JP2002323013A

JP2002323013A - 作業機械の異常診断装置

Info

Publication number: JP2002323013A
Application number: JP2001126529A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Yamamoto; 裕一山元; Tomohisa Kaneda; 知久金田
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2001-04-24
Filing date: 2001-04-24
Publication date: 2002-11-08

Abstract

(57)【要約】【課題】油圧ポンプなどの油圧機器を疲労させることに
大きく寄与しているピーク油圧を計測することにより、
油圧ポンプなどの油圧機器の疲労を精度よく計測し、も
って作業機械の異常を正確に診断できるようにする。【解決手段】油圧機器１８、１９で発生する油圧Ｐが所
定時間（５秒間）内に所定レベルＰ0、Ｐ1以上となるピ
ーク油圧ＰＫが、計測される。そして、ピーク油圧ＰＫ
の発生回数ｎのデータに基づいて作業機械１で発生する
異常が診断される。機器の疲労を精度よく計測すること
ができ、作業機械の異常を正確に診断できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧機器を備えた
建設機械などの作業車両に生じる故障の診断、寿命の予
測などの異常診断を行う作業機械の異常診断装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】建設機械の信頼性を高める上で、建設機
械に搭載されるコンポーネントの故障の原因推定、故障
の予測、劣化度合いの判断、寿命の予測（オーバーホー
ル時期の予測）などの異常診断を行うことは不可欠であ
る。

【０００３】従来より、建設機械に搭載されるエンジン
や油圧ポンプなどのコンポーネントの異常を診断するこ
とに関する発明は、すでに公知になっている。

【０００４】たとえば特開平８−２７３０１５号公報に
は、油圧ポンプの吐出圧が一定以上になっている時間を
積算し、この積算値に基づいて建設機械の作業量を求め
て建設機械の消耗度合いを予測する発明が記載されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】油圧ポンプの吐出圧の
状態と、油圧ポンプの疲労（機械応力）との関係につい
て考察する。

【０００６】作業機に加わる負荷が大きいときには、油
圧ポンプの吐出圧は、設定されたリリーフ圧以上とな
る。この場合油圧ポンプの吐出圧は、つぎの状態をとり
得る。

【０００７】１）油圧ポンプの吐出圧が継続的にリリー
フ圧以上になる。

【０００８】２）油圧ポンプの吐出圧が瞬間的にリリー
フ圧以上になる。

【０００９】１）の状態と２）の状態を比較すると、
１）の状態よりも２）の状態の方が圧力変化の回数が多
くなるため、油圧ポンプの疲労に大きく寄与しており、
建設機械の消耗に大きく寄与している。本発明者は、特
に１ｋＨz以上の周波数で発生するピーク油圧が、油圧
ポンプの疲労に大きく寄与していることを解明した。逆
に、油圧ポンプの吐出圧が継続的にリリーフ圧以上にな
る上記１）の状態を計測しても、油圧ポンプを疲労させ
る寄与率が小さいことから、油圧ポンプの疲労を精度よ
く計測することができない。

【００１０】上記公報記載の発明は、１）の状態になっ
ている時間を計測するという発明であり、油圧ポンプの
疲労を精度よく計測することができない。

【００１１】そこで本発明は、油圧ポンプなどの油圧機
器を疲労させることに大きく寄与しているピーク油圧を
計測することにより、油圧ポンプなどの油圧機器の疲労
を精度よく計測し、もって作業機械の異常を正確に診断
できるようにすることを解決課題とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段および作用、効果】第１発
明は、作業機械（１）に搭載され作業機（２２、２３）
を駆動する油圧機器（１８、１９）と、前記油圧機器
（１８、１９）に加えられる負荷を計測する計測手段と
を備え、前記計測手段で計測された負荷に基づいて前記
作業機械（１）で発生する異常を診断する油圧機器の異
常診断装置において、前記油圧機器（１８、１９）で発
生する油圧が所定時間内に所定レベル以上となるピーク
油圧を計測するピーク油圧計測手段（２）を備え、前記
ピーク油圧の発生回数のデータに基づいて前記作業機械
で発生する異常を診断することを特徴とする。

【００１３】第１発明によれば、図４に示すように、油
圧機器１８、１９で発生する油圧Ｐが所定時間（例えば
５秒間）内に所定レベルＰ0、Ｐ1以上となるピーク油圧
ＰＫが、計測される。そして、図１２に示すように、ピ
ーク油圧ＰＫの発生回数ｎのデータに基づいて作業機械
１で発生する異常が診断される。

【００１４】第１発明によれば、油圧ポンプなどの油圧
機器を疲労させることに大きく寄与しているピーク油圧
ＰＫを計測するようにしているので、油圧ポンプなどの
油圧機器の疲労を精度よく計測することができ、作業機
械の異常を正確に診断できる。

【００１５】第２発明は、作業機械（１）に搭載され作
業機（２２、２３）を駆動する油圧機器（１８、１９）
と、前記油圧機器（１８、１９）に加えられる負荷を計
測する計測手段とを備え、前記計測手段で計測された負
荷に基づいて前記作業機械（１）で発生する異常を診断
する油圧機器の異常診断装置において、前記油圧機器
（１８、１９）で発生する油圧が所定時間内に所定レベ
ル以上となるピーク油圧を計測するピーク油圧計測手段
（２）と、前記ピーク油圧の油圧最大値を、各レベルに
分割し、ピーク油圧の油圧最大値が各レベルに入った頻
度を各レベル毎に一定時間が経過するまで積算する頻度
積算手段（５）とを備え、前記頻度積算手段（５）から
得られた頻度のデータに基づいて前記作業機械（１）で
発生する異常を診断することを特徴とする。

【００１６】第２発明によれば、図４に示すように、油
圧機器１８、１９で発生する油圧Ｐが所定時間（５秒
間）内に所定レベルＰ0、Ｐ1以上となるピーク油圧ＰＫ
が、計測される。そしてピーク油圧ＰＫの油圧最大値Ｐ
maxが、各レベルＰ1、Ｐ2…Ｐ20に分割され、図１２に
示すようにピーク油圧ＰＫの油圧最大値Ｐmaxが各レベ
ルＰ1、Ｐ2…Ｐ20に入った頻度ｎが、各レベル毎に一定
時間τが経過するまで積算される。そして積算された頻
度ｎのデータに基づいて作業機械１で発生する異常が診
断される。

【００１７】第２発明によれば第１発明と同様に、油圧
ポンプなどの油圧機器の疲労を精度よく計測することが
でき、作業機械の異常を正確に診断できる。更に第２発
明によれば、ピーク油圧ＰＫの油圧最大値Ｐmaxのデー
タそのものでなく、ピーク油圧ＰＫの油圧最大値Ｐma
xが各レベルＰ1、Ｐ2…Ｐ20に入った頻度ｎのデータを
計測するようにしているので、データの記憶容量を小さ
くでき、長時間の計測が可能となる。このため作業機械
１が長時間連続して稼動している間の計測が可能とな
る。

【００１８】第３発明は、第１発明または第２発明にお
いて、前記ピーク油圧は、１ｋＨz以上の周波数で発生
するものであることを特徴とする。

【００１９】第３発明によれば、１ｋＨz以上の周波数
で発生するピーク油圧ＰＫを計測し、その計測結果から
作業機械１で発生する異常を診断するようにしているの
で、作業機械１の異常を更に正確に診断できる。

【００２０】第４発明は、第１発明または第２発明にお
いて、作業機械（１）側で取得されたデータを、通信衛
星（９）または携帯電話機またはＰＨＳ電話機（３２）
を介して、監視局（１５）側に送信し、当該監視局（１
５）側で、送信されたデータに基づいて前記作業機械
（１）で発生する異常を診断する処理を行うことを特徴
とする。

【００２１】第４発明によれば、図１に示すように、作
業機械１側で取得されたデータを、通信衛星９を介し
て、監視局１５側に送信し、当該監視局１５側で、送信
されたデータに基づいて作業機械１で発生する異常を診
断する処理を行うようにしているので、人手によらずに
データの受け渡しが可能となる。また通信衛星９を介し
てデータを送信するようにしているので、作業機械１
が、地上波通信ではカバーできない山間部等で稼動して
いる状況下でも確実にデータを送信することができる。

【００２２】第５発明は、第１発明または第２発明にお
いて、作業機械（１）に、パーソナルコンピュータ
（５）を搭載してデータを取得することを特徴とする。

【００２３】第５発明によれば、作業機械１に、パーソ
ナルコンピュータ５を搭載してデータを取得するように
しているので、作業機械１にコントローラが備えられて
いない場合であっても、安価に異常診断を行うことがで
きる。

【００２４】第６発明は、第１発明または第２発明にお
いて、前記ピーク油圧が発生した時点前後所定時間内の
油圧の連続的な変化を示すスナップショットデータを、
更に取得し、このスナップショットデータを更に加え
て、前記作業機械（１）で発生する異常を診断すること
を特徴とする。第６発明によれば、図１１に示すよう
に、ピーク油圧ＰＫが発生した時点前後所定時間内の油
圧Ｐの連続的な変化を示すスナップショットデータを、
更に取得し、このスナップショットデータを、頻度デー
タに加えて、作業機械１で発生する異常を診断するよう
にしているので、作業機械１の異常を更に正確に診断で
きる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明に係る
作業機械の異常診断装置の実施の形態について説明す
る。実施形態では、作業機械としてホイールローダなど
の建設機械を想定し、この建設機械で発生する故障等の
異常の診断を行う場合を想定する。

【００２６】図１は実施形態の全体構成を示している。

【００２７】同図１に示すように実施形態は大きくは、
作業機械１と通信装置３０と監視局１５とから構成され
ている。すなわち作業機械１と、監視局１５とが相互に
送受信可能に通信装置３０により接続されている。通信
装置３０は、インターネット１４と、ネットワーク管制
局１３と、専用線１２と、衛星地球局１１と、フィーダ
回線１０と、通信衛星９と、無線通信回線８とからな
る。

【００２８】ネットワーク管制局１３はインターネット
１４に通信自在に接続されている。

【００２９】ネットワーク管制局１３と衛星地球局１１
との間は、有線の専用線１２によって通信自在に接続さ
れている。

【００３０】衛星地球局１１と通信衛星９との間は無線
のフィーダ回線１０によって通信自在に接続されてい
る。

【００３１】通信衛星９と作業機械１との間は無線の通
信回線８によって通信自在に接続されている。ここで無
線通信として衛星通信を使用しているのは、建設機械な
どの作業機械１は、山間部、森林地帯、僻地などで稼動
することが多く、地上波通信ではカバーできないこれら
山間部などにおいても作業機械１との通信を確保するた
めである。また衛星通信を利用すれば、作業機械１が世
界中のいずれの場所で稼動していても管理することが可
能となる。

【００３２】監視局１５側には、コンピュータ１６が設
けられている。コンピュータ１６は、インターネット１
４に接続された端末装置である。コンピュータ１６は電
話回線を介してインターネット１４に通信自在に接続さ
れている。

【００３３】図１に示す通信装置３０は一例であり通信
方式は任意の通信方式を採用することができる。すなわ
ち衛星通信ではなく既存の地上波を用いてもよい。また
既存の電話回線を利用して通信を行ってもよい。また既
存の携帯基地局やＰＨＳ基地局を経由して通信を行って
もよい。

【００３４】図１３は携帯基地局あるいはＰＨＳ基地局
としての地上アンテナ３３を経由して通信を行う実施形
態を示している。

【００３５】すなわち同図１３に示すように作業機械１
側には、図１に示す通信端末６の代わりに、モデム３１
と携帯電話機またはＰＨＳ（パーソナル・ハンディフォ
ン・システム）電話機３２が搭載される。また図１に示
す通信衛星９の代わりに、携帯基地局あるいはＰＨＳ基
地局としての地上アンテナ３３が設置されている。これ
により地上アンテナ３３と作業機械１との間は無線の通
信回線８によって通信自在に接続される。

【００３６】またネットワーク管制局１３と地上アンテ
ナ３３との間は、有線の専用線１２によって通信自在に
接続される。

【００３７】監視局１５は、作業機械１を監視する管理
者の事務所であり、後述するように作業機械１側から通
信装置３０を介して送信されたデータをコンピュータ１
６で処理して作業機械１の異常を診断する。

【００３８】作業機械１の車体には、図２で後述するよ
うに油圧ポンプ１８、１９の吐出圧Ｐa、Ｐbを検出する
圧力センサ２（２ａ、２ｂ）と、同じく後述するように
エンジン３７の回転数Ｎを検出するエンジン回転センサ
２４と、同じく後述するように油圧回路内の油温Ｔmを
検出する油温センサ２５と、圧力センサ２、エンジン回
転センサ２４、油温センサ２５の各信号線を入力するケ
ーブル入力ボックス３と、圧力センサ２等の各センサで
検出されたアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ
/Ｄ変換器４と、Ａ/Ｄ変換器４から出力されるディジタ
ル信号を入力して、後述するようにピーク油圧ＰＫを計
測する等の処理を行うパーソナルコンピュータ５と、パ
ーソナルコンピュータ５の電源となるバッテリ１７と、
パーソナルコンピュータ５で処理されたデータを、通信
衛星９に送信するとともに、通信衛星９から送信された
データを受信する処理を行う通信端末６と、通信衛星９
との間でデータを送受信する衛星通信アンテナ７とが備
えられている。

【００３９】圧力センサ２は、たとえばアンプ内蔵の圧
力ピックアップが使用される。

【００４０】図２は図１に示す作業機械１に搭載される
油圧回路を示している。

【００４１】同図２に示すように、作業機械１のエンジ
ン３７の回転数Ｎはエンジン回転センサ２４によって検
出される。油圧ポンプ１８、１９はエンジン３７によっ
て駆動される。油圧ポンプ１８、１９から吐出された圧
油は油路２６、油路２７、制御弁２０を介して油圧シリ
ンダ２２に供給される。油路２７内の圧油の圧力Ｐaは
圧力センサ２ａによって検出される。同様に油圧ポンプ
１８、１９から吐出された圧油は油路２６、油路２８、
制御弁２１を介して油圧シリンダ２３に供給される。油
路２８内の圧油の圧力Ｐbは圧力センサ２ｂによって検
出される。

【００４２】油路２６には油圧ポンプ１８、１９の吐出
圧をリリーフ圧Ｐr以下に制限するリリーフ弁２９が接
続されている。

【００４３】パーソナルコンピュータ５では、４チャン
ネルのディジタル信号が処理される。圧力センサ２ａの
出力信号Ｐaには「０ｃｈ」が対応づけられている。圧
力センサ２ｂの出力信号Ｐbには「１ｃｈ」が対応づけ
られている。エンジン回転センサ２４の出力信号Ｎには
「２ｃｈ」が対応づけられている。油温センサ２５の出
力信号Ｔmには「３ｃｈ」が対応づけられている。

【００４４】パーソナルコンピュータ５は、作業機械１
の小スペースに搭載するために、耐振動性、耐環境性に
優れた小型のノート型コンピュータを使用することが望
ましい。

【００４５】本実施形態によれば、作業機械１に、パー
ソナルコンピュータ５を搭載してデータを取得するよう
にしているので、作業機械１にコントローラが備えられ
ていない場合であっても、安価にピーク油圧ＰＫの計測
を行い異常診断を行うことができる。もちろん作業機械
１にコントローラが既存であれば、このコントローラを
用いて、ピーク油圧ＰＫの計測を行い異常診断を行うこ
とができる。

【００４６】すなわち本実施形態によれば、コントロー
ラが備えられていない作業機械１であっても市販の汎用
品を追加することで、安価に異常診断システムを構築す
ることができ、装置コストを低減することができる。

【００４７】図３は、実施形態の処理の手順をフローチ
ャートで示している。

【００４８】以下図３を参照して実施形態の処理内容に
ついて説明する。

【００４９】ここでピーク油圧ＰＫの判定基準について
図４を参照して説明する。

【００５０】ピーク油圧ＰＫとは、作業機械１が稼動時
に、１ｋＨz以上の周波数で、動的に発生する油圧（こ
もり圧も含む）のことである。１ｋＨz以上のピーク油
圧ＰＫを計測するために、パーソナルコンピュータ５
は、１０ｋＨzの高速サンプリング周期で信号を逐次取
得する。

【００５１】図４の横軸は時間ｔ（ｓｅｃ）であり、縦
軸は圧力センサ２ａ、２ｂのセンサ出力信号Ｐ（Ｐa、
Ｐb）（ｋｇ/ｃｍ2）である。縦軸の圧力値は、２０段
階の各油圧設定値（各レベル）Ｐ1〜Ｐ20に分割されて
いる。

【００５２】最小の油圧設定値Ｐ1はリリーフ圧Ｐrより
も大きい値に設定されている。

【００５３】Ｐ0は、ピーク油圧ＰＫであるか否かを判
定するピーク油圧判定値である。ピーク油圧判定値Ｐ0
は、リリーフ圧Ｐrよりも小さい値に設定されている。

【００５４】ピーク油圧ＰＫであると判定する条件は、
以下のとおりである。

【００５５】１）センサ出力信号Ｐが立ち上がるときピ
ーク油圧判定値Ｐ0を超える。

【００５６】２）センサ出力信号Ｐが油圧設定値Ｐ1〜
Ｐ20のいずれかを超える。

【００５７】３）センサ出力信号Ｐがピーク油圧判定値
Ｐ0を超えてから所定時間（５秒）以内にピーク油圧判
定値Ｐ0以下に立ち下がる。

【００５８】図４は、上記１）、２）、３）の条件を満
たしピーク油圧ＰＫであると判定された場合を示してい
る。ピーク油圧ＰＫであると判定された場合には、その
油圧最大値Ｐmax（ピーク値）が、２０段階の各油圧設
定値Ｐ1〜Ｐ20のいずれのレベルに属しているかが、併
せて判別される。

【００５９】図４のセンサ出力信号Ｐは、圧力設定値Ｐ
4を超えているが圧力設定値Ｐ5以下であるので、「Ｐ
4」のレベルに属していると判定され、「Ｐ4」が「１
回」とカウントされる。

【００６０】以上のようにしてピーク油圧ＰＫの発生回
数ｎをカウントすることができる。

【００６１】図５、図６は、ピーク油圧ＰＫであると判
定されない場合を例示している。

【００６２】図５に示すセンサ出力信号Ｐは、立ち上が
りでピーク油圧判定値Ｐ0を超えている（条件１）を満
たす）が、最小の油圧設定値Ｐ1に達していない（条件
２）を満たさない）ので、センサ出力信号Ｐの山Ａは、
ピーク油圧ＰＫではないと判定される。

【００６３】また図６に示すセンサ出力信号Ｐの山Ｂ
は、ピーク油圧ＰＫであると判定されるが、つぎの山Ｃ
は、立ち上がるときピーク油圧判定値Ｐ0を超えていな
い（条件１）を満たさない）ため、ピーク油圧ＰＫでは
ないと判定される。

【００６４】図５で山Ａをピーク油圧ＰＫとして捕らえ
るためには、最小の油圧設定値Ｐ1を、より小さな値に
設定すればよい。また図６で山Ｃをピーク油圧ＰＫとし
て捕らえるためには、ピーク油圧判定値Ｐ0を、より大
きな値に設定すればよい。

【００６５】図７〜図１０は、図１に示すコンピュータ
５の表示器（ディスプレイ）に表示される各画面を示し
ている。

【００６６】図７はデータのファイルの画面を示してい
る。

【００６７】コンピュータ５では、この図７の画面２０
０に示されるフォーマットでデータが保存され、このデ
ータが作業機械１から監視局１５に送信される。

【００６８】図７に矢印２０１で示すように、ファイル
の第「１」行には、計測開始時刻が西暦、月日、時、分
で記述される。

【００６９】また矢印２０２で示すように、ファイルの
第「２」行には、計測終了時刻が西暦、月日、時、分で
記述される。

【００７０】また矢印２０３で示すように、ファイルの
第「３」、「４」行には、各油圧設定値Ｐ20、Ｐ19…Ｐ
1（ｋｇ/ｃｍ2）が記述される。

【００７１】また矢印２０４で示すように、ファイルの
第「５」、「６」行には、ファイルの第「３」、「４」
行に示される油圧設定値Ｐ20、Ｐ19…Ｐ1ごとに、「ｃ
ｈ０」のカウント値ｎが記述される。たとえば圧力セン
サ２ａから出力される「ｃｈ０」の油圧信号Ｐaに基づ
いてピーク油圧ＰＫが発生したことが判定され、そのピ
ーク値Ｐmaxが「４４０」のレベルであった場合には、
２０８で示される箇所が「０」から「１」に更新され
る。

【００７２】また矢印２０５で示すように、ファイルの
第「７」、「８」行には、ファイルの第「３」、「４」
行に示される油圧設定値Ｐ20、Ｐ19…Ｐ1ごとに、「ｃ
ｈ１」のカウント値ｎが記述される。たとえば圧力セン
サ２ｂから出力される「ｃｈ１」の油圧信号Ｐbに基づ
いてピーク油圧ＰＫが発生したことが判定され、そのピ
ーク値Ｐmaxが「４３５」のレベルであった場合には、
２０９で示される箇所が「０」から「１」に更新され
る。

【００７３】また矢印２０６で示すように、ファイルの
第「９」行には「ｃｈ０」のピーク値maxの上位１０個
が記述される。たとえば圧力センサ２ａから出力される
「ｃｈ０」の油圧信号Ｐaに基づいてピーク油圧ＰＫが
発生したことが判定され、そのピーク値Ｐmaxの最上位
の２つが「４４２」、「４４１」であった場合には、２
１０、２１１で示される箇所が「４４２」、「４４１」
に更新される。

【００７４】また矢印２０７で示すように、ファイルの
第「１０」には「ｃｈ１」のピーク値maxの上位１０個
が記述される。たとえば圧力センサ２ｂから出力される
「ｃｈ１」の油圧信号Ｐbに基づいてピーク油圧ＰＫが
発生したことが判定され、そのピーク値Ｐmaxの最上位
の２つが「４３３」、「４３２」であった場合には、２
１２、２１３で示される箇所が「４３３」、「４３２」
に更新される。

【００７５】図８は設定画面３００を示している。この
設定画面３００では、「ｃｈ０」、「ｃｈ１」ごとに、
油圧Ｐの分割数（２０）、各油圧設定値（Ｐ1〜Ｐ2
0）、ピーク油圧判定値（Ｐ0）、リリーフ圧（Ｐr）を
任意の値に設定することができる。

【００７６】設定画面３００上のチャンネル選択枠３０
１では、「ｃｈ０」、「ｃｈ１」の別を選択することが
できる。

【００７７】設定画面３００上の油圧設定値入力枠３０
２には、油圧Ｐの分割数および油圧設定値を入力、設定
することができる。本実施形態では油圧ＰがＰ20〜Ｐ1
の２０段階に分割され、Ｐ20、Ｐ19…Ｐ1それぞれが
「４５０（ｋｇ/ｃｍ2）」、「４４５（ｋｇ/ｃｍ
2）」、「４４０（ｋｇ/ｃｍ2）」、「４３５（ｋｇ/ｃ
ｍ2）」、「４３０（ｋｇ/ｃｍ2）」、「４２５（ｋｇ/
ｃｍ2）」、「４２０（ｋｇ/ｃｍ2）」、「４１５（ｋ
ｇ/ｃｍ2）」、「４１０（ｋｇ/ｃｍ2）」、「４０５
（ｋｇ/ｃｍ2）」、「４００（ｋｇ/ｃｍ2）」、「３９
５（ｋｇ/ｃｍ2）」、「３９０（ｋｇ/ｃｍ2）」、「３
８５（ｋｇ/ｃｍ2）」、「３８０（ｋｇ/ｃｍ2）」、
「３７５（ｋｇ/ｃｍ2）」、「３７０（ｋｇ/ｃｍ
2）」、「３６５（ｋｇ/ｃｍ2）」、「３６０（ｋｇ/ｃ
ｍ2）」、「３５５（ｋｇ/ｃｍ2）」に設定された場合
を想定している。

【００７８】設定画面３００上のピーク油圧判定値入力
枠３０３には、ピーク油圧判定値Ｐ0を入力、設定する
ことができる。本実施形態ではピーク油圧判定値Ｐ0と
して、「１００ｋｇ/ｃｍ2」が入力、設定された場合を
想定している。

【００７９】設定画面３００上のリリーフ圧入力枠３０
４には、作業機械１で実際に設定されているリリーフ圧
Ｐrを入力、設定することができる。本実施形態ではリ
リーフ圧Ｐrとして、「３５６ｋｇ/ｃｍ2」が入力、設
定された場合を想定している。

【００８０】図９は頻度データ処理画面４００を示して
いる。この頻度データ処理画面４００では、「ｃｈ
０」、「ｃｈ１」ごとに、各油圧設定値Ｐ20、Ｐ19…Ｐ
1に入った頻度ｎのデータが表示される。

【００８１】頻度データ処理画面４００上のボタン４１
２を操作することで計測を開始することができる。また
頻度データ処理画面４００上のボタン４１３を操作する
ことで計測を終了させることができる。

【００８２】頻度データ処理画面４００上のチャンネル
選択枠４０１では、「ｃｈ０」、「ｃｈ１」の別を選択
することができる。

【００８３】頻度データ処理画面４００上のピーク油圧
判定値表示枠４０２には、設定画面３００で設定された
ピーク油圧判定値Ｐ0が表示される。

【００８４】頻度データ処理画面４００上の現在時刻表
示枠４０３には、現在の西暦、年、月日、時、分、秒が
表示される。

【００８５】頻度データ処理画面４００上のリリーフ圧
表示枠４０４には、設定画面３００で設定されたリリー
フ圧Ｐrが表示される。

【００８６】頻度データ処理画面４００上の平均値表示
枠４０５には、単位時間（２秒間）ごとに、センサ出力
信号Ｐの平均値が表示される。

【００８７】頻度データ処理画面４００上の波形表示枠
４０６には、センサ出力信号Ｐの実際の波形が表示され
る。頻度データ処理画面４００上の油圧設定値表示枠４
０７には、設定画面３００で設定された油圧設定値Ｐ2
0、Ｐ19…Ｐ1が表示される。

【００８８】頻度データ処理画面４００上の０ｃｈカウ
ント値表示枠４０８は、「０ｃｈ」（センサ出力信号Ｐ
a）のピーク油圧ＰＫのカウント値ｎを表示する枠であ
り、計測開始から現在までに、ピーク油圧ＰＫのピーク
値Ｐmaxが各油圧設定値Ｐ20、Ｐ19…Ｐ1に入った頻度ｎ
が表示される。

【００８９】頻度データ処理画面４００上の１ｃｈカウ
ント値表示枠４０９は、「１ｃｈ」（センサ出力信号Ｐ
b）のピーク油圧ＰＫのカウント値ｎを表示する枠であ
り、計測開始から現在までに、ピーク油圧ＰＫのピーク
値Ｐmaxが各油圧設定値Ｐ20、Ｐ19…Ｐ1に入った頻度ｎ
が表示される。

【００９０】頻度データ処理画面４００上の０ｃｈ最大
値表示枠４１０は、「０ｃｈ」（センサ出力信号Ｐa）
のピーク油圧ＰＫの各ピーク値Ｐmaxのうちで上位１０
個を表示する枠であり、計測開始から現在までの各ピー
ク値Ｐmaxの上位１０個が逐次更新されて表示される。

【００９１】頻度データ処理画面４００上の１ｃｈ最大
値表示枠４１１は、「１ｃｈ」（センサ出力信号Ｐb）
のピーク油圧ＰＫの各ピーク値Ｐmaxのうちで上位１０
個を表示する枠であり、計測開始から現在までの各ピー
ク値Ｐmaxの上位１０個が逐次更新されて表示される。

【００９２】図１０はスナップショットデータ処理画面
５００を示している。このスナップショットデータ処理
画面５００では、スナップショットデータの解析結果が
表示される。

【００９３】スナップショットデータ処理画面５００上
のピーク油圧判定値表示枠５０１には、設定画面３００
で設定されたピーク油圧判定値Ｐ0が表示される。

【００９４】スナップショットデータ処理画面５００上
の現在時刻表示枠５０２には、現在の西暦、年、月日、
時、分、秒が表示される。

【００９５】スナップショットデータ処理画面５００上
のリリーフ圧表示枠５０７には、設定画面３００で設定
されたリリーフ圧Ｐrが表示される。

【００９６】スナップショットデータ処理画面５００上
の波形表示枠５０３には、センサ出力信号Ｐのスナップ
ショットデータ、つまりピーク油圧ＰＫ発生時点前後所
定時間（１０秒）内のセンサ出力信号Ｐの波形が表示さ
れる。

【００９７】スナップショットデータ処理画面５００上
の最大ピーク値表示枠５０６には、波形表示枠５０３に
表示されているスナップショットデータ中の各ピーク値
Ｐmaxの中の最大値が表示される。スナップショットデ
ータ処理画面５００上の最大ピーク発生時刻表示枠５０
８には、最大ピーク値表示枠５０６に表示されている最
大ピーク値の発生時刻（西暦、年、月日、時、分、秒）
が表示される。

【００９８】スナップショットデータ処理画面５００上
の油圧設定値表示枠５０４には、設定画面３００で設定
された油圧設定値Ｐ20、Ｐ19…Ｐ1が表示される。

【００９９】スナップショットデータ処理画面５００上
のカウント値表示枠５０５は、波形表示枠５０３に表示
されているスナップショットデータ中のピーク油圧ＰＫ
のカウント値ｎを表示する枠であり、ピーク油圧ＰＫの
ピーク値Ｐmaxが各油圧設定値Ｐ20、Ｐ19…Ｐ1に入った
頻度ｎが表示される。

【０１００】図９に示す計測開始ボタン４１２が押され
ると計測が開始され、図３のステップ１０１に示すよう
に、圧力センサ２ａ、２ｂの検出信号Ｐa、Ｐbが、ケー
ブル入力ボックス３を介してＡ/Ｄ変換器４に入力され
る。Ａ/Ｄ変換器４では圧力センサ２ａ、２ｂから出力
されるアナログ信号がデジタル信号に変換されてパーソ
ナルコンピュータ５に入力される（ステップ１０１）。

【０１０１】コンピュータ５では、各チャンネル「０ｃ
ｈ」、「１ｃｈ」のセンサ出力信号Ｐa、Ｐb2が１０ｋ
Ｈzのサンプリング時間で逐次取得される。これにより
１ｋＨz以上の周期で発生するピーク油圧ＰＫを計測す
ることが可能になる。

【０１０２】コンピュータ５では、図４で説明した判定
基準にしたがいピーク油圧ＰＫであるか否かが判定さ
れ、そのピーク油圧ＰＫのピーク値Ｐmaxが２０段階の
油圧設定値Ｐ1〜Ｐ20のいずれのレベルに属しているか
が判別される（ステップ１０２）。そしてピーク油圧Ｐ
Ｋのピーク値Ｐmaxが属していると判別された油圧設定
値Ｐ1〜Ｐ20のカウント値がプラス１インクリメントさ
れる（ステップ１０４）。

【０１０３】またピーク油圧ＰＫが発生した場合には、
そのピーク油圧ＰＫが発生した時点前後１０秒間の各セ
ンサの出力信号Ｐa、Ｐb、Ｎ、Ｔmがスナップショット
データとして取得される。

【０１０４】図１１はスナップショットデータの一例を
示している。図１１（ａ）に示すように時刻ｔpkでピー
ク油圧ＰＫが発生すると、このピーク油圧ＰＫが発生し
た時刻ｔpkの前後１０秒間のセンサ出力信号Ｐaがスナ
ップショットデータとして取得される。

【０１０５】同様に図１１（ｂ）に示すように時刻ｔpk
の前後１０秒間のセンサ出力信号Ｐbがスナップショッ
トデータとして取得される。

【０１０６】同様に図１１（ｃ）に示すように時刻ｔpk
の前後１０秒間のセンサ出力信号Ｎがスナップショット
データとして取得される。同様に図１１（ｄ）に示すよ
うに時刻ｔpkの前後１０秒間のセンサ出力信号Ｔmがス
ナップショットデータとして取得される。

【０１０７】ただしスナップショットデータのデータ量
は大きいため本実施形態では、メモリの記憶容量を考慮
して、ピーク油圧ＰＫの各ピーク値Ｐmaxのうちで上位
１０個のピーク値についてのスナップショットデータの
みが記憶される（ステップ１０３）。

【０１０８】計測開始から一定時間τを経過する毎に、
頻度ｎのデータおよび上位１０個の油圧最大値Ｐmaxの
データは、図７で説明したファイル形式で、作業機械１
から監視局１５に向けて送信される。このため頻度ｎの
データおよび上位１０個の油圧最大値Ｐmaxのデータが
監視局１５のコンピュータ１６内のメモリに記憶され
る。

【０１０９】図１２は頻度データの一例を示している。

【０１１０】図１２の横軸は２０段階の油圧設定値Ｐ1
〜Ｐ20であり、図１２の縦軸は、単位時間当たりの計測
数（カウント値）を示している。なお図１２の縦軸を計
測開始から現在までの累積値としてもよい。

【０１１１】以上のように本実施形態によれば、ピーク
油圧ＰＫの油圧最大値Ｐmaxのデータそのものでなく、
ピーク油圧ＰＫの油圧最大値Ｐmaxが各レベルＰ1、Ｐ2
…Ｐ20に入った頻度ｎのデータを計測してデータ量を圧
縮するようにしているので、データの記憶容量を小さく
でき、長時間の計測が可能となる。このため作業機械１
が長時間連続して稼動している間の計測が可能となる。
つまり作業機械１が寿命を終えるまで半永久的に計測を
行うことができる。また通信データ量を小さくできるの
で通信コストを低く抑えることができる。

【０１１２】監視局１５のコンピュータ１６では、この
図１２に示す頻度データと上位１０個の油圧最大値Ｐma
xのデータとに基づいて、作業機械１の異常を診断す
る。

【０１１３】異常診断処理を一例を以下に説明する。

【０１１４】コンピュータ１６では、たとえば以下の演
算処理を行い、油圧ポンプ１８、１９の被害量δを定量
的に計測して、作業機械１のメンテナンス時期（オーバ
ーホール時期）を予測する等の異常診断処理を実行す
る。

【０１１５】δ＝Σｎi・γi …（１）ただしｉ＝１、２…２０である。

【０１１６】上記（１）式においてｎiは、油圧設定値
Ｐiの計測数（カウント値）であり、γiは油圧設定値Ｐ
iの重みである。すなわちピーク油圧ＰＫの発生頻度ｎi
に対して重みγiによる重み付けｎi・γi を行い、こ
れを全ての油圧設定値Ｐiについて足し合わせた値が、
油圧ポンプ１８、１９に加えられた被害量δとなる。

【０１１７】被害量δが大きい程油圧ポンプ１８、１９
に加わる疲労が大きく、作業機械１がメンテナンス時期
が早まると予測することができる。

【０１１８】コンピュータ１６では、頻度ｎのデータに
対して、上位１０個の油圧最大値Ｐmaxのデータを加味
して異常の診断を行う。なお前述したようにスナップシ
ョットデータはデータ量が大きいため、作業機械１から
定期的には監視局１５に送信しない。

【０１１９】監視局１５は、必要に応じて作業機械１に
対して、スナップショットデータを要求する旨のデータ
を送信する。作業機械１は、この要求データを受信する
と、スナップショットデータを監視局１５に向けて送信
する。

【０１２０】このため監視局１５のコンピュータ１６で
は、送信されたスナップショットデータを、頻度データ
に加えて、作業機械１で発生する異常を診断することが
できる。このため作業機械１の異常を更に正確に診断で
きる。

【０１２１】もちろん作業機械１側から定期的にスナッ
プショットデータを、頻度データ等と合わせて監視局１
５側に送信してもよい。

【０１２２】以上の実施形態では、作業機械として建設
機械を想定し油圧機器として油圧ポンプを想定してい
る。しかし本発明としては作業機を駆動する作業機械で
あれば建設機械に限定されることなく本発明を適用可能
であり、また油圧ポンプの代わりに、油圧シリンダ、油
圧モータ等の油圧機器の疲労を計測する場合にも本発明
を適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は実施形態の全体構成を示す図である。

【図２】図２は実施形態の油圧回路図である。

【図３】図３は実施形態のフローチャートである。

【図４】図４はピーク油圧を説明するために用いた図で
ある。

【図５】図５はピーク油圧として判定されない場合を例
示する図である。

【図６】図６はピーク油圧として判定されない場合を例
示する図である。

【図７】図７は実施形態のデータファイルを説明する図
である。

【図８】図８は実施形態の設定画面を示す図である。

【図９】図９は実施形態の処理画面を示す図である。

【図１０】図１０は実施形態の処理画面を示す図であ
る。

【図１１】図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は実
施形態のスナップショットデータを例示する図である。

【図１２】図１２は実施形態の頻度積算結果を例示する
図である。

【図１３】図１３は図１とは別の実施形態の全体構成を
示す図である。

【符号の説明】

１作業機械２（２ａ、２ｂ）圧力センサ５パーソナルコンピュータ６通信端末７衛星通信アンテナ９通信衛星１５監視局１６コンピュータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2D015 GA03 GB04 3H082 AA01 AA18 AA23 BB26 CC02 DA04 DA18 DA42 DA43 DA46 DE05 EE00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】作業機械（１）に搭載され作業機
（２２、２３）を駆動する油圧機器（１８、１９）と、
前記油圧機器（１８、１９）に加えられる負荷を計測す
る計測手段とを備え、前記計測手段で計測された負荷に
基づいて前記作業機械（１）で発生する異常を診断する
油圧機器の異常診断装置において、前記油圧機器（１８、１９）で発生する油圧が所定時間
内に所定レベル以上となるピーク油圧を計測するピーク
油圧計測手段（２）を備え、前記ピーク油圧の発生回数のデータに基づいて前記作業
機械で発生する異常を診断することを特徴とする作業機
械の異常診断装置。
【請求項２】作業機械（１）に搭載され作業機
（２２、２３）を駆動する油圧機器（１８、１９）と、
前記油圧機器（１８、１９）に加えられる負荷を計測す
る計測手段とを備え、前記計測手段で計測された負荷に
基づいて前記作業機械（１）で発生する異常を診断する
油圧機器の異常診断装置において、前記油圧機器（１８、１９）で発生する油圧が所定時間
内に所定レベル以上となるピーク油圧を計測するピーク
油圧計測手段（２）と、前記ピーク油圧の油圧最大値を、各レベルに分割し、ピ
ーク油圧の油圧最大値が各レベルに入った頻度を各レベ
ル毎に一定時間が経過するまで積算する頻度積算手段
（５）とを備え、前記頻度積算手段（５）から得られた頻度のデータに基
づいて前記作業機械（１）で発生する異常を診断するこ
とを特徴とする作業機械の異常診断装置。
【請求項３】前記ピーク油圧は、１ｋＨz以上の
周波数で発生するものであることを特徴とする請求項１
または２記載の作業機械の異常診断装置。
【請求項４】作業機械（１）側で取得されたデー
タを、通信衛星（９）または携帯電話機またはＰＨＳ電
話機（３２）を介して、監視局（１５）側に送信し、当
該監視局（１５）側で、送信されたデータに基づいて前
記作業機械（１）で発生する異常を診断する処理を行う
ことを特徴とする請求項１または２記載の作業機械の異
常診断装置。
【請求項５】作業機械（１）に、パーソナルコン
ピュータ（５）を搭載してデータを取得することを特徴
とする請求項１または２記載の作業機械の異常診断装
置。
【請求項６】前記ピーク油圧が発生した時点前後
所定時間内の油圧の連続的な変化を示すスナップショッ
トデータを、更に取得し、このスナップショットデータ
を更に加えて、前記作業機械（１）で発生する異常を診
断することを特徴とする請求項１または２記載の作業機
械の異常診断装置。