JP2502904B2 - センサの異常診断方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、センサの異常診断方
法に関し、詳しくは、各種の化学的あるいは物理的な処
理を行う際に、処理液の成分や特性の管理を、処理液の
化学的あるいは物理的な特性の変化を検知できるセンサ
の検知情報にもとづいて行う処理系において、上記セン
サの劣化や損傷による異常を診断する方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】塗装、化成被膜形成、メッキ、その他の
表面処理技術分野においては、予め成分調整された処理
液に、被処理材を浸漬したり、処理液を被処理材の表面
に噴霧や塗布、浸漬により付着させたりして、被処理材
の表面の構造を変化させたり、目的とする被膜を形成さ
せたりする処理を行う。このような処理系では、処理液
に含まれる成分が、化学反応で変化したり、蒸発した
り、被膜形成のために消費されたりするので、処理液の
成分割合が刻々と変化する。そこで、処理を行いなが
ら、処理液に、予め調製された濃厚処理液や特定の成分
を含む添加剤などを加えて、処理液の成分割合が、常に
適正な値になるように管理することが行われている。

【０００３】このような処理液の成分管理は、前記した
表面処理技術に限らず、何らかの化学的あるいは物理的
な処理を行う技術分野では、非常に重要な技術である。
また、これらの表面処理などを工業的規模で行うには、
自動化された処理ラインを採用することが多い。したが
って、処理液の成分管理を行うにも、自動化されたシス
テムが必要になる。

【０００４】そこで、処理液の貯留タンクや貯留槽、あ
るいは、処理を行っている処理槽や処理液の循環配管な
どに、処理液の成分の変化を、処理液の化学的特性や物
理的特性の変化として検知して電気的信号の形で出力で
きるセンサを取り付けておき、このセンサの検知情報に
もとづいて、処理液に新たな処理液や特定成分を含む添
加剤を加えたり、処理液から不要な成分を除去する処理
を行ったりすることが行われている。センサで検知可能
な処理液の特性としては、たとえば、導電率、フッ素な
どのイオン濃度、ｐＨ値などがある。

【０００５】このようなセンサを用いることで、処理を
継続して行いながら、常に、処理液の成分を検知し、処
理液の成分が変化すれば、自動的に必要な成分を追加す
るなどの成分調整作業を行わせることができる。ところ
が、上記のようなセンサを用いた処理液の管理方法で
は、センサに故障や劣化が起きて、異常な検知情報を出
力するようになると、この異常な検知情報にもとづいて
管理される処理液の成分も異常になり、目的とする処理
が行われなくなる。前記したような自動化された処理ラ
インでは、直ちに処理ラインを止めなければ、大量の不
良品を発生してしまい、時間的および経済的に重大な損
害を与えてしまう。

【０００６】しかし、通常のセンサには、必ず寿命があ
り、また、取扱いの間違いや事故による故障や性能低下
の発生も避けられないものである。そこで、このような
処理液の成分管理に用いているセンサに異常が発生した
ことを、出来るだけ迅速に知ることが必要になる。従来
は、センサの出力が全く無くなってしまった場合、ある
いは、センサの出力が極端に大きな値を示したまま変化
しなくなってしまった場合、センサの出力値が一定の許
容範囲を外れた値を示した場合などに、センサに異常が
発生したと判断して、センサを取り替えるなどの処置を
行っていた。

【０００７】また、センサを定期的に処理系から取り出
して、予め調製された基準液の特性をセンサで測り、そ
の出力値が許容範囲を外れれば、センサが異常であると
判定する方法も採用されている。さらに、処理液のひと
つの特性を、同じ構造のセンサを複数個用いて検知して
おき、そのうちの１つのセンサのみが異なる出力値を示
した場合には、そのセンサが異常であると判定する方法
もある。

【０００８】

【従来の技術】ところが、上記したような従来における
センサの異常診断方法では、センサの性能が低下してか
ら、かなりの時間が立たないと異常を認めることができ
ず、異常が認められるまでの間にも、処理が行われて、
大量の不良品を発生してしまうという問題があった。

【０００９】具体的には、たとえば、処理液の成分管理
を継続しながら、センサの出力が無くなったり、所定の
許容範囲を外れた値を示したりした場合にセンサが異常
であると判定する方法では、センサの破損や回路の断線
のように明確な異常現象が生じたときには、直ちに異常
を認めることができる。しかし、センサの性能が徐々に
低下していくような場合には、センサの出力値が前記許
容範囲に近づく手前の段階では、センサが異常であると
は判定されない。しかし、この段階でも、既にセンサの
性能はかなり低下しているので、処理液の成分管理は十
分に行えないことがある。

【００１０】センサの異常を判定するための前記許容範
囲を狭く設定しておけば、センサの性能が低下する前
に、すなわち、処理液の成分管理が良好に行えなくなる
前に、異常を発見することができる。しかし、一般的な
処理系では、被処理物の状態や処理液の経時的変化など
で、処理液の成分は大きく変動し、この処理液の特性を
検知しているセンサの検知出力も、かなり広い幅でたえ
ず変動している。たとえば、処理液に添加剤を加えると
きには、適正な状態よりも少し多目に添加剤を加えてお
くことも多いので、添加剤を加える前後では、センサの
検知出力は適正値に対して大小に大きく変動する。

【００１１】前記したセンサの異常を判定するための許
容範囲は、上記のような処理液の特性変化に伴うセンサ
の出力値の変動の幅よりも、十分に広く設定しておかな
ければ、処理液の成分が変動しただけで、センサが異常
であると判断されてしまう。したがって、センサの異常
を判定するための許容範囲を、センサの性能低下を直ち
に知れるほどには、狭く設定することはできないのであ
る。

【００１２】また、センサを定期的に処理系から取り外
して異常診断する方法では、診断を行うまでの期間にセ
ンサの故障や劣化が生じた場合には、処理液の成分管理
が行われない状態が長くつづいてしまう。また、診断の
たびに、センサを処理系から取り外したり、基準液を調
製したりする手間がかかる。さらに、複数個のセンサを
同時に使用する方法では、各センサ毎に出力回路や制御
回路が必要であり、センサおよび回路などのコストが高
くつき、保守管理の手間も増える。

【００１３】そこで、この発明の課題は、従来の方法に
比べて、早期にセンサの異常を知ることができ、しか
も、作業の手間がかからず、使用する装置も簡単になる
センサの異常診断方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する、こ
の発明にかかるセンサの異常診断方法のうち、請求項１
の方法は、処理液の特性値の変化を、その特性値を経時
的に検知するセンサで監視して、センサで検知された特
性値をもとに処理液の成分調整を行って処理液の前記特
性値を管理する方法において、前記センサの異常を診断
する方法であり、単位時間毎に得たセンサの検知出力値
が所定の許容範囲を外れる回数が、所定の診断時間内で
所定の回数を超えたときに、センサが異常であると判定
する。

【００１５】この発明を適用する処理系は、前記した、
塗装処理ライン、金属の表面処理ライン、メッキライン
など、何らかの処理液を用いて被処理物に処理を施す作
業を行う工程を含んでいれば、従来の各種工業製品の製
造や加工に利用されている、通常の化学的あるいは物理
的処理系に適用することができる。処理液は、複数の化
学的成分あるいは物理的成分が溶解されたり分散された
りしたものであって、これらの成分を適正な割合で存在
させておくことで、目的とする特性が発揮され、被処理
物に適切な処理を施すことができるものであれば、配合
成分の種類や配合割合などは自由に設定できる。

【００１６】センサは、上記のような処理液の化学的あ
るいは物理的な特性変化を検知して、電気的信号の形で
出力することができれば、従来各種の処理系で利用され
ているような通常の各種原理構造からなるセンサが使用
できる。センサで監視する処理液の特性は、前記した導
電率や、フッ素などのイオン濃度、ｐＨ値その他の化学
的あるいは物理的特性があり、処理液の使用目的や必要
な機能に合わせて、任意の１種類もしくは複数種類の特
性をセンサで検知すればよい。

【００１７】これらのセンサで処理液の特性を監視する
には、処理に使用する処理液を貯えておく貯液槽や、被
処理物に処理を行った後の処理液を回収する回収槽、被
処理物を浸漬する処理槽、あるいは、処理液が循環する
配管経路などに、センサを設置しておけばよい。センサ
で検知された検知出力値は、マイクロコンピュータなど
を組み込んだ制御装置に送られ、制御装置で演算処理し
た結果をもとに、処理液に、添加剤などを加えるなどの
管理操作が行われる。このように、センサから制御装置
および管理操作に至るプロセスおよびそこで使用する装
置については、通常の処理液を用いた処理系あるいは処
理装置と同様のものが使用される。

【００１８】具体的には、制御装置で、センサで検知さ
れた検知出力値と、適正な状態の処理液の特性を正常な
センサで検知したときの検知出力値すなわち基準出力値
とを比較し、その差が予め決められた許容範囲を超える
と、処理液に一定量の添加剤を加えるなどの対処をすれ
ばよい。検知出力値と基準出力値の差の大きさに合わせ
て、添加剤の添加量を増減したり、添加剤の供給間隔を
調整したりすることもできる。基準出力値は、常に同じ
値であってもよいし、処理の進行に伴って、それぞれの
段階毎に必要な処理液の特性に合わせて、順次異なる基
準出力値を採用することもできる。

【００１９】処理液の管理操作には、たとえば、処理液
の成分割合を適正に保つために、処理液の特性を調整す
る特定の成分を含む添加剤を処理液に加えたり、予め調
製された濃厚処理液を追加したり、処理液に溜まった不
要物を除去したりする操作がある。また、処理液の成分
を直接変えるのではなく、温度を変えたり、光を照射し
たり、電磁気を流したりする操作もある。すなわち、処
理液の特性を、目的とする処理に適した特性状態に維持
するために、処理液に対して何らかの操作を行うこと
が、処理液の管理操作ということになる。

【００２０】センサで処理液の特性変化を監視するに
は、センサの検知出力を連続的に監視することもできる
が、この発明で、センサの異常を診断する際には、セン
サの検知出力を単位時間毎に取り出し、この単位時間毎
の複数の検知出力値をもとに判定する。この単位時間、
すなわちセンサの検知出力を取り出す間隔は、短いほう
が、センサの突発的な異常発生を迅速に捉えることがで
きる。しかし、単位時間が短すぎると、センサの異常で
はない別の原因による一時的な処理液の特性変化を、セ
ンサの異常と判定してしまう可能性が高くなる。そこ
で、センサが検知出力を得るのに必要な時間あるいはセ
ンサの感度や処理液の管理操作の精度なども考慮して、
必要な程度の間隔に設定しておけばよい。

【００２１】センサの異常を診断するには、一定の診断
時間内で、上記センサの検知出力値が所定の許容範囲を
外れる回数を数える。診断時間としては、短いほうが迅
速な判定が可能であるが、センサの異常と、処理液の一
時的な特性変化とを区別できるだけの十分な時間を設定
しておく。検知出力値の許容範囲とは、処理液の一時的
な特性変化で生じる可能性もあるが、この許容範囲を外
れるような特性では、目的とする処理に支障が生じる可
能性が高くなるような範囲である。言い換えると、この
許容範囲を一時的に外れたとしても、直ぐに、許容範囲
内に戻れば、処理にはあまり支障が出ないような範囲で
あり、許容範囲を外れたままであったり、繰り返し許容
範囲を超えるようでは、処理液の一時的な特性変化では
なく、センサの異常であると確実に判断できるような範
囲である。したがって、従来におけるセンサの異常診断
方法で採用されていたような、その範囲を一度でも外れ
ると、センサの異常であると判断できるような範囲に比
べると、より狭い範囲に設定されることになる。

【００２２】センサが異常であると判定する、検知出力
値が許容範囲を外れた回数すなわち判定回数は、少なく
とも２回以上の複数回である。具体的な判定回数は、検
知出力値を得る間隔すなわち前記単位時間と診断時間と
の関係によって変わる。すなわち、診断時間内に得られ
る複数個の検知出力値のうち、何個の値が許容範囲を外
れた場合に、センサが異常である可能性が高いかを、理
論的もしくは実験的に検証し、その結果にもとづいて、
判定回数を設定すればよい。処理系の状況および許容範
囲の設定によって、処理液の一時的な特性変化で許容範
囲を外れることが多い場合には、センサの異常であると
判定する前記回数は、多めに設定しておいたほうがよ
い。但し、判定回数を多くし過ぎると、センサの異常診
断に長い時間がかかったり、処理の性能に悪影響が出る
ほど処理液の特性が許容範囲を超えるまで、センサの異
常が判定できないことになる。

【００２３】上記したような、センサの異常診断の具体
的処理は、前記したマイクロコンピュータなどを備えた
制御装置に予めプログラミングしておけば、自動的に行
われる。制御装置では、前記単位時間や許容範囲、判定
回数などの条件設定を、必要に応じて変更できるように
しておくのが好ましい。制御装置でセンサが異常である
と判定された場合、処理系全体を制御する中央制御装置
に警報信号を出力したり、警報表示を点灯させたり、警
報音を発生させたりして、センサの交換を促すようにす
ればよい。また、異常なセンサ回路を遮断して、別のセ
ンサ回路につなぎかえたり、センサの取り替えたりする
ことが、自動的に行われるような装置を組み込んでおく
こともできる。

【００２４】つぎに、請求項２の方法は、前記請求項１
の方法による第１の異常診断方法とし、これとは別の第
２の異常診断方法を組み合わせる。 第２の異常診断方法
は、前記同様の処理液の管理方法におけるセンサの異常
診断方法であって、単位時間毎に得たセンサの検知出力
値の時間的変化から検知出力値のドリフト量を求め、こ
のドリフト量が、所定の許容範囲を外れたときに、セン
サが異常であると判定する。ドリフト量とは、単位時間
毎の検知出力値を経時的にプロットして、検知出力値の
時間的変動を近似する変動曲線を求めたときに、この変
動曲線の各時点における値と基準となる値との差で表
す。基準となる値とは、適正な特性の処理液を正常なセ
ンサで検知したときの検知出力値、あるいは、センサに
全く感じない液体や処理液の外部空間を正常なセンサで
検知したときの出力値である。センサ技術において、こ
のような基準となる値をゼロ点と呼び、前記ドリフト量
を、ゼロ点ドリフトと称することがある。また、検知出
力値の時間的変動を近似する変動曲線はドリフト曲線と
も呼ばれる。

【００２５】前記変動曲線すなわちドリフト曲線を求め
る手法は、一般的な電子回路技術あるいはセンサ技術に
おいて採用されている手法が適用できる。最も簡単に
は、時間的に近接した複数回の検知出力値を平均して、
この平均値を経時的にプロットすれば、ドリフト曲線が
得られる。数学的に精度の高いドリフト曲線を求めるに
は、加重平均値を求めたり、より複雑な数式的処理を行
えばよい。

【００２６】ドリフト量の許容範囲は、基本的には、前
記した請求項１の方法における許容範囲の設定方法にお
いて、検知出力値について記述されている点を、ドリフ
ト量に置き換えた条件で設定すればよい。適正な特性の
処理液を正常なセンサで検知したときの出力値が連続し
ている場合のドリフト量と、実際の処理中におけるドリ
フト量の差が、センサの性能低下の程度を示している。

【００２７】ある時点におけるドリフト量を０と見なし
て、その時点から所定の診断時間の間に、ドリフト量が
許容範囲を外れるか否かで、センサの異常を診断するこ
ともできる。これは、たとえば、検知出力のドリフト曲
線が、ゆるやかに変化している間は、当初の基準値に対
するドリフト量が大きくなっても、センサの性能は十分
に発揮できている場合がある。逆に、短い時間でドリフ
ト量が大きく変動する場合、すなわちドリフト曲線が大
きな曲率で曲がる場合には、ドリフト量の絶対値がそれ
ぼど大きくなくても、センサの異常である可能性が高
い。そこで、所定の診断時間内におけるドリフト量の変
化をもとに、センサの異常を判定することが有効にな
る。さらに、たとえば、センサの検知出力範囲を外れる
ほど、検知出力値が大きく変動する場合には、センサの
感度設定を０点調整しなければならないので、このよう
な場合には、０点調整した直後の段階をドリフト量が０
であると見なせばよい。

【００２８】上記のような第２の異常診断方法と、前記
第１の異常診断方法とを同時に実施し、少なくとも何れ
か一方の方法でセンサが異常であると判定されれば、セ
ンサが異常であると判定する。すなわち、一方の方法で
は正常、他方の方法では異常の場合、一方の方法では異
常、他方の方法では正常の場合、および、両方の方法で
異常の場合に、センサが異常であると判定することにな
る。何れの方法も、センサの検知出力値のデータを用い
ることには代わりがないので、検知出力値を演算処理す
る制御装置において、両方の方法で判定が行われるよう
に、プログラミングしておけばよい。

【００２９】

【作用】前記のように、センサで処理液の管理を行って
いるときに、センサの検知出力値が、明らかに異常な
値、たとえば、ゼロあるいは極端に大きな値になったま
まであれば、その時点で、センサの異常が判断できる。
しかし、センサの検知出力値が、処理系の通常の処理条
件でも処理液の特性が変動したときに示される可能性の
ある範囲の値であった場合には、このひとつの検知出力
値だけからでは、センサの異常であるか、通常の特性変
動であるのかを判断することができない。

【００３０】また、突発的な原因で処理液の特性が大き
く変動することがあるが、この場合には、変動の原因が
解消されれば、処理液の特性は直ぐに元に戻る。このよ
うな場合には、ひとつの検知出力値が正常でないからと
言って、センサが異常であると判定したのでは、誤りで
ある。通常の処理状態における処理液の特性変動は、一
定の変動幅を超えることは少ない。また、突発的な原因
で生じる大きな特性変動は、長い時間継続したり、何度
も繰り返すことは少ない。

【００３１】これに対し、センサの異常が生じた場合に
は、検知出力値が繰り返し大小に大きく振れたり、小さ
な値または大きな値を示したままになったり、処理条件
が変わらないのに、検知出力値が徐々に増えつづけたり
減りつづけたりすることになる。そこで、請求項１の方
法のように、単位時間毎に得たセンサの検知出力値が、
所定の許容範囲を外れる回数が、所定の診断時間内で所
定の回数を超えたときに、センサが異常であると判定す
る方法であれば、センサの異常と、センサの異常ではな
い検知出力値の変動を、良好に区別して、正確な診断が
可能になる。

【００３２】すなわち、突発的な原因で処理液の特性が
変動した場合には、検知出力値が許容範囲を外れるのは
短い時間だけであり、前記許容範囲を外れる回数は１度
もしくは少ない回数であるから、センサの異常とは判定
しない。処理液の通常の特性変動内であれば、検知出力
値が許容範囲を外れることはないので、この場合も、セ
ンサの異常とは判定しない。また、処理液の通常の特性
変動の誤差あるいはゆらぎの範囲で、検知出力値がたま
たま許容範囲を外れても、このような原因で許容範囲を
外れる回数は、一定の診断時間内ではそれほど多くはな
いので、この場合も、センサの異常とは判定しない。

【００３３】これに対し、検知出力値が、許容範囲を外
れたままになるか、繰り返し何度も外れる場合には、前
記した処理液の通常の特性変動や突発的な原因の可能性
は少ないから、センサの異常であると判定する。処理液
の通常の特性変動の幅やパターン、あるいは、突発的な
原因による変動のパターンに関するデータと、センサが
異常を起こしたときの変動の幅やパターンを分析して、
センサが異常であると判定する場合の、検知出力値の許
容範囲と、診断時間内で許容範囲を外れる回数すなわち
許容回数とを適切に設定すれば、従来のように、単に検
知出力値が許容範囲を外れるか否かだけでセンサの異常
を判定する方法に比べて、処理液の通常の特性変動や突
発的な原因による変動と、センサの異常による変動を、
より厳密に区別することが可能になる。

【００３４】つぎに、前記第２の異常診断方法、すなわ
ち、検知出力値のドリフト量が所定の許容範囲を超えた
ときに、センサが異常であると判定する方法では、検知
出力値の過去および現在の履歴データから、将来におけ
るセンサの性能低下の傾向を知ることができ、センサの
検知出力値の経時的変化を考慮した上で、センサの異常
を診断することができる。また、検知出力値の正常な範
囲内でのゆらぎや変動の影響を除いた、センサの性能低
下の傾向のみを捉えることができる。

【００３５】すなわち、センサの経時的な性能低下は、
検知出力値が、徐々に小さくなったり、徐々に大きくな
ったりするなど、一定の傾向がある場合が多い。そこ
で、検知出力値の時間的変動を近似する変動曲線すなわ
ちドリフト曲線の各時点における値と基準値との差、す
なわちドリフト量を求めたときに、センサが正常であれ
ば、ドリフト量は、ほぼ一定であるか、小さな変動しか
示さない。検知出力値が、処理液の通常の特性変動によ
って、周期的に変動するような場合には、ドリフト曲線
は、周期的変動幅の中央を通るような曲線になるので、
ドリフト量はあまり変化しない。突発的な原因により特
定の時点のみで検知出力値が大きくなっても、ドリフト
曲線上では、前後の検知出力値と平均化されるので、や
はりドリフト量の変化は少ない。

【００３６】これに対し、特定の時点で得られた検知出
力値が許容範囲内にあっても、ドリフト量が増えている
場合には、センサの性能低下が進んでいることを意味し
ている。したがって、ドリフト量が許容範囲を外れた時
点で、センサが異常であると判定すれば、検知出力値が
許容範囲を外れる前に、センサの異常を診断できること
になる。

【００３７】このように、センサの性能低下が検知出力
値の漸増または漸減として表れるような場合には、検知
出力値そのものを用いて判定するよりも、ドリフト量を
用いて判定するほうが、早期にセンサの異常を知ること
ができる。但し、センサの性能低下が、検知出力値の大
小への大きな振れとして表れるような場合には、このよ
うな振れはドリフト曲線には出てこないので、ドリフト
量をもとに判定するのは難しい。

【００３８】そこで、請求項２の方法のように、前記第
１の異常診断方法すなわち検知出力値をそのまま用いる
方法と、第２の異常診断方法すなわち検知出力値からド
リフト量を求める方法を、同時に実施すれば、センサの
性能低下が何れの態様で生じたとしても、確実にセンサ
の異常を診断することができる。

【００３９】

【実施例】ついで、この発明の実施例について、図面を
参照しながら以下に説明する。図２は、この発明の実施
に用いる処理系の概略構成を示している。処理槽１０に
は、特定の配合成分で調製された処理液が貯えられてい
る。この処理槽１０に、被処理物を浸漬したり、処理槽
１０に接続されたポンプ１２で、、処理液を被処理物の
ところまで給液して噴霧したり塗布したりして、目的の
処理を施すことになる。

【００４０】処理槽１０とは別の位置に、薬液タンク２
０が設けられている。薬液タンク２０には、処理液の成
分調整に必要な成分を含む薬液が貯えられている。薬液
タンク２０には、配管２４が接続され、配管２４は薬液
ポンプ２２を経て処理槽１０につながっている。薬液ポ
ンプ２２の作動を制御することによって、必要な時期に
必要な量の薬液を、処理液に加えることができる。

【００４１】処理槽１０内の処理液に浸かる位置に、セ
ンサ３０が取り付けられている。センサ３０は配線３２
を経て、マイクロコンピュータなどを備えた制御装置３
４に接続されている。制御装置３４は、前記薬液ポンプ
２２に配線３６で接続されている。さらに、制御装置３
４は、センサ３０の異常を知らせる警報装置などの外部
機器３８にも接続されている。なお、ポンプ１２に接続
され、処理液が循環する配管３１の途中に流通セルを設
け、この流通セルの内部にセンサ３０を取り付けておい
てもよい。

【００４２】このような構造の処理系におけるセンサの
異常診断方法について説明する。処理槽１０内の処理液
は、被処理物に対する処理を行っている内に、有効成分
が消費されたり不純物が溜まったりして、有効成分のイ
オン濃度などの特性が変動する。この特性変動をセンサ
３０で監視する。制御装置３４では、センサ３０の検知
出力値から、薬液ポンプ２２に対する指令を出す。すな
わち、処理液の特性変動がある許容範囲を超えると、薬
液ポンプ２２を作動させて、成分調整のための薬液を、
薬液タンク２０から処理槽１０内の処理液に追加供給す
る。薬液の供給は連続的に行いながら、センサ３０の検
知出力値と、処理液が適正な特性である場合のセンサ３
０の出力値すなわち基準出力値との差に応じて、薬液ポ
ンプ２２の駆動力を増減して、薬液の供給量を加減する
ようにしてもよい。

【００４３】上記のような、通常の処理状態における処
理液の特性変動は、被処理物の浸漬および引き上げなど
の作業工程に合わせて、一定の周期で一定の変動幅で生
じることになる。薬液の供給を断続的に行う場合には、
薬液の供給前後で処理液の特性変動があるが、この変動
の幅と周期も、ほぼ一定である。センサ３０の異常診断
は、センサ３０の検知出力値を取り込んだ制御装置３４
内で処理される。検知出力値は、数ミリ秒あるいは数秒
等の時間を単位時間として、この単位時間毎に、ひとつ
の数値が得られる。得られた検知出力値を順次演算処理
して、その結果が所定の条件を満たしていれば、センサ
３０が異常であると判定する。制御装置３４でセンサ３
０が異常であると判定されれば、制御装置３４から外部
機器３８へと警報信号が出力されるので、センサ３０の
交換などを行うことになる。

【００４４】なお、センサ３０の検知出力値は、同じデ
ータを、前記した処理液の成分調整すなわち管理を行う
ためのデータ、および、センサ３０の異常診断を行うた
めのデータの両方に利用する。したがって、センサ３０
の異常診断を一定時間毎に間隔をおいて行う場合でも、
処理液の管理に必要であれば、センサ３０の検知出力値
は、常に、制御装置３４に取り込まれている。

【００４５】図１には、センサ３０の異常診断方法の具
体例を表している。この実施例は、検知出力値をそのま
ま用いる場合である。図の上から下へと時間が経過し、
センサ３０の検知出力値を単位時間Ｓ毎にプロットした
点Ｐを示している。図の左端Ｏが出力ゼロ、右端Ｍが出
力最大を示し、検知出力値Ｐは、検知範囲Ｏ−Ｍの間で
変動する。図の中央には、調節点Ｘ₀が設定されてい
る。検知出力値Ｐが、この調節点Ｘ₀ になるように、処
理液の成分調整を行う。

【００４６】したがって、センサ３０が正常であれば、
検知出力値Ｐは、常に調節点Ｘ₀ にあるか、または、処
理の進行に伴って調節点Ｘ₀ の近傍で小さく変動する。
調節点Ｘ₀ の両側に、境界点Ｘ₁ 、Ｘ₂ を設定してい
る。この境界点Ｘ₁ 、Ｘ ₂ の内側範囲が、センサ３０の
異常を診断するための許容範囲Ｗである。図では、検知
出力値Ｐの変化を見やすくするために、単位時間Ｓ毎に
得られた検知出力値Ｐを、時間経過の順番に線分でつな
げている。しかし、処理液の実際の特性が、このような
鋭い折れ線状に変化していることを意味しているもので
はない。実際には、単位時間内でも左右に細かく振れて
いたり、もっと複雑な曲線状の変動を行っていることも
あり得る。

【００４７】検知出力値Ｐのうち、左右の境界点Ｘ₁ 、
Ｘ₂ を超えた点すなわち許容範囲外の点Ｐx を×点で示
している。診断時間Ｔ内で、許容範囲外の点Ｐx の数を
数える。この実施例では、４回である。この４回という
回数が、予め設定された許容回数を超えているか否かを
評価して、センサ３０が異常であるか否かを判定する。
したがって、診断時間Ｔを長くした場合には、それに合
わせて許容回数を多い回数に設定することになる。許容
回数を診断時間で割った値で、センサの異常を判定する
こともできる。このようにすれば、診断時間Ｔが異なっ
ても、同一条件で判定できる。

【００４８】つぎに、図３に示す実施例は、ドリフト量
を求めてセンサ３０の異常診断を行う方法である。図の
表し方は、前記図１の場合とほぼ同じである。図の上か
ら下へと時間が経過し、検知出力値Ｐを単位時間Ｓ毎に
プロットしている。調節点Ｘ ₀ 、検知出力値Ｐの許容範
囲を示す境界点Ｘ₁ 、Ｘ₂ 、境界点Ｘ₁ 、Ｘ₂ を超えた
検知出力値Ｐx 、診断時間Ｔなども同じ意味である。

【００４９】各検知出力値Ｐのデータを元に、ドリフト
曲線Ｆが描かれている。ドリフト曲線Ｆは、左右に振れ
る検知出力値Ｐの丁度中央を滑らかな曲線状に変化して
いることが判る。前記検知出力値Ｐの許容範囲を示す境
界点Ｘ₁ 、Ｘ₂ よりも内側に、ドリフト量の許容範囲を
示す境界点Ｙ₁ 、Ｙ₂ を設定している。ドリフト曲線Ｆ
が、この境界点Ｙ₁ またはＹ₂ を外れる点Ｆx が、セン
サ３０を異常であると判定する点になる。

【００５０】すなわち、この実施例では、検知出力値Ｐ
が許容範囲を超える点Ｐx の数が、所定の許容回数にな
る前の段階であっても、ドリフト量が許容範囲を外れれ
ば、センサ３０が異常であると判定することになる。ド
リフト曲線Ｆにおいて、センサ３０が異常であると判定
した点Ｆx から先のデータをみれば、検知出力値Ｐの調
節点Ｘ₀ からのズレがますます大きくなることが明らか
であるから、ドリフト曲線Ｆの判定点Ｆx は、センサ３
０の異常を、早期にしかも正確に判定できていることに
なる。

【００５１】つぎに、この発明を実際の処理系に適用し
た具体的実施例について説明する。 −実施例１− 前記図２に示すような構成の処理系で、図１に示すよう
な異常診断方法を適用した。具体的には、金属表面処理
ラインにおいて、処理液の導電率をセンサで監視して、
導電率が一定の範囲になるように、成分調整を行うと同
時に、センサの異常を診断した。

【００５２】センサの制御装置における異常判定条件の
プログラミング設定を、下記の条件で設定した。 測定値のサンプリング速度（単位時間Ｓ）＝１秒 １回の診断時間Ｔ＝３分間 センサの検知出力範囲Ｏ−Ｍ＝０〜５０ms/cm 調節点Ｘ₀ ＝２５ms/cm 下限許容境界点Ｘ₁ ＝Ｘ₀ −５ms/cm （＝２０ms/cm ） 上限許容境界点Ｘ₂ ＝Ｘ₀ ＋５ms/cm （＝３０ms/cm ） 異常値の許容回数（Ｐx 点の許容数）＝３０回 上記設定において、調節点Ｘ₀ から上下の境界点Ｘ₁ 、
Ｘ₂ までの幅すなわち許容範囲は、検知出力値が許容範
囲を外れるか否かだけで異常を診断する従来の方法にお
ける許容範囲よりも、かなり狭く設定されている。

【００５３】このような条件で処理を行ったところ、従
来の方法に比べて、センサの異常を早期かつ正確に判定
することができた。また、センサが異常であるのに処理
を続行して、不良品が発生するような問題も生じなかっ
た。従来の方法で、上記実施例と同じ許容範囲を設定し
た場合、異常であると判定されたセンサを取り出して検
査してみると、十分に使用に耐える正常なセンサである
場合が多かった。

【００５４】以上の結果、この実施例では、適切な時期
にセンサを交換することにより、処理液の成分調整が高
い精度で行われ、金属表面処理ラインにおける処理の品
質性能および処理能率を向上させることができた。 −実施例２− 前記図２に示すような構成の処理系で、図３に示すドリ
フト量による異常診断方法を適用した。具体的には、実
施例１と同様の金属表面処理ラインにおいて、処理液の
水素イオン濃度すなわちｐＨ値をセンサで監視して、ｐ
Ｈ値が一定の範囲になるように、成分調整を行うととも
に、センサの異常を診断した。

【００５５】センサの制御装置における異常判定条件の
プログラミング設定を、下記の条件で設定した。 測定値のサンプリング速度（単位時間Ｓ）＝１秒 診断時間Ｔ＝５分間 調節点Ｘ₀ ＝３ pH （ドリフト量０） 下限許容ドリフト量（境界点Ｙ₁ ）＝−３ pH （境界点Ｙ₁ のpH値は、Ｘ₀ −３＝０ pH ） 上限許容ドリフト量（境界点Ｙ₂ ）＝＋４ pH （境界点Ｙ₂ のpH値は、Ｘ₀ ＋４＝７ pH ） なお、検知出力値からのドリフト曲線およびドリフト量
の算出は常法により行った。

【００５６】上記のような条件で処理を行ったところ、
実施例１と同様の優れた結果が得られた。また、同じ条
件設定で、検知出力値が許容範囲を外れる回数で判定す
る方法に比べて、より早い時期にセンサの異常が判定で
きた。

【００５７】以上に述べた、この発明にかかるセンサの
異常診断方法によれば、前記したセンサの検知出力値が
診断時間内に許容範囲を外れる回数をもとにして、セン
サの異常を診断することにより、検知出力値が許容範囲
を外れるか否かだけで診断する従来方法などに比べて、
はるかに早期かつ正確にセンサの異常を診断できるよう
になった。また、上記第１の異常診断方法に加えて、検
知出力値から求まるドリフト量をもとにして異常を診断
する第２の異常診断方法を併用すれば、第１の異常診断
方法だけでは発見し難い異常についても確実に診断する
ことが可能になる。

【００５８】しかも、センサの異常診断に用いる基本デ
ータは、処理液の管理に必要なセンサの検知出力値であ
り、必要な装置自体も、処理液の管理に用いる制御装置
を用いて、前記したようなプログラミングを行っておく
だけでよいので、装置が複雑になったり、大型化した
り、処理系の作業に悪影響を与えたりすることは全くな
い。

【００５９】その結果、処理液の特性変化をセンサで監
視して処理液を管理する、各種の処理系において、処理
液の適正な管理が可能になり、センサの交換や保守管理
も、効率的に行えるようになり、これらの処理系におけ
る処理の品質性能および作業性の向上に大きく貢献でき
ることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例を表し、センサの検知出力
値の変動を示す線図

【図２】 この発明の実施に用いる装置の一例を表す概
略構成図

【図３】 別の実施例を表し、センサの検知出力値の変
動を示す線図

【符号の説明】 Ｓ 単位時間 Ｔ 診断時間 Ｐ 検知出力値 Ｐx 許容範囲を外れる検知出力値 Ｘ₀ 調節点 Ｘ₁ 、Ｘ₂ 境界点 Ｗ 許容範囲

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理液の特性値の変化を、その特性値を
   経時的に検知するセンサで監視して、センサで検知され
   た特性値をもとに処理液の成分調整を行って処理液の前
   記特性値を管理する方法において、前記センサの異常を
   診断する方法であり、単位時間毎に得たセンサの検知出
   力値が所定の許容範囲を外れる回数が、所定の診断時間
   内で所定の回数を超えたときに、センサが異常であると
   判定することを特徴とするセンサの異常診断方法。
2. 【請求項２】 請求項１の方法による第１の異常診断方
   法と、単位時間毎に得たセンサの検知出力値の時間的変
   化から検知出力値のドリフト量を求め、このドリフト量
   が、所定の許容範囲を外れたときに、センサが異常であ
   ると判定する第２の異常診断方法とを同時に実施し、少
   なくとも何れか一方の方法でセンサが異常であると判定
   されれば、センサが異常であると判定するセンサの異常
   診断方法。