(57)【要約】  【課題】  ブラスト加工装置自体の構造を変更することなく、音の変化に基づき異常を検知することのできるの異常検知方法及びシステムを提供する。  【解決手段】  ブラスト加工装置の監視対象部分における音をマイクロフォン２により音声信号として取得し、このうち検知対象とする異常が発生した時に変化が現れる周波数帯域として予め設定された設定周波数帯域の信号を、検査対象信号としてバンドパスフィルタ４で抽出し、この抽出された検査対象信号を比較器５に入力して、その出力値を正常時において前記監視対象部分が発生する音の音声信号中、前記設定周波数帯域の出力値に対応する標準出力値と比較する。  【選択図】  図３ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラスト加工装置における監視対象部分において正常時に生じる音と、検知対象とする異常の発生時に生じる音とを、音声信号において比較し、これらの音声信号において、検知対象とする異常の発生時に変化が生じる周波数帯域と、前記周波数帯域における出力値の変化と異常の発生状態との対応関係を予め特定しておき、
ブラスト加工装置の稼働中、前記監視対象部分において生じた音を音声信号として取得し、この取得された音声信号から前記特定された周波数帯域の信号を検査対象信号として抽出して、予め特定された前記対応関係に従い、この検査対象信号の出力値に基づいて検知対象とする異常発生の有無又は異常発生の程度を検知することを特徴とするブラスト加工装置における異常検知方法。
【請求項２】
前記各音声信号が、騒音成分の除去ないし低減された音声信号であり、
該騒音成分の除去ないし低減された音声信号を、前記監視対象部分及び騒音源からそれぞれ所定の距離にある第１位置において取得された音声信号と、前記監視対象部分及び前記騒音源のうちの少なくとも一方からの距離が前記第１位置とは異なる距離にある第２位置において取得された音声信号とを、両音声信号中の騒音成分が略同一の出力値となる状態で減算して得ることを特徴とする請求項１記載のブラスト加工装置における異常検知方法。
【請求項３】
前記減算を、前記騒音源からそれぞれ等距離で、前記監視対象部分からそれぞれ異なる距離の前記第１位置及び前記第２位置において取得した音声信号間で行うことを特徴とする請求項２記載のブラスト加工装置における異常検知方法。
【請求項４】
前記騒音源からの距離がそれぞれ異なる前記第１位置と前記第２位置で取得された音声信号のいずれか一方又は双方を、両音声信号中の騒音成分が略同一の出力値となるように増幅後、前記減算を行うことを特徴とする請求項２記載のブラスト加工装置における異常検知方法。
【請求項５】
前記検査対象信号が、予め設定された時間、継続して異常の発生を表す出力値を示すとき、前記異常発生の有無又は異常発生の程度を検知することを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載のブラスト加工装置における異常検知方法。
【請求項６】
前記周波数帯域、及び前記周波数帯域における出力値の変化と異常の発生状態との対応関係と共に、正常時の音声信号における前記周波数帯域の出力値である標準出力値を予め特定しておき、
前記検査対象信号の出力値と、前記標準出力値とを比較して予め特定された前記対応関係に従って、異常発生の有無又は異常発生の程度を検知することを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載のブラスト加工装置における異常検知方法。
【請求項７】
前記検知対象とする異常を、ブラスト加工装置の配管中における圧縮気体の漏れ発生の有無とし、前記周波数帯域の特定を４kHz以上と成すと共に、前記標準出力値に対し前記検査対象信号の出力値が大のとき、前記検知対象部分において圧縮空気の漏れが生じていることを判定することを特徴とする請求項６記載のブラスト加工装置における異常検知方法。
【請求項８】
ブラスト加工装置の監視対象部分における音を音声信号として取得するマイクロフォンと、
前記マイクロフォンにより取得された音声信号のうち、検知対象とする異常の発生時に変化が現れる周波数帯域として予め設定された周波数帯域の信号を抽出して出力するバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタにより抽出された周波数帯域の信号の出力値を、予め設定された標準出力値との大小を比較して、該比較結果に応じた信号を出力する比較器を備え、
前記比較器が、正常時において前記監視対象部分が発生する音の音声信号中、前記設定された周波数帯域の出力値に対応する電圧を前記標準出力値とすることを特徴とするブラスト加工装置における異常検知システム。
【請求項９】
前記マイクロフォンが、前記監視対象部分及び騒音源に対してそれぞれ所定の距離に設けられた第１のマイクロフォンと、前記監視対象部分及び前記騒音源のうちの少なくとも一方からの距離が前記第１のマイクロフォンとは異なる距離に設けられた第２のマイクロフォンから成り、
前記第１のマイクロフォンを介して得られた音声信号と、前記第２のマイクロフォンを介して得られた音声信号とを、両音声信号中の騒音成分が略同一の出力値となる状態で減算して前記バンドパスフィルタに出力する、騒音成分の除去手段を設けたことを特徴とする請求項８記載のブラスト加工装置における異常検知システム。
【請求項１０】
前記第１のマイクロフォンと、前記第２のマイクロフォンとが、前記騒音源から等距離で、前記監視対象部分から異なる距離に配置されていることを特徴とする請求項９記載のブラスト加工装置における異常検知システム。
【請求項１１】
前記第１のマイクロフォンと、前記第２のマイクロフォンとを前記騒音源から異なる距離に配置すると共に、
前記騒音成分の除去手段が、前記第１のマイクロフォンと前記第２のマイクロフォンを介して取得された音声信号のいずれか一方又は双方を、両音声信号中の騒音成分が略同一の出力値となるように前記減算前に増幅する増幅器を備えることを特徴とする請求項９記載のブラスト加工装置における異常検知システム。
【請求項１２】
前記バンドパスフィルタより出力された信号を、直流信号に変換して前記比較器に出力する検波部を設けたことを特徴とする請求項８〜１１いずれか１項記載のブラスト加工装置における異常検知システム。
【請求項１３】
前記比較器からの信号の出力時間をカウントするタイマ部を設けると共に、前記タイマ部によって、設定された時間以上、同一の比較結果を示す信号の出力がカウントされたとき、前記比較器による比較結果に基づいて異常発生の有無を判定する判定出力部を設けたことを特徴とする請求項８〜１２いずれか１項記載のブラスト加工装置における異常検知システム。
【請求項１４】
前記比較器と共にバンドパスフィルタからの信号を受信し、該受信した信号をアナログ信号として出力するアナログ出力部と、前記アナログ出力部からのアナログ信号を受信してブラスト加工装置及びその付属機器を制御する制御装置を設けたことを特徴とする請求項８〜１３いずれか１項記載のブラスト加工装置における異常検知システム。
【請求項１５】
前記アナログ出力部に入力する前の信号を、前記制御装置に対応するアナログ信号の形式に変換するレベルコンバータを備えたことを特徴とする請求項１４記載のブラスト加工装置における異常検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラスト加工装置における異常検知方法及び異常検知システムに関し、より詳細には、圧縮気体と共に研磨材を噴射するブラスト加工装置において、音に基づいて該ブラスト加工装置で発生した圧縮気体の漏れや研磨材量の変化等の異常を検知する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮気体と共に研磨材を噴射するブラスト加工装置は、各種物品の研磨や切削加工、電子部品のバリ取り、表面クリーニング等の用途に使用される他、投射する研磨材を例えば球状のショットとすることにより、ショットピーニング等の処理に使用される等、各種分野で各種の用途に使用されている。
【０００３】
なお、本明細書において「研磨材」とは、ブラスト加工装置により噴射される各種粉体ないし粒体を広く含み、被加工物の切削等に使用する砥粒の他、表面クリーニング等に使用する樹脂粒体や破砕した種子殻、前述のショットピーニングに使用される金属球やセラミックス球等の「ショット」等、各種の粉体ないし粒体を含む。
【０００４】
このブラスト加工装置では、配管やこれに連結された噴射ノズル内を流れる気体流によって研磨材を搬送すると共に加速し、この加速された研磨材を噴射ノズルの先端から被加工物に向かって噴射することで前述の各種加工を行うものであるため、配管中に穴が開く等して気体の漏れが生じた場合には、研磨材の搬送が適切に行われず、噴射される研磨材の速度や噴射の際の圧力等の加工条件に変化が生じたり、噴射される研磨材の量や密度が減少する等して、加工むらや加工不良が生じる。また、この穴から圧縮気体と共に研磨材が漏出すれば作業環境が汚染されることとなる。
【０００５】
特に、研磨材が切削性の高い材質や形状にて形成されている場合には、この研磨材が移送される際に配管内壁を切削してこれに穴を開ける場合も多い。
【０００６】
そのためブラスト加工装置にあっては、配管を定期的に点検したり、所定期間使用した後にこれを交換する等して圧縮気体の漏出等を防止し、加工条件が変化したり、研磨材の漏出により作業環境が汚染されることを防止している。
【０００７】
また、前述のような配管中における穴の発生によることなく、各部の調整のずれ等により配管中を搬送される研磨材の量が変化する場合もある。例えば、ブラスト加工装置にあっては、被加工物に投射される研磨材の量や密度が一定となるように研磨材タンクからの研磨材を定量ずつ供給する分配器等の定量得供給手段を備えているが、長期間の使用等によりこの分配器の調整が狂う等して、供給される研磨材量が多く又は少なくなる場合もある。
【０００８】
そのために、配管中に穴が開いたり、各部の調整にずれが生じたりすると、研磨材の噴射圧力や噴射速度の変化、噴射される研磨材量、噴射密度に変化が生じ、被加工物に対する加工条件が一定せずに加工むらや加工不良が生じるなど、被加工物を均一に加工することができない。
【０００９】
特に近年、セラミックスやガラス等の微細彫刻加工やプラズマディスプレイの隔壁形成等の精密加工にブラスト加工装置が用いられており、このような精密加工にあっては加工時のわずかな条件の変化によっても加工不良等が生じることから、噴射速度や噴射圧力、噴射される研磨材の量や密度等を経時的に変化させることなく、一定の安定した状態で加工を行うことができるように、ブラスト加工装置の稼働状態を監視することができれば便利である。
【００１０】
このような条件のうち、噴射される研磨材の量を一定にすることを目的として、ブラスト加工装置の配管中を搬送される研磨材の量を測定可能とした測定システムとして、研磨材回収タンクからノズルに至る配管に測定用研磨材抽出部を設け、この測定用研磨材抽出部において前記配管から一部抽出された研磨材の噴出する方向に交叉するレーザー光を照射するレーザーセンサを設けると共に、前記測定用研磨材の噴出方向の前方をノズルを有する加工室本体から研磨材回収導管を介して前記研磨材回収タンクに至る負圧下の前記研磨材回収配管系に連通した噴射量測定システムが提案されている（特許文献１参照）。
【００１１】
なお、ブラスト加工装置の異常を検知するためのものではないが、マイクで検出した音を音信号に変換して記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された音信号を電話回線を介して遠隔配置された監視室に送信する送信手段を備えたエスカレータの保全装置がある（特許文献２参照）。
【００１２】
この発明の先行技術文献情報としては次のものがある。
【特許文献１】特開２０００−８４８５５号公報（第１−６頁、図１−６）
【特許文献２】特開平１１−３３５０５６号公報（第１−４頁、図１−２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
配管中に穴が生じることによる加工むらや加工不良の発生、研磨材の漏出による作業環境の汚染等は、前述のように定期的に配管を点検し、又は交換することにより予防することができるが、生じた穴が比較的小さなものである場合には、目視等による点検では発見が困難である。
【００１４】
また、穴の発生の有無に拘わらず定期的に配管を交換する場合には、目視による点検では見落としがちな小さな穴の発生を防止することもできるが、このような交換作業は繁雑であると共に、破損していない配管についても交換するために経済的でない。
【００１５】
なお、前述のように配管中を搬送される研磨材を測定用研磨材抽出部を介して一部サンプルとして抽出し、これをレーザ光により測定する研磨材量の測定方法にあっても、前述のように配管中に穴が生じることにより配管中を流れる研磨材量が減少すれば、この研磨材量の変化を監視することで、研磨材量の変化が測定された場合にはその原因の一つとして配管中における穴の発生を予測することも可能である。
【００１６】
しかし、この方法によれば測定用研磨材抽出部を設けると共に、この抽出部において抽出された研磨材量を測定するレーザセンサ等を設ける等、装置構成が複雑であると共に、ブラスト加工装置の配管構成の設計変更が必要となる。
【００１７】
また、配管中を流れる研磨材量の変化は、配管に生じた穴の他に前述の分配器の調整のずれや、研磨材タンク内の研磨材量の減少、配管に生じた穴以外の原因による負圧縮気体の圧力変化等の各種の原因があるために、配管中を流れる研磨材の量を監視するだけでは、この変化の原因を特定することはできない。
【００１８】
なお、ブラスト加工装置以外の技術分野、一例として前掲の特許文献２に示すエスカレータでは、エスカレータが発する音に基づいてその異常等を監視する方法の存在も認められるが、ブラスト加工装置にあっては、ノズルより噴射される圧縮気体や研磨材の噴射音、噴射された研磨材が被加工物に衝突する際の衝突音、圧縮気体を発生させるコンプレッサやこのコンプレッサを駆動するモータ等の駆動音等、多種多様な雑音が生じており、異常の検知に必要な特定の音のみを選択して集音することが困難なことや、研磨材の流量変化、圧縮気体の漏れにより生ずる音の変化が、これらの周囲の雑音に比較して小さな音として生じる聞き取り難いものであることから、装置の故障等の異常が比較的明確に聞き取ることができる音として現れるエスカレータ等の場合とは異なり、ブラスト加工装置における研磨材量の変化や圧縮気体の漏れ等の異常の検知を音の変化に基づいて行うことは行われていない。
【００１９】
そこで本発明は、上記従来技術における欠点を解消するためになされたもので、ブラスト加工装置自体の構造を変更することなく、配管内を通過する研磨材の擦過音、配管中に生じた微小な穴等によって気体が漏洩することにより変化する圧縮気体の流動音等の変化に基づき、配管中における穴の発生や、配管中を移送される研磨材量の変化等の異常を検知することのできるの異常検知方法及びシステムを提供することを目的とする。
【００２０】
また、本発明の別の目的は、周囲の騒音等に影響されることなく、研磨材量の変化や圧縮気体の漏れ等に伴い生じる音の変化に基づいて正確に異常を検知することのできるブラスト加工装置の異常検知方法及びシステム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】
【００２１】
上記目的を達成するために、本発明のブラスト加工装置の異常検知方法は、ブラスト加工装置における監視対象部分において正常時に生じる音と、検知対象とする異常の発生時に生じる音とを、音声信号において比較し、これらの音声信号において、検知対象とする異常の発生時に変化が生じる周波数帯域と、前記周波数帯域における出力値の変化と異常の発生状態との対応関係を予め特定しておき、
ブラスト加工装置の稼働中、前記監視対象部分において生じた音を音声信号として取得し、この取得された音声信号から前記特定された周波数帯域の信号を検査対象信号として抽出し、予め特定された前記対応関係に従い、この検査対象信号の出力値に基づいて検知対象とする異常発生の有無又は異常発生の程度を検知することを特徴とする（請求項１）。
【００２２】
前述の方法において、前記各音声信号として、騒音成分の除去ないし低減された音声信号を用い、この騒音成分の除去ないし低減された音声信号を、前記監視対象部分及び騒音源からそれぞれ所定の距離にある第１位置において取得された音声信号と前記監視対象部分及び前記騒音源のうちの少なくとも一方からの距離が前記第１位置とは異なる距離にある第２位置において取得された音声信号とを、両音声信号中の騒音成分が略同一の出力値となる状態で減算して得ることができる（請求項２）。
【００２３】
このような減算は、前記騒音源からそれぞれ等距離で、前記監視対象部分からそれぞれ異なる距離の前記第１位置及び前記第２位置において取得した音声信号間で行うものとしても良く（請求項３）、
または、前記騒音源からの距離がそれぞれ異なる前記第１位置と前記第２位置で取得された音声信号のいずれか一方又は双方を、両音声信号中の騒音成分が略同一の出力値となるように増幅後、前記減算を行うものとしても良い（請求項４）。
【００２４】
さらに、前記検査対象信号が、予め設定された時間、継続して異常の発生を表す出力値を示すとき、前記異常発生の有無又は異常発生の程度を検知するものとしても良い（請求項５）。
【００２５】
さらに、前記周波数帯域、及び前記周波数帯域における出力値の変化と異常の発生状態との対応関係と共に、正常時の音声信号における前記周波数帯域の出力値である標準出力値を予め特定しておき、
前記検査対象信号の出力値と、前記標準出力値とを比較して予め特定された前記対応関係に従って、異常発生の有無又は異常発生の程度を検知するように構成することもできる（請求項６）。
【００２６】
また、前記検知対象とする異常を、ブラスト加工装置の配管中における圧縮気体の漏れ発生の有無とする場合には、前記周波数帯域の特定を４kHz以上と成すと共に、前記標準出力値に対し前記検査対象信号の出力値が大のとき、前記検知対象部分において圧縮空気の漏れが生じていることを判定するものとしても良い（請求項７）。
【００２７】
また、本発明のブラスト加工装置における異常検知システム１は、ブラスト加工装置の監視対象部分における音を音声信号として取得するマイクロフォン２と、
前記マイクロフォン２により取得された音声信号のうち、検知対象とする異常の発生時に変化が現れる周波数帯域として予め設定された設定周波数帯域の信号を抽出して出力するバンドパスフィルタ４と、
前記バンドパスフィルタ４により抽出された設定周波数帯域の信号の出力値を、予め設定された標準出力値との大小を比較して、該比較結果に応じた信号を出力する比較器５を備え、
前記比較器が、正常時において前記監視対象部分が発生する音の音声信号中、前記設定周波数帯域の出力値に対応する電圧を前記標準出力値とすることを特徴とする（請求項８）。
【００２８】
前述の構成の異常検知システム１において、前記マイクロフォン２が、前記監視対象部分及び騒音源からそれぞれ所定距離に設けられた第１のマイクロフォン２ａと、前記監視対象部分及び前記騒音源のうちの少なくとも一方からの距離が前記第１のマイクロフォン２ａとは異なる距離に設けられた第２のマイクロフォン２ｂから成り、
前記第１のマイクロフォン２ａを介して得られた音声信号と、前記第２のマイクロフォン２ｂを介して得られた音声信号とを、両音声信号中の騒音成分が略同一の出力値となる状態で減算して前記バンドパスフィルタに出力する、例えば差動増幅器３’等の騒音成分の除去手段３０を設けた構成とすることもできる（請求項９）。
【００２９】
この場合、取得された音声信号中の騒音成分が、略同一の出力値となるように前記第１のマイクロフォン２ａと、前記第２のマイクロフォン２ｂとを、前記騒音源から等距離で、前記監視対象部分から異なる距離に配置するものとしても良く（請求項１０）、
また、前記第１のマイクロフォン２ａと、前記第２のマイクロフォン２ｂとを前記騒音源から異なる距離に配置すると共に、
前記騒音成分の除去手段３０が、前記第１のマイクロフォン２ａと前記第２のマイクロフォン２ｂを介して取得された音声信号のいずれか一方又は双方を、両音声信号中の騒音成分が略同一の出力値となるように前記減算前に増幅する増幅器、例えばそれぞれ増幅率の異なる増幅器３１，３２を備えるものとしても良い（請求項１１）。
【００３０】
さらに、前記バンドパスフィルタ４より出力された信号を、直流信号に変換して前記比較器に出力する検波部７を設けるものとしても良い（請求項１２）。
【００３１】
さらに、前記比較器５からの信号の出力時間をカウントするタイマ部８を設けると共に、前記タイマ部８によって、設定された時間以上、同一の比較結果を示す信号の出力がカウントされたとき、前記比較器５による比較結果に基づいて異常発生の有無を判定する判定出力部９を設けた構成とすることもできる（請求項１３）。
【００３２】
さらに、前記比較器５と共にバンドパスフィルタ４からの信号（検波部７を備える場合には、検波部７を介したバンドパスフィルタ４からの信号）を受信し、該受信した信号をアナログ信号として出力するアナログ出力部１１と、前記アナログ信号出力部１１からのアナログ信号を受信してブラスト加工装置及びその付属機器を制御する制御装置（図５におけるＰＬＣ）を設けることもできる（請求項１４）。
【００３３】
また、前記アナログ出力部１１に入力する前の信号を、前記制御装置（ＰＬＣ）に対応するアナログ信号の形式に変換するレベルコンバータ１０を設けることもできる（請求項１５）。
【発明の効果】
【００３４】
以上説明した本発明の構成により、配管中に生じた穴等からの圧縮気体の漏れ、配管中を搬送される研磨材の有無や量の変化等をブラスト加工装置自体の配管構成等を変更することなく容易に検知することのできる異常検知方法及び異常検知システムを提供することができる。
【００３５】
その結果、ブラスト加工装置より噴射される研磨材の噴射圧力や噴射速度、噴射される研磨材の量や密度を常に一定に保つことができ、加工精度が向上すると共に、ブラスト加工装置により加工された被加工物の品質を均一にすることができる。
【００３６】
また、監視対象部分の音声信号として、周囲の雑音の成分を除去する構成を備えた本発明の異常検知方法及びシステムにあっては、比較的微小な音の変化として現れる圧縮気体の漏出音や、研磨材の擦過音に基づいて正確にブラスト加工装置の異常を検知することができ、信頼性の高い異常検知方法及びシステムを提供することができる。
【００３７】
その結果、従来は音による異常の検知が行われていなかったブラスト加工装置における圧縮気体の漏れや研磨材量の変化等の異常の検知を、ブラスト加工装置自体の構造を変化させることなく、その音に基づいて行うことのできる異常検知方法及びシステムを提供することができる。
【００３８】
さらに、予め設定された時間、継続して異常の発生を表す値を示すとき、前記異常発生の有無又は異常発生の程度を検知するタイマ部や判定出力部を設ける場合には、衝撃音等により瞬間的に検知対象とする異常が発生した時に生じると同様の音声信号の変化が現れた場合であっても、この変化を異常の発生として検知することがなく、異常検知を正確に行うことができる。
【００３９】
異常の検知を、検査対象信号の出力値と標準出力値との比較により行う場合には、オペアンプなどを使用した比較的簡単な構成の比較器（コンパレータ）により、異常発生の有無の検知ないし判定を行うことができ、装置を簡単かつ安価に構成することができる。
【００４０】
なお、バンドパスフィルタからの信号（検波部を備える場合には、検波部を介したバンドパスフィルタからの信号）を受信し、該受信した信号をアナログ信号として制御装置（図５中のＰＬＣ）出力する構成を備えた異常検知システムにあっては、入力信号に応じて制御装置に各種機器の制御を行わせることにより、例えば音声信号の変化の度合いに応じて各部の制御量を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
次に、本発明の実施形態につき以下説明する。
【００４２】
〔検知方法の概要〕
本発明のブラスト加工装置における異常検知方法は、ブラスト加工装置の例えば配管等の監視対象とする部分（本明細書において「監視対象部分」という。）に設置されたマイクロフォン２により、該部分における圧縮気体の流動音、該配管内を通過する研磨材の擦過音等の音を電気信号（本明細書において、「音声信号」という。）として取得し、この取得された音声信号中、検知対象とする異常の発生に基づき変化する特定の周波数帯域の信号における変化の有無を判定して、この判定結果に従って検知対象とする異常の発生を検知するものである。
【００４３】
一例として、ブラスト加工装置に設けられた内径７５mmのゴムホースに、０．１５MPaの圧縮空気を導入した際に発生する圧縮空気の流動音において、このホースに直径２mmの穴を開けて空気の漏出させた場合と、このような穴を設けていない場合の音を比較すると、図１及び図２に示すように、穴の開いていないホースに対して圧縮空気を導入した際に発生する音（図１参照）は、穴を開けたホースに対して圧縮空気を導入した場合に発生する音（図２参照）と比較して、４kHz以上の周波数帯域における顕著な落ち込みが見られ、さらに１０kHz以上の周波数帯域を比較すると、この落ち込みはさらに顕著に確認することができる。
【００４４】
そのため、前述の条件において圧縮空気をホースに導入する場合にあっては、一例としてマイクロフォン２により得られた音声信号の成分中、４kHz以上、好ましくは１０kHz以上の周波数帯域を抽出して、この周波数帯域の成分が、穴の開いていないホースに圧縮空気を導入した際に得られる正常時の音声信号から得た基準値以上存在する場合には、該ホース中に穴が開いたことを判定できるのである。
【００４５】
なお、このような音の変化は、配管中に穴が開いた場合にのみ生じるものではなく、例えば配管中を流れる研磨材の量が変化した場合にも、研磨材の例えば擦過音中に所定の変化として現れるものであり、この変化の存否に基づいて配管中を流れる研磨材の有無、研磨材量の変化の有無を検知することができると共に、音の変化の度合いに基づいて、配管中を流れる研磨材の変化量についても測定することができるものとなっている。
【００４６】
〔検知システム〕
以上に概説したブラスト加工装置の異常検知方法を実現するための異常検知システム１は、一例として下記のように構成することができる。
【００４７】
（１）実施形態１
図３に示す本発明のブラスト加工装置の異常検知システム１は、例えば配管中の穴の開き易い部分や、内部を流れる研磨材の量の測定を行う部分等の監視対象部分に設けられたマイクロフォン２と、このマイクロフォン２により検出された音声信号を増幅する増幅器３、該増幅器３により増幅された音声信号のうち、検出する異常の内容に応じて設定された周波数帯域の信号を検査対象信号として抽出するバンドパスフィルタ４、前記バンドパスフィルタ４によって抽出された検査対象信号の出力を、標準出力値と比較する比較器５を備えている。
【００４８】
前述のマイクロフォン２は、ブラスト加工装置の監視対象部分において発生した音を電気信号に変換して取得するためのもので、既知の各種のマイクロフォンを使用することができる。
【００４９】
このようにしてマイクロフォン２において電気信号として取得された監視対象部分において生じた音は、増幅器３に入力される。この増幅器３は、そのままでは後述するバンドパスフィルタ４等による処理に対応することができない、前述のマイクロフォン２により取得された比較的小出力の音声信号を、バンドパスフィルタ４等による処理が可能なラインレベルまで増幅するプリアンプとして構成されている。そして、この増幅器３で増幅された音声信号が、バンドパスフィルタ４に導入される。
【００５０】
バンドパスフィルタ４は、入力された音声信号中、検知する異常の種類に対応して予め設定された周波数帯域の音声信号のみを抽出、通過させて後述の比較器５に導入するためのものであり、マイクロフォン２によって取得された音声信号中、設定された周波数以上の高周波数域の信号を抽出するハイパスフィルタ、設定された周波数以下の低周波数域の信号を抽出するローパスフィルタ、及び、ハイパスフィルタとローパスフィルタを組み合わせる等して、設定された上下限間の範囲内にある周波数帯域の信号を抽出するフィルタのいずれも含む。
【００５１】
また、検知する異常の種類に応じて抽出する周波数帯域を変更可能とする場合には、このバンドパスフィルタ４として例えば既知のパラメトリックイコライザー等を使用して、検知対象とする異常に対応して、抽出する周波数帯域を可変としても良い。
【００５２】
一例として、このバンドパスフィルタ４は、前述のように０．１５MPaの圧縮空気が導入されたゴムホースにおける穴の発生の有無を検出する例では４kHz以上、好ましくは１０kHz以上の周波数域の音声信号のみを通過させることができるように設定するが、穴開き等の異常が発生した際に変化が現れる周波数帯域であっても、使用するホースのサイズ、材質、導入される圧縮空気の圧力等の条件により設定する周波数帯域の調整が必要となる場合があることから、これらの条件や如何なる異常を検知するかに合わせて適宜抽出する周波数帯域が可変であることが好ましい。
【００５３】
このようにして、バンドパスフィルタ４により抽出された、所定の周波数帯域の音声信号は、その後、検査対象信号として比較器５に入力される。
【００５４】
この比較器５には、前述のバンドパスフィルタ４により抽出された音声信号の出力値を、基準となる信号、例えば正常な状態において得られる前記周波数帯域における音声信号の出力値（標準出力値）と比較して、比較結果を出力する。
【００５５】
本実施形態にあっては、一例として、オペアンプを使用した比較器（コンパレータ）５を用い、この比較器５にバンドパスフィルタ４によってマイクロフォン２を介して取得された音声信号から抽出された検査対象信号を入力すると共に、正常時における音声信号の前記周波数帯域の出力値である標準出力値より求めた電圧を閾値電圧として入力して両出力の大小を比較させている。これにより、比較器５は、検査対象信号の出力値が標準出力値に対して大であるときはＨレベル、小であるときはＬレベルの信号を２値的に出力する。
【００５６】
このように構成することにより、前述のように、０．１５MPaの圧縮空気が導入されたゴムホースの例では、４kHz以上、特に１０kHz以上の周波数帯域の音声信号が、穴の開いていないホースに対して穴の開いているホースの方が高出力値を示していることから、この標準出力値として、穴の開いていないホースにおいて取得される音声信号の１０kHz以上の周波数帯域における出力値を示す電圧、ないしこれよりも若干高い電圧に設定することで、比較器５がＨレベルを出力するときには、マイクロフォン２により取得された音声信号が、穴の開いたホースの音声信号であることを、また、Ｌレベルである場合には、穴の開いていないホースの音声信号であることを判定することができる。
【００５７】
なお、比較器５に標準出力値として入力される電圧（閾値電圧）は、これを可変とすることにより、例えば本発明の異常検知システム１の感度調整を行うことができ、例えば、閾値電圧を穴の開いていないホースより取得される音声信号おける１０kHz以上の出力信号に近づけることにより、正常な状態（穴の開いていない状態）において取得可能な音声信号に対してわずかに高レベルの信号が取得された場合においてもこれを異常と検知することができ、微小な音の変化についてもこれを検出することができる。
【００５８】
また、閾値電圧を、穴の開いているホースより取得される音声信号における１０kHz以上の出力レベルに近づけることにより、感度は低下するが取得された信号の誤差等による誤作動の生じにくい設定とすることができる。
【００５９】
また、このように閾値電圧を変更可能とすることにより、検出対象となる異常の種類に応じて比較器５に入力する閾値電圧を変化させることも可能となる。
【００６０】
このようにして得られたＨレベル又はＬレベルの信号は、このような信号を受信して動作する機器等に入力され、一例として警告灯の点灯、音声アナウンスの出力、装置の停止等の制御を行うように構成しても良い。
【００６１】
なお、バンドパスフィルタ４により抽出された所定周波数帯域の音声信号は、図４に示すように検査対象信号出力部６を介して出力可能としても良い。
【００６２】
この検査対象信号出力部６は、例えばオシロスコープ等の測定機器の接続端子として使用することができ、バンドパスフィルタ４により抽出された検査対象信号を、検査対象信号出力部６に接続されたオシロスコープ等の測定機器に入力することで、バンドパスフィルタ４による信号の抽出が、予め設定した周波数帯域の信号に対して正しく行われているか否かを確認等するに便利である。
【００６３】
特にバンドパスフィルタ４として、抽出する周波数帯域を可変とするフィルタ、例えば前述のパラメトリックイコライザーを使用する場合には、抽出する信号の設定や、設定状態の確認等を測定機器の表示等に基づいて行うことができるため、設定や確認を容易かつ正確に行うことができる。
【００６４】
（２）実施形態２
本発明の異常検知システム１のさらに別の実施形態を図５及び図６を参照して説明する。
【００６５】
図５において、本発明の異常検知システム１がマイクロフォン２、増幅器３’バンドパスフィルタ４、比較器５を備える点は、前述の図３及び図４を参照して説明した前述の実施形態１の異常検知システム１と同様であるが、図５に示す本実施形態にあっては、図３及び図４に示す実施形態１の異常検知システム１とは異なり、第１、第２の２つのマイクロフォン２ａ，２ｂが設けられている。
【００６６】
また、前述の増幅部３’が、これら第１、第２の２つのマイクロフォン２ａ，２ｂより取得された音声信号を増幅するだけではなく、この２つのマイクロフォン２ａ，２ｂより取得された音声信号の差を取る（減算する）ことにより、第１、第２のマイクロフォン２ａ，２ｂにより取得された音声信号から周辺の騒音雑音等の成分を除去ないし低減し、異常の検知に必要な音声信号を抽出することができるように構成されている。
【００６７】
さらに、バンドパスフィルタ４からの交流信号を直流信号に変換する検波部７、比較器５からの出力信号を受信してその長さ（時間）をカウントするタイマ部８と、このタイマ部８におけるカウントの結果を踏まえ、監視対象部分の正常、異常を判定して出力する判定出力部９が設けられている。
【００６８】
第１、第２の２つのマイクロフォン２ａ，２ｂを介して取得された音声信号に基づいて、これらの音声信号中より周辺の騒音成分等の除去ないし低減された音声信号を得る原理について説明すると、このような騒音成分の除去は、音の強さが音源からの距離の自乗に比例して減衰することを利用するものである。
【００６９】
すなわち、
騒音源と第１のマイクロフォン２ａとの距離をａ、
騒音源と第２のマイクロフォン２ｂとの距離をｂ、
監視対象部分と第１のマイクロフォン２ａとの距離をｃ、
監視対象部分と第２のマイクロフォン２ｂとの距離をｄ、
基準距離における騒音の強度をＳ、
基準距離における監視対象部分の発生音の強度をＴ、とそれぞれ置くと、第１のマイクロフォン２ａの位置における騒音の強度Ｓ１、監視対象部分からの発生音の強度Ｔ１は、それぞれ、
Ｓ１＝Ｓ×（１／ａ）2 ＝Ｓ／ａ2
Ｔ１＝Ｔ×（１／ｃ）2  ＝Ｔ／ｃ2    となる。
【００７０】
また、第２のマイクロフォン２ｂの位置における騒音の強度Ｓ２、監視対象部分からの発生音の強度Ｔ２は、はれぞれ、
Ｓ２＝Ｓ×（１／ｂ）2＝Ｓ／ｂ2
Ｔ２＝Ｔ×（１／ｄ）2＝Ｔ／ｄ2  となる。
【００７１】
ここで、第１のマイクロフォン２ａにより取得された音と、第２のマイクロフォン２ｂにより取得された音の差分Ｄは、
Ｄ＝（Ｓ／ａ2＋Ｔ／ｃ2）−（Ｓ／ｂ2＋Ｔ／ｄ2）となる。
【００７２】
この式を、騒音成分と監視対象部分の発生音毎にまとめると、
Ｄ＝（Ｓ／ａ2−Ｓ／ｂ2）＋（Ｔ／ｃ2−Ｔ／ｄ2）となる。
【００７３】
従って、騒音成分である（Ｓ／ａ2−Ｓ／ｂ2）が０、又は０に近似し、かつ、監視対象部分からの発生音の成分である（Ｔ／ｃ2−Ｔ／ｄ2）≠０となる条件で上記減算を行う場合には、周辺の騒音成分が除去ないし低減される。
【００７４】
そこで、このような条件下で両音声信号の差分を取るためには、第１、第２のマイクロフォン２ａ，２ｂを、騒音の発生源から等距離（ａ＝ｂの位置）に配置すると共に、監視対象部分から異なる距離（ｃ≠ｄの位置）に配置することで、騒音成分の除去された、監視対象部分の発生音の成分のみを抽出することができる。
【００７５】
また、第１のマイクロフォン２ａを介して取得した音声信号を増幅率Ａで、第２のマイクロフォン２ｂにより取得された音声信号を増幅率Ｂで増幅して、増幅後の両信号の差分Ｄ’を取ると、
Ｄ’＝Ａ（Ｓ／ａ2＋Ｔ／ｃ2）−Ｂ（Ｓ／ｂ2＋Ｔ／ｄ2）となる。
【００７６】
この式を、騒音成分と監視対象部分の発生音毎にまとめると、
Ｄ’＝Ｓ（Ａ／ａ2−Ｂ／ｂ2）＋Ｔ（Ａ／ｃ2−Ｂ／ｄ2）となる。
【００７７】
従って、騒音源に対して第１のマイクロフォン２ａと、第２のマイクロフォン２ｂとを等距離に配置する場合のみならず、それぞれ異なる距離（ａ≠ｂの位置）に配置した場合であっても、（Ａ／ａ2−Ｂ／ｂ2）が０、又は０に近似した値となると共に、（Ａ／ｃ2−Ｂ／ｄ2）≠０となる増幅率Ａ，Ｂで、各マイクロフォンにより取得された音声信号を増幅した後、これらの差分を取ることにより、騒音成分が除去ないし低減された音声信号を得ることができるのである。
【００７８】
図５に示す実施形態は、前述の原理に従って第１のマイクロフォン２ａと、第２のマイクロフォン２ｂとを騒音源より等距離に配置すると共に、監視対象部分より異なる距離に配置した例であり、一例として第１、第２の２つのマイクロフォン２ａ，２ｂのうちの一方（例えば２ａ）は、ブラスト加工装置の監視対象部分、例えば配管の外周に設置し、他方のマイクロフォン（一例として２ｂ）を、例えば前述の監視対象部分より離れた位置に設置する等して、監視対象部分において生じている音が含まれていないか、又は監視対象部分において生じている音が低減された音を電気信号として取得可能に構成し両マイクロフォン２ａ，２ｂで取得した音声信号を、騒音成分除去手段３０として機能する差動増幅器３’に入力して、これらの信号の差分を増幅してバンドパスフィルタ４に出力し得るよう構成している。  
【００７９】
また、図６に示す例にあっては、騒音成分の除去手段３０が第１のマイクロフォン２ａからの音声信号を所定の増幅率Ａで増幅する増幅器３１と、第２のマイクロフォン２ｂからの音声信号を所定の増幅率Ｂで増幅する増幅器３２を備え、両増幅器３１，３２により両マイクロフォン２ａ，２ｂで取得された音声信号中の騒音成分が略同一の出力値となるように増幅した後、差動増幅器３’に入力することにより、騒音成分の除去された音声信号を得ることができるように構成している。従って、図６に示す例では、第１、第２のマイクロフォン２ａ，２ｂは、騒音源から等距離に配置しなくても良い。
【００８０】
このような差動増幅器３’の構成として本実施形態にあっては、例えばオペアンプを用いた差動増幅回路を設け、２つのマイクロフォン２ａ，２ｂによって取得された音声信号を入力し、異常の検知に必要な音と共に周囲の騒音を共に拾ったマイクロフォン２ａ，２ｂの音声信号から、騒音成分の除去と、音声信号の増幅とを同時に行うように構成している。
【００８１】
このようにして増幅器３’により騒音成分が除去されると共に増幅された音声信号は、バンドパスフィルタ４に出力される。なお、このバンドパスフィルタ４において予め設定された周波数帯域の音声信号が検査対象信号として抽出される点、及びここで使用するバンドパスフィルタの説明については、前述の実施形態１における説明と同様であるために省略する。
【００８２】
前述の実施形態１として説明した異常検知システム１の構成にあっては、このようにしてバンドパスフィルタ４において抽出された検査対象信号を比較器５に導入するものとして説明したが、本実施形態にあっては、バンドパスフィルタ４を通過して抽出された所定周波数帯域の音声信号を比較器５に導入する前に、検波部７に導入して直流信号に変換している。
【００８３】
このように、直流信号に変換された音声信号を受信した比較器５には、正常時における音声信号の対応する周波数帯域の出力を直流に換算した標準出力値が、閾値電圧として入力されており、比較器５は、この閾値電圧と検波部７からの直流信号との大小を比較して、この比較結果に応じてＨレベル又はＬレベルの信号を出力する。
【００８４】
そして、このようにして出力されたＨレベル又はＬレベルの信号が、タイマ部８に受信され、このタイマ部８において前記Ｈレベル又はＬレベルの信号の継続時間がカウントされ、受信した信号が予め設定された時間以上継続する信号であるか否かが判断される。そして、タイマ部８によるカウントの結果、該信号が予め設定された時間以上継続するものであると、判定出力部９がこのタイマ部８によるカウントの結果を受けて比較器５における比較結果を、ブラスト加工装置やその付属機器を制御する制御装置、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等の機械制御用コンピュータに出力し、この機械制御用コンピュータによって判定結果に基づいた動作、例えば警告灯の点灯や警告音の発生、音声アナウンスの出力、装置の停止等の制御を行わせている。
【００８５】
このように、比較器５の出力をタイマ部８によりカウントすることにより、例えば一時的な衝撃音等により、マイクロフォン２が取得した音声信号が、異常の発生時と近似した変化を偶然に生じ、これに基づいて比較器５がＨレベル又はＬレベルの信号を出力したとしても、比較器５が出力したＨレベル又はＬレベルの瞬間的な出力はタイマ部８においてカウントされ、所定時間継続しない信号は判定の対象より除外される。
【００８６】
なお、異常を検知する際に必要とされるＨレベル又はＬレベルの信号の継続時間はこれを可変としても良く、検出するブラスト加工装置の異常の種類に応じて、一例として０．１〜１０秒の範囲で可変とすることができる。
【００８７】
このようにしてタイマ部８及び判定出力部９において、比較器５より出力されたＨレベル、Ｌレベルのうち一定時間継続するものが選択され、判定出力部９においてタイマ部８で選択された信号に基づいて監視対象部分が異常ないし正常であることが判定される。
【００８８】
このように、図５に示す本実施形態における異常検知システム１にあっては、マイクロフォン２が周辺騒音や衝撃音等を拾った場合であっても、この周辺騒音や衝撃音等に基づいて誤判定が行われることが防止できるものとなっている。
【００８９】
なお、本実施形態の異常検知システム１において、バンドパスフィルタ４からの信号、検波部７を備える図５の例にあっては、検波部７において直流信号に変換された音声信号は、図５中に破線で示すようにレベルコンバータ１０を介してアナログ出力部１１に至り、このアナログ出力部１１より出力された信号を前述のＰＬＣ等の制御装置に出力するように構成しても良い。
【００９０】
本実施形態において、前述の比較器５は、比較結果に応じてＨレベル、Ｌレベルの信号として出力する、ディジタル量的なもの（２値データ）としての判定しか行うことができないものとなっているが、検波部７からの信号をレベルコンバータ１０で前述のＰＬＣ等で利用し得る形式の信号に変換し、これをアナログ出力部１１を介してアナログ信号のままＰＬＣに出力するように構成しても良い。
【００９１】
これにより、例えばＰＬＣに、受信したアナログ信号の変化量に応じてブラスト加工装置の制御を行わせることが可能となる。その結果、例えば、マイクロフォン２ａ，２ｂを介して配管中を流れる研磨材の擦過音等を電気信号として取得し、この擦過音の変化に基づく研磨材の流量変化を測定すると共に、この音の変化に応じてＰＬＣがブラスト加工装置に設けられた研磨材の供給器（分配器）等を調整して研磨材の調整量を適宜調整するように構成することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】ホース（穴なし）内を流れる圧縮空気音を測定したグラフ。
【図２】ホース（穴あり）内を流れる圧縮空気音を測定したグラフ。
【図３】異常検知システムの一実施形態を示す概略説明図。
【図４】異常検知システムの別の実施形態を示す概略説明図。
【図５】異常検知システムのさらに別の実施形態を示す概略説明図。
【図６】図５における増幅器部分の変更例を示す概略説明図。
【符号の説明】
【００９３】
１  異常検知システム
２（２ａ，２ｂ）  マイクロフォン
３  増幅器
３’  差動増幅器
３０  騒音成分の除去手段
３１  増幅器（増幅率Ａ）
３２  増幅器（増幅率Ｂ）
４  バンドパスフィルタ
５  比較器
６  検査対象信号出力部
７  検波部
８  タイマ部
９  判定出力部
１０  レベルコンバータ
１１  アナログ出力部
【図１】
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【図２】
2005224882.tif 000004
【図３】
2005224882.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005224882.tif 000007
【図６】
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