(57)【要約】【課題】圧縮エアの供給を受けて動作する機器が複数配設されている生産装置では、補修や部品交換作業を効率的に行うためには、圧縮エアの漏洩の発生を検知するだけではなく、漏洩が発生した機器あるいは供給経路を特定することが重要である。しかし、従来技術では、漏洩が発生した箇所を特定するためには、多数のセンサを設置する必要があった。【解決手段】生産装置の動作シーケンスに含まれる複数のエア機器の異なる動作状態に対応して設定された複数のエア漏洩検出基準値の情報を予め準備する。複数のエア漏洩検出基準値の中の任意のエア漏洩検出基準値と、当該エア漏洩検出基準値に対応する動作状態の時にマイクから入力された信号とを比較し、エア漏洩が発生したエア機器を特定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮エアの供給を受けて動作する複数のエア機器と、
超音波を検知可能なマイクと、
制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記複数のエア機器の動作シーケンスに含まれる異なる動作状態に対応して設定された複数のエア漏洩検出基準値の情報を予め取得し、
前記複数のエア漏洩検出基準値の中の任意のエア漏洩検出基準値と、当該エア漏洩検出基準値に対応する動作状態の時に前記マイクから入力された信号と、を比較し、
前記マイクから入力された信号が当該エア漏洩検出基準値を超えた場合には、当該エア漏洩検出基準値に対応する前記複数のエア機器の動作状態に基づき、エア漏洩が発生したエア機器を特定する、
ことを特徴とする複数のエア機器を監視する漏洩監視システム。
【請求項２】
前記複数のエア機器はエアシリンダを含み、シリンダロッドが入りの動作状態に対応して前記エア漏洩検出基準値が設定されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の漏洩監視システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記マイクから入力された信号を、前記複数のエア機器の動作状態に応じて増幅率を変更可能な増幅器で増幅してから、前記エア漏洩検出基準値と比較する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の漏洩監視システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記エア機器でエア漏洩が発生した場合の音を模擬する模擬装置を動作させ、前記エア漏洩検出基準値の情報を予め取得する、
ことを特徴とする請求項１乃至３の中のいずれか１項に記載の漏洩監視システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記エア機器でエア漏洩が発生した場合の音を模擬する模擬装置を動作させ、前記増幅器の増幅率を設定する、
ことを特徴とする請求項３に記載の漏洩監視システム。
【請求項６】
前記漏洩監視システムは前記マイクを複数備え、
前記制御部は、前記複数のエア機器の動作状態に応じて複数の前記マイクの中から信号強度が最も大きなマイクから入力された信号を選択して、前記エア漏洩検出基準値と比較する、
ことを特徴とする請求項１乃至５の中のいずれか１項に記載の漏洩監視システム。
【請求項７】
前記制御部は、正常動作時に圧縮エアを噴出するエア機器が動作する動作状態では、前記マイクから入力された信号にもとづくエア漏洩の監視を行わない、
ことを特徴とする請求項１乃至６の中のいずれか１項に記載の漏洩監視システム。
【請求項８】
前記制御部は、正常動作時に圧縮エアを噴出するエア機器が動作する動作状態では、前記マイクから入力された信号にもとづき、当該圧縮エアを噴出するエア機器が正常動作しているか否かを検知する、
ことを特徴とする請求項７に記載の漏洩監視システム。
【請求項９】
圧縮エアの供給を受けて動作する複数のエア機器を備えた生産装置と、
超音波を検知可能なマイクと、
制御部と、を有する生産システムであって、
前記制御部は、
前記生産装置の動作シーケンスに含まれる前記複数のエア機器の異なる動作状態に対応して設定された複数のエア漏洩検出基準値の情報を予め取得し、
前記複数のエア漏洩検出基準値の中の任意のエア漏洩検出基準値と、当該エア漏洩検出基準値に対応する動作状態の時に前記マイクから入力された信号と、を比較し、
前記マイクから入力された信号が当該エア漏洩検出基準値を超えた場合には、当該エア漏洩検出基準値に対応する前記複数のエア機器の動作状態に基づき、エア漏洩が発生したエア機器を特定する、
ことを特徴とする生産システム。
【請求項１０】
圧縮エアの供給を受けて動作する複数のエア機器を備えた生産装置と、
超音波を検知可能なマイクと、
制御部と、を有する生産システムを用いた物品の製造方法であって、
前記制御部は、
前記生産装置の動作シーケンスに含まれる前記複数のエア機器の異なる動作状態に対応して設定された複数のエア漏洩検出基準値の情報を予め取得し、
前記複数のエア漏洩検出基準値の中の任意のエア漏洩検出基準値と、物品の製造時において当該エア漏洩検出基準値に対応する動作状態の時に前記マイクから入力された信号と、を比較し、
前記マイクから入力された信号が当該エア漏洩検出基準値を超えた場合には、当該エア漏洩検出基準値に対応する前記複数のエア機器の動作状態に基づき、エア漏洩が発生したエア機器を特定する、
ことを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮エアの供給を受けて動作するエア機器を複数備えた装置系において、圧縮エアの漏洩を監視する漏洩監視システムに関する。特に、例えばエアシリンダやエアブロー等のエア機器を複数備えた生産装置系において好適に用いられる漏洩監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、生産装置では、例えばエアシリンダのように圧縮エアの供給を受けて動作する機器が多く用いられているが、こうした機器や配管から圧縮エアが漏洩すると、生産装置が正常に動作しなくなる。そこで、装置を保全するため、一定周期で点検、補修、部品交換等を行う予防保全が行われてきた。予防保全では、短い周期で生産装置を停止させて点検を行うため、生産効率が低下する上、多くの工数を要するという問題があった。一方、次回点検までのインターバル期間を長くすると、その間に圧縮エアが徐々に漏洩し始めていたとしても、生産工程中の装置動作に支障が生じるまで発見できない場合があった。
【０００３】
このような問題に対して、近年では、生産装置をセンサ等で監視しながら稼動させ、劣化状態に応じて、部品の交換、修理、更新を行うことで、無駄な部品交換や人件費の削減を実現する予知保全の考え方が提案されている。
特許文献１には、圧縮エアの回路中に流量計を配設し、流量データを監視用コンピュータに送信して常時監視する装置が記載されている。
また、特許文献２には、監視対象からの音響を超音波マイクで収集し、この音響データから流体リークを検出する装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２９４５０３号公報
【特許文献２】特開平１１−５１３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
圧縮エアの供給を受けて動作する機器が複数配設されている生産装置では、補修や部品交換作業を効率的に行うためには、圧縮エアの漏洩の発生を検知するだけではなく、漏洩が発生した機器あるいは供給経路を特定することが重要である。
しかしながら、従来技術では、漏洩が発生した箇所を特定できるようにするためには、多数のセンサを設置する必要があった。
【０００６】
特許文献１の方法では、エア漏洩が発生した位置や機器を特定するためには、圧縮エア供給路の分岐点や各機器との接続点等の多数の箇所に流量計を設ける必要がある。また、流量が大きい配管やエアを多く消費する機器には、測定レンジ（最大流量）が大きな流量計を配置する必要があるため、微小な流量変化に対する感度が低くなる場合もあり、漏洩の発生を看過してしまう可能性がある。
【０００７】
特許文献２の方法では、エア漏洩が発生した位置や機器を特定するためには、超音波マイクを配管や各機器の近傍など多数の箇所に設置する必要がある。生産装置内では、機器が密集して配置される場合も多いが、多数の超音波マイクが必要になるだけでなく、周囲の機器が発する騒音により漏洩の発生を看過してしまう可能性もある。
【０００８】
このように、従来の方法では、センサを多く設置する必要があり、センサからの信号配線が増大し、通信速度が高速化し、データ処理が複雑化する等により、装置コストが増大する。また、微小な流量変化に対する感度が不足したり、生産装置が発する騒音の影響でＳ／Ｎ比が低下して、漏洩の発生を初期の段階で検知できない場合もあり、生産装置稼働中に動作に支障をきたすようなレベルまで漏洩が増大してしまうおそれもある。動作に支障をきたすレベルまで漏洩が増大すると、生産を停止して修理を行う必要があり、稼働計画の見直しや生産性の低下といった課題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、圧縮エアの供給を受けて動作する複数のエア機器と、超音波を検知可能なマイクと、制御部と、を有し、前記制御部は、前記複数のエア機器の動作シーケンスに含まれる異なる動作状態に対応して設定された複数のエア漏洩検出基準値の情報を予め取得し、前記複数のエア漏洩検出基準値の中の任意のエア漏洩検出基準値と、当該エア漏洩検出基準値に対応する動作状態の時に前記マイクから入力された信号と、を比較し、前記マイクから入力された信号が当該エア漏洩検出基準値を超えた場合には、当該エア漏洩検出基準値に対応する前記複数のエア機器の動作状態に基づき、エア漏洩が発生したエア機器を特定する、ことを特徴とする複数のエア機器を監視する漏洩監視システムである。
【００１０】
また、本発明は、圧縮エアの供給を受けて動作する複数のエア機器を備えた生産装置と、超音波を検知可能なマイクと、制御部と、を有する生産システムであって、前記制御部は、前記生産装置の動作シーケンスに含まれる前記複数のエア機器の異なる動作状態に対応して設定された複数のエア漏洩検出基準値の情報を予め取得し、前記複数のエア漏洩検出基準値の中の任意のエア漏洩検出基準値と、当該エア漏洩検出基準値に対応する動作状態の時に前記マイクから入力された信号と、を比較し、前記マイクから入力された信号が当該エア漏洩検出基準値を超えた場合には、当該エア漏洩検出基準値に対応する前記複数のエア機器の動作状態に基づき、エア漏洩が発生したエア機器を特定する、ことを特徴とする生産システムである。
【００１１】
また、本発明は、圧縮エアの供給を受けて動作する複数のエア機器を備えた生産装置と、超音波を検知可能なマイクと、制御部と、を有する生産システムを用いた物品の製造方法であって、前記制御部は、前記生産装置の動作シーケンスに含まれる前記複数のエア機器の異なる動作状態に対応して設定された複数のエア漏洩検出基準値の情報を予め取得し、前記複数のエア漏洩検出基準値の中の任意のエア漏洩検出基準値と、物品の製造時において当該エア漏洩検出基準値に対応する動作状態の時に前記マイクから入力された信号と、を比較し、前記マイクから入力された信号が当該エア漏洩検出基準値を超えた場合には、当該エア漏洩検出基準値に対応する前記複数のエア機器の動作状態に基づき、エア漏洩が発生したエア機器を特定する、ことを特徴とする物品の製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、複数のエア機器における圧縮エアの漏洩を少ない数のセンサで監視することが可能で、漏洩が発生した場合には、漏洩に関係したエア機器を特定することが可能な監視システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態の生産ラインの構成を示す模式図。
【図２】実施形態の監視装置のブロック図。
【図３】実施形態における監視のフローチャート。
【図４】エアシリンダの簡易的な断面図。
【図５】（ａ）エアシリンダの出の状態を示す図。（ｂ）エアシリンダの入の状態におけるエア漏洩を示す図。
【図６】実施例１の生産装置の一部を模式的に示した図。
【図７】実施例１の漏洩監視システムの動作シーケンスを示すタイムチャート。
【図８】実施例２の漏洩監視システムの動作シーケンスを示すタイムチャート。
【図９】実施例３の生産装置の一部を模式的に示した図。
【図１０】実施例３の漏洩監視システムにおいて、閾値と増幅率を設定するシーケンスを示すタイムチャート。
【図１１】実施例４の生産装置の一部を模式的に示した図。
【図１２】実施例４の漏洩監視システムにおいて、マイクを選択するシーケンスを示すタイムチャート。
【図１３】実施例５の生産装置の一部を模式的に示した図。
【図１４】実施例５の漏洩監視システムにおいて、監視動作の切り替えシーケンスを示すタイムチャート。
【図１５】実施例６の漏洩監視システムの動作シーケンスを示すタイムチャート。
【図１６】実施例７の生産装置の一部を模式的に示した図。
【図１７】（ａ）実施例７において、一方の生産装置側の漏洩監視システムの動作シーケンスを示すタイムチャート。（ｂ）実施例７において、他方の生産装置側の漏洩監視システムの動作シーケンスを示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態である漏洩監視システムを備えた生産システムについて説明する。
図１は、本発明の実施形態である生産ラインの構成を示す模式図である。
【００１５】
生産ライン７３には、生産装置７０〜７２が並べて配置されている。生産装置７０〜７２は、部品等を加工したり組み立てたりして物品を製造する設備である。生産装置７０〜７２には、製品や部品等を加工や組み立てするための駆動力を供給するエアシリンダ５０、５１、５３、５４、５６、５７が配置されている。また、真空吸着器５２、エアブロー５５等のように、圧縮エアの供給を受けて動作する他の機器も配置されている。また、物品の製造時に、各機器に圧縮エアを供給するエア配管６３、６４や、圧縮エアの供給量の制御や流路の切り替えを行う電磁弁４０、４１も配設されている。
【００１６】
尚、以後の説明では、エアシリンダ、真空吸着器、エアブロー、エア配管、電磁弁等の圧縮エアに関連する機器や部分を総称して、エア機器と呼ぶ場合がある。すなわち、生産装置７０、７１、７２は、記載した順にエア機器４５、４６、４７を備えている。
【００１７】
生産装置７０、７１、７２は、エア機器４５、４６、４７を制御するため、記載した順に制御装置３０、３１、３２を備えている。制御装置３０〜３２は、制御プログラムに従って、各々の生産装置が備えるエア機器の動作やタイミングを制御する。
エア機器の異常を監視するため、各生産装置は１つ以上のマイクと監視装置を備えている。すなわち、本実施形態では、生産装置７０、７１、７２は、記載した順にマイク１０、１１、１２と、監視装置２０、２１、２２を備えている。
【００１８】
監視装置２０〜２２は制御装置３０〜３２と接続され、制御装置３０〜３２からエア機器４５〜４７の稼働状態に関する情報を取得することができる。監視装置２０〜２２は、制御装置３０〜３２とは別の電気回路装置（コンピュータを含んでもよい）で構成してもよいし、制御装置３０〜３２に内蔵されるように構成してもよい。監視装置２０〜２２を、エア漏洩の監視動作を制御する制御部であると言い換えてもよい。
【００１９】
監視装置２０〜２２及び制御装置３０〜３２は、ネットワーク９０、９１を介して工場内のネットワークに接続されている。本実施形態の生産システムは、各生産装置の状態を監視する監視コンピュータ８０を備えるが、監視コンピュータ８０と監視装置２０〜２２、制御装置３０〜３２は、ネットワーク９０、９１を介して情報通信が可能である。すなわち、監視コンピュータ８０は、監視装置２０〜２２や制御装置３０〜３２の状態を、適時確認することができる。また、ネットワーク９０、９１を介して、同じネットワーク内の監視装置２０〜２２や制御装置３０〜３２同士で相互に通信することも可能である。
【００２０】
図２は、本実施形態の監視装置２０のブロック構成を模式的に示したブロック図である。尚、監視装置２１、２２も同様のブロック構成を備えているが、重複した説明は省略する。
【００２１】
監視装置２０は、マイク１０から電気信号が入力される端子として、マイク入力１１０を備える。マイク１０は、生産装置７０に１つ以上設置されており、音響をアナログ電気信号化してマイク入力１１０に入力する。
監視装置２０は、マイク入力１１０に入力されたアナログ信号を増幅するための増幅率変更可能な信号増幅器１２０と、増幅された信号のうち１つの信号を選択する切替器１２１と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器１２２を備える。
また、監視装置２０は、ＡＤ変換器１２２でデジタル値に変換された音響データと、閾値１５０とを比較する比較器１６０を備える。
【００２２】
ここで、閾値１５０は、圧縮エアの漏洩の有無を判断するための閾値であり、生産装置７０が有するエア機器４５のうち、どの機器が稼動している状態かに応じて異なる値が設定されている。すなわち、生産装置７０は、定められた動作シーケンスに従って動作するため、エアシリンダ５０、５１や真空吸着器５２は、予め決められたタイミングで作動する。仮に圧縮エアの漏洩が発生する場合、どの機器で発生するかにより漏洩に起因する超音波の音量が異なるし、他の機器（エア機器以外も含む）が動作中か否かにより背景音の大きさも異なる。そこで、生産装置７０が動作しているタイミングあるいは動作状況に応じて閾値を変更する必要があるわけである。閾値１５０とは、複数のエア機器の動作シーケンスに含まれる異なる動作状態に対応して設定された複数のエア漏洩検出基準値であると言い換えることができる。
【００２３】
監視装置２０は、比較器１６０が誤検知するのを防止するため、エア機器４５の稼働状態に応じて監視の有効と無効を切り替える監視切替１７０を備える。
また、監視装置２０は、ネットワーク９０、９１から制御装置３０を介してエア機器４５の稼動状態に関する情報を取得する状態取得器１３０を有する。また、エア機器４５の稼動状態に応じて各部の動作パラメータを変更するためのテーブル１４０を備える。テーブル１４０には、エア機器４５の稼動状態に応じて設定すべき信号増幅器１２０の増幅率、マイクの切替器１２１のアナログ信号選択、ＡＤ変換器１２２の変換タイミング、漏洩有無の閾値１５０の値、監視切替１７０の動作情報、等が格納されている。
【００２４】
監視装置２０は、比較器１６０で異常と判定され、かつ監視有効な場合には、エア機器４５に含まれる各機器の稼働状態に基づき異常な機器を特定し、ネットワークコントローラ９５を介して、監視コンピュータ８０へ通知器１８０を介して通知する。
【００２５】
図３は、監視装置２０、２１、２２が、生産装置７０〜７２のエア機器を監視する処理のフローチャートである。ここでは、生産装置内の任意の機器に対して異常監視を行う処理について説明する。
【００２６】
まず、監視装置２０の状態取得器１３０は、制御装置３０からエア機器４５の稼働状態と動作シーケンスに関する情報を取得する。（ステップＳ１０）。
ここで、エア機器４５の稼働状態と動作シーケンスに関する情報とは、現時点のエア機器４５の稼働状態と、次に実行されるエア機器４５の動作に関する情報である。監視装置２０による情報の取得は、一定の時間間隔で行ってもよいし、エア機器４５の状態が変化する際に取得してもよい。
【００２７】
監視装置２０は、取得したエア機器４５の稼働状態に関する情報から、稼働中のエア機器を特定し、当該機器の異常（圧縮エアの漏洩）を検出するために使用する信号増幅器１２０の増幅率、切替器１２１の設定、ＡＤ変換器１２２の設定を変更する。（ステップＳ２０）。
例えば、稼働中のエア機器が、ストローク５０ｍｍ以下、ピストン径３０ｍｍ以下のエアシリンダの場合、少ないエア漏洩が発生したとしても動作に与える影響が大きい。そこで、少ないエア漏洩でも検知できるようにする必要があるが、発生する音が小さくマイクの信号強度が弱いことから、信号増幅器１２０の増幅率を上げるか、閾値１５０を低く設定する。このように、エア機器４５の稼働状態に応じて、監視装置２０の動作条件を変更することで、誤検知や見落としを防ぐことが可能となる。
【００２８】
監視装置２０は、マイク１０の信号測定を開始し（ステップＳ３０）、エア機器４５の動作完了を待つ。（ステップＳ４０）。
エア機器４５の動作完了後、エア機器４５の稼働状態によって予め設定された閾値１５０とマイク値１９０を比較器１６０で比較する。（ステップＳ５０）。
【００２９】
正常範囲内の場合、すなわちマイク値１９０が閾値１５０未満の場合は、エア漏洩は未検知として、機器状態取得（ステップＳ１０）に戻る。一方、マイク値１９０が閾値１５０以上の場合は、稼動している、すなわち圧縮エアの供給を受けている機器にエア漏洩ありと判断する。監視装置２０は、通知器１８０からネットワークコントローラ９５と工場内のネットワーク９０、９１を介して、監視コンピュータ８０へ異常発生を通知する。すなわち、どのエア機器でエア漏洩が発生したかを通知する。（ステップＳ６０）。
【００３０】
尚、ステップＳ４０で、エア機器４５の動作完了を待つのは、周辺装置が発する背景音が小さくなるのを待ったほうがＳ／Ｎ比が高く取れて計測に有利なためである。しかし、動作完了を待たずともＳ／Ｎ比が確保できる場合には、ステップ４０をスキップして、ステップＳ３０からステップＳ５０に直接移行してもよい。
また、ステップＳ５０で漏洩が検知された場合にのみ監視コンピュータ８０に検知結果を通知するのではなく、漏洩の有無によらず常に検知結果を監視コンピュータ８０に通知してもよい。
【実施例】
【００３１】
まず、以下の実施例でエア漏洩の検知対象となるエア機器として、エアシリンダを例に挙げて説明する。図４は、エアシリンダの構造を示す簡易的な断面図である。エアシリンダ２００は、圧縮エアを動力源としてピストンロッド２１０の運動を制御する。ピストンロッド２１０は、ピストン２２０に接続されており、ピストン２２０の周囲をピストンパッキン２２１で囲んでシリンダと密着させることで、ピストン２２０両側のエアを分離している。また、ピストンロッド２１０は、周囲をロッドパッキン２１１で囲むことで、シリンダ内部の圧力を維持する。
【００３２】
ロッド側呼吸穴２１３から圧縮エア２１２を供給すると、ピストン２２０左側の圧力が高まり、ピストン２２０は右矢印２９０の方向へ移動する。一方、ピストン側呼吸穴２３３から圧縮エア２３２を供給すると、ピストン２２０の右側の圧力が高まり、ピストン２２０は左矢印２８０の方向へ移動する。
【００３３】
次に、かかるエアシリンダにおいて、圧縮エアの漏洩が生じる態様について例示する。図５（ａ）および図５（ｂ）は、エアシリンダにおいて生じるエア漏洩の典型例を示すための模式図で、エア漏洩とピストンの状態の関係を示している。
図５（ａ）に示すように、ピストン側呼吸穴２３３へ圧縮エアを供給すると、エアシリンダ２００はロッドが出の状態となる。一方、図５（ｂ）に示すように、ロッド側呼吸穴２１３へ圧縮エアを供給すると、エアシリンダ２００はロッドが入の状態となる。
【００３４】
一般的に、エアシリンダのエア漏洩は、パッキンが摩耗や劣化することにより発生することが多い。特に、粉塵や水分を含む外気と接触するピストンロッド２１０と摺擦するロッドパッキン２１１は、ピストンパッキン２２１と比べて摩耗や劣化が生じ易い。
摩耗や劣化による微小な隙間２６０がロッドパッキン２１１に生じた状態で、ロッド側呼吸穴２１３へ圧縮エアを供給すると、圧縮エアが外部に漏れるエア漏洩２５０が発生する。微小な隙間２６０からのエア漏洩が発生すると、可聴域から超音波域まで幅広い周波数スペクトルを有する音２４０が生じる。
【００３５】
一方、図５（ａ）に示すエアシリンダロッドが出の状態では、ピストンパッキン２２１を介するため、圧縮エアが外部に漏れるエア漏洩は発生しない。そのため、摩耗や劣化し易いロッドパッキン２１１のエア漏洩を監視するためには、監視装置２０はエアシリンダロッドが入の状態でエア漏洩の有無を確認する必要がある。
【００３６】
尚、エア漏洩が発生し始めてから初期の段階においては、微小な隙間２６０から発生するエア漏洩量とエア漏洩により発生する音の振幅には相関があるため、エア漏洩量が大きくなるほどエア漏洩による音の振幅が大きくなる。
【００３７】
（実施例１）
以下、本発明の実施例１について図面を参照して説明する。
ここでは、生産装置内に設置された２台のエアシリンダの一方でエア漏洩が生じた場合に、漏洩監視システムが漏洩を発見し、なおかつ漏洩したエアシリンダを特定する手順について説明する。
【００３８】
図６は、実施例１の生産装置の一部を模式的に示した図である。図中、３４０は生産装置、３００はマイク、３２０はエアシリンダＡ、３３０はエアシリンダＢである。エアシリンダＡ３２０とエアシリンダＢ３３０は、不図示の電磁弁を介して、不図示の圧縮エア源から圧縮エアを供給される。エアシリンダＡ３２０とエアシリンダＢ３３０は、不図示の制御装置に接続されており、制御装置は、エアシリンダの動作やタイミングを決める制御プログラムに従って各エアシリンダの動作を制御する。エアシリンダＡ３２０とエアシリンダＢ３３０は、出の状態３２２、３３２と入の状態３２１、３３１のそれぞれ２つの状態を取り得る。
【００３９】
図７は、漏洩監視システムの動作シーケンスを説明するためのタイムチャートである。各グラフの横軸方向は、時間経過を示している。マイク値のグラフの縦軸は、マイク３００の出力レベルを示している。シリンダＡのグラフの縦軸は、エアシリンダＡ３２０のロッドが、出の状態３７０にあるか入の状態３７１にあるかを示している。同様に、シリンダＢのグラフの縦軸は、エアシリンダＢ３３０のロッドが、出の状態３８０にあるか入の状態３８１にあるかを示している。また、判定のグラフの縦軸は、圧縮エアの漏洩を検知したか検知していないかを示している。
【００４０】
マイク値に基づいて各エアシリンダの動作時におけるエア漏洩を検知するには、上述したように、エアシリンダロッドが入の状態でエア漏洩の有無を確認する必要がある。エアシリンダＡ３２０とエアシリンダＢ３３０は、あらかじめ定められた制御シーケンスに従って動作するが、本実施例の場合は図７のタイムチャートに示すように、異なるタイミングで入りの状態をとる。
そこで、エアシリンダＡが入の状態３７１にあるタイミングと、エアシリンダＢが入の状態３８１にあるタイミングで、それぞれマイク値を所定の閾値３６２と比較し、エア漏洩の有無を判定する。すなわち、マイク入力１１０から信号増幅器１２０、切替器１２１、ＡＤ変換器１２２を介した後のマイク値３６０と予め設定された閾値３６２を比較し、漏洩有無の判定結果３９０を得る。
【００４１】
図７の例では、エアシリンダＡの入り状態３７１ではマイク値のレベルが低いため判定結果３９０は未検知３９１である。一方、エアシリンダＢの入り状態３８１では、マイク値のレベルは点線３６１で囲んで示すように閾値３６２を超えるため、判定結果３９０は検知３９２となる。すなわち、エア漏洩が発生したエア機器は、エアシリンダＢであると特定する。
【００４２】
このように、本実施例の漏洩監視装置は、生産装置３４０のエアシリンダＡ３２０及びエアシリンダＢ３３０の動作状態に関する情報とマイクの検知結果から、エア漏洩の有無を検知でき、漏洩がある場合にはそのエア機器を特定することができる。２つのエア機器を備えた系の異なる動作状態に対して監視処理を行うことにより、１つのマイクしか備えていなくても、それぞれのエア機器についてエア漏洩の有無を検知することができる。
【００４３】
（実施例２）
以下、本発明の実施例２について図面を参照して説明する。
実施例２では、検知精度を向上するため、動作させるエア機器の種類に応じて、信号増幅器１２０の増幅率を変更する。すなわち、生産装置３４０に設置された２台のエアシリンダＡ３２０、エアシリンダＢ３３０の中で、動作させるエアシリンダに応じてマイク増幅率を変更し、誤検知なく高感度にエア漏洩を検知する。
【００４４】
図８は、漏洩監視システムの動作シーケンスを説明するためのタイムチャートである。各グラフの横軸方向は、時間経過を示している。増幅率のグラフの縦軸は、信号増幅器１２０の増幅率を示している。マイク値のグラフの縦軸は、マイク３００の増幅後のレベルを示している。シリンダＡのグラフの縦軸は、エアシリンダＡ３２０のロッドが、出の状態４７０にあるか入の状態４７１にあるかを示している。同様に、シリンダＢのグラフの縦軸は、エアシリンダＢ３３０のロッドが、出の状態４８０にあるか入の状態４８１にあるかを示している。また、判定のグラフの縦軸は、圧縮エアの漏洩を検知したか検知していないかを示している。
【００４５】
本実施例では、エアシリンダＡ３２０はストロークが５０ｍｍより大きく、ピストン径が３０ｍｍより大きなエアシリンダとし、エアシリンダＢ３３０はストロークが５０ｍｍ以下で、ピストン径が３０ｍｍ以下のエアシリンダとする。シリンダ容積が小さく、少ないエア漏洩で動作に影響が発生するエアシリンダＢ３３０のマイク信号に対する増幅率ｂ４５３はエアシリンダＡ３２０のマイク信号に対する増幅率より大きく設定される。すなわち、図８の増幅率のグラフにおいて、ｂ４５３＞ａ４５２である。
【００４６】
漏洩監視装置は、制御装置から生産装置３４０が備えるエアシリンダＡ３２０とエアシリンダＢ３３０の動作状態に関する情報を取得する。そして、エアシリンダＡが入りの状態４７１にあるタイミングでは、誤検知を防止するため増幅率をａ４５２に設定する。図８の例の場合は、増幅後のマイク値４６０は閾値４６２を超えていないので、判定４９０は未検知４９１となる。一方、エアシリンダＢ３３０が入りの状態４８１にあるタイミングでは、増幅率をｂ４５３に設定する。エアシリンダＢ３３０が入り状態４８１にあるタイミングでは、増幅後のマイク値４６０が閾値４６２を超えているため、判定４９０は検知４９２となる。
【００４７】
このように、本実施例の漏洩監視装置は、動作させるエア機器の種類に応じてマイク信号の増幅率を設定することで、誤検知や見落としなく高感度にエア漏洩を検知することができ、漏洩がある場合にはそのエア機器を特定することができる。異種のエア機器を備えた系の異なる動作状態に対して増幅率を変えて監視処理を行うことにより、１つのマイクしか備えていなくても、それぞれのエア機器についてエア漏洩の有無を検知することができる。
【００４８】
（実施例３）
以下、本発明の実施例３について図面を参照して説明する。
実施例３では、エア機器で発生するエア漏洩の有無を判断するための閾値とマイク信号の増幅率を、模擬漏洩発生装置を使って設定する方法について説明する。
【００４９】
図９は、実施例３の生産装置の一部を模式的に示した図である。図中、３４０は生産装置、３００はマイク、３２０はエアシリンダＡである。エアシリンダＡ３２０は、不図示の電磁弁を介して、不図示の圧縮エア源から圧縮エアを供給される。エアシリンダＡ３２０は、不図示の制御装置に接続されており、制御装置は、動作やタイミングを決める制御プログラムに従って各エアシリンダの動作を制御する。エアシリンダＡ３２０は、出の状態３２２と入の状態３２１のそれぞれ２つの状態を取り得る。
【００５０】
３４５は、本実施例の特徴とも言える模擬漏洩発生装置である。模擬漏洩発生装置３４５は、エアシリンダの種類毎のエア漏れによって発生する音を模擬して発生させることができる模擬装置（スピーカ）である。すなわち、模擬漏洩発生装置３４５は、電気的作動音、機械的作動音、正常な圧縮エア流動音、等の背景音と、エアシリンダの種類に応じた標準的なエア漏洩の音を、安定して発生させることができる装置である。
【００５１】
図１０は、本実施例の漏洩監視システムにおいて、閾値と増幅率を設定するシーケンスを説明するためのタイムチャートである。各グラフの横軸方向は、時間経過を示している。
模擬漏洩発生装置３４５は、エア漏洩量の違いに応じた音場の状態を模擬するため、振幅４００（音の強さ）を最小振幅４０２から最大振幅４０１へ繰り返し変化させて音を発生させる。
【００５２】
エア漏洩の有無を精度よく検知するために、十分なＳＮ比で音を信号処理できるように、本実施形態では、ＡＤ変換器１２２のダイナミックレンジと分解能に応じて、マイク入力目標範囲の上限４２１と下限４２２を定める。マイク値４２０の最大値４２６とマイク入力目標範囲の上限４２１を同じ値となるように増幅率４１０を決め、監視装置のテーブル１４０へ設定情報を登録する。増幅率一定４１１の状態で、マイク入力目標範囲の下限４２２以上かつ模擬漏洩発生装置３４５の振幅が最小振幅４０２の時のマイク値４２７を閾値４２３として決め、正常動作時の信号強度範囲４２５を定める。ただし、無音状態４０３で、マイク値４２４が最小振幅４０２の時のマイク値４２７よりも大きい場合は、無音状態４０３でのマイク値４２４の最大値よりも大きな値を閾値４２３として決める。
【００５３】
本実施例では、模擬漏洩発生装置を使ってエア漏洩の有無を判断するための閾値とマイク信号の増幅率を設定するため、正常なエア機器をわざわざ漏洩を発生する異常なエア機器と取り替えて実験する必要がない。
【００５４】
（実施例４）
以下、本発明の実施例４について図面を参照して説明する。
ここでは、生産装置にマイクを複数設けた場合に、特定のエア機器についてのエア漏洩を検知するのに、どのマイクを選択するかの選択方法を説明する。本実施例では、生産装置内にマイクを２箇所に設置し、２つのマイクのうち最も信号強度が大きなマイクを適宜選択する。
【００５５】
図１１は、本発明を適用した生産装置の模式図を示す。生産装置３４０にマイクＡ３００とマイクＢ３０１、エアシリンダ３２０が設置されている。エアシリンダ３２０に関して、エア漏洩を検知するのに適したマイクを選択するために、対象となるエアシリンダ３２０の付近に模擬漏洩発生装置３４５を設置する。
【００５６】
図１２は、マイクを選択するシーケンスを説明するためのタイムチャートである。各グラフの横軸方向は、時間経過を示している。まず、模擬漏洩発生装置３４５から振幅４００（音の強さ）を変化させて音を発生させる。最初に、マイクＡ３００とマイクＢ３０１に対して最小の同じ増幅率を設定する。模擬漏洩発生装置３４５から発生する音が最大振幅４０１の時、マイク値Ａ４２０の最大値４２８とマイク値Ｂ４２６の最大値４２９を比較し、マイク入力目標範囲の上限４２１に近い方のマイクを選択する。ただし、マイク値Ａ４２０の最大値４２８とマイク値Ｂ４２６の最大値４２９が、ともにマイク入力目標範囲の下限４２２より低かった場合は、増幅率を上げてから改めて選択を行う。
本実施例のように、マイクを複数備える生産装置において、最も信号強度が大きなマイクを適宜選択することで、エア漏洩の検出精度を高めることができる。
【００５７】
（実施例５）
以下、本発明の実施例５について図面を参照して説明する。
ここでは、生産装置内にエアシリンダとエアブローが設置されている場合の漏洩監視について説明する。エアブローが正常に動作して圧縮エアを噴出する場合には噴射音を発生するが、噴射音を異常なエア漏洩であると誤検知しないようにする手順について説明する。
【００５８】
図１３は、実施例５の生産装置の一部を模式的に示した図である。生産装置５４０に、マイク５００、エアシリンダ５２０、エアブロー５３０が設置されている。エアシリンダ５２０とエアブロー５３０は、電磁弁（不図示）を介して制御装置（不図示）に接続されている。制御装置は、動作やタイミングを決める制御プログラムに従ってエアシリンダ５２０とエアブロー５３０を動作させる。エアシリンダは出の状態５２２と入の状態５２１の２つの状態を取りえる。また、エアブローは、エア吹出しを行うＯＮ状態５３１と、エア吹出しを行わないＯＦＦ状態５３２の２つの状態を取りえる。
【００５９】
図１４は、本実施例の漏洩監視システムにおいて、エアブローの正常動作をエア漏洩であると誤認しないための監視動作の切り替えシーケンスを説明するためのタイムチャートである。各グラフの横軸方向は、時間経過を示している。
本実施例の漏洩監視システムは、エアシリンダにおいて摩耗し易いロッド側パッキンの摩耗や劣化によるエア漏洩を監視する。このため、エアシリンダが入の状態５７１であるタイミングにおいて監視を行う（５５１）。図１４の例では、エアシリンダが、出の状態５７０から入の状態５７１に移行しても、マイク値５６０は閾値５６２を超えていないため、判定５９０は未検知５９１となり、エア漏洩は発生していないと判断できる。一方で、エアブローがＯＦＦ状態５８０からＯＮ状態５８１に移行すると、エアブロー５３０から圧縮エアが排出されるため、エア漏洩音が発生する。そのため、エアブロー５３０が正常に動作したとしてもマイク値は閾値５６２を超える（５６１）。
【００６０】
本実施例の漏洩監視装置は、生産装置５４０のエアシリンダ５２０及びエアブロー５３０の稼働状態に関する情報に照らして、エアシリンダの入り状態に関しては監視をオンし（５５１）、エアブローの作動音が発生するタイミングでは監視をオフする（５５０）。監視切替５５０により、エアブロー５３０がＯＮ状態５８１ではマイク値５６０は監視されないため、判定は未検知５９２となる。監視切替によりエア漏洩が発生し易いエアシリンダの入の状態のみを監視することができるため、誤検知を防ぐことができる。
【００６１】
装置内に、エアブローのように正常な作動時にエア漏洩に起因する音と類似した音を発生する機器が存する場合には、その動作状態に関する情報に照らして、適時監視動作をオフに切り替えることで、誤検知を防止することができる。正常動作でもエア漏洩と紛らわしい音を発生させる機器として、エアブローの他には、真空吸着器や除電器、超音波溶着機などが挙げられる。
【００６２】
（実施例６）
以下、本発明の実施例６について図面を参照して説明する。
ここでは、生産装置内にエアシリンダとエアブローが設置されている場合に、マイクを使ってエアシリンダにおけるエア漏洩の有無の監視を行うだけでなく、エアブローが正常に動作しているか否かを検知する方法について説明する。
【００６３】
図１５は、漏洩監視システムの動作シーケンスを説明するためのタイムチャートである。各グラフの横軸方向は、時間経過を示している。ここでは、図１３に示したエアシリンダ５２０は漏洩なく正常に動作するが、エアブロー５３０が正常に動作しない場合を例にして説明する。
【００６４】
まず、エアシリンダが出の状態５７０から入の状態５７１へ移行した場合には、マイク値５６０は閾値５６２を超えていないため、判定５９０は未検知５９１となり、エア漏洩は発生していないと判断する。一方、エアブローがＯＦＦ状態５８０からＯＮ状態５８１に変化すると、エアブローが異常なためエアの噴射が不十分となり、マイク値５６１は閾値５６２を超えない。漏洩監視システムは、エアブローの稼働状態に関する情報とマイクの検知結果から、エアブローが動作するべき状態にもかかわらずマイク値が閾値５６２を超えていないため、エアブローが正常動作していないと判断する。
【００６５】
本実施例では、エアシリンダ等におけるエア漏洩の有無の監視に加えて、エアブローのように動作時にエアの流動音が発生する機器が正常に動作しているか否かを検知することができる。正常動作でエアの流動音が発生する機器としては、エアブローの他に真空吸着器や除電器、超音波溶着機などが挙げられる。
【００６６】
（実施例７）
以下、本発明の実施例７について図面を参照して説明する。
本実施例では、漏洩監視システムが周辺の生産装置の制御を行う制御装置から稼働状態に関する情報を取得することにより、周辺の生産装置の動作の影響による誤検知の発生を防止する。
【００６７】
図１６は、本実施例の生産システムの模式図を示す。図中の６２５は、生産システムに含まれる生産装置Ａであり、６３５は同じく生産システムに含まれる生産装置Ｂであり、生産装置Ａ６２５と生産装置Ｂ６３５は隣接している。
【００６８】
生産装置Ａ６２５内のエアブロー６１０は、電磁弁６４７を介して生産装置Ａ６２５の制御を行う制御装置６４５に接続されている。生産装置Ａ６２５の漏洩監視を行う漏洩監視装置Ａ６４０は、制御装置６４５とマイク６００に接続されている。漏洩監視装置Ａ６４０と制御装置６４５は、工場内ネットワーク６４９に接続されている。
また、生産装置Ｂ６３５内の真空吸着器６３０は電磁弁６４８を介して、生産装置Ｂ６３５の制御を行う制御装置６４６に接続されている。生産装置Ｂ６３５の漏洩監視を行う漏洩監視装置Ｂ６４１は、制御装置６４６とマイク６０１に接続されている。漏洩監視装置Ｂ６４１と制御装置６４６は、工場内ネットワーク６４９に接続されている。
【００６９】
生産装置Ａ６２５内のエアブロー６１０と生産装置Ｂ６３５内の真空吸着器６３０は、正常動作時にエア漏洩音が発生する。生産装置Ａ６２５と生産装置Ｂ６３５は隣接しているため、生産装置Ａ６２５内のマイクＡ６００は、生産装置Ｂ６３５内の真空吸着器６３０の正常動作によるエア漏洩音の影響を受ける。同様に、生産装置Ｂ６３５内のマイクＢ６０１は、生産装置Ａ６２５内のエアブロー６１０の正常動作によるエア漏洩音の影響を受ける。
【００７０】
図１７（ａ）と図１７（ｂ）は、漏洩監視システムの動作シーケンスを説明するためのタイムチャートである。各グラフの横軸方向は、時間経過を示している。
図１７（ａ）は、生産装置Ａ６２５側の漏洩監視システムの動作シーケンスを示すタイムチャートである。エアブロー６１０がＯＮの状態６７１の場合、マイク値Ａ６６１は閾値６６３を超える。実施例６で説明したように、エアブローは正常動作時にエア漏洩音が発生するため、判定Ａ６９０は正常と判定され、未検知６９１となる。
【００７１】
一方で、生産装置Ｂ６３５内の真空吸着器６３０がＯＮ状態６８１になると、正常動作でもエア漏洩音が発生し、マイク値Ａ６６２は閾値６６３を超える。真空吸着器６３０が正常動作しているのをエア漏洩であると誤検知するのを防ぐため、工場内ネットワークを介して漏洩監視装置Ａ６４０は制御装置６４６から真空吸着器６３０の稼働状態の情報を取得する。漏洩監視装置Ａ６４０は、監視切替Ａ６５０により、真空吸着器６３０がＯＮ状態６８１にある期間では、閾値判定を行わずに監視をオフする。そのため、真空吸着器６３０が発生する作動音によりマイク値Ａ６６０が閾値６６３を超えた場合であっても、漏洩監視装置Ａ６４０の判定Ａ６９０は未検知６９２となり、誤検知が発生しない。
【００７２】
図１７（ｂ）は、生産装置Ｂ６３５側の漏洩監視システムの動作シーケンスを示すタイムチャートである。生産装置Ａ６２５内のエアブロー６１０がＯＮ状態６７１になると、エアブローが正常動作しているとしてもエア漏洩音が発生し、マイク値Ｂ６６６は閾値６６８を超える。エアブロー６１０の作動音による誤検知を防ぐため、漏洩監視装置Ｂ６４１は制御装置６４５からエアブローの稼働状態の情報を取得する。漏洩監視装置Ｂ６４１は、監視切替Ｂ６５２により、エアブロー６１０がＯＮ状態６７１の期間中は閾値判定を行わずに監視をオフする。そのため、エアブロー６１０が発生する作動音によりマイク値Ｂ６６５が閾値６６８を超えた場合であっても、漏洩監視装置Ｂ６４１の判定Ｂ６９５は未検知６９６となり、誤検知が発生しない。一方、真空吸着器６３０がＯＮ状態６８１では、正常動作でマイク値Ｂ６６７は閾値６６８を超えるため、判定Ｂ６９５は正常と判定され、未検知６９７となる。
【００７３】
本実施例では、漏洩監視装置がネットワークを介して周辺の制御装置から稼働状態に関する情報を取得することで、周辺のエア機器からエア漏洩音が発生する場合であっても誤検知を防止することができる。
【００７４】
［他の実施例］
本発明の実施例は、上述した実施例１〜実施例７に限られるものではなく、適宜変更したり、組み合わせたりすることが可能である。
例えば、エア漏洩の有無を判定する場合に、単純に閾値を越えたか否かで判定しなければならないわけではない。例えば、上限と下限を定め、信号レベルが所定の範囲内にあるか否かで判定してもよい。
また、使用するマイクは、超音波を検知可能であればよく、さらに可聴域にも感度を有するマイクであってもよい。
また、マイクから入力される信号に対して、エア漏洩の検出に適さない周波数帯をフィルターでカットしたり、超音波の周波数帯のみを帯域増幅するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１０、１１、１２・・・マイク／２０、２１、２２・・・監視装置／３０、３１、３２・・・制御装置／４５、４６、４７・・・エア機器／５０、５１、５３、５４、５６、５７・・・エアシリンダ／５２・・・真空吸着器／５５・・・エアブロー／７０、７１、７２・・・生産装置／７３・・・生産ライン／９０、９１・・・ネットワーク／１１０・・・マイク入力／１２０・・・信号増幅器／１２１・・・切替器／１２２・・・ＡＤ変換器／１６０・・・比較器／２００・・・エアシリンダ／２１０・・・ピストンロッド／２１１・・・ロッドパッキン／２２０・・・ピストン／２２１・・・ピストンパッキン／２５０・・・エア漏洩
【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】
2019027897.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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