特許 7120511 異常検出システム及び異常検出方法

(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】

(24)【登録日】2022-08-08

(45)【発行日】2022-08-17

(54)【発明の名称】異常検出システム及び異常検出方法

(51)【国際特許分類】

   F15B 20/00 20060101AFI20220809BHJP

【ＦＩ】

F15B20/00 D

F15B20/00 E

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019182668

(22)【出願日】2019-10-03

(65)【公開番号】P2021060043

(43)【公開日】2021-04-15

【審査請求日】2021-05-19

(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】100191134

【弁理士】

【氏名又は名称】千馬 隆之

(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

(74)【代理人】

【識別番号】100180448

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 亨祐

(72)【発明者】

【氏名】阿木 智彦

(72)【発明者】

【氏名】尾崎 憲正

【審査官】所村 陽一

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２９２０２５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００４－０１１７２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１５Ｂ ２０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アクチュエータの一端部と他端部との間を変位する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異常検出システムにおいて、
前記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、
前記可動部のストロークを入力する外部入力部と、
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いて前記移動時間を算出する移動時間算出部と、
前記可動部の動作回数及び前記ストロークに基づいて前記可動部の総移動距離を算出する移動距離算出部と、
前記移動時間と前記動作回数又は前記総移動距離とに基づいて、少なくとも前記アクチュエータの異常を検出する異常検出部と、
外部からの制御信号の供給に基づいて、圧力流体を前記一端部又は前記他端部に選択的に供給する方向切替弁と、
を備え、
前記可動部は、前記一端部又は前記他端部への前記圧力流体の選択的な供給によって前記一端部と前記他端部との間を変位するピストンであり、
前記外部入力部は、前記ストロークと、前記移動時間の時間閾値と、前記動作回数の回数上限値又は前記総移動距離の距離閾値とを入力し、
前記移動距離算出部は、前記動作回数と前記ストロークとを乗算することで前記総移動距離を算出し、
前記異常検出部は、
前記移動時間が前記時間閾値以上であり、且つ、前記動作回数が前記回数上限値未満、又は、前記総移動距離が前記距離閾値未満である場合、前記方向切替弁の異常を検出し、
前記移動時間が前記時間閾値以上であり、且つ、前記動作回数が前記回数上限値以上、又は、前記総移動距離が前記距離閾値以上である場合、前記アクチュエータの異常を検出する、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、
前記方向切替弁から前記一端部に前記圧力流体を供給する第１の配管と、
前記方向切替弁から前記他端部に前記圧力流体を供給する第２の配管と、
前記可動部の１回の動作毎に、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時間を前記可動部の動き出し時間として検出する動き出し時間検出部と、
をさらに備え、
前記外部入力部は、前記動き出し時間の時間上限値を入力し、
前記異常検出部は、前記動き出し時間が前記時間上限値以上である場合、前記第１の配管又は前記第２の配管の異常を検出する、異常検出システム。

【請求項3】

請求項１又は２記載の異常検出システムにおいて、
前記外部入力部、前記移動時間算出部、前記移動距離算出部及び前記異常検出部と、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサの各検知結果が入力される際に、少なくとも前記各検知結果に現在時刻の時刻情報を付与するタイムスタンプ処理部とを有する異常検出装置をさらに備える、異常検出システム。

【請求項4】

請求項３記載の異常検出システムにおいて、
前記異常検出装置は、他の装置との間で通信を行う通信部をさらに有し、
前記通信部は、前記時刻情報が付与された前記各検知結果及び前記異常検出部の検出結果を前記他の装置に送信する、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、
前記他の装置は、前記通信部との間でシリアル通信を行う制御装置と、前記制御装置との間でネットワークを介して接続された外部装置とであり、
前記制御装置は、前記シリアル通信により、前記通信部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、前記通信部から前記時刻情報、前記各検知結果及び前記検出結果を受信し、さらに、前記ネットワークを介して、前記外部装置に前記時刻情報、前記各検知結果及び前記検出結果を送信する、異常検出システム。

【請求項6】

請求項３～５のいずれか１項に記載の異常検出システムにおいて、
前記異常検出装置は、少なくとも前記異常検出部の検出結果を外部に出力する出力部をさらに有する、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、
前記出力部は、前記検出結果を表示する表示部である、異常検出システム。

【請求項8】

アクチュエータの一端部と他端部との間を変位する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異常検出方法において、
外部入力部によって、前記可動部のストロークを入力する第１のステップと、
第１のセンサによって、前記一端部に変位した前記可動部を検知し、第２のセンサによって、前記他端部に変位した前記可動部を検知する第２のステップと、
移動時間算出部によって、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第３のステップと、
移動距離算出部によって、前記可動部の動作回数及び前記ストロークに基づき前記可動部の総移動距離を算出する第４のステップと、
異常検出部によって、前記移動時間と前記動作回数又は前記総移動距離とに基づき、少なくとも前記アクチュエータの異常を検出する第５のステップと、
を備え、
方向切替弁が外部からの制御信号の供給に基づいて、圧力流体を前記一端部又は前記他端部に選択的に供給し、
前記可動部は、前記一端部又は前記他端部への前記圧力流体の選択的な供給によって前記一端部と前記他端部との間を変位するピストンであり、
前記外部入力部は、前記ストロークと、前記移動時間の時間閾値と、前記動作回数の回数上限値又は前記総移動距離の距離閾値とを入力し、
前記移動距離算出部は、前記動作回数と前記ストロークとを乗算することで前記総移動距離を算出し、
前記異常検出部は、
前記移動時間が前記時間閾値以上であり、且つ、前記動作回数が前記回数上限値未満、又は、前記総移動距離が前記距離閾値未満である場合、前記方向切替弁の異常を検出し、
前記移動時間が前記時間閾値以上であり、且つ、前記動作回数が前記回数上限値以上、又は、前記総移動距離が前記距離閾値以上である場合、前記アクチュエータの異常を検出する、異常検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アクチュエータの一端部と他端部との間を変位する可動部の移動時間に基づいて、アクチュエータの異常を検出する異常検出システム及び異常検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、一端部と他端部との間を可動部が移動するアクチュエータにおいて、故障等を含むアクチュエータの異常の有無は、アクチュエータの一端部又は他端部に供給される作動流体（圧力流体）の漏れ、可動部が作動するための最低圧力（最低作動圧力）、アクチュエータのタクトタイム等に基づき検出される。

【0003】

このうち、圧力流体の洩れは、例えば、圧力流体の流量を検知する流量センサの検知結果に基づき判定する。しかしながら、この判定手法では、圧力流体を供給する配管の条件、使用される圧力流体の圧力値、圧力流体の脈動、温度条件によって、流量センサの検知結果が変化する。そのため、これらの各条件を設定することが難しい。

【0004】

また、最低作動圧力は、例えば、圧力流体の圧力を検知する圧力センサの検知結果に基づき判定する。しかしながら、この判定手法では、アクチュエータの稼働を停止させた状態で最低作動圧力を確認する必要がある。また、アクチュエータを構成するシリンダのボアサイズや、可動部のストロークによっては、可動部の移動速度が変化する。この場合でも、これらの各条件を設定することが難しい。

【0005】

そこで、特許文献１では、アクチュエータ側に配置された異常検出装置において、装置内に格納された統計データを用いてアクチュエータのタクトタイムに対する異常の検出処理を行い、その検出結果を外部に出力することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特許第６０１１８７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１の技術では、異常検出処理を実行するため、個別の機器や使用条件に応じて、タクトタイムの初期値に対する閾値等を設定する必要がある。

【0008】

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、少なくともアクチュエータの故障等の異常を、簡単、低コスト、正確且つ速やかに検出することが可能となる異常検出システム及び異常検出方法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】

【0009】

本発明の態様は、アクチュエータの一端部と他端部との間を変位する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異常検出システム及び異常検出方法に関する。

【0010】

前記異常検出システムは、前記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、前記可動部のストロークを入力する外部入力部と、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いて前記移動時間を算出する移動時間算出部と、前記可動部の動作回数及び前記ストロークに基づいて前記可動部の総移動距離を算出する移動距離算出部と、前記移動時間と前記動作回数又は前記総移動距離とに基づいて、少なくとも前記アクチュエータの異常を検出する異常検出部とを備える。

【0011】

また、前記異常検出方法は、外部入力部によって、前記可動部のストロークを入力する第１のステップと、第１のセンサによって、前記一端部に変位した前記可動部を検知し、第２のセンサによって、前記他端部に変位した前記可動部を検知する第２のステップと、移動時間算出部によって、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第３のステップと、移動距離算出部によって、前記可動部の動作回数及び前記ストロークに基づき前記可動部の総移動距離を算出する第４のステップと、異常検出部によって、前記移動時間と前記動作回数又は前記総移動距離とに基づき、少なくとも前記アクチュエータの異常を検出する第５のステップとを備える。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、外部から可動部のストロークを予め入力し、入力されたストロークと、第１のセンサ及び第２のセンサの各検知結果と、可動部の動作回数とに基づき、アクチュエータの異常を検出する。これにより、装置内に格納された統計データを用いてアクチュエータの異常を検出する特許文献１の技術と比較して、アクチュエータの異常を、簡単、低コスト、正確、且つ、速やかに検出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本実施形態に係る異常検出システムの構成図である。

【図2】図１の異常検出装置の内部構成図である。

【図3】図１の異常検出システムの動作（異常検出方法）のフローチャートである。

【図4】図１の異常検出システムの動作（異常検出方法）のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明に係る異常検出システム及び異常検出方法について好適な実施形態を例示し、添付の図面を参照しながら説明する。

【0015】

［１．本実施形態の構成］
＜１．１ 異常検出システム１０の全体構成＞
図１に示すように、本実施形態に係る異常検出システム１０は、４方向５ポートの複動式電磁弁である方向切替弁１２、流体圧シリンダ等のアクチュエータ１４、アクチュエータ１４の一端部１６に配設された第１センサ１８（第１のセンサ）、アクチュエータ１４の他端部２０に配設された第２センサ２２（第２のセンサ）、異常検出装置２４、及び、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等の制御装置２６（他の装置）を備える。

【0016】

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、該設備を停止させることなく、設備の稼働中に、アクチュエータ１４の劣化又は故障等の異常を自動的に検出可能な異常検知機能を備えたシステムである。また、本実施形態において、アクチュエータ１４の一端部１６は、図１中、流体圧シリンダの左側（ヘッド側）の端部であり、他端部２０は、流体圧シリンダの右側（ロッド側）の端部である。

【0017】

異常検出装置２４は、設備に配設されたアクチュエータ１４の近傍に設けられ、外部から各種の情報を入力可能な操作入力部２８（外部入力部）と、通信部３０とを有する。操作入力部２８は、キーボード、テンキー、タッチパネル等、設備の担当者が各種の情報を入力操作可能な操作デバイスである。制御装置２６は、異常検出装置２４及びアクチュエータ１４よりも離れた場所に設置された、異常検出装置２４に対する上位装置であって、通信部３２を有する。異常検出装置２４の通信部３０と制御装置２６の通信部３２とは、フィールドバス等によりシリアル接続されている。従って、２つの通信部３０、３２は、シリアル通信により、各種の信号又は情報の送受信を行う。また、制御装置２６の通信部３２は、ネットワーク３４を介して、遠隔地にある上位装置としての複数のＰＣ３６（他の装置、外部装置）と接続可能である。

【0018】

制御装置２６は、通信部３２を介して、方向切替弁１２のソレノイド１２ａ、１２ｂに制御信号（制御指令）を供給する。方向切替弁１２は、ソレノイド１２ａ、１２ｂに供給される制御信号によって、流体圧源３８から供給される圧力流体をアクチュエータ１４の一端部１６又は他端部２０に選択的に出力する。すなわち、ソレノイド１２ａに制御信号が供給された場合、方向切替弁１２は、図１に図示した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１２ｂに制御信号が供給された場合、方向切替弁１２は、下側のブロックの状態となる。方向切替弁１２とアクチュエータ１４の一端部１６側のポート４０との間には、第１配管４２（第１の配管）が接続され、方向切替弁１２とアクチュエータ１４の他端部２０側のポート４４との間には、第２配管４６（第２の配管）が接続されている。

【0019】

アクチュエータ１４は、方向切替弁１２からの圧力流体の供給に基づき、ピストンロッド４８に連結されたピストン５０（可動部）が図１の左右方向（変位方向、ストローク方向）に変位する流体圧シリンダである。ピストンロッド４８は、ピストン５０から図１の右方向に延び、アクチュエータ１４の他端部２０を貫通して外部に突出している。

【0020】

ここで、ソレノイド１２ａへの制御信号の供給によって該ソレノイド１２ａが励磁され、方向切替弁１２が上側のブロックの状態になった場合、流体圧源３８から方向切替弁１２、第１配管４２及びポート４０を介して一端部１６に圧力流体が供給されると共に、他端部２０からポート４４、第２配管４６及び方向切替弁１２を介して該他端部２０内の圧力流体が外部に排出される。これにより、ピストン５０及びピストンロッド４８は、アクチュエータ１４の一端部１６から他端部２０に向かって、図１の右方向へ一体的に変位する。

【0021】

また、ソレノイド１２ｂへの制御信号の供給によって該ソレノイド１２ｂが励磁され、方向切替弁１２の状態が下側のブロックの状態になった場合、流体圧源３８から方向切替弁１２、第２配管４６及びポート４４を介して他端部２０に圧力流体が供給されると共に、一端部１６からポート４０、第１配管４２及び方向切替弁１２を介して該一端部１６内の圧力流体が外部に排出される。これにより、ピストン５０及びピストンロッド４８は、他端部２０から一端部１６に向かって、図１の左方向に一体的に変位する。

【0022】

従って、制御装置２６から通信部３０を介して各ソレノイド１２ａ、１２ｂに交互に制御信号を供給すると、一端部１６と他端部２０との間で、ピストン５０及びピストンロッド４８を図１の左右方向に往復移動させることができる。そのため、本実施形態において、ストロークとは、アクチュエータ１４の一端部１６から他端部２０まで、又は、他端部２０から一端部１６までのピストン５０の移動距離をいう。なお、一端部１６又は他端部２０からの圧力流体の排出経路の先には、サイレンサ５２が配設されている。

【0023】

アクチュエータ１４の一端部１６側には、第１センサ１８が配設され、他端部２０側には、第２センサ２２が配設されている。第１センサ１８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５０が第１センサ１８及び第２センサ２２に対向する位置に変位したときに、該ピストン５０を検知し、その検知結果を検知信号として異常検出装置２４に出力する。また、ピストン５０の変位によって、該ピストン５０と第１センサ１８及び第２センサ２２とが対向しなくなったとき、第１センサ１８及び第２センサ２２は、検知信号の出力を停止する。

【0024】

異常検出装置２４は、第１センサ１８及び第２センサ２２の各検知結果や、外部から操作入力部２８を介して入力された情報に基づいて、アクチュエータ１４の異常、方向切替弁１２の異常、及び、第１配管４２又は第２配管４６の異常の有無を検出する。異常検出装置２４は、異常の発生を示す検出結果等を、通信部３０から制御装置２６の通信部３２にシリアル通信により送信する。そのため、異常検出装置２４は、設備の稼働時には、アクチュエータ１４等の異常の検出処理を連続的に行うことが可能である。

【0025】

＜１．２ 異常検出装置２４の内部構成＞
図２に示すように、異常検出装置２４は、操作入力部２８、入力部５４、出力部５６、時計部５８、演算処理部６０、通信部３０、出力処理部６２、出力部６４、及び、記憶部６６を有する。演算処理部６０は、マイクロコンピュータ等のプロセッサであり、記憶部６６に記憶されたプログラムを動作することにより、タイムスタンプ処理部６０ａ、動き出し時間算出部６０ｂ（動き出し時間検出部）、移動時間算出部６０ｃ、動作回数カウント部６０ｄ、移動距離算出部６０ｅ、統計演算処理部６０ｆ、及び、異常検出部６０ｇの機能を実現する。

【0026】

操作入力部２８には、設備の担当者の操作によって、ピストン５０のストローク、ピストン５０の移動時間の時間閾値、ピストン５０の動作回数の上限値（回数上限値）、ピストン５０の総移動距離の距離閾値、ピストン５０の動き出し時間の上限値（時間上限値）が入力される。

【0027】

ここで、ピストン５０の移動時間とは、ピストン５０が一端部１６から他端部２０まで、又は、他端部２０から一端部１６まで移動するのに要する時間をいう。時間閾値とは、ピストン５０の移動時間の許容範囲の上限値である。

【0028】

ピストン５０の動作回数とは、アクチュエータ１４の一端部１６と他端部２０との間でのピストン５０の往復回数、又は、一端部１６から他端部２０まで、及び、他端部２０から一端部１６までピストン５０が移動した回数（往復回数の２倍の回数）をいう。回数上限値とは、ピストン５０の動作回数の許容範囲の上限値をいう。なお、回数上限値は、流体圧シリンダの種類（機種）や、方向切替弁１２の種類（機種）又はシール方法に応じて、適宜変更してもよい。

【0029】

ピストン５０の総移動距離とは、ピストン５０の動作回数に応じたピストン５０の総走行距離であって、動作回数とストロークとの積である（動作回数×ストローク＝総移動距離）。距離閾値とは、総移動距離の許容範囲の上限値である。

【0030】

動き出し時間とは、ピストン５０の１回の動作において、ソレノイド１２ａ、１２ｂに対して制御信号の供給を開始した時点から、第１センサ１８及び第２センサ２２のうち、一方のセンサがピストン５０を検知できなくなった時点までの時間をいう。時間上限値とは、動き出し時間の許容範囲の上限値である。

【0031】

なお、上述した閾値及び上限値は、異常検出システム１０の製造メーカが推奨するアクチュエータ１４、方向切替弁１２、第１配管４２及び第２配管４６等の公称寿命又は保証寿命に応じた値である。

【0032】

入力部５４は、第１センサ１８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（検知結果）を演算処理部６０に出力する。また、入力部５４は、第１センサ１８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（検知結果）を演算処理部６０に出力する。

【0033】

出力部５６は、制御装置２６から通信部３０を介して供給された制御信号を、方向切替弁１２のソレノイド１２ａ、１２ｂに出力する。時計部５８は、計時機能を有するタイマである。

【0034】

演算処理部６０のタイムスタンプ処理部６０ａは、入力部５４から第１センサ１８及び第２センサ２２の各検知結果が入力された際に、少なくとも各検知結果に現在時刻の時刻情報を付与するタイムスタンプ処理を行う。

【0035】

動き出し時間算出部６０ｂは、ピストン５０の１回の動作毎に、方向切替弁１２のソレノイド１２ａ、１２ｂへの制御信号の供給開始時点から、第１センサ１８及び第２センサ２２のうち、一方のセンサがピストン５０を検知できなくなった時点までの時間を、動き出し時間として算出（検出）する。

【0036】

移動時間算出部６０ｃは、第１センサ１８及び第２センサ２２の各検知結果に基づいて、ピストン５０の移動時間を算出する。この場合、ピストン５０の１回の動作において、制御信号の供給開始時点から、第１センサ１８及び第２センサ２２のうち、他方のセンサがピストン５０を検知する時点までの時間を、移動時間として算出する。

【0037】

動作回数カウント部６０ｄは、第１センサ１８及び第２センサ２２の各検知結果に基づいて、ピストン５０の動作回数をカウントする。この場合、ピストン５０の１回の動作において、立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとが入力部５４から演算処理部６０に入力された際に、動作回数カウント部６０ｄは、ピストン５０の１回分の動作としてカウントする。

【0038】

移動距離算出部６０ｅは、ピストン５０の動作回数とストロークとを乗算することで、ピストン５０の総移動距離を算出する。

【0039】

統計演算処理部６０ｆは、動き出し時間、移動時間、動作回数及び総移動距離等に対して、平均値、分散及び標準偏差等の統計値を算出する統計演算処理を行う。この場合、例えば、特許文献１での統計演算処理手法を用いて、統計演算処理を行えばよい。

【0040】

異常検出部６０ｇは、動き出し時間、移動時間、動作回数又は総移動距離や、統計演算処理の結果等に基づいて、アクチュエータ１４、方向切替弁１２、及び、第１配管４２又は第２配管４６の異常の有無を検出する。異常の有無の検出手法は、後述する。

【0041】

記憶部６６は、タイムスタンプ処理後の第１センサ１８及び第２センサ２２の各検知結果や、演算処理部６０での各種の演算処理の結果が記憶される。従って、記憶部６６には、各検知結果及び各演算処理結果が時刻情報に紐づけられて記憶される。

【0042】

出力処理部６２は、タイムスタンプ処理後の第１センサ１８及び第２センサ２２の各検知結果や、演算処理部６０での各種の演算処理の結果を、出力部６４を介して外部に報知する際に、該出力部６４の出力形態に応じた処理を行う。例えば、出力部６４がディスプレイ等の表示部である場合には、出力処理部６２は、各検知結果や各演算処理結果をディスプレイに表示するための表示処理を行う。

【0043】

通信部３０は、制御装置２６の通信部３２から供給される制御信号を出力部５６及び演算処理部６０に出力する。また、通信部３０は、タイムスタンプ処理後の第１センサ１８及び第２センサ２２の各検知結果や、演算処理部６０での各種の演算処理の結果を、制御装置２６の通信部３２に送信する。

【0044】

［２．本実施形態の動作］
以上のように構成される本実施形態に係る異常検出システム１０の動作（異常検出方法）について、図３及び図４のフローチャートを参照しながら説明する。ここでは、制御装置２６（図１参照）からソレノイド１２ａへの制御信号の供給が開始されることで、アクチュエータ１４が駆動し、最初に、アクチュエータ１４の一端部１６から他端部２０にピストン５０が変位する場合について説明する。なお、制御装置２６は、２つのソレノイド１２ａ、１２ｂに対して交互に制御信号を供給する。

【0045】

先ず、図３のステップＳ１（第１のステップ）において、設備の担当者は、操作入力部２８（図１及び図２参照）を操作し、ピストン５０のストローク、時間閾値、回数上限値、距離閾値及び時間上限値を入力する。入力された各設定値は、記憶部６６に記憶される。

【0046】

ステップＳ２において、制御装置２６は、通信部３２を介して、異常検出装置２４の通信部３０への制御信号の供給を開始する。異常検出装置２４の通信部３０は、供給された制御信号を出力部５６及び演算処理部６０に出力する。これにより、演算処理部６０は、制御信号の供給が開始されたことを認識することができる。また、出力部５６は、方向切替弁１２のソレノイド１２ａに制御信号を供給する。

【0047】

ステップＳ３において、ソレノイド１２ａへの制御信号の供給によって該ソレノイド１２ａが励磁されると、流体圧源３８から方向切替弁１２、第１配管４２及びポート４０を介してアクチュエータ１４の一端部１６に圧力流体が供給されると共に、他端部２０からポート４４、第２配管４６及び方向切替弁１２を介して他端部２０内の圧力流体が外部に排出される。この結果、ピストン５０及びピストンロッド４８は、アクチュエータ１４の一端部１６から他端部２０に向かって変位する。

【0048】

このように、ピストン５０の他端部２０側への変位により、次のステップＳ４（第２のステップ）において、第１センサ１８は、ピストン５０を検知できなくなる。また、第２センサ２２は、ピストン５０が他端部２０に変位することで、ピストン５０を検知することができる。第１センサ１８及び第２センサ２２の各検知結果は、入力部５４に入力される。入力部５４は、第１センサ１８からの検知信号の立ち下がりエッジを検出し、その検出結果（検知結果）を演算処理部６０に出力する。また、入力部５４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（検知結果）を演算処理部６０に出力する。

【0049】

ステップＳ５において、演算処理部６０のタイムスタンプ処理部６０ａは、第１センサ１８及び第２センサ２２の各検知結果、すなわち、立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジに対して、現在時刻の時刻情報を付与するタイムスタンプ処理を実行する。タイムスタンプ処理部６０ａは、時刻情報に紐づけた第１センサ１８及び第２センサ２２の各検知結果（立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの情報）を記憶部６６に記憶する。

【0050】

ステップＳ６において、動き出し時間算出部６０ｂは、ソレノイド１２ａへの制御信号の供給開始時点から、第１センサ１８がピストン５０を検知できなくなった時点までの時間を、動き出し時間として算出し、算出した動き出し時間を記憶部６６に記憶する。

【0051】

ステップＳ７（第３のステップ）において、移動時間算出部６０ｃは、動き出し時間及び立ち上がりエッジに基づき、ソレノイド１２ａへ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５０を検知した時点までの時間を、移動時間として算出し、算出した移動時間を記憶部６６に記憶する。

【0052】

ステップＳ８において、動作回数カウント部６０ｄは、立ち下がりエッジ及び立ち上がりエッジに基づき、ピストン５０が１回動作したことをカウントし、カウントした動作回数を記憶部６６に記憶する。

【0053】

ステップＳ９（第４のステップ）において、移動距離算出部６０ｅは、動作回数カウント部６０ｄがカウントした動作回数と、記憶部６６に記憶されているストロークとを乗算することで、ピストン５０の総移動距離を算出し、算出した総移動距離を記憶部６６に記憶する。

【0054】

ステップＳ１０において、統計演算処理部６０ｆは、動き出し時間、移動時間、動作回数及び総移動距離について、平均値、分散及び標準偏差等の統計値を算出する。

【0055】

従って、ステップＳ５～Ｓ１０の処理によって、記憶部６６には、第１センサ１８及び第２センサ２２の各検知結果、動き出し時間、移動時間、動作回数、総移動距離、及び、統計値が、時刻情報と紐づけられて記憶される。

【0056】

そして、図４のステップＳ１１～Ｓ１７（第５のステップ）において、異常検出部６０ｇ（図２参照）は、上記の各算出結果、及び、記憶部６６に予め設定した設定値に基づき、アクチュエータ１４（図１参照）、方向切替弁１２、及び、第１配管４２又は第２配管４６の異常の有無を検出する。

【0057】

すなわち、ステップＳ１１において、異常検出部６０ｇは、ピストン５０の移動時間が延びる傾向にあるか否か、すなわち、移動時間が時間閾値以上であるか否かを判定する。

【0058】

移動時間が時間閾値以上である場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、次のステップＳ１２において、異常検出部６０ｇは、ピストン５０の総移動距離が短いか、すなわち、動作回数が回数上限値未満であるか、又は、総移動距離が距離閾値未満であるかを判定する。

【0059】

動作回数が回数上限値未満、又は、総移動距離が距離閾値未満である場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、次のステップＳ１３において、異常検出部６０ｇは、ステップＳ１１、Ｓ１２でいずれも肯定的な判定結果が得られたので、方向切替弁１２に故障等の異常が発生していると判定する。

【0060】

また、動作回数が回数上限値以上、且つ、総移動距離が距離閾値以上である場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、異常検出部６０ｇは、ステップＳ１４において、アクチュエータ１４に故障等の異常が発生していると判定する。

【0061】

さらに、ステップＳ１１において、移動時間が時間閾値未満である場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、異常検出部６０ｇは、ステップＳ１５において、ピストン５０の動き出し時間に異常があるか、すなわち、動き出し時間が時間上限値以上であるか否かを判定する。

【0062】

動き出し時間が時間上限値以上である場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、異常検出部６０ｇは、ステップＳ１６において、第１配管４２又は第２配管４６に故障等の異常が発生していると判定する。

【0063】

動き出し時間が時間上限値未満である場合（ステップＳ１５：ＮＯ）、異常検出部６０ｇは、ステップＳ１７において、アクチュエータ１４、方向切替弁１２、及び、第１配管４２又は第２配管４６に、故障等の異常が発生していない、すなわち、正常であると判定する。

【0064】

この結果、ステップＳ１８において、異常検出部６０ｇは、ステップＳ１３、Ｓ１４、Ｓ１６、Ｓ１７のいずれかの異常の有無の判定結果を記憶部６６に記憶する。

【0065】

ステップＳ１９において、出力処理部６２は、記憶部６６に記憶された時刻情報、第１センサ１８及び第２センサ２２の各検知結果、演算処理部６０での各演算処理結果、異常検出部６０ｇでの判定結果について、出力部６４の出力形態に応じた処理を行う。これにより、出力部６４は、出力処理部６２で処理された各結果を外部に報知することができる。例えば、出力部６４が表示部であれば、表示部の画面上に、時刻情報、第１センサ１８及び第２センサ２２の各検知結果、演算処理部６０での各演算処理結果、異常検出部６０ｇでの判定結果等が表示される。また、通信部３０は、上記の時刻情報及び各結果を、シリアル通信により、制御装置２６の通信部３２に送信する。制御装置２６の通信部３２は、受信した情報を、ネットワーク３４を介して、遠隔地のＰＣ３６に送信する。

【0066】

ステップＳ２０において、演算処理部６０は、ステップＳ４～Ｓ１９の処理を繰り返し実行するか否かを判定する。前述のように、制御装置２６は、２つのソレノイド１２ａ、１２ｂに対して制御信号を交互に供給する。そのため、ステップＳ２０で肯定的な判定結果となった場合、ステップＳ４に戻り、ステップＳ４～Ｓ１９の処理を繰り返し実行することで、他端部２０から一端部１６にピストン５０を変位させる際の異常の検出処理を実行することができる。このように、本実施形態では、ステップＳ４～Ｓ１９の処理を繰り返す実行することで、ピストン５０が変位方向に沿って往復移動中（アクチュエータ１４の駆動中）であっても、アクチュエータ１４、方向切替弁１２、及び、第１配管４２又は第２配管４６の異常の有無を検出することができる。

【0067】

なお、ステップＳ１３、Ｓ１４、Ｓ１６の判定結果によって異常が検出され、該異常に対処するため、アクチュエータ１４の駆動を停止する場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、制御装置２６からの制御信号の供給を停止する。また、定期的なメンテナンス等で、アクチュエータ１４の駆動を停止させる場合でも（ステップＳ２０：ＮＯ）、制御装置２６からの制御信号の供給を停止する。

【0068】

［３．変形例］
上記の説明では、異常検出装置２４内に操作入力部２８及び出力部６４を設ける場合を説明した。本実施形態では、異常検出装置２４の外部に操作入力部２８及び出力部６４を外付けの形態で設けてもよい。

【0069】

また、上記の説明では、制御装置２６とＰＣ３６とがネットワーク３４を介して接続される場合を説明した。本実施形態では、制御装置２６とＰＣ３６とが互いに通信接続が可能であれば、どのような接続形態であってもよい。

【0070】

さらに、上記の説明では、記憶部６６に記憶された各種の情報を通信部３０から制御装置２６及びＰＣ３６に送信する場合を説明した。本実施形態では、時刻情報と紐づけて各種の情報が記憶部６６に記憶されるので、ＵＳＢ等の持ち運び可能な記憶部６６（記憶装置）に各種の情報を記憶し、後日、該記憶装置を異常検出装置２４から取り外し、制御装置２６又はＰＣ３６に接続することで、制御装置２６又はＰＣ３６が各種の情報を取得することも可能である。

【0071】

［４．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及び異常検出方法は、アクチュエータ１４の一端部１６と他端部２０との間を変位するピストン５０（可動部）の移動時間に基づいて、アクチュエータ１４の異常を検出する。

【0072】

異常検出システム１０は、一端部１６に変位したピストン５０を検知する第１センサ１８（第１のセンサ）と、他端部２０に変位したピストン５０を検知する第２センサ２２（第２のセンサ）と、ピストン５０のストロークを入力する操作入力部２８（外部入力部）と、第１センサ１８及び第２センサ２２の各検知結果に基づいて移動時間を算出する移動時間算出部６０ｃと、ピストン５０の動作回数及びストロークに基づいてピストン５０の総移動距離を算出する移動距離算出部６０ｅと、移動時間と動作回数又は総移動距離とに基づいて、少なくともアクチュエータ１４の異常を検出する異常検出部６０ｇとを備える。

【0073】

また、異常検出方法は、操作入力部２８によって、ピストン５０のストロークを入力するステップＳ１（第１のステップ）と、第１センサ１８によって、一端部１６に変位したピストン５０を検知し、第２センサ２２によって、他端部２０に変位したピストン５０を検知するステップＳ４（第２のステップ）と、移動時間算出部６０ｃによって、第１センサ１８及び第２センサ２２の各検知結果に基づき移動時間を算出するステップＳ７（第３のステップ）と、移動距離算出部６０ｅによって、ピストン５０の動作回数及びストロークに基づきピストン５０の総移動距離を算出するステップＳ９（第４のステップ）と、異常検出部６０ｇによって、移動時間と動作回数又は総移動距離とに基づき、少なくともアクチュエータ１４の異常を検出するステップＳ１１～Ｓ１７（第５のステップ）とを備える。

【0074】

このように、外部からピストン５０のストロークを予め入力し、入力されたストロークと、第１センサ１８及び第２センサ２２の各検知結果と、ピストン５０の動作回数とに基づき、アクチュエータ１４の異常を検出する。これにより、装置内に格納された統計データを用いてアクチュエータの異常を検出する特許文献１の技術と比較して、アクチュエータ１４の異常を、簡単、低コスト、正確、且つ、速やかに検出することが可能となる。

【0075】

また、異常検出システム１０では、少なくともアクチュエータ１４の異常を簡便且つ正確に検出することができるので、設備のメンテナンスを定期的（計画的）に行う場合に、メンテナンス性を向上させることができる。

【0076】

さらに、異常検出システム１０では、操作入力部２８を介してピストン５０のストロークを入力するので、アクチュエータ１４の交換までの安全率を考慮して、ストロークを設定することも可能となる。

【0077】

ここで、異常検出システム１０は、外部からの制御信号の供給に基づいて、圧力流体を一端部１６又は他端部２０に選択的に供給する方向切替弁１２をさらに備える。ピストン５０は、一端部１６又は他端部２０への圧力流体の選択的な供給によって一端部１６と他端部２０との間を変位する。操作入力部２８は、ストロークと、移動時間の時間閾値と、動作回数の回数上限値又は総移動距離の距離閾値とを入力する。移動距離算出部６０ｅは、動作回数とストロークとを乗算することで総移動距離を算出する。

【0078】

そして、異常検出部６０ｇは、移動時間が時間閾値以上であり、且つ、動作回数が回数上限値未満、又は、総移動距離が距離閾値未満である場合、方向切替弁１２の異常を検出する。また、異常検出部６０ｇは、移動時間が時間閾値以上であり、且つ、動作回数が回数上限値以上、又は、総移動距離が距離閾値以上である場合、アクチュエータ１４の異常を検出する。

【0079】

このように、移動時間と総移動距離との２つのパラメータから、故障等の異常の要因を容易且つ正確に絞り込むことができるので、異常を効率よく検出することができる。

【0080】

また、異常検出システム１０は、方向切替弁１２から一端部１６に圧力流体を供給する第１配管４２（第１の配管）と、方向切替弁１２から他端部２０に圧力流体を供給する第２配管４６（第２の配管）と、ピストン５０の１回の動作毎に、方向切替弁１２への制御信号の供給開始時点から、第１センサ１８及び第２センサ２２のうち、一方のセンサがピストン５０を検知できなくなった時点までの時間をピストン５０の動き出し時間として検出する動き出し時間算出部６０ｂ（動き出し時間検出部）とをさらに備える。

【0081】

この場合、操作入力部２８は、動き出し時間の時間上限値を入力し、異常検出部６０ｇは、動き出し時間が時間上限値以上である場合、第１配管４２又は第２配管４６の異常を検出する。

【0082】

これにより、第１配管４２又は第２配管４６の異常を簡単且つ効率よく検出することができる。また、異常の要因がアクチュエータ１４、方向切替弁１２、第１配管４２又は第２配管４６のいずれであるのかを特定することができるので、異常の要因となったデバイスに対して的確且つ迅速な対応を取ることが可能となる。

【0083】

また、異常検出システム１０は、操作入力部２８、移動時間算出部６０ｃ、移動距離算出部６０ｅ及び異常検出部６０ｇと、第１センサ１８及び第２センサ２２の各検知結果が入力される際に、少なくとも各検知結果に現在時刻の時刻情報を付与するタイムスタンプ処理部６０ａとを有する異常検出装置２４をさらに備える。

【0084】

このように、タイムスタンプの概念を利用することで、アクチュエータ１４から離れた遠隔地でも、異常の有無を管理することが可能となる。

【0085】

この場合、異常検出装置２４は、制御装置２６（他の装置）との間で通信を行う通信部３０をさらに有する。通信部３０は、時刻情報が付与された各検知結果及び異常検出部６０ｇの検出結果を制御装置２６に送信する。

【0086】

これにより、アクチュエータ１４から離れた場所にある制御装置２６で異常の有無を容易に管理することができる。また、制御装置２６から異常検出装置２４に、異常の発生に対する的確な対応を指示することも可能となる。

【0087】

ここで、通信部３０との間でシリアル通信を行う制御装置２６と、制御装置２６との間でネットワーク３４を介して接続されたＰＣ３６（外部装置）とが、異常検出装置２４に対する他の装置である。この場合、制御装置２６は、シリアル通信により、通信部３０を介して方向切替弁１２に制御信号を供給し、一方で、通信部３０から時刻情報、各検知結果及び検出結果を受信し、さらに、ネットワーク３４を介して、ＰＣ３６に時刻情報、各検知結果及び検出結果を送信する。

【0088】

この場合でも、遠隔地のＰＣ３６で異常の有無を容易に管理することができる。また、ＰＣ３６が複数のアクチュエータ１４及び異常検出装置２４を集中管理している場合、該ＰＣ３６から異常を検出した異常検出装置２４に対して、異常の発生に対する的確な対応を個別に指示することも可能となる。

【0089】

また、異常検出装置２４は、少なくとも異常検出部６０ｇの検出結果を外部に出力する出力部６４をさらに有する。これにより、設備の担当者等に異常の有無を報知することができる。

【0090】

この場合、出力部６４が検出結果を表示する表示部であれば、異常の有無が表示部の画面上に表示されるので、担当者等に対する報知を一層容易に行うことができる。

【0091】

なお、本発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0092】

１０…異常検出システム １４…アクチュエータ
１６…一端部 １８…第１センサ（第１のセンサ）
２０…他端部 ２２…第２センサ（第２のセンサ）
２８…操作入力部（外部入力部） ５０…ピストン（可動部）
６０ｃ…移動時間算出部 ６０ｅ…移動距離算出部
６０ｇ…異常検出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】