故障诊断系统的制作方法

本申请主张基于2018年2月5日申请的日本专利申请第2018-018329号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

本发明涉及一种故障诊断系统。

背景技术：

已知有用于检测例如马达、齿轮马达、齿轮箱等设备的故障的故障诊断系统。故障诊断系统通常具备配置于诊断对象装置的传感器及根据来自传感器的信息判定诊断对象装置中是否发生异常的处理单元。以往，例如提出有如专利文献1中记载的故障诊断系统。

专利文献1：日本特开2017-75795号公报

技术实现要素：

本发明的一实施方式的例示目的之一为提供一种便利性更高的故障诊断系统。

为了解决上述课题，本发明的一方式的故障诊断系统具备：传感器，检测诊断对象装置的诊断对象信息；设定机构，设定基于诊断对象信息的判定值的种类，该判定值的种类用于判定在诊断对象装置中是否发生异常；及诊断单元，具有判定机构，该判定机构根据通过设定机构设定的种类的判定值判定在诊断对象装置中是否发生异常。诊断单元具有：第1输出机构，将基于判定机构的判定结果输出至第1外部装置；及第2输出机构，将通过设定机构设定的种类的判定值和未通过设定机构设定的种类的判定值输出至第2外部装置。

另外，以上的构成要件的任意组合或在方法、装置、系统等之间相互替换本发明的构成要件或表现的方式也作为本发明的方式而有效。

发明效果

根据本发明，能够提供一种便利性更高的故障诊断系统。

附图说明

图1是表示实施方式所涉及的故障诊断系统的结构的示意图。

图2是表示诊断设定画面的图。

图3是表示图1的处理单元的功能及结构的框图。

图4是表示图1的第2外部装置的功能及结构的框图。

图5是表示诊断结果画面的图。

图6是表示诊断趋势画面的图。

图中：2-齿轮马达，10-故障诊断系统，100-传感器，200-处理单元，300-第1外部装置，400-第2外部装置。

具体实施方式

以下，对各附图中示出的相同或同等的构成要件、部件、工序，标注相同符号，并适当省略重复说明。并且，为了便于理解，适当放大、缩小各附图中的部件的尺寸来示出。并且，各附图中，省略在实施方式的说明上并不重要的一部分部件来显示。

图1是表示实施方式所涉及的故障诊断系统10的结构的示意图。故障诊断系统10检测统称为齿轮马达2的齿轮马达2a、2b、2c的异常，并帮助其分析。另外，故障诊断系统10也可用于检测齿轮马达2以外的例如马达、齿轮箱、引擎、机床、成型机等诊断对象装置的异常。

故障诊断系统10具备传感器100a、100b、100c(统称为传感器100)、处理单元(诊断单元)200、第1外部装置300及第2外部装置400。

传感器100a、100b、100c分别安装于齿轮马达2a、2b、2c，与处理单元200有线连接。传感器100在本实施方式中为振动传感器，检测在所对应的齿轮马达2中产生的振动，生成表示振动的大小的振动信息(诊断对象信息)并发送至处理单元200。另外，图1中，在各齿轮马达2各安装有1个传感器100，但安装于各齿轮马达2的传感器100的数量并无特别限定。安装于某一齿轮马达2的传感器100的数量可以与安装于其他齿轮马达2的传感器100的数量不同。并且，关于齿轮马达2中的传感器100的安装位置，通过实验或模拟等设定适于异常检测的位置即可。

第1外部装置300为与处理单元200的第1接口部201(后述)连接的外部装置。第1外部装置300例如为用于控制齿轮马达2的控制管理装置，例如有plc(可编程逻辑控制器，programmablelogiccontroller)。

第2外部装置400为与处理单元200的第2接口部202(后述)连接的外部装置。第2外部装置400例如为pc等信息处理终端。第2外部装置400能够比第1外部装置300处理更多的信息。

处理单元200反复执行“诊断处理”，该“诊断处理”中，根据从各传感器100发送的振动信息判定在所对应的齿轮马达2中是否发生异常。并且，处理单元200将判定结果等发送至第1外部装置300或第2外部装置400。用户通过确认发送至第1外部装置300或第2外部装置400的判定结果等，能够得知在齿轮马达2中发生了异常的情况。

图2表示故障诊断系统10所提供的诊断设定画面。诊断设定画面为用于设定与诊断处理相关的设定信息(以下，称为“诊断设定信息”)的画面。本实施方式中，如后述那样由第2外部装置400提供诊断设定画面。

显示ch栏502中输入(选择)连接有所诊断设定的传感器100的信道。诊断处理间隔栏504中输入执行诊断处理的间隔。采样频率栏506中输入处理单元200获取从传感器100发送的振动信息的频度。测量时间栏508中输入在1次诊断处理中处理单元200获取振动信息的时间。换言之，测量时间栏508中输入在1次诊断处理中使用多少时间量的振动信息。

诊断方法选择栏510中输入(选择)诊断方法。本实施方式中，能够选择“无”、“峰值诊断”、“有效值诊断”或“双方”。峰值诊断中，根据振动信息所示的振动的峰值的大小，判定在齿轮马达2中是否发生异常。另外，峰值是指测量时间内的振幅的最大值与最小值之间的距离。有效值诊断中，根据振动信息所示的振动的有效值的大小，判定在齿轮马达2中是否发生异常。另外，有效值是指测量时间内的振动的均方值。

峰值基准值栏512中输入成为确定峰值的异常阈值及注意阈值(＜异常阈值)的基准的值。峰值基准值栏512中，例如设定在齿轮马达2中未发生异常时的峰值(例如，规定次数的诊断处理中的峰值的平均值)即可。峰值的异常栏514、注意栏516中，以相对于峰值基准值的倍数输入峰值的异常阈值、注意阈值。即，峰值的异常栏514、注意栏516中，输入若峰值成为峰值基准值的几倍以上则视作异常、注意的内容。图2的例子中，峰值基准值栏512中输入有10.0(m/s²)，峰值的异常栏514中输入有2.0(倍)，注意栏516中输入有1.5(倍)。因此，峰值的异常阈值成为20.0(m/s²)，注意阈值成为15.0(m/s²)。

有效基准值栏518中，输入成为确定有效值的异常阈值及注意阈值(＜异常阈值)的基准的值。有效基准值栏518中，例如设定在齿轮马达2中未发生异常时的有效值(例如，规定次数的诊断处理中的有效值的平均值)即可。有效值的异常栏520、注意栏522中，以相对于有效基准值的倍数输入有效值的异常阈值、注意阈值。即，有效值的异常栏520、注意栏522中，输入若有效值成为有效基准值的几倍以上则视作异常、注意的内容。图2的例子中，有效基准值栏518中输入有0.8(m/s²)，有效值的异常栏520中输入有2.0(倍)，注意栏522中输入有1.5(倍)。因此，有效值的异常阈值成为1.6(m/s²)，注意阈值成为1.2(m/s²)。

图3是表示处理单元200的功能及结构的框图。关于在此示出的各框，在硬件上，能够通过以计算机的cpu或存储器为代表的元件或机械装置实现，在软件上，通过计算机程序等实现，在此，描绘通过它们的协作来实现的功能块。因此，本领域技术人员可以理解这些功能块能够通过硬件、软件的组合以各种形式实现。对于之后的框图也相同。

处理单元200包含作为第1输出机构的第1接口部201、作为第2输出机构的第2接口部202、第3接口部203、执行诊断处理的数据处理部206及存储用于该数据处理的各种数据的存储部208。

第1接口部201为用于与具备数字i/o的装置进行数字信号电平的通信的接口。第1接口部201与第1外部装置300连接。第2接口部202为用于进行网络通信的接口，可例示以太网(ethernet)(注册商标)适配器或无线lan适配器。第2接口部202与第2外部装置400连接。第3接口部203为用于与各传感器100进行通信的接口。

存储部208包含设定信息保持部220。设定信息保持部220按每个信道保持图2的各设定项目的设定值。

数据处理部206包含设定信息获取部210、诊断对象信息获取部212、异常判定部214及判定结果发送部216。设定信息获取部210获取从第2外部装置400发送的诊断设定信息并记录至设定信息保持部220。诊断对象信息获取部212按所设定的诊断处理间隔，以所设定的采样频率，在所设定的测量时间期间，从各传感器100获取振动信息。

异常判定部214根据从各传感器100获取的诊断对象信息，判定在所对应的齿轮马达2中是否发生异常。

首先，异常判定部214与在诊断设定信息中选择了哪一诊断方法无关地，从振动信息确定峰值和有效值双方。即，异常判定部214不仅在诊断方法中设定有“双方”的情况，在诊断方法中设定有“无”、“峰值”或“有效值”的情况下，也从振动信息确定峰值和有效值双方。

接着，异常判定部214通过诊断设定信息中设定的诊断方法，判定在齿轮马达2中是否发生异常。具体而言，如以下。

在诊断方法中设定有“无”时，异常判定部214不执行在齿轮马达2中是否发生异常的判定。

在诊断方法中设定有“峰值”时，从振动信息确定的峰值的大小超过异常阈值时，异常判定部214判定为在齿轮马达2中发生了异常。

在诊断方法中设定有“有效值”时，从振动信息确定的有效值的大小超过异常阈值时，异常判定部214判定为在齿轮马达2中发生了异常。

在诊断方法中设定有“双方”时，设为与设定有峰值、有效值的情况相同，异常判定部214判定在齿轮马达2中是否发生异常。另外，此时，可以在通过峰值诊断及有效值诊断中的至少一个诊断方法判定为在齿轮马达2中发生了异常时设为有异常，也可以仅在通过双方的诊断方法判定为发生了异常时设为有异常。

以下，将通过异常判定部214从振动信息确定的峰值及有效值称为“判定值”。

判定结果发送部216将基于异常判定部214的判定结果输出至第1接口部201，即，发送至第1外部装置300。具体而言，在诊断方法中设定有“无”时，判定结果发送部216不向第1接口部201输出判定结果，设定有“峰值诊断”时，判定结果发送部216将基于峰值诊断的判定结果输出至第1接口部201，设定有“有效值诊断”时，判定结果发送部216将基于有效值诊断的判定结果输出至第1接口部201，设定有“双方”时，判定结果发送部216将基于峰值诊断的判定结果和基于根据有效值诊断的判定结果的判定结果输出至第1接口部201。

并且，判定结果发送部216将所设定的诊断方法的判定值和未设定的诊断方法的判定值，与连接有检测到成为这些判定值的基础的振动信息的传感器100的信道和判定实施日期和时间一同输出至第2接口部202，即，发送至第2外部装置400。即，判定结果发送部216与在诊断设定信息中设定有哪一诊断方法无关地，将峰值及有效值双方输出至第2接口部202。另外，判定结果发送部216也可以除了峰值及有效值以外，还输出判定结果。因此，例如在诊断方法中设定有“无”时，判定结果发送部216也将峰值及有效值输出至第2接口部202。

图4是表示第2外部装置400的功能及结构的框图。第2外部装置400包含第4接口部402、用户接口部404、数据处理部406及存储部408。

第4接口部402为用于进行网络通信的接口，可例示以太网(注册商标)适配器或无线lan适配器。第4接口部402与处理单元200连接。用户接口部404接收由用户进行的操作输入，或根据来自数据处理部406的指示，将各种画面显示于显示部。

存储部408包含判定值保持部420。判定值保持部420将判定值、信道及判定日期和时间建立对应关联来保持。

数据处理部406根据从第4接口部402及用户接口部404获取的数据，执行各种数据处理。数据处理部406包含诊断设定信息设定部410、判定值获取部412及显示控制部414。

在图2的诊断设定画面中，若发送按钮524被按压，则诊断设定信息设定部410将输入至诊断设定画面的各设定项目的设定值设定为诊断设定信息。具体而言，诊断设定信息设定部410将各设定项目的设定值发送至处理单元200，并记录于设定信息保持部220。并且，诊断设定信息设定部410还将各设定项目的设定值记录于存储部408。

判定值获取部412获取从处理单元200发送的判定值、信道及判定日期和时间，并记录于判定值保持部420。

若接收到由用户进行的规定的操作输入，则显示控制部414在显示部显示各种画面。显示控制部414例如显示图2的诊断设定画面、诊断结果画面、诊断趋势画面。

图5表示诊断结果画面。在诊断结果画面的左侧，以条形图显示基于来自与各信道连接的传感器100的振动信息的峰值。具体而言，将峰值基准值设为0％，将异常值设为100％，以相对于这些的比例显示峰值。在诊断结果画面的右侧，以条形图显示基于来自与各信道连接的传感器100的振动信息的有效值。具体而言，将有效基准值设为0％，将异常值设为100％，以相对于这些的比例显示有效值。

并且，诊断结果画面中，若将指针(鼠标光标)对准任一信道峰值的条形图，则弹出显示该信道的峰值，若将指针对准任一信道的有效值的条形图，则弹出显示该信道的有效值。

图6表示诊断趋势画面。显示ch栏540中，输入(选择)与欲显示判定值的趋势图(时间经过)的传感器100对应的信道。曲线图542中，显示与所选择的信道对应的趋势图。具体而言，显示控制部414参考判定值保持部420，在已在显示ch栏540中选择的信道的判定值中，将规定期间(例如，最近30天)的判定值作为趋势图而显示于曲线图542。另外，图6中，显示了峰值的趋势图，但也能够同样显示有效值的趋势图。

对如以上构成的故障诊断系统10的动作进行说明。用户在图2的诊断设定画面输入诊断设定信息。第2外部装置400将图2的各设定项目的设定值设定为诊断设定信息。处理单元200若接收到规定的开始指示，则按诊断设定信息中设定的诊断处理间隔，以所设定的采样频率的频度，在所设定的测量时间，从各传感器100获取振动信息。并且，处理单元200根据所获取的振动信息判定在齿轮马达2中是否发生异常。处理单元200将基于诊断设定信息中设定的诊断方法的判定结果输出至第1接口部201来发送至第1外部装置300。第1外部装置300以规定的方法向用户通知判定结果。由此，用户能够得知在齿轮马达2中是否发生异常。并且，处理单元200将基于诊断设定信息中设定的诊断方法的判定值和基于未在诊断设定信息中设定的诊断方法的判定值输出至第2接口部202来发送至第2外部装置400。由此，即使诊断方法中设定有“无”、“峰值”或“有效值”，也能够如图5那样显示峰值和有效值双方。并且，即使诊断方法中设定有“无”或“有效值”，也能够如图6那样显示峰值的趋势图，即使诊断方法中设定有“无”或“峰值”，也能够显示有效值的趋势图。

根据以上说明的实施方式所涉及的故障诊断系统10，在作为第1输出机构的第1接口部201输出基于诊断设定信息中设定的诊断方法的判定结果。由此，能够得知在齿轮马达2中是否发生异常。另一方面，在作为第2输出机构的第2接口部202除了输出基于诊断设定信息中设定的诊断方法的判定值以外，还输出基于未在诊断设定信息中设定的诊断方法的判定值。由此，能够与事先的设定内容无关地获取基于各种诊断方法的判定值，能够更详细地确认齿轮马达2的状态。即，根据实施方式所涉及的故障诊断系统10，便利性得到提高。

并且，根据实施方式所涉及的故障诊断系统10，在图5的诊断结果画面中，以使各信道的异常阈值的高度匹配的方式(即，以成为100％的方式)，以比例显示判定值。由此，一眼就能够掌握是否存在超过异常阈值的判定值。并且，能够在直观上掌握与各信道对应的齿轮马达2的状态。

并且，根据实施方式所涉及的故障诊断系统10，在图5的诊断结果画面中，若将指针对准峰值的条形图，则弹出显示该峰值，若将指针对准有效值的条形图，则弹出显示该有效值。由此，用户能够容易确认峰值本身或有效值本身。

以上，对实施方式所涉及的故障诊断系统进行了说明。这些实施方式为例示，本领域技术人员可以理解能够对这些各构成要件或各处理工艺的组合进行各种变形例，并且这种变形例也在本发明的范围内。以下示出变形例。

(变形例1)

实施方式中，对第2外部装置400具备诊断设定信息设定部410的情况进行了说明，但并不限定于此，例如，也可以由处理单元200具备诊断设定信息设定部410。此时，也可以由处理单元200提供图2的诊断设定画面。并且，例如，也可以由第1外部装置300或第2外部装置400以外的外部装置具备诊断设定信息设定部410。此时，也可以由该外部装置提供图2的诊断设定画面。

(变形例2)

实施方式中，对处理单元200将基于各判定方法的判定值输出至第2接口部202的情况进行了说明，但并不限定于此，处理单元200也可以进一步经由第2接口202将振动信息本身输出至第2外部装置400。此时，用户能够进行更详细的分析。

(变形例3)

实施方式中，对故障诊断系统10根据在齿轮马达2中产生的振动判定齿轮马达2中是否发生异常的情况进行了说明，但并不限定于此，能够使用各种信息。例如，代替在齿轮马达2中产生的振动，或者除了在齿轮马达2中产生的振动以外，故障诊断系统10可还根据齿轮马达2的马达电流、温度、润滑油的铁粉浓度中的至少1个，诊断齿轮马达2中是否发生异常。即，可代替振动信息，或除了振动信息以外，还将与马达电流、温度或润滑油的铁粉浓度相关的信息中的至少1个作为诊断对象信息。除了齿轮马达2以外的诊断对象装置的情况也相同。即，设为故障诊断系统10使用适于判断诊断对象装置的异常的诊断对象信息即可。

(变形例4)

判定值并不限于峰值或有效值，只要是能够判定异常的判定值即可。例如，也可以是对振动信息进行fft(快速傅里叶变换，fastfouriertransform)处理来获得的判定值。

(变形例5)

诊断方法中设定有“无”时，处理单元200可以不进行在齿轮马达2中是否发生异常的判定本身，也可以设为进行判定但并不输出至第1外部装置300。

(变形例6)

实施方式中，在处理单元200连接有3个传感器100，但连接于1台处理单元200的传感器100的数量并无特别限定。例如，可以是1个或2个，也可以是4个以上。

上述的实施方式与变形例的任意组合也作为本发明的实施方式而有用。通过组合而产生的新的实施方式综合具有所组合的实施方式及变形例各自的效果。