JP2020011160A - 予兆診断装置及び予兆診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】破砕機の停止による損失を抑え、破砕機の異常発生を高い精度で予測する。【解決手段】本発明の予兆診断装置は、電動機の動力で破砕対象物を破砕する破砕機の電動機に電力が供給され、かつ、破砕機内に破砕対象物が存在している第１の期間において、破砕機から第１の診断対象データを取得し、破砕機から破砕対象物が排出され、かつ、電動機への電力の供給が停止された後であって、電動機が回転を停止する前の第２の期間において、破砕機から第２の診断対象データを取得するデータ取得部と、第１の診断対象データ及び第２の診断対象データを使用して診断対象の破砕機の異常の予兆を診断する予兆診断部と、を備えることを特徴とする。【選択図】図５

Description

本発明は、予兆診断装置及び予兆診断方法に関する。

冷蔵庫、洗濯機、空調機等の家電製品は、使用後に家電リサイクルプラントに送られる。家電リサイクルプラントにおいて、まず、家電製品から部品等が取り外される。部品等が回収された後の筺体は、素材として再利用できるものを含んでいる。そこで、筺体は、破砕機によって細かく破砕された後、様々な選別機によって、鉄、銅、アルミ等の様々な成分に選別されることになる。ここでの筺体は、一般に“破砕対象物”と呼ばれる。

破砕機の上流側には、破砕対象物を運搬する投入コンベアが配置され、下流側には、破砕後の金属片を次の選別工程に運搬する排出コンベアが配置される。つまり、破砕機は、多くの工程の要（かなめ）となる位置にあり、仮に破砕機が突然停止すると、家電リサイクルプラント全体に大きな影響を与える。そこで、特許文献１の遠隔監視システムのような、破砕機の異常予兆を検知する技術が普及している。

特許文献１の遠隔監視システムが監視する破砕機は、電動機、電動機の動力によって回転する主軸、主軸とともに回転するロータ（刃）を有し、ロータにより破砕対象物を破砕する。当該システムは、破砕機の運転データ（破砕対象物の種別、破砕処理量、電動機の電流、累積稼働時間等）及び状態データ（軸受の振動、軸受の温度、ロータの映像、音響等）を取得する。そして、当該システムは、これらのデータに基づき、破砕機の部品寿命を予測し、破砕機の異常発生を予測する。

特開２０１７−２０９５９５号公報

特許文献１の遠隔監視システムは、破砕機が破砕対象物を破砕しているときに電流値等が閾値を超えると、直ちに破砕機の電動機を停止する。しかしながら、破砕機内に破砕対象物が残存している時点で電動機を停止すると、電動機を再稼働する際の点検、残存物の除去等に非常に手間が掛り、経済的損失も大きい。また、当該システムは、破砕機の部品寿命を予測する際、交換部品ごとに予め設定された寿命係数を使用する。しかしながら、この寿命係数の設定値によっては、充分寿命の残っている部品を早めに交換してしまうことにもなりかねない。単純に寿命係数を設定するよりは、現場で取得されたデータ同士を比較したほうが、破砕機の異常発生を高い精度で予測できることが多い。そこで、本発明は、破砕機の停止による損失を抑え、破砕機の異常発生を高い精度で予測することを目的とする。

本発明の予兆診断装置は、電動機の動力で破砕対象物を破砕する破砕機の電動機に電力が供給され、かつ、破砕機内に破砕対象物が存在している第１の期間において、破砕機から第１の診断対象データを取得し、破砕機から破砕対象物が排出され、かつ、電動機への電力の供給が停止された後であって、電動機が回転を停止する前の第２の期間において、破砕機から第２の診断対象データを取得するデータ取得部と、第１の診断対象データ及び第２の診断対象データを使用して診断対象の破砕機の異常の予兆を診断する予兆診断部と、を備えることを特徴とする。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。

本発明によれば、破砕機の停止による損失を抑え、破砕機の異常発生を高い精度で予測することができる。

家電リサイクル処理フローを説明する図である。 破砕機の構造を説明する図である。 予兆診断装置の構成等を説明する図である。 稼働情報を説明する図である。 診断対象データの取得方法を説明する図である。 処理手順のフローチャートである。 稼働値選択情報を説明する図である。

以降、本発明を実施するための形態（“本実施形態”という）を、図等を参照しながら詳細に説明する。本実施形態は、家電リサイクルプラントにおける破砕機の異常の予兆を診断する例である。しかしながら、本発明は、破砕機が家電リサイクルプラント以外の場所にある場合にも適用され得る。

（家電リサイクル処理フロー）
図１に沿って、家電リサイクル処理フローを説明する。家電リサイクルプラントにおいて処理される家電製品は、例えば、冷蔵庫５１、洗濯機５２、空調機（エアコン）５３、テレビ５４等である。まず、前処理分解ライン５５において、これらの家電製品から、部品等を回収する。ここで回収される部品等は、そのまま再利用できる部品又は液体、破砕機に投入されると破砕機が破損されるような部品又は液体である。例えば、冷蔵庫５１から、“ドアパッキン”５６、“冷凍機油”５７、“コンプレッサー”５８、“冷媒フロン”５９等が回収される。これらが回収された後の筺体は、“破砕対象物”となり、ベルトコンベア等で、破砕機６０ａ及び６０ｂ等に送られる。破砕対象物の種類に応じて、様々な種類の破砕機が存在する。その代表的なものは、主として金属の破砕対象物を破砕する破砕機６０ａ及び６０ｂである。

破砕機６０ａ及び６０ｂから排出された金属片は、様々な種類の選別機によって選別される。例えば、風力選別機６１は、金属片から、金属片に付着している“ウレタン”を選別し、磁力選別機６２は、金属片から“鉄”を選別する。図１のすべてを説明することは省略するが、結果として、家電製品は、そのまま再利用可能な部品、及び、素材ごとに選別された片に分解されることになる。破砕機の破損を避けるために回収された部品は、別系統で（例えば低温にして）破砕されることもある。

（破砕機の構造）
図２に沿って、破砕機３（図１の破砕機６０ａ及び６０ｂに相当）の構造を説明する。本実施形態の破砕機３は、主として金属の破砕対象物を破砕する。破砕機３は、フレーム７１、投入口７２、排出口７３、電動機７４及びシェル７５を備える。シェル７５の内側には、主軸７６が鉛直方向に配置されており、主軸７６には、上から順に、ブレーカ７７、ロータ７８、スイーパ７９が周方向に取り付けられている。

フレーム７１は、シェル７５及び電動機７４をその上に固定する。図２では見えないが、フレーム７１内には、電動機７４の回転軸を支持する軸受、主軸７６を支持する軸受、電動機７４の回転軸の回転力を主軸７６に伝達するＶベルト等が配置されている。本実施形態は、破砕対象物の破砕に直接貢献する軸を“主軸”と呼び、動力源である電動機の軸を“回転軸”と呼んで、両者を区別している。破砕対象物は、投入口７２から投入された後、重力によって“お椀”形のシェル７５の内側に落下する。

すると、破砕対象物は、主軸７６を中心に回転するブレーカ７７によって、せん断（粗破砕）される。次に、粗破砕された破砕対象物は、シェル７５の内側面とロータ７８との間の円周状の谷間に落下する。すると、破砕対象物は、シェル７５の内側面に形成されたシェルライナ（固定刃）８１と、ロータ７８の外周部に露出したグラインダ（回転刃）８０に挟まって、さらに細かく破砕（細破砕）され、金属片となる。

細破砕された金属片は、ロータ７８の下の空間に落下する。すると、スイーパ７９がその金属片を掃くようにして排出口７３に排出する。図２の破砕機３は、主軸７６が鉛直方向に配置されていることに因み、“竪型破砕機”と呼ばれる。

破砕機３の各所には様々なセンサ（図２には図示せず）が配置されている。本実施形態のセンサとは、破砕機の予兆診断を行うために、破砕機の稼働状態を取得する機器である。センサが配置される位置と、その位置に配置されるセンサの種類を例示すると、以下の通りである。
電動機７４：電圧計、電流計
電動機７４の回転軸の軸受：回転速度計、振動計（加速度計）、温度計
主軸７６の軸受：回転速度計、振動計（加速度計）、温度計
フレーム７１：振動計（加速度計）、騒音計
シェル７５：カメラ（破砕対象物を撮像する）
さらに、破砕機３の任意の位置に、赤外線カメラ、超音波撮像装置等が配置されてもよい。

（予兆診断装置の構成）
図３に沿って、予兆診断装置１の構成等を説明する。予兆診断装置１は、一般的なコンピュータであり、中央制御装置１１、キーボード、タッチパネル等の入力装置１２、ディスプレイ等の出力装置１３、主記憶装置１４、補助記憶装置１５及び通信装置１６を備える。これらは、バスで相互に接続されている。補助記憶装置１５は、稼働情報３１及び稼働値選択情報３２（詳細後記）を格納している。

主記憶装置１４における、データ取得部２１及び予兆診断部２２は、プログラムである。以降において、“○○部は”と動作主体を記した場合、それは、中央制御部１１が補助記憶装置１５から“○○部”を読み出して主記憶装置１４にロードしたうえで、後記する処理を実行することを意味する。予兆診断装置１は、通常、家電リサイクルプラント２の管理センタ（図示せず）等に配置される。

家電リサイクルプラント２内に、破砕機３が配置されている。破砕機３は、１又は複数のセンサ４を有する。センサ４は、前記のように、破砕機３についての様々な稼働値を取得し、ネットワーク５を介して稼働値を予兆診断装置１に送信する。ベルトコンベア６ａは、破砕対象物７を破砕機３に搬送する。ベルトコンベア６ｂは、破砕された金属片８を選別工程（図３では図示せず）に搬送する。なお、予兆診断装置１は、破砕機３の直ぐ近辺に配置されてもよいし、極端な場合、破砕機３と一体化されていてもよい。

（稼働情報）
図４に沿って、稼働情報３１を説明する。稼働情報３１においては、破砕機ＩＤ欄１０１に記憶された破砕機ＩＤに関連付けて、破砕機型式欄１０２には破砕機型式が、破砕対象物欄１０３には破砕対象物が、時点欄１０４には時点が、稼働値欄１０５には稼働値が、電動機電源欄１０６には電源フラグが、残存物欄１０７には残存フラグが、診断結果欄１０８には診断結果が記憶されている。

破砕機ＩＤ（Identifier）欄１０１の破砕機ＩＤは、破砕機を一意に特定する識別子である。
破砕機型式欄１０２の破砕機型式は、破砕機の型式である。
破砕対象物欄１０３の破砕対象物は、破砕機が破砕する物の種類である。ここでは、破砕対象物として“冷蔵庫”が記憶されているが、その他の例として、“洗濯機”、“エアコン”、“テレビ”等が記憶されていてもよい。１つの破砕機が、同時に複数種類の破砕対象物を破砕する場合もある。
時点欄１０４の時点は、稼働値（直ちに後記）が取得された時点の年月日時分秒である。

稼働値欄１０５の稼働値は、破砕機の任意の部位に配置されたセンサが取得する物理量である。稼働値の種類は、破砕機の型式によって異なる。ここでは、電動機の稼働値として、電圧（欄１０５ａ）、電流（欄１０５ｂ）、回転速度（欄１０５ｃ）、振動（欄１０５ｄ）及び温度（欄１０５ｅ）が記憶されている。主軸の稼働値として、回転速度（欄１０５ｆ）、振動（欄１０５ｇ）及び温度（欄１０５ｈ）が記憶されている。フレームの稼働値として、振動（欄１０５ｉ）及び騒音（欄１０５ｊ）が記憶されている。これらの例の他にも、センサが取得した物理量を加工して得られる値が稼働値であってもよい。例えば、予兆診断装置１は、数秒程度の時間軸の振動波形を高速フーリエ変換して周波数軸の波形に変換し、その波形のうち所定の周波数の強度を稼働値としてもよい。なお、“＃”は、“０”以外の異なる値を省略的に示している。

なお、カメラ、赤外線カメラ又は超音波撮像装置によって破砕機の任意の部位を撮像して得られる映像を解析した結果、その部位に異常が発生していることが判明することがある。したがって、図４に記載はないが、“映像”もまた稼働値となり得る。

電動機電源欄１０６の電源フラグは、その時点において、電動機に対して電力が供給されていることを示す“ＯＮ”、又は、電動機に対して電力が供給されていないことを示す“ＯＦＦ”のいずれかである。なお、電源フラグが“ＯＦＦ”であっても、電動機の回転速度が“０”ではないときがある。このとき、電動機は、慣性で回転している。
残存物欄１０７の残存フラグは、その時点において、破砕機内に破砕対象物若しくは金属片が存在することを示す“あり”、又は、破砕機内に破砕対象物若しくは金属片が存在しないことを示す“なし”のいずれかである。なお、破砕機内における破砕対象物又は金属片の有無は、センサ等では直接判断できない場合もある。この場合、予兆診断装置１は、センサ以外の任意の検知装置のデータからの類推によって、それらの有無を判断する。

診断結果欄１０８の診断結果は、“正常”、“異常”又は“未定”のいずれかである。“正常”は、破砕機が正常な状態にあることを示す。“異常”は、破砕機が異常な状態にあることを示す。“未定”は、破砕機が正常な状態にあるか異常な状態にあるかが不明であることを示す。

本実施形態においては、予兆診断装置１が診断を目的として破砕機の稼働値を取得する期間は、２種類（２回）存在する。その第１は、負荷が掛っている状態で電動機が回転している期間であり、“第１の診断期間”と呼ばれる。その第２は、負荷が掛っていない状態で電動機が回転している期間であり、“第２の診断期間”と呼ばれる。なお、これらの詳細については、図５の説明において後記する。第１の診断期間及び第２の診断期間において、予兆診断装置１がどのようなデータを使用するかを、図４を参照しつつ以下に説明する。

〈第１の診断期間〉
・予兆診断装置１は、稼働情報３１のうち、電源フラグ、残存フラグ及び診断結果が、それぞれ“ＯＮ”、“あり”及び“未定”であるレコード（１１１ａ〜１１１ｃ）の稼働値を取得する。ここで取得された稼働値を“診断対象データ”と呼ぶ。

・予兆診断装置１は、稼働情報３１のうち、電源フラグ、残存フラグ及び診断結果が、それぞれ“ＯＮ”、“あり”及び“正常”であるレコードを抽出する。さらに、予兆診断装置１は、抽出したレコードのうち、破砕機型式及び破砕対象物が、診断対象データのレコードの破砕機型式及び破砕対象物と同じであるレコード（１１３ａ〜１１３ｃ）の稼働値を取得する。ここで取得された稼働値を“正常時基準データ”と呼ぶ。
・予兆診断装置１は、診断対象データを正常時基準データと比較する。なお、正常時基準データの稼働値の種類は、診断対象データの稼働値の種類と同じである。

〈第２の診断期間〉
・予兆診断装置１は、稼働情報３１のうち、電源フラグ、残存フラグ及び診断結果が、それぞれ“ＯＦＦ”、“なし”及び“未定”であり、かつ、電動機の回転速度が“０”ではないレコード（１１２ａ及び１１２ｂ）の稼働値を取得する。ここで取得された稼働値もまた“診断対象データ”と呼ぶ。なお、ここでの診断対象データの電圧及び電流は、“０”ではない（逆起電力が発生している）ことに留意すべきである。
・予兆診断装置１は、診断対象データを任意の閾値データと比較する。

（異常／正常の判断）
予兆診断装置１は、前記の第１の診断期間及び／又は第２の診断期間において取得された診断対象データを使用して、診断対象データが取得された破砕機が正常であるか、それとも、異常の予兆を有するかを任意の時点で独立的に診断する。診断対象データが取得された破砕機を、以降“診断対象機”とも呼ぶ。電動機に負荷が掛っているときに取得された診断対象データを診断した結果異常の予兆が発見されなくても、電動機に負荷が掛っていないときに取得された診断対象データを診断した結果異常の予兆が発見される場合は実際に存在する。その逆の場合も実際に存在する。診断方法の具体例を以下に示すが、診断方法は、特にこの例に限定されない。

前記した診断対象データ、正常時基準データ及び閾値データは、一般的に、多次元の成分を有する時系列の多次元ベクトルである。その次元の最大数は、図４における稼働値の種類の数（欄１０５ａ〜１０５ｊに対応する“１０”）に一致する。

そこで、予兆診断装置１は、１０種類の稼働値のうちから任意のｎ種類（ｎ＝１、２、・・・、１０）の稼働値を選択し、ｎ次元の座標空間内に正常時基準データ又は閾値データを描画する。正常時基準データは、通常複数存在（図４のレコード１１３ａ〜１１３ｃ）するので、予兆診断装置１は、それらの代表値（例えば平均値）を算出し描画してもよい。

一方で、予兆診断装置１は、ｎ次元の座標空間内に診断対象データを描画する。診断対象データもまた、通常複数存在（図４のレコード１１１ａ〜１１１ｃ）するので、予兆診断装置１は、それらの代表値を算出し描画してもよい。予兆診断装置１は、そのうえで、診断対象データの代表値と、正常時基準データ又は閾値データの代表値との間の距離を算出する。予兆診断装置１は、その距離が所定の基準を満たす程度に大きい場合、診断対象機が異常の予兆を有すると判断する。

図５に沿って、診断対象データの取得方法を説明する。いま、破砕機が２台存在するとする。一方の破砕機の破砕機ＩＤは“Ｍ０１”であり、他方の破砕機の破砕機ＩＤは“Ｍ０２”である。破砕機Ｍ０１及び破砕機Ｍ０２の破砕機型式は、いずれも“○○年式竪型”であり、破砕機Ｍ０１及び破砕機Ｍ０２の破砕対象物は、いずれも“冷蔵庫”である。つまり、両者の破砕機型式及び破砕対象物は同じである。このうち、破砕機Ｍ０２は、正常であることが既知である。破砕機Ｍ０１は、正常であるか異常であるかが既知ではなく、それ故に、予兆診断装置１は、破砕機Ｍ０１を診断対象にしようとしている。

（破砕機Ｍ０２からの正常時基準データ取得）
時点ｔ２１において、破砕機Ｍ０２の電動機への給電が開始される。すると、電動機が稼働（回転）し始める。この時点では、破砕機Ｍ０２に破砕対象物が投入されていない。したがって、電動機は、負荷がないままアイドリング状態になっている。

時点ｔ２２において、破砕機Ｍ０２に破砕対象物が投入される。すると、破砕機Ｍ０２は、破砕対象物を破砕し始める。電動機には負荷が掛る。時点ｔ２２において、予兆診断装置１は、破砕機Ｍ０２から正常時基準データを取得し始める。前記のように、正常時基準データは、正常であることが既知である破砕機のセンサから取得される物理量（稼働値）のうち、破砕機型式及び破砕対象物が同じである他の破砕機（診断対象機）の診断対象データと比較されるデータである。なお、正常時基準データとして、同じ破砕機（診断対象機）において正常であることが既知である過去のデータを用いてもよい。

時点ｔ２２の後、予兆診断装置１は、所定の周期で正常時基準データを取得し続ける。ここでは、予兆診断装置１は、例えば、主軸の振動を取得するものとする。

時点ｔ２３において、すべての破砕対象物の排出が完了し、破砕機Ｍ０２の内部に破砕対象物又は金属片が存在しない状態になる。時点ｔ２３において、予兆診断装置１は、正常時基準データを取得するのを停止する。電動機は、負荷が掛らない状態で、引き続き回転し続ける。なお、正常時基準データは、正常であることが既知である任意の時点において、同じ破砕対象物を破砕している診断対象機から取得されてもよい。

（破砕機Ｍ０１からの診断対象データ取得）
時点ｔ１１において、破砕機Ｍ０１の電動機への給電が開始される。すると、電動機が稼働（回転）し始める。この時点では、破砕機Ｍ０１に破砕対象物が投入されていない。したがって、電動機は、負荷が掛らないままアイドリング状態になっている。

時点ｔ１２（ｔ２３＜ｔ１２）において、破砕機Ｍ０１に破砕対象物が投入される。すると、破砕機Ｍ０１は、破砕対象物を破砕し始める。電動機には負荷が掛る。時点ｔ１２において、予兆診断装置１は、破砕機Ｍ０１から診断対象データを取得し始める。前記のように、診断対象データは、正常であるか異常であるかが既知ではない診断対象機のセンサから取得される物理量（稼働値）のうち、診断対象機の予兆診断に直接使用されるデータである。時点ｔ１２の後、予兆診断装置１は、所定の周期で診断対象データを取得し続ける。ここでは、予兆診断装置１は、例えば、主軸の振動を取得するものとする。

時点ｔ１３において、すべての破砕対象物の排出が完了し、破砕機Ｍ０１の内部に破砕対象物又は金属片が存在しない状態になる。時点ｔ１３において、予兆診断装置１は、診断対象データを取得するのを停止する。電動機は、負荷が掛らない状態で、引き続き回転し続ける。

時点ｔ１４において、電動機への給電が停止される。すると、電動機は、慣性で回転しながら、徐々に回転速度を落としていく。時点ｔ１４において、予兆診断装置１は、再び破砕機Ｍ０１から診断対象データを取得し始めるとともに、タイマを起動し、時点ｔ１４を始点とする経過時間Δｔをカウントし始める。時点ｔ１４の後、予兆診断装置１は、所定の周期で診断対象データを取得し続ける。ここでは、予兆診断装置１は、例えば、電動機の（逆起電力に係る）電圧及び電流を取得するものとする。

時点ｔ１５において、電動機は、回転を完全に停止する。時点ｔ１５において、予兆診断装置１は、診断対象データを取得するのを停止し、タイマを停止する。

予兆診断装置１は、時点ｔ１２〜ｔ１３において取得した診断対象データを、時点ｔ２２〜ｔ２３において取得した正常時基準データと、任意の時点において比較する。ここで“比較する”とは、前記した距離を算出し、算出した距離に基づいて、“異常”又は“正常”の診断結果を出力することである。破砕機型式及び破砕対象物が同じ破砕機同士で、診断対象データ及び正常時基準データを比較しているので、診断精度は向上する。

予兆診断装置１は、時点ｔ１４〜ｔ１５において取得した診断対象データ（Δｔの値そのものも含む）を、閾値データと比較する。Δｔは、電動機が給電を停止された後、逆起電力を発生させながら慣性で回転し続ける時間である。よって、電動機のコイルが短絡している、回転軸が損傷している、軸受内のグリスが減少している等の異常が存在していれば、Δｔの値は、基準の閾値から大きく乖離することになる。

時点ｔ１３以降においては、破砕機内に破砕対象物又は金属片が残存しないことが担保されている。したがって、仮に、時点ｔ１３以降の任意の時点において、診断結果が“異常”であることが判明した場合、予兆診断装置１は、直ちに、電動機の回転軸又はロータ等が取り付けられている主軸を強制停止することができる。

強制停止とは、電動機が給電されていない場合は、例えば軸に取り付けられたブレーキディスクを、ブレーキパッドで締め付ける等により、物理的に軸の回転を停止させることを意味する。もちろん、強制停止は、電動機が給電されている場合その給電を停止することも含む。

前記の説明では、時点ｔ１４が時点ｔ１３の直後（数分後）にある例を説明した。しかしながら、本実施形態は、その例に限定されない。例えば、診断対象機が破砕対象物を破砕することが予定されていない休日等に周期的に、慣性で電動機が回転している期間の診断対象データを取得することのみを目的として、診断対象機を稼働させることも可能である。

（処理手順）
図６に沿って、処理手順を説明する。処理手順が始まる前提として、予兆診断装置１の補助記憶装置１５は、稼働情報３１（図４）のレコードのうち、将来正常時基準データとなり得るレコードを充分な数だけ記憶しているものとする。将来正常時基準データとなり得るレコードとは、電源フラグ、残存フラグ及び診断結果が、それぞれ、“ＯＮ”、“あり”及び“正常”であるレコードである。

ステップＳ２０１において、予兆診断装置１のデータ取得部２１は、診断対象機の破砕機型式等を受け付ける。具体的には、第１に、データ取得部２１は、ユーザが入力装置１２を介して、診断対象機の破砕機型式及び破砕対象物を入力するのを受け付ける。
第２に、データ取得部２１は、ユーザが入力装置１２を介して、稼働値の種類を選択するのを受け付ける。ユーザは、例えば、図４の欄１０５ａ〜１０５ｊの稼働値のうちの１又は複数を選択する。

ステップＳ２０２において、データ取得部２１は、診断対象機への給電開始を確認する。具体的には、データ取得部２１は、診断対象機のセンサ（電流計等）が取得した値を参照し、診断対象機への給電が開始されたことを確認する。

ステップＳ２０３において、データ取得部２１は、診断対象機への破砕対象物の投入を確認する。具体的には、データ取得部２１は、診断対象機のセンサ（カメラ等）が取得した画像を参照し、診断対象機への破砕対象物の投入が開始されたことを確認する。

ステップＳ２０４において、データ取得部２１は、診断対象データを取得する。具体的には、データ取得部２１は、診断対象機のセンサから診断対象データを取得する。ここで取得される診断対象データは、ステップＳ２０１の“第２”において選択された種類の稼働値を成分に有する多次元ベクトルである。データ取得部２１は、ステップＳ２０４の処理を、所定の周期（例えば３０秒ごと）で、次のステップＳ２０５の直前まで繰り返す。

ステップＳ２０５において、データ取得部２１は、診断対象機からの破砕対象物の排出を確認する。具体的には、第１に、データ取得部２１は、診断対象機のセンサ（カメラ等）が取得した画像を参照し、診断対象機から破砕対象物及び金属片が完全に排出されたことを確認する。
第２に、データ取得部２１は、ステップＳ２０４の繰り返し処理において取得した診断対象データを使用して、稼働情報３１（図４）のレコードを作成する。このとき作成されるレコードは、例えばレコード１１１ａ〜１１１ｃのようになる。なお、これらのレコードの稼働値欄１０５に１０次元の稼働値がすべて揃うとは限らず、また、診断結果は“未定”のままである。

ステップＳ２０６において、データ取得部２１は、比較対象となる正常時基準データを取得する。具体的には、データ取得部２１は、稼働情報３１に蓄積されているレコードのうち、ステップＳ２０１の“第１”において受け付けた破砕機型式及び破砕対象物を有し、かつ、電源フラグ“ＯＮ”、残存フラグ“あり”及び診断結果“正常”を有するものを取得する。

ステップＳ２０７において、予兆診断装置１の予兆診断部２２は、診断を行う。具体的には、第１に、予兆診断部２２は、“第１の診断期間”及び“異常／正常の判断”で前記した例に倣って、診断対象物を診断する。ここで、予兆診断部２２は、診断結果として“正常”又は“異常”を出力装置１３に出力することになる。
第２に、予兆診断部２２は、診断結果をステップＳ２０５の“第２”において作成したレコードの診断結果欄１０８に記憶する。

ステップＳ２０８において、予兆診断装置１のデータ取得部２１は、診断対象機への給電停止を確認する。具体的には、第１に、データ取得部２１は、診断対象機のセンサ（電流計等）が取得した値を参照し、診断対象機への給電が停止されたことを確認する。
第２に、データ取得部２１は、タイマを起動させる。

ステップＳ２０９において、データ取得部２１は、診断対象データを取得する。具体的には、データ取得部２１は、診断対象機のセンサから診断対象データを取得する。ここで取得される診断対象データは、ステップＳ２０１の“第２”において選択された種類の稼働値を成分に有する多次元ベクトルであってもよいし、別の種類の稼働値を成分に有する多次元ベクトルであってもよい。データ取得部２１は、ステップＳ２０９の処理を、所定の周期（例えば３０秒ごと）で、次のステップＳ２１０の直前まで繰り返す。

ステップＳ２１０において、データ取得部２１は、電動機の回転の停止を確認する。具体的には、第１に、データ取得部２１は、診断対象機の電動機のセンサ（回転速度計等）が取得した値を参照し、診断対象機の回転が停止したことを確認する。
第２に、データ取得部２１は、タイマを停止させる。
第３に、データ取得部２１は、ステップＳ２０９の繰り返し処理において取得した診断対象データを使用して、稼働情報３１（図４）のレコードを作成する。このとき作成されるレコードは、例えばレコード１１２ａ及び１１２ｂのようになる。なお、これらのレコードの稼働値欄１０５に１０次元の稼働値がすべて揃うとは限らず、また、診断結果は“未定”のままである。

ステップＳ２１１において、予兆診断装置１の予兆診断部２２は、診断を行う。具体的には、第１に、予兆診断部２２は、“第２の診断期間”及び“異常／正常の判断”で前記した例に倣って、診断対象物を診断する。ここで、予兆診断部２２は、診断結果として“正常”又は“異常”を出力装置１３に出力することになる。なお、補助記憶装置１５は、閾値データ（各種類の稼働値の閾値）を破砕機型式ごと破砕対象物ごとに記憶しているものとする。診断対象データ及び閾値データは、その成分として、ステップＳ２１０の“第２”において停止させたタイマ値（Δｔ）を含んでもよい。
第２に、予兆診断部２２は、診断結果をステップＳ２１０の“第３”において作成したレコードの診断結果欄１０８に記憶する。
その後処理手順を終了する。

（稼働値選択情報）
図７に沿って、稼働値選択情報３２を説明する。どのような稼働値に注目するとどのような部位のどのような異常の予兆が検知できるか、ということが経験的にわかっている場合がある。稼働値選択情報３２の横軸（列）には、破砕機の部位が並んでいる（列１２１〜１２８）。なお、プーリとは、主軸及び回転軸において、Ｖベルトが架る輪である。

縦軸（行）には、稼働値の種類が並んでいる（行１３１〜１３６）。横軸と縦軸との交点のセルには、その稼働値によって検知することができるその部位の異常の内容が記されている。空欄のセルは、その稼働値によってその部位の異常の予兆が検知されるという経験がなかった、又は、稼働値と異常との間に充分な因果関係が未だ見いだせないことを意味する。稼働値選択情報３２を参照すると、例えば以下のことがわかる。

・回転軸の軸受の典型的な異常は、ベアリング等の“摩耗”である。この摩耗は、回転軸の軸受の温度又は振動を診断することによって検知される（列１２１）。
・ロータの典型的な異常は、ロータの一部の“欠損”である。この欠損は、ロータの騒音又は（電動機の）電圧／電流を診断することによって検知される（列１２３）。
・主軸の典型的な異常は、軸受との接触箇所の“摩耗”、及び、グリス切れによる“焼損”である。摩耗を検知するには、主軸の騒音を診断する必要がある。焼損を検知するには、主軸の温度を診断する必要がある（列１２８）。

ステップＳ２０１の“第２”において、 データ取得部２１は、出力装置１３に稼働値選択情報３２を表示し、ユーザが任意の１又は複数のセルを選択するのを受け付けてもよい。ここでの“セル”は、その稼働値によって発見され得る診断対象機の異常状態及び異常状態が発生する部位の組合せとなっている。例えば、ユーザが“回転軸の軸受の摩耗”（列１２１行１３２）及び“ブレーカの破損”（列１２５行１３１）を選択したとする。この場合、データ取得部２１は、稼働情報３１（図４）の稼働値のうち、“電動機の温度”（すなわち、回転軸の軸受の温度、欄１０５ｅ）及び“フレームの騒音”（欄１０５ｊ）をユーザが選択したものと看做す。

（稼働値の分散）
第１の診断期間における稼働値及び第２の診断期間における稼働値は、異なる種類であってもよいし、同じ種類であってもよい。２度の診断期間において異なる稼働値を使い分けることによって、予想することが困難な異常が検知されることもある。いま、ステップＳ２０１の“第２”において、ユーザは“回転軸の軸受の摩耗”（列１２１行１３２）を選択したとする。すると、ステップＳ２０７の“第１”において、予兆診断部２２は、稼働情報３１の稼働値のうち、“電動機の温度”（欄１０５ｅ）を診断対象データとしてもよい。そして、ステップＳ２１１の“第１”において、予兆診断部２２は、稼働情報３１の稼働値のうち、“電動機の温度”（欄１０５ｅ）以外のすべを診断対象データとしてもよい。

（異常検知のタイミング）
図５において、予兆診断部２２は、時点ｔ１２（ｔ１４）の後、時点ｔ１３（ｔ１５）を待たずに異常の予兆を検知してもよい。つまり、予兆診断部２２は、リアルタイムで稼働値が取得される都度、診断対象データと、正常時基準データ（又は閾値データ）との比較を行ってもよい。診断対象機器が異常であると予兆診断部２２が診断すると、予兆診断装置１は、破砕機の運転を停止する。このとき、予兆診断装置１は、直ちに破砕機の運転を停止することなく、ユーザが異常の具体的な発生状況を確認した後、ユーザの指示に基づいて運転を停止してもよい。さらに、破砕機の運転を停止した場合は、１日の操業終了後又は休日に、ユーザは、破砕機を点検する。また、予兆診断部２２が異常と診断した場合に、破砕機の運転を停止させずに、ベルトコンベア６ａを停止させて、破砕対象物の破砕機への搬送を停止させてもよい。

（異常検知時の強制停止）
予兆診断部２２は、第１の診断期間で異常が検知された場合、時点ｔ１３を待って電動機を強制停止してもよいし、第２の診断期間で異常が検知された場合、直ちに電動機を強制停止してもよい。

（本実施形態の効果）
本実施形態の予兆診断装置の効果は以下の通りである。
（１）予兆診断装置は、電動機に負荷が掛っている期間及び掛っていない期間の両者において破砕機の診断対象データを取得するので、異常の予兆を発見する確率が高くなる。
（２）予兆診断装置は、電動機に負荷が掛っている期間に取得された診断対象データを、型式及び破砕対象物が同じ破砕機の正常データと比較するので、診断の精度が高まる。
（３）予兆診断装置は、電動機に負荷が掛っていない期間に取得された診断対象データを、任意の閾値と比較するので、診断対象機の機齢に応じた的確な診断が可能となる。
（４）予兆診断装置は、稼働値、異常状態及び異常部位の組合せをユーザに選択させるので、ユーザは、特に発見したい異常の予兆を的確に指定できる。
（５）予兆診断装置は、破砕機内に破砕対象物が存在しないときに電動機を強制停止することができる。
（６）予兆診断装置は、電動機に負荷が掛る業務ピーク時に破砕機を診断することができる。
（７）予兆診断装置は、電動機に負荷が掛からない休日等に破砕機を診断することができる。

なお、本発明は前記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１ 予兆診断装置
２ 家電リサイクルプラント
３ 破砕機
４ センサ
５ ネットワーク
６ａ、６ｂ ベルトコンベア
１１ 中央制御装置
１２ 入力装置
１３ 出力装置
１４ 主記憶装置
１５ 補助記憶装置
１６ 通信装置
２１ データ取得部
２２ 予兆診断部
３１ 稼働情報
３２ 稼働値選択情報

Claims (14)

1. 電動機の動力で破砕対象物を破砕する破砕機の前記電動機に電力が供給され、かつ、前記破砕機内に前記破砕対象物が存在している第１の期間において、前記破砕機から第１の診断対象データを取得し、
   前記破砕機から前記破砕対象物が排出され、かつ、前記電動機への電力の供給が停止された後であって、前記電動機が回転を停止する前の第２の期間において、前記破砕機から第２の診断対象データを取得するデータ取得部と、
   前記第１の診断対象データ及び前記第２の診断対象データを使用して、診断対象の前記破砕機の異常の予兆を診断する予兆診断部と、
   を備えることを特徴とする予兆診断装置。
2. 前記予兆診断部は、
   前記第１の診断対象データを、前記診断対象の破砕機と型式及び破砕対象物が同じである他の破砕機から取得された同種のデータ、又は、前記診断対象の破砕機から取得された過去の同種のデータと比較することによって、前記診断対象の破砕機の異常の予兆を診断すること、
   を特徴とする請求項１に記載の予兆診断装置。
3. 前記予兆診断部は、
   前記第２の診断対象データを、所定の閾値と比較することによって、前記診断対象の破砕機の異常の予兆を診断すること、
   を特徴とする請求項２に記載の予兆診断装置。
4. 前記第１の診断対象データは、
   前記診断対象の破砕機の振動に関するデータを含むこと、
   を特徴とする請求項１に記載の予兆診断装置。
5. 前記第２の診断対象データは、
   前記診断対象の破砕機の電動機に関するデータを含むこと、
   を特徴とする請求項１に記載の予兆診断装置。
6. 前記第２の診断対象データは、
   前記電動機の電流、電圧、及び、前記電動機への電力の供給が停止された後前記電動機が回転を停止するまでの時間のうちの少なくとも１つを含むこと、
   を特徴とする請求項１に記載の予兆診断装置。
7. 前記第１の診断対象データ及び／又は前記第２の診断対象データは、
   前記診断対象の破砕機の音に関するデータを含むこと、
   を特徴とする請求項１に記載の予兆診断装置。
8. 前記第１の診断対象データ及び／又は前記第２の診断対象データが有する複数の稼働値に関連付けて、前記稼働値によって発見され得る前記診断対象の破砕機の異常状態及び異常状態が発生する部位の組合せを記憶する稼働値選択情報が格納されている記憶部を備え、
   前記データ取得部は、
   ユーザが前記組合せを選択するのを受け付けること、
   を特徴とする請求項１に記載の予兆診断装置。
9. 前記予兆診断部は、
   前記第２の診断対象データを使用して、前記診断対象の破砕機の異常の予兆を診断した結果、前記診断対象の破砕機が異常の予兆を有すると判断した場合、前記電動機の回転を強制的に停止する、又は、前記破砕対象物の前記破砕機への搬入を停止すること、
   を特徴とする請求項１に記載の予兆診断装置。
10. 電動機の動力で破砕対象物を破砕する破砕機の前記電動機に電力が供給され、かつ、前記破砕機内に前記破砕対象物が存在している第１の期間において、前記破砕機から第１の診断対象データを取得するデータ取得部と、
    前記第１の診断対象データを使用して、診断対象の前記破砕機の異常の予兆を診断する予兆診断部と、
    を備えることを特徴とする予兆診断装置。
11. 電動機の動力で破砕対象物を破砕する破砕機から前記破砕対象物が排出され、かつ、前記電動機への電力の供給が停止された後であって、前記電動機が回転を停止する前の第２の期間において、前記破砕機から第２の診断対象データを取得するデータ取得部と、
    前記第２の診断対象データを使用して、診断対象の前記破砕機の異常の予兆を診断する予兆診断部と、
    を備えることを特徴とする予兆診断装置。
12. 予兆診断装置のデータ取得部は、
    電動機の動力で破砕対象物を破砕する破砕機の前記電動機に電力が供給され、かつ、前記破砕機内に前記破砕対象物が存在している第１の期間において、前記破砕機から第１の診断対象データを取得し、
    前記破砕機から前記破砕対象物が排出され、かつ、前記電動機への電力の供給が停止された後であって、前記電動機が回転を停止する前の第２の期間において、前記破砕機から第２の診断対象データを取得し、
    前記予兆診断装置の予兆診断部は、
    前記第１の診断対象データ及び前記第２の診断対象データを使用して、診断対象の前記破砕機の異常の予兆を診断すること、
    を特徴とする予兆診断装置の予兆診断方法。
13. 予兆診断装置のデータ取得部は、
    電動機の動力で破砕対象物を破砕する破砕機の前記電動機に電力が供給され、かつ、前記破砕機内に前記破砕対象物が存在している第１の期間において、前記破砕機から第１の診断対象データを取得し、
    前記予兆診断装置の予兆診断部は、
    前記第１の診断対象データを使用して、診断対象の前記破砕機の異常の予兆を診断すること、
    を特徴とする予兆診断装置の予兆診断方法。
14. 予兆診断装置のデータ取得部は、
    電動機の動力で破砕対象物を破砕する破砕機から前記破砕対象物が排出され、かつ、前記電動機への電力の供給が停止された後であって、前記電動機が回転を停止する前の第２の期間において、前記破砕機から第２の診断対象データを取得し、
    前記予兆診断装置の予兆診断部は、
    前記第２の診断対象データを使用して、診断対象の前記破砕機の異常の予兆を診断すること、
    を特徴とする予兆診断装置の予兆診断方法。

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