JP2010113713A - 標準通信インタフェースを有するモジュール式データ収集モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】モジュール式データ収集システム（１０）を提供する。
【解決手段】本モジュール式データ収集システム（１０）は、機械の状態を動作可能に検出する複数の測定装置（２２）の１つ又はそれ以上からの信号を条件設定しかつサンプリングするように構成されたデータ収集モジュール（１０）を含み、データ収集モジュール（１０）は、統合型データ収集ユニット（１６）を形成した複数のホストプラットフォーム（１４）の少なくとも１つに対して該データ収集モジュール（１０）を相互接続するように構成されたユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インタフェース（１２）を含む。
【選択図】 図２

Description

本明細書に開示した主題は、データ収集モジュールに関し、より具体的には、その設計がモジュール方式でありかつユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インタフェースによって様々なホスト装置に接続するように構成されたデータ収集モジュールに関する。

機械状態監視は、近年では携帯型データ収集を含むように拡張されてきている。これは一般的に、１つ又はそれ以上のケーブルによって変換器又は測定センサにつながれた手動ホスト装置によって達成される。変換器は、カスタマーズサイトにおいて産業用機械上の指定した点に一時的に又は恒久的に取付けられて、振動、温度又は他のプロセス変数のようなパラメータを測定する。これらのパラメータは、機械の有用性を向上させることができるように、保存されかつ経時的に傾向分析されて故障状態の診断及び機械修理の計画に役立てられる。

今日では、これらの測定の種類は拡張されてきており、その結果、機械の状態又は「健全性」を評価するのに利用できるデータの全てを取得するためには、複数の携帯型機器が必要になってきている。それらの機器には、速度センサ、赤外線温度ガン、熱画像カメラ及び変流器のようなアイテムが含まれる。殆どの場合、各付加的機器は、携帯型データ収集装置とは独立したそれ自体のフォーマットでデータを取得する。それら情報は、機械状態を有効に判断しかつ管理するためには単一プラットフォームに相関させなければならない。

米国特許第６，４３１，４５１号公報

１つの実施形態では、モジュール式データ収集モジュールを提供する。本モジュールは、機械の状態を動作可能に検出する複数の測定装置の１つ又はそれ以上からの信号を条件設定しかつサンプリングするように構成されたデータ収集モジュールを含み、該データ収集モジュールは、統合型データ収集ユニットを形成した複数のホストプラットフォームの少なくとも１つに対して該データ収集モジュールを相互接続するように構成されたユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インタフェースを含む。

別の実施形態では、データ収集システムを提供する。本システムは、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インタフェースを有しかつ機械又はプロセスの状態或いは状況を動作可能に検出する複数の測定装置の１つ又はそれ以上からの信号を処理するように構成されたモジュール式データ収集モジュールと、ＵＳＢインタフェースを介してモジュール式データ収集モジュールに対して結合されかつ統合型データ収集ユニットを形成したホストプラットフォームとを含み、該ホストプラットフォームは、ユーザがモジュール式データ収集モジュールの動作を制御するのを可能にするように構成される。

さらに別の実施形態では、データ収集システムを提供する。本システムは、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インタフェースを有しかつ機械の状態を動作可能に検出する複数の測定装置の１つ又はそれ以上からの信号を処理するように構成されたモジュール式データ収集モジュールを含み、該モジュール式データ収集モジュールはさらに、複数の測定装置の１つ又はそれ以上に対して接続するように構成された少なくとも１つの信号入力ポートを含み、複数の測定装置の各々は、幾つかの測定の少なくとも１つを実行するのを可能にするように構成されており、また本システムはさらに、ＵＳＢインタフェースを介してデータ収集モジュールに対して結合されかつユーザがモジュール式データ収集モジュールの動作を制御するのを可能にするように構成された手動ホストプラットフォームを含む。

これらの及びその他の利点並びに特徴は、図面と関連させてなした以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

本発明と見なされる主題は、本明細書と共に提出した特許請求の範囲において具体的に指摘しかつ明確に特許請求している。本発明の上記の及びその他の特徴並びに利点は、添付図面と関連させてなした以下の詳細な説明から明らかである。

本発明の１つの例示的な実施形態によるモジュール式データ収集モジュールの概略図。 本発明の１つの例示的な実施形態による、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インタフェースを介してホストプラットフォームに接続されているモジュール式データ収集モジュールを有するデータ収集システムの概略図。 本発明の１つの例示的な実施形態による、データ収集モジュールのためのホストプラットフォームとして使用する携帯型手動装置の概略図。 本発明の１つの例示的な実施形態による、携帯型手動装置のハウジング内に組込まれた取付けスロットによって、データ収集モジュールに接続されている携帯型手動装置の概略図。

この詳細な説明は、図面を参照しながら実施例によって、その利点及び特徴と共に本発明の実施形態を説明する。

例示的な実施形態は、その設計がモジュール方式であるデータ収集モジュールを対象とし、本発明の１つの実施形態によると、本データ収集モジュールは、様々なホスト装置（例えば、ラップトップ、デスクトップなど）に対して接続することができるようになっている。このモジュール式方法は、ホストプラットフォームからデータ収集ハードウェアを分離して、様々な特定用途向けデータ収集モジュールの１つが様々なホストプラットフォームの１つに相互接続することができるようにし、それによって統合型データ収集ユニット又はシステムを形成する。１つの例示的な実施形態によると、これらの実施形態は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）のような産業用標準インタフェースを介してホストプラットフォームに対してインタフェース接続するデータ収集モジュールを有することによって携帯型データ収集モジュールの柔軟性及び拡張性を可能にする。さらに、これらの実施形態では、異なる測定収集タイプ（例えば、温度、モータ電流など）についての付加的データ収集モジュールを開発することができる。産業用標準インタフェースを利用することにより、これらの付加的モジュールは様々なホスト装置に対して接続することが可能になる。例えば、ユーザは、携帯型手動装置ホストを使用する代わりにデータ収集用付随アプリケーションソフトウェアを実行するデスクトップ又はラップトップコンピュータに対してデータ収集モジュールを接続することができる。

本発明及びその動作を一層良く理解するために、次に図面に移ると、図１は、１つの例示的な実施形態によるデータ収集モジュール１０を示している。１つの実施形態では、データ収集モジュール１０は、その設計がモジュール方式でありかつホストプラットフォーム１４のような様々なホスト装置に対して該データ収集モジュール１０を接続するためのインタフェース１２を含む。１つの非限定的な例示的な実施形態では、様々なホストプラットフォームに対してデータ収集モジュール１０を接続するためのインタフェース１２は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インタフェースである。従って、１つの例示的な実施形態によると、データ収集モジュール１０は、ＵＳＢインタフェースを介してホストプラットフォーム１４に対して接続することができ、それによって統合型データ収集ユニット又はシステム１６を有効に形成することができる。勿論、インタフェース１２は、電気コネクタを使用した機械的接続具によるか又はデータ収集モジュール１０とホストプラットフォーム１４との間のケーブルによる該データ収集モジュール１０及びホストプラットフォーム１４間の直接接続とすることができる。データ収集システム１６は、図２に一層良く示している。

１つの実施形態では、データ収集モジュール１０は、ホストプラットフォーム１４に嵌合しかつ該ホストプラットフォーム１４と連通する動的信号入力モジュール（ＤＳＩＭ）すなわち堅牢な電子機器組立体である。１つの実施形態では、データ収集モジュール１０は、機械又はプロセスの状態に関するデータを処理するように構成された信号処理装置である。データ収集モジュール１０は、信号を条件設定しかつサンプリングし、またそれらの信号についての様々な測定を実行するための信号プロセッサ１８を含む。信号プロセッサ１８は、本明細書で説明した方法及び／又は機能を実施するように構成されたあらゆる従来型の処理ユニットとすることができる。１つの例示的な実施形態では、信号プロセッサ１８は、ロードしかつ実行すると信号プロセッサ１８が本明細書で説明した方法を実施するように動作するのを可能にするアプリケーションプログラムとハードウェア及び／又はソフトウェア／ファームウェアの組合せを含む。

１つの実施形態では、データ収集モジュール１０はさらに、その性質及び動作が変化している可能性がある複数の測定装置２２（例えば、加速度計、変換器など）の１つ又はそれ以上に動力供給しかつ該複数の測定装置２２の１つ又はそれ以上から信号を受信するように構成された信号入力ポート２０を含む。図１及び図２は、データ収集モジュール１０上に５つの信号入力ポート２０を示している。しかしながら、データ収集モジュール１０上の信号入力ポート２０の数は、データ収集モジュール１０内部のアプリケーション、そのタイプ及び必要な信号条件設定回路に応じて変化させることができることを理解されたい。

１つの実施形態によると、データ収集モジュール１０は、複数の測定装置２２から信号を受信してアプリケーションに応じて機械又はプロセスの状態を検出するようになった多くの異なる特定用途向けデータ収集タイプ装置の少なくとも１つとすることができる。例えば、データ収集モジュール１０は、多くの場合に機械の状態を示す生のアナログ振動信号を変換器からサンプリングしかつ収集し、これらの生の振動信号を取入れ、またそれら生の振動信号について様々な測定を行うように構成するか又は開発することができる。例えば、データ収集モジュール１０は、生の振動信号に対してデジタルフィルタリングを行うことができる。勿論、データ収集モジュール１０は、異なる測定収集タイプ（例えば、温度、モータ電流など）に対して開発することができ、また本明細書で説明した構成に限定すべきではない。さらに、データ収集モジュール１０は、条件設定信号に対するデシメーションのようなその他の測定を行うことができ、また本明細書に述べた実施例に限定すべきではない。

１つの実施形態によると、データ収集モジュール１０は、フィールド着脱可能ケーブル２４のような接続手段によって複数の測定装置２２の１つ又はそれ以上に接続される。具体的には、フィールド着脱可能ケーブル２４の一方の端部は、図示するように、データ収集モジュール１０の信号出力ポート２０の１つによって受けられると同時に、別の端部は、測定装置２２の１つに接続される。勿論、その他の接続手段を使用して複数の測定装置２２の１つ又はそれ以上に対してデータ収集モジュール１０を接続して、該データ収集モジュール１０が、複数の測定装置２２の１つ又はそれ以上に動力供給してかつ該複数の測定装置２２の１つ又はそれ以上から信号を受信することができるようにすることができる。複数の測定装置２２には、送信機、変換器、加速度計、渦電流近接プローブ、産業用温度プローブ、又は測定信号を発生することができるあらゆるその他の装置を含むことができる。

１つの実施形態によると、ホストプラットフォーム１４は、様々なタイプのホストプラットフォームの１つとすることができる。ホストプラットフォーム１４は、ユーザがデータ収集モジュール１０によるデータの収集及び分析の動作を制御するのを可能にするようになったプラットフォームである。１つの非限定的な例示的な実施形態では、ホストプラットフォームは、図３に示すように、産業用機械（例えば、ポンプ、モータ、変速機など）又はプロセスから異なるタイプの動作及びプロセス関連情報を収集するように構成された携帯型手動装置である。１つの非限定的な実施形態によると、１つの実施形態では、携帯型手動装置は、ダイキャストマグネシウム又はアルミニウム、或いは成形プラスチックで製作した複数部品設計を有するハウジング２６を含む。携帯型装置はまた、データ収集モジュール１０及び同じパッケージ寸法を有する将来のデータ収集モジュールがそれに嵌合するのを可能にするように設計された底面２８を含む。１つの実施形態では、ホストは、データ収集モジュール１０の動作を制御するための様々な指令ボタン（図示せず）と、収集又は分析データを見るための表示画面（図示せず）とを含むことができる。

データ収集モジュール１０は、機械的接続具によってホストに対して接続することができる。１つの例示的な構成によると、データ収集モジュール１０は、図４に示すように、ホストプラットフォームのハウジング２６すなわち該ハウジング２６の背面内に組込まれた取付けスロット（図示せず）によってホストに対して接続することができる。別の実施形態では、データ収集モジュール１０は、ＵＳＢインタフェース１２を介して携帯型装置（例えば、ラップトップ又はデスクトップ）に対して接続される。具体的には、データ収集モジュール１０及び携帯型手動装置は各々、互いに嵌合するように構成されたＵＳＢ嵌合コネクタ３０を含む。図３に示す携帯型装置構成は、実際には例示的なものであり、それに限定すべきではない。ホストプラットフォーム１４は、携帯型装置に関して説明しているが、本発明の他の例示的な実施形態では、その他のタイプのホストプラットフォームを使用することができることを理解されたい。

例えば、別の非限定的な例示的な実施形態では、ホストプラットフォーム１４は、ラップトップ又はデスクトップコンピュータである。勿論、他の例示的な実施形態では、その他のタイプのホストプラットフォームを使用することができ、本明細書で説明したそれらホストプラットフォームに限定すべきではない。１つの実施形態では、データ収集モジュール１０は、インタフェースケーブルによってホストプラットフォーム１４に対して接続される。

１つの実施形態によると、ホストプラットフォーム１４は、１つの実施形態によるデータ収集モジュール１０と共に動作することができる赤外線温度、レーザタコメータ、熱画像装置、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）及びバーコードスキャナなどのような少なくとも１つの補助アタッチメント３４を受けるように構成されたＵＳＢコネクタ３２を含む。勿論、他の例示的な実施形態では、補助アタッチメント３４は、データ収集モジュール１０とは別個に動作することができる。データ収集モジュール１０のＵＳＢインタフェース１２は、ホストプラットフォーム１４に対してデータ収集モジュール１０を接続しかつホストプラットフォーム１４のＵＳＢコネクタ３２に対して補助アタッチメント３４を接続した時に、データ収集モジュール１０が補助アタッチメント３４から信号を受信するのを可能にする。

この上記の例示的な実施形態では、単一ホストプラットフォームを使用して、その各々を特定の測定タイプに合わせて設計することができる複数の特定用途向けデータ収集モジュールとインタフェース接続することができる。さらに別のモジュールは、必要に応じて既存のホストプラットフォームとインタフェース接続するように開発することができる。例えば、カスタマＡは、汎用ホスト装置（すなわち、ラップトップ、デスクトップ、タブレット型又はウルトラモバイルＰＣ）を使用してデータ収集モジュールに対してインタフェース接続することができるが、危険場所（区域化した）でデータを収集する必要があるカスタマＢは、その場所区域において使用が許可されたホスト装置を使用してデータ収集モジュールに対してインタフェース接続しなければならない。

限られた数の実施形態のみに関して本発明を詳細に説明してきたが、本発明がそのような開示した実施形態に限定されるものではないことは、容易に理解される筈である。むしろ、本発明は、これまで説明していないが本発明の技術思想及び技術的範囲に相応するあらゆる数の変形、変更、置換え又は均等な構成を組込むように改良することができる。さらに、本発明の様々な実施形態について説明してきたが、本発明の態様は説明した実施形態の一部のみを含むことができることを理解されたい。従って、本発明は、上記の説明によって限定されるものと見なすべきでなく、本発明は、特許請求の範囲の技術的範囲によってのみ限定される。

１０ データ収集モジュール
１２ インタフェース
１４ ホストプラットフォーム
１６ データ収集システム
１８ 信号プロセッサ
２０ 信号入力ポート
２２ 複数の測定装置
２４ フィールド着脱可能ケーブル
２６ ハウジング
３０ ＵＳＢ嵌合コネクタ
３２ ＵＳＢコネクタ
３４ 補助アタッチメント

Claims (9)

1. モジュール式データ収集システム（１６）であって、
   機械の状態を動作可能に検出する複数の測定装置（２２）の１つ又はそれ以上からの信号を条件設定しかつサンプリングするように構成されたデータ収集モジュール（１０）を含み、
   前記データ収集モジュール（１０）が、統合型データ収集ユニット（１６）を形成した複数のホストプラットフォーム（１４）の少なくとも１つに対して該データ収集モジュール（１０）を相互接続するように構成されたユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インタフェース（１２）を含む、
   モジュール式データ収集システム（１６）。
2. 前記データ収集モジュール（１０）が、前記複数の測定装置（２２）の１つ又はそれ以上に対して接続するように構成された少なくとも１つの信号入力ポート（２０）を含み、
   前記複数の測定装置（２２）の各々が、幾つかの測定の少なくとも１つを実行するのを可能にするように構成される、
   請求項１記載のモジュール式データ収集システム（１６）。
3. 前記少なくとも１つの信号入力ポート（２０）が、前記データ収集モジュール（１０）に対して前記複数の測定装置（２２）の１つ又はそれ以上を接続するための着脱可能ケーブル（２４）を受けるように構成される、請求項２記載のモジュール式データ収集システム（１６）。
4. 前記データ収集モジュールのＵＳＢインタフェース（１２）が、前記複数のホストプラットフォーム（１４）の少なくとも１つに対して前記複数の測定装置（２２）を接続するのを可能にする、請求項２記載のモジュール式データ収集システム（１６）。
5. 前記データ収集モジュール（１０）が、前記複数の測定装置（２２）からの信号をパワーアップしかつ受信するように構成される、請求項２記載のモジュール式データ収集システム（１６）。
6. 前記複数のホストプラットフォーム（１４）の１つが、前記データ収集モジュール（１０）の動作を制御するように構成された携帯型手動装置である、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のモジュール式データ収集システム（１６）。
7. 前記複数のホストプラットフォーム（１４）の１つが、デスクトップ又はラップトップコンピュータである、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のモジュール式データ収集システム（１６）。
8. 前記複数のホストプラットフォーム（１４）の１つが、複数の補助アタッチメント（３４）の少なくとも１つを受けるように構成されたＵＳＢコネクタ（３２）を含む、請求項１乃至７のいずれか1項記載のモジュール式データ収集システム（１６）。
9. 前記データ収集モジュール（１０）が、該データ収集モジュール（１０）が受信する信号を条件設定しかつサンプリングするためのプロセッサを含む、請求項１乃至８のいずれか１項記載のモジュール式データ収集システム（１６）。

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