JPH06201398A - 機器の異常検出方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業工程を、作業工程中の実測値と時系列に
記憶したデジタル信号の上下限値とを比較することによ
って監視し、生産性を向上させる。 【構成】 作業工程中の実測値をデジタル信号で取り出
し、かつ１サイクルのデジタルデータを基準のデータと
して、後続サイクルのデータと演算して上下限値を設定
し、以降の作業工程中に入力した実測値を前記上下限値
と比較し、比較した値が前記上下限値より外れたときに
警報を発するようにした。連続に複数個流す作業工程の
うち、最初の１個または数個をサンプリングして、連続
に変化するデータから連続に変化する上下限値を設定す
ることができて、作業工程の初期、中期および終了時の
監視を連続に行い異常を検出する。また。作業工程の１
サイクルの一つ一つの動作を時間管理することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機器の作動中、振動
値、温度、電流値等を監視し、その測定値の異常時に警
報を発するようにした、機器の異常検出方法およびその
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、作動中の装置の振動値、温度、電
流値等を監視し、その測定値に異常があったときに警報
を発するようにしたものは多々ある。測定値はアナログ
信号として伝達され、直接警報機を作動させるものがあ
る。アナログ信号をディジタル信号に変換して行う方式
も、たとえば特開昭５７−２３１１８号公報、特開昭５
８−１２０９号公報に示されるように周知である。とこ
ろで従来一般的に行なわれている異常検出装置は、これ
らの事象の実測値を、あらかじめ定めた上限、下限の各
単一レベルの設定値と比較して、実測値が設定値を越え
たときには異常であると判断するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、実測値が
単一レベルの設定値に対してこれを越えた場合に、これ
を異常状態と判断して警報を発するものであると、機械
の始動時や完了停止時の変動中の異常については判断が
難しく、この部分の監視はあいまいなものになるという
問題がある。また、単に設定値を越えたというだけで
は、何が原因なのか把握が難しく、原因が加工物側や単
なる調整ずれであっても、警報を発したときには、常に
機械を止めて点検するという対処でしかなかった。

【０００４】本発明はこの点に鑑みて成されたものであ
り、作業工程の１サイクル動作中のすべてにわたって、
平常時（正常時）の値と実測値（現在値）とを比較する
ようにして、より異常の実態を捉えることができるよう
にした、機器の異常検出方法を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、作業工程中に測定した振動値、温度、電
流値等のアナログ信号をデジタル変換すると共に、作業
工程の１サイクルのデジタルデータを時系列的に記憶
し、記憶した前記デジタルデータと後続サイクルのもの
から基準値を求めると共に上下限値を設定し、以降の作
業工程中に測定した振動値、温度、電流値等を前記上下
限値と比較し、比較した値が前記上下限値より外れたと
きに警報を発するようにしたことを特徴とする。

【０００６】また、上記方法において、初回の作業工程
以降の作業工程中に測定したもっとも大きい値を記憶
し、記憶した値が前記上下限値より外れたときに警報を
発するようにしたことを特徴とする。

【０００７】また、上記の方法を実施するために、その
装置は作業工程中の測定データを入力するＡ／Ｄコンバ
ータとその後段の測定データを時系列に記憶するサンプ
ルホールド回路と、測定データの１サイクルの初めを検
出し前記サンプルホールド回路に出力するレベルトリガ
回路と、前記サンプルホールド回路の出力を演算してデ
ータの上下限値を設定する基準値回路と、前記Ａ／Ｄコ
ンバータの初回以降の出力と前記基準値回路の設定出力
とを比較する比較回路と、該比較回路の所定出力によっ
て作動する警報回路とを有することを特徴とする。

【０００８】

【作用】上記の方法を取ることによって、作業工程の１
サイクル中、時系列に記憶した最初のデータを比較デー
タとすることができ、これを基準値として保持し、後続
サイクルのデータと比較演算することによって、連続に
変化するデータから連続に変化する上下限値を設定する
ことができ、作業工程の初期、中期および終了時の監視
を連続に行うことができ、また、１サイクル中での一つ
一つの動作を時間管理することができる。また、連続に
複数個流す作業工程のうち、最初の数個をサンプリング
して上下限値を設定し、残りの個数は同じ機械で同じ状
態で、設定した上下限値で監視しながら作業をすること
ができる。

【０００９】また、作業工程の１サイクル中、特に大き
く上下限値から外れた箇所において、時系列的に記憶し
たデータと比較しこの箇所が本来ピーク値が発生する個
所かどうかを判断することができる。

【００１０】一方、装置としての作用は、測定データを
Ａ／Ｄコンバータによってデジタル変換し１サイクルの
測定データをサンプルホールド回路で時系列に記憶する
ことができ、この記憶データを基準にしてデータの上下
限値を設定することができる。そして、この測定データ
以降の測定データと設定した上下限値とを、レベルトリ
ガ回路により時系列を合わせて比較することで基準値の
変化に対応させることができ、測定データが上下限値よ
り外れたとき、比較回路の出力が警報回路を作動させる
ことになる。

【００１１】

【実施例】本発明は作業中の異常を検出するもので、そ
の方法として、作業機械の初回の作業工程中の測定デー
タを用いて、時系列に記憶した複数の比較用のデータを
作成し、同一の機械で作業を行ったときに、この比較用
のデータを利用するものである。この方法を実施するた
めの装置は概略、入力部、記憶部、比較データ発生部、
比較部および表示部で構成される。この装置を添付図面
を参照して説明する。

【００１２】図１に示すように、入力部は、振動値、温
度、電流値等の、異常検出を行なう対象の測定値のアナ
ログ信号を入力する入力端子１と、トリガ信号を入力す
る入力端子２とを設けている。また、入力端子１には、
Ａ／Ｄコンバータ３（８ビットのもの）と、１サイクル
の始めを見出すレベルトリガ回路４、および１サイクル
中のもっとも大きい値を記憶するピークホールド回路５
が接続されている。

【００１３】記憶部はＡ／Ｄコンバータ３の後段に設け
られ、ディジタル出力値を時系列的に保持する第１のサ
ンプルホールド回路６と、第２のサンプルホールド回路
７が接続されている。第１のサンプルホールド回路６の
出力側には基準値回路８（比較データ発生部）が接続さ
れており、基準値回路８は記憶されたデータを基準値と
して入力し、その後、演算によって上下限値を設定す
る。

【００１４】基準値回路８と第２のサンプルホールド回
路７の出力側には第１の比較回路９が接続され、この第
１の比較回路９は基準値回路８の出力値（上下限値）と
第２のサンプルホールド回路７の出力値を比較し、第２
のサンプルホールド回路７の出力値が基準値回路８の上
下限値から外れたときに信号を発して警報回路10を働か
すようにしている。

【００１５】この第１の比較回路９の入力側には並列
に、ドライブ回路12の入力側が接続されており、このド
ライブ回路12の出力側には、上限値（上限値パターン
ａ）と下限値（下限値パターンｂ）、ならびに実測値
（実測値パターンｃ）を同時にアナログ的に表示する表
示器13が接続されている。ピークホールド回路５には、
このピークホールド回路５が入力端子１に入力した信号
中の最大値を記憶するとき、開始時から一定時間の間、
記憶動作をさせないための作用をするオンディレイ回路
14が接続されている。このオンディレイ回路14の出力信
号は基準値回路８の出力信号とともに第２の比較回路11
に入力し、ここで比較される。

【００１６】なお、図中符号15で示すものは、第１、第
２のサンプルホールド回路６，７の一つの入力を、入力
端子２側と、レベルトリガ回路４側のいずれかに切換え
るスイッチ、16は警報回路10の入力を第１、第２の比較
回路９，11のいずれかに選択するスイッチ、17は警報回
路10の出力端子である。

【００１７】このような構成からなるこの装置は、次の
ように使用する。まず二つのスイッチ15，16の可動接点
を、いずれも図１における上側の固定接点に接触させ
る。これにより第１、第２のサンプルホールド回路６，
７の一方の入力は、入力端子２に加えられるトリガ信号
になる。また警報回路10は第１の比較回路９に接続され
る。入力端子１に入力した、振動値、温度、電流値等
の、異常検出を行なう対象のアナログ信号は、Ａ／Ｄコ
ンバータ３によってディジタル信号に変換され、その状
態で第１、第２のサンプルホールド回路６，７に入力さ
れる。

【００１８】第１、第２のサンプルホールド回路６，７
は、入力端子２にトリガ信号が入力された時点から、こ
のディジタル信号を時系列的に保持し、第１のサンプル
ホールド回路６は、そのデータを基準値回路８に入力す
る。基準値回路８は最初のデータを仮の基準値とし、後
続サイクルのデータが入力された時点で、演算によって
上限と下限のそれぞれについての値を決定する。この上
下限値決定は、測定初期に１回行なわれ、その後の実際
に監視を行なっている時には、その上下限値が保持され
る。なお、データ精度を上げるためには１回の上下限値
決定サイクルの繰り返し回数Ｎの値が大きい方が良いの
は勿論である。また、演算途中、最大値、最小値を比較
選択することも周知の回路で行え、これをパターン化す
ることも容易である。

【００１９】このようにして得た基準値回路８からの出
力信号は、第１の比較回路９とドライブ回路12の各一つ
の入力端子に加えられる。また第２のサンプルホールド
回路７の出力信号は、基準値回路８を介することなく、
第１の比較回路９の他の入力端子に直接に加えられると
共に、ドライブ回路12に入力される。第１の比較回路９
は、これら二つの入力信号の大きさを比較し、第２のサ
ンプルホールド回路７の出力信号のレベル値が、基準値
回路８の出力信号の上下限値を越えたとき、スイッチ16
を介して警報回路10に信号を送り、図示しない警報器を
作動させる。一方、ドライブ回路12に入力された各信号
はこれに接続された表示器13に重合して表示される。

【００２０】表示器13はこの信号により、基準値による
上限値（上限値パターンａ）と下限値（下限値パターン
ｂ）、ならびに実測値（実測値パターンｃ）を液晶パネ
ルに同時にアナログ的に表示する。この表示は、１サイ
クル分の基準値に対する上下限値と実測値について、そ
れぞれ表示され、ここでは上下限値を折線グラフとし、
実測値を棒グラフで表示している。スイッチ15の可動接
点を図における下方の固定接点に接触させて、第１、第
２のサンプルホールド回路６，７にレベルトリガ回路４
からの信号が入るようにしたときには、１サイクル中の
ピーク時の時系列的な折線グラフが表示される。この場
合のレベルトリガ回路４は、１サイクルの始めを認識す
るための回路であり、任意の設定レベル以上の入力があ
ったとき、その信号を出力することになる。

【００２１】スイッチ16の可動接点を、図１の下方に示
す固定接点に接触させたときには、第１の比較回路９は
休止し、第２の比較回路11の出力信号で、警報回路10が
作動することになる。この場合、ピークホールド回路５
は、入力端子１に入力するアナログ信号のレベルが、１
サイクル中にもっとも大きくなったときにその値を記憶
する。この記憶は、オンディレイ回路14に設定された遅
れ時間の経過後に行なわれ、記憶されると、第２の比較
回路11によって、基準値回路８の出力値と比較されるこ
とになる。スイッチ16の可動接点が図１における下方の
固定接点に接触していると、第２の比較回路11の出力値
によって警報回路10が作動する。

【００２２】本発明の異常検出装置は、上記のように作
動するが、ここで主要部分についてのさらに詳細な説明
をする。まず、上下限値を決定するための基準値を時系
列に記憶させ、また１サイクルの波形パターンを得るこ
とは本装置にとって重要な役割の一つである。方法とし
ては、装置を教示モードにして、正常な状態の波形とな
る作業工程の信号を逐次入力させ、その入力した複数サ
イクル分の波形データを逐次平均化処理等を行なわせ
る。装置を教示モードから判定モードに切換えることに
より、平均化処理された波形データは、「基準波形デー
タ」の一つとして本装置に記憶される。

【００２３】次に、上下限値設定方法について述べる。
これは基準波形データに対して、プラス、マイナスの許
容値を設定するもので、この方法には３通りのモードが
ある。その１は、基準波形データに対して、設定した許
容値を加算および減算する方法である。これは、基準波
形データに許容値である一定値を加減して、その両者の
結果を上下限値とするものである。その２は、基本波形
データに対して、設定した許容値を乗法処理するもので
ある。これは、基準波形データに対して、プラス側およ
びマイナス側の設定した許容値を乗算し、その結果を上
下限値とするものである。その３は、上記二つの方法を
組合せたものである。

【００２４】上記３通りの設定方法は、波形パターンを
判定する設備によって、適切に選定する必要がある。た
とえば、ユニット送りの位置を時間軸で波形パターン化
した場合、上下限値設定は、その１として述べた加減法
で処理することが望ましい。また切削振動や、主軸の負
荷電流などは、その２またはその３として説明した乗法
処理をした上下限値設定が必要となる。

【００２５】ピークホールド回路５については、次の点
を考慮する必要がある。すなわち、１サイクル中の波形
でピーク値は、特別の意味をもつ場合が多い。たとえば
切削負荷電流の場合、もっとも切削負荷が高いポイント
ということになる。またブレーキ付モータ等の場合、そ
の立上がり時の負荷電流がピーク値となるが、そのピー
ク値がブレーキやモータの状態を監視するのに、重要な
役目を果すことが知られている。そのような理由から本
装置は、１サイクル波形とは別にピーク値の異常判別を
しており、異常がピーク値での異常なのか否かが、ラン
プ表示等によってわかるようになっている。

【００２６】また、刃具やワークの変更の多いＮＣ加工
機の場合、波形データも数種類用意する必要がある。そ
こで本装置は、それに対応した基準波形データおよび上
下限値を前以て準備し、記憶させておき、刃具、ワーク
の種類の信号を加工機側より受けたとき、これを選択す
る機能を備えることもできる。

【００２７】本発明に係る異常検出装置の具体的な適用
例を説明する。まず図２に示すものは、ワークの加工状
態の監視を、経過時間と送りユニットのモータ負荷電流
または刃物台上の切削振動との関係で捉えたものであ
る。図示するように実測値パターンｃの一部に許容値か
ら得た上限値（上限値ａパターン）を越えたピークレベ
ルが見られる。これは刃具の破損あるいは刃具のチッピ
ングとして観測される。このように、本装置によれば、
従来の単一基準レベルでの検出方法に較べ、格段に高い
信頼性で検出することができる。このため刃具破損件数
の低減化と、設備の無人化とを図ることができる。

【００２８】図３は、圧入加工するワークの圧入状態
を、時間経過と、圧入ヘッドの変位、油圧ならびに圧入
力等の関係で検出したところを示すものである。この場
合においても、時間との関係で圧入代の大小が識別でき
るので、品質の維持に貢献することができる。品質の維
持については、図示はしないが、故障すると大きな損失
を蒙る重要設備について、振動あるいは電流値の常時監
視を行ない、故障状態が継続する前に異常を告知するよ
うな用法も考えられる。

【００２９】図４に示すものは、ワークの形状を認識判
定させるためのものである。この場合、ワーク18のＰ部
の形状を認識判定するのに、変位センサ19をワーク18の
表面に沿って走らせ、その信号を図１に示す装置の入力
端子１に入力すると、Ｐ部の形状の良否が検出できるこ
とになる。また同様の方法により、１個のセンサで、エ
ンジン等の組付け部品の誤認欠品検出に応用することも
できる。これらは品質の確保につながる。

【００３０】

【発明の効果】本発明は以上説明したように、作業工程
の１サイクルの測定値を時系列的に記憶するとともに、
その記憶されたデータを基準として、後続サイクルのデ
ータと演算することによって上下限値を設定し、この連
続した上下限値を現在値（実測値）の比較データにする
ので、判定する対象物に応じて、種々の比較データを容
易に作成することができ、しかもこれを任意に選択でき
ることになるから、汎用的であり、多種の判定を容易に
行なえることになる利点がある。また、作業工程を連続
に監視できるので、所要時間の大小の異常も検出するこ
とができる。また、ピーク値と異常値とを判定しやすく
なるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明方法を実施するための装置の一実
施例を示す回路図である。

【図２】図１に示す装置を使用したワークの加工時の監
視を説明するグラフである。

【図３】図１に示す装置を使用したワークの圧入加工時
の監視を説明するグラフである。

【図４】図１に示す装置を使用し、ワークの形状を認識
判定させるところを説明する模式図である。

【符号の説明】

３ Ａ／Ｄコンバータ ５ ピークホールド回路 ６ サンプルホールド回路 ８ 基準値回路 ９ 比較回路 10 警報回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業工程中に測定した振動値、温度、電
   流値等のアナログ信号をデジタル変換すると共に、作業
   工程の１サイクルのデジタルデータを時系列的に記憶
   し、記憶した前記デジタルデータと後続サイクルのもの
   から基準値を求めると共に上下限値を設定し、以降の作
   業工程中に測定した振動値、温度、電流値等を前記上下
   限値と比較し、比較した値が前記上下限値より外れたと
   きに警報を発するようにしたことを特徴とする機器の異
   常検出方法。
2. 【請求項２】 初回の作業工程以降の作業工程中に測定
   したもっとも大きい値を記憶し、記憶した値が前記上下
   限値より外れたときに警報を発するようにしたことを特
   徴とする請求項１記載の機器の異常検出方法。
3. 【請求項３】 作業工程中の測定データを入力するＡ／
   Ｄコンバータとその後段の測定データを時系列に記憶す
   るサンプルホールド回路と、測定データの１サイクルの
   初めを検出し前記サンプルホールド回路に出力するレベ
   ルトリガ回路と、前記サンプルホールド回路の出力を演
   算してデータの上下限値を設定する基準値回路と、前記
   Ａ／Ｄコンバータの初回以降の出力と前記基準値回路の
   設定出力とを比較する比較回路と、該比較回路の所定出
   力によって作動する警報回路とを有することを特徴とす
   る機器の異常検出装置。