JP2021025325A - 建設機械および建設機械の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】建設機械における油圧機器やセンサの経年劣化による特性変化を検知し、流量演算を行う計算モデルを較正する。【解決手段】油圧機器の状態を検出する第1センサと作業部材の状態を検出する第２センサとを有し、コントローラは、較正指示が与えられた場合に、較正動作に移行して較正を行うためのリファレンス動作を実行する。この動作時の各センサの検出値を入力し、第1センサの検出値を用いて第1計算モデルにより第1流量を演算し、第２センサの検出値を用いて第２計算モデルにより第２流量を演算する。各流量と参照値との差分が閾値を超えているかどうかにより異常判断を行う。そして、異常と判断された流量を演算する計算モデルの較正を行う。【選択図】 図１

Description

本発明は、建設機械および建設機械の制御方法に関する。

建設機械による施工作業では、作業者が建設機械を操作しているために、作業者の熟練度により施工精度に大きな差がある。また、建設機械の施工作業は、概して厳しい環境下での作業となるので、作業者の確保や訓練も困難であるという問題もある。

このような背景から、情報通信技術（ＩＣＴ）の活用により高効率・高精度な施工を実現する情報化施工を実現するための建設機械の技術開発が盛んに行われている。情報化施工対応の建設機械（例えば、油圧ショベル）では、油圧機器に動作状態を計測するためのセンサを取付け、このセンサ情報を用いて油圧機器を制御することが行われている。

例えば、特開２０１８−１５９２１０号公報（特許文献１）には、作業を行うアタッチメント（ブーム、アーム、バケット）と、アタッチメントを動作させる油圧シリンダと、メインポンプと、メインポンプから油圧シリンダに流れる作動油の流量を制御するスプール型の制御弁と、アタッチメントに取付けたセンサ（角度センサ）と、センサの検知信号を入力し、制御指令に合致するように制御弁の開度を制御するコントローラ（制御装置）を備えた油圧ショベルが開示されている。そして、さらに、この特許文献１のコントローラでは、制御弁を通過する流量推定値と、油圧シリンダに流入する流量推定値とを求め、その２つの流量推定値の差に基づき、油圧シリンダを高精度に制御する。

特開２０１８−１５９２１０号公報

特許文献１では、コントローラが、制御弁を通過する流量推定値（第１流量）と、油圧シリンダに流入する流量推定値（第２流量）とを求め、その２つの流量推定値の差に基づき、その差をなくすよう制御指令（弁開度指令）を補正しているので高精度の流量制御を実現することができる。

しかし、２つの流量推定演算を行う計算モデルは事前に設定した数式を使用しているが、長期間の使用に伴い、センサや油圧機器の劣化になどの要因により、その推定演算の結果が実際の値と異なってくる場合が想定される。その場合、演算された流量は正確な値を示さない。正確でない流量を用いて、制御指令を補正することは高精度の制御を実現することはできない。
つまり、２つの演算された流量推定値が、両方ともに正確である場合には高精度の制御を実現できるが、少なくとも一方の流量が正確でなくなった場合には、それらの流量に基づいたフィードバック制御は精度の高い制御にはならない。

そこで、本発明の目的は、センサの出力を利用して流量を演算し油圧機器の制御を行う場合に、演算した流量の異常を自動的に判断し、異常と判断した場合には流量を演算する計算モデルを較正することができる建設機械及び建設機械の制御方法を実現することである。

上述した目的を達成するために、本発明は、その一例を挙げると、油圧機器と、該油圧機器により駆動される作業部材と、該油圧機器を制御するコントローラとを備えた建設機械であって、前記油圧機器の状態を検出する第１センサと前記作業部材の状態を検出する第２センサとを有し、前記コントローラは、較正指示により、較正を行うためのリファレンス動作を実行し、前記リファレンス動作の際の前記第１センサの検出値及び前記第２センサの検出値を入力し、前記第1センサの検出値を用いて第１の計算モデルにより前記油圧機器に供給する油の第1の流量を演算し、前記第２センサの検出値を用いて第２の計算モデルにより前記油圧機器に供給する圧油の第２の流量を演算し、前記第１の流量と参照値の差分と前記第２の流量と前記参照値の差分のいずれかが閾値を超えた場合に異常と判断し、前記異常と判断された方の流量を演算する前記計算モデルを較正する建設機械である。

本発明によれば、機器やセンサの経年変化等による流量演算の異常を特別なセンサ等を設けることなく判断し、異常を判断した場合には流量を演算する計算モデルを較正することができる。

本発明の実施例１における構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１における動作フロー図である。 本発明の実施例２における構成を示すブロック図である。 本発明の実施例２における動作フロー図である。 本発明の実施例２における状態遷移図である。 本発明の実施例３における構成を示すブロック図である。 本発明の実施例３における動作フローである。 本発明の実施例３における状態遷移図である。 本発明の実施例４における構成を示すブロック図である。 本発明の実施例４における動作フロー図である。 本発明の実施例４における状態遷移図である。

以下、本発明を、具体的な実施例により図面を参照用いて説明する。なお、以下の実施例では本発明を油圧ショベルに適用した例について説明するが、本発明は油圧ショベルに限定されるものではなく、油圧機器を用いた建設機械に広く適用することができる。また、以下の説明において、各図において共通する各装置や機器には同一の符号（番号）を用い、すでに説明した各装置や機器の説明を省略する場合がある。

≪本発明の実施例１≫
次に、本発明を油圧ショベルに適用した実施例１について、図１および図２により説明する。図１は、本発明における実施例１の構成を示す図である。図１において、コントローラ１を機能ブロック図として示しているが、実際には通常のコンピュータを使用して実現する。その場合、図１のコントローラ１内の各機能は、コントローラ内部のメモリに記憶したプログラムに従い、中央処理部（ＣＰＵ）が実行する。図２は、コントローラ１における処理の内、異常判断及び較正動作の処理の動作フローを示している。

（通常運転時の動作）
図１に示す油圧ショベルのコントローラ１の動作には、通常運転時の動作（作業）と、機器ないしはセンサの異常判断及び較正を行う動作とがある。以下、通常運転を行っている場合を「通常運転モード」と称し、異常判断及び較正動作を行っている場合を「較正動作モード」と称する。
まず通常運転時の動作（通常運転モード）について説明する。通常運転モードにおいては、作業者が図示しない操作装置を操作することにより、作業部材３の姿勢を制御するための操作量７が入力される。この操作量７は、指定された施工情報と周辺地形情報、作業進行具合等の情報に従ってコントローラ１に入力するようにしても良い。

この通常運転モードにおいて、スイッチ１４はａ側に切替られている。なお、後述するように、較正指示が出された場合には、スイッチ１４はｂ側に切替えられ、較正動作モードに移行する。

姿勢演算部１０は、角度センサ６の検出した角度を入力し、作業部材３の姿勢を演算する。期待流量指示器９は、操作量と姿勢演算部１０の演算結果を入力し、その差に応じた期待流量を求め、それを油圧機器制御演算部１１に出力する。また、油圧機器２には、圧力センサ４、およびストロークセンサ５が設置されている。圧力センサ４はバルブの一次側と二次側の圧力差を出力することが望ましいので、一次側と二次側に設けても良い。ストロークセンサ５はバルブのスプールの変位量を出力する。

第１流量演算部１２は、圧力センサ４、ストロークセンサ５の検出値を入力している。第１流量演算部１２は、これらの検出値を用いて、油圧機器２における油の流量を推定演算する。なお、以下では、圧力センサ４およびストロークセンサ５を総称して第１センサと称する場合がある。推定演算は、圧力センサ４、ストロークセンサ５の検出値から演算される。流量Ｑ_oを演算する計算モデル（数式モデル）は、例えば次の式（１）で示される。

ここで、Cは流量係数，Ａvはバルブの開口面積ΔPはバルブの一次側と二次側の圧力差，ρは作動油の密度を表す。このうちＡvはバルブのストローク量xの関数になっており，C,ρとともに予めコントローラ１内のメモリに保存されている。

油圧機器制御演算部１１は、この期待流量および第１流量演算部１２で演算される流量Ｑ_０に基づいて、油圧機器２を制御する。具体的には、期待流量を指令値とし、流量Ｑ_０をフィードバック値として、その差をなくすように油圧機器２のバルブの開度を調整し、油圧機器２に油量を供給制御する。これにより、油圧機器２に供給された油量に従い、作業部材３の姿勢が制御される。なお、この第１流量演算部で演算される流量Ｑ_０のことを、異常判断及び較正動作においては、第１流量と称する場合がある。

（異常判断および較正動作）
さて、次に、油圧機器及びセンサの出力の経年変化などによる異常判断および較正動作、すなわち較正動作モードについて説明する。この実施例１においては、油圧機器２と圧力センサ４およびストロークセンサ５（油圧系統）に経年変化等による劣化が生じるものとし、作業部材３および角度センサ６（作業部材系統）は正常であることが担保されていることを前提として説明する。これは、油圧機系統に比べて作業部材系統は摩耗などによる経年変化が殆どないことや、角度センサ６は例えばポテンショメータで実現できるので、点検、および較正が容易であることなどである。この実施例では、角度センサ６は、保守点検を行いあるいは他の較正手法により正常に維持することは容易である。

まず、この実施例１における較正動作モードの実行は、図示しない操作装置を利用して、作業者が較正指示８をコントローラ１に与えることにより開始される。これにより、較正動作モードに移行する。
なお、この実施例１では、作業者が較正指示８を与えることにより構成動作モードに移行しているが、油圧ショベルを一定時間稼働させた場合、あるいは一定期間経過毎に、自動的にコントローラ１に較正指示８を与えるようにしても良い。

図１において、較正指示８が入力されると、コントローラ１の較正動作指示器１３は、切替スイッチ１４、および切替スイッチ１５を、較正動作モードを実行する側（具体的には各スイッチのｂ側）に切替える。この切替によって、操作量７と姿勢演算部１０に基づく期待流量の出力が油圧機器制御演算部１１に入力されることはなくなり、また第１流量演算部１２の演算による第１流量Ｑ_０が油圧機器制御演算部１１に供給されなくなる。これにより、異常判断及び較正動作が開始される。

較正指示８が付与されたコントローラ１は、油圧機器制御演算部１１に対して、較正動作に対応した較正動作指示（リファレンス動作指示）を与える。較正動作指示の内容は、例えば、油圧ショベル１００のバケットが無負荷となるような初期動作をさせたのち，ブームのみの単独持ち上げ制御や，アームのみの単独引き下げ制御等である。この較正動作指示に従い、油圧機器制御演算部１１は、その指示に対応する制御信号を油圧機器２に出力し、作業部材３の動作を実行する。この動作が、図２のステップＳ１０１に対応する。

この動作の実行に伴い、圧力センサ４、ストロークセンサ５、角度センサ６は、それぞれ検出信号をコントローラ１に入力する。具体的には、油圧系統のセンサ（第1センサ）である圧力センサ４とストロークセンサ５の検出信号は、第１流量演算部１２に入力される。作業部材系統のセンサ（第２センサ）である角度センサ６の検出信号は、第２流量演算部１６に入力される。なお、以下では角度センサを第２センサと称する場合がある。

第１流量演算部１２では、第１流量Ｑ_oが式（１）の計算モデルにより演算される。一方、第２流量演算部１６では、角度センサ６の検出信号により、第２流量Ｑ_ｂが、例えば、次の式（２）を利用して演算される。

ここで、Ａｓは作業部材を駆動するアクチュエータ(油圧シリンダ)の有効断面積であり、vはシリンダの速度であり、作業部材３に取り付けられた角度センサ６のデータと，角度センサ６の取付け位置，および作業部材の寸法，構造の情報から逆算して求める。なお、移動速度vは角度センサ６以外にもシリンダのストローク量を直接観測するストロークセンサから直接求めても良いし，作業部材に設置されたセンサから間接的に求めても良い。
この２つの流量（第１流量Ｑ_o、および第２流量Ｑ_ｂ）の演算の処理動作が、図２のステップＳ１０２に相当する。

次に、これらのセンサの検出信号に基づく２つの流量（第１流量Ｑ_o、および第２流量Ｑ_ｂ）は、較正演算部１７に入力される。較正演算部１７では、それぞれ求められた２つの流量の差分（error＝|Ｑb−Ｑo|）を求める。
この差分の演算は、式（３）に示すような演算により求める。あるいは、二乗平均平方根などの指標でも良い。

この処理が、図２のステップＳ１０３に対応する。

続いて、較正演算部１７は、この差分が、予め記憶していた閾値（Ｑerr）以下であるかどうかを比較する。差分（|Ｑb−Ｑo|）が閾値Ｑerr以上であれば計算モデルを較正すべきであると判断し、差分が閾値以下であれば較正する必要がないと判断する。この動作が、図２のステップＳ１０３に対応する。

なお、この実施例では、第２センサ（角度センサ６）の検出値を用いて演算した第２流量Ｑbが正常であることが予め分かっているので、異常判断を行う際の差分を、第１流量と第２流量との差分（|Ｑb−Ｑo|）として求めている。しかし、本発明はこれに限定されない。すなわち、差分は、第１流量Ｑoと参照値Ｑrefとの差分として求めても良い。この場合、参照値Ｑrefには、予め正常時に求めていた第２流量Ｑbを用いる。後述の実施例では、演算により求めた流量と参照値Ｑrefとの差分を求め、この差分を閾値と比較して、異常を判断している。

さて、図１に戻り、較正演算部１７が異常を判断すると較正動作を実行する。較正が必要でない場合は、較正動作は終了し通常運転にもどる。図２の動作では、ステップＳ１０３において、ＮＯの判断の場合は較正の必要がないと判断し、処理を終了する。また、較正動作が必要と判断した場合（ＹＥＳの場合）は、次のステップＳ１０４に進む。

ここで、較正演算部１７は、製品の出荷時においては、正常時に差分が生じないように、２つの流量の差分演算結果が０（ゼロ）になるように調整しておく。
すなわち、次式（４）のように、補正項f(k),g(k)を出荷時に記憶させておく。

次に、較正演算部１７が、２つの流量の差分が閾値を超えたことを判断した場合には、第１流量演算部１２における流量演算に使用する計算モデルの較正動作を実行する。すなわち、図２におけるステップＳ１０４以降の動作を実行する。

まず、較正演算部１７は、計算モデルを較正するために流量演算のための数式を補正する。この実施例では、数式の補正は、式(1)を用いて第１流量Ｑoを計算しているので、演算された第２流量（Ｑｂ）と一致するように式（１）のC、ρやＡvなどの係数部分を調整する。あるいは、多項式で近似した数式モデルであれば多項式の係数部分を最小二乗法や勾配法等を用いて求めても良い。また、必要に応じて補正のための項を追加するなどしても良い。ニューラルネットワークのようなモデルであれば、Ｑｂを教師データ、入力を圧力センサ、ストロークセンサのデータとしてモデルを再学習させても良い。この動作が、図２におけるステップＳ１０４に対応する。

次に、コントローラ１（較正演算部１７）は、較正後の計算モデル（式（１））を用いて第１流量Ｑoの再計算を行う。第１流量は、第１流量演算部１２により演算する。第２流量Ｑbは第２流量演算部１６により再計算する。この実施例では第２流量Ｑbは正しいことを前提としているので、第２流量Ｑbを参照値として使用する。流量の再計算の動作は、図２におけるステップＳ１０５の動作に対応する。

続いて、較正演算部１７は、較正後の計算モデルにより第１流量演算部１２が演算した第１流量Ｑoと第２流量Ｑb（参照値）との差分を求める。そして、この２つの流量の差分が閾値Ｑerr以下になったかどうかを判断する。図２におけるステップＳ１０６が、この比較動作に対応する。なお、図２における、ステップＳ１０４〜ステップＳ１０６による較正動作は１回としているが、この較正動作は複数回繰り返しても良い。

この較正動作において、２つの流量の差分が閾値Ｑerrを下回った場合（図２のステップＳ１０４でＹＥＳの場合）には、この較正動作モードを終了させる。較正演算部１７による計算モデルの更新を行った結果、２つの流量の差分が閾値Ｑerrを下回った場合には、較正は正常に終了したことを表示装置（図示せず）に表示し、較正動作を終了する。較正動作終了後は、通常運転モードに戻る。この動作は、図２におけるステップＳ１０７に対応する。

較正演算部１７は、計算モデルの較正処理の結果、２つの流量の差分が閾値Ｑerr以下にならない場合（すなわち、許容範囲内にならない場合）には、較正動作を諦めて、終了させる。その場合、メンテナンスを推奨する旨を表示装置に表示した後に終了させる。この動作が、図２におけるステップＳ１０８である。

（通常運転への復帰）
計算モデルの較正（この実施例では、第１流量演算部１２の計算モデルの較正）が終了し正常な較正が行われたことを確認した場合、通常運転モードに移行する。通常運転モードへの移行は、切替スイッチ１４，１５を通常動作側に切替えることで行われる。これにより、流量指示値と流量計算結果が油圧機器制御演算部１１に入力されるように切替わり通常運転モードとなる。

（実施例1の効果）
以上説明したように、機器やセンサの経年変化等による流量演算の異常状態を特別なセンサ等を設けることなく油圧機器側の異常状態を判断することができ、異常状態と判断した場合には第１流量演算部１２における計算モデルを較正することができる。そのため、長期間高精度の制御動作を実現することが可能となる。また、この計算モデルの較正動作は、追加のセンサや較正用の環境を構築しなくても可能でありメンテナンスコストが低減する。

≪本発明の実施例２≫
次に、本発明の実施例２について、図３〜図５を用いて説明する。図３は、本発明における実施例２の構成を示す図である。図３におけるコントローラ１は、説明の都合上機能ブロック図として示しているが、実際には通常のコンピュータを使用して実現する。その場合、図３のコントローラ１内の各機能は、コントローラ内部のメモリに記憶したプログラムに従い、中央処理部（ＣＰＵ）が実行する。図４は、コントローラ１における処理の内、異常判断動作及び較正動作の処理の動作フローを示している。図５は、この実施例２における動作遷移を示す遷移図である。

さて、上述した実施例１では、作業部材３および角度センサ６は正常であることが担保されていることを前提とし、油圧系統側である油圧機器２および第１センサ（圧力センサ４，ストロークセンサ５）に経年変化が生じるものとして、計算モデルの較正を行う例とした。しかし、作業部材３および角度センサ６が正常であることが担保できない場合もある。

そこで、本発明の実施例２では、第１センサ（圧力センサ４、ストロークセンサ５）側の油圧機器系統、第２センサ（角度センサ６）側の作業部材系統のいずれかの異常判断を行い、異常側の系統の計算モデルを較正する構成としたものである。したがって、本発明の実施例１と実施例２とでは、多くの機器や、動作内容が共通する。そのため、実施例２の説明では、実施例１との相違部分を中心に説明し、すでに説明した内容については省略または簡単な説明に留める。

図３において、図1の場合と異なるのは、コントローラ1内に異常系統特定部１８と、切替スイッチ１９とを新たに設けたことである。異常系統特定部１８は、油圧系統と、作業部材系統のいずれに異常が発生しているかを判断する機能を有する。そして、いずれかの系統において異常を判断すると、その異常側の系統の計算モデルを較正する。切替スイッチ１９は、いずれかの系統の異常判断時に異常側の計算モデルを較正するかを切替えるために使用される。

（通常運転時の動作）
まず、通常運転時の動作は、図１の場合と同様なので省略する。

（異常判断及び較正動作）
図３において、この実施例２における較正動作モードへの移行は、実施例１と同様に、図示しない操作装置を利用して、作業者が較正指示８をコントローラ１の較正動作指示器１３に与えることで実施される。較正指示８により、較正動作指示器１３は切替スイッチ１４，１５を切替え、較正動作モードに移行し、異常判断および較正動作が開始される。つまり、図４における動作がスタートする。

この動作開始により、油圧機器制御演算部１１に較正動作に対応した較正動作指示（リファレンス動作指示）を与える。リファレンス動作指示の内容は、例えば、油圧ショベル１００のバケットが無負荷となるような初期動作をさせたのち，ブームのみの単独持ち上げ制御や，アームの単独引下げ制御等である。この較正動作指示に従い、油圧機器制御演算部１１は、その指示に対応する制御信号を油圧機器２に出力し、作業部材３の動作を実行する。この動作が、図４におけるステップＳ１０１に対応する。

次に、図３において、第１流量演算部１２及び第２流量演算部１６は、入力されたセンサの検出値を夫々の計算モデルに適用して、夫々第１流量Ｑo及び第２流量Ｑbを演算し、異常系統特定部１８に出力する。これが、図４におけるステップＳ１０２に対応する。

この第１流量Ｑo及び第２流量Ｑbにより、異常系統特定部１８は、異常系統を判断するために、各流量と参照値との差分が閾値を超えているかどうかを判断する。すなわち、第１流量Ｑoと参照値Ｑrefとの差分と、第２流量Ｑbと参照値Ｑrefとの差分とを夫々演算する。そして、各差分が閾値Ｑerrを超えているか否かを求める。これは、図４におけるステップＳ１１１の動作に対応する。

異常系統特定部１８の判断結果において、第１流量Ｑoと参照値Ｑrefとの差分が閾値を超えている場合には、油圧系統が異常であると判断する。また、第２流量Ｑbと参照値Ｑrefとの差分が閾値を超えている場合には、作業部材系統が異常であると判断する。両方の系統が閾値を超えていない場合（図４のステップＳ１１１で「Ｑref以下」の場合）には、正常であり、較正動作は必要ないものと判断し動作終了となる。また、両方の系統が閾値を超えている場合（図４のステップＳ１１１で「どちらもＱref以下」の場合）には、較正では困難な状況になっているものと判断して較正動作は実行しない。その場合には、メンテナンスを推奨する旨の表示を表示装置(図示せず)に表示して終了する。

そして、一方の系統が異常であると判断した場合には、異常系統に属する流量計算モデルの較正を実施する。図３において、一方の系統が異常であると判断した場合には、切替スイッチ１９を計算モデルの較正を行う側に切替える。これにより、異常と判断された側の計算モデルの較正を行うことができる。すなわち、例えば、油圧機器系統が異常の場合には、切替スイッチ１９をa側に切替え、第１流量演算部１２の計算モデルを較正する。もし、作作業部材系統が異常の場合は、切替スイッチ１９はb側に切替え、第２流量演算部１６の計算モデルを較正する。これらの動作は、図４におけるステップＳ１１２〜ステップＳ１０７の動作に対応する。

すなわち、図４のステップＳ１１２では、異常系統の表示を行い、計算モデルの較正を行うかどうかの判断を行う。この判断は、表示装置（図示せず）に表示し、それにより操作者が較正の実施を指示する。較正指示があった場合、ステップＳ１１４に進む。なお、このステップＳ１１２を省略し、指示がない場合でも自動的にステップＳ１１４に進むようにしても良い。

ステップＳ１１４では、異常判定された側の系統の計算モデルを較正する。そして、ステップＳ１１５において、較正後の計算モデルを用いて２つの流量Ｑを判断する演算を行う。その結果、それらの差分が閾値以内である場合（ステップＳ１０６でＹＥＳの場合）には、較正は正常に終了したものとして、ステップＳ１０７に進み、終了する。ステップＳ１０６で差分が閾値以内でない場合（ステップＳ１０６でＮＯの場合）には、ステップＳ１０８に進み、終了する。なお、この演算と比較の動作は、１回だけでなく、複数回繰り返しても良い。

計算モデルの較正が終了し正常な構成が行われたことを確認した場合、すなわち、図４におけるステップＳ１０７の動作後、較正動作モードは終了となり、その後通常動作に移行する。図３において、通常運転モードへの移行は、切替スイッチ１４，１５を通常動作側に切替える。これにより、流量指示値と流量計算結果１が油圧機器制御演算部に入力されるように切替わり，通常運転モードとなる。

上述した一連の動作モード（状態）と、遷移のきっかけとなる動作を説明しているのが図５の状態遷移図である。図５において、Ｍ１は通常動作モード、Ｍ２は異常判断モード、Ｍ３は較正動作モード、Ｍ４はメンテナンス推奨モードを示す。矢印で示す各動作は、各モードの遷移のきっかけとなるイベントを示す。

（実施例２の効果）
以上説明した本発明の実施例２によれば、実施例１と同様に、機器やセンサの経年変化等による流量演算の異常に対応して、異常と判断された系統の流量演算を行う計算モデルを較正することができる。そのため、長期間高精度の制御動作を実現することが可能となる。また、この計算モデルの較正動作は、追加のセンサや較正用の環境を構築しなくても可能でありメンテナンスコストが低減する。

≪本発明の実施例３≫
次に本発明の実施例３について、図６〜８を用いて説明する。図６は、本発明における実施例３の構成を示す図である。図３においてコントローラ１は、説明の都合上機能ブロック図として示しているが、実際には通常のコンピュータを使用して実現する。その場合、図３のコントローラ１内の各機能は、コントローラ内部のメモリに記憶したプログラムに従い、中央処理部（ＣＰＵ）が実行する。図７は、コントローラ１における処理の内、異常判断動作及び較正動作の処理の動作フローを示している。図８は、実施例３の状態遷移図である。

本発明の実施例３は、上述した実施例１と同様に、油圧機器及びセンサの出力が経年変化する場合における異常判断および較正動作について説明する。すなわち、この実施例３は、実施例１と同様に、油圧機器２および油圧系センサである圧力センサ４，ストロークセンサ５に経年変化が生じるものとし、作業部材３および角度センサ６は正常であることが担保されていることを前提とした例である。
実施例１の場合、作業者が「較正指示」をコントローラ１に与えることにより異常判断及び較正動作を実行している。

これに対し、実施例３では、コントローラに較正指示が入力されない場合でも、コントローラが「リファレンス動作」と同様の操作指示が行われたことを検知した場合に、自動的に異常判断及び較正動作を実行するようにした点で異なる。すなわち、作業者が機械を操作中，あるいはプログラムによる自動操作による操作指示を受け、油圧ショベルが作業している途中に、油圧系統を較正する。
したがって、以下では、基本的な構成や、動作内容は実施例１と同様であるため、実施例１と異なる点を中心に説明する。

図６に示す実施例３は、通常運転動作と、異常判断及び較正動作とを切替えるための切替スイッチを設けていない点で図１の構成と異なる。すなわち、実施例３では、この切替を行わなくても自動的に、通常運転モードから構成動作モードに移行するようにしているので、切替スイッチは不要である。

そのため、この実施例３については、図７を用いて、実施例１（図２の動作フロー）との違いを中心に説明する。ここで、図７の各ステップに付した符号と、図２の各ステップに付した符号とが同じものは同様の動作である。したがって、図７と図２との違いは、最初のステップＳ１２１の部分のみである。

図７のステップＳ１２１では、通常の運転動作中において、「リファレンス動作」と同様な動作が行なわれるかどうかについて判断している。ステップＳ１２１において、動作が、リファレンス動作に合致する動作であると判断した場合に、ステップＳ１０２に進む。

このステップＳ１０２では、そのリファレンス動作における各センサの検出値をコントローラ１に取込む。そして、第１流量Ｑo及び第２流Ｑbを、第１流量演算部１２及び第２流量演算部１６により演算する。この演算結果を用いて、ステップＳ１０２で異常判断を行い、異常でないと判断した場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ１２１に戻り、通常運転を続行する。異常と判断した場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ１０４〜Ｓ１０８の動作を実行する。
ステップＳ１０４〜Ｓ１０８の動作は、図２の場合と同様であるため、その説明は省略する。

なお、実施例３の状態遷移は図８のようになる。すなわち、通常動作モードＭ１において、リファレンス動作と同様の動作が検知されると較正動作監視モードＭ５に遷移し、異常判断及び較正動作が実行される。較正動作に失敗した場合には、メンテ推奨モードＭ４に遷移する。

（実施例２の効果）
以上説明したように、本発明の実施例３では、実施例１と同様の効果を有する。さらに、異常判断及び較正動作は、特別な指示を行わなくても自動的に実行するので、操作者が指示を行う煩わしさがなくなる。

≪本発明の実施例４≫
次に、本発明の実施例４を、図９〜図１１を用いて説明する。図９は、本発明における実施例４の構成を示す図である。図９におけるコントローラ１は、説明の都合上機能ブロック図として示しているが、実際には通常のコンピュータを使用して実現する。その場合、図９のコントローラ１内の各機能は、コントローラ内部のメモリに記憶したプログラムに従い、中央処理部（ＣＰＵ）が実行する。図１０は、コントローラ１における処理の内、異常判断動作及び較正動作の処理の動作フローを示している。図１１は、この実施例４における動作遷移を示す遷移図である。

本発明の実施例４では、第１センサ（圧力センサ、ストロークセンサ）側の油圧機器系統、第２センサ（角度センサ）側の作業部材系統のいずれかの異常判断を行い、異常側の系統の計算モデルを較正する構成としたものである。したがって、基本的に、実施例２と同様の内容である。
実施例２では、作業者が「較正指示」をコントローラ１に与えることにより異常判断及び較正動作を実行している。

これに対し、実施例４では、コントローラに較正指示が入力されない場合でも、コントローラが「リファレンス動作」と同様の操作指示が行われたことを検知した場合に、自動的に異常判断及び較正動作を実行するようにした点で異なる。すなわち、作業者が機械を操作中，あるいはプログラムによる自動操作による操作指示を受け、油圧ショベルが作業している途中に油圧系統を較正する点で、実施例２と異なる。
したがって、以下では、基本的な構成や、動作内容は実施例２と同様であることから、実施例２と異なる点を中心に説明する。

図９では、通常動作と、異常判断及び較正動作とを切替えるための切替スイッチを設けていない点を除き、図３の構成と同様である。実施例４では、この切替を行わなくても、自動的に異常判断及び較正動作を行うので、切替スイッチは設けていない。

そのため、この実施例４については、図１０を用いて、図４との違いを中心に説明する。まず、図１０の各ステップに付した符号と、図４の各ステップに付した符号とが同じものは同様の動作である。したがって、図７と図２との違いは、最初のステップＳ１２１の部分のみである。

このステップＳ１２１の動作は、図７（実施例３）におけるステップＳ１２１と同様の動作である。すなわち、図１０のステップＳ１２１では、通常の運転動作中において、「リファレンス動作」と同様を行なうかどうかについて判断している。ステップＳ１２１において、通常運転中の動作が「リファレンス動作」に合致する動作であると判断した場合に、ステップＳ１０２に進む。
ステップＳ１０２〜ステップＳ１０８の動作は、図４で説明した内容と同様であるため、それらの説明は省略する。

ここで、この動作への移行は、通常運転中に「リファレンス動作」と同様の動作が行われる毎に行うようにすると、較正動作を頻繁に行われることになり、作業性が悪い。そのため、図７では図示していないが、一定期間内に較正動作を行なったかどうかをチェックし、一定期間内に較正動作を実施していない場合に、較正動作を実施するようにするのが良い。

なお、実施例４の状態遷移は図１１のようになる。すなわち、通常動作モードＭ１において、リファレンス動作と同様の動作が検知されると較正動作監視モードＭ５に遷移し、異常判断及び較正動作が実行される。較正動作に失敗した場合には、メンテ推奨モードＭ４に遷移する。

（実施例４の効果）
以上説明したように、本発明の実施例４では、実施例２と同様の効果を有する。さらに、異常判断及び較正動作は、特別な指示を行わなくても自動的に実行するので、操作者が指示を行う煩わしさがなくなる。

≪その他の建設機械への応用≫
本発明は、上述した実施例に示す油圧ショベルに限定されず、その他の建設機械にも応用することができる。すなわち、油圧ショベルだけでなく，クレーンやホイールローダなど，作業部材の姿勢情報を観測するセンサと油圧機器のセンサが設置された建設機械であれば，本発明の技術が適用可能である。作業部材は例えばショベルであればアーム，ブーム，バケットなどの部材であり，油圧機器はバルブやポンプなどの部材が対象となる。

１…コントローラ、２…油圧機器、３…作業部材、４…圧力センサ、５…ストロークセンサ、６…角度センサ、７…操作量、８…較正指示、９…期待流量指示器、１０…姿勢演算部、１１…油圧機器制御演算部、１２…第１流量演算部、１３…較正動作指示器、１４…切替スイッチ、１５…切替スイッチ、１６…第２流量演算部、１７…較正演算部、１８…異常系統特定部、１９…切替スイッチ、１００…油圧ショベル

Claims (10)

1. 油圧機器と、該油圧機器により駆動される作業部材と、該油圧機器を制御するコントローラとを備えた建設機械であって、
   前記油圧機器の状態を検出する第1センサと前記作業部材の状態を検出する第２センサとを有し、
   前記コントローラは、
   前記コントローラは、較正指示により、較正を行うためのリファレンス動作を実行し、
   前記リファレンス動作の際の前記第１センサの検出値及び前記第２センサの検出値を入力し、
   前記第1センサの検出値を用いて第１の計算モデルにより前記油圧機器に供給する油の第1の流量を演算し、
   前記第２センサの検出値を用いて第２の計算モデルにより前記油圧機器に供給する圧油の第２の流量を演算し、
   前記第１の流量と参照値の差分と前記第２の流量と前記参照値の差分のいずれかが閾値を超えた場合に異常と判断し、
   前記異常と判断された方の流量を演算する計算モデルを較正する建設機械。
2. 請求項１記載の建設機械において、前記コントローラは、前記第２センサが正常状態であることが判明している場合には前記第２の流量を前記参照値とし、前記第1の流量と前記第２の流量との差分が前記閾値を超えた場合に前記異常と判断し、前記第１の計算モデルを較正することを特徴とする建設機械。
3. 請求項１記載の建設機械において、前記コントローラは、通常運転時において、前記リファレンス動作と同様の動作が検知された場合に、前記較正動作に移行することを特徴とする建設機械。
4. 請求項１記載の建設機械において、前記第1センサは前記油圧機器における圧力を検出する圧力センサ及びストロークを検出するストローク検出センサであり、前記第２センサは前記作業部材の傾きを検出する角度センサであることを特徴とする建設機械。
5. 請求項１記載の建設機械において、
   前記計算モデルを較正した結果、前記第１流量と前記第２流量の差分が前記閾値以下にならない場合には、前記計算モデルの較正を中止することを特徴とする建設機械。
6. 油圧機器と、該油圧機器により駆動される作業部材と、該油圧機器を制御するコントローラとを備え、前記油圧機器の状態を検出する第1センサと前記作業部材の状態を検出する第２センサとを有する建設機械の制御方法であって、
   較正指示により、較正を行うためのリファレンス動作を実行し、
   前記リファレンス動作の際の前記第１センサの検出値及び前記第２センサの検出値を入力し、
   前記リファレンス動作の際の前記第１センサの検出値を用いて第１の計算モデルにより前記油圧機器に供給する油の第1の流量を演算し、
   前記リファレンス動作の際の前記第２センサの検出値を用いて第２の計算モデルにより前記油圧機器に供給する圧油の第２の流量を演算し、
   前記第１の流量と参照値の差分と前記第２の流量と前記参照値の差分のいずれかが閾値を超えた場合に異常と判断し、
   前記異常と判断された方の流量を演算する計算モデルを較正する建設機械の制御方法。
7. 請求項６記載の建設機械の制御方法において、前記第２センサが正常状態であることが判明している場合には前記第２の流量を前記参照値とし、前記第1の流量と前記第２の流量との差分が前記閾値を超えた場合に前記異常と判断し、前記第１の計算モデルを較正することを特徴とする建設機械の制御方法。
8. 請求項６記載の建設機械の制御方法において、通常運転時において、前記リファレンス動作と同様の動作が検知された場合に、較正動作に移行することを特徴とする建設機械の制御方法。
9. 請求項６記載の建設機械の制御方法において、前記第1センサは前記油圧機器における圧力を検出する圧力センサ及びストロークを検出するストローク検出センサであり、前記第２センサは前記作業部材の傾きを検出する角度センサであることを特徴とする建設機械の制御方法。
10. 請求項６記載の建設機械の制御方法において、前記計算モデルを較正した結果、前記第１流量と前記第２流量の差分が前記閾値以下にならない場合には、前記計算モデルの較正を中止することを特徴とする建設機械の制御方法。

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