JP2012071988A - ローラコンベア装置の故障診断方法、ローラコンベア装置、並びにコンベア装置用コントローラ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ローラ23と、ブラシレスモータ43と、ブラシレスモータ43を制御可能なコントローラ1とを有したローラコンベア装置の故障診断方法において、ブラシレスモータ43及び/又はローラ23は、回転数検出装置31を有し、コントローラ1はロジック内蔵ドライバ14と、メモリ16と、マイクロコンピュータ15とを有し、且つプログラムを内蔵可能であり、プログラムは、故障診断プログラムと基準パラメータを含み、コントローラ1は、ブラシレスモータ43及び/又はローラ23の動作パラメータを取得して基準パラメータと比較し、基準外となる場合にローラコンベア装置の異常と検出する。
【選択図】図1
Description
さらに詳細には、ローラと、モータと、前記モータを制御可能なコントローラとを有したローラコンベア装置に対する故障診断方法およびローラコンベア装置に関するものである。
また本発明は、コンベア装置用のコントローラに関するものである。
そのため、ローラコンベア装置のメンテナンスが重要となるが、各消耗品の摩耗度合いについては、経験則によるものや、導入時期からの割り出し、或いは触手による判定、音や匂いからの判定等、人的な判断によるところが大きく、容易ではない。
また、プログラムに所望する基準パラメータを含ませることにより、所望する条件で不具合と判定することができる。つまり、消耗品の交換時期の設定が可能である。
本発明のローラコンベア装置の故障診断方法によれば、複数の消耗品の交換時期を種類毎に検出できる。
なお、プログラムに所望する基準パラメータを含ませることにより、所望する条件で不具合と判定することができる。つまり、消耗品の交換時期の設定が可能である。
本発明のローラコンベア装置の故障診断方法によれば、コントローラ単独で、複数の消耗品の交換時期を種類毎に検出できる。
また、動作パラメータや故障診断結果を上位制御手段に送信することをコマンドとして、前記プログラムに任意に設定することができる。例えば、設定した条件を満足する場合にのみ、上位制御手段に送信する等、自由である。
図2に示すように、コントローラ1は、モータ制御基板2を有している。モータ制御基板2は、モータコネクタ3a〜3dと、センサコネクタ4a〜4eと、通信コネクタ5a,5bと、電源コネクタ6とを有している。
通信回路12は、他のコントローラと通信が可能な回路である。通信回路12は、CANopen規格に準拠している。通信回路12は、通信コネクタ5a,5bに接続されている。
メモリ16は、書き換え可能な記憶装置であり、プログラムやデータの格納が可能である。メモリ16は、電気型消去メモリ(EEPROM)や、フラッシュメモリで構成されることが望ましい。
バス60の一方の端部は、ゲートウェイ基板55に接続されている。バス60の他方の端部は、終端抵抗56に接続されている。
制御装置50は、コンピュータ51と、バーコードリーダ52とを有している。バーコードリーダ52は、コンピュータ51に接続されている。
なお、コンピュータ51は、バーコードリーダ52から読み込んだ情報を、電子符号化することができる。コンピュータ51によって、「TrayID」と呼ばれるID(電子符号)を、搬送物70に付すことが可能である。
ローラ23は、モータ内蔵ローラ24a〜24dと、モータ等の動力機構を持たないフリーローラ26とを有している。
隣接するローラ23同士にはベルト28が懸架されている。このことにより、モータ内蔵ローラ24aの回転に応じて、5本のローラが同方向に回転する。
なお、ゾーンB〜DについてもゾーンAと同様である。
また、フレーム25a,25bの側面には、固定金具40が固定されている。固定金具40には、後述するモータ内蔵ローラ24aの固定軸46が固定されている。
固定金具40の中央には、コントローラ1aが固定されている。
センサ27a〜27dは、在荷状態(搬送物70の有無)を検知する検知装置である。センサ27a〜27dは、搬送物に光を照射し、反射した光で搬送物の有無を検知できる反射型センサから成る。
なお、直線搬送装置21bについても直線搬送装置21aと同様である。
ギア42は公知の減速機である。ギア42は出力軸48を有している。
ブラシレスモータ43は、公知のDCブラシレスモータである。ブラシレスモータ43は、ケーブル43aと、コネクタ43bと、出力軸とを有している。なお、ブラシレスモータ43は、DC24Vで回転する。
回転数検出手段31は、モータの回転数を検出可能であり、ホールICや、ロータリーエンコーダで構成されることが望ましい。
なお、モータ内蔵ローラ24b〜24dについてもモータ内蔵ローラ24aと同様である。
前述のように、図1のローラコンベア装置20では、コントローラ1にプログラムを内蔵することにより、コントローラ1単独で直線搬送装置21を制御可能である。すなわち、コントローラ1aは、直線搬送装置21aのA〜Dゾーンを各々制御できる。同じく、コントローラ1bは、直線搬送装置21bのA〜Dゾーンを各々制御できる。なお、コントローラ1a,1bへの故障診断プログラムの転送は、コンピュータ51を用いる。
直線搬送装置21aのローラ初期動作として、図7に示すような正転・停止のサイクルを実行させる。モータ内蔵ローラ23aを速度Pで2秒間正転(CW)させ、2秒間停止させるサイクルを3回繰り返す。この時、速度Pは、1〜50回転/分の低速回転とする。ただし、速度Pは任意に設定可能である。なお、正転・停止のサイクルでは、無負荷状態でモータ内蔵ローラ23aを回転させる。
まず、ステップ1で、モータ(ブラシレスモータ43)の電源がONかどうかを確認する。ステップ2で、基準パラメータの設定が開始される。
ステップ6で、モータを2秒間停止する。ステップ7では、カウンタのカウント数が3であるかを確認し、3であればステップ8へ進む。カウント数が3以下であれば、ステップ3に戻る。つまり、ステップ4〜7は、正転・停止のサイクルを実行している。
上記のステップ1〜8により、基準パラメータの設定が完了となる。
設定された基準パラメータである電流プロファイルは図9の通りとなる。図9の基準パラメータは、モータ内蔵ローラ23aの正転・停止のサイクルに応じた電流変化量を示している。
ステップ1〜ステップ8までについては、前述の基準パラメータの設定と同様であり、初期動作での動作パラメータのモニタリングを行う。
なお、差Xの下限値と上限値については、任意に設定できる。
また、ローラ初期動作のサイクル数も、任意に設定可能である。
さらに、ローラ初期動作を時間で設定しても構わない。例えば、100〜1000時間耐久試験として実施することも可能である。
さらに、例えば、基準パラメータを5〜200kgの範囲において、5kg刻みで設定し、データテーブルに保存しても構わない。このことにより、稼働中のローラコンベア装置20において、取得した動作パラメータと比較することで、搬送物の重量を特定することも可能である。
まず、ステップ1で、モータ(ブラシレスモータ43)の電源がONかどうかを確認する。ステップ2で、基準パラメータの設定が開始される。
ステップ7で基準パラメータのモニタリングを停止し、終了となる。
設定された基準パラメータは、図14に示す速度プロファイルとなる。つまり、図14は正転後、惰性で停止するまでの制動時間を表している。
ステップ1〜ステップ7までについては、前述の基準パラメータの設定と同様であり、初期動作での動作パラメータのモニタリングを行う。
図1に示したように、ローラコンベア装置20では、搬送物70が直線搬送装置21a,21bで搬送される。この時、直線搬送装置21a,21bは、図17のフローチャートに示す簡易故障診断プログラムを含んだ直線搬送プログラムで制御される。
そして、搬送物がゾーンBに到着すると、下流センサ1(センサ27c)がOFFかどうかを確認し、その搬送物をゾーンCへ流す。
このように、ゾーンA〜Dでは、各ゾーンに搬送物が到着する前に、到着予定物を検知できる。
ステップ1〜ステップ2では、上流センサ1がONしているかどうかを確認し、条件が成立していると、自軸モータを速度RでRUN(回転)する。
ステップ6では、RUN保持タイマーが開始される。
ステップ7〜ステップ8では、簡易故障診断プログラムを開始し、自軸モータが無負荷状態で運転される際の電流値(動作パラメータ)が測定される。
以上が、図17に示すフローチャートの主な説明である。
搬送装置83,84は、各々モータ内蔵ローラ24と回転数検出手段86とを有している。回転数検出手段86は、公知のロータリーエンコーダであり、フリーローラ26に実装されている。コントローラ85は、公知のモータ駆動回路である。
また本発明では、モータ及び/又は前記ローラの回転に関する情報を回転情報と定義し、モータに供給される電流及び/又は電圧に関する情報を電力情報と定義する。
本発明のローラコンベア装置は、正常に機能している場合における回転情報及び/又は電力情報を基準情報として記憶するメモリと、現状における回転情報及び/又は電力情報を現状情報として検知する情報検出手段と、現状情報と前記メモリに記憶された基準情報とを比較する比較手段を備えている。
コントローラの発明は、コンベア装置が正常に機能している場合における回転情報及び/又は電力情報を基準情報として記憶するメモリと、現状における回転情報及び/又は電力情報を現状情報として検知する情報検出手段と、前記メモリに記憶された基準情報と現状情報とを比較する比較手段を備え、コントローラが現状情報を取得して前記メモリに記憶された基準情報と現状情報とを比較し、その結果を出力するものである。
本発明では、プログラムが内蔵されたメモリと、プログラムを実行可能なマイクロコンピュータを使用し、前記プログラムは、故障診断プログラムと基準パラメータを含む。
そして故障診断プログラムに基づいてモータ及び/又はローラを動作させ、その際のモータ及び/又はローラの個々の状況を検知して動作パラメータとして取得し、動作パラメータと基準パラメータとを比較し、両者の相違が一定の基準外となる場合にローラコンベア装置の異常と判定する。
また、プログラムに所望する基準パラメータを含ませることにより、所望する条件で不具合と判定することができる。消耗品の交換時期の設定が可能である。
本発明のローラコンベア装置の故障診断方法によれば、複数の消耗品の交換時期を種類毎に検出できる。
本発明のローラコンベア装置の故障診断方法によれば、コントローラ単独で、複数の消耗品の交換時期を種類毎に検出できる。
また、動作パラメータや故障診断結果を上位制御装置に送信することをコマンドとして、前記プログラムに任意に設定することができる。例えば、設定した条件を満足する場合にのみ、上位制御装置に送信する等の方策が考えられる。
前記プログラムを上位制御装置が有するメモリに内蔵させてもよい。そして上位制御装置の指令に応じてモータ及び/又はローラを動作させ、その際のモータ及び/又はローラの動作パラメータを取得する。
前述のように、図1のローラコンベア装置20では、コントローラ(以下、ゾーンコントローラと称する)1a,1bに所定の物品搬送用プログラムが内蔵されており、ゾーンコントローラ1a,1b単独で直線搬送装置21を制御可能である。すなわち、ゾーンコントローラ1aは、直線搬送装置21aのA〜Dゾーンを各々制御できる。同じく、ゾーンコントローラ1bは、直線搬送装置21bのA〜Dゾーンを各々制御できる。またゾーンコントローラ1a,1bには他のプログラムも内蔵されている。他のプログラムには複数の故障診断プログラムと複数の基準パラメータを含む。即ちゾーンコントローラ1a,1bに故障診断プログラムも内蔵されている。故障診断プログラムは、上位制御装置50のコンピュータ51から転送されて各ゾーンコントローラ1a,1bのメモリ16に格納される。
基準情報たる基準パラメータ及び現状情報たる動作パラメータは、いずれも所定の動作パターンでローラ23を動作させた場合のローラ23の回転状態(回転情報)や、モータ内蔵ローラ24a〜24dの電圧や電流の増減に関する情報(電力情報)であり、時間との相関に関するデータの集まり(プロファイル)である。
基準パラメータ及び動作パラメータを得るための動作は、モータ内蔵ローラ24a〜24dの回転と停止を繰り返したり、正転と逆転を繰り返すといったものである。
まず、基準パラメータを得るための動作として、モータ内蔵ローラ24a〜24dに図7に示すような正転・停止のサイクルを実行させる(以下、第1パラメータ取得動作と言う)。
即ち直線搬送装置21aを設置した直後であって、何らの故障も無い状態において、第1パラメータ取得動作を実行させ、モータ内蔵ローラ24a〜24dを図7に示すような正転・停止のサイクルで動かす。具体的には、モータ内蔵ローラ24aを速度Pで2秒間正転(CW)させ、その後に2秒間停止させる動作を一つのサイクルとし、このサイクルを3回繰り返す。この時、速度Pは、1〜50回転/分の低速回転とする。ただし、速度Pは任意に設定可能である。なお、正転・停止のサイクルでは、無負荷状態でモータ内蔵ローラ24aを回転させる。
まず、ステップ1で、モータ(ブラシレスモータ43)の電源がONかどうかを確認する。ステップ2で、基準パラメータの設定が開始される。
まず、ステップ4では、プログラム上で動作可能なカウンタを用いて、正転・停止のサイクルの回数をカウントするために、カウンタに1を足す。ステップ5で、モータをRUNさせる。この時、モータは、速度Pで2秒間正転(CW)させる。
上記のステップ1〜8により、基準パラメータの設定が完了する。
設定された基準パラメータである電流プロファイルは図9の通りとなる。図9の基準パラメータは、モータ内蔵ローラ24aの正転・停止のサイクルに応じた電流変化量を示している。
図10は、例えば直線搬送装置21aの朝の起動時に、動作パラメータを取得して故障を検出するプログラムである。即ち一日に始業時に直線搬送装置21aを起動し、立ち上げる際に、図10のプログラムが自動的に実行される。
ステップ1〜ステップ8までについては、前述の基準パラメータの設定と同様であり、第1パラメータ取得動作を実行させ、動作パラメータのモニタリングを行う。
なお、差Xの下限値と上限値については、任意に設定できる。
即ち直線搬送装置21a,21bは、機械部品としてモータ内蔵ローラ24a〜24dと、フリーローラ26及びベルト28を有している。またモータ内蔵ローラ24a〜24dには、ギア42、ブラシレスモータ43、出力板47、軸受けといった部品があり、フリーローラ26にも部品がある。
そしてこれらの部品が故障すると、電流のプロファイルに特有の変化が現れる。例えばベルト28にキズが生じると、一定周期毎にパルス状の電流変化が生じる。またギア42に故障が生じても、一定周期毎にパルス状の電流変化が生じるが、変化の周期は短い。軸受けが故障すると、全体的に電流値が上昇したり、不規則な電流変化が生じる。ベルトが切れると、負荷が軽くなるので電流値が全体的に低下する。
本実施形態では、構成部品のいずれかに異常が生じた場合における基本パラメータの変化が部品別故障情報としてメモリ16に記憶されている。
動作パラメータと複数の部品別故障情報を比較し、動作パラメータと共通点のある部品別故障情報を選択し、故障部品を特定する。
故障の判定は、ゾーンコントローラ1a,1bで行われ、且つゾーンごとに実行されるから、故障しているゾーンを特定することができる。またプロファイルをコンピュータで精査することによって故障している部品を特定することもできる。
従って、どのゾーンのどの部品に異常があるかを特定することができる。
また、ローラ初期動作のサイクル数も、任意に設定可能である。
さらに、基本パラメータや動作パラメータを取得するためのモータ内蔵ローラ24a〜24dの動作時間を極端に長くしてもよい。例えば100〜1000時間の耐久試験を行い、このときの電流値やプロファイルに基づいて基本パラメータや動作パラメータを決定してもよい。
さらに、例えば、5〜200kgの範囲において、例えば5kg刻みで搭載重量を変化させ、それぞれの場合の電流値やその変化プロファイルを基本パラメータとして取得し、基準パラメータをデータテーブルに保存しても構わない。稼働中のローラコンベア装置20において、取得した動作パラメータとデータテープルの基本パラメータを比較することで、搬送物の重量を特定することも可能である。
まず、ステップ1で、モータ(ブラシレスモータ43)の電源がONかどうかを確認する。ステップ2で、基準パラメータの設定が開始される。
ステップ7で基準パラメータのモニタリングを停止する。
設定された基準パラメータは、図14に示す速度プロファイルとなる。つまり、図14は正転後、惰性で停止するまでの制動時間を表している。
ステップ1〜ステップ7までについては、前述の基準パラメータの設定と同様であり、第2パラメータ取得動作を実行させて動作パラメータのモニタリングを行う。
図1に示したように、ローラコンベア装置20では、搬送物70が直線搬送装置21a,21bで搬送される。この時、直線搬送装置21a,21bは、図17のフローチャートに示す簡易故障診断プログラムを含んだ直線搬送プログラムで制御される。
そして、搬送物がゾーンBに到着すると、下流センサ1(センサ27c)がOFFかどうかを確認し、その搬送物をゾーンCへ流す。
このように、ゾーンA〜Dでは、各ゾーンに搬送物が到着する前に、到着予定物を検知できる。
なお、上流センサ1とは、制御対象となるゾーンから数えて上流側の1つ目に位置しているセンサを表現しているものであり、図17のフローチャートを説明するための表現である。下流センサ1についても同様であり、制御対象となるゾーンから数えて下流側の1つ目に位置しているセンサを表現しているものである。
ステップ1〜ステップ2では、上流センサ1がONしているかどうかを確認し、条件が成立していると、自軸モータを速度RでRUN(回転)する。
ステップ6では、RUN保持タイマーが開始される。
ステップ7〜ステップ8では、簡易故障診断プログラムを開始し、自軸モータが無負荷状態で運転される際の電流値(動作パラメータ)が測定される。
以上が、図17に示すフローチャートの主な説明である。
PLC81は、メモリ92と、マイクロコンピュータ(CPU)91とを内蔵した制御装置である。PLC81は、ゾーンコントローラ85の上流側に位置しており、上位制御装置90として機能する。
搬送装置83,84は、各々モータ内蔵ローラ24と回転数検出装置86とを有している。回転数検出装置86は、公知のロータリーエンコーダであり、フリーローラ26に実装されている。ゾーンコントローラ85は、公知のモータ駆動回路である。
また本実施例の特徴的構成に加えて、機器の実労時間を積算するプログラムを内蔵させ、故障診断プログラムの診断結果と実労時間を併用して部品の傷み具合を推定することも推奨される。
図4に示すように、直線搬送装置21a,21bは、それぞれゾーンA〜Dの4つの制御ゾーンに区分されている。ゾーンB〜Dは、ゾーンコントローラ1aが固定金具40の中央に設けられていないことを除いて、ゾーンAとほぼ同様の構成を有している。これは、1台のゾーンコントローラ1aで、ゾーンA〜Dを制御できるからである。そのため、ゾーンB〜Dに位置しているモータ内蔵ローラ24b〜24dは、ゾーンAに位置しているゾーンコントローラ1aに電気的に接続されている。
ゾーンコントローラ1a,1bから各モータ内蔵ローラ24a〜24dに対して駆動・停止の信号が発信され、各モータ内蔵ローラ24a〜24dは、前記信号に応じて個別に動作する。
例えば、各モータ内蔵ローラ24a〜24dは、搬送物の流れに応じて、上流側から順次起動し、自己のゾーンから搬送物を送り出して自己のゾーンに搬送物が無くなると停止する。
また、コンピュータ51は、ゾーンコントローラ1a,1bへのプログラムの転送も行うことができる。
14 ロジック内蔵ドライバ(モータ駆動回路)
15,91 マイクロコンピュータ(CPU)
16,92 メモリ
20,80 ローラコンベア装置
23 ローラ
31 回転数検出手段
43 ブラシレスモータ
50,90 制御装置(上位制御手段)
70 搬送物
Claims (14)
- ローラと、モータと、モータを制御可能なコントローラとを有したローラコンベア装置の故障診断方法において、
上位制御手段を有し、
モータ及び/又はローラは、回転数検出装置を有し、
コントローラはモータ駆動回路を有し、
前記上位制御手段は、プログラムを内蔵可能であり、
前記プログラムは、故障診断プログラムと基準パラメータを含み、
上位制御手段は、モータ及び/又はローラの動作パラメータを取得して前記の基準パラメータと比較し、基準外となる場合にローラコンベア装置の異常と検出することを特徴とするローラコンベア装置の故障診断方法。 - ローラと、モータと、モータを制御可能なコントローラとを有したローラコンベア装置の故障診断方法において、
モータ及び/又はローラは、回転数検出装置を有し、
コントローラはモータ駆動回路と、メモリと、CPUとを有し、且つプログラムを内蔵可能であり、
前記プログラムは、故障診断プログラムと基準パラメータを含み、
コントローラは、モータ及び/又はローラの動作パラメータを取得して前記の基準パラメータと比較し、基準外となる場合にローラコンベア装置の異常と検出することを特徴とするローラコンベア装置の故障診断方法。 - 前記基準パラメータおよび動作パラメータは、モータ及び/又はローラの速度、モータの電流値、モータ及び/又はローラの動作時間の内のいずれか1つ又は2つ以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載のローラコンベア装置の故障診断方法。
- 上位制御手段を有し、前記コントローラと上位制御手段とを接続し、上位制御手段からコントローラに指令を送り、故障診断プログラムを作動させるタイミングを制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のローラコンベア装置の故障診断方法。
- 前記コントローラから上位制御手段に前記動作パラメータ及び/又は故障診断結果を送信することを特徴とする請求項4に記載のローラコンベア装置の故障診断方法。
- 前記上位制御手段に複数のコントローラを接続することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のローラコンベア装置の故障診断方法。
- 前記故障診断プログラムは、ローラコンベア装置の起動時に、所定のローラ初期動作を実施して、前記動作パラメータを取得することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のローラコンベア装置の故障診断方法。
- 前記ローラ初期動作は、無負荷状態のローラを低速回転で、起動・停止、正転・逆転、寸動の内、少なくとも1つを実行させることを特徴とする請求項7に記載のローラコンベア装置の故障診断方法。
- 前記ローラ初期動作は、無負荷状態のローラを回転させ、モータへの電流の供給を停止し、惰性でモータを停止させる間に、前記動作パラメータを取得することを特徴とする請求項7に記載のローラコンベア装置の故障診断方法。
- 前記故障診断プログラムは、ローラコンベア装置の稼働中に、ローラで搬送物を搬送した後、無負荷状態のローラにおいて前記動作パラメータを取得することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のローラコンベア装置の故障診断方法。
- 請求項1乃至10のいずれかに記載のローラコンベア装置の故障診断方法を実施可能であることを特徴とするローラコンベア装置。
- 物品を搬送するための複数のローラと、前記ローラの内の1又は複数のローラを回転させるための1又はそれ以上のモータと、1又は複数のモータを制御するためのコントローラとを有したローラコンベア装置において、
前記モータ及び/又は前記ローラの回転に関する情報を回転情報とし、モータに供給する電流及び/又は電圧に関する情報を電力情報とし、
ローラコンベア装置が正常に機能している場合における回転情報及び/又は電力情報を基準情報として記憶するメモリと、現状における回転情報及び/又は電力情報を現状情報として検知する情報検出手段と、現状情報と前記メモリに記憶された基準情報とを比較する比較手段を備えたことを特徴とするローラコンベア装置。 - 1又は複数のローラを回転させるためのモータを駆動する駆動回路と、1又は複数の駆動回路を制御する制御回路とを備えたコンベア装置用コントローラにおいて、前記モータ及び/又はローラの回転に関する情報を回転情報とし、モータに供給される電流及び/又は電圧に関する情報を電力情報とし、
コンベア装置が正常に機能している場合における回転情報及び/又は電力情報を基準情報として記憶するメモリと、現状における回転情報及び/又は電力情報を現状情報として検知する情報検出手段と、前記メモリに記憶された基準情報と現状情報とを比較する比較手段を備え、
コントローラが現状情報を取得して前記メモリに記憶された基準情報と現状情報とを比較し、その結果を他の機器に出力可能であることを特徴とするコンベア装置用コントローラ。 - 物品を搬送するための複数のローラと、前記ローラの内の1又は複数のローラを回転させるための1又はそれ以上のモータと、1又は複数のモータを制御可能なコントローラとを有するローラコンベア装置に対して行う故障診断方法であって、
前記ローラコンベア装置は、プログラムが内蔵されたメモリと、プログラムを実行可能なマイクロコンピュータとを有し、
前記プログラムは、故障診断プログラムと基準パラメータを含み、
故障診断プログラムに基づいてモータ及び/又はローラを動作させ、その際のモータ及び/又はローラの個々の状況を検知して動作パラメータとして取得し、動作パラメータと基準パラメータとを比較し、両者の相違が一定の基準外となる場合にローラコンベア装置の異常と判定することを特徴とするローラコンベア装置の故障診断方法。
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