JP2017120190A - Vibration and inclination detecting meter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動や傾きを検知して、必要に応じて機械装置等に停止のための信号を送ることができる振動及び傾き検知計に関する。 The present invention relates to a vibration and inclination detector that can detect vibration and inclination and can send a stop signal to a mechanical device or the like as necessary.
生産設備等において、振動は機械装置の加工精度に影響を及ぼす。そのような振動は、地震その他の振動や、共振などの理由によって生じることがある。また、振動だけではなく、工場の床面や地盤の傾きによって、機械装置自体が水平方向に対して傾斜する場合にも、加工精度の低下が懸念される。そういった振動や傾きが生じた際の迅速な復旧は重要である。そのためには、振動や傾きが生じたときに復旧困難な程の大きなダメージを受けないことが肝要である。生産設備等では精密部品が使用されており、使用中に不所望な振動や傾きを受けると、重大なダメージを被るおそれがある。特に、生産設備等の精密部品が被加工材（ワーク）に接触している際に振動や傾きを受けることは極力避けるべきである。 In production facilities and the like, vibration affects the machining accuracy of mechanical devices. Such vibrations may occur for reasons such as earthquakes or other vibrations or resonances. In addition to the vibration, there is a concern that the machining accuracy may be lowered when the machine device itself is inclined with respect to the horizontal direction due to the inclination of the floor of the factory or the ground. Rapid recovery when such vibrations and tilts occur is important. For that purpose, it is important not to receive damage that is difficult to recover when vibration or tilt occurs. Precision parts are used in production facilities and the like, and if they are subjected to undesired vibration or tilt during use, they may be seriously damaged. In particular, it should be avoided as much as possible that a precision part such as a production facility is subjected to vibration or tilt when it is in contact with a workpiece (workpiece).
したがって、生産設備等への重大なダメージが懸念される大きさの振動や傾きについては、その発生間際に当該生産設備等に信号が伝達されて、緊急避難的にワークから精密部材を離間させるなどの措置が取られることが好ましい。このような背景を考慮し、本発明は、振動や傾きをいち早く感知して、生産設備等に電気信号を送ることができる振動及び傾き検知計の提供を目的とする。 Therefore, for vibrations and inclinations with a magnitude of concern for serious damage to production equipment, etc., a signal is transmitted to the production equipment etc. immediately before it occurs, and the precision member is separated from the workpiece for emergency evacuation, etc. It is preferable that the following measures are taken. In view of such a background, an object of the present invention is to provide a vibration and inclination detector that can quickly detect vibration and inclination and can send an electric signal to a production facility or the like.
本発明者らが鋭意検討した結果、以下の発明を完成した。
本発明の振動及び傾き検知計は、三軸の加速度センサと、三軸の地磁気センサと、三軸の角速度を計測するジャイロセンサと、を備える。さらに、これら合計９つのセンサからの信号の合成値が予め定めた条件を充足したときにリレー接点信号を出力するよう構成された電気回路が備えられている。ここで、リレー接点信号は、好ましくは、ラッチングリレー接点信号である。
As a result of intensive studies by the present inventors, the following invention has been completed.
The vibration and inclination detector of the present invention includes a triaxial acceleration sensor, a triaxial geomagnetic sensor, and a gyro sensor that measures a triaxial angular velocity. In addition, an electrical circuit is provided that outputs a relay contact signal when the combined value of signals from these nine sensors satisfies a predetermined condition. Here, the relay contact signal is preferably a latching relay contact signal.
本発明の振動及び傾き検知計は緊急地震速報の受信装置をさらに備えていてもよい。その場合は、上述の電気回路は、予め定めた条件を充足する緊急地震速報を受信したときにもリレー接点信号を出力するよう構成してもよい。 The vibration and inclination detector of the present invention may further include an emergency earthquake warning receiving device. In that case, you may comprise the above-mentioned electric circuit so that a relay contact signal may be output also when the earthquake early warning which satisfies predetermined conditions is received.
本発明によれば、９つのセンサの使用により、本発明の検知計がどのような向きで設置されていても、振動及び傾き情報を精度よく取得することができる。さらに、振動や傾きの歪みによって加速度計の入力軸が水平方向に対して傾斜した場合に含まれる重力加速度成分を取り除くことができ、より高精度な振動及び傾きの計測が可能になる。このため、振動や傾きが生じていないときに誤って信号を発したり、逆に、振動や傾きが発生した時に信号が発せられなかったりしたりすることを顕著に減らすことができる。リレー接点信号を出力する条件を予め定めることができるため、対象とする生産設備等の振動や傾きに対するリスクに応じて、柔軟な運用が可能である。リレー接点信号がラッチングリレー接点信号であり、かつ、ラッチングリレーは電源の供給が断たれても接点出力を維持するものである場合には、ひとたび接点信号が送信されると、復帰条件を満たすまでは接点状態が維持し続けるので、例えば、地震発生やその他の外部要因に起因する振動や傾きが生じて、その直後に停電になったとしても、リレー接点信号を出力し続けることができるので停電復帰後に機械装置が動作を開始してしまうことを防ぐ。本発明の好適態様によれば、振動及び傾き検知計が緊急地震速報を受信してその速報をも利用することで、地震の発生前にリレー接点信号を出力することも可能になり、生産設備等への地震のダメージをより効率的に防ぐことができる。 According to the present invention, by using nine sensors, vibration and tilt information can be obtained with high accuracy regardless of the orientation of the detector of the present invention. Furthermore, the gravitational acceleration component included when the input axis of the accelerometer is tilted with respect to the horizontal direction due to vibration or tilt distortion can be removed, and more accurate vibration and tilt measurement can be performed. For this reason, it is possible to remarkably reduce the occurrence of a signal erroneously when no vibration or tilt is generated, or conversely, the generation of a signal when vibration or tilt occurs. Since the conditions for outputting the relay contact signal can be determined in advance, flexible operation is possible according to the risk of vibration and inclination of the target production equipment. If the relay contact signal is a latching relay contact signal and the latching relay maintains the contact output even if the power supply is cut off, once the contact signal is transmitted, the return condition is satisfied. Since the contact state continues to be maintained, for example, even if a vibration or tilt occurs due to an earthquake or other external factors, and a power failure occurs immediately after that, the relay contact signal can continue to be output. Prevents the machine from starting operation after returning. According to the preferred embodiment of the present invention, the vibration and inclination detector receives the earthquake early warning and also uses the early warning, so that it becomes possible to output a relay contact signal before the occurrence of the earthquake. Earthquake damage to etc. can be prevented more efficiently.
以下、図面を適宜参照しながら本発明を説明する。本発明は、図示された態様に限定されるわけではない。 The present invention will be described below with reference to the drawings as appropriate. The present invention is not limited to the illustrated embodiment.
図１は、本発明の振動及び傾き検知計の動作を模式的にあらわすフロー図である。
本発明の振動及び傾き検知計は、地震やその他の原因による所定規模を超える揺れ（振動）や装置自体の傾きなどを検知したときにリレー接点信号を出力するよう構成された機器である。出力されたリレー接点信号の使用態様については特に限定は無く、例えば、前記信号を生産設備等に入力させて、当該生産設備等の駆動をストップさせたり、警報を発するようにしたり、各機械要素を原点復帰させたりするなどの動作を予め定めることができる。
FIG. 1 is a flowchart schematically showing the operation of the vibration and tilt detector of the present invention.
The vibration and tilt detector according to the present invention is a device configured to output a relay contact signal when detecting a shake (vibration) exceeding a predetermined scale due to an earthquake or other cause, or the tilt of the device itself. There is no particular limitation on the usage mode of the output relay contact signal, for example, the signal is input to production equipment, etc., and the drive of the production equipment, etc. is stopped, an alarm is issued, or each machine element The operation of returning the origin to the origin can be determined in advance.
本発明の振動及び傾き検知計は三軸の加速度センサを有している。三軸の加速度センサは、一般的には、３つの加速度センサが互いに直行する３つの方向に向けて設置されることで構成される。三軸の加速度センサの使用により、本発明の振動及び傾き検知計自体の設置方向を問わず、また、振動の方向を問わず、揺れを検出することができる。 The vibration and inclination detector of the present invention has a triaxial acceleration sensor. The triaxial acceleration sensor is generally configured by installing three acceleration sensors in three directions perpendicular to each other. By using the triaxial acceleration sensor, it is possible to detect the vibration regardless of the installation direction of the vibration and inclination detector itself of the present invention and regardless of the direction of vibration.
本発明の振動及び傾き検知計は三軸の地磁気センサをさらに有する。三軸の地磁気センサは、一般的には、３つの地磁気センサが互いに直行する３つの方向に向けて設置されることで構成される。三軸の地磁気センサの使用により、互いに直行する３軸（例えば、前後・左右・上下）の地磁気が検出される。それにより、方位と傾きが計測される。 The vibration and inclination detector of the present invention further includes a triaxial geomagnetic sensor. A triaxial geomagnetic sensor is generally configured by three geomagnetic sensors being installed in three directions perpendicular to each other. By using a triaxial geomagnetic sensor, the geomagnetism of three axes (for example, front, back, left, right, up and down) perpendicular to each other is detected. Thereby, azimuth | direction and inclination are measured.
本発明の振動及び傾き検知計は三軸のジャイロセンサをさらに有する。三軸のジャイロセンサは、一般的には、３つのジャイロセンサが互いに直行する３つの方向に向けて設置されることで構成される。三軸のジャイロセンサは、互いに直行する３方向（例えば、前後・左右・上下）を中心軸とする回転運動の角速度を計測する。 The vibration and inclination detector of the present invention further includes a triaxial gyro sensor. The triaxial gyro sensor is generally configured by installing three gyro sensors in three directions orthogonal to each other. The triaxial gyro sensor measures the angular velocity of the rotational motion with the three axes orthogonal to each other (for example, front / rear / left / right / up / down) as the central axis.
これら９つのセンサを組み合わせることにより、振動や傾きによって加速度計の入力軸が水平方向に対して傾斜した場合に含まれる重力加速度成分を取り除くことができ、振動や傾きをより高精度に計測することができる。
振動により機械装置がどれだけ揺れたかは、従来の６軸センサにより検出できる。しかし、本発明では３軸の地磁気センサを有するので、機械装置自体が水平方向に対して傾斜する方向と量を測定する。またさらに方位の変化も測定する。水平方向の傾きの変化は、機械装置が受ける重力の方向の変化であるので、高精度の加工に置いては誤差の要因となり、その警告を発することができる。
By combining these nine sensors, the gravitational acceleration component included when the input shaft of the accelerometer is tilted with respect to the horizontal direction due to vibration or tilt can be removed, and vibration and tilt can be measured with higher accuracy. Can do.
How much the mechanical device is shaken by vibration can be detected by a conventional 6-axis sensor. However, since the present invention has a triaxial geomagnetic sensor, the machine device itself measures the direction and amount of inclination with respect to the horizontal direction. Furthermore, the change in orientation is also measured. Since the change in the inclination in the horizontal direction is a change in the direction of gravity applied to the mechanical device, it causes an error in high-precision machining and can issue a warning.
９つのセンサからの測定値を反映する信号から、それらの合成値を算出する。ここで、合成値とは必ずしも１つの数値であるとは限らず、複数数値の組合せであってもよい。合成値の算出の考え方は以下のとおりである。 From the signals reflecting the measured values from the nine sensors, their combined value is calculated. Here, the composite value is not necessarily a single numerical value, and may be a combination of a plurality of numerical values. The concept of calculating the composite value is as follows.
図１の符号１０のブロックで示すように、三軸の加速度センサの揺れ（加速度）の観測値は、各ベクトルの成分が合成される。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の加速度センサにおける加速度の観測値がそれぞれａｘ、ａｙ、ａｚであるとき、三軸合成値Ａの算出式の一例は以下のとおりである。
Ａ＝｛（ａｘ）２＋(ａｙ)２＋(ａｚ)２｝１／２
ジャイロ（角速度）についても上記同様各ベクトルの合成がなされ、回転の方角と量が測定される。地磁気についても上記同様各ベクトルの合成がなされ、重力に対する傾きと方位変化が測定される。
具体的な加速度センサの選定や配置のさらなる可能性については、従来技術を適宜参照することができる。
As indicated by the
A = {(ax) 2 + (ay) 2 + (az) 2 } 1/2
As for the gyro (angular velocity), the vectors are synthesized in the same manner as described above, and the direction and amount of rotation are measured. As for the geomagnetism, the vectors are synthesized in the same manner as described above, and the inclination and azimuth change with respect to gravity are measured.
The prior art can be referred to as appropriate for further possibilities of selecting and arranging specific acceleration sensors.
本発明の振動及び傾き検知計は、所定条件を充足したときにリレー接点信号を出力する電気回路を有する。具体的には、電気回路は、図１の符号２０及び符号３０のブロックで示すように、上述の９つのセンサからの信号の合成値が予め定めた条件を充足したときにリレー接点信号を出力するように構成される。例えば、振動及び傾きが地震に由来する場合、振動及び傾きの大きさ、つまり上記合成値の大きさは、通常は、地震の震度と対比可能である。よって、ユーザは、例えば、「震度４以上で信号を出力する」などのように条件を設定することができる。リレー接点信号の出力については複数の条件を定めてもよく、例えば、「震度４以上で第１の信号を出力し、震度５強以上で第２の信号を出力する」などのように定めてもよく、この出力を受け入れる生産設備等において、「第１の信号を受けたときは警報音を発し、第２の信号を受けたときは動作ストップする」などのように、段階的な対応を定めておくことも可能である。ただし、本発明の振動及び傾き検知計は、地震に由来する揺れだけに限定されるものでは無く、外的要因による振動や傾きを検知して精密加工中の機械装置の故障を防ぐために自動停止させることを主たる目的としている。
The vibration and inclination detector of the present invention has an electric circuit that outputs a relay contact signal when a predetermined condition is satisfied. Specifically, as shown by
リレー接点信号は、好ましくはラッチングリレー接点信号である。ラッチングリレーにおいては、ひとたび接点状態になったら、復帰動作を行うまでは接点状態が維持される。これにより、例えば、地震や外的要因に起因する振動や傾きの発生直後に停電が発生したとしても、ラッチングリレーにおける接点状態が維持されるため、リレー接点信号が出力し続け、本発明の振動及び傾き検知計に期待される効果、つまり、生産設備等への信号情報の伝達がいっそう確実になる。 The relay contact signal is preferably a latching relay contact signal. In the latching relay, once the contact state is reached, the contact state is maintained until the return operation is performed. Thus, for example, even if a power failure occurs immediately after the occurrence of vibration or inclination due to an earthquake or an external factor, the contact state of the latching relay is maintained, so the relay contact signal continues to be output, and the vibration of the present invention. In addition, the expected effect of the inclination detector, that is, the transmission of signal information to the production facility or the like is further ensured.
リレー接点信号、好ましくはラッチングリレー接点信号を出力する具体的な回路構成については、リレー回路等の従来技術を適宜参照することができる。 For a specific circuit configuration for outputting a relay contact signal, preferably a latching relay contact signal, conventional techniques such as a relay circuit can be appropriately referred to.
本発明の振動及び傾き検知計は、緊急地震速報の受信装置をさらに有していてもよい。緊急地震速報は、最大震度が５弱以上と予想された場合に、震度４以上が予想される地域を対象に気象庁が発表するものとされている。緊急地震速報の受信装置を本発明の振動及び傾き検知計に内蔵させてもよいし、テレビ・ラジオ等から発せられる緊急地震速報のチャイム音を感知する受音器等を本発明の振動及び傾き検知計に内蔵させてもよい。 The vibration and inclination detector of the present invention may further include an emergency earthquake warning receiving device. The Earthquake Early Warning is supposed to be published by the Japan Meteorological Agency for areas where seismic intensity 4 or higher is expected when the maximum seismic intensity is expected to be less than 5. The earthquake early warning receiver may be incorporated in the vibration and inclination detector of the present invention, or a receiver for detecting the chime sound of an emergency earthquake early warning emitted from a TV, radio, etc. It may be built in the detector.
好ましくは、上述した９つの各センサからの信号の合成値が予め定めた条件を充足した場合ばかりでなく、予め定めた条件を充足する緊急地震速報を受信した場合にも、リレー接点信号を出力するように電気回路が構成される。これにより、地震の際の実際の揺れが始まる前に生産設備等に地震の情報を伝達することができるため、より効率的に、動作ストップや原点復帰等の措置をとることができる。緊急地震速報の受信の際に予め定める条件としては、例えば、緊急地震速報を受信するあらゆる場合にリレー接点信号を出力してもよいし、あるいは、「震度５弱以上の揺れが予想されるとき」などのように、想定される揺れの大きさに応じてリレー接点信号を出力してもよい。 Preferably, the relay contact signal is output not only when the combined value of the signals from the nine sensors described above satisfies a predetermined condition, but also when an earthquake early warning that satisfies the predetermined condition is received. Thus, the electric circuit is configured. Thereby, since the information on the earthquake can be transmitted to the production facility or the like before the actual shaking at the time of the earthquake starts, measures such as operation stop and return to origin can be taken more efficiently. For example, a relay contact signal may be output every time an earthquake early warning is received, or “when a seismic intensity of less than 5 is expected. Or the like, the relay contact signal may be output according to the magnitude of the assumed swing.
本発明の振動及び傾き検知計は、上述した三軸の加速度センサ、三軸の地磁気センサ、三軸の角速度を計測するジャイロセンサ、電気回路等を、例えば、丈夫な筐体などに格納し、リレー接点信号の出力端子などを適宜設けることによって構成することができる。具体的な構成手段については、電気機器の設計等に関する従来技術を適宜参照することができる。本発明の振動及び傾き検知計は、例えば、地震に例示される外部要因による振動や傾き発生の際にリレー接点信号を与えようとする生産設備等の近傍に設定してもよいし、生産設備等に装着させてもよいし、生産設備等から離れた建屋などに設置して、震源が遠い地震に対してより早期に検出するようにしてもよいし、複数の本発明の振動及び傾き検知計を遠隔地等に設置して、どこで発生するか分からない地震をいち早く検出するようにしてもよい。また、本発明によれば、ＬＡＮやＲＳ４８５、ＵＳＢ等の手段を用いて個々の振動及び傾き検知計の状態を集中管理することも可能になる。 The vibration and tilt detector of the present invention stores the above-described three-axis acceleration sensor, three-axis geomagnetic sensor, three-axis angular velocity gyro sensor, electric circuit, etc., for example, in a strong housing, etc. A relay contact signal output terminal or the like can be provided as appropriate. For specific configuration means, reference can be made to the related art related to the design of electrical equipment. The vibration and inclination detector of the present invention may be set in the vicinity of a production facility or the like that is intended to give a relay contact signal when vibration or inclination occurs due to an external factor exemplified in an earthquake. It may be installed in a building away from production equipment, etc., and it may be detected earlier for earthquakes with far epicenters, or multiple vibration and tilt detections of the present invention A meter may be installed in a remote place to detect an earthquake that does not know where it occurs. In addition, according to the present invention, it is possible to centrally manage the state of individual vibration and tilt detectors using means such as LAN, RS485, and USB.
本発明によれば、既存の生産設備等について大きな改造を要さずに、地震に代表される外部要因からの振動や傾き検出の信号をいち早く供給することができ、結果として、それら振動や傾きに起因する被害を極小化し、外部要因解消後の生産設備等の早期再稼働を可能にすることが期待される。 According to the present invention, it is possible to quickly supply vibration and tilt detection signals from external factors represented by earthquakes without requiring major modifications to existing production facilities, and as a result, the vibration and tilt can be supplied. It is expected to minimize the damage caused by this and enable early restart of production facilities after eliminating external factors.
１０ 九つのセンサ
２０、３０ 電気回路
10 Nine
Claims (4)
三軸の地磁気センサと、
三軸の角速度を計測するジャイロセンサと、
前記合計９つのセンサからの信号の合成値が予め定めた条件を充足したときにリレー接点信号を出力するよう構成された電気回路と、
を備える振動及び傾き検知計。 A triaxial acceleration sensor,
A triaxial geomagnetic sensor,
A gyro sensor that measures the triaxial angular velocity;
An electrical circuit configured to output a relay contact signal when a combined value of signals from the total of nine sensors satisfies a predetermined condition;
Vibration and tilt detector with
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