(57)【要約】【課題】監視対象の状態を示すパラメータを用いて監視対象を監視する方法、前記パラメータを簡易的に計算する方法、パラメータ計算装置、状態監視装置、状態監視システム、コンピュータプログラム、及び記録媒体を提供する。【解決手段】ｍ個の転動体を有する転がり軸受けの振動を観測し、初期故障として一の転動体に異常が発生したときには、ｍ個毎に大信号を含む振動データが得られる。転がり軸受け等の周期運動体である監視対象の振動などのデータをセンサ３１で計測し、計測したデータをデータ表示装置５１に表示し、大信号以外の信号の絶対値に対する大信号の絶対値の倍率ｓと一の大信号当たりに信号列に含まれる信号数ｍから、正規化６次モーメントの比であるパラメータＱＲＬ　を簡易式により計算し、ＱＲＬ　の値が所定値よりも大きいときは監視対象に異常が発生したと判定する。【選択図】　　　　図７
2004046654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から情報を受け付ける受付部、記憶部及び演算部を備えた計算装置を用いて、監視対象の状態を示す複数の信号からなる信号列に基づいて前記監視対象の状態を監視する方法において、
前記信号列を受付部にて受け付け、
前記信号列の平均値を記憶部に記憶し、
前記信号列の平均値まわりの６次モーメントを演算部にて計算し、
前記信号列の分散を演算部にて計算し、
計算した前記６次モーメントを前記分散の３乗で除することにより、前記信号列の正規化６次モーメントを演算部にて計算し、
計算した正規化６次モーメントに応じて前記監視対象の状態を演算部にて判定する
ことを特徴とする状態監視方法。
【請求項２】
外部から情報を受け付ける受付部、記憶部及び演算部を備えた計算装置を用いて、複数の信号からなる信号列について前記信号間の関係を示すパラメータを計算する方法において、
複数の信号からなる信号列の平均値まわりの６次モーメントを前記信号列の分散の３乗で除した値である正規化６次モーメントの標準値ＱＮ　を記憶部に記憶し、
他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含むＬ個の信号からなる第１信号列について、前記大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓを受付部にて受け付け、
一の大信号当たりに第１信号列に含まれる信号数ｍを記憶部に記憶し、
正規化６次モーメントが前記標準値ＱＮ　に略一致するＮ個の信号からなる標準信号列に第１信号列を加えて構成される第２信号列の正規化６次モーメントＱＮ＋Ｌ　を、
【数１】
2004046654.tif 000030
と演算部にて計算することを特徴とするパラメータ計算方法。
【請求項３】
外部から情報を受け付ける受付部、記憶部及び演算部を備えた計算装置を用いて、複数の信号からなる信号列について前記信号間の関係を示すパラメータを計算する方法において、
他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含むＬ個の信号からなる第１信号列について、前記大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓを受付部にて受け付け、
一の大信号当たりに第１信号列に含まれる信号数ｍを記憶部に記憶し、
大信号を含まないＮ個の信号からなる標準信号列の平均値まわりの６次モーメントを前記標準信号列の分散の３乗で除した値である正規化６次モーメントに対する、前記標準信号列に第１信号列を加えて構成される第２信号列の正規化６次モーメントの比であるパラメータＱＲＮ＋Ｌ　を、
【数２】
2004046654.tif 000031
と演算部にて計算することを特徴とするパラメータ計算方法。
【請求項４】
外部から情報を受け付ける受付部、記憶部及び演算部を備えた計算装置を用いて、複数の信号からなる信号列について前記信号間の関係を示すパラメータを計算する方法において、
他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含む信号列について、前記大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓを受付部にて受け付け、
一の大信号当たりに前記信号列に含まれる信号数ｍを記憶部に記憶し、
前記信号列に含まれる複数の信号間の関係を示すパラメータＱＲＬ　を、
【数３】
2004046654.tif 000032
と演算部にて計算することを特徴とするパラメータ計算方法。
【請求項５】
外部から情報を受け付ける受付部、記憶部及び演算部を備えた計算装置を用いて、監視対象の状態を示す複数の信号からなる信号列に基づいて前記監視対象の状態を監視する方法において、
他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含むＬ個の信号からなる第１信号列について、前記大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓを受付部にて受け付け、
一の大信号当たりに第１信号列に含まれる信号数ｍを記憶部に記憶し、
大信号を含まないＮ個の信号からなる標準信号列の平均値まわりの６次モーメントを前記標準信号列の分散の３乗で除した値である正規化６次モーメントに対する、前記標準信号列に第１信号列を加えて構成される第２信号列の正規化６次モーメントの比であるパラメータＱＲＮ＋Ｌ　を、
【数４】
2004046654.tif 000033
と演算部にて計算し、
計算したパラメータＱＲＮ＋Ｌ　に応じて前記監視対象の状態を演算部にて判定することを特徴とする状態監視方法。
【請求項６】
外部から情報を受け付ける受付部、記憶部及び演算部を備えた計算装置を用いて、監視対象の状態を示す複数の信号からなる信号列に基づいて前記監視対象の状態を監視する方法において、
他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含む信号列について、前記大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓを受付部にて受け付け、
一の大信号当たりに前記信号列に含まれる信号数ｍを記憶部に記憶し、
前記信号列に含まれる複数の信号間の関係を示すパラメータＱＲＬ　を、
【数５】
2004046654.tif 000034
と演算部にて計算し、
計算したパラメータＱＲＬ　に応じて前記監視対象の状態を演算部にて判定することを特徴とする状態監視方法。
【請求項７】
複数の信号からなる信号列について前記信号間の関係を示すパラメータを計算する装置において、
他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含むＬ個の信号からなる第１信号列について、前記大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓを外部から受け付ける手段と、
一の大信号当たりに第１信号列に含まれる信号数ｍを記憶する手段と、
大信号を含まないＮ個の信号からなる標準信号列の平均値まわりの６次モーメントを前記標準信号列の分散の３乗で除した値である正規化６次モーメントに対する、前記標準信号列に第１信号列を加えて構成される第２信号列の正規化６次モーメントの比であるパラメータＱＲＮ＋Ｌ　を、
【数６】
2004046654.tif 000035
と計算する手段と
を備えることを特徴とするパラメータ計算装置。
【請求項８】
複数の信号からなる信号列について前記信号間の関係を示すパラメータを計算する装置において、
他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含む信号列について、前記大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓを外部から受け付ける手段と、
一の大信号当たりに前記信号列に含まれる信号数ｍを記憶する手段と、
前記信号列に含まれる複数の信号間の関係を示すパラメータＱＲＬ　を、
【数７】
2004046654.tif 000036
と計算する手段と
を備えることを特徴とするパラメータ計算装置。
【請求項９】
監視対象の状態を示す複数の信号からなる信号列に基づいて前記監視対象の状態を監視する装置において、
他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含むＬ個の信号からなる第１信号列について、前記大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓを外部から受け付ける手段と、
一の大信号当たりに第１信号列に含まれる信号数ｍを記憶する手段と、
大信号を含まないＮ個の信号からなる標準信号列の平均値まわりの６次モーメントを前記標準信号列の分散の３乗で除した値である正規化６次モーメントに対する、前記標準信号列に第１信号列を加えて構成される第２信号列の正規化６次モーメントの比であるパラメータＱＲＮ＋Ｌ　を、
【数８】
2004046654.tif 000037
と計算する手段と、
計算したパラメータＱＲＮ＋Ｌ　に応じて前記監視対象の状態を判定する判定手段と
を備えることを特徴とする状態監視装置。
【請求項１０】
監視対象の状態を示す複数の信号からなる信号列に基づいて前記監視対象の状態を監視する装置において、
他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含む信号列について、前記大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓを外部から受け付ける手段と、
一の大信号当たりに前記信号列に含まれる信号数ｍを記憶する手段と、
前記信号列に含まれる複数の信号間の関係を示すパラメータＱＲＬ　を、
【数９】
2004046654.tif 000038
と計算する手段と、
計算したパラメータＱＲＬ　に応じて前記監視対象の状態を判定する判定手段とを備えることを特徴とする状態監視装置。
【請求項１１】
前記判定手段は、
計算した前記パラメータを所定値と比較する手段と、
前記パラメータが所定値より大きい場合に、前記監視対象が異常であると判定する手段と
を備えることを特徴とする請求項９又は１０に記載の状態監視装置。
【請求項１２】
前記監視対象は、周期運動体であり、一の前記信号は、前記周期運動体が発生する一の振動を表現する振動波形であることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の状態監視装置。
【請求項１３】
監視対象の状態を示す複数の信号からなる信号列に基づいて前記監視対象の状態を監視するシステムにおいて、
請求項９乃至１２のいずれかに記載の状態監視装置と、
監視対象の状態を示す複数の信号からなる信号列を取得する手段と、
信号の絶対値が所定の範囲を超える大信号が前記信号列に含まれているか否かを判定する手段と、
大信号が前記信号列に含まれていた場合に、前記信号列に含まれる大信号以外の信号の絶対値に対する大信号の絶対値の倍率を計測する手段と、
計測した倍率を前記状態監視装置へ入力する手段と
を備えることを特徴とする状態監視システム。
【請求項１４】
大信号が前記信号列に含まれていた場合に、一の大信号当たりに前記信号列に含まれる信号数を計測する手段と、
計測した信号数を前記状態監視装置へ入力する手段と
を備えることを特徴とする請求項１３に記載の状態監視システム。
【請求項１５】
コンピュータに、複数の信号からなる信号列について前記信号間の関係を示すパラメータを計算させるコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータに、他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含む第１信号列に含まれる大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓ、及び一の大信号当たりに第１信号列に含まれる信号数ｍを用いて、大信号を含まないＮ個の信号からなる標準信号列の平均値まわりの６次モーメントを前記標準信号列の分散の３乗で除した値である正規化６次モーメントに対する、前記標準信号列に第１信号列を加えて構成される第２信号列の正規化６次モーメントの比であるパラメータＱＲＮ＋Ｌ　を、
【数１０】
2004046654.tif 000039
と計算させる手順を含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１６】
コンピュータに、複数の信号からなる信号列について前記信号間の関係を示すパラメータを計算させるコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含む信号列に含まれる大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓ、及び一の大信号当たりに前記信号列に含まれる信号数ｍを用いて、前記信号列に含まれる複数の信号間の関係を示すパラメータＱＲＬ　を、
【数１１】
2004046654.tif 000040
と計算させる手順を含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１７】
コンピュータに、監視対象の状態を示す複数の信号からなる信号列に基づいて前記監視対象の状態を監視させるコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータに、他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含む第１信号列に含まれる大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓ、及び一の大信号当たりに第１信号列に含まれる信号数ｍを用いて、大信号を含まないＮ個の信号からなる標準信号列の平均値まわりの６次モーメントを前記標準信号列の分散の３乗で除した値である正規化６次モーメントに対する、前記標準信号列に第１信号列を加えて構成される第２信号列の正規化６次モーメントの比であるパラメータＱＲＮ＋Ｌ　を、
【数１２】
2004046654.tif 000041
と計算させる手順と、
コンピュータに、計算したパラメータＱＲＮ＋Ｌ　に応じて前記監視対象の状態を判定させる手順と
を含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１８】
コンピュータに、監視対象の状態を示す複数の信号からなる信号列に基づいて前記監視対象の状態を監視させるコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータに、他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含む信号列に含まれる大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓ、及び一の大信号当たりに前記信号列に含まれる信号数ｍを用いて、前記信号列に含まれる複数の信号間の関係を示すパラメータＱＲＬ　を、
【数１３】
2004046654.tif 000042
と計算させる手順と、
コンピュータに、計算したパラメータＱＲＬ　に応じて前記監視対象の状態を判定させる手順と
を含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１９】
コンピュータに、複数の信号からなる信号列について前記信号間の関係を示すパラメータを計算させるコンピュータプログラムを記録してあるコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体において、
コンピュータに、他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含む第１信号列に含まれる大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓ、及び一の大信号当たりに第１信号列に含まれる信号数ｍを用いて、大信号を含まないＮ個の信号からなる標準信号列の平均値まわりの６次モーメントを前記標準信号列の分散の３乗で除した値である正規化６次モーメントに対する、前記標準信号列に第１信号列を加えて構成される第２信号列の正規化６次モーメントの比であるパラメータＱＲＮ＋Ｌ　を、
【数１４】
2004046654.tif 000043
と計算させる手順を含むコンピュータプログラムを記録してあることを特徴とするコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体。
【請求項２０】
コンピュータに、複数の信号からなる信号列について前記信号間の関係を示すパラメータを計算させるコンピュータプログラムを記録してあるコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体において、
コンピュータに、他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含む信号列に含まれる大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓ、及び一の大信号当たりに前記信号列に含まれる信号数ｍを用いて、前記信号列に含まれる複数の信号間の関係を示すパラメータＱＲＬ　を、
【数１５】
2004046654.tif 000044
と計算させる手順を含むコンピュータプログラムを記録してあることを特徴とするコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体。
【請求項２１】
コンピュータに、監視対象の状態を示す複数の信号からなる信号列に基づいて前記監視対象の状態を監視させるコンピュータプログラムを記録してあるコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体において、
コンピュータに、他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含む第１信号列に含まれる大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓ、及び一の大信号当たりに第１信号列に含まれる信号数ｍを用いて、大信号を含まないＮ個の信号からなる標準信号列の平均値まわりの６次モーメントを前記標準信号列の分散の３乗で除した値である正規化６次モーメントに対する、前記標準信号列に第１信号列を加えて構成される第２信号列の正規化６次モーメントの比であるパラメータＱＲＮ＋Ｌ　を、
【数１６】
2004046654.tif 000045
と計算させる手順と、
コンピュータに、計算したパラメータＱＲＮ＋Ｌ　に応じて前記監視対象の状態を判定させる手順と
を含むコンピュータプログラムを記録してあることを特徴とするコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体。
【請求項２２】
コンピュータに、監視対象の状態を示す複数の信号からなる信号列に基づいて前記監視対象の状態を監視させるコンピュータプログラムを記録してあるコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体において、
コンピュータに、他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含む信号列に含まれる大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓ、及び一の大信号当たりに前記信号列に含まれる信号数ｍを用いて、前記信号列に含まれる複数の信号間の関係を示すパラメータＱＲＬ　を、
【数１７】
2004046654.tif 000046
と計算させる手順と、
コンピュータに、計算したパラメータＱＲＬ　に応じて前記監視対象の状態を判定させる手順と
を含むコンピュータプログラムを記録してあることを特徴とするコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の信号からなる信号列のパラメータを計算する方法、その実施に用いるパラメータ計算装置、コンピュータを該パラメータ計算装置として実現するためのコンピュータプログラム、及び記録媒体、並びに、計算されたパラメータを用いて工場内の設備などの監視対象の状態を監視する状態監視方法、状態監視システム、状態監視装置、コンピュータを該状態監視装置として実現するためのコンピュータプログラム、及び記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工場で用いられる生産設備又は社会で用いられる公共設備などの各種の設備を、故障の発生を予防すべく保全する方法として、定期的に設備を点検して保全する方法（ＴＢＭ：Ｔｉｍｅ　Ｂａｓｅｄ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ　Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）が従来用いられてきた。また、ＴＢＭの他に、設備の状態を恒常的に監視し、設備の状態が所定の基準まで劣化した場合に保全を行う方法（ＣＢＭ：Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　Ｂａｓｅｄ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ　Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）が知られている。ＣＢＭは、ＴＢＭに比べて、初期故障の回避が可能、又は保全コストの抑制が容易であるなどの利点があり、近年ではＴＢＭに代わってＣＢＭが普及し始めている。
【０００３】
ＣＢＭを実現するためには、設備の状態を示す動作回数、温度、又は振動などのデータを取得し、取得したデータからいち早く異常の兆候を捉えることができる設備監視方法の確立が望まれる。設備の分野によって異常を示す指標が異なるため、従来より様々な設備監視方法が提案されている。例えば振動体の分野では、振動の振幅を２乗平均した値の平方根であるＲＭＳ（Ｒｏｏｔ　Ｍｅａｎ　Ｓｑｕａｒｅ）値を用いる方法がある。ＲＭＳ値を用いて設備監視を行う場合は、振動の振幅をデータとして取得し、取得した振幅を２乗平均した値の平方根であるＲＭＳ値を計算し、計算したＲＭＳ値が基準より大きくなったときに、振幅が大きくなって設備が異常な状態であると判定することができる。
【０００４】
ＲＭＳ値は、正規化されていない指標であるため、部品の大きさ又は振動数などの条件の違いによって容易に変化し、個々の設備について基準を定める必要がある。このため、汎用的に利用できる正規化された指標が必要となる。指標の例として、取得したデータの平均値まわりのモーメントを正規化した値が従来から用いられている。連続的なデータｘの確率密度関数ｐ（ｘ）、及びデータｘの平均値バーｘについて、
【０００５】
【数１８】
2004046654.tif 000003
【０００６】
で定義される歪度（Ｓｋｅｗｎｅｓｓ）ＳＫは、データの平均値まわりの３次モーメントを標準偏差の３乗で正規化した値であり、データの分布の非対称性を示している。設備に異常が生じて振幅の大きいデータが混在するときには、データの対称性が崩れ、データから歪度ＳＫを計算することにより、設備の異常を検出することができる。また、以下の式
【０００７】
【数１９】
2004046654.tif 000004
【０００８】
で定義される尖度（Ｋｕｒｔｏｓｉｓ）ＫＴは、データの平均値まわりの４次モーメントを標準偏差の４乗（分散の２乗）で正規化した値であり、データの分布の尖りぐあいを示している。設備に異常が生じて振幅の大きいデータが混在するときには、データの分布の尖りぐあいが正規分布からずれ、データから尖度ＫＴを計算することにより、設備の異常を検出することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
モーメントの値は、次数が大きくなるほどデータの変化に対して値の変化が大きくなるため、より大きい次数のモーメントを指標として用いることにより、設備の異常をより敏感に検出できることが予想される。
【００１０】
また、工場内でＣＢＭを行う場合は、各設備にセンサーを備え、センサーが取得したデータを、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、マイクロコンピュータ、ミニコンピュータ又はプロセスコンピュータ等の演算装置がオンラインで蓄積し、蓄積したデータを処理して設備監視を行うため、演算能力が低い演算装置を用いていた場合は、高速で稼働する工場内の設備から得られるデータの蓄積する速度に対して演算装置が行う処理の速度が追いつかなくなり、設備の異常を検知することに失敗する、又は異常の検知が遅れる可能性があるという問題がある。
【００１１】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、設備の異常を検出するための指標として、データの平均値まわりの６次モーメントを正規化した値を用いることにより、設備の異常を敏感に検出することができる状態監視方法を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の他の目的とするところは、データの平均値まわりの６次モーメントを正規化した値を簡易的に計算する方法を提供することにある。
【００１３】
また、本発明の他の目的とするところは、得られたデータの正規化６次モーメントと標準的な挙動を示す設備から得られるデータの正規化６次モーメントとの比であるパラメータを簡易的に計算する方法、その実施に用いるパラメータ計算装置、コンピュータを該パラメータ計算装置として実現するためのコンピュータプログラム、及び記録媒体を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の他の目的とするところは、計算された前記パラメータを用いることにより、確実に設備の状態の変化を検知することができる状態監視方法、状態監視システム、状態監視装置、コンピュータを該状態監視装置として実現するためのコンピュータプログラム、及び記録媒体を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る状態監視方法は、外部から情報を受け付ける受付部、記憶部及び演算部を備えた計算装置を用いて、監視対象の状態を示す複数の信号からなる信号列に基づいて前記監視対象の状態を監視する方法において、前記信号列を受付部にて受け付け、前記信号列の平均値を記憶部に記憶し、前記信号列の平均値まわりの６次モーメントを演算部にて計算し、前記信号列の分散を演算部にて計算し、計算した前記６次モーメントを前記分散の３乗で除することにより、前記信号列の正規化６次モーメントを演算部にて計算し、計算した正規化６次モーメントに応じて前記監視対象の状態を演算部にて判定することを特徴とする。
【００１６】
第２発明に係るパラメータ計算方法は、外部から情報を受け付ける受付部、記憶部及び演算部を備えた計算装置を用いて、複数の信号からなる信号列について前記信号間の関係を示すパラメータを計算する方法において、複数の信号からなる信号列の平均値まわりの６次モーメントを前記信号列の分散の３乗で除した値である正規化６次モーメントの標準値ＱＮ　を記憶部に記憶し、他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含むＬ個の信号からなる第１信号列について、前記大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓを受付部にて受け付け、一の大信号当たりに第１信号列に含まれる信号数ｍを記憶部に記憶し、正規化６次モーメントが前記標準値ＱＮ　に略一致するＮ個の信号からなる標準信号列に第１信号列を加えて構成される第２信号列の正規化６次モーメントＱＮ＋Ｌ　を、
【００１７】
【数２０】
2004046654.tif 000005
【００１８】
と演算部にて計算することを特徴とする。
【００１９】
第３発明に係るパラメータ計算方法は、外部から情報を受け付ける受付部、記憶部及び演算部を備えた計算装置を用いて、複数の信号からなる信号列について前記信号間の関係を示すパラメータを計算する方法において、他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含むＬ個の信号からなる第１信号列について、前記大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓを受付部にて受け付け、一の大信号当たりに第１信号列に含まれる信号数ｍを記憶部に記憶し、大信号を含まないＮ個の信号からなる標準信号列の平均値まわりの６次モーメントを前記標準信号列の分散の３乗で除した値である正規化６次モーメントに対する、前記標準信号列に第１信号列を加えて構成される第２信号列の正規化６次モーメントの比であるパラメータＱＲＮ＋Ｌ　を、
【００２０】
【数２１】
2004046654.tif 000006
【００２１】
と演算部にて計算することを特徴とする。
【００２２】
第４発明に係るパラメータ計算方法は、外部から情報を受け付ける受付部、記憶部及び演算部を備えた計算装置を用いて、複数の信号からなる信号列について前記信号間の関係を示すパラメータを計算する方法において、他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含む信号列について、前記大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓを受付部にて受け付け、一の大信号当たりに前記信号列に含まれる信号数ｍを記憶部に記憶し、前記信号列に含まれる複数の信号間の関係を示すパラメータＱＲＬ　を、
【００２３】
【数２２】
2004046654.tif 000007
【００２４】
と演算部にて計算することを特徴とする。
【００２５】
第５発明に係る状態監視方法は、外部から情報を受け付ける受付部、記憶部及び演算部を備えた計算装置を用いて、監視対象の状態を示す複数の信号からなる信号列に基づいて前記監視対象の状態を監視する方法において、他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含むＬ個の信号からなる第１信号列について、前記大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓを受付部にて受け付け、一の大信号当たりに第１信号列に含まれる信号数ｍを記憶部に記憶し、大信号を含まないＮ個の信号からなる標準信号列の平均値まわりの６次モーメントを前記標準信号列の分散の３乗で除した値である正規化６次モーメントに対する、前記標準信号列に第１信号列を加えて構成される第２信号列の正規化６次モーメントの比であるパラメータＱＲＮ＋Ｌ　を、
【００２６】
【数２３】
2004046654.tif 000008
【００２７】
と演算部にて計算し、計算したパラメータＱＲＮ＋Ｌ　に応じて前記監視対象の状態を演算部にて判定することを特徴とする。
【００２８】
第６発明に係る状態監視方法は、外部から情報を受け付ける受付部、記憶部及び演算部を備えた計算装置を用いて、監視対象の状態を示す複数の信号からなる信号列に基づいて前記監視対象の状態を監視する方法において、他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含む信号列について、前記大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓを受付部にて受け付け、一の大信号当たりに前記信号列に含まれる信号数ｍを記憶部に記憶し、前記信号列に含まれる複数の信号間の関係を示すパラメータＱＲＬ　を、
【００２９】
【数２４】
2004046654.tif 000009
【００３０】
と演算部にて計算し、計算したパラメータＱＲＬ　に応じて前記監視対象の状態を演算部にて判定することを特徴とする。
【００３１】
第７発明に係るパラメータ計算装置は、複数の信号からなる信号列について前記信号間の関係を示すパラメータを計算する装置において、他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含むＬ個の信号からなる第１信号列について、前記大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓを外部から受け付ける手段と、一の大信号当たりに第１信号列に含まれる信号数ｍを記憶する手段と、大信号を含まないＮ個の信号からなる標準信号列の平均値まわりの６次モーメントを前記標準信号列の分散の３乗で除した値である正規化６次モーメントに対する、前記標準信号列に第１信号列を加えて構成される第２信号列の正規化６次モーメントの比であるパラメータＱＲＮ＋Ｌ　を、
【００３２】
【数２５】
2004046654.tif 000010
【００３３】
と計算する手段とを備えることを特徴とする。
【００３４】
第８発明に係るパラメータ計算装置は、複数の信号からなる信号列について前記信号間の関係を示すパラメータを計算する装置において、他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含む信号列について、前記大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓを外部から受け付ける手段と、一の大信号当たりに前記信号列に含まれる信号数ｍを記憶する手段と、前記信号列に含まれる複数の信号間の関係を示すパラメータＱＲＬ　を、
【００３５】
【数２６】
2004046654.tif 000011
【００３６】
と計算する手段とを備えることを特徴とする。
【００３７】
第９発明に係る状態監視装置は、監視対象の状態を示す複数の信号からなる信号列に基づいて前記監視対象の状態を監視する装置において、他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含むＬ個の信号からなる第１信号列について、前記大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓを外部から受け付ける手段と、一の大信号当たりに第１信号列に含まれる信号数ｍを記憶する手段と、大信号を含まないＮ個の信号からなる標準信号列の平均値まわりの６次モーメントを前記標準信号列の分散の３乗で除した値である正規化６次モーメントに対する、前記標準信号列に第１信号列を加えて構成される第２信号列の正規化６次モーメントの比であるパラメータＱＲＮ＋Ｌ　を、
【００３８】
【数２７】
2004046654.tif 000012
【００３９】
と計算する手段と、計算したパラメータＱＲＮ＋Ｌ　に応じて前記監視対象の状態を判定する判定手段とを備えることを特徴とする。
【００４０】
第１０発明に係る状態監視装置は、監視対象の状態を示す複数の信号からなる信号列に基づいて前記監視対象の状態を監視する装置において、他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含む信号列について、前記大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓを外部から受け付ける手段と、一の大信号当たりに前記信号列に含まれる信号数ｍを記憶する手段と、前記信号列に含まれる複数の信号間の関係を示すパラメータＱＲＬ　を、
【００４１】
【数２８】
2004046654.tif 000013
【００４２】
と計算する手段と、計算したパラメータＱＲＬ　に応じて前記監視対象の状態を判定する判定手段とを備えることを特徴とする。
【００４３】
第１１発明に係る状態監視装置は、前記判定手段は、計算した前記パラメータを所定値と比較する手段と、前記パラメータが所定値より大きい場合に、前記監視対象が異常であると判定する手段とを備えることを特徴とする。
【００４４】
第１２発明に係る状態監視装置は、前記監視対象は、周期運動体であり、一の前記信号は、前記周期運動体が発生する一の振動を表現する振動波形であることを特徴とする。
【００４５】
第１３発明に係る状態監視システムは、監視対象の状態を示す複数の信号からなる信号列に基づいて前記監視対象の状態を監視するシステムにおいて、第９乃至第１２発明のいずれかに係る状態監視装置と、監視対象の状態を示す複数の信号からなる信号列を取得する手段と、信号の絶対値が所定の範囲を超える大信号が前記信号列に含まれているか否かを判定する手段と、大信号が前記信号列に含まれていた場合に、前記信号列に含まれる大信号以外の信号の絶対値に対する大信号の絶対値の倍率を計測する手段と、計測した倍率を前記状態監視装置へ入力する手段とを備えることを特徴とする。
【００４６】
第１４発明に係る状態監視システムは、大信号が前記信号列に含まれていた場合に、一の大信号当たりに前記信号列に含まれる信号数を計測する手段と、計測した信号数を前記状態監視装置へ入力する手段とを備えることを特徴とする。
【００４７】
第１５発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、複数の信号からなる信号列について前記信号間の関係を示すパラメータを計算させるコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含む第１信号列に含まれる大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓ、及び一の大信号当たりに第１信号列に含まれる信号数ｍを用いて、大信号を含まないＮ個の信号からなる標準信号列の平均値まわりの６次モーメントを前記標準信号列の分散の３乗で除した値である正規化６次モーメントに対する、前記標準信号列に第１信号列を加えて構成される第２信号列の正規化６次モーメントの比であるパラメータＱＲＮ＋Ｌ　を、
【００４８】
【数２９】
2004046654.tif 000014
【００４９】
と計算させる手順を含むことを特徴とする。
【００５０】
第１６発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、複数の信号からなる信号列について前記信号間の関係を示すパラメータを計算させるコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含む信号列に含まれる大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓ、及び一の大信号当たりに前記信号列に含まれる信号数ｍを用いて、前記信号列に含まれる複数の信号間の関係を示すパラメータＱＲＬ　を、
【００５１】
【数３０】
2004046654.tif 000015
【００５２】
と計算させる手順を含むことを特徴とする。
【００５３】
第１７発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、監視対象の状態を示す複数の信号からなる信号列に基づいて前記監視対象の状態を監視させるコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含む第１信号列に含まれる大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓ、及び一の大信号当たりに第１信号列に含まれる信号数ｍを用いて、大信号を含まないＮ個の信号からなる標準信号列の平均値まわりの６次モーメントを前記標準信号列の分散の３乗で除した値である正規化６次モーメントに対する、前記標準信号列に第１信号列を加えて構成される第２信号列の正規化６次モーメントの比であるパラメータＱＲＮ＋Ｌ　を、
【００５４】
【数３１】
2004046654.tif 000016
【００５５】
と計算させる手順と、コンピュータに、計算したパラメータＱＲＮ＋Ｌ　に応じて前記監視対象の状態を判定させる手順とを含むことを特徴とする。
【００５６】
第１８発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、監視対象の状態を示す複数の信号からなる信号列に基づいて前記監視対象の状態を監視させるコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含む信号列に含まれる大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓ、及び一の大信号当たりに前記信号列に含まれる信号数ｍを用いて、前記信号列に含まれる複数の信号間の関係を示すパラメータＱＲＬ　を、
【００５７】
【数３２】
2004046654.tif 000017
【００５８】
と計算させる手順と、コンピュータに、計算したパラメータＱＲＬ　に応じて前記監視対象の状態を判定させる手順とを含むことを特徴とする。
【００５９】
第１９発明に係るコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体は、コンピュータに、複数の信号からなる信号列について前記信号間の関係を示すパラメータを計算させるコンピュータプログラムを記録してあるコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体において、コンピュータに、他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含む第１信号列に含まれる大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓ、及び一の大信号当たりに第１信号列に含まれる信号数ｍを用いて、大信号を含まないＮ個の信号からなる標準信号列の平均値まわりの６次モーメントを前記標準信号列の分散の３乗で除した値である正規化６次モーメントに対する、前記標準信号列に第１信号列を加えて構成される第２信号列の正規化６次モーメントの比であるパラメータＱＲＮ＋Ｌ　を、
【００６０】
【数３３】
2004046654.tif 000018
【００６１】
と計算させる手順を含むコンピュータプログラムを記録してあることを特徴とする。
【００６２】
第２０発明に係るコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体は、コンピュータに、複数の信号からなる信号列について前記信号間の関係を示すパラメータを計算させるコンピュータプログラムを記録してあるコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体において、コンピュータに、他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含む信号列に含まれる大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓ、及び一の大信号当たりに前記信号列に含まれる信号数ｍを用いて、前記信号列に含まれる複数の信号間の関係を示すパラメータＱＲＬ　を、
【００６３】
【数３４】
2004046654.tif 000019
【００６４】
と計算させる手順を含むコンピュータプログラムを記録してあることを特徴とする。
【００６５】
第２１発明に係るコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体は、コンピュータに、監視対象の状態を示す複数の信号からなる信号列に基づいて前記監視対象の状態を監視させるコンピュータプログラムを記録してあるコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体において、コンピュータに、他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含む第１信号列に含まれる大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓ、及び一の大信号当たりに第１信号列に含まれる信号数ｍを用いて、大信号を含まないＮ個の信号からなる標準信号列の平均値まわりの６次モーメントを前記標準信号列の分散の３乗で除した値である正規化６次モーメントに対する、前記標準信号列に第１信号列を加えて構成される第２信号列の正規化６次モーメントの比であるパラメータＱＲＮ＋Ｌ　を、
【００６６】
【数３５】
2004046654.tif 000020
【００６７】
と計算させる手順と、コンピュータに、計算したパラメータＱＲＮ＋Ｌ　に応じて前記監視対象の状態を判定させる手順とを含むコンピュータプログラムを記録してあることを特徴とする。
【００６８】
第２２発明に係るコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体は、コンピュータに、監視対象の状態を示す複数の信号からなる信号列に基づいて前記監視対象の状態を監視させるコンピュータプログラムを記録してあるコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体において、コンピュータに、他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含む信号列に含まれる大信号以外の信号の絶対値に対する前記大信号の絶対値の倍率ｓ、及び一の大信号当たりに前記信号列に含まれる信号数ｍを用いて、前記信号列に含まれる複数の信号間の関係を示すパラメータＱＲＬ　を、
【００６９】
【数３６】
2004046654.tif 000021
【００７０】
と計算させる手順と、コンピュータに、計算したパラメータＱＲＬ　に応じて前記監視対象の状態を判定させる手順とを含むコンピュータプログラムを記録してあることを特徴とする。
【００７１】
本発明者は、周期運動体から得られるデータについて、前記周期運動体である監視対象の異常を検出するための指標として、データの平均値まわりの６次モーメントを分散の３乗で除した値である正規化６次モーメントを用いることを提案し、更に、簡易的に正規化６次モーメントを計算する計算式を導出した。連続的なデータｘの確率密度関数ｐ（ｘ）、又は離散的なＮ個のデータ｛ｘｎ　：ｎ＝１，２，…，Ｎ｝について、正規化６次モーメントＱは、以下の式で定義できる。
【００７２】
【数３７】
2004046654.tif 000022
【００７３】
信号列として転がり軸受けの振動などの周期運動体から得られた信号を考える。図１０は、周期振動体から得られるデータの例を示す模式的特性図であり、横軸は時間を示し、縦軸はデータの値を示す。転がり軸受けの場合、転動体が軸に接触する都度振動が発生し、振動をセンサで測定したときには図１０（ａ）に示す如き振動の変位を縦軸としたデータが得られる。転がり軸受けの転動体に傷が生じるなどの異常が発生した場合は、周期運動体は大きい振動を発生する。ｍ個の転動体から構成される転がり軸受けにおいて、初期異常として一の転動体に傷が生じた場合は、該転動体が軸に接触する都度大きい振動が発生し、図１０（ｂ）に示す如く、ｍ回の振動毎に一回の大きい振動が含まれる振動のデータが得られる。この場合において、発生する振動の周期に略一致した周期で振動の変位ｘｎ　をサンプリングした場合は、平均値が０であって他の信号よりも絶対値が大きい大信号をｍ個毎に含む信号列が得られる。正常な周期運動体から得られたＮ個の信号からなる信号列｛ｘｎ　：ｎ＝１，２，…，Ｎ｝を標準信号列、異常な周期運動体から得られたｍ個毎に大信号を含むＬ個の信号からなる信号列｛ｘｎ　：ｎ＝Ｎ＋１，…，Ｎ＋Ｌ｝を第１信号列とし、標準信号列に第１信号列を加えて構成される信号列｛ｘｎ　：ｎ＝１，２，…，Ｎ，…，Ｎ＋Ｌ｝を第２信号列とする。このとき、第２信号列の正規化６次モーメントＱＮ＋Ｌ　は、（１）式より以下の式で表すことができる。
【００７４】
【数３８】
2004046654.tif 000023
【００７５】
標準信号列と第１信号列とにおけるｘｎ　の平均値は共に等しく０であると仮定し、標準信号列における分散と、第１信号列の大信号以外の部分における分散とは等しいと仮定する。更に、標準信号列の平均値まわりの６次モーメントと、第１信号列の大信号以外の部分の平均値まわりの６次モーメントとは等しいと仮定する。第１信号列における分散は、
【００７６】
【数３９】
2004046654.tif 000024
【００７７】
と表すことができる。（３）式中のｘ’ｉは大信号以外の信号を示し、Ｘｉ　は大信号を示している。（３）式の第一項は、大信号以外の部分を示しており、標準信号列の分散に（１−１／ｍ）を掛けた値で表現することができる。第二項は大信号の部分を示しており、大信号以外の信号の絶対値に対する大信号の絶対値の倍率をｓとしたときには、大信号の絶対値はｓ倍になるため、Ｘｉ　＝ｓｘ’ｉとなる。バーｘ＝０であるため、標準信号列における分散をσＮ２とおいたときには、（３）式は更に、次の式で表すことができる。
【００７８】
【数４０】
2004046654.tif 000025
【００７９】
同様にして、第１信号列の平均値まわりの６次モーメントは、標準信号列における６次モーメントをＭＮ　とおいて、以下の式で表すことができる。
【００８０】
【数４１】
2004046654.tif 000026
【００８１】
正規化６次モーメントの標準値が標準信号列の正規化６次モーメントに等しいとしたときには、（１）式により、正規化６次モーメントの標準値ＱＮ　は、
ＱＮ　＝ＭＮ　／｛σＮ２｝３
となるため、（４）式及び（５）式を（２）式に代入することにより、第２信号列の正規化６次モーメントＱＮ＋Ｌ　は、
【００８２】
【数４２】
2004046654.tif 000027
【００８３】
と表すことができる。（６）式においてＮ＝０とすることにより、第１信号列の正規化６次モーメントＱＬ　は、
【００８４】
【数４３】
2004046654.tif 000028
【００８５】
と表すことができる。（７）式または（６）式を用いることにより、複雑な計算を行うことなく第１信号列の正規化６次モーメントＱＬ　又は第２信号列の正規化６次モーメントＱＮ＋Ｌ　を簡易的に計算することができる。（６）式および（７）式において、正規化６次モーメントの標準値ＱＮ　に掛かる係数部分をＱＲＮ＋Ｌ　及びＱＲＬ　とすると、
【００８６】
【数４４】
2004046654.tif 000029
【００８７】
である。ＱＲＮ＋Ｌ　は、正規化６次モーメントの標準値ＱＮ　に対する第２信号列の正規化６次モーメントＱＮ＋Ｌ　の比であり、ＱＲＬ　は、正規化６次モーメントの標準値ＱＮ　に対する第１信号列の正規化６次モーメントＱＬ　の比となっている。同一の周期運動体を観測している場合、正規化６次モーメントの標準値ＱＮ　は常時ほぼ一定である。また、正常時にはＱＲＮ＋Ｌ　及びＱＲＬ　は１であり、異常が発生してｓの値が大きくなったときに、ＱＲＮ＋Ｌ　及びＱＲＬ　の値も大きくなる。従って、得られたデータからＱＲＮ＋Ｌ　又はＱＲＬ　を計算することで、周期運動体の状態を知ることができる。
【００８８】
第１発明においては、監視対象の状態を示すデータから、状態の変化に対して敏感な正規化６次モーメントを計算し、計算した正規化６次モーメントを用いて監視対象の状態を判定するため、監視対象の異常を確実に検出することができる。
【００８９】
第２発明においては、（６）式を用いることにより、正規化６次モーメントを簡易的に計算することができる。
【００９０】
第３、第７、第１５及び第１９発明においては、標準信号列の正規化６次モーメントに対する第２信号列の正規化６次モーメントの比であるパラメータＱＲＮ＋Ｌ　を、（８）式を用いることにより簡易的に計算することができる。
【００９１】
第４、第８、第１６及び第２０発明においては、標準信号列の正規化６次モーメントに対する第１信号列の正規化６次モーメントの比であるパラメータＱＲＬ　を、（９）式を用いることにより簡易的に計算することができる。
【００９２】
第５、第６、第９、第１０、第１３、第１４、第１７、第１８、第２１及び第２２発明においては、簡易的に計算されるパラメータを用いて監視対象の状態を判定することにより、監視対象の状態を高速で判定することができる。
【００９３】
第１１発明においては、正規化６次モーメントは信号の値の分布の変化に敏感であるため、正規化６次モーメントの比であるパラメータを所定値と比較して、前記パラメータが所定値よりも大きい場合に監視対象が異常であると判定することにより、初期故障を確実に検知することができる。
【００９４】
第１２発明においては、監視対象は転がり軸受け等の周期運動体であり、一の信号は周期運動体の一の振動に対応しているため、異常な振動が周期的に発生する周期運動体の初期故障を検出することができる。
【００９５】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の状態監視システムの構成を示すブロック図である。本発明の状態監視システムは、転がり軸受け又は歯車等の周期運動体である工場内の設備の状態を監視し、設備に異常が生じた場合は警報を発するべく運用される。設備には、振動などの設備の状態を計測するセンサ３１が設けられている。センサ３１は、データ取得装置３２に接続されており、計測データをデータ取得装置３２へ入力すべく構成されている。データ取得装置３２は、センサ３１から入力された計測データを所定の周期でサンプリングし、複数の信号からなる信号列を作成し、作成した信号列から各種のデータを取得する機能を有している。データ取得装置３２は、工場内に備えられた通信ネットワークＮＷに接続され、通信ネットワークＮＷは本発明の状態監視装置１に接続されており、データ取得装置３２は、取得したデータを通信ネットワークＮＷを介して状態監視装置１へ送信する。
【００９６】
状態監視装置１は、本発明のパラメータ計算装置としての機能を兼ね備えており、コンピュータを用いて構成されている。状態監視装置１は、演算を行うＣＰＵ１１と、演算に伴って発生する一時的な情報を記憶するＲＡＭ１２と、ＣＤ−ＲＯＭドライブ等の外部記憶装置１３と、ハードディスク等の内部記憶装置１４とを備えており、ＣＰＵ１１は、ＣＤ−ＲＯＭ等の本発明の記録媒体２から本発明のコンピュータプログラム２０を外部記憶装置１３にて読み取り、読み取ったコンピュータプログラム２０を内部記憶装置１４に記憶し、ＲＡＭ１２にコンピュータプログラム２０をロードし、ロードしたコンピュータプログラム２０に基づいて状態監視装置１に必要な処理を実行する。また、状態監視装置１は、工場内の通信ネットワークＮＷに接続された入力部１５（受付部）を備えており、ＣＰＵ１１は、通信ネットワークＮＷを介してデータ取得装置３２から送信されたデータを入力部１５にて受信する。内部記憶装置１４は、監視対象の設備が正常であるときにデータ取得装置３２が取得した標準信号列に含まれる信号数Ｎを記憶している。更に、状態監視装置１は、情報を外部へ出力する出力部１６を備えており、出力部１６は、警報装置４に接続され、ＣＰＵ１１は、設備の異常を示す情報を出力部１６から警報装置４へ送信する。警報装置４は、ブザー、ランプ、又は警報の内容を表示する表示部などを備え、状態監視装置１から受信した情報に従って設備の異常を報知する。
【００９７】
なお、状態監視装置１は、通信ネットワークＮＷに接続されている図示しない外部のサーバ装置から本発明に係るコンピュータプログラム２０をダウンロードし、ＣＰＵ１１にて処理を実行する形態であってもよい。
【００９８】
図２は、実施の形態１に係る本発明の状態監視システムが行う動作を示すフローチャートである。センサ３１は、設備の稼働に伴った図１０に示す如き振動などのデータを計測し、データ取得装置３２は、センサ３１から入力された計測データをサンプリングし（Ｓ１０１）、平均値が０である複数の信号からなる第１信号列を取得する。データ取得装置３２は、サンプリングの結果取得した信号列に前記信号がＬ個蓄積されたか否かを判定し（Ｓ１０２）、信号がＬ個蓄積されていない場合は（Ｓ１０２：ＮＯ）、ステップＳ１０１へ処理を戻してサンプリングを継続し、信号がＬ個蓄積されている場合は（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、第１信号列における信号の絶対値の平均の所定倍などの所定値よりも大きい絶対値を有する大信号が前記第１信号列に含まれているか否かを判定する（Ｓ１０３）。大信号が第１信号列に含まれていた場合には（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、データ取得装置３２は、第１信号列にて、他の信号の絶対値に対する大信号の絶対値の倍率ｓ、及び一の大信号当たりに第１信号列に含まれる信号数ｍを計測し（Ｓ１０４）、倍率ｓ及び信号数ｍを、通信ネットワークＮＷを介して状態監視装置１へ送信する（Ｓ１０５）。
【００９９】
状態監視装置１のＣＰＵ１１は、倍率ｓ及び信号数ｍを入力部１５にて受信し（Ｓ１０６）、コンピュータプログラム２０をＲＡＭ１２へロードし、ロードしたコンピュータプログラム２０に従って、内部記憶装置１４に記憶してある信号数ＮをＲＡＭ１２に読み出し（Ｓ１０７）、ｓ、ｍ及びＮから、監視対象の設備が正常であるときに得られたＮ個の信号からなる標準信号列の正規化６次モーメントと標準信号列に第１信号列を加えて構成される第２信号列の正規化６次モーメントとの比であるパラメータＱＲＮ＋Ｌ　を、（８）式を用いて計算する（Ｓ１０８）。
【０１００】
ＣＰＵ１１は、次に、ＲＡＭ１２にロードしたコンピュータプログラム２０に従って、計算したＱＲＮ＋Ｌ　を予め定めてある所定値と比較し、ＱＲＮ＋Ｌ　が所定値よりも大きいか否かを判定する（Ｓ１０９）。図３は、Ｌ＝Ｎ／１０及びｍ＝１２の条件でパラメータＱＲＮ＋Ｌ　を計算した結果を示す図表である。状態を監視している設備が転がり軸受けである場合、初期異常として複数の転動体の中の一の転動体に小さな傷が生じることがあり、初期異常が生じた転がり軸受けを使用し続けた場合は、転動体の傷が拡大し、また他の転動体へも傷が伝搬して異常が拡大していく。異常の拡大を防止するためには、初期異常を検出することが重要となる。状態を監視している設備が、転動体の数が１２個である転がり軸受けである場合、一の転動体に傷が発生したときに、１２個の信号毎に一の大信号が観測され、傷が大規模であるときにはより大きい大信号が観測される。設備が正常であるときは、定義によりパラメータＱＲＮ＋Ｌ　の値は１であり、図３に示す如く、大信号の絶対値の倍率ｓが大きくなるにつれてＱＲＮ＋Ｌ　の値も大きくなり、ＱＲＮ＋Ｌ　の値を用いて設備の異常の度合いを判定することができる。例えば、ＱＲＮ＋Ｌ　が１．４より大きい場合は小規模の傷が発生しており、ＱＲＮ＋Ｌ　が２０より大きい場合は大規模の傷が発生しているなどの判定をすることができる。
【０１０１】
ステップＳ１０９にてＱＲＮ＋Ｌ　が所定値よりも大きくない場合には（Ｓ１０９：ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１２にロードしたコンピュータプログラム２０に従って、監視対象の設備は正常であると判定して、内部記憶装置１４に記憶しているＮにＬを加えて信号数Ｎの値を更新し（Ｓ１１０）、処理を終了する。ＱＲＮ＋Ｌ　が所定値より大きい場合には（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１２にロードしたコンピュータプログラム２０に従って、監視対象の設備が異常であると判定して、ＱＲＮ＋Ｌ　の値に応じた異常の度合いを示す異常情報を、出力部１６から警報装置４へ送信し（Ｓ１１１）、処理を終了する。警報装置４は、状態監視装置１から受信した異常情報に従って、ブザーを鳴らす、ランプを点灯させる、又は表示部に異常情報の内容を表示する等、設備の異常を報知し、異常であると判定された設備が手動で停止されるなどの処置が行われる。
【０１０２】
ステップＳ１０３にてデータ取得装置３２が大信号は第１信号列に含まれていないと判定した場合には（Ｓ１０３：ＮＯ）、データ取得装置３２は、通信ネットワークＮＷを介して異常なしを示す情報を状態監視装置１へ送信し（Ｓ１１２）、状態監視装置１のＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１２にロードしたコンピュータプログラム２０に従って、異常なしを示す情報を入力部１５にて受信し（Ｓ１１３）、処理をステップＳ１１０へ進める。
【０１０３】
なお、前述の処理では、設備が正常であった場合にＮの値を更新する処理を含んでいるが、設備が正常である場合にはＮの値を固定しておくこととして、ステップＳ１１０におけるＮの更新の処理を省略した処理を用いてもよい。また、前述の処理では、一の大信号当たりに第１信号列に含まれる信号数ｍをデータ取得装置３２にて計測する処理を含んでいるが、初期異常時に発生する一の大信号当たりの信号数ｍは、転がり軸受けの転動体の数または歯車の数などの既知の値に対応しているため、ｍの値を予め状態監視装置１の内部記憶装置１４に記憶しておき、記憶しているｍの値を用いてパラメータＱＲＮ＋Ｌ　を計算する処理を用いてもよい。
【０１０４】
以上詳述した如く、本発明においては、取得した第１信号列に大信号が含まれている場合に、大信号の絶対値の倍率ｓ及び一の大信号当たりに第１信号列に含まれる信号数ｍを用いて簡易的にパラメータＱＲＮ＋Ｌ　を計算し、計算したＱＲＮ＋Ｌ　の値に応じて設備の状態を判定する。（８）式を用いて簡易的にパラメータＱＲＮ＋Ｌ　を計算することにより、信号が蓄積される速度に比べて充分高速にパラメータＱＲＮ＋Ｌ　を計算することが可能となり、設備の異常の検知または遅れを起こすことなく設備の状態に即時的に対応する状態監視を行うことができる。また、周期運動体の異常を検出するための指標として従来用いられてきた指標よりも異常に敏感な正規化６次モーメントを利用することにより、設備の異常を確実に検出することができ、またパラメータＱＲＮ＋Ｌ　の値に応じて異常の程度を判別することができる。更に、本発明の状態監視方法は、転がり軸受けの一の転動体に傷が生じた場合などの、設備の初期異常を敏感に検出することが可能であり、本発明の設備監視方法を用いて初期異常を検出することにより設備の大規模な故障を未然に防止することができる。
【０１０５】
本実施の形態においては、一のセンサ３１が計測したデータに基づいて設備の状態を監視する形態を示しているが、これに限るものではなく、一の設備、又は複数の設備の夫々に複数のセンサ３１を備え、複数のセンサ３１の夫々をデータ取得装置３２及び通信ネットワークＮＷを介して状態監視装置１に接続させ、夫々のセンサ３１が計測した夫々のデータに基づいて一又は複数の設備の状態を監視する形態としてもよい。また、本実施の形態においては、データ取得装置３２が取得した信号を蓄積する形態を示しているが、データ取得装置３２は取得した信号を蓄積せずに状態監視装置１へ送信し、状態監視装置１が受信した複数の信号を蓄積して、Ｌ個の信号が蓄積されたときに異常の判定を行う形態としてもよい。また、本実施の形態においては、状態監視装置１の出力部１６に警報装置４が接続されている形態を示しているが、状態監視装置１により設備が異常であると判定された場合に設備を停止させる等の設備の制御を行う制御装置を接続させる形態としてもよい。また、本実施の形態においては、状態監視装置１は、本発明のパラメータ計算装置の機能を兼ね備えている形態を示しているが、パラメータ計算装置と状態監視装置とを別々の装置にて構成してもよい。
【０１０６】
また、本実施の形態においては、監視対象の設備が転がり軸受けであるとして主に説明を行っているが、歯車またはチェーン等、周期的な運動を行う他の設備に対しても本発明は適用できる。
【０１０７】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における状態監視システムの構成を示すブロック図である。実施の形態２においては、正規化６次モーメントの標準値と監視対象の状態を示す信号列の正規化６次モーメントとの比であるパラメータＱＲＬ　を用いて監視対象の状態監視を行う。内部記憶装置１４は、転がり軸受けの転動体の数または歯車の数などの既知の値に対応した、初期異常時に発生する信号列について一の大信号当たりの信号数ｍを記憶してある。状態監視システムのその他の構成は実施の形態１と同様であり、対応する部分に同符号を付してその説明を省略する。
【０１０８】
図５は、実施の形態２に係る状態監視システムが行う動作を示すフローチャートである。センサ３１は、設備の稼働に伴ったデータを計測し、データ取得装置３２は、設備の振動に略一致した周期などの所定の周期でセンサ３１から入力された計測データをサンプリングし（Ｓ２０１）、平均値が０である複数の信号からなる信号列を取得する。データ取得装置３２は、信号が所定数蓄積されたか否かを判定し（Ｓ２０２）、信号が所定数蓄積されていない場合は（Ｓ２０２：ＮＯ）、ステップＳ２０１へ処理を戻してサンプリングを継続し、信号が所定数蓄積されている場合は（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、複数の信号からなる信号列に所定値よりも大きい絶対値を有する大信号が含まれているか否かを判定する（Ｓ２０３）。大信号が第１信号列に含まれていない場合には（Ｓ２０３：ＮＯ）、データ取得装置３２は、設備は正常であるとして処理を終了し、大信号が前記信号列に含まれていた場合には（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、データ取得装置３２は、前記信号列にて、他の信号の絶対値に対する大信号の絶対値の倍率ｓを計測し（Ｓ２０４）、計測した倍率ｓを、通信ネットワークＮＷを介して状態監視装置１へ送信する（Ｓ２０５）。
【０１０９】
状態監視装置１のＣＰＵ１１は、倍率ｓを入力部１５にて受信し（Ｓ２０６）、コンピュータプログラム２０をＲＡＭ１２へロードし、ロードしたコンピュータプログラム２０に従って、内部記憶装置１４に記憶してある一の大信号当たりの信号数ｍをＲＡＭ１２へ読み出し（Ｓ２０７）、ｓ及びｍから、設備が正常である場合に得られる正規化６次モーメントの標準値と得られた信号列の正規化６次モーメントとの比であるパラメータＱＲＬ　を、（９）式を用いて計算する（Ｓ２０８）。ＣＰＵ１１は、次に、ＲＡＭ１２にロードしたコンピュータプログラム２０に従って、計算したパラメータＱＲＬ　を予め定めてある所定値と比較し、ＱＲＬ　が所定値よりも大きいか否かを判定する（Ｓ２０９）。
【０１１０】
パラメータＱＲＬ　が所定値より大きくない場合には（Ｓ２０９：ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１２にロードしたコンピュータプログラム２０に従って、監視対象の設備は正常であると判定して処理を終了し、パラメータＱＲＬ　が所定値より大きい場合には（Ｓ２０９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、監視対象の設備が異常であると判定して、ＱＲＬ　の値に応じた異常の度合いを示す異常情報を、出力部１６から警報装置４へ送信し（Ｓ２１０）、処理を終了する。警報装置４は、状態監視装置１から受信した異常情報に従って設備の異常を報知する。
【０１１１】
図６は、ｍ＝１２の条件でパラメータＱＲＬ　を計算した結果を示す図表である。図３に示した実施の形態１におけるパラメータＱＲＮ＋Ｌ　の場合に比べて、ｓが比較的小さいときにｓの変化に対するＱＲＬ　の変化が大きい。すなわち、パラメータＱＲＬ　は、転がり軸受けにおける転動体の傷が小さいとき等の設備の初期異常に対して敏感である。従って、本実施の形態では、設備の初期異常に対してより敏感なパラメータＱＲＬ　を用いることにより、より確実に設備の初期異常を検出することができる。
【０１１２】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３における状態監視方法を示す概念図である。本実施の形態においては、電卓などの簡易的な計算装置を用いて設備の状態を把握する。設備に設けられたセンサ３１には、オシロスコープ等のデータ表示装置５１が接続されており、データ表示装置５１は、センサ３１が計測した計測データを表示する。データ表示装置５１には、図１０に示す如きデータが表示され、設備に異常が発生した場合には、図１０（ｂ）に示す如き大信号が含まれるデータが表示される。設備の作業員などのオペレータは、データ表示装置５１に表示されたデータから大信号の絶対値の倍率ｓを目測し、電卓などの計算装置５２へ倍率ｓ及び一の大信号当たりにデータに含まれる信号数ｍを入力し、（９）式を用いて、パラメータＱＲＬ　を計算装置５２にて計算する。（９）式の簡易的な式を用いることにより、簡単にパラメータＱＲＬ　を計算することが可能となり、センサ３１が計測した計測データを直接に観測したオペレータが電卓などの簡易的な計算装置を用いてパラメータＱＲＬ　を計算して、設備が稼働している現場において簡単に設備の状態を把握することができる。
【０１１３】
（実施の形態４）
図８は、本発明の実施の形態４における状態監視システムの構成を示すブロック図である。実施の形態４においては、監視対象の状態を示す信号列の正規化６次モーメントＱＮ＋Ｌ　を用いて監視対象の状態監視を行う。内部記憶装置１４は、監視対象の設備が正常であるときにデータ取得装置３２が取得したＮ個の信号からなる標準信号列と、標準信号列から（１）式を用いて計算される正規化６次モーメントの標準値ＱＮ　とを記憶している。状態監視システムのその他の構成は実施の形態１と同様であり、対応する部分に同符号を付してその説明を省略する。
【０１１４】
図９は、実施の形態４に係る状態監視システムが行う動作を示すフローチャートである。センサ３１は、設備の稼働に伴ったデータを計測し、データ取得装置３２は、センサ３１から入力された計測データをサンプリングし（Ｓ３０１）、平均値が０である複数の信号からなる信号列を取得する。データ取得装置３２は、サンプリングの結果取得した信号がＬ個蓄積されたか否かを判定し（Ｓ３０２）、信号がＬ個蓄積されていない場合は（Ｓ３０２：ＮＯ）、ステップＳ３０１へ処理を戻してサンプリングを継続し、信号がＬ個蓄積されている場合は（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、蓄積されたＬ個の信号からなる第１信号列に所定値よりも大きい絶対値を有する大信号が含まれているか否かを判定する（Ｓ３０３）。大信号が第１信号列に含まれていた場合には（Ｓ３０３：ＹＥＳ）、データ取得装置３２は、第１信号列にて、他の信号の絶対値に対する大信号の絶対値の倍率ｓ、及び一の大信号当たりに第１信号列に含まれる信号数ｍを計測し（Ｓ３０４）、倍率ｓ、一の大信号当たりの信号数ｍ、及び第１信号列を、通信ネットワークＮＷを介して状態監視装置１へ送信する（Ｓ３０５）。
【０１１５】
状態監視装置１のＣＰＵ１１は、倍率ｓ、信号数ｍ及び第１信号列を入力部１５にて受信し（Ｓ３０６）、コンピュータプログラム２０をＲＡＭ１２へロードし、ロードしたコンピュータプログラム２０に従って、内部記憶装置１４に記憶してある正規化６次モーメントの標準値ＱＮ　をＲＡＭ１２へ読み出し（Ｓ３０７）、ｓ、ｍ及びＱＮ　から、標準信号列に第１信号列を加えて構成される第２信号列の正規化６次モーメントＱＮ＋Ｌ　を（６）式を用いて計算する（Ｓ３０８）。ＣＰＵ１１は、次に、ＲＡＭ１２にロードしたコンピュータプログラム２０に従って、計算したＱＮ＋Ｌ　を予め定めてある所定値と比較し、ＱＮ＋Ｌ　が所定値よりも大きいか否かを判定する（Ｓ３０９）。
【０１１６】
計算したＱＮ＋Ｌ　が所定値より大きい場合には（Ｓ３０９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、監視対象の設備が異常であると判定して、ＱＮ＋Ｌ　の値に応じた異常の度合いを示す異常情報を、出力部１６から警報装置４へ送信し（Ｓ３１０）、処理を終了する。警報装置４は、状態監視装置１から受信した異常情報に従って設備の異常を報知する。
【０１１７】
ステップＳ３０９にてＱＮ＋Ｌ　が所定値より大きくない場合には（Ｓ３０９：ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、次に、ＲＡＭ１２にロードしたコンピュータプログラム２０に従って、監視対象の設備は正常であると判定し、（Ｎ＋Ｌ）個の信号から構成される第２信号列から、第１信号列のＬ個の信号を含む最新のＮ個の信号を選択して、新たな標準信号列として内部記憶装置１４に記憶し（Ｓ３１１）、記憶した新たな標準信号列から、（１）式を用いて、正規化６次モーメントの標準値ＱＮ　を計算し（Ｓ３１２）、計算した標準値ＱＮ　を内部記憶装置１４に記憶して（Ｓ３１３）、処理を終了する。
【０１１８】
ステップＳ３０３にてデータ取得装置３２が大信号は第１信号列に含まれていないと判定した場合には（Ｓ３０３：ＮＯ）、データ取得装置３２は、通信ネットワークＮＷを介して第１信号列を状態監視装置１へ送信し（Ｓ３１４）、ＣＰＵ１１は、入力部１５にて第１信号列を受信して（Ｓ３１５）、処理をステップＳ３１１へ進める。
【０１１９】
なお、前述の処理では、標準信号列を更新する処理を含んでいるが、設備が正常である場合には、内部記憶装置１４に記憶している標準信号列を更新することなく同一の標準信号列および正規化６次モーメントの標準値ＱＮ　を繰り返し使用することとして、データ取得装置３２から状態監視装置１へ第１信号列を送信する処理、及び状態監視装置１にて標準信号列および正規化６次モーメントの標準値ＱＮ　を更新する処理を省略した処理を用いてもよい。
【０１２０】
本実施の形態においては、取得した第１信号列に大信号が含まれている場合に、大信号の絶対値の倍率ｓ及び一の大信号当たりの信号数ｍを用いて簡易的に第２信号列の正規化６次モーメントＱＮ＋Ｌ　を計算し、計算したＱＮ＋Ｌ　に応じて設備の状態を判定する。（６）式を用いて簡易的にＱＮ＋Ｌ　を計算することにより、Ｌ個の信号が蓄積される速度に比べて充分高速に正規化６次モーメントを計算することが可能となる。また、周期運動体の異常を検出するための指標として従来用いられてきた指標よりも異常に敏感な正規化６次モーメントを利用することにより、設備の異常を確実に検出することができる。
【０１２１】
なお、本実施の形態においては、（６）式を用いて第２信号列の正規化６次モーメントＱＮ＋Ｌ　を計算し、計算したＱＮ＋Ｌ　に応じて設備の状態を判定する処理を用いているが、（７）式を用いて第１信号列の正規化６次モーメントＱＬ　を計算し、計算したＱＬ　に応じて設備の状態を判定する処理を用いてもよい。この場合においても、ＱＬ　を高速に計算し、設備の異常を検出することができる。
【０１２２】
また、簡易式を用いるのではなく、データ取得装置３２が取得した信号列を蓄積し、蓄積した信号列から（１）式を用いて正規化６次モーメントを計算し、計算した正規化６次モーメントの値に応じて設備の状態を判定する処理を用いてもよい。この場合においても、設備の異常を高感度で検出することができる。
【０１２３】
【発明の効果】
第１発明においては、監視対象の状態を示すデータから、状態の変化に対して敏感な正規化６次モーメントを計算し、計算した正規化６次モーメントを用いて監視対象の状態を判定するため、監視対象の異常を確実に検出することができる。
【０１２４】
第２発明においては、複数の信号からなる信号列から、簡易的な式を用いて前記信号列の正規化６次モーメントを簡単に計算することができる。
【０１２５】
第３、第７、第１５及び第１９発明においては、監視対象の状態を示す複数の信号からなる第１信号列から、標準信号列の正規化６次モーメントと標準信号列に第１信号列を加えて構成される第２信号列の正規化６次モーメントとの比であるパラメータを、簡易的に計算することができる。
【０１２６】
第４、第８、第１６及び第２０発明においては、監視対象の状態を示す複数の信号からなる信号列から、正規化６次モーメントの標準値に対する前記信号列の正規化６次モーメントの比であるパラメータを、簡易的に計算することができる。特に、電卓などの簡易的な計算装置を用いて尖度を計算することができる。
【０１２７】
第５、第６、第９、第１０、第１３、第１４、第１７、第１８、第２１及び第２２発明においては、簡易的に計算されるパラメータを用いて監視対象の状態を判定することにより、監視対象の状態を高速で判定することができ、設備の異常の検知または遅れを起こすことなく設備の状態に即時的に対応する状態監視を行うことができる。
【０１２８】
第１１発明においては、正規化６次モーメントは信号の値の分布の変化に敏感であるため、正規化６次モーメントの比であるパラメータを所定値と比較して、前記パラメータが所定値よりも大きい場合に監視対象が異常であると判定することにより、初期故障を確実に検出することができる。更に、初期異常を検出することにより大規模な故障を未然に防止することができる。
【０１２９】
第１２発明においては、監視対象は転がり軸受け等の周期運動体であり、一の信号は周期運動体の一の振動に対応しているため、異常な振動が周期的に発生する周期運動体の初期故障を検出することができる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の状態監視システムの構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る本発明の状態監視システムが行う動作を示すフローチャートである。
【図３】Ｌ＝Ｎ／１０及びｍ＝１２の条件でパラメータＱＲＮ＋Ｌ　を計算した結果を示す図表である。
【図４】本発明の実施の形態２における状態監視システムの構成を示すブロック図である。
【図５】実施の形態２に係る状態監視システムが行う動作を示すフローチャートである。
【図６】ｍ＝１２の条件でパラメータＱＲＬ　を計算した結果を示す図表である。
【図７】本発明の実施の形態３における状態監視方法を示す概念図である。
【図８】本発明の実施の形態４における状態監視システムの構成を示すブロック図である。
【図９】実施の形態４に係る状態監視システムが行う動作を示すフローチャートである。
【図１０】周期振動体から得られるデータの例を示す模式的特性図である。
【符号の説明】
１　状態監視装置
２　記録媒体
２０　コンピュータプログラム
３１　センサ
３２　データ取得装置
４　警報装置
５１　データ表示装置
５２　計算装置
【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】
2004046654.tif 000052
【図７】
2004046654.tif 000053
【図８】
2004046654.tif 000054
【図９】
2004046654.tif 000055
【図１０】
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