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公開番号2025063749
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-16
出願番号2023173186
出願日2023-10-04
発明の名称状態監視システムおよび状態監視方法
出願人CKD株式会社
代理人弁理士法人コスモス国際特許商標事務所
主分類G01M 99/00 20110101AFI20250409BHJP(測定;試験)
要約【課題】空気圧機器の状態監視を適切に行うことが可能な状態監視システムを提供すること。
【解決手段】操作エアを駆動源として動作する空気圧機器の動作状態を監視する状態監視システム1において、空気圧機器の動作状態および使用環境を反映した物理量を取得するためのセンサと、センサが取得した物理量(例えば、圧力値,周囲温度,時間)を、空気圧機器の性能に関するデータである性能値および空気圧機器の使用条件に関するデータである環境値に変換し、性能値の時系列データおよび環境値の時系列データを生成し、性能値の時系列データと環境値の時系列データとの相関係数を算出するための状態監視プログラムを備える状態監視装置5と、を備えること。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
操作エアを駆動源として動作する空気圧機器の動作状態を監視する状態監視システムにおいて、
前記空気圧機器の動作状態および使用環境を反映した物理量を取得するためのセンサと、
前記センサが取得した前記物理量を、前記空気圧機器の性能に関するデータである性能値および前記空気圧機器の使用条件に関するデータである環境値に変換し、前記性能値の時系列データおよび前記環境値の時系列データを生成し、前記性能値の時系列データと前記環境値の時系列データとの相関係数を算出するための状態監視プログラムを備える監視手段と、
を備えること、
を特徴とする状態監視システム。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
請求項１に記載の状態監視システムにおいて、
前記空気圧機器は、前記操作エアにより動作する摺動部を備えていること、
前記性能値には、前記空気圧機器の応答時間、前記摺動部の移動時間、前記操作エアにより前記摺動部に働く推力、前記空気圧機器における前記操作エアの空気消費量、の少なくともいずれか１つを含むこと、
前記環境値には、前記空気圧機器の周囲の温度である周囲温度、前記空気圧機器に供給される前記操作エアの圧力である供給圧力、前記空気圧機器を停止させていた時間である停止時間、前記空気圧機器の動作周期、の少なくともいずれか１つを含むこと、
を特徴とする状態監視システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の状態監視システムにおいて、
前記状態監視プログラムは、
前記性能値の時系列データと、前記環境値の時系列データと、に基づいて回帰式を算出し、
前記回帰式により前記性能値の補正を行うこと、
を特徴とする状態監視システム。
【請求項４】
請求項３に記載の状態監視システムにおいて、
前記状態監視プログラムは、
前記相関係数の絶対値が０．３以上となった前記環境値と前記性能値の組み合わせに対し、前記補正を行うこと、
を特徴とする状態監視システム。
【請求項５】
操作エアを駆動源として動作する空気圧機器の動作状態を監視する状態監視方法において、
前記空気圧機器の性能に関するデータである性能値と、前記空気圧機器の使用条件に関するデータである環境値と、を取得し、
前記性能値の時系列データおよび前記環境値の時系列データを生成し、
前記性能値の時系列データと前記環境値の時系列データとの相関係数を算出すること、
を特徴とする状態監視方法。
【請求項６】
請求項５に記載の状態監視方法において、
前記空気圧機器は、前記操作エアにより動作する摺動部を備えていること、
前記性能値には、前記空気圧機器の応答時間、前記摺動部の移動時間、前記操作エアにより前記摺動部に働く推力、前記空気圧機器における前記操作エアの空気消費量、の少なくともいずれか１つを含むこと、
前記環境値には、前記空気圧機器の周囲の温度である周囲温度、前記空気圧機器に供給される前記操作エアの圧力である供給圧力、前記空気圧機器を停止させていた時間である停止時間、前記空気圧機器の動作周期、の少なくともいずれか１つを含むこと、
を特徴とする状態監視方法。
【請求項７】
請求項５または６に記載の状態監視方法において、
前記性能値の時系列データと、前記環境値の時系列データと、に基づいて回帰式を算出し、
前記回帰式により前記性能値の補正を行うこと、
を特徴とする状態監視方法。
【請求項８】
請求項７に記載の状態監視方法において、
前記相関係数の絶対値が０．３以上のときに、前記補正を行うこと、
を特徴とする状態監視方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気圧を駆動源として動作する空気圧機器の動作状態を監視する状態監視システムおよび状態監視方法に関するものである。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、空気圧を駆動源として動作する空気圧機器としては、食品工場等のロボットアームに用いられるような、複動型シリンダや切替弁など、ピストンや弁部などの摺動部を備える流体圧アクチュエータが知られている。例えば、複動型シリンダの内部は、ピストンにより、第１圧力作用室と第２圧力作用室とに区画され、第１圧力作用室と第２圧力作用室のそれぞれに、操作エアを給気または排気する配管の一端が接続されている。該配管のもう一端には切替弁を介して操作エアの供給源が接続され、第１圧力作用室への給気と、第２圧力作用室への給気を切替弁によって切り替えることで、ピストンがシリンダ内を往復運動する。
【０００３】
上記のような流体圧アクチュエータについては、特許文献１に開示されるような監視装置により、動作状態の監視が行われている。その他にも、例えば、以下のように流体圧アクチュエータの劣化具合を監視することが行われている。
【０００４】
例えば、応答時間，ピストンの移動時間，ピストンに働く推力，シリンダ内での操作エアの空気消費量の流体圧アクチュエータの性能値を監視することで、流体圧アクチュエータの劣化具合を監視することが可能である。具体的には以下の通りである。
【０００５】
例えば、シリンダスイッチ等のセンサによりピストンの動作開始と動作停止を感知することで、ピストンの移動時間を算出する。移動時間は、流体圧アクチュエータの劣化（例えば、ピストンの外周に設けられたパッキンが劣化等）が進めば長くなっていく。つまり、図７の実線による波形で示すように、流体圧アクチュエータの動作回数が増大するとともに、移動時間が増大する。そこで、所定の閾値Ｔ２１を設け、移動時間が閾値Ｔ２１を超えた時点（時点ｔ２１）で、流体圧アクチュエータが劣化したと判断し、流体圧アクチュエータの修繕や部品交換、または、新しい流体圧アクチュエータへの交換を行うようにしている（以下、流体圧アクチュエータの修繕または部品交換、新しい流体圧アクチュエータへの交換を、まとめてメンテナンスという）。なお、閾値Ｔ２１は、流体圧アクチュエータに要求される移動時間に応じて決定される値であっても良いし、経験的に劣化が進んだと判断可能な値としても良い。
【０００６】
以上のように、流体圧アクチュエータの性能値を監視することで、適切なタイミングで流体圧アクチュエータのメンテナンスを行うが可能である。適切なタイミングでメンテナンスを行うことで、流体圧アクチュエータに異常が発生することを防ぎ、ひいては、流体圧アクチュエータを用いる装置（ロボットアーム等）が意図せず停止してしまうことを防ぐことができる。また、流体圧アクチュエータが劣化するまで可能な限り長く使用し、メンテナンスの頻度を減らすことができる。さらには、摺動部のパッキンの摩耗などの劣化に伴い発生するエア漏れによる空気消費量の増加をなくすことで流体圧アクチュエータを駆動するためのエネルギーロスを最小限に抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１８－５９５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、空気圧機器（流体圧アクチュエータ）の性能値は、使用条件に左右されることがあるため、性能値を監視するのみでは、メンテナンスを行うタイミングを正確に判断することができないことが分かった。具体的には、以下に説明する。なお、使用条件とは、例えば、流体圧アクチュエータの周囲の温度（周囲温度）、流体圧アクチュエータに供給される操作エアの圧力（供給圧力）、流体圧アクチュエータを停止させていた時間（停止時間）、流体圧アクチュエータの動作周期等である。
【０００９】
例えば、流体圧アクチュエータの摺動部には、摺動性を高めるためにグリスが用いられているが、グリスの粘度は周囲温度に左右される。グリス粘度が変化すると、摺動抵抗が変化するため、摺動部の移動時間が長くなる（動作速度が遅くなる）おそれがある。また、使用環境が低温状態になったときに、空気圧機器の摺動部の柔軟性がなくなり固くなることで反力が小さくなり、空気圧機器からのエア漏れ量が増加する場合もある。このため、図７の破線による波形で示すように、実際には劣化が進んでいない時点（時点ｔ２２）でも、移動時間や空気消費量が閾値Ｔ２１を超えてしまうことがある。しかし、流体圧アクチュエータの使用者には、閾値Ｔ２１を超えた原因が、使用条件によるものなのか、流体圧アクチュエータの劣化によるものなのか分からないため、実際には劣化が進んでいなくても、メンテナンスを行ってしまうなど、適切なタイミングでメンテナンスを行うことができない可能性がある。また、どのような使用条件の変化が原因で閾値Ｔ２１を超えたのかが分からないため、空気圧機器の使用条件の適正化による改善ができない。よって、メンテナンスを行ったにもかかわらず、再度同じ使用条件となった場合に同様の異常が再発してしまう可能性がある。また、実際に接続される空気圧機器の種類、および空気圧機器の使用条件は多様であるため、性能値がどの使用条件にどの程度左右されるのかを機器使用開始前に知ることは困難である。
【００１０】
本発明は、上記の問題点を解決するためのものであり、空気圧機器の状態監視を適切に行うことが可能な状態監視システムおよび状態監視方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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