特許 6011875 アクチュエータの異常検出システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6011875

(24)【登録日】2016年9月30日

(45)【発行日】2016年10月19日

(54)【発明の名称】アクチュエータの異常検出システム

(51)【国際特許分類】

   G05B 23/02 20060101AFI20161006BHJP

   F15B 15/28 20060101ALI20161006BHJP

【ＦＩ】

   G05B23/02 T

   F15B15/28 H

【請求項の数】8

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2013-142556(P2013-142556)

(22)【出願日】2013年7月8日

(65)【公開番号】特開2015-14990(P2015-14990A)

(43)【公開日】2015年1月22日

【審査請求日】2015年4月8日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000102511

【氏名又は名称】ＳＭＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100149261

【弁理士】

【氏名又は名称】大内 秀治

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(72)【発明者】

【氏名】阿木 智彦

【審査官】 青山 純

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−０１１７２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−３３０１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１８６８２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３４５１４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２８０７３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０５Ｂ ２３／００ − ２３／０２

Ｆ１５Ｂ １５／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アクチュエータの可動部の移動時間に基づいて、当該アクチュエータの異常を検出するアクチュエータの異常検出システムであって、
前記可動部の変位方向に沿った前記アクチュエータの一端部に配置され、他端部側から該一端部に変位した前記可動部を検知する第１のセンサと、
前記変位方向に沿った前記アクチュエータの他端部に配置され、前記一端部側から該他端部に変位した前記可動部を検知する第２のセンサと、
前記第１のセンサ及び前記第２のセンサの検知結果に基づいて、前記アクチュエータの異常を検出する異常検出装置と、
外部からの制御信号の供給に基づいて、圧力流体を前記アクチュエータの一端部又は他端部に選択的に供給する方向切替弁と、
前記方向切替弁と前記アクチュエータの一端部とを連結し、前記圧力流体を前記一端部に供給する第１の配管と、
前記方向切替弁と前記アクチュエータの他端部とを連結し、前記圧力流体を前記他端部に供給する第２の配管と、
を備え、
前記異常検出装置は、
前記方向切替弁から前記第１の配管を介した前記アクチュエータの一端部への前記圧力流体の供給、又は、前記方向切替弁から前記第２の配管を介した前記アクチュエータの他端部への前記圧力流体の供給により、前記可動部が前記変位方向に沿って変位する場合に、前記方向切替弁への前記制御信号の供給開始時点から前記第１のセンサ及び前記第２のセンサのうち一方のセンサが前記可動部を検知できなくなった時点までの第１の検知時間と、前記供給開始時点から他方のセンサが前記可動部の検知を開始した時点までの第２の検知時間との時間差を、前記一端部と前記他端部との間で前記可動部が移動する前記移動時間として算出する移動時間算出部と、
前記移動時間、前記第１の検知時間又は前記第２の検知時間に対して所定の統計演算を行う統計演算処理部と、
前記統計演算処理部の処理結果に基づいて、前記アクチュエータ、前記第１の配管又は前記第２の配管の異常が発生したか否かを検出する異常検出部と、
を有し、
前記統計演算処理部が前記第１の検知時間に対して前記統計演算を行った場合に、前記異常検出部は、前記第１の検知時間に対する前記統計演算の処理結果に基づいて、前記方向切替弁と前記アクチュエータとの間の前記第１の配管又は前記第２の配管で異常が発生したか否かを検出することを特徴とするアクチュエータの異常検出システム。

【請求項2】

請求項１記載の異常検出システムにおいて、
前記異常検出装置は、前記移動時間、前記第１の検知時間又は前記第２の検知時間を記憶する第１の記憶部と、前記処理結果を記憶する第２の記憶部とをさらに有し、
前記異常検出部は、前記第２の記憶部に記憶された前記処理結果を読み出し、読み出した前記処理結果に基づいて、前記アクチュエータの異常が発生したか否かを検出することを特徴とするアクチュエータの異常検出システム。

【請求項3】

請求項２記載の異常検出システムにおいて、
前記第１の記憶部には、前記可動部の正常な移動時間が正常値として予め記憶され、
前記統計演算処理部は、前記移動時間算出部で算出された移動時間と、前記正常値との偏差を少なくとも算出し、算出した前記偏差を統計演算値として前記第２の記憶部に記憶し、
前記異常検出部は、前記統計演算値を前記第２の記憶部から読み出し、読み出した前記統計演算値に基づいて、前記アクチュエータの異常が発生したか否かを判定することを特徴とするアクチュエータの異常検出システム。

【請求項4】

請求項２記載の異常検出システムにおいて、
前記可動部が前記変位方向に沿って移動する毎に、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサが前記可動部を検知する場合に、前記移動時間算出部は、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサから前記各検知結果が入力される毎に、前記移動時間を算出して前記第１の記憶部に記憶し、
前記統計演算処理部は、前記移動時間算出部が前記移動時間を前記第１の記憶部に記憶する毎に、前記第１の記憶部に記憶されている全ての前記移動時間のデータを読み出し、読み出した前記データの平均値、標準偏差又は分散を算出し、算出した前記平均値、前記標準偏差又は前記分散を統計演算値として前記第２の記憶部に記憶し、
前記第２の記憶部には、前記可動部の正常な移動時間の平均値、標準偏差又は分散が正常値としてさらに記憶され、
前記異常検出部は、前記統計演算処理部が前記統計演算値を前記第２の記憶部に記憶する毎に、前記統計演算値及び前記正常値を前記第２の記憶部から読み出し、前記統計演算値と前記正常値との比較に基づいて、前記アクチュエータの異常が発生したか否かを検出することを特徴とするアクチュエータの異常検出システム。

【請求項5】

請求項４記載の異常検出システムにおいて、
前記アクチュエータの動作初期状態の一定期間、前記可動部を前記変位方向に沿って往復移動させる場合に、前記移動時間算出部は、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサから各検知結果が入力される毎に、前記可動部の移動時間を算出し、算出した前記移動時間を前記第１の記憶部に記憶し、
前記統計演算処理部は、前記第１の記憶部に記憶されている全ての前記移動時間のデータを読み出し、読み出した前記データの平均値、標準偏差又は分散を算出し、算出した前記平均値、前記標準偏差又は前記分散を前記正常値として前記第２の記憶部に記憶することを特徴とするアクチュエータの異常検出システム。

【請求項6】

請求項２〜５のいずれか１項に記載の異常検出システムにおいて、
前記移動時間算出部は、前記第１の検知時間、前記第２の検知時間及び前記移動時間を前記第１の記憶部に記憶し、
前記統計演算処理部は、前記第１の検知時間に対して所定の統計演算を行い、前記統計演算の処理結果を前記第２の記憶部に記憶し、
前記異常検出部は、前記第２の記憶部に記憶された前記第１の検知時間に対する処理結果を読み出し、読み出した前記処理結果に基づいて、前記方向切替弁と前記アクチュエータとの間の前記第１の配管又は前記第２の配管で異常が発生したか否かを検出することを特徴とするアクチュエータの異常検出システム。

【請求項7】

請求項６記載の異常検出システムにおいて、
前記方向切替弁に前記制御信号を供給する制御装置をさらに備え、
前記異常検出装置は、前記制御装置からの前記制御信号を前記方向切替弁に供給し、一方で、前記異常検出部での検出結果を前記制御装置に出力する出力処理部をさらに有することを特徴とするアクチュエータの異常検出システム。

【請求項8】

請求項２〜７のいずれか１項に記載の異常検出システムにおいて、
前記第１の記憶部に記憶された前記移動時間、前記第１の検知時間又は前記第２の検知時間、前記第２の記憶部に記憶された前記処理結果、及び、前記異常検出部での検出結果を表示する表示部をさらに有することを特徴とするアクチュエータの異常検出システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アクチュエータの可動部の移動時間に基づいて、当該アクチュエータの異常を検出する異常検出システムに関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、圧力流体（例えば、圧力気体）の供給により可動部が変位するアクチュエータでは、経験則から判断される使用頻度や動作回数（動作時間、使用期間）に到達したときに、故障前のメンテナンスが実施される。

【0003】

しかしながら、従来は、劣化が進んでいない正常なアクチュエータであってもメンテナンスにより交換されるので、無駄なコストが発生していた。また、市場では、アクチュエータの可動部の移動時間（タクト）をより短くして、高タクト化を図ることにより、アクチュエータを用いた設備の生産性を向上して、当該設備で生産される製品のコストを低く抑えることが要求されている。そのためには、作業者の判断でメンテナンス時期を設定するのではなく、自動的且つ数値的にアクチュエータを管理し、メンテナンス性を向上させることが望ましい。

【0004】

また、一般的に、圧力流体を利用したアクチュエータの劣化は、当該アクチュエータにかかる負荷の条件や、アクチュエータを含めた空気圧機器等の流体圧機器の経年変化によって発生すると考えられている。さらに、タクトの変化に起因した劣化等によるアクチュエータの故障が発生する前に、当該アクチュエータに異常が発生したことを検出できれば、流体圧機器をライフアウト直前まで利用することができ、設備を効率よく稼働させることが可能となる。

【0005】

そこで、上記のような使用頻度や動作回数（動作時間、使用期間）に基づきメンテナンスを実施する方法に代えて、アクチュエータの異常を自動的且つ数値的に検出する故障予知機能を備えた異常検出システムが種々提案されている。

【0006】

図９の異常検出システム１００は、圧力流体の流量や圧力の変動を測定することにより、アクチュエータの異常を検出するものである。この異常検出システム１００において、流体圧源１０２から方向切替弁１０４を介してアクチュエータ１０６に圧力流体が選択的に供給される。シリンダであるアクチュエータ１０６の内部では、ピストンロッド１０８に連結されたピストン１１０がアクチュエータ１０６の一端部１１６と他端部１１８との間で、図９の左右方向に変位する。

【0007】

方向切替弁１０４は、ソレノイド１１２及びスプリング１１４を有する４方向５ポートの単動式電磁弁である。すなわち、外部からの制御信号（動作指令）の供給によってソレノイド１１２が励磁されると、方向切替弁１０４は、流体圧源１０２からの圧力流体を、ポート１２０を介してアクチュエータ１０６の一端部１１６に供給すると共に、他端部１１８の流体（圧力流体）を、ポート１２２を介して外部に排気する。これにより、ピストン１１０は、一端部１１６から他端部１１８に向かって変位する。

【0008】

一方、制御信号の供給が停止すると、方向切替弁１０４は、スプリング１１４の作用により、流体圧源１０２からの圧力流体を、ポート１２２を介して他端部１１８に供給すると共に、一端部１１６の圧力流体を、ポート１２０を介して外部に排気する。これにより、ピストン１１０は、他端部１１８から一端部１１６に向かって変位する。

【0009】

なお、方向切替弁１０４とポート１２０、１２２とを接続する配管１２３、１２５の途中には、絞り及び逆止弁を並列接続して構成される継手１２４、１２６がそれぞれ配設されている。

【0010】

この場合、破線の矢印で図示するように、（１）流体圧源１０２、方向切替弁１０４及びアクチュエータ１０６間の各配管１２３、１２５、１２７、（２）方向切替弁１０４、（３）ピストンロッド１０８及び該ピストンロッド１０８とシリンダとの間の図示しないパッキン、並びに、（４）継手１２４、１２６、から外部に圧力流体がリークする可能性がある。また、アクチュエータ１０６の内部においても、ピストン１１０及び該ピストン１１０とシリンダとの間の図示しないパッキンを介して、一端部１１６と他端部１１８との間で圧力流体がリークする可能性がある。

【0011】

そこで、異常検出システム１００では、各配管１２３、１２５、１２７に図示しない流量計及び圧力計を配設し、各流量計で圧力流体の流量を測定すると共に、各圧力計で圧力流体の圧力を測定する。これにより、圧力流体の流量及び圧力の変動を測定することができるので、圧力流体がリークする箇所での異常を検出し、故障前に部品交換を行うことが可能となる。

【0012】

一方、図１０の異常検出システム１３０は、ピストン１１０の移動時間に基づいてアクチュエータ１０６の異常を検出するものである。この異常検出システム１３０は、前述の異常検出システム１００の各構成要素に加え、出力部１３２ａからソレノイド１１２に制御信号を供給するＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等の制御装置１３２と、アクチュエータ１０６の一端部１１６に配置された第１センサ１３４と、他端部１１８に配置された第２センサ１３６とをさらに有する。なお、異常検出システム１３０には、継手１２４、１２６が配設されておらず、一方で、アクチュエータ１０６の一端部１１６又は他端部１１８からの圧力流体の排気経路には、サイレンサ１３８が配設されている。

【0013】

第１センサ１３４は、一端部１１６に変位したピストン１１０を検知し、一方で、第２センサ１３６は、他端部１１８に変位したピストン１１０を検知する。制御装置１３２の入力部１３２ｂには、第１センサ１３４又は第２センサ１３６でのピストン１１０の検知結果を示す検知信号が入力される。これにより、制御装置１３２は、方向切替弁１０４に制御信号を出力した時点から検知信号が入力されるまでの時点（ピストン１１０の変位動作が完了する時点）までの時間（ピストン１１０の移動時間）を計測し、計測した移動時間に基づいて、アクチュエータ１０６の異常を検出する。

【0014】

また、図１０の異常検出システム１３０と同様に、アクチュエータの可動部の移動時間を利用して、アクチュエータの異常を検出する技術が特許文献１及び２に開示されている。

【0015】

特許文献１には、アクチュエータ及び被駆動体の動作指令時からの移動速度及び移動時間を計測し、計測した移動速度及び移動時間と、正常動作時の移動速度及び移動時間とを比較して、アクチュエータ及び被駆動体が正常か否かを判断することが開示されている。

【0016】

特許文献２には、電磁弁の通電時から複動シリンダのピストンがストロークエンドに到達するまでの時間を作動時間として計測し、作動時間の値が所定値以上であれば警報を行うことが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0017】

【特許文献1】特開平１０−２８１１１３号公報

【特許文献2】特開２００２−１７４３５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0018】

しかしながら、図９の異常検出システム１００では、アクチュエータ１０６を含む設備全体を一旦停止させた状態で、劣化等の異常を検出する必要がある。すなわち、設備の稼働中にアクチュエータ１０６の異常を検出することができない。従って、異常検出システム１００では、メンテナンスを実施することにより、設備の生産性が却って低下するおそれがある。

【0019】

図１０の異常検出システム１３０では、制御装置１３２、第１センサ１３４及び第２センサ１３６の組み合わせにより、アクチュエータ１０６の応答（ピストン１１０の移動時間）を計測するものであり、設備の稼働中でもアクチュエータ１０６の異常を検出することが可能である。この場合、応答の精度は、制御装置１３２の処理速度に依存する。そのため、小型且つ高速動作のアクチュエータ１０６での異常を検出する場合には、高い処理速度を有する制御装置１３２を含めた計測システムを構築する必要があり、コストが高くなる。また、制御装置１３２にＰＬＣを用いるため、ユーザ（作業者）が異常検出システム１３０を構築して、ＰＬＣ用のコントローラプログラムを作成する必要があり、作業者の負担が増大する。

【0020】

しかも、１つの設備に複数のアクチュエータが用いられている場合、ユーザは、全てのアクチュエータの移動時間を測定するためのコントローラプログラムを作成してＰＬＣに設定する必要があり、手間がかかる。また、このようなコントローラプログラムや測定結果を記憶するために、大容量のメモリや、高度なプログラミング能力を持つＰＬＣが必要となるので、異常検出システム１３０の構築にコストがかかる。

【0021】

なお、特許文献１及び２の技術についても、図１０の異常検出システム１３０と同様の問題が惹起されるものと考えられる。

【0022】

本発明は、上記の問題を解消するためになされたものであり、設備を停止させることなく、アクチュエータの異常を簡易的に検出することにより、メンテナンス性を向上させることができるアクチュエータの異常検出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】

【0023】

本発明に係るアクチュエータの異常検出システムは、当該アクチュエータの可動部の移動時間に基づいて、前記アクチュエータの異常を検出するシステムであり、下記の第１〜第９の特徴を有する。

【0024】

すなわち、第１の特徴において、前記異常検出システムは、第１のセンサ、第２のセンサ及び異常検出装置を備える。前記第１のセンサは、前記可動部の変位方向に沿った前記アクチュエータの一端部に配置され、該一端部に変位した前記可動部を検知する。前記第２のセンサは、前記変位方向に沿った前記アクチュエータの他端部に配置され、該他端部に変位した前記可動部を検知する。

【0025】

前記異常検出装置は、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサの検知結果に基づいて、前記アクチュエータの異常を検出する。

【0026】

具体的に、前記異常検出装置は、前記各検知結果に基づいて、前記一端部と前記他端部との間で前記可動部が移動する前記移動時間を算出する移動時間算出部と、前記移動時間に対して所定の統計演算を行う統計演算処理部と、前記統計演算処理部の処理結果に基づいて、前記アクチュエータの異常が発生したか否かを検出する異常検出部とを有する。

【0027】

上記の第１の特徴によれば、前記可動部の移動時間に対して前記統計演算を行い、その処理結果に基づいて、前記アクチュエータの異常が発生したか否かを検出する。そのため、前記アクチュエータを含む設備が稼働中であっても、当該設備を停止させることなく、前記アクチュエータの異常を検出することができる。この結果、前記設備の生産性を維持しつつ、前記アクチュエータの異常をオンライン且つリアルタイムで検出することが可能となる。

【0028】

また、従来、作業者の判断で設定（定義）されたメンテナンス時期を、自動的且つ数値的に管理することが可能となる。すなわち、作業者が定期的にメンテナンスを実施しなくても、前記異常検出システムは、前記設備の稼働中に自動的にメンテナンスを実施し、前記アクチュエータからの応答情報である前記移動時間に基づいて、前記アクチュエータの異常の発生を簡易的に判定する。しかも、前記異常検出システムでは、前記可動部の移動時間に対する前記統計演算の処理結果に基づき、前記アクチュエータの異常の発生の有無を、数値的に判定（管理）することができる。

【0029】

この結果、本発明では、メンテナンスにかかる工数が削減され、作業者の負担を著しく軽減することができ、前記アクチュエータを含む前記設備のメンテナンス性を向上させることができる。また、数値的に管理されることで、メンテナンスを担当する作業者に対する教育も容易になる。

【0030】

さらに、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサの検知結果に基づいて前記可動部の移動時間を算出するため、既存のセンサをそのまま利用することができる。すなわち、既存のシステムに対して前記異常検出装置を追加するだけで、前記異常検出システムを構築することができる。従って、本発明では、前記アクチュエータの異常を簡易的且つ低コストで検出することが可能となる。

【0031】

第２の特徴において、前記異常検出装置は、前記移動時間を記憶する第１の記憶部と、前記処理結果を記憶する第２の記憶部とをさらに有する。この場合、前記異常検出部は、前記第２の記憶部に記憶された前記処理結果を少なくとも読み出し、読み出した前記処理結果に基づいて、前記アクチュエータの異常が発生したか否かを検出することが好ましい。

【0032】

第２の特徴によれば、前記第１の記憶部に前記移動時間が記憶（蓄積）されるので、前記可動部が前記一端部と前記他端部との間で移動（往復移動）する場合でも、前記統計演算処理部は、前記第１の記憶部から前記移動時間を逐次読み出して前記統計演算を実行することができる。また、前記第２の記憶部に前記処理結果が記憶（蓄積）されるので、前記異常検出部は、前記第２の記憶部から前記処理結果を適宜読み出して検出処理を行うことも可能となる。

【0033】

第３の特徴において、前記可動部の正常な移動時間が正常値として前記第１の記憶部に予め記憶されていることが好ましい。この場合、前記統計演算処理部は、前記移動時間算出部で算出された移動時間と、前記正常値との偏差を少なくとも算出し、算出した前記偏差を統計演算値として前記第２の記憶部に記憶する。また、前記異常検出部は、前記統計演算値を前記第２の記憶部から読み出し、読み出した前記統計演算値に基づいて、前記アクチュエータの異常が発生したか否かを判定する。

【0034】

第３の特徴によれば、予め設定された前記正常値と、実際に算出された前記移動時間との比較に基づいて、前記アクチュエータの異常が発生したか否かが判定されるので、前記アクチュエータの異常の発生を正確に判定することができる。すなわち、前記アクチュエータが劣化すれば、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサの各検知結果に基づき前記移動時間を算出する毎に、前記偏差のバラツキが大きくなる。従って、例えば、前記偏差が所定の閾値よりも大きければ、前記アクチュエータの異常が発生したと容易に判定することができる。

【0035】

なお、前記可動部の正常な移動時間とは、前記アクチュエータの劣化や故障等の異常が発生していない状態（例えば、設置直後又は交換直後のアクチュエータの動作初期状態）における前記一端部と前記他端部との間の前記可動部の移動時間をいう。前記正常な移動時間は、作業者が予め設定してもよいし、又は、前記異常検出装置の製造時に前記第１の記憶部に記憶させてもよい。

【0036】

また、前記異常検出装置は、第３の特徴に代えて、下記の第４の特徴のように構成されていてもよい。

【0037】

すなわち、第４の特徴において、前記可動部が前記変位方向に沿って移動する毎に、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサが前記可動部を検知する場合に、前記移動時間算出部は、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサから前記各検知結果が入力される毎に、前記移動時間を算出して前記第１の記憶部に記憶する。

【0038】

この場合、前記統計演算処理部は、前記移動時間算出部が前記移動時間を前記第１の記憶部に記憶する毎に、前記第１の記憶部に記憶されている全ての前記移動時間のデータを読み出し、読み出した前記データの平均値、標準偏差又は分散を算出し、算出した前記平均値、前記標準偏差又は前記分散を統計演算値として前記第２の記憶部に記憶する。

【0039】

そして、前記第２の記憶部には、前記可動部の正常な移動時間の平均値、標準偏差又は分散が正常値としてさらに記憶されていることが好ましい。

【0040】

これにより、前記異常検出部は、前記統計演算処理部が前記統計演算値を前記第２の記憶部に記憶する毎に、前記統計演算値及び前記正常値を前記第２の記憶部から読み出し、前記統計演算値と前記正常値との比較に基づいて、前記アクチュエータの異常が発生したか否かを検出することができる。

【0041】

従って、第４の特徴によれば、前記アクチュエータの稼働中（前記変位方向に沿った前記可動部の往復移動中）に、前記アクチュエータの異常が発生したか否かを、リアルタイムで且つ容易に検出することができる。すなわち、前記統計演算処理部は、実際に算出された前記移動時間のデータを用いて、当該データの平均値、標準偏差又は分散を逐次算出し、前記統計演算値として前記第２の記憶部に記憶する。また、前記異常検出部は、前記第２の記憶部に記憶された前記統計演算値と前記正常値との比較に基づいて、前記アクチュエータの異常の発生を逐次判定することができる。

【0042】

さらに、前記アクチュエータが劣化すれば、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサの各検知結果に基づき前記移動時間を算出する毎に、前記平均値、前記標準偏差又は前記分散のバラツキが大きくなる。そのため、例えば、前記平均値、前記標準偏差又は前記分散が所定の閾値よりも大きければ、前記アクチュエータの異常が発生したと容易に判定することができる。

【0043】

第５の特徴は、第４の特徴の一部構成を具体的に特定したものである。すなわち、第５の特徴において、前記アクチュエータの動作初期状態の一定期間、前記可動部を前記変位方向に沿って往復移動させる場合に、前記移動時間算出部は、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサから各検知結果が入力される毎に、前記可動部の移動時間を算出し、算出した前記移動時間を前記第１の記憶部に記憶する。

【0044】

この場合、前記統計演算処理部は、前記第１の記憶部に記憶されている全ての前記移動時間のデータを読み出し、読み出した前記データの平均値、標準偏差又は分散を算出し、算出した前記平均値、前記標準偏差又は前記分散を前記正常値として前記第２の記憶部に記憶する。

【0045】

第５の特徴によれば、設備への前記アクチュエータの設置直後又は交換直後の前記動作初期状態において、前記正常値が自動的に算出され、前記第２の記憶部に記憶される。これにより、前記正常値を効率よく設定することができる。

【0046】

第６の特徴は、第２〜第５の特徴を具体的に特定したものである。

【0047】

すなわち、第６の特徴において、前記異常検出システムは、外部からの制御信号の供給に基づいて、圧力流体を前記アクチュエータの一端部又は他端部に選択的に供給する方向切替弁をさらに備える。この場合、前記可動部は、前記アクチュエータの一端部又は他端部への前記圧力流体の選択的な供給により、前記変位方向に沿って変位する。

【0048】

そして、前記移動時間算出部は、前記方向切替弁への前記制御信号の供給開始時点から前記第１のセンサ及び前記第２のセンサのうち一方のセンサが前記可動部を検知できなくなった時点までの第１の検知時間と、前記供給開始時点から他方のセンサが前記可動部の検知を開始した時点までの第２の検知時間との時間差を、前記可動部の移動時間として算出する。

【0049】

第６の特徴によれば、前記第１の検知時間と前記第２の検知時間との時間差を前記移動時間として算出することで、当該移動時間を容易に且つ正確に算出することができる。

【0050】

第７の特徴において、前記移動時間算出部は、前記第１の検知時間、前記第２の検知時間及び前記移動時間を前記第１の記憶部に記憶する。また、前記統計演算処理部は、前記第１の検知時間に対して所定の統計演算を行い、前記統計演算の処理結果を前記第２の記憶部に記憶する。これにより、前記異常検出部は、前記第２の記憶部に記憶された前記第１の検知時間に対する処理結果を読み出し、読み出した前記処理結果に基づいて、前記方向切替弁と前記アクチュエータとの間で異常が発生したか否かを検出することができる。

【0051】

このように、第７の特徴によれば、前記アクチュエータの異常に加え、前記方向切替弁と前記アクチュエータとの間の異常も検出することが可能となる。なお、前記第１の検知時間に対する統計演算は、前記移動時間に対する統計演算と同様の処理（平均値、標準偏差又は分散の算出）であればよい。

【0052】

第８の特徴において、前記異常検出システムは、前記方向切替弁に前記制御信号を供給する制御装置をさらに備える。この場合、前記異常検出装置は、前記制御装置からの前記制御信号を前記方向切替弁に供給し、一方で、前記異常検出部での検出結果を前記制御装置に出力する出力処理部をさらに有する。

【0053】

第８の特徴によれば、ＰＬＣ等からなる前記制御装置は、前記異常検出装置を介して前記方向切替弁に前記制御信号を供給し、一方で、前記異常検出装置から前記検出結果を受け取る。この結果、前記制御装置は、前記アクチュエータの異常をオンラインで把握（検出）することが可能となり、前記検出結果に基づいて、前記制御信号の供給を停止する等の適切な対応を採ることができる。

【0054】

また、前記異常検出装置において前記アクチュエータの異常を検出し、前記制御装置には、前記検出結果のみ出力される。そのため、作業者は、前記アクチュエータの異常を検出するための前記制御装置用のコントロールプログラムを作成することが不要となる。この結果、前記異常検出システムの構築にかかる作業者の負担を低減することができる。

【0055】

第９の特徴において、前記異常検出システムは、前記第１の記憶部に記憶された前記移動時間、前記第２の記憶部に記憶された前記処理結果、及び、前記異常検出部での検出結果を表示する表示部をさらに有する。

【0056】

第９の特徴によれば、作業者は、前記表示部の表示内容を視認することにより、前記アクチュエータの異常の発生等を把握することができ、設備の停止や前記アクチュエータの交換等の適切な対応を迅速に採ることができる。

【発明の効果】

【0057】

本発明によれば、設備を停止させることなく、アクチュエータの異常を簡易的に検出することができると共に、メンテナンス性を向上させることも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0058】

【図1】本実施形態に係るアクチュエータの異常検出システムの構成図である。

【図2】図１の異常検出システムを一部変更した構成図である。

【図3】図１及び図２の故障検出装置のブロック図である。

【図4】図１及び図２のアクチュエータについて、正常品と異常発生品との違いを図示したグラフである。

【図5】図１及び図２の異常検出システムの動作を示すタイミングチャートである。

【図6】図１の異常検出システムを一部変更した構成図である。

【図7】図２の異常検出システムを一部変更した構成図である。

【図8】図１、図２、図６及び図７の異常検出システムを特許文献２のシステムに適用した場合を示すタイミングチャートである。

【図9】従来技術に係るアクチュエータの異常検出システムの構成図である。

【図10】従来技術に係るアクチュエータの異常検出システムの構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0059】

本発明に係るアクチュエータの異常検出システムの好適な実施形態について、図面を参照しながら以下詳細に説明する。

【0060】

［異常検出システムの全体構成］
本実施形態に係るアクチュエータの異常検出システム１０（以下、本実施形態に係る異常検出システム１０ともいう。）は、図１に示すように、ＰＬＣ等の制御装置１２と、故障検出装置１４（異常検出装置）と、４方向５ポートの複動式電磁弁である方向切替弁１６と、流体圧シリンダ等のアクチュエータ１８と、アクチュエータ１８の外周面に配設された第１センサ２０（第１のセンサ）及び第２センサ２２（第２のセンサ）とを備える。

【0061】

なお、異常検出システム１０は、図示しない設備に組み込まれ、当該設備を停止させることなく、前記設備の稼働中（製品の製造中）に、アクチュエータ１８の劣化又は故障等の異常を自動的に検出することが可能な故障予知機能を備えたシステムである。

【0062】

制御装置１２は、出力部１２ａ、入力部１２ｂ及び検出結果入力部１２ｃを有する。出力部１２ａは、故障検出装置１４を介して方向切替弁１６のソレノイド１６ａ、１６ｂに制御信号（制御指令）を供給する。入力部１２ｂには、第１センサ２０及び第２センサ２２での検知結果を示す検知信号が、故障検出装置１４を介して入力される。検出結果入力部１２ｃには、故障検出装置１４において各検知信号に基づき判定されたアクチュエータ１８の異常の発生の有無（検出結果）を示す検出信号が入力される。

【0063】

方向切替弁１６は、制御装置１２から故障検出装置１４を介してソレノイド１６ａ、１６ｂに供給される制御信号によって、流体圧源２４から供給される圧力流体をアクチュエータ１８の一端部２６又は他端部２８に選択的に出力する。すなわち、ソレノイド１６ａに制御信号が供給された場合、方向切替弁１６は、図１で当該方向切替弁１６を図示した２つのブロックのうち、上側のブロックの状態となる。また、ソレノイド１６ｂに制御信号が供給された場合、方向切替弁１６は、下側のブロックの状態となる。

【0064】

アクチュエータ１８は、前述のように、方向切替弁１６からの圧力流体の供給により、ピストンロッド３０に連結されたピストン３２（可動部）が図１の左右方向（変位方向）に変位する流体圧シリンダである。

【0065】

前述のように、ソレノイド１６ａに制御信号が供給され、当該ソレノイド１６ａが励磁されると、方向切替弁１６は、上側のブロックの状態になる。これにより、流体圧源２４から方向切替弁１６、配管３３（第１の配管）及びポート３６を介して一端部２６に圧力流体が供給されると共に、他端部２８からポート３８、配管３５（第２の配管）及び方向切替弁１６を介して該他端部２８内の圧力流体が外部に排気される。この結果、ピストン３２及びピストンロッド３０は、一端部２６から他端部２８に向かって、一体的に変位する。

【0066】

また、ソレノイド１６ｂに制御信号が供給され、当該ソレノイド１６ｂが励磁されると、方向切替弁１６の状態が下側のブロックの状態になる。これにより、流体圧源２４から方向切替弁１６、配管３５及びポート３８を介して他端部２８に圧力流体が供給されると共に、一端部２６からポート３６、配管３３及び方向切替弁１６を介して該一端部２６内の圧力流体が外部に排気される。この結果、ピストン３２及びピストンロッド３０は、他端部２８から一端部２６に向かって、一体的に変位する。

【0067】

従って、制御装置１２から故障検出装置１４を介してソレノイド１６ａとソレノイド１６ｂとに交互に制御信号を供給すると、一端部２６と他端部２８との間で、ピストン３２及びピストンロッド３０を図１の左右方向に往復移動させることができる。

【0068】

なお、一端部２６又は他端部２８からの圧力流体の排出経路の先には、サイレンサ３４が配設されている。

【0069】

アクチュエータ１８を構成する流体圧シリンダの一端部２６側の外周面には、第１センサ２０が配設され、一方で、流体圧シリンダの他端部２８側の外周面には、第２センサ２２が配設されている。第１センサ２０及び第２センサ２２は、リミットスイッチ又は磁気式スイッチであり、ピストン３２が第１センサ２０及び第２センサ２２に対向する位置に変位したときに、当該ピストン３２を検知し、その検知結果を検知信号として故障検出装置１４に出力する。また、ピストン３２の変位によって、当該ピストン３２と第１センサ２０及び第２センサ２２とが対向しなくなったときに、第１センサ２０及び第２センサ２２は、検知信号の出力を停止する。

【0070】

故障検出装置１４は、後述するように、第１センサ２０及び第２センサ２２からの検知信号を用いて一端部２６と他端部２８との間におけるピストン３２の移動時間を算出し、算出した移動時間に基づいてアクチュエータ１８の劣化又は故障等の異常の発生の有無を検出する。そして、故障検出装置１４は、アクチュエータ１８に異常が発生したことを示す検出結果を、検出信号として検出結果入力部１２ｃに出力する。すなわち、故障検出装置１４は、制御装置１２から供給される制御信号と、第１センサ２０及び第２センサ２２からの各検知信号とをリアルタイムでモニタすると共に、設備の稼働時には、アクチュエータ１８等の異常の検出処理を連続的に行うことが可能である。

【0071】

なお、図１は、制御装置１２が出力部１２ａ、入力部１２ｂ及び検出結果入力部１２ｃを有することにより、制御装置１２と故障検出装置１４との間で、各種の信号がパラレル通信で送受信される場合を図示している。異常検出システム１０は、図１の構成に限定されることはなく、図２に示すように、制御装置１２に通信部３９を設け、当該通信部３９と故障検出装置１４との間をフィールドバス等によりシリアル接続し、各種の信号をシリアル通信により送受信してもよい。

【0072】

［故障検出装置の構成］
故障検出装置１４は、図３に示すように、センサ入力部４０、出力信号入力部４２、検出時間演算部４４（移動時間算出部）、内部タイマ４６、データ記憶処理部４８、第１データ記憶部５０（第１の記憶部）、統計処理部５２（統計演算処理部）、第２データ記憶部５４（第２の記憶部）、異常応答検出部５６（異常検出部）、表示処理部５８、表示部６０、出力処理部６２、及び、操作入力部６４を有する。

【0073】

センサ入力部４０には、第１センサ２０及び第２センサ２２（図１及び図２参照）から検知信号が入力される。センサ入力部４０は、第１センサ２０又は第２センサ２２から検知信号が入力されたとき（検知信号の信号レベルがローレベルからハイレベルに切り替わったとき）、検知信号の立ち上がりエッジを検出し、検出結果を検出時間演算部４４に出力する。また、センサ入力部４０は、第１センサ２０又は第２センサ２２からの検知信号の入力が停止したとき（検知信号の信号レベルがハイレベルからローレベルに切り替わったとき）、検知信号の立ち下がりエッジを検出し、検出結果を検出時間演算部４４に出力する。

【0074】

出力信号入力部４２には、制御装置１２の出力部１２ａから出力された制御信号が入力される。出力信号入力部４２は、入力された制御信号を検出時間演算部４４及び出力処理部６２に出力する。出力処理部６２は、入力された制御信号をソレノイド１６ａ又はソレノイド１６ｂに出力する。

【0075】

検出時間演算部４４は、内部タイマ４６の計時機能を利用して、制御信号が入力された時点から立ち下がりエッジの検出結果が入力された時点までの第１時間Ｔ１（第１の検知時間）を算出する。また、検出時間演算部４４は、制御信号が入力された時点から立ち上がりエッジの検出結果が入力された時点までの第２時間Ｔ２（第２の検知時間）を算出する。そして、検出時間演算部４４は、第１時間Ｔ１と第２時間Ｔ２との時間差（Ｔ２−Ｔ１）を、一端部２６と他端部２８との間のピストン３２の移動時間Ｔ３として算出する。

【0076】

ここで、第１時間Ｔ１、第２時間Ｔ２及び移動時間Ｔ３は、一端部２６と他端部２８との間でのピストン３２の変位方向に応じて、下記のように定義される。

【0077】

出力処理部６２からソレノイド１６ａに制御信号が出力されることに起因して、一端部２６側に位置するピストン３２が他端部２８に向かって変位する場合、第１センサ２０は、ソレノイド１６ａに制御信号が供給されてから所定時間経過後にピストン３２を検知できなくなり、検知信号の出力が停止に至る。これにより、センサ入力部４０は、第１センサ２０からの検知信号の立ち下がりエッジを検出することができる。

【0078】

従って、制御装置１２からソレノイド１６ａまでの間、制御信号の供給にかかる時間遅れが小さければ、一端部２６から他端部２８に向かってピストン３２が変位するときの第１時間Ｔ１は、制御装置１２からの制御信号の供給開始時点から第１センサ２０がピストン３２を検知できなくなった時点までの時間とみなすことができる。

【0079】

また、他端部２８へのピストン３２の移動によって、当該ピストン３２と第２センサ２２とが対向すると、第２センサ２２は、ピストン３２を検知し、検知信号の出力を開始する。これにより、センサ入力部４０は、第２センサ２２からの検知信号の立ち上がりエッジを検出することができる。従って、一端部２６から他端部２８に向かってピストン３２が変位するときの第２時間Ｔ２は、制御装置１２からの制御信号の供給開始時点から第２センサ２２がピストン３２の検知を開始した時点までの時間とみなすことができる。

【0080】

そのため、一端部２６から他端部２８に向かってピストン３２が変位するときのピストン３２の移動時間Ｔ３は、第１センサ２０からの検知信号の立ち下がりエッジの時点と、第２センサ２２からの検知信号の立ち上がりエッジの時点との間の時間となる。

【0081】

一方、出力処理部６２からソレノイド１６ｂに制御信号が出力されることに起因して、他端部２８側に位置するピストン３２が一端部２６に向かって変位する場合、第２センサ２２は、ソレノイド１６ｂに制御信号が供給されてから所定時間経過後にピストン３２を検知できなくなり、検知信号の出力が停止に至る。これにより、センサ入力部４０は、第２センサ２２からの検知信号の立ち下がりエッジを検出することができる。

【0082】

従って、制御装置１２からソレノイド１６ｂまでの間、制御信号の供給にかかる時間遅れが小さければ、他端部２８から一端部２６に向かってピストン３２が変位するときの第１時間Ｔ１は、制御装置１２からの制御信号の供給開始時点から第２センサ２２がピストン３２を検知できなくなった時点までの時間とみなすことができる。

【0083】

また、一端部２６へのピストン３２の移動によって、当該ピストン３２と第１センサ２０とが対向すると、第１センサ２０は、ピストン３２を検知し、検知信号の出力を開始する。これにより、センサ入力部４０は、第１センサ２０からの検知信号の立ち上がりエッジを検出することができる。従って、他端部２８から一端部２６に向かってピストン３２が変位するときの第２時間Ｔ２は、制御装置１２からの制御信号の供給開始時点より第１センサ２０がピストン３２の検知を開始した時点までの時間とみなすことができる。

【0084】

そのため、他端部２８から一端部２６に向かってピストン３２が変位するときのピストン３２の移動時間Ｔ３は、第２センサ２２からの検知信号の立ち下がりエッジの時点と、第１センサ２０からの検知信号の立ち上がりエッジの時点との間の時間となる。

【0085】

このように算出された第１時間Ｔ１、第２時間Ｔ２及び移動時間Ｔ３は、検出時間演算部４４からデータ記憶処理部４８に出力される。データ記憶処理部４８は、第１時間Ｔ１、第２時間Ｔ２及び移動時間Ｔ３を第１データ記憶部５０に記憶（蓄積）する。

【0086】

なお、前述のように、異常検出システム１０は、図示しない設備に組み込まれている。ここで、制御装置１２から故障検出装置１４を介してソレノイド１６ａ、１６ｂに交互に制御信号が供給されることにより、方向切替弁１６は、アクチュエータ１８の一端部２６及び他端部２８に対して選択的に圧力流体を供給する。これにより、ピストン３２は、アクチュエータ１８の内部において、図１及び図２の左右方向に往復移動する。

【0087】

そのため、実際に、第１センサ２０及び第２センサ２２は、ピストン３２をそれぞれ検知し、検知結果を示す検知信号をセンサ入力部４０に出力する。センサ入力部４０は、各検知信号の立ち下がりエッジ又は立ち上がりエッジを検出し、検出結果を検出時間演算部４４に出力する。従って、検出時間演算部４４は、ソレノイド１６ａ、１６ｂに制御信号が交互に供給される毎に、第１時間Ｔ１、第２時間Ｔ２及び移動時間Ｔ３を算出し、データ記憶処理部４８は、算出された第１時間Ｔ１、第２時間Ｔ２及び移動時間Ｔ３を第１データ記憶部５０に逐次記憶する。

【0088】

統計処理部５２は、第１データ記憶部５０に記憶されている全ての第１時間Ｔ１及び移動時間Ｔ３のデータを、データ記憶処理部４８を介して読み出し、読み出した第１時間Ｔ１及び移動時間Ｔ３のデータに対して所定の統計演算処理を実行する。統計演算処理の結果は、統計演算値として第２データ記憶部５４に記憶される。異常応答検出部５６は、第２データ記憶部５４に記憶された統計演算値を少なくとも読み出し、読み出した統計演算値が所定の閾値を超えていれば、アクチュエータ１８等の異常が発生したと判定する。異常応答検出部５６での判定結果は、表示処理部５８及び出力処理部６２に出力される。表示処理部５８は、前記判定結果に対して所定の表示処理を行い、表示部６０に表示させる。出力処理部６２は、入力された判定結果を検出信号として制御装置１２に出力する。

【0089】

ここで、統計処理部５２における統計演算処理、及び、異常応答検出部５６における判定処理に関する２つの具体例（第１の具体例、第２の具体例）について説明する。

【0090】

［第１の具体例］
第１の具体例は、予め設定した値と第１時間Ｔ１又は移動時間Ｔ３とを用いて統計処理部５２で統計演算処理を行い、前記統計演算処理で得られた統計演算値を用いて異常応答検出部５６で判定処理を行うものである。

【0091】

第１の具体例において、予め設定した値とは、ピストン３２の正常な移動時間Ｔ３ｎ及び正常な第１時間Ｔ１ｎ（正常値）とをいう。この場合、正常な移動時間Ｔ３ｎとは、アクチュエータ１８の劣化や故障等の異常が発生していない状態（例えば、設置直後又は交換直後のアクチュエータ１８の動作初期状態）における一端部２６と他端部２８との間のピストン３２の移動時間Ｔ３をいう。また、正常な第１時間Ｔ１ｎとは、アクチュエータ１８の劣化や故障等の異常が発生していない状態における第１時間Ｔ１をいう。

【0092】

すなわち、図４に示すように、劣化や故障等の異常が発生していない正常なアクチュエータ１８（実線で示す「正常品」）であれば、ピストン３２の動作回数に関わりなく、移動時間Ｔ３は、概ね一定の時間となる。一方、異常が発生しているアクチュエータ１８（破線で示す「異常発生品１」及び一点鎖線で示す「異常発生品２」）の場合、ピストン３２の動作回数が所定回数を経過すると、正常品と比較して、移動時間Ｔ３が長くなる。

【0093】

つまり、異常発生品１及び異常発生品２の場合、正常品と比較して、ピストン３２の動作回数が増えると、移動時間Ｔ３のバラツキが大きくなる。従って、正常品の移動時間Ｔ３と異常発生品１及び異常発生品２の移動時間Ｔ３との偏差は、動作回数が増加するほど大きくなる。また、異常発生品１及び異常発生品２の移動時間Ｔ３の平均値、標準偏差及び分散についても、動作回数が増加するほど、正常品の移動時間Ｔ３の平均値、標準偏差及び分散に対するバラツキが大きくなることが予想される。

【0094】

そこで、本実施形態では、正常な移動時間Ｔ３ｎ及び正常な第１時間Ｔ１ｎが予め分かっている場合、テンキー等からなる操作入力部６４を作業者が操作して、正常な移動時間Ｔ３ｎ及び正常な第１時間Ｔ１ｎを予め設定する。設定された正常な移動時間Ｔ３ｎ及び正常な第１時間Ｔ１ｎは、正常値として、第１データ記憶部５０に記憶される。また、正常な移動時間Ｔ３ｎ及び第１時間Ｔ１ｎは、表示処理部５８を介して表示部６０に表示され、さらには、出力処理部６２を介して制御装置１２に出力される。

【0095】

そのため、第１の具体例において、ピストン３２が図１及び図２の左右方向に沿って往復移動することにより、検出時間演算部４４で第１時間Ｔ１及び移動時間Ｔ３が逐次算出される。統計処理部５２は、算出された第１時間Ｔ１及び移動時間Ｔ３が第１データ記憶部５０に記憶される毎に、今回記憶された第１時間Ｔ１及び移動時間Ｔ３と、予め記憶された正常な第１時間Ｔ１ｎ及び移動時間Ｔ３ｎとを第１データ記憶部５０から読み出す。

【0096】

次に、統計処理部５２は、第１時間Ｔ１と正常な第１時間Ｔ１ｎとの偏差の絶対値εＴ１（＝｜Ｔ１−Ｔ１ｎ｜）と、移動時間Ｔ３と正常な移動時間Ｔ３ｎとの偏差の絶対値εＴ３（＝｜Ｔ３−Ｔ３ｎ｜）とを算出する。算出された各絶対値εＴ１、εＴ３は、統計演算値として第２データ記憶部５４に記憶される。

【0097】

次に、異常応答検出部５６は、第２データ記憶部５４に記憶された各絶対値εＴ１、εＴ３を読み出し、読み出した各絶対値εＴ１、εＴ３と所定の閾値ＴＨ１、ＴＨ３とを比較する。

【0098】

この場合、異常応答検出部５６は、絶対値εＴ３が閾値ＴＨ３以内に納まっていれば（εＴ３≦ＴＨ３）、移動時間Ｔ３が正常な応答情報であるため、アクチュエータ１８が正常であると判定する。一方、絶対値εＴ３が閾値ＴＨ３を超えていれば（εＴ３＞ＴＨ３）、異常応答検出部５６は、移動時間Ｔ３が異常な応答情報であるため、アクチュエータ１８の異常が発生したと判定する。

【0099】

また、異常応答検出部５６は、絶対値εＴ１が閾値ＴＨ１以内に納まっていれば（εＴ１≦ＴＨ１）、第１時間Ｔ１が正常な応答情報であるため、方向切替弁１６とアクチュエータ１８との間の配管３３、３５が正常であると判定する。一方、絶対値εＴ１が閾値ＴＨ１を超えていれば（εＴ１＞ＴＨ１）、異常応答検出部５６は、第１時間Ｔ１が異常な応答情報であるため、方向切替弁１６とアクチュエータ１８との間の配管３３、３５に異常が発生したと判定する。

【0100】

異常応答検出部５６での上記の判定結果は、表示処理部５８を介して表示部６０に表示されるので、作業者は、アクチュエータ１８の異常の有無や、方向切替弁１６とアクチュエータ１８との間の配管３３、３５の異常の有無を把握することができる。前述のように、第１データ記憶部５０には、第１時間Ｔ１、Ｔ１ｎ、第２時間Ｔ２及び移動時間Ｔ３、Ｔ３ｎが記憶され、第２データ記憶部５４には、絶対値εＴ１、εＴ３が記憶されている。そのため、表示部６０は、異常応答検出部５６の判定結果と共に、第１時間Ｔ１、Ｔ１ｎ、第２時間Ｔ２、移動時間Ｔ３、Ｔ３ｎ、絶対値εＴ１、εＴ３及び閾値ＴＨ１、ＴＨ３を表示してもよい。

【0101】

また、異常応答検出部５６での上記の判定結果は、出力処理部６２を介して制御装置１２に検出信号として出力される。これにより、制御装置１２は、アクチュエータ１８の異常、又は、方向切替弁１６とアクチュエータ１８との間の配管３３、３５の異常を示す判定結果であれば、ソレノイド１６ａ、１６ｂに対する制御信号の供給を停止することができる。この場合、出力処理部６２は、検出信号に併せて、第１時間Ｔ１、Ｔ１ｎ、第２時間Ｔ２、移動時間Ｔ３、Ｔ３ｎ、絶対値εＴ１、εＴ３及び閾値ＴＨ１、ＴＨ３の各種の情報を制御装置１２に出力してもよい。

【0102】

［第２の具体例］
図４に示すように、ピストン３２の動作回数が増えると、正常品と比較して、異常発生品１及び異常発生品２の移動時間Ｔ３のバラツキが大きくなる。従って、異常発生品１及び異常発生品２の移動時間Ｔ３の平均値、標準偏差及び分散は、動作回数が増加するほど、正常品の移動時間Ｔ３の平均値、標準偏差及び分散に対するバラツキが大きくなることが予想される。

【0103】

そこで、第２の具体例では、第１時間Ｔ１及び移動時間Ｔ３に対する統計演算処理を統計処理部５２で行い、異常応答検出部５６では、統計演算処理により得られた統計演算値と、予め統計演算処理により得られた正常値とを比較することにより、アクチュエータ１８等の異常の発生の有無を判定する。

【0104】

すなわち、第２の具体例において、第１時間Ｔ１及び移動時間Ｔ３に対する統計演算処理により得られる統計演算値とは、第１時間Ｔ１の平均値ＡＶＥ１、標準偏差σ１又は分散σ１²と、移動時間Ｔ３の平均値ＡＶＥ３、標準偏差σ３又は分散σ３²とをいう。

【0105】

また、予め統計演算処理により得られる正常値とは、正常なアクチュエータ１８について、動作初期状態の一定期間をキャリブレーション時間とし、当該キャリブレーション時間内に得られた第１時間Ｔ１及び移動時間Ｔ３に対して統計演算処理により算出された平均値ＡＶＥ１ｎ、ＡＶＥ３ｎ、標準偏差σ１ｎ、σ３ｎ又は分散σ１ｎ²、σ３ｎ²をいう。従って、第２の具体例における正常値とは、図４の正常品で得られる第１時間Ｔ１及び移動時間Ｔ３に応じた平均値、標準偏差又は分散をいう。これらの正常値は、第２データ記憶部５４に記憶されている。

【0106】

そして、第２の具体例において、ピストン３２が図１及び図２の左右方向に沿って往復移動することにより、検出時間演算部４４で第１時間Ｔ１及び移動時間Ｔ３が逐次算出される。算出された第１時間Ｔ１及び移動時間Ｔ３が第１データ記憶部５０に記憶される毎に、統計処理部５２は、第１データ記憶部５０に記憶されている全ての第１時間Ｔ１及び移動時間Ｔ３のデータを読み出す。

【0107】

次に、統計処理部５２は、読み出した全ての第１時間Ｔ１のデータを用いて、平均値ＡＶＥ１、標準偏差σ１又は分散σ１²を算出すると共に、読み出した全ての移動時間Ｔ３のデータを用いて、平均値ＡＶＥ３、標準偏差σ３又は分散σ３²を算出する。算出された各平均値ＡＶＥ１、ＡＶＥ３、各標準偏差σ１、σ３、又は、各分散σ１²、σ３²は、統計演算値として第２データ記憶部５４に一旦記憶される。

【0108】

次に、統計処理部５２は、第２データ記憶部５４から平均値ＡＶＥ１ｎ、ＡＶＥ３ｎ、標準偏差σ１ｎ、σ３ｎ又は分散σ１ｎ²、σ３ｎ²を読み出す。

【0109】

次に、統計処理部５２は、平均値ＡＶＥ１、ＡＶＥ３と平均値ＡＶＥ１ｎ、ＡＶＥ３ｎとの偏差の絶対値εＡＶＥ１（＝｜ＡＶＥ１−ＡＶＥ１ｎ｜）、εＡＶＥ３（＝｜ＡＶＥ３−ＡＶＥ３ｎ｜）を計算するか、標準偏差σ１、σ３と標準偏差σ１ｎ、σ３ｎとの偏差の絶対値εσ１（＝｜σ１−σ１ｎ｜）、εσ３（＝｜σ３−σ３ｎ｜）を計算するか、又は、分散σ１²、σ３²と分散σ１ｎ²、σ３ｎ²との偏差の絶対値εσ１²（＝｜σ１²−σ１ｎ²｜）、εσ３²（＝｜σ３²−σ３ｎ²｜）を計算する。

【0110】

計算された各絶対値εＡＶＥ１、εＡＶＥ３、各絶対値εσ１、εσ３、又は、各絶対値εσ１²、εσ３²も、統計演算値として第２データ記憶部５４に記憶される。

【0111】

異常応答検出部５６は、第２データ記憶部５４に記憶された各絶対値εＡＶＥ１、εＡＶＥ３、各絶対値εσ１、εσ３、又は、各絶対値εσ１²、εσ３²と、所定の閾値ＴＨＡＶＥ１、ＴＨＡＶＥ３、閾値ＴＨσ１、ＴＨσ３、又は、閾値ＴＨσ１²、ＴＨσ３²とを比較する。

【0112】

この場合、異常応答検出部５６は、絶対値εＡＶＥ３、εσ３又はεσ３²が閾値ＴＨＡＶＥ３、ＴＨσ３又はＴＨσ３²以内に納まっていれば（εＡＶＥ３≦ＴＨＡＶＥ３、εσ３≦ＴＨσ３、又は、εσ３²≦ＴＨσ３²）、移動時間Ｔ３が正常な応答情報であるため、アクチュエータ１８が正常であると判定する。一方、異常応答検出部５６は、絶対値εＡＶＥ３、εσ３又はεσ３²が閾値ＴＨＡＶＥ３、ＴＨσ３又はＴＨσ３²を超えていれば（εＡＶＥ３＞ＴＨＡＶＥ３、εσ３＞ＴＨσ３、又は、εσ３²＞ＴＨσ３²）、移動時間Ｔ３が異常な応答情報であるため、アクチュエータ１８の異常が発生したと判定する。

【0113】

また、異常応答検出部５６は、絶対値εＡＶＥ１、εσ１又はεσ１²が閾値ＴＨＡＶＥ１、ＴＨσ１又はＴＨσ１²以内に納まっていれば（εＡＶＥ１≦ＴＨＡＶＥ１、εσ１≦ＴＨσ１、又は、εσ１²≦ＴＨσ１²）、第１時間Ｔ１が正常な応答情報であるため、方向切替弁１６とアクチュエータ１８との間の配管３３、３５が正常であると判定する。一方、異常応答検出部５６は、絶対値εＡＶＥ１、εσ１又はεσ１²が閾値ＴＨＡＶＥ１、ＴＨσ１又はＴＨσ１²を超えていれば（εＡＶＥ１＞ＴＨＡＶＥ１、εσ１＞ＴＨσ１、又は、εσ１²＞ＴＨσ１²）、第１時間Ｔ１が異常な応答情報であるため、方向切替弁１６とアクチュエータ１８との間の配管３３、３５に異常が発生したと判定する。

【0114】

また、第２の具体例でも、異常応答検出部５６での上記の判定結果は、表示処理部５８を介して表示部６０に表示されるので、作業者は、アクチュエータ１８の異常の有無や、方向切替弁１６とアクチュエータ１８との間の配管３３、３５の異常の有無を把握することができる。また、第２の具体例でも、表示部６０は、異常応答検出部５６の判定結果と共に、第１時間Ｔ１、第２時間Ｔ２及び移動時間Ｔ３と、上記の統計演算値及び閾値とを表示してもよい。

【0115】

さらに、異常応答検出部５６での上記の判定結果は、出力処理部６２を介して検出信号として制御装置１２に出力されるので、制御装置１２は、アクチュエータ１８の異常、又は、方向切替弁１６とアクチュエータ１８との間の配管３３、３５の異常を示す判定結果であれば、ソレノイド１６ａ、１６ｂに対する制御信号の供給を停止することができる。この場合、出力処理部６２は、検出信号に併せて、第１時間Ｔ１、第２時間Ｔ２、移動時間Ｔ３と上記の統計演算値及び閾値との各種の情報を制御装置１２に出力してもよい。

【0116】

なお、第２の具体例において、統計処理部５２は、各平均値ＡＶＥ１、ＡＶＥ３、各標準偏差σ１、σ３、又は、各分散σ１²、σ３²のみ算出し、統計演算値として第２データ記憶部５４に記憶してもよい。この場合、異常応答検出部５６は、第２データ記憶部５４から各平均値ＡＶＥ１、ＡＶＥ３、各標準偏差σ１、σ３、又は、各分散σ１²、σ３²と、正常値である各平均値ＡＶＥ１ｎ、ＡＶＥ３ｎ、標準偏差σ１ｎ、σ３ｎ、又は、分散σ１ｎ²、σ３ｎ²とを読み出し、読み出した統計演算値と正常値との偏差の絶対値を算出すればよい。従って、異常応答検出部５６は、算出した偏差の絶対値と所定の閾値とを比較することで、アクチュエータ１８の異常や、方向切替弁１６とアクチュエータ１８との間の配管３３、３５の異常を検知することができる。

【0117】

また、第２の具体例において、第２データ記憶部５４に記憶された正常値としての平均値ＡＶＥ１ｎ、ＡＶＥ３ｎ、標準偏差σ１ｎ、σ３ｎ又は分散σ１ｎ²、σ３ｎ²は、正常なアクチュエータ１８の動作初期状態の一定期間をキャリブレーション時間として、当該キャリブレーション時間内に、上述した平均値ＡＶＥ１、ＡＶＥ３、標準偏差σ１、σ３又は分散σ１²、σ３²の算出方法を適用することで、容易に取得することができる。

【0118】

但し、正常値を取得する場合には、キャリブレーション時間内に全ての第１時間Ｔ１及び移動時間Ｔ３のデータを第１データ記憶部５０に記憶させた後、統計処理部５２が、第１データ記憶部５０に記憶されている全ての第１時間Ｔ１及び移動時間Ｔ３のデータを読み出し、読み出したデータの平均値ＡＶＥ１ｎ、ＡＶＥ３ｎ、標準偏差σ１ｎ、σ３ｎ又は分散σ１ｎ²、σ３ｎ²を算出して第２データ記憶部５４に記憶すればよい。

【0119】

また、前述した第１の具体例では、作業者が操作入力部６４を操作して正常値を設定しているが、第２の具体例と同様に、キャリブレーション時間内に平均値ＡＶＥ１、ＡＶＥ３を取得し、当該平均値ＡＶＥ１、ＡＶＥ３を正常値として第１データ記憶部５０に設定してもよい。

【0120】

［異常検出システムの動作］
本実施形態に係る異常検出システム１０は、以上のように構成される。次に、異常検出システム１０の動作について、図５を参照しながら説明する。なお、この動作説明では、必要に応じて、図１〜図４も参照しながら説明する。

【0121】

図５は、一端部２６に位置するピストン３２を他端部２８まで変位させ、その後、ピストン３２を一端部２６まで変位させる当該ピストン３２の一往復の動作を示すタイミングチャートである。

【0122】

この場合、「電磁弁Ａ」及び「電磁弁Ｂ」は、ソレノイド１６ａ、１６ｂの動作（励磁、非励磁）、すなわち、ソレノイド１６ａ、１６ｂに供給される制御信号の波形を示す。また、「圧力Ａ」及び「圧力Ｂ」は、アクチュエータ１８における一端部２６及び他端部２８の内部圧力をそれぞれ示す。さらに、Ｔ１ｆ、Ｔ２ｆ、Ｔ３ｆは、一端部２６から他端部２８に向かってピストン３２を変位させるときの第１時間Ｔ１、第２時間Ｔ２及び移動時間Ｔ３をそれぞれ示す。さらにまた、Ｔ１ｒ、Ｔ２ｒ、Ｔ３ｒは、他端部２８から一端部２６に向かってピストン３２を変位させるときの第１時間Ｔ１、第２時間Ｔ２及び移動時間Ｔ３をそれぞれ示す。

【0123】

時点ｔ０で制御装置１２から故障検出装置１４を介してソレノイド１６ａに制御信号が供給されると（制御信号の信号レベルがローレベルからハイレベルに変化すると）、方向切替弁１６は、図１及び図２に示す上側のブロックの状態に切り替わる。これにより、流体圧源２４から方向切替弁１６、配管３３及びポート３６を介して、アクチュエータ１８の一端部２６に圧力流体が供給されると共に、他端部２８からポート３８、配管３５、方向切替弁１６及びサイレンサ３４を介して外部に圧力流体が排出される。この結果、一端部２６内の圧力は、時点ｔ１から急激に上昇した後に緩やかに増加する。一方、他端部２８内の圧力は、時点ｔ１から急激に下降した後に、略一定となる。

【0124】

方向切替弁１６から一端部２６への圧力流体の供給によって、一端部２６に位置するピストン３２は、時点ｔ２から他端部２８に向かって変位する。この結果、時点ｔ２において、第１センサ２０は、ピストン３２を検知することができなくなり、故障検出装置１４のセンサ入力部４０に対する検知信号の出力を停止する（検知信号の信号レベルがハイレベルからローレベルに変化する）。

【0125】

従って、センサ入力部４０は、第１センサ２０からの検知信号の立ち下がりエッジを検出し、検出結果を検出時間演算部４４に出力する。検出時間演算部４４は、内部タイマ４６の計時機能により、ソレノイド１６ａに制御信号が供給される時点ｔ０から立ち下がりエッジが検出された時点ｔ２までの時間を第１時間Ｔ１ｆとして算出する。算出された第１時間Ｔ１ｆは、データ記憶処理部４８を介して第１データ記憶部５０に記憶される。

【0126】

その後、ピストン３２が他端部２８まで変位すると、第２センサ２２は、時点ｔ３においてピストン３２を検知し、センサ入力部４０に検知信号を出力する（検知信号の信号レベルがローレベルからハイレベルに変化する）。これにより、センサ入力部４０は、第２センサ２２からの検知信号の立ち上がりエッジを検出し、検出結果を検出時間演算部４４に出力する。検出時間演算部４４は、内部タイマ４６の計時機能により、時点ｔ０から立ち上がりエッジが検出された時点ｔ３までの時間を第２時間Ｔ２ｆとして算出すると共に、第１時間Ｔ１ｆと第２時間Ｔ２ｆとの時間差をピストン３２の移動時間Ｔ３ｆ（＝Ｔ２ｆ−Ｔ１ｆ）として算出する。算出された第２時間Ｔ２ｆ及び移動時間Ｔ３ｆは、データ記憶処理部４８を介して第１データ記憶部５０に記憶される。

【0127】

これにより、統計処理部５２は、第１データ記憶部５０から第１時間Ｔ１ｆ及び移動時間Ｔ３ｆ等を読み出し、読み出した第１時間Ｔ１ｆ及び移動時間Ｔ３ｆ等に対して、前述した第１の具体例又は第２の具体例での所定の統計演算処理を実行し、演算処理後の統計演算値を第２データ記憶部５４に記憶することができる。

【0128】

また、異常応答検出部５６は、第２データ記憶部５４から統計演算値を読み出し、読み出した統計演算値と所定の閾値とを比較することで、アクチュエータ１８や、方向切替弁１６とアクチュエータ１８（のポート３６）との間の配管３３に異常が発生しているか否かを判定することができる。すなわち、移動時間Ｔ３ｆに関わる統計演算値が閾値を超えていれば、異常応答検出部５６は、アクチュエータ１８に劣化又は故障等の異常が発生していると判定する。また、第１時間Ｔ１ｆに関わる統計演算値が閾値を超えていれば、異常応答検出部５６は、方向切替弁１６とポート３６との間の配管３３に異常が発生していると判定する。なお、これらの判定結果は、表示部６０に表示され、さらには、出力処理部６２から制御装置１２に検出信号として出力される。

【0129】

方向切替弁１６は、図１及び図２に示すように、複動式電磁弁であるため、時点ｔ４でソレノイド１６ａに対する制御信号の供給が停止しても、当該方向切替弁１６の状態を維持することができる。

【0130】

その後、時点ｔ５で制御装置１２から故障検出装置１４を介してソレノイド１６ｂに制御信号が供給されると、方向切替弁１６は、図１に示す下側のブロックの状態に切り替わる。これにより、流体圧源２４から方向切替弁１６、配管３５及びポート３８を介して、アクチュエータ１８の他端部２８に圧力流体が供給されると共に、一端部２６からポート３６、配管３３、方向切替弁１６及びサイレンサ３４を介して、外部に圧力流体が排出される。この結果、他端部２８内の圧力は、時点ｔ６から急激に上昇した後に一定値に落ち着く。一方、一端部２６内の圧力は、時点ｔ６から急激に下降した後に、緩やかに低下する。

【0131】

方向切替弁１６から他端部２８への圧力流体の供給によって、他端部２８に位置するピストン３２は、時点ｔ７から一端部２６に向かって変位する。この結果、時点ｔ７において、第２センサ２２は、ピストン３２を検知することができなくなり、故障検出装置１４のセンサ入力部４０に対する検知信号の出力を停止する。

【0132】

従って、センサ入力部４０は、第２センサ２２からの検知信号の立ち下がりエッジを検出し、検出結果を検出時間演算部４４に出力する。検出時間演算部４４は、内部タイマ４６の計時機能により、ソレノイド１６ｂに制御信号が供給される時点ｔ５から立ち下がりエッジが検出された時点ｔ７までの時間を第１時間Ｔ１ｒとして算出する。算出された第１時間Ｔ１ｒは、データ記憶処理部４８を介して第１データ記憶部５０に記憶される。

【0133】

その後、ピストン３２が一端部２６まで変位すると、第１センサ２０は、時点ｔ８においてピストン３２を検知し、センサ入力部４０に検知信号を出力する。これにより、センサ入力部４０は、第１センサ２０からの検知信号の立ち上がりエッジを検出し、検出結果を検出時間演算部４４に出力する。検出時間演算部４４は、内部タイマ４６の計時機能により、時点ｔ５から立ち上がりエッジが検出された時点ｔ８までの時間を第２時間Ｔ２ｒとして算出すると共に、第１時間Ｔ１ｒと第２時間Ｔ２ｒとの時間差をピストン３２の移動時間Ｔ３ｒ（＝Ｔ２ｒ−Ｔ１ｒ）として算出する。算出された第２時間Ｔ２ｒ及び移動時間Ｔ３ｒは、データ記憶処理部４８を介して第１データ記憶部５０に記憶される。

【0134】

これにより、統計処理部５２は、第１データ記憶部５０から第１時間Ｔ１ｒ及び移動時間Ｔ３ｒを読み出し、読み出した第１時間Ｔ１ｒ及び移動時間Ｔ３ｒに対して、第１の具体例又は第２の具体例での統計演算処理を実行し、演算処理後の統計演算値を第２データ記憶部５４に記憶することができる。

【0135】

また、異常応答検出部５６は、第２データ記憶部５４から統計演算値を読み出し、読み出した統計演算値と所定の閾値とを比較することで、アクチュエータ１８や、方向切替弁１６とアクチュエータ１８のポート３８との間の配管３５に異常が発生しているか否かを判定することができる。すなわち、移動時間Ｔ３ｒに関わる統計演算値が閾値を超えていれば、異常応答検出部５６は、アクチュエータ１８に劣化又は故障等の異常が発生していると判定する。また、第１時間Ｔ１ｒに関わる統計演算値が閾値を超えていれば、異常応答検出部５６は、方向切替弁１６とポート３８との間の配管３５に異常が発生していると判定する。なお、これらの判定結果も、表示部６０に表示され、さらには、出力処理部６２から制御装置１２に検出信号として出力される。

【0136】

このように、ピストン３２が一端部２６と他端部２８との間で一往復することにより、アクチュエータ１８の異常の検出処理と、方向切替弁１６とアクチュエータ１８のポート３６、３８との間の配管３３、３５の異常の検出処理とを行うことができる。従って、異常検出システム１０では、アクチュエータ１８を含む設備が稼働中であっても、上記の異常の検出を行うことができる。

【0137】

［本実施形態の変形例］
図６及び図７は、図１及び図２に示す複動式の方向切替弁１６を単動式に置き換えたものである。従って、ソレノイド１６ｂは、スプリング１６ｃに置き換えられている。図６及び図７の構成では、ソレノイド１６ａに制御信号が供給されると、該ソレノイド１６ａが励磁され、方向切替弁１６は、上側のブロックの状態となる。一方、ソレノイド１６ａに対する制御信号の供給が停止すると、ソレノイド１６ａが消磁され、方向切替弁１６は、スプリング１６ｃの作用により、下側のブロックの状態となる。

【0138】

ここで、図６及び図７の構成による動作は、図５のタイミングチャートにおいて、一点鎖線で示すように、時点ｔ５でソレノイド１６ａに対する制御信号の供給が停止する一方で、ソレノイド１６ｂに対する制御信号の供給がない点で、図１及び図２の構成による動作とは異なる。すなわち、図６及び図７の構成は、ソレノイド１６ｂがスプリング１６ｃに置き換えられた点以外は、図１及び図２の構成と同様であるため、図１及び図２の構成と同様に動作する。

【0139】

図８は、特許文献２のシステムに異常検出システム１０を適用した場合を図示したタイミングチャートである。このタイミングチャートは、特許文献２の図１０のタイミングチャートに、第１センサ２０及び第２センサ２２からの検知信号を追加したものである。従って、ピストン３２の変位及び圧力の時間変化に関わる説明は、特許文献２に開示されているため、本明細書では、その詳細な説明を省略する。

【0140】

なお、Ｔ４〜Ｔ７は、特許文献２に記載されている「弁作動遅れ」、「充填域」、「加速域」及び「等速域」にそれぞれ対応する。また、時点ｔ９は、図５の時点ｔ２に対応し、時点ｔ１０は、加速域から等速域に変化する時点であり、時点ｔ１１は、ピストン３２が他端部２８に到達して停止した時点である。

【0141】

このように、従来のシステムに異常検出システム１０（を構成する故障検出装置１４）を追加するだけで、アクチュエータ１８の異常や、方向切替弁１６とアクチュエータ１８との間の配管３３、３５の異常を、容易に且つ簡易的に検出することができるので、当該異常検出システム１０を低コストで構築することができる。

【0142】

［本実施形態の効果］
以上説明したように、本実施形態に係る異常検出システム１０によれば、ピストン３２の移動時間Ｔ３、Ｔ３ｆ、Ｔ３ｒに対して統計演算処理を行い、その処理結果に基づいてアクチュエータ１８の異常が発生したか否かを検出する。そのため、アクチュエータ１８を含む設備が稼働中であっても、当該設備を停止させることなく、アクチュエータ１８の異常を検出することができる。この結果、設備の生産性を維持しつつ、アクチュエータ１８の異常をオンライン且つリアルタイムで検出することが可能となる。

【0143】

また、従来、作業者の判断で設定（定義）されたメンテナンス時期を、自動的且つ数値的に管理することが可能となる。すなわち、作業者が定期的にメンテナンスを実施しなくても、異常検出システム１０は、設備の稼働中に自動的にメンテナンスを実施し、アクチュエータ１８からの応答情報である移動時間Ｔ３、Ｔ３ｆ、Ｔ３ｒに基づいて、アクチュエータ１８の異常の発生を判定する。しかも、異常検出システム１０では、移動時間Ｔ３、Ｔ３ｆ、Ｔ３ｒに対する統計演算処理の処理結果に基づき、アクチュエータ１８の異常の発生の有無を、数値的に判定（管理）することができる。

【0144】

この結果、本実施形態では、メンテナンスにかかる工数が削減され、作業者の負担を著しく軽減することができ、アクチュエータ１８を含む設備のメンテナンス性を向上させることができる。また、数値的に管理されることで、メンテナンスを担当する作業者に対する教育も容易になる。

【0145】

さらに、第１センサ２０及び第２センサ２２の検知信号に基づいて移動時間Ｔ３、Ｔ３ｆ、Ｔ３ｒを算出するため、既存のセンサ（リミットスイッチ、磁気式スイッチ）をそのまま利用することができる。すなわち、既存のシステムに対して故障検出装置１４を追加するだけで、異常検出システム１０を構築することができる。従って、本実施形態では、アクチュエータ１８の異常を簡易的且つ低コストで検出することが可能となる。

【0146】

また、第１データ記憶部５０に移動時間Ｔ３、Ｔ３ｆ、Ｔ３ｒが記憶（蓄積）されるので、ピストン３２が一端部２６と他端部２８との間で往復移動する場合でも、統計処理部５２は、第１データ記憶部５０から移動時間Ｔ３、Ｔ３ｆ、Ｔ３ｒを逐次読み出して統計演算処理を実行することができる。また、第２データ記憶部５４に処理結果が記憶（蓄積）されるので、異常応答検出部５６は、第２データ記憶部５４から処理結果を適宜読み出して検出処理を行うことも可能となる。

【0147】

また、第１の具体例のように、予め設定された正常値（正常な移動時間Ｔ３ｎ）と、実際に算出された移動時間Ｔ３、Ｔ３ｆ、Ｔ３ｒとの比較に基づいて、アクチュエータ１８の異常が発生したか否かが判定されるので、アクチュエータ１８の異常の発生を正確に判定することができる。すなわち、アクチュエータ１８が劣化すれば、第１センサ２０及び第２センサ２２の各検知信号に基づき移動時間Ｔ３、Ｔ３ｆ、Ｔ３ｒを算出する毎に、偏差の絶対値εＴ３のバラツキが大きくなる。そのため、例えば、偏差の絶対値εＴ３が所定の閾値ＴＨ３よりも大きければ、アクチュエータ１８の異常が発生したと容易に判定することができる。

【0148】

なお、正常な移動時間Ｔ３ｎは、アクチュエータ１８の劣化や故障等の異常が発生していない状態（例えば、設置直後又は交換直後のアクチュエータ１８の動作初期状態）における一端部２６と他端部２８との間のピストン３２の移動時間Ｔ３であり、作業者が予め設定してもよいし、又は、故障検出装置１４の製造時に第１データ記憶部５０に記憶させてもよい。

【0149】

一方、第２の具体例では、アクチュエータ１８の稼働中（ピストン３２の往復移動中）に、アクチュエータ１８の異常が発生したか否かを、リアルタイムで且つ容易に検出することができる。すなわち、統計処理部５２は、実際に算出された移動時間Ｔ３、Ｔ３ｆ、Ｔ３ｒのデータを用いて、当該データの平均値ＡＶＥ３、標準偏差σ３又は分散σ３²を逐次算出し、統計演算値として第２データ記憶部５４に記憶する。

【0150】

また、異常応答検出部５６は、第２データ記憶部５４に記憶された統計演算値（平均値ＡＶＥ３、標準偏差σ３又は分散σ３²）と正常値（平均値ＡＶＥ３ｎ、標準偏差σ３ｎ又は分散σ３ｎ²）との比較に基づいて、具体的には、統計演算値及び正常値の偏差の絶対値εＡＶＥ３、εσ３又はεσ３²と、所定の閾値ＴＨＡＶＥ３、ＴＨσ３又はＴＨσ３²とを比較することにより、アクチュエータ１８の異常の発生を逐次判定することができる。

【0151】

また、アクチュエータ１８が劣化すれば、第１センサ２０及び第２センサ２２の各検知信号に基づき移動時間Ｔ３を算出する毎に、平均値ＡＶＥ３、標準偏差σ３又は分散σ３²のバラツキが大きくなる。そのため、平均値ＡＶＥ３、標準偏差σ３又は分散σ３²に応じた絶対値εＡＶＥ３、εσ３又はεσ３²が、所定の閾値ＴＨＡＶＥ３、ＴＨσ３又はＴＨσ３²よりも大きければ、アクチュエータ１８の異常が発生したと容易に判定することができる。

【0152】

第２の具体例では、設備へのアクチュエータ１８の設置直後又は交換直後の動作初期状態において、一定期間をキャリブレーション時間とすることで、正常値が自動的に算出され、第２データ記憶部５４に記憶される。これにより、正常値を効率よく設定することができる。

【0153】

また、第１時間Ｔ１と第２時間Ｔ２との時間差を移動時間Ｔ３として算出することにより、当該移動時間Ｔ３を容易に且つ正確に算出することができる。

【0154】

さらに、異常検出システム１０では、アクチュエータ１８の異常に加え、第１時間Ｔ１を利用して、方向切替弁１６とアクチュエータ１８との間の配管３３、３５の異常も検出することができる。なお、第１時間Ｔ１に対する統計演算は、移動時間Ｔ３、Ｔ３ｆ、Ｔ３ｒに対する統計演算と同様の処理（平均値、標準偏差又は分散の算出）であればよい。

【0155】

また、ＰＬＣ等からなる制御装置１２は、故障検出装置１４を介して方向切替弁１６のソレノイド１６ａ、１６ｂに制御信号を供給し、一方で、故障検出装置１４からアクチュエータ１８等の異常の検出結果が検出信号として入力される。この結果、制御装置１２は、アクチュエータ１８等の異常をオンラインで把握（検出）することが可能となり、この検出結果に基づいて、制御信号の供給を停止する等の適切な対応を採ることができる。

【0156】

また、故障検出装置１４は、アクチュエータ１８等の異常を検出し、検出信号を制御装置１２に出力するので、作業者は、アクチュエータ１８等の異常を検出するための制御装置１２用のコントロールプログラムを作成することが不要となる。この結果、異常検出システム１０の構築にかかる作業者の負担を低減することができる。

【0157】

また、作業者は、表示部６０の表示内容を視認することにより、アクチュエータ１８の異常の発生等を把握することができ、設備の停止やアクチュエータ１８の交換等の適切な対応を迅速に採ることができる。

【0158】

なお、本発明は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0159】

１０…異常検出システム １２…制御装置
１４…故障検出装置 １６…方向切替弁
１６ａ、１６ｂ…ソレノイド １６ｃ…スプリング
１８…アクチュエータ ２０…第１センサ
２２…第２センサ ２４…流体圧源
２６…一端部 ２８…他端部
３０…ピストンロッド ３２…ピストン
３３、３５…配管 ３６、３８…ポート
４０…センサ入力部 ４２…出力信号入力部
４４…検出時間演算部 ４８…データ記憶処理部
５０…第１データ記憶部 ５２…統計処理部
５４…第２データ記憶部 ５６…異常応答検出部
５８…表示処理部 ６０…表示部
６２…出力処理部 ６４…操作入力部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】