(57)【要約】【課題】生産設備を長時間停止させた後に稼働を開始した際に生じる異常判定の誤検出を防止することが可能な異常判定装置及び異常判定方法を提供する。【解決手段】減速機４４を備えた生産ロボット４０の異常を、センサ４３で検出されるトルク値と、予め設定した閾値に基づいて判定する。減速機４４の稼働停止時間を取得し、この稼働停止時間が第１の所定時間を超えた場合には、稼働停止時間の経過後に、減速機４４が稼働を開始してからスパイク除外時間だけスパイクを除去する処理を行う。スパイク除外時間において、減速機のトルク値に生じるスパイクを除去するので、稼働開始時に突発的なスパイクを抑制できるので、アラームの誤報を防止できる。【選択図】      図２
2019185415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動機構を備えた機器の異常を、前記可動機構に設置したセンサから取得したセンサデータと、予め設定した閾値に基づいて判定する制御部を備える異常判定装置であって、
前記制御部は、
前記可動機構が稼働を停止している時間である稼働停止時間を取得し、
前記稼働停止時間が第１の所定時間を超えた場合に、前記稼働停止時間の経過後に前記可動機構が稼働を開始してから第２の所定時間の間、前記センサデータ及び前記閾値の少なくとも一方を補正すること
を特徴とする異常判定装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第２の所定時間内における、前記センサデータの時間経過に対する変化を示す波形に含まれる、所定周期以下の成分を除去することで、前記センサデータを補正すること
を特徴とする請求項１に記載の異常判定装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第２の所定時間内における前記センサデータを、前記第２の所定時間内における前記センサデータの平均値とすることで、前記センサデータを補正をすること
を特徴とする請求項１に記載の異常判定装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第２の所定時間内における前記センサデータを、前記センサデータの移動平均とすることで、前記センサデータを補正をすること
を特徴とする請求項１に記載の異常判定装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記可動機構の平常時における前記センサデータの分散を、前記第２の所定時間内における前記センサデータの分散、で除した数値を、前記第２の所定時間内における前記センサデータに乗じることで、前記センサデータを補正をすること
を特徴とする請求項１に記載の異常判定装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記稼働停止時間が長いほど、前記第２の所定時間を長く設定すること
を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の異常判定装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記稼働停止時間における前記可動機構の周囲温度に基づいて、前記第２の所定時間を設定すること
を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の異常判定装置。
【請求項８】
前記可動機構の周囲温度は、該可動機構を設置する施設の環境温度、または前記可動機構の内部の温度であること
を特徴とする請求項７に記載の異常判定装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記稼働停止時間に応じて、前記閾値を変更すること
を特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の異常判定装置。
【請求項１０】
前記センサデータを記憶する記憶部を更に備え、
前記制御部は、前記記憶部に記憶されている過去のセンサデータに基づいて、前記第２の所定時間を設定すること
を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の異常判定装置。
【請求項１１】
可動機構を備えた機器の異常を、前記可動機構に設置したセンサから取得したセンサデータと、予め設定した閾値に基づいて判定する異常判定方法であって、
前記可動機構が稼働を停止している稼働停止時間を取得し、
前記稼働停止時間が第１の所定時間を超えた場合に、前記稼働停止時間の経過後に前記可動機構が稼働を開始してから第２の所定時間の間、前記センサデータ及び前記閾値の少なくとも一方を補正すること
を特徴とする異常判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減速機等の可動機構に発生する異常を早期に発見する異常判定装置及び異常判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
減速機等の可動機構を備える生産設備では、突発的な故障の発生による長時間にわたる生産停止を防止するため、可動機構に異常が発生した場合に迅速に検出してユーザに通知することが行われている。しかし、生産設備（例えば、ロボット）を長時間停止させた後に稼働を開始した際には、可動機構に搭載されるモータに生じる外乱トルクが暫くの間過大となることがあり、異常が発生していないにも拘わらず異常を検出してしまうことがある。
特許文献１には、モータの運転停止時、停止直前、開始直後及び低速運転時等において、異常検出処理を実施しないことにより誤検出を防止することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２１９９９１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、特許文献１には、生産設備を長時間停止させた後に生じる異常の誤検出の対策について示されていない。
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、生産設備を長時間停止させた後に稼働を開始した際に生じる異常の誤検出を防止することが可能な異常判定装置及び異常判定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、可動機構が稼働を停止している時間である稼働停止時間を取得し、稼働停止時間が第１の所定時間を超えた場合に、稼働停止時間の経過後に可動機構が稼働を開始してから第２の所定時間の間、センサから取得したセンサデータ及び閾値の少なくとも一方を補正する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、生産設備を長時間停止させた後に稼働を開始した際に生じる異常の誤検出を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る異常判定装置、及びその周辺機器の構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示した生産ロボットの詳細な構成、及びＣＰＵの機能をハードウェアで構成したブロック図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態に係る異常判定装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は、時間経過に対する外乱トルクの変化率の変化を示すグラフである。
【図５】図５は、時間経過に対するトルク値の変化、及びスパイク除外時間を示すグラフである。
【図６】図６は、減速機の停止時間及び周囲温度と、スパイク除外時間との関係を示す対応表である。
【図７】図７（ａ）は、時間経過に対する外乱トルクの変化率の変化を示すグラフ、（ｂ）は温度変化を示すグラフであり、温度が高い場合の例を示す。
【図８】図８（ａ）は、時間経過に対する外乱トルクの変化率の変化を示すグラフ、（ｂ）は温度変化を示すグラフであり、温度が低い場合の例を示す。
【図９】図９は、本発明の第２実施形態に係る異常判定装置、及びその周辺機器の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、図９に示した生産ロボットの詳細な構成、及びＣＰＵの機能をハードウェアで構成したブロック図である。
【図１１】図１１は、本発明の第３実施形態に係る異常判定装置の処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態の構成の説明］
図１、図２を参照して、第１実施形態に係る異常判定装置１０１について説明する。図１に示すように、第１実施形態に係る異常判定装置１０１は、生産ロボット４０（可動機構を備えた機器）、及びユーザインターフェース５０（図では「ＵＩ」と表記）に接続されている。
【０００９】
異常判定装置１０１は、例えば一体型のコンピュータで構成することができ、演算処理を実行するＣＰＵ１５と、各種のデータ及びコンピュータプログラムを記憶するメモリ１６と、各種のデータベースを備えている。データベース（ＤＢ）は、稼働履歴ＤＢ１１、温度ＤＢ１２、及びセンサＤＢ１３を含んでいる。
【００１０】
生産ロボット４０は、例えば複数の減速機４４（可動機構）を備えており、車体の溶接作業を自動で実行するロボット等である。
ユーザインターフェース５０は、ユーザによる各種の入力操作を行う操作部、及び、各種のデータをユーザに提示するモニタ、タブレット等の表示器を有している。
【００１１】
異常判定装置１０１は、メモリ１６に記憶されているコンピュータプログラム及び各種データに基づいて、ＣＰＵ１５が制御を実行することにより情報処理演算が実行される。このため、後述する図２に示すように、通信回路２１、演算回路２２、異常判定回路２３、及びアラーム回路２４の機能を実行することができる。なお、本発明で示す「異常」とは、可動機構の動作停止、可動機構の動作不良、潤滑油の劣化等の、可動機構の故障、及び正常な動作を阻む種々の要因を含む概念である。
【００１２】
次に、図２を参照して生産ロボット４０、ユーザインターフェース５０、及び異常判定装置１０１のそれぞれの機能について説明する。
図２に示すように、生産ロボット４０は、モータを有して稼働する減速機４４と、減速機４４に設けられるセンサ４３と、計測回路４２と、通信回路４１を備えている。
【００１３】
センサ４３は、減速機４４に設けられるモータに発生するトルク値を検出する。例えば生産ロボット４０に複数の減速機４４が搭載されている場合において、各減速機４４に設置されたモータのトルク値を検出する。検出したトルク値は、異常判定装置１０１に送信される。なお、本実施形態では、可動機構の一例として減速機を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００１４】
計測回路４２は、センサ４３で検出されるトルク値と、減速機４４の制御値との差分を演算する。例えば、減速機４４のモータのトルク値と、該モータの制御値の差分（これを、「外乱トルク」という）を演算する。更に、計測回路４２は、センサ４３で検出されるトルク値に基づいて、減速機４４の稼働データを取得する。稼働データには、減速機４４の稼働日、稼働を開始した時刻、稼働を停止した時刻、連続して稼働した時間、連続して停止した時間、等の稼働に関する各種のデータが含まれる。また、稼働データには、生産ロボット４０に含まれる複数の減速機４４の動作に関するデータ、モータの停止位置に関するデータ等が含まれる。
更に、計測回路４２は、減速機４４を設置する施設の環境温度、或いは減速機４４の内部の温度等の、周囲温度を取得する。また、計測回路４２は、生産ロボット４０にて減速機４４の保全（修理、交換、潤滑油の更油等）が行われた場合に、この保全が行われたことを示す保全データを取得する。
【００１５】
通信回路４１は、計測回路４２で演算された外乱トルク、計測回路４２で取得された稼働データ、周囲温度、保全データ、及び、センサ４３で検出されたトルク値を、異常判定装置１０１に送信する。
【００１６】
異常判定装置１０１は、図２に示すように、通信回路２１と、演算回路２２と、異常判定回路２３と、アラーム回路２４を備えている。更に、図１に示したように、通信回路２１と、演算回路２２と、異常判定回路２３と、アラーム回路２４の各機能をプログラムで設定し、図１に示すＣＰＵ１５で処理する構成とすることも可能である。
【００１７】
通信回路２１は、生産ロボット４０の通信回路４１との間で通信を行う。センサ４３で検出されたトルク値、計測回路４２で演算された外乱トルクを受信してセンサＤＢ１３に出力する。減速機４４の稼働データを、稼働履歴ＤＢ１１に出力する。減速機４４の保全データを、メモリ１６に出力する。
【００１８】
メモリ１６は、通信回路２１から受信した減速機４４の保全データが記憶する。減速機４４の保全が行われると保全データがリアルタイムで送信されてメモリ１６に記憶される。リアルタイム以外にも、実際の保全が終了した後に、ユーザがユーザインターフェース５０より入力した保全データを記憶する。従って、メモリ１６には最新の保全データが記録される。
【００１９】
稼働履歴ＤＢ１１は、通信回路２１から受信した生産ロボット４０の稼働データを記憶する。上述したように稼働データは、減速機４４の稼働日、稼働を開始した時刻、稼働を停止した時刻、連続して稼働した時間、連続して停止した時間、等の稼働に関する各種のデータ、減速機４４の動作に関するデータ、モータの停止位置に関するデータ等が含まれる。
【００２０】
センサＤＢ１３は、通信回路２１から受信した、センサ４３で検出された減速機４４のモータのトルク値、外乱トルクを記憶する。
【００２１】
温度ＤＢ１２は、通信回路２１から受信した、生産ロボット４０が設置される施設の環境温度、減速機４４の内部温度、表面温度等の周囲温度を記憶する。また、温度ＤＢ１２には、生産ロボット４０が設置される生産施設内の温度データや、ネット回線により外部から収集した温度データを記憶してもよい。また、生産施設が立地している地域の温度データを記憶してもよい。
【００２２】
演算回路２２は、センサＤＢ１３に記憶されたトルク値、外乱トルクと、メモリ１６に記憶されている保全データに基づいて、減速機４４についての異常判定の演算を行う。具体的には、減速機４４のモータに生じる外乱トルクの変化率を演算し、予め設定した変化率閾値との比較により異常であるか否かを判断する。或いは、モータに生じる外乱トルクの異常度を演算し、異常度と予め設定した異常度閾値との比較により異常であるか否かを判断する。
【００２３】
上記の（Ａ）外乱トルクの変化率を算出する方法、（Ｂ）外乱トルクの異常度を算出する方法について、以下に説明する。
【００２４】
（Ａ）外乱トルクの変化率を算出する方法
外乱トルクの基準値を設定し、基準値と、演算された外乱トルクを比較して変化率を算出する。例えば、基準値が「１００」であり、検出された外乱トルクが「１２０」である場合には、下記（１）式のように、変化率は２０％であると演算される。
（１２０／１００）−１＝０．２＝２０％      …（１）
そして、演算された変化率と予め設定した変化率閾値（例えば、１５％）を比較し、変化率が変化率閾値を超える場合には、この減速機４４には異常が発生しているものと判断する。上記の例では、２０％＞１５％であるので、この減速機４４は異常であると判断する。
【００２５】
基準値は、一例として通常運転時の所定時間における外乱トルクの平均値として設定することができる。また、１年前の同月の外乱トルクデータの平均値を用いてもよい。同月の外乱トルクデータを用いることにより、時期、季節の環境が一致している時のデータを用いることができるので、より高精度な判断が可能となる。また、基準値を平均値以外の数値に設定することも可能である。
【００２６】
（Ｂ）外乱トルクの異常度を算出する方法
異常度をａ（ｘ’）とすると、下記の（２）式で異常度ａ（ｘ’）を算出する。
ａ（ｘ’）=｛（ｘ’−ｍ）２｝／２ｓ２     …（２）
但し、（２）式において「ｘ’」は新たに測定された外乱トルク、「ｍ」は外乱トルクの標本平均、「ｓ」は外乱トルクの標準偏差である。
【００２７】
そして、演算された異常度と予め設定した異常度閾値を比較し、異常度が異常度閾値を超える場合には、この減速機４４には異常が発生しているものと判断する。
なお、異常の検出方法は、上記の（Ａ）、（Ｂ）に限らず、例えば、移動平均を用いる方法、カーネル密度推定、密度比推定、等の確率分布を用いる方法を採用することも可能である。
【００２８】
図４は、上述した（１）式で算出した外乱トルクの変化率の、時間経過に対する変化を示すグラフであり、横軸は時間であり、縦軸は変化率［％］を示している。図４は、生産ロボット４０を３月４日まで稼働し、その後、３月５日、３月６日の二日間だけ休止し、３月７日から再稼働する場合の変化率の変化を示している。
【００２９】
稼働運転の終了間際である３月４日では、変化率はほぼ０％である。即ち、大きな外乱トルクの変化は発生していない。また、再稼働を開始した直後の３月７日では、外乱トルクに大きな変化が発生しており、変化率が２０％を超えている。その後、３月８日、３月９日と時間が経過するにつれて、変化率は徐々に減少している。
【００３０】
例えば、異常と判定する変化率閾値を１５％に設定すると、３月７日の変化率は変化率閾値を超えているので、異常有りと判断する。
【００３１】
更に、演算回路２２は、上記の処理で減速機４４に異常が発生していると判断された場合に、稼働履歴ＤＢ１１に記憶されている稼働データに基づいて、減速機４４の稼働停止時間を演算する。具体的には、減速機４４に異常が発生していると判断された際に、稼働履歴ＤＢ１１に記憶されている稼働データに基づき、この異常の発生時点よりも前に、長時間にわたる稼働停止時間が存在するか否かを判断する。この判断結果を、異常判定回路２３に出力する。
【００３２】
異常判定回路２３は、誤報防止回路２３１と、スパイク除去回路２３２と、判定演算回路２３３を有している。
【００３３】
誤報防止回路２３１は、演算回路２２で取得された減速機４４の稼働停止時間に基づき、第１の所定時間よりも長い稼働停止時間（例えば、長期休暇による停止）が存在したか否かを判断する。第１の所定時間は、例えば、１日、１週間、１か月などである。そして、第１の所定時間よりも長い稼働停止時間が存在する場合には、この稼働停止時間の後、稼働を開始してからの一定の時間を、トルク値に重畳するスパイクを除去する処理を実施する時間（以下、「スパイク除外時間」という）に設定する。
この際、温度ＤＢ１２に記憶されている周囲温度に基づいて、スパイク除外時間を算出する。なお、「スパイク」とは、減速機４４のモータのトルク値に重畳する突発的なトルク値の変化を示し、例えば、周期が２時間以下（所定周期以下）の成分を示す。
【００３４】
スパイク除去回路２３２は、上記のスパイク除外時間（第２の所定時間）において、減速機４４のモータのトルク値に生じるスパイクを除去する処理を行う。
トルク値からスパイクを除去することにより、トルク値が補正されることになる。従って、スパイク除外時間においては、トルク値に重畳するスパイクが除去されるので、スパイクが閾値を超えることによる異常判断の誤検出を防止できる。また、スパイクを除去する代わりに、上記の「スパイク除外時間」において、外乱トルクの異常を判定するための閾値が高くなるように変更することもできる。この場合には、スパイクが発生する場合でも、異常判定の閾値が高く設定されるので、スパイクが閾値を超えることによる異常判断の誤検出を防止できる。或いは、スパイクを除去し、且つ、閾値を高くする処理を併用してもよい。
【００３５】
以下、図５を参照してスパイク除去の手順について説明する。図５は、時間経過に対するトルク値の変化、及びスパイク除外時間を示すグラフである。図５に示すように、減速機４４が停止した状態から再稼働する３月７日は、稼働停止時間の影響を受けてトルク値に外乱トルクによるスパイク（ｑ１、ｑ２、ｑ３等）が発生している。また、トルク値には閾値Ｔthが設定されており、トルク値が閾値Ｔthを超えた場合には、異常であると判断する。
【００３６】
スパイク除去回路２３２は、３月７日のトルク値から、周期の短い波形を除去する処理を実施してスパイクを除去する。この処理は、突発的に上昇、或いは下降して元に戻る波形を検出し、この周期が所定周期（例えば、２時間）よりも短い場合には、このトルク値の変化は外乱トルクによるスパイクであると判断し、この波形を除去する。図５に示すスパイク波形ｑ１、ｑ２、ｑ３は除去される。従って、減速機４４の稼働開始後に、突発的に生じるスパイクに起因してトルク値が閾値Ｔthを超えることを回避できる。なお、スパイク除外時間は１日（２４時間）に設定されているので、３月８日以降のトルク値に生じるスパイクは除去されない。
【００３７】
また、所定周期よりも短い周期の波形をスパイクと判断し、このスパイクを除去する例について説明したが、これ以外にも、以下の（ａ）〜（ｄ）に示す方法を採用することができる。
【００３８】
（ａ）スパイク除外時間（第２の所定時間）内のトルク値の平均値を演算し、スパイク除外時間におけるトルク値（センサデータ）を上記の平均値に置き換える補正を行う。
【００３９】
（ｂ）トルク値の移動平均を算出し、スパイク除外時間におけるトルク値を上記の移動平均に置き換える補正を行う。
【００４０】
（ｃ）スパイク除外時間内におけるトルク値の分散を演算し、且つ、減速機の稼働を開始してから十分に時間が経過して安定的に稼働しているときである平常時の分散を演算する。そして、スパイク除外時間のトルク値に、「平常期の分散」を「スパイク除外時間の分散」で除した数値を乗じて、補正後のトルク値とする。
【００４１】
（ｄ）スパイク除外時間内において、トルク値の異常を判断する閾値Ｔthを高く設定する。
【００４２】
そして、上記（ａ）〜（ｃ）の方法を採用する場合においても、スパイク除外時間におけるスパイクを除去または抑制することができる。また、上記（ｄ）の方法を採用することにより、閾値Ｔthが通常時と比べて相対的に高く設定されるので、トルク値が閾値Ｔthを超え難くなり、誤検出を防止できる。また、上記（ａ）〜（ｃ）と（ｄ）を併用してもよい。
【００４３】
判定演算回路２３３は、スパイクが除去されたトルク値に基づき、トルク値が上記した閾値を超えた場合に、減速機４４に異常が発生しているものと判断する。即ち、スパイクを除外時間においてスパイクを除去したにも拘わらず、トルク値が閾値（図５のＴth参照）を超えた場合に、減速機４４が異常であると判断する。
具体的には、図５に示したように、スパイク波形ｑ１〜ｑ３を除去した後のトルク値が閾値Ｔthを超えた場合に、異常であると判断する。
【００４４】
上記のように、誤報防止回路２３１、スパイク除去回路２３２、及び判定演算回路２３３を有する異常判定回路２３は、減速機４４の稼働停止時間を取得し、稼働停止時間が第１の所定時間を超えた場合に、減速機４４が稼働停止時間の経過後に稼働を開始してから第２の所定時間だけトルク値（センサデータ）、及びトルク値の異常を判断する閾値、の少なくとも一方を補正する制御部としての機能を備えている。
【００４５】
アラーム回路２４は、異常判定回路２３にて減速機４４に異常が発生しているものと判断された場合に、ユーザインターフェース５０にアラームを出力して異常の発生をユーザに知らせる。
【００４６】
そして、第１実施形態に係る異常判定装置１０１では、例えば、生産ロボット４０の稼働を終了し、２日後に稼働を開始する場合、或いは休日後の休み明け等、長時間の非稼働状態が続いた場合において、その後の稼働時における異常の誤検出を防止する。
【００４７】
［第１実施形態の作用の説明］
次に、第１実施形態に係る異常判定装置１０１の作用について説明する。図３は、第１実施形態に係る異常判定装置１０１の処理手順を示すフローチャートである。
初めに、ステップＳ１１において演算回路２２は、センサＤＢ１３に記憶されている外乱トルク、及びメモリ１６に記憶されている保全データを取得し、減速機４４に異常が発生しているか否かを判断するための演算を行う。
【００４８】
ステップＳ１２において、演算回路２２は、減速機４４に異常が発生しているか否かを判断する。詳細には、センサＤＢ１３に記憶される外乱トルクに基づいて、前述した、（Ａ）外乱トルクの変化率を算出する方法、（Ｂ）外乱トルクの異常度を算出する方法を用いて異常を判断することができる。この際、保全データを参照し、減速機４４について保全を行ったことが保全データに記憶されている場合には、減速機４４は既に保全されているので、異常は発生していないものと判断する。
【００４９】
そして、図３のステップＳ１２の処理で異常が発生しているものと判断された場合には、ステップＳ１３において演算回路２２は、稼働履歴ＤＢ１１に記録されている減速機の稼働データを参照し、データの分析処理を実施する。
データの分析処理では、異常が検出される前（例えば、３日以内）に、長時間に亘る稼働停止時間があったか否かを分析する。
ステップＳ１４において、誤報防止回路２３１は、稼働停止時間が第１の所定時間を超えたか否かを判断する。第１の所定時間は、例えば、１日（２４時間）に設定されている。
【００５０】
前述した図４に示した例では、変化率の振幅が異常であると判断された３月７日の前（３日以内）に、連続した２日間の稼働停止時間が存在するので、稼働停止時間は第１の所定時間を超えたものと判断する。その後、ステップＳ１５に処理を進める。
また、稼働停止時間が第１の所定時間以下の場合には、ステップＳ２１において、その他の要因分析を実施したうえで、ステップＳ２０へ進み、アラーム信号をユーザインターフェース５０に出力する。更に、アラームを出力したことを稼働履歴ＤＢ１１に記録する。
【００５１】
ステップＳ１５において、誤報防止回路２３１は、稼働データ及び周囲温度を参照して、スパイク除外時間（第２の所定時間）を算出する。
【００５２】
具体例として、稼働停止時間が１日である場合に、スパイク除外時間を既定時間Ｔ１に設定し、稼働停止時間が長くなるほど、既定時間Ｔ１よりも長いスパイク除外時間に設定する。稼働停止時間が長い場合には、稼働を開始した後において、減速機４４に搭載されるモータが安定して作動しない時間が長くなる傾向にあるので、スパイク除外時間を長くすることにより、異常の誤検出を防止する。他の具体例として、減速機４４の周辺の温度が低いほどスパイク除外時間を長く設定する。減速機４４の周辺の温度が低い場合には、モータの温度が上昇して正常に作動するまでの時間が長いと判断されるので、スパイク除外時間を長く設定して、異常の誤検出を防止する。
【００５３】
ステップＳ１６において、スパイク除去回路２３２は、ステップＳ１５の処理で設定されたスパイク除外時間内において、トルク値に重畳して存在するスパイクを前述した方法で除去する。例えば、図５に示したスパイク（ｑ１、ｑ２、ｑ３等）を除去する。
【００５４】
ステップＳ１７において、判定演算回路２３３は、トルク値が異常であるか否かを判断する。具体的には、スパイクを除去した後のトルク値が閾値Ｔthを超えた場合に、異常であると判断する。
【００５５】
また、トルク値と閾値Ｔthとの比較により異常を判断する方法以外にも、上述した外乱トルクの変化率を用いて異常を判断することも可能である。
例えば、図４に示したように、稼働停止時間後の稼働日である３月７日では、外乱トルクの変化率が変化率閾値である１５％を超えている。そして、上記のスパイクを除去する処理を実施した後においてもなお外乱トルクの変化率が変化率閾値を超えている場合には、この減速機４４は異常であると判断する。また、スパイク除外時間が経過した後に、外乱トルクの変化率が変化率閾値を超えた場合においても、異常が発生しているものと判断する。
【００５６】
更に他の方法として、上述した外乱トルクの異常度を演算し、上記のスパイクを除去する処理を実施した後においてもなお外乱トルクの異常度が異常度閾値を超えている場合、或いは、スパイク除外時間が経過した後に異常度が異常度閾値を超えた場合に、この減速機４４は異常であると判断することも可能である。
【００５７】
そして、上記の処理により、トルク値に異常が発生していなければ（ステップＳ１７でＮＯ）、本処理を終了する。
【００５８】
一方、スパイク除外時間が経過した後にスパイクが発生した場合には（ステップＳ１７でＹＥＳ）、減速機４４に異常が発生しているものと判断してステップＳ１８に処理を進める。
【００５９】
ステップＳ１８において、アラーム回路２４は、アラームを出力するか否かを判断し、アラームを出力すると判断した場合には、ステップＳ２０において、アラーム信号をユーザインターフェース５０に出力する。更に、アラームを出力したことを稼働履歴ＤＢ１１に記録する。アラームを出力するか否かの判断は、例えば、ユーザインターフェース５０によりユーザが設定することができる。
【００６０】
アラームを出力すると判断しない場合には（ステップＳ１８でＮＯ）、ステップＳ１９において、アラームを出力したことを稼働履歴ＤＢに記録する。
こうして、減速機４４に長時間に亘る稼働停止時間が存在する場合には、この稼働停止時間に基づいてスパイク除外時間を設定し、アラームの誤報を防止できるのである。
【００６１】
［第１実施形態の変形例の説明］
上述した第１実施形態では、減速機４４が長時間停止し、停止した時間が第１の所定時間（例えば、１日）を超えた場合に、スパイク除外時間を設定した。また、第１の所定時間が長いほど、スパイク除外時間を長く設定する例について説明した。
【００６２】
変形例では、第１の所定時間の長さに加えて、減速機４４の周辺の温度に応じてスパイク除外時間を設定する。
図６は、減速機４４の稼働停止時間（第１の所定時間）、及び平均の周囲温度と、スパイク除外時間との関係を示す対応表の一例である。例えば、減速機４４の平均の周囲温度が１０℃であり、減速機４４の稼働停止時間が２日間である場合には、スパイク除外時間を１日（２４時間）に設定する。また、減速機４４の平均の周囲温度が３０℃であり、減速機の稼働停止時間が２日間である場合には、スパイク除外時間を０．５日（１２時間）に設定する。
【００６３】
図７（ａ）は、減速機４４の周囲温度が３０℃前後である場合の、外乱トルクの変化率の変化を示すグラフであり、７月１日まで減速機４４を稼働し、７月２日、７月３日の２日間は減速機４４を停止し、７月４日から稼働を開始した場合を示している。また、図７（ｂ）は、図７（ａ）に対応する時刻の温度変化を示すグラフである。
【００６４】
図７（ａ）に示すように、稼働を開始した７月４日には、大きな外乱トルクが発生しており、変化率が２０％を超える時間帯（波形Ｑ１）が存在する。従って、トルク値に生じるスパイクを除去しなければ減速機４４に異常が発生しているものと誤検出される。しかし、図６の対応表から、スパイク除外時間が０．５日（１２時間）に設定されるので、７月４日の１２時間に含まれる波形Ｑ１はスパイクの除去により振幅が抑制され、異常と判断されずアラームは出力されない。
【００６５】
図８（ａ）は、減速機４４の周囲温度が図７よりも相対的に低い１０℃前後である場合の、外乱トルクの変化率の変化を示すグラフであり、３月２５日まで減速機４４を稼働し、３月２６日、３月２７日の２日間は減速機４４を停止し、３月２８日から稼働を開始した場合を示している。また、図８（ｂ）は、図８（ａ）に対応する時刻の温度変化を示すグラフである。
【００６６】
図８（ａ）に示すように、稼働を開始した３月２８日には、外乱トルクの変化が大きい時間帯が存在し、変化率が１５％を超える時間帯（波形Ｑ２、Ｑ３）が存在する。従って、トルク値に生じるスパイクを除去しなければ減速機４４に異常が発生しているものと誤検出される。しかし、図６の対応表から、スパイク除外時間が１日（２４時間）に設定されるので、３月２８日の２４時間に含まれる波形Ｑ２、Ｑ３はスパイクの除去により振幅が抑制され、異常と判断されずアラームは出力されない。
【００６７】
即ち、周囲温度が高い場合には、スパイク除外時間を短く設定し、周囲温度が低い場合にはスパイク除外時間を相対的に長く設定する。換言すれば、周囲温度が低い場合には、周囲温度が相対的に高い場合に比べて、スパイク除外時間を長く設定する。周囲温度を考慮してスパイク除外時間を設定することにより、アラームの誤報をより確実に防止できる。
【００６８】
［第１実施形態の効果の説明］
このようにして、第１実施形態及び変形例に係る異常判定装置、及び異常判定方法では、以下に示す効果を達成することができる。
（１）
減速機４４（可動機構）を備えた機器（生産ロボット４０）の稼働停止時間が第１所定時間（例えば、１日）を超えた場合には、スパイク除外時間（第２の所定時間）を設定し、稼働停止時間の後、減速機４４を稼働する際に、前記スパイク除外時間だけ、トルク値（センサデータ）及び閾値Ｔthの少なくとも一方を補正する。従って、稼働停止時間が長いことにより、突発的にトルク値にスパイクが発生した場合でも、このスパイクによるアラームの誤報を防止することができる。
【００６９】
（２）
所定周期（例えば、２時間）を設定し、減速機４４のトルク値の変化で、前記所定の周期以下の波形をスパイクと見なして除去する。即ち、スパイク除外時間（第２の所定時間）内におけるトルク値の時間経過に対する変化を示す波形から所定周期以下の成分を除去する。具体的には、図５に示したスパイク波形ｑ１、ｑ２等の、減速機４４のトルク値に重畳するスパイクをより高精度に除去することができる。従って、稼働を開始した後に生じるトルク値のスパイクによるアラームの誤報を防止することができる。
【００７０】
（３）
スパイク除外時間において、トルク値の平均値を算出し、この平均値をスパイク除外時間内でのトルク値とする補正をするので、スパイク除外時間でのスパイクを、除去或いは低減することができ、スパイクによるアラームの誤報を防止することができる。
【００７１】
（４）
トルク値の移動平均を算出し、スパイク除外時間におけるトルク値を移動平均とする補正をすることにより、スパイク除外時間でのスパイクを、除去或いは低減することができ、スパイクによるアラームの誤報を防止することができる。
【００７２】
（５）
スパイク除外時間において、トルク値に（平常時の分散値／補正時間の分散値）を乗じる演算を行い、この演算結果をスパイク除外時間におけるトルク値とする補正をするので、トルク値にスパイクが生じた場合でも、このスパイクが閾値を超えることを低減でき、スパイクによるアラームの誤報を防止することができる。
【００７３】
（６）
稼働停止時間が長いほど、スパイク除外時間を長く設定するので、長時間に亘る停止後の稼働でスパイクが発生しやすい場合でも、スパイクを除去してアラームの誤報を防止することができる。
【００７４】
（７）
減速機４４の周囲温度に基づいて、スパイク除外時間を算出するので、スパイクが発生し易い時間帯をスパイク除外時間に設定することができる。例えば、周囲温度が低い場合には、稼働が開始されてからスパイクが生じる時間帯も長くなるので、スパイク除外時間を長く設定することにより、スパイクによるアラームの誤報を防止することができる。
【００７５】
（８）
減速機４４の周囲温度として、減速機４４が設置されている施設の環境温度、或いは、減速機４４の内部の温度を用いるので、より正確な温度を用いることができ、スパイクによるアラームの誤報を防止することができる。
【００７６】
［第２実施形態の説明］
図９、図１０を参照して、第２実施形態に係る異常判定装置１０２について説明する。図９、図１０はそれぞれ前述した図１、図２と対比して、稼働履歴ＤＢ１１を備えていない点で相違している。それ以外は、図１、図２と同様であるので、同一符号を付して構成説明を省略する。
【００７７】
第２実施形態では、図１０に示す演算回路２２は、稼働データを使用せず、センサＤＢ１３に記憶されたトルク値に基づき、トルク値が一定時間（第１の所定時間）連続して同一の値を維持している時間を、稼働停止時間として認識する。即ち、トルク値が変化しないということは、減速機４４は稼働していないものと判断できるので、稼働履歴ＤＢ１１に記憶されている稼働データを用いることなく稼働停止時間を求めることができる。上記以外の構成、作用は、前述した第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００７８】
このようにして、第２実施形態に係る異常判定装置１０２では、前述した第１実施形態に記載した効果に加え、稼働履歴ＤＢ１１を設けないので、装置構成を簡素化することができ、小型化、低コスト化を図ることが可能となる。
【００７９】
［第３実施形態の説明］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態に係る異常判定装置の構成は前述した第１実施形態で示した図１、図２と同様であるので、構成説明を省略する。
第３実施形態では、センサＤＢ１３（記憶部）に記憶されている、過去のセンサデータを用いてスパイク除外時間（第２の所定時間）を設定する点で、上述した第１実施形態と相違する。
【００８０】
即ち、前述した第１実施形態では、減速機４４の停止時間が第１の所定時間を超えた場合には、この第１の所定時間に応じて、スパイク除外時間を設定した。これに対して、第３実施形態では、例えば、「減速機が２０日間停止し、その後、稼働を開始した際に、３日間に亘ってスパイクが発生した」という過去の統計的なトルク値のデータが存在する場合には、このトルク値に基づいてスパイク除外時間を設定する。即ち、減速機４４の停止時間が２０日間である場合には、スパイク除外時間を３日間に設定する。
【００８１】
更には、センサＤＢ１３に記憶されているトルク値に加えて、温度ＤＢ１２に記憶されている周囲温度を用いることも可能である。例えば、過去のデータとして「減速機が２日間停止し、その後、稼働を開始した際に、周囲温度が３０℃で且つ２日間に亘って外乱トルクによるスパイクが発生した」というトルク値のデータ、及び周囲温度のデータが存在する場合には、これらのデータに基づいてスパイク除外時間を設定する。即ち、減速機４４の停止時間が２日間であり、周囲温度が３０℃前後である場合には、スパイク除外時間を２日間に設定する。
【００８２】
図１１は、第３実施形態に係る異常判定装置の処理手順を示すフローチャートである。図１１に示すフローチャートは、前述した図３と対比して、ステップＳ１５ａに示す処理が相違し、それ以外は図３と同様であるので、同一の符号を付して示している。
【００８３】
ステップＳ１５ａにおいて、誤報防止回路２３１は、センサＤＢ１３に記憶されている過去のトルク値のデータ、及び温度ＤＢ１２に記憶されている過去の周囲温度のデータに基づいてスパイク除外時間（第２の所定時間）を算出する。そして、算出したスパイク除外時間に基づき、ステップＳ１６において、スパイクを除去する。ステップＳ１７以降の処理は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００８４】
このように、センサＤＢ１３（メモリ）、温度ＤＢ１２に記憶されている過去の統計的なデータに基づいて、スパイク除外時間を設定することにより、適切なスパイク除外時間とすることができる。従って、より高精度にアラームの誤報を防止することが可能となる。
【００８５】
なお、異常を検出する対象の機器は生産ロボット４０に限定されるものでない。例えば、モータの代わりに自動車のエンジン、減速機４４の代わりにトランスミッションを用いてもよい。また、移動体の回転機構、遊園地の遊具などの移動体、３次元プリンターなどの工作機械、すなわち回転機構とそれを伝達する機構を有する全ての機器も対象にすることができる。また、その他の種類の機器を対象としてもよい。
【００８６】
また、異常判定装置を遠隔地に配置し、必要な信号やデータを通信回線を介して送受信して、機器の異常を検出してもよい。また、複数の機器の異常を１台の異常判定装置が検出してもよい。また、複数の機器は互いに異なる場所に配置されていてもよい。また、通信回路２１、演算回路２２、異常判定回路２３、アラーム回路２４等をコンピュータを用いて構成することも可能である。
【００８７】
上述の各実施形態で示した各機能は、１又は複数の処理回路により実装され得る。処理回路は、電気回路を含む処理装置等のプログラムされた処理装置を含む。処理装置は、また、実施形態に記載された機能を実行するようにアレンジされた特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）や従来型の回路部品のような装置を含む。
【００８８】
以上、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【符号の説明】
【００８９】
１１  稼働履歴ＤＢ
１２  温度ＤＢ
１３  センサＤＢ（記憶部）
１５  ＣＰＵ
１６  メモリ
２１  通信回路
２２  演算回路
２３  異常判定回路
２４  アラーム回路
４０  生産ロボット
４１  通信回路
４２  計測回路
４３  センサ
４４  減速機
５０  ユーザインターフェース
１０１、１０２  異常判定装置
２３１  誤報防止回路
２３２  スパイク除去回路
２３３  判定演算回路
【図１】
2019185415.tif 000003
【図２】
2019185415.tif 000004
【図３】
2019185415.tif 000005
【図４】
2019185415.tif 000006
【図５】
2019185415.tif 000007
【図６】
2019185415.tif 000008
【図７】
2019185415.tif 000009
【図８】
2019185415.tif 000010
【図９】
2019185415.tif 000011
【図１０】
2019185415.tif 000012
【図１１】
2019185415.tif 000013