JP2017067761A - 異常兆候診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検知すべき異常兆候の種類にかかわらず、一種類のセンサを用いて、計測対象物の異常兆候の有無を診断できる異常兆候診断装置を提供する。【解決手段】異常兆候診断装置１は、計測対象物の稼働開始から連続して、または、所定の時間間隔毎に、計測対象物から発生する熱流束を検出する熱流束センサ１０と、熱流束センサ１０の検出結果に基づいて、異常兆候が有るか否かの判定を行う制御装置１２とを備える。設備に異常兆候が生じると、設備から電流、電圧、音、振動、摩擦の少なくとも１つによって発生する熱流束が変化する。したがって、電流、電圧、音、振動、摩擦のそれぞれを計測するために、複数種のセンサを用いなくても、熱流束センサ１０を用いることで、計測対象物の異常兆候の有無を診断することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、異常兆候診断装置に関するものである。

熱流束を検出する熱流束センサとして、例えば、特許文献１に開示されたものがある。

特許第５３７６０８６号公報

ところで、設備の保全には、故障や破壊等の事故が起こる前に、修理、交換、更新等の保全を行う予防保全がある。ここでいう設備には、装置、機器、システム等が含まれる。この予防保全としては、一般的に、時間基準保全が行われる。これは、一定の期間で、交換、修理等の保全を行うものである。この期間は、耐久試験データや、長年使用した実機の劣化状態に基づいて、設定される。また、この期間は、安全率を見込んで、実際の設備の寿命よりも短く設定される。

しかし、いくら同型の設備同士であっても、その実物ではなく別のモノで取得した耐久試験データや長年使用した実機の劣化状態に基づいて設定される期間は、実際の設備の寿命とは一致しないことが多い。このため、安全率を見込んだ寿命よりも短い期間で保全が行われている。このとき、交換によって、正常状態の部品を廃却していることもある。また、安全率を見込んで寿命よりも短い期間を設定しても、その期間よりも早期に部品の故障が起こることもある。この場合、他の部品の損傷等、大きな被害が出てしまうこともある。このように、時間基準保全では、必ずしも適切な時期に設備の保全を行うことができない。

そこで、これを解決する予防保全として、状態基準保全がある。これは、設備の状態を監視して、故障が生じる前に現れる異常兆候を検知したときに、設備の保全を行うものである。異常兆候とは、故障や不具合の兆候である。異常兆候は、電流、電圧、音（すなわち、空気の振動）、物体の振動等の変動として現れる。この状態基準保全によれば、適切な時期に保全を行うことができる。

しかし、従来では、検知すべき異常兆候に対応する専用のセンサが必要となる。例えば、電圧の変動を検知するためには電圧センサが必要となる。物体の振動の変動を検知するためには振動センサが必要となる。このため、検知すべき異常兆候に応じて、用いるセンサを選択しなければならない。また、検知すべき異常兆候が複数種の場合、複数種のセンサを用いなければならない。

本発明は上記点に鑑みて、検知すべき異常兆候の種類にかかわらず、一種類のセンサを用いて、計測対象物の異常兆候の有無を診断できる異常兆候診断装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、
計測対象物（２、３１、４１、５）の故障が生じる前に現れる異常兆候の有無を診断する異常兆候診断装置であって、
計測対象物の稼働開始から連続して、または、所定の時間間隔毎に、計測対象物から発生する熱流束を検出する熱流束センサ（１０）と、
熱流束センサの検出結果に基づいて、異常兆候が有るか否かの判定を行う判定部（１２）とを備えるものである。

ここで、設備の全体または一部から電流、電圧、音、振動、摩擦の少なくとも１つによって熱流束が発生している。本発明者は、この設備から発生する熱流束が、設備に異常兆候が生じることによって変化することを見出した。

そこで、連続または所定周期毎に、計測対象物から発生する熱流束を検出する。この検出結果に基づいて、異常兆候が有るか否かの判定を行う。これにより、検知すべき異常兆候の種類にかかわらず、一種類のセンサを用いて、計測対象物の異常兆候の有無を診断することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

第１実施形態における異常兆候診断装置とバッテリを示す図である。 図１中の熱流束センサ１０の平面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線での断面図である。 図１のバッテリ２の等価回路である。 第１実施形態における予防保全の診断制御を示すフローチャートである。 バッテリが正常状態のときの熱流束の時間変化を示す図である。 バッテリが劣化状態のときの熱流束の時間変化を示す図である。 バッテリが故障状態のときの熱流束の時間変化を示す図である。 第２実施形態における異常兆候診断装置とボール盤を示す図である。 第２実施形態における予防保全の診断制御を示すフローチャートである。 ドリルの刃が正常状態のときの熱流束の時間変化を示す図である。 ドリルの刃が劣化状態のときの熱流束の時間変化を示す図である。 ドリルの刃が故障状態のときの熱流束の時間変化を示す図である。 第３実施形態における異常兆候診断装置とファンフィルタユニットを示す図である。 フィルタが正常状態のときの熱流束の時間変化を示す図である。 フィルタが劣化状態のときの熱流束の時間変化を示す図である。 フィルタが故障状態のときの熱流束の時間変化を示す図である。 第４実施形態における異常兆候診断装置と自動ドア装置を示す図である。 第４実施形態における予防保全の診断制御を示すフローチャートである。 自動ドア装置が正常状態のときの熱流束の時間変化を示す図である。 自動ドア装置が劣化状態のときの熱流束の時間変化を示す図である。 自動ドア装置が故障状態のときの熱流束の時間変化を示す図である。 第５実施形態における異常兆候診断装置とベルトコンベアのテンショナを示す図である。 ベルトコンベアの側面図である。 図２４中の駆動ユニットの拡大図である。 図２４中の搬送用ベルトが正常状態のときの熱流束の時間変化を示す図である。 図２６中の第１期間Ｐ１１のときの駆動用ベルトの様子を示す駆動用ユニットの側面図である。 図２６中の第１期間Ｐ１１のときの様子を示すテンショナの側面図である。 図２６中の第１期間Ｐ１１のときの様子を示すテンショナの側面図である。 搬送用ベルトが正常状態、劣化状態、故障状態のそれぞれのときの熱流束の時間変化を示す図である。 第５実施形態における予防保全の診断制御を示すフローチャートである。 第６実施形態における異常兆候診断装置とベルトコンベアのストッパを示す図である。 図３２のストッパの変形の様子を示す模式図である。 図３２中の弾性体が正常状態、劣化状態、故障状態のそれぞれのときの熱流束の時間変化を示す図である。 第７実施形態における異常兆候診断装置とエアシリンダを示す図である。 期間Ｐ２１のときの図３５中のエアシリンダの断面図である。 期間Ｐ２２のときの図３５中のエアシリンダの断面図である。 期間Ｐ２３のときの図３５中のエアシリンダの断面図である。 期間Ｐ２３のときの図３５中のエアシリンダの断面図である。 図３５中のシール部材が正常状態のときの熱流束の時間変化を示す図である。 図３５中のシール部材が正常状態、劣化状態、故障状態のそれぞれのときの熱流束の時間変化を示す図である。 第８実施形態における異常兆候診断装置とチャック装置の一部を示す図である。 第８実施形態におけるチャック装置の正面図である。 図３９中の弾性体が正常状態、劣化状態、故障状態のそれぞれのときの熱流束の時間変化を示す図である。 第９実施形態における異常兆候診断装置とショックアブソーバを示す図である。 図４２中のシール部材が正常状態、劣化状態、故障状態のそれぞれのときの熱流束の時間変化を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
図１に示す本実施形態の異常兆候診断装置１（以下、単に診断装置１という）は、計測対象物としてのバッテリ２の予防保全診断を行うものである。バッテリ２は、リチウム電池セルである。

診断装置１は、熱流束センサ１０と、制御装置１２と、表示装置１４とを備える。

熱流束センサ１０は、バッテリ２から生じる熱流束を検出するためのものである。熱流束センサ１０は、バッテリ２の表面に設置される。熱流束センサ１０は、平板形状である。熱流束センサ１０の内部構造については後述する。熱流束センサ１０は、バッテリ２の内部から外部に向かう熱流束に応じたセンサ信号を出力する。

制御装置１２は、バッテリ２の予防保全の診断制御を行うものである。この診断制御は、熱流束センサ１０が検出した熱流束に基づいて、異常兆候の有無を診断するものである。異常兆候とは、故障や不具合が起こる兆候を意味する。異常兆候は、設備の故障や不具合が生じる前の劣化状態のときに現れる。制御装置１２の入力側に、熱流束センサ１０が接続されている。制御装置１２には、常時、熱流束センサ１０からのセンサ信号が入力される。本実施形態では、この制御装置１２が熱流束センサ１０の検出結果に基づいて、異常兆候が有るか否かの判定を行う判定部を構成している。

制御装置１２の出力側には、表示装置１４が接続されている。制御装置１２は、異常兆候や故障があるときに、異常兆候または故障があることを表示装置１４に表示させる。制御装置１２は、マイクロコンピュータ、記憶装置等を有して構成される。

表示装置１４は、異常兆候等があることをユーザに報知するための報知装置である。表示装置１４としては、液晶ディスプレイ等が用いられる。

次に、熱流束センサ１０について説明する。図２、３に示すように、熱流束センサ１０は、絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０が一体化され、この一体化されたものの内部で第１、第２層間接続部材１３０、１４０が交互に直列に接続された構造を有する。なお、図２では、表面保護部材１１０を省略している。絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０は、フィルム状であって、熱可塑性樹脂等の可撓性を有する樹脂材料で構成されている。絶縁基材１００は、その厚さ方向に貫通する複数の第１、第２ビアホール１０１、１０２が形成されている。第１、第２ビアホールに互いに異なる金属や半導体等の熱電材料で構成された第１、第２層間接続部材１３０、１４０が埋め込まれている。絶縁基材１００の表面１００ａに配置された表面導体パターン１１１によって第１、第２層間接続部材１３０、１４０の一方の接続部が構成されている。絶縁基材１００の裏面１００ｂに配置された裏面導体パターン１２１によって第１、第２層間接続部材１３０、１４０の他方の接続部が構成されている。

熱流束が熱流束センサ１０を、その厚さ方向に通過すると、第１、第２層間接続部材１３０、１４０の一方の接続部と他方の接続部に温度差が生じる。これにより、ゼーベック効果によって第１、第２層間接続部材１３０、１４０に熱起電力が発生する。熱流束センサ１０は、この熱起電力（例えば、電圧）をセンサ信号として出力する。

次に、本実施形態の制御装置１２が行う予防保全の診断制御について説明する。

まず、図４に示すように、バッテリ２は、内部抵抗Ｒ１、Ｒ２を有している。図４において、Ｖｏｃｖは開放電圧を示し、ΔＶは内部抵抗Ｒ１、Ｒ２による電圧降下を示し、Ｖ作動は、バッテリ２の実際の電圧を示す。内部抵抗Ｒ１、Ｒ２にかかる電圧と内部抵抗Ｒ１、Ｒ２を流れる電流によって発熱する。このため、バッテリ２の内部から外部に向かう熱流束が生じる。バッテリ２が劣化すると、内部抵抗Ｒ１、Ｒ２が増大し、電圧降下ΔＶが大きくなる。このため、バッテリ２が正常状態であるときと比較して、発熱量が多くなり、熱流束が増大する。

そこで、熱流束センサ１０でバッテリ２からの熱流束を常時測定する。制御装置１２は、図５のフローチャートに示すように、測定した熱流束に基づいて、異常兆候の有無を診断する。なお、図５の各ステップは、各種機能を実現するための機能部を構成している。このことは、他の図のフローチャートにおいても同様である。また、図５に示す処理は、バッテリ２が稼働開始してから可動停止するまでの間、実施される。バッテリ２の稼働開始と稼働停止は、例えば、バッテリ２に接続された電動機器の運転開始と停止によって判断される。

図５に示すように、ステップＳ１１では、熱流束センサ１０の検出値を取得する。この検出値は、熱流束センサ１０から入力された電圧の値から熱流束の値を算出した算出値である。なお、検出値として、熱流束センサ１０から入力された電圧の値を用いてもよい。

ステップＳ１２では、その検出値と規格と比較して、検出値が規格内であるか否かを判定する。規格は、所定の上限値と下限値とを有する。規格は、バッテリが正常状態であるか否かを判定するための第１基準範囲である。

ここで、図６に示すように、バッテリ２が正常状態のとき、稼働時間の増大とともに、熱流束が所定の割合で増大する。図７に示すように、バッテリ２が劣化状態のとき、正常状態のときと比較して、発熱量が大きくなる。このため、稼働時間に対する熱流束の増加割合が大きくなる。図８に示すように、バッテリ２が故障状態のとき、通電していないため、熱流束の値が０になる。そこで、図６〜８に示すように、規格として、バッテリ２の正常状態とそれ以外の状態とを判別できるように、上限値と下限値とが設定されたものが用いられる。換言すると、規格として、バッテリ２の稼働開始からの経過時間に対する正常状態のバッテリ２から発生する熱流束の変化傾向に基づいて、上限値と下限値が設定されたものが用いられる。

図６に示すように、バッテリ２が正常状態であれば、検出値は規格内にある。したがって、検出値が規格内の場合、ＹＥＳ判定して、再び、ステップＳ１１を行う。検出値が規格から外れている場合、ＮＯ判定して、ステップＳ１３に進む。

なお、ステップＳ１２の判定は、所定の経過時間における検出値と、同じ経過時間における規格とを比較して行われる。また、ステップＳ１２の判定を、図６に示すように、バッテリ２の稼働開始から所定の経過時間までの検出値が描く波形と、同じ経過時間までの規格を表す線とを比較して行ってもよい。ステップＳ１３の判定においても同様である。

ステップＳ１３では、検出値が管理幅内であるか否かを判定する。管理幅は、バッテリ２が劣化状態であるか否かを判定するための第２基準範囲である。管理幅は、劣化状態と故障状態とが判別できるように、上限値と下限値とが設定される。管理幅は、規格を含みつつ、規格よりも広い範囲となるに設定される。本実施形態では、管理幅の下限値は、規格の下限値と同じである。図７に示すように、バッテリ２が劣化状態の場合、稼働開始からの経過時間がｔ１を超えると、熱流束は、規格から外れるが、管理幅内の大きさとなる。したがって、検出値が管理幅内の場合、ＹＥＳ判定して、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、表示装置１４に異常兆候の表示をさせる。これにより、保守作業員によって、バッテリ２の充電または交換等の必要な処置が施される。

一方、図８に示すように、バッテリ２が通電していない故障状態であれば、検出値は管理幅から外れる。したがって、検出値が管理幅から外れている場合、ＮＯ判定して、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、表示装置１４に故障の表示をさせる。これにより、保守作業員によって、バッテリ２の交換等の必要な処置が施される。

このようにして、バッテリ２の状態基準保全が行われる。

以上の説明の通り、バッテリ２の稼働中では、内部抵抗Ｒ１、Ｒ２にかかる電圧および内部抵抗Ｒ１、Ｒ２を流れる電流によって、熱流束が発生している。バッテリ２が劣化状態になると、正常状態と比較して、内部抵抗Ｒ１、Ｒ２が増大する。このため、内部抵抗Ｒ１、Ｒ２にかかる電圧が大きくなり、バッテリ２から発生する熱流束が大きくなる。

そこで、本実施形態の診断装置１では、熱流束センサ１０によって、バッテリ２の稼働開始から停止までの間、連続して、バッテリ２から発生する熱流束を検出する。そして、この検出結果に基づいて、異常兆候が有るか否かの判定を行う。これにより、電圧計および電流計を用いなくても、バッテリ２の異常兆候を検出できる。したがって、バッテリ２の適切な充電時期や交換時期を知ることができる。

このように、本実施形態の診断装置１を用いることで、バッテリ２の状態基準保全を行うことができる。異常兆候を把握してからの保全ならば、バッテリ２を寿命まで使用し続けることができるため、無駄が生じない。また、予測した寿命より、実際の寿命が短くなったときでも、異常兆候を把握できれば、バッテリ２の故障前に充電、交換等ができる。一般的に、製品の故障率は、初期故障、安定期、老朽期を有する、いわゆるバスタブ曲線を描く。熱流束計測により、異常兆候を把握できるので、適切な時期にバッテリ２の保全を行うことができる。

（第２実施形態）
図９に示す本実施形態の診断装置１は、計測対象物としてのボール盤３のドリル３１の予防保全診断を行うものである。

ボール盤３は、被加工物に穴を開けるための加工装置である。ボール盤３は、図示しないモータによって回転するドリル３１を備える。ドリル３１は、切削加工に用いられる切削工具である。ドリル３１の下に被加工物３２が設置される。被加工物３２としては、金属ブロック等が挙げられる。ドリル３１が回転した状態で、ユーザがハンドル３３を下方向に操作する。これにより、回転した状態のドリル３１が被加工物３２を加工しながら下方向に移動する。このようにして、被加工物３２に対して穴あけ加工が施される。

診断装置１は、第１実施形態と同様の構成である。熱流束センサ１０は、被加工物３２の側面に設置される。

次に、本実施形態の制御装置１２が行う予防保全の診断制御について説明する。穴あけ加工時では、ドリル３１と被加工物３２との間の摩擦によって、ドリル３１から熱流束が発生する。そこで、熱流束センサ１０でドリル３１から発生する熱流束を常時測定する。制御装置１２は、図１０のフローチャートに示すように、測定した熱流束に基づいて、異常兆候の有無を診断する。なお、図１０に示す処理は、ドリル３１による穴あけ加工の開始から完了するまでの間、すなわち、ドリル３１の稼働開始から停止までの間、実施される。例えば、制御装置１２は、ハンドル３３の操作位置情報を取得できるように構成されている。穴あけ加工の開始と完了は、ハンドル３３の操作位置によって判断される。

ステップＳ１２では、検出値と規格と比較して、検出値が規格内であるか否かを判定する。規格は、ドリル３１の刃が正常状態であるか否かを判定するための第１基準範囲である。

ここで、図１１に示すように、ドリル３１の刃が正常状態のとき、加工時間の増大とともに、熱流束が所定の割合で増大する。図１２に示すように、ドリル３１の刃がなまった状態、すなわち、劣化状態のとき、正常状態のときと比較して、摩擦力が大きくなり、発熱量が多くなる。このため、加工時間に対する熱流束の増加割合が大きくなる。また、ドリル３１の刃がなまった状態で穴あけ加工をし続けると、刃が破損して故障状態となる。このとき、図１３に示すように、加工開始から刃が破損するまでは、熱流束が増大する。刃が破損すると、熱流束が大きく減少する。そこで、図１１〜１３に示すように、規格として、刃の正常状態とそれ以外の状態とを判別できるように、上限値と下限値とが設定されたものが用いられる。

図１１に示すように、刃が正常状態であれば、検出値は規格内にある。したがって、検出値が規格内の場合、ＹＥＳ判定して、再び、ステップＳ１１を行う。検出値が規格から外れている場合、ＮＯ判定して、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、検出値が管理幅内であるか否かを判定する。管理幅は、ドリル３１の刃が劣化状態であるか否かを判定するための第２基準範囲である。管理幅は、ドリル３１の劣化状態と故障状態とが判別できるように、上限値と下限値とが設定される。

図１２に示すように、刃が劣化状態であれば、加工時間がｔ２のときから加工完了までの間、検出値は規格外であって管理幅内の大きさとなる。したがって、検出値が管理幅内の場合、ＹＥＳ判定して、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、表示装置１４に異常兆候の表示をさせる。これにより、保守作業員によって、ドリル３１の交換等の必要な処置が施される。

一方、加工途中に刃が破損して故障状態となると、図１３に示すように、加工時間がｔ３を超えたときに、検出値が管理幅から外れる。したがって、検出値が管理幅から外れている場合、ＮＯ判定して、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、ドリル３１の回転を強制停止させる。これにより、保守作業員によって、ドリル３１の交換が施される。

このようにして、ドリル３１の状態基準保全が行われる。

上記の説明の通り、本実施形態の診断装置１によれば、熱流束センサ１０を用いることで、ドリル３１の異常兆候を検出できる。したがって、ドリル３１の適切な交換時期を知ることができる。なお、本実施形態の診断装置１は、ドリル３１に限らず、他の切削工具に対しても、上記と同様の予防保全診断を行うことができる。

（第３実施形態）
図１４に示す本実施形態の診断装置１は、計測対象物としてのファンフィルタユニット４の予防保全診断を行うものである。

ファンフィルタユニット４は、空気を清浄するものである。ファンフィルタユニット４は、フィルタ４１と、ファン４２と、モータ４３とを備える。フィルタ４１は、ＨＥＰＡ(High Efficiency Particulate Air Filter)フィルタである。モータ４３によってファン４２が回転すると、フィルタ４１を通過する空気流れが形成される。空気がフィルタ４１を通過することで、空気中のゴミ、塵埃などが取り除かれる。

診断装置１は、第１実施形態と同様の構成である。熱流束センサ１０は、モータ４３の表面に設置される。

次に、本実施形態の制御装置１２が行う予防保全の診断制御について説明する。空気がフィルタ４１を通過する際に音が発生する。この音、すなわち、空気の振動によってフィルタ４１から熱流束が発生する。そこで、熱流束センサ１０でフィルタ４１から発生する熱流束を常時測定する。制御装置１２は、第２実施形態と同様に、図１０のフローチャートに示すように、測定した熱流束に基づいて、異常兆候の有無を診断する。なお、図１０に示す処理は、ファン４２の稼働開始から停止までの間、実施される。

本実施形態では、図１０に示すステップＳ１２で、検出値が規格内であるか否かを判定する。規格は、フィルタ４１が正常状態であるか否かを判定するための第１基準範囲である。

ここで、図１５に示すように、フィルタ４１が正常状態のとき、ファン４２の稼働初期に、熱流束が増大し、その後、熱流束が一定となる。フィルタ４１が正常状態とは、フィルタ４１のゴミや塵埃の付着量が少ない状態である。ファン４２の稼働初期は、ファン４２の回転数が徐々に増大し、ファン４２による送風量が増大し続ける期間である。その後、ファン４２による送風量が一定となる。

フィルタ４１が正常状態よりもゴミや塵埃の付着量が多い状態である劣化状態になると、図１６に示すように、稼働初期に発生する音が大きくなり、熱流束が大きくなる。さらに、フィルタ４１へのゴミや塵埃の付着量が多くなり、フィルタ４１の交換が必要な状態である故障状態になると、図１７に示すように、ファン４２の稼働初期だけでなく、その後においても、熱流束が大きくなる。そこで、図１５〜１７に示すように、規格として、フィルタ４１の正常状態とそれ以外の状態とを判別できるように、上限値と下限値とが設定されたものが用いられる。

図１５に示すように、フィルタ４１が正常状態であれば、検出値は規格内にある。したがって、検出値が規格内の場合、ＹＥＳ判定して、再び、ステップＳ１１を行う。検出値が規格から外れている場合、ＮＯ判定して、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、検出値が管理幅内であるか否かを判定する。管理幅は、フィルタ４１が劣化状態であるか否かを判定するための第２基準範囲である。管理幅は、フィルタ４１の劣化状態と故障状態とが判別できるように、上限値と下限値とが設定される。

図１６に示すように、フィルタ４１が劣化状態であれば、稼働初期において、検出値は、規格外であって管理幅内の大きさとなる。したがって、検出値が管理幅内の場合、ＹＥＳ判定して、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、表示装置１４に異常兆候の表示をさせる。これにより、保全作業員によって、フィルタ４１の交換等の必要な処置が施される。

一方、フィルタ４１が故障状態であれば、図１７に示すように、稼働初期およびそれ以降において、検出値は管理幅から外れた大きさとなる。したがって、検出値が管理幅から外れている場合、ＮＯ判定して、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、ファン４２の回転を強制停止させる。これにより、保全作業員によって、フィルタ４１の交換等の必要な処置が施される。

このようにして、フィルタ４１の状態基準保全が行われる。

上記の説明の通り、本実施形態の診断装置１によれば、熱流束センサ１０を用いることで、音の計測器を用いなくても、フィルタ４１の異常兆候を検出できる。

（第４実施形態）
図１８に示す本実施形態の診断装置１は、計測対象物としての自動ドア装置５の予防保全診断を行うものである。

自動ドア装置５は、ドア本体部５１と、ドアを開くためのタッチスイッチ５２等を備える。ドア本体部５１は、ドア本体部５１の下側に位置する図示しないガイドレールに沿って一方向にスライドする。ドア本体部５１は、ドア本体部５１の上側に位置する図示しないドアハンガーに固定されている。ドアハンガーが駆動装置によって動かされることで、ドア本体部５１が移動する。

診断装置１は、第１実施形態と同様の構成である。熱流束センサ１０は、ドア本体部５１の上部および下部のそれぞれに、複数設置される。なお、図１８では、１つの熱流束センサ１０が制御装置１２と接続されている様子が図示されているが、複数の熱流束センサ１０のすべてが制御装置１２と接続される。

次に、本実施形態の制御装置１２が行う予防保全の診断制御について説明する。ドア本体部５１がスライドする際の振動や、ガイドレールやドアハンガーという摺動部での摩擦によって熱流束が発生する。そこで、熱流束センサ１０でドア本体部５１の上方側および下方側の部位から発生する熱流束を常時測定する。制御装置１２は、図１９のフローチャートに示すように、測定した熱流束に基づいて、異常兆候の有無を診断する。なお、図１９に示す処理は、ドア本体部５１の開閉動作の開始から停止、すなわち、稼働開始から停止までの間、実施される。

ステップＳ１２では、検出値と値規格と比較して、検出値が規格内であるか否かを判定する。規格は、自動ドア装置５が正常状態であるか否かを判定するための第１基準範囲である。

ここで、自動ドア装置５が正常状態のとき、図２０に示すように、熱流束が変化する。図２０は、ドア本体部５１が全閉状態から全開状態になるときのドア本体部５１の移動開始から移動停止までの熱流束変化を示している。ドア本体部５１は、移動開始直後から一定期間および停止前の一定期間では動きが遅い。このため、図２０に示すように、熱収束は、移動開始後に増大した後、一定となり、その後、減少する。

自動ドア装置５が劣化状態のとき、図２１に示すように、熱流束が変化する。この劣化状態とは、ガイドレールにゴミなどがある状態や、ドアハンガーの潤滑油が減少した状態である。劣化状態では、移動開始直後からの一定期間および停止前の一定期間において、振動や摩擦が大きく、熱流束が大きくなる。

自動ドア装置５が故障状態のとき、図２２に示すように、熱流束が変化する。この故障状態とは、劣化状態よりもゴミが多くガイドレールに有る状態や、ドアハンガーの潤滑油が不足した状態である。故障状態では、移動開始から停止まで、振動や摩擦が大きく、熱流束が大きくなる。

そこで、図２０〜２２に示すように、規格として、自動ドア装置５の正常状態とそれ以外の状態とを判別できるように、上限値と下限値とが設定されたものが用いられる。

図２０に示すように、正常状態であれば、検出値は規格内にある。したがって、検出値が規格内の場合、ＹＥＳ判定して、再び、ステップＳ１１を行う。検出値が規格から外れている場合、ＮＯ判定して、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、検出値が管理幅内であるか否かを判定する。管理幅は、自動ドア装置５が劣化状態であるか否かを判定するための第２基準範囲である。管理幅は、自動ドア装置５の劣化状態と故障状態とが判別できるように、上限値と下限値とが設定される。

図２１に示すように、劣化状態であれば、移動開始直後からの一定期間および停止前の一定期間において、検出値は規格外であって管理幅内の大きさとなる。したがって、検出値が管理幅内の場合、ＹＥＳ判定して、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、表示装置１４に異常兆候の表示をさせる。これにより、保全作業員によって、ゴミの除去や潤滑油の補充等の必要な処置が施される。

一方、故障状態であれば、図２２に示すように、移動開始から停止までの期間、検出値が管理幅から外れた大きさとなる。したがって、検出値が管理幅から外れている場合、ＮＯ判定して、ステップＳ１５−１に進む。ステップＳ１５−１では、自動ドア装置５を強制停止させる。続いて、ステップＳ１５−２で、表示装置１４に故障表示をさせる。これにより、保全作業員によって必要な処置が施される。

このようにして、自動ドア装置５の状態基準保全が行われる。

上記の説明の通り、本実施形態の診断装置１によれば、熱流束センサ１０を用いることで、振動計を用いなくても、自動ドア装置５の異常兆候を検出できる。

（第５実施形態）
図２３に示す本実施形態の診断装置１は、計測対象物としての図２４に示すベルトコンベア６０の搬送用ベルト６１の予防保全診断を行うものである。

図２４に示すように、ベルトコンベア６０は、輪状にした搬送用ベルト６１を複数のローラ６２の上で回転させ、その上に搬送物Ｍ１を載せて移動させる搬送装置である。ベルトコンベア６０は、搬送用ベルト６１と、ローラ６２と、駆動ユニット６３と、ストッパ６４とを備えている。駆動ユニット６３は、ローラ６２を回転させる駆動部である。駆動ユニット６３がローラ６２を回転させることによって、搬送用ベルト６１が動く。ストッパ６４は、搬送物Ｍ１を所定の停止位置で停止させる部材である。

図２５に示すように、駆動ユニット６３は、駆動用ベルト６３１と、モータ６３２と、テンショナ６５とを備えている。

駆動用ベルト６３１は、モータ６３２の動力をローラ６２に伝達する。駆動用ベルト６３１は、駆動ユニット６３が回転させるローラ６２に設けられた受動プーリ６３３と、モータ６３２の駆動軸６３４に設けられた駆動プーリ６３５との両方に、かけられている。テンショナ６５は、駆動用ベルト６３１にテンションをかけている。

図２３に示すように、テンショナ６５は、テンショナローラ６５１と、ローラ受けプレート６５２と、ヒンジ６５３と、取付ステー６５４と、弾性体６５５と、弾性体保持プレート６５６とを備えている。

テンショナローラ６５１は、駆動用ベルト６３１と接触する接触部である。テンショナローラ６５１は、ローラ受けプレート６５２の先端に保持されている。ローラ受けプレート６５２は、ヒンジ６５３を介して、取付ステー６５４に支持されている。弾性体６５５は、ローラ受けプレート６５２のテンショナローラ６５１側とは反対側に配置されている。

弾性体６５５は、ローラ受けプレート６５２に接触している。弾性体６５５は、ローラ受けプレート６５２およびテンショナローラ６５１を介して、駆動用ベルト６３１にテンションをかける。弾性体６５５は、駆動用ベルト６３１のテンションの変動に応じて変形する。弾性体６５５は、ウレタンゴム等の合成ゴムで構成されている。弾性体保持プレート６５６は、弾性体６５５を保持する。弾性体保持プレート６５６は、取付ステー６５４に支持されている。取付ステー６５４は、ボルト６５７によって、駆動ユニット６３の本体部に固定される。

熱流束センサ１０は、弾性体６５５と弾性体保持プレート６５６の間に設置される。診断装置１は、第１実施形態と同様の構成である。

次に、本実施形態の制御装置１２が行う予防保全の診断制御について説明する。ベルトコンベア６０の稼働時に生じる弾性体６５５の変形によって熱流束が発生する。そこで、診断装置１は、熱流束センサ１０で弾性体６５５から発生する熱流束を常時測定する。

搬送用ベルト６１が正常状態のとき、図２６に示すように、搬送工程の第１期間Ｐ１１、第２期間Ｐ１２、第３期間Ｐ１３のそれぞれにおいて、時間経過に伴って熱流束が変化する。搬送工程は、停止状態のベルトコンベア６０が稼働開始して、搬送用ベルト６１上に乗っている搬送物Ｍ１を初期位置から所定の停止位置まで搬送し、ベルトコンベア６０が稼働停止する工程である。したがって、搬送工程は、モータ６３２の駆動開始からモータ６３２の停止までの工程である。

第１期間Ｐ１１は、モータ６３２の駆動開始直後からの所定期間である。搬送工程の初期状態では、停止している搬送用ベルト６１に搬送物Ｍ１が乗っている。モータ６３２が駆動開始すると、駆動プーリ６３５が回り始める。しかし、モータ６３２の駆動開始直後では、搬送用ベルト６１上の搬送物Ｍ１の慣性により、受動プーリ６３３は急に回らない。このため、図２７に示すように、駆動用ベルト６３１は、破線で示す状態から実線で示す張った状態になる。このため、図２８に示すように、テンショナローラ６５１が下に押される。これにより、弾性体６５５が圧縮されて放熱する。そして、受動プーリ６３３が回り出すと、図２９に示すように、弾性体６５５が復元する。これにより、テンショナローラ６５１が上に戻る。このとき、弾性体６５５が吸熱する。

この結果、第１期間Ｐ１１では、搬送物Ｍ１が動き出すまで熱流束が増大する。搬送物Ｍ１が動き出すと、熱流束が減少する。

第２期間Ｐ１２は、搬送物Ｍ１が搬送用ベルト６１とともに動いている期間である。この期間では、駆動用ベルト６３１の歯が受動プーリ６３３および駆動プーリ６３５の歯に噛みあったり、離れたりするタイミングで、駆動用ベルト６３１の張り具合が変化する。このため、この変化に応じて、テンショナローラ６５１が上下する。これにより、弾性体６５５の圧縮と復元とが交互に起きる。この結果、図２６に示すように、熱流束の振動波形が発生する。

第３期間Ｐ１３は、搬送物Ｍ１が所定の停止位置に到達した直後からの所定期間である。搬送物Ｍ１が所定の停止位置に到達したとき、搬送用ベルト６１が動き続けたまま、搬送物Ｍ１がストッパ６４に当たって停止した状態となる。このため、搬送用ベルト６１と搬送物Ｍ１との摩擦により、受動プーリ６３３を止めようとする力が働く。したがって、第１期間Ｐ１１と同じように、駆動用ベルト６３１が張った状態になる。このため、図２８に示すように、テンショナローラ６５１が下に押される。これにより、弾性体６５５が圧縮されて放熱する。その後、搬送物Ｍ１の所定の停止位置に到達したことが確認されて、モータ６３２が停止する。駆動用ベルト６３１も停止する。この結果、図２６に示すように、熱流束が増大した後、熱流束が減少して０になる。

搬送用ベルト６１が正常状態のとき、第１期間Ｐ１１および第３期間Ｐ１３において、熱流束のピークが見られる。

搬送用ベルト６１が劣化状態のとき、図３０に示すように、熱流束が時間経過とともに変化する。この劣化状態とは、搬送用ベルト６１の初期状態と比較して、搬送用ベルト６１の表面が摩耗した状態や、搬送用ベルト６１が伸びた状態である。

より詳細に説明すると、ベルトコンベア６０を継続して使用し続けることによって、搬送用ベルト６１の表面が摩耗する。摩耗すると、搬送用ベルト６１と搬送物Ｍ１との摩擦力が低下して、両者の間に滑りが生じるようになる。滑りが大きいとそれだけ搬送に時間がかかり、搬送工程のサイクルタイムが延びる。

また、搬送用ベルト６１は、張力によるローラ６２との摩擦により、ローラ６２の回転で動いている。搬送用ベルト６１は、使用していると、徐々に伸びていく。搬送用ベルト６１が伸びると、搬送用ベルト６１の張力が減少し、ローラ６２との摩擦力が低下する。このため、搬送用ベルト６１とローラ６２との間に滑りが生じるようになる。

搬送用ベルト６１と搬送物Ｍ１との間の摩擦力や、搬送用ベルト６１とローラ６２との間の摩擦力が低下すると、正常状態のときと比較して、モータ６３２の駆動開始時や、ストッパ６４による搬送物Ｍ１の停止時に、駆動用ベルト６３１の張りが起きにくくなる。このため、劣化状態のときでは、正常状態のときと比較して、第１期間Ｐ１１および第３期間Ｐ１３に検出される熱流束のピーク高さが低くなる。

また、搬送用ベルト６１が故障状態のとき、図３０に示すように、熱流束が変化する。この故障状態とは、搬送用ベルト６１と搬送物Ｍ１とが完全に滑る状態や、搬送用ベルト６１とローラ６２とが完全に滑る状態である。この故障状態では、第１期間Ｐ１１および第３期間Ｐ１３に検出される熱流束の変化は、第２期間Ｐ１２と同じ振動波形となる。

そこで、図３０に示すように、制御装置１２は、搬送用ベルト６１の正常状態とそれ以外の状態とを判別できるように設定された第１閾値ｑｔ１と、搬送用ベルト６１の劣化状態と故障状態とを判別できるように設定された第２閾値ｑｔ２とを用いる。第２閾値ｑｔ２は、第１閾値ｑｔ１よりも小さな値に設定される。そして、制御装置１２は、熱流束センサ１０の検出値と、これらとを比較する。これにより、搬送用ベルト６１が正常状態、劣化状態、故障状態のいずれであるかを検出することができる。

具体的には、制御装置１２は、図３１のフローチャートに示すように、測定した熱流束に基づいて、異常兆候の有無を診断する。なお、図３１に示す処理は、モータ６３２の駆動開始から停止までの間、実施される。

ステップＳ１１では、熱流束センサ１０検出値ｑｘを取得する。

その後、ステップＳ２２では、検出値ｑｘと第１閾値ｑｔ１とを比較して、検出値ｑｘが第１閾値ｑｔ１以上であるか否かを判定する。このとき、第１期間Ｐ１１または第３期間Ｐ１３での検出値が用いられる。図３０に示すように、搬送用ベルト６１が正常状態であれば、検出値ｑｘは第１閾値ｑｔ１以上となる。このため、検出値ｑｘが第１閾値ｑｔ１以上である場合、ＹＥＳ判定して、図３１に示すフローを終了する。そして、再びステップＳ１１を行う。一方、検出値ｑｘが第１閾値ｑｔ１よりも小さい場合、ＮＯ判定して、ステップＳ２３に進む。

ステップＳ２３では、検出値ｑｘが第２閾値ｑｔ２以上であるか否かを判定する。図３０に示すように、搬送用ベルト６１が劣化状態であれば、検出値ｑｘは第２閾値ｑｔ２以上となる。このため、検出値ｑｘが第２閾値ｑｔ２以上である場合、ＹＥＳ判定して、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、表示装置１４に異常兆候の表示をさせる。これにより、保全作業員によって、搬送用ベルト６１の交換等の必要な処置が施される。

一方、搬送用ベルト６１が故障状態であれば、検出値ｑｘは第２閾値ｑｔ２よりも小さい。このため、検出値ｑｘが第２閾値ｑｔ２よりも小さい場合、ＮＯ判定して、ステップＳ１５−１に進む。ステップＳ１５−１では、ベルトコンベア６０を強制停止させる。続いて、ステップＳ１５−２で、表示装置１４に故障表示をさせる。これにより、保全作業員によって必要な処置が施される。

このようにして、ベルトコンベア６０の状態基準保全が行われる。上記の説明の通り、本実施形態の診断装置１によれば、熱流束センサ１０を用いることで、ベルトコンベア６０の異常兆候を検出できる。

（第６実施形態）
図３２に示す本実施形態の診断装置１は、計測対象物としての図２４に示すベルトコンベア６０のストッパ６４の予防保全診断を行うものである。

図３２に示すように、ストッパ６４は、弾性体６４１と、受けプレート６４２と、取付ブロック６４３とを備える。弾性体６４１は、緩衝部材である。受けプレート６４２は、流れてくる搬送物Ｍ１が直に当たる部材である。受けプレート６４２は、弾性体６４１が損傷しないための保護部材である。取付ブロック６４３は、ベルトコンベア６０の図示しない構造体に固定される。熱流束センサ１０は、弾性体６４１と取付ブロック６４３との間に配置される。熱流束センサ１０と弾性体６４１との間に保護プレート６４４が設置される。保護プレート６４４は、弾性体６４１に熱流束センサ１０を直接貼り付けた場合に、弾性体６４１の変形によって熱流束センサ１０が破損してしまうことを防止するための部材である。

弾性体６４１は、ウレタンゴムで構成されている。受けプレート６４２、取付ブロック６４３および保護プレート６４４のそれぞれは、ステンレスやアルミニウムなどの金属で構成されている。隣り合う部材同士は、接着材や粘着剤によって接合されている。

図２４に示すように、搬送用ベルト６１に乗った搬送物Ｍ１は、ストッパ６４に向かって流れる。搬送物Ｍ１は、ストッパ６４に当たることで停止する。このとき、搬送物Ｍ１が受けプレート６４２の表面に接触する。搬送物Ｍ１は、弾性体６４１を図３３中の破線で示す状態から実線に示す状態へ、押しつぶすように変形させる。弾性体６４１が変形すると、熱が発生する。発生した熱は、図３３中の矢印のように、保護プレート６４４および熱流束センサ１０を通過して、取付ブロック６４３に流れる。熱流束センサ１０は、弾性体６４１から放出される熱の熱流束を検出する。

搬送物Ｍ１がストッパ６４に衝突すると、弾性体６４１の圧縮変形によって熱が発生する。この熱は、搬送物Ｍ１の運動エネルギーが変換されたものである。このため、ストッパ６４の弾性体６４１が正常状態のとき、図３４に示すように、時間経過に伴って熱流束が変化する。すなわち、搬送物Ｍ１がストッパ６４に衝突したときに、熱流束波形はピークを有する。

ストッパ６４を長期間使用していると、ゴムの酸化による劣化で、弾性体６４１は硬くなる。また、繰り返しの変形で、弾性体６４１に疲労破壊や割れが生じ、最終的には破損する。このような劣化や疲労がおきると、弾性体６４１が弾性変形しにくくなり、運動エネルギーを熱に変換できなくなる。このため、ストッパ６４の弾性体６４１が劣化状態のとき、図３４に示すように、搬送物Ｍ１がストッパ６４に衝突したときの熱流束波形のピークが、正常状態のときよりも小さくなる。

また、弾性体６４１の劣化や疲労が進むと、弾性体６４１が破損して故障状態となる。この故障状態のときでは、図３４に示すように、熱流束波形のピークは、ほとんど見られなくなる。

そこで、図３４に示すように、弾性体６４１の正常状態とそれ以外の状態とを判別できるように第１閾値ｑｔ３が設定される。弾性体６４１の劣化状態と故障状態とを判別できるように第２閾値ｑｔ４が設定される。第２閾値ｑｔ４は、第１閾値ｑｔ３よりも小さな値に設定される。

そして、制御装置１２は、第１閾値ｑｔ３と第２閾値ｑｔ４とを用いて、第５実施形態と同様に、図３１に示すフローチャートのように、弾性体６４１の予防保全診断を行う。なお、本実施形態では、図３１中の第１閾値ｑｔ１、第２閾値ｑｔ２を、それぞれ、第１閾値ｑｔ３、第２閾値ｑｔ４と読み替える。これにより、弾性体６４１が正常状態、劣化状態、故障状態のいずれであるかを検出することができる。

（第７実施形態）
図３５に示す本実施形態の診断装置１は、計測対象物としてのエアシリンダ２０のシール部材２４１、２２７の予防保全診断を行うものである。

エアシリンダ２０は、搬送物Ｍ１の搬送に用いられる。エアシリンダ２０は、空気圧を動力として、ピストン２４を往復運動させる動力シリンダである。エアシリンダ２０は、シリンダ２２と、ピストン２４と、ピストンロッド２６とを備えている。シリンダ２２と、ピストン２４と、ピストンロッド２６とは、金属製である。

シリンダ２２は、円筒状の内部空間（すなわち、部屋）２２１を有するハウジングである。このため、シリンダ２２は、シリンダハウジングとも呼ばれる。部屋２２１は、ピストン２４により第１室２２２と第２室２２３の２つの部屋に仕切られている。第１室２２２は、ピストン２４のピストンロッド２６側とは反対側の部屋である。第２室２２３は、ピストン２４のピストンロッド２６側の部屋である。シリンダ２２には、第１室２２２に連通する第１開口部２２４が形成されている。シリンダ２２には、第２室２２３に連通する第２開口部２２５が形成されている。

ピストン２４は、部屋２２１の内部に配置されている。ピストン２４の側面にはゴム製のシール部材２４１が取り付けられている。シール部材２４１によってピストン２４とシリンダ２２との間がシールされている。シール部材２４１によってピストン２４がシリンダ２２の内面に対して摺動する。

ピストンロッド２６は、ピストン２４と連動する軸部材である。シリンダ２２は、第３開口部２２６が形成されている。ピストンロッド２６は第３開口部２２６を通っている。第３開口部２２６を構成する内壁面にゴム製のシール部材２２７が取り付けられている。シール部材２２７によってピストンロッド２６とシリンダ２２との間がシールされている。シール部材２２７によってピストンロッド２６がシリンダ２２の内面に対して摺動する。

シリンダ２２の第１開口部２２４および第２開口部２２５には、図示しない流路切替弁が接続されている。流路切替弁は、第１開口部２２４と第２開口部２２５のそれぞれに対して、図示しない空気供給流路と空気排出流路との接続を切り替えるものである。空気供給流路は、圧縮された空気の供給源である図示しない空気圧縮機に接続される。空気排出流路は、大気に開放されている。流路切替弁によって、第１室２２２に圧縮空気が供給されるとともに、第２室２２３が大気に開放された第１状態と、第１室２２２が大気に開放されるとともに、第２室２２３に圧縮空気が供給される第２状態とが切り替えられる。

診断装置１は、熱流束センサ１０と、制御装置１２と、表示装置１４とを備えている。熱流束センサ１０は、シリンダ２２の内部と外部との間の熱流束を検出する。熱流束センサ１０は、シリンダ２２の外面に取り付けられている。本実施形態では、熱流束センサ１０として、第１熱流束センサ１０ａと、第２熱流束センサ１０ｂとを用いている。第１熱流束センサ１０ａは、シリンダ２２の外面のうち第１室２２２に最も近い部位に配置されている。第１熱流束センサ１０ａは、第１室２２２の内部と外部との間の熱流束を検出する。第２熱流束センサ１０ｂは、シリンダ２２の外面のうち第２室２２３に最も近い部位に配置されている。第２熱流束センサ１０ｂは、第２室２２３の内部と外部との間の熱流束を検出する。

次に、図３６Ａ−３６Ｄを用いて、シール部材２４１、２２７が正常状態のときの時間経過に伴う熱流束変化について説明する。

図３６Ａ−３６Ｄは、エアシリンダ２０の伸縮方向（すなわち、ピストン２４の移動方向）が左右方向であって、エアシリンダ２０が縮んだ状態から伸びた状態に変わる場合を示している。この場合の熱流束変化は、図３７に示す波形となる。図３７の横軸は、エアシリンダ２０への圧縮空気の供給開始からの経過時間である。図３７の縦軸は、第１熱流束センサ１０ａ、第２熱流束センサ１０ｂが検出する熱流束の大きさを示している。部屋の内部から外部に向かう熱流束を＋側としている。部屋の外部から内部に向かう熱流束を−側としている。また、図３７中の期間Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４は、それぞれ、エアシリンダ２０の状態が図３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄに示す状態のときに対応している。

期間Ｐ２１では、図３６Ａに示すように、エアシリンダ２０が縮んだ状態から伸びた状態となるために、第１室２２２に圧縮空気が供給され、第２室２２３は大気開放される。このとき、第２室２２３は、伸びた状態から縮んだ状態となる際に供給された圧縮空気が存在する状態から大気開放された状態となる。期間Ｐ１では、シール部材２４１、２２７の静止摩擦により、ピストン２４は動き出さない。第１室２２２の圧力が上昇することで、第１室２２２の空気が圧縮され加熱される。このため、第１室２２２の内部から外部に向かう熱流束が増加する。これにより、第１熱流束センサ１０ａが検出する熱流束（以下、第１熱流束という）は、＋側で増加する。一方、第２室２２３は、大気開放によって減圧することで、第１室２２２の空気が膨張し冷却される。このため、外部から第２室２２３の内部に向かう熱流束が増加する。これにより、第２熱流束センサ１０ｂが検出する熱流束（以下、第２熱流束という）は、−（マイナスと読む）の値となり、―側で絶対値が増加する。

期間Ｐ２２では、図３６Ｂに示すように、第１室２２２と第２室２２３の圧力差が高まり、ピストン２４が動き始める。ピストン２４が動き始めることで、第１室２２２の空気が膨張し、第１室２２２の圧力が低下する。このため、第１室２２２の空気が冷却される。これにより、第１熱流束が減少する。逆に、第２室２２３は、空気が圧縮されるため、減圧状態が緩やかになる。このため、第２熱流束の変化が緩やかになる。

期間Ｐ２３では、図３６Ｃに示すように、図示しないストッパによって、ピストン２４が停止する。このため、第１室２２２の空気の膨張が止まり、再び、第１室２２２の圧力が上昇する。空気が圧縮されて加熱されることにより、第１熱流束が＋側で増加する。一方、ピストン２４の停止により、第２室２２３の空気の圧縮も止まる。このため、第２室２２３の減圧がより進む。これにより、第２熱流束の−側での絶対値の増加が急になる。

期間Ｐ２４では、図３６Ｄに示すように、第１室２２２が所定の圧力となるまで、圧縮空気が供給される。第１室２２２が所定の圧力になると、圧縮空気の供給が停止された状態となる。これにより、第１室２２２の空気の加熱が飽和し、第１熱流束が徐々に小さくなって０に近づいていく。第２室２２３は、大気圧の状態に近づいていく。これにより、第２熱流束が徐々に小さくなって０に近づいていく。

このように、気体の圧力変化によって、時間経過に伴って熱流束が変化する。

また、エアシリンダ２０が伸びた状態から縮んだ状態に変わる場合、第１熱流束センサ１０ａの出力波形と、第２熱流束センサ１０ｂの出力波形とは、図３７に示す出力波形が入れ替わったものとなる。

エアシリンダ２０は、長期間使用していると、シール部材２４１、２２７が摩耗する。シール部材２４１、２２７が摩耗すると、部屋２２１の密閉性が低下する。部屋２２１の密閉性が低下すると、空気の圧力が落ちることになる。このため、ピストンロッド２６の力や動作速度が低下する。この場合、サイクルタイムの増加が生じる。また、この場合、チャックシリンダであれば、チャックミスが生じる。最後には設備停止が引き起こされる。

このようなシール部材２４１、２２７の摩耗が発生すると、部屋２２１の圧力変化が小さくなる。このため、シール部材２４１、２２７が劣化状態のとき、図３８に示すように、時間経過に伴う熱流束変化は、正常状態のときよりも小さくなる。

また、さらにシール部材２４１、２２７の摩耗が進んで、エアシリンダ２０が動かなくなると、部屋２２１の圧力変化はほとんど変化しない。このため、シール部材２４１、２２７が故障状態のとき、図３８に示すように、時間経過に伴う熱流束変化は、劣化状態のときよりもさらに小さくなる。

そこで、図３８に示すように、シール部材２４１、２２７の正常状態とそれ以外の状態とを判別できるように第１閾値ｑｔ５、ｑｔ６が設定される。シール部材２４１、２２７の劣化状態と故障状態とを判別できるように第２閾値ｑｔ７、ｑｔ８が設定される。第２閾値ｑｔ７、ｑｔ８は、第１閾値ｑｔ５、ｑｔ６よりも絶対値が小さな値に設定される。

そして、制御装置１２は、第１熱流束センサ１０ａの検出値ｑｘ１と、第１閾値ｑｔ５および第２閾値ｑｔ７とを用いて、第５実施形態と同様に、図３１のフローチャートに示す予防保全診断を行う。検出値ｑｘ１としては、第１期間Ｐ２１または第３期間Ｐ２３での検出値が用いられる。このとき、図３１中の検出値ｑｘ、第１閾値ｑｔ１、第２閾値ｑｔ２を、それぞれ、検出値ｑｘ１、第１閾値ｑｔ５、第２閾値ｑｔ７と読み替える。

また、制御装置１２は、第２熱流束センサ１０ａの検出値ｑｘ２と、第１閾値ｑｔ６および第２閾値ｑｔ８とを用いて、第５実施形態と同様に、図３１のフローチャートに示す予防保全診断を行う。検出値ｑｘ２としては、第３期間Ｐ２３での検出値が用いられる。このとき、図３１中の検出値ｑｘ、第１閾値ｑｔ１、第２閾値ｑｔ２を、それぞれ、検出値ｑｘ２、第１閾値ｑｔ６、第２閾値ｑｔ８と読み替える。

これにより、シール部材２４１、２２７が正常状態、劣化状態、故障状態のいずれであるかを検出することができる。なお、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂのいずれか一方のみを用いて、予防保全診断を行ってもよい。

（第８実施形態）
図３９に示す本実施形態の診断装置１は、計測対象物としての図４０に示すチャック装置７０の弾性体７４３の予防保全診断を行うものである。

チャック装置７０は、搬送物Ｍ１の搬送に用いられる。チャック装置７０は、搬送物Ｍ１を把持する。搬送物Ｍ１は、本体部Ｍ１ａから突出した被把持部Ｍ１ｂを備える。被把持部Ｍ１ｂが把持される。

チャック装置７０は、チャックシリンダ７１によって複数のチャック爪７２が開閉する。複数のチャック爪７２が搬送物Ｍ１を把持する。チャック爪７２は、チャック爪７２の開閉方向に移動する本体部７３と、搬送物Ｍ１と接触する先端部７４とを有する。先端部７４は、本体部７３に接合されている。

図４１に示すように、先端部７４は、本体部７３側から順に、取付プレート７４１、熱流束センサ１０、保護プレート７４２、弾性体７４３、受けプレート７４４が配置されている。

取付プレート７４１は、本体部７３に取り付けられている。取付プレート７４１は、弾性体７４３等を本体部７３に取り付ける部材である。熱流束センサ１０は、取付プレート７４１と保護プレート７４２の間に配置されている。熱流束センサ１０は、保護プレート７４２を介して、弾性体７４３に固定されている。保護プレート７４２は、弾性体７４３に熱流束センサ１０を直接貼り付けた場合に、弾性体７４３の変形によって熱流束センサ１０が破損してしまうことを防止するための部材である。弾性体７４３は、緩衝部材である。弾性体７４３は、弾性変形のバネ力により、搬送物Ｍ１を把持する役割もある。

弾性体７４３は、ウレタンゴムで構成されている。取付プレート７４１、保護プレート７４２、受けプレート７４４のそれぞれは、ステンレスやアルミニウムなどの金属で構成されている。隣り合う部材同士は、接着材や粘着剤によって接合されている。

複数のチャック爪７２が閉じることにより、複数のチャック爪７２が搬送物Ｍ１をチャックすると、弾性体７４３の圧縮によって熱が発生する。複数のチャック爪７２が開くことにより、複数のチャック爪７２がアンチャックすると、弾性体７４３が膨張して復元する。このとき、弾性体７４３は吸熱する。そこで、熱流束センサ１０で弾性体７４３からの熱流束を常時測定する。

弾性体７４３が正常状態のとき、図４１に示すように、時間経過に伴って熱流束が変化する。すなわち、搬送物Ｍ１のチャック時に、熱流束波形は正のピークを有する。搬送物Ｍ１のアンチャック時に、熱流束波形は負のピークを有する。

ストッパ６４と同様に、長期間使用していると、弾性体７４３は劣化や疲労する。これにより、弾性体７４３は、弾性変形しにくくなる。このため、弾性体７４３が劣化状態のとき、図４１に示すように、チャック時およびアンチャック時の熱流束波形のピークの絶対値が、正常状態のときよりも小さくなる。

また、弾性体７４３の劣化や疲労が進むと、弾性体７４３が破損して故障状態となる。この故障状態のときでは、図４１に示すように、熱流束波形のピークは、ほとんど見られなくなる。

そこで、図４１に示すように、弾性体７４３の正常状態とそれ以外の状態とを判別できるように第１閾値ｑｔ１１、ｑｔ１２が設定される。弾性体７４３の劣化状態と故障状態とを判別できるように第２閾値ｑｔ１３、ｑｔ１４が設定される。第２閾値ｑｔ１３、ｑｔ１４は、第１閾値ｑｔ１１、ｑｔ１２よりも絶対値が小さな値に設定される。

そして、制御装置１２は、チャックのタイミングでの熱流束センサ１０の検出値ｑｘと、第１閾値ｑｔ１１および第２閾値ｑｔ１３とを用いて、第５実施形態と同様に、図３１のフローチャートに示す予防保全診断を行う。このとき、図３１中の第１閾値ｑｔ１、第２閾値ｑｔ２を、それぞれ、第１閾値ｑｔ１１、第２閾値ｑｔ１３と読み替える。

また、制御装置１２は、アンチャックのタイミングでの熱流束センサ１０の検出値ｑｘと、第１閾値ｑｔ１２および第２閾値ｑｔ１４とを用いて、第５実施形態と同様に、図３１のフローチャートに示す予防保全診断を行う。このとき、図３１中の第１閾値ｑｔ１、第２閾値ｑｔ２を、それぞれ、第１閾値ｑｔ１２、第２閾値ｑｔ１４と読み替える。

これにより、弾性体７４３が正常状態、劣化状態、故障状態のいずれであるかを検出することができる。なお、チャックとアンチャックのいずれか一方のみのタイミングでの検出値を用いて、予防保全診断を行ってもよい
（第９実施形態）
図４２に示す本実施形態の診断装置１は、計測対象物としてのショックアブソーバ８０の予防保全診断を行うものである。

ショックアブソーバ８０は、搬送物を搬送するエアシリンダのブレーキとして用いられる。このように、ショックアブソーバ８０は、加減速を任意に制御することが困難な駆動機器のブレーキとして用いられる。

ショックアブソーバ８０は、アウターケース８１、インナーケース８２と、ピストン
８３と、ピストンロッド８４と、オイル８５と、ガス８６と、スプリング８７とを備える。

アウターケース８１の内部に、インナーケース８２が配置されている。インナーケース８２は、底部に設けられたオリフィス８２ａを有している。ピストン８３は、インナーケース８２の内部に配置されている。ピストン８３は、オリフィス８３ａを有している。ピストンロッド８４は、ピストン８３に連なっている。

オイル８５は、インナーケース８２の内部に配置されている。また、オイル８５は、アウターケース８１とインナーケース８２の間に配置されている。ガス８６は、アウターケース８１とインナーケース８２の間に配置されている。スプリング８７は、インナーケース８２の内部に配置されている。

ショックアブソーバ８０は、アウターケース８１の本体部８１ａとキャップ８１ｂとの間をシールするゴム製のシール部材８８ａを備えている。また、ショックアブソーバ８０は、ピストン８３とインナーケース８２との間をシールするゴム製のシール部材８８ｂを備えている。また、ショックアブソーバ８０は、ピストンロッド８４とアウターケース８１との間をシールするゴム製のシール部材８８ｃを備えている。

ショックアブソーバ８０は、ピストンロッド８４が衝撃を受けると、ピストン８３がインナーケース８２の底部側へ押し込まれる。これにより、インナーケース８２の内部のオイル８５が、オリフィス８２ａ、８３ａを通過する。オイル８５がオリフィス８２ａ、８３ａを通過するときの流体摩擦抵抗によって、衝撃が減衰される。このとき、流体摩擦抵抗によって熱が発生する。発生した熱は、アウターケース８１を通じて外気に流れる。このように、ショックアブソーバ８０は、ピストン８３を押す運動エネルギーを熱に変換し、放熱することによって運動エネルギーを吸収する働きを有する。

本実施形態では、キャップ８１ｂの外面に熱流束センサ１０が取り付けられている。なお、本体部８１ａの外面に熱流束センサ１０を取り付けてもよい。診断装置１は、搬送物の搬送時に、熱流束センサ１０でショックアブソーバ８０から発生する熱流束を常時測定する。

ショックアブソーバ８０のシール部材８８ａ、８８ｂ、８８ｃが正常状態のとき、図４３に示すように、時間経過に伴って熱流束が変化する。すなわち、時間経過に伴う熱流束変化において、搬送物がショックアブソーバ８０に衝突したタイミングで、ピークが現れる。

ショックアブソーバ８０を長期間使用し続けると、シール部材８８ａ、８８ｂ、８８ｃが劣化して、オイル８５が漏れるという劣化現象が生じる。また、オリフィス８２ａ、８３ａが流体摩擦で広がるという劣化現象も生じる。オイルが減少したり、オリフィス８２ａ、８３ａの開口面積が拡大したりすると、運動エネルギーの熱エネルギーへの変換が起きにくくなる。このため、ショックアブソーバ８０が吸収できる運動エネルギーが減少する。このため、エアシリンダのブレーキが効き難くなる。この結果、急激な停止の衝撃で、搬送中の搬送物が落下するなどの動作不良が発生しやすくなる。

このように、ショックアブソーバ８０が劣化状態のとき、熱エネルギーへの変換が小さくなる。このため、熱流束センサ１０の出力は、時間経過に伴って図４３のように変化する。すなわち、正常状態のときと比較して、搬送物の衝突によって発生する熱流束のピーク高さが低くなる。

また、劣化が進んでショックアブソーバとしての機能が失われた故障状態のときでは、図４３に示すように、熱流束波形のピークはほとんど見られなくなる。

そこで、図４３に示すように、ショックアブソーバ８０の正常状態とそれ以外の状態とを判別できるように第１閾値ｑｔ１５が設定される。ショックアブソーバ８０の劣化状態と故障状態とを判別できるように第２閾値ｑｔ１６が設定される。第２閾値ｑｔ１６は、第１閾値ｑｔ１５よりも小さな値に設定される。

そして、制御装置１２は、熱流束センサ１０の検出値ｑｘと、第１閾値ｑｔ１５と第２閾値ｑｔ１６とを用いて、第５実施形態と同様に、図３１のフローチャートに示す予防保全診断を行う。検出値ｑｘとしては、搬送物の衝突時期の検出値ｑｘが用いられる。検出値ｑｘとして、検出値ｑｘの最大値を用いてもよい。なお、本実施形態では、図３１中の第１閾値ｑｔ１、第２閾値ｑｔ２を、それぞれ、第１閾値ｑｔ１５、第２閾値ｑｔ１６と読み替える。これにより、ショックアブソーバ８０が正常状態、劣化状態、故障状態のいずれであるかを検出することができる。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、下記のように、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

（１）上記各実施形態では、計測対象物の稼働開始から連続して、熱流束センサ１０が熱流束を検出していたが、所定の時間間隔毎に、熱流束センサ１０が熱流束を検出するようにしてもよい。この時間間隔は短いほど好ましい。

（２）第１実施形態の診断装置１は、電流および電圧により発生する熱流束を検出している。第２実施形態の診断装置１は、摩擦により発生する熱流束を検出している。第３実施形態の診断装置１は、音により発生する熱流束を検出している。第４実施形態の診断装置１は、振動や摩擦により発生する熱流束を検出している。このように、計測対象物から検出する熱流束の種類は、電流、電圧、音、振動、摩擦のいずれであってもよい。また、計測対象物から検出する熱流束の種類は、一種類でも複数種類でもよい。すなわち、計測対象物から検出する熱流束は、電流、電圧、音、振動、摩擦の少なくとも１つによって発生する熱流束であればよい。また、計測対象物から検出する熱流束は、電流、電圧、音、振動、摩擦、物体の変形または圧力によって発生する熱流束であればよい。

例えば、生産設備が劣化状態になると、正常状態と比較して、振動、摩擦、音、電圧、電流の少なくとも１つが変化することにより、生産設備から発生する熱流束が変化する。また、生産設備が劣化状態になると、正常状態と比較して、振動、摩擦、音、電圧、電流、物体の変形具合、圧力が変化することにより、生産設備から発生する熱流束が変化する。そこで、この熱流束の変化に基づいて、異常兆候を検出する。異常兆候を検出したときに、保全を行う。これにより、生産設備の劣化による不良品の発生を未然に防ぐことができる。

また、自動車に搭載された各種部品が劣化状態になると、正常状態と比較して、振動、摩擦、音、電圧、電流の少なくとも１つが変化することにより、各種部品から発生する熱流束が変化する。そこで、この熱流束の変化に基づいて、異常兆候を検出する。異常兆候を検出したときに、保全を行う。これにより、自動車の点検時に安全を見込んだ部品交換をする必要がなく、部品の故障を心配せずに、走り続けることができる。

（３）上記各実施形態の診断装置１においては、本来、調査したいと思っていた場所と異なる場所に異常兆候が生じても、その異常兆候により熱流束変動が生じる。このため、熱流束センサ１０によって計測対象物からの熱流束を検出し、この検出結果に基づいて異常兆候が有るか否かの判定を行うことで、異常兆候の有無がわかる。

（４）上記各実施形態では、報知装置として、表示装置１４を用いたが、ブザー等の音の発生装置を用いてもよい。

（５）上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

１ 異常兆候診断装置
２ バッテリ
５ 自動ドア装置
１０ 熱流束センサ
１２ 制御装置
３１ ドリル
４１ フィルタ

Claims (4)

1. 計測対象物（２、３１、４１、５、６１、６４、７４３、２４１、２２７、８０）の故障が生じる前に現れる異常兆候の有無を診断する異常兆候診断装置であって、
   前記計測対象物の稼働開始から連続して、または、所定の時間間隔毎に、前記計測対象物から発生する熱流束を検出する熱流束センサ（１０）と、
   前記熱流束センサの検出結果に基づいて、前記異常兆候が有るか否かの判定を行う判定部（１２）とを備える異常兆候診断装置。
2. 前記計測対象物から発生する熱流束は、電流、電圧、音、振動、摩擦の少なくとも１つによって発生するものである請求項１に記載の異常兆候診断装置。
3. 前記計測対象物から発生する熱流束は、電流、電圧、音、振動、摩擦、物体の変形、圧力の少なくとも１つによって発生するものである請求項１に記載の異常兆候診断装置。
4. 前記判定部は、前記熱流束センサの検出値と予め定められた第１基準範囲および前記第１基準範囲を含みつつ、前記第１基準範囲よりも広い範囲とされた第２基準範囲とを比較し、前記検出値が前記第１基準範囲外であって、前記第２基準範囲内にあると、前記異常兆候が有ると判定する請求項１ないし３のいずれか１つに記載の異常兆候診断装置。

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