JP2017090320A - 異常診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対象装置の異常診断を高精度に行うことができる異常診断装置を提供する。
【解決手段】異常診断装置は、対象装置２００から外部に向かって流れる熱流束を検出するセンサ部２と、対象装置２００の異常を判定する判定部３とを備える。センサ部２は、第１熱流束センサと、第２熱流束センサと、第１熱流束センサと第２熱流束センサの間に配置され、所定の熱容量を有する熱緩衝体とを有する。第１熱流束センサは、対象装置２００側から熱緩衝体側に向かって第１熱流束センサを通過する熱流束に応じた第１センサ信号を出力する。第２熱流束センサは、熱緩衝体側から対象装置２００から離れた側に向かって第２熱流束センサを通過する熱流束に応じた第２センサ信号を出力する。判定部３は、第１センサ信号と第２センサ信号に基づいて、対象装置２００の異常の有無を判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、対象装置の異常の有無を診断する異常診断装置に関するものである。

熱流束を検出する熱流束センサとして、例えば、特許文献１に開示されたものがある。

特許第５３７６０８６号公報

ところで、本発明者は、熱流束センサを用いて、診断対象である対象装置の異常診断を行う異常診断装置を検討したところ、下記の課題を見出した。

生産設備等の対象装置は、作動と停止とが繰り返される。作動時では、摩擦、振動等によって対象装置が発熱する。停止時では、対象装置の発熱が停止する。このため、対象装置の作動と停止とが繰り返されると、対象装置から発生する熱流束は、時間経過に伴い増大と減少を繰り返す波形を描く。そして、対象装置が正常であれば、対象装置から発生する熱流束は、所定の範囲内で変化する。一方、対象装置に異常が生じると、対象装置から発生する熱流束は、所定の範囲から外れる。

そこで、異常診断装置は、熱流束センサと判定部を備える。熱流束センサが対象装置から発生する熱流束を検出する。判定部が、熱流束センサの検出値が所定の範囲内であるか否かを判定する。この異常診断装置によれば、検出値が所定の範囲から外れたときに異常と診断することができる。

しかし、対象装置の周りの環境温度が変化すると、環境温度の影響を受けて、熱流束センサが検出する熱流束も変化する。このため、従来の熱流束センサを用いた場合、対象装置の状態が正常であっても、検出値が所定範囲から外れてしまい、異常診断装置が異常と誤診断するおそれがある。また、環境温度の影響を考慮して、所定の範囲を広く設定すると、対象装置が異常であっても、正常と誤診断するおそれがある。

本発明は上記点に鑑みて、対象装置の異常診断を高精度に行うことができる異常診断装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、
対象装置（２００、３００）の異常を診断する異常診断装置であって、
対象装置に設置され、対象装置から外部に向かって流れる熱流束を検出するセンサ部（２）と、
対象装置の異常を判定する判定部（３）とを備え、
センサ部は、
第１熱流束センサ（１０ａ）と、
第１熱流束センサよりも対象装置から離れた側に配置された第２熱流束センサ（１０ｂ）と、
第１熱流束センサと第２熱流束センサの間に配置され、所定の熱容量を有する熱緩衝体（１１）とを有し、
第１熱流束センサは、対象装置側から熱緩衝体側に向かって第１熱流束センサを通過する熱流束に応じた第１センサ信号を出力し、
第２熱流束センサは、熱緩衝体側から熱緩衝体側の反対側に向かって第２熱流束センサを通過する熱流束に応じた第２センサ信号を出力し、
判定部は、第１センサ信号と第２センサ信号に基づいて、対象装置の異常の有無を判定する。

この異常診断装置では、センサ部は、第１熱流束センサと第２熱流束センサの間に熱緩衝体が配置されている。このため、対象装置から放出される熱流束が変化したとき、第２熱流束センサを通過する熱流束は、第１熱流束センサを通過する熱流束よりも、遅れて緩やかに変化する。したがって、第１センサ信号と第２センサ信号の相違より、対象装置から放出される熱流束の変化を検出できる。

そして、第１熱流束センサと第２熱流束センサは、熱緩衝体の両側に配置されており、両者は比較的近い位置に配置されている。また、センサ部が設置される環境の温度である環境温度の変化は、通常、長期間にわたって緩やかに生じる。このため、第１熱流束センサと第２熱流束センサが環境温度から受ける影響は同じまたは同じに近い。第１熱流束センサと第２熱流束センサのそれぞれは、同じまたは同じに近い環境温度の影響を受けた熱流束に応じたセンサ信号を出力する。したがって、両者のセンサ信号を用いることで、センサ部の検出結果に対する環境温度の影響を除外もしくは低減することができる。

よって、本発明の異常診断装置によれば、対象装置の異常診断を高精度に行うことができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

第１実施形態における自動切削機２００と異常診断装置１の構成を示す図である。 図１中のセンサ部２の断面図である。 図２中の熱流束センサ１０の平面図である。 図３中のIV−IV線での熱流束センサ１０の断面図である。 ドリル２０１の刃が正常な状態のときのセンサ部２の出力波形を示す図である。 ドリル２０１の刃が破損した状態のときのセンサ部２の出力波形を示す図である。 第１実施形態の異常診断制御を示すフローチャートである。 １つの熱流束センサ１０を用いた比較例において、ドリル２０１の刃が正常な状態のときであって、環境温度の影響を受けたときの熱流束センサ１０の出力波形を示す図である。 第２実施形態における移送装置３００と異常診断装置１の構成を示す図である。 図９中の移送装置３００のＸ矢視図である。 ガイドブロック３０６の摺動部が正常な状態のときのセンサ部２の出力波形を示す図である。 ガイドブロック３０６の摺動部が摩耗異常の状態のときのセンサ部２の出力波形を示す図である。 １つの熱流束センサ１０を用いた比較例において、ガイドブロック３０６の摺動部が正常な状態のときであって、環境温度の影響を受けたときの熱流束センサ１０の出力波形を示す図である。 第３実施形態におけるセンサ部２の断面図である。 第４実施形態におけるセンサ部２の断面図である。

以下、本発明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）
図１に示すように、本実施形態の異常診断装置１は、自動切削機２００を異常診断の対象装置としている。

自動切削機２００は、ドリル２０１と、チャック部２０２とを備える。ドリル２０１は、切削加工に用いられる刃具である。チャック部２０２は、加工対象物であるワーク２０３を保持する保持装置である。自動切削機２００は、加工と停止とを繰り返すことで、複数のワーク２０３を順に加工する。加工時では、ドリル２０１とワーク２０３の接触部で発熱する。このため、この接触部からチャック部２０２へ熱流が流れる。チャック部２０２から外部へ熱流が流れる。

異常診断装置１は、センサ部２と、制御装置３と、表示装置４とを備えている。

センサ部２は、チャック部２０２から外部に向かう熱流束を検出する。センサ部２は、チャック部２０２から外部に向かう熱流束に応じたセンサ信号を制御装置３に向けて出力する。センサ部２は、チャック部２０２の表面に取り付けられている。センサ部２の構造の詳細については後述する。

制御装置３の入力側に、センサ部２が接続されている。制御装置３は、自動切削機２００の異常診断制御を行う。この異常診断制御は、センサ部２の検出結果に基づいて、自動切削機２００に異常が有るか否かを判定する制御である。したがって、制御装置３が、熱流束センサ１０の検出結果に基づいて、対象装置に異常があるか否かを判定する判定部を構成している。自動切削機２００の異常とは、例えば、ドリル２０１の破損である。

制御装置３の出力側には、表示装置４が接続されている。制御装置３は、異常が有るときに、異常が有ることを表示装置４に表示させる。制御装置３は、マイクロコンピュータ、記憶装置等を有して構成される。

表示装置４は、異常が有ることをユーザに報知するための報知装置である。表示装置４としては、液晶ディスプレイ等が用いられる。

次に、センサ部２の構造について説明する。図２に示すように、センサ部２は、２つの熱流束センサ１０と、熱緩衝体１１と、放熱体１２とを備えている。２つの熱流束センサ１０、熱緩衝体１１および放熱体１２は、いずれも平板状である。

２つの熱流束センサ１０の内部構造は同じである。２つの熱流束センサ１０の一方が第１熱流束センサ１０ａである。２つの熱流束センサ１０の他方が第２熱流束センサ１０ｂである。

第１熱流束センサ１０ａは、チャック部２０２の外面に接して配置されている。第２熱流束センサ１０ｂは、第１熱流束センサ１０ａに対してチャック部２０２から離れた側に配置されている。熱緩衝体１１は、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂの間に配置されている。放熱体１２は、第２熱流束センサ１０ｂに対してチャック部２０２から離れた側に配置されている。すなわち、センサ部２は、チャック部２０２に近い側からチャック部２０２から離れた側に向かって、第１熱流束センサ１０ａ、熱緩衝体１１、第２熱流束センサ１０ｂ、放熱体１２が順に配置されている。

第１熱流束センサ１０ａは、第１熱流束センサ１０ａのチャック部２０２側から熱緩衝体１１側に向かって、第１熱流束センサ１０ａを通過する熱流束に応じた第１センサ信号を出力する。第２熱流束センサ１０ｂは、第２熱流束センサ１０ｂの熱緩衝体１１側からその反対側に向かって、第２熱流束センサ１０ｂを通過する熱流束に応じた第２センサ信号を出力する。第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂのそれぞれの平面形状は、形と大きさが同じ矩形である。

熱緩衝体１１は、所定の熱容量を有している。熱緩衝体１１は、金属材料または樹脂材料で構成される。熱緩衝体１１は、後述の通り、チャック部２０２から外部に向かって放出される熱流束の変化を検出できる熱容量となるように、材質や厚さが設定されている。熱緩衝体１１の平面形状は、第１熱流束センサ１０ａの平面形状と形と大きさが同じである。なお、熱緩衝体１１の平面形状は、第１熱流束センサ１０ａの平面形状と形と大きさが異なっていてもよい。

放熱体１２は、所定の熱容量を有している。放熱体１２は、金属材料または樹脂材料で構成されている。放熱体１２は、その熱容量が熱緩衝体１１の熱容量よりも大きくなるように、材質や厚さが設定されている。放熱体１２の平面形状は、第１熱流束センサ１０ａ、熱緩衝体１１、第２熱流束センサ１０ｂの平面形状よりも大きくされている。放熱体１２は、第１熱流束センサ１０ａ、熱緩衝体１１、第２熱流束センサ１０ｂを挟んだ状態で、チャック部２０２に固定されている。具体的には、放熱体１２の外周部にネジ穴が形成されている。ネジ穴に挿入されたネジ１３によって、放熱体１２がチャック部２０２に固定されている。なお、チャック部２０２と放熱体１２との間には、スペーサ１４が配置されている。ネジ１３は、スペーサ１４の内部を貫通している。

図３、４に示すように、１つの熱流束センサ１０は、絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０が一体化され、この一体化されたものの内部で第１、第２熱電部材１３０、１４０が交互に直列に接続された構造を有する。なお、図３では、表面保護部材１１０を省略している。絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０は、フィルム状であって、熱可塑性樹脂等の可撓性を有する樹脂材料で構成されている。絶縁基材１００は、その厚さ方向に貫通する複数の第１、第２ビアホール１０１、１０２が形成されている。第１、第２ビアホール１０１、１０２に互いに異なる金属や半導体等の熱電材料で構成された第１、第２熱電部材１３０、１４０が埋め込まれている。絶縁基材１００の表面１００ａに配置された表面導体パターン１１１によって第１、第２熱電部材１３０、１４０の一方の接続部が構成されている。絶縁基材１００の裏面１００ｂに配置された裏面導体パターン１２１によって第１、第２熱電部材１３０、１４０の他方の接続部が構成されている。

熱流束センサ１０の厚さ方向にて、熱流束が熱流束センサ１０を通過すると、第１、第２熱電部材１３０、１４０の一方の接続部と他方の接続部に温度差が生じる。これにより、ゼーベック効果によって第１、第２熱電部材１３０、１４０に熱起電力が発生する。熱流束センサ１０は、この熱起電力、具体的には、電圧をセンサ信号として出力する。

本実施形態では、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂとは、それぞれを通過する熱流束が同じ大きさのとき、絶対値が同じ大きさのセンサ信号を出力するように構成されている。

また、図２に示すように、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂは、互いに直列に接続された状態で、制御装置３に電気的に接続されている。第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂは、チャック部２０２からの熱流束が第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂを順に通過したときに、極性が反対の関係を有する第１センサ信号と第２センサ信号を出力するように配置されている。

具体的には、第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂは、互いの表面保護部材１１０が対向するように配置されている。そして、図示していないが、第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂの表面導体パターン１１１同士が外部配線１５１を介して接続されている。第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂのそれぞれの裏面導体パターン１２１が外部配線１５２を介して制御装置３と接続されている。これにより、熱流束が第１熱流束センサ１０ａを裏面保護部材１２０側から表面保護部材１１０側に通過する場合には、当該熱流束が第２熱流束センサ１０ｂを表面保護部材１１０側から裏面保護部材１２０側に通過するため、第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂから出力される第１、第２センサ信号の極性が反対となる。

なお、本実施形態では、第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂは、裏面保護部材１２０側から表面保護部材１１０側に向かって熱流束が通過した際、正のセンサ信号を出力する。このため、チャック部２０２側から放熱体１２側に向かって熱流束が流れると、第１熱流束センサ１０ａから正のセンサ信号が出力され、第２熱流束センサ１０ｂから負のセンサ信号が出力される。

そして、センサ部２は、第１センサ信号と第２センサ信号を合わせたセンサ信号を、制御装置３に向けて出力する。このとき、第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂを通過する熱流束同士の差が大きいと、センサ部２から出力されるセンサ信号が大きくなる。このような場合としては、例えば、対象物から放出される熱流束が急増したときが該当する。一方、第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂを通過する熱流束同士の差が小さいと、センサ部２から出力される出力が小さくなる。このような場合としては、例えば、対象物から放出される熱流束が減少したときや、対象物から放出される熱流束が一定で、所定時間が経過したときが該当する。

次に、制御装置３が行う異常診断制御について説明する。

まず、センサ部２を通過する熱流束およびセンサ部２から出力されるセンサ信号について説明する。

自動切削機２００は、１つのワーク２０３の加工が終わると、次のワーク２０３の加工準備が完了するまで、停止状態で待機する。次のワーク２０３の加工準備が完了すると、次のワーク２０３の加工を開始する。このように、自動切削機２００は、加工と停止を１サイクルとする稼働サイクルを繰り返す。

ドリル２０１の刃が正常な状態のとき、加工中はセンサ部２の出力値が増加し、次の加工までの待機中はセンサ部２の出力値が低下する。このため、図５に示すように、時間経過に伴うセンサ部２の出力値の変化を示す波形は、自動切削機２００の稼働サイクルにそって規則的に増減する波形になる。

この理由は、次の通りである。加工中は、チャック部２０２を流れる熱流束が増大する。
加工が終了すると、チャック部２０２を流れる熱流束が減少する。このとき、図２に示すように、第１熱流束センサ１０ａは、チャック部２０２からの熱流束を遮るものがない。このため、第１熱流束センサ１０ａを通過する熱流束は、チャック部２０２を流れる熱流束と同様に増減する。一方、図２に示すように、第２熱流束センサ１０ｂは、第１熱流束センサ１０ａ側に熱緩衝体１１が配置されている。熱緩衝体１１は畜熱と放熱とを行う。このため、第２熱流束センサ１０ｂを熱流束が通過しない。または、第２熱流束センサ１０ｂを通過する熱流束は、第１熱流束センサ１０ａを通過する熱流束に対して遅れて緩やかに増減する。センサ部２から制御装置３に向けて出力されるセンサ信号は、第１センサ信号と第２センサ信号を合わせたものである。このため、センサ部２の出力値は、自動切削機２００の稼働サイクルにそって規則的に増減する。

一方、加工中にドリル２０１の刃に突発的異常、例えば、破損が生じたとき、ワーク２０３とドリル２０１がこすれて、異常発熱が起きる。このため、図６に示すように、ドリル２０１の刃に突発的異常が生じたときでは、出力値が上昇して正常時よりも大きくなる。このことから、正常時と突発的異常時とを判別するための閾値を予め設定しておき、センサ部２の出力値と閾値とを比較する。これにより、突発的異常の有無を判定できる。

そこで、図７に示すように、制御装置３は、センサ部２の検出結果に基づいて、異常診断を行う。なお、図７中に示した各ステップは、各種機能を実現する機能実現部を構成するものである。

具体的には、ステップＳ１で、センサ部２の検出値を取得する。ここでは、所定の時刻におけるセンサ部２の出力値（具体的には、電圧値）を取得する。なお、センサ部２の出力値をそのまま用いる替わりに、出力値を補正した補正値を検出値として取得してもよい。

続いて、ステップＳ２で、検出値と閾値とを比較して、異常が有るか否かを判定する。ここでは、図６に示す時間Ｔ１のときのように、検出値が閾値を超えていない場合、異常が無いと判定する。異常が無いと判定した場合、再び、ステップＳ１を行う。一方、図６に示す時間Ｔ２のときのように、検出値が閾値を超えている場合、異常が有ると判定する。

異常が有ると判定した場合、ステップＳ３で、表示装置４に異常が有ることの表示をさせるための制御信号を出力する。これにより、保守作業員に異常を報知する。この結果、保守作業員が必要な措置、すなわち、ドリル２０１の交換を施すことができる。

以上の説明の通り、本実施形態の異常診断装置１は、チャック部２０２から外部に向かって流れる熱流束を検出するセンサ部２と、ドリル２０１の異常を判定する制御装置３とを備えている。チャック部２０２から流れる熱流束は、ドリル２０１とワーク２０３の接触部での発熱によって生じたものである。センサ部２においては、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂの間に熱緩衝体１１が配置されている。熱緩衝体１１は熱の蓄積と放出を行う。このため、チャック部２０２から放出される熱流束が変化したとき、第２熱流束センサ１０ｂを通過する熱流束は、第１熱流束センサ１０ａを通過する熱流束よりも、遅れて緩やかに変化する。したがって、第１センサ信号と第２センサ信号の相違より、チャック部２０２から放出される熱流束の変化を検出できる。

ところで、本実施形態のセンサ部２の替わりに、１つの熱流束センサ１０のみを用いても、チャック部２０２から放出される熱流束を検出することができる。

しかし、この場合、チャック部２０２の周りの環境温度が変化すると、環境温度の影響を受けて、熱流束センサ１０を通過する熱流束も変化する。すなわち、ドリル２０１とワーク２０３の接触部での発熱量が変わらなくても、環境温度が低下すると、熱流束センサ１０を通過する熱流束が増加する。

このため、図８に示すように、ドリル２０１の刃が正常な状態であっても、一日の環境温度の変動によって、センサ部２の出力値が閾値を超えてしまう場合がある。この場合、制御装置３は、ドリル２０１の刃が異常であると誤判定してしまう。また、この誤判定を回避するために、環境温度の変動を考慮して、閾値を高く設定することが考えられる。しかし、この場合では、ドリル２０１の刃が破損しても、正常と誤判定してしまう。すなわち、ドリル２０１の異常検出の感度が低下してしまう。

これに対して、本実施形態のセンサ部２の第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂは、熱緩衝体１１の両側に配置されている。したがって、両者は比較的近い位置に配置されている。また、センサ部２の周りの環境温度の変化は、通常、一日という長期間にわたって緩やかに生じる。このため、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂの間に熱緩衝体１１が配置されていても、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂが環境温度から受ける影響は同じまたは同じに近い。第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂのそれぞれは、同じ環境温度の影響を受けた熱流束に応じたセンサ信号を出力する。第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂにおいて、同じ熱流束の大きさに対する出力の絶対値を同じである。したがって、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂの出力の和を用いることで、センサ部２の検出結果に対する環境温度の影響を除外（すなわち、キャンセル）できる。

このため、ドリル２０１の刃が正常な状態のときのセンサ部２の出力波形は、図５に示すように、環境温度の影響が除外されたものとなる。これにより、一日の環境温度の変動による誤判定を回避できる。また、環境温度の変動を考慮して、閾値を高く設定する必要がなくなる。

よって、本実施形態の異常診断装置１によれば、自動切削機２００の異常診断を高精度に行うことができる。なお、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂにおいて、同じ熱流束の大きさに対する出力の絶対値は必ずしも同じでなくてもよい。両者の出力の絶対値が近ければよい。この場合でも、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂの出力の和を用いることで、センサ部２の検出結果に対する環境温度の影響を低減できる。

また、本実施形態のセンサ部２において、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂは、チャック部２０２からの熱流束が第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂを順に通過したときに、極性が反対の関係を有する第１センサ信号と第２センサ信号を出力する。第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂは、互いに直列に接続された状態で、制御装置３に電気的に接続されている。これにより、第１センサ信号と第２センサ信号を合わせたセンサ信号を、センサ部２から制御装置３に向けて出力することができる。このため、制御装置３での第１センサ信号と第２センサ信号の和の演算を省略できる。すなわち、制御装置３の演算処理を簡素化できる。

ところで、センサ部２は、放熱体１２を持たない構成であってもよい。しかし、センサ部２が放熱体１２を持たない場合、第２熱流束センサ１０ｂの表面に風が当たる等の理由により、第２熱流束センサ１０ｂの表面温度が瞬間的に変化してしまう。これが、センサ部２を通過する熱流束に影響する。このため、センサ部２の熱流束の検出精度が低下してしまう。

これに対して、本実施形態のセンサ部２は、所定の熱容量を有する放熱体１２を備えている。これにより、短期間でセンサ部２の表面温度が変化する場合であっても、放熱体１２での蓄熱と放熱によって、第２熱流束センサ１０ｂの温度変化を抑制できる。このため、センサ部２の熱流束の検出精度を向上させることができる。

また、本実施形態のセンサ部２において、放熱体１２の熱容量は、熱緩衝体１１の熱容量よりも大きくされている。これにより、チャック部２０２から大きな熱が放出されたときでも、チャック部２０２から放熱体１２に向かって熱を流すことができる。このため、センサ部２の内部に熱がこもることを抑制できる。

（第２実施形態）
図９に示すように、本実施形態の異常診断装置１は、移送装置３００を異常診断の対象装置としている。

図９、１０に示すように、移送装置３００は、ボールねじ３０１と、支持部材３０２と、モータ３０３と、台座３０４と、レール３０５と、ガイドブロック３０６とを備える。なお、図１０では、理解をし易くするために、支持部材３０２を省略して示してある。

ボールねじ３０１は、回転運動を直線運動に変換する機械要素部品である。ボールねじ３０１は、ねじ軸３１１と、ナット３１２と、ボール３１３とを有している。ねじ軸３１１とナット３１２の間にボール３１３が入れられている。ねじ軸３１１が回転すると、ナット３１２が直線運動をする。支持部材３０２は、ねじ軸３１１の軸方向の両端部を支持している。モータ３０３は、ねじ軸３１１を回転させる動力源である。

台座３０４は、移送したい装置等を搭載するためのものである。台座３０４は、ねじ軸３１１の軸方向と直交する方向（すなわち、図９の上下方向）を長手方向とする平面矩形状とされている。台座３０４は、長手方向の略中央部がナット３１２と連結されている。台座３０４は、長手方向の両端部がガイドブロック３０６と連結されている。レール３０５は、直線状部材である。レール３０５は、２本用いられており、図１０に示すように、ベースプレート３０７に固定されている。ガイドブロック３０６は、レール３０５に係合されている。ガイドブロック３０６は、レール３０５に沿って移動するガイド部材である。ガイドブロック３０６は、レール３０５に対して摺動する。

このような移送装置３００は、モータ３０３によってねじ軸３１１が回転すると、台座３０４がナット３１２と共にレール３０５に沿って走行する。これにより、所望箇所に台座３０４を移送することできる。

本実施形態の異常診断装置１の構成は、第１実施形態の異常診断装置１と同じである。センサ部２は、移送装置３００のガイドブロック３０６の表面に取り付けられている。センサ部２は、図示しないが、ガイドブロック３０６に近い側からガイドブロック３０６から離れた側に向かって、第１熱流束センサ１０ａ、熱緩衝体１１、第２熱流束センサ１０ｂ、放熱体１２が順に配置されている。

次に、本実施形態の異常診断制御について説明する。

まず、センサ部２から出力されるセンサ信号について説明する。移送装置３００は、台座３０４の走行と停止を１サイクルとする稼働サイクルを繰り返す。台座３０４の走行中は、ガイドブロック３０６の摺動部の摩擦によって、センサ部２の出力値が増加する。台座３０４の停止中は、センサ部２の出力値が低下する。

このため、図１１に示すように、ガイドブロック３０６の摺動部が正常な状態のとき、時間経過に伴うセンサ部２の出力値の変化を示す波形は、移送装置３００の稼働サイクルにそって規則的に増減する波形になる。

一方、ガイドブロック３０６の摺動部の摩耗が進むにつれて、摺動部の摺動抵抗が上がる。このため、台座３０４の走行中に摺動部の摩擦によって生じる発熱量が徐々に多くなる。この結果、ガイドブロック３０６に摩耗による経年的異常、すなわち、摩耗異常が生じたとき、図１２に示すように、出力値が上昇して正常時よりも大きくなる。このことから、正常時と経年的異常時とを判別するための閾値を予め設定しておき、センサ部２の出力値と閾値とを比較することで経年的異常の有無を判定できる。

そこで、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、制御装置３は、センサ部２の検出結果に基づいて、異常診断を行う。具体的には、制御装置３は、センサ部２の検出値と閾値とを比較する。図１２中の波線のように、検出値が閾値を超えていない場合、異常が無いと判定する。一方、図１２中の実線のように、検出値が閾値を超えている場合、異常が有ると判定する。このようにして、本実施形態の異常診断装置１によれば、移送装置３００の経年的異常の有無を診断することができる。

ところで、本実施形態のセンサ部２の替わりに、１つの熱流束センサ１０のみを用いても、ガイドブロック３０６から放出される熱流束を検出することができる。

しかし、この場合、第１実施形態での説明と同様に、ガイドブロック３０６の周りの環境温度が変化すると、環境温度の影響を受けて、熱流束センサ１０を通過する熱流束も変化する。すなわち、ガイドブロック３０６の摺動部での発熱量が変わらなくても、環境温度が低下すると、熱流束センサ１０を通過する熱流束が増加する。

このため、図１３に示すように、ガイドブロック３０６が正常な状態であっても、一日の環境温度の変動によって、センサ部２の出力値が閾値を超えてしまう場合がある。この場合、制御装置３は、ガイドブロック３０６が異常であると誤判定してしまう。また、この誤判定を回避するために、環境温度の変動を考慮して、閾値を高く設定することが考えられる。しかし、この場合では、ガイドブロック３０６が異常となっても、正常と誤判定してしまう。すなわち、ガイドブロック３０６の異常検出の感度が低下してしまう。

これに対して、本実施形態のセンサ部２によれば、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂの出力の和を用いることで、センサ部２の検出結果に対する環境温度の影響を除外できる。

このため、ガイドブロック３０６の摺動部が正常な状態のときのセンサ部２の出力波形は、図１０に示すように、環境温度の影響が除外されたものとなる。これにより、一日の環境温度の変動による誤判定を回避できる。また、環境温度の変動を考慮して、閾値を高く設定する必要がなくなる。

よって、本実施形態の異常診断装置１によれば、移送装置３００の異常診断を高精度に行うことができる。

（第３実施形態）
本実施形態は、第１実施形態に対して、センサ部２の構成を変更したものである。異常診断装置１のその他の構成は第１実施形態と同じである。

図１４に示されるように、本実施形態のセンサ部２は、平板状の受熱体１６を有している。受熱体１６は、第１熱流束センサ１０ａよりもチャック部２０２側に配置されている。すなわち、受熱体１６は、チャック部２０２と第１熱流束センサ１０ａとの間に配置されている。

受熱体１６は、熱緩衝体１１や放熱体１２と同様に、所定の熱容量を有している。受熱体１６は、金属材料または樹脂材料で構成される。受熱体１６は、その熱容量が熱緩衝体１１および放熱体１２より小さくなるように、材質や厚さが設定されている。受熱体１６の平面形状は、第１熱流束センサ１０ａの平面形状と形と大きさが同じである。なお、受熱体１６の平面形状は、第１熱流束センサ１０ａの平面形状と形と大きさが異なっていてもよい。

本実施形態のセンサ部２では、受熱体１６の蓄熱と放熱によって、検出目的ではないノイズ等の短期的に生じる熱流束の変化が第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂに影響することを抑制できる。

また、本実施形態のセンサ部２では、受熱体１６の熱容量を小さく設定している。このため、本実施形態のセンサ部２は、検出目的であるドリル２０１の作動と停止による熱流束変化を検出できる。すなわち、本実施形態のセンサ部２では、受熱体１６の熱容量は、ドリル２０１の作動と停止による熱流束変化を検出できる大きさに設定されている。

よって、本実施形態の異常診断装置１は、自動切削機２００の異常診断をより高精度に行うことができる。なお、第２実施形態においても、センサ部２が受熱体１６を有する構成としてもよい。これにより、本実施形態と同様の効果を奏する。

（第４実施形態）
本実施形態は、第１実施形態に対して、センサ部２の構成を変更したものである。異常診断装置１のその他の構成は第１実施形態と同じである。

図１５に示されるように、本実施形態のセンサ部２は、第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂが、折り曲げられた形状を有する屈曲形状部１０ｃを介して、つながっている。屈曲形状部１０ｃは、第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂと同様に、絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０が積層された構造である。このように、本実施形態のセンサ部２は、第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂが一体化されている。

換言すると、本実施形態のセンサ部２は、１つの熱流束センサ１０が熱緩衝体１１を挟むように折り曲げられた構造を有する。熱流束センサ１０は、上述の通り、絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０がそれぞれ可撓性を有する樹脂材料で構成されている。このため、熱流束センサ１０を容易に折り曲げることができる。これにより、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂの間に熱緩衝体１１が配置された構成が実現されている。

第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂは、互いの裏面導体パターン１２１同士がつながっている。第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂは、外部配線１５１ではなく、熱流束センサ１０の内部の配線パターンによって電気的に接続されている。なお、第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂは、互いの表面導体パターン１１１同士がつながっていてもよい。

これによれば、第１、第２熱流束センサ１０ａ、１０ｂを１つの熱流束センサ１０で構成しており、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂとを接続するための外部配線１５１を無くすことができる。したがって、部品点数の削減を図ることができる。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、下記のように、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

（１）第１実施形態では、異常診断装置１が、自動切削機２００の破損という突発的な異常の有無を診断したが、自動切削機２００以外の他の設備に生じる突発的な異常の有無についても同様に診断することができる。診断可能な対象装置は、所定のサイクルで、発熱量の増減が起きることで、熱流束が変化する装置である。

（２）第２実施形態では、異常診断装置１が、移送装置３００の摩耗異常という経年的な異常の有無を診断したが、移送装置３００以外の他の設備に生じる経年的な異常の有無についても同様に診断することができる。診断可能な対象装置は、所定のサイクルで、発熱量の増減が起きることで、熱流束が変化する装置である。経年的な異常としては、摺動部の摩耗、摺動部の潤滑剤不足等が挙げられる。

（３）第１〜第３実施形態のセンサ部２では、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂが、互いに直列に接続された状態で、制御装置３に電気的に接続されていたが、制御装置３に対して並列に接続されていてもよい。

また、第１〜第３実施形態のセンサ部２では、極性が反対の関係を有する第１センサ信号と第２センサ信号を出力するように、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂが配置されていたが、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂの配置はこれに限定されない。極性が同じ第１センサ信号と第２センサ信号を出力するように、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂが配置されていてもよい。この場合、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂは、制御装置３に対して並列に接続される。また、異常診断制御においては、制御装置３は、第１センサ信号と第２センサ信号の差を演算する。これにより、第１、第２実施形態と同様に、異常診断制御を行うことができる。

（４）第１〜第３実施形態のセンサ部２においては、熱流束センサ１０の絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０が、樹脂材料以外の可撓性を有する絶縁材料で構成されていてもよい。さらに、絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０が、可撓性を持たない絶縁材料で構成されていてもよい。また、熱流束センサ１０が、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０を持たない構造であってもよい。また、熱流束センサ１０として、上記した構成とは別の構成のものを用いてもよい。

（５）第４実施形態のセンサ部２においては、熱流束センサ１０の絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０が、樹脂材料以外の可撓性を有する絶縁材料で構成されていてもよい。また、熱流束センサ１０が、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０を持たない構造であってもよい。この場合、第１熱流束センサ１０ａと第２熱流束センサ１０ｂは、絶縁基材１００で構成された屈曲形状部１０ｃを介して、つながっている構造となる。要するに、屈曲形状部１０ｃは、絶縁基材１００と同じ絶縁材料を含んで構成されていればよい。

（６）上記各実施形態のセンサ部２は、２つの熱流束センサ１０と、熱緩衝体１１と、放熱体１２とを備えていたが、放熱体１２を備えていなくてもよい。この場合、センサ部２の固定は、固定部材を用いたり、接着剤を用いたりして行われる。

（７）上記各実施形態では、センサ部２のセンサ信号として電圧を用いたが、電流を用いてもよい。

（８）上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
（まとめ）
上記各実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、異常診断装置は、センサ部と、判定部とを備える。センサ部は、第１熱流束センサと、第２熱流束センサと、第１熱流束センサと第２熱流束センサの間に配置された熱緩衝体とを有する。第１熱流束センサは、第１熱流束センサを通過する熱流束に応じた第１センサ信号を出力する。第２熱流束センサは、第２熱流束センサを通過する熱流束に応じた第２センサ信号を出力する。判定部は、第１センサ信号と第２センサ信号に基づいて、対象装置の異常の有無を判定する。

また、第２の観点によれば、センサ部は、第２熱流束センサよりも対象装置から離れた側に配置され、所定の熱容量を有する放熱体を有する。

これによると、短期間でセンサ部の表面温度が変化する場合であっても、放熱体での蓄熱と放熱によって、第２熱流束センサの温度変化を抑制できる。このため、センサ部の熱流束の検出精度を向上させることができる。

また、第３の観点によれば、放熱体の熱容量は、熱緩衝体の熱容量よりも大きくされている。これによると、対象装置から大きな熱が放出されたときでも、対象装置から放熱体に向かって熱を流すことができる。このため、センサ部の内部に熱がこもることを抑制できる。

また、第４の観点によれば、センサ部は、第１熱流束センサよりも対象装置側に配置された受熱体を有している。受熱体の熱容量は、熱緩衝体の熱容量よりも小さくされている。

これによると、受熱体の蓄熱と放熱によって、検出目的ではないノイズ等の短期的に生じる熱流束の変化が第１、第２熱流束センサに影響することを抑制できる。また、受熱体の熱容量を小さく設定することで、センサ部によって検出目的である対象装置から放出される熱流束の変化を検出できる。

また、第５の観点によれば、センサ部は、対象装置からの熱流束が第１熱流束センサと第２熱流束センサを順に通過したときに、第１センサ信号と第２センサ信号の極性が反対となるように、第１熱流束センサと第２熱流束センサとが配置されている。第１熱流束センサと第２熱流束センサは、電気的に直列に接続されている。

これによると、センサ部は、第１センサ信号と第２センサ信号を合わせたセンサ信号を出力することができる。このため、第１センサ信号と第２センサ信号の和の演算処理を不要にできる。

また、第６の観点によれば、第１熱流束センサと第２熱流束センサのそれぞれは、可撓性を有するフィルム状の絶縁基材と、複数の第１熱電部材と、複数の第２熱電部材とを有して構成される。複数の第１熱電部材と複数の第２熱電部材は、第１熱電部材と第２熱電部材とが交互に直列に接続されている。第１熱流束センサと第２熱流束センサは、絶縁材料を含んで構成された屈曲形状部を介して、つながっている。

これによると、第１熱流束センサと第２熱流束センサとを接続するための外部配線を不要にできる。

１ 異常診断装置
２ センサ部
３ 制御装置
１０ａ 第１熱流束センサ
１０ｂ 第２熱流束センサ
１０ｃ 屈曲形状部
１１ 熱緩衝体
１２ 放熱体
１６ 受熱体

Claims (6)

1. 対象装置（２００、３００）の異常を診断する異常診断装置であって、
   前記対象装置に設置され、前記対象装置から外部に向かって流れる熱流束を検出するセンサ部（２）と、
   前記対象装置の異常を判定する判定部（３）とを備え、
   前記センサ部は、
   第１熱流束センサ（１０ａ）と、
   前記第１熱流束センサよりも前記対象装置から離れた側に配置された第２熱流束センサ（１０ｂ）と、
   前記第１熱流束センサと前記第２熱流束センサの間に配置され、所定の熱容量を有する熱緩衝体（１１）とを有し、
   前記第１熱流束センサは、前記対象装置側から前記熱緩衝体側に向かって前記第１熱流束センサを通過する熱流束に応じた第１センサ信号を出力し、
   前記第２熱流束センサは、前記熱緩衝体側から前記熱緩衝体側の反対側に向かって前記第２熱流束センサを通過する熱流束に応じた第２センサ信号を出力し、
   前記判定部は、前記第１センサ信号と前記第２センサ信号に基づいて、前記対象装置の異常の有無を判定する異常診断装置。
2. 前記センサ部は、前記第２熱流束センサよりも前記対象装置から離れた側に配置され、所定の熱容量を有する放熱体（１２）を有する請求項１に記載の異常診断装置。
3. 前記放熱体の熱容量は、前記熱緩衝体の熱容量よりも大きくされている請求項２に記載の異常診断装置。
4. 前記センサ部は、前記第１熱流束センサよりも前記対象装置側に配置された受熱体（１６）を有し、
   前記受熱体の熱容量は、前記熱緩衝体の熱容量よりも小さくされている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の異常診断装置。
5. 前記センサ部は、前記対象装置からの熱流束が前記第１熱流束センサと前記第２熱流束センサを順に通過したときに、前記第１センサ信号と前記第２センサ信号の極性が反対となるように、前記第１熱流束センサと前記第２熱流束センサとが配置されており、
   前記第１熱流束センサと前記第２熱流束センサは、電気的に直列に接続されている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の異常診断装置。
6. 前記第１熱流束センサと前記第２熱流束センサのそれぞれは、
   少なくとも絶縁材料で構成され、可撓性を有するフィルム状の絶縁基材（１００）と、
   前記絶縁基材に形成され、熱電材料で構成された複数の第１熱電部材（１３０）と、
   前記絶縁基材に形成され、前記第１熱電部材と異なる熱電材料で構成された複数の第２熱電部材（１４０）とを有し、
   前記複数の第１熱電部材と複数の前記第２熱電部材は、前記第１熱電部材と前記第２熱電部材とが交互に直列に接続されており、
   前記第１熱流束センサと前記第２熱流束センサは、前記絶縁材料を含んで構成された屈曲形状部（１０ｃ）を介して、つながっている請求項５に記載の異常診断装置。

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