JPH06162371A - 装置の管理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】装置の異常発生を早期に自動的に検知し、製品
の不良発生及び装置の長期停止を防止する装置の管理装
置を提供する。 【構成】装置が発生する音あるいは振動の大きさを電気
信号に変換する感知手段（２１）と、電気信号の変化量
を基準値と比較する検出手段（２２）を有し基準値より
大きい場合に警報信号を発生する警報手段（２３）とを
備えている。また感知手段および検出手段は音の周波数
成分あるいは振動の振動数成分の変化も検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は加工や製造等に適用する
装置の管理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、工場および研究施設等では自動化
のため、装置の数に対してその装置を管理する人の数が
減ってきている。そのような状況の中で、装置の管理方
法は、加工が終了した製品の出来上り精度や品質を検査
し異常があった場合に装置の検査をするといった事後の
製品管理方法が用いられている。また、事前の対処とし
ては、限られた定期検査を実施することにより装置異常
を発見する取り組みが行われている。さらに、装置各部
に設けられたセンサー等による動作等の異常を自動的に
検知する取り組みもあるが、装置全体について管理でき
ているわけではない。

【０００３】ところで従来、１台の装置に一人の専門管
理者が配置されていた場合には、装置の異常の前兆を装
置音の変化や振動の変化から各管理者が経験に基づいて
察知し点検を行っていた。例えば、真空ポンプの異常の
場合には、回転音が高く大きくなり振動が大きくなる。
搬送系の異常の場合には、動作時に異音を発生したり通
常と異なる動作音を発生することがある。また、異常箇
所が接触するために通常と異なる振動を発したり、異常
部位の摩耗により振動が大きくなることがある。さらに
より単純な例としては、配管からの液体あるいは気体の
漏洩が有った場合には液体等が吹き出す音が発生する。

【０００４】これらの音あるいは振動の変化を人間の感
覚によって通常の音あるいは振動と比較して異常の有無
を判断していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような管理では、現在の管理体制のように一人の管理者
が多数の装置を管理するために一台の装置にかける注意
力が減る場合や、また、装置に対する熟練度が低くなっ
た場合に、異常の発生の有無を客観的に判断できなくな
った。また、全ての装置の異常の発生を管理することが
できなくなり、異常発生の発見が遅れることがあった。
異常発生の発見が遅れた場合には、加工を行っている製
品の不良を発生し大きな損害を発生する。また、発見が
遅れることにより装置の異常が悪化し、修理に要する時
間及び費用が増大し、さらに二次的な異常の発生等を生
じる問題がある。

【０００６】したがって、この発明の目的は、上記問題
点に鑑み、自動的に装置の異常の発生を検知することに
より、より早期に異常を検知し、製品の不良の発生およ
び装置の長期停止を防止することができる装置の管理装
置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の装置の管理装
置は、装置が発生する音の大きさを電気信号に変換する
感知手段と、前記音の変化に基づく前記電気信号の変化
を基準値と比較する検出手段を有し前記電気信号の変化
が前記基準値より大きい場合に警報信号を発生する警報
手段とを備えたものである。

【０００８】請求項２の装置の管理装置は、装置が発生
する音を周波数ごとに電気信号に変換する感知手段と、
前記音の変化に基づく前記電気信号の変化を前記周波数
ごとに基準値と比較する検出手段を有し前記電気信号の
変化が前記基準値より大きい場合に警報信号を発生する
警報手段とを備えたものである。請求項３の装置の管理
装置は、装置が発生する振動の大きさを電気信号に変換
する感知手段と、前記振動の変化に基づく前記電気信号
の変化を基準値と比較する検出手段を有し前記電気信号
の変化が前記基準値より大きい場合に警報信号を発生す
る警報手段とを備えたものである。

【０００９】請求項４の装置の管理装置は、装置が発生
する振動を振動数ごとに電気信号に変換する感知手段
と、前記振動の変化に基づく前記電気信号の変化を前記
振動数ごとに基準値と比較する検出手段を有し前記電気
信号の変化が前記基準値より大きい場合に警報信号を発
生する警報手段とを備えたものである。請求項５の装置
の管理装置は、請求項１、請求項２、請求項３または請
求項４において、前記感知手段は前記装置の各動作ごと
に感知し、前記検出手段は前記装置の各動作ごとに前記
基準値と比較するものである。

【００１０】

【作用】請求項１の装置の管理装置によれば、装置が発
生する音の大きさを感知手段により電気信号に変換し、
音の変化に基づく電気信号の変化を検出手段により基準
値と比較して電気信号の変化が基準値より大きい場合に
警報手段により警報信号を発生する。このように、装置
の発生音の変化が異常であるときに警報手段の動作によ
り装置の異常を知ることができるので、従来のように人
間の感覚に頼ることなく、装置の異常の有無の判断が客
観的かつ自動的に行え、また早期に異常が検知できるの
で製品の不良の発生や装置の長期停止を防止することが
できる。

【００１１】請求項２の装置の管理装置によれば、装置
が発生する音を感知手段により周波数ごとに電気信号に
変換し、音の変化に基づく電気信号の変化を検出手段に
より周波数ごとに基準値と比較して電気信号の変化が基
準値より大きい場合に警報手段により警報信号を発生す
るため、請求項１の作用のほか、単純な音量でなく周波
数に別けて比較することにより、周囲の装置や環境の変
動の要因と区別して装置の異常を精度よく検知すること
ができる。

【００１２】請求項３の装置の管理装置によれば、装置
が発生する振動の大きさを感知手段により電気信号に変
換し、振動の変化に基づく電気信号の変化を検出手段に
より基準値と比較して電気信号の変化が基準値より大き
い場合に警報手段により警報信号を発生するため、請求
項１の作用のほか、音に比べて他の装置の影響を受けに
くい自動管理が可能となる。

【００１３】請求項４の装置の管理装置によれば、装置
が発生する振動を感知手段により振動数ごとに電気信号
に変換し、振動の変化に基づく電気信号の変化を検出手
段により振動数ごとに基準値と比較して電気信号の変化
が基準値より大きい場合に警報手段により警報信号を発
生するため、請求項３の作用のほか、単純な振動の大き
さでなく振動数に別けて比較することにより、周囲の装
置や環境の変動の要因と区別して装置の異常を精度よく
検知することができる。

【００１４】請求項５の装置の管理装置によれば、請求
項１、請求項２、請求項３または請求項４において、前
記感知手段は前記装置の各動作ごとに電気信号に変換
し、前記検出手段は前記装置の各動作ごとに前記基準値
と比較するため、請求項１、請求項２、請求項３または
請求項４の作用のほか、装置の動作毎に区切って発生す
る音や振動の変化を監視できるので、各動作過程を含め
た全範囲を平均して比較する場合に比べて、ほぼ同レベ
ルの音量で比較するため異常発生の精度を上げることが
できる。また、平均する時間が短くなり、異常発生を検
知するまでに要する時間が短くなる。さらに、どの過程
で異常が発生したか明確にできるため、原因調査や修理
等の対応を迅速に行うことができる。

【００１５】

【実施例】本発明の第１の実施例の装置の管理装置につ
いて、図１および図２を参照しながら説明する。図１は
この実施例における装置の管理装置の概略図を示し、１
０は装置の一例である加工装置、２１は感知手段である
集音器、２２は検出手段である音量比較器、２３は警報
手段の警報器である。

【００１６】加工装置１０は、薄膜形成装置や形状加工
装置等を用い、例えば図１に示すように反応室や加工台
のような加工部１１と、加工部１１に製品を設置するた
めのベルトコンベヤーやロボットアームのような搬送部
１２、加工部１１内を真空引きや排気するためのポンプ
等からなる真空部１３などから構成される。そして、そ
のいずれかにおいて部品の劣下等が発生した場合には、
図２に示すような発生音の変化を生じる。

【００１７】図２は時間の変化と共に装置が発生する音
の大きさが変化する様子をグラフに示したものであっ
て、３１は劣下が発生した時点、３２が破損が生じた時
点を示す例である。正常時にはある一定の音量の音が発
生しているが、劣下が発生した時点３１で発生する音量
が大きくなり、この例では徐々に劣下が進むと共に音量
が次第に大きくなり、ある時間の後の時点３２で劣下し
た箇所が破損し、その後は音量が一定となっている。

【００１８】感知手段である集音器２１は、加工装置１
０が発生する音を電気信号に変換する。集音器２１は周
囲で発生する音が小さく、環境からの影響が小さい場合
には装置全体の発生音を集音するように集音効率の大き
い集音器を用いる。逆に、発生音の大きな装置が周囲に
設置されている場合には指向性の高い集音器を他の装置
の発生音を集音しないような向きに設置する。

【００１９】検出手段である音量比較器２２は、音の変
化に基づく電気信号の変化を基準値と比較する。基準値
は、予め任意に設定した値あるいは予め記録された値等
の定数や、過去の一定時間の平均値、または定期検査後
等の後の最も正常であると思われるときの値等を用い
る。これらの基準値と集音器２１から送られる電気信号
との比較は、電子回路を用いたデジタル値での比較や、
電気回路の設定の調整つまりしきい値を決める可変抵抗
の値の調整によるアナログ回路での比較等がある。

【００２０】警報手段である警報器２３は、音量比較器
２２により検出される音の変化に基づく電気信号の変化
が基準値より大きい場合に警報信号を発生する。この実
施例では、音量比較器２２の検出時の電気信号の変化よ
りもさらに一定の値の変動があった場合、例えば予め設
定してある上限値を越えた場合や、通常の音量から１０
％以上変動した場合に警報を発するように設定している
が、これも基準値に含まれるものである。警報は、管理
者に警報音や警報ランプにより視聴覚を通じて知らせる
場合や、異常音を発生している装置に信号を送り自動的
に停止させる場合、装置管理のコンピュータ等に状況等
を通信し一括管理する方法等がある。

【００２１】ここで、装置の発生音は周囲の環境の変動
の影響を受けにくいように一定時間の平均値を用いるも
のとする。例えば、装置の周囲を人が通過する場合には
短時間でかつランダムに発生するので、長時間の平均値
を用いるあるいは定期的に繰り返される値のみを用いる
ことにより誤認識を防ぐことができる。また、装置の種
類によっても平均する時間の長さは異なり、短時間で異
なる処理が繰り返される装置ではそれらの処理がすべて
含まれた時間を設定しなければ処理が異なる度に警報を
発することになるので長時間を設定する必要がある。常
に一定の処理を連続して行う装置では短時間の設定が可
能である。

【００２２】この実施例によれば、装置が発生する音の
大きさを感知手段により電気信号に変換し、音の変化に
基づく電気信号の変化を検出手段により基準値と比較し
て電気信号の変化が基準値より大きい場合に警報手段に
より警報信号を発生する。このように、装置の発生音の
変化が異常であるときに警報手段の動作により装置の異
常を知ることができるので、従来のように人間の感覚に
頼ることなく、装置の異常の有無の判断が客観的かつ自
動的に行え、また早期に異常が検知できるので製品の不
良の発生や装置の長期停止を防止することができる。

【００２３】本発明の第２の実施例について図３を参照
しながら説明する。すなわち、この装置の管理装置は、
第１の実施例において、感知手段である集音器２１で加
工装置１０の各動作ごとの音を電気信号に変換し、検出
手段の音量比較器２２で加工装置１０の各動作ごとの変
化を検出するものである。例えば図１に示す加工装置が
バッチ式の場合、加工の対象物を加工室内に搬入する過
程と、処理を始める前の加工室の排気等の準備過程と、
実際の処理過程、並びに処理後の搬出過程がある場合が
ある。各々の過程では、動作が異なるため発生音量が異
なり、図３のように周期的に発生音の音量が変化する。

【００２４】この図３の例では、第１搬入時４１では搬
送ロボットの動作音が発生し、第１の排気時４２では排
気系つまり真空ポンプあるいは排気ファン等の動作音が
発生する。第１処理時４３では排気音に加えて研磨音や
ビームの発生音等が発生する。第１搬出時４４には第１
搬入時４１と同様に搬送ロボットの動作音が発生する。
これらはそれぞれ異なった音量を発生し、グラフに示す
ような変化が生じる。実際には、装置が待機している状
態があり図３中の第１待機時４５の期間に相当する。

【００２５】装置が正常なときには、これらの音量が繰
り返し発生するが、例えば搬送系に異常が生じた場合に
は図３のように故障発生時点５１以後の第２搬入時４６
と第２搬出時４９の間の発生音の音量が大きくなる。そ
の他の第２排気時４７や第２処理時４８、および第２待
機時５０の間の発生音量は変化しない。このような装置
の場合、装置の各動作工程の区切りに図１の集音器２１
により集音して電気信号を発生させ、音量比較器２２で
比較することにより、各工程毎に基準値からの音量の変
化を管理することが可能である。近年の加工装置１０で
は、ほとんどがコンピュータで制御されているため、工
程の区切り毎に電気信号を発生することは容易である。

【００２６】この実施例によれば、集音器２１で加工装
置１０の各動作ごとの音を感知し、音量比較的２２で加
工装置１０の各動作ごとに基準値と比較するため、加工
装置１０の動作毎に区切って発生する音や振動の変化を
監視できるので、各動作過程を含めた全範囲を平均して
比較する場合に比べて、ほぼ同レベルの音量で比較する
ため異常発生の精度を上げることができる。また、平均
する時間が短くなり、異常発生を検知するまでに要する
時間が短くなる。さらに、どの過程で異常が発生したか
明確にできるため、原因調査や修理等の対応を迅速に行
うことができる。

【００２７】本発明の第３の実施例について図４ないし
図６を参照しながら説明する。すなわち、この装置の管
理装置は、第１の実施例において、装置が発生する音を
感知手段により周波数ごとに電気信号に変換し、音の変
化に基づく電気信号の変化を検出手段により周波数ごと
に基準値と比較して電気信号の変化が基準値より大きい
場合に警報手段により警報信号を発生するものである。

【００２８】図４は感知手段で感知する正常な装置の発
生音の周波数分布図、すなわち発生音の周波数毎の振幅
の大きさを示したグラフである。音は広い周波数に渡っ
て分布しており、それをある周波数の幅で区切ってその
幅内の音の大きさを示したものである。第１の実施例お
よび第２の実施例では音量のみを扱ったため、図４に示
す中心値６３あるいは全体の総和で比較していることに
なる。

【００２９】図５は装置に異常が発生した際の周波数の
変化を示したグラフである。正常時の周波数分布６１に
対して、異常が発生した際の周波数分布を中心値６３を
一致するようにグラフに重ね合わせると、異常により新
たに周波数分布が変化した部分６２のみ差が生じる。こ
の事は、経験的には異常が発生したときに、金属音が発
生する、ポンプの低い音が大きくなる、回転部がカラカ
ラと音がなるといった感覚で知覚されるものである。

【００３０】したがって、発生音の周波数分布を用い
て、周波数の平均つまり中心値６３を一致させた場合の
各周波数の差の絶対値の和の変動を監視したり、あるい
は、各周波数毎に基準値を設けて各々の周波数の振幅の
差の和や最大値を監視することにより自動管理が可能と
なる。また、図６に示すように周囲の環境の周波数分布
６５に対して予想される異常発生音の周波数帯が異なる
と予想できる場合には、装置の発生音のある周波数帯の
みの音量の変化を管理する。すなわち、この周波数範囲
のみを感知手段で感知することによって装置の自動管理
が可能である。この監視領域６６は、環境の発生音の周
波数分布の小さい部分や、異常音が発生すると予想され
る周波数を元に決定するが、特に環境の発生音の変動が
大きい周波数を避けるように設定することにより精度良
く管理することが可能となる。

【００３１】この実施例によれば、単純な音量でなく周
波数に別けて比較することにより、周囲の装置や環境の
変動の要因と区別して装置の異常を精度よく検知するこ
とができる。すなわち、発生音を周波数に分けて扱うこ
とにより周囲の影響を受けにくい自動管理が可能とな
る。また、音量のみでなく周波数分布で管理することに
より、より微妙な変化まで検知できる自動管理が可能で
ある。

【００３２】この第３の実施例では周波数分布を管理す
ることのみを示したが、第３の実施例の変形例として、
第２の実施例で示したように、感知手段で装置の各動作
ごとの周波数分布を電気信号に変換し、検出手段で装置
の各動作ごとに基準値と比較するようにしてもよい。こ
のように装置の各動作と連動しつつ周波数分布を監視す
ることにより、第２の実施例の効果を含んだより精度の
よい自動管理が可能となる。

【００３３】本発明の第４の実施例について説明する。
すなわち、この装置の管理装置は、装置が発生する振動
を感知手段により電気信号に変換し、振動の変化に基づ
く電気信号の変化を検出手段により基準値と比較して電
気信号の変化が基準値より大きい場合に警報手段により
警報信号を発生するものである。感知手段は、たとえば
接触式のセンサーや振動の振幅の大きさを圧電素子にか
かる圧力の変化として与えることにより電気信号に変換
するセンサーやマイクロホンなどを用いる。検出手段お
よび警報手段は第１の実施例と同様であり、変換された
電気信号は、音の変化の検出の場合と同様に検出手段で
基準値と比較し警報手段で警報する。

【００３４】この実施例によれば、第１の実施例と同効
果があるほか、音に比べて他の装置の影響を受けにくい
自動管理が可能となる。この実施例の変形例として、用
いるセンサーの種類によっては、振動の振動数成分も感
知することができるので、第３の実施例と同様に振動の
振動数分布の変化を検出し警報することにより、第３の
実施例と同様な効果を前記効果に加えることができる。
また第２の実施例と同様に、装置の各動作ごとの振動を
電気信号に変換し、検出手段で装置の各動作ごとの振動
の変化を検出することが可能であり、この場合第２の実
施例と同様な効果も有する。

【００３５】

【発明の効果】請求項１の装置の管理装置によれば、装
置が発生する音の大きさを感知手段により電気信号に変
換し、音の変化に基づく電気信号の変化を検出手段によ
り基準値と比較して電気信号の変化が基準値より大きい
場合に警報手段により警報信号を発生するようにしたた
め、装置の発生音の変化が異常であるときに警報手段の
動作により装置の異常を知ることができるので、従来の
ように人間の感覚に頼ることなく、装置の異常の有無の
判断が客観的かつ自動的に行え、また早期に異常が検知
できるので製品の不良の発生や装置の長期停止を防止す
ることができるという効果がある。

【００３６】請求項２の装置の管理装置によれば、装置
が発生する音を感知手段により周波数ごとに電気信号に
変換し、音の変化に基づく電気信号の変化を検出手段に
より周波数ごとに基準値と比較して電気信号の変化が基
準値より大きい場合に警報手段により警報信号を発生す
るため、請求項１の効果のほか、単純な音量でなく周波
数に別けて比較することにより、周囲の装置や環境の変
動の要因と区別して装置の異常を精度よく検知すること
ができる。

【００３７】請求項３の装置の管理装置によれば、装置
が発生する振動の大きさを感知手段により電気信号に変
換し、振動の変化に基づく電気信号の変化を検出手段に
より基準値と比較して電気信号の変化が基準値より大き
い場合に警報手段により警報信号を発生するため、請求
項１の効果のほか、音に比べて他の装置の影響を受けに
くい自動管理が可能となる。

【００３８】請求項４の装置の管理装置によれば、装置
が発生する振動を感知手段により振動数ごとに電気信号
に変換し、振動の変化に基づく電気信号の変化を検出手
段により振動数ごとに基準値と比較して電気信号の変化
が基準値より大きい場合に警報手段により警報信号を発
生するため、請求項３の効果のほか、単純な振動の大き
さでなく振動数に別けて比較することにより、周囲の装
置や環境の変動の要因と区別して装置の異常を精度よく
検知することができる。

【００３９】請求項５の装置の管理装置によれば、請求
項１、請求項２、請求項３または請求項４において、前
記感知手段は前記装置の各動作ごとに電気信号に変換
し、前記検出手段は前記装置の各動作ごとに前記基準値
と比較するため、請求項１、請求項２、請求項３または
請求項４の効果のほか、装置の動作毎に区切って発生す
る音や振動の変化を監視できるので、各動作過程を含め
た全範囲を平均して比較する場合に比べて、ほぼ同レベ
ルの音量で比較するため異常発生の精度を上げることが
できる。また、平均する時間が短くなり、異常発生を検
知するまでに要する時間が短くなる。さらに、どの過程
で異常が発生したか明確にできるため、原因調査や修理
等の対応を迅速に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における装置の管理装置
の概略図である。

【図２】装置の発生音の時間に対する音量の変化を示す
グラフである。

【図３】本発明の第２の実施例における動作説明のため
の装置の動作ごとの発生音量の時間変化を示すグラフで
ある。

【図４】本発明の第３の実施例における動作説明のため
の装置の発生音の周波数分布を示すグラフである。

【図５】その発生音の変化による周波数分布の変化を示
すグラフである。

【図６】発生音の監視領域の周波数を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１０ 装置の一例の加工装置 ２１ 感知手段の集音器 ２２ 検出手段の音量比較器 ２３ 警報手段の警報器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装置が発生する音の大きさを電気信号に
   変換する感知手段と、前記音の変化に基づく前記電気信
   号の変化を基準値と比較する検出手段を有し前記電気信
   号の変化が前記基準値より大きい場合に警報信号を発生
   する警報手段とを備えた装置の管理装置。
2. 【請求項２】 装置が発生する音を周波数ごとに電気信
   号に変換する感知手段と、前記音の変化に基づく前記電
   気信号の変化を前記周波数ごとに基準値と比較する検出
   手段を有し前記電気信号の変化が前記基準値より大きい
   場合に警報信号を発生する警報手段とを備えた装置の管
   理装置。
3. 【請求項３】 装置が発生する振動の大きさを電気信号
   に変換する感知手段と、前記振動の変化に基づく前記電
   気信号の変化を基準値と比較する検出手段を有し前記電
   気信号の変化が前記基準値より大きい場合に警報信号を
   発生する警報手段とを備えた装置の管理装置。
4. 【請求項４】 装置が発生する振動を振動数ごとに電気
   信号に変換する感知手段と、前記振動の変化に基づく前
   記電気信号の変化を前記振動数ごとに基準値と比較する
   検出手段を有し前記電気信号の変化が前記基準値より大
   きい場合に警報信号を発生する警報手段とを備えた装置
   の管理装置。
5. 【請求項５】 前記感知手段は前記装置の各動作ごとに
   電気信号に変換し、前記検出手段は前記装置の各動作ご
   とに前記基準値と比較する請求項１、請求項２、請求項
   ３または請求項４記載の装置の管理装置。