(57)【要約】【課題】複数の振動センサによって検出される振動の相互関係を視覚的に認識しやすい表示装置を提供する。【解決手段】表示装置１は、対象装置２に取り付けられた複数の振動センサのそれぞれの検出値をその検出時刻に対応する座標値に変換する座標変換処理部１０１と、前記変換された座標値を用い、前記複数の振動センサの検出波形を前記検出時刻を示す時間軸を含む三次元直交座標系で前記表示画面１２０に表示する表示制御部１０３と、を有する。【選択図】図１
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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複数の振動センサの検出波形を表示画面に表示する表示装置であって、
前記複数の振動センサのそれぞれの検出値をその検出時刻に対応する座標値に変換する座標変換処理部と、
前記変換した座標値を用い、前記複数の振動センサの検出波形を前記検出時刻を示す時間軸を含む三次元直交座標系で前記表示画面に表示する表示制御部と、
を備えた表示装置。
【請求項２】
前記複数の振動センサは、前記対象装置に発生する互いに直交する３方向の振動をそれぞれ検出する３つの振動センサを含み、
３つの振動センサのうち２つの振動センサを選択する選択操作を受け付ける選択部をさらに備え、
前記座標変換処理部は、前記選択された２つの振動センサの検出値をその検出時刻に対応する座標値に変換する、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
対象装置に取り付けられて前記対象装置に発生する互いに直交する３方向の振動をそれぞれ検出する第１乃至第３の振動センサの検出波形を表示画面に表示する表示装置であって、
前記第１乃至第３の振動センサのそれぞれの検出値をその検出時刻に対応する座標値に変換する座標変換処理部と、
前記第１の振動センサの座標値を第１軸とし、前記第２の振動センサの座標値を第２軸とし、前記検出時刻を第３軸とする第１の三次元直交座標系で前記第１及び第２の振動センサの検出波形を前記表示画面に表示し、前記第２の振動センサの座標値を第１軸とし、前記第３の振動センサの座標値を第２軸とし、前記検出時刻を第３軸とする第２の三次元直交座標系で前記第２及び第３の振動センサの検出波形を前記表示画面に表示し、前記第３の振動センサの座標値を第１軸とし、前記第１の振動センサの座標値を第２軸とし、前記検出時刻を第３軸とする第３の三次元直交座標系で前記第３及び第１の振動センサの検出波形を前記表示画面に表示することが可能な表示制御部と、を備えた表示装置。
【請求項４】
前記表示制御部は、前記第１乃至第３の三次元直交座標系のうち、選択された複数の三次元直交座標系でそれぞれの前記検出波形を前記表示画面に同時に表示することが可能である、
請求項３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、特に例えば対象装置に取り付けられた振動センサの検出波形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、対象装置の振動等の診断を行うために、対象装置に取り付けられた振動センサの検出波形により対象装置の振動状態を表示する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１に記載の軸軌跡表示装置は、回転軸を等方性支持した軸受に取り付けられた１つの加速度センサを備え、データ処理部において１つの加速度センサから得られる加速度信号を同期サンプリングして求めた離散データを高速フーリエ変換し、回転軸の振れ回り運動を示す式を求める。そして、求めた運動の式を基に描かれた回転軸の軸軌跡を表示機能部に表示する。
【０００４】
また、特許文献１に記載の軸軌跡表示装置は、１方向の振動計測による軸受の軸軌跡を表示機能部に出力する。表示機能部に出力される軸軌跡は、直角２方向振動計測に対応する二次元直交座標系で表示されている（特許文献１の図６参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−９０４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の軸軌跡表示装置で表示される軸軌跡は、時間と所定の一方向の振動との関係を示すのみであり、この一方向の振動と他の方向の振動との関係については視覚的に認識することができないものであった。
【０００７】
そこで、本発明は、複数の振動センサによって検出される振動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を目的とする。
【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複数の振動センサの検出波形を表示画面に表示する表示装置であって、前記複数の振動センサのそれぞれの検出値をその検出時刻に対応する座標値に変換する座標変換処理部と、前記変換した座標値を用い、前記複数の振動センサの検出波形を前記検出時刻を示す時間軸を含む三次元直交座標系で前記表示画面に表示する表示制御部と、を備えた表示装置を提供する。また、本発明は、対象装置に取り付けられて前記対象装置に発生する互いに直交する３方向の振動をそれぞれ検出する第１乃至第３の振動センサの検出波形を表示画面に表示する表示装置であって、前記第１乃至第３の振動センサのそれぞれの検出値をその検出時刻に対応する座標値に変換する座標変換処理部と、前記第１の振動センサの座標値を第１軸とし、前記第２の振動センサの座標値を第２軸とし、前記検出時刻を第３軸とする第１の三次元直交座標系で前記第１及び第２の振動センサの検出波形を前記表示画面に表示し、前記第２の振動センサの座標値を第１軸とし、前記第３の振動センサの座標値を第２軸とし、前記検出時刻を第３軸とする第２の三次元直交座標系で前記第２及び第３の振動センサの検出波形を前記表示画面に表示し、前記第３の振動センサの座標値を第１軸とし、前記第１の振動センサの座標値を第２軸とし、前記検出時刻を第３軸とする第３の三次元直交座標系で前記第３及び第１の振動センサの検出波形を前記表示画面に表示することが可能な表示制御部とを備えた表示装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明よると、複数の振動センサによって検出される振動の相互関係を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】（ａ）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。（ｂ）は、（ａ）に示す表示装置の検出部の内部を拡大して示す図である。
【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】表示装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】正常時の検出波形を三次元直交座標系で表示する一表示例を示す図である。
【図５】異常時の検出波形を三次元直交座標系で表示する一表示例を示す図である。
【図６】図５に示す三次元直交座標系と表示方向を変えて示した図である。
【図７】（ａ）は、図４に示す正常時の検出波形にグラデーションを付して三次元直交座標系で表示する一表示例を示す図であり、（ｂ）は、図５に示す異常時の検出波形にグラデーションを付して三次元直交座標系で表示する一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７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（ａ）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１（ｂ）は、図１（ａ）に示す表示装置の検出部の内部を拡大して示す図である。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１（ａ）、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が検出した振動を示す検出波形を表示する表示画面１２０を有する表示部１２と、キーボードやマウス等で実現される入力部１３とを備える。
【００１３】
対象装置２は、例えば、モータ２１と、ポンプ２２と、モータ２１及びポンプ２２を支持するカップリング２３とを備えている。図１（ａ）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、受付部１００、選択部１０１、座標変換処理部１０２、表示制御部１０３等として機能する。各部１００〜１０３の詳細については後述する。
【００１５】
図１（ｂ）に示すように、検出部１１は、対象装置２に発生する互いに直交する３方向の振動をそれぞれ検出し、検出信号を制御部１０に送信する。検出部１１は、対象装置２に発生する互いに直交する３方向の振動を検出する複数の振動センサ１１Ｘ、１１Ｙ、１１Ｚを含んで構成されている。本実施の形態では、この３方向が対象装置２の前後方向、左右方向、及び上下方向であるが、振動センサ１１Ｘ、１１Ｙ、１１Ｚによって検出される振動の方向は、必ずしもこの方向でなくともよい。
【００１６】
振動センサ１１Ｘ、１１Ｙ、１１Ｚ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の振動に伴う加速度を検出する加速度センサを用いてよい。また、振動センサは、接触式のものであっても、非接触式のものであってもよい。
【００１７】
検出部１１は、対象装置２に取り付けられている。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。また、検出部１１は、例えば、振動を検出する機能の他に、温度など振動以外の物理量の検出の機能を含むものであってもよい。また、検出部１１は、互いに直交する３方向の振動を検出する１つのセンサを含んで構成されるものでもよい。
【００１８】
表示部１２は、検出波形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。また、表示部１２には、タッチパネルが重合配置されていてもよい。
【００１９】
入力部１３は、例えば、キーボードやマウス等により、作業者の操作を表示装置１に入力する。
【００２０】
（制御部の構成）
次に、制御部１０を構成する各部１００〜１０３について説明する。受付部１００は、振動センサ１１Ｘ、１１Ｙ、１１Ｚが検出した３方向の振動の検出信号をそれぞれ受け付ける。
【００２１】
選択部１０１は、３つの振動センサ１１Ｘ、１１Ｙ、１１Ｚのうち２つの振動センサを選択する選択操作を受け付ける。また、選択部１０１は、これら選択された２つの振動センサを第１及び第２の振動センサとしてそれぞれ指定する。
【００２２】
座標変換処理部１０２は、複数の振動センサ１１Ｘ、１１Ｙ、１１Ｚのうち、選択部１０１により指定された第１の振動センサの検出値をその検出時刻に対応する第１の座標値に変換するとともに、選択部１０１により指定された第２の振動センサの検出値をその検出時刻に対応する第２の座標値に変換して、検出時刻を第３の座標値とし、合わせて三次元直交座標系の座標値を構成する。
【００２３】
振動センサの検出値は、例えば、加速度（ｍ／ｓ２）に応じた信号値である。座標値は、信号値に応じて定められる座標の値である。加速度の単位は、例えば、メートル毎秒毎秒（ｍ／ｓ２）でもよい。時間の単位は、例えば、ミリ秒（ｍｓ）でも良い。
【００２４】
表示制御部１０３は、座標変換処理部１０２により変換された第１の振動センサの検出値に係る第１の座標値を第１軸とし、座標変換処理部１０２により変換された第２の振動センサの検出値に係る第２の座標値を第２軸とし、検出時刻に係る第３の座標値を第３軸とする三次元直交座標系を構成する。
【００２５】
表示制御部１０３は、一つの検出値を一つの点として表示するとともに、連続的に表示された検出値に対して、順次にこれらの点を直線で連結して、振動の変化を示す軌跡を表示する。
【００２６】
表示制御部１０３は、振動センサの数に応じて、複数の三次元直交座標系を構成する。例えば、３軸加速度センサのように振動センサが３つの場合、表示制御部１０３は、Ｘ軸方向の加速度センサの検出値とＹ軸方向の加速度センサの検出値と検出時刻とを表示する第１の三次元直交座標系、Ｙ軸方向の加速度センサの検出値とＺ軸方向の加速度センサの検出値と検出時刻とを表示する第２の三次元直交座標系、Ｚ軸方向の加速度センサの検出値とＸ軸方向の加速度センサの検出値と検出時刻とを表示する第３の三次元直交座標系を構成する。
【００２７】
表示制御部１０３は、上記複数の三次元直交座標系を表示装置１の表示画面１２０に同時に表示することが可能である。このようにすれば、各軸の振動状態、各軸の振動の相互関係が一目瞭然となる。
【００２８】
表示制御部１０３は、上記複数の三次元直交座標系から選択された特定の三次元直交座標系を、切替えて表示することが可能である。また、表示制御部１０３は、選択した三次元直交座標系を強調して表示することが可能である。
【００２９】
また、表示制御部１０３は、各画面の拡大、縮小、移動、回転という画面操作が可能である。こうして、操作者の好ましい角度、大きさ、位置で表示することができる。
【００３０】
（第１の実施の形態の動作）
次に、表示装置１の動作の一例を図３を参照して説明する。図３は、表示装置１の動作の一例を示すフローチャートである。検出部１１の３つの振動センサ１１Ｘ、１１Ｙ、１１Ｚは、対象装置２に発生する互いに直交する３方向の振動を検出する（Ｓ１）。
【００３１】
検出部１１は、検出した３方向の振動の検出信号をそれぞれ受付部１００に送信する。受付部１００は、検出部１１から送信された検出信号を受け付ける（Ｓ２）。
【００３２】
次に、選択部１０１は、３つの振動センサ１１Ｘ、１１Ｙ、１１Ｚのうち２つの振動センサを選択する選択操作を受け付ける（Ｓ３）。選択部１０１は、選択された２つの振動センサを第１及び第２の振動センサとしてそれぞれ指定する（Ｓ４）。
【００３３】
次に、座標変換処理部１０２は、選択部１０１により指定された第１の振動センサの検出値を第１軸の座標値に変換する（Ｓ５）。また、座標変換処理部１０２は、選択部１０１により指定された第２の振動センサの検出値を第２軸の座標値に変換する（Ｓ６）。
【００３４】
表示制御部１０３は、座標変換処理部１０２により変換された座標値を検出時刻に対応させて、時系列データとして保存し、表示画面１２０に三次元直交座標系で表示する（Ｓ７）。
【００３５】
（表示例）
次に、図４乃至図６を参照して、三次元直交座標系の表示例について説明する。図４は、正常時の検出波形を三次元直交座標系で表示する一表示例を示す図である。「正常」とは、例えば、対象装置２に軸等の構成要素に対する機械的な調整を必要とする振動が生じていない状態をいう。以下、説明の便宜上、互いに直交する３方向をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向という。
【００３６】
Ｘ軸方向の振動を検出する振動センサは、第１の振動センサの一例である。Ｙ軸方向の振動を検出する振動センサは、第２の振動センサの一例である。Ｚ軸方向の振動を検出する振動センサは、第３の振動センサの一例である。以下、検出値として加速度（ｍ／ｓ２）を用い、座標値として加速度の値そのものを用いることを例に説明する。
【００３７】
図４は、Ｘ軸方向の加速度（以下、単に「Ｘ方向加速度」ともいう。）を第１軸とし、Ｙ軸方向の加速度（以下、単に「Ｙ方向加速度」ともいう。）を第２軸とし、検出時刻を第３軸として、三次元直交座標系で検出波形を表示する例を示している。図４に示す正常時の検出波形を構成するデータは、検出値の変化が穏やかである。
【００３８】
図５は、異常時の検出波形を三次元直交座標系で表示する一表示例を示す図である。「異常」とは、例えば、対象装置２に機械的な調整を必要とする振動が生じている状態をいう。
【００３９】
異常時の検出波形では、図５に示すように、第３軸（検出時刻）に沿って見たときに相対的に振動が大きい部分と相対的に振動が小さい部分とが特定の周期で交互に繰り返し現れている。
【００４０】
以上のように、三次元直交座標系で検出波形を表示することにより、異常時の検出波形と正常時の検出波形との間に相違点が視覚的に明確に表れるため、従来の時間と所定の一方向の振動との関係を示す二次元直交座標系で表示することと比較して異常時の検出波形と正常時の検出波形とを視覚的に区別することが容易となる。
【００４１】
図６は、図５に示す三次元直交座標系の表示方向を変えて示した図である。なお、図６は、図５に示す異常時の検出波形において複数存在する振動の大きい部分のうちの一部を拡大して示したものである。
【００４２】
表示制御部１０３は、図６（ａ）に示すように、画面に対応する紙面に平行な方向を第１軸及び第３軸とし紙面と垂直な方向に第２軸として、三次元直交座標系で検出波形を表示画面１２０に表示してもよい。また、表示制御部１０３は、図６（ｂ）に示すように、紙面に平行な方向を第２軸及び第３軸とし紙面と垂直な方向に第１軸として、三次元直交座標系で検出波形を表示画面１２０に表示してもよい。また、表示制御部１０３は、図６（ｃ）に示すように、紙面に平行な方向を第１軸及び第２軸とし紙面と垂直な方向に第３軸として、三次元直交座標系で検出波形を表示画面１２０に表示してもよい。
【００４３】
また、表示制御部１０３は、図６各図に示す三次元直交座標系の間の回転状態の三次元直交座標系（不図示）を表示してもよい。また、表示制御部１０３は、作業者の操作に応じて、図６各図に示す三次元直交座標系を任意の方向に回転にするよう制御してもよい。
【００４４】
（変形例）
図４〜図６に示す表示例では、Ｘ方向加速度を第１軸、Ｙ方向加速度を第２軸、検出時刻を第３軸として三次元直交座標系で検出波形を示したがこれに限定されるものではなく、任意の組み合わせが可能である。具体的には、表示制御部１０３は、Ｘ方向加速度を第１軸とし、Ｙ方向加速度を第２軸とし、検出時刻を第３軸とする第１の三次元直交座標系で検出波形を表示画面１２０に表示し、Ｙ方向加速度を第１軸とし、Ｚ方向加速度を第２軸とし、検出時刻を第３軸とする第２の三次元直交座標系で検出波形を表示画面１２０に表示し、Ｚ方向加速度を第１軸とし、Ｘ方向加速度を第２軸とし、検出時刻を第３軸とする第３の三次元直交座標系で検出波形を表示画面１２０に表示してもよい。また、表示制御手段１０３は、これら第１〜第３の三次元直交座標系で検出波形を１つの表示装置１の表示画面１２０に同時に表示してもよい。また、表示制御手段１０３は、上述した第１〜第３の三次元直交座標系のうち選択された１つ又は２つの三次元直交座標系で検出波形を表示してもよい。
【００４５】
（第１の実施の形態の作用及び効果）
以上のように構成された表示装置１によれば、検出波形を第１の振動センサの検出値を第１軸とし、第２の振動センサの検出値を第２軸とし、検出時刻を第３軸として三次元直交座標系で表示することにより、複数の振動センサによって検出される振動の相互関係を視覚的に認識することができる。これにより、図５に示すような異常時の検出波形が見られる場合は、作業者は、容易に図４に示すような正常時の検出波形に近づくように対象装置２の機械的な調整を行うことができ、対象装置２の調整のバラツキを抑制することができる。
【００４６】
［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１０３は、第１の実施の形態で説明した機能に加えて、加速度の大きさに応じたグラデーションを付して三次元直交座標系で検出波形を表示画面１２０に表示するよう制御する機能を有する。以下、図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照して、加速度の大きさに応じたグラデーションを付して三次元直交座標系で検出波形を表示する表示例について説明する。
【００４７】
図７（ａ）は、図４に示す正常時の検出波形にグラデーションを付して三次元直交座標系で表示する一表示例を示す図である。図７（ｂ）は、図５に示す異常時の検出波形にグラデーションを付して三次元直交座標系で表示する一表示例を示す図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、表示制御部１０３は、加速度の大きさに応じて予め定められた段階数（階調）を有する濃淡（以下、「グラデーション」ともいう。）を付して三次元直交座標系で表示する。
【００４８】
「加速度の大きさ」とは、加速度を示す指標をいい、例えば、３方向の加速度を二乗平均した値、あるいは加算平均、重み付け平均（加重平均）した値でもよい。また、グラデーションは、有彩色でも無彩色でもよい。また、表示制御部１０３は、作業者の操作に応じて、グラデーションの有無を切り替えて表示するよう制御してもよい。また、グラデーションの段階数（階調）や、階調のレンジ等は、固定値でもよく、作業者の操作により入力される値や制御部１０が予め定められた基準に基づいて自動的に変更する変動的な値でもよい。
【００４９】
以上のように構成された表示装置１によっても、検出波形を第１の振動センサの検出値を第１軸とし、第２の振動センサの検出値を第２軸とし、検出時刻を第３軸として三次元直交座標系で表示することにより、複数の振動センサによって検出される振動の相互関係を視覚的に認識することができる。また、第２の実施の形態に係る表示装置１では、グラデーションを付して表示することにより、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複数の振動センサによって検出される振動の相互関係を視覚的に認識することが可能となる。
【００５０】
（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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。また、本発明の要旨を変更しない範囲内で、上記実施の形態のフローにおいて、ステップの追加、削除、変更、入替え等が可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１…表示装置
２…対象装置
１０…制御部
１１…検出部
１２…表示部
１３…入力部
２１…モータ
２２…ポンプ
２３…カップリング
１００…受付部
１０１…座標変換処理部
１０２…選択部
１０３…表示制御部
１２０…表示画面
【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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