JP6879285B2 - 異常検知装置、異常検知方法、および異常検知システム - Google Patents

Description

本発明はエアシリンダにおける異常を検知する異常検知装置等に関する。

駆動することによって各種動作を実行するエアシリンダに対して、異常の有無を検知する異常検知装置が従来技術として知られている。例えば、特許文献１にはアクチュエータの可動部の移動時間に基づいて該アクチュエータの異常を検出する異常検出システムが開示されている。

特開２０１５−１４９９０号公報

しかしながら、上述のような従来技術は故障以外の要因によって装置の駆動源がオンオフ切換されてから該装置の稼動状態に応じた検出信号が変化するまでの時間が変動することが考慮されていない。具体的には、周囲温度が変化した場合であっても標準データを再設定することができず、時間差の変動量が温度変化によるものであるか装置の異常によるものであるかを区別することができない。

本開示の一態様は前記の問題に鑑みてなされたものであり、周囲温度の変化を考慮してエアシリンダの異常を検知することができる、利便性に優れた異常検知装置等を実現することができる。

本開示は、前述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。

すなわち、本開示の一側面に係る異常検知装置は、複数のエアシリンダを備えるシステムの異常を検知する異常検知装置であって、複数のエアシリンダのそれぞれの動作に要する複数の動作時間を取得する動作時間取得部と、複数のエアシリンダに関する前記複数の動作時間の変動傾向が、全体的に一致しているか否かを判定する異常判定部と、前記複数の動作時間の変動傾向が全体的に一致していると判定された場合、前記複数のエアシリンダの複数の動作時間に関する複数の正常範囲を変更する設定部と、を備え、前記異常判定部は、前記複数の動作時間の変動傾向が全体的に一致していないと判定した場合、エアシリンダの動作時間が、対応する前記正常範囲から逸脱した前記エアシリンダを異常であると判定する。

この構成によれば、異常検知装置は、複数のエアシリンダのそれぞれの動作に要する複数の動作時間の変動傾向に基づいて、複数の正常範囲の変更またはエアシリンダの異常の検知を行うことができる。したがって、周囲温度の変化を考慮してエアシリンダの異常を検知することができる、利便性に優れた異常検知装置を実現することができる。

前記一側面に係る異常検知装置において、前記異常判定部は、複数のエアシリンダのうち所定割合以上または所定数以上のエアシリンダに関して、各エアシリンダの前記動作時間が、該エアシリンダに対応する前記正常範囲から逸脱していれば、前記複数の動作時間の変動傾向が全体的に一致していると判定してもよい。この構成によれば、所定割合以上または所定数以上のエアシリンダの動作時間が正常範囲から逸脱していれば、正常範囲を変更することができる。

前記一側面に係る異常検知装置において、各エアシリンダの前記動作時間に関して、対応する前記正常範囲の内側に変動判定範囲が設定されており、記異常判定部は、少なくとも１つのエアシリンダの前記動作時間が、該エアシリンダに対応する前記正常範囲から逸脱しており、かつ、複数のエアシリンダのうち所定割合以上または所定数以上のエアシリンダに関して、各エアシリンダの前記動作時間が、対応する前記変動判定範囲から逸脱していれば、前記複数の動作時間の変動傾向が全体的に一致していると判定してもよい。この構成によれば、正常範囲より内側の変動判定範囲を用いることにより、温度変化に応じた正常範囲の変更を早期に行うことができる。

前記一側面に係る異常検知装置において、前記設定部は、前記複数の動作時間の変動傾向が全体的に一致していると判定された場合、前記複数のエアシリンダの複数の動作時間に関する前記複数の正常範囲と共に複数の前記変動判定範囲を変更してもよい。この構成によれば、異常検知装置は正常範囲とともに変更した変動判定範囲を用いて、複数の正常範囲の変更またはエアシリンダの異常の検知を行うことができる。

前記一側面に係る異常検知装置において、前記設定部は、前記複数の動作時間の変動傾向が全体的に一致していると判定された場合、各エアシリンダの前記正常範囲を、前記正常範囲の上限値と下限値との差が変更前より大きくなるように変更してもよい。この構成によれば、温度に応じて適切な正常範囲を設定することができる。例えば温度が高いと動作時間のばらつきが大きくなるので、誤検知を抑制することができる。

前記一側面に係る異常検知装置において、前記設定部は、前記複数の動作時間の変動傾向が全体的に一致していると判定された場合、各エアシリンダの前記正常範囲を、前記正常範囲の上限値と下限値との差が変更前より小さくなるように変更してもよい。この構成によれば、温度に応じて適切な正常範囲を設定することができる。例えば温度が低いと動作時間のばらつきが小さくなるので、検知の精度を高めることができる。

前記一側面に係る異常検知装置において、前記設定部は、前記複数の動作時間の変動傾向が全体的に一致していると判定された場合、各エアシリンダの前記正常範囲を、変更前の正常範囲の上限値または下限値の一方が、変更後の正常範囲の中に入るように変更してもよい。この構成によれば、温度変化に応じて変化した正常な動作時間が変更後の正常範囲に入るよう、正常範囲を適切に変更することができる。

前記一側面に係る異常検知装置において、前記複数のエアシリンダの数をＮとしたとき、前記所定数は（Ｎ−１）であってもよい。この構成によれば、２つのエアシリンダが同時に壊れない限り、１つのエアシリンダの異常を適切に判定することができる。

前記一側面に係る異常検知装置において、前記複数のエアシリンダには、同じ圧力の気体が供給されてもよい。この構成によれば、複数の動作時間の変動傾向に応じて、適切にエアシリンダの異常を判定することができる。

本開示の一側面に係る異常検知システムは、前記一側面に係る異常検知装置と、複数のエアシリンダと、前記複数のエアシリンダに供給する気体を制御する複数の電磁弁と、
前記複数の電磁弁の開閉を制御する制御装置と、を備えている。

本開示の一側面に係る異常検知方法は、複数のエアシリンダを備えるシステムの異常を検知する異常検知方法であって、複数のエアシリンダのそれぞれの動作に要する複数の動作時間を取得する動作時間取得ステップと、複数のエアシリンダに関する前記複数の動作時間の変動傾向が、全体的に一致しているか否かを判定する異常判定ステップと、前記異常判定ステップにて前記複数の動作時間の変動傾向が全体的に一致していると判定された場合、前記複数のエアシリンダの複数の動作時間に関する複数の正常範囲を変更する設定ステップと、を含み、前記異常判定ステップでは、前記複数の動作時間の変動傾向が全体的に一致していないと判定した場合、エアシリンダの動作時間が、対応する前記正常範囲から逸脱した前記エアシリンダを異常であると判定する。

本発明の一態様によれば、周囲温度の変化を考慮してエアシリンダの異常を検知することができる、利便性に優れた異常検知装置を実現することができる。

本開示の一側面の異常検知システムの要部構成の概要を示すブロック図である。 本開示の一側面のエアシリンダの概要を示す模式図であり、（ａ）はエアシリンダの概要を示し、（ｂ）はエアシリンダにおける押出時間および引戻時間の定義を示している。 本開示の一側面の異常検知装置において、動作時間の変動傾向に応じて正常範囲を変更する概要を示す模式図である。 本開示の一側面の異常検知装置が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 本開示の一側面の異常検知装置において、動作時間の変動傾向に応じて正常範囲を変更する具体例を示すグラフである。 本開示の一側面の異常検知装置において、動作時間の変動傾向に応じて正常範囲を変更する別の具体例を示すグラフである。 本開示の一側面の異常検知装置が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 本開示の一側面の異常検知装置において、動作時間の変動傾向に応じて正常範囲を変更する具体例を示すグラフである。 本開示の一側面の異常検知装置において、正常範囲の幅を決定する別の例を示す模式図である。 本開示の一側面の異常検知システムにおいて、複数のマニホールドを用いた場合に動作時間の変動傾向を評価する範囲を示す模式図である。

§１ 構成例
（異常検知システムの構成）
図１は、本開示の一側面の異常検知システム１００の要部構成の概要を示すブロック図である。異常検知システム１００は、コンプレッサ１、レギュレータ２、排出口３、マニホールド４、エアシリンダ５、異常検知装置６、および表示装置７を備えている。なお、図１において実線はデータの流れを示し、点線は気体の流れを示している。

異常検知システム１００は、気体の流入出によって駆動する複数のエアシリンダ５に関する複数の動作時間の変動傾向に基づいて、少なくともいずれかのエアシリンダ５の異常を異常検知装置６にて検知するシステムである。異常検知装置６は、各エアシリンダ５が正常であると判定する動作時間の範囲を正常範囲として設定し、複数の動作時間の変動傾向に基づいて変更する。複数のエアシリンダ５には、コンプレッサ１によって加圧され、レギュレータ２によって調整された同じ圧力の気体が、マニホールド４に設けられた電磁弁の開閉に伴って供給される。また、エアシリンダ５からは電磁弁の開閉に伴って、不要となった気体が排出口３より排出される。マニホールド４における電磁弁の開閉は異常検知装置６によって制御されるため、異常検知装置６は１つ以上のエアシリンダ５における駆動を制御する制御装置としても機能する。

コンプレッサ１は、気体を加圧してレギュレータ２に供給することができる。レギュレータ２は、コンプレッサ１から供給された気体の圧力を所望の値に調整した後、マニホールド４に供給することができる調整器である。排出口３は、エアシリンダ５の内部の圧力を調整するために不要となった気体をマニホールド４を介して受け付け、外部に排出することができる。

マニホールド４は、異常検知装置６の制御にしたがって開閉することが可能な１つ以上の電磁弁を備えた流路である。マニホールド４は、異常検知装置６の制御部６１から電磁弁の開閉指示を受け付けると、対応する電磁弁を開閉させ、開閉させた電磁弁と連通するエアシリンダ５のシリンダ５３との間で気体を流入出させることができる。マニホールド４には１つ以上のエアシリンダ５が接続されてもよく、異常検知装置６からの指示にしたがって、特定のエアシリンダ５と連通する特定の電磁弁を開閉してもよい。

エアシリンダ５は、センサ５１およびシリンダ５３を備えており、シリンダ５３は、ピストン５３１、ロッド５３３、ピストンパッキン５３５、およびロッドパッキン５３７を備えている。エアシリンダ５は、マニホールド４との間で気体を流入出させることでシリンダ５３の内部に配されたピストン５３１を摺動させることができる。エアシリンダ５は、ピストン５３１に一端が接続されたロッド５３３の他端に図示しない各種機構を接続してもよく、ピストン５３１の摺動に応じて該機構を動作させてもよい。

センサ５１は、シリンダ５３の内部においてピストン５３１が後述する引戻し終端位置または押出し終端位置に位置することを検知すると、異常検知装置６に通知することができる。センサ５１は、例えばピストン５３１の位置をスイッチのＯＮ／ＯＦＦで示すリミットスイッチであってもよい。

シリンダ５３は、エアシリンダ５の内部に円筒状に形成された内壁面を有するように形成されており、両端の近傍には気体が流入出するためのポートが設けられている。シリンダ５３は、マニホールド４における電磁弁の開閉に伴ってポートから気体を流入出させることにより、内部の気体圧力を調整することができる。シリンダ５３の一端は閉塞されており、他端はロッド５３３がシリンダ５３を貫通できるようにロッド５３３の大きさに応じた穴が設けられている。

ピストン５３１は、シリンダ５３の内部を摺動可能に配置された栓状の部材であり、ピストン５３１の一端側にはロッド５３３が接続されている。シリンダ５３の内部においてピストン５３１は、該ピストン５３１を挟んで対向するシリンダ５３の内部領域における気体圧力の差に応じてシリンダ５３の内部を摺動する。

ロッド５３３は、一端がピストン５３１の一端側に接続された棒状の部材であり、ピストン５３１の摺動に合わせて移動することができる。ロッド５３３はシリンダ５３の一端に設けられた穴を貫通するように配置されており、ピストン５３１の摺動に合わせてシリンダ５３の端部から突き出る量が変化する。

ピストンパッキン５３５は、ピストン５３１を挟んで対向するシリンダ５３の内部領域の間で気体が移動することを防止するためにピストン５３１に固定されたパッキングである。ピストンパッキン５３５は、例えばゴムや樹脂等によって形成されたＯリングであってもよい。

ロッドパッキン５３７は、シリンダ５３の一端に設けられた、ロッド５３３の大きさに応じた穴とロッド５３３との間の隙間から気体が外部に移動することを防止するためにシリンダ５３の一端に固定されたパッキングである。ピストンパッキン５３５と同様に、ロッドパッキン５３７は、例えばゴムや樹脂等によって形成されたＯリングであってもよい。

異常検知装置６は、ピストン５３１を有するエアシリンダ５の異常を検知する装置であり、制御部６１を備えている。制御部６１は、動作時間取得部６１１、異常判定部６１３、および設定部６１５を備えている。

制御部６１は、異常検知装置６の各部を統括して制御する。制御部６１は、マニホールド４に対して電磁弁の開閉指示を送信し、マニホールド４が有する特定の電磁弁を開閉させることができる。制御部６１は、センサ５１からピストン５３１が後述する引戻し終端位置または押出し終端位置に位置することに関する通知を受け付けることができる。

動作時間取得部６１１は、制御部６１が複数のセンサ５１のそれぞれから受信した複数の通知に基づいて、複数のエアシリンダ５のそれぞれの動作に要する複数の動作時間を取得することができる。ここで、動作時間はエアシリンダ５のシリンダ５３におけるピストン５３１の押し出しに要する押出時間および引き戻しに要する引戻時間を含む。より具体的には、動作時間取得部６１１は、後述する引戻し終端位置にあるピストン５３１が、後述する押出し終端位置まで移動するまでに要した時間を押出時間として取得する。また、押出し終端位置にあるピストン５３１が引戻し終端位置まで移動するまでに要した時間を引戻時間として取得する。動作時間取得部６１１は、複数のエアシリンダ５について取得した複数の動作時間を異常判定部６１３に送信する。ここでは、動作時間は、押出時間と引戻時間との合計であるが、これに限らず、動作時間は、押出時間および引戻時間のいずれか一方であってもよい。

異常判定部６１３は、動作時間取得部６１１から受信した、複数のエアシリンダ５に関する複数の動作時間の変動傾向が、全体的に一致しているか否かを判定する。複数の動作時間の変動傾向が全体的に一致していると判定した場合、異常判定部６１３は設定部６１５に対して複数のエアシリンダ５における正常範囲を変更するよう指示することができる。例えば、異常判定部６１３は、複数のエアシリンダ５のうち所定割合以上または所定数以上のエアシリンダ５に関して、各エアシリンダ５の動作時間が、該エアシリンダに対応する正常範囲から逸脱していれば、複数の動作時間の変動傾向が全体的に一致していると判定してもよい。ここで、所定割合および所定数はどのような値であってもよい。例えば、複数のエアシリンダ５の数をＮとしたとき、所定割合は９０％（小数点以下は切り上げ）としてもよいし、所定数を例えば、Ｎ−１としてもよい。例えば、最大でｍ個のエアシリンダが同時期に故障し得る状況を想定した場合、所定数を、Ｎ−ｍとする。所定数は、Ｎ未満かつ、Ｎ／２より大きいことが好ましい。

異常判定部６１３は、複数の動作時間の変動傾向が全体的に一致していないと判定した場合、エアシリンダ５の動作時間が、対応する正常範囲から逸脱したエアシリンダ５を異常であると判定してもよい。異常判定部６１３は、異常と判定したエアシリンダ５について、異常が発生していることを外部に通知してもよい。

設定部６１５は、異常判定部６１３からの指示にしたがって、複数のエアシリンダ５の複数の動作時間に関する複数の正常範囲を変更することができる。換言すれば、設定部６１５は、マニホールド４に接続されているすべてのエアシリンダ５のそれぞれに個別に設定されている、動作時間に対する正常範囲を変更することができる。設定部６１５は、例えば正常範囲の幅は変更せず、その範囲だけを複数の動作時間の変動傾向に合わせてずらすことができる。ここで、正常範囲の幅は、正常範囲の上限値と下限値との差を示す。

（エアシリンダの概要）
図２は、本発明の一側面のエアシリンダ５の概要を示す模式図であり、図２の（ａ）はエアシリンダ５の概要を示し、図２の（ｂ）はエアシリンダ５における押出時間および引戻時間の定義を示している。

エアシリンダ５の概要を、図２の（ａ）に示す。エアシリンダ５には円筒状のシリンダ５３が形成されており、シリンダ５３の両端部は図示しないポートを介してマニホールド４との間で気体を流入出できるようになっている。エアシリンダ５の内部にはピストンパッキン５３５を備えたピストン５３１が摺動可能に設けられており、ピストン５３１の一端側にはロッド５３３の端部が接続されている。ロッド５３３は一端がシリンダ５３の端部に設けられた穴を貫通しており、穴の周囲にはロッドパッキン５３７が固定されている。図示の例ではシリンダ５３とは別の封止部材によってシリンダ５３の一端が閉塞されており、ロッド５３３は封止部材に設けられた穴を貫通するようになっている。しかしながら、シリンダ５３の一端を閉塞し、ロッド５３３が穴を貫通するのであれば封止部材を用いなくてもよい。

図示の例において、シリンダ５３の端部付近には２つのセンサ５１が設けられている。ここで、ピストン５３１によって区画されたシリンダ５３の内部領域のうち、ロッド５３３が存在しない領域を引戻領域とし、ロッド５３３が存在する領域を押出領域とする。そして、引戻領域の圧力が押出領域の圧力未満となってピストン５３１が引戻領域を圧縮するように移動する工程を引戻工程とし、引戻領域の圧力が押出領域の圧力より大きくなってピストン５３１が押出領域を圧縮するように移動する工程を押出工程とする。すなわち、引戻工程においてロッド５３３はシリンダ５３の内部に引き戻され、押出工程においてロッド５３３はシリンダ５３の外部に押し出される。

引戻工程において、ピストン５３１が引戻領域を限界まで圧縮したときの該ピストン５３１の位置を引戻し終端位置とし、押出工程において、ピストン５３１が押出領域を限界まで圧縮したときの該ピストン５３１の位置を押出終端位置とする。センサ５１は、ピストン５３１が引戻し終端位置または押出し終端位置に位置するときは、その旨を外部に通知する。

エアシリンダ５における押出時間および引戻時間の定義について、図２の（ｂ）を用いて示す。図示の例において、「シリンダ動作」の「出端」および「戻端」は押出工程および引戻工程の終了をそれぞれ示している。「入力」の「Ｅｎａｂｌｅ」、「押出し」、および「引戻し」は、ロッド５３３の端部に接続された各種機構について、「利用可能であるか否か」、「ロッド５３３の押出しによって駆動中であるか否か」、および「ロッド５３３の引戻しによって駆動中であるか否か」をそれぞれ示している。「押出し終端位置」および「引戻し終端位置」は、ピストン５３１が押出し終端位置に位置するか否か、および引戻し終端位置に位置するか否かをそれぞれ示している。

異常検知システム１００では、ピストン５３１が引戻し終端位置にある状態から異常検知装置６がマニホールド４を制御して押出工程を開始させて該ピストン５３１を押出し終端位置まで移動させた後、今度はマニホールド４を制御して引戻工程を開始させ、該ピストン５３１を引戻し終端位置まで移動させるまでに要した動作時間を１フレームとしている。また、１フレームのうち、引戻し終端位置にあるピストン５３１が押出し終端位置まで移動するまでに要した時間を押出時間とし、押出し終端位置にあるピストン５３１が引戻し終端位置まで移動するまでに要した時間を引戻時間とする。

（正常範囲の変更の概要）
図３は、本開示の一側面の異常検知装置６において、動作時間の変動傾向に応じて正常範囲を変更する概要を示す模式図である。図示の例において、横軸はピストン５３１がシリンダ５３の内部で押出工程および引戻工程を実行するために往復移動した動作回数を示し、縦軸はピストン５３１が１回の往復移動に要した移動時間（押出時間＋引戻時間＝１往復の動作時間）を示している。また、「正常品」のグラフは正常に動作しているエアシリンダ５を示し、「異常発生品１」および「異常発生品２」のグラフは、異常が発生しているエアシリンダ５を示している。

「閾値（Ｈ）」および「閾値（Ｌ）」は、正常範囲の上限値および下限値をそれぞれ示している。すなわち、「閾値（Ｈ）」と「閾値（Ｌ）」との差分値が、正常範囲の幅に相当する。図示の例では「正常品」、「異常発生品１」、および「異常発生品２」には同一の正常範囲が設定されているが、個々のエアシリンダ５に応じた正常範囲が設定されてもよい。また、「温度／圧力変動」は、エアシリンダ５における内部気体の温度および圧力の変動を示している。

図３において、「正常品」のグラフは略平坦に推移しているが、「異常発生品１」および「異常発生品２」のグラフは動作回数の増加に応じて「閾値（Ｌ）」を超過し、正常範囲から逸脱している。異常検知装置６の異常判定部６１３では、「正常品」、「異常発生品１」、および「異常発生品２」の３つのグラフにおける移動時間の変動傾向が正常範囲に対して全体的に超過する方向に逸脱していると判定する。そして、設定部６１５によって正常範囲、すなわち「閾値（Ｈ）」および「閾値（Ｌ）」のそれぞれが変更される。図示の例において、設定部６１５は正常範囲の幅を維持したまま、正常範囲の位置だけを縦軸方向に移動させている。設定部６１５は、変更後に各グラフが正常範囲内に含まれるのであれば正常範囲をどのように設定してもよいが、例えば、設定部６１５は、変更後に各グラフの値が正常範囲の中央近傍に位置するよう、変更後の「閾値（Ｈ）」および「閾値（Ｌ）」の値を設定してもよい。また例えば、設定部６１５は、変更前の正常範囲の上限値または下限値が、変更後の正常範囲の中央に位置するよう変更後の「閾値（Ｈ）」および「閾値（Ｌ）」の値を設定してもよい。

図３の例では、「閾値（Ｈ）」および「閾値（Ｌ）」が移動時間の値が大きい側に一時的に変更された後、元の値に再度変更されている。これは、一時的に変更した「閾値（Ｈ）」および「閾値（Ｌ）」を用いて３つのグラフにおける移動時間の変動傾向を判定した結果、変動傾向が正常範囲に対して全体的に下回る傾向にあると判定された結果による。

このようにして、本開示の一側面の異常検知装置６は、複数のエアシリンダ５に関する複数の動作時間の変動傾向が、全体的に一致している場合に正常範囲を変更することができる。すなわち、異常検知装置６はエアシリンダ５における内部気体の温度や圧力の変動に応じて正常範囲を変更することができる。

§２ 動作例
（処理の流れ）
図４は、本開示の一側面の異常検知装置６が実行する処理の一例を示すフローチャートである。

まず、異常検知装置６の動作時間取得部６１１は、複数のエアシリンダ５の複数のセンサ５１のそれぞれから受信した通知に基づいて、該複数のエアシリンダ５のそれぞれに対応した複数の動作時間を取得する。その後、異常判定部６１３は、動作時間取得部６１１が取得した複数の動作時間について、動作時間が正常範囲を超えたエアシリンダ５が１つ以上存在するか否かを判定する（Ｓ１）。存在すると判定した場合（Ｓ１でＹＥＳ）、制御部６１は複数のエアシリンダ５を所定回数または所定時間動作させる（Ｓ２：動作時間取得ステップ）。その後処理はＳ３へ進む。一方、存在しないと判定した場合（Ｓ１でＮＯ）、Ｓ１を再度実行する。動作時間の取得および判定（Ｓ１）は、所定期間（例えば１分〜１時間）毎に行われる。

Ｓ３において、異常判定部６１３は動作時間が正常範囲を超えたエアシリンダ５が所定数（Ｎ−ｍ）以上あるか否かを判定する（Ｓ３：異常判定ステップ）。所定数以上あると判定した場合（Ｓ３でＹＥＳ）、異常判定部６１３は設定部６１５に正常範囲の更新を指示し、設定部６１５は指示にしたがって、すべてのエアシリンダ５の正常範囲を更新する（Ｓ４：設定ステップ）。その後、処理はＳ５へ進む。一方、所定数以上はないと判定した場合（Ｓ３でＮＯ）、処理はＳ５へ直接進む。

Ｓ５において、異常判定部６１３は動作時間が正常範囲を超えたエアシリンダ５が１個以上ｍ個以下であるか否かを判定する（Ｓ５：異常判定ステップ）。１個以上ｍ個以下あると判定した場合（Ｓ５でＹＥＳ）、異常判定部６１３は動作時間が正常範囲を超えたエアシリンダ５が異常であると判定し、該エアシリンダ５の異常を通知する（Ｓ６：異常判定ステップ）。その後、処理はＳ１へ進み、Ｓ１〜Ｓ６の処理を再度実行する。一方、動作時間が正常範囲を超えたエアシリンダ５が０個またはｍ個より大きいと判定した場合（Ｓ５でＮＯ）、処理はＳ１へ直接進み、Ｓ１〜Ｓ６の処理を再度実行する。

以上の処理によって、異常検知装置６は複数のエアシリンダ５に関する複数の動作時間変動傾向について、全体的に一致している場合は正常範囲を変更し、全体的に一致していない場合は正常範囲から逸脱したエアシリンダ５の異常を検知することができる。これにより、例えば温度センサ等の追加の部材を用いることなく、周囲温度の変化を考慮してエアシリンダ５の異常を検知することができる、利便性に優れた異常検知装置６を実現することができる。

（正常範囲を変更する具体例）
本開示の一側面の異常検知装置６が正常範囲を変更する具体例について図５および図６を用いて説明する。図５は、本開示の一側面の異常検知装置６において、動作時間の変動傾向に応じて正常範囲を変更する具体例を示すグラフである。また、図６は本開示の一側面の異常検知装置６において、動作時間の変動傾向に応じて正常範囲を変更する別の具体例を示すグラフである。

図５および図６について、横軸は図２の（ｂ）を用いて説明したフレームを示しており、縦軸は１フレームの動作時間を示している。また、「ＣＹＬ１」、「ＣＹＬ２」、「ＣＹＬ３」、および「ＣＹＬ４」は個々のエアシリンダ５の動作時間を示している。ここでは、異常検知システム１００が４個のエアシリンダ５を備える場合について考える。「Ｔｈ１＿Ｈ」および「Ｔｈ１＿Ｌ」、「Ｔｈ２＿Ｈ」および「Ｔｈ２＿Ｌ」、「Ｔｈ３＿Ｈ」および「Ｔｈ３＿Ｌ」、および「Ｔｈ４＿Ｈ」および「Ｔｈ４＿Ｌ」は、対応するエアシリンダ５に設定された正常範囲の上限値および下限値をそれぞれ示している。正常範囲の上限値および下限値は、例えば個々のエアシリンダ５の平均的な動作時間に対して±５％の値が設定されてもよいし、標準偏差を加減算した値が設定されてもよい。

図５において、横軸である「フレーム（往復回数）×１００」の値が「２０」の近傍において、「ＣＹＬ１」が「Ｔｈ１＿Ｈ」を超過している。これはエアシリンダ５に供給される空気の圧力が減少した等の理由による。異常検知装置６の異常判定部６１３は、「ＣＹＬ１」が「Ｔｈ１＿Ｈ」を超過したことを検知すると、検知した時点から所定時間内に他のエアシリンダ５においても正常範囲の上限値を超過するか否かを判定する。図示の例では、横軸の値が「２０」〜「２５」の間について、正常範囲の上限値を超過するか否かを判定している。横軸の値が「２０」〜「２５」の間で、４つのエアシリンダ５のすべてにおいて正常範囲の上限値を超過しているので、異常判定部６１３は、４つのエアシリンダ５に関する４つの動作時間の変動傾向が全体的に一致していると判定する。そして、設定部６１５によって、４つのエアシリンダ５のそれぞれに対する正常範囲が、すべて変更される。

図５において、横軸の値が「４０」の近傍において、「ＣＹＬ１」が「Ｔｈ１＿Ｈ」を再度超過している。このとき、異常判定部６１３は横軸の値が「４０」〜「４５」の間について、他のエアシリンダ５においても正常範囲の上限値を超過するか否かを判定する。横軸の値が「４０」〜「４５」の間で、「ＣＹＬ２」、「ＣＹＬ３」、および「ＣＹＬ４」は一度も正常範囲の上限値を超過していないので、異常判定部６１３は４つのエアシリンダ５に関する４つの動作時間の変動傾向が全体的に一致していないと判定する。そのため、４つのエアシリンダ５について、正常範囲の変更は行われない。そして、１つのエアシリンダの動作時間のみが上限値を超過しているので、異常判定部６１３は、超過した「ＣＹＬ１」のエアシリンダ５を異常であると判定する。

図６において、横軸の値が「２０」の近傍において「ＣＹＬ１」が「Ｔｈ１＿Ｈ」を超過し、横軸の値が「２０」〜「２５」の間の各エアシリンダ５の動作時間が正常範囲の上限値を超過したことに基づいて該正常範囲が変更されるのは、図５と同様である。図６ではその後、横軸の値が「４０」の近傍において、「ＣＹＬ１」が「Ｔｈ１＿Ｈ」を再度超過した後、異常判定部６１３が横軸の値が「４０」〜「４５」の間について、他のエアシリンダ５においても正常範囲の上限値を超過するか否かを判定する。横軸の値が「４０」〜「４５」の間で、「ＣＹＬ３」を除く３つのエアシリンダ５において正常範囲の上限値を超過しているので、異常判定部６１３は、４つのエアシリンダ５に関する４つの動作時間の変動傾向が全体的に一致していると判定する。そして、設定部６１５によって、４つのエアシリンダ５のそれぞれに対する正常範囲が、すべて変更される。

その後、横軸の値が「５３」の近傍において、「ＣＹＬ３」が「Ｔｈ３＿Ｌ」を下回っている。このとき、異常判定部６１３は横軸の値が「５３」〜「５８」の間について、他のエアシリンダ５においても正常範囲の下限値を下回るか否かを判定する。横軸の値が「５３」〜「５８」の間で、「ＣＹＬ１」、「ＣＹＬ２」、および「ＣＹＬ４」は常に正常範囲内に収まっていたので、異常判定部６１３は４つのエアシリンダ５に関する４つの動作時間の変動傾向が全体的に一致していないと判定する。そして、異常判定部６１３は「ＣＹＬ３」が異常であると判定し、通知する。

このようにして、異常検知装置６では複数のエアシリンダ５に関する複数の動作時間の変動傾向について正常範囲を用いて判定することができる。そして、判定結果に応じて正常範囲の変更やエアシリンダ５の異常の通知を行うことができる。

図５および図６では、４つのエアシリンダ５の動作時間について、「上限値を超過した場合」または「下限値を下回った場合」を、「正常範囲内に収まった場合」と組み合わせた場合について説明したが、「上限値を超過した場合」と「下限値を下回った場合」とが同時に発生する場合も考えられる。この場合であっても、異常検知装置６は複数のエアシリンダ５に関する複数の動作時間の全体的な変動傾向に基づいて、正常範囲の変更やエアシリンダ５の異常の通知を行うことができる。換言すれば、異常判定部６１３は複数のエアシリンダ５のうち、所定数以上のエアシリンダ５が正常範囲の上限値または下限値のいずれか一方から揃って（同じ側に）逸脱していた場合、複数の動作時間の変動傾向が全体的に一致していると判定してもよい。なお「上限値を超過した場合」と「下限値を下回った場合」の両方について、「閾値を超えた場合」または「正常範囲を超えた」と表現することがある。

§３ 変形例１
本開示の一側面の異常検知システム１００について、図１、図７、および図８を用いて説明する。

（異常検知システムの構成）
本開示の一側面の異常検知システム１００の構成について、図１を用いて説明する。異常検知システム１００の基本的な構成は前記構成例と同一であるが、一部構成が異なっている。本変形例において、異常検知装置６は、正常範囲の内側に変動判定範囲をさらに設定し、異常判定部６１３では、正常範囲および変動判定範囲を組み合わせて複数のエアシリンダ５に関する複数の動作時間の変動傾向が、全体的に一致しているか否かを判定する。

具体的には、異常判定部６１３は、少なくとも１つのエアシリンダ５の動作時間が、該エアシリンダ５に対応する正常範囲から逸脱しており、かつ、複数のエアシリンダ５のうち所定割合以上または所定数以上のエアシリンダ５に関して、各エアシリンダ５の動作時間が、対応する変動判定範囲から逸脱していれば、複数の動作時間の変動傾向が全体的に一致していると判定することができる。そして、設定部６１５は、異常判定部６１３にて複数の動作時間の変動傾向が全体的に一致していると判定された場合、複数のエアシリンダ５の複数の動作時間に関する複数の正常範囲と共に複数の変動判定範囲を変更することができる。

（処理の流れ）
図７は、本開示の一側面の異常検知装置６が実行する処理の一例を示すフローチャートである。

まず、前記動作例のＳ１と同様にして、異常検知装置６の異常判定部６１３は、動作時間取得部６１１が取得した複数の動作時間について、動作時間が正常範囲を超えたエアシリンダ５が１つ以上存在するか否かを判定する（Ｓ１１：異常判定ステップ）。存在すると判定した場合（Ｓ１１でＹＥＳ）、異常判定部６１３は動作時間が変動判定範囲を超えたエアシリンダ５が所定数（Ｎ−ｍ）以上あるか否かを判定する（Ｓ１２：異常判定ステップ）。一方、存在しないと判定した場合（Ｓ１１でＮＯ）、Ｓ１１の処理を再度実行する。

Ｓ１２において、動作時間が変動判定範囲を超えたエアシリンダ５が所定数（Ｎ−ｍ個）以上あると判定した場合（Ｓ１２でＹＥＳ）、異常判定部６１３は設定部６１５に正常範囲の更新を指示し、設定部６１５は指示にしたがって、すべてのエアシリンダ５の正常範囲および変動判定範囲を更新する（Ｓ１３：設定ステップ）。その後、処理はＳ１４へ進む。一方、所定数以上はないと判定した場合（Ｓ１２でＮＯ）、処理はＳ１４へ直接進む。

Ｓ１４において、異常判定部６１３は動作時間が変動判定範囲を超えたエアシリンダ５が１個以上ｍ個以下であるか否かを判定する（Ｓ１４：異常判定ステップ）。１個以上ｍ個以下であると判定した場合（Ｓ１４でＹＥＳ）、異常判定部６１３は動作時間が正常範囲を超えたエアシリンダ５が異常であると判定し、該エアシリンダ５の異常を通知する（Ｓ１５：異常判定ステップ）。その後、処理はＳ１１へ進み、Ｓ１１〜Ｓ１５の処理を再度実行する。一方、動作時間が変動判定範囲を超えたエアシリンダ５が０個またはｍ個より大きいと判定した場合（Ｓ１４でＮＯ）、処理はＳ１１へ直接進み、Ｓ１１〜Ｓ１５の処理を再度実行する。

以上の処理によって、異常検知装置６は複数のエアシリンダ５に関する複数の動作時間変動傾向について、正常範囲と変動判定範囲とを組み合わせてエアシリンダ５の異常の有無等を判定することができる。

（正常範囲を変更する具体例）
本開示の一側面の異常検知装置６が正常範囲を変更する具体例について図８を用いて説明する。図８は、本開示の一側面の異常検知装置６において、動作時間の変動傾向に応じて正常範囲を変更する具体例を示すグラフである。なお、図示の例において各項目の定義は図５および図６と同一である。

図８において、４つのエアシリンダ５のそれぞれの動作時間に対応する「ＣＹＬ１」、「ＣＹＬ２」、「ＣＹＬ３」、および「ＣＹＬ４」のグラフには、図５および図６と同様の正常範囲が設定され、さらに正常範囲の内側に、変動判定範囲の上限値および下限値を示す点線がさらに設定されている。例えば、「ＣＹＬ１」には正常範囲の上限値および下限値をそれぞれ示す「Ｔｈ１＿Ｈ」および「Ｔｈ１＿Ｌ」と、変動判定範囲の上限値および下限値を示すさらなる破線が設定されている。

図８において、横軸の値が「１９」の近傍において、「ＣＹＬ１」が「Ｔｈ１＿Ｈ」を超過している。異常検知装置６の異常判定部６１３は、「ＣＹＬ１」が「Ｔｈ１＿Ｈ」を超過したことを検知すると、検知した時点から所定時間内に他のエアシリンダ５において、変動判定範囲の上限値を超過するか否かを判定する。図示の例では、横軸の値が「１９」の近傍について、変動判定範囲の上限値を超過するか否かを判定している。横軸の値が「２０」の近傍で、４つのエアシリンダ５のすべてにおいて変動判定範囲の上限値を超過しているので、異常判定部６１３は、４つのエアシリンダ５に関する４つの動作時間の変動傾向が全体的に一致していると判定する。そして、設定部６１５によって、４つのエアシリンダ５のそれぞれに対する正常範囲および変動判定範囲が、すべて変更される。

図８において、横軸の値が「４０」の近傍において、「ＣＹＬ１」が「Ｔｈ１＿Ｈ」を再度超過している。このとき、異常判定部６１３は横軸の値が「４０」の近傍について、すべてのエアシリンダ５において変動判定範囲の上限値を超過するか否かを判定する。横軸の値が「４０」の近傍において、「ＣＹＬ２」、「ＣＹＬ３」、および「ＣＹＬ４」は一度も正常範囲の上限値を超過していないので、異常判定部６１３は４つのエアシリンダ５に関する４つの動作時間の変動傾向が全体的に一致していないと判定する。そして、異常判定部６１３は「ＣＹＬ１」が異常であると判定し、通知する。

このようにして、異常検知装置６は正常範囲および変動判定範囲を用いて複数のエアシリンダ５に関する複数の動作時間の変動傾向を判定し、正常範囲および変動判定範囲の更新や異常の通知を行うことができる。

§４ 変形例２
図３を用いた説明において、設定部６１５は正常範囲の幅を維持したまま、該正常範囲の位置を縦軸方向に移動させるよう、正常範囲の更新を行っていた。しかしながら設定部６１５は、正常範囲を更新する際、更新後の正常範囲の幅を変更してもよい。例えば、設定部６１５は、異常判定部６１３にて複数の動作時間の変動傾向が全体的に一致していると判定された場合、各エアシリンダ５の正常範囲を、該正常範囲の上限値と下限値との差が変更前より大きくなるように変更してもよいし、変更前より小さくなるように変更してもよい。このとき、設定部６１５は、各エアシリンダの正常範囲を、変更前の正常範囲の上限値または下限値の一方が、変更後の正常範囲の中に入るように変更してもよい。

図９は、本開示の一側面の異常検知装置６において、正常範囲の幅を決定する別の例を示す模式図である。図９において、「閾値（Ｈ）」および「閾値（Ｌ）」は正常範囲の上限値および下限値をそれぞれ示している。

「ＣＹＬ１閾値（Ｈ）超え」は、１つのエアシリンダ５において動作時間が正常範囲の上限値を超過したことを示している。異常検知装置６の異常判定部６１３は、１つのエアシリンダ５において動作時間が正常範囲の上限値を超過したと判定すると、すべてのエアシリンダ５を所定回数（図９では５００フレーム）だけ動作させた後、動作時間が正常範囲を超えたエアシリンダ５が所定数以上あるか否かを判定する。

異常判定部６１３において動作時間が正常範囲を超えたエアシリンダ５が所定数以上あると判定した場合、前記構成例および前記動作例では正常範囲の幅を変更することなく該正常範囲を更新していた。一方、本変形例において設定部６１５は、所定回数の動作によって得られたエアシリンダ５の動作時間の平均値を更新後の正常範囲の中央に設定し、該平均値に対する所定の割合だけ増減した値を更新後の正常範囲の上限値および下限値に設定する。

この場合、動作時間の平均値の増減に応じて正常範囲の幅も増減する。例えば、動作時間の平均値が増加すると、正常範囲の幅は広がる。一方、平均値が減少すると、正常範囲の幅は狭まる。正常範囲の幅を動作時間の変動に合わせて変動させることにより、エアシリンダ５の異常をより検知しやすくなる。

§５ 変形例３
図１において、複数のエアシリンダ５は１つのマニホールド４に接続されている構成であった。しかしながら、異常検知装置６は複数のマニホールド４に対して電磁弁の開閉を制御してもよく、個々のマニホールド４に複数のエアシリンダ５が接続されてもよい。

図１０は、本開示の一側面の異常検知システム１００において、複数のマニホールドを用いた場合に動作時間の変動傾向を評価する範囲を示す模式図である。図示の例において、１つのコンプレッサ１は２つのレギュレータ２Ａおよび２Ｂに対して圧力Ｐ０で気体を供給する。そして、レギュレータ２Ａはマニホールド４Ａに対して圧力Ｐ１で気体を供給し、レギュレータ２Ｂはマニホールド４Ｂに対して圧力Ｐ２で気体を供給する。

複数のエアシリンダ５に関する動作時間は、該複数のエアシリンダ５のそれぞれに供給される気体の圧力が同一であれば、温度変化によってより同様の傾向で（より一様に）変動する。そのため、異常検知装置６は、例えば図１０の破線枠に含まれる、１つのレギュレータ２Ａから同一圧力の気体が供給される複数のエアシリンダ５について、動作時間の変動傾向から異常の有無を判定する。

§６ 変形例４
前記構成例および前記動作例において、設定部６１５は複数の動作時間の変動傾向に基づいて正常範囲を更新する構成であったが、例えば正常範囲を設定可能な範囲を制限してもよい。例えば、コンプレッサ１やレギュレータ２に異常が発生し、エアシリンダ５に供給される気体の圧力が異常に増減した場合にしか取得されない動作時間の値は、正常範囲を設定可能な範囲に含めないように制限してもよい。このとき、正常範囲を更新すると設定可能な範囲を逸脱するおそれがある場合、異常判定部６１３はコンプレッサ１やレギュレータ２といった、エアシリンダ５以外の部材に異常が発生している旨を通知してもよい。

〔ソフトウェアによる実現例〕
異常検知装置６の制御ブロックは、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、異常検知装置６は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば１つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１００ 異常検知システム
４、４Ａ、４Ｂ マニホールド
５ エアシリンダ
６ 異常検知装置（制御装置）
６１１ 動作時間取得部
６１３ 異常判定部
６１５ 設定部

Claims (11)

1. 複数のエアシリンダを備えるシステムの異常を検知する異常検知装置であって、
   複数のエアシリンダのそれぞれの動作に要する複数の動作時間を取得する動作時間取得部と、
   複数のエアシリンダに関する前記複数の動作時間の変動傾向が、全体的に一致しているか否かを判定する異常判定部と、
   前記複数の動作時間の変動傾向が全体的に一致していると判定された場合、前記複数のエアシリンダの複数の動作時間に関する複数の正常範囲を変更する設定部と、を備え、
   前記異常判定部は、前記複数の動作時間の変動傾向が全体的に一致していないと判定した場合、エアシリンダの動作時間が、対応する前記正常範囲から逸脱した前記エアシリンダを異常であると判定する、異常検知装置。
2. 前記異常判定部は、複数のエアシリンダのうち所定割合以上または所定数以上のエアシリンダに関して、各エアシリンダの前記動作時間が、該エアシリンダに対応する前記正常範囲から逸脱していれば、前記複数の動作時間の変動傾向が全体的に一致していると判定する、請求項１に記載の異常検知装置。
3. 各エアシリンダの前記動作時間に関して、対応する前記正常範囲の内側に変動判定範囲が設定されており、
   前記異常判定部は、
   少なくとも１つのエアシリンダの前記動作時間が、該エアシリンダに対応する前記正常範囲から逸脱しており、かつ、
   複数のエアシリンダのうち所定割合以上または所定数以上のエアシリンダに関して、各エアシリンダの前記動作時間が、対応する前記変動判定範囲から逸脱していれば、前記複数の動作時間の変動傾向が全体的に一致していると判定する、請求項１に記載の異常検知装置。
4. 前記設定部は、前記複数の動作時間の変動傾向が全体的に一致していると判定された場合、前記複数のエアシリンダの複数の動作時間に関する前記複数の正常範囲と共に複数の前記変動判定範囲を変更する、請求項３に記載の異常検知装置。
5. 前記設定部は、前記複数の動作時間の変動傾向が全体的に一致していると判定された場合、各エアシリンダの前記正常範囲を、前記正常範囲の上限値と下限値との差が変更前より大きくなるように変更する、請求項１から４のいずれか一項に記載の異常検知装置。
6. 前記設定部は、前記複数の動作時間の変動傾向が全体的に一致していると判定された場合、各エアシリンダの前記正常範囲を、前記正常範囲の上限値と下限値との差が変更前より小さくなるように変更する、請求項１から４のいずれか一項に記載の異常検知装置。
7. 前記設定部は、前記複数の動作時間の変動傾向が全体的に一致していると判定された場合、各エアシリンダの前記正常範囲を、変更前の正常範囲の上限値または下限値の一方が、変更後の正常範囲の中に入るように変更する、請求項１から６のいずれか一項に記載の異常検知装置。
8. 前記複数のエアシリンダの数をＮとしたとき、前記所定数は（Ｎ−１）である、請求項２から４のいずれか一項に記載の異常検知装置。
9. 前記複数のエアシリンダには、同じ圧力の気体が供給されている、請求項１から８のいずれか一項に記載の異常検知装置。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の異常検知装置と、
    複数のエアシリンダと、
    前記複数のエアシリンダに供給する気体を制御する複数の電磁弁と、
    前記複数の電磁弁の開閉を制御する制御装置と、を備えている異常検知システム。
11. 複数のエアシリンダを備えるシステムの異常を検知する異常検知方法であって、
    複数のエアシリンダのそれぞれの動作に要する複数の動作時間を取得する動作時間取得ステップと、
    複数のエアシリンダに関する前記複数の動作時間の変動傾向が、全体的に一致しているか否かを判定する異常判定ステップと、
    前記異常判定ステップにて前記複数の動作時間の変動傾向が全体的に一致していると判定された場合、前記複数のエアシリンダの複数の動作時間に関する複数の正常範囲を変更する設定ステップと、を含み、
    前記異常判定ステップでは、前記複数の動作時間の変動傾向が全体的に一致していないと判定した場合、エアシリンダの動作時間が、対応する前記正常範囲から逸脱した前記エアシリンダを異常であると判定する、異常検知方法。

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