WO2024252875A1 - 診断センサおよびこれを用いた状態判定システム - Google Patents

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WO2024252875A1
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sensor
vibration
frequency range
housing
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和明 馬渡
宏樹 松井
文明 水野
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Denso Corp
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Denso Corp
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    • G—PHYSICS
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    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
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    • G—PHYSICS
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    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/24—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass

Definitions

  • This disclosure relates to a diagnostic sensor and a condition determination system using the same.
  • Patent Document 1 proposes a diagnostic sensor that has a vibration sensor and an acoustic emission (hereinafter simply referred to as AE) sensor. Specifically, in this diagnostic sensor, a detection signal is output from the vibration sensor according to the state of the low frequency side, and a detection signal is output from the AE sensor according to the state of the high frequency side. The AE sensor outputs a detection signal according to the elastic waves generated when elastic energy is released.
  • AE acoustic emission
  • the surface of the mounted member may be rough.
  • the AE sensor that detects the state of the high frequency side detects the elastic waves propagated from the mounted member through a solid part, so it is easily affected by the surface roughness of the mounted member, and if the surface of the mounted member is rough, the detection accuracy may be reduced.
  • the placement constraints may be large.
  • a diagnostic sensor that is attached to a mounted member for use includes a vibration sensor that outputs a vibration detection signal corresponding to vibrations in a first detection frequency range, a sound sensor that outputs a sound detection signal corresponding to sound propagating through space in a second detection frequency range that includes frequencies higher than the first detection frequency range, and a housing that has an accommodation space for accommodating the vibration sensor and the sound sensor and has a through hole formed on one side that faces the mounted member when attached to the mounted member for guiding sound.
  • the diagnostic sensor is configured to have a vibration sensor and a sound sensor, and the state of the high frequency side is detected by the sound sensor.
  • the sound sensor then outputs a sound detection signal corresponding to the sound propagating through space. Therefore, compared to, for example, detecting the state of the high frequency side with an AE sensor, the sound sensor outputs a sound detection signal corresponding to the sound propagating through space, making it less susceptible to the influence of the surface of the mounted component and reducing placement constraints.
  • this diagnostic sensor it is possible to reduce placement constraints while suppressing a decrease in the detection accuracy of the state of the high frequency side.
  • the condition determination system includes the above-mentioned diagnostic sensor and a control unit that performs a predetermined process, and the control unit determines the condition of the determination target part using a vibration determination signal based on the vibration detection signal and a sound determination signal based on the sound detection signal.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a state determination system according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of a sound detection element.
  • FIG. 2 is a plan view showing the configuration of a sound detection element.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a sound sensor.
  • FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view of a diagnostic sensor attached to a mounting member.
  • FIG. FIG. 1 is a schematic diagram of a machine tool including a mounted component.
  • 5 is a flowchart showing an abnormality determination as a state determination executed by a control unit.
  • 5 is a flowchart showing a self-diagnosis determination executed by a control unit.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a filter setting process executed by a control unit.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of a state determination system according to a second embodiment.
  • FIG. FIG. 13 is a schematic diagram of a state determination system according to a third embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the vicinity of a sound sensor in a fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the vicinity of a vibration sensor in a fifth embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the vicinity of a vibration sensor in a modified example of the fifth embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of a state determination system according to a sixth embodiment.
  • the state determination system of the first embodiment will be described with reference to the drawings.
  • the state determination system of this embodiment is used to detect the state of the determination target part, for example, to determine the state of wear of cutting tools used in cutting and grinding, and to determine the state of cracks, chips, and galling of presses and molding machines.
  • the state determination system of this embodiment is also used to determine the state of damage, wear, lubrication state, and the like of bearings, and to determine the state of air leaks and abnormal noises of fans and piping.
  • the state determination system of this embodiment is used, for example, for state determination to extract optimal processing conditions when processing a workpiece.
  • extracting optimal processing conditions when processing a workpiece means that the determination target part is the workpiece and extracting optimal processing conditions from the state of the workpiece.
  • the state determination system is applied to a machine tool having a cutting tool to perform state determination of the cutting tool.
  • the state determination system of this embodiment can be used to perform state determination of various determination target parts.
  • the state determination system of this embodiment is configured to include a diagnostic sensor 1, a control unit 2, and an alarm unit 3. First, the configuration of the diagnostic sensor 1 will be described.
  • the diagnostic sensor 1 includes a vibration sensor 10, a sound sensor 20, a first wiring board 30, a second wiring board 40, and a housing 50.
  • a vibration sensor 10 and one sound sensor 20 are provided, but at least one of the vibration sensor 10 and the sound sensor 20 may be provided in multiples.
  • the vibration sensor 10 includes a vibration detection element that outputs a vibration detection signal corresponding to the applied vibration.
  • the vibration sensor 10 of this embodiment outputs a vibration detection signal corresponding to vibration in a first detection frequency range.
  • the first detection frequency range is, for example, 1 Hz to 10 kHz.
  • the vibration detection element constituting the vibration sensor 10 is not particularly limited in configuration, but may be, for example, a contact type piezoelectric element, an electromagnetic or electrostatic acceleration detection element, or an angular velocity detection element.
  • the vibration detection element may be composed of a plurality of acceleration detection elements so that the first to third axes are the detection axes.
  • the vibration detection element When the vibration detection element is composed of an acceleration detection element and an angular velocity detection element, the vibration detection element may be composed of a plurality of acceleration detection elements and angular velocity detection elements so that the first to sixth axes are the detection axes. Furthermore, the vibration sensor 10 also outputs a signal outside the first detection frequency range, but the signal outside the first detection frequency range is a signal with low reliability and is not a signal corresponding to vibration. Therefore, the first detection frequency range in this embodiment can be said to be the range in which a vibration detection signal that meets the required reliability is output.
  • the sound sensor 20 includes a sound detection element 200 that outputs a sound detection signal corresponding to the applied sound.
  • the sound sensor 20 of this embodiment outputs a sound detection signal corresponding to a sound in the second detection frequency range.
  • the second detection frequency range is, for example, 20 Hz to 20 kHz.
  • the second detection frequency range includes a higher frequency side than the first detection frequency range, and the sound sensor 20 of this embodiment is configured to be able to detect a state on the higher frequency side than the vibration sensor 10.
  • the second detection frequency range of this embodiment includes a superimposed frequency range that overlaps with the first detection frequency range.
  • the sound detection element 200 constituting the sound sensor 20 is not particularly limited, but is, for example, configured as a piezoelectric type, electrostatic type, or capacitor type, and is a piezoelectric type in this embodiment.
  • the sound sensor 20 also outputs a signal outside the second detection frequency range, but the signal outside the second detection frequency range is a signal with low reliability and is not a signal corresponding to the sound. For this reason, the second detection frequency range of this embodiment can be said to be a range in which a sound detection signal that meets the required reliability is output.
  • the vibration sensor 10 of this embodiment is configured with a vibration detection element packaged
  • the sound sensor 20 of this embodiment is configured with a sound detection element packaged.
  • the vibration sensor 10 and the sound sensor 20 are arranged on the first and second wiring boards 30, 40 as described below, it is preferable for ease of assembly to be a leadless structure, with pad-like terminals arranged on the outer surface, as a QFN.
  • QFN is an abbreviation for Quad Flat Non-leaded Package.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of the packaged vibration sensor 10 and sound sensor 20.
  • the sound detection element 200 includes a support 210 and a vibration portion 220, and has a rectangular planar shape.
  • the support 210 includes a support substrate 211 having one surface 211a and the other surface 211b, and an insulating film 212 formed on the one surface 211a of the support substrate 211.
  • the support substrate 211 is made of, for example, a silicon substrate, and the insulating film 212 is made of an oxide film.
  • the vibration part 220 is disposed on the support 210.
  • a recess 210a is formed in the support 210 to allow the inner edge side of the vibration part 220 to float. Therefore, the vibration part 220 has a configuration including a support region 221a disposed on the support 210, and a floating region 221b that is connected to the support region 221a and floats above the recess 210a.
  • the recess 210a in this embodiment has an open end on the vibration part 220 side that is rectangular in plan view. Therefore, the entire floating region 221b has a rectangular plan view.
  • slits 230 are formed which penetrate the floating region 221b in the thickness direction.
  • the slits 230 are formed so as to divide the floating region 221b into four. More specifically, two slits 230 are formed so as to pass through the center C1 of the floating region 221b and extend toward opposing corners of the floating region 221b.
  • the slits 230 extend from each corner of the floating region 221b, which has a rectangular shape in plan view, toward the center C1, and are formed so that the slits 230 intersect at the center C1.
  • the floating region 221b is separated into four vibration regions 222 which have an approximately triangular shape in plan view.
  • Each vibration region 222 is a cantilever with the end on the support region 221a side as a fixed end and the tip end on the opposite side to the support region 221a as a free end.
  • the surface of the vibration region 222 opposite the support 210 is described as one surface 222a of the vibration region 222, and the surface of the vibration region 222 on the support 210 side is described as the other surface 222b of the vibration region 222.
  • the vibration region 222 corresponds to a detection unit that outputs a sound detection signal when sound is applied.
  • the vibration section 220 is configured to have a piezoelectric film 240 and an electrode film 250 connected to the piezoelectric film 240.
  • the piezoelectric film 240 has a lower piezoelectric film 241 and an upper piezoelectric film 242 laminated on the lower piezoelectric film 241.
  • the lower piezoelectric film 241 and the upper piezoelectric film 242 are configured using lead-free piezoelectric ceramics such as scandium aluminum nitride (ScAlN) and aluminum nitride (AlN).
  • the electrode film 250 is formed at a predetermined location in the vibration region 222 so as to be connected to the piezoelectric film 240, and is made of molybdenum, copper, platinum, titanium, or the like.
  • the electrode film 250 includes a lower electrode film 251 formed below the lower piezoelectric film 241, an intermediate electrode film 252 formed between the lower piezoelectric film 241 and the upper piezoelectric film 242, and an upper electrode film 253 formed above the upper piezoelectric film 242.
  • the lower electrode film 251 and the intermediate electrode film 252 are disposed so as to face each other with the lower piezoelectric film 241 in between.
  • the intermediate electrode film 252 and the upper electrode film 253 are disposed so as to face each other with the upper piezoelectric film 242 in between.
  • the vibration region 222 When the vibration region 222 is supported in a cantilever manner as described above, the stress generated when the vibration region 222 (i.e., the piezoelectric film 240) vibrates tends to be greater on the fixed end side where the vibration region 222 is supported than on the free end side. For this reason, the vibration region 222 is divided into a first region R1 where the stress tends to be greater, and a second region R2 where the stress tends to be smaller.
  • an electrode film 250 is formed in each of the first region R1 and the second region R2.
  • the electrode film 250 formed in the first region R1 and the electrode film 250 formed in the second region R2 are insulated from each other.
  • the electrode film 250 formed in the first region R1 is connected to an electrode portion (not shown) via wiring or the like formed in the support region 221a, although this is not shown in the figure.
  • the lower electrode film 251, intermediate electrode film 252, and upper electrode film 253 in each vibration region 222 are connected to the electrode portion so that the change in charge in the first region R1 of each vibration region 222 can be output as a single sound detection signal.
  • the lower electrode film 251, intermediate electrode film 252, and upper electrode film 253 formed in the second region R2 are not electrically connected to the respective electrode portions and are in a floating state. Therefore, the lower electrode film 251, intermediate electrode film 252, and upper electrode film 253 formed in the second region R2 are not necessarily required, but in this embodiment, they are provided to protect the portions of the lower piezoelectric film 241 and upper piezoelectric film 242 located in the second region R2.
  • the vibration section 220 of this embodiment has a base film 260 on which the lower piezoelectric film 241 and the lower electrode film 251 are disposed.
  • the piezoelectric film 240 and the electrode film 250 are disposed on the support 210 via the base film 260.
  • the other surface 222b of each vibration region 222 is formed of the base film 260.
  • the base film 260 is not necessarily required, but is provided to facilitate crystal growth when forming the lower piezoelectric film 241 and the like.
  • the base film 260 is made of aluminum nitride or the like.
  • the piezoelectric film 240 has a thickness of about 1 ⁇ m, and the base film 260 has a thickness of about several tens of nm. In other words, the base film 260 is made extremely thin compared to the piezoelectric film 240.
  • the above is the configuration of the sound detection element 200.
  • the sound sensor 20 of this embodiment is packaged as described above, and as shown in FIG. 4, the sound detection element 200 is accommodated in a box-shaped storage box 21 having a storage space 21a.
  • the storage box 21 has a wiring board 22 and a lid portion 23 that is arranged on the wiring board 22 and forms the storage space 21a.
  • the wiring board 22 is omitted, appropriate wiring is formed so that a QFN structure can be formed, and a communication hole 22a that communicates between the outside and the storage space 21a is formed.
  • the sound detection element 200 is arranged on the wiring board 22 via the joint member 24 so that the communication hole 22a is connected to the recess 210a.
  • the sound detection element 200 is also electrically connected to the wiring board 22 via a wire or the like not shown.
  • the storage space 21a of the sound sensor 20 can be said to be roughly divided into a pressure-receiving surface space V1 surrounded by the recess 210a, and a back space V2 different from the pressure-receiving surface space V1.
  • the back space V2 can be said to be the space of the storage space 21a excluding the pressure-receiving surface space V1, and can also be said to be a space that affects the one surface 222a side of the vibration region 222.
  • the first wiring board 30 and the second wiring board 40 are each composed of a printed circuit board or the like having one surface 30a, 40a and the other surface 30b, 40b.
  • the first wiring board 30 and the second wiring board 40 each have one-surface wiring formed on the one surface 30a, 40a side and other-surface wiring formed on the other surface 30b, 40b side.
  • the one-surface wiring and other-surface wiring are appropriately electrically connected via through-hole wiring or the like that penetrates in the thickness direction.
  • the sound sensor 20 is arranged on the first surface 30a of the first wiring board 30 and is electrically connected to the sound sensor 20.
  • the first wiring board 30 has a communication hole 31 formed therein that penetrates between the first surface 30a and the other surface 30b.
  • the sound sensor 20 is arranged on the first surface 30a of the first wiring board 30 so that the communication hole 31 is connected to the communication hole 22a and the recess 210a of the sound sensor 20.
  • the second wiring board 40 has the vibration sensor 10 arranged on one surface 40a and is electrically connected to the vibration sensor 10.
  • electronic components for reducing noise such as resistors and capacitors, are also appropriately arranged on the first wiring board 30 and the second wiring board 40.
  • the housing 50 is made of a resin material, a metal material, or the like, and has an approximately rectangular parallelepiped shape with an outer surface 51, an outer surface 52, and four side surfaces 53 connecting the outer surface 51 and the outer surface 52, and has a storage space 50a inside.
  • the outer surface 51 corresponds to one surface.
  • the housing 50 is a part that is fixed to a workpiece 300 such as a machine tool as described below, and in this embodiment, the outer surface 51 is provided to face the workpiece 300.
  • the part of the housing 50 that faces the workpiece 300 and constitutes the outer surface 51 will be referred to as the facing part 500, and the surface of the facing part 500 opposite the outer surface 51 and that constitutes the storage space 50a will be referred to as the inner surface 54.
  • the housing 50 of this embodiment is configured by assembling a bottomed cylindrical case 61 having an opening and a lid 62 that closes the opening of the case 61, and the opposing part 500 is configured by the bottom of the case 61.
  • the housing 50 is described as having a substantially rectangular parallelepiped shape with four side surfaces 53, but the external shape of the housing 50 is not particularly limited.
  • the housing 50 since the housing 50 is the part that the worker actually handles when the diagnostic sensor 1 is attached to the mounted member 300, it is preferable that the housing 50 has a shape having at least two side surfaces 53 to improve handling.
  • the housing 50 has a through hole 510 formed in the facing portion 500 to guide sound from outside the housing 50.
  • the through hole 510 is cylindrical with a rectangular cross section.
  • the through hole 510 may be tapered (i.e., horn-shaped) so that the width narrows from the outer surface 51 toward the inner surface 54 to make it easier to guide sound.
  • the housing 50 has an annular groove 520 formed around the through hole 510 on the outer surface 51 side.
  • the annular groove 520 is annular about the central axis of the through hole 510.
  • An O-ring is disposed in the groove 520 as a sealing member 530.
  • the sealing member 530 may be a square ring having a square cross-sectional shape.
  • the groove 520 and sealing member 530 are described here as being annular, the groove 520 and sealing member 530 may be in the shape of a square frame, and the detailed shape is not particularly limited.
  • the groove 520 may be a dovetail groove whose width increases as the depth from the outer surface 51 side increases to prevent the sealing member 530 from falling off.
  • a magnet 540 is disposed on the outer surface 51 of the housing 50 as an attachment member.
  • the magnet 540 is integrated with the housing 50 by press-fitting, screw fastening, insert molding, or the like.
  • the magnet 540 is provided on the opposite side of the through hole 510 across the sealing member 530.
  • a plurality of magnets 540 are provided, and are provided so as to be rotationally symmetrical with respect to the sealing member 530 in the normal direction (hereinafter simply referred to as the normal direction) to the outer surface 51.
  • the magnet 540 can also be said to be provided so as to be rotationally symmetrical with respect to the through hole 510.
  • the magnet 540 may also be provided so as to be annular and rotationally symmetrical with respect to the sealing member 530 as the reference, as shown in FIG. 6.
  • the magnet 540 may be provided so as to be frame-shaped. In Figure 1, the vertical direction of the paper corresponds to the normal direction.
  • the vibration sensor 10, sound sensor 20, first wiring board 30, and second wiring board 40 are housed in the housing space 50a of the housing 50.
  • the first wiring board 30 and the second wiring board 40 are stacked at a predetermined distance and fixed to the facing part 500 of the housing 50 via fastening members 70.
  • the predetermined distance refers to a distance at which the sound sensor 20 and the second wiring board 40 are not in contact with each other and are separated from each other.
  • the fastening members 70 correspond to the fixing members.
  • the first wiring board 30 is fixed to the housing 50 by inserting the first fastening member 71 into the outer edge and fastening the first fastening member 71 to the facing portion 500 with the other surface 30b side positioned on the facing portion 500 side of the housing 50.
  • the first wiring board 30 is fixed to the housing 50 by four first fastening members 71 arranged to surround the sound sensor 20 in the normal direction.
  • the first wiring board 30 is fixed to the housing 50 so that the communication hole 31 and the through hole 510 are connected.
  • the communication hole 31 and the through hole 510 are each cylindrical, and the first wiring board 30 is fixed to the housing 50 so that the central axes of the communication hole 31 and the through hole 510 coincide with each other.
  • the first fastening member 71 in this embodiment is composed of a screw member with a male-female thread structure in which a male thread structure is formed on one end side and a female thread structure is formed on the other end side, and the one end side is fastened to the opposing part 500.
  • the second wiring board 40 is arranged on the first wiring board 30 with the other surface 30b side positioned on the first wiring board 30 side, and the second fastening member 72 is inserted through the outer edge and fastened to the first fastening member 71.
  • the second fastening member 72 in this embodiment is composed of a screw member having a male screw structure formed on one end side, and the male screw structure on the one end side is fastened to the female screw structure of the first fastening member 71.
  • the first wiring board 30 and the second wiring board 40 in this embodiment are arranged so that they have a portion where the vibration sensor 10 and the sound sensor 20 overlap in the normal direction. And, because four first fastening members 71 are arranged to surround the sound sensor 20, four second fastening members 72 are arranged to surround the vibration sensor 10.
  • the fastening member 70 is arranged so as to overlap the magnet 540 in the normal direction. In other words, the fastening member 70 is arranged so as to be located directly above the magnet 540.
  • the first wiring board 30 and the second wiring board 40 are fixed to the housing 50 by fastening members 70. Therefore, if the fastening members 70 are made of a conductive metal, the grounds of the first wiring board 30 and the second wiring board 40 can be connected to the housing ground via the fastening members 70.
  • a blocking member 80 is disposed between the periphery of the communication hole 31 on the other surface 30b of the first wiring board 30 and the inner surface 54.
  • the blocking member 80 is intended to prevent the sound induced from the through hole 510 from leaking out from between the other surface 30b of the first wiring board 30 and the inner surface 54. Since the sound sensor 20 is disposed on the first wiring board 30, it is preferable that the blocking member 80 is made of a material with a low elastic modulus, such as a silicone adhesive, so that vibrations are less likely to be transmitted from the housing 50 to the first wiring board 30.
  • the blocking member 80 may also be made of a sheet-like material so as not to block the communication hole 31 or the through hole 510.
  • the housing 50 is provided with a connector portion 55 on the side surface 53, and the connector portion 55 has a plurality of terminal portions 55a that are connected to the first wiring board 30 and the second wiring board 40 and are also connected to the control unit 2.
  • the connector portion 55 is disposed closer to the outer surface 51 than the center portion C2 in the thickness direction between the outer surface 51 and the other outer surface 52 of the housing 50.
  • first and second wiring boards 30, 40 and the terminal portion 55a are electrically connected by lead wires, a flexible substrate, or the like, which are not specifically shown.
  • the terminal portion 55a may also be covered by a coating material having environmental resistance.
  • a male connector having the terminal portion 55a is described here as an example of the connector portion 55, the connector portion 55 may also be a female connector into which an external terminal portion is inserted.
  • Such a diagnostic sensor 1 is mounted on a mounting member 300 such as a machine tool via a magnet 540 while the sealing member 530 is crushed.
  • a machine tool 310 is configured to include a stage 320, a vice 340 placed on the stage 320 to fix the workpiece 330, a spindle holder 350, and a drill 360 attached to the spindle holder 350 to machine the workpiece 330.
  • a machine tool 310 displaces the drill 360 to form a hole 331 in the workpiece 330.
  • the drill 360 corresponds to the cutting tool and also corresponds to the part to be determined.
  • the workpiece 330 include materials used in metal cutting, such as SUS and AL.
  • the diagnostic sensor 1 is fixed to a vice 340, which is the mounted member 300.
  • the mounted member 300 is the vice 340, but the diagnostic sensor 1 may be placed on the workpiece 330 or on the stage 320. In this case, the workpiece 330 or the stage 320 becomes the mounted member 300.
  • the workpiece 330 When drilling the workpiece 330, the workpiece 330 is fixed in the vice 340, and the spindle holder 350 is rotated and displaced downward to press the drill 360 against the workpiece 330, forming a hole 331 in the workpiece 330.
  • the cutting edge of the drill 360 wears down as the drilling process continues, the contact friction between the cutting edge of the drill 360 and the workpiece 330 at the bottom of the hole 331 increases, increasing the cutting resistance.
  • the vibration sensor 10 outputs a vibration detection signal corresponding to the vibrations that are propagated by the vice 340 (i.e., the mounted member 300) through the housing 50 and the second wiring board 40.
  • the sound sensor 20 outputs a sound detection signal corresponding to the sound that is generated by the vibrations of the vice 340 (i.e., the mounted member 300) that are propagated to the vibration area 222 through the through hole 510.
  • the wear of the drill 360 means that the drill 360 goes from a normal state to an abnormal state.
  • the second wiring board 40 there is a resonant frequency in the second wiring board 40 on which the vibration sensor 10 is arranged.
  • the resonant frequency of the second wiring board 40 changes depending on the position where the fastening members 70 are inserted, etc.
  • four fastening members 70 are arranged to surround the periphery of the vibration sensor 10, and the narrower the area surrounded by the fastening members 70, the higher the resonant frequency.
  • the second wiring board 40 is fixed by adjusting the position of the fastening member 70 so that the resonant frequency matches the abnormal vibration frequency. This improves the sensitivity at the abnormal vibration frequency and increases the vibration detection signal.
  • the abnormal vibration frequency corresponds to the desired frequency of vibration when attached to the mounted member.
  • the position of the fastening member 70 of the second wiring board 40 is adjusted and fixed so that the resonant frequency is outside the first detection frequency range. This makes it possible to prevent the resonant frequency of the second wiring board 40 from becoming noise in the vibration detection signal.
  • the abnormal vibration frequency being unknown can be said to be a case in which the target of application is not limited.
  • the sound sensor 20 outputs a detection signal according to the sound propagating through the through hole 510 and the communication hole 31.
  • the closed space including the through hole 510 and the communication hole 31 becomes an acoustic space V3 that affects the other surface 222b side of the vibration region 222, and a resonance frequency exists in the acoustic space V3.
  • the acoustic space V3 can be said to be a space surrounded by the pressure-receiving surface space V1 in the sound sensor 20, the mounted member 300, the housing 50, the first wiring board 30, and the blocking member 80.
  • the resonance frequency depends on the volume of the acoustic space V3, and for example, the smaller the volume of the acoustic space V3, the higher the frequency.
  • the volume of the acoustic space V3 can be easily changed, for example, by changing the location of the sealing member 530.
  • the volume of the acoustic space V3 be adjusted so that the resonant frequency matches the abnormal sound frequency. This improves the sensitivity at the abnormal sound frequency, making it possible to increase the sound detection signal.
  • the abnormal sound frequency corresponds to the desired frequency of the sound when attached to the mounted member.
  • the volume of acoustic space V3 is adjusted so that the resonant frequency is outside the second detection frequency range. This makes it possible to prevent the resonant frequency of acoustic space V3 from becoming noise in the sound detection signal.
  • the abnormal sound frequency being unknown can also be said to be a case in which the target of application is not limited.
  • the sound sensor 20 of this embodiment the larger the back space V2 is, the less likely the pressure that can affect the one surface 222a is to change, improving reliability.
  • the sound sensor 20 may be configured to have a through hole formed in the lid portion 23 shown in FIG. 4, for example, so that the storage space 21a of the storage box 21 and the storage space 50a of the housing 50 are connected to each other, thereby enlarging the back space V2.
  • the control unit 2 is composed of a microcomputer equipped with a CPU and a memory unit composed of non-transient physical storage media such as ROM, RAM, flash memory, and HDD.
  • CPU stands for Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • HDD Hard Disk Drive.
  • the control unit 2 realizes various control operations by the CPU reading and executing programs (i.e., each routine described below) from a storage unit such as a ROM.
  • a storage unit such as a ROM.
  • the storage unit such as a ROM prestores various data (e.g., initial values, lookup tables, maps, etc.) used when executing the programs.
  • control unit 2 is connected to the vibration sensor 10 and the sound sensor 20 via the connector unit 55, and acquires a vibration detection signal and a sound detection signal.
  • the control unit 2 then performs FFT (short for Fast Fourier Transform) analysis or the like on the vibration detection signal and the sound detection signal to derive a vibration determination signal and a sound determination signal, performs a state determination, and transmits the determination result.
  • the control unit 2 performs an abnormality determination of the drill 360, which is the part to be determined, as the state determination.
  • the control unit 2 of this embodiment further performs self-diagnosis determination of the vibration sensor 10 and the sound sensor 20, and filter setting processing.
  • the notification unit 3 has a display unit, an audio unit, etc., and is connected to the control unit 2. When the notification unit 3 receives a determination signal from the control unit 2, it issues a notification according to the determination signal.
  • abnormality determination as a state determination of the control unit 2 will be described with reference to FIG. 9. Note that, below, an example will be described in which the diagnostic sensor 1 is attached to the machine tool 310 as described above, and abnormality determination of the drill 360 as a cutting tool is performed. Furthermore, in this embodiment, abnormality determination is performed at predetermined intervals after the machine tool 310 is operated.
  • step S101 the control unit 2 acquires a vibration detection signal, and in step S102, performs FFT analysis or the like on the vibration detection signal to derive a vibration determination signal. Then, in step S103, the control unit 2 compares the vibration determination signal with a vibration threshold.
  • the first detection frequency range is divided into a plurality of frequency ranges in advance, and the vibration determination signal in each divided frequency range is compared with the vibration threshold.
  • the vibration threshold is set by conducting an experiment or the like in advance and detecting the vibration of the vice 340 when the drill 360 is worn.
  • the vibration threshold in each frequency range may be the same, or may be at least partially different.
  • the vibration threshold corresponds to the vibration determination element.
  • step S107 When the control unit 2 determines that the vibration determination signal is greater than the vibration threshold value (i.e., step S103: YES), in step S107, it transmits a target abnormality signal indicating that the drill 360 is abnormal to the notification unit 3, and ends the process. As a result, the notification unit 3 performs a process of notifying the operator that an abnormality such as wear has occurred in the drill 360.
  • step S104 the control unit 2 acquires a sound detection signal.
  • step S105 the control unit 2 performs FFT analysis or the like on the sound detection signal to derive a sound determination signal. Note that if a filter has been set by performing the filter setting process described below, the sound determination signal is derived using the filter.
  • step S106 the control unit 2 compares the sound determination signal with the sound threshold.
  • the second detection frequency range is divided into a plurality of frequency ranges in advance, and the sound determination signal in each divided frequency range is compared with the sound threshold.
  • the sound threshold is set in advance by conducting experiments or the like and detecting the sound generated from the vice 340 when the drill 360 becomes worn.
  • the sound threshold in each frequency range may be the same or may be at least partially different.
  • the sound threshold corresponds to the sound determination element.
  • step S106 determines that the sound determination signal is greater than the sound threshold (i.e., step S106: YES). If the control unit 2 determines that the sound determination signal is equal to or less than the sound threshold (i.e., step S106: NO), it ends the process.
  • the abnormality judgment is performed as the state judgment as described above.
  • the control unit 2 performs the judgment regarding vibration in steps S101 to S103, and then performs the judgment regarding sound in steps S104 to S106.
  • the control unit 2 may perform the judgment regarding sound in steps S104 to S106 first, and then perform the judgment regarding vibration in steps S101 to S103.
  • the drill 360 of the judgment target part is judged to be abnormal when one of the vibration judgment signal and the sound judgment signal is abnormal.
  • the first detection frequency range in which the vibration detection signal is output and the second detection frequency range in which the sound detection signal is output include a superimposed frequency range in which they overlap.
  • the drill 360 of the judgment target part may be judged to be abnormal when both the vibration judgment vibration and the sound judgment signal are abnormal.
  • the vibration determination signal is based on the vibration detection signal and the sound determination signal is based on the sound detection signal
  • the abnormality determination can be said to be a determination that compares the vibration detection signal and the sound detection signal with each threshold value.
  • the self-diagnosis determination performed by the control unit 2 will be described with reference to FIG. 10.
  • the self-diagnosis determination is performed when, as in this embodiment, the first detection frequency range in which the vibration detection signal is output and the second detection frequency range in which the sound detection signal is output include a superimposed frequency range.
  • the self-diagnosis determination is performed at predetermined intervals after the machine tool 310 is operated.
  • the self-diagnosis determination in this embodiment is assumed to be performed at intervals longer than the predetermined intervals in which abnormality determination is performed, and is performed, for example, every several to several tens of hours.
  • the control unit 2 acquires a vibration detection signal in step S201, and derives a vibration determination signal by performing FFT analysis or the like on the vibration detection signal in step S202.
  • the control unit 2 also acquires a sound detection signal in step S203, and derives a sound determination signal by performing FFT analysis or the like on the sound detection signal in step S204. Note that if a filter has been set by performing the filter setting process described below, the sound determination signal is derived using the filter.
  • step S205 the control unit 2 derives a difference determination signal, which is the difference between the vibration determination signal and the sound determination signal, in the overlap range of the first detection frequency range and the second detection frequency range.
  • the first detection frequency range is 1 Hz to 10 kHz
  • the second detection frequency range is 20 Hz to 20 kHz
  • the overlap range is 20 Hz to 10 kHz.
  • the frequency range of the overlap range is divided into a plurality of frequency ranges in advance, and a difference determination signal is derived for each divided frequency range.
  • step S206 the control unit 2 determines whether the difference determination vibration is greater than the diagnostic threshold.
  • the difference determination vibration in each divided frequency range is compared with the diagnostic threshold.
  • the diagnostic threshold is set in advance by conducting experiments, etc., based on the difference between the vibration determination signal and the sound determination signal when the vibration sensor 10 and the sound sensor 20 are in a normal state.
  • the diagnostic thresholds in each frequency range may be the same, or may be at least partially different. In this embodiment, the diagnostic threshold corresponds to the diagnostic determination element.
  • step S207 If the control unit 2 determines that the difference determination signal is greater than the diagnostic threshold (i.e., step S206: YES), in step S207, it transmits a sensor abnormality signal indicating that at least one of the sensors 10, 20 is abnormal to the notification unit 3, and ends the process. This causes the notification unit 3 to perform a process of notifying the operator that at least one of the vibration sensor 10 and the sound sensor 20 is abnormal. Furthermore, if the control unit 2 determines that the difference determination signal is equal to or less than the diagnostic threshold (i.e., step S206: NO), it ends the process.
  • the diagnostic threshold i.e., step S206: NO
  • the self-diagnosis determination can be said to be a determination that compares the vibration detection signal and the sound detection signal with their respective threshold values.
  • the filter setting process is performed when the first detection frequency range in which the vibration detection signal is output and the second detection frequency range in which the sound detection signal is output include a superimposed frequency range, as in this embodiment.
  • the filter setting process is performed when the drill 360, which is the part to be judged, is in a normal state, for example, when the diagnostic sensor 1 is attached to the target, or when the drill 360 of the machine tool 310 is replaced.
  • the filter setting process is performed when the machine tool 310 is operating.
  • the filter setting process may be performed when the machine tool 310 is not operating, in addition to when the machine tool 310 is operating.
  • step S301 the control unit 2 acquires a vibration detection signal, and in step S302, performs FFT analysis or the like on the vibration detection signal to derive a vibration noise judgment signal.
  • the control unit 2 determines whether or not the vibration noise judgment signal is greater than the noise threshold in the superimposed frequency range.
  • the first detection frequency range is divided into a plurality of frequency ranges in advance, and the vibration noise judgment signal in each divided frequency range is compared with the noise threshold.
  • the noise threshold in each frequency range may be the same, or may be at least partially different.
  • the noise threshold corresponds to the noise judgment value.
  • the diagnostic sensor 1 when the diagnostic sensor 1 is attached to the mounted member 300, there may be a frequency at which the vibration detection signal becomes large even when the drill 360 is in a normal state, depending on the surface condition of the mounted member 300. If the vibration detection signal becomes large even when the drill 360 is in a normal state, the vibration may also affect the sound detection signal from the sound sensor 20. For this reason, in this embodiment, it is determined whether or not there is a vibration that affects the sound sensor 20 in the overlap range.
  • step S304 the frequency range that is greater than the noise threshold is determined to be the noise frequency range, a filter is set that attenuates signals in this noise frequency range, and the process ends.
  • a sound determination signal with reduced noise due to vibration can be derived.
  • the filter setting process can also be considered a process using the vibration detection signal.
  • the diagnostic sensor 1 is configured to include a vibration sensor 10 and a sound sensor 20, and the high-frequency side state that depends on the drill 360 as the part to be judged is detected by the sound sensor 20.
  • the sound sensor 20 then outputs a sound detection signal that corresponds to the sound propagating through space.
  • the sensor compared to when the high-frequency side state that depends on the drill 360 is detected by an AE sensor, for example, the sensor is less susceptible to the influence of the surface of the mounted component 300, and the placement constraints can be reduced.
  • the diagnostic sensor 1 of this embodiment it is possible to reduce placement constraints while suppressing a decrease in the detection accuracy of the high-frequency wave side state.
  • a magnet 540 is disposed on the outer surface 51 of the housing 50. This allows the diagnostic sensor 1 to be easily attached to the mounted member 300 by the magnet 540.
  • a sealing member 530 is disposed on the outer surface 51 of the housing 50 around the through hole 510. The sealing member 530 is crushed when the diagnostic sensor 1 is attached to the mounted member 300, sealing the gap between the housing 50 and the mounted member 300. This allows sound from the mounted member 300 to be easily transmitted through the through hole 510 to the sound sensor 20, preventing a decrease in sensitivity.
  • the magnet 540 is arranged rotationally symmetrically with respect to the blocking member 80. Therefore, when the diagnostic sensor 1 is attached to the mounting member 300, it is possible to apply an even force from the mounting member 300 to the sealing member 530.
  • the housing 50 has a connector portion 55 on the side surface 53, and the connector portion 55 is provided on the side surface 53 closer to the outer surface 51 than the center portion C2 between the outer surface 51 and the outer other surface 52. Therefore, compared to a case where the connector portion 55 is provided on the outer other surface 52 side than the center portion C2 between the outer surface 51 and the outer other surface 52, the diagnostic sensor 1 is less likely to be pulled off from the mounted member 300 when the connector portion 55 connected to an external circuit portion or the like is pulled by the circuit portion or the like.
  • the second wiring board 40 on which the vibration sensor 10 is arranged and the first wiring board 30 on which the sound sensor 20 is arranged are stacked and arranged in the storage space 50a of the housing 50. This prevents the diagnostic sensor 1 from becoming larger in the surface direction of the housing 50. This makes it possible to reduce the mounting area on the mounted member 300 side where the diagnostic sensor 1 is mounted.
  • the fastening member 70 is arranged so as to overlap the magnet 540 in the normal direction. Therefore, vibrations propagated from the mounted component 300 to the magnet 540 are easily propagated from the magnet 540 to the fastening member 70. This improves the detection sensitivity of the vibration sensor 10.
  • the first wiring board 30 and the area around the through hole 510 in the housing 50 are sealed with a blocking member 80. This prevents sound from leaking out from between the first wiring board 30 and the housing 50, and prevents a decrease in the detection accuracy of the sound sensor 20.
  • the second wiring board 40 is fixed by adjusting the position of the fastening member 70 so that the resonant frequency matches the abnormal vibration frequency. This improves sensitivity and increases the vibration detection signal.
  • the second wiring board 40 is fixed by adjusting the position of the fastening member 70, etc., so that the resonant frequency is outside the first detection frequency range. This makes it possible to prevent the resonant frequency of the second wiring board 40 from becoming noise in the vibration detection signal.
  • the volume of the acoustic space V3 is adjusted so that the resonant frequency matches the abnormal sound frequency. This improves the sensitivity and increases the sound detection signal.
  • the volume of the acoustic space V3 can be easily changed by changing the position at which the sealing member 530 is placed.
  • the volume of the acoustic space V3 is adjusted so that the resonant frequency is outside the second detection frequency range. This makes it possible to prevent the resonant frequency of the acoustic space V3 from becoming noise in the sound detection signal.
  • the control unit 2 uses the vibration determination signal and the sound determination signal to determine the state of the drill 360, which is the part to be determined.
  • the sound determination signal is derived based on the sound detection signal output from the sound sensor 20 as described above. This prevents the detection accuracy on the high frequency side from decreasing, and therefore prevents the determination accuracy from decreasing.
  • control unit 2 performs state determination by at least one of comparing the vibration determination signal with the vibration threshold value and comparing the sound determination signal with the sound threshold value. This allows for an easy method of determining whether the drill 360 is abnormal.
  • control unit 2 performs a self-diagnosis determination using the difference between the vibration determination signal and the sound determination signal. This makes it possible to prevent a state determination from being performed when either the vibration sensor 10 or the sound sensor 20 is abnormal.
  • control unit 2 when the control unit 2 determines that the vibration noise determination signal is greater than the noise threshold, it sets a filter that attenuates signals in a frequency range greater than the noise threshold. Then, when deriving a sound determination signal from a sound detection signal, the control unit 2 uses a filter to derive the sound determination signal. This makes it difficult for vibration-related noise to be included in the sound determination signal, and makes it possible to suppress a decrease in determination accuracy.
  • the resonant frequency of the acoustic space V3 can be adjusted by the location where the sealing member 530 is placed. Furthermore, when the sealing member 530 is placed inside the magnet 540 in the normal direction, it is possible to prevent external foreign objects attracted by the magnet 540 from coming into contact with the sealing member 530, compared to when the sealing member 530 is placed outside the magnet 540. In other words, it is possible to prevent the sealing member 530 from being damaged by external foreign objects.
  • the vibration threshold when comparing the vibration determination signal with the vibration threshold in step S103, the vibration threshold may be different or the same in each frequency range.
  • the vibration sensor 10 has a more unstable detection accuracy on the higher frequency side, so the vibration threshold may be higher on the higher frequency side.
  • the control unit 2 may store the frequency of the vibration determination signal that exceeds the vibration threshold multiple times, and perform self-learning to vary the vibration threshold based on the storage.
  • the vibration threshold when the vibration threshold is made different, the threshold of the frequency range may be changed according to the reliability so that the vibration threshold becomes lower at a more reliable frequency.
  • the sound threshold may be different in the frequency range, and when made different, the sound threshold may be lower at a more reliable frequency. This can further improve the determination accuracy.
  • Second Embodiment A second embodiment will be described.
  • the wiring board is integrated into one, unlike the first embodiment.
  • the rest is the same as the first embodiment, the description will be omitted here.
  • the diagnostic sensor 1 of this embodiment is configured to have one wiring board 90, as shown in FIG. 12.
  • the wiring board 90 is configured of a printed circuit board or the like, similar to the first wiring board 30 and the second wiring board 40 described above. That is, the wiring board 90 has one surface 90a and the other surface 90b, and the one-surface wiring on the one surface 90a side and the other-surface wiring on the other surface 90b side (not shown) are appropriately electrically connected via through-hole wiring or the like.
  • the vibration sensor 10 and the sound sensor 20 are arranged on one surface 90a of the wiring board 90. That is, in this embodiment, the vibration sensor 10 and the sound sensor 20 are arranged on a common wiring board 90.
  • the wiring board 90 is formed with a communication hole 91 that is connected to the communication hole 22a and the recess 210a of the sound sensor 20 and guides sound to the vibration area 222.
  • the wiring board 90 is fixed to the housing 50 by inserting a fastening member 70 around the vibration sensor 10 and fastening the fastening member 70 to the facing portion 500 with the other surface 90b positioned on the facing portion 500 side.
  • the wiring board 90 is also fixed to the housing 50 so that the communication hole 91 is connected to the through hole 510. Furthermore, the wiring board 90 is arranged so that the vibration sensor 10 is positioned on the opposite side to the connector portion 55 side relative to the sound sensor 20, and the magnet 540 overlaps with the vibration sensor 10 in the normal direction.
  • the fastening member 70 is not inserted through the wiring board 90 around the sound sensor 20.
  • vibrations of the housing 50 are more likely to be transmitted to the vibration sensor 10 via the fastening member 70, and are less likely to be transmitted to the sound sensor 20.
  • a transmission member 101 is arranged between the part of the other surface 90b of the wiring board 90 facing the vibration sensor 10 and the inner surface 54.
  • a blocking member 102 is arranged between the periphery of the communication hole 31 on the other surface 90b of the wiring board 90 and the inner surface 54.
  • the transmission member 101 is preferably made of a material that makes it easy for the vibration of the housing 50 to be transmitted to the vibration sensor 10 via the wiring board 90.
  • the transmission member 101 is preferably made of an epoxy resin or the like having a high elasticity.
  • the blocking member 102 is intended to suppress the sound induced from the through hole 510 from leaking out from between the other surface 90b of the wiring board 90 and the inner surface 54, and is configured in the same manner as the blocking member 80 in the first embodiment.
  • the transmission member 101 and the blocking member 102 in this embodiment are made of a material with a higher elasticity than the blocking member 102.
  • the fastening member 70 and the transmission member 101 correspond to the fixed member. Furthermore, in this embodiment, the transmission member 101 is arranged so that it has a portion that overlaps with the magnet 540 in the normal direction. In other words, in this embodiment, the vibration sensor 10 and the transmission member 101 are arranged so that they overlap with the magnet 540 in the normal direction.
  • the wiring board 90 of this embodiment has a first arrangement region 92 in which the vibration sensor 10 is arranged, and a second arrangement region 93 in which the sound sensor 20 is arranged.
  • a slit 94 is formed between the first arrangement region 92 and the second arrangement region 93.
  • the first arrangement region 92 and the second arrangement region 93 are connected via a beam portion 95.
  • the fastening member 70 of this embodiment is arranged in the first arrangement region 92.
  • FIG. 13 shows an example in which the slits 94 are formed from each of two opposing sides of the wiring board 90 in the normal direction, but the slits 94 may be formed from only one of the two opposing sides. Furthermore, the slits 94 may be formed so as to be scattered between the two opposing sides of the wiring board 90.
  • the storage space 50a of the housing 50 is roughly divided into a first space S1 on the side where the vibration sensor 10 is arranged and a second space S2 on the side where the sound sensor 20 is arranged.
  • the case 61 is formed with a protrusion 611 that abuts against the other surface 90b of the wiring board 90.
  • the lid portion 62 is formed with a protrusion 612 that abuts against the one surface 90a of the wiring board 90.
  • the first space S1 and the second space S2 are roughly divided by the protrusions 611, 612.
  • the diagnostic sensor 1 is configured to have a vibration sensor 10 and a sound sensor 20, so that the same effects as in the first embodiment can be obtained.
  • the vibration sensor 10 and the sound sensor 20 are arranged on a single wiring board 90, and this wiring board 90 is fixed to the housing 50. This reduces the number of parts and improves the ease of assembling the wiring board 90 to the housing 50.
  • the vibration sensor 10 is disposed on the opposite side of the connector portion 55 from the sound sensor 20. This makes it possible to prevent vibrations from being transmitted to the vibration sensor 10 when the connector portion 55, which is connected to an external circuit portion or the like, is pulled by the circuit portion or the like.
  • a slit 94 is formed in the wiring board 90 between the first arrangement region 92 in which the vibration sensor 10 is arranged and the second arrangement region 93 in which the sound sensor 20 is arranged. This makes it difficult for vibrations to propagate from the first arrangement region 92 side to the second arrangement region 93 side, and prevents vibrations from being included as noise in the sound detection signal. In other words, the detection accuracy of the sound sensor 20 can be improved.
  • the storage space 50a is divided into a first space S1 and a second space S2. This prevents vibrations in the first space S1 from affecting the second space S2, and also prevents sounds in the second space S2 from affecting the first space S1. This improves the detection accuracy of the vibration sensor 10 and the sound sensor 20.
  • the housing 50 is provided with the protrusions 611, 612 to separate the first space S1 and the second space S2.
  • the first space S1 and the second space S2 may also be separated by, for example, arranging shielding plates or the like on the one surface 90a side and the other surface 90b side of the wiring board 90.
  • the magnet 540 has a first magnet 541 and a second magnet 542.
  • the first magnet 541 is arranged rotationally symmetrically with respect to the sealing member 530.
  • the second magnet 542 is arranged closer to the connector section 55 than the first magnet 541.
  • the first magnet 541 can be said to be arranged rotationally symmetrically with respect to the sealing member 530 in a predetermined range in which the first magnet 541 is arranged.
  • the diagnostic sensor 1 is configured to have a vibration sensor 10 and a sound sensor 20, so that the same effects as in the first embodiment can be obtained.
  • the magnet 540 has a first magnet 541 and a second magnet 542, and the second magnet 542 is arranged closer to the connector portion 55 than the first magnet 541.
  • the connector portion 55 is a portion that is connected to an external circuit portion or the like, and is a portion that is likely to be subjected to vibration when the connector portion 55 is pulled by the circuit portion or the like. For this reason, by arranging the second magnet 542 on the connector portion 55 side as in this embodiment, it is possible to prevent the diagnostic sensor 1 from peeling off from the mounted member 300.
  • a blocking member 102 is disposed between the periphery of the communication hole 91 on the other surface 90b of the wiring board 90 and the inner surface 54.
  • an absorbent film 103 is disposed between the communication hole 91 and the portion of the other surface 90b of the wiring board 90 where the blocking member 102 is disposed. In other words, the absorbent film 103 is disposed closer to the communication hole 91 than the blocking member 102 in the normal direction.
  • the absorbing film 103 absorbs foreign matter that may enter through the through hole 510 of the housing 50 and prevents the foreign matter from reaching the sound sensor 20, and is made of, for example, a porous film.
  • the absorbing film 103 may be made of a hydrophilic film.
  • the absorbing film 103 may be made of a new oil film. Note that such an absorbing film 103 is particularly effective when the sound detection element 200 is of an electrostatic type.
  • the absorbing film 103 of this embodiment is a porous film, it may be arranged to block the through hole 510 or the communication hole 91. In this case, sound is applied to the sound sensor 20 through the holes of the porous film. And, if the absorbing film 103 is arranged to block the through hole 510 or the communication hole 91, it is possible to further prevent foreign matter from reaching the sound sensor 20.
  • the diagnostic sensor 1 is configured to have a vibration sensor 10 and a sound sensor 20, so that the same effects as in the first embodiment can be obtained.
  • an absorbing film 103 is disposed between the portion of the other surface 90b of the wiring board 90 where the blocking member 102 is disposed and the communication hole 91. This absorbs foreign matter that may enter through the through hole 510 of the housing 50, thereby preventing the foreign matter from reaching the sound sensor 20 and preventing a decrease in the detection accuracy of the sound sensor 20.
  • the vibration sensor 10 is disposed on the other surface 90b side of the wiring board 90.
  • the transmission member 101 is disposed between the vibration sensor 10 and one inner surface 54 of the housing 50, and is disposed so as to cover the periphery of the vibration sensor 10, such as the side surfaces. In other words, the vibration sensor 10 is covered by the transmission member 101 in a portion different from the portion facing the wiring board 90.
  • the diagnostic sensor 1 is configured to have a vibration sensor 10 and a sound sensor 20, so that the same effects as in the first embodiment can be obtained.
  • the vibration sensor 10 is covered with the transmission member 101 at a portion thereof different from the portion facing the wiring board 90. This makes it easier for the vibration of the housing 50 to be transmitted to the vibration sensor 10 via the transmission member 101, thereby improving the sensitivity of the vibration sensor 10.
  • the vibration sensor 10 may be covered with a propagation member 101 as shown in Fig. 17. That is, in this diagnostic sensor 1, a through hole 96 is formed around the vibration sensor 10 in the wiring substrate 90. The propagation member 101 is disposed so as to cover the vibration sensor 10 through the through hole 96.
  • a magnet base 550 with variable holding force is arranged on the outer surface 51 side as an attachment member.
  • the holding force (i.e., the adhesive force) of the magnet base 550 changes when the permanent magnet rotates or displaces, changing the magnetic flux flowing through the yoke.
  • the magnet base 550 is also provided with an operating unit 560 that rotates or displaces the permanent magnet.
  • the permanent magnet is made of, for example, neodymium, ferrite, cobalt, etc., and the yoke is made of stainless steel, etc.
  • the permanent magnet is made of, for example, a disk-shaped magnet or a rod-shaped magnet.
  • the permanent magnet is made by stacking multiple disk-shaped magnets. When the permanent magnet is made by stacking multiple disk-shaped magnets, the permanent magnet is made by stacking multiple disk-shaped magnets so that the stacked parts have different magnetic poles.
  • the operating unit 560 can rotate or displace the permanent magnet, it may be provided integrally with the magnet base 550, or may be formed separately from the magnet base 550.
  • the diagnostic sensor 1 is configured to have a vibration sensor 10 and a sound sensor 20, so that the same effects as in the first embodiment can be obtained.
  • the diagnostic sensor 1 is configured with a magnet base 550 whose mounting member has an adjustable holding force. This makes it easy to attach and detach the diagnostic sensor 1 to the mounted member 300, while increasing the holding force when the diagnostic sensor 1 is attached to the mounted member 300.
  • the holding force of the magnet base 550 be adjusted to 50 N or less so that a person can easily attach and detach the diagnostic sensor 1 to the mounted member 300.
  • the holding force of the magnet base 550 be adjusted to 50 N or more after the diagnostic sensor 1 is attached to the mounted member 300 so that misalignment can be suppressed.
  • the sealing member 530 can be easily crushed when the diagnostic sensor 1 is attached to the mounted member 300. This sufficiently prevents foreign matter from entering the vicinity of the through hole 510 in the housing 50. For example, if the sealing member 530 is not crushed sufficiently, foreign matter such as an oil film may reach the vicinity of the through hole 510 in the housing 50. In this case, according to the inventors' studies, it has been confirmed that the detection accuracy of signals, particularly on the high frequency side, decreases. Therefore, by adjusting the holding force of the magnet base 550 to sufficiently crush the sealing member 530, it is possible to prevent the detection accuracy of signals on the high frequency side from decreasing.
  • the diagnostic sensor 1 can be easily removed from the mounted member 300.
  • the way in which it vibrates may change.
  • foreign matter such as metal cutting chips is left attached to the housing 50, safety may be reduced. Therefore, by making it possible to easily remove the diagnostic sensor 1 from the mounted member 300, foreign matter such as metal cutting chips can be easily removed, and safety can be improved while preventing a decrease in vibration detection accuracy due to changes in vibration.
  • the vibration sensor 10 and the sound sensor 20 are packaged, but the vibration sensor 10 and the sound sensor 20 do not have to be packaged. Furthermore, if the vibration sensor 10 and the sound sensor 20 are packaged, they may have a QFP (short for Quad Flat Package) structure with lead terminals.
  • QFP short for Quad Flat Package
  • the fastening member 70 is a screw member.
  • the fastening member 70 may be a pin member, a joining member, or the like, or may be a combination of a screw member, a pin member, and a joining member.
  • the magnet 540 has been described as an example of the mounting member.
  • the mounting member may be configured for screw members or snap-fit connection as long as it can fix the diagnostic sensor 1 to the mounted member 300. If the mounting member is configured for screw members or snap-fit connection, a structure for attaching the mounting member to the mounted member 300 is appropriately formed.
  • the magnet 540 as the mounting member and the sealing member 530 may be attached to the mounted member 300 side.
  • the first detection frequency range and the second detection frequency range partially overlap.
  • the first detection frequency range and the second detection frequency range do not necessarily have to have overlapping frequencies.
  • the connector portion 55 may be located closer to the outer surface 52 than the center portion C2.
  • the fastening member 70 does not have to be positioned so as to overlap the magnet 540 in the normal direction.
  • the propagation member 101 does not have to be positioned so as to overlap the magnet 540 in the normal direction.
  • the vibration sensor 10 may be positioned closer to the connector portion 55 than the sound sensor 20.
  • the wiring board 90 does not need to have the slits 94 formed.
  • the storage space 50a does not have to be divided into the first space S1 and the second space S2.
  • the blocking member 80 does not have to be provided.
  • the blocking member 102 does not have to be provided.
  • control unit 2 is disposed outside the diagnostic sensor 1 and connected to the connector unit 55.
  • control unit 2 may be incorporated into the first wiring board 30 or the second wiring board 40.
  • control unit 2 may be incorporated into the wiring board 90.
  • the vibration determination signal is compared with a vibration threshold value as a vibration determination element in the abnormality determination.
  • the vibration determination element is not limited to the vibration threshold value, and may be, for example, the amount of change from a certain time before, or a waveform relating to the time and signal until the end of one or more processing operations.
  • the detailed configuration of the vibration determination element is not particularly limited as long as it can determine an abnormality.
  • a signal that can be compared with the vibration determination element is appropriately derived as the vibration determination signal.
  • the sound determination signal and sound determination elements in the abnormality determination are not particularly limited and can be changed as appropriate. Also, in the self-diagnosis determination, the determination signals and diagnostic determination elements are not particularly limited and can be changed as appropriate.
  • the third embodiment can be combined with the first embodiment, and the magnet 540 can be configured to have a first magnet 541 and a second magnet 542.
  • the fourth embodiment can be combined with the first embodiment, and the magnet 540 can be configured to have an absorbing film 103.
  • the configuration in which the storage space 50a in the second embodiment is divided into a first space S1 and a second space S2 can be combined with the first embodiment.
  • the second wiring board 40 can be enlarged in the planar direction and the outer edge portion can be abutted against the housing 50, thereby dividing the space into a first space S1 on the side where the vibration sensor 10 is arranged and a second space S2 on the side where the sound sensor 20 is arranged.
  • the sixth embodiment can be combined with each embodiment, and a magnet base 550 can be provided as an attachment member. Also, combinations of the above embodiments can be further combined.
  • control unit and the method described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to execute one or more functions embodied in a computer program.
  • control unit and the method described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor with one or more dedicated hardware logic circuits.
  • control unit and the method described in the present disclosure may be realized by one or more dedicated computers configured by combining a processor and memory programmed to execute one or more functions with a processor configured with one or more hardware logic circuits.
  • the computer program may be stored in a computer-readable non-transient tangible recording medium as instructions executed by the computer.
  • a diagnostic sensor that is attached to a mounted member (300) and used, a vibration sensor (10) that outputs a vibration detection signal corresponding to vibration in a first detection frequency range; a sound sensor (20) that outputs a sound detection signal corresponding to a sound propagating through a space in a second detection frequency range including a frequency higher than the first detection frequency range;
  • a diagnostic sensor comprising: a housing (50) having an accommodation space (50a) for accommodating the vibration sensor and the sound sensor, and having a through hole (510) formed on one surface (51) facing the mounted member when attached to the mounted member, for guiding sound.
  • the housing has a connector portion (55), A diagnostic sensor described in a third aspect, wherein the mounting member has a first mounting member (541) arranged rotationally symmetrically with respect to the sealing member, and a second mounting member (542) arranged on the connector portion side of the first mounting member.
  • the housing has another surface (52) opposite to the one surface, and has a connector portion (55) on a side surface (53) connected to the one surface and the other surface, A diagnostic sensor described in any one of the first to fourth aspects, wherein the connector portion is provided on the one surface side of the housing rather than a center portion (C2) between the one surface and the other surface.
  • the diagnostic sensor according to any one of the first to fifth aspects, wherein the first wiring board and the second wiring board are stacked and fixed to the housing via a fixing member (70) in a state in which the first wiring board is located on the one side and the sound induced from the through hole is propagated through the space and applied to a detection section (222) that outputs the sound detection signal of the sound sensor.
  • the wiring board has a first arrangement area (92) in which the vibration sensor is arranged and a second arrangement area (93) in which the sound sensor is arranged, and at least the first arrangement area is fixed to the housing via a fixing member (70, 101) in a state in which sound induced from the through hole propagates through the space and is applied to a detection section (222) that outputs the sound detection signal of the sound sensor.
  • the housing has a connector portion (55), The diagnostic sensor according to a seventh aspect, wherein the vibration sensor is located on an opposite side to the connector portion side with respect to the sound sensor.
  • the mounting member (540, 550) is disposed on one surface of the housing and fixes the housing to the mounted member,
  • the diagnostic sensor according to any one of the sixth to ninth aspects, wherein the fixing member is disposed at a position overlapping the mounting member in a normal direction to the one surface.
  • a diagnostic sensor according to any one of the first to eleventh aspects, wherein a blocking member (80, 102) is arranged between a wiring board on which the sound sensor is arranged and a portion surrounding the through hole in the housing.
  • a diagnostic sensor described in a twelfth aspect in which an absorbing film (103) is arranged between a wiring board on which the sound sensor is arranged and the surrounding portion of the through hole in the housing, together with the blocking member, at a position closer to the through hole than the blocking member in the normal direction to the one surface.
  • a diagnostic sensor according to any one of the sixth to ninth aspects, in which a closed space through which sound from the mounted component propagates when attached to the mounted component is defined as an acoustic space (V3), and when it is known that a desired frequency of the sound when attached to the mounted component is included in the second detection frequency range, the volume of the acoustic space is adjusted so that the resonant frequency of the acoustic space matches the desired frequency.
  • V3 a closed space through which sound from the mounted component propagates when attached to the mounted component
  • a diagnostic sensor as described in any one of the sixth to ninth aspects in which a closed space through which sound from the mounted component propagates when attached to the mounted component is defined as an acoustic space (V3), and when it is known that the desired frequency of the sound when attached to the mounted component is different from the second detection frequency range, or when it is unknown whether the desired frequency of the sound when attached to the mounted component is included in the second detection frequency range, the volume of the acoustic space is adjusted so that the resonant frequency of the acoustic space is outside the second detection frequency range.
  • V3 a closed space through which sound from the mounted component propagates when attached to the mounted component
  • the diagnostic sensor according to a seventh aspect, wherein the vibration sensor has a portion different from a portion facing the wiring board covered by a transmission member (101) serving as the fixing member provided in the housing.
  • a mounting member (550) is disposed on one surface of the housing and fixes the housing to the mounted member,
  • the diagnostic sensor according to any one of claims 1 to 18, wherein the mounting member includes a magnet base capable of changing a holding force.
  • a state determination system comprising: A diagnostic sensor according to any one of the first to nineteenth aspects, provided on the mounted member (300) having a determination target portion (360); A control unit (2) for performing a predetermined process, The control unit is a state determination system that determines the state of the determination target part by using a vibration determination signal based on the vibration detection signal and a sound determination signal based on the sound detection signal.
  • the first detection frequency range and the second detection frequency range include an overlapping frequency range that overlaps with each other
  • the control unit performs self-diagnosis to determine whether or not an abnormality has occurred in at least one of the vibration sensor and the sound sensor by comparing a differential determination signal based on the difference between the vibration detection signal and the sound detection signal with a diagnostic determination element in the superimposed frequency range.
  • the first detection frequency range and the second detection frequency range include an overlapping frequency range that overlaps with each other,
  • a state determination system according to any one of the 20th to 22nd aspects, wherein the control unit, when determining that the vibration detection signal is greater than a noise judgment value in the superimposed frequency range, performs a filter setting process to set a filter that attenuates sound detection signals in a frequency range greater than the noise judgment value, and when deriving the sound determination signal in the state determination, derives the sound determination signal using the filter.
  • a state determination system according to any one of the 20th to 23rd aspects, wherein, when performing the state determination, the control unit divides a detection frequency range in which the detection signal is output into a plurality of ranges, compares the detection signal with the determination element in each divided frequency range, and changes the determination element for each divided frequency range depending on its reliability.

Landscapes

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Abstract

第１検出周波数範囲の振動に応じた振動検出信号を出力する振動センサ（１０）と、第１検出周波数範囲より高い周波数を含む第２検出周波数範囲における空間を伝搬する音に応じた音検出信号を出力する音センサ（２０）と、振動センサ（１０）および音センサ（２０）を収容する収容空間（５０ａ）を有し、被実装部材に取り付けられる際に被実装部材と対向する一面（５１）側に音を誘導する貫通孔（５１０）が形成された筐体（５０）と、を備えるようにする。

Description

診断センサおよびこれを用いた状態判定システム 関連出願への相互参照
　本出願は、２０２３年６月５日に出願された日本特許出願番号２０２３－０９２６０１号に基づくもので、ここにその記載内容が参照により組み入れられる。
　本開示は、診断センサおよびこれを用いた状態判定システムに関するものである。
　従来より、判定対象部の状態に応じた検出信号を出力する診断センサが提案されており、例えば、特許文献１には、振動センサおよびアコースティックエミッション（以下では、単にＡＥともいう）センサを有する診断センサが提案されている。具体的には、この診断センサでは、低周波数側の状態に応じて振動センサから検出信号が出力され、高周波側の状態に応じてＡＥセンサから検出信号が出力される。なお、ＡＥセンサは、弾性エネルギーが放出される際の弾性波に応じた検出信号を出力する。そして、このような診断センサを用いて判定対象部の状態判定を行う場合には、振動センサからの検出信号およびＡＥセンサからの検出信号を用いて判定対象部の状態判定が行われる。
特開２０００－１９３５１９号公報
　しかしながら、診断センサを被実装部材に取り付ける際、被実装部材側の表面が荒れている場合がある。この場合、高周波側の状態を検出するＡＥセンサは、被実装部材から固体の部分を通じて伝搬される弾性波を検出するため、被実装部材側の表面粗さ等が影響し易く、被実装部材側の表面が荒れていると検出精度が低くなる可能性がある。このため、ＡＥセンサを用いる場合には、検出精度が低くなることを抑制するために、被実装部材側の表面粗さを小さくすることが好ましい。つまり、高周波側の状態をＡＥセンサで検出しようとすると、配置制約が大きくなる可能性がある。
　本開示は、配置制約を低減できる診断センサおよびこれを用いた状態判定システムを提供することを目的とする。
　本開示の１つの観点によれば、被実装部材に取り付けられて用いられる診断センサは、第１検出周波数範囲の振動に応じた振動検出信号を出力する振動センサと、第１検出周波数範囲より高い周波数を含む第２検出周波数範囲における空間を伝搬する音に応じた音検出信号を出力する音センサと、振動センサおよび音センサを収容する収容空間を有し、被実装部材に取り付けられる際に被実装部材と対向する一面側に音を誘導する貫通孔が形成された筐体と、を備える。
　これによれば、診断センサは、振動センサと音センサとを有する構成とされ、高周波側の状態が音センサで検出される。そして、音センサは、空間を伝搬する音に応じた音検出信号を出力する。このため、例えば、高周波側の状態をＡＥセンサで検出する場合と比較して、音センサが空間を伝搬する音に応じた音検出信号を出力するため、被実装部材の表面の影響を受け難くなり、配置制約を低減できる。つまり、この診断センサによれば、配置制約を低減しつつ、高周波側の状態の検出精度が低下することを抑制できる。
　また、本開示の別の観点によれば、状態判定システムは、上記の診断センサと、所定の処理を行う制御部と、備え、制御部は、振動検出信号に基づく振動判定信号と音検出信号に基づく音判定信号とを用いて判定対象部の状態判定を行う。
　これによれば、高周波側の状態の検出精度が低下することが抑制されているため、状態判定の精度を向上できる。
　なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
第１実施形態における状態判定システムの模式図である。 音検出素子の構成を示す断面図である。 音検出素子の構成を示す平面図である。 音センサの構成を示す断面図である。 筐体の外一面側の平面図である。 筐体の外一面側の平面図である。 診断センサを被実装部材に取り付けた際の断面図である。 被実装部材を含む工作機械の模式図である。 制御部が実行する状態判定としての異常判定を示すフローチャートである。 制御部が実行する自己診断判定を示すフローチャートである。 制御部が実行するフィルタ設定処理を示すフローチャートである。 第２実施形態における状態判定システムの模式図である。 配線基板の平面図である。 第３実施形態における状態判定システムの模式図である。 第４実施形態における音センサ近傍の断面図である。 第５実施形態における振動センサ近傍の断面図である。 第５実施形態の変形例における振動センサ近傍の断面図である。 第６実施形態における状態判定システムの模式図である。
　以下、本開示の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
　（第１実施形態）
　第１実施形態の状態判定システムについて、図面を参照しつつ説明する。本実施形態の状態判定システムは、判定対象部の状態を検出するのに用いられ、例えば、切削、研削加工に用いられる刃具における摩耗等の状態判定、およびプレス機や成型機の割れ、欠け、かじり等の状態判定等に用いられる。また、本実施形態の状態判定システムは、例えば、ベアリングの損傷、摩耗、潤滑状態等の状態判定、およびファンや配管の空気漏れや異音等の状態判定等に用いられる。さらに、本実施形態の状態判定システムは、例えば、被削材を加工する際の最適な加工条件を抽出するための状態判定に用いられる。なお、被削材を加工する際の最適な加工条件を抽出するとは、判定対象部を被削材とし、被削材の状態から最適な加工条件を抽出することである。以下では、例として、刃具を有する工作機械に状態判定システムを適用し、刃具の状態判定を行う例について説明する。但し、上記のように、本実施形態の状態判定システムは、種々の判定対象部の状態判定を行うのに利用され得る。
　本実施形態の状態判定システムは、図１に示されるように、診断センサ１、制御部２、および報知部３等を有する構成とされている。まず、診断センサ１の構成について説明する。
　診断センサ１は、振動センサ１０、音センサ２０、第１配線基板３０、第２配線基板４０、筐体５０等を有する構成とされている。なお、本実施形態では、振動センサ１０および音センサ２０が１つずつ備えられる例を説明するが、振動センサ１０および音センサ２０は、少なくとも一方のセンサが複数備えられていてもよい。
　振動センサ１０は、印加される振動に応じた振動検出信号を出力する振動検出素子を含んで構成されている。そして、本実施形態の振動センサ１０は、第１検出周波数範囲の振動に応じた振動検出信号を出力する。第１検出周波数範囲は、例えば、１Ｈｚ～１０ｋＨｚとされている。なお、振動センサ１０を構成する振動検出素子の構成は、特に限定されるものではないが、例えば、接触型の圧電素子や、電磁式または静電式の加速度検出素子や角速度検出素子で構成される。振動検出素子を加速度検出素子で構成する場合、振動検出素子は、１～３軸が検出軸となるように複数の加速度検出素子で構成されていてもよい。また、振動検出素子を加速度検出素子および角速度検出素子で構成する場合、振動検出素子は、１～６軸が検出軸となるように複数の加速度検出素子および角速度検出素子で構成されていてもよい。さらに、振動センサ１０は第１検出周波数範囲外の信号も出力するが、第１検出周波数範囲外の信号は、信頼性が低い信号となり、振動に応じた信号とはならない。このため、本実施形態の第１検出周波数範囲は、要求される信頼性を満たす振動検出信号が出力される範囲ともいえる。
　音センサ２０は、印加される音に応じた音検出信号を出力する音検出素子２００を含んで構成されている。そして、本実施形態の音センサ２０は、第２検出周波数範囲の音に応じた音検出信号を出力する。第２検出周波数範囲は、例えば、２０Ｈｚ～２０ｋＨｚとされている。つまり、第２検出周波数範囲は、第１検出周波数範囲よりも高周波側を含んでおり、本実施形態の音センサ２０は、振動センサ１０よりも高周波側の状態を検出可能な構成とされている。また、本実施形態の第２検出周波数範囲は、第１検出周波数範囲と重畳する重畳周波数範囲を含んでいる。なお、音センサ２０を構成する音検出素子２００は、特に限定されるものではないが、例えば、圧電型、静電型、コンデンサ型で構成され、本実施形態では、圧電型とされている。また、音センサ２０は、第２検出周波数範囲外の信号も出力するが、第２検出周波数範囲外の信号は、信頼性が低い信号となり、音に応じた信号とはならない。このため、本実施形態の第２検出周波数範囲は、要求される信頼性を満たす音検出信号が出力される範囲ともいえる。
　ここで、本実施形態の振動センサ１０は、振動検出素子がパッケージ化されて構成され、本実施形態の音センサ２０は、音検出素子がパッケージ化されて構成されている。この場合、振動センサ１０および音センサ２０は、後述するように第１、第２配線基板３０、４０に配置されるため、組付けのし易さより、リードレス構造であり、外面にパッド状の端子が配置されるＱＦＮとされることが好ましい。なお、ＱＦＮは、Quad Flat Non-leaded Packageの略である。また、図１では、パッケージ化された振動センサ１０および音センサ２０を模式的に示している。
　以下、本実施形態における音センサ２０の構成について簡単に説明する。まず、音センサ２０を構成する音検出素子２００の構成について、図２および図３を参照しつつ簡単に説明する。なお、図２は、図３中のII－II線に沿った断面図である。
　音検出素子２００は、図２および図３に示されるように、支持体２１０と、振動部２２０とを備え、平面形状が矩形状とされている。支持体２１０は、一面２１１ａおよび他面２１１ｂを有する支持基板２１１と、支持基板２１１の一面２１１ａ上に形成された絶縁膜２１２とを有している。なお、支持基板２１１は、例えば、シリコン基板等で構成され、絶縁膜２１２は、酸化膜等で構成されている。
　振動部２２０は、支持体２１０上に配置されている。そして、支持体２１０には、振動部２２０における内縁側を浮遊させるための凹部２１０ａが形成されている。このため、振動部２２０は、支持体２１０上に配置された支持領域２２１ａと、支持領域２２１ａと繋がっていると共に凹部２１０ａ上で浮遊する浮遊領域２２１ｂとを有する構成となっている。なお、本実施形態の凹部２１０ａは、振動部２２０側の開口端の形状が平面矩形状とされている。したがって、浮遊領域２２１ｂの全体は、平面矩形状とされている。
　浮遊領域２２１ｂには、当該浮遊領域２２１ｂを厚さ方向に貫通するスリット２３０が形成されている。本実施形態のスリット２３０は、浮遊領域２２１ｂを４分割するように形成されている。詳しくは、スリット２３０は、浮遊領域２２１ｂの中心部Ｃ１を通り、浮遊領域２２１ｂの相対する角部に向かって延設されるように、２本形成されている。言い換えると、スリット２３０は、平面矩形状とされた浮遊領域２２１ｂの各角部から中心部Ｃ１に向かって延設されると共に、中心部Ｃ１にて各スリット２３０が交差するように形成されている。これにより、浮遊領域２２１ｂは、略平面三角形状とされた４つの振動領域２２２に分離されている。
　そして、各振動領域２２２は、支持領域２２１ａ側の端部が固定端とされ、支持領域２２１ａと反対側の先端部が自由端とされたカンチレバーとされている。以下では、振動領域２２２における支持体２１０と反対側の面を振動領域２２２の一面２２２ａとし、振動領域２２２における支持体２１０側の面を振動領域２２２の他面２２２ｂとして説明する。なお、本実施形態では、振動領域２２２が、音が印加されて音検出信号を出力する検出部に相当する。
　振動部２２０は、圧電膜２４０および圧電膜２４０と接続される電極膜２５０を有する構成とされている。本実施形態では、圧電膜２４０は、下層圧電膜２４１と、下層圧電膜２４１上に積層される上層圧電膜２４２とを有している。なお、下層圧電膜２４１および上層圧電膜２４２は、窒化スカンジウムアルミニウム（ＳｃＡｌＮ）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の鉛フリーの圧電セラミックス等を用いて構成されている。
　電極膜２５０は、圧電膜２４０と接続されるように振動領域２２２の所定箇所に形成されており、モリブデン、銅、プラチナ、白金、チタン等を用いて構成されている。本実施形態では、電極膜２５０として、下層圧電膜２４１の下方に形成された下層電極膜２５１と、下層圧電膜２４１と上層圧電膜２４２との間に形成された中間電極膜２５２と、上層圧電膜２４２の上方に形成された上層電極膜２５３とが形成されている。なお、下層電極膜２５１と中間電極膜２５２とは、下層圧電膜２４１を挟んで対向するように配置されている。中間電極膜２５２と上層電極膜２５３とは、上層圧電膜２４２を挟んで対向するように配置されている。
　ここで、上記のように振動領域２２２が片持ち支持されている場合、振動領域２２２（すなわち、圧電膜２４０）が振動した際に発生する応力は、振動領域２２２が支持されている固定端側が自由端側より大きくなり易い。このため、振動領域２２２は、応力が大きくなり易い第１領域Ｒ１と、応力が小さくなり易い第２領域Ｒ２とに分けられている。そして、本実施形態では、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２のそれぞれに電極膜２５０が形成されている。なお、第１領域Ｒ１に形成される電極膜２５０と第２領域Ｒ２に形成される電極膜２５０とは、互いに絶縁された状態となっている。
　そして、第１領域Ｒ１に形成されている電極膜２５０は、特に図示しないが、支持領域２２１ａに形成された配線等を介し、図示しない電極部と接続されている。本実施形態では、各振動領域２２２の第１領域Ｒ１における電荷の変化を１つの音検出信号として出力できるように、各振動領域２２２におけるそれぞれの下層電極膜２５１、中間電極膜２５２、上層電極膜２５３が電極部と接続されている。
　また、第２領域Ｒ２に形成された下層電極膜２５１、中間電極膜２５２、および上層電極膜２５３は、各電極部と電気的に接続されておらず、フローティング状態となっている。このため、第２領域Ｒ２に形成される下層電極膜２５１、中間電極膜２５２、および上層電極膜２５３は、必ずしも必要ではないが、本実施形態では、下層圧電膜２４１および上層圧電膜２４２のうちの第２領域Ｒ２に位置する部分を保護するために設けてある。
　さらに、本実施形態の振動部２２０は、下層圧電膜２４１および下層電極膜２５１が配置される下地膜２６０を有している。つまり、支持体２１０上には、下地膜２６０を介して圧電膜２４０および電極膜２５０が配置されている。そして、本実施形態では、各振動領域２２２の他面２２２ｂが下地膜２６０で構成されている。
　下地膜２６０は、必ずしも必要なものではないが、下層圧電膜２４１等を成膜する際の結晶成長をし易くするために備えられている。なお、本実施形態では、下地膜２６０は窒化アルミニウム等で構成される。また、圧電膜２４０は、厚さが１μｍ程度とされており、下地膜２６０は、厚さが数十ｎｍ程度とされている。つまり、下地膜２６０は、圧電膜２４０に対して極めて薄くされている。
　以上が音検出素子２００の構成である。そして、本実施形態の音センサ２０は、上記のようにパッケージ化されており、図４に示されるように、収容空間２１ａを有する箱状の収容箱２１に音検出素子２００が収容されて構成されている。本実施形態では、収容箱２１は、配線基板２２と、配線基板２２に配置されて収容空間２１ａを構成する蓋部２３とを有している。配線基板２２は、詳細は省略しているが、ＱＦＮ構造を構成できるように適宜配線が形成されていると共に、外部と収容空間２１ａとを連通させる連通孔２２ａが形成されている。そして、音検出素子２００は、連通孔２２ａが凹部２１０ａと繋がるように、支持体２１０が接合部材２４を介して配線基板２２に配置されている。また、音検出素子２００は、図示しないワイヤ等を介して配線基板２２と電気的に接続されている。
　このような音センサ２０では、連通孔２２ａから凹部２１０ａ内に音が導入されると、振動領域２２２の他面２２２ｂを受圧面として振動領域２２２に音が印加され、振動領域２２２が一面２２２ａと他面２２２ｂとの差圧に応じて振動する。そして、音センサ２０は、振動領域２２２を構成する圧電膜２４０が振動に応じて変形するため、圧電膜２４０の変形に応じた電荷の変化を音検出信号として出力する。
　また、このような音センサ２０の収容空間２１ａは、上記のように収容空間２１ａに音検出素子２００が配置されているため、凹部２１０ａで囲まれる受圧面空間Ｖ１と、受圧面空間Ｖ１と異なるバック空間Ｖ２とに略区画されているともいえる。なお、バック空間Ｖ２は、収容空間２１ａのうちの受圧面空間Ｖ１を除いた空間ということもできるし、振動領域２２２の一面２２２ａ側に影響する空間ということもできる。
　以上が本実施形態における音センサ２０の構成である。第１配線基板３０および第２配線基板４０は、図１に示されるように、それぞれ一面３０ａ、４０ａおよび他面３０ｂ、４０ｂを有するプリント基板等で構成されている。なお、第１配線基板３０および第２配線基板４０は、特に図示しないが、それぞれ一面３０ａ、４０ａ側に一面側配線が形成されていると共に他面３０ｂ、４０ｂ側に他面側配線が形成されている。そして、一面側配線と他面側配線とは、厚さ方向に貫通するスルーホール配線等を介して適宜電気的に接続されている。
　第１配線基板３０は、一面３０ａ側に音センサ２０が配置されて音センサ２０と電気的に接続されている。具体的には、第１配線基板３０には、一面３０ａと他面３０ｂとの間を貫通する連通孔３１が形成されている。そして、音センサ２０は、連通孔３１と、音センサ２０の連通孔２２ａおよび凹部２１０ａとが繋がるように、第１配線基板３０の一面３０ａに配置されている。
　第２配線基板４０は、一面４０ａ側に振動センサ１０が配置されて振動センサ１０と電気的に接続されている。なお、特に図示しないが、第１配線基板３０および第２配線基板４０には、抵抗やコンデンサ等のノイズ低減用の電子部品等も適宜配置される。
　筐体５０は、樹脂材料や金属材料等を用いて構成され、外形が、外一面５１、外他面５２、および外一面５１と外他面５２とを繋ぐ４つの側面５３を有する略直方体形状とされており、内部に収容空間５０ａを有している。なお、本実施形態では、外一面５１が一面に相当している。
　筐体５０は、後述するように工作機械等の被実装部材３００に固定される部分であり、本実施形態では、外一面５１が被実装部材３００と対向するように備えられる。以下、筐体５０において、被実装部材３００と対向する部分であって、外一面５１を構成する部分を対向部５００とし、対向部５００のうちの外一面５１と反対側の面であって、収容空間５０ａを構成する面を内一面５４として説明する。
　なお、本実施形態の筐体５０は、開口部を有する有底筒状のケース６１と、ケース６１の開口部を閉塞する蓋部６２とが組付けられて構成されており、対向部５００がケース６１の底部で構成されている。また、本実施形態では、筐体５０が４つの側面５３を有する略直方体形状とされているものを説明するが、筐体５０の外形は特に限定されない。但し、筐体５０は、診断センサ１が被実装部材３００に取り付けられる際に作業者が実際にハンドリングする部分となるため、ハンドリング性を向上させるために少なくとも２つの側面５３を有する形状とされることが好ましい。
　筐体５０には、対向部５００に筐体５０の外部から音を誘導するための貫通孔５１０が形成されている。なお、本実施形態の貫通孔５１０は、断面矩形状となる円筒状とされている。但し、貫通孔５１０は、音を誘導し易くなるように、外一面５１側から内一面５４側に向かって幅が狭くなるテーパ状（すなわち、ホーン状）とされていてもよい。
　また、筐体５０には、外一面５１側における貫通孔５１０の周囲に環状の溝部５２０が形成されている。本実施形態では、環状の溝部５２０は、貫通孔５１０の中心軸を中心とした環状とされている。そして、溝部５２０には、封止部材５３０としてのＯリングが配置されている。なお、封止部材５３０は、断面形状が四角形状である角リングであってもよい。また、ここでは、環状である溝部５２０および封止部材５３０を説明するが、溝部５２０および封止部材５３０は、四角枠状であってもよく、詳細な形状は特に限定されない。さらに、溝部５２０は、封止部材５３０の脱落防止のため、外一面５１側からの深さが深くなるほど幅が広くなるアリ溝とされていてもよい。
　筐体５０には、外一面５１側に、取付部材としての磁石５４０が配置されている。本実施形態では、磁石５４０は、圧入、ネジ締結、インサート成形等によって筐体５０と一体化されている。また、磁石５４０は、封止部材５３０を挟んで貫通孔５１０と反対側に備えられている。そして、本実施形態では、図５に示されるように、磁石５４０は、複数備えられ、外一面５１に対する法線方向（以下では、単に法線方向ともいう）において、封止部材５３０を基準として回転対称となるように備えられている。なお、本実施形態では、溝部５２０が貫通孔５１０の中心軸を中心とした環状とされているため、磁石５４０は、貫通孔５１０を基準として回転対称となるように備えられているともいえる。また、磁石５４０は、図６に示されるように、環状とされることにより、封止部材５３０を基準として回転対称となるように備えられていてもよい。この場合、特に図示しないが、磁石５４０は、枠状となるように備えられていてもよい。図１では、紙面上下方向が法線方向に相当する。
　そして、このような筐体５０の収容空間５０ａに、振動センサ１０、音センサ２０、第１配線基板３０、および第２配線基板４０が収容されている。具体的には、第１配線基板３０および第２配線基板４０は、所定間隔離れて積層された状態で、筐体５０の対向部５００に締結部材７０を介して固定されている。なお、所定間隔とは、音センサ２０と第２配線基板４０とが接触せず、音センサ２０と第２配線基板４０とが離れる間隔のことである。また、本実施形態では、締結部材７０が固定部材に相当する。
　より詳しくは、第１配線基板３０は、他面３０ｂ側が筐体５０の対向部５００側に位置する状態で、外縁部に第１締結部材７１が挿通されて第１締結部材７１が対向部５００に締結されることにより、筐体５０に固定されている。本実施形態では、第１配線基板３０は、法線方向において、音センサ２０を囲むように配置された４つの第１締結部材７１にて筐体５０に固定されている。また、第１配線基板３０は、連通孔３１と貫通孔５１０とが繋がるように、筐体５０に固定されている。なお、本実施形態では、連通孔３１および貫通孔５１０がそれぞれ円筒状とされており、第１配線基板３０は、連通孔３１および貫通孔５１０におけるそれぞれの中心軸が一致するように、筐体５０に固定されている。また、本実施形態の第１締結部材７１は、一端部側に雄ネジ構造が形成されると共に他端部側に雌ネジ構造が形成された雄雌ネジ構造のネジ部材で構成され、一端部側が対向部５００に締結されている。
　第２配線基板４０は、他面３０ｂ側が第１配線基板３０側に位置する状態で、外縁部に第２締結部材７２が挿通されて第２締結部材７２が第１締結部材７１に締結されることにより、第１配線基板３０上に配置されている。なお、本実施形態の第２締結部材７２は、一端部側に雄ネジ構造が形成されたネジ部材で構成され、一端部側の雄ネジ構造が第１締結部材７１の雌ネジ構造と締結されている。また、本実施形態の第１配線基板３０および第２配線基板４０は、法線方向において振動センサ１０と音センサ２０とが重なる部分を有するように配置されている。そして、第１締結部材７１が音センサ２０を囲むように４つ配置されているため、第２締結部材７２は、振動センサ１０を囲むように４つ配置されている。
　ここで、本実施形態では、締結部材７０は、法線方向において磁石５４０と重なるように配置されている。言い換えると、締結部材７０は、磁石５４０の直上に位置するように配置されている。このように締結部材７０を配置することにより、診断センサ１が被実装部材３００に配置された際、被実装部材３００の振動は、磁石５４０を介して締結部材７０に伝搬され易くなり、締結部材７０から第２配線基板４０を介して振動センサ１０に伝搬され易くなる。
　また、本実施形態では、第１配線基板３０および第２配線基板４０を締結部材７０で筐体５０に固定している。このため、導電性を有する金属で締結部材７０を構成する場合には、第１配線基板３０および第２配線基板４０のグランドを締結部材７０を介して筐体グランドに接続することができる。
　第１配線基板３０の他面３０ｂにおける連通孔３１の周囲と内一面５４との間には、閉塞部材８０が配置されている。閉塞部材８０は、貫通孔５１０から誘導された音が第１配線基板３０の他面３０ｂと内一面５４との間から漏れ出ることを抑制するためのものである。なお、第１配線基板３０には、音センサ２０が配置されているため、閉塞部材８０は、筐体５０から第１配線基板３０に振動が伝搬され難くなるように、シリコーン系接着剤等の弾性率が低い材料で構成されることが好ましい。また、閉塞部材８０は、連通孔３１や貫通孔５１０を閉塞しないように、シート状のもので構成されていてもよい。
　筐体５０には、側面５３にコネクタ部５５が備えられ、コネクタ部５５は、第１配線基板３０および第２配線基板４０と接続されると共に制御部２と接続される複数の端子部５５ａを有している。本実施形態のコネクタ部５５は、筐体５０における外一面５１と外他面５２との間の厚さ方向における中心部Ｃ２よりも外一面５１側にコネクタ部５５が配置されている。
　なお、第１、第２配線基板３０、４０と端子部５５ａとは、特に図示していないが、リード線やフレキシブル基板等によって電気的に接続されている。また、端子部５５ａは、耐環境性を有する被覆材等によって被覆されていてもよい。さらに、ここでは、コネクタ部５５として端子部５５ａを有する雄型コネクタを例として説明するが、コネクタ部５５は、外部の端子部が差し込まれる雌型コネクタとされていてもよい。
　以上が本実施形態における診断センサ１の構成である。そして、このような診断センサ１は、図７に示されるように、封止部材５３０が押し潰されつつ、磁石５４０を介して工作機械等の被実装部材３００に備えられる。
　例えば、図８に示されるように、工作機械３１０は、ステージ３２０、ステージ３２０に載置されて被削材３３０を固定するバイス３４０、主軸ホルダ３５０、主軸ホルダ３５０に装着されて被削材３３０を加工するドリル３６０等を備える構成とされる。そして、このような工作機械３１０は、ドリル３６０を変位させて被削材３３０に穴３３１を形成する。なお、本実施形態では、ドリル３６０が刃具に相当すると共に判定対象部に相当する。また、被削材３３０は、ＳＵＳやＡＬ等の金属切削加工に用いられる材料が挙げられる。
　そして、本実施形態では、診断センサ１は、被実装部材３００としてのバイス３４０に固定される。なお、本実施形態では、被実装部材３００がバイス３４０である例を説明するが、診断センサ１は、被削材３３０に配置されてもよいし、ステージ３２０に配置されていてもよい。この場合は、被削材３３０やステージ３２０が被実装部材３００となる。
　以下、診断センサ１を被実装部材３００としての上記のバイス３４０に固定した際の振動センサ１０から出力される振動検出信号および音センサ２０から出力される音検出信号について説明する。
　被削材３３０に穴あけ加工を行う際には、被削材３３０をバイス３４０に固定し、主軸ホルダ３５０を回転させながら下方へ変位させてドリル３６０を被削材３３０に押し当てることで被削材３３０に穴３３１を形成する。そして、穴あけ加工を続けることでドリル３６０の刃先が摩耗すると、穴３３１の底部では、ドリル３６０の刃先と被削材３３０の接触摩擦が増加して切削抵抗が増加する。
　接触摩擦が増加すると、回転しながらドリル３６０を下方へ変位させる主軸ホルダ３５０の動作が適切に行い難くなり、主軸ホルダ３５０が微小振動してドリル３６０が穴３３１の側壁にも擦過する。そして、ドリル３６０が穴３３１の側壁に擦過すると、特定の周波数における被削材３３０の振動が大きくなり、被削材３３０を固定するバイス３４０（すなわち、被実装部材３００）の振動および音も被削材３３０に追従して大きくなる。
　そして、振動センサ１０は、バイス３４０（すなわち、被実装部材３００）の振動が筐体５０および第２配線基板４０を介して伝搬されるため、伝搬された振動に応じた振動検出信号を出力する。音センサ２０は、図７中の矢印Ａに示されるように、バイス３４０（すなわち、被実装部材３００）の振動によって生じる音が貫通孔５１０を介して振動領域２２２に伝搬されるため、伝搬された音に応じた音検出信号を出力する。この場合、ドリル３６０が摩耗するほど特定の周波数における振動および音が大きくなり、振動検出信号および音検出信号が大きくなる。なお、ドリル３６０が摩耗するとは、ドリル３６０が正常状態から異常状態になることを意味している。
　ここで、振動センサ１０が配置される第２配線基板４０には共振周波数が存在する。そして、第２配線基板４０の共振周波数は、締結部材７０の挿通される位置等によって変化する。例えば、本実施形態では、振動センサ１０の周囲を囲むように４本の締結部材７０が配置されるが、締結部材７０で囲まれる領域が狭くなるほど共振周波数が高くなる。
　このため、ドリル３６０が異常である際に発生する振動の周波数（以下では、異常振動周波数波ともいう）が既知である場合には、第２配線基板４０は、共振周波数が異常振動周波数と一致するように締結部材７０の位置等が調整されて固定されることが好ましい。これにより、異常振動周波数における感度を向上させて振動検出信号を大きくできる。なお、本実施形態では、異常振動周波数が、被実装部材に取り付けられた際の振動における所望の周波数に相当する。
　一方、異常振動周波数が第１検出周波数範囲と異なることが既知である場合、または異常振動周波数が不明である場合には、第２配線基板４０は、共振周波数が第１検出周波数範囲外となるように締結部材７０の位置が調整されて固定されることが好ましい。これにより、第２配線基板４０の共振周波数が振動検出信号のノイズとなることを抑制できる。なお、異常振動周波数が不明であるとは、言い換えると、適用対象を限定しない場合ということもできる。
　同様に、音センサ２０は、貫通孔５１０および連通孔３１を通じて伝搬される音に応じた検出信号を出力する。そして、診断センサ１を被実装部材３００に取り付けた際、貫通孔５１０および連通孔３１を含む閉空間は、振動領域２２２の他面２２２ｂ側に影響する音響空間Ｖ３となり、音響空間Ｖ３には共鳴周波数が存在する。なお、音響空間Ｖ３は、本実施形態では、音センサ２０における受圧面空間Ｖ１と、被実装部材３００、筐体５０、第１配線基板３０、閉塞部材８０で囲まれる空間ということもできる。そして、共鳴周波数は、音響空間Ｖ３の体積に依存し、例えば、音響空間Ｖ３の体積が小さくなるほど高くなる。また、音響空間Ｖ３の体積は、例えば、封止部材５３０の配置箇所を変更することで容易に変更可能である。
　このため、ドリル３６０が異常である際に発生する音の周波数（以下では、異常音周波ともいう）が既知である場合には、音響空間Ｖ３は、共鳴周波数が異常音周波数と一致するように体積が調整されることが好ましい。これにより、異常音周波数における感度を向上させて音検出信号を大きくできる。なお、本実施形態では、異常音周波数が、被実装部材に取り付けられた際の音における所望の周波数に相当する。
　一方、異常音周波数が第２検出周波数範囲と異なることが既知である場合、または異常音周波数が不明である場合には、音響空間Ｖ３は、共鳴周波数が第２検出周波数範囲外となるように体積が調整されることが好ましい。これにより、音響空間Ｖ３の共鳴周波数が音検出信号のノイズとなることを抑制できる。なお、異常音周波数が不明であるとは、言い換えると、適用対象を限定しない場合ということもできる。
　また、本実施形態のような音センサ２０は、バック空間Ｖ２を大きくするほど一面２２２ａに影響し得る圧力が変化し難くなり、信頼性を向上できる。このため、音センサ２０は、例えば、図４に示される蓋部２３に貫通孔が形成され、収容箱２１の収容空間２１ａと筐体５０の収容空間５０ａとが連通するようにしてバック空間Ｖ２を大きくするようにしてもよい。
　以上のようにして、診断センサ１から振動検出信号および音検出信号が出力される。
　制御部２は、ＣＰＵや、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等の非遷移的実体的記憶媒体で構成される記憶部等を備えたマイクロコンピュータ等で構成されている。ＣＰＵは、Central Processing Unitの略であり、ＲＯＭは、Read Only Memoryの略であり、ＲＡＭは、Random Access Memoryの略であり、ＨＤＤはHard Disk Driveの略である。
　そして、制御部２は、ＣＰＵがＲＯＭ等の記憶部からプログラム（すなわち、後述の各ルーチン）を読み出して実行することで各種の制御作動を実現する。なお、ＲＯＭ等の記憶部には、プログラムの実行の際に用いられる各種のデータ（例えば、初期値、ルックアップテーブル、マップ等）が予め格納されている。
　本実施形態では、制御部２は、コネクタ部５５を介して振動センサ１０および音センサ２０と接続されており、振動検出信号および音検出信号を取得する。そして、制御部２は、振動検出信号および音検出信号にＦＦＴ（Fast Fourier Transformの略）解析等を行って振動判定信号および音判定信号を導出して状態判定を行い、判定結果を送信する。本実施形態では、制御部２は、状態判定として、判定対象部であるドリル３６０の異常判定を行う。また、本実施形態の制御部２は、さらに、振動センサ１０および音センサ２０の自己診断判定、およびフィルタ設定処理を行う。
　報知部３は、表示部や音声部等を有しており、制御部２と接続されている。そして、報知部３は、制御部２から判定信号を受信すると、判定信号に応じた報知を行う。
　次に、制御部２の状態判定としての異常判定について、図９を参照しつつ説明する。なお、以下では、上記のように診断センサ１を工作機械３１０に取り付け、刃具としてのドリル３６０の異常判定を行う例について説明する。また、本実施形態における異常判定は、工作機械３１０を稼働してから所定期間毎に行われる。
　制御部２は、ステップＳ１０１にて、振動検出信号を取得し、ステップＳ１０２にて、振動検出信号をＦＦＴ解析等して振動判定信号を導出する。そして、制御部２は、ステップＳ１０３にて、振動判定信号と振動閾値とを比較する。本実施形態では、第１検出周波数範囲を予め複数の周波数範囲に分割し、分割した各周波数範囲における振動判定信号と振動閾値とを比較する。なお、振動閾値は、予め実験等を行い、ドリル３６０が摩耗した際のバイス３４０の振動を検出して設定される。また、各周波数範囲における振動閾値は、同じとされていてもよいし、少なくとも一部が異なっていてもよい。そして、本実施形態では、振動閾値が振動判定要素に相当する。
　制御部２は、振動判定信号が振動閾値より大きいと判定すると（すなわち、ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ステップＳ１０７にて、ドリル３６０が異常であることを示す対象異常信号を報知部３に送信し、処理を終了する。これにより、報知部３は、ドリル３６０に摩耗等の異常が発生していることを作業者に報知する処理を行う。
　制御部２は、振動判定信号が閾値以下であると判定した場合には（すなわち、ステップＳ１０３：ＮＯ）、ステップＳ１０４にて、音検出信号を取得する。そして、制御部２は、ステップＳ１０５にて、音検出信号をＦＦＴ解析等して音判定信号を導出する。なお、後述のフィルタ設定処理を行ってフィルタが設定された場合には、フィルタを用いて音判定信号が導出される。
　続いて、制御部２は、ステップＳ１０６にて、音判定信号と音閾値とを比較する。本実施形態では、第２検出周波数範囲を予め複数の周波数範囲に分割し、分割した各周波数範囲における音判定信号と音閾値とを比較する。なお、音閾値は、予め実験等を行い、ドリル３６０が摩耗した際のバイス３４０から発生する音を検出して設定される。また、各周波数範囲における音閾値は、同じとされていてもよいし、少なくとも一部が異なっていてもよい。そして、本実施形態では、音閾値が音判定要素に相当する。
　制御部２は、音判定信号が音閾値より大きいと判定した場合には（すなわち、ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、ステップＳ１０７の処理を行う。また、制御部２は、音判定信号が音閾値以下であると判定した場合には（すなわち、ステップＳ１０６：ＮＯ）、処理を終了する。
　本実施形態では、以上のように状態判定としての異常判定を行う。なお、ここでは、制御部２は、ステップＳ１０１～Ｓ１０３にて振動に関する判定を行った後、ステップＳ１０４～Ｓ１０６にて音に関する判定を行う例について説明した。しかしながら、制御部２は、ステップＳ１０４～Ｓ１０６の音に関する判定を先に行い、その後にステップＳ１０１～Ｓ１０３の振動に関する判定を行うようにしてもよい。また、ここでは、振動判定信号および音判定信号の一方が異常である場合に判定対象部のドリル３６０が異常であると判定する例について説明した。しかしながら、本実施形態では、振動検出信号が出力される第１検出周波数範囲と音検出信号が出力される第２検出周波数範囲とは、重畳する重畳周波数範囲を含んでいる。このため、重畳周波数範囲については、振動判定振動および音判定信号の両方が異常である場合に判定対象部のドリル３６０が異常であると判定するようにしてもよい。また、振動判定信号は振動検出信号に基づくものであり、音判定信号は音検出信号に基づくものであるため、異常判定は、振動検出信号および音検出信号と各閾値とを比較する判定ともいえる。
　次に、制御部２が実行する自己診断判定について、図１０を参照しつつ説明する。なお、自己診断判定は、本実施形態のように、振動検出信号が出力される第１検出周波数範囲と音検出信号が出力される第２検出周波数範囲とが重畳周波数範囲を含む場合に行われる。また、自己診断判定は、工作機械３１０を稼働してから所定期間毎に行われる。但し、本実施形態の自己診断判定は、異常判定を行う所定期間毎より長い期間毎に行われることを想定しており、例えば、数～数十時間毎に行われる。
　制御部２は、ステップＳ２０１にて、振動検出信号を取得し、ステップＳ２０２にて、振動検出信号をＦＦＴ解析等して振動判定信号を導出する。また、制御部２は、ステップＳ２０３にて、音検出信号を取得し、ステップＳ２０４にて、音検出信号をＦＦＴ解析等して音判定信号を導出する。なお、後述のフィルタ設定処理を行ってフィルタが設定された場合には、フィルタを用いて音判定信号が導出される。
　次に、制御部２は、ステップＳ２０５にて、第１検出周波数範囲と第２検出周波数範囲との重畳範囲において、振動判定信号と音判定信号との差である差分判定信号を導出する。なお、本実施形態では、第１検出周波数範囲が１Ｈｚ～１０ｋＨｚとされ、第２検出周波数範囲が２０Ｈｚ～２０ｋＨｚとされているため、重畳範囲が２０Ｈｚ～１０ｋＨｚとなる。また、本実施形態では、差分判定信号を導出する際、重畳範囲の周波数範囲を予め複数の周波数範囲に分割し、分割した各周波数範囲の差分判定信号を導出する。
　そして、制御部２は、ステップＳ２０６にて、差分判定振動が診断閾値より大きいか否かを判定する。本実施形態では、分割した各周波数範囲における差分判定振動と診断閾値とを比較する。なお、診断閾値は、予め実験等を行い、振動センサ１０および音センサ２０が正常状態である場合の振動判定信号と音判定信号との差に基づいて設定される。また、各周波数範囲における診断閾値は、同じとされていてもよいし、少なくとも一部が異なっていてもよい。そして、本実施形態では、診断閾値が診断判定要素に相当する。
　制御部２は、差分判定信号が診断閾値より大きいと判定した場合には（すなわち、ステップＳ２０６：ＹＥＳ）、ステップＳ２０７にて、少なくともいずれか一方のセンサ１０、２０が異常であることを示すセンサ異常信号を報知部３に送信し、処理を終了する。これにより、報知部３は、振動センサ１０および音センサ２０の少なくともいずれか一方が異常であること作業者に報知する処理を行う。また、制御部２は、差分判定信号が診断閾値以下であると判定した場合には（すなわち、ステップＳ２０６：ＮＯ）、処理を終了する。
　なお、振動判定信号は振動検出信号に基づくものであり、音判定信号は音検出信号に基づくものであるため、自己診断判定は、振動検出信号および音検出信号と各閾値とを比較する判定ともいえる。
　続いて、制御部２が実行するフィルタ設定処理について、図１１を参照しつつ説明する。なお、フィルタ設定処理は、本実施形態のように、振動検出信号が出力される第１検出周波数範囲と音検出信号が出力される第２検出周波数範囲とが重畳周波数範囲を含む場合に行われる。また、フィルタ設定処理は、例えば、診断センサ１を対象に取り付けた際や、工作機械３１０のドリル３６０を取り替えた場合等、判定対象部であるドリル３６０が正常状態である場合に行われる。また、フィルタ設定処理は、工作機械３１０を稼働させた状態で行われる。但し、フィルタ設定処理は、工作機械３１０を稼働させている場合に加えて、工作機械３１０を稼働させていない状態で行われるようにしてもよい。
　制御部２は、ステップＳ３０１にて、振動検出信号を取得し、ステップＳ３０２にて、振動検出信号をＦＦＴ解析等して振動ノイズ判定信号を導出する。そして、制御部２は、重畳周波数範囲において、振動ノイズ判定信号がノイズ閾値より大きいか否かを判定する。本実施形態では、第１検出周波数範囲を予め複数の周波数範囲に分割し、分割した各周波数範囲における振動ノイズ判定信号とノイズ閾値とを比較する。なお、各周波数範囲におけるノイズ閾値は、同じとされていてもよいし、少なくとも一部が異なっていてもよい。また、本実施形態では、ノイズ閾値がノイズ判定値に相当する。
　すなわち、診断センサ１を被実装部材３００に取り付けた際、被実装部材３００側の表面状態等により、ドリル３６０が正常状態でも振動検出信号が大きくなる周波数が存在する可能性がある。そして、ドリル３６０が正常状態でも振動検出信号が大きくなる場合、音センサ２０からの音検出信号にも振動が影響する可能性がある。このため、本実施形態では、重畳範囲において、音センサ２０に影響する振動が存在するか否かを判定する。
　そして、制御部２は、振動ノイズ判定信号がノイズ閾値より大きいと判定した場合には（すなわち、ステップＳ３０３：ＹＥＳ）、ステップＳ３０４にて、ノイズ閾値より大きくなった周波数範囲をノイズ周波数範囲とし、このノイズ周波数範囲の信号を減衰させるフィルタを設定して処理を終了する。
　これにより、上記のステップＳ１０４およびステップＳ２０４にて音判定信号を導出する際、振動によるノイズを低減した音判定信号を導出することができる。なお、振動ノイズ判定信号は振動検出信号に基づくものであるため、フィルタ設定処理は、振動検出信号を用いた処理ともいえる。
　以上説明した本実施形態によれば、診断センサ１は、振動センサ１０と音センサ２０とを有する構成とされ、判定対象部としてのドリル３６０に依存する高周波側の状態が音センサ２０で検出される。そして、音センサ２０は、空間を伝搬する音に応じた音検出信号を出力する。このため、例えば、ドリル３６０に依存する高周波側の状態をＡＥセンサで検出する場合と比較して、被実装部材３００の表面の影響を受け難くなり、配置制約を低減できる。つまり、本実施形態の診断センサ１によれば、配置制約を低減しつつ、高周波波側の状態の検出精度が低下することを抑制できる。
　（１）本実施形態では、筐体５０の外一面５１には、磁石５４０が配置されている。このため、診断センサ１を磁石５４０によって被実装部材３００に容易に取り付けることができる。また、筐体５０の外一面５１には、貫通孔５１０の周囲に被実装部材３００に取り付けられる際に押し潰されて筐体５０と被実装部材３００との間を封止する封止部材５３０が配置されている。このため、被実装部材３００からの音が貫通孔５１０を通じて音センサ２０に伝搬され易くなり、感度が低下することを抑制できる。
　（２）本実施形態では、磁石５４０は、閉塞部材８０を基準として回転対称に配置されている。このため、診断センサ１を被実装部材３００に取り付けた際、被実装部材３００から封止部材５３０に均等な力が印加されるようにすることができる。
　（３）本実施形態では、筐体５０は、側面５３にコネクタ部５５を有し、コネクタ部５５は、側面５３のうちの、外一面５１と外他面５２との間の中心部Ｃ２よりも外一面５１側に備えられている。このため、コネクタ部５５が外一面５１と外他面５２との間の中心部Ｃ２よりも外他面５２側に備えられている場合と比較して、外部の回路部等と接続されるコネクタ部５５が当該回路部等によって引っ張られる等した際に診断センサ１が被実装部材３００から引き剥がされ難くできる。
　（４）本実施形態では、振動センサ１０が配置される第２配線基板４０と、音センサ２０が配置される第１配線基板３０とが積層されて筐体５０の収容空間５０ａに配置されている。このため、筐体５０の面方向に診断センサ１が大型化することを抑制できる。したがって、被実装部材３００側の診断センサ１が取り付けられる取付領域を小さくできる。
　（５）本実施形態では、締結部材７０は、法線方向において、磁石５４０と重なるように配置されている。このため、被実装部材３００から磁石５４０に伝搬された振動は、磁石５４０から締結部材７０に伝搬され易くなる。したがって、振動センサ１０の検出感度を向上できる。
　（６）本実施形態では、第１配線基板３０と筐体５０における貫通孔５１０の周囲の部分は、閉塞部材８０で封止されている。このため、第１配線基板３０と筐体５０との間から音が漏れ出ることを抑制でき、音センサ２０の検出精度が低下することを抑制できる。
　（７）本実施形態では、異常振動周波数波が第１検出周波数範囲に含まれることが既知である場合には、第２配線基板４０は、共振周波数が異常振動周波数と一致するように締結部材７０の位置等が調整されて固定されることが好ましい。これにより、感度を向上させて振動検出信号を大きくできる。
　（８）本実施形態では、異常振動周波波が第１検出周波数範囲と異なることが既知である場合、または異常振動周波数が不明である場合には、第２配線基板４０は、共振周波数が第１検出周波数範囲外となるように締結部材７０の位置等が調整されて固定されることが好ましい。これにより、第２配線基板４０の共振周波数が振動検出信号のノイズとなることを抑制できる。
　（９）本実施形態では、音異常周波数波が第２検出周波数範囲に含まれることが既知である場合には、音響空間Ｖ３は、共鳴周波数が異常音周波数と一致するように体積が調整されることが好ましい。これにより、感度を向上させて音検出信号を大きくできる。なお、音響空間Ｖ３の体積は、封止部材５３０を配置する位置によって容易に変更される。
　（１０）本実施形態では、音異常周波数波が第２検出周波数範囲と異なることが既知である場合、または異常音振動周波数が不明である場合には、音響空間Ｖ３は、共鳴周波数が第２検出周波数範囲外となるように体積が調整されることが好ましい。これにより、音響空間Ｖ３の共鳴周波数が音検出信号のノイズとなることを抑制できる。
　（１１）本実施形態では、制御部２は、振動判定信号および音判定信号を用いて判定対象部であるドリル３６０の状態判定を行っている。そして、音判定信号は、上記のように音センサ２０から出力される音検出信号に基づいて導出される。このため、高周波側での検出精度が低下することが抑制されているため、判定精度が低下することを抑制できる。
　（１２）本実施形態では、制御部２は、振動判定信号と振動閾値とを比較することと、音判定信号と音閾値とを比較することの少なくともいずれか一方を行って状態判定を行う。このため、容易な方法でドリル３６０の異常判定を行うことができる。
　（１３）本実施形態では、制御部２は、振動判定信号と音判定信号との差分を用いて自己診断判定を行う。このため、振動センサ１０および音センサ２０のいずれか一方が異常である状態で状態判定が行われることを抑制できる。
　（１４）本実施形態では、制御部２は、振動ノイズ判定信号がノイズ閾値より大きいと判定すると、ノイズ閾値より大きくなる周波数範囲の信号を減衰させるフィルタを設定する。そして、制御部２は、音検出信号から音判定信号を導出する際には、フィルタを利用して音判定信号を導出する。これにより、音判定信号に振動に関するノイズが含まれ難くなり、判定精度が低下することを抑制できる。
　（１５）本実施形態では、封止部材５３０を配置する場所によって音響空間Ｖ３の共鳴周波数を調整できる。そして、法線方向において、封止部材５３０を磁石５４０の内側に配置する場合には、封止部材５３０を磁石５４０より外側に配置する場合と比較して、磁石５４０によって引き寄せられる外部の異物が封止部材５３０に接触することを抑制できる。つまり、外部の異物によって封止部材５３０が損傷することを抑制できる。
　（第１実施形態の変形例）
　上記第１実施形態の変形例について説明する。例えば、上記第１実施形態では、ステップＳ１０３にて振動判定信号と振動閾値とを比較する際、振動閾値は、各周波数範囲で異なっていてもよいし、同じとされていてもよい例について説明した。しかしながら、例えば、振動センサ１０は高周波側ほど検出精度が不安定になるため、振動閾値は、高周波側ほど高くなるようにしてもよい。また、例えば、制御部２は、振動閾値を超える振動判定信号の周波数を複数回に渡って記憶するようにし、当該記憶に基づいて振動閾値を可変させる自己学習を行うようにしてもよい。つまり、振動閾値を異ならせる場合には、信頼性の高い周波数ほど振動閾値が低くなるように、信頼性に応じて周波数範囲の閾値を変更するようにしてもよい。同様に、音閾値は、周波数範囲で異なっていてもよく、異ならせる場合には、信頼性の高い周波数ほど音閾値が低くなるようにしてもよい。これによれば、さらに判定精度を高くできる。
　（第２実施形態）
　第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、配線基板を１つにしたものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
　本実施形態の診断センサ１は、図１２に示されるように、１つの配線基板９０を有する構成とされている。配線基板９０は、上記第１配線基板３０および第２配線基板４０と同様にプリント基板等で構成されている。すなわち、配線基板９０は、一面９０ａおよび他面９０ｂを有し、図示しない一面９０ａ側の一面側配線と他面９０ｂ側の他面側配線とがスルーホール配線等を介して適宜電気的に接続された構成とされている。
　配線基板９０の一面９０ａには、振動センサ１０および音センサ２０が配置されている。つまり、本実施形態では、振動センサ１０および音センサ２０が共通の配線基板９０に配置されている。また、配線基板９０には、音センサ２０の連通孔２２ａおよび凹部２１０ａと繋がり、音を振動領域２２２に誘導するための連通孔９１が形成されている。
　配線基板９０は、他面９０ｂが対向部５００側に位置する状態で、振動センサ１０の周囲に締結部材７０が挿通されて締結部材７０が対向部５００に締結されることにより、筐体５０に固定されている。また、配線基板９０は、連通孔９１が貫通孔５１０と繋がるように筐体５０に固定されている。さらに、配線基板９０は、振動センサ１０が音センサ２０よりもコネクタ部５５側と反対側に位置すると共に、法線方向において、磁石５４０が振動センサ１０と重なるように配置されている。
　なお、配線基板９０は、音センサ２０の周囲には締結部材７０が挿通されていない。このように配線基板９０を筐体５０に固定することにより、筐体５０の振動が締結部材７０を介して振動センサ１０に伝搬され易くなり、音センサ２０に伝搬され難くなる。
　また、配線基板９０の他面９０ｂにおける振動センサ１０と対向する部分と内一面５４との間には、伝搬部材１０１が配置されている。配線基板９０の他面９０ｂにおける連通孔３１の周囲と内一面５４との間には、閉塞部材１０２が配置されている。伝搬部材１０１は、筐体５０の振動が配線基板９０を介して振動センサ１０に伝搬され易くなる材料で構成されることが好ましい。例えば、伝搬部材１０１は、弾性率が高いエポキシ樹脂等で構成されることが好ましい。閉塞部材１０２は、貫通孔５１０から誘導された音が配線基板９０の他面９０ｂと内一面５４との間から漏れ出ることを抑制するためのものであり、上記第１実施形態における閉塞部材８０と同様の構成とされる。つまり、本実施形態の伝搬部材１０１および閉塞部材１０２は、伝搬部材１０１の方が閉塞部材１０２よりも弾性率の高い材料で構成されている。
　なお、本実施形態では、締結部材７０および伝搬部材１０１が固定部材に相当する。また、本実施形態では、法線方向において、伝搬部材１０１が磁石５４０と重なる部分を有するように配置されている。つまり、本実施形態では、法線方向において、振動センサ１０および伝搬部材１０１が磁石５４０と重なるように配置されている。
　さらに、本実施形態の配線基板９０は、図１３に示されるように、振動センサ１０が配置される領域を第１配置領域９２とし、音センサ２０が配置される領域を第２配置領域９３とすると、第１配置領域９２と第２配置領域９３との間にスリット９４が形成されている。言い換えると、第１配置領域９２と第２配置領域９３とは、梁部９５を介して接続されている。なお、本実施形態の締結部材７０は、第１配置領域９２に配置されているともいえる。また、図１３では、法線方向において、スリット９４が配線基板９０の相対する２辺のそれぞれから形成される例を示しているが、スリット９４は、相対する２辺のうちの一方の辺からのみ形成されていてもよい。さらに、スリット９４は、配線基板９０の相対する２辺の間において、点在するように形成さていてもよい。
　また、本実施形態の診断センサ１では、図１２に示されるように、筐体５０の収容空間５０ａは、振動センサ１０が配置される側の第１空間Ｓ１と音センサ２０が配置される側の第２空間Ｓ２とに略区画されている。本実施形態では、ケース６１には、配線基板９０の他面９０ｂ側と当接する突出部６１１が形成されている。また、蓋部６２には、配線基板９０の一面９０ａ側と当接する突出部６１２が形成されている。そして、本実施形態では、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とが突出部６１１、６１２により、略区画されている。
　以上説明した本実施形態によれば、診断センサ１は、振動センサ１０と音センサ２０とを有する構成とされているため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
　（１）本実施形態では、一枚の配線基板９０に振動センサ１０および音センサ２０を配置し、この配線基板９０を筐体５０に固定している。このため、部品点数を削減できると共に配線基板９０の筐体５０への組み付け性を向上できる。
　（２）本実施形態では、振動センサ１０は、音センサ２０よりもコネクタ部５５側と反対側に配置されている。このため、外部の回路部等と接続されるコネクタ部５５が当該回路部等によって引っ張られる等した際に振動センサ１０に振動が伝搬することを抑制できる。
　（３）本実施形態では、配線基板９０には、振動センサ１０が配置される第１配置領域９２と音センサ２０が配置される第２配置領域９３との間にスリット９４が形成されている。このため、第１配置領域９２側から第２配置領域９３側に振動が伝搬され難くなり、音検出信号にノイズとしての振動が含まれることを抑制できる。つまり、音センサ２０の検出精度を向上できる。
　（４）本実施形態では、収容空間５０ａは、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とに区画されている。このため、第１空間Ｓ１の振動が第２空間Ｓ２に影響することを抑制できると共に、第２空間Ｓ２の音が第１空間Ｓ１に影響することを抑制できる。したがって、振動センサ１０および音センサ２０の検出精度を向上できる。
　なお、本実施形態では、筐体５０に突出部６１１、６１２を備えて第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とを区画する例について説明した。しかしながら、例えば、配線基板９０の一面９０ａ側および他面９０ｂ側にそれぞれ遮蔽板等を配置することにより、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とが区画されるようにしてもよい。
　（第３実施形態）
　第３実施形態について説明する。本実施形態は、第２実施形態に対し、磁石を追加したものである。その他に関しては、第２実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
　本実施形態の診断センサ１は、図１４に示されるように、磁石５４０は、第１磁石５４１と第２磁石５４２とを有している。そして、第１磁石５４１は、封止部材５３０を基準として回転対称に配置されている。第２磁石５４２は、第１磁石５４１よりもコネクタ部５５側に配置されている。このため、本実施形態の磁石５４０は、第１磁石５４１が配置される所定範囲において、封止部材５３０を基準として第１磁石５４１が回転対称に配置されているといえる。
　以上説明した本実施形態によれば、診断センサ１は、振動センサ１０と音センサ２０とを有する構成とされているため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
　（１）本実施形態では、磁石５４０は、第１磁石５４１および第２磁石５４２を有し、第２磁石５４２が第１磁石５４１よりもコネクタ部５５側に配置されている。そして、コネクタ部５５は、外部の回路部等と接続される部分であり、コネクタ部５５が当該回路部等によって引っ張られる等した際に振動が印加され易い部分となる。このため、本実施形態のようにコネクタ部５５側に第２磁石５４２を配置することにより、診断センサ１が被実装部材３００から剥がれることを抑制できる。
　（第４実施形態）
　第４実施形態について説明する。本実施形態は、第２実施形態に対し、吸収膜を追加したものである。その他に関しては、第２実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
　本実施形態の診断センサ１は、図１５に示されるように、配線基板９０の他面９０ｂにおける連通孔９１の周囲と内一面５４との間に閉塞部材１０２が配置されている。そして、本実施形態では、配線基板９０の他面９０ｂのうちの閉塞部材１０２が配置される部分と連通孔９１との間に吸収膜１０３が配置されている。つまり、法線方向において、閉塞部材１０２よりも連通孔９１側に吸収膜１０３が配置されている。
　吸収膜１０３は、筐体５０の貫通孔５１０から侵入し得る異物を吸収して異物が音センサ２０に到達することを抑制するものであり、例えば、多孔質膜で構成される。この場合、診断センサ１の適用用途が予め定まっており、異物として水が侵入し得る場合には、吸収膜１０３は、親水性膜で構成されていてもよい。同様に、異物として油が侵入し得る場合には、吸収膜１０３は、新油膜で構成されていてもよい。なお、このような吸収膜１０３は、特に音検出素子２００が静電型である場合に有効である。また、本実施形態の吸収膜１０３は、多孔質膜であるため、貫通孔５１０または連通孔９１を閉塞するように配置されていてもよい。この場合、音は、多孔質膜の孔を通じて音センサ２０に印加される。そして、吸収膜１０３を貫通孔５１０または連通孔９１を閉塞するように配置した場合には、さらに異物が音センサ２０に到達することを抑制できる。
　以上説明した本実施形態によれば、診断センサ１は、振動センサ１０と音センサ２０とを有する構成とされているため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
　（１）本実施形態では、配線基板９０の他面９０ｂのうちの閉塞部材１０２が配置される部分と連通孔９１との間に吸収膜１０３が配置されている。このため、筐体５０の貫通孔５１０から侵入し得る異物を吸収して異物が音センサ２０に到達することを抑制でき、音センサ２０の検出精度が低下することを抑制できる。
　（第５実施形態）
　第５実施形態について説明する。本実施形態は、第２実施形態に対し、伝搬部材１０１の配置方法を変更したものである。その他に関しては、第２実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
　本実施形態の診断センサ１は、図１６に示されるように、配線基板９０の他面９０ｂ側に振動センサ１０が配置されている。そして、伝搬部材１０１は、振動センサ１０と筐体５０の内一面５４との間に配置されつつ、振動センサ１０における側面等の周囲も被覆するように配置されている。つまり、振動センサ１０は、配線基板９０と対向する部分と異なる部分が伝搬部材１０１にて覆われている。
　以上説明した本実施形態によれば、診断センサ１は、振動センサ１０と音センサ２０とを有する構成とされているため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
　（１）本実施形態では、振動センサ１０は、配線基板９０と対向する部分と異なる部分が伝搬部材１０１にて覆われている。このため、筐体５０の振動が伝搬部材１０１を介して振動センサ１０に伝搬され易くなり、振動センサ１０の感度を向上できる。
　（第５実施形態の変形例）
　上記第５実施形態の変形例について説明する。上記第５実施形態において、図１７に示されるように振動センサ１０を伝搬部材１０１で被覆するようにしてもよい。すなわち、この診断センサ１では、配線基板９０における振動センサ１０の周囲に貫通孔９６が形成されている。そして、伝搬部材１０１は、貫通孔９６を通じて振動センサ１０を被覆するように配置されている。
　（第６実施形態）
　第６実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、取付部材の構成を変更したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
　本実施形態の診断センサ１は、図１８に示されるように、上記第１実施形態の磁石５４０の代わりに、外一面５１側に、取付部材として、保持力が変化可能なマグネットベース５５０が配置されている。マグネットベース５５０は、詳細な構成は省略するが、ヨークおよび永久磁石を有する構成とされている。そして、マグネットベース５５０は、永久磁石が回転、または変位してヨークに流れる磁束が変化することにより、保持力（すなわち、吸着力）が変化する。また、マグネットベース５５０には、永久磁石を回転または変位させる操作部５６０が備えられている。
　なお、永久磁石は、例えば、ネオジウム、フェライト、コバルト等で構成され、ヨークは、ステンレス鋼等で構成される。また、永久磁石は、例えば、円板状の磁石や棒状の磁石で構成される。さらに、永久磁石は、複数の円板状とされた磁石が積層されて構成される。なお、複数の円板状とされた磁石が積層されて永久磁石が構成される場合、永久磁石は、積層された部分が異なる磁極となるように、複数の円板状とされた磁石が積層されて構成される。また、操作部５６０は、永久磁石を回転または変位させることができるのであれば、マグネットベース５５０に一体的に備えられていてもよいし、マグネットベース５５０から離れて形成されていてもよい。
　以上説明した本実施形態では、診断センサ１は、振動センサ１０と音センサ２０とを有する構成とされているため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
　（１）本実施形態では、診断センサ１は、取付部材が保持力を変化可能なマグネットベース５５０で構成されている。このため、被実装部材３００に対する診断センサ１の着脱を容易にしつつ、診断センサ１を被実装部材３００に取り付けた際の保持力を大きくできる。なお、特に限定されるものでないが、マグネットベース５５０は、被実装部材３００への着脱を行う際には、人が容易に着脱できるように保持力が５０Ｎ以下に調整されることが好ましい。また、マグネットベース５５０は、診断センサ１を被実装部材３００に取り付けた後には、位置ずれ等を抑制できるように、保持力が５０Ｎ以上に調整されることが好ましい。
　そして、このようにマグネットベース５５０の保持力を調整することにより、診断センサ１を被実装部材３００に取り付けた際には、封止部材５３０を押し潰し易くできる。したがって、筐体５０の貫通孔５１０の近傍に異物が入り込むことを十分に抑制できる。例えば、封止部材５３０の押し潰しが弱い場合、油膜等の異物が筐体５０における貫通孔５１０の近傍に達する可能性がある。この場合、本発明者らの検討によれば、特に高周波側の信号の検出精度が低下することが確認された。このため、マグネットベース５５０の保持力を調整して封止部材５３０を十分に押し潰すことにより、高周波側の信号の検出精度が低下することを抑制できる。
　また、上記のようにマグネットベース５５０の保持力を調整することにより、被実装部材３００から診断センサ１を容易に取り外すことができる。すなわち、金属の切削屑等の異物が筐体５０に付着した場合には、振動の仕方が変わる可能性がある。また、金属の切削屑等の異物が筐体５０に付着した状態をそのまま放置すると、安全性が低下する可能性がある。したがって、被実装部材３００から診断センサ１を容易に取り外すことができるようにすることにより、金属の切削屑等の異物を除去し易くでき、振動が変わることで振動の検出精度が低下することを抑制しつつ、安全性の向上を図ることができる。
　（他の実施形態）
　本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
　例えば、上記各実施形態では、振動センサ１０および音センサ２０がパッケージ化されている例について説明したが、振動センサ１０および音センサ２０は、パッケージ化されていなくてもよい。また、振動センサ１０および音センサ２０がパッケージ化される場合には、リード端子を有するＱＦＰ（Quad Flat Packageの略）構造とされていてもよい。
　上記各実施形態では、締結部材７０がネジ部材である例を説明した。しかしながら、締結部材７０は、ピン部材や接合部材等で構成されていてもよいし、ネジ部材、ピン部材、接合部材の組み合わせで構成されていてもよい。
　上記各実施形態では、取付部材としての磁石５４０を例に挙げて説明した。しかしながら、取付部材は、被実装部材３００に診断センサ１を固定できるのであれば、ネジ部材やスナップフィット接続するための構成とされていてもよい。なお、取付部材をネジ部材やスナップフィット接続するための構成とする場合には、被実装部材３００側にこれらの取付部材が取り付けられるための構成が適宜形成される。
　上記各実施形態において、取付部材としての磁石５４０、および封止部材５３０は、被実装部材３００側に取り付けられていてもよい。
　上記各実施形態では、第１検出周波数範囲と第２検出周波数範囲との一部が重畳する例を説明した。しかしながら、第１検出周波数範囲と第２検出周波数範囲とは、重畳する周波数が存在しなくてもよい。
　上記各実施形態において、磁石５４０は、封止部材５３０を基準として回転対称に配置される部分を有する例について説明したが、封止部材５３０を基準として回転対称に配置されていなくてもよい。
　上記各実施形態において、コネクタ部５５は、中心部Ｃ２よりも外他面５２側に配置されていてもよい。
　上記第１実施形態において、締結部材７０は、法線方向において、磁石５４０と重なる位置に配置されていなくてもよい。上記第２～第５実施形態において、伝搬部材１０１は、法線方向において、磁石５４０と重なる位置に配置されていなくてもよい。
　上記第２実施形態において、振動センサ１０は、音センサ２０よりもコネクタ部５５側に配置されていてもよい。
　上記第２実施形態において、配線基板９０には、スリット９４が形成されていなくてもよい。
　上記第２実施形態において、収容空間５０ａは、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とに区画されていなくてもよい。
　上記第１実施形態において、閉塞部材８０は、備えられてなくてもよい。同様に、上記第２～第５実施形態において、閉塞部材１０２は、備えられていなくてもよい。
　また、上記各実施形態では、制御部２は、診断センサ１の外部に配置されてコネクタ部５５と接続される例について説明した。しかしながら、制御部２は、例えば、上記第１実施形態では、第１配線基板３０または第２配線基板４０に組み込まれていてもよい。同様に、上記第２～第５実施形態では、制御部２は、配線基板９０に組み込まれていてもよい。
　さらに、上記各実施形態では、異常判定では、振動判定信号と振動判定要素としての振動閾値とを比較する例について説明した。しかしながら、振動判定要素は、振動閾値に限定されるものではなく、例えば、一定時間前からの変化量とされていてもよいし、１回または複数回の加工が終了するまでの時間と信号とに関する波形とされていてもよい。つまり、振動判定要素は、異常判定できるのであれば、詳細な構成は特に限定されない。そして、振動判定信号は、振動判定要素と比較できる信号が適宜導出される。
　同様に、異常判定における音判定信号および音判定要素も特に限定されるものではなく、適宜変更可能である。また、自己診断判定においても、各判定信号および診断判定要素は特に限定されず、適宜変更可能である。
　そして、上記各実施形態を適宜組み合わせることもできる。例えば、上記第３実施形態を上記第１実施形態に組み合わせ、磁石５４０は、第１磁石５４１と第２磁石５４２とを有する構成としてもよい。上記第４実施形態を上記第１実施形態に組み合わせ、吸収膜１０３を備える構成としてもよい。また、上記第２実施形態における収容空間５０ａを第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とに区画する構成を上記第１実施形態に組み合わせてもよい。この場合、上記第１実施形態では、例えば、第２配線基板４０を平面方向に大きくして外縁端部を筐体５０に当接させることにより、振動センサ１０が配置される側の第１空間Ｓ１と音センサ２０が配置される側の第２空間Ｓ２とに区画することができる。さらに、上記第６実施形態を各実施形態に組合せ、取付部材としてマグネットベース５５０を備えるようにしてもよい。また、上記各実施形態を組み合わせたもの同士をさらに組み合わせるようにしもてよい。
　本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
　［本発明の開示］
　上記した本開示については、例えば以下に示す観点として把握することができる。
　［第１の観点］
　被実装部材（３００）に取り付けられて用いられる診断センサであって、
　第１検出周波数範囲の振動に応じた振動検出信号を出力する振動センサ（１０）と、
　前記第１検出周波数範囲より高い周波数を含む第２検出周波数範囲における空間を伝搬する音に応じた音検出信号を出力する音センサ（２０）と、
　前記振動センサおよび前記音センサを収容する収容空間（５０ａ）を有し、前記被実装部材に取り付けられる際に前記被実装部材と対向する一面（５１）側に音を誘導する貫通孔（５１０）が形成された筐体（５０）と、を備える診断センサ。
　［第２の観点］
　前記筐体の一面に配置され、前記筐体を前記被実装部材に固定する取付部材（５４０、５５０）と、
　前記筐体の一面のうちの前記貫通孔の周囲に備えられ、前記被実装部材に取り付けられる際に押し潰されて前記筐体と前記被実装部材との間の空間を封止する封止部材（５３０）と、を備える第１の観点に記載の診断センサ。
　［第３の観点］
　前記取付部材は、前記筐体の一面側に、前記封止部材を基準として回転対称に配置される部分を有する第２の観点に記載の診断センサ。
　［第４の観点］
　前記筐体は、コネクタ部（５５）を有し、
　前記取付部材は、前記封止部材を基準として回転対称に配置される第１取付部材（５４１）と、前記第１取付部材より前記コネクタ部側に配置される第２取付部材（５４２）とを有する第３の観点に記載の診断センサ。
　［第５の観点］
　前記筐体は、前記一面と反対側の他面（５２）を有すると共に、前記一面および前記他面と繋がる側面（５３）にコネクタ部（５５）を有し、
　前記コネクタ部は、前記筐体の側面のうちの、前記一面と前記他面との間の中心部（Ｃ２）よりも前記一面側に備えられている第１ないし第４の観点のいずれか１つに記載の診断センサ。
　［第６の観点］
　前記音センサが配置される第１配線基板（３０）と、
　前記振動センサが配置される第２配線基板（４０）と、を有し、
　前記第１配線基板および前記第２配線基板は、積層されつつ、前記第１配線基板が前記一面側に位置する状態であり、前記音センサの前記音検出信号を出力する検出部（２２２）に前記貫通孔から誘導された音が前記空間を伝搬して印加される状態で、固定部材（７０）を介して前記筐体に固定されている第１ないし第５の観点のいずれか１つに記載の診断センサ。
　［第７の観点］
　前記振動センサおよび前記音センサが配置され、前記筐体の収容空間に配置される配線基板（９０）を有し、
　前記配線基板は、前記振動センサが配置される第１配置領域（９２）と、前記音センサが配置される第２配置領域（９３）と、を有し、前記音センサの前記音検出信号を出力する検出部（２２２）に前記貫通孔から誘導された音が前記空間を伝搬して印加される状態で、少なくとも前記第１配置領域が固定部材（７０、１０１）を介して前記筐体に固定されている第１ないし第５の観点のいずれか１つに記載の診断センサ。
　［第８の観点］
　前記筐体は、コネクタ部（５５）を有し、
　前記振動センサは、前記音センサより前記コネクタ部側と反対側に位置している第７の観点に記載の診断センサ。
　［第９の観点］
　前記配線基板は、前記第１配置領域と前記第２配置領域との間にスリット（９４）が形成されている第７または第８の観点に記載の診断センサ。
　［第１０の観点］
　前記筐体の一面に配置され、前記筐体を前記被実装部材に固定する取付部材（５４０、５５０）を有し、
　前記固定部材は、前記一面に対する法線方向において、前記取付部材と重なる位置に配置されている第６ないし第９の観点のいずれか１つに記載の診断センサ。
　［第１１の観点］
　前記収容空間は、前記振動センサが配置される第１空間（Ｓ１）と、前記音センサが配置される第２空間（Ｓ２）とに区画されている第１ないし第１０の観点のいずれか１つに記載の診断センサ。
　［第１２の観点］
　前記音センサが配置される配線基板と前記筐体における貫通孔の周囲の部分との間には、閉塞部材（８０、１０２）が配置されている第１ないし第１１の観点のいずれか１つに記載の診断センサ。
　［第１３の観点］
　前記音センサが配置される配線基板と前記筐体における貫通孔の周囲の部分との間には、前記閉塞部材と共に、前記一面に対する法線方向において前記閉塞部材よりも前記貫通孔側となる位置に吸収膜（１０３）が配置されている第１２の観点に記載の診断センサ。
　［第１４の観点］
　前記振動センサが配置される配線基板は、前記被実装部材に取り付けられた際の振動における所望の周波数が前記第１検出周波数範囲に含まれることが既知である場合、前記配線基板の共振周波数が前記所望の周波数と一致する状態で前記筐体に固定される第６ないし第９の観点のいずれか１つに記載の診断センサ。
　［第１５の観点］
　前記振動センサが配置される配線基板は、前記被実装部材に取り付けられた際の振動における所望の周波数が前記第１検出周波数範囲と異なることが既知である場合、または前記被実装部材に取り付けられた際の振動における所望の周波数が前記第１検出周波数範囲に含まれるか不明である場合、前記配線基板の共振周波数が前記第１検出周波数範囲外となる状態で前記筐体に固定される第６ないし第９の観点のいずれか１つに記載の診断センサ。
　［第１６の観点］
　前記被実装部材に取り付けられた際に前記被実装部材からの音が伝搬する閉空間を音響空間（Ｖ３）とすると、前記音響空間は、前記被実装部材に取り付けられた際の音における所望の周波数が前記第２検出周波数範囲に含まれることが既知である場合、前記音響空間の共鳴周波数が前記所望の周波数と一致するように体積が調整される第６ないし第９の観点のいずれか１つに記載の診断センサ。
　［第１７の観点］
　前記被実装部材に取り付けられた際に前記被実装部材からの音が伝搬する閉空間を音響空間（Ｖ３）とすると、前記音響空間は、前記被実装部材に取り付けられた際の音における所望の周波数が前記第２検出周波数範囲と異なることが既知である場合、または前記被実装部材に取り付けられた際の音における所望の周波数が前記第２検出周波数範囲に含まれるか不明である場合、前記音響空間の共鳴周波数が前記第２検出周波数範囲外となるように体積が調整される第６ないし第９の観点のいずれか１つに記載の診断センサ。
　［第１８の観点］
　前記振動センサは、前記筐体に備えられた前記固定部材としての伝搬部材（１０１）により、前記配線基板と対向する部分と異なる部分が覆われている第７の観点に記載の診断センサ。
　［第１９の観点］
　前記筐体の一面に配置され、前記筐体を前記被実装部材に固定する取付部材（５５０）を有し、
　前記取付部材は、保持力を変化させることができるマグネットベースを含んで構成されている第１ないし第１８のいずれか１つに記載の診断センサ。
　［第２０の観点］
　状態判定システムであって、
　判定対象部（３６０）を有する前記被実装部材（３００）に備えられた第１ないし第１９の観点のいずれか１つに記載の診断センサと、
　所定の処理を行う制御部（２）と、備え、
　前記制御部は、前記振動検出信号に基づく振動判定信号と前記音検出信号に基づく音判定信号とを用いて前記判定対象部の状態判定を行う状態判定システム。
　［第２１の観点］
　前記制御部は、前記振動判定信号と振動判定要素とを比較することと、前記音判定信号と音判定要素とを比較することの少なくとも一方を行って前記状態判定を行う第２０の観点に記載の状態判定システム。
　［第２２の観点］
　前記第１検出周波数範囲および前記第２検出周波数範囲は、重畳する重畳周波数範囲を含んでおり、
　前記制御部は、前記重畳周波数範囲において、前記振動検出信号と前記音検出信号との差に基づく差分判定信号と診断判定要素とを比較して前記振動センサおよび前記音センサの少なくとも一方に異常が発生しているか否かを判定する自己診断を行う第２０または第２１の観点に記載の状態判定システム。
　［第２３の観点］
　前記第１検出周波数範囲および前記第２検出周波数範囲は、重畳する重畳周波数範囲を含んでおり、
　前記制御部は、前記重畳周波数範囲において、前記振動検出信号がノイズ判定値より大きいと判定すると、前記ノイズ判定値より大きくなる周波数範囲の音検出信号を減衰させるフィルタを設定するフィルタ設定処理を行い、前記状態判定にて前記音判定信号を導出する際、前記フィルタを用いて前記音判定信号を導出する第２０ないし第２２の観点のいずれか１つに記載の状態判定システム。
　［第２４の観点］
　前記制御部は、前記状態判定を行う際、前記検出信号が出力される検出周波数範囲を複数に分割し、分割したそれぞれの周波数範囲において前記検出信号と前記判定要素とを比較することを行い、分割したそれぞれの周波数範囲の前記判定要素を信頼性に応じて変更する第２０ないし第２３の観点のいずれか１つに記載の状態判定システム。

Claims (24)

  1. 　被実装部材（３００）に取り付けられて用いられる診断センサであって、
    　第１検出周波数範囲の振動に応じた振動検出信号を出力する振動センサ（１０）と、
    　前記第１検出周波数範囲より高い周波数を含む第２検出周波数範囲における空間を伝搬する音に応じた音検出信号を出力する音センサ（２０）と、
    　前記振動センサおよび前記音センサを収容する収容空間（５０ａ）を有し、前記被実装部材に取り付けられる際に前記被実装部材と対向する一面（５１）側に音を誘導する貫通孔（５１０）が形成された筐体（５０）と、を備える診断センサ。
  2. 　前記筐体の一面に配置され、前記筐体を前記被実装部材に固定する取付部材（５４０、５５０）と、
    　前記筐体の一面のうちの前記貫通孔の周囲に備えられ、前記被実装部材に取り付けられる際に押し潰されて前記筐体と前記被実装部材との間の空間を封止する封止部材（５３０）と、を備える請求項１に記載の診断センサ。
  3. 　前記取付部材は、前記筐体の一面側に、前記封止部材を基準として回転対称に配置される部分を有する請求項２の記載の診断センサ。
  4. 　前記筐体は、コネクタ部（５５）を有し、
    　前記取付部材は、前記封止部材を基準として回転対称に配置される第１取付部材（５４１）と、前記第１取付部材より前記コネクタ部側に配置される第２取付部材（５４２）とを有する請求項３に記載の診断センサ。
  5. 　前記筐体は、前記一面と反対側の他面（５２）を有すると共に、前記一面および前記他面と繋がる側面（５３）にコネクタ部（５５）を有し、
    　前記コネクタ部は、前記筐体の側面のうちの、前記一面と前記他面との間の中心部（Ｃ２）よりも前記一面側に備えられている請求項１に記載の診断センサ。
  6. 　前記音センサが配置される第１配線基板（３０）と、
    　前記振動センサが配置される第２配線基板（４０）と、を有し、
    　前記第１配線基板および前記第２配線基板は、積層されつつ、前記第１配線基板が前記一面側に位置する状態であり、前記音センサの前記音検出信号を出力する検出部（２２２）に前記貫通孔から誘導された音が前記空間を伝搬して印加される状態で、固定部材（７０）を介して前記筐体に固定されている請求項１に記載の診断センサ。
  7. 　前記振動センサおよび前記音センサが配置され、前記筐体の収容空間に配置される配線基板（９０）を有し、
    　前記配線基板は、前記振動センサが配置される第１配置領域（９２）と、前記音センサが配置される第２配置領域（９３）と、を有し、前記音センサの前記音検出信号を出力する検出部（２２２）に前記貫通孔から誘導された音が前記空間を伝搬して印加される状態で、前記第１配置領域が固定部材（７０、１０１）を介して前記筐体に固定されている請求項１に記載の診断センサ。
  8. 　前記筐体は、コネクタ部（５５）を有し、
    　前記振動センサは、前記音センサより前記コネクタ部側と反対側に位置している請求項７に記載の診断センサ。
  9. 　前記配線基板は、前記第１配置領域と前記第２配置領域との間にスリット（９４）が形成されている請求項７に記載の診断センサ。
  10. 　前記筐体の一面に配置され、前記筐体を前記被実装部材に固定する取付部材（５４０、５５０）を有し、
    　前記固定部材は、前記一面に対する法線方向において、前記取付部材と重なる位置に配置されている請求項６ないし９のいずれか１つに記載の診断センサ。
  11. 　前記収容空間は、前記振動センサが配置される第１空間（Ｓ１）と、前記音センサが配置される第２空間（Ｓ２）とに区画されている請求項６ないし９のいずれか１つに記載の診断センサ。
  12. 　前記音センサが配置される配線基板と前記筐体における貫通孔の周囲の部分との間には、閉塞部材（８０、１０２）が配置されている請求項６ないし９のいずれか１つに記載の診断センサ。
  13. 　前記音センサが配置される配線基板と前記筐体における貫通孔の周囲の部分との間には、前記閉塞部材と共に、前記一面に対する法線方向において前記閉塞部材よりも前記貫通孔側となる位置に吸収膜（１０３）が配置されている請求項１２に記載の診断センサ。
  14. 　前記振動センサが配置される配線基板は、前記被実装部材に取り付けられた際の振動における所望の周波数が前記第１検出周波数範囲に含まれることが既知である場合、前記配線基板の共振周波数が前記所望の周波数と一致する状態で前記筐体に固定される請求項６ないし９のいずれか１つに記載の診断センサ。
  15. 　前記振動センサが配置される配線基板は、前記被実装部材に取り付けられた際の振動における所望の周波数が前記第１検出周波数範囲と異なることが既知である場合、または前記被実装部材に取り付けられた際の振動における所望の周波数が前記第１検出周波数範囲に含まれるか不明である場合、前記配線基板の共振周波数が前記第１検出周波数範囲外となる状態で前記筐体に固定される請求項６ないし９のいずれか１つに記載の診断センサ。
  16. 　前記被実装部材に取り付けられた際に前記被実装部材からの音が伝搬する閉空間を音響空間（Ｖ３）とすると、前記音響空間は、前記被実装部材に取り付けられた際の音における所望の周波数が前記第２検出周波数範囲に含まれることが既知である場合、前記音響空間の共鳴周波数が前記所望の周波数と一致するように体積が調整される請求項６ないし９のいずれか１つに記載の診断センサ。
  17. 　前記被実装部材に取り付けられた際に前記被実装部材からの音が伝搬する閉空間を音響空間（Ｖ３）とすると、前記音響空間は、前記被実装部材に取り付けられた際の音における所望の周波数が前記第２検出周波数範囲と異なることが既知である場合、または前記被実装部材に取り付けられた際の音における所望の周波数が前記第２検出周波数範囲に含まれるか不明である場合、前記音響空間の共鳴周波数が前記第２検出周波数範囲外となるように体積が調整される請求項６ないし９のいずれか１つに記載の診断センサ。
  18. 　前記振動センサは、前記筐体に備えられた前記固定部材としての伝搬部材（１０１）により、前記配線基板と対向する部分と異なる部分が覆われている請求項７に記載の診断センサ。
  19. 　前記筐体の一面に配置され、前記筐体を前記被実装部材に固定する取付部材（５５０）を有し、
    　前記取付部材は、保持力を変化させることができるマグネットベースを含んで構成されている請求項１に記載の診断センサ。
  20. 　状態判定システムであって、
    　判定対象部（３６０）を有する前記被実装部材（３００）に備えられた請求項１に記載の診断センサと、
    　所定の処理を行う制御部（２）と、備え、
    　前記制御部は、前記振動検出信号に基づく振動判定信号と前記音検出信号に基づく音判定信号とを用いて前記判定対象部の状態判定を行う状態判定システム。
  21. 　前記制御部は、前記振動判定信号と振動判定要素とを比較することと、前記音判定信号と音判定要素とを比較することの少なくとも一方を行って前記状態判定を行う請求項２０に記載の状態判定システム。
  22. 　前記第１検出周波数範囲および前記第２検出周波数範囲は、重畳する重畳周波数範囲を含んでおり、
    　前記制御部は、前記重畳周波数範囲において、前記振動検出信号と前記音検出信号との差に基づく差分判定信号と診断判定要素とを比較して前記振動センサおよび前記音センサの少なくとも一方に異常が発生しているか否かを判定する自己診断を行う請求項２０に記載の状態判定システム。
  23. 　前記第１検出周波数範囲および前記第２検出周波数範囲は、重畳する重畳周波数範囲を含んでおり、
    　前記制御部は、前記重畳周波数範囲において、前記振動検出信号がノイズ判定値より大きいと判定すると、前記ノイズ判定値より大きくなる周波数範囲の音検出信号を減衰させるフィルタを設定するフィルタ設定処理を行い、前記状態判定にて前記音判定信号を導出する際、前記フィルタを用いて前記音判定信号を導出する請求項２０に記載の状態判定システム。
  24. 　前記制御部は、前記状態判定を行う際、前記検出信号が出力される検出周波数範囲を複数に分割し、分割したそれぞれの周波数範囲において前記検出信号と前記判定要素とを比較することを行い、分割したそれぞれの周波数範囲の前記判定要素を信頼性に応じて変更する請求項２０に記載の状態判定システム。
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