(57)【要約】【課題】振動センサの検出結果から求められる振動を示す複数の指標値の相互関係を視覚的に認識できる表示装置を提供する。【解決手段】表示装置１は、対象装置に取り付けられた振動センサの検出結果から求められた第１乃至第３の指標値を第１の座標値４１０、第２の座標値４２０、及び第３の座標値４３０に変換する座標変換処理部１０１と、表示画面１２０に所定の形状を有する枠の縁部うち互いに異なる３つの部分領域を第１乃至第３の座標軸４１，４２，４３とする座標系４で前記第１乃至第３の指標値を表示する表示制御部１０２と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象装置に取り付けられた振動センサの検出結果に基づいて前記対象装置の振動状態を表示画面に表示する表示装置であって、
前記振動センサの検出結果から求められた第１乃至第３の指標値を第１乃至第３の座標値に変換する座標変換処理部と、
前記表示画面に所定の形状を有する枠の縁部のうち互いに異なる３つの部分領域を第１乃至第３の座標軸とする座標系で前記第１乃至第３の指標値を表示する表示制御部と、
を備える表示装置。
【請求項２】
前記表示制御部は、前記表示画面に表示された前記第１乃至第３の座標値を頂点とする三角形の形状を有する図形を前記枠内に表示する、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記枠は、多角形状であり、
前記表示制御部は、前記枠を構成する複数の辺のうち、第１の辺を前記第１の座標軸とし、第２の辺を前記第２の座標軸とし、第３の辺を前記第３の座標軸とする座標系で前記第１乃至第３の指標値を前記表示画面に表示する、
請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記枠は、台形状であり、
前記表示制御部は、前記枠を構成する上底辺を前記第１の座標軸とし、前記台形の２つの脚辺を前記第２の座標軸及び前記第３の座標軸とする座標系で前記第１乃至第３の指標値を前記表示画面に表示する、
請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記第２の座標軸及び前記第３の座標軸は、前記脚辺の前記上底辺側の一端部から前記台形の下辺側の他端部に向かって座標値が大きくなるように設けられている、
請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記枠は、円環状であり、
前記表示制御部は、前記枠を構成する円周のうち、互いに異なる円弧を第１乃至第３の曲線状の座標とする座標系で前記第１乃至第３の指標値を前記表示画面に表示する、
請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項７】
前記枠は、第１の円弧と、前記第１の円弧を周方向に挟む第２及び第３の円弧とを含み、
前記第１の円弧を前記第１の曲線状の座標とし、前記第２の円弧を前記第２の曲線状の座標とし、前記第３の円弧を前記第３の曲線状の座標とし、
前記第２の曲線状の座標及び第３の曲線状の座標は、それぞれ前記第１の円弧側から離れるにしたがって座標値が大きくなるように設けられている、
請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記第１の指標値は、前記対象装置の振動加速度であり、
前記第２の指標値は、振動変位あり、
前記第３の指標値は、振動速度である、
請求項１から７のうちいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記表示制御部は、前記第１の座標軸を前記第２の座標軸と前記第３の座標軸との間に挟むように表示する、
請求項８に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関し、特に対象装置に取り付けられた振動センサの検出結果に基づいて振動状態を表示画面に表示する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、発生する振動によって対象装置の異常を検知する異常検知システムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１に記載の異常検知システムは、対象装置としてのジェットファンに取り付けられた加速度センサから得られる固有振動数とその振幅を用いてジェットファンが運転中か停止中かを判断し、運転中と停止中の判断基準を変更することにより、ジェットファン自体に異常があるのか、ジェットファンのトンネル内への設置に異常が有るのかを判定する。
【０００４】
また、特許文献１に記載の異常検知システムは、確認画面に加速度センサから得られる固有振動数とその振幅を示したグラフを表示する（例えば、特許文献１の図１６（ａ）（ｂ）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１２８９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の異常検知システムでは、ジェットファンが運転中であるとき、固有振動数の変化が上限の閾値と下限の閾値との間にない場合、ジェットファンの設置状態に異常があると判定する。また、振幅の変化量が上限の閾値と下限の閾値との間にない場合、ジェットファン自体に異常があると判定する。しかし、作業者等が画面に表示される固有振動数及び振幅のグラフを見ても、異常の発生原因について推測することは困難であった。
【０００７】
本発明は、振動センサの検出結果から求められる振動を示す複数の指標値の相互関係を視覚的に認識できれば、作業者等が異常の発生原因を推測しやすくなるという着想に基づいてなされたものであり、その目的は、これらの指標値の相互関係を容易に認識することが可能なる表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記の目的を達成するため、対象装置に取り付けられた振動センサの検出結果に基づいて前記対象装置の振動状態を表示画面に表示する表示装置であって、前記振動センサの検出結果から求められた第１乃至第３の指標値を第１乃至第３の座標値に変換する座標変換処理部と、前記表示画面に所定の形状を有する枠の縁部うち互いに異なる３つの部分領域を第１乃至第３の座標軸とする座標系で前記第１乃至第３の指標値を表示する表示制御部と、を備える表示装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明よると、振動センサの検出結果から求められる振動を示す複数の指標値の相互関係を視覚的に認識できる表示装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る表示装置、及び診断の対象となる対象装置の構成を概略的に示す概略構成図である。
【図２】図１に示す表示装置の制御系の一例を示すブロック図である。
【図３】表示装置の表示例を示す図である。
【図４】振動状態の一例を示す図である。
【図５】表示装置の表示例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態について、図１〜図５を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。
【００１２】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る表示装置、及び診断の対象となる対象装置の構成を概略的に示す概略構成図である。図２は、図１に示す表示装置の制御系の一例を示すブロック図である。図３は、表示装置の表示例を示す図である。図１及び図２に示すように、表示装置１は、制御部１０と、対象装置２に発生する振動を検出する検出部１１と、検出部１１が検出した検出結果に基づいて対象装置の振動状態を表示する表示画面１２０を有する表示部１２とを備える。
【００１３】
対象装置２は、例えば、木材２１等を破砕する破砕装置である。対象装置２は、木材２１等の破砕を行う切削歯を有する本体部２２と、木材２１等を対象装置２に搬入するコンベヤ２３とを備えている。図１に示す対象装置２は、診断の対象となる装置の一例であり、上記の構成に限定されるものではない。
【００１４】
（表示装置の構成）
図２に示すように、表示装置１の制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やインターフェース等から構成されている。ＣＰＵは、予め設けられたプログラムに従って動作することにより、算出部１００、座標変換処理部１０１、表示制御部１０２等として機能する。各部１００〜１０２の詳細については後述する。
【００１５】
検出部１１は、対象装置２に発生する振動を検出する振動センサを含んで構成されている。振動センサには、例えば、静電容量型、ピエゾ抵抗型等の半導体方式や、光学的方式等公知の技術を用いて対象装置２の振動加速度を検出する加速度センサを用いてよい。
【００１６】
検出部１１は、対象装置２の本体部２２に取り付けられている。好ましくは、検出部１１は、対象装置２の切削歯を支持する軸（不図示）等に取り付けられる。なお、対象装置２における検出部１１の位置は特定の位置に限定されるものではない。
【００１７】
表示部１２は、振動状態を表示する表示画面１２０を有する。表示部１２には、例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、あるいはＣＲＴ等公知のディスプレイを用いてよい。
【００１８】
（制御部の構成）
次に、制御部１０を構成する各部１００〜１０２について説明する。算出部１００は、検出部１１の振動センサの検出結果から、振動に関する３つの指標値を求める。具体的には、算出部１００は、検出部１１の振動センサの検出結果である検出信号から、振動加速度（ｍｍ／ｓ２）、振動速度（ｍｍ／ｓ）、及び振動変位（ｍｍ）を指標値として求める。算出部１００は、例えば、振動加速度を振動センサの検出信号をＡＤ変換（アナログ・デジタル変換）して求める。また、算出部１００は、例えば、振動加速度を積分して振動速度を求める。また、算出部１００は、例えば、振動速度を積分して振動変位を求める。振動加速度は、第１の指標値の一例である。振動速度は、第２の指標値の一例である。振動変位は、第３の指標値の一例である。
【００１９】
座標変換処理部１０１は、振動加速度を第１の座標値４１０（図３参照）に変換し、振動速度を第２の座標値４２０（図３参照）に変換し、かつ振動変位を第３の座標値４３０（図３参照）に変換する。
【００２０】
次に、表示制御部１０２について図３を参照して説明する。表示制御部１０２は、表示画面１２０に所定の形状を有する枠を表示する。具体的には、表示制御部１０２は、図３に示すように、表示画面１２０に台形の形状を有する枠３（以下、単に「台形枠３」ともいう。）を表示する。台形は、所定の形状の一例である。なお、枠は、台形枠７に限定されるものでなく、多角形の形状を有する枠でもよい。
【００２１】
表示制御部１０２は、表示画面１２０に表示した台形枠３を構成する４つの辺３１，３２，３３，３４のうち、３つの辺を第１〜第３の座標軸４１，４２，４３とする座標系４を構成して表示画面１２０に表示する。以下、台形枠３を構成する４つの辺３１，３２，３３，３４について、２つの平行な対辺のうちの短い辺を「上底辺３１」、長い辺を「下底辺３４」、残りの互いに非平行な２辺を「脚辺３２，３３」ともいう。上底辺３１は、台形枠３の第１の辺の一例である。２つの脚辺３２，３３は、台形枠３の第２の辺及び第３の辺の一例である。なお、第１〜第３の座標軸４１，４２，４３は、それぞれ上底辺３１、脚辺３２，３３上に設けられるものであるが、図３では、説明の便宜上、各座標軸４１，４２，４３を、対応する各辺３１，３２，３３上ではなく台形枠３の外周の外側に記載している。
【００２２】
好ましくは、表示制御部１０２は、上底辺３１を第１の座標軸４１とし、２つの脚辺３２，３３を第２の座標軸４２及び第３の座標軸４３とする座標系４を構成して表示画面１２０に表示する。また、表示制御部１０２は、振動加速度に係る第１の座標値４１０を第１の座標軸４１にプロットし、振動速度に係る第２の座標値４２０を第２の座標軸４２にプロットし、振動変位に係る第３の座標値４３０を第３の座標軸４３にプロットする。なお、第２の座標軸４２及び第３の座標軸４３の位置は、互いに入れ替えてもよい。
【００２３】
好ましくは、第２の座標軸４２及び第３の座標軸４３はともに、台形枠３の上底辺３１側の一端部４２ａ，４３ａ、すなわち、第１の座標軸４１側の一端部４２ａ，４３ａから台形枠３の下底辺３４側の他端部４２ｂ，４３ｂに向かって座標値が大きくなるように設けられている。換言すれば、第２の座標軸４２及び第３の座標軸４３の原点（図の「０」参照）はそれぞれ、第１の座標軸４１側の先端部４２ａ，４３ａに設けられている。
【００２４】
好ましくは、表示制御部１０２は、振動速度に係る第２の座標値４２０をプロットする第２の座標軸４２の座標値を対数で表示する。具体的には、表示制御部１０２は、振動速度をＸ、座標値をＹとした場合に、例えば、次の関係式、
Ｙ＝Ａ×Ｌｏｇｅ（Ｘ）＋Ｂ
に基づいて第２の座標軸４２の座標値を算出して表示する。ここで、Ａ、Ｂは、所定の値を有する係数である。Ｌｅｇｅは、自然対数である。好ましくは、Ａは、２．２±０．２、Ｂは、３．７±０．４である。Ａ、Ｂは、この範囲内の値に限定されるものではない。
【００２５】
また、表示制御部１０２は、第２の座標軸４２の近傍（例えば、一脚辺３２に外接する領域）に、振動速度の範囲に対応して予め定められた評価ランクを示す情報５（例えば、「良」、「可」、「不適」及び「不可」の４段階からなる評価ランク）を付して表示してもよい。評価ランクは、例えば、対象装置２の基礎構造の頑丈さを示すクラス（例えば、クラスＩ〜ＩＶの４クラス）に応じて定めてもよい（例えば、ＩＳＯ１０８１６：１９９５附属書Ｂ表１参照）。また、表示制御部１０２は、クラスに応じて評価ランクを示す情報５を切り替えて表示画面１２０に表示してもよい。
【００２６】
表示制御部１０２は、プロットした第１〜第３の座標値４１０，４２０，４３０間をそれぞれ線分で結ぶことにより、第１〜第３の座標値４１０，４２０，４３０を頂点として構成された三角形の形状を有する図形６（以下、単に「三角形６」ともいう。）を台形枠３内に表示してもよい。
【００２７】
また、表示制御部１０２は、所定の表示間隔（例えば、１秒間隔）で、第１乃至第３の座標値４１０，４２０，４３０を更新して表示する。具体的には、表示制御部１０２は、所定の表示時間で、サンプリングによって得られる振動加速度を平均した値を第１の座標値４１０に表示し、サンプリングによって得られる振動加速度を所定時間にわたり積分した値を振動速度として第２の座標値４２０に表示し、振動速度を所定時間にわたり積分した値を振動変位として第３の座標値４３０に表示する。また、表示制御部１０２は、それぞれの座標値４１０，４２０，４３０を結ぶ三角形６を所定の表示間隔で更新して表示する。
【００２８】
（表示例）
次に、図４を参照して振動状態の表示例について説明する。図４（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ振動状態の一例を示す図である。なお、図４で示す例では、第１〜第３の座標軸４１，４２，４３の座標値は、以下で説明する傾向が表示されるように予め適宜調整されているものとする。
【００２９】
ユーザは、第１〜第３の座標値４１０，４２０，４３０を結んで形成される三角形６の向きや大きさにより、例えば、振動の原因等の情報を含む、振動変位、振動速度、及び振動加速度の偏り度合いを視覚的に認識することができる。以下、具体例を参照して説明する。
【００３０】
例えば、振動変位が大きい場合、図４（ａ）に示すように、第１〜第３の座標値４１０，４２０，４３０を結んで形成される三角形６は、図示の左側が下がるような向きとなる（図４（ａ）の矢印参照）。振動変位は、例えば、対象装置２の配管（不図示）の接続異常が生じた場合に大きくなることがある。したがって、図４（ａ）に示すような図示の左側が下がるような向きの三角形６で示される振動状態が得られた場合は、ユーザは、当該結果に基づいて配管の接続の確認作業を開始することができる。
【００３１】
また、例えば、振動速度が大きい場合、図４（ｂ）に示すように、第１〜第３の座標値４１０，４２０，４３０を結んで形成される三角形６は、図示の右側が下がるような向きとなる（図４（ｂ）の矢印参照）。振動速度は、例えば、摩耗等で切削歯の先端部が丸みを帯びた状態になっている場合に大きくなることがある。したがって、図４（ｂ）に示すような図示の右側が下がるような向きの三角形６で示される振動状態が得られた場合は、ユーザは、当該結果に基づいて切削歯の点検作業を開始することができる。
【００３２】
また、振動加速度が大きくなると、振動変位及び振動速度がともに大きくなる傾向にある（図４（ｃ）の破線の三角形及び実線の三角形参照）。したがって、図４（ｃ）に示すように、振動速度の大きさに伴い、第１〜第３の座標値４１０，４２０，４３０を結んで形成される三角形６の面積が大きくなる。ユーザは、三角形６の面積により振動加速度が上昇したことを視覚的に認識することができる。
【００３３】
（第１の実施の形態の作用及び効果）
以上のように、対象装置２の振動変位、振動速度及び振動加速度の３つの指標値を、例えば台形等所定の形状を有する枠の縁部のうち互いに異なる３つの部分領域を第１〜第３の座標軸とする座標系でグラフ表示することにより、指標値の相互関係の視認性を高めることができる。
【００３４】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成及び機能を有する要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。第２の実施の形態では、表示制御部１０２が表示画面１２０に表示する枠が円環状の形状を有する点で、第１の実施の形態と異なる。以下、図５を参照して、第２の実施の形態に係る振動状態の表示例について説明する。
【００３５】
図５は、表示装置１の表示例を示す図である。表示制御部１０２は、図５に示すように、表示画面１２０に円環状の形状を有する枠７（以下、単に「円環枠７」ともいう。）を表示する。円環は、所定の形状の一例である。なお、円環枠７は、必ずしも、真円に囲まれた枠に限られるものではなく、例えば、楕円形の形状に囲まれた枠でもよい。また、円環枠７に代えて、円形状の形状を有する枠でもよい。
【００３６】
表示制御部１０２は、表示画面１２０に表示した円環枠７を構成する円周７０のうち、互いに異なる３つの円弧７１，７２，７３に沿って第１〜第３の曲線状の座標を設定して表示画面１２０に表示する。具体的には、当該互いに異なる円弧をそれぞれ第１の円弧７１、第２の円弧７２、及び第３の円弧７３とした場合に、表示制御部１０２は、第１の円弧７１を第１の曲線状の座標８１とし、第２の円弧７２を第２の曲線状の座標８２とし、第３の円弧７３を第３の曲線状の座標８３とする座標系８を構成して表示画面１２０に表示する。なお、第１〜第３の曲線状の座標８１，８２，８３は、それぞれ第１〜第３の円弧７１，７２，７３上に設けられるものであるが、図５では、説明の便宜上、第１〜第３の曲線状の座標８１，８２，８３を各円弧７１，７２，７３の円環枠７の外周の径方向外側に記載している。
【００３７】
また、表示制御部１０２は、振動加速度に係る第１の座標値４１０を第１の曲線状の座標８１にプロットし、振動速度に係る第２の座標値４２０を第２の曲線状の座標８２にプロットし、振動変位に係る第３の座標値４３０を第３の曲線状の座標８３にプロットする。
【００３８】
好ましくは、第２の曲線状の座標８２及び第３の曲線状の座標８３はともに、第１の曲線状の座標８１側の一端部８２ａ，８３ａから他端部８２ｂ，８３ｂに向かって座標値が大きくなるように設けられている。換言すれば、第２の曲線状の座標８２及び第３の曲線状の座標８３の原点（図の「０」参照）はそれぞれ、第１の曲線状の座標８１側の先端部８２ａ，８３ａに設けられている。
【００３９】
以上のように構成された表示装置１によっても、振動状態の視認性を高めることができる。また、第２の実施の形態に係る表示装置１では、振動加速度に係る第１の座標値４１０が第１の曲線状の座標８１上を円弧状に動くことから、第１〜第３の座標値４１０，４２０，４３０を結んで形成される三角形６の形状が時間的に変化したときに第１の座標値４１０に係る頂点が第１の座標値４１０に応じて上下に動くことになるため、第１の実施の形態に係る表示装置１よりもさらに容易に振動加速度を視覚的に認識することが可能となる。
【００４０】
（付記）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施の形態は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で種々の変形、実施が可能である。例えば、表示部１２は、パーソナルコンピュータ、タブレット型端末、多機能携帯電話機（スマートフォン）等の外部装置でもよい。また、例えば、振動センサは、必ずしも表示装置１が有しなくてもよい。
【００４１】
制御部１０の各部は、それぞれ一部又は全部を再構成可能回路（ＦＰＧＡ：Field Programmable Gate Array）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）等のハードウエア回路によって構成してもよい。また、本発明の要旨を変更しない範囲内で、上記実施の形態の構成要素の一部を省くことや変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１…表示装置
１０…制御部
１００…算出部
１０１…座標変換処理部
１０２…表示制御部
１１…検出部
１２…表示部
１２０…表示画面
２…対象装置
２１…木材
２２…本体部
２３…コンベヤ
３…台形枠
３１…上底辺
３２，３３…脚辺
３４…下底辺
４…座標系
４１…第１の座標軸
４１０…第１の座標値
４２…第２の座標軸
４２ａ…一端部（先端部）
４２ｂ…他端部
４２０…第２の座標値
４３…第３の座標軸
４３ａ…一端部（先端部）
４３ｂ…他端部
４３０…第３の座標値
５…評価ランクを示す情報
６…三角形
７…円環枠
７０…円周
７１…第１の円弧
７２…第２の円弧
７３…第３の円弧
８…座標系
８１…第１の曲線状の座標
８２…第２の曲線状の座標
８２ａ…一端部（先端部）
８２ｂ…他端部
８３…第３の曲線状の座標
８３ａ…一端部（先端部）
８３ｂ…他端部
【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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