判定部３０２は、図９のステップＳ１２において、複数種類の位相面データＰ１Ａ〜Ｐ１Ｅそれぞれが対応する閾値位相面Ｐ３Ａ〜Ｐ３Ｅ（図１３）に含まれるか否かを判定する。例えば、図１３に示すように、ある時点において、各種類の位相面データＰ１Ａ＿１〜Ｐ１Ｅ＿１を取得したとする。図１３の例では、位相面データＰ１Ａ〜Ｐ１Ｅは、それぞれ対応する閾値位相面Ｐ３Ａ〜Ｐ３Ｅに含まれているので（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、異常判定部３０２は、全ての位相面データＰ１Ａ〜Ｐ１Ｅが正常であると判定する（ステップＳ１３）。この場合、診断装置３は、機械系２は正常であるとして処理を終了する。
【００８５】
一方、異常判定部３０２は、対応する閾値位相面Ｐ３Ａ〜Ｐ３Ｅに含まれていない位相面データＰ１Ａ〜Ｐ１Ｅがある場合、その位相面データは異常であると判定する（ステップＳ１４）。例えば、図１３に示すように、ある時点において、各種類の位相面データＰ１Ａ＿２〜Ｐ１Ｅ＿２を取得したとする。図１３の例では、「トルク−ねじれ速度位相面データＰ１Ｄ」及び「ねじれ角度−機械角速度位相面データＰ１Ｅ」は、対応する閾値位相面Ｐ３Ｄ及びＰ３Ｅの内部に含まれている。しかしながら、「ねじれ角度−トルク位相面データＰ１Ａ」、「負荷角度−トルク位相面データＰ１Ｂ」、及び「トルク−機械角速度位相面データＰ１Ｃ」は、それぞれ、対応する閾値位相面Ｐ３Ａ、Ｐ３Ｂ、及びＰ３Ｃの外側にはみ出しているプロットがある。したがって、異常判定部３０２は、「ねじれ角度−トルク位相面データＰ１Ａ」、「負荷角度−トルク位相面データＰ１Ｂ」、及び「トルク−機械角速度位相面データＰ１Ｃ」が異常であると判定する（ステップＳ１４）。異常判定部３０２は、複数の位相面データＰ１Ａ〜Ｐ１Ｅのうち、少なくとも一つが閾値位相面Ｐ３Ａ〜Ｐ３Ｅに含まれていない場合、機械系２に異常が発生していると判定する。
【００８６】
また、異常度特定部３０３は、位相面データＰ１Ａ〜Ｐ１Ｅの少なくとも一つが異常であると判定された場合、図９のステップＳ１５において、異常と判定された位相面データの異常度を特定する。異常度を特定する具体的な処理は、第１の実施形態と同様である。
【００８７】
また、異常要因推定部３０４は、位相面データＰ１Ａ〜Ｐ１Ｅの少なくとも一つが異常であると判定された場合、図９のステップＳ１６において、異常と判定された位相面データの異常の要因を推定する。異常の要因を推定する具体的な処理は、第１の実施形態と同様である。
【００８８】
また、異常判定部３０２は、位相面データＰ１Ａ〜Ｐ１Ｅの少なくとも一つが異常であると判定した場合、図９のステップＳ１７において、機械系２に異常が発生していることを示す警告を出力する。異常判定部３０２は、例えば、異常の発生日時、異常であると判定された位相面データ及び閾値位相面を図示した表示データ、異常度特定部３０３が特定した異常度、及び異常要因推定部が推定した異常の要因を含む警告情報を表示部３２に表示する。
【００８９】
以上のように、本実施形態に係る診断装置３において、閾値位相面作成部３０１は、異なるパラメータセットで表される複数種類の位相面データＰ１Ａ〜Ｐ１Ｅごとに閾値位相面Ｐ３Ａ〜Ｐ３Ｅを作成する。また、異常判定部３０２は、診断時に取得された複数種類の位相面データＰ１Ａ〜Ｐ１Ｅのうち、少なくとも一の種類の位相面データが対応する閾値位相面Ｐ３Ａ〜Ｐ３Ｅに含まれていない場合、当該位相面データに異常があると判定する。
このようにすることで、診断装置３は、ある一の種類の位相面データ（例えば、「トルク−ねじれ速度位相面データＰ１Ｄ」）からは検出することが困難であった異常が、他の種類の位相面データ（例えば、「トルク−機械角速度位相面データＰ１Ｃ」）から検出できる可能性を上昇させることができる。このため、診断装置３は、異常の有無を判定する精度をより向上させることができる。
【００９０】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態に係る診断装置３について図１４を参照しながら説明する。
第１及び第２の実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
【００９１】
図１４は、第３の実施形態に係る診断装置の機能を説明するための図である。
図１４に示すように、第３の実施形態に係る閾値位相面作成部３０１は、例えば機械系２が往復運動を行うものである場合、機械系２の往路及び復路それぞれに関する、二つの閾値位相面Ｐ３Ｆ、Ｐ３Ｇを作成する。このため、本実施形態に係る診断装置３の各部は、閾値位相面を作成する一連の処理（図３のフローチャート）において、以下のように動作する。
【００９２】
データ取得部３００は、図３のステップＳ０１において、往路に関する複数の位相面データＰ１Ｆと、復路に関する複数の位相面データＰ１Ｇとを取得する。
【００９３】
また、閾値位相面作成部３０１は、図３のステップＳ０２において、往路に関する複数の位相面データＰ１Ｆの最大位相面Ｐ１Ｆ＿ＭＡＸ（図１４）を作成するとともに、復路に関する複数の位相面データＰ１Ｇの最小位相面Ｐ１Ｇ＿ＭＩＮ（図１４）を作成する。最大位相面Ｐ１Ｆ＿ＭＡＸ及び最小位相面Ｐ１Ｇ＿ＭＩＮを作成する具体的な処理の内容は、第１の実施形態と同様である。
【００９４】
また、閾値位相面作成部３０１は、図３のステップＳ０３〜Ｓ０５において、最大位相面Ｐ１Ｆ＿ＭＡＸを縦軸方向及び横軸方向に拡張した位相面を、往路に対応する閾値位相面Ｐ３Ｆ（図１４）として作成する。同様に、閾値位相面作成部３０１は、最小位相面Ｐ１Ｇ＿ＭＩＮを縦軸方向及び横軸方向に拡張した位相面を、復路に対応する閾値位相面Ｐ３Ｇ（図１４）として作成する。閾値位相面を作成する具体的な処理の内容は、第１の実施形態と同様である。
【００９５】
更に、本実施形態に係る診断装置３の各部は、異常の有無を判定する一連の処理（図９のフローチャート）において、以下のように動作する。
【００９６】
データ取得部３００は、図９のステップＳ１１において、往路に対応する位相面データＰ１Ｆと、復路に対応する位相面データＰ１Ｇとを取得する。
【００９７】
また、異常判定部３０２は、図９のステップＳ１２において、往路の位相面データＰ１Ｆが往路の閾値位相面Ｐ３Ｆ（図１４）に含まれるか否かを判定するとともに、復路の位相面データＰ１Ｇが復路の閾値位相面Ｐ３Ｇ（図１４）に含まれるか否かを判定する。異常判定部３０２は、往路及び復路の両方の位相面データＰ１Ｆ、Ｐ２Ｇが閾値位相面Ｐ３Ｆ、Ｐ３Ｇそれぞれの内側に含まれている場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、往路及び復路の位相面データＰ１Ｆ、Ｐ１Ｇは正常であると判定する（ステップＳ１３）。この場合、診断装置３は、機械系２は正常であるとして処理を終了する。
【００９８】
一方、異常判定部３０２は、位相面データＰ１Ｆ、Ｐ１Ｇのうち少なくとも一方が閾値位相面Ｐ３Ｆ、Ｐ３Ｇに含まれていない場合、その位相面データは異常であると判定する（ステップＳ１４）。例えば、図１４に示すように、往路の位相面データＰ１Ｆは閾値位相面Ｐ３Ｆに含まれているが、復路の位相面データＰ１Ｇは閾値位相面Ｐ３Ｇから一部がはみ出ているとする。この場合、異常判定部３０２は、復路の位相面データＰ１Ｇは異常であると判定する。
【００９９】
また、異常度特定部３０３は、往路及び復路の位相面データＰ１Ｆ、Ｐ１Ｇの少なくとも一方が異常であると判定された場合、図９のステップＳ１５において、異常と判定された位相面データの異常度を特定する。異常度を特定する具体的な処理は、第１の実施形態と同様である。
【０１００】
また、異常要因推定部３０４は、往路及び復路の位相面データＰ１Ｆ、Ｐ１Ｇの少なくとも一方が異常であると判定された場合、図９のステップＳ１６において、異常と判定された位相面データの異常の要因を推定する。異常の要因を推定する具体的な処理は、第１の実施形態と同様である。
【０１０１】
また、異常判定部３０２は、往路及び復路の位相面データＰ１Ｆ、Ｐ１Ｇの少なくとも一方が異常であると判定した場合、図９のステップＳ１７において、機械系２に異常が発生していることを示す警告を出力する。異常判定部３０２は、例えば、異常の発生日時、異常が発生した箇所（往路、復路、又は両方）、異常であると判定された位相面データ及び閾値位相面を図示した表示データ、異常度特定部３０３が特定した異常度、及び異常要因推定部が推定した異常の要因を含む警告情報を表示部３２に表示する。
【０１０２】
以上のように、本実施形態にかかる診断装置３において、閾値位相面作成部３０１は、往復運動の往路に関する位相面データＰ１Ｆと、復路に関する位相面データＰ１Ｇとのそれぞれに対応する閾値位相面Ｐ３Ｆ、Ｐ３Ｇを作成する。また、異常判定部３０２は、往路及び復路のうち少なくとも一方の位相面データＰ１Ｆ、Ｐ１Ｇが閾値位相面Ｐ３Ｆ、Ｐ３Ｇに含まれていない場合、当該位相面データに異常があると判定する。
このようにすることで、診断装置３は、往路と復路とでヒステリシスが交差するような場合であっても、異常の有無を精度よく判定することができる。
【０１０３】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態に係る診断装置３について図１５を参照しながら説明する。
第１から第３の実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
【０１０４】
図１５は、第４の実施形態に係る診断装置の機能を説明するための図である。
図１５に示すように、第４の実施形態に係る閾値位相面作成部３０１は、正常時に取得された複数の位相面データＰ１（例えば、「ねじれ角度−トルク位相面データ」）全てについて第１マージンＭ１をもって含むような閾値位相面Ｐ３Ｈ（第３の閾値位相面）と、第１マージンＭ１よりも大きい第２マージンＭ２をもって含むような閾値位相面Ｐ３Ｉ（第４の閾値位相面）とを作成する。本実施形態において、第３の閾値位相面Ｐ３Ｈは、今後異常が発生する可能性があるか否かを判定するための基準として用いられる。また、第４の閾値位相面Ｐ３Ｉは、現在以上が発生しているか否かを判定するための基準として用いられる。本実施形態に係る診断装置３の各部は、閾値位相面を作成する一連の処理（図３のフローチャート）において、以下のように動作する。
【０１０５】
閾値位相面作成部３０１は、図３のステップＳ０３において、最大位相面Ｐ１＿ＭＡＸ及び最小位相面Ｐ１＿ＭＩＮを縦軸方向に第１マージンＭ１分ずつ拡張した縦軸マージン閾値位相面Ｐ２と、第２マージンＭ２分ずつ拡張した縦軸マージン閾値位相面Ｐ２とを作成する。なお、なお、第１マージンＭ１及び第２マージンＭ２の値は、第１の実施形態と同様に、位相面データＰ１の統計データに基づいて設定される。
【０１０６】
次に、閾値位相面作成部３０１は、図３のステップＳ０４〜Ｓ０５の処理を実行し、第１マージンＭ１分を拡張した縦軸マージン閾値位相面Ｐ２を横軸方向にシフトした横軸マージン閾値位相面Ｐ２´を作成するとともに、この縦軸マージン閾値位相面Ｐ２と、横軸マージン閾値位相面Ｐ２´との論理和から得られる位相面を、閾値位相面Ｐ３Ｈ（第３の閾値位相面）として作成する。同様に、閾値位相面作成部３０１は、第２マージンＭ２分を拡張した縦軸マージン閾値位相面Ｐ２を横軸方向にシフトした横軸マージン閾値位相面Ｐ２´を作成するとともに、この縦軸マージン閾値位相面Ｐ２と、横軸マージン閾値位相面Ｐ２´との論理和から得られる位相面を、閾値位相面Ｐ３Ｉ（第４の閾値位相面）として作成する。
【０１０７】
図１６は、第４の実施形態に係る診断装置の処理の一例を示すフローチャートである。
更に、本実施形態に係る診断装置３の各部は、図９の診断処理に代えて、図１６に示す診断処理を実行する。
【０１０８】
図１６に示すように、データ取得部３００は、診断対象である機械系２の位相面データＰ１を取得する（ステップＳ２１）。この処理は図９のステップＳ１１と同様である。
【０１０９】
次に、異常判定部３０２は、ステップＳ２１において取得した位相面データＰ１に異常があるか否かを判定する。具体的には、まず、異常判定部３０２は、取得した位相面データＰ１が第３の閾値位相面Ｐ３Ｈの内側に含まれるか否を判定する（ステップＳ２２）。
【０１１０】
図１７は、第４の実施形態に係る診断装置の機能を説明するための第２の図である。
例えば、図１７に示すように、ある時点において位相面データＰ１＿１を取得したとする。異常判定部３０２は、この位相面データＰ１＿１を構成する複数のプロット全てが第３の閾値位相面Ｐ３Ｈの内側に含まれているので（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、この位相面データＰ１＿１は正常であると判定する（ステップＳ２３）。この場合、診断装置３は、機械系２は正常であるとして処理を終了する。
【０１１１】
また、例えば、図１７に示すように、ある時点において位相面データＰ１＿２を取得したとする。異常判定部３０２は、位相面データＰ１＿２を構成する複数のプロットのうち少なくとも一つが第３の閾値位相面Ｐ３Ｈの内側に含まれていない（第３の閾値位相面Ｐ３Ｈの外側に位置する）と判定する（ステップＳ２２：ＮＯ）。この場合、異常判定部３０２は、更にこの位相面データＰ１＿２が第４の閾値位相面Ｐ３Ｉの内側に含まれるか否かを判定する（ステップＳ２４）。
【０１１２】
図１７の例では、位相面データＰ１＿２は、第３の閾値位相面Ｐ３Ｈを超えるが、第４の閾値位相面Ｐ３Ｉの内側に含まれている（ステップＳ２４：ＹＥＳ）。この場合、異常判定部３０２は、この位相面データＰ１＿２は、今後異常が発生する可能性があることを示す「注意（第１レベルの異常）」であると判定する（ステップＳ２５）。
【０１１３】
また、例えば、図１７に示すように、ある時点において位相面データＰ１＿３を取得したとする。異常判定部３０２は、位相面データＰ１＿３を構成する複数のプロットのうち少なくとも一つが第４の閾値位相面Ｐ３Ｉの内側に含まれていない（第４の閾値位相面Ｐ３Ｉの外側に位置する）と判定する（ステップＳ２４：ＮＯ）。この場合、異常判定部３０２は、この位相面データＰ１＿３は、異常が発生中であることを示す「異常（第２レベルの異常）」であると判定する（ステップＳ２６）。
【０１１４】
次に、異常度特定部３０３は、位相面データＰ１が「注意」又は「異常」であると判定された場合、この位相面データＰ１の異常度を特定する（ステップＳ２７）。具体的な処理の内容は、図９のステップＳ１５と同様である。
【０１１５】
次に、異常要因推定部３０４は、位相面データＰ１が「注意」又は「異常」であると判定された場合、この位相面データＰ１の異常の要因を特定する（ステップＳ２８）。具体的な処理の内容は、図９のステップＳ１６と同様である。
【０１１６】
次に、異常判定部３０２は、位相面データＰ１が「注意」又は「異常」であると判定した場合、機械系２に異常が発生したことを示す警告を出力する（ステップＳ２９）。異常判定部３０２は、例えば、異常の発生日時、「注意」又は「異常」を示す情報、注意又は異常と判定された位相面データＰ１及び閾値位相面Ｐ３を図示した表示データ、異常度特定部３０３が特定した異常度、及び異常要因推定部が推定した異常の要因を含む警告情報を表示部３２に表示する。
【０１１７】
診断装置３は、上述の一連の処理を所定時間ごとに実行することにより、機械系２が「正常」、「注意」、「異常」の何れの状態であるかを常時、診断することができる。
【０１１８】
以上のように、本実施形態に係る診断装置３において、閾値位相面作成部３０１は、閾値位相面Ｐ３として、正常時に取得された複数の位相面データＰ１全てについて第１マージンＭ１をもって含むような第３の閾値位相面Ｐ３Ｈと、第１マージンＭ１よりも大きい第２マージンＭ２をもって含むような第４の閾値位相面Ｐ３Ｉとを作成する。
また、異常判定部３０２は、診断時に取得された位相面データＰ１が第３の閾値位相面Ｐ３Ｈに含まれず、且つ第４の閾値位相面Ｐ３Ｉに含まれる場合、当該位相面データＰ１は第１レベルの異常（「注意」）であると判定し、診断時に取得された位相面データＰ１が第４の閾値位相面Ｐ３Ｉに含まれない場合、当該位相面データＰ１は第２レベルの異常（「異常」）であると判定する。
このように、診断装置３は、大きさの異なる二種類の閾値位相面Ｐ３Ｈ、Ｐ３Ｉにより、段階的な異常判定を行うことができる。これにより、診断装置３は、機械系２において現実に異常が発生していない場合であっても、今後、異常が発生する可能性がある「注意」の状態であることを、ユーザに認識させることができる。これにより、ユーザは、現実に異常が発生する前に対策を検討、実行することができる。
【０１１９】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、これらに限定されることはなく、多少の設計変更等も可能である。
【０１２０】
例えば、上述の実施形態において、閾値位相面作成部３０１が、二つの信号の値からなる二次元の閾値位相面Ｐ３を作成する例について説明したが、これに限られることはない。他の実施形態では、閾値位相面作成部３０１は、三つ以上の信号の値を用いて多次元空間で閾値位相面を作成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１２１】
１  モータ制御システム
２  機械系
２０  モータ
２１  負荷
２２  軸
３  診断装置
３０  ＣＰＵ
３００  データ取得部
３０１  閾値位相面作成部
３０２  異常判定部
３０３  異常度特定部
３０４  異常要因推定部
３１  メモリ
３２  表示部
３３  操作部
３４  接続インタフェース
３５  記録媒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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