JP2010066187A - 産業車両の摺動部品故障診断方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転状況に応じた摺動部品寿命や摺動部品残存寿命を求めることができるフォークリフト等の産業車両の摺動部品故障診断方法及び装置を提供する。
【解決手段】検出した摺動部品の面圧Ｐと検出した摺動部品に関する回転速度Ｖとの積Ｐ×Ｖを計算してＰＶ値を求め、このＰＶ値を積分してＰＶ積算値ＰＶｔを計算し、このＰＶ積算値ＰＶｔに基づいて、このＰＶ積算値ＰＶｔの時間的な変化を表す近似式を設定し、この近似式と寿命限界のＰＶ積算値ＰＶｔ_limitとに基づいて摺動部品寿命Ｌ_Hを計算する構成とする。更に、前記摺動部品寿命Ｌ_Hと検出した車両稼動時間ｔ_Nとに基づいて摺動部品残存寿命Ｌ_Rを計算する構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は産業車両の摺動部品故障診断方法及び装置に関する。

フォークリフトなどの産業車両では、従来、リアルタイムで前記産業車両におけるスラストワッシャ、ブッシュ、ポンプギヤなどの摺動部品の面圧を検出するセンサの検出信号を監視し、この検出信号の値としきい値とを比較することによって、前記摺動部品の正常／異常の判断を行っている。

なお、関連する先行技術文献としては次のものがある。
特開２００２−９２１３７号公報

特にフォークリフト等の産業車両では、その運転状況（運転の頻度や負荷の大きさなどの状況）がユーザの作業内容などに応じて実に様々である。従って、フォークリフトのスラストワッシャ、ブッシュ、ポンプギヤなどの摺動部品の摩耗による故障時期（寿命）も、前記運転状況に応じて実に様々であるため、前記摺動部品のメンテナンス時期を一律に設定することはできない。このため、例えば事前に交換部品の準備など行って効率的に前記摺動部品のメンテナンスを行おうとする場合、前記運転状況に応じた前記摺動部品の寿命を求めることによって、前記摺動部品のメンテナンス時期を推定する必要がある。

しかしながら、上記の如く従来はリアルタイムでセンサの検出信号を監視して正常／異常の判断を行っているだけであるため、前記摺動部品がどれくらいの稼働時間で故障するのか（どれくらい寿命があるのか）を判断することができず、前記摺動部品のメンテナンス時期を推定することができなかった。

従って本発明は上記の事情に鑑み、運転状況に応じた摺動部品寿命や摺動部品残存寿命を求めることができるフォークリフト等の産業車両の摺動部品故障診断方法及び装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決する第１発明の産業車両の摺動部品故障診断方法は、産業車両における摺動部品の故障を診断する方法であって、
検出した前記摺動部品の面圧Ｐと、検出した前記摺動部品に関する回転速度Ｖとの積Ｐ×Ｖを計算してＰＶ値を求め、
このＰＶ値を、次の［数５］式のように積分して、ＰＶ積算値ＰＶｔを計算し、

このＰＶ積算値ＰＶｔに基づいて、このＰＶ積算値ＰＶｔの時間的な変化を表す近似式を設定し、この近似式と、寿命限界のＰＶ積算値ＰＶｔ_limitとに基づいて、摺動部品寿命Ｌ_Hを計算すること、
を特徴とする。

また、第２発明の産業車両の摺動部品故障診断方法は、第１発明の産業車両の摺動部品故障診断方法において、
前記摺動部品寿命Ｌ_Hと、検出した車両稼動時間ｔ_Nとに基づいて、次の［数６］式から、摺動部品残存寿命Ｌ_Rを計算すること、

を特徴とする。

また、第３発明の産業車両の摺動部品故障診断装置は、産業車両における摺動部品の故障を診断する装置であって、
前記摺動部品の面圧Ｐを検出する面圧検出手段と、
前記摺動部品に関する回転速度Ｖを検出する回転速度検出手段と、
前記面圧検出手段で検出した前記摺動部品の面圧Ｐと、前記回転速度検出手段で検出した前記摺動部品に関する回転速度Ｖとの積Ｐ×Ｖを計算して、ＰＶ値を求めるＰＶ値計算手段と、
このＰＶ値計算手段で計算したＰＶ値を、次の［数７］式のように積分して、ＰＶ積算値ＰＶｔを計算するＰＶ積算値計算手段と、

このＰＶ積算値計算手段で計算したＰＶ積算値ＰＶｔに基づいて、このＰＶ積算値ＰＶｔの時間的な変化を表す近似式を設定し、この近似式と、寿命限界のＰＶ積算値ＰＶｔ_limitとに基づいて、摺動部品寿命Ｌ_Hを計算する摺動部品寿命計算手段と、
を備えたことを特徴とする。

また、第４発明の産業車両の摺動部品故障診断装置は、第３発明の産業車両の摺動部品故障診断装置において、
産業車両の稼働時間ｔ_Nを検出する車両稼働時間検出手段と、
前記摺動部品寿命計算手段で計算した摺動部品寿命Ｌ_Hと、前記車両稼働時間検出手段で検出した車両稼動時間ｔ_Nとに基づいて、次の［数８］式から、摺動部品残存寿命Ｌ_Rを計算する摺動部品残存寿命計算手段と、

を備えたことを特徴とする。

第１発明の産業車両の摺動部品故障診断方法によれば、産業車両における摺動部品の故障を診断する方法であって、検出した前記摺動部品の面圧Ｐと検出した前記摺動部品に関する回転速度Ｖとの積Ｐ×Ｖを計算してＰＶ値を求め、このＰＶ値を［数５］式のように積分してＰＶ積算値ＰＶｔを計算し、このＰＶ積算値ＰＶｔに基づいて、このＰＶ積算値ＰＶｔの時間的な変化を表す近似式を設定し、この近似式と寿命限界のＰＶ積算値ＰＶｔ_limitとに基づいて摺動部品寿命Ｌ_Hを計算することを特徴としているため、産業車両の運転状況に応じた摺動部品寿命Ｌ_Hを求めることができる。

第２発明の産業車両の摺動部品故障診断方法によれば、第１発明の産業車両の摺動部品故障診断方法において、前記摺動部品寿命Ｌ_Hと検出した車両稼動時間ｔ_Nとに基づいて［数６］式から摺動部品残存寿命Ｌ_Rを計算することを特徴としているため、産業車両の運転状況に応じた摺動部品残存寿命Ｌ_Rを求めることができる。従って、この摺動部品残存寿命Ｌ_Rに基づいて、産業車両の運転状況に応じた摺動部品のメンテナンス時期を推定することもできる。

第３発明の産業車両の摺動部品故障診断装置によれば、産業車両における摺動部品の故障を診断する装置であって、前記摺動部品の面圧Ｐを検出する面圧検出手段と、前記摺動部品に関する回転速度Ｖを検出する回転速度検出手段と、前記面圧検出手段で検出した前記摺動部品の面圧Ｐと前記回転速度検出手段で検出した前記摺動部品に関する回転速度Ｖとの積Ｐ×Ｖを計算してＰＶ値を求めるＰＶ値計算手段と、このＰＶ値計算手段で計算したＰＶ値を［数７］式のように積分してＰＶ積算値ＰＶｔを計算するＰＶ積算値計算手段と、このＰＶ積算値計算手段で計算したＰＶ積算値ＰＶｔに基づいてこのＰＶ積算値ＰＶｔの時間的な変化を表す近似式を設定し、この近似式と寿命限界のＰＶ積算値ＰＶｔ_limitとに基づいて摺動部品寿命Ｌ_Hを計算する摺動部品寿命計算手段とを備えたことを特徴としているため、上記第１発明と同様、産業車両の運転状況に応じた摺動部品寿命Ｌ_Hを求めることができる。

第４発明の産業車両の摺動部品故障診断装置によれば、第３発明の産業車両の摺動部品故障診断装置において、産業車両の稼働時間ｔ_Nを検出する車両稼働時間検出手段と、前記摺動部品寿命計算手段で計算した摺動部品寿命Ｌ_Hと前記車両稼働時間検出手段で検出した車両稼動時間ｔ_Nとに基づいて［数８］式から摺動部品残存寿命Ｌ_Rを計算する摺動部品残存寿命計算手段とを備えたことを特徴としているため、上記第２発明と同様、産業車両の運転状況に応じた摺動部品残存寿命Ｌ_Rを求めることができる。従って、この摺動部品残存寿命Ｌ_Rに基づいて、産業車両の運転状況に応じた摺動部品のメンテナンス時期を推定することもできる。

以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の実施の形態例に係るフォークリフトの動力伝達系と摺動部品故障診断装置の概要図、図２は前記摺動部品故障診断装置の機能を説明するブロック図である。

図１に示すように、フォークリフトの動力伝達系ではエンジン１の動力を、トランスミッション３を介して駆動輪５（実際には２輪であるが、図１では簡略的に１輪のみを図示している）へ伝達する。その結果、エンジン１の動力によって駆動輪５が、矢印Ａの如く回転駆動される。

このとき、例えばトランスミッション３の内部では軸方向の荷重を支持するスラストワッシャなどの摺動部品が、回転軸などの回転体との相対的な摺動によって摩耗し、ついには摩耗量が限界に達して摺動部品としての十分な機能を発揮しなくなる。このため、摺動部品は適宜メンテナンスする必要がある。しかし、摺動部品がどれくらいの稼働時間で故障するのか、即ち、どれくらいの稼働時間で摩耗量が限界に達するのか（どれくらいの寿命を有しているのか）は、フォークリフトの運転状況に応じて様々である。

従って、本実施の形態例ではフォークリフトに備えた摺動部品故障診断装置１１によって、フォークリフトの運転状況に応じた摺動部品寿命Ｌ_Hと摺動部品残存寿命Ｌ_Rとを求める。なお、摺動部品としてはスラストワッシャ以外にも、リヤアクスルなどに設けられたブッシュや、ポンプギヤなどがあり、本発明の摺動部品故障診断装置１１は、これら各種の摺動部品に対する故障診断に適用することができる。

図１及び図２に基づき、この摺動部品故障診断装置１１の各手段について詳述する。なお、摺動部品故障診断装置１１はマイクロコンピュータを備えたものであり、各手段の計算処理などはソフトウエアによって実施される。

図２に示すように、摺動部品故障診断装置１１では、まず、面圧検出手段２１によってスラストワッシャなどの摺動部品の面圧Ｐを検出し、且つ、回転速度検出手段２２によって前記摺動部品に関する回転速度Ｖを検出する。

面圧検出手段２１としては、例えば、摺動部品に作用する押圧力Ｆを検出する歪ゲージなど押圧力センサ（例えば図１に例示するようなトランスミッション３内のスラストワッシャなどの摺動部品に作用する押圧力Ｆを検出する押圧力センサ２１Ａなど）と、この押圧力センサで検出した押圧力Ｆと当該押圧力Ｆを受ける摺動部品の面積Ａとに基づいてＰ＝Ｆ／Ａの式から面圧Ｐを計算する手段とを備えた構成とすることができる。

回転速度検出手段２２としては、摺動部品が支持する回転軸などの回転体の回転速度Ｖを検出する回転速度センサ（例えば図１に例示するようなトランスミッション３内のスラストワッシャなど摺動部品が支持する回転軸の回転速度Ｖを検出する回転速度センサ２２Ａなど）を用いることができる。なお、摺動部品が回転する場合には、当該摺動部品の回転速度Ｖを検出する回転速度センサを、回転速度検出手段２２として用いる。

続いて、ＰＶ値計算手段２３では、面圧検出手段２１で検出した前記摺動部品の面圧Ｐと、回転速度検出手段２２で検出した前記摺動部品に関する回転速度Ｖ（即ち摺動部品が支持するか回転体の回転速度Ｖ、又は、摺動部品の回転速度Ｖ）との積Ｐ×Ｖを計算して、ＰＶ値を求める。

次に、ＰＶ積算値計算手段２４では、ＰＶ値計算手段２３で計算したＰＶ値（Ｐ×Ｖ）を、次の［数９］式のように積分して、ＰＶ積算値ＰＶｔを計算する。

次に、摺動部品寿命計算手段２５では、ＰＶ積算値計算手段２４で検出したＰＶ積算値ＰＶｔに基づいて、例えば直線近似や最小二乗法などの近似手段により、このＰＶ積算値ＰＶｔの時間的な変化を表す近似式を設定する。例えば、上記の［数９］に基づいてＰＶ値（Ｐ×Ｖ）を、０〜ｔ₁まで積分したＰＶ積算値ＰＶｔ₁と、０〜ｔ₂までの積分したＰＶ積算値ＰＶｔ₂と、０〜ｔ₃まで積分したＰＶ積算値ＰＶｔ₃のような複数のＰＶ積算値ＰＶｔの値に基づいて、図示例のようなＰＶ積算値ＰＶｔの時間的な変化を表す近似式を設定する。

そして、摺動部品寿命計算手段２５では、この設定した近似式と、寿命限界のＰＶ積算値ＰＶｔ_limitとに基づいて、摺動部品寿命Ｌ_Hを計算する。即ち、近似式の値が寿命限界のＰＶ積算値ＰＶｔ_limitとなる時間を、摺動部品寿命Ｌ_Hとして求めることができる。例えば、ＰＶ積算値ＰＶｔを直線近似して近似式を設定した場合には、下記の［数１０］式によって、摺動部品寿命Ｌ_Hを計算することができる。

寿命限界のＰＶ積算値ＰＶｔ_limitは、摺動部品故障診断装置１１に備えたＩＣメモリなどの記憶手段（図示省略）に予め記憶されている。寿命限界のＰＶ積算値ＰＶｔ_limitは、ＰＶ積算値に応じて増加する摺動部品の摩耗量が寿命限界となるときのＰＶ積算値、即ち、摺動部品が摩耗し過ぎて摺動部品としての機能を発揮しなくなる限界のＰＶ積算値であり、実験や机上計算によって求めることができる。

車両稼働時間検出手段２６では、フォークリフトが稼働した時間の積算値である車両稼働時間ｔ_Nを検出する。車両稼働時間検出手段２６としては、例えば図１に示すようなアワメータ２６Ａを用いることができる。アワメータ２６Ａはフォークリフトのコンソールボックスに装備されており、エンジン１のスタータスイッチをＯＮにしてからＯＦＦにするまでの時間を積算するものである。

そして、摺動部品残存寿命計算手段２７では、摺動部品寿命計算手段２５で計算した摺動部品寿命Ｌ_Hと、車両稼働時間検出手段２４で検出した車両稼動時間ｔ_Nとに基づいて、次の［数１１］式から、摺動部品残存寿命Ｌ_Rを計算する。

かくして、摺動部品故障診断装置１１ではスラストワッシャなどの摺動部品の故障診断、即ち、フォークリフトの運転状況に応じた摺動部品寿命Ｌ_Hの診断（推定）と摺動部品残存寿命Ｌ_Rの診断（推定）とが行われる。

また、図１に示すように、摺動部品故障診断装置１１にはランプやブザーなどの警報装置１２と、液晶ディスプレイなどの表示装置１３とが接続されている。図２に示すように、警報装置１２では摺動部品残存寿命Ｌ_Hの時間が所定時間以内になると警報を発し、表示装置１３では摺動部品残存寿命Ｌ_Hの時間を表示する。

以上のように、本実施の形態例に係るフォークリフトの摺動部品故障診断装置１１によれば、フォークリフトにおける摺動部品の故障を診断する装置であって、前記摺動部品の面圧Ｐを検出する面圧検出手段２１と、前記摺動部品に関する回転速度Ｖを検出する回転速度検出手段２２と、面圧検出手段２１で検出した前記摺動部品の面圧Ｐと回転速度検出手段２２で検出した前記摺動部品に関する回転速度Ｖとの積Ｐ×Ｖを計算してＰＶ値を求めるＰＶ値計算手段２３と、このＰＶ値計算手段２３で計算したＰＶ値を［数９］式のように積分してＰＶ積算値ＰＶｔを計算するＰＶ積算値計算手段２４と、このＰＶ積算値計算手段２４で計算したＰＶ積算値ＰＶｔに基づいてこのＰＶ積算値ＰＶｔの時間的な変化を表す近似式を設定し、この近似式と寿命限界のＰＶ積算値ＰＶｔ_limitとに基づいて摺動部品寿命Ｌ_Hを計算する摺動部品寿命計算手段２５とを備えたことを特徴としているため、フォークリフトの運転状況に応じた摺動部品寿命Ｌ_Hを求めることができる。

更に、本実施の形態例のフォークリフトの摺動部品故障診断装置１１によれば、フォークリフトの稼働時間ｔ_Nを検出する車両稼働時間検出手段２６と、摺動部品寿命計算手段２５で計算した摺動部品寿命Ｌ_Hと車両稼働時間検出手段２６で検出した車両稼動時間ｔ_Nとに基づいて［数１１］式から摺動部品残存寿命Ｌ_Rを計算する摺動部品残存寿命計算手段２７とを備えたことを特徴としているため、フォークリフトの運転状況に応じた摺動部品残存寿命Ｌ_Rを求めることができる。従って、この摺動部品残存寿命Ｌ_Rに基づいて、フォークリフトの運転状況に応じたスラストワッシャなどの摺動部品のメンテナンス時期を推定することもできる。

なお、上記では本発明をフォークリフトに適用した場合について説明したが、これに限定するものではなく、本発明はフォークリフト以外の産業車両にも適用することができる。

本発明は産業車両の摺動部品故障診断方法及び装置に関するものであり、フォークリフトなどの産業車両におけるスラストワッシャなどの摺動部品の故障診断（摺動部品寿命や摺動部品残存寿命の推定）を行う場合に適用して有用なものである。

本発明の実施の形態例に係るフォークリフトの動力伝達系と摺動部品故障診断装置の概要図である。 前記摺動部品故障診断装置の機能を説明するブロック図である。

符号の説明

１ エンジン
３ トランスミッション
５ 駆動輪
１１ 摺動部品故障診断装置
１２ 警報装置
１３ 表示装置
２１ 面圧検出手段
２１Ａ 押圧力センサ
２２ 回転速度検出手段
２２Ａ 回転速度センサ
２３ ＰＶ値計算手段
２４ ＰＶ積算値計算手段
２５ 摺動部品寿命計算手段
２６ 車両稼働時間検出手段
２６Ａ アワメータ
２７ 摺動部品残存寿命計算手段

Claims (4)

1. 産業車両における摺動部品の故障を診断する方法であって、
   検出した前記摺動部品の面圧Ｐと、検出した前記摺動部品に関する回転速度Ｖとの積Ｐ×Ｖを計算してＰＶ値を求め、
   このＰＶ値を、次の［数１］式のように積分して、ＰＶ積算値ＰＶｔを計算し、
   

   

   このＰＶ積算値ＰＶｔに基づいて、このＰＶ積算値ＰＶｔの時間的な変化を表す近似式を設定し、この近似式と、寿命限界のＰＶ積算値ＰＶｔ_limitとに基づいて、摺動部品寿命Ｌ_Hを計算すること、
   を特徴とする産業車両の摺動部品故障診断方法。
2. 請求項１に記載する産業車両の摺動部品故障診断方法において、
   前記摺動部品寿命Ｌ_Hと、検出した車両稼動時間ｔ_Nとに基づいて、次の［数２］式から、摺動部品残存寿命Ｌ_Rを計算すること、
   

   

   を特徴とする産業車両の摺動部品故障診断方法。
3. 産業車両における摺動部品の故障を診断する装置であって、
   前記摺動部品の面圧Ｐを検出する面圧検出手段と、
   前記摺動部品に関する回転速度Ｖを検出する回転速度検出手段と、
   前記面圧検出手段で検出した前記摺動部品の面圧Ｐと、前記回転速度検出手段で検出した前記摺動部品に関する回転速度Ｖとの積Ｐ×Ｖを計算して、ＰＶ値を求めるＰＶ値計算手段と、
   このＰＶ値計算手段で計算したＰＶ値を、次の［数３］式のように積分して、ＰＶ積算値ＰＶｔを計算するＰＶ積算値計算手段と、
   

   

   このＰＶ積算値計算手段で計算したＰＶ積算値ＰＶｔに基づいて、このＰＶ積算値ＰＶｔの時間的な変化を表す近似式を設定し、この近似式と、寿命限界のＰＶ積算値ＰＶｔ_limitとに基づいて、摺動部品寿命Ｌ_Hを計算する摺動部品寿命計算手段と、
   を備えたことを特徴とする産業車両の摺動部品故障診断装置。
4. 請求項３に記載する産業車両の摺動部品故障診断装置において、
   産業車両の稼働時間ｔ_Nを検出する車両稼働時間検出手段と、
   前記摺動部品寿命計算手段で計算した摺動部品寿命Ｌ_Hと、前記車両稼働時間検出手段で検出した車両稼動時間ｔ_Nとに基づいて、次の［数４］式から、摺動部品残存寿命Ｌ_Rを計算する摺動部品残存寿命計算手段と、
   

   

   を備えたことを特徴とする産業車両の摺動部品故障診断装置。

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