JP6011875B2 - アクチュエータの異常検出システム - Google Patents
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Description
本実施形態に係るアクチュエータの異常検出システム10(以下、本実施形態に係る異常検出システム10ともいう。)は、図1に示すように、PLC等の制御装置12と、故障検出装置14(異常検出装置)と、4方向5ポートの複動式電磁弁である方向切替弁16と、流体圧シリンダ等のアクチュエータ18と、アクチュエータ18の外周面に配設された第1センサ20(第1のセンサ)及び第2センサ22(第2のセンサ)とを備える。
故障検出装置14は、図3に示すように、センサ入力部40、出力信号入力部42、検出時間演算部44(移動時間算出部)、内部タイマ46、データ記憶処理部48、第1データ記憶部50(第1の記憶部)、統計処理部52(統計演算処理部)、第2データ記憶部54(第2の記憶部)、異常応答検出部56(異常検出部)、表示処理部58、表示部60、出力処理部62、及び、操作入力部64を有する。
第1の具体例は、予め設定した値と第1時間T1又は移動時間T3とを用いて統計処理部52で統計演算処理を行い、前記統計演算処理で得られた統計演算値を用いて異常応答検出部56で判定処理を行うものである。
図4に示すように、ピストン32の動作回数が増えると、正常品と比較して、異常発生品1及び異常発生品2の移動時間T3のバラツキが大きくなる。従って、異常発生品1及び異常発生品2の移動時間T3の平均値、標準偏差及び分散は、動作回数が増加するほど、正常品の移動時間T3の平均値、標準偏差及び分散に対するバラツキが大きくなることが予想される。
本実施形態に係る異常検出システム10は、以上のように構成される。次に、異常検出システム10の動作について、図5を参照しながら説明する。なお、この動作説明では、必要に応じて、図1〜図4も参照しながら説明する。
図6及び図7は、図1及び図2に示す複動式の方向切替弁16を単動式に置き換えたものである。従って、ソレノイド16bは、スプリング16cに置き換えられている。図6及び図7の構成では、ソレノイド16aに制御信号が供給されると、該ソレノイド16aが励磁され、方向切替弁16は、上側のブロックの状態となる。一方、ソレノイド16aに対する制御信号の供給が停止すると、ソレノイド16aが消磁され、方向切替弁16は、スプリング16cの作用により、下側のブロックの状態となる。
以上説明したように、本実施形態に係る異常検出システム10によれば、ピストン32の移動時間T3、T3f、T3rに対して統計演算処理を行い、その処理結果に基づいてアクチュエータ18の異常が発生したか否かを検出する。そのため、アクチュエータ18を含む設備が稼働中であっても、当該設備を停止させることなく、アクチュエータ18の異常を検出することができる。この結果、設備の生産性を維持しつつ、アクチュエータ18の異常をオンライン且つリアルタイムで検出することが可能となる。
14…故障検出装置 16…方向切替弁
16a、16b…ソレノイド 16c…スプリング
18…アクチュエータ 20…第1センサ
22…第2センサ 24…流体圧源
26…一端部 28…他端部
30…ピストンロッド 32…ピストン
33、35…配管 36、38…ポート
40…センサ入力部 42…出力信号入力部
44…検出時間演算部 48…データ記憶処理部
50…第1データ記憶部 52…統計処理部
54…第2データ記憶部 56…異常応答検出部
58…表示処理部 60…表示部
62…出力処理部 64…操作入力部
Claims (8)
- アクチュエータの可動部の移動時間に基づいて、当該アクチュエータの異常を検出するアクチュエータの異常検出システムであって、
前記可動部の変位方向に沿った前記アクチュエータの一端部に配置され、他端部側から該一端部に変位した前記可動部を検知する第1のセンサと、
前記変位方向に沿った前記アクチュエータの他端部に配置され、前記一端部側から該他端部に変位した前記可動部を検知する第2のセンサと、
前記第1のセンサ及び前記第2のセンサの検知結果に基づいて、前記アクチュエータの異常を検出する異常検出装置と、
外部からの制御信号の供給に基づいて、圧力流体を前記アクチュエータの一端部又は他端部に選択的に供給する方向切替弁と、
前記方向切替弁と前記アクチュエータの一端部とを連結し、前記圧力流体を前記一端部に供給する第1の配管と、
前記方向切替弁と前記アクチュエータの他端部とを連結し、前記圧力流体を前記他端部に供給する第2の配管と、
を備え、
前記異常検出装置は、
前記方向切替弁から前記第1の配管を介した前記アクチュエータの一端部への前記圧力流体の供給、又は、前記方向切替弁から前記第2の配管を介した前記アクチュエータの他端部への前記圧力流体の供給により、前記可動部が前記変位方向に沿って変位する場合に、前記方向切替弁への前記制御信号の供給開始時点から前記第1のセンサ及び前記第2のセンサのうち一方のセンサが前記可動部を検知できなくなった時点までの第1の検知時間と、前記供給開始時点から他方のセンサが前記可動部の検知を開始した時点までの第2の検知時間との時間差を、前記一端部と前記他端部との間で前記可動部が移動する前記移動時間として算出する移動時間算出部と、
前記移動時間、前記第1の検知時間又は前記第2の検知時間に対して所定の統計演算を行う統計演算処理部と、
前記統計演算処理部の処理結果に基づいて、前記アクチュエータ、前記第1の配管又は前記第2の配管の異常が発生したか否かを検出する異常検出部と、
を有し、
前記統計演算処理部が前記第1の検知時間に対して前記統計演算を行った場合に、前記異常検出部は、前記第1の検知時間に対する前記統計演算の処理結果に基づいて、前記方向切替弁と前記アクチュエータとの間の前記第1の配管又は前記第2の配管で異常が発生したか否かを検出することを特徴とするアクチュエータの異常検出システム。 - 請求項1記載の異常検出システムにおいて、
前記異常検出装置は、前記移動時間、前記第1の検知時間又は前記第2の検知時間を記憶する第1の記憶部と、前記処理結果を記憶する第2の記憶部とをさらに有し、
前記異常検出部は、前記第2の記憶部に記憶された前記処理結果を読み出し、読み出した前記処理結果に基づいて、前記アクチュエータの異常が発生したか否かを検出することを特徴とするアクチュエータの異常検出システム。 - 請求項2記載の異常検出システムにおいて、
前記第1の記憶部には、前記可動部の正常な移動時間が正常値として予め記憶され、
前記統計演算処理部は、前記移動時間算出部で算出された移動時間と、前記正常値との偏差を少なくとも算出し、算出した前記偏差を統計演算値として前記第2の記憶部に記憶し、
前記異常検出部は、前記統計演算値を前記第2の記憶部から読み出し、読み出した前記統計演算値に基づいて、前記アクチュエータの異常が発生したか否かを判定することを特徴とするアクチュエータの異常検出システム。 - 請求項2記載の異常検出システムにおいて、
前記可動部が前記変位方向に沿って移動する毎に、前記第1のセンサ及び前記第2のセンサが前記可動部を検知する場合に、前記移動時間算出部は、前記第1のセンサ及び前記第2のセンサから前記各検知結果が入力される毎に、前記移動時間を算出して前記第1の記憶部に記憶し、
前記統計演算処理部は、前記移動時間算出部が前記移動時間を前記第1の記憶部に記憶する毎に、前記第1の記憶部に記憶されている全ての前記移動時間のデータを読み出し、読み出した前記データの平均値、標準偏差又は分散を算出し、算出した前記平均値、前記標準偏差又は前記分散を統計演算値として前記第2の記憶部に記憶し、
前記第2の記憶部には、前記可動部の正常な移動時間の平均値、標準偏差又は分散が正常値としてさらに記憶され、
前記異常検出部は、前記統計演算処理部が前記統計演算値を前記第2の記憶部に記憶する毎に、前記統計演算値及び前記正常値を前記第2の記憶部から読み出し、前記統計演算値と前記正常値との比較に基づいて、前記アクチュエータの異常が発生したか否かを検出することを特徴とするアクチュエータの異常検出システム。 - 請求項4記載の異常検出システムにおいて、
前記アクチュエータの動作初期状態の一定期間、前記可動部を前記変位方向に沿って往復移動させる場合に、前記移動時間算出部は、前記第1のセンサ及び前記第2のセンサから各検知結果が入力される毎に、前記可動部の移動時間を算出し、算出した前記移動時間を前記第1の記憶部に記憶し、
前記統計演算処理部は、前記第1の記憶部に記憶されている全ての前記移動時間のデータを読み出し、読み出した前記データの平均値、標準偏差又は分散を算出し、算出した前記平均値、前記標準偏差又は前記分散を前記正常値として前記第2の記憶部に記憶することを特徴とするアクチュエータの異常検出システム。 - 請求項2〜5のいずれか1項に記載の異常検出システムにおいて、
前記移動時間算出部は、前記第1の検知時間、前記第2の検知時間及び前記移動時間を前記第1の記憶部に記憶し、
前記統計演算処理部は、前記第1の検知時間に対して所定の統計演算を行い、前記統計演算の処理結果を前記第2の記憶部に記憶し、
前記異常検出部は、前記第2の記憶部に記憶された前記第1の検知時間に対する処理結果を読み出し、読み出した前記処理結果に基づいて、前記方向切替弁と前記アクチュエータとの間の前記第1の配管又は前記第2の配管で異常が発生したか否かを検出することを特徴とするアクチュエータの異常検出システム。 - 請求項6記載の異常検出システムにおいて、
前記方向切替弁に前記制御信号を供給する制御装置をさらに備え、
前記異常検出装置は、前記制御装置からの前記制御信号を前記方向切替弁に供給し、一方で、前記異常検出部での検出結果を前記制御装置に出力する出力処理部をさらに有することを特徴とするアクチュエータの異常検出システム。 - 請求項2〜7のいずれか1項に記載の異常検出システムにおいて、
前記第1の記憶部に記憶された前記移動時間、前記第1の検知時間又は前記第2の検知時間、前記第2の記憶部に記憶された前記処理結果、及び、前記異常検出部での検出結果を表示する表示部をさらに有することを特徴とするアクチュエータの異常検出システム。
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