特開 2022-67333 センサ装置及び制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022067333

(43)【公開日】2022-05-06

(54)【発明の名称】センサ装置及び制御システム

(51)【国際特許分類】

   G01H 17/00 20060101AFI20220425BHJP

   G05B 23/02 20060101ALI20220425BHJP

【ＦＩ】

G01H17/00 Z

G05B23/02 302Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020175993

(22)【出願日】2020-10-20

(71)【出願人】

【識別番号】000203634

【氏名又は名称】多摩川精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100221729

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 圭介

(72)【発明者】

【氏名】桐生 崇

【テーマコード（参考）】

2G064

3C223

【Ｆターム（参考）】

2G064AA11

2G064AB01

2G064AB02

2G064BA02

2G064BD02

2G064CC41

2G064DD02

3C223AA23

3C223BA01

3C223CC01

3C223EB02

3C223FF35

3C223FF45

3C223GG03

(57)【要約】

【課題】制御対象機器の動作状態を検出すると共に、制御対象機器の故障を予測する。
【解決手段】センサ装置は、筐体１１０に収容され、制御対象機器２００の動作状態を検出して状態検出情報を生成するセンシング部１２０と、筐体１１０における振動を検出して振動検出情報を生成する振動センサ１５０とを備える。コントローラ３００は、状態検出情報に基づいて制御対象機器２００を制御し、振動検出情報を参照して制御対象機器２００の故障を予測する。
【選択図】図１１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体（１１０）に収容され、制御対象機器（２００）の動作状態を検出して状態検出情報を生成するセンシング部（１２０）と、
前記筐体（１１０）における振動を検出して振動検出情報を生成する振動センサ（１５０）と、
を備えるセンサ装置。

【請求項2】

前記筐体（１１０）内に設けられた基板支持部（１１０ａ）に基板（１４０）が取り付けられ、
前記基板（１４０）に前記振動センサ（１５０）が取り付けられている、
請求項１に記載のセンサ装置。

【請求項3】

前記筐体（１１０）内にスペーサ（１４３，１４４）を介して基板（１４０）が取り付けられ、
前記基板（１４０）に前記振動センサ（１５０）が取り付けられている、
請求項１に記載のセンサ装置。

【請求項4】

前記センシング部（１２０）は、前記制御対象機器（２００）において回転運動または直線移動をする部位の動作状態を検出して状態検出情報を生成する、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のセンサ装置。

【請求項5】

筐体（１１０）に収容され、制御対象機器（２００）の動作状態を検出して状態検出情報を生成すると共に、前記筐体（１１０）における振動を検出して振動検出情報を生成するセンサ装置（１００）と、
前記状態検出情報に基づいて前記制御対象機器（２００）を制御し、前記振動検出情報を参照して前記制御対象機器（２００）の故障を予測するコントローラ（３００）と、
を備える制御システム。

【請求項6】

前記コントローラ（３００）は、前記振動検出情報を参照し、前記振動が予め定めた閾値を超えた場合、前記制御対象機器（２００）を停止させる、
請求項５に記載の制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、センサ装置及び制御システムに関し、特に、制御対象機器の動作状態を検出するセンサ装置及び制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

コントローラにより制御対象機器を制御する場合、例えば、制御対象機器として回転機器を制御する場合、回転機器の回転軸またはロータの回転状態をセンサ装置により検出する。また、コントローラによりリニアアクチュエータの直線移動を制御する場合、リニアアクチュエータのシャフトまたはアームの移動状態をセンサ装置により検出する。そして、センサ装置により生成された検出データに基づいて、コントローラが回転機器の回転、または、リニアアクチュエータの直線移動を制御する。

【0003】

以下の特許文献１には、複数の速度センサの検出結果に基づいて制御対象機器を制御する制御システムが提案されている。そして、特許文献１には、複数の速度センサの検出結果が特定の状態になったとき、センサの故障を判定する技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００３－２７８９０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１に記載された制御システムは、制御対象機器を制御すると共にセンサの故障を判定することが可能であるが、制御対象機器に生じた振動などの異常を検出することができない。このため、制御対象機器の振動が増大したとしても、センサ装置及びコントローラは、その振動に対処することができない。

【0006】

制御対象機器の振動を検出するために新たなセンサ装置を別途設けると、コストの上昇、配線引き回しの煩雑さなどの新たな問題が生じる。一方、制御対象機器の振動の増大は故障の前駆症状の可能性があるため、センサ装置を利用して振動を検出して故障の予測を行えることが望ましい。

【0007】

本発明は、制御対象機器の動作状態を検出すると共に制御対象機器の故障を予測することが可能なセンサ装置及び制御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】

【0008】

この発明に係るセンサ装置は、筐体に収容され、制御対象機器の動作状態を検出して状態検出情報を生成するセンシング部と、筐体における振動を検出して振動検出情報を生成する振動センサと、を備える。

【0009】

この発明に係るセンサ装置において、筐体内に設けられた基板支持部に基板が取り付けられ、基板に振動センサが取り付けられていてもよい。
この発明に係るセンサ装置において、筐体内にスペーサを介して基板が取り付けられ、基板に振動センサが取り付けられていてもよい。

【0010】

この発明に係るセンサ装置において、センシング部は、制御対象機器において回転運動または直線移動をする部位の動作状態を検出して状態検出情報を生成する。

【0011】

この発明に係る制御システムは、筐体に収容され、制御対象機器の動作状態を検出して状態検出情報を生成すると共に、筐体における振動を検出して振動検出情報を生成するセンサ装置と、状態検出情報に基づいて制御対象機器を制御し、振動検出情報を参照して制御対象機器の故障を予測するコントローラと、を備える。

【0012】

この発明に係る制御システムにおいて、コントローラは、振動検出情報を参照し、振動が予め定めた閾値を超えた場合、制御対象機器を停止させる。

【発明の効果】

【0013】

この発明に係るセンサ装置によれば、制御対象機器の動作状態をあらわす状態検出情報と、筐体における振動をあらわす振動検出情報とを出力するため、制御対象機器の動作状態を検出しつつ、制御対象機器の故障を予測することが可能になる。

【0014】

この発明に係る制御システムによれば、センサ装置からの状態検出情報を参照して制御対象機器を制御する際に、筐体における振動を参照して制御対象機器の故障を予測することが可能になる。このため、制御対象機器を破損または機能喪失といった不具合から保護することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施の形態１におけるセンサ装置の内部の構成を示す構成図である。

【図2】図１のII－II線に沿った断面図である。

【図3】実施の形態１におけるセンサ装置の内部の構成を示す構成図である。

【図4】実施の形態１におけるセンサ装置の内部の構成を示す構成図である。

【図5】実施の形態１におけるセンサ装置の内部の構成を示す構成図である。

【図6】実施の形態１におけるセンサ装置を含む制御システムの構成を示す構成図である。

【図7】実施の形態１におけるセンサ装置を含む制御システムの構成を示す構成図である。

【図8】実施の形態１におけるセンサ装置の内部の構成を示す斜視図である。

【図9】実施の形態１におけるセンサ装置の内部の構成を示す斜視図である。

【図10】実施の形態１におけるセンサ装置の外観の構成を示す斜視図である。

【図11】実施の形態１におけるセンサ装置を含む制御システムの構成を示す構成図である。

【図12】実施の形態１におけるセンサ装置を含む制御システムの構成を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明のセンサ装置及び制御システムの実施の形態につき、図面を用いて説明する。なお、各図において、同一部分には同一符号を付している。

【0017】

実施の形態１．
はじめに、実施の形態１におけるセンサ装置１００の構成について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、実施の形態１におけるセンサ装置１００の内部の構成を示す構成図である。図２は、図１のII－II線に沿った断面図である。

【0018】

［センサ装置１００の構成］
図１及び図２において、センサ装置１００は、主に、筐体１１０と、蓋１１１と、フランジ１１３と、センシング部１２０と、センシング部配線１３０と、基板１４０と、振動センサ１５０と、遮蔽板１６０とを備えている。

【0019】

筐体１１０は、センシング部１２０と振動センサ１５０とそれらの配線とを収容する筒状または箱状のケースであり、後述する制御対象機器２００（図６及び図７を参照）に取り付けられる。フランジ１１３は、センサ装置１００を制御対象機器２００に取り付けて固定するためのネジ穴が設けられている。センサ装置１００は、フランジ１１３により、制御対象機器２００の被検出部材の近傍に取り付けられる。ここで、「収容」とは、筐体１１０の内部にあること、または、一部が筐体１１０から突出した状態で残余の部分が筐体１１０内にあることを意味する。筐体１１０には、基板１４０を筐体１１０に取り付けるため、筐体１１０の底部１１０ｂより高い位置に基板支持面を有する基板支持部１１０ａが合計で６個設けられている。基板支持部１１０ａは、筐体１１０ａの底部１１０ｂに設けられた凸部あるいは段部である。基板支持部１１０ａは、基板支持面の中心に雌ネジ穴を有している。

【0020】

筐体１１０には、センシング部１２０用の芯線１１ａ１，１１ａ２，１１ｂ１，及び１１ｂ２を有する多芯のケーブル１１が接続されている。ケーブル１１は、ケーブルグランド２１を通して、筐体１１０に対して安定した状態に取り付けられている。筐体１１０には、振動センサ１５０用の芯線１２ａを有する多芯のケーブル１２が接続されている。ケーブル１２は、ケーブルグランド２２を通して、筐体１１０に対して安定した状態に取り付けられている。

【0021】

蓋１１１は、センシング部配線１３０と、基板１４０と、振動センサ１５０と、遮蔽板１６０とを、筐体１１０に取り付ける際に、筐体１１０から取り外すことが可能に構成されている。図１には蓋１１１を取り外した状態が示されており、図２には蓋１１１が取り付けられた状態が示されている。なお、センサ装置１００において、各部の配置、接続、及び調整を完了した時点で、ネジ等を用いて蓋１１１を筐体１１０に取り付け、筐体１１０の側壁に設けられた注入口１１０ｃから筐体１１０の内部に充填材またはポッティング材を注入し、その後に注入口を塞いでもよい。また、センサ装置１００について各部の配置、接続、及び調整を完了した時点で、蓋１１１を取り付けるための開口部から、筐体１１０の内部に充填材またはポッティング材を注入し、その後に蓋１１１を筐体１１０に取り付けるようにしてもよい。これにより、各部は機械的及び電気的に安定した状態になる。

【0022】

センシング部１２０は、センシング部１２０ａと、センシング部１２０ｂとを備え、筐体１１０に収容されている。センシング部１２０ａ及び１２０ｂのそれぞれの検知面は、所定の角度を有する状態で筐体１１０に取り付けられている。センシング部１２０ａ及び１２０ｂは、制御対象機器２００の動作状態を検出し、制御対象機器の回転方向、回転速度、回転角度、または直線移動などの状態についての、状態検出情報を生成する。生成された状態検出情報は、ケーブル１１を通して後述するコントローラ３００（図６及び図７を参照）へ送信される。

【0023】

センシング部配線１３０は、センシング部１２０ａのためのセンシング部配線１３０ａ１及び１３０ａ２と、センシング部１２０ｂのためのセンシング部配線１３０ｂ１及び１３０ｂ２とを備えている。センシング部配線１３０ａ１，１３０ａ２，１３０ｂ１，及び１３０ｂ２は、基板１４０と遮蔽板１６０の上側（図１の紙面垂直方向手前側）において、圧着スリーブ１７０ａ１，１７０ａ２，１７０ｂ１，及び１７０ｂ２による圧着を介して、それぞれ芯線１１ａ１，１１ａ２，１１ｂ１，及び１１ｂ２に接続されている。芯線１２ａは、基板１４０のプリント配線を通して振動センサ１５０に接続されている。

【0024】

基板１４０には、基板支持部１１０ａの雌ネジ穴に合致する取り付け穴が設けられている。基板１４０は、基板支持部１１０ａに支持されると共にネジ止めされることにより、筐体１１０に取り付けられている。この基板１４０に、振動センサ１５０が取り付けられている。この場合、振動センサ１５０の取り付け空間を確保するように、基板１４０の取り付け位置を決定することが望ましい。また、基板１４０には、振動センサ１５０に関連する処理部などが取り付けられている。なお、基板１４０の一部の取り付け穴は、スペーサ１６１を介して遮蔽板１６０と共に基板支持部１１０ａに対してネジ止めされている。

【0025】

振動センサ１５０は、基板１４０に取り付けられており、筐体１１０における振動を検出して振動検出情報を生成する。振動センサ１５０において生成された振動検出情報は、ケーブル１２を通して、コントローラ３００へ送信される。このように、基板支持部１１０ａを介して筐体１１０に固定された基板１４０に振動センサ１５０を搭載することで、振動センサ１５０は、筐体１１０における振動を直接的かつ正確に検出することが可能になる。

【0026】

遮蔽板１６０は、基板１４０上に、スペーサ１６１を介して、基板１４０と共に基板支持部１１０ａに対してネジ止めされている。遮蔽板１６０は、振動センサ１５０が搭載された基板１４０と、センシング部１２０からの各種配線との中間に配置されている。このため、遮蔽板１６０は、導電性の材質で構成されることにより、振動センサ１５０に対して電磁シールドとして作用する。

【0027】

なお、振動時において、振動センサ１５０が振動を正確に検出できるようにするため、基板１４０を筐体１１０に取り付けるための基板支持部１１０ａの数を増やしてもよい。また、筐体１１０における振動を振動センサ１５０が正確に検出できるようにするため、基板支持部１１０の形状及び位置並びに個数、基板１４０の厚さ及び材質、並びに振動センサ１５０のケースの厚さ及び材質を調整してもよい。

【0028】

次に、センサ装置１００の各部の配置の詳細を、図３～図５を参照して説明する。図３～図５は、実施の形態１におけるセンサ装置１００の内部の構成を示す構成図である。

【0029】

図３は、センサ装置１００の内部の構成を明らかにするため、筐体１１０の蓋１１１を取り外すと共に、基板１４０、遮蔽板１６０、及び各種配線を取り外した状態で示している。筐体１１０には、基板１４０を取り付けるため、筐体１１０の底部１１０ｂより高い位置に基板支持面を有する基板支持部１１０ａが６個設けられている。基板支持部１１０ａは、基板支持面の中心に雌ネジ穴を有している。基板支持部１１０ａにおける基板支持面の高さは、基板１４０、振動センサ１５０、遮蔽板１６０、及び各種配線を配置可能なように決定される。基板支持部１１０ａは、筐体１１０の側壁部と底部１１０ｂとに接した状態であり、筐体１１０の振動を基板１４０上の振動センサ１５０に伝達しやすいように構成されている。なお、基板支持部１１０ａの形状及び位置並びに個数については、任意に変更することが可能である。

【0030】

図４は、センサ装置１００の内部の構成を明らかにするため、筐体１１０の蓋１１１を取り外すと共に、遮蔽板１６０及び各種配線を取り外した状態で示している。図４において、振動センサ１５０を備えた基板１４０は、基板支持部１１０ａの基板支持面の上に、基板１４０の取り付け穴と基板支持部１１０ａの雌ネジ穴とが一致するように載置されている。基板１４０は、ケーブル１１及び１２に近い側の２個の基板支持部１１０ａに対してネジ止めされることにより、筐体１１０に取り付けられている。基板１４０の残りの取り付け穴については、後述するように遮蔽板１６０と共にネジ止めされる。基板１４０には、振動センサ１５０のほかに、振動センサ１５０において生成された振動検出情報を処理する処理部１５１及び１５２が取り付けられている。この振動検出情報は、振動の大きさの情報を少なくとも含んでおり、振動の方向の情報を含んでいてもよい。

【0031】

図５は、センサ装置１００の内部の構成を明らかにするため、筐体１１０の蓋１１１を取り外すと共に、各種配線を取り外した状態で示している。図５において、遮蔽板１６０は、振動センサ１５０を備えた基板１４０の上（図５の紙面垂直方向手前側）に、スペーサ１６１（図２参照）を介して、基板１４０と共に基板支持部１１０ａに対してネジ止めされている。遮蔽板１６０は、基板１４０とセンシング部１２０からの図示しない各種配線との中間に配置され、振動センサ１５０に対する電磁シールドとして作用する。なお、遮蔽板１６０は、必要に応じて、振動センサ１５０の他に、処理部１５１及び１５２の一部または全部を覆うようにしてもよい。

【0032】

次に、実施の形態１における制御システム１の構成について、図６を参照して説明する。図６は、実施の形態１におけるセンサ装置１００を含む制御システム１の構成を示す構成図である。図６において、制御システム１は、主に、センサ装置１００と、制御対象機器２００と、コントローラ３００とを備えている。センサ装置１００には、センシング部１２０と、振動センサ１５０とが設けられている。ここで、センシング部１２０は、センシング部１２０ａと、センシング部１２０ｂとを備えている。センシング部１２０ａ及び１２０ｂは、制御対象機器２００の回転方向、回転速度、回転角度、直線移動などの動作状態を検出して状態検出情報を生成する。センシング部１２０ａ及び１２０ｂにおいて生成された状態検出情報は、ケーブル１１を通してコントローラ３００へ送信される。

【0033】

振動センサ１５０は、筐体１１０における振動を検出して振動検出情報を生成する。振動センサ１５０において生成された振動検出情報は、ケーブル１１とは別のケーブル１２を通して、コントローラ３００へ送信される。この振動検出情報には、振動の大きさの情報ほかに、振動の方向の情報を含めてもよい。

【0034】

制御対象機器２００は、コントローラ３００から供給される駆動信号Ｐを物理的運動に変換する機械要素であり、モータまたはリニアアクチュエータなどが該当する。なお、制御対象機器２００におけるロータ、シャフト、アームなどの被検出部材の動作状態が、センサ装置１００のセンシング部１２０により検出される。コントローラ３００は、センサ装置１００のセンシング部１２０からの状態検出情報を参照して、駆動信号Ｐを制御対象機器２００に供給する。ここで、コントローラ３００は、制御対象機器に供給する駆動信号Ｐにより、制御対象機器２００の状態、例えば、回転方向、回転速度、回転角度、回転停止などを制御する。

【0035】

コントローラ３００は、以上の状態検出情報を参照して制御対象機器２００を制御するのと並行して、センサ装置１００の振動センサ１５０からの振動検出情報を参照して制御対象機器２００の故障を予測する。例えば、コントローラ３００は、予め定められたルックアップテーブルを参照し、振動の大きさにより、制御対象機器２００における故障発生までの時間を算出する。また、例えば、コントローラ３００は、予め定められたルックアップテーブルを参照し、振動の周波数または周期により、故障発生箇所を特定する。

【0036】

そして、コントローラ３００は、センサ装置１００の振動センサ１５０からの振動検出情報を参照し、振動が予め定めた閾値を超えた場合、図示しない表示部に警告を表示する。この警告には、振動の大きさ、故障が予測される旨のメッセージ、予測される故障発生箇所などを加えてもよい。また、コントローラ３００は、振動が予め定めた閾値を超えた場合、制御対象機器２００を停止させてもよい。なお、コントローラ３００は、駆動信号Ｐの供給停止によって制御対象機器２００を停止させてもよいし、ブレーキ機構を用いて制御対象機器２００を停止させてもよい。このため、コントローラ３００は、センサ装置１００からの振動検出情報を参照することにより、制御対象機器２００の振動を検出する新たなセンサ装置を別途設ける必要がなく、コストの上昇と配線引き回しの煩雑さを生じることなく、センサ装置１００を利用して制御対象機器２００の故障を予測することが可能になる。

【0037】

次に、実施の形態１における制御システム１の他の構成について、図７を参照して説明する。図７は、実施の形態１におけるセンサ装置１００を含む制御システム１の構成を示す構成図である。なお、図７において、図６と同一部分には同一符号を付している。従って、図７において、図６と同一部分の説明を省略し、図６と異なる部分についての説明を行う。

【0038】

図７において、コントローラ３００は、センサ装置１００のセンシング部１２０からの状態検出情報を参照して、制御対象機器２００の動作状態、例えば、回転方向、回転速度、回転角度、回転停止などを監視する。また、コントローラ３００は、センサ装置１００の振動センサ１５０からの振動検出情報を参照して、制御対象機器２００の故障を予測する。例えば、コントローラ３００は、予め定められたルックアップテーブルを参照し、振動の大きさにより、制御対象機器２００での故障発生までの時間を算出する。また、例えば、コントローラ３００は、予め定められたルックアップテーブルを参照し、振動の周波数により、制御対象機器２００における故障発生箇所を特定する。そして、コントローラ３００は、センサ装置１００からの振動検出情報を参照し、振動が予め定めた閾値を超えた場合、図示しない表示部に警告を表示する。

【0039】

実施の形態２．
はじめに、実施の形態２におけるセンサ装置１００の構成について、図８及び図９を参照して説明する。図８及び図９は、実施の形態２におけるセンサ装置１００の内部の構成を示す斜視図である。なお、図８は、センサ装置１００の内部の構成を明らかにするため、筐体１１０の一部を切り欠いた状態で示している。また、図９は、センサ装置１００の内部の構成を明らかにするため、筐体１１０の一部を切り欠くと共に、基板１４０を取り外した状態を示している。なお、図８及び図９において、図１～図５と同一部分には同一符号を付している。

【0040】

［センサ装置１００の構成］
図８において、センサ装置１００は、主に、筐体１１０と、センシング部１２０と、センシング部配線１３０と、基板１４０と、振動センサ１５０と、を備えている。ここで、筐体１１０は、センシング部１２０と振動センサ１５０とそれらの配線とを収容するケースであり、後述する制御対象機器２００（図１１及び図１２を参照）に取り付けられる。センシング部１２０は、センシング部１２０ａと、センシング部１２０ｂとを備えている。また、センシング部配線１３０は、センシング部１２０ａのためのセンシング部配線１３０ａと、センシング部１２０ｂのためのセンシング部配線１３０ｂとを備えている。

【0041】

基板１４０は、後述するスペーサ１４３及び１４４（図９を参照）と、ネジ１４１及び１４２とにより、筐体１１０に取り付けられている。この基板１４０に、振動センサ１５０が取り付けられている。この場合、振動センサ１５０の取り付け空間を確保するように、基板１４０の取り付け位置を決定することが望ましい。

【0042】

センサ装置１００には、芯線１０ａ～１０ｄを有する多芯のケーブル１０が接続されている。芯線１０ａ～１０ｄは、基板１４０の裏面側において、振動センサ１５０と、センシング部配線１３０ａと、センシング部配線１３０ｂとに接続されている。

【0043】

センシング部１２０ａ及び１２０ｂは、制御対象機器２００の動作状態を検出し、制御対象機器の回転方向、回転速度、回転角度、または直線移動などの状態についての、状態検出情報を生成する。生成された状態検出情報は、ケーブル１０を通して後述するコントローラ３００（図１１及び図１２を参照）へ送信される。

【0044】

振動センサ１５０は、筐体１１０における振動を検出して振動検出情報を生成する。振動センサ１５０において生成された振動検出情報は、ケーブル１０を通して、コントローラ３００へ送信される。

【0045】

図９において、センサ装置１００は、破線で示す基板１４０の裏側に、圧着スリーブ１７０ａ１、１７０ａ２、１７０ｂ１、１７０ｂ２を備えている。ここで、図９は、センサ装置１００の内部の構成を明らかにするため、筐体１１０の一部を切り欠くと共に、基板１４０を取り外した状態を示している。

【0046】

２本の信号線を有するセンシング部配線１３０ａと、２本の信号線を有する芯線１０ａとは、圧着スリーブ１７０ａ１及び１７０ａ２を介して互いに圧着され、電気的に接続されている。２本の信号線を有するセンシング部配線１３０ｂと、２本の信号線を有する芯線１０ｂとは、圧着スリーブ１７０ｂ１及び１７０ｂ２を介して互いに圧着され、電気的に接続されている。なお、芯線１０ｃ及び１０ｄと、振動センサ１５０の端子部との接続については、図示を省略する。

【0047】

筐体１１０内の基板１４０を取り付ける位置に、ネジ１４１及び１４２に対応したスペーサ１４３及び１４４が設けられている。基板１４０は、ネジ１４１とスペーサ１４３とによって一端が挟持され、ネジ１４２とスペーサ１４４とによって他端が挟持されて、筐体１１０に取り付けられている。このように、スペーサ１４３及び１４４を介して筐体１１０に接触しないようにされた基板１４０に振動センサ１５０を取り付けることで、振動センサ１５０は、筐体１１０の共振または共鳴の影響を受けず、筐体１１０における振動を正確に検出することが可能になる。

【0048】

なお、振動時において基板１４０が筐体１１０と共振することを防止し、振動センサ１５０が振動を正確に検出できるようにするため、基板１４０を筐体１１０に取り付けるネジ及びスペーサの数を増やしてもよい。また、筐体１１０における振動を振動センサ１５０が正確に検出できるようにするため、基板１４０の厚さ及び材質、並びに振動センサ１５０のケースの厚さ及び材質を調整し、基板１４０及び振動センサ１５０と、筐体１１０とが、振動時において共振しないように調整してもよい。また、筐体１１０または蓋１１１からの接触による圧力を振動センサ１５０が受けないようにするため、振動センサ１５０に保護カバーを設けてもよい。

【0049】

次に、センサ装置１００の外観の構成について、図１０を参照して説明する。図１０は、実施の形態２におけるセンサ装置１００の外観の構成を示す斜視図である。図１０において、センサ装置１００は、主に、筐体１１０と、蓋１１１と、フランジ１１３と、を備えている。また、筐体１１０の先端部側には、センシング部１２０ａ，１２０ｂのそれぞれの検知面が所定の角度を有する状態で取り付けられている。

【0050】

ここで、蓋１１１は、ネジ１１２ａ～１１２ｄにより、筐体１１０の開口部に取り付けられている。なお、蓋１１１を筐体１１０に取り付けた状態で、図示されない注入口から、筐体１１０の内部に充填材またはポッティング材を注入し、その後に注入口を塞いでもよい。また、蓋１１１を取り付けるための開口部から充填材またはポッティング材を注入し、その後に蓋１１１を筐体１１０に取り付けるようにしてもよい。これにより、各部は機械的及び電気的に安定した状態になる。

【0051】

フランジ１１３には、センサ装置１００を制御対象機器２００に取り付けて固定するためのネジ穴が設けられている。センサ装置１００は、フランジ１１３により、制御対象機器２００の被検出部材の近傍に取り付けられる。ケーブル１０は、ケーブルグランド２１を通して、筐体１１０に対して安定した状態に取り付けられている。各部の配置、接続、及び調整を完了した時点で、なお、センサ装置１００の内部に充填材またはポッティング材を注入してもよい。

【0052】

次に、実施の形態２における制御システム１の構成について、図１１を参照して説明する。図１１は、実施の形態２におけるセンサ装置１００を含む制御システム１の構成を示す構成図である。

【0053】

図１１において、制御システム１は、主に、センサ装置１００と、制御対象機器２００と、コントローラ３００とを備えている。センサ装置１００には、センシング部１２０と、振動センサ１５０とが設けられている。ここで、センシング部１２０は、センシング部１２０ａと、センシング部１２０ｂとを備えている。センシング部１２０ａ及び１２０ｂは、制御対象機器２００の回転方向、回転速度、回転角度、直線移動などの動作状態を検出して状態検出情報を生成する。センシング部１２０ａ及び１２０ｂにおいて生成された状態検出情報は、ケーブル１０を通してコントローラ３００へ送信される。

【0054】

振動センサ１５０は、筐体１１０における振動を検出して振動検出情報を生成する。振動センサ１５０において生成された振動検出情報は、ケーブル１０を通して、コントローラ３００へ送信される。この振動検出情報には、振動の大きさの情報ほかに、振動の方向の情報を含めてもよい。制御対象機器２００は、コントローラ３００から供給される駆動信号Ｐを物理的運動に変換する機械要素であり、モータまたはリニアアクチュエータなどが該当する。なお、制御対象機器２００におけるロータ、シャフト、アームなどの被検出部材の動作状態が、センサ装置１００のセンシング部１２０により検出される。

【0055】

コントローラ３００は、センサ装置１００のセンシング部１２０からの状態検出情報を参照して、駆動信号Ｐを制御対象機器２００に供給する。ここで、コントローラ３００は、制御対象機器に供給する駆動信号Ｐにより、制御対象機器２００の状態、例えば、回転方向、回転速度、回転角度、回転停止などを制御する。

【0056】

コントローラ３００は、以上の状態検出情報を参照して制御対象機器２００を制御するのと並行して、センサ装置１００の振動センサ１５０からの振動検出情報を参照して制御対象機器２００の故障を予測する。例えば、コントローラ３００は、予め定められたルックアップテーブルを参照し、振動の大きさにより、制御対象機器２００における故障発生までの時間を算出する。また、例えば、コントローラ３００は、予め定められたルックアップテーブルを参照し、振動の周波数または周期により、故障発生箇所を特定する。

【0057】

そして、コントローラ３００は、センサ装置１００の振動センサ１５０からの振動検出情報を参照し、振動が予め定めた閾値を超えた場合、図示しない表示部に警告を表示する。この警告には、振動の大きさ、故障が予測される旨のメッセージ、予測される故障発生箇所などを加えてもよい。また、コントローラ３００は、振動が予め定めた閾値を超えた場合、制御対象機器２００を停止させてもよい。なお、コントローラ３００は、駆動信号Ｐの供給停止によって制御対象機器２００を停止させてもよいし、ブレーキ機構を用いて制御対象機器２００を停止させてもよい。

【0058】

このため、コントローラ３００は、センサ装置１００からの振動検出情報を参照することにより、制御対象機器２００の振動を検出する新たなセンサ装置を別途設ける必要がなく、コストの上昇と配線引き回しの煩雑さを生じることなく、センサ装置１００を利用して制御対象機器２００の故障を予測することが可能になる。

【0059】

次に、実施の形態２における制御システム１の他の構成について、図１２を参照して説明する。図１２は、実施の形態２におけるセンサ装置１００を含む制御システム１の構成を示す構成図である。なお、図１２において、図１１と同一部分には同一符号を付している。従って、図１２において、図１１と同一部分の説明を省略し、図１１と異なる部分についての説明を行う。

【0060】

図１２において、コントローラ３００は、センサ装置１００のセンシング部１２０からの状態検出情報を参照して、制御対象機器２００の動作状態、例えば、回転方向、回転速度、回転角度、回転停止などを監視する。また、コントローラ３００は、センサ装置１００の振動センサ１５０からの振動検出情報を参照して、制御対象機器２００の故障を予測する。例えば、コントローラ３００は、予め定められたテーブルを参照し、振動の大きさにより、制御対象機器２００での故障発生までの時間を算出する。また、例えば、コントローラ３００は、予め定められたテーブルを参照し、振動の周波数により、制御対象機器２００における故障発生箇所を特定する。そして、コントローラ３００は、センサ装置１００からの振動検出情報を参照し、振動が予め定めた閾値を超えた場合、図示しない表示部に警告を表示する。

【0061】

［実施の形態により得られる効果］
実施の形態１及び２のセンサ装置１００は、筐体１１０に収容され、制御対象機器２００の動作状態を検出して状態検出情報を生成するセンシング部１２０ａ及び１２０ｂと、筐体１１０における振動を検出して振動検出情報を生成する振動センサ１５０と、を備える。このため、制御対象機器２００の動作状態を検出しつつ、制御対象機器２００の故障を振動に基づいて予測することが可能になる。

【0062】

実施の形態１及び２の制御システムは、筐体１１０に収容され、制御対象機器２００の動作状態を検出して状態検出情報を生成すると共に、筐体１１０における振動を検出して振動検出情報を生成するセンサ装置１００と、状態検出情報に基づいて制御対象機器の動作を制御し、振動検出情報を参照して制御対象機器２００の故障を予測するコントローラ３００と、を備える。このため、センサ装置１００からの状態検出情報を参照して制御対象機器２００を制御する際に、センサ装置における振動を参照して制御対象機器２００の故障を予測することが可能になる。このため、制御対象機器２００を破損または機能喪失といった不具合から保護することが可能になる。

【0063】

実施の形態１のセンサ装置１００において、筐体１１０内に設けられた基板支持部１１０ａに基板１４０が取り付けられ、基板１４０に振動センサ１５０が取り付けられている。すなわち、基板１４０上の振動センサ１５０は、基板支持部１１０ａを介して基板１４０が筐体１１０にダイレクトに取り付けられているため、筐体１１０における振動を直接的かつ正確に検出することができる。

【0064】

実施の形態２のセンサ装置１００において、筐体１１０内にスペーサ１４３，１４４を介して基板１４０が取り付けられ、基板１４０に振動センサ１５０が取り付けられている。すなわち、基板１４０上の振動センサ１５０は、筐体１１０に直接接触していないため、筐体１１０の共振または共鳴の影響を受けず、筐体１１０における振動を正確に検出することができる。

【0065】

実施の形態１及び２のセンサ装置１００において、センシング部１２０ａ及び１２０ｂは、制御対象機器２００において回転運動または直線移動をする部位の動作状態を検出して状態検出情報を生成する。すなわち、センサ装置１００は、制御対象機器２００におけるロータ、シャフト、アームなどの被検出部材の動作状態を検出する。このため、センサ装置１００は、被検出部材の動作状態を検出することができると共に、被検出部材において発生する振動を振動センサ１５０において検出することが可能になる。

【0066】

実施の形態１及び２のセンサ装置１００において生成された状態検出情報と振動検出情報とは、ケーブル１０、またはケーブル１１及び１２を通して、制御対象機器２００を制御するコントローラ３００に送信される。このため、センサ装置１００からの状態検出情報を参照して制御対象機器２００を制御する際に、筐体１１０における振動を参照して制御対象機器２００の故障を予測することが可能になる。

【0067】

［その他の実施の形態］
以上の実施の形態１及び２の説明において、センシング部１２０ａとセンシング部１２０ｂとを備えるセンシング部１２０の具体例を示したが、センシング部１２０の構成は上記実施の形態に示した具体例に限定されるものではない。

【0068】

例えば、センシング部１２０を構成するセンサは２個に限定されず、１個、あるいは３個以上であってもよい。また、筐体１１０内のセンシング部１２０と振動センサ１５０との配置についても、図１～図５及び図８～図１０に示した具体例に限定されるものではない。

【0069】

振動センサ１５０は、振動を検出することが可能な各種のセンサを使用することが可能である。例えば、加速度センサまたはマイクロフォン等を用いて振動センサ１５０を実現することが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0070】

本発明のセンサ装置１００は、鉄道車両用の速度センサとして使用することができる。この場合、センサ装置１００は、鉄道車両のモータまたは車輪などの速度を検出しつつ、回転軸に設けられたベアリングの故障を予測することが可能になる。

【符号の説明】

【0071】

１ 制御システム、１０，１１，１２ ケーブル、１０ａ～１０ｄ，１１ａ～１１ｄ，１２ａ～１２ｄ 芯線、２０，２１，２２ ケーブルグランド、１００ センサ装置、１１０ 筐体、１１０ａ 基板支持部、１１０ｂ 底部、１１０ｃ 注入口、１１１ 蓋、１１２ａ～１１２ｄ ネジ、１１３ フランジ、１２０，１２０ａ，１２０ｂ センシング部、１３０，１３０ａ，１３０ｂ センシング部配線、１４０ 基板、１４１，１４２ ネジ、１４３，１４４ スペーサ、１５０ 振動センサ、１６０ 遮蔽板、１６１ スペーサ、１７０ａ１，１７０ａ２，１７０ｂ１，１７０ｂ２ 圧着スリーブ、２００ 制御対象機器、３００ コントローラ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】