(57)【要約】【課題】簡素な構成で対象となる機械装置毎に精度よく異常の予兆の有無を診断する診断装置、及び診断方法を提供する。【解決手段】診断装置は、振動を測定するセンサからの信号を入力する入力部と、前記センサから時系列に得られる振動の波形に対し、所定時間が経過する都度に高速フーリエ変換処理を実行する処理実行部と、該処理実行部による処理後の振動の時間周波数分布から、設定されている周波数範囲及び設定されている期間分の振動を抽出する抽出部と、抽出された振動の情報を記憶する記憶部とを備え、予め前記入力部により前記センサから得られる振動に対して前記処理実行部にて処理を実行して記憶したものから、新たに前記入力部により前記センサから得られる振動に対して前記処理実行部にて処理を実行したものへの変化に基づいて異常の有無を診断する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動を測定するセンサからの信号を入力する入力部と、
前記センサから時系列に得られる振動の波形に対し、所定時間が経過する都度に高速フーリエ変換処理を実行する処理実行部と、
該処理実行部による処理後の振動の時間周波数分布から、設定されている周波数範囲及び設定されている期間分の振動を抽出する抽出部と、
抽出された振動の情報を記憶する記憶部と
を備え、
予め前記入力部により前記センサから得られる振動に対して前記処理実行部にて処理を実行し、前記抽出部にて抽出された第１の振動の情報を前記記憶部に記憶しておき、
新たに前記入力部により前記センサから得られる振動に対して前記処理実行部にて処理を実行し、前記抽出部にて抽出される第２の振動の情報について前記第１の振動の情報からの変化を算出し、
算出された変化に基づいて異常の有無を診断する
診断装置。
【請求項２】
振動の測定対象である機器の動作を制御する制御装置との間で信号を入出力する入出力部を備え、
該入出力部における前記機器への制御信号をトリガに、前記センサからの信号に対する前記処理実行部の処理の実行を開始する
請求項１に記載の診断装置。
【請求項３】
前記抽出部により抽出された振動のパワースペクトルに対して統計的処理を実行し、前記変化を算出する
請求項１又は２に記載の診断装置。
【請求項４】
前記周波数範囲及び前記期間夫々について設定を受け付ける
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の診断装置。
【請求項５】
振動を測定するセンサからの信号を予め時系列に入力し、
入力した振動に対して所定時間が経過する都度に高速フーリエ変換処理を実行し、
高速フーリエ変換処理後の振動の時間周波数分布から、設定されている周波数範囲及び設定されている期間分の振動を抽出し、
抽出された振動の情報を比較対象の振動の情報として記憶媒体に記憶しておき、
振動を測定するセンサから新たに、時系列に振動を入力し、
入力した振動に対して所定時間が経過する都度に高速フーリエ変換処理を実行し、
高速フーリエ変換処理後の振動の時間周波数分布から、設定されている周波数範囲及び設定されている期間分の振動を抽出し、
抽出された振動の情報について前記記憶媒体に記憶した比較対象の振動の情報からの変化を算出し、
算出された変化に基づいて異常の有無を診断する
診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械装置に取り付けて該機械装置の異常の予兆の有無を、振動を基準に診断して予防保全を図る診断装置、及び該装置を用いた診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械装置の故障に対する予防保全においては従来、機械装置の部品性能のバラつき、機械装置の稼働環境の相違に関係なく、通常の使用範囲として設定される使用期間及び使用回数の内の最短期間、又は最小使用回数を目途にメンテナンスを実施して重大な故障を防止してきた。したがって、機械装置自体問題なく稼働しているにも拘わらずメンテナンス実施が行なわれたり、個体としては未だ寿命に達しない部品であっても交換したり、資源、又はメンテナンス費用の無駄が生じる。
【０００３】
これに対し、機械装置の劣化箇所を精度よく推定する方法が提案されている。特許文献１には、対象の機械装置から音声又は振動を収集し、収集した音声又は振動に対して周波数分析を行なって音声又は振動の強さの周波数分布から劣化度及び劣化箇所を判定する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許５９９６１５３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、機械装置の予防保全の方法として基本的に、機械装置から発せられる振動の振幅が所定の振幅よりも大きい場合には異常であると判断する。又は、特許文献１に開示されているように、学習済みニューラルネットワークに測定された振動の時間周波数分布を入力して劣化度及び劣化箇所を推定するといった複雑な演算を行なって診断する技術も提案されている。
【０００６】
振動の振幅を所定値と比較する単純な判断では、大きな振幅に埋もれた異常の予兆を示す振動を検知できない場合がある。逆に、より複雑な演算を行なう構成では、工場に設置されている多数の機械装置に採用することが困難である。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、簡素な構成で対象となる機械装置毎に精度よく異常の予兆の有無を診断する診断装置、及び診断方法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】
【０００８】
本開示に係る診断装置は、振動を測定するセンサからの信号を入力する入力部と、前記センサから時系列に得られる振動の波形に対し、所定時間が経過する都度に高速フーリエ変換処理を実行する処理実行部と、該処理実行部による処理後の振動の時間周波数分布から、設定されている周波数範囲及び設定されている期間分の振動を抽出する抽出部と、抽出された振動の情報を記憶する記憶部とを備え、予め前記入力部により前記センサから得られる振動に対して前記処理実行部にて処理を実行し、前記抽出部にて抽出された第１の振動の情報を前記記憶部に記憶しておき、新たに前記入力部により前記センサから得られる振動に対して前記処理実行部にて処理を実行し、前記抽出部にて抽出される第２の振動の情報について前記第１の振動の情報からの変化を算出し、算出された変化に基づいて異常の有無を診断する。
【０００９】
本開示に係る診断方法は、振動を測定するセンサからの信号を予め時系列に入力し、入力した振動に対して所定時間が経過する都度に高速フーリエ変換処理を実行し、高速フーリエ変換処理後の振動の時間周波数分布から、設定されている周波数範囲及び設定されている期間分の振動を抽出し、抽出された振動の情報を比較対象の振動の情報として記憶媒体に記憶しておき、振動を測定するセンサから新たに、時系列に振動を入力し、入力した振動に対して所定時間が経過する都度に高速フーリエ変換処理を実行し、高速フーリエ変換処理後の振動の時間周波数分布から、設定されている周波数範囲及び設定されている期間分の振動を抽出し、抽出された振動の情報について前記記憶媒体に記憶した比較対象の振動の情報からの変化を算出し、算出された変化に基づいて異常の有無を診断する。
【００１０】
本開示の一態様では、振動装置を振動する機器に取り付け、正常時の振動を周波数及び時間夫々に分解して三次元化し、設定されてある周波数及び時間の範囲を抽出し、機器の特性を表す振動として記憶しておく。その後振動を測定して正常時との比較により、既知の周波数及び時間における振動について通常と異なる場合にこれを異常又は異常の予兆として検知し、異常の有無を診断することが可能である。
【００１１】
本開示の一態様では、機器の動作を制御する制御装置から機器への制御信号を分岐入力できる。これにより、機器の動作の状況に見合った振動の時間周波数分布に対する解析によって異常の診断が可能になる。
【００１２】
本開示の一態様では、抽出すべき周波数の範囲及び時間を、機器個別に設定することが可能である。これにより、機器個別の特性に見合った異常の診断が可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
本開示の診断装置及び診断方法による場合、簡素な構成で診断対象の機器に取り付け、該機器個別の正常時の振動を測定しておくことで、以後異常の予兆の有無を精度良く診断することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本開示の診断装置の概要を示す図である。
【図２】診断装置の構成を示すブロック図である。
【図３】端末装置に表示される設定情報の受付画面の一例を示す図である。
【図４】診断装置における受付処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】記憶部に記憶された設定情報の内容例を示す図である。
【図６】判定条件の時間範囲の説明図である。
【図７】パワースペクトルの一例を示す図である。
【図８】正常時に振動を学習する処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図９】正常時の振動の時間周波数分布の一例を示す三次元グラフである。
【図１０】診断処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図１１】異常時の振動の時間周波数分布の一例を示す三次元グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。
【００１６】
図１は、本開示の診断装置１の概要を示す図である。診断装置１は、加速度センサ１１と、該加速度センサ１１からの信号を受け付ける診断ユニット１００とを含む。図１に示すように診断装置１は、加速度センサ１１を診断対象の機器Ｒに取り付けると共に、診断ユニット１００自身も診断対象の機器Ｒに取り付けられ、診断対象の機器Ｒの動作を制御する制御装置２と接続されて使用される。図１に示す例では機器Ｒは減速機である。診断装置１は、初期設定時のみ、パーソナルコンピュータ（ＰＣ：Personal Computer ）である端末装置３と接続されて使用される。
【００１７】
図２は、診断装置１の構成を示すブロック図である。診断装置１は、診断ユニット１００及び加速度センサ１１を含む。加速度センサ１１は三軸の加速度センサを用い、三軸夫々の振動に対応する信号を出力する。
【００１８】
診断ユニット１００は、制御部１０、記憶部１２、通信部１３、入力部１４及び入出力部１５を備える。制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）、内蔵するＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）のメモリ、クロック等を含み、診断ユニット１００の構成部を制御する。制御部１０は内蔵するＲＯＭ又は記憶部１２に記憶された制御プログラム１０Ｐに基づき、後述する受付処理、学習処理及び診断処理を実行する。
【００１９】
記憶部１２は、フラッシュメモリ等の不揮発性記憶媒体を用い、制御部１０から書き込まれる情報、又は制御部１０が読み出す情報を書き換え可能に記憶する。記憶部１２は、制御部１０が参照する設定情報を記憶し、加速度センサ１１を用いて測定された振動の情報を記憶する。
【００２０】
通信部１３は、端末装置３と通信により接続するための通信モジュールである。通信モジュールは例えばＲＳ２３２Ｃ、又はＵＳＢ（Universal Serial Bus）等のシリアル通信であってよい。通信モジュールは他の例では、ＬＡＮケーブル対応のネットワークカード、又は無線によって通信するためのモジュールであってよい。
【００２１】
入力部１４は、加速度センサ１１から出力される測定信号を入力する。入力部１４は、加速度センサ１１から出力される三軸夫々に対応する測定信号を入力し、入力部１４はＡ／Ｄ変換機能を有していてもよい。
【００２２】
入出力部１５は、制御装置２と接続するためのインタフェースである。制御装置２は例えばＰＬＣ（Programmable logic controller）であり、入出力部１５は、ＰＬＣコネクタである。制御部１０は、入出力部１５によって制御装置２から機器Ｒへの運転開始の制御信号を分岐して入力し、診断の結果、異常がある場合に入出力部１５によって異常通知の信号を制御装置２へ出力する。
【００２３】
まず、診断装置１の記憶部１２に記憶される設定情報について説明する。設定情報は、上述したように初期的に、端末装置３を使用してオペレータ又はユーザによって設定される。図３は、端末装置３に表示される設定情報の受付画面３１の一例を示す図である。端末装置３には、診断装置１用の設定プログラムが記憶されており、端末装置３は該設定プログラムを実行することにより、ディスプレイに図３に示す受付画面３１を表示する。図３に示すように、受付画面３１は、測定条件を受け付ける測定条件受付部３０１と、判定条件を受け付ける判定条件受付部３０２とを含む。測定条件受付部３０１は、加速度センサ１１に対する測定レンジの選択を受け付ける測定レンジ受付部３０３を含む。測定レンジは図３に示すように例えば±２Ｇ、±４Ｇ、±８Ｇ、…の内から選択可能にしてある。測定条件受付部３０１は、測定時間の設定を受け付ける測定時間受付部３０４を含む。測定時間は、診断対象の機器Ｒの運転開始からの測定対象時間である。判定条件受付部３０２では、複数の判定条件の内容が表示されているともに夫々編集が可能にしてある。ユーザは、対象となる項目を端末装置３のユーザインタフェースを用いて周波数の数値、判定の対象期間の数値、倍率の数値の入力が可能である。
【００２４】
受付画面３１は、設定情報又は測定結果の読み書きを受け付ける指示受付部３０５を含む。指示受付部３０５は、受け付けた設定情報の診断装置１への書込指示を受け付ける書込ボタン３０６、接続される診断装置１の記憶部１２に記憶してある設定情報の端末装置３への読込指示を受け付ける読込ボタン３０７を含む。指示受付部３０５は、後述する測定処理後の診断装置１における測定結果及び判定結果を端末装置３へ読み込む際の読込指示を受け付ける読込ボタン３０８を含む。
【００２５】
端末装置３は、受付画面３１の測定条件受付部３０１で受け付けた測定レンジ及び測定時間等の測定条件と、判定条件受付部３０２で受け付けた判定条件とを含む設定情報を一時的に記憶しておく。端末装置３は、診断装置１と通信接続した状態で、指示受付部３０５における書込ボタン３０６が選択された場合、一時的に記憶しておいた設定情報を書込指示と共に診断ユニット１００へ送信する。端末装置３は、診断装置１と通信接続した状態で、読込ボタン３０７が選択された場合には、診断装置１へ設定情報の読込指示を送信する。端末装置３は、診断装置１と通信接続した状態で、読込ボタン３０８が選択された場合には、診断装置１へ記憶部１２に記憶してある直近の測定結果の読込指示を送信する。
【００２６】
図４は、診断装置１における受付処理手順の一例を示すフローチャートである。診断装置１の制御部１０は、通信部１３により端末装置３との通信接続を検知すると、端末装置３を介して以下の処理を開始する。
【００２７】
制御部１０は、端末装置３から設定情報書込指示を受信したか否か判断し（ステップＳ１０１）、受信したと判断された場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、設定情報書込指示と共に送信された設定情報に含まれる測定レンジを受信し、記憶部１２に記憶する（ステップＳ１０２）。制御部１０は、設定情報に含まれる測定時間を受信し、記憶部１２に記憶する（ステップＳ１０３）。
【００２８】
次に制御部１０は、判定条件毎に、設定情報に含まれる判定の対象の周波数範囲を受信し、記憶部１２に記憶する（ステップＳ１０４）。制御部１０は設定情報に含まれる判定の対象の期間を受信し、記憶部１２に記憶する（ステップＳ１０５）。制御部１０は、設定情報に含まれる判定に用いる予告及び警報夫々の倍率を受信し、記憶部１２に記憶し（ステップＳ１０６）、受付処理を終了する。
【００２９】
ステップＳ１０１で設定情報書込指示を受信していないと判断した場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、制御部１０は、設定情報の読込指示を受信したか否か判断する（ステップＳ１０７）。設定情報の読込指示を受信したと判断された場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、制御部１０は、記憶部１２から設定情報を読み出し（ステップＳ１０８）、通信部１３から端末装置３へ設定情報を送信し（ステップＳ１０９）、受付処理を終了する。
【００３０】
ステップＳ１０７で設定情報の読込指示を受信していないと判断された場合（Ｓ１０７：ＮＯ）、制御部１０は、測定結果の読込指示を受信したか否かを判断する（ステップＳ１１０）。測定結果の読込指示を受信したと判断された場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、制御部１０は、記憶部１２から直近に記憶した測定結果を読み出し（ステップＳ１１１）、通信部１３から端末装置３へ読み出した測定結果を送信し（ステップＳ１１２）、受付処理を終了する。ステップＳ１１１及びステップＳ１１２で制御部１０は、判定結果も共に記憶している場合には送信するとよい。
【００３１】
ステップＳ１１０で測定結果の読込指示を受信していないと判断された場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、制御部１０は処理をステップＳ１０１へ戻し、待機する。
【００３２】
このように診断装置１は判定条件として、判定の対象とする周波数範囲と診断対象の機器Ｒの運転開始時点からの時間とに対して判定対象の範囲を設定する。図５は、記憶部１２に記憶された設定情報の内容例を示す図である。設定情報には、測定結果に対する複数の判定条件が含まれる。図５の例において３つの判定条件が記憶されている。判定条件は、判定の対象とする周波数範囲、判定の対象とする期間、正常時のパワー値に対する予告を発する場合の倍率、警報を発する場合の倍率の組である。例えば第１の判定条件は、機器Ｒの運転開始０秒から１０秒までの期間に、１２．５Ｈｚから２５０．０Ｈｚまでの範囲の周波数のパワー値について、正常時のパワー値に対し、２倍から４倍の範囲では予告を発し、４倍以上の場合には警報を発するという条件である。同様に第２の判定条件は、機器Ｒの運転開始０秒から１０秒までの期間に、５１２．０Ｈｚから１０２４．０Ｈｚまでの範囲の周波数のパワー値について、正常時のパワー値に対し、２倍から４倍までの範囲では予告を発し、４倍以上の場合には警報を発するという条件である。第３の判定条件は、機器Ｒの運転開始１０秒から測定時間２０秒までの期間に、第１の判定条件と同様の１２．５Ｈｚから２５０．０Ｈｚまでの範囲の周波数のパワー値について、正常時のパワー値に対し、２倍から４倍までの範囲では予告を発し、４倍以上の場合には警報を発するという条件である。判定条件は３つに限らず、記憶部１２の記憶容量に応じて所定の数分だけ、後述するように端末装置３を使用して記憶部１２に記憶される。
【００３３】
図６は、判定条件の時間範囲の説明図である。図６は横軸に経過時間を示し、図６Ａにて機器Ｒの運転状況、図６Ｂにて機器Ｒに掛かる負荷の時間分布を示し、図６Ｃにて加速度センサ１１で測定できる正常時の振動波形を示し、図６Ｄにて異常時の振動波形を示して比較する図である。図６Ｅは、判定の対象の期間の例を示している。図６の例では機器Ｒは、例えば釦の押下などによって時点ｔ0 に制御装置２から運転開始の指示を受け、モータが正転を開始し加速してその後高速回転する。時点ｔ1 に停止前に減速するべく制御装置２から減速の指示を受け、減速してその後低速回転する。次に時点ｔ2 に制御装置２から停止の指示を受け、モータが停止する。時点ｔ0 から時点ｔ2 の間における図６Ｃの正常時の振動波形と図６Ｄの異常時の振動波形とを比較すると、一定の高速度で回転中の期間ｔa −ｔb が異常時の変化が明確である。モータの逆転時も同様に、期間ｔc −ｔd における異常時の変化が明確である。したがって、運転開始から停止までの全期間における振動を判定の対象とするのではなく、適切な期間を設定することで誤った診断を防ぐことが期待できる。
【００３４】
図６Ｃに示したように正常であっても対象機器の運転時は振動の振幅が大きい。これに対し周波数分布に変換することにより、原因によって正常時と異なる周波数にピークが現れることが分かっている。図７は、パワースペクトルの一例を示す図である。図７Ａは正常時の振動のパワースペクトルであり、図７Ｂは異常時の振動のパワースペクトルである。図７Ａ及び図７Ｂはいずれも横軸に周波数を示し、縦軸に振動のパワー値を示している。正常時には周波数ｆa にピークが現れており、図７Ｂに示すように、正常時と同様の周波数ｆa のピークとは異なるピークが高周波側及び低周波側に現れている。
【００３５】
したがって本開示の診断装置１では、診断対象の機器Ｒの運転開始を基準とした期間と振動の周波数との両者に対して判定の対象の範囲を設定情報として記憶しておき、振動を測定して時間周波数分布を求め、この分布における対象の範囲について正常時との比較によって異常又は異常の予兆の有無を判定する。
【００３６】
まず診断装置１では、正常時の振動を学習し、測定結果を記憶部１２に記憶する。図８は、正常時に振動を学習する処理手順の一例を示すフローチャートである。診断装置１の制御部１０は、正常時の学習開始指示を受け付けると以下の処理を開始する。学習開始指示は、制御装置２から入出力部１５によって、又は端末装置３から通信部１３によって受け付けられる。
【００３７】
制御部１０は、制御装置２からの機器Ｒの運転開始を示す信号を検知したか否かを判断し（ステップＳ２０１）、検知していないと判断した場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、処理をステップ２０１へ戻す。
【００３８】
ステップＳ２０１で機器Ｒの運転開始を示す信号を検知したと判断された場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、制御部１０は、計時を開始し（ステップＳ２０２）、加速度センサ１１から出力される信号の信号値を設定されている測定レンジにてサンプリングする（ステップＳ２０３）。制御部１０は、サンプリングにより得られた信号値を、時間情報と共に記憶部１２に記憶する（ステップＳ２０４）。ここでサンプリング周波数は例えば６４００Ｈｚとする。
【００３９】
制御部１０は、サンプリングされた信号値の数が所定数分に達したか否かを判断する（ステップＳ２０５）。所定数はここでは例えば５１２とする。ステップＳ２０５で達したと判断された場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、所定数分のサンプリングされた信号値について、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）解析処理を実行し（ステップＳ２０６）、解析結果を時間情報と対応付けて記憶部１２に記憶する（ステップＳ２０７）。このように、サンプリングされた信号値の数が所定数に達する都度、ＦＦＴ解析を行なう。ここでサンプリング周波数が６４００Ｈｚであり、所定数が５１２である。したがって制御部１０は、８０ミリ秒（＝５１２／６．４４）毎にＦＦＴ解析を行ない、ステップＳ２０７にて８０ミリ秒単位の時間情報と対応させて解析結果を記憶する。サンプリング周波数及び所定数は適宜、加速度センサ１１の性能、記憶部１２の容量等を鑑みて適切に設定されるとよい。
【００４０】
ステップＳ２０５で達していないと判断された場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、制御部１０は処理をステップＳ２０３へ戻す。
【００４１】
制御部１０は、運転開始から設定されている測定時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ２０８）。測定時間が経過していないと判断された場合（Ｓ２０８：ＮＯ）、制御部１０は処理をステップＳ２０３へ戻す。
【００４２】
ステップＳ２０８で測定時間が経過したと判断した場合（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、計時を終了し（ステップＳ２０９）、所定数分ごとにＦＦＴ解析によって得られた振動の時間周波数分布を導出する（ステップＳ２１０）。ステップＳ２１０では具体的には、ＦＦＴ処理によるサンプリングタイミング毎の振動のパワーの周波数分布（パワースペクトル）を、時間軸上に展開した時間周波数分布（後述の図９，１１）が得られる。制御部１０は、導出した振動の時間周波数分布から、記憶部１２に記憶してある判定条件毎に、判定対象の周波数範囲及び対象の期間分の振動を抽出する（ステップＳ２１１）。制御部１０は、抽出した振動に対し統計処理を実行し（ステップＳ２１２）、統計処理後の数値を正常時の測定結果として記憶部１２に記憶し（ステップＳ２１３）、処理を終了する。ステップＳ２１１では具体的には対象期間の対象周波数における振動のパワー値が抽出される。
【００４３】
ステップＳ２１２の統計処理は例えば平均値の算出である。平均値の算出に限らず、中央値、最頻値、外れ値の除外でもよい。うねりの大きな異常振動を捉える場合には、最大値又は分散を算出してもよい。また１つの値を算出するのではなく、抽出したパワー値の特徴量を算出するようにしてもよい。特徴量は例えば中央値又は平均値と分散である。また抽出したパワー値をそのまま、又は規準化してからパワー値群として記憶しておいてもよい。なおＦＦＴ処理によって得られるパワー値そのものではなく、規格化されたスペクトル密度等の所定の演算処理後の値が用いられてもよい。
【００４４】
図９は、正常時の振動の時間周波数分布の一例を示す三次元グラフである。図９における破線で示す矩形によって、設定情報に含まれる複数の判定条件夫々の対象範囲を示している。診断装置１の制御部１０は、図８のフローチャートのステップＳ２１０に示したように、図９中の矩形で示す対象範囲における振動のパワー値に対して統計処理を実行し、得られた処理後の数値を測定結果として記憶する。
【００４５】
なお図８のフローチャートに示した手順は、制御装置２に設定してあるスケジュールに基づき、１日に一度、又は一週間に一度など、定期的に実行するとよい。また機器Ｒが工場内に設置されている場合、他の機器が運転を停止した工場稼働終了後に、ワークが存在しない状態の学習期間を設けて実行するとよい。
【００４６】
このように正常時の振動を学習して記憶部１２に記憶しておいた測定結果を用い、診断装置１は振動に基づく異常又は異常の予兆を診断する。図１０は、診断処理の手順の一例を示すフローチャートである。診断装置１の制御部１０は、制御装置２にて機器Ｒが制御されている間は継続して以下の処理を実行し、テストの場合は端末装置３から開始指示を受け付けると以下の処理を開始する。なお、以下に示す処理手順の内、図８のフローチャートに示した処理手順と共通する手順には同一のステップ番号を付して詳細な処理を終了する。
【００４７】
制御部１０は、正常時の測定と同様の処理を実行し（Ｓ２０１−Ｓ２１３）、ステップＳ２１３で記憶した統計処理後の数値の正常時の測定結果の数値に対する倍率を、判定条件毎に算出する（ステップＳ２１４）。これにより制御部１０は、診断のために測定した振動について予め正常時に測定した振動に対する変化が算出される。制御部１０は、算出された倍率が、記憶部１２に記憶してある判定条件毎の倍率以上であるか否かを判断する（ステップＳ２１５）。判定条件毎に、設定されている倍率以上であると判断された場合（Ｓ２１５：ＹＥＳ）、予告又は警報を入出力部１５から出力し（ステップＳ２１６）、処理を終了する。
【００４８】
ステップＳ２１６において制御部１０は、予告に対応する倍率以上である場合には予告を出力し、警報に対応する倍率以上である場合には警報を、判定条件毎に出力する。複数の判定条件が記憶されている場合、制御部１０はいずれかの判定条件について設定されている倍率以上であると判断された場合、１度の予告又は警報を少なくとも１度出力してもよい。なお倍率のみではなく、他の特徴量の変化に基づいて異常又は異常の予兆の有無を判断してもよい。
【００４９】
ステップＳ２１５で設定されている倍率未満であると判断された場合（Ｓ２１５：ＮＯ）、制御部１０はそのまま診断処理を終了する。
【００５０】
図１１は、異常時の振動の時間周波数分布の一例を示す三次元グラフである。図１１における破線で示す矩形によって、設定情報に含まれる複数の判定条件夫々の対象範囲を示している。診断装置１の制御部１０は、図１０のフローチャートのステップＳ２１２に示したように、図１１中の矩形で示す対象範囲における振動の情報（振動のパワー値）に対して統計処理を実行し、得られた処理後の数値を測定結果として記憶する。図９の三次元グラフに示した正常時の測定結果と比較すると、破線で示す矩形における第３の判定条件に対応する部分に、正常時には見られないピークが現れている。ピークは小さくとも、予告する場合の倍率２倍には十分であるから、これによって異常の予兆を検知することが可能になる。
【００５１】
このように、診断対象の機器Ｒに加速度センサ１１を取り付けると共に診断ユニット１００を用い、機器Ｒ用の測定条件及び判定条件を設定情報として記憶し、該機器Ｒの正常時に測定を行なっておき、正常時の測定結果と比較する構成によって共通の診断装置１を対象の機器Ｒの個別の診断装置１として用いることができる。運用する箇所に既に設置された機器Ｒの正常時の測定結果を比較の対象として用いることで、いつもと少し異なることを異常の予兆、又は異常として検知することが可能である。診断装置１は機器Ｒの制御装置２との間のインタフェースを持つので、制御装置２にて診断装置１から出力される予告信号又は警報信号に対して設計によって適切に処置することが可能である。サーバ装置と通信接続して異常診断等を行なうことは必要なく、診断装置１、機器Ｒ及び機器Ｒの制御装置２で異常の判断が完結しており、簡素な構成で且つ個別の判断が可能である。
【００５２】
上述の実施の形態では、診断装置１の対象とした機器Ｒは、減速機とした。しかしながら対象となる機器Ｒはこれに限られないことは勿論である。振動によって異常の判定が可能なアクチュエータであれば診断装置１を適用できる。機器Ｒ毎の異常の判定条件を設定情報として記憶させることで、機器Ｒ毎に個別の診断が可能になる。
【００５３】
上述の実施の形態では、端末装置３は設定情報の診断装置１への書き込み、診断装置１からの設定情報の読み込みを行なうために使用された。端末装置３の診断装置１用の設定プログラムには、テストモードの動作を受け付ける操作画面を表示する機能が含まれていてもよい。このテストモードでは制御装置２の代わりに、端末装置３から、学習開始又は診断開始を指示する制御信号を送信する。したがってこの操作画面には、正常時の振動の学習を開始させるための指示を受け付けるボタン、診断を開始させるための指示を受け付けるボタンが含まれてよい。診断装置１は、通信部１３からも診断開始の指示を受けて測定を開始し、測定結果を記憶部１２に記憶し、診断処理を実行することが可能である。
【００５４】
なお、上述のように開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５５】
１  診断装置
１０  制御部
１２  記憶部
１４  入力部
１５  入出力部
２  制御装置
【図１】
2020046211.tif 000003
【図２】
2020046211.tif 000004
【図３】
2020046211.tif 000005
【図４】
2020046211.tif 000006
【図５】
2020046211.tif 000007
【図６】
2020046211.tif 000008
【図７】
2020046211.tif 000009
【図８】
2020046211.tif 000010
【図９】
2020046211.tif 000011
【図１０】
2020046211.tif 000012
【図１１】
2020046211.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月23日(2019.10.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動を測定するセンサからの信号を入力する入力部と、
前記センサから時系列に得られる振動の波形に対し、所定時間が経過する都度に高速フーリエ変換処理を実行する処理実行部と、
該処理実行部による処理後の振動の時間周波数分布から、設定されている周波数範囲及び設定されている期間分の振動を抽出する抽出部と、
抽出された振動の情報を記憶する記憶部と、
振動の測定対象である機器の動作を制御する制御装置との間で信号を入出力する入出力部と
を備え、
予め、前記入出力部にて前記制御装置から前記機器へ制御信号が出力されることをトリガに、前記入力部により前記センサから得られる振動に対して前記処理実行部にて処理を実行し、前記抽出部にて抽出された第１の振動の情報を前記記憶部に記憶しておき、
前記入出力部にて前記制御装置から前記機器へ制御信号が出力されることをトリガに、新たに前記入力部により前記センサから得られる振動に対して前記処理実行部にて処理を実行し、前記抽出部にて抽出される第２の振動の情報について前記第１の振動の情報からの変化を算出し、
算出された変化に基づいて異常の有無を診断する
診断装置。
【請求項２】
前記抽出部により抽出された振動のパワースペクトルに対して統計的処理を実行し、前記変化を算出する
請求項１に記載の診断装置。
【請求項３】
前記周波数範囲及び前記期間夫々について設定を受け付ける
請求項１又は２に記載の診断装置。
【請求項４】
診断の結果、異常又は異常の予兆があると判断された場合、予告信号又は警報信号を前記入出力部から前記制御装置向けに出力する
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の診断装置。
【請求項５】
振動の測定対象である機器の動作を制御する制御装置との間で信号を入出力する入出力部から、前記機器へ制御信号が出力されることをトリガに、予め、振動を測定するセンサからの信号を時系列に入力し、
入力した振動に対して所定時間が経過する都度に高速フーリエ変換処理を実行し、
高速フーリエ変換処理後の振動の時間周波数分布から、設定されている周波数範囲及び設定されている期間分の振動を抽出し、
抽出された振動の情報を比較対象の振動の情報として記憶媒体に記憶しておき、
前記入出力部から、前記機器への制御信号の出力をトリガに、振動を測定するセンサから新たに、時系列に振動を入力し、
入力した振動に対して所定時間が経過する都度に高速フーリエ変換処理を実行し、
高速フーリエ変換処理後の振動の時間周波数分布から、設定されている周波数範囲及び設定されている期間分の振動を抽出し、
抽出された振動の情報について前記記憶媒体に記憶した比較対象の振動の情報からの変化を算出し、
算出された変化に基づいて異常の有無を診断する
診断方法。
【手続補正書】
【提出日】令和2年1月27日(2020.1.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動を測定するセンサからの信号を入力する入力部と、
前記センサから時系列に得られる振動の波形に対し、所定時間が経過する都度に高速フーリエ変換処理を実行する処理実行部と、
該処理実行部による処理後の振動の時間周波数分布から、設定されている周波数範囲及び設定されている期間分の振動を抽出する抽出部と、
抽出された振動の情報を記憶する記憶部と、
振動の測定対象である機器の動作を制御する制御装置との間で信号を入出力する入出力部と
を備え、
学習開始指示を受け付ける都度に予め、前記入出力部にて前記制御装置から前記機器へ制御信号が出力されることをトリガに、前記入力部により前記センサから得られる振動に対して前記処理実行部にて処理を実行し、前記抽出部にて抽出された第１の振動の情報を前記記憶部に記憶しておき、
前記入出力部にて前記制御装置から前記機器へ制御信号が出力されることをトリガに、新たに前記入力部により前記センサから得られる振動に対して前記処理実行部にて処理を実行し、前記抽出部にて抽出される第２の振動の情報について前記第１の振動の情報からの変化を算出し、
算出された変化に基づいて異常の予兆の有無を診断する
診断装置。
【請求項２】
前記学習開始指示は、前記制御装置にて設定してあるスケジュールに基づき定期的に受け付ける
請求項１に記載の診断装置。
【請求項３】
算出される前記変化に対し予め、故障警報用の範囲とは別に予兆診断用の範囲の設定を受け付け、
前記変化が前記予兆診断用の範囲にあるか否かを判断することによって異常の予兆の有無を診断する
請求項１又は２に記載の診断装置。
【請求項４】
学習開始指示を受け付ける都度、振動の測定対象である機器の動作を制御する制御装置との間で信号を入出力する入出力部から、前記機器へ制御信号が出力されることをトリガに、予め、振動を測定するセンサからの信号を時系列に入力し、
入力した振動に対して所定時間が経過する都度に高速フーリエ変換処理を実行し、
高速フーリエ変換処理後の振動の時間周波数分布から、設定されている周波数範囲及び設定されている期間分の振動を抽出し、
抽出された振動の情報を比較対象の振動の情報として記憶媒体に記憶しておき、
前記入出力部から、前記機器への制御信号の出力をトリガに、振動を測定するセンサから新たに、時系列に振動を入力し、
入力した振動に対して所定時間が経過する都度に高速フーリエ変換処理を実行し、
高速フーリエ変換処理後の振動の時間周波数分布から、設定されている周波数範囲及び設定されている期間分の振動を抽出し、
抽出された振動の情報について前記記憶媒体に記憶した比較対象の振動の情報からの変化を算出し、
算出された変化に基づいて異常の予兆の有無を診断する
診断方法。