JP2005163470A - 作業機械の表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 各コンポーネントや機械自体の耐久性を向上するための具体的な操作方法や機械使用方法をオペレータや管理者に知らしめることができる作業機械の表示装置を提供する。
【解決手段】 作業機械(1)の耐久性に関わる実績情報を収集する実績情報収集手段(16a,17a)と、該実績情報収集手段(16a,17a)で収集した実績情報に基づき作業機械(1)の作業内容を判定する作業内容判定手段(20)と、該作業内容判定手段(20)で判定した作業内容に応じて予め設定した標準的作業時の設定値と、前記実績情報収集手段(16a,17a)
で収集した実績情報データ又は該実績情報データに基づき演算で求められた実績演算データとの、両者の差が分かるように表示する表示手段(66)とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、建設機械、作業車両等機械（以下、作業機械と総称する。）の耐久性を向上させるための表示装置に関する。

建設機械、作業車両等の作業機械のエンジン、油圧機器等の各コンポーネントの残存寿命を推定してメンテナンス時期を予測することは、各コンポーネントを故障発生前に交換して当該作業機械のダウンタイムを短くし、稼働率を向上できること、保守費用を低減できること、又はメンテナンス時期に基づき配車計画を立てて生産管理を適切に行えること等の理由により、従来から非常に重要視されている。このため、従来から、各コンポーネント又は機械本体自体のメンテナンス時期を予測するための多くの技術が提案されている。

例えば、特許文献１には、建設機械を駆動制御するために通常各部に配置されたセンサ、スイッチ等の検出値、指示内容のデータを記憶し、このデータに基づき建設機械及びその各コンポーネントの実際の被害量を算出してオーバーホール時期や残存寿命等を予測して監視し、当該機械を管理することができる建設機械のデータ処理装置が開示されている。そして、このデータ処理装置によると、予測したオーバーホール時期、残存寿命等をパーソナルコンピュータ等の表示器に表示して、オペレータや管理者に予告するようにしている。

特開２０００−２７２３６号公報（第６−７頁、第１図）

ところで、作業機械は高価なものであるから、その購入費用やメンテナンス費用を安く抑えてトータルの設備維持コストを低減することも、当該作業機械の管理者の非常に重要な管理目標の一つである。このため、各コンポーネントや機械自体の残存寿命及びメンテナンス時期を予測することのみならず、できるだけ長期間使用するために寿命を延ばす、すなわち耐久性を向上させるようにオペレータに当該作業機械を使用させることも大きな管理事項となっている。

しかしながら、従来のデータ処理装置（寿命予測装置）においては、いずれも、各コンポーネントや機械自体の残存寿命及びメンテナンス時期を予測してこれを表示するのみであるから、オペレータや管理者は、実際にどの時のどの操作やどの使用方法が各コンポーネントや機械自体の寿命に大きく影響しているのかが分からないので、寿命を延ばすための対応を具体的に取ることができないという問題がある。また、オペレータは、上記のように寿命を延ばすように当該作業機械を使用すべきことは知っていても、通常の操作時には燃費等の作業効率を高めることに集中する傾向があり、寿命を延ばすことを強く意識していないので、結果として厳しい作業条件下（重負荷）で使用してしまうのが実状である。このため、各コンポーネントや機械自体の残存寿命を短くし、設備維持コストが嵩むという問題が生じることが多い。

本発明は、上記の問題点に着目してなされたもので、各コンポーネントや機械自体の耐久性を向上するための具体的な操作方法や機械使用方法をオペレータや管理者に知らしめることができる作業機械の表示装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、第１発明は、作業機械の耐久性を低下させる操作及び／又は作業工法が行われたときに、作業機械の耐久性に関わる改善を促す操作及び／又は作業工法の情報を表示する表示手段を備えたことを特徴とする作業機械の表示装置としている。

また、第２発明は、この場合において、前記表示手段は、エンジン始動時に耐久性に関するガイダンスを表示することが好ましい。

また、第３発明は、作業機械の耐久性に関わる実績情報を収集する実績情報収集手段と、該実績情報収集手段で収集した実績情報に基づき作業機械の作業内容を判定する作業内容判定手段と、該作業内容判定手段で判定した作業内容に応じて予め設定した標準的作業時の設定値と、前記実績情報収集手段で収集した実績情報データ又は該実績情報データに基づき演算で求められた実績演算データとの、両者の差が分かるように表示する表示手段とを備えたことを特徴とする作業機械の表示装置としている。

この場合において、前記標準的作業時の設定値よりも、前記実績情報データ又は実績演算データが大きいときに、前記表示手段(66)で操作及び／又は作業工法の改善を促す表示をする方が好ましい。

また前記表示手段は、運転室に設けたモニタ装置に備えた方が好ましい。

さらにこの場合において、前記差が分かるように音声で表現する音声発生器を備えた方がよい。

また、外部の基地局に前記作業機械の耐久性に関わる実績情報を送信する送信手段を備えた方がよい。

第１発明によると、作業機械の耐久性に関わる改善を促す操作及び作業工法の少なくともいずれか一方の情報が表示されるので、オペレータ、管理者は寿命を延ばすための具体的な対応が取れる。従って、各コンポーネントや機械本体の寿命を確実に伸ばすことができる。

また、第２発明によると、エンジン始動時に耐久性に関するガイダンスを表示するので、オペレータに対して耐久性の改善に係る操作や作業工法を意識させて作業を開始させることができ、より確実に耐久性を向上できるようになる。

第３発明によると、作業機械の作業内容に応じた標準的作業時の設定値と、そのときの作業機械の耐久性に関わる実績情報のデータとの差が分かるように表示されるため、オペレータや管理者はどの時のどの操作が、又はどの作業工法が寿命に影響しているのかを直ぐに把握でき、その改善のための対応を具体的に実施することが容易にできる。これにより、確実に寿命を改善できる。また、オペレータにとって、耐久性向上のための操作のトレーニングが実状に即してでき、寿命改善のより大きな効果が得られる。

また、第４発明によると、作業内容に応じた標準的作業時の、耐久性に係る情報の設定値よりも、実績情報収集手段で収集した実績情報データの方が大きいときに、表示手段で操作及び／又は作業工法の改善を促す表示をするので、その時に行っている良くない操作や作業工法を直ちに改善することができ、寿命延長の効果が大きい。

また、第５発明によると、耐久性に係る実績情報を運転中にモニタ装置で確認できるため、オペレータは実際の操作方法及び作業工法に対しての耐久性に関する評価の良否が運転中に直ちに分かり、その改善を直ぐに行うことができ、オペレータのトレーニングが容易に可能となる。

また、第６発明によると、耐久性に係わる、標準的作業時の設定値と、実績情報データ又は実績演算データとの差がわかるように、例えば操作及び／又は作業工法の改善のためのガイダンス等が音声で表現されるため、オペレータは表示器等を見ないで作業対象物を見ながら操作することができるので、操作性及び作業能率を向上できる。尚、オペレータへの伝達手段としては表示器及び音声発生器の少なくともいずれか一方を備えていればよい。

また、第７発明によると、耐久性に関わる実績情報を外部の基地局に送信することが可能となり、外部の基地局側で該実績情報に基づき寿命判定や予測を行って、操作や作業工法のガイダンスのための表示（音声も含む）データを作業機械側に送信すれば、作業機械側の表示装置（コントローラ）の構成を簡素化できる。また、外部の基地局で一括に複数の作業機械の実績情報等を管理し、複数の作業機械を使用する作業現場全体の設備管理を一元的にできる。

以下、本発明に係る作業機械の表示装置の実施形態について図面を参照して説明する。尚、本発明を適用する作業機械として油圧ショベルを例に挙げて説明する。

図１は、本発明の実施例を表す油圧回路図であり、図２は、各センサ、油圧機器等構成の配置説明図である。まず図１、図２によって、本発明に係る構成を説明する。

油圧ショベル１は、下部走行体２の上部に上部旋回体３を旋回自在に設け、上部旋回体３の前部左側に運転室４を設置し、上部旋回体３の前部略中央部に作業機５を上下方向に揺動自在に取り付けている。作業機５は、上部旋回体３の旋回フレームに上下揺動自在に取り付けたブーム６と、ブーム６の先端部に前後揺動自在に取り付けたアーム７と、アーム７の先端部に前後揺動自在に取り付けたバケット８とを備えており、ブーム６、アーム７、バケット８はそれぞれブームシリンダ９、アームシリンダ１０、バケットシリンダ１１によって揺動駆動されるようになっている。

ブーム６の所定位置には、該ブーム６へ加えられる作業負荷を検出するための歪みゲージ４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂ等が取り付けてあり、またアーム７の所定位置には、該アーム７へ加えられる作業負荷を検出するための歪みゲージ４４ａ，４４ｂが取り付けてある。これらの歪みゲージ４１ａ，〜４３ｂ，４４ａ，４４ｂの検出信号は、コントローラ２０に送信される。

なお、本実施形態では、上記の歪みゲージによってブーム６、アーム７にかかる負荷による機械的な歪みを検出し、この検出した歪み量に基づき作業機５の各部位の被害量を演算で求めて寿命を予測するようにしているが、本発明において歪み量検出方法はこの方法に限定されない。例えば、作業時にブームシリンダ９又はアームシリンダ１０にかかる油圧ピーク値と、そのときの歪み量との関係を予め試験データ等に基づいて求めておき、稼動時には上記ブームシリンダ９又はアームシリンダ１０にかかる油圧ピーク値を代用して、歪み量及び被害量を演算によって求めても構わない。

上部旋回体３の後部には、エンジン２５が搭載されている。エンジン２５のＰＴＯ（Power Take Offの略称）装置２９には複数の油圧ポンプ３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ，３４が連結されており、これらの油圧ポンプのうち、油圧ポンプ３４は、作業機や走行等の操作レバー１３により操作されるパイロット圧操作弁１２にパイロット圧を供給するものであり、他の油圧ポンプ３１ａ，〜３３ｂは作業機５を駆動する各油圧シリンダ９，１０，１１、上部旋回体３を旋回駆動する旋回モータ３８、及び下部走行体２に設けた左右走行モータ３７ａ，３７ｂ等に分担して圧油を供給するものである。図１には、この一部のアクチュエータを駆動するための油圧回路例を記載しているが、その他のものについても同様の回路で構成されている。記載されている回路を参照して説明すると、油圧ポンプ３１ａ，３１ｂから吐出された圧油はそれぞれ右走行モータ用切換弁１４ａ、ブーム用切換弁１４ｂ、バケット用切換弁１４ｃ及びアーム用切換弁１４ｄを介して、右走行モータ３７ｂ、ブームシリンダ９、バケットシリンダ１１及びアームシリンダ１０に供給されている。これらの切換弁１４ａ，〜１４ｄ等のパイロット操作部には、それぞれに対応した操作レバー１３のパイロット圧操作弁１２からのパイロット圧が供給される。

油圧ポンプ３１ａ，３１ｂの吐出管路、油圧ポンプ３２ａ，３２ｂの吐出管路、及び油圧ポンプ３３ａ，３３ｂの吐出管路には、それぞれのポンプ吐出圧を検出する圧力センサ３５ａ，３５ｂ，３６が設けられている。また、切換弁１４ａ，〜１４ｄと各アクチュエータとを接続する管路には、各アクチュエータの負荷圧を検出する圧力センサ１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂがそれぞれ設けられている。なお、旋回モータ３８、左走行モータ３７ａに関しても、上記と同様にその接続管路にそれぞれの負荷圧を検出する圧力センサ（図示せず）が設けられている。これらの圧力センサの検出信号は、コントローラ２０に入力されている。コントローラ２０は、上記圧力センサからの各アクチュエータの負荷圧検出値に基づき、それぞれの作業機や下部走行体２の走行駆動部等の負荷頻度（負荷レベル毎の発生頻度であり、負荷量に対応する。）を求める。

また、図２に示すように、上部旋回体３の基台である旋回フレーム３ａには該旋回フレーム３ａの機械的歪み量を検出する歪みゲージ４５ａ，４５ｂが、また下部走行体２の左右トラックフレーム２ａ，２ａには該トラックフレーム２ａ，２ａの機械的歪み量を検出する歪みゲージ４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄがそれぞれ取り付けられている。上部旋回体３の前部及び後部には、上部旋回体３の振動及び衝撃の加速度を検出する加速度センサ４７ａ，４７ｂがそれぞれ取り付けられ、同様に下部走行体２には加速度センサ４６が取り付けられている。これらの歪みゲージ、加速度センサのそれぞれの検出信号は、コントローラ２０に入力されている。

さらに、上部旋回体３には、車体傾斜角度を検出する傾斜角センサ４８が取り付けられている。また、上部旋回体３の旋回装置近傍には、上部旋回体３の旋回角度を検出する旋回角度センサ５０が設けられている。

さらにまた、上部旋回体３とブーム６とを連結する連結ピンの取付部には、ブーム回転角度を検出するブーム角度センサ５１が取り付けられ、ブーム６とアーム７とを連結する連結ピンの取付部にはアーム回転角度を検出するアーム角度センサ５２が取り付けられ、アーム７とバケット８とを連結する連結ピンの取付部にはバケット回転角度を検出するバケット角度センサ５３が取り付けられている。これらの傾斜角センサ、旋回角度センサ、及び角度センサのそれぞれの検出信号は、コントローラ２０に入力されている。

また、エンジン２５の燃料噴射ポンプ２６にはエンジンコントローラ２２から燃料噴射量指令が入力されており、一方エンジンコントローラ２２にはエンジン２５の出力回転軸に設けたエンジン回転数センサ２７の検出信号がフィードバック信号として入力されている。エンジンコントローラ２２は、このエンジン回転数のフィードバック信号に基づき、エンジン２５を所定馬力で駆動するように燃料噴射量指令を演算して出力すると共に、コントローラ２０に前記エンジン回転数及び前記出力した燃料噴射量指令値を入力している。前記油圧ポンプの吐出圧及び吐出流量等に基づき、エンジン出力馬力のうち油圧による仕事量を演算して、各油圧機器の負荷による寿命を予測する。

コントローラ２０は、エンジンコントローラ２２からエンジン回転数及び燃料噴射量を入力し、これに基づきエンジン出力馬力を演算してエンジン負荷状態を常時モニタしていると共に、前記圧力センサ３５ａ，３５ｂ，３６から入力した各ポンプ吐出圧、及びポンプコントローラ（図示せず）から入力したポンプ斜板角（吐出油流量に相当する。）に基づき、各ポンプの出力馬力（仕事量）を演算し、ポンプ負荷をモニタしている。また、コントローラ２０は、各圧力センサ１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂから入力したそれぞれのアクチュエータの負荷圧に基づき、各アクチュエータの負荷頻度を演算し、それぞれのアクチュエータの過負荷状態を監視している。また、コントローラ２０は、傾斜角センサ４８から入力した傾斜角度、旋回角度センサ５０から入力した旋回角度、及び各角度センサ５１，５２，５３から入力した各作業機角度に基づき、作業機の姿勢、車体の傾斜状態を演算により求め、車体姿勢や作業姿勢に応じた適切な操作方法や作業工法をとっているかを判断する。

さらにコントローラ２０は、歪みゲージ４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂ、及び歪みゲージ４４ａ，４４ｂから入力したそれぞれの歪み量に基づき、作業機にかかった負荷量すなわち疲労被害量（耐久性に係る情報の一つである。）を演算により求め、これによって作業工法を推測すると共に、標準的な作業の負荷量との比較による作業の良否を判定する。さらにまた、コントローラ２０は、歪みゲージ４５ａ，４５ｂ、歪みゲージ４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄから入力したそれぞれの歪み量、又は加速度センサ４６，４７ａ，４７ｂから入力したそれぞれの加速度に基づき、旋回フレーム３ａ及び左右トラックフレーム２ａ，２ａの疲労被害量を演算によって求め、それぞれのフレームの寿命を予測する。

ここで、上記疲労被害量について説明をする。一般的に、構造物（フレーム、作業機、駆動系の機構部品やコンポーネント等）は疲労破壊によってその寿命が決まると言われている。従って、このような構造物などの蓄積疲労の度合いを表わすために、疲労被害量と言う指標を用いている。通常、この疲労被害量Ｄは、負荷による応力σと負荷の繰り返し数ｎで決まり、数式では以下のように表わされている。
Ｄ＝
・・・・・・数式（１）
但し、ｉは所定応力範囲毎に応力レベルを層別したときの各範囲の代表応力レベルσｉに対応する引数で、ｍはその範囲の総数であり、ｎは当該部材の材料及び施された熱処理の種類等で決まる定数であり、Ｎｉは各区間の応力レベルσｉの発生頻度（繰り返し数）である。

図３は、運転室４の内部を詳細に示したものである。運転室４の右前角部に、モニタ装置２１が設置されている。このモニタ装置２１は、多目的に使用されるため、各種のモニタ機能を有する表示器６６と、多機能が割り当てられた複数のスイッチを有するスイッチ部６７とを備えている。この表示器６６は液晶表示器、プラズマ表示器等のグラフィック表示器からなっている。またスイッチ部６７は複数のキースイッチから成っているが、これに限定されずタッチパネル式のタッチスイッチであっても構わない。

尚、運転室４の略中央部に設けた運転席６１の前方には、下部走行体２を操作する走行操作手段６２としての左右走行操作レバー６３ａ，６３ｂが設けられており、左右には、作業機５（ブーム６、アーム７、バケット８）の駆動及び上部旋回体３の旋回を操作するための前記操作レバー１３としての作業機操作レバー６４，６５がそれぞれ設けられている。これらの操作レバーには、作業機シリンダ９，１０，１１、旋回モータ３８、左右走行モータ３７ａ，３７ｂの駆動を操作するためのそれぞれのパイロット圧操作弁１２（図１参照）が接続されている。

図１に示すように、モニタ装置２１とコントローラ２０とエンジンコントローラ２２は双方向の通信ケーブル２３を介して接続されており、当該作業機械１内の通信ネットワークを形成している。すなわち、これらのモニタ装置２１、コントローラ２０及びエンジンコントローラ２２はネットワーク通信ケーブル２３，２３を経由して互いに情報を送受信可能となっている。尚、モニタ装置２１、コントローラ２０、エンジンコントローラ２２はそれぞれマイクロコンピュータ等のコンピュータ装置を主体として構成されている。なお、これらは１個の（共通の）コンピュータ装置で構成しても構わない。

また、コントローラ２０と外部の監視局７６との間で情報の送受信が可能となっており、本実施形態では衛星通信を介して通信している。すなわち、コントローラ２０には衛星通信アンテナ７２を有する通信端末７１が接続され、地上の監視局７６には、通信衛星７３と専用通信回線で通信する通信地球局７４に専用回線で結ばれたネットワーク管制局７５がインターネット等を経由して接続されている。これにより、コントローラ２０は通信端末７１、通信衛星７３、衛星地球局７４、及びネットワーク管制局７５を経由して所定の監視局７６とデータが送受信される。

次に、本発明に係る表示装置の具体的な表示方法の詳細について説明する。
コントローラ２０は、各センサの検出信号、及びエンジンコントローラ２２からの入力情報に基づき、作業機械１の各部位、各コンポーネントの疲労被害量や残存寿命を演算により求めて予測し、この求めた疲労被害量、残存寿命と予め設定したその基準値とを比較して基準値を超えるものがある場合には、そのときの操作方法や作業工法が寿命低下、耐久性劣化に影響することとして、オペレータ等に耐久性向上のためのガイダンス表示を出力し、具体的に改善すべき事項を示して操作及び作業工法の改善を促すようにしている。

以下に、そのいくつかの例を挙げて説明する。
図４及び図５には、走行操作に関するガイダンス表示の例を示している。図４は、走行モータ３７ａ，３７ｂの負荷圧に対するその発生頻度を表わした実測データグラフであり、図５はそのときの判定による走行に関するガイダンス例である。ここで、図４の横軸は、圧力センサ１６ａ，１６ｂで検出される左右走行モータ３７ａ，３７ｂの負荷圧であり、縦軸は、コントローラ２０で所定サンプリング周期時間毎に当該負荷圧をサンプリング入力したときの単位時間当りの当該負荷圧が検出された時間の割合（頻度で表す。以後も同様とする。）である。また、１点鎖線は寿命を全うするための標準的な負荷頻度（基準値）を表わし、実線はそのときの実績の負荷頻度をそれぞれ表わしているものとする。

図４に示すように、コントローラ２０は走行操作中に、走行モータ負荷圧を所定サンプリング周期時間毎に取り込んで、その負荷圧が所定レベル範囲毎に区切った複数レベルの中のどのレベルに含まれるかを判定し、該当レベルの頻度を更新する（判定毎に１ずつカウントアップする。）。そして、この実測した負荷頻度カーブと前記標準的な負荷頻度カーブとを比較し、実測負荷頻度カーブが標準的な負荷頻度カーブを超えているときには、走行モータ３７ａ，３７ｂに過負荷がかかっていると判断され、従って走行モータ、走行ギヤ、スプロケット、履帯等の走行駆動系機構に過負荷がかかっていると判定する。そして、このときコントローラ２０は、例えば図５に示すように、オペレータに「走行駆動系の過負荷防止のために過激な走行を抑制させる」ためのガイダンスをモニタ装置２１の表示器６６に表示する。

上記ガイダンスの表示方法として、例えば「…高速走行を控えましょう」等のメッセージを赤色で表示したり、又は点滅表示することにより、オペレータの注意を強く惹くことができる。また、図５に示すようにシンボル的な図形を用いてメッセージ内容を表すことにより、オペレータにさらに分かり易く伝えることができる。さらに、音声発生器を備えて、この音声発生器でメッセージの音声を出力することにより、オペレータは作業中に表示器６６を見ないでもメッセージ内容を理解できるので、作業を中断させることがなく作業性が良い。

尚、本実施形態の、操作の良否判断の方法については、上記のように全体の実負荷頻度カーブと標準的な負荷頻度カーブとを比較する方法に限定されない。例えば走行モータの負荷圧がリリーフしたような高圧、すなわち走行モータリリーフ圧以上の負荷圧がかかった頻度（図４の斜線部）とその標準的な負荷頻度とを比較し、走行モータリリーフ圧以上の負荷圧がかかった頻度が標準的な負荷頻度を超えたときに、ガイダンスを表示するようにしてもよい。

また、図５のようなガイダンス表示だけでは、実際の操作時のどの部分が良くないのかがオペレータに分からないので、オペレータの表示要求（例えば、モニタ装置２１のスイッチ部６７の操作による）に従って、図４に示すような詳細な実測データを表示するようにした方が好ましい。

次に、図６及び図７に基づき、アームと旋回の同時操作に関するガイダンスの例を説明する。図６は、経過時間に対するアームと旋回の高負荷圧の発生頻度の履歴グラフであり、横軸には経過時間を、縦軸には単位時間当りの負荷頻度（単位は、例えば１００回等の単位頻度回数である。）をそれぞれ表わしている。ここで、実線はアームの実測高負荷圧頻度を、破線は旋回の実測高負荷圧頻度を、一点鎖線はアームの標準的な高負荷圧頻度（基準値）を、二点鎖線は旋回の標準的な高負荷圧頻度（基準値）をそれぞれ示している。なお、このアーム及び旋回の標準的な高負荷圧頻度は、図示しない所定の設定スイッチで設定可能とされた作業の種類（重作業、軽作業、ブレーカ作業、砕石作業、土木作業等）に応じて予め決められた設定値であってもよいし、又は、例えばモニタ装置２１のスイッチ部６７の操作で設定可能としてもよい。

さて、コントローラ２０は、作業機操作レバー６４，６５が操作されているときに、圧力センサ１８ａ，１８ｂで検出したアーム負荷圧を取り込むと共に、図示しない圧力センサで検出した旋回負荷圧を取り込み、それぞれの負荷圧が対応するそれぞれの高圧判定基準圧以上になったときの回数（頻度）をカウントし、単位時間当りのそのカウントした頻度を時系列的に記憶する。図６は、これを履歴グラフとして表わしている。このとき、アームの負荷頻度がその標準的な高負荷圧頻度を超えていないのに、旋回の負荷頻度がその標準的な高負荷圧頻度を超えている場合には、旋回に過負荷をかけながらアームで作業を行うような作業、つまり所謂旋回ほうき作業を行っていると判定される。この作業はアームにとってその寿命を低下させる作業の一つであるから、このときには例えば図７に示すようなガイダンスを表示して、この旋回ほうき作業工法を抑制するように指示している。さらに、オペレータの表示要求（例えば、モニタ装置２１のスイッチ部６７の操作による）に基づき、図６のような実績の詳細履歴データをモニタ装置２１に表示させることもでき、これによってオペレータはどの時に行った操作が良くなかったかが一目で分かり、オペレータの操作方法や作業工法の改善に直ぐにフィードバックされると共に、オペレータの操作教育としても効果的である。

次に、図８及び図９に基づき、ブーム及びアームの高所作業に関するガイダンス例を説明する。図８（ａ）の横軸はブームの応力値で、縦軸はその応力頻度を表し、また同図で実線は実測のブーム応力頻度で、一点鎖線はブーム応力頻度の基準値である。図８（ｂ）の横軸はブーム、アームの実測の高さで、縦軸はその位置での作業高さ頻度を表わしており、また、図８（ｃ）の横軸はアーム、バケットの実測負荷圧で、縦軸はそのアーム、バケットの負荷圧頻度をそれぞれ表している。

コントローラ２０は、実作業中に、旋回角度センサ５０で検出した旋回角度、傾斜角センサ４８で検出した車体傾斜角度、またブーム角度センサ５１、アーム角度センサ５２及びバケット角度センサ５３で検出したそれぞれの角度を入力し、これらの角度データに基づき作業機の姿勢、及びブーム６、アーム７の先端部（つまりバケット８）の高さを演算により求める。そして、これにより、図８（ｂ）で示すように、所定のサンプリング周期時間毎に求めたブーム６、アーム７の高さに対応する作業機高さ頻度としてカウントする。さらに、このとき、ブーム６に加わる応力を例えば前記歪みゲージにより所定サンプリング周期で検出して、図８（ａ）で示すように、その応力値に対応するブーム応力頻度をカウントすると共に、バケット８及びアーム７のそれぞれの負荷圧を圧力センサ１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ等によって所定サンプリング周期で検出して、図８（ｃ）で示すように、該バケット８及びアーム７のそれぞれの負荷圧頻度をカウントする。

次に、ブーム６、アーム７が所定の高さＨ以上の高い作業位置で作業している最中に、図８（ａ）示すように、アーム、ブームの応力が所定値σ０以上であり、しかもその応力頻度が所定値（１点差線で示す。）以上に高くなっているか、をチェックする。さらにこのとき、図８（ｃ）に示すように、アーム７、バケット８の負荷圧が所定値以上であり、かつその高負荷圧の頻度が所定値以上に大きくなっているかをチェックする。これらの条件を満たしているときには、ブーム６、アーム７の高い位置で、すなわち作業対象物（ビル、岩壁など）の高所を、バケット８やアーム７で叩いて破砕作業（所謂「上部掻き落し作業」）をしていると推定される。なお、図示しない作業種類設定スイッチで「砕石」作業が設定されていれば、この条件も加味して上記作業内容が判定される。このような作業は通常作業機に過大負荷がかかり易いので、好ましくない作業の一つとして避けるようにリコメンドされている。よって、このような高所での破砕作業を実施していると判定されたら、図９に示すようなガイダンス表示をして、この上部掻き落し作業工法を止めさせるようにする。

次に、図１０及び図１１に基づき、アームの使われ方に関するガイダンスの例を説明する。図１０は、アームの蓄積疲労被害量のトレンドを表わし、図１１は、最新の所定時間内のアーム被害量のトレンドを表わしている。ここで、図１０の横軸は、サービスメータ等の車両使用時間を表わし、縦軸は、使用開始時からのアーム蓄積被害量を表わし、Ｍは作業種類に応じて予め設定した寿命設定時間に対応した蓄積被害量を表わし、実線はアーム蓄積被害量の実績値で、破線は予め設定された目標蓄積被害量をそれぞれ表わしている。また、図１１の横軸は、最新の所定の規定時間（例えば、１０時間）内の経過を表わし、縦軸はその時間でのアーム被害量を表わし、実線は実稼動時の被害量を、破線はアームの単位時間当りの許容被害量を表わしている。

コントローラ２０は、歪みゲージ４４ａ，４４ｂで検出したアーム７の機械的な歪み量に基づき、アーム７に加わった応力σを求め、この応力σとその発生頻度Ｎとに基づいて前記数式（１）を用いて単位時間当りの被害量Ｄを計算し、これを経過時間に応じて積算して蓄積被害量とする。この求めた蓄積被害量を図１０のように経過時間に対してプロットしたトレンドグラフを表示すると、実績の蓄積被害量と目標設定値との差の大小関係が容易に分かる。実績の蓄積被害量が目標設定値よりもオーバーしたときに、コントローラ２０はアームの寿命が短くなったことをオペレータ警告し、例えば「アームの過負荷作業を減らしましょう」等のガイダンス表示をする。

また、前記の単位時間当りの被害量を経過時間に応じて時系列的に記憶し、各時点において、最新の所定規定時間（例えば直近の１０時間）内の前記記憶したそれぞれの時間に対する被害量と、その単位時間当りの許容被害量とを。その差が分かるように例えば図１１のように表示する。それぞれの時間毎に、許容被害量と上記実績の被害量とを比較して、実績の被害量が許容被害量をオーバーしたとき（図１１の斜線部に対応する。）には、コントローラ２０はこの寿命を減らすような作業機の使われ方に対して、例えば「アームに辛い使われ方です。」「アームの負荷を減らしましょう。」等のガイダンスを表示する。

ここで、各部の被害量の算出に用いる各部の応力値は、上記のように歪みゲージで検出した歪み量に基づいて求めてもよいし、又は、各アクチュエータの負荷圧と該アクチュエータで駆動される部位の機械的な歪み量との関係を予め実験データにより求めておき、実稼動時には各アクチュエータの負荷圧から間接的に各部位の歪み量を算出してこれによりそのときの応力値を求めるようにしてもよいことは言うまでもない。

次に、上述したようなコントローラ２０での演算処理を監視局７６で行うようにした実施形態を説明する。すなわち、監視局７６は、コントローラ２０から作業機械の耐久性に係わる各実績情報を取り込んで、これらの実績情報に基づき、前述したような各コンポーネント、各部位及び作業機械自体の耐久性に係わる負荷圧頻度、被害量トレンド、蓄積被害量トレンド、高負荷頻度等を求めて、これらのデータのグラフィック表示データを衛星通信でコントローラ２０に送信する。さらに、監視局７６は、上記実績情報及びグラフィック表示データに基づいて過負荷判定や寿命予測を行い、この判定や予測に基づいて耐久性向上のための操作、作業工法の改善のガイダンスを衛星通信でコントローラ２０に送信する。そして、コントローラ２０が、これらのグラフィック表示データ及びガイダンス表示をモニタ装置２１の表示器６６に表示するようにしても構わない。

以上の実施形態において、これらのガイダンス表示をすることにより、オペレータはどの操作、どの作業工法が耐久性低下にとって問題かをその場で直ぐに理解できるので、耐久性向上のためのトレーニング及び自己啓発が容易にできる。しかも、オペレータ毎の操作上、作業上の問題点が明確になるので、作業機械の管理者（経営者等）はこの問題点の改善処置を具体的に実施でき、確実に耐久性を向上できる。

各部の負荷圧頻度データ、蓄積被害量や最新の被害量のトレンドデータ、アクチュエータの高負荷圧頻度履歴データ等をグラフィックな表現で表示しているので、オペレータに理解され易く、納得のいく操作の改善が図られ、耐久性をさらに確実に向上できる。

これまで説明したガイダンス表示や直近数時間分の運転状況表示等は、コントローラ２０が、耐久性低下に係わる操作や作業工法等の実績情報を検出したときに、自動的に行うようにしているが、オペレータのスイッチ操作等による表示要求に応じて表示するようにしても構わないし、又はエンジンストップ時つまり終業時にそれまでの実績情報に基づいて表示しても構わない。

また、電源キースイッチをオンしたとき（つまり、エンジン始動時）に、取扱説明書に記載するような、一般的な禁止作業（旋回ほうき作業、衝撃的な上部掻き落し作業等）を実施しないように、モニタ装置２１の表示器６６にガイダンス表示をして、オペレータに注意を促すようにすれば、さらに作業機械の耐久性の向上を図ることができる。

本発明の実施例を表す油圧回路図である。 各センサ、油圧機器等構成の配置説明図である。 運転室内部の斜視図である。 走行モータ負荷圧の発生頻度を表わしたグラフである。 走行に関するガイダンス例である。 アームと旋回の高負荷圧発生頻度の履歴グラフである。 旋回ほうき作業工法に関するガイダンス例である。 上部掻き落し作業工法に関する履歴データ例で、（ａ）はブームの実測応力値とその応力頻度との関係図で、（ｂ）はブーム、アームの実測高さとその位置での作業高さ頻度との関係図で、（ｃ）はアーム、バケットの実測負荷圧とその負荷圧頻度との関係図である。 上部掻き落し作業工法に関するガイダンス例である。 アームの蓄積被害量のトレンド図である。 最新のアーム被害量のトレンド図である。

符号の説明

１…油圧ショベル（作業機械）、２…下部走行体、２ａ…トラックフレーム、３…上部旋回体、３ａ…旋回フレーム、４…運転室、５…作業機、６…ブーム、７…アーム、８…バケット、９…ブームシリンダ、１０…アームシリンダ、１１…バケットシリンダ、１２…パイロット圧操作弁、１３…操作レバー、１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ…圧力センサ、２０…コントローラ、２１…モニタ装置、２２…エンジンコントローラ、２３…ネットワーク通信ケーブル、２５…エンジン、２６…燃料噴射ポンプ、２７…エンジン回転数センサ、３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ，３４…油圧ポンプ、３５ａ，３５ｂ，３６…圧力センサ、３７ａ，３７ｂ…左右走行モータ、４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂ…歪みゲージ、４４ａ，４４ｂ…歪みゲージ、４５ａ，４５ｂ…歪みゲージ、４６，４７ａ，４７ｂ…加速度センサ、４８…傾斜角センサ、４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄ…歪みゲージ、５０…旋回角度センサ、５１…ブーム角度センサ、５２…アーム角度センサ、５３…バケット角度センサ、６２…走行操作手段、６３ａ，６３ｂ…左右走行操作レバー、６４，６５…作業機操作レバー、６６…表示器、６７…スイッチ部、６８…音声発生器、７１…通信端末、７２…衛星通信アンテナ、７３…通信衛星、７４…通信衛星、７５…ネットワーク管制局、７６…監視局。

Claims (7)

1. 作業機械(1)の耐久性を低下させる操作及び／又は作業工法が行われたときに、作業機械(1)の耐久性に関わる改善を促す操作及び／又は作業工法の情報を表示する表示手段(66)を備えた
   ことを特徴とする作業機械の表示装置。
2. 請求項１記載の作業機械の表示装置において、
   前記表示手段(66)は、エンジン始動時に耐久性に関するガイダンスを表示する
   ことを特徴とする作業機械の表示装置。
3. 作業機械(1)の耐久性に関わる実績情報を収集する実績情報収集手段(16a,17a)と、
   該実績情報収集手段(16a,17a)で収集した実績情報に基づき作業機械(1)の作業内容を判定する作業内容判定手段(20)と、
   該作業内容判定手段(20)で判定した作業内容に応じて予め設定した標準的作業時の設定値と、前記実績情報収集手段(16a,17a)で収集した実績情報データ又は該実績情報データに基づき演算で求められた実績演算データとの、両者の差が分かるように表示する表示手段(66)とを
   備えたことを特徴とする作業機械の表示装置。
4. 請求項３記載の作業機械の表示装置において、
   前記標準的作業時の設定値よりも、前記実績情報データ又は実績演算データが大きいときに、前記表示手段(66)で操作及び／又は作業工法の改善を促す表示をする
   ことを特徴とする作業機械の表示装置。
5. 請求項３記載の作業機械の表示装置において、
   前記表示手段(66)は、運転室(4)に設けたモニタ装置(21)に備えた
   ことを特徴とする作業機械の表示装置。
6. 請求項３記載の作業機械の表示装置において、
   前記差が分かるように音声で表現する音声発生器(68)を備えた
   ことを特徴とする作業機械の表示装置。
7. 請求項３記載の作業機械の表示装置において、
   外部の基地局(76)に前記作業機械(1)の耐久性に関わる実績情報を送信する送信手段(71)を備えた
   ことを特徴とする作業機械の表示装置。