JP2007186289A - 作業機械診断装置、診断方法及び作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】作業機械に異常があるかどうかについて的確な診断を行うことができるようにする。
【解決手段】基準波形が記憶された記憶手段５７と、所定の操作によってクレーンに設けられた制御器等を機能させて得られる実測波形と基準波形とを比較した結果に基づいて、制御器等に異常があるか否かの判定を行う判定手段６０とが含まれている。判定手段６０は、前記実測波形における所定部分での変化率と前記基準波形における所定部分での変化率との偏差が所定範囲内か否かに基づいて、制御器等に異常があるか否かの判定を行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、作業機械診断装置、診断方法及び作業機械に関するものである。

従来、例えば下記特許文献１に開示されているように、作業機械の故障箇所を特定してオペレータに報知するようにした故障診断装置が知られている。この故障診断装置では、油圧ショベルに設けられた各センサからの信号によって油圧ショベルの異常状態を検出し、その検出情報とデータベースに蓄積された情報とを比較することによって故障箇所を認識できるようにしている。例えば、センサが異常信号を出力すると、故障データがセンタに送信され、データベースに記憶された故障診断手順が読み込まれて所定の指令が建設機械に送信される。そして、油圧ショベルのオペレータは、その指令に従って例えばハーネスの導通チェックを行って、それが正常か異常かを確認できるようになっている。また、例えば電磁比例弁の故障診断の場合には、電磁比例弁への指令値と実際の検出値とを比較することで、故障の判定を行っている。

その他、故障診断をするものとして、下記特許文献２に開示されているように、エンジン回転数異常等の故障データが油圧ショベルから基地局に送信されると、それに対する対処法をデータベースから算出して表示するようにしたものもある。
特開２００２−３３２６６４号公報 国際公開第０１／０７３２２４号パンフレット

従来の故障診断装置では、導通が正常か異常か、あるいは電圧値が閾値を超えているか否か等、静的な値で判断するのみである。しかしながら、実際には、安定したときの値のみでは故障判断できないような現象もあるため、静的な値のみでは故障判断ができない場合も存在する。例えば、油圧ショベルを旋回させる旋回モータにおいて、操作指令が入力されると駆動することは駆動するが、いつもよりも旋回し始めるのが遅いというような異常もある。このような異常状態が見られる場合には、実際に旋回しているときには、モータ圧力が適正な範囲内にあるときもあるので、静的な値での故障判断では的確な診断ができない。

そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、作業機械に異常があるかどうかについてより的確な診断を行うことができるようにすることにある。

前記の目的を達成するため、本発明は、過渡的な事象についても判断対象にするようにしたものである。

具体的に、本発明は、作業機械に設けられた機能部に異常があるか否かについて診断するための診断装置を前提として、基準波形が記憶された記憶手段と、所定の操作によって前記機能部を機能させて得られる実測波形と前記基準波形とを比較した結果に基づいて、前記機能部に異常があるか否かの判定を行う判定手段とが含まれている。

本発明では、所定の操作を行うことによって機能部を機能させると実測波形が得られ、その実測波形と予め得られている基準波形とを比較する。すなわち基本操作によって得られる出力値全体を基準値と比較する。このとき、例えば得られた最大値が閾値を超えているか否かを判定するのみでなく、波形同士を比較するので、所定の操作にしたがって経時的に変化する過渡的な状況を含めて診断を行うことができる。このため、値そのものだけでなく、時間ずれ等も把握できるので、実測して得られた値が最終的に適正な範囲内に落ち着くような状況であっても、その途中の過程が通常と異なるような場合についても、異常ありとして検出することができる。

ここで、前記判定手段は、前記実測波形における所定部分での変化率と前記基準波形における所定部分での変化率との偏差が所定範囲内か否かに基づいて、前記機能部に異常があるか否かの判定を行うようにしてもよい。

この態様では、所定の操作よって前記機能部が作動して出力値が徐々に変化するようなところで機能部に異常があるか否かの判定を行う場合に効果的である。例えば、この態様では、出力値が最終的に適正な範囲になるまで変化するが、その適正な範囲に至るまでに通常よりも時間がかかってしまうような不具合を検出することができる。したがって、最終的な値のみを比較するだけでは検出できないが、オペレータがいつもと違うと感ずるフィーリングの違いについても検出することができる。

また、前記判定手段は、前記実測波形における所定部分での変化率と前記基準波形における所定部分での変化率との偏差が所定範囲内か否かに基づいて前記機能部の異常判定を行うとともに、前記実測波形における所定部分での安定値と前記基準波形における所定部分での安定値との偏差が所定範囲内か否かに基づいて前記機能部の異常判定を行うようにしてもよい。

この態様では、過渡状態のみで異常が見られる場合のみならず、過渡状態における異常の程度がわずかであるが安定時の異常が顕著となる場合にも対処することができる。

あるいは、前記判定手段は、前記実測波形における所定部分と前記基準波形における所定部分との偏差の積分値が所定範囲内か否かに基づいて、前記機能部に異常があるか否かの判定を行うようにしてもよい。

この態様では、偏差の積分値で異常判定を行うので、異常の有無についてより精度良く判定することができる。

前記基準波形と前記実測波形において、前記所定の操作によって変化が開始する時点を合わせる調整手段が含まれているのが好ましい。

この態様では、指令が出されてからオペレータが所定の操作を行うまでに時間のずれが生じた場合等において、この時間ずれを起因とする誤判定を防止することができる。

また、前記基準波形及び前記実測波形を画面に表示する表示手段が設けられているのが好ましい。

この態様では、オペレータ等がデータの変化を直感的に判断することが可能となるので、数値だけでは判断できない事象を考察するのに役立てることができる。

また、前記作業機械と通信する通信手段が含まれていてもよい。

この態様では、作業機械と通信しながら機能部に異常があるかどうかについて診断することができるので、作業機械診断装置自体、あるいは記憶手段又は判定手段を作業機械から離れたところに設けることができるようになる。この結果、作業機械の異常診断を遠隔で行うことができるとともに、各作業機械に対して診断データを一元管理することができる。

本発明は、操作部が操作されることによって機能部が機能し、それに基づいて作動部が所定の動作を行う作業機械を前提として、前記作業機械診断装置を備えている。

本発明では、作業機械に作業機械診断装置が搭載されるので、作業機械診断装置を作業現場に新たに持ち込んだり、外部との通信を行ったりしなくてもオペレータ自身で異常診断を行うことができる。

また、本発明は、作業機械に設けられた機能部に異常があるか否かについて診断するための診断方法を前提として、所定の操作によって前記機能部を機能させて得られる実測波形と予め記憶された基準波形とを比較し、その結果に基づいて前記機能部に異常があるか否かの判定を行う。

本発明では、所定の操作を行うことによって機能部を機能させると実測波形が得られ、その実測波形と予め得られている基準波形とを比較する。すなわち基本操作によって得られる出力値全体を基準値と比較する。このとき、例えば得られた最大値が閾値を超えているか否かを判定するのみでなく、波形同士を比較するので、所定の操作にしたがって経時的に変化する過渡的な状況を含めて診断を行うことができる。このため、値そのものだけでなく、時間ずれ等も把握できるので、実測して得られた値が最終的に適正な範囲内に落ち着くような状況であっても、その途中の過程が通常と異なるような場合についても、異常ありとして検出することができる。

以上説明したように、本発明によれば、過渡的な値を含めて異常診断を行うようにしているので、静的な値のみでは検出できない異常を検出でき、これにより作業機械に異常があるかどうかについての的確な診断を行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明に係る作業機械診断装置の一実施形態と、この作業機械診断装置（以下、単に診断装置）１と通信可能な作業機械の一例としてのクレーン１０とを概略的に示している。診断装置１は、例えば管理センター５に設けられている。診断装置１の詳細については後述することとし、まずクレーン１０の構成について説明する。

図２に示すように、クレーン１０は、クレーン本体１１と、このクレーン本体１１に装着されるアタッチメント１２とからなる。クレーン本体１１は、クローラ式の下部走行体１４と、この下部走行体１４上に縦軸まわりに旋回自在に搭載された上部旋回体１５とを備えている。下部走行体１４には、左右のクローラ１７を個別に駆動する走行モータ１９が設けられている。

アタッチメント１２は、上部旋回体１５に起伏可能に支持されたブーム２１を備えている。ブーム２１の先端部には種々のシーブ２３が取り付けられている。

上部旋回体１５には、ブーム２１を起伏動作させるためのブーム起伏用ウィンチ２４が設けられていて、このウィンチ２４からブーム起伏ロープ２５が引き出されるようになっている。このブーム起伏ロープ２５の繰り出し、引き込みによりブーム２１を起伏動作させるようになっている。

上部旋回体１５には、フック２６を上げ下げするための巻上げ装置が搭載されている。この巻上げ装置は、巻上げウィンチ２７からの巻上げロープ２９の繰り出し、引き込みにより、フック２６を上げ下げするものである。

上部旋回体１５の運転席３１には、図３に示すように操作レバー３３が設けられており、オペレータがこの操作レバー３３を操作して旋回モータ３５を駆動させることによって上部旋回体１５を下部走行体１４に対して旋回できるようになっている。なお、図３は、クレーン１０に設けられている油圧回路を部分的に示すものである。

クレーン１０の油圧回路には、油圧ポンプ３７、比例制御弁３９、旋回モータ３５、タンク４１等が接続されている。油圧ポンプ３７はエンジン４３によって駆動される。比例制御弁３９は、例えばスプール（図示省略）が中立位置ロにあるときに全ポートがブロックされる方向制御弁からなり、旋回モータ３５を例えば右方向に回転させるように圧油を流通させる第１位置イと、旋回モータ３５を例えば左方向に回転させるように圧油を流通させる第２位置ロとの間を切り換え可能に構成されている。スプール位置は、制御器４５から出力された制御信号（パイロット信号）に基づいて調整されるようになっている。すなわち、操作レバー３３の傾倒操作によってレバー操作角に応じた信号が制御器４５に入力されると、それに応じて制御器４５から制御信号が出力され、比例制御弁３９は、それに基づいてスプールを移動させ、そのスプールストロークによって流量を調整するようになっている。

制御器４５には、センサ４７，４９，５１、操作レバー３３等から出力された信号が入力されている。制御器４５には、入力された信号に基づいてクレーン１０の種々の動作に関する制御を実行する運転制御部４５ａが設けられており、制御器４５は所定の制御信号を電気信号として出力する。センサとしては、例えば油圧ポンプ３７の吐出圧に応じた電気信号を出力する吐出圧力センサ４７、比例制御弁３９と旋回モータ３５との間の配管内油圧に応じた電気信号を出力する旋回圧力センサ４９、旋回モータ３５の回転速度に応じた電気信号を出力するポテンショメータ５１等が設けられている。

また制御器４５には、通信制御部４５ｂが設けられていて、管理センター５との通信が可能となっている。

比例制御弁３９、旋回モータ３５、走行モータ１９、ウィンチ２４，２７、制御器４５等は、機能部の概念に含まれるものである。すなわち、制御器４５は、操作レバー３３が操作されることによってそれに応じた信号を出力する。比例制御弁３９、モータ３５，１９等は、操作レバー３３が操作されることによって駆動して所定の出力がなされる。

前記診断装置１は、比例制御弁３９、旋回モータ３５等に異常があるか否かについて診断するための異常診断制御を実行可能に構成されるものである。本実施形態１では、診断装置１は管理センター５に設けられている。この管理センター５とは、作業機械メーカのサービス部門、作業機械販売会社等、作業機械のメンテナンス等が可能な組織を有するセンターを意味している。

診断装置１は、所定のプログラムを実行することによって機能し、図４に概念的に示すように通信手段５５と、表示手段５６と、記憶手段５７と、実測手段５８と、調整手段５９と、判定手段６０と、関連資料抽出手段６１と、報告書作成手段６２とが機能的に含まれている。診断装置１は、例えばメニュー画面（図示省略）で所定の操作を行うことによって、異常診断制御を開始するように構成されている。

前記通信手段５５は、クレーン１０の通信制御部４５ｂと無線で通信できるように構成されている。これにより、管理センター５に配置された診断装置１は、各作業現場にあるクレーン１０等の各作業機械とデータの授受が可能となっている。

前記表示手段５６は、異常診断制御の開始により、表示画面に診断画面６５を表示させる（図５参照）。診断画面６５には、固体情報エリア６７、項目一覧エリア６８、基本動作エリア６９、評価実行エリア７０、関連資料エリア７１及び報告書作成エリア７２が設けられている。固体情報エリア６７には、設備データを取得するための取得ボタン６７ａが設けられており、このボタン６７ａをクリックすることで診断対象となるクレーン１０の固体情報を取得できるようになっている。そして、固体情報エリア６７にこの固体情報が表示されるようになっている。固体情報としては、例えば顧客コード、顧客名、設備番号、機種等の情報が挙げられる。

前記項目一覧エリア６８は、操作レバー３３を操作してから所定の動作が行われるまでに関わるクレーン１０の構成機器のうち、信号出力が得られるものが項目一覧となって表示される。例えば上部旋回体１５（旋回モータ３５）を旋回させる場合には、操作レバー３３、制御器４５、旋回圧力センサ４９、ポテンショメータ５１等が項目として一覧表示される。各項目について、指示値と実測値が表示されるようになっている。この指示値は予め設定された基準となる値であり、実測値は異常診断制御において実測された値を示すものである。

ここで表示される項目は、人為的に選択されたものでもよく、あるいは予めテーブル化されて記憶されているものであってもよい。ここで人為的に項目を選択する場合には、クレーン１０の症状についてオペレータから得られた情報に基づいて項目を選択することができる。一方、予めテーブル化しておく場合には、機種ごとにテーブルを作成しておくことが必要となる。図５は、人為的に選択するものであり、項目選択ボタン６８ａが設けられている。

前記基本動作エリア６９には、基本操作説明、動作開始及び動作終了の各ボタン６９ａ，６９ｂ，６９ｃが設けられている。基本操作説明ボタン６９ａをクリックすると、この異常診断制御における操作レバー３３の基本操作についての解説が表示されるようになっている。例えば、中立位置から所定の傾倒速度で第１位置まで傾倒し、その後に第１位置から中立位置に戻すというように、基本操作の順序等が表示される。動作開始ボタン６９ｂをクリックすると、操作レバー３３を基本操作したときの制御器４５、旋回圧力センサ４９等による出力値等の実測データの取り込みが開始される。そして、動作終了ボタン６９ｃをクリックすると、この取り込み制御が終了する。この出力値等を取り込む制御は、実測手段５８によってなされる。

前記評価実行エリア７０には、異常があるか否かの判定を行うための制御を実行させる評価実行ボタン７０ａが設けられている。この評価実行ボタン７０ａをクリックすると、制御器４５、比例制御弁３９等の機能部に異常があるか否かの判定を行う制御がなされる。実測されたデータ（実測値）は、指示値とともに項目一覧エリア６８に表示される。

評価実行エリア７０には、グラフ表示ボタン７０ｂが設けられている。このグラフ表示ボタンとｂをクリックすると、例えば基準波形と実測波形が表示される（図８参照）。

前記関連資料エリア７１は、類似症例に関する情報を抽出するために使用されるものである。すなわち、このエリア内にあるボタン７１ａをクリックすると、類似症例を検索するための資料検索画面が表示され、その検索画面で所定の操作を行うことによって類似症例を検索可能となっている。例えば旋回異常の場合には、旋回圧力センサ４９等をキーワードとして類似症例を検索可能となっている。

前記報告書作成エリア７２には、診断結果を蓄積すべく報告書作成画面（図示省略）を表示させるためのボタン７２ａが設けられている。

前記記憶手段５７には、制御器４５等の出力値の推移を示す基準波形が記憶されている。この基準波形は、制御器４５、比例制御弁３９、旋回モータ３５、走行モータ１９、ウィンチ２４，２７等の各機能部に対応した出力値が得られるものについてそれぞれ設けられている。例えば制御器４５では、出力電流が得られるのでその推移を示す基準波形が記憶されている。また比例制御弁３９については、旋回圧力センサ４９による出力電圧の推移を示す基準波形が記憶されている。また旋回モータ３５については、ポテンショメータ５１による出力電圧の推移を示す基準波形が記憶されている。これら出力値は、操作レバー３３を基本操作に従って操作した場合の出力値である。例えば図６に示すように、基準波形７５は時間ｔ１において出力値が上昇し始め、時間ｔ２〜ｔ３において出力値が安定し、時間ｔ３において出力値が低下し始めて時間ｔ４で安定値となるというような波形となっている。この基準波形７５では、時間ｔ５〜ｔ８において操作レバー３３が逆に操作されたことによって出力値が低下している波形となっている。この基準波形７５では、時間ｔ１、時間ｔ３、時間ｔ５及び時間ｔ７が操作レバー３３の操作に伴う出力値の変化開始点となっている。なお、基準波形７５は、理論的に求められたものでもよく、クレーン１０毎に正常時（出荷時）に実測したものでもよい。実測する場合には、理論演算が不要になる。

前記実測手段５８は、異常診断制御が開始されているときに、操作レバー３３を基準にしたがって操作した場合の制御器４５等の出力値を取得する制御を行う。実測手段５８によって取得された出力値の時間推移が実測波形として記憶される。図７に示すように、得られた実測波形７７は基準波形７５と重ね合わせると時間的にずれたものとなりやすい。すなわち、操作レバー３３を基本操作どおりに操作するとしても、実際の操作は基準どおりの時間で操作できるとは限られない。このため、基準波形７５と実測波形７７とを比較するとしてもその操作の時間ずれに起因する誤差を低減すべく、前記調整手段５９は、波形において変化が開始する時点をずらすことにより波形を調整するように構成されている。具体的には、基準波形７５における変化開始点（時間ｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ７）と実測波形７７における変化開始点とが一致するように、変化開始点から出力値が安定値に至る範囲を時間軸方向にずらすように基準波形７５を調整する。そして、診断画面６５においてグラフ表示ボタン７０ｂがクリックされた場合には、例えば図８に示すように基準波形７５と実測波形７７とが重ね合わされて表示される。このとき、時間ｔ１１，ｔ１３，ｔ１５，ｔ１７において、両波形７５，７７の各変化開始点が同じ時間となるように調整されて表示される。

操作レバー３３を指示にしたがって操作する場合には、基準に対して遅れることが多いと考えられるので、基準波形７５における変化開始点を後にずらす補正をすることが多くなると考えられる。なお、基準波形７５における変化開始点を時間軸方向にずらすのに代え、実測波形７７における変化開始点を時間軸方向にずらして両者を合わせるようにしてもよい。

前記判定手段６０は、実測波形７７と前記基準波形７５とを比較した結果に基づいて、比例制御弁３９等に異常があるか否かの判定を行う。この両波形７５，７７の比較は、調整手段５９によって調整された波形での比較となる。この判定では、両波形７５，７７における出力値の変化率の偏差と両波形７５，７７での安定値における偏差とに基づいて行われる。出力値の変化率とは、値が変化している範囲での波形７５，７７の勾配に相当する。安定値は、操作レバー３３が例えば第１位置で静止している状態等、値が安定しているときの出力値に相当する。

図８の波形７５，７７が得られている場合には、時間ｔ１１〜ｔ１２等における変化率の偏差等、波形７５，７７における変化開始点から所定範囲内での変化率の偏差を算出し、さらに時間ｔ１２〜ｔ１３等における波形７５，７７の安定値での偏差を算出し、これらを総合して所定範囲内に収まっているか否かによって異常の有無を判定することができる。すなわち、測定された所定時間内での実測値と基準値との偏差を総合して判断して、異常の有無を判定している。

判定手段６０は、偏差を総合して異常判定を行う際に、最小自乗法等を用いて得られた値で判定してもよく、あるいは偏差を積分してその積分値で判定するようにしてもよい。積分値による場合には、図９に示すように、両波形７５，７７で囲まれる部分７９の面積が偏差の積分値に相当する。また、構成機器に応じて変化率と積分値を使い分けてもよく、あるいは全て積分値で判断してもよい。

なお、両波形７５，７７の変化率における偏差のみで判定するようにしてもよいが、判定精度を向上するためには変化率における偏差と安定値における偏差との両者で判定するのが好ましい。

前記表示手段５６は、グラフ表示ボタン７０ｂがクリックされたときに表示画面に基準波形７５と実測波形７７を表示する制御を行う。この制御により基準波形７５と実測波形７７が重ね合わされるように表示されるので、異常の有無が視覚的に分かり易くなる。

前記関連資料抽出手段６１は、類似症例に関する情報を抽出すべく、関連資料エリア７１のボタン７１ａのクリックにより資料検索画面を表示させるとともに、その画面での所定の操作により、入力されたキーワード等に基づいてデータテーブルから類似症例に関する関連情報を抽出する制御を行う。

前記報告書作成手段６２は、異常のあった機器、異常の内容、対処方法等についての情報を蓄積すべく、報告書作成画面で入力されたデータを所定のテーブルに記録する制御を行う。

ここで、旋回モータ３５を駆動して上部旋回体１５を旋回させる場合での異常診断の制御動作について図１０を参照しながら説明する。

旋回モータ３５による上部旋回体１５の旋回に異常が発生したとの連絡がクレーン１０のオペレータから管理センター５にあると、管理センター５では、診断装置１とクレーン１０との通信を開始する。そして、メニュー画面での所定の操作によって異常診断制御が開始され（ステップＳＴ１）、診断装置１において固定情報エリアの取得ボタン６７ａが押されることでクレーン１０の固体情報が取得される（ステップＳＴ２）。

次に、異常診断制御において、クレーン１０が基本動作をするようにすべく、所定の動作前条件に合うように構成機器の設定が行われる（ステップＳＴ３）。例えば旋回動作の異常確認の場合には、旋回動作に影響がでないように、エンジン回転数、ブーム角度等を予め決められた条件に合わせる。この条件だしは、表示画面に表示された動作前条件に従ってオペレータが操作を行うことによって行われるようにしてもよく、あるいは予め設定された動作前条件に合うように各構成機器がプログラムにしたがって自動的に動作するようにしてもよい。動作前条件は、動作の種類に応じてテーブル化されて記憶手段５７に記憶されている。

次に、管理センター５において基本動作エリア６９の動作開始ボタン６９ｂを押すと、操作レバー３３、制御器４５等からの出力信号を含め、あらゆる機器からの出力値についてのデータの取り込みが開始される（ステップＳＴ４）。このとき旋回動作に直接関係しない機器からの出力データも取り込まれ、これらのデータはクレーン１０の制御器４５に一時的に記録されることになる。

管理センター５のサービスマンとクレーン１０のオペレータとが電話でやりとりしながら、データの取り込みの開始に合わせてオペレータが操作レバー３３の操作を開始することができる（ステップＳＴ５）。そして、オペレータが基本操作にしたがって操作レバー３３を操作すると、それに応じて比例制御弁３９、旋回モータ３５等が駆動するが、このとき操作レバー３３、制御器４５、旋回圧力センサ４９及びポテンショメータ５１からの出力信号を含め全ての出力信号が制御器４５に記録される。そして、操作レバー３３の操作が終了し、動作終了ボタン６９ｃが押されるとデータ取り込みが終了する（ステップＳＴ６）。制御器４５に一時的に記録された各出力値についてのデータは、制御器４５における通信制御部４５ｂと診断装置１における通信手段５５との間での通信により、診断装置１に送られて記憶手段５７に記録される（ステップＳＴ７）。

続いて管理センター５では、サービスマンが診断画面６５において項目選択ボタン６８ａを押して項目選択を行う（ステップＳＴ８）。この項目選択では、旋回異常に関連する項目、例えば操作レバー３３、制御器４５、旋回圧力センサ４９、ポテンショメータ５１等が選択されることとなる。このとき、資料検索画面で症例に応じたキーワード等を入力して得られた関連情報を参考にして、項目選択することができる。

そして、評価実行エリア７０の評価実行ボタン７０ａが押されると、異常があるか否かの判定を行うための演算が行われる（ステップＳＴ９）。このとき図１１（ａ）〜（ｅ）に示すように、各出力値に対して静的値及び動的値についての異常の有無が判定される。図１１（ａ）は操作レバー３３からの出力電圧の推移を表す基準波形７５及び実測波形７７を例示するものであり、この波形において操作レバー３３を操作したときの安定値における偏差が所定値以下か否かによって異常の有無が判定され、偏差が所定値以下であれば静的にも動的にも異常無しと判定される。図１１（ｂ）は制御器４５からの出力電流の推移を表す基準波形７５及び実測波形７７を例示するものであり、この波形において操作レバー３３の操作に伴って出力値が変化するときの変化率の偏差と、出力値が安定しているときの偏差とを総合した評価値が所定値以下か否かによって異常の有無が判定され、評価値が所定値以下であれば静的にも動的にも異常無しと判定される。図１１（ｃ）は比例制御弁３９からの出力値に相当する旋回圧力センサ４９の出力電圧の推移を表す基準波形７５及び実測波形７７を例示するものであり、この波形において操作レバー３３の操作に伴って出力値が変化するときの変化率の偏差と、出力値が安定しているときの偏差とを総合した評価値が所定値以下か否かによって異常の有無が判定される。そして、例えば評価値が所定値を超えているときには異常ありと判定される。図１１（ｄ）は旋回モータ３５の旋回速度に相当するポテンショメータ５１からの出力電圧の推移を表す基準波形７５及び実測波形７７を例示するものであり、この波形において操作レバー３３の操作に伴って出力値が変化するときの変化率の偏差と、出力値が安定しているときの偏差とを総合した評価値が所定値以下か否かによって異常の有無が判定される。そして、例えば評価値が所定値を超えているときには異常ありと判定される。図１１（ｅ）はポテンショメータ５１の出力電圧に基づいて算出された旋回モータ３５の回転角度についての基準波形７５及び実測波形７７を例示するものであり、この波形において出力値が変化するときの変化率の偏差と、出力値が安定しているときの偏差とを総合した評価値が所定値以下か否かによって異常の有無が判定される。そして、例えば評価値が所定値を超えているときには異常ありと判定される。なお、図１１の各図では便宜的に両波形での変化開始点を一致させる補正を行っていない状態で両波形を示している。

このように選択された各項目についての異常判定が行われることによって異常原因の特定が可能となる（ステップＳＴ１０）。そして、部品交換等の処置を施すことができる。修理が完了したときには、異常診断制御を再度実行することによって、異常が解消したか否かについての検証を行うことができる。そして、診断画面６５において報告書作成エリア７２のボタン７２ａを押して報告書にして記録しておくことにより（ステップＳＴ１１）、故障情報及び修理情報を蓄積していくことができる。

以上説明したように、本実施形態１によれば、例えば得られた最大値が閾値を超えているか否かを判定するのみでなく、波形同士を比較するので、所定の操作にしたがって経時的に変化する過渡的な状況を含めて異常診断を行うことができる。このため、値そのものだけなく、時間ずれ等も把握できるので、実測して得られた値が最終的に適正な範囲内に落ち着くような状況であっても、その途中の過程が通常と異なるような場合についても、異常ありとして検出することができる。これによりクレーン１０に異常があるかどうかについての的確な診断を行うことができる。

また、本実施形態１では、出力値の変化率の偏差と安定値の偏差の双方に基づいて診断を行うようにしているので、過渡状態のみで異常が見られる場合のみならず、過渡状態における異常の程度がわずかであるが安定時の異常が顕著となる場合にも対処することができる。

また、本実施形態１では、基準波形７５における変化開始点と実測波形７７における変化開始点を合わせる補正をした上で両波形７５，７７を比較するようにしているので、指令が出されてからオペレータが所定の操作を行うまでに時間のずれが生じた場合でも、この時間ずれを起因とする誤判定を防止することができる。

また、本実施形態１では、基準波形７５及び実測波形７７を画面に表示できるようにしているので、サービスマン等がデータの変化を直感的に判断することが可能となり、数値だけでは判断できない事象を考察するのに役立てることができる。

また、本実施形態１では、診断装置１に通信手段５５を設けているので、診断装置１自体、あるいは記憶手段５７又は判定手段６０をクレーン１０から離れたところに設けることができる。この結果、クレーン１０の異常診断を遠隔で行うことができるとともに、各クレーン１０に対して診断データを一元管理することができる。

なお、本実施形態１の構成に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、本実施形態では、クレーン１０の制御器４５にデータを一時的に記録し、それを診断装置１に送信する構成としたが、これに代え、操作レバー３３の操作に応じて各出力値が診断装置１にリアルタイムで送られるようにしてもよい。

実測波形７７と基準波形７５とを比較する際に、判定区間を人為的あるいは自動的に設定できるようにしてもよい。

（実施形態２）
前記第１実施形態では、診断装置１がクレーン１０とは別のところに配置されて、診断装置１とクレーン１０の制御器４５とが通信を行う構成としたが、第２実施形態では、診断装置１がクレーン１０に搭載された構成となっている。尚、ここでは、実施形態１と同じ機能部には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図１２は診断装置１が設けられたクレーン１０を示している。運転席３１の操作レバー３３（図３参照）は、本発明でいう操作部の概念に含まれるものである。すなわち、操作レバー３３を操作することによって比例制御弁３９等が機能し、それによって上部旋回体１５、クローラ１７、ブーム２１、フック２６等が所定の動作を行う。したがって、上部旋回体１５、クローラ１７、ブーム２１、フック２６等は、本発明でいう作動部の概念に含まれる。

本診断装置１はクレーン１０のオペレータが直接操作できるものであり、運転席３１に設けられた図略の表示部に図５に示す診断画面６５が表示されて操作できるようになっている。診断装置１は、運転席３１で開始スイッチ（図示省略）をオンさせることで異常診断制御を開始する。

したがって、本実施形態によれば、クレーン１０に診断装置１が搭載されるので、診断装置１を新たに作業現場に持ち込んだり、外部との通信を行ったりしなくてもオペレータ自身で異常診断を行うことができる。

なお、本実施形態２では、診断装置１に通信手段５５を省略してもよく、あるいは通信手段５５を設けて管理センター５と通信できるようにし、管理センター５から関連情報を読み込めるようにしたり、報告書を管理センター５に送信できるようにしてもよい。なお、関連資料抽出手段６１や報告書作成手段６２を省略してもよい。

記憶手段５７及び判定手段６０の一方が管理センター５に設けられ、他方がクレーン１０に設けられ、通信しながら異常診断制御を行う構成としてもよい。その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが前記実施形態１と同様である。

本発明の実施形態１に係る診断装置とクレーンに搭載された制御器とを概念的に示す図である。 クレーンの全体構成を示す図である。 前記クレーンに設けられている油圧回路を部分的に示す図である。 前記診断装置の機能を概念的に示す図である。 前記診断装置によって表示される診断画面を示す図である。 基準波形の一例を示す図である。 前記基準波形及び実測波形の一例を示す図である。 調整手段によって調整された基準波形と実測波形の一例を示す図である。 偏差の積分値によって異常の有無を判断する場合の積分される部分を説明するための説明図である。 前記診断装置を用いて異常診断制御を行うときの制御動作を示すフロー図である。 （ａ）は操作レバーからの出力電圧の推移を表す基準波形及び実測波形を例示する特性図であり、（ｂ）は制御器からの出力電流の推移を表す基準波形及び実測波形を例示する特性図であり、（ｃ）は旋回圧力センサの出力電圧の推移を表す基準波形及び実測波形を例示する特性図であり、（ｄ）はポテンショメータからの出力電圧の推移を表す基準波形及び実測波形を例示する特性図であり、（ｅ）は旋回モータの回転角度についての基準波形及び実測波形を例示する特性図である。 本発明の実施形態２に係るクレーンの全体構成を示す図である。

符号の説明

１５ 上部旋回体（作動部）
１７ クローラ（作動部）
１９ 走行モータ（機能部）
２１ ブーム（作動部）
２４ ブーム起伏用ウィンチ（機能部）
２６ フック（作動部）
２７ 巻上げウィンチ（機能部）
３３ 操作レバー（操作部）
３５ 旋回モータ（機能部）
３９ 比例制御弁（機能部）
４５ 制御器（機能部）
４９ 旋回圧力センサ
５１ ポテンショメータ
５５ 通信手段
５６ 表示手段
５７ 記憶手段
５８ 実測手段
５９ 調整手段
６０ 判定手段
６１ 関連資料抽出手段
６２ 報告書作成手段
６５ 診断画面
６８ 項目一覧エリア
６８ａ 項目選択ボタン
６９ 基本動作エリア
６９ａ 基本操作説明ボタン
６９ｂ 動作開始ボタン
６９ｃ 動作終了ボタン
７０ 評価実行エリア
７０ａ 評価実行ボタン
７０ｂ グラフ表示ボタン
７１ 関連資料エリア
７２ 報告書作成エリア
７２ａ ボタン
７５ 基準波形
７７ 実測波形

Claims (9)

1. 作業機械に設けられた機能部に異常があるか否かについて診断するための診断装置であって、
   基準波形が記憶された記憶手段と、
   所定の操作によって前記機能部を機能させて得られる実測波形と前記基準波形とを比較した結果に基づいて、前記機能部に異常があるか否かの判定を行う判定手段とが含まれている作業機械診断装置。
2. 前記判定手段は、前記実測波形における所定部分での変化率と前記基準波形における所定部分での変化率との偏差が所定範囲内か否かに基づいて、前記機能部に異常があるか否かの判定を行う請求項１に記載の作業機械診断装置。
3. 前記判定手段は、前記実測波形における所定部分での変化率と前記基準波形における所定部分での変化率との偏差が所定範囲内か否かに基づいて前記機能部の異常判定を行うとともに、前記実測波形における所定部分での安定値と前記基準波形における所定部分での安定値との偏差が所定範囲内か否かに基づいて前記機能部の異常判定を行う請求項１又は２に記載の作業機械診断装置。
4. 前記判定手段は、前記実測波形における所定部分と前記基準波形における所定部分との偏差の積分値が所定範囲内か否かに基づいて、前記機能部に異常があるか否かの判定を行う請求項１又は２に記載の作業機械診断装置。
5. 前記基準波形と前記実測波形において、前記所定の操作によって変化が開始する時点を合わせる調整手段が含まれている請求項１から４の何れか１項に記載の作業機械診断装置。
6. 前記基準波形及び前記実測波形を画面に表示する表示手段が設けられている請求項１から５の何れか１項に記載の作業機械診断装置。
7. 前記作業機械と通信する通信手段が含まれている請求項１から６の何れか１項に記載の作業機械診断装置。
8. 操作部が操作されることによって機能部が機能し、それに基づいて作動部が所定の動作を行う作業機械であって、
   請求項１から７の何れか１項に記載の作業機械診断装置を備えている作業機械。
9. 作業機械に設けられた機能部に異常があるか否かについて診断するための診断方法であって、
   所定の操作によって前記機能部を機能させて得られる実測波形と予め記憶された基準波形とを比較し、その結果に基づいて前記機能部に異常があるか否かの判定を行う作業機械診断方法。

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