JP2010229663A - Determining method for cause of sensor failure in working vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、作業機用油圧シリンダによって作動する作業機と、作業機用油圧シリンダのストロークを間接的にまたは直接的に検出するセンサとを備えた作業車両におけるセンサの故障原因を判断する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for determining a cause of failure of a sensor in a work vehicle including a work machine operated by a work machine hydraulic cylinder and a sensor that indirectly or directly detects a stroke of the work machine hydraulic cylinder. Is.
図1は、ホイールローダ1の車体1aの前部に設けられた作業機2の構造を示している。
FIG. 1 shows the structure of a
同図1に示すように、作業機2は、ブーム3とバケット4からなり、車体1aには、ブーム3の根本が上方向および下方向に回動自在に取り付けられているとともに、ブーム3の先端には、バケット4がダンプ方向およびチルト方向に回動自在に取り付けられている。
As shown in FIG. 1, the
ブーム3には、ブーム用油圧シリンダ5のロッド5aが取り付けられているとともに、車体1aには、ブーム用油圧シリンダ5のボディ5bが取り付けられている。ブーム用油圧シリンダ5のロッド5aが伸長すると、ブーム3は、上方向に作動し、ブーム用油圧シリンダ5のロッド5aが縮退すると、ブーム3は、下方向に作動する。
A
ブーム3には、ベルクランク7が揺動自在に取り付けられている。ベルクランク7の長手方向の一方には、バケット用油圧シリンダ6のロッド6aが取り付けられている。車体1aには、バケット用油圧シリンダ6のボディ6bが取り付けられている。ベルクランク7の長手方向の他方には、ロッド8の一端が取り付けられており、ロッド8の他端は、バケット4に取り付けられている。バケット用油圧シリンダ6のロッド6aが伸長すると、バケット4は、チルト方向に作動し、バケット用油圧シリンダ6のロッド6aが縮退すると、バケット4は、ダンプ方向に作動する。
A
ブーム3は、その根本の回動軸3a回りに回動するものであり、回動軸3aには、ブーム3の回転角θ(以下、ブーム角度θ)を検出するブーム角度センサ9が設けられている。
The
バケット4は、ベルクランク7の揺動に連動して回動するものであり、ベルクランク7の揺動軸7aには、ベルクランク7の揺動角φ(以下、ベルクランク角度φ)を検出するベルクランク角度センサ10が設けられている。ブーム角度センサ9、ベルクランク角度センサ10は、たとえばポテンショメータで構成される。
The bucket 4 rotates in conjunction with the swing of the
バケット用油圧シリンダ6のストロークLk(以下、バケットシリンダストロークLk)は、ブーム角度θとベルクランク角度φと、ベルクランク7とロッド8を含むリンク機構に関する既知のデータとに基づいて一義的に算出することができる。
Stroke Lk of bucket hydraulic cylinder 6 (hereinafter referred to as bucket cylinder stroke Lk) is uniquely calculated based on boom angle θ, bell crank angle φ, and known data relating to the link mechanism including
ブーム用油圧シリンダ5のストロークLm(以下、ブームシリンダストロークLm)は、ブーム角度θとブーム3に関する既知のデータとに基づいて一義的に算出することができる。
The stroke Lm of the boom hydraulic cylinder 5 (hereinafter referred to as the boom cylinder stroke Lm) can be uniquely calculated based on the boom angle θ and known data relating to the
ブーム3は、運転室に設けられたブーム用操作レバー11を操作することで作動される。バケット4は、運転室に設けられたバケット用操作レバー12を操作することで作動される。
The
下記の特許文献1には、油圧ショベルを対象として、作業機の角度を検出するポテンショメータが正規の角度から角度がずれている場合に、その角度ずれをコントローラによって自動的に補正するという発明が記載されている。
The following
また、下記の特許文献2には、油圧ショベルに設けられたバケットの位置センサのキャリブレーションをオペレータの操作によって行い、組み立て時における各部の僅かな誤差や位置センサ自身の個体差を補正するという発明が記載されている。
Further, the following
また、下記の特許文献3には、油圧ショベルを対象として、作業機の角度を検出するポテンショメータの検出角度の変化率が通常の変化率を超えた場合に、ポテンショメータの異常であると判断するという発明が記載されている。
Further, in
作業機用油圧シリンダのストロークの情報、たとえばバケットシリンダストロークLkの情報は、ホイールローダ1の作業機2を制御するにあたり重要な情報である。ポテンショメータで構成されるブーム角度センサ9、ベルクランク角度センサ10が、瞬間的に大きく正規の取付け位置からずれたり、経年変化により徐々に正規の取付け位置からずれたりすると、バケットシリンダストロークLkの算出が正確に行なわれなくなり、作業機2の制御が正確に行なわれなくなる。このため、センサで取付け位置からの位置ずれを生じた場合には、早急に、取付け位置ずれ量を検出して、センサの取付け位置ずれを自動的に補正して、作業現場にて迅速にセンサを故障状態から正常な状態に復旧させる必要がある。
Information on the stroke of the hydraulic cylinder for work implement, for example, information on the bucket cylinder stroke Lk is important information for controlling the work implement 2 of the
しかしながら、センサで検出誤差が生じるという故障の原因には、正規の取付け位置から一定ずれ量だけ位置ずれが生じるという単純な「位置ずれ」ばかりではない。つまりセンサの故障の原因には、取付け位置ずれを検出してセンサの取付け位置ずれを自動的に補正できる「位置ずれ」と、単純に位置ずれを自動的に補正できない「ガタツキ」、「センサ異常」がある。センサ取付け部の「ガタツキ」は、位置ずれがランダムに発生するため位置ずれを自動補正できず、センサ取付け部の補修等が必要となる。また、「センサ異常」は、センサの内部に異常が発生した場合であり、センサそのものを交換したり、補修する必要があり、やはり自動的な補正はできない。 However, the cause of a failure in which a detection error occurs in the sensor is not limited to a simple “positional deviation” in which a positional deviation occurs from a regular attachment position by a certain amount of deviation. In other words, the cause of the sensor failure is “position displacement” that can detect the mounting position deviation and automatically correct the sensor mounting position deviation, “roughness” that cannot simply correct the position deviation automatically, “sensor abnormality” There is. In the “backlash” of the sensor mounting portion, a positional shift occurs randomly, so that the positional shift cannot be automatically corrected, and the sensor mounting portion needs to be repaired. The “sensor abnormality” is a case where an abnormality has occurred inside the sensor. It is necessary to replace or repair the sensor itself, and automatic correction cannot be performed.
センサの故障原因の特定が遅れ、復旧に手間取ると、作業効率が大きく損なわれることになる。 If the cause of the sensor failure is delayed and time is required for recovery, work efficiency will be greatly impaired.
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、作業車両における作業機用油圧シリンダのストロークを直接的あるいは間接的に検出するセンサの故障原因を自動的に判断し、特定することにより、故障原因に応じた措置を早期に採れるようにすることを解決課題とするものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and by automatically determining and identifying the cause of failure of a sensor that directly or indirectly detects the stroke of a hydraulic cylinder for work implements in a work vehicle, The problem to be solved is to be able to take measures according to the cause of failure at an early stage.
なお、各特許文献1、2、3に記載された発明は、いずれもセンサの位置ずれを自動的に補正することができる単純な「位置ずれ」のみがセンサで発生することを前提とするものであり、他の「ガタツキ」、「センサ異常」などといった故障が発生することを想定していない。よって各特許文献は、何ら本発明の課題を示唆しないものである。
Each of the inventions described in
第1発明は、
作業機用油圧シリンダによって作動する作業機と、作業機用油圧シリンダのストロークを間接的にまたは直接的に検出するセンサとを備えた作業車両に適用される作業車両におけるセンサの故障原因判断方法であって、
作業機用油圧シリンダが伸び側および縮み側それぞれでストローク限界に達したときのセンサの検出ストローク値を採取するステップと、
採取されたセンサの検出ストローク値の標準偏差を伸び側、縮み側の別に演算するステップと、
伸び側および縮み側の標準偏差の両方が一定値未満であるか否かに応じて、センサの状態が「位置ずれ」ないしは「正常」ないしは「センサ異常」のグループであるか、あるいは「ガタツキ」ないしは「データ不適正」のグループであるかを判断するステップと、
センサの状態が「ガタツキ」ないしは「データ不適正」のグループであると判断された場合には、伸び側および縮み側の標準偏差の両方が一定値以上であるか、あるいは伸び側および縮み側の標準偏差のうちいずれか一方のみが一定値以上であるかに応じて、センサの状態が「ガタツキ」であるか、あるいは「データ不適正」であるかを判断するステップと、
センサの状態が「位置ずれ」ないしは「正常」ないしは「センサ異常」のグループであると判断された場合には、作業機用油圧シリンダの理論ストローク限界値と検出ストローク値との間の位置ずれを伸び側および縮み側それぞれについて求め、それら伸び側の位置ずれと縮み側の位置ずれとの偏差が所定値未満であるか、あるいは所定値以上であるかに応じて、センサの状態が「位置ずれ」ないしは「正常」のグループであるか、あるいは「センサ異常」であるかを判断するステップと、
センサの状態が「位置ずれ」ないしは「正常」のグループであると判断された場合には、作業機用油圧シリンダの理論ストローク限界値と検出ストローク値との間の位置ずれが伸び側および縮み側のうち少なくとも一方について所定値以上であるか否かに応じて、センサの状態が「位置ずれ」であるか、あるいは「正常」であるかを判断するステップと
を含むことを特徴とする。
第2発明は、第1発明において、
センサの状態が「位置ずれ」と判断された場合に、作業機用油圧シリンダの理論ストローク限界値と検出ストローク値との間の位置ずれに応じて、センサの位置ずれを補正すること
を特徴とする。
The first invention is
A sensor failure cause determination method applied to a work vehicle having a work machine operated by a work machine hydraulic cylinder and a sensor for indirectly or directly detecting a stroke of the work machine hydraulic cylinder. There,
Sampling the stroke value detected by the sensor when the hydraulic cylinder for work implement reaches the stroke limit on each of the expansion side and the contraction side;
Calculating the standard deviation of the detected stroke value of the collected sensor separately for the expansion side and the contraction side;
Depending on whether both the standard deviation on the expansion side and the contraction side are less than a certain value, the sensor status is a group of “positional deviation”, “normal” or “sensor abnormality” or “backlash”. Or determining whether it is a “data inappropriate” group,
If it is determined that the sensor status is a group of “rattle” or “data inappropriate”, both the standard deviations on the expansion side and the contraction side are equal to or greater than a certain value, or the expansion side and the contraction side are Determining whether the state of the sensor is “backlash” or “data inappropriate” depending on whether only one of the standard deviations is greater than or equal to a certain value;
If it is determined that the sensor status is a group of “positional deviation”, “normal” or “sensor abnormality”, the positional deviation between the theoretical stroke limit value and the detected stroke value of the hydraulic cylinder for work implements is detected. Obtained for each of the stretch side and the contraction side, and depending on whether the deviation between the misalignment on the stretch side and the misalignment on the shrink side is less than a predetermined value or greater than a predetermined value, ”Or“ normal ”group or“ sensor abnormality ”, and
If it is determined that the sensor status is a group of “positional deviation” or “normal”, the positional deviation between the theoretical stroke limit value of the hydraulic cylinder for work implements and the detected stroke value is the expansion side and the contraction side. Determining whether the state of the sensor is “positional deviation” or “normal” according to whether or not at least one of them is equal to or greater than a predetermined value.
The second invention is the first invention,
When the sensor state is determined to be `` position deviation '', the sensor position deviation is corrected according to the position deviation between the theoretical stroke limit value of the hydraulic cylinder for work implements and the detected stroke value. To do.
第3発明は、第1発明において、
作業機用油圧シリンダ内の油圧が伸び側および縮み側それぞれでリリーフ圧に達したとき、あるいは作業機用油圧シリンダに圧油を供給する油圧ポンプの吐出圧がリリーフに達したときをもって、作業機用油圧シリンダが伸び側および縮み側それぞれでストローク限界に達したと判断し、その時点におけるセンサの検出ストローク値を採取すること
を特徴とする。
The third invention is the first invention,
When the hydraulic pressure in the work machine hydraulic cylinder reaches the relief pressure on the expansion side and the contraction side, or when the discharge pressure of the hydraulic pump that supplies the hydraulic oil to the work machine hydraulic cylinder reaches the relief, the work machine It is characterized in that it is determined that the hydraulic cylinder has reached the stroke limit on each of the expansion side and the contraction side, and the detection stroke value of the sensor at that time is collected.
第4発明は、第3発明において、
作業機用油圧シリンダ内の油圧が、軽負荷で作動していることを検出するしきい値から、リリーフ圧よりも僅かに低めに設定された圧に、急速に変化したことをもって、ストローク限界に達したと判断すること
を特徴とする。
The fourth invention is the third invention,
When the hydraulic pressure in the hydraulic cylinder for work implements changes rapidly from the threshold value for detecting that it is operating at a light load to a pressure set slightly lower than the relief pressure, the stroke limit is reached. It is characterized by judging that it has reached.
第5発明は、第3発明において、
作業機用油圧シリンダ内の油圧が、時間の経過につれて、軽負荷で作動していることを検出するしきい値から、リリーフ圧よりも僅かに低めに設定された圧に、順次変化したことをもって、ストローク限界に達したと判断すること
を特徴とする。
The fifth invention is the third invention,
As the hydraulic pressure in the hydraulic cylinder for work implements has gradually changed from the threshold value for detecting operation with a light load to the pressure set slightly lower than the relief pressure over time. And determining that the stroke limit has been reached.
第1発明によれば、センサの状態が「正常」、「位置ずれ」、「センサ異常」、「ガタツキ」のいずれであるのかを正確に特定でき、センサの故障原因が、位置ずれを自動的に補正することが可能な「位置ずれ」であるのか、自動的に補正できない「センサ異常」、「ガタツキ」であるのかを判別することができる。これにより故障原因に応じた措置を早期に採ることができる。さらに、採取されたデータが不適正である場合には、「データ不適正」であると判断することができ、センサの故障と誤判断することがなくなる。これにより、故障原因の特定が正確に行われ、故障原因の判断結果の信頼性が向上する。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to accurately identify whether the sensor state is “normal”, “position shift”, “sensor abnormality”, or “backlash”, and the cause of the sensor failure is the position shift automatically. It is possible to discriminate whether it is “positional deviation” that can be corrected to “smooth”, “sensor abnormality” or “backlash” that cannot be automatically corrected. As a result, measures corresponding to the cause of the failure can be taken early. Furthermore, when the collected data is inappropriate, it can be determined that the data is “data inappropriate”, and it is not erroneously determined that the sensor is faulty. As a result, the cause of the failure is accurately identified, and the reliability of the determination result of the failure cause is improved.
第2発明では、センサの状態が「位置ずれ」と判断された場合に、作業機用油圧シリンダの理論ストローク限界値と検出ストローク値との間の位置ずれに応じて、センサの位置ずれを補正するようにしたので、作業現場にて自動的かつ迅速にセンサを故障状態から正常な状態に復旧させることができる。 In the second aspect of the invention, when the sensor state is determined to be “positional deviation”, the positional deviation of the sensor is corrected in accordance with the positional deviation between the theoretical stroke limit value and the detected stroke value of the hydraulic cylinder for the work implement. Therefore, the sensor can be automatically and quickly restored from the failure state to the normal state at the work site.
第3発明では、作業機用油圧シリンダ内の油圧が伸び側および縮み側それぞれでリリーフ圧に達したとき、あるいは作業機用油圧シリンダに圧油を供給する油圧ポンプの吐出圧がリリーフに達したときをもって、作業機用油圧シリンダが伸び側および縮み側それぞれでストローク限界に達したと判断し、その時点におけるセンサの検出ストローク値を採取して、センサの故障原因を判断するようにしたので、作業車両が作業機用油圧シリンダをストローク限界まで作動させることが通常行なわれる作業中に、逐次データを採取することができ、作業中にセンサの故障が発生すれば、早期に故障であると判断することができる。これにより作業中に位置ずれの補正が可能な故障が発生すれば、作業中にその補正を自動的に行い正常な状態に早期に復旧させ、作業を継続することが可能となる。また位置ずれの補正が不可能な故障であっても作業中に早期に故障原因が特定されるため、作業効率を損なうことなく早期に正常な状態に復旧させて作業を継続することが可能となる。具体的には、作業機用油圧シリンダ内の油圧が、軽負荷で作動していることを検出するしきい値から、リリーフ圧よりも僅かに低めに設定された圧に、急速に変化したことをもって、ストローク限界に達したと判断するか(第4発明)、あるいは、作業機用油圧シリンダ内の油圧が、時間の経過につれて、軽負荷で作動していることを検出するしきい値から、リリーフ圧よりも僅かに低めに設定された圧に、順次変化したことをもって、ストローク限界に達したと判断する(第5発明)。 In the third invention, when the hydraulic pressure in the working machine hydraulic cylinder reaches the relief pressure on each of the expansion side and the contraction side, or the discharge pressure of the hydraulic pump that supplies the hydraulic oil to the working machine hydraulic cylinder reaches the relief. Sometimes, it was determined that the hydraulic cylinder for work equipment reached the stroke limit on each of the expansion side and the contraction side, and the detection stroke value of the sensor at that time was sampled to determine the cause of the sensor failure. Data can be collected sequentially during work in which the work vehicle normally operates the hydraulic cylinder for work implements to the stroke limit, and if a sensor failure occurs during the work, it is determined that there is a failure at an early stage. can do. As a result, if a failure that can correct the misalignment occurs during the work, the work can be automatically corrected during the work to quickly recover to a normal state, and the work can be continued. In addition, even if it is a failure that cannot be corrected for misalignment, the cause of the failure is identified early during the work, so it is possible to continue the work by quickly restoring the normal state without losing work efficiency. Become. Specifically, the hydraulic pressure in the hydraulic cylinder for work implements has rapidly changed from a threshold value for detecting that it is operating at a light load to a pressure set slightly lower than the relief pressure. From the threshold value for detecting that the stroke limit has been reached (fourth invention) or detecting that the hydraulic pressure in the hydraulic cylinder for work implements is operating with light load as time passes, It is determined that the stroke limit has been reached when the pressure has been changed to a pressure set slightly lower than the relief pressure (fifth invention).
以下、図面を参照して本発明に係る作業車両におけるセンサの故障原因判断方法の実施の形態について説明する。 Embodiments of a sensor failure cause determination method for a work vehicle according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、ホイールローダ1の車体1aの前部に設けられた作業機2の構造を示している。
FIG. 1 shows the structure of a
同図1に示すように、作業機2は、ブーム3とバケット4からなり、車体1aには、ブーム3が上方向および下方向に回動軸3a回りに回動自在に取り付けられているとともに、ブーム3の先端には、バケット4がダンプ方向およびチルト方向に回動軸3b回りに回動自在に取り付けられている。
As shown in FIG. 1, the work implement 2 includes a
ブーム3には、ブーム用油圧シリンダ5のロッド5aが取り付けられているとともに、車体1aには、ブーム用油圧シリンダ5のボディ5bが取り付けられている。ブーム用油圧シリンダ5のロッド5aが伸長すると、ブーム3は、上方向に作動し、ブーム用油圧シリンダ5のロッド5aが縮退すると、ブーム3は、下方向に作動する。
A
ブーム3には、ベルクランク7が揺動自在に取り付けられている。ベルクランク7の長手方向の一方には、バケット用油圧シリンダ6のロッド6aが取り付けられている。車体1aには、バケット用油圧シリンダ6のボディ6bが取り付けられている。ベルクランク7の長手方向の他方には、ロッド8の一端が取り付けられており、ロッド8の他端は、バケット4に取り付けられている。バケット用油圧シリンダ6のロッド6aが伸長すると、バケット4は、チルト方向に作動し、バケット用油圧シリンダ6のロッド6aが縮退すると、バケット4は、ダンプ方向に作動する。
A bell crank 7 is swingably attached to the
ブーム3の根本の回動軸3aには、ブーム3の回転角θ(以下、ブーム角度θ)を検出するブーム角度センサ9が設けられている。
A
ここで、ブーム3が水平姿勢、つまりブーム回動軸3a、3b間を結ぶ線分が水平線に対して平行となっている姿勢を、ブーム角度θの零値(θ=0)とし、ブーム水平姿勢に対してブーム3が上昇する方向を+の値、ブーム水平姿勢に対してブーム3が下降する方向を−の値とする。
Here, when the
バケット4は、ベルクランク7の揺動に連動して回動するものであり、ベルクランク7の揺動軸7aには、ベルクランク7の揺動角φ(以下、ベルクランク角度φ)を検出するベルクランク角度センサ10が設けられている。ブーム角度センサ9、ベルクランク角度センサ10は、たとえばポテンショメータで構成される。
The bucket 4 rotates in conjunction with the swing of the bell crank 7, and the swing shaft 7 a of the bell crank 7 detects the swing angle φ (hereinafter, bell crank angle φ) of the bell crank 7. A bell
バケット用油圧シリンダ6のストロークLk(バケットシリンダストロークLk)は、ブーム角度θとベルクランク角度φと、ベルクランク7とロッド8を含むリンク機構に関する既知のデータとに基づいて一義的に算出することができる。なお、ブーム角度の代わりにブーム3の高さを検出して、ブーム高さに基づいてバケットシリンダストロークLkを算出することができる。バケットシリンダストロークLkは、最縮退時のストローク値を0とし、チルト側に伸長するに伴い増加する値であると定義する。
Stroke Lk of bucket hydraulic cylinder 6 (bucket cylinder stroke Lk) is uniquely calculated based on boom angle θ, bell crank angle φ, and known data relating to the link mechanism including bell crank 7 and
ブーム角度センサ9、ベルクランク角度センサ10は、バケットシリンダストロークLkを間接的に検出するセンサを構成する。
The
また、バケットシリンダストロークLkを直接的に検出するセンサを設けてもよい。 A sensor that directly detects the bucket cylinder stroke Lk may be provided.
ブーム用油圧シリンダ5のストロークLm(ブームシリンダストロークLm)は、ブーム角度θとブーム3に関する既知のデータとに基づいて一義的に算出することができる。
The stroke Lm (boom cylinder stroke Lm) of the boom hydraulic cylinder 5 can be uniquely calculated based on the boom angle θ and the known data regarding the
ブーム角度センサ9は、ブームシリンダストロークLkを間接的に検出するセンサを構成する。
The
また、ブームシリンダストロークLmを直接的に検出するセンサを設けてもよい。 A sensor that directly detects the boom cylinder stroke Lm may be provided.
ブーム3は、運転室に設けられたブーム用操作レバー11を操作することで作動される。
The
バケット4は、運転室に設けられたバケット用操作レバー12を操作することで作動される。 The bucket 4 is operated by operating a bucket operation lever 12 provided in the cab.
図2、図3は、ホイールローダ1に搭載されている油圧回路を示している。図2、図3のいずれかの油圧回路がホイールローダ1に搭載されている。
2 and 3 show a hydraulic circuit mounted on the
図2は、ブーム用制御弁15、バケット用制御弁16がポンプ吐出油路14に対して直列に配置された直列(シリーズ)回路構成を示している。図3は、ポンプ吐出油路14a、14bそれぞれにブーム用制御弁15、バケット用制御弁16が設けられた並列(パラレル)回路構成を示している。
FIG. 2 shows a series circuit configuration in which the
図2に示すように油圧ポンプ13は、可変容量型であり、その吐出口13aは、ポンプ吐出油路14に連通している。油圧ポンプ13は、図示しないエンジンによって駆動されて、タンク18から作動油を吸込み圧油をポンプ吐出油路14に吐出する。油圧ポンプ13の斜板13bは、斜板制御バルブ19によって駆動される。コントローラ20は、斜板制御指令を電気信号として電気制御バルブ21に出力する。電気制御バルブ21は、電気信号を油圧信号に変換して斜板制御バルブ19に出力する。
As shown in FIG. 2, the hydraulic pump 13 is a variable displacement type, and its
ポンプ吐出油路14には、油圧ポンプ13を上流側として、上流側にバケット用制御弁16が、下流側にブーム用制御弁15がそれぞれ設けられている。
The pump
バケット用制御弁16と油圧ポンプ13との間のポンプ吐出油路14には、リリーフ弁17が接続されている。リリーフ弁17は、バケット用制御弁16と油圧ポンプ13との間のポンプ吐出油路14が所定のリリーフ圧に達した場合に、圧油をタンク18にリリーフする。
A
ブーム用制御弁15、バケット用制御弁16は、流量方向制御弁である。ブーム用制御弁15は、ブーム用油圧シリンダ5に供給される圧油の方向および流量を制御する。バケット用制御弁16は、バケット用油圧シリンダ6に供給される圧油の方向および流量を制御する。
The
ブーム用制御弁15、バケット用制御弁16は、電磁比例制御弁である。
The
ブーム用制御弁15は、コントローラ20から出力される電気信号としてのブーム作動指令信号がブーム用制御弁15の電磁ソレノイド15aに加えられることより、作動する。
The
ブーム用操作レバー11には、ブーム操作方向検出手段11aが設けられている。ブーム操作方向検出手段11aは、ブーム用操作レバー11の操作方向、つまり「上げ操作」、「中立」、「下げ操作」の別および操作量を検出し、これらをブーム操作信号としてコントローラ20に出力する。コントローラ20では、ブーム操作信号に応じた弁位置にするためのブーム作動指令信号をブーム用制御弁15に出力する。ブーム用制御弁15は、ブーム作動指令信号に応じて作動する。
The boom operation lever 11 is provided with boom operation direction detection means 11a. The boom operation direction detection means 11a detects the operation direction of the boom operation lever 11, that is, the “up operation”, “neutral”, and “down operation” and the operation amount, and outputs them to the
ブーム操作信号の内容が「上げ操作」である場合には、ブーム用制御弁15の弁位置は、ボトム位置15Bに切り換えられる。これにより弁位置に応じた開口面積の開口を、圧油が通過し、その開口面積に応じた流量の圧油が油路22Bを介してブーム用油圧シリンダ5のボトム室5Bに供給されるとともに、ブーム用油圧シリンダ5のヘッド室5H内の圧油が油路22H、ブーム用制御弁15を介してタンク18に排出される。この結果、ブーム用油圧シリンダ5のロッド5aが伸長して、ブーム3が上げ方向に作動する。
When the content of the boom operation signal is “lifting operation”, the valve position of the
また、ブーム操作信号の内容が「下げ操作」である場合には、ブーム用制御弁15の弁位置は、ヘッド位置15Hに切り換えられる。これにより弁位置に応じた開口面積の開口を、圧油が通過し、その開口面積に応じた流量の圧油が油路22Hを介してブーム用油圧シリンダ5のヘッド室5Hに供給されるとともに、ブーム用油圧シリンダ5のボトム室5B内の圧油が油路22B、ブーム用制御弁15を介してタンク18に排出される。この結果、ブーム用油圧シリンダ5のロッド5aが縮退して、ブーム3が下げ方向に作動する。
Further, when the content of the boom operation signal is “lowering operation”, the valve position of the
また、ブーム操作信号の内容が「中立」である場合には、ブーム用制御弁15の弁位置は、中立位置15Cに切り換えられる。これにより開口が閉まり、ブーム用油圧シリンダ5への圧油供給および同ブーム用油圧シリンダ5からの圧油排出が遮断される。この結果、ブーム用油圧シリンダ5のロッド5aの作動が停止して、ブーム3の作動が停止する。
When the contents of the boom operation signal are “neutral”, the valve position of the
一方、バケット用制御弁16は、コントローラ20から出力される電気信号としてのバケット作動指令信号がバケット用制御弁16の電磁ソレノイド16aに加えられることより、作動する。
On the other hand, the
バケット用操作レバー12には、バケット操作方向検出手段12aが設けられている。バケット操作方向検出手段12aは、バケット用操作レバー12の操作方向、つまり「チルト操作」、「中立」、「ダンプ操作」の別および操作量を検出し、これらをバケット操作信号としてコントローラ20に出力する。コントローラ20では、バケット操作信号に応じた弁位置にするためのバケット作動指令信号をバケット用制御弁16に出力する。バケット用制御弁16は、バケット作動指令信号に応じて作動する。
The bucket operation lever 12 is provided with bucket operation direction detection means 12a. The bucket operation direction detection means 12a detects the operation direction of the bucket operation lever 12, that is, “tilt operation”, “neutral”, “dump operation”, and the operation amount, and outputs these to the
バケット操作信号の内容が「チルト操作」である場合には、バケット用制御弁16の弁位置は、ボトム位置16Bに切り換えられる。これにより弁位置に応じた開口面積の開口を、圧油が通過し、その開口面積に応じた流量の圧油が油路23Bを介してバケット用油圧シリンダ6のボトム室6Bに供給されるとともに、バケット用油圧シリンダ6のヘッド室6H内の圧油が油路23H、バケット用制御弁16を介してタンク18に排出される。この結果、バケット用油圧シリンダ6のロッド6aが伸長して、バケット4がチルト方向に作動する。
When the content of the bucket operation signal is “tilt operation”, the valve position of the
また、バケット操作信号の内容が「ダンプ操作」である場合には、バケット用制御弁16の弁位置は、ヘッド位置16Hに切り換えられる。これにより弁位置に応じた開口面積の開口を、圧油が通過し、その開口面積に応じた流量の圧油が油路23Hを介してバケット用油圧シリンダ6のヘッド室6Hに供給されるとともに、バケット用油圧シリンダ6のボトム室6B内の圧油が油路23B、バケット用制御弁16を介してタンク18に排出される。この結果、バケット用油圧シリンダ6のロッド6aが縮退して、バケット4がダンプ方向に作動する。
When the content of the bucket operation signal is “dump operation”, the valve position of the
また、バケット操作信号の内容が「中立」である場合には、バケット用制御弁16の弁位置は、中立位置16Cに切り換えられる。これにより開口が閉まり、バケット用油圧シリンダ6への圧油供給および同バケット用油圧シリンダ6からの圧油排出が遮断される。この結果、バケット用油圧シリンダ6のロッド6aの作動が停止して、バケット4の作動が停止する。
When the content of the bucket operation signal is “neutral”, the valve position of the
各油路22B、22H、23B、23Hにはそれぞれ、チェック弁で構成されたサクションバルブ24B、24H、25B、25Hが接続されている。各サクションバルブ24B、24H、25B、25Hはそれぞれ、タンク18からボトム室5Bの方向、タンク18からヘッド5H室の方向、タンク18からボトム室6Bの方向、タンク18からヘッド室6Hの方向のみの圧油の流れを許容することで、ボトム室5B、ヘッド5H、ボトム室6B、ヘッド室6Hがそれぞれ負圧になった場合に、タンク18から圧油を吸い込みボトム室5B、ヘッド5H、ボトム室6B、ヘッド室6Hそれぞれに供給するように作用する。
各油路22B、22H、23B、23Hにはそれぞれ、リリーフ弁26B、26H、27B、27Hが接続されている。各リリーフ弁26B、26H、27B、27Hはそれぞれ、ボトム室5B、ヘッド5H、ボトム室6B、ヘッド室6H内の油圧がリリーフ圧が達した場合に圧油をタンク18にリリーフする。
ブーム角度センサ9で検出されたブーム角度θを示す信号およびベルクランク角度センサ10で検出されたベルクランク角度φを示す信号は、コントローラ20に入力される。コントローラ20では、ブーム角度θとベルクランク角度φとに基づいてバケットシリンダストロークLkが算出される。また、ブーム角度θに基づいてブームシリンダストロークLmが算出される。
A signal indicating the boom angle θ detected by the
以上図2につき説明したが、図3に示す並列回路構成では、ポンプ吐出油路14がポンプ吐出油路14a、14bに分岐されて、ポンプ吐出油路14a、14bそれぞれにブーム用制御弁15、バケット用制御弁16が設けられている他は、図2に示す直列回路構成と同じであるので繰り返しの説明は省略する。
As described above with reference to FIG. 2, in the parallel circuit configuration shown in FIG. 3, the pump
図2に示す直列回路構成では、油圧ポンプ13からみて上流側にバケット用制御弁16が配置されており、バケット優先回路となっている。このためフルバケット操作を行うと、下流側のブーム用制御弁15に吐出油が流れにくくなり、ブーム3の作動が抑制されることになる。
In the series circuit configuration shown in FIG. 2, the
一方、図3に示す並列回路構成では、両制御弁15、16を同様に作動させると、負荷が軽い方の制御弁に吐出油が流れ易くなる。ホイールローダ1は、一般的にバケット優先である必要があるため、バケット操作と同時にブーム操作が行われた場合、コントローラ20から、ブーム用制御弁15の作動を抑制したブーム作動指令信号を出力することで、直列回路相当の動作を行なわせることができる。
On the other hand, in the parallel circuit configuration shown in FIG. 3, when both control
図2、図3に示したハード構成は、既存のホイールローダ1に備えられているものである。以下では、コントローラ20で行われる本発明の方法について説明する。本発明は、既存のハード構成に新たに構成要素を追加したり改変することなく、コントローラ20にインストールされるプログラムあるいは記憶されるべきデータを適宜追加、改変するだけで、容易に実施することができる。
The hardware configuration shown in FIGS. 2 and 3 is provided in the existing
図4は、コントローラ20の記憶手段20Mに記憶された内容を示している。記憶手段20Mには、バケット用油圧シリンダ6の伸び側および縮み側それぞれにおけるストローク限界が、ブーム角度θと、バケットシリンダストロークLkとによって特定される作業機姿勢に対応づけられて記憶されている。以下、図4について図5と関連付けて説明する。
FIG. 4 shows the contents stored in the storage means 20M of the
図4の横軸は、ブーム角度θであり、図中左方向はブーム3が下がる方向であり、図中右方向はブーム3が上がる方向である。図中左側にいくほどブーム3が低い作業機姿勢となり、図中右側にいくほどブーム3が高い作業機姿勢となる。
The horizontal axis in FIG. 4 is the boom angle θ, the left direction in the figure is the direction in which the
図4の縦軸は、バケットシリンダストロークLkであり、図中上方向はバケット4がチルト側(伸び側)に作動する方向であり、図中下方向はバケット4がダンプ側(縮み側)に作動する方向である。 The vertical axis of FIG. 4 is the bucket cylinder stroke Lk, the upper direction in the figure is the direction in which the bucket 4 operates on the tilt side (extension side), and the lower direction in the figure is the bucket 4 on the dump side (contraction side). The direction of operation.
図5(a)、(b)、(c)、(d)、(e)はそれぞれ、作業機2の各姿勢を示す。 5A, 5B, 5C, 5D, and 5E respectively show the postures of the work implement 2.
図5(a)、(b)、(c)、(d)、(e)の作業機姿勢はそれぞれ、図4における(a)点(b)点、(c)点、(d)点、(e)点における作業機姿勢に対応する。たとえば、現在の作業機2の姿勢が(a)点の姿勢であるとすると、それぞれ矢印で示す方向にブーム3、バケット4を作動させることで、各(b)点、(c)点、(d)点、(e)点における作業機姿勢となる。
5 (a), (b), (c), (d), and (e) are respectively the positions (a), (b), (c), and (d) in FIG. (E) Corresponds to the work machine posture at point. For example, assuming that the current posture of the work implement 2 is the posture of the point (a), by operating the
図4に示すラインLN1、LN2、LN3、LN4はそれぞれ、「ブーム上げ操作によってバケット4がチルト方向に強制的に作動するライン」、「バケット4がダンプ方向でストロークエンドになっているライン」、「ブーム下げ操作によってバケット4がダンプ方向に強制的に作動するライン」、「バケット4がチルト方向でストロークエンドになっているライン」であり、これらは「バケット用油圧シリンダ6のチルト側(伸び側)およびダンプ側(縮み側)それぞれにおけるストローク限界」である。 The lines LN1, LN2, LN3, and LN4 shown in FIG. 4 are “a line in which the bucket 4 is forcibly operated in the tilt direction by the boom raising operation”, “a line in which the bucket 4 is at the stroke end in the dump direction”, “Line in which the bucket 4 is forcibly operated in the dumping direction by the boom lowering operation” and “Line in which the bucket 4 is at the stroke end in the tilt direction”. These are “tilt side (extension of the bucket hydraulic cylinder 6). Side) and dumping side (shrinking side) ”.
ここで「ストローク限界」とは、「ストロークエンド」または「機構限界」のことである。 Here, “stroke limit” means “stroke end” or “mechanism limit”.
「ストロークエンド」とは、バケット用油圧シリンダ6のロッド6aが最も縮退した位置あるいはロッド6aが最も伸長した位置にあることをいう。「機構限界」とは、作業機2がストッパに当接されることによってバケット用油圧シリンダ6のロッド6aの動きが規制されることをいう。機構限界になったときは、ストロークエンドに達していない。
“Stroke end” means that the
図5(b)(図4の(b)点)は、ブーム3が高い位置にあり、かつバケット3がダンプ状態にあるときに「機構限界」に達した作業機姿勢を例示している。この作業機姿勢(b)は、ラインLN1上にある。
FIG. 5B (point (b) in FIG. 4) exemplifies the working machine posture that has reached the “mechanism limit” when the
作業機姿勢(b)の状態からブーム3を更に上昇させると、ラインLN1に沿ってバケット4がチルト方向に強制的に作動する。このときの動きを図4に矢印A1にて示す。また作業機姿勢(b)の状態からブーム3を下降させると、ラインLN1に沿ってバケット4がダンプ方向に強制的に作動する。このときの動きを図4に矢印A2にて示す。
When the
ラインLN1上の作業機姿勢となったときのバケットシリンダストロークLkを「ストッパエンド」と呼ぶ。ストッパエンドの値は、ブーム角度θが大きくなるに伴い、チルト側に移行して、増加する。 The bucket cylinder stroke Lk when the working machine posture is on the line LN1 is referred to as “stopper end”. The value of the stopper end shifts to the tilt side and increases as the boom angle θ increases.
図5(c)(図4の(c)点)は、ブーム3が低い位置にあり、かつバケット3がダンプ方向でストロークエンドに達した作業機姿勢を例示している。この作業機姿勢(c)は、ラインLN2上にある。
FIG. 5C (point (c) in FIG. 4) exemplifies a working machine posture in which the
図5(d)(図4の(d)点)は、ブーム3が低い位置にあり、かつバケット3がチルト状態にあるときに「機構限界」に達した作業機姿勢を例示している。この作業機姿勢(d)は、ラインLN3上にある。ブーム3が低い位置にあるときにバケット3をチルト側に作動せると、ストロークエンドに達する前にバケット4がストッパ3cに当たる。このときも「ストッパエンド」となる(図5(d)参照)。
FIG. 5D (point (d) in FIG. 4) exemplifies the work implement posture that has reached the “mechanism limit” when the
図5(e)(図4の(e)点)は、ブーム3が高い位置にあり、かつバケット3がチルト方向でストロークエンドに達した作業機姿勢を例示している。この作業機姿勢(e)は、ラインLN4上にある。ブーム角度θが一定値以上になりブーム3が高い位置にあるときにはバケット3をチルト側に作動せると、ストッパ3cに当ることなくストロークエンドに達する(図5(e)参照)。
FIG. 5E (point (e) in FIG. 4) exemplifies a work implement posture in which the
上述の各ラインLN1、LN2、LN3、LN4は、予めバケット用油圧シリンダ6の理論ストローク限界値Lk0と理論ブーム角度値θ0のデータとして予め記憶されているものとする。
Each of the lines LN1, LN2, LN3, and LN4 is stored in advance as data of the theoretical stroke limit value Lk0 and the theoretical boom angle value θ0 of the bucket
しかし、前述のごとく経年経過などによりベルクランク角度センサ10で位置ずれなどの故障が生じると、ストローク限界になったときの検出バケットシリンダストローク値Lkは、理論ストローク限界値Lk0からずれてくる。
However, if a failure such as displacement occurs in the bell crank
ここで、作業中に、バケット用油圧シリンダ6がストローク限界に達するまで作動すると、バケット用油圧シリンダ6のボトム室6B側またはヘッド室6H側の油は逃げ場を失い、ボトム室6B側またはヘッド室6H側の油圧は、リリーフ弁27B、27Hの設定リリーフ圧に到達する。よって、作業中に、ホイールローダ1の作業機姿勢がストローク限界に達し、リリーフ弁27B、27Hの設定リリーフ圧に達した時点のブーム角度θと、バケットシリンダストロークLkを計測すれば、理論ストローク限界値Lk0に対する検出ストローク値の位置ずれを求めることができる。
Here, during operation, when the
また、作業中に、バケット用油圧シリンダ6がストローク限界に達するまで作動すると、油圧ポンプ13の吐出圧(以下、ポンプ圧)がリリーフ弁17の設定リリーフ圧に到達する。よって、作業中に、ホイールローダ1の作業機姿勢がストローク限界に達し、リリーフ弁17が設定リリーフ圧に達した時点のブーム角度θと、バケットシリンダストロークLkを計測すれば、同様にして、理論ストローク限界値Lk0に対する検出ストローク値の位置ずれを求めることができる。
Further, if the bucket
たとえば図2、図3に示すように、ポンプ吐出油路14内の油圧を検出する油圧センサ30を設け、油圧センサ30の検出値をコントローラ20に取り込むことでリリーフ弁17が設定リリーフ圧に達したことを判断することができる。
For example, as shown in FIGS. 2 and 3, a
図6は、ストローク限界に達した時点を判断する方法を説明する図である。 FIG. 6 is a diagram for explaining a method of determining when the stroke limit is reached.
図6(a)は、時間とポンプ圧Pとの関係を示したグラフであり、図6(b)は、図6(a)に対応させて、時間とバケットシリンダストロークLkとの関係を示したグラフである。なお、図6(a)、(b)では、バケットシリンダストロークLkがチルト側に伸長する場合(バケットシリンダストローク値Lkがプラス方向に増加する場合)を例示している。 FIG. 6 (a) is a graph showing the relationship between time and pump pressure P, and FIG. 6 (b) shows the relationship between time and bucket cylinder stroke Lk in correspondence with FIG. 6 (a). It is a graph. 6A and 6B illustrate a case where the bucket cylinder stroke Lk extends to the tilt side (a case where the bucket cylinder stroke value Lk increases in the plus direction).
図6(a)、(b)にそれぞれLM1、LM2にて示すように、例えば軽負荷の状態で、バケット用油圧シリンダ6のロッド6aが伸長し、ストローク限界に達すると、急激にポンプ圧Pが上昇しリリーフ圧に達する。よって、このときのポンプ圧Pの急変動を検出すれば、ストローク限界に達した時点を判断することができる。
As indicated by LM1 and LM2 in FIGS. 6A and 6B, respectively, when the
しかし、ホイールローダ1のように作業中に負荷が変動する作業車両の場合、つぎの点が懸念される。
However, in the case of a work vehicle such as the
(懸念事項1)
すなわち、バケット用油圧シリンダ6の伸縮時にかかる負荷は、積荷の有無や作動油の温度条件などにより異なる。負荷が大きい重負荷のときには、図6(a)、(b)にそれぞれLM3、LM4にて示すごとく変化し、圧力変動(LM3)は、軽負荷の場合の圧力変動(LM1)よりも小さくなる。
(Concern 1)
That is, the load applied when the bucket
このように負荷によって圧力変動の大きさが異なるため、圧力変動を正確に捉える計測が困難になることが懸念される。 As described above, since the magnitude of the pressure fluctuation varies depending on the load, there is a concern that it is difficult to accurately measure the pressure fluctuation.
また、ホイールローダ1のように、掘削作業時に岩盤が作業機2に衝突するなどして作業機2に外部から大きな力が加えられることがある作業車両の場合、つぎの点が懸念される。図6(c)、(d)はそれぞれ、図6(a)、(b)に対応する図であり、外力の影響を説明するための図である。
Further, in the case of a work vehicle such as the
(懸念事項2)
すなわち、たとえば掘削作業時に固い岩盤がバケット4に衝突すると、図6(c)、(d)にそれぞれLM5、LM6にて示すごとく変化し、ストローク限界、つまりストロークエンド、ストッパエンド以外のストローク値でポンプ圧Pがリリーフ圧になる。よって、ストローク限界時点の検出ストローク値を正確に求めるためには、このような外力による影響を除外する必要がある。
(Concern 2)
That is, for example, when a hard rock hits the bucket 4 during excavation work, it changes as indicated by LM5 and LM6 in FIGS. 6C and 6D, respectively, and the stroke limit, that is, a stroke value other than the stroke end and stopper end, The pump pressure P becomes the relief pressure. Therefore, in order to accurately obtain the detected stroke value at the stroke limit time, it is necessary to exclude the influence of such an external force.
懸念事項1を解消するために、実施例では、図7(a)、(b)に示すごとく、ポンプ圧Pに2段階のしきい値Pt1、Pt2を設定して、ポンプ圧Pが、急速に、P<Pt1からP>Pt2に変化したことをもって、ストローク限界に達したと判断して、ストローク限界時点の検出ストローク値を計測するようにしている。また時間の経過につれて、P<Pt1からP>Pt2に順次変化したことをもって、ストローク限界に達したと判断して、ストローク限界時点の検出ストローク値を計測してもよい。
In order to solve the
すなわち、図7(a)、(b)はそれぞれ、図6(a)、(b)に対応する図であり、実施例におけるバケット用油圧シリンダ6のチルト側ストローク限界時点を判断してチルト側ストローク値を計測する条件を説明する図である。
7 (a) and 7 (b) correspond to FIGS. 6 (a) and 6 (b), respectively, and the tilt side stroke limit time point of the
まず、バケット4が空荷の状態でかつ作動油温度などの検出可能な要因が一般的な条件となっている場合を想定して、しきい値Pt1、Pt2が設定される。しきい値Pt1は、負荷が軽負荷の状態でバケット用油圧シリンダ6がチルト側に作動していることを検出するしきい値である。しきい値Pt2は、リリーフ圧よりも僅かに低めに設定された圧であり、ポンプ圧がリリーフ圧に達したことを検出するためのしきい値である。Pt1、Pt2の値はそれぞれ、たとえば15MPa、30MPaに設定される。
First, the thresholds Pt1 and Pt2 are set on the assumption that the bucket 4 is in an empty state and that a detectable factor such as hydraulic oil temperature is a general condition. The threshold value Pt1 is a threshold value for detecting that the bucket
作業中に、バケット用油圧シリンダ6がチルト側(伸長側)に作動してバケットシリンダストロークLkの伸びが止まり、かつポンプ圧PがP<Pt1からP>Pt2に急速に上昇した時点で、チルト側ストローク限界に達した時点と判断し、その時点におけるバケットシリンダストロークLkをチルト側ストローク限界値として計測するとともに、その時点におけるブーム角度θを計測して、データを採取する。
During the operation, when the bucket
同様に、図7(c)、(d)はそれぞれ、図7(a)、(b)に対応する図であり、実施例におけるバケット用油圧シリンダ6のダンプ側ストローク限界時点を判断してダンプ側ストローク値を計測する条件を説明する図である。
Similarly, FIGS. 7C and 7D are diagrams corresponding to FIGS. 7A and 7B, respectively, and determine the dump side stroke limit time of the bucket
まず、同様にして、バケット4が空荷の状態でかつ作動油温度などの検出可能な要因が一般的な条件となっている場合を想定して、しきい値Pd1、Pd2が設定される。 First, similarly, the thresholds Pd1 and Pd2 are set on the assumption that the bucket 4 is in an empty state and that a detectable factor such as hydraulic oil temperature is a general condition.
作業中に、バケット用油圧シリンダ6がダンプ側(縮退側)に作動してバケットシリンダストロークLkの縮みが止まり、かつポンプ圧PがP<Pd1を経てP>Pd2になった時点で、ダンプ側ストローク限界に達した時点と判断し、その時点におけるバケットシリンダストロークLkをダンプ側ストローク限界値として計測するとともに、その時点におけるブーム角度θを計測して、データを採取する。
During the operation, when the bucket
なお、バケット用油圧シリンダ6が伸長側(チルト側)、縮退側(ダンプ側)のいずれに作動しているかは、バケット操作方向検出手段12aの検出信号からコントローラ20で判断することができる。
Whether the bucket
また、懸案事項2に関しては、後述するように、採取されたデータを統計的に処理し、平均値から離れたデータを除外した上でセンサの故障判断を行ったり、標準偏差が大きいデータを廃棄してセンサの故障とは判断しようないようにすることで、対処するようにしている。
Regarding
図8(a)、(b)、図9(a)、(b)はそれぞれ、図4に対応する図であり、図7で説明したごとく検出した検出ストローク値Lkと検出ブーム角度値θからなる作業機姿勢の点PT(以下、採取点PT)を複数採取して、これら各採取点PTと、各ラインLN1、LN2、LN3、LN4とを対比させたマップ図である。 8 (a), 8 (b), 9 (a), and 9 (b) are diagrams corresponding to FIG. 4. From the detected stroke value Lk and the detected boom angle value θ detected as described in FIG. FIG. 6 is a map diagram in which a plurality of points PT (hereinafter, sampling points PT) of a working machine posture are sampled and each of these sampling points PT is compared with each line LN1, LN2, LN3, LN4.
これら図8、図9を参照して、センサの各状態とマップ図の関係について説明する。 The relationship between each state of the sensor and the map diagram will be described with reference to FIGS.
(1)「位置ずれ」(図8(a))
センサの故障が「位置ずれ」の場合には、チルト側検出ストローク値の採取点PTがチルト側理論ストローク限界値Lk0のラインLN3、LN4に対してずれている方向と、ダンプ側検出ストローク値の採取点PTがダンプ側理論ストローク限界値Lk0のラインLN1、LN2に対してずれている方向とが一致する(「一方向への分布ずれ」)。図8(a)では、チルト側の各採取点PTがチルト側のラインLN3、LN4に対してダンプ側にほぼ等しい量ΔLkだけずれているとともに、ダンプ側の各採取点PTがダンプ側のラインLN1、LN2に対して同じダンプ側にほぼ等しい量ΔLkだけずれている場合を示しており、このような場合は、センサの故障原因は、位置ずれを補正することが可能な単純な「位置ずれ」と判断することができる。なお、同様にして、チルト側の各採取点PTがチルト側のラインLN3、LN4に対してチルト側にほぼ等しい量ΔLkだけずれているとともに、ダンプ側の各採取点PTがダンプ側のラインLN1、LN2に対して同じチルト側にほぼ等しい量ΔLkだけずれている場合にも、センサの故障原因は、位置ずれを補正することが可能な単純な「位置ずれ」と判断することができる。
(1) “Position shift” (FIG. 8A)
When the sensor failure is “position shift”, the sampling point PT of the tilt side detection stroke value is shifted with respect to the lines LN3 and LN4 of the tilt side theoretical stroke limit value Lk0, and the dump side detection stroke value is The direction in which the sampling point PT is deviated from the lines LN1 and LN2 of the dump side theoretical stroke limit value Lk0 coincides ("distribution deviation in one direction"). In FIG. 8A, each sampling point PT on the tilt side is shifted from the tilt side lines LN3 and LN4 by an amount ΔLk that is substantially equal to the dump side, and each sampling point PT on the dump side is a line on the dump side. This shows a case where LN1 and LN2 are deviated by substantially the same amount ΔLk on the same dump side. In such a case, the cause of the sensor failure is a simple “positional deviation that can correct the positional deviation. Can be determined. Similarly, each sampling point PT on the tilt side is deviated from the tilt side lines LN3 and LN4 by substantially the same amount ΔLk on the tilt side, and each sampling point PT on the dump side is shifted to the line LN1 on the dump side. Also, even when the amount of deviation ΔLk is substantially equal to the same tilt side with respect to LN2, it can be determined that the cause of the sensor failure is a simple “positional deviation” that can correct the positional deviation.
「位置ずれ」は、各採取点PTのばらつきがチルト側、ダンプ側の両方で正常時の分布範囲に収まっていること、つまり位置ずれΔLkの標準偏差σが所定のレベル未満であることが前提となる。また、位置ずれΔLkの量が所定のしきい値未満になっている場合には、センサの故障ではなく「正常」と判断することができる。 “Position shift” is based on the assumption that the variation of each sampling point PT is within the normal distribution range on both the tilt side and the dump side, that is, the standard deviation σ of the position shift ΔLk is less than a predetermined level. It becomes. Further, when the amount of the positional deviation ΔLk is less than a predetermined threshold value, it can be determined that the sensor is “normal” rather than a sensor failure.
なお、位置ずれΔLkの値は、チルト側理論ストローク限界値Lk0のラインLN3、LN4およびダンプ側理論ストローク限界値Lk0のラインLN1、LN2の正常値よりチルト側に分布した場合に正の値を、ダンプ側に分布した場合に負の値をとる。 The value of the positional deviation ΔLk is a positive value when distributed on the tilt side from the normal values of the lines LN3 and LN4 of the tilt side theoretical stroke limit value Lk0 and the lines LN1 and LN2 of the dump side theoretical stroke limit value Lk0. Takes a negative value when distributed on the dump side.
(2)「ガタツキ」(図8(b))
センサの故障が「ガタツキ」の場合には、チルト側検出ストローク値の採取点PTがチルト側理論ストローク限界値Lk0のラインLN3、LN4に対して大きくばらつくとともに、ダンプ側検出ストローク値の採取点PTがダンプ側理論ストローク限界値Lk0のラインLN1、LN2に対して大きくばらつく(「異常なばらつき」)。図8(b)では、チルト側の各採取点PTが、チルト側のラインLN3、LN4に対して正常時の分布範囲以上に異常にばらつくとともに、ダンプ側の各採取点PTがダンプ側のラインLN1、LN2に対して正常時の分布以上に異常にばらついている場合を示しており、このような場合は、センサの故障原因は、「ガタツキ」と判断することができる。すなわち、位置ずれΔLkの標準偏差σがチルト側、ダンプ側の両方で所定のレベル以上である場合には、センサの故障原因は、「ガタツキ」であると判断される。
(2) “Backlash” (FIG. 8B)
When the sensor failure is “backlash”, the sampling point PT of the tilt side detection stroke value varies greatly with respect to the lines LN3 and LN4 of the tilt side theoretical stroke limit value Lk0, and the sampling point PT of the dump side detection stroke value Greatly varies with respect to the lines LN1 and LN2 of the dump side theoretical stroke limit value Lk0 ("abnormal variation"). In FIG. 8B, each sampling point PT on the tilt side varies abnormally beyond the normal distribution range with respect to the tilt side lines LN3 and LN4, and each sampling point PT on the dump side is a line on the dump side. A case is shown in which the distributions of LN1 and LN2 vary more abnormally than normal distribution. In such a case, the cause of the sensor failure can be determined to be “backlash”. That is, when the standard deviation σ of the positional deviation ΔLk is equal to or higher than a predetermined level on both the tilt side and the dump side, it is determined that the cause of the sensor failure is “rattle”.
(3)「データ不適正」
図8(b)と同様にして各採取点PTのばらつきが大きい場合であっても、チルト側、ダンプ側のうち一方のみでばらつきが大きい場合、たとえばチルト側の各採取点PTが、チルト側のラインLN3、LN4に対して正常時の分布範囲以上に異常にばらついてはいるが、ダンプ側の各採取点PTがダンプ側のラインLN1、LN2に対して正常時の分布範囲に収まっている場合には、採取されたデータは、作業機2に外部から大きな力が加えられた場合のデータを多数含むものとして、「データ不適正」と判断される。すなわち、位置ずれΔLkの標準偏差σがチルト側、ダンプ側のうちいずれか一方のみで所定のレベル以上である場合には、採取されたデータは「データ不適正」であると判断される。「データ不適正」と判断されると、センサの故障と判断されることなく、その標準偏差が大きいデータは廃棄される。
(3) “Data inappropriate”
Similarly to FIG. 8B, even when the variation of each sampling point PT is large, when the variation is large only on one of the tilt side and the dump side, for example, each sampling point PT on the tilt side is on the tilt side. The lines LN3 and LN4 vary more abnormally than the normal distribution range, but each sampling point PT on the dump side falls within the normal distribution range on the dump side lines LN1 and LN2 In this case, the collected data is determined to be “data inappropriate” because it includes a lot of data when a large force is applied to the
(4)「センサ異常」(図9(a)、(b))
センサの故障が「センサ異常」の場合には、チルト側検出ストローク値の採取点PTがチルト側理論ストローク限界値Lk0のラインLN3、LN4に対してずれている方向と、ダンプ側検出ストローク値の採取点PTがダンプ側理論ストローク限界値Lk0のラインLN1、LN2に対してずれている方向とが一致せず逆向きとなる(「逆方向への分布ずれ」)。図9(a)では、チルト側の各採取点PTがチルト側のラインLN3、LN4に対してダンプ側にほぼ等しい量ΔLkだけずれているとともに、ダンプ側の各採取点PTがダンプ側のラインLN1、LN2に対して逆のチルト側にほぼ等しい量ΔLkだけずれている場合を示している。また、図9(b)では、チルト側の各採取点PTがチルト側のラインLN3、LN4に対してチルト側にほぼ等しい量ΔLkだけずれているとともに、ダンプ側の各採取点PTがダンプ側のラインLN1、LN2に対して逆のダンプ側にほぼ等しい量ΔLkだけずれている場合を示している。このような場合は、センサの故障原因は、「センサ異常」と判断することができる。
(4) “Sensor Abnormality” (FIGS. 9A and 9B)
When the sensor failure is “sensor abnormality”, the direction in which the sampling point PT of the tilt side detection stroke value is deviated from the lines LN3 and LN4 of the tilt side theoretical stroke limit value Lk0 and the dump side detection stroke value The direction in which the sampling point PT is deviated from the lines LN1 and LN2 of the dump side theoretical stroke limit value Lk0 does not coincide with the direction ("distribution deviation in the reverse direction"). In FIG. 9A, each sampling point PT on the tilt side is shifted from the tilt side lines LN3 and LN4 by an approximately equal amount ΔLk on the dump side, and each sampling point PT on the dump side is on the dump side line. A case is shown in which the amount of deviation ΔLk is substantially equal to the opposite tilt side with respect to LN1 and LN2. Further, in FIG. 9B, each sampling point PT on the tilt side is shifted from the tilt side lines LN3 and LN4 by substantially the same amount ΔLk on the tilt side, and each sampling point PT on the dump side is on the dump side. This shows a case where the lines LN1 and LN2 are deviated by substantially the same amount ΔLk on the reverse dump side. In such a case, the cause of the sensor failure can be determined as “sensor abnormality”.
ただし「センサ異常」は、各採取点PTのばらつきがチルト側、ダンプ側の両方で正常時の分布範囲に収まっていること、つまり位置ずれΔLkの標準偏差σが所定のレベル未満であることが前提となる。また、互いに逆向きの位置ずれがあったとしても、位置ずれΔLkの量が所定のしきい値未満になっている場合には、センサの故障ではなく「正常」と判断することができる。 However, “sensor abnormality” means that the variation of each sampling point PT is within the normal distribution range on both the tilt side and the dump side, that is, the standard deviation σ of the positional deviation ΔLk is less than a predetermined level. It is a premise. Even if there is a position shift in the opposite direction, if the amount of the position shift ΔLk is less than a predetermined threshold, it can be determined that the sensor is “normal” rather than a sensor failure.
コントローラ20では、図10に示す処理手順にて、センサの状態若しくは故障原因が判断される。
In the
(データ採取;ステップ101〜105)
まず、図7にしたがい、バケット用油圧シリンダ6がチルト側(伸び側)およびダンプ側(縮み側)それぞれでリリーフ圧に達したときの検出ストローク値Lkと検出ブーム角度値θが採取される。
(Data collection; steps 101-105)
First, according to FIG. 7, the detected stroke value Lk and the detected boom angle value θ when the bucket
すなわち、まず、採取点PTのデータ数がチルト側、ダンプ側それぞれで規定数(たとえば100個)を超えたか否かが判断される(ステップ101)。
採取点PTのデータ数がチルト側、ダンプ側の少なくとも一方で規定数を超えていないと判断された場合には(ステップ101の判断NO)、データ採取が完了していないとして、つぎのステップ102で、図7(c)、(d)に示すダンプ側計測条件を満たしたか否かが判断される。つまりバケット用油圧シリンダ6のダンプ側への作動が停止して、ポンプ圧PがP<Pd1を経てP>Pd2になったか否かが判断される。なお、この場合、バケット用油圧シリンダ6のヘッド室6Hの油圧がリリーフ圧になったことを検出することで同様の判断を行うことができる(ステップ102;ダンプ側計測条件;図7(c)、(d))。かかるステップ102のダンプ側計測条件が成立した時点で(ステップ102の判断YES)、その時点におけるバケットシリンダストロークLkをダンプ側検出ストローク値として計測するとともに、その時点における検出ブーム角度θを検出ブーム角度値として計測し、点PTのデータを採取する(ステップ104)。
That is, first, it is determined whether or not the number of data at the sampling point PT exceeds a specified number (for example, 100) on each of the tilt side and the dump side (step 101).
If it is determined that the number of data at the sampling point PT does not exceed the specified number at least on one of the tilt side and the dump side (determination NO in step 101), it is determined that the data sampling has not been completed, and the
また、ステップ102のダンプ側計測条件が成立しなければ(ステップ102の判断NO)、つぎのステップ103で、図7(a)、(b)に示すチルト側計測条件を満たしたか否かが判断される。つまりバケット用油圧シリンダ6のチルト側への作動が停止して、ポンプ圧PがP<Pt1を経てP>Pt2になったか否かが判断される。なお、この場合、バケット用油圧シリンダ6のボトム室6Bの油圧がリリーフ圧になったことを検出することで同様の判断を行うことができる(ステップ103;チルト側計測条件;図7(a)、(b))。かかるステップ103のチルト側計測条件が成立した時点で(ステップ103の判断YES)、その時点におけるバケットシリンダストロークLkをチルト側検出ストローク限界値として計測するとともに、その時点における検出ブーム角度θを検出ブーム角度値として計測し、点PTのデータを採取する(ステップ105)。
If the dump-side measurement condition in
(平均値、分散、標準偏差をチルト側、ダンプ側の別に演算;ステップ106)
採取点PTのデータ数がチルト側、ダンプ側のそれぞれについて規定数を超えたと判断された場合には(ステップ101の判断YES)、ダンプ側の全採取点PT(ステップ104)、チルト側の全採取点PT(ステップ105)毎に、理論ストローク限界値Lk0と検出ストローク値Lkとの間の位置ずれΔLkが算出される(ΔLk=Lk−Lk0)。そして、この位置ずれΔLkの平均値Lkav、分散σ2、標準偏差σが、ダンプ側の全採取点PT、チルト側の全採取点PT毎に算出される。ここで、平均値Lkavから離れたデータを除外した上で、さらに平均値Lkavを再計算し、分散σ2、標準偏差σを再計算してもよい。たとえば位置ずれΔLkが平均値Lkav±σ以内に入っているデータを残し、位置ずれΔLkが平均値Lkav±σ外にあるデータは除外して、平均値Lkav、分散σ2、標準偏差σを再計算することができる。さらには、位置ずれΔLkが平均値Lkav±σ以内に入っているデータ数が全体のデータ数の90%以上になっていない場合には、採取されたデータを廃棄して、以下のセンサ故障の判断に用いないようにすることもできる。これにより懸念事項2が解消され、信頼性のあるデータに基づいてセンサの故障判断を行うことができる(ステップ106)。
(Calculate mean value, variance, standard deviation separately for tilt side and dump side;
If it is determined that the number of data at the sampling point PT exceeds the specified number for each of the tilt side and the dump side (YES at Step 101), all the sampling points PT at the dump side (Step 104) For each sampling point PT (step 105), a positional deviation ΔLk between the theoretical stroke limit value Lk0 and the detected stroke value Lk is calculated (ΔLk = Lk−Lk0). Then, the average value Lkav, variance σ2, and standard deviation σ of the positional deviation ΔLk are calculated for every dump-side sampling point PT and tilt-side all sampling point PT. Here, after excluding data far from the average value Lkav, the average value Lkav may be recalculated, and the variance σ2 and the standard deviation σ may be recalculated. For example, the data in which the positional deviation ΔLk is within the average value Lkav ± σ is left, the data in which the positional deviation ΔLk is outside the average value Lkav ± σ is excluded, and the average value Lkav, variance σ2, and standard deviation σ are recalculated. can do. Furthermore, when the number of data whose positional deviation ΔLk is within the average value Lkav ± σ is not 90% or more of the total number of data, the collected data is discarded and the following sensor failure It is also possible not to use it for judgment. As a result, the
以下では、図11(a)、(b)、図12(a)、(b)に示す各ヒストグラムを併せ参照して説明する。 Hereinafter, description will be made with reference to the histograms shown in FIGS. 11A, 11B, 12A, and 12B.
図11(a)、(b)、図12(a)、(b)はそれぞれ、規定数(100個)のデータから得られたヒストグラムを示している。横軸に位置ずれΔLkを取り、縦軸に度数をとっている。 11 (a), 11 (b), 12 (a), and 12 (b) each show a histogram obtained from a prescribed number (100) of data. The horizontal axis indicates the positional deviation ΔLk, and the vertical axis indicates the frequency.
図11(a)では、平均値Lkavが1.10(cm)、分散σ2が0.00018379、標準偏差σが0.01355692となっており、採取したデータが非常に平均値付近で収束しているのがわかる。 In FIG. 11A, the average value Lkav is 1.10 (cm), the variance σ2 is 0.00018379, and the standard deviation σ is 0.013555622, and the collected data converges very near the average value. I can see that
図11(b)では、平均値Lkavが1.10(cm)、分散σ2が0.0003043、標準偏差σが0.01744421となっており、図11(a)のヒストグラムよりもややばらつきが大きいものの、採取したデータが平均値付近で収束しているのがわかる。
In FIG. 11B, the average value Lkav is 1.10 (cm), the
図12(a)では、平均値Lkavが1.10(cm)、分散σ2が0.00062049、標準偏差σが0.02490964となっており、図11(b)のヒストグラムよりも更にばらつきが大きく、もはや採取したデータが平均値付近で収束しているとは言い難いのがわかる。
In FIG. 12A, the average value Lkav is 1.10 (cm), the
図12(b)では、平均値Lkavが1.11(cm)、分散σ2が0.00131353、標準偏差σが0.03624259となっており、ばらつきが大きいばかりでなく、ピークが平均値付近以外にもみられ、外部から力が加えられたことでストローク限界以外のデータを数多く採取した場合であることがわかる。 In FIG. 12 (b), the average value Lkav is 1.11 (cm), the variance σ2 is 0.00131353, and the standard deviation σ is 0.03624259. Not only the variation is large, but the peak is not near the average value. It can also be seen that a large amount of data other than the stroke limit was collected due to external force being applied.
(センサの状態が「位置ずれ」ないしは「正常」ないしは「センサ異常」のグループであるか、あるいは「ガタツキ」ないしは「データ不適正」のグループであるかの判断;ステップ107)
つぎに、チルト側およびダンプ側の標準偏差σの両方が一定値未満であるか否かに応じて、センサの状態が「位置ずれ」ないしは「正常」ないしは「センサ異常」のグループであるか、あるいは「ガタツキ」ないしは「データ不適正」のグループであるかが判断される。ここで、標準偏差σのしきい値である「一定値」は、たとえば0.02に設定される(ステップ107)。
(Determining whether the sensor state is a group of “positional deviation”, “normal” or “sensor abnormality”, or a group of “backlash” or “data improper”; step 107)
Next, depending on whether both the standard deviation σ on the tilt side and the dump side are less than a certain value, whether the sensor state is a group of “positional deviation” or “normal” or “sensor abnormality”, Alternatively, it is determined whether the group is “backlash” or “data inappropriate”. Here, the “constant value” that is the threshold value of the standard deviation σ is set to 0.02, for example (step 107).
(センサの状態が「ガタツキ」であるか、あるいは「データ不適正」であるかの判断;ステップ108、109、110)
チルト側の標準偏差σ、ダンプ側の標準偏差σのうち少なくともいずれか一方が一定値以上である場合には(ステップ107の判断「少なくとも一方が一定値以上」)、センサの状態が「ガタツキ」ないしは「データ不適正」のグループに入っているものと判断され、つぎに、チルト側およびダンプ側の標準偏差σの両方が一定値以上であるか、あるいはチルト側およびダンプ側の標準偏差σのうちいずれか一方のみが一定値以上であるかに応じて、センサの状態が「ガタツキ」であるか、あるいは「データ不適正」であるかが判断される(ステップ108)。
(Determining whether the sensor state is “backlash” or “data inappropriate”;
When at least one of the standard deviation σ on the tilt side and the standard deviation σ on the dump side is equal to or greater than a certain value (judgment in
すなわち、図8(b)に示すごとく、チルト側の各採取点PTが、チルト側のラインLN3、LN4に対して正常時の分布範囲以上に異常にばらつくとともに、ダンプ側の各採取点PTがダンプ側のラインLN1、LN2に対して正常時の分布以上に異常にばらついている場合には、位置ずれΔLkの標準偏差σがチルト側、ダンプ側の両方で一定値以上となり(ステップ108の判断「両方とも一定値以上」)、センサの故障原因は、「ガタツキ」であると判断される。たとえば、チルト側のデータ、ダンプ側のデータの両方が図12(a)に示す分布を呈している場合には、センサの故障原因は、「ガタツキ」であると判断されることになる。この場合、センサの故障原因は、「ガタツキ」である旨がオペレータあるいはサービスマンに、警報、エラーコードなどによって通知されることになる(ステップ109)。なお、採取したデータは、一定期間、証拠保存、解析を行うためにコントローラ20の所定の記憶領域に記憶されておかれ、その後、廃棄される(ステップ110)。
That is, as shown in FIG. 8B, each sampling point PT on the tilt side varies abnormally beyond the normal distribution range with respect to the lines LN3 and LN4 on the tilt side, and each sampling point PT on the dump side If the lines LN1 and LN2 on the dump side vary more abnormally than the normal distribution, the standard deviation σ of the positional deviation ΔLk becomes a certain value or more on both the tilt side and the dump side (determination in step 108) “Both are equal to or greater than a certain value”), it is determined that the cause of the sensor failure is “rattle”. For example, when both the tilt-side data and the dump-side data have the distribution shown in FIG. 12A, it is determined that the cause of the sensor failure is “rattle”. In this case, the operator or serviceman is notified by alarm, error code, or the like that the cause of the sensor failure is “rattle” (step 109). The collected data is stored in a predetermined storage area of the
これに対して図8(b)と同様にして各採取点PTのばらつきが大きい場合であっても、チルト側、ダンプ側のうち一方のみでばらつきが大きい場合、たとえばチルト側の各採取点PTが、チルト側のラインLN3、LN4に対して正常時の分布範囲以上に異常にばらついてはいるが、ダンプ側の各採取点PTがダンプ側のラインLN1、LN2に対して正常時の分布範囲に収まっている場合には、位置ずれΔLkの標準偏差σがチルト側、ダンプ側のうちいずれか一方のみで一定値以上となり(ステップ108の判断「一方のみ一定値以上」)、採取されたデータは「データ不適正」であると判断される。たとえば、チルト側のデータが図11(b)に示す正常なばらつきの分布を呈してはいるものの、ダンプ側のデータが図12(b)に示す異常なばらつきの分布を呈している場合には、採取されたデータは「データ不適正」であると判断されることになる。この場合、採取されたデータは、作業機2に外部から大きな力が加えられた場合のデータを多数含むものとして、センサの故障と判断することなく、廃棄される(ステップ110)。
On the other hand, even when the variation of each sampling point PT is large as in FIG. 8B, when the variation is large only on one of the tilt side and the dump side, for example, each sampling point PT on the tilt side. However, the sampling points PT on the dump side are in the normal distribution range with respect to the lines LN1 and LN2 on the dump side, although they vary more than the normal distribution range on the tilt side lines LN3 and LN4. If it is within the range, the standard deviation σ of the positional deviation ΔLk becomes a certain value or more on only one of the tilt side and the dump side (judgment in
(センサの状態が「位置ずれ」ないしは「正常」のグループであるか、あるいは「センサ異常」であるかの判断;ステップ111)
チルト側およびダンプ側の標準偏差σの両方が一定値未満であると判断された場合には(ステップ107の判断「両方とも一定値未満」)、センサの状態が「位置ずれ」ないしは「正常」ないしは「センサ異常」のグループに入っていると判断され、つぎに、チルト側平均値Lkavとダンプ側平均値Lkavとの偏差、つまり|チルト側平均値Lkav−ダンプ側平均値Lkav|が所定値(たとえば10mm)未満であるか、あるいは所定値(10mm)以上であるかに応じて、センサの状態が「位置ずれ」ないしは「正常」のグループであるか、あるいは「センサ異常」であるかが判断される(ステップ111)。所定値は、バケット用油圧シリンダ6のストローク量と比較して、適当と思われる値を用いる。
(Determining whether the sensor status is a group of “positional deviation” or “normal” or “sensor abnormal”; step 111)
When it is determined that both the standard deviation σ on the tilt side and the dump side are less than a certain value (judgment in
図9(a)に示すように、チルト側の各採取点PTがチルト側のラインLN3、LN4に対してダンプ側にほぼ等しい量ΔLkだけずれているとともに、ダンプ側の各採取点PTがダンプ側のラインLN1、LN2に対して逆のチルト側にほぼ等しい量ΔLkだけずれている場合、あるいは、図9(b)に示すように、チルト側の各採取点PTがチルト側のラインLN3、LN4に対してチルト側にほぼ等しい量ΔLkだけずれているとともに、ダンプ側の各採取点PTがダンプ側のラインLN1、LN2に対して逆のダンプ側にほぼ等しい量ΔLkだけずれている場合には、偏差|チルト側平均値Lkav−ダンプ側平均値Lkav|が所定値(たとえば10mm)以上となり(ステップ111の判断「所定値以上」)、センサの故障原因は「センサ異常」であると判断される。この場合、センサの故障原因は、「センサ異常」である旨がオペレータあるいはサービスマンに通知されることになる(ステップ112)。なお、採取したデータは、一定期間、証拠保存、解析を行うためにコントローラ20の所定の記憶領域に記憶されておかれ、その後、廃棄される(ステップ110)。
As shown in FIG. 9 (a), each sampling point PT on the tilt side is shifted from the tilt side lines LN3 and LN4 by substantially the same amount ΔLk on the dump side, and each sampling point PT on the dump side is dumped. When the side lines LN1 and LN2 are deviated by substantially the same amount ΔLk on the opposite tilt side, or as shown in FIG. 9B, each tilt-side sampling point PT is shifted to the tilt side line LN3, When the sampling point PT on the dump side is deviated by an amount ΔLk substantially equal to the opposite dump side with respect to the dump side lines LN1 and LN2 as well as being displaced by an amount ΔLk substantially equal to the tilt side with respect to LN4. The deviation | tilt side average value Lkav−dump side average value Lkav | is equal to or greater than a predetermined value (for example, 10 mm) (determination in
これに対して、偏差|チルト側平均値Lkav−ダンプ側平均値Lkav|が所定値(たとえば10mm)未満であると判断された場合には(ステップ111の判断「所定値未満」)、センサの状態は「位置ずれ」ないしは「正常」のグループに入っているものと判断されることになる。 On the other hand, when it is determined that the deviation | tilt side average value Lkav−dump side average value Lkav | is less than a predetermined value (for example, 10 mm) (determination “less than predetermined value” in step 111), The state is determined to be in the “positional deviation” or “normal” group.
(センサの状態が「位置ずれ」であるか、あるいは「正常」であるかの判断;ステップ113)
ステップ111で、センサの状態が「位置ずれ」ないしは「正常」のグループであると判断された場合には、つぎに、チルト側平均値Lkav、ダンプ側平均値Lkavのうち少なくとも一方が所定値以上であるか否かに応じて、センサの状態が「位置ずれ」であるか、あるいは「正常」であるかが判断される(ステップ113)。
(Determining whether the sensor state is “positional deviation” or “normal”; step 113)
If it is determined in
すなわち、チルト側平均値Lkav、ダンプ側平均値Lkavのうち少なくとも一方が所定値(たとえば5mm)以上であると判断された場合には(ステップ113の判断「少なくとも一方が所定値以上」、図8(a)に示すように、チルト側、ダンプ側の両方で同じ方向に位置ずれΔLkが生じており、その位置ずれΔLkが正常な範囲から外れている場合であり、センサの故障原因は、補正可能な「位置ずれ」であると判断される。たとえば、位置ずれΔLkの分布が図11(a)または図11(b)に示す分布を呈し、チルト側、ダンプ側のデータ両方で位置ずれの方向が一致している場合には、センサの故障原因は「位置ずれ」と判断されることになる。この場合、算出されたチルト側平均値Lkav、ダンプ側平均値Lkavに応じて、センサの位置ずれが自動的に補正される(ステップ114)。なお、データはその後、廃棄される(ステップ110)。
That is, when it is determined that at least one of the tilt-side average value Lkav and the dump-side average value Lkav is equal to or greater than a predetermined value (for example, 5 mm) (determination in
これに対して、チルト側平均値Lkav、ダンプ側平均値Lkavの両方が所定値(たとえば5mm)未満であると判断された場合には(ステップ113の判断「両方とも所定値未満」)、センサに故障はなく「正常」であると判断される。なお、データはその後、廃棄される(ステップ110)。
On the other hand, when it is determined that both the tilt side average value Lkav and the dump side average value Lkav are less than a predetermined value (for example, 5 mm) (determination in
以上、バケットシリンダストロークLkを間接的に検出するブーム角度センサ9、ベルクランク角度センサ10が設けられている場合を想定し、これらブーム角度センサ9、ベルクランク角度センサ10の故障等の状態を判断する場合について説明したが、バケットシリンダストロークLkを直接的あるいは間接的に検出する1つのセンサが設けられている場合には、この1つのセンサの故障等の状態を同様の手法によって判断することができる。
Assuming that the
また、同様にしてブームシリンダストロークLkを間接的に検出するブーム角度センサ9の故障等の状態、ブームシリンダストロークLkを直接的に検出するストロークセンサの故障等の状態についても同様の手法によって判断することができる。
Similarly, the state of the
実施例では、作業車両としてホイールローダを想定して説明したが、作業機用油圧シリンダによって作動する作業機を備え、作業機用油圧シリンダのストロークを直接的にあるいは間接的に検出するセンサを備えた作業車両であれば、油圧ショベル等の他の作業車両についても同様に本発明を適用することができる。 In the embodiment, the wheel loader has been described as a work vehicle. However, the work loader includes a work machine that is operated by a hydraulic cylinder for the work machine, and a sensor that directly or indirectly detects the stroke of the hydraulic cylinder for the work machine. The present invention can be similarly applied to other work vehicles such as a hydraulic excavator as long as it is a work vehicle.
以上のように実施例によれば、センサの状態が「正常」、「位置ずれ」、「センサ異常」、「ガタツキ」のいずれであるのかを正確に特定でき、センサの故障原因が位置ずれを自動的に補正することが可能な「位置ずれ」であるのか、自動的に補正できない「センサ異常」、「ガタツキ」であるのかを判別することができる。これにより故障原因に応じた措置を早期に採ることができる。さらに、採取されたデータが不適正である場合には、「データ不適正」であると判断することができ、センサの故障と誤判断することがなくなる。これにより、故障原因の特定が正確に行われ、故障原因の判断結果の信頼性が向上する。 As described above, according to the embodiment, it is possible to accurately identify whether the sensor state is “normal”, “position shift”, “sensor abnormality”, or “backlash”, and the cause of the sensor failure is the position shift. It is possible to determine whether it is “positional deviation” that can be automatically corrected, or “sensor abnormality” or “backlash” that cannot be automatically corrected. As a result, measures corresponding to the cause of the failure can be taken early. Furthermore, when the collected data is inappropriate, it can be determined that the data is “data inappropriate”, and it is not erroneously determined that the sensor is faulty. As a result, the cause of the failure is accurately identified, and the reliability of the determination result of the failure cause is improved.
また、センサの状態が「位置ずれ」と判断された場合に、作業機用油圧シリンダの理論ストローク限界値と検出ストローク値との間の位置ずれΔLkに応じて、センサの位置ずれを補正するようにしたので、作業現場にて自動的かつ迅速にセンサを故障状態から正常な状態に復旧させることができる。 Further, when it is determined that the sensor state is “positional deviation”, the positional deviation of the sensor is corrected in accordance with the positional deviation ΔLk between the theoretical stroke limit value and the detected stroke value of the working machine hydraulic cylinder. Therefore, the sensor can be automatically and quickly restored from the failure state to the normal state at the work site.
また、作業機用油圧シリンダ内の油圧が伸び側および縮み側それぞれでリリーフ圧に達したとき、あるいは作業機用油圧シリンダに圧油を供給する油圧ポンプの吐出圧がリリーフに達したときをもって、作業機用油圧シリンダが伸び側および縮み側それぞれでストローク限界に達したと判断し、その時点におけるセンサ検出ストローク値を採取して、センサの故障原因を判断するようにしたので、作業車両が作業機用油圧シリンダをストローク限界まで作動させることが通常行なわれる作業中に、逐次データを採取することができ、作業中にセンサの故障が発生すれば、早期に故障であると判断することができる。これにより作業中に位置ずれの補正が可能な故障が発生すれば、作業中にその補正を自動的に行い正常な状態に早期に復旧させ、作業を継続することが可能となる。また位置ずれの補正が不可能な故障であっても作業中に早期に故障原因が特定されるため、作業効率を損なうことなく早期に正常な状態に復旧させて作業を継続することが可能となる。 In addition, when the hydraulic pressure in the working machine hydraulic cylinder reaches the relief pressure on each of the expansion side and the contraction side, or when the discharge pressure of the hydraulic pump that supplies pressure oil to the working machine hydraulic cylinder reaches the relief, Since it was judged that the hydraulic cylinder for work equipment reached the stroke limit on each of the expansion side and the contraction side, the sensor detection stroke value at that time was collected and the cause of the sensor failure was judged. Data can be collected sequentially during work in which the machine hydraulic cylinder is normally operated to the stroke limit, and if a sensor failure occurs during the work, it can be determined early that the failure has occurred. . As a result, if a failure that can correct the misalignment occurs during the work, the work can be automatically corrected during the work to quickly recover to a normal state, and the work can be continued. In addition, even if it is a failure that cannot be corrected for misalignment, the cause of the failure is identified early during the work, so it is possible to continue the work by quickly restoring the normal state without losing work efficiency. Become.
1 ホイールローダ(作業車両)、2 作業機、3 ブーム、4 バケット、5 ブーム用油圧シリンダ、6 バケット用油圧シリンダ、9 ブーム角度センサ、10 ベルクランク角度センサ、20 コントローラ、20M 記憶手段
DESCRIPTION OF
Claims (5)
作業機用油圧シリンダが伸び側および縮み側それぞれでストローク限界に達したときのセンサの検出ストローク値を採取するステップと、
採取されたセンサの検出ストローク値の標準偏差を伸び側、縮み側の別に演算するステップと、
伸び側および縮み側の標準偏差の両方が一定値未満であるか否かに応じて、センサの状態が「位置ずれ」ないしは「正常」ないしは「センサ異常」のグループであるか、あるいは「ガタツキ」ないしは「データ不適正」のグループであるかを判断するステップと、
センサの状態が「ガタツキ」ないしは「データ不適正」のグループであると判断された場合には、伸び側および縮み側の標準偏差の両方が一定値以上であるか、あるいは伸び側および縮み側の標準偏差のうちいずれか一方のみが一定値以上であるかに応じて、センサの状態が「ガタツキ」であるか、あるいは「データ不適正」であるかを判断するステップと、
センサの状態が「位置ずれ」ないしは「正常」ないしは「センサ異常」のグループであると判断された場合には、作業機用油圧シリンダの理論ストローク限界値と検出ストローク値との間の位置ずれを伸び側および縮み側それぞれについて求め、それら伸び側の位置ずれと縮み側の位置ずれとの偏差が所定値未満であるか、あるいは所定値以上であるかに応じて、センサの状態が「位置ずれ」ないしは「正常」のグループであるか、あるいは「センサ異常」であるかを判断するステップと、
センサの状態が「位置ずれ」ないしは「正常」のグループであると判断された場合には、作業機用油圧シリンダの理論ストローク限界値と検出ストローク値との間の位置ずれが伸び側および縮み側のうち少なくとも一方について所定値以上であるか否かに応じて、センサの状態が「位置ずれ」であるか、あるいは「正常」であるかを判断するステップと
を含む作業車両におけるセンサの故障原因判断方法。 A sensor failure cause determination method applied to a work vehicle having a work machine operated by a work machine hydraulic cylinder and a sensor for indirectly or directly detecting a stroke of the work machine hydraulic cylinder. There,
Sampling the stroke value detected by the sensor when the hydraulic cylinder for work implement reaches the stroke limit on each of the expansion side and the contraction side;
Calculating the standard deviation of the detected stroke value of the collected sensor separately for the expansion side and the contraction side;
Depending on whether both the standard deviation on the expansion side and the contraction side are less than a certain value, the sensor status is a group of “positional deviation”, “normal” or “sensor abnormality” or “backlash”. Or determining whether it is a “data inappropriate” group,
If it is determined that the sensor status is a group of “rattle” or “data inappropriate”, both the standard deviations on the expansion side and the contraction side are equal to or greater than a certain value, or the expansion side and the contraction side are Determining whether the state of the sensor is “backlash” or “data inappropriate” depending on whether only one of the standard deviations is greater than or equal to a certain value;
If it is determined that the sensor status is a group of “positional deviation”, “normal” or “sensor abnormality”, the positional deviation between the theoretical stroke limit value and the detected stroke value of the hydraulic cylinder for work implements is detected. Obtained for each of the stretch side and the contraction side, and depending on whether the deviation between the misalignment on the stretch side and the misalignment on the shrink side is less than a predetermined value or greater than a predetermined value, ”Or“ normal ”group or“ sensor abnormality ”, and
If it is determined that the sensor status is a group of “positional deviation” or “normal”, the positional deviation between the theoretical stroke limit value of the hydraulic cylinder for work implements and the detected stroke value is the expansion side and the contraction side. Cause of failure of the sensor in the work vehicle including a step of determining whether the state of the sensor is “misalignment” or “normal” depending on whether or not at least one of them is a predetermined value or more Judgment method.
を特徴とする請求項1記載の作業車両におけるセンサの故障原因判断方法。 When the sensor state is determined to be `` position deviation '', the sensor position deviation is corrected according to the position deviation between the theoretical stroke limit value of the hydraulic cylinder for work implements and the detected stroke value. The sensor failure cause determination method for a work vehicle according to claim 1.
ストローク限界に達したと判断し、その時点におけるセンサの検出ストローク値を採取すること
を特徴とする請求項1記載の作業車両におけるセンサの故障原因判断方法。 When the hydraulic pressure in the work machine hydraulic cylinder reaches the relief pressure on the expansion side and the contraction side, or when the discharge pressure of the hydraulic pump that supplies the hydraulic oil to the work machine hydraulic cylinder reaches the relief, the work machine 2. The sensor failure cause determination method for a work vehicle according to claim 1, wherein it is determined that the hydraulic cylinder has reached a stroke limit on each of the expansion side and the contraction side, and a detection stroke value of the sensor at that time is collected. .
しきい値から、リリーフ圧よりも僅かに低めに設定された圧に、急速に変化したことをもって、ストローク限界に達したと判断すること
を特徴とする請求項3記載の作業車両におけるセンサの故障原因判断方法。 When the hydraulic pressure in the hydraulic cylinder for work implements changes rapidly from the threshold value for detecting that it is operating at a light load to a pressure set slightly lower than the relief pressure, the stroke limit is reached. 4. The sensor failure cause determination method for a work vehicle according to claim 3, wherein it is determined that the sensor has reached.
を特徴とする請求項3記載の作業車両におけるセンサの故障原因判断方法。 As the hydraulic pressure in the hydraulic cylinder for work implements has gradually changed from the threshold value for detecting operation with a light load to the pressure set slightly lower than the relief pressure over time. 4. The method according to claim 3, wherein it is determined that the stroke limit has been reached.
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