(57)【要約】【課題】不具合判定の正確さを向上する。【解決手段】機械運動装置１０の最終出力箇所および複数の運動箇所の運動をそれぞれ検出してセンサー信号として出力する複数のセンサー２０と、最終出力箇所のセンサー信号を元に、機械運動装置１０の運転停止および不具合判定の要否を判定する第１次判定手段３０および第２次判定手段４０と、運動箇所の劣化特性の運動機構シミュレーションの結果をセンサー２０に入力して得られた劣化運動パターンデータベース５１を備えるとともに、第１次判定手段３０および第２次判定手段４０で不具合判定が要と判定されると、運動箇所の運動のセンサー信号と劣化運動パターンデータベース５１の劣化運動パターンとを比較対照し、機械運動装置１０の現在の劣化運動パターンを選定する劣化運動パターン選定手段５０とを備える。【選択図】　　　　図１
2004085316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械運動装置の不具合を判定する不具合判定装置において、上記機械運動装置の最終出力箇所および複数の運動箇所の運動をそれぞれ検出してセンサー信号として出力する複数のセンサーと、
上記最終出力箇所のセンサー信号を元に、上記機械運動装置の運転停止および不具合判定の要否を判定する最終出力判定手段と、
上記運動箇所の劣化特性の運動機構シミュレーションの結果を上記センサーに入力して得られた劣化運動パターンをデータベース化して備えるとともに、上記最終出力判定手段で上記不具合判定が要と判定されると、上記運動箇所の運動のセンサー信号と上記データベースの劣化運動パターンとを比較対照し、上記機械運動装置の現在の劣化運動パターンを選定する劣化運動パターン選定手段とを備えることを特徴とする不具合判定装置。
【請求項２】
運動箇所の劣化特性を内蔵した運動機構シミュレーションを備えるとともに、上記運動箇所の劣化特性の運動機構シミュレーション結果と、劣化運動パターン選定手段で選定された現在の劣化運動パターンとを比較対照して上記運動箇所の現在の劣化度を推定し、この劣化度から保守推奨時期を算出する劣化度推定手段と、
上記保守推奨時期を表示する表示手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の不具合判定装置。
【請求項３】
劣化度推定手段は、運動箇所の劣化運動の様子を運動機構シミュレーションするとともに、
表示手段は、上記劣化度推定手段における運動機構シミュレーションの結果を３次元表示または動画表示することを特徴とする請求項２記載の不具合判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、機械運動装置の不具合を判定する不具合判定装置に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
＜文献＞　電気学会技術報告　第５６７号　２２〜２３ページ
『受配電システムの開閉保護に関する予防保全技術の動向』
【０００３】
例えば上記の文献に記載されているように、従来の不具合判定装置では、不具合判定対象としての機械運動装置の運動箇所にセンサーが設置されており、機械運動装置の正常運動からの逸脱を示す判定レベル（例えば運動箇所の運転時間など）を予め決めて、この判定レベルに相当するセンサー信号の閾値が設定される。そして不具合判定装置は、センサー信号と閾値とを比較し、センサー信号が閾値以上であれば（判定レベル以上であれば）正常運動からの逸脱と判定する。
また、機械運動装置の保守作業の要否は、センサー信号の経時的傾向から監視者が判定していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の不具合判定装置は以上のように構成されているので、予め設定した閾値とセンサー信号とを比較して、センサー信号の経時的な傾向から保守の要否を判断したり、あるいは過去の経験から閾値を割り出して設定しているため、不具合を判定するにあたっての正確さに欠けるという課題があった。
【０００５】
また、従来の不具合判定装置は、機械運動装置を診断する機能が欠落しているため、機械運動装置の不具合の進展を監視者が推定して保守の要否を判断しており、保守作業の適切な時期を提示することが難しいという課題があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、従来と比較して、不具合判定の正確さを向上することが可能な不具合判定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、この発明は、機械運動装置を診断する機能を設け、保守作業の適切な時期を提示することが可能な不具合判定装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る不具合判定装置は、機械運動装置の最終出力箇所および複数の運動箇所の運動をそれぞれ検出してセンサー信号として出力する複数のセンサーと、最終出力箇所のセンサー信号を元に、機械運動装置の運転停止および不具合判定の要否を判定する最終出力判定手段と、運動箇所の劣化特性の運動機構シミュレーションの結果をセンサーに入力して得られた劣化運動パターンをデータベース化して備えるとともに、最終出力判定手段で不具合判定が要と判定されると、運動箇所の運動のセンサー信号とデータベースの劣化運動パターンとを比較対照し、機械運動装置の現在の劣化運動パターンを選定する劣化運動パターン選定手段とを備えるようにしたものである。
【０００９】
この発明に係る不具合判定装置は、運動箇所の劣化特性を内蔵した運動機構シミュレーションを備えるとともに、運動箇所の劣化特性の運動機構シミュレーション結果と、劣化運動パターン選定手段で選定された現在の劣化運動パターンとを比較対照して運動箇所の現在の劣化度を推定し、この劣化度から保守推奨時期を算出する劣化度推定手段と、保守推奨時期を表示する表示手段とを備えるようにしたものである。
【００１０】
この発明に係る不具合判定装置は、劣化度推定手段が、運動箇所の劣化運動の様子を運動機構シミュレーションするとともに、表示手段が、劣化度推定手段における運動機構シミュレーションの結果を３次元表示または動画表示するようにしたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による不具合判定装置の構成を概念的に示す図であり、不具合判定装置の構成要素毎の動作もフローチャート的に図示している。
図１において、１０は不具合判定対象としての機械運動装置、２０は機械運動装置１０の所要の各箇所に設けられた複数のセンサー、３０は第１次判定手段（最終出力判定手段）、４０は第２次判定手段（最終出力判定手段）、５０は劣化運動パターンデータベース５１を備えた劣化運動パターン選定手段、６０は運動機構シミュレーション（運動箇所の寸法、形状、各種物理特性などを入力して、運動箇所の運動をシミュレートするもの）６１を備えた劣化度推定手段、７０は不具合判定結果を表示する表示手段である。図１の不具合判定装置は、センサー２０，第１次判定手段３０，第２次判定手段４０，劣化運動パターン選定手段５０，劣化度推定手段６０および表示手段７０から構成されている。
【００１２】
次に動作について説明する。
複数のセンサー２０は、機械運動装置１０の最終出力箇所に設置するとともに、特に故障の発生しやすい複数の運動箇所に適宜設置している。センサー２０が検出した機械運動装置１０の運動を示すセンサー信号は、有線または無線によって図１の不具合判定装置へ送られる。
【００１３】
まず、第１次判定手段３０および第２次判定手段４０は、機械運動装置の最終出力箇所に設置されたセンサー２０のセンサー信号のみで判定を行う。
第１次判定手段３０は、最終出力箇所に設置された現在のセンサー信号Ｐと、初期センサー信号Ｉとの差を初期センサー信号Ｉで除算した値（Ｐ−Ｉ）／Ｉとを比較する（ステップＳＴ３１）。そして、この値（Ｐ−Ｉ）／Ｉが予め定められた値α１以上であれば（ステップＳＴ３１でＹＥＳ）、不具合が甚だしいと判定して「機械運動装置の運転を停止すべき（運転停止）」との信号を出す（ステップＳＴ３２）。
【００１４】
一方、（Ｐ−Ｉ）／Ｉが値α１より小さければ（ステップＳＴ３１でＮＯ）、第１次判定手段３０から第２次判定手段４０へ処理が進む（ステップＳＴ４１）。第２次判定手段４０は、予め決められた範囲α１からα２までの間に（Ｐ−Ｉ）／Ｉがあるかどうかの判定を行う（ステップＳＴ４１）。α２＞（Ｐ−Ｉ）／Ｉであれば（ステップＳＴ４１でＮＯ）、「監視を継続する（監視継続）」との信号を出す（監視継続ステップＳＴ４２）。また、α１≧（Ｐ−Ｉ）／Ｉ≧α２であれば（ステップＳＴ４１でＹＥＳ）、不具合判定要と判断して劣化運動パターン選定手段５０の処理を行う（ステップＳＴ５１）。
【００１５】
なお、センサー信号で判定に供されるパラメータは、運転時間や信号のピーク値などである。また、センサー２０を設置した運動箇所の単独動作をセンサー信号は検出しており、ある運動箇所の動作がその他の運動箇所から影響を受けるような場合には、複数のセンサー信号を演算処理してその他の運動箇所の影響を除去し、ある運動箇所の単独動作が得られるようにしても良い。
【００１６】
劣化運動パターン選定手段５０は、機械運動装置１０内の複数箇所に設置したセンサー２０からのセンサー信号と、劣化運動パターンデータベース５１のデータとを比較対照・パターン認識し、劣化運動パターンを選定する（ステップＳＴ５１）。劣化運動パターンデータベース５１は機械運動装置の各運動箇所（センサー２０を設置した運動箇所）の劣化特性を運動機構シミュレーションに入力して求めたものであり、その箇所特有の劣化運動が発生したときの運動機構シミュレーション結果に対応したセンサー信号を劣化運動パターンデータベース５１としてデータベース化している。図２は劣化度−運転時間特性（劣化特性）の一例として、ある運動箇所で劣化度に応じて発生する運転時間特性を実験により求めたものである。
【００１７】
劣化運動パターン選定手段５０によって劣化運動パターンが選定されると、現劣化度推定手段６０へと進み、現在ｔの劣化度Ｄを推定する（ステップＳＴ６１）。劣化した運動箇所の劣化度−運転時間特性を運動機構シミュレーション６１に入力して算出した結果と、センサー信号が示す現在の劣化運動パターンとを劣化度推定手段６０が比較対照することにより、現在劣化した運動箇所の劣化度Ｄを推定する。
【００１８】
そして、ステップＳＴ６２では、劣化度推定手段６０が警告レベルの判定を行う。例えば図２では、劣化度−運転時間特性の機械運動装置１０全体の動作への影響を模擬しておき、正常領域（［０〜ｔＣ］），点検領域（［ｔＣ〜ｔＭ］），保守推奨領域（［ｔＭ〜ｔＡ］），運転危険領域（［ｔＡ〜ｔＳ］）などに区分している。現在ｔの劣化レベルＤが警告レベルＤＡ以上であれば（ステップＳＴ６２でＹＥＳ）、保守点検の作業に入るべきとの警告を劣化度推定手段６０が出す（ステップＳＴ６３）。
【００１９】
また、警告レベル以下であれば（ステップＳＴ６２でＮＯ）ステップＳＴ６４で保守推奨レベルの判定を劣化度推定手段６０が行う。現在ｔの劣化レベルＤが保守推奨レベルＤＭ以下であれば（ステップＳＴ６４でＮＯ）、運転継続中とする（ステップＳＴ６５）。一方、現在ｔの劣化レベルＤが保守推奨レベルＤＭ以上であれば（ステップＳＴ６４でＹＥＳ）、現在より時間ｔＡ−ｔ以内（保守推奨時期）に保守作業を行うべきことを劣化度推定手段６０が表示手段７０に推奨・表示する（ステップＳＴ７１）。
このように、劣化度推定手段６０を設けるようにすることで、機械運動装置１０の診断機能が実現され、保守作業の適切な時期を推奨することが可能になる。
【００２０】
さらに、運動機構シミュレーション６１を使用して、例えば保守推奨時期を過ぎた状態の劣化度ＤＡ以上の運動箇所を有する機械運動装置１０の劣化運動の様子をシミュレーションし、このシミュレーション結果を表示手段７０で３次元表示・動画表示しても良い。このようにすることで、不具合の様子を具体的に把握しやすくなる。
【００２１】
以上のように、この実施の形態１によれば、機械運動装置１０の最終出力箇所および複数の運動箇所の運動をそれぞれ検出してセンサー信号として出力する複数のセンサー２０と、最終出力箇所のセンサー信号を元に、機械運動装置１０の運転停止および不具合判定の要否を判定する第１次判定手段３０および第２次判定手段４０と、運動箇所の劣化特性の運動機構シミュレーションの結果に対応したセンサー信号を入力して得られた劣化運動パターンデータベース５１を備えるとともに、第１次判定手段３０および第２次判定手段４０で不具合判定が要と判定されると、運動箇所の運動のセンサー信号と劣化運動パターンデータベース５１の劣化運動パターンとを比較対照し、機械運動装置１０の現在の劣化運動パターンを選定する劣化運動パターン選定手段５０とを備えるようにしたので、従来と比較して、不具合判定の正確さを向上することができるという効果が得られる。
【００２２】
また、この実施の形態１によれば、運動箇所の劣化特性を内蔵した運動機構シミュレーション６１を備えるとともに、運動箇所の劣化特性の運動機構シミュレーション６１結果と、劣化運動パターン選定手段５０で選定された現在の劣化運動パターンとを比較対照して運動箇所の現在ｔの劣化度Ｄを推定し、この劣化度Ｄから保守推奨時期を算出する劣化度推定手段６０と、保守推奨時期を表示する表示手段７０とを備えるようにしたので、機械運動装置１０の診断機能が実現され、保守作業の時期を適切に推奨できるという効果が得られる。
【００２３】
さらに、この実施の形態１によれば、劣化度推定手段６０が、運動箇所の劣化運動の様子を運動機構シミュレーション６１でシミュレートするとともに、表示手段７０が、劣化度推定手段６０における運動機構シミュレーション６１の結果を３次元表示または動画表示するようにしたので、不具合の様子を具体的に把握できるという効果が得られる。
【００２４】
実施の形態２．
この実施の形態２では、この発明の具体例として、次の図３に示す真空遮断装置の開閉機構について説明する。
【００２５】
図３はこの発明の不具合判定装置による不具合判定対象の一つである真空遮断装置の開閉機構を示す図である。
図３において、Ｃ１は投入コイル、ＰＣ１は投入コイルＣ１のプランジャー、Ｌ１は投入レバー、Ｔ１は投入トリガー、Ｋ１は投入バネ、Ｋ２は投入連結ピン、Ｍはモーター、Ｘは回転軸、Ｔ２は開放トリガー、Ａ，Ｂはピン、Ｃ２は開放コイル、ＰＣ２は開放コイルＣ２のプランジャー、Ｌ２は開放レバー、Ｋ３は開放バネ、Ｒはローラー、Ｌ３は主レバー、Ｋ４は接圧バネ、Ｙは開閉機構の接点、Ｓ１〜Ｓ３は開閉機構に設置された各種のセンサーである。
【００２６】
センサーＳ１は開閉機構の複数箇所に設置されており、最終出力である接点Ｙの開放・投入の動作を監視している。このセンサーＳ１からの信号によって、実施の形態１で述べた第１次判定手段および第２次判定手段による判定をまず行う。
【００２７】
第２次判定手段で劣化があると判定されると、劣化運動パターン選定手段は、開閉機構の複数箇所に設置したセンサーＳ２，Ｓ３からのセンサー信号と、劣化運動パターンデータベースとを比較対照する。
【００２８】
図３に示すように、投入バネＫ１，開放バネＫ３などに蓄えられたエネルギーによって開閉機構は動作するが、一般にバネはその伸縮回数とともに疲労劣化を起こし、放勢エネルギーが減少していく。そこで、投入バネＫ１，開放バネＫ３の箇所に位置センサーＳ２を取り付けて、伸縮回数をパラメータにしてエネルギー開放時のバネ長を計測する。疲労劣化の度合いに応じてエネルギー開放時の長さが短くなっていくバネの特性をもとに、放勢エネルギーの伸縮回数依存性を考慮し、バネが劣化した場合の運動パターンのデータベースを作成する。
【００２９】
また、図３に示した回転軸Ｘには投入レバーＬ１や開放レバーＬ２が繋がっており、投入動作や開放動作にとって重要な箇所である。潤滑油の固化によって回転軸Ｘの箇所で劣化が進行すれば、回転軸Ｘを中心とするレバーＬ１，Ｌ２の回転も円滑でなくなるため、同じ運動を行うのに余計な時間を要するようになったり、回転ストロークが不足したりする。そこで、レバーＬ１，Ｌ２の動きを光位置センサーＳ３などで監視すれば、運動の様子を検出できる。同時に、運動機構シミュレーションの回転軸Ｘに潤滑油の固化時間特性を入力し、回転軸Ｘが固化劣化した場合の運動パターンを運動パターンデータベースに作成しておく。
【００３０】
このように、開閉機構の複数の運動箇所をセンサー設置箇所として選定し、それぞれの箇所に特有の劣化特性を入力した運動機構シミュレーションによって運動を予め模擬しておく。また、開閉機構の各箇所に取り付けたセンサーにそれぞれの劣化運動パターン特有の特性を入力した場合のセンサー信号を元に、劣化運動パターンデータベースを構築する。このことにより、不具合判定を正確に行うことが可能になる。
【００３１】
また、例えば劣化運動パターンが回転軸Ｘの箇所で潤滑油の固化によるものと劣化運動パターン選定手段が選定した場合、運動機構シミュレーションの回転軸Ｘに潤滑油固化−運転時間特性を入力してシミュレーションを行い、シミュレーション結果とセンサー信号とを比較対照することにより、現在の潤滑油の固化度を推定することができる。
【００３２】
なお、回転軸Ｘでの潤滑油固化−運転時間特性は、実機あるいはモデルを使用して実験により予め取得しておく。回転軸Ｘでの潤滑油固化−運転時間特性を運動機構シミュレーションに入力して、真空遮断装置の開閉機構の動作シミュレーションを行い、開閉機構に及ぼす影響度から判断して、図２に示したような正常領域、点検領域、保守推奨領域、警告領域、運転停止領域を決める。
【００３３】
例えば現在の潤滑油の固化レベルが保守推奨領域にあれば、現在より時間ｔＡ−ｔ以内に保守すべきことを表示手段で表示する。このように、従来と異なって、保守作業の時期を適切に提示することが可能になる。
【００３４】
また、運動機構シミュレーションで警告領域での開閉機構の動作をシミュレートし、この結果を表示手段で３次元表示・動画表示することで、説得力のある不具合判定が可能になる。
【００３５】
実施の形態３．
実施の形態２の具体例では、この発明の不具合判定装置を真空遮断装置の開閉機構に適用した場合について説明したが、同様に、ガス絶縁開閉装置や空気遮断装置、油遮断装置、磁気遮断装置などの開閉機構に適用することも可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、機械運動装置の最終出力箇所および複数の運動箇所の運動をそれぞれ検出してセンサー信号として出力する複数のセンサーと、最終出力箇所のセンサー信号を元に、機械運動装置の運転停止および不具合判定の要否を判定する最終出力判定手段と、運動箇所の劣化特性の運動機構シミュレーションの結果をセンサーに入力して得られた劣化運動パターンをデータベース化して備えるとともに、最終出力判定手段で不具合判定が要と判定されると、運動箇所の運動のセンサー信号とデータベースの劣化運動パターンとを比較対照し、機械運動装置の現在の劣化運動パターンを選定する劣化運動パターン選定手段とを備えるようにしたので、従来と比較して、不具合判定の正確さを向上することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による不具合判定装置の構成を概念的に示す図である。
【図２】劣化度−運転時間特性の一例を示す図である。
【図３】この発明の不具合判定装置による不具合判定対象の一つである真空遮断装置の開閉機構を示す図である。
【符号の説明】
１０　機械運動装置、２０　センサー、３０　第１次判定手段（最終出力判定手段）、４０　第２次判定手段（最終出力判定手段）、５０　劣化運動パターン選定手段、５１　劣化運動パターンデータベース、６０　劣化度推定手段、６１運動機構シミュレーション、７０　表示手段、Ａ，Ｂ　ピン、Ｃ１　投入コイル、Ｃ２　開放コイル、Ｋ１　投入バネ、Ｋ２　投入連結ピン、Ｋ３　開放バネ、Ｋ４　接圧バネ、Ｌ１　投入レバー、Ｌ２　開放レバー、Ｌ３　主レバー、Ｍモーター、ＰＣ１　プランジャー、ＰＣ２　プランジャー、Ｒ　ローラー、Ｓ１〜Ｓ３　センサー、Ｔ１　投入トリガー、Ｔ２　開放トリガー、Ｘ　回転軸、Ｙ　接点。
【図１】
2004085316.tif 000003
【図２】
2004085316.tif 000004
【図３】
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