(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品の落下が想定される領域に配置された抵抗膜方式のタッチパネルと、
前記タッチパネルの出力信号がタッチによって変化した時点をもって前記タッチパネルへのタッチの座標点を判定し、この判定結果を維持する判定手段と、
前記判定手段が前記タッチパネルへのタッチの座標点を判定した場合に当該判定したタッチの座標点を特定する警告用の信号を出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする部品落下検出装置。
【請求項２】
前出出力手段は、継続的に警告用の信号を出力する、請求項１に記載の部品落下検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品の落下を検出する技術に係り、特に、発電所や変電所等に設置される各種の機器の収納空間等のように、振動が発生する狭い空間内での使用に適した部品落下検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電所や変電所に設置される遮断器や断路器等の機器は、厳重に管理されなければならず、故障に際してはその早期発見が急務となる。これらの機器が故障するに際しては、部品の脱落等の現象が発生することもあるので、これを直ちに検出できれば、故障の兆候を事前に掴むことができ、故障の未然防止に役立つ。とりわけ、発電所や変電所では、遮断器等の機器を操作箱に収めて屋外に設置することも珍しくなく、このような場合、部品の脱落が起こり易い。遮断器等は、油圧や空気圧、あるいは電磁コイルを動力源として動作するため、その動作に伴い、操作箱という限られた空間内に大きな振動が発生し、ボルトやナットが緩み易くなるからである。
【０００３】
この出願の発明者は、各種機器の故障の原因となる部品の脱落、より正確には部品の落下を検出する技術を紹介する文献として、特許文献１を見出した。この文献は、基台の上にバネを介して支台を配置し、支台の上に振動センサを介して部品受け部を配置し、部品受け部に部品が落下したことを、振動センサの出力に基づいて検出するようにした発明を紹介している（特許文献１の段落［０００４］参照）。振動センサとしてこの文献が紹介しているのは、圧電素子を用いたセンサである。そして、振動センサをバネで支えているのは、床面から伝わる周辺機器からの振動を吸収して、この振動によって振動センサが振動しないようにするためであるとしている。誤検出防止を謳っているわけである（特許文献１の段落［０００５］参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公平７−２４０００号公報
【特許文献２】特開２０００−１３９９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されているように、圧電素子を用いた振動センサで部品の落下を検出しようとすると、周辺で発生する振動が振動センサに伝わることによる誤検出防止策を取らなければならない。このため、検出装置が大掛かりなものとなり、その分の設置空間も必要となる。とりわけ、遮断器等の機器を操作箱に収めた場合、内部空間の自由度が少ないことから、検出装置を設置できない場面も予想される。
【０００６】
これに加えて、特許文献１に記載されているバネによる振動吸収構造は、空気中を伝わる振動に対しても有効なものなのかどうか、疑問が残る。
【０００７】
なお、特許文献２は、本来的にデータ入力デバイスとして用いられている歯科用ユニットのタッチパネルに、地震発生時に落下物が当たって治療椅子等が勝手に動き出すという類の問題を提起している。一応、先行技術文献として挙げる。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、振動が発生する空間内で使用しても振動による誤検出を引き起こすことがなく、しかも、センサ部の厚みを薄くして狭い空間にも設置可能な部品落下検出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の部品落下検出装置は、部品の落下が想定される領域に配置された抵抗膜方式のタッチパネルと、前記タッチパネルの出力信号がタッチによって変化した時点をもって前記タッチパネルへのタッチの座標点を判定し、この判定結果を維持する判定手段と、前記判定手段が前記タッチパネルへのタッチの座標点を判定した場合に当該判定したタッチの座標点を特定する警告用の信号を出力する出力手段と、を備えることによって上記課題を解決した。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、抵抗膜方式のタッチパネルによって落下した部品を検出するようにしたので、特別な策を講ぜずとも振動による誤検出を心配することなく部品の落下を正確に検出することができ、また、抵抗膜方式のタッチパネルは厚みが薄いので狭い空間内にも大過なくタッチパネルを設置することができ、したがって、発電所や変電所等に設置される各種の機器の収納空間等のように、振動が発生する狭い空間内での使用に適した部品落下検出装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の一形態を示す部品落下検出装置の模式図。
【図２】遮断器等の機器が収納された操作箱内への適用例を示す斜視図。
【図３】各部の電気的接続を示すブロック図。
【図４】演算回路の処理内容の一例を示すフローチャート。
【図５】演算回路の処理内容の別の一例を示すフローチャート。
【図６】領域区分を例示する模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態の部品落下検出装置（検出装置１０１）は、遮断器等の機器を収納する操作箱１１への適用例を示す。
【００１３】
図１に示すように、操作箱１１には、機器の操作機構２１と検出装置１０１とが収納されている。これらの操作機構２１及び検出装置１０１は、共に、操作電源ＰＳから電力供給を受けて動作する。
【００１４】
操作機構２１からは、部品Ｐが脱落して落下することがある。検出装置１０１は、このような部品Ｐの落下を検出する。そのための構造として、検出装置１０１は、タッチパネル１０２を部品Ｐの落下を検出するセンサ部として用いている。タッチパネル１０２は、操作箱１１の底部の部品Ｐの落下が予想される領域に敷き詰められている。したがって、操作機構２１から脱落した部品Ｐは、タッチパネル１０２の上に落下する。この時、タッチパネル１０２は、落下した部品Ｐのタッチによって出力信号を変化させる。検出装置１０１は、タッチパネル１０２の出力信号に基づいてタッチパネル１０２へのタッチを判定する（判定手段）。これが、検出装置１０１による部品Ｐの落下を検出する原理の概略である。
【００１５】
検出装置１０１は、部品Ｐの落下を検出すると、警告用の信号を集中制御所に送信出力する（出力手段）。もっとも、操作箱１１の扉１２が開けられた場合には、メンテナンスが行われるはずで、この際には、操作箱１１の底部に工具類が一時的に置かれることがある。そこで、検出装置１０１は、扉１２の開閉を扉センサ１０３で監視し、扉センサ１０３が開けられた場合には、タッチパネル１０２へのタッチを判定しても警告用の信号を集中制御所に送信出力しない。
【００１６】
図２に示すように、操作箱１１は脚部１３に支持され、例えば屋外に設置されている。云うまでもなく、図２に示す操作箱１１は一例を示しているに過ぎず、その形状や大きさ等は、収納物や設置場所等の各種の事情に応じて適宜設定される。図２に一例を示す操作箱１１では、扉１２を開けると、その内部空間の大部分を、機器の操作機構２１が占有している。その隙間を縫うように、扉１２を開けた右内側面に、補助リレー（図示せず）等から構成される電気回路部５１が垂直に立てられて設置されている。検出装置１０１の回路部分も、電気回路部５１に搭載されている。操作機構２１や電気回路部５１等の収納物は、操作箱１１の底部に接しないように配置されている。このため、操作箱１１の底部は、いわば自由領域となっている。この自由領域となった操作箱１１の底部に、タッチパネル１０２が敷き詰められている。図２中では、タッチパネル１０２をハッチング付きで模式的に示す。図２からも明らかなように、タッチパネル１０２は極めて厚みが薄いものなので、僅かな空間が開いていれば、容易に設置可能である。しかも、タッチパネル１０２の下に、弾性を有する弾性シート等のクッション材を敷き詰める余裕があることも、図２から見てとれる。クッション材は、部品Ｐの落下による衝撃からタッチパネル１０２を守る。
【００１７】
図３に各部の電気的接続を示すブロック図として示すように、検出装置１０１の回路部分は、演算回路１０４を中核としている。演算回路１０４は、例えば集積回路によって構成され、トリガに応じて予め決められた処理をシーケンシャルに実行する論理回路を構築している。もちろん、電子計算機によって演算回路１０４を構成してもよい。演算回路１０４は、記憶部１０５を内蔵している。このような演算回路１０４には、タッチパネル１０２がそのコントローラ１０６を介して接続しており、前述の扉センサ１０３も接続している。演算回路１０４は、集中制御所の図示しないシステムに、信号出力回路１０７を介して警報用の信号を送信出力できるようにしている。演算回路１０４は、コンピュータとのデータ通信を可能とするインターフェース１０８も備えている。コンピュータは、演算回路１０４が内蔵している記憶部１０５に対して、所定のデータを登録させることができる。所定のデータというのは、タッチパネル１０２の座標点とタッチパネル１０２上の領域（後述する図７の領域１〜４）との対応関係定義である。コンピュータは、インストールしている特有のアプリケーションソフトウェアによって、タッチパネル１０２の映像をディスプレイ表示し、この映像上で領域指定を可能とする。これにより、タッチパネル１０２の座標点とタッチパネル１０２上の領域とを対応付けた、対応関係定義が生成される。コンピュータは、生成した対応関係定義を、インターフェース１０８を介して検出装置１０１に送信出力する。演算回路１０４は、受信した対応関係定義を記憶部１０５に記憶する。
【００１８】
ここで、タッチパネル１０２としては、抵抗膜方式のものが用いられている。抵抗膜方式のタッチパネル１０２は、透明電極を構成する金属薄膜を薄膜形成した二枚の板状部材を対向配置しただけのものなので、厚みが極めて薄いという美点を有している。一般的には、透明度が低いために、ディスプレイに積層配置するとディスプレイの視認性を低下させるというのが抵抗膜方式の欠点とされているが、本実施の形態では、人間が目で見て触るという本来的な使用態様でタッチパネル１０２を利用するわけではないので、この欠点は全く問題とならない。むしろ、抵抗膜方式のタッチパネル１０２は、振動にめっぽう強く、振動が発生している環境下でも正しくタッチ信号を出力するという点にかけては、他の方式と比較しても極めて大きな優位性を持っているといえよう。したがって、操作機構２１から脱落した部品Ｐの落下を検出するセンサ部として用いるタッチパネル１０２としては、数ある方式の中でも、抵抗膜方式がもっとも優れている。
【００１９】
抵抗膜方式のタッチパネル１０２は、パネル面を押すことによってタッチ信号を発生する。このため、人間の指以外の物体、例えば機器の部品Ｐとして一般的である金属製のボルトやナット等であっても、タッチ信号を発生するのに十分なだけの押圧力をパネル面にかけることができれば、そのような部品Ｐのタッチを検出することができる。その反面、あまりに軽量な部品Ｐの場合、タッチ信号を発生するのに十分なだけの押圧力をパネル面にかけることができない。抵抗膜方式のタッチパネル１０２の検出圧力は、一般的に、６０〜１２０ｇ程度であろう。つまり、６０〜１２０ｇ以上の圧力をかけなければ、タッチ信号を発生しない。これは、指でのタッチを検出するという本来的な用途を考慮した設計値である。とすると、６０〜１２０ｇよりも軽い部品Ｐの場合、継続的なタッチ信号の発生が望めない。
【００２０】
そこで、本実施の形態では、タッチパネル１０２に物体がタッチした瞬間を捉え、これをもってタッチの判定をし、この判定結果を維持する。継続的なタッチ状態をみない。これは、採用したタッチパネル１０２が規定する検出圧力よりも軽量な部品Ｐであっても、落下すればタッチパネル１０２に衝突し、その質量以上の押圧力をタッチパネル１０２に与えるであろうという思想に基づいている。より詳細には、タッチパネル１０２のパネル面にタッチがあると、タッチパネル１０２はその位置に応じた電圧変化をＸＹマトリクス配置された透明電極に発生する。コントローラ１０６は、そのアナログ値を内蔵のＡ／Ｄコンバータ（図示せず）でデジタル値に変換し、座標点を示すタッチ信号として演算回路１０４に出力する。演算回路１０４は、コントローラ１０６からこのタッチ信号を受信した時点でタッチパネル１０２へのタッチを判定し、この判定結果を維持する。これにより、タッチパネル１０２に物体がタッチした瞬間をもってタッチの判定がなされ、この判定結果が維持される。
【００２１】
もっとも、タッチパネル１０２に物体がタッチした瞬間を捉え、これをもってタッチの判定をし、この判定結果を維持するというのは、タッチを判定する処理の一例である。別の一例としては、物体がタッチパネル１０２にタッチし続けていること、換言すると、物体がタッチ信号を発生するのに十分なだけの押圧力をパネル面に与えている限りにおいて、タッチを判定するようにしてもよいことは云うまでもない。但しこの場合には、タッチパネル１０２の検出圧力よりも軽い部品Ｐがタッチパネル１０２の上にあり続けていることを検出することはできない。
【００２２】
図４は、演算回路１０４の処理内容の一例を示すフローチャートである。操作箱１１の内部で操作機構２１の部品Ｐが脱落し落下すると、その落下位置で部品Ｐがタッチパネル１０２を押圧し、タッチパネル１０２へのタッチが発生する。タッチパネル１０２のコントローラ１０６は、タッチパネル１０２へのタッチが発生すると、その座標点を示すタッチ信号を生成し、演算回路１０４に出力する。そこで、演算回路１０４は、タッチ信号発生の判定に待機しており（ステップＳ１０１）、タッチ信号を受信すると、タッチ信号の発生を判定する（ステップＳ１０１のＹＥＳ）。この時、演算回路１０４は、コントローラ１０６から受信した座標点を示すタッチ信号を、タッチの有無として判定する。
【００２３】
演算回路１０４は、タッチ信号の発生を判定すると（ステップＳ１０１のＹＥＳ）、信号出力回路１０７から警告用の信号を集中制御所に送信出力する（ステップＳ２０１）。警告用の信号は、タッチありを示す一種類の信号である。例えば、同一の論理を共有する論理体系において認識されるＬ信号又はＨ信号を警告用の一種類の信号として用いることができる。こうして、検出装置１０１から送信されてきた警告用の信号を受信した集中制御所では、操作箱１１の内部で操作機構２１から部品Ｐが脱落したことを知ることができる。
【００２４】
一例として、演算回路１０４は、タッチ信号の発生を判定すると（ステップＳ１０１のＹＥＳ）、この判定をそのまま維持し、警告用の信号を継続的に送信出力し続ける（ステップＳ２０１）。これにより、中央制御所では、警告用の信号を受信し続け、操作箱１１の内部での部品Ｐの落下を継続して認識することができる。こうすることで、落下した部品Ｐがタッチパネル１０２の検出圧力よりも軽量でタッチ信号を継続発生させ得ない場合であったとしても、落下の衝撃が検出圧力を超えれば瞬間的にタッチ信号が発生し、警告用の信号を出し続けることができる。
【００２５】
演算回路１０４が維持するタッチ信号の発生判定と警告用の信号の継続出力とは、一例として、演算回路１０４にキャンセル信号を入力することによって停止する。キャンセル信号は、例えば、集中制御所からの遠隔操作で入力できるようにしたり、操作箱１１の扉１２を開けて電気回路部５１に設けたキャンセル用スイッチ（図示せず）を操作して入力できるようにしたり、インターフェース１０８を介してコンピュータから入力できるようにする。
【００２６】
別の一例として、タッチパネル１０２のコントローラ１０６からタッチ信号を受信している間のみタッチ信号の発生を判定し（ステップＳ１０１のＹＥＳ）、その間のみ警告用の信号を送信出力するように（ステップＳ２０１）、演算回路１０４を論理構成してもよい。この場合には、タッチパネル１０２にその検出圧力以上の重量の部品Ｐがある場合にのみタッチ判定が継続され、警告用の信号が出力され続ける。
【００２７】
図５は、演算回路１０４の処理内容の別の一例を示すフローチャートである。演算回路１０４は、タッチ信号発生の判定に待機しており（ステップＳ１０１）、タッチ信号を受信すると、タッチ信号の発生を判定する（ステップＳ１０１のＹＥＳ）。この時、演算回路１０４は、コントローラ１０６から受信した座標点を示すタッチ信号を、タッチの座標点として判定する。
【００２８】
演算回路１０４は、タッチ信号の発生を判定すると（ステップＳ１０１のＹＥＳ）、その座標点を座標点として認識し（ステップＳ１０２）、信号出力回路１０７から警告用の信号を集中制御所に送信出力する（ステップＳ２１１）。警告用の信号は、ステップＳ１０２で認識した座標点を特定する信号である。例えば、同一の論理を共有する論理体系において認識されるＬ信号とＨ信号との組み合わせによって、警告用の信号を生成することができる。このようなＬ信号とＨ信号との組み合わせについて、集中制御所のシステムとコンサンセスが取れていれば、集中制御所において座標点を解析することができる。こうして、検出装置１０１から送信されてきた警告用の信号を受信した集中制御所では、操作箱１１の内部で操作機構２１からどの位置に部品Ｐが脱落したかを知ることができる。
【００２９】
集中制御所は、操作箱１１の内部で操作機構２１からどの位置に部品Ｐが脱落したかを知ることができれば、一例として、その部品Ｐの脱落という現象についての重要度を推定することができる。例えば、部品Ｐが脱落するといっても、それが直ちに重大事に発展する可能性がある場合もあれば、その部品Ｐが脱落したからといって、慌てることもないという場合もある。部品Ｐの脱落位置についての情報は、そのような価値判断の材料として大いに役立つ。
【００３０】
一例として、演算回路１０４は、タッチ信号の発生を判定すると（ステップＳ１０１のＹＥＳ）、この判定をそのまま維持し、警告用の信号を継続的に送信出力し続ける（ステップＳ２１１）。これにより、中央制御所では、警告用の信号を受信し続け、操作箱１１の内部での部品Ｐの落下位置を継続して認識することができる。こうすることで、落下した部品Ｐがタッチパネル１０２の検出圧力よりも軽量でタッチ信号を継続発生させ得ない場合であったとしても、落下の衝撃が検出圧力を超えれば瞬間的にタッチ信号が発生し、警告用の信号を出し続けることができる。
【００３１】
演算回路１０４が維持するタッチ信号の発生判定と警告用の信号の継続出力とは、一例として、演算回路１０４にキャンセル信号を入力することによって停止する。キャンセル信号については、前述した通りなので説明を省略する。
【００３２】
別の一例として、タッチパネル１０２のコントローラ１０６からタッチ信号を受信している間のみタッチ信号の発生を判定し（ステップＳ１０１のＹＥＳ）、その間のみ警告用の信号を送信出力するように（ステップＳ２０１）、演算回路１０４を論理構成してもよい。この場合には、タッチパネル１０２にその検出圧力以上の重量の部品Ｐがある場合にのみタッチ判定が継続され、警告用の信号が出力され続ける。
【００３３】
図６は、領域区分を例示する模式図である。この例では、タッチパネル１０２が四つの領域（領域１〜４）に区分されている。このような領域区分は、図３のブロック図の説明に際して前述したように、タッチパネル１０２の座標点とタッチパネル１０２上の領域とを対応付けた、対応関係定義によって定義され、記憶部１０５に記憶されている。ここで、図６に示す例では、タッチパネル１０２の座標点の集合である物理的な領域は、四つの領域（領域１〜４）に区分されており、各領域（領域１〜４）がＡ、Ｂ、Ｃという三つのカテゴリーに分類されている。これらのＡ、Ｂ、Ｃは、「緊急度」という論理的な価値観を示している。例えば、緊急度Ａは、そこに部品Ｐが落下した場合、重篤な結果をもたらす可能性があるので、緊急度が最も高いものとして位置付けられている。これに対して、緊急度Ｃは、そこに部品Ｐが落下しても、さほど心配がないので、緊急度が低いものとして位置付けられている。緊急度Ｂは、緊急度Ａと緊急度Ｃとの中間程度の緊急度として位置付けられている。一例として、このような個々の領域に付加されたＡ、Ｂ、Ｃという三種類の緊急度は、コンピュータが対応関係定義を生成するに際して設定できるようになっている。演算回路１０４は、Ａ、Ｂ、Ｃという三種類の緊急度を各領域（領域１〜４）に付加した対応関係定義をコンピュータから受信すると、これを記憶部１０５に記憶する。
【００３４】
図６に例示したような対応関係定義を記憶部１０５が記憶している場合の処理内容は、基本的には、図５に示すフローチャートと同様であり、相違する点は、ステップＳ１０２で認識する座標点の内容とステップＳ２１１で送信出力する警告用の信号の内容とだけである。以下、これについて説明する。
【００３５】
図５に示すように、演算回路１０４は、タッチ信号の発生を判定すると（ステップＳ１０１のＹＥＳ）、記憶部１０５が記憶する対応関係定義に従い、ステップＳ１０１で判定したタッチ信号そのものであるコントローラ１０６から送信されてきた座標点に対応する領域（領域１〜４のいずれか）を認識する。これが、ステップＳ１０２での座標点の認識処理となる。演算回路１０４は、ステップＳ１０２で座標点、つまり領域（領域１〜４のいずれか）を認識したならば、信号出力回路１０７から警告用の信号を集中制御所に送信出力する（ステップＳ２１１）。警告用の信号は、ステップＳ１０２で認識した領域（領域１〜４のいずれか）に付加されている緊急度Ａ、Ｂ、Ｃを特定する信号である。この信号は、記憶部１０５が記憶する対応関係定義から得られる。緊急度Ａ、Ｂ、Ｃを特定する信号は、一例として、同一の論理を共有する論理体系において認識されるＬ信号とＨ信号との組み合わせによって生成することができる。このようなＬ信号とＨ信号との組み合わせについて、集中制御所のシステムとコンサンセスが取れていれば、集中制御所において緊急度を解析することができる。こうして、検出装置１０１から送信されてきた警告用の信号を受信した集中制御所では、操作箱１１の内部で操作機構２１から部品Ｐが脱落したこと、そして、この脱落に対処すべき緊急度を知ることができる。
【００３６】
一例として、演算回路１０４は、タッチ信号の発生を判定すると（ステップＳ１０１のＹＥＳ）、この判定をそのまま維持し、警告用の信号を継続的に送信出力し続ける（ステップＳ２１１）。これにより、中央制御所では、警告用の信号を受信し続け、操作箱１１の内部での部品Ｐが脱落したこと、そして、この脱落に対処すべき緊急度を継続して認識することができる。こうすることで、落下した部品Ｐがタッチパネル１０２の検出圧力よりも軽量でタッチ信号を継続発生させ得ない場合であったとしても、落下の衝撃が検出圧力を超えれば瞬間的にタッチ信号が発生し、警告用の信号を出し続けることができる。
【００３７】
演算回路１０４が維持するタッチ信号の発生判定と警告用の信号の継続出力とは、一例として、演算回路１０４にキャンセル信号を入力することによって停止する。キャンセル信号については、前述した通りなので説明を省略する。
【００３８】
別の一例として、タッチパネル１０２のコントローラ１０６からタッチ信号を受信している間のみタッチ信号の発生を判定し（ステップＳ１０１のＹＥＳ）、その間のみ警告用の信号を送信出力するように（ステップＳ２０１）、演算回路１０４を論理構成してもよい。この場合には、タッチパネル１０２にその検出圧力以上の重量の部品Ｐがある場合にのみタッチ判定が継続され、警告用の信号が出力され続ける。
【００３９】
なお、本実施の形態では、記憶部１０５が記憶する対応関係定義中、各領域（領域１〜４）に緊急度Ａ、Ｂ、Ｃを付加したが、実施に当たっては、緊急度Ａ、Ｂ、Ｃを付加しないことも可能である。この場合、演算回路１０４が中央制御所に送信する警告用の信号は、図５のステップＳ１０２で認識した領域（領域１〜４のいずれか）を特定する信号となる。この信号は、一例として、同一の論理を共有する論理体系において認識されるＬ信号とＨ信号との組み合わせによって生成することができる。このようなＬ信号とＨ信号との組み合わせについて、集中制御所のシステムとコンサンセスが取れていれば、集中制御所において領域（領域１〜４のいずれか）を解析することができる。集中制御所は、その解析結果に基づいて、発生した部品Ｐの脱落という現象についての重要度を推定することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０２  タッチパネル
１０５  記憶部
１〜４  領域
Ａ〜Ｃ  緊急度
Ｐ  部品
【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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