JP2024076207A - 作業機械、作業機械の制御方法および作業機械の制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】旋回軸受の状態について精度の高い判定が可能な作業機械を提供する。【解決手段】作業機械は、旋回軸受と、旋回軸受を駆動する駆動装置と、駆動装置への入力あるいは駆動装置からの出力の少なくともいずれか一方の状態を検出する検出部と、検出部で検出した検出値に基づいて、旋回軸受の状態を判定する判定部とを備える。【選択図】図５

Description

本開示は、作業機械の状態に関し、特に旋回軸受の状態を判定する技術に関する。

一般的に、作業機械における旋回軸受の摩耗量の点検は、作業機械の稼働時間の経過に合わせて定期的に実施しており、旋回軸受の摩耗量が許容値を超えていることを発見すると、旋回軸受の交換時期（点検時期）であると判断する。

この点で旋回軸受の振動、音等をセンサにより計測して、旋回軸受の摩耗量を推定する方式が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０２１－１４７７７２号公報

一方で、旋回軸受に設けられたセンサは外乱の影響を受けやすく、旋回軸受の状態について精度の高い判定が困難である。

本開示の目的は、旋回軸受の状態について精度の高い判定が可能な作業機械、作業機械の制御方法および作業機械の制御システムを提供することである。

本開示のある局面に基づく作業機械は、旋回軸受と、旋回軸受を駆動する駆動装置と、駆動装置への入力あるいは駆動装置からの出力の少なくともいずれか一方の状態を検出する検出部と、検出部で検出した検出値に基づいて、旋回軸受の状態を判定する判定部とを備える。

本開示のある局面に基づく作業機械の制御方法は、旋回軸受を駆動するステップと、旋回軸受を駆動する装置への入力あるいは駆動装置からの出力の少なくともいずれか一方の状態を検出するステップと、検出した検出値に基づいて、旋回軸受の状態を判定するステップとを備える。

本開示のある局面に基づく作業機械の制御システムは、旋回軸受と、旋回軸受を駆動する駆動装置と、駆動装置への入力あるいは駆動装置からの出力の少なくともいずれか一方の状態を検出する検出部と、検出部で検出した検出値に基づいて、旋回軸受の状態を判定する判定部とを備える。

本開示の作業機械、作業機械の制御方法および作業機械の制御システムは、旋回軸受の状態について精度の高い判定が可能である。

実施形態１に基づく作業機械の側面図である。 実施形態１に基づく作業機械の平面図である。 実施形態１に基づく旋回装置の要部について説明する図である。 実施形態１に基づくスイングサークル２２０について説明する図である。 実施形態１に基づく作業機械の旋回システムの構成を示す概要ブロック図について説明する。 実施形態１に基づくコントローラ１０の旋回軸受の異常判定について説明するフロー図である。 実施形態１に基づく正常時の旋回軸受における油圧センサ２４２，２４４の油圧値であるモータ圧の変化および周波数特性について説明する図である。 実施形態に基づく異常時の旋回軸受における油圧センサ２４２，２４４の油圧値である第１および第２のモータ圧の変化および周波数特性について説明する図である。 実施形態１に基づく旋回軸受の異常の比較判定について説明する図である。 実施形態１の変形例に基づく作業機械の旋回システムの構成を示す概要ブロック図について説明する。 実施形態１の変形例に基づくコントローラ１０Ａの旋回軸受の異常判定について説明するフロー図である。 実施形態１の変形例に基づく第１のモータ圧と摩耗量との関係を示す算出テーブルについて説明する図である。 実施形態２に基づく作業機械の旋回システムの構成を示す概要ブロック図について説明する。 実施形態２に基づくコントローラ１０Ｂの旋回軸受の異常判定について説明するフロー図である。 実施形態２に基づく時刻の変化に従って変化するモータ圧および旋回角度データについて説明する図である。 実施形態２に基づく摩耗位置推定部２２による摩耗位置の推定について説明する図である。 実施形態３に基づく作業機械の旋回システムの構成を示す概要ブロック図について説明する。 実施形態３に基づく集計部２４が生成したデータテーブルについて説明する図である。 実施形態３に基づく摩耗量の推移を説明する図である。 実施形態３に基づく摩耗範囲の推移を説明する図である。 実施形態３に基づく摩耗位置のマップについて説明する図である。 他の実施形態に基づくスイングサークルについて説明する図である。

以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の説明では、同一部品には、同一の符号を付している。それらの名称および機能の同じである。したがって、それらについての詳細な説明については繰り返さない。

（実施形態１）
＜作業機械の全体構成＞
図１は、実施形態１に基づく作業機械の側面図である。

図２は、実施形態１に基づく作業機械の平面図である。

図１及び図２に示すように、作業機械としての油圧ショベル２００は、下部走行体２１０、スイングサークル２２０及び上部旋回体２３０を備えている。以下では、作業機械が水平面に設置された状態における重力が作用する方向を「上下方向」と称する。また、後述するキャブ２３１内の運転席の前方を単に「前方」と称し、後方を単に「後方」と称する。

下部走行体２１０は、左右一対の履帯２１１，２１１を有しており、これら履帯２１１，２１１が走行用油圧モータ（図示省略）によって駆動されることで油圧ショベル２００を走行させる。

旋回軸受は、下部走行体２１０と上部旋回体２３０とを旋回可能に接続する部材であって、スイングサークル２２０及びスイングピニオン２２３を備えている。

スイングサークル２２０は、アウターレース２２１およびインナーレース２２２を含む。

アウターレース２２１は上部旋回体２３０に固定されている。インナーレース２２２は下部走行体２１０に支持されており、上下方向に延びる旋回軸線Ｌを中心とした環状をなしている。アウウターレース２２１はインナーレース２２２と同軸をなす環状の部材であって、インナーレース２２２の外側に配置されている。アウターレース２２１は、インナーレース２２２に対して旋回軸線Ｌ回りに相対回転可能に支持されている。スイングピニオン２２３を回転させる旋回モータ２３９は上部旋回体２３０に固定されている。スイングピニオン２２３が回転力をインナーレース２２２に伝えると、地面に設置されており、摩擦抵抗力の大きい下部走行体に固定されているインナーレース側は停止した状態を維持する。転動体２４１によって、旋回方向の摩擦抵抗力を小さくしているアウターレース２２１側に固定されているスイングピニオン２２３が回転する。具体的には、スイングピニオン２２３がインナーレース２２２に対して相対回転し、スイングピニオン２２３と、上部旋回体２３０とを介してアウターレース２２１がインナーレース２２２に対して相対回転する。

上部旋回体２３０は、アウターレース２２１に支持されることで下部走行体２１０に対して旋回軸線Ｌ回りに旋回可能に配置されている。上部旋回体２３０は、キャブ２３１、作業機２３２を備えている。

キャブ２３１は、上部旋回体２３０の前方左側に配置されており、作業者の運転席が設けられている。作業機２３２は上部旋回体２３０の前方に延びるように設けられており、ブーム２３３、アーム２３４及びバケット２３５を有する。作業機２３２は、ブーム２３３、アーム２３４及びバケット２３５がそれぞれ各油圧シリンダ（図示省略）により駆動されることで掘削等の各種作業を行う。

油圧ポンプ２３８は、エンジン２３６によって駆動される。油圧ポンプ２３８の駆動により生成される油圧は、旋回モータ２３９、走行用油圧モータ、各油圧シリンダ等を駆動する。

旋回モータ２３９の出力は、旋回モータ２３９の回転軸に締結されたスイングピニオン２２３に伝達され、スイングピニオン２２３を回転させる。そして、旋回モータ２３９の出力は、スイングピニオン２２３の歯と噛み合う、インナーレース２２２の内歯を介してインナーレース２２２に伝達される。これにより上記したように、スイングピニオン２２３がインナーレース２２２に対して相対回転し、スイングピニオン２２３と、上部旋回体２３０とを介してアウターレース２２１がインナーレース２２２に対して相対回転する。

図３は、実施形態１に基づく旋回装置の要部について説明する図である。図３を参照して、旋回装置は、旋回モータ２３９と、スイングピニオン２２３と、スイングサークル２２０とを含む。

図４は、実施形態１に基づくスイングサークル２２０について説明する図である。

図４（Ａ）には、スイングサークル２２０の断面拡大図が示されている。

図４（Ｂ）には、スイングサークル２２０の外観図が示されている。

図４（Ａ）および（Ｂ）を参照して、スイングサークル２２０は、インナーレース２２２と、アウターレース２２１と、転動体２４１とを有している。

転動体２４１は、インナーレース２２２とアウターレース２２１の間に転動可能に保持されて配置されている。

スイングピニオン２２３はインナーレース２２２の内歯に噛み合うように配置される。スイングピニオン２２３と上部旋回体２３０とを介してアウターレース２２１がインナーレース２２２に対して相対回転する。

＜旋回システムの構成＞
図５は、実施形態１に基づく作業機械の旋回システムの構成を示す概要ブロック図について説明する。

図５に示されるように、作業機械の旋回システムは、エンジン２３６と、油圧ポンプ２３８と、バルブ２４０と、旋回モータ２３９と、スイングピニオン２２３とを含む。

エンジン２３６により油圧ポンプ２３８は駆動される。

油圧ポンプ２３８からバルブ２４０を介して旋回モータ２３９に油圧が供給される。旋回モータ２３９の出力がスイングピニオン２２３を介してインナーレース２２２に伝達される。そして、上部旋回体２３０が回転する。

本例においては、旋回モータ２３９に作動油を供給する入口（IN）側の油圧を計測する油圧センサ２４２と、旋回モータ２３９から作動油を排出する出口（OUT）側の油圧を計測する油圧センサ２４４とが設けられている。

油圧センサ２４２，２４４で計測したセンサ値（油圧値）は、コントローラ１０に出力される。

コントローラ１０は、油圧センサ２４２，２４４の少なくとも一方で計測した油圧値に基づいて旋回軸受の状態を判定する。

具体的には、コントローラ１０は、摩耗判定部１２と、取得部１４と、報知部１６と、解析部１８とを含む。

取得部１４は、油圧センサ２４２，２４４の少なくとも一方で計測した油圧値を取得する。

解析部１８は、取得部で取得した油圧値を解析する。本例においては、一例として、解析部１８は、ＦＦＴ（fast Fourier transform）処理を実行する。これにより計測した油圧値の周波数特性を取得することが可能である。

摩耗判定部１２は、解析部１８で解析した油圧値の周波数特性に基づいて摩耗度合いを判定する。

報知部１６は、摩耗判定部１２の判定結果に基づいて報知処理を実行する。

図６は、実施形態１に基づくコントローラ１０の旋回軸受の異常判定について説明するフロー図である。

図６を参照して、取得部１４は、油圧センサ２４２，２４４から油圧値のデータを取得する（ステップＳ２）。

解析部１８は、取得部１４で取得した油圧センサ２４２，２４４からの油圧値のデータを解析する（ステップＳ３）。本例においては、解析部１８は、一例としてＦＦＴ処理を実行する。これにより油圧値の周波数特性を取得することが可能である。

次に、摩耗判定部１２は、解析部１８で解析した油圧値の周波数特性を正常データと比較する（ステップＳ４）。

次に、摩耗判定部１２は、比較結果に基づいて旋回軸受に異常があるか否かを判断する（ステップＳ６）。

ステップＳ６において、摩耗判定部１２は、旋回軸受に異常が無いと判断した場合（ステップＳ６においてＮＯ）には、ステップＳ２に戻り、上記処理を繰り返す。

一方、ステップＳ６において、摩耗判定部１２は、旋回軸受に異常が有ると判断した場合（ステップＳ６においてＹＥＳ）には、ステップＳ８に進み、摩耗判定部１２は、報知部１６に異常が有る旨を通知する。

ステップＳ８において、報知部１６は、摩耗判定部１２からの判定結果に基づいて報知処理を実行する。報知処理として交換を促すメッセージを発報しても良いし、交換を促すランプを点灯させるようにしてもよく、作業者に判定結果を伝達することが可能であればどのような手段を用いてもよい。

そして、異常判定の処理を終了する（エンド）。

図７は、実施形態１に基づく正常時の旋回軸受における油圧センサ２４２，２４４の油圧値であるモータ圧の変化および周波数特性について説明する図である。

一例として、旋回モータ２３９に作動油を供給する入口（IN）側の油圧を第１のモータ圧、旋回モータ２３９から作動油を排出する出口（OUT）側の油圧を第２のモータ圧とする。

図７（Ａ）を参照して、上側が旋回モータ２３９の入力側に設けられた油圧センサ２４２の第１のモータ圧の状態を示す図である。

下側が旋回モータ２３９の出力側に設けられた油圧センサ２４４の第２のモータ圧の状態を示す図である。当該図に示されるように所定のモータ圧が周期的に入力側および出力側で交互に計測される。

図７（Ｂ）を参照して、ここでは、上側の旋回モータ２３９の入力側に設けられた油圧センサ２４２の第１のモータ圧に対する周波数特性が示されている。周波数特性として周波数Ｑの付近で第１のモータ圧の高い状態が検知されているがその他の周波数では第１のモータ圧は低い状態である。

本例においては、上側の旋回モータ２３９の入力側に設けられた油圧センサ２４２の第１のモータ圧に対する周波数特性について説明したが下側の旋回モータ２３９の出力側に設けられた油圧センサ２４４の第２のモータ圧の周波数特性についても基本的に同様である。

図８は、実施形態に基づく異常時の旋回軸受における油圧センサ２４２，２４４の油圧値である第１および第２のモータ圧の変化および周波数特性について説明する図である。

図８（Ａ）を参照して、上側が旋回モータ２３９の入力側に設けられた油圧センサ２４２の第１のモータ圧の状態を示す図である。

下側が旋回モータ２３９の出力側に設けられた油圧センサ２４４の第２のモータ圧の状態を示す図である。

当該図に示されるように所定のモータ圧は、ほぼ一定値として平坦な状態ではなく、微小な揺れが生じている。これは、スイングサークル２２０にフレ―キング(剥離)が生じていることが要因となっている。例えば、アウターレース２２１もしくはインナーレース２２２の転送面の少なくともいずれか一方が、転動体２４１との当接によって摩耗し、転送面にフレ―キング(剥離)が生じていることが要因となっている。

図８（Ｂ）を参照して、ここでは、上側の旋回モータ２３９の入力側に設けられた油圧センサ２４２の第１のモータ圧に対する周波数特性が示されている。周波数特性として周波数Ｑの付近以外に、それよりも低い周波数で第１のモータ圧の高い状態が検知されている。

本例においては、上側の旋回モータ２３９の入力側に設けられた油圧センサ２４２の第１のモータ圧に対する周波数特性について説明したが下側の油圧センサ２４４の第２のモータ圧の周波数特性についても基本的に同様である。

図９は、実施形態１に基づく旋回軸受の異常の比較判定について説明する図である。

図９（Ａ）は、正常時の旋回軸受を駆動する旋回モータ２３９に供給する第１のモータ圧の周波数特性を模式化したものである。

図９（Ｂ）は、異常時の旋回軸受を駆動する旋回モータ２３９に供給する第１のモータ圧の周波数特性を模式化したものである。

異常時の周波数特性は、正常時の周波数特性と比較して所定の周波数Ｑよりも低い周波数帯域で高い第１のモータ圧が検知される。一例として高い第１のモータ圧としてモータ圧ｐを検出した場合が示されている。

具体的には、摩耗判定部１２は、所定の閾値ｐｒよりも高い第１のモータ圧が検出されるか否かに基づいて旋回軸受の摩耗状態を判定することが可能である。

実施形態１に基づく方式は、旋回モータ２３９に供給あるいは旋回モータ２３９から排出する第１あるいは第２のモータ圧の周波数特性を解析して、旋回軸受の摩耗状態を判定することが可能である。

旋回軸受等に直接センサを設けて、当該センサのセンサ値を計測して判定する方式は、外乱の影響を受けやすく精度の高い状態の判定が困難であるが、実施形態１に基づく方式は駆動装置である旋回モータ２３９の入力側あるいは出力側のモータ圧を計測して旋回軸受の異常を判定する方式である。したがって、外乱の影響を受けにくく、旋回軸受の状態について精度の高い判定が可能である。

（実施形態１の変形例）
実施形態１の変形例においては、旋回軸受の摩耗量を算出して、旋回軸受の状態を判定する方式について説明する。

図１０は、実施形態１の変形例に基づく作業機械の旋回システムの構成を示す概要ブロック図について説明する。

図１０を参照して、図５の作業機械の旋回システムと比較してコントローラ１０をコントローラ１０Ａに変更した点が異なる。コントローラ１０Ａは、コントローラ１０と比較して摩耗量算出部２０をさらに追加した点が異なる。

摩耗量算出部２０は、油圧センサ２４２，２４４の第１および第２のモータ圧（油圧値）のデータに基づいて旋回軸受の摩耗量を算出する。

摩耗量算出部２０は、所定の周波数Ｑよりも低い周波数帯域で高い第１および第２のモータ圧が検知された場合に当該第１および第２のモータ圧に対する旋回軸受の摩耗量を算出する。

図１１は、実施形態１の変形例に基づくコントローラ１０Ａの旋回軸受の異常判定について説明するフロー図である。

図１１を参照して、取得部１４は、油圧センサ２４２，２４４から油圧値のデータを取得する（ステップＳ２）。

解析部１８は、取得部１４で取得した油圧センサ２４２，２４４からの油圧値のデータを解析する（ステップＳ３）。本例においては、解析部１８は、一例としてＦＦＴ処理を実行する。これにより油圧値の周波数特性を取得することが可能である。

次に、摩耗量算出部は、旋回軸受の摩耗量を算出する（ステップＳ３Ａ）。

図１２は、実施形態１の変形例に基づく第１のモータ圧と摩耗量との関係を示す算出テーブルについて説明する図である。

図１２を参照して、当該算出テーブルとして第１のモータ圧に比例して摩耗量が線形に増加する場合が示されている。

摩耗量算出部２０は、当該算出テーブルを用いて、一例として、第１のモータ圧ｐに対して摩耗量αを算出する。

再び図１１を参照して、摩耗判定部１２は、摩耗レベルが所定の値に到達したか否かを判定する（ステップＳ４Ａ）。

次に、摩耗判定部１２は、判定結果に基づいて旋回軸受に異常があるか否かを判断する（ステップＳ６Ａ）。

具体的には、摩耗量が所定の値に到達した場合に旋回軸受に異常があると判断する。当該所定の値は適宜変更することが可能である。

ステップＳ６Ａにおいて、摩耗判定部１２は、旋回軸受に異常が無いと判断した場合（ステップＳ６ＡにおいてＮＯ）には、ステップＳ２に戻り、上記処理を繰り返す。

一方、ステップＳ６Ａにおいて、摩耗判定部１２は、旋回軸受に異常が有ると判断した場合（ステップＳ６ＡにおいてＹＥＳ）には、ステップＳ８に進み、摩耗判定部１２は、報知部１６に異常が有る旨を通知する。

ステップＳ８において、報知部１６は、摩耗判定部１２からの判定結果に基づいて報知処理を実行する。

そして、異常判定の処理を終了する（エンド）。

実施形態１の変形例に基づく方式は、旋回モータ２３９に供給あるいは旋回モータ２３９から排出する第１あるいは第２のモータ圧の周波数特性を解析し、摩耗量を算出して旋回軸受の摩耗状態を判定することが可能である。

旋回軸受等に直接センサを設けて、当該センサのセンサ値を計測して判定する方式は、外乱の影響を受けやすく精度の高い状態の判定が困難であるが、実施形態１の変形例に基づく方式は駆動装置である旋回モータ２３９の入力側あるいは出力側のモータ圧を計測して摩耗量を算出して異常を判定する方式である。ユーザーは、管理値としたい摩耗量を閾値として設定することが可能であり、摩耗状態について直感的に判定することが可能である。

（実施形態２）
図１３は、実施形態２に基づく作業機械の旋回システムの構成を示す概要ブロック図について説明する。

図１３を参照して、図５の作業機械の旋回システムと比較してコントローラ１０をコントローラ１０Ｂに変更した点が異なる。コントローラ１０Ｂは、コントローラ１０と比較して摩耗位置推定部２２をさらに追加した点が異なる。さらに上部旋回体２３０の旋回角度を検出する旋回角度検出センサ２４６が設けられる。コントローラ１０Ｂの取得部１４は、油圧値のデータとともに上部旋回体２３０の旋回角度データを取得する。

摩耗位置推定部２２は、時刻および油圧センサ２４２，２４４の第１および第２のモータ圧（油圧値）のデータ、および時刻および旋回角度検出センサ２４６の旋回角度データに基づいて旋回軸受の摩耗位置を推定する。

図１４は、実施形態２に基づくコントローラ１０Ｂの旋回軸受の異常判定について説明するフロー図である。

図１４を参照して、取得部１４は、時刻および油圧センサ２４２，２４４から油圧値のデータを取得する（ステップＳ２Ａ）。

取得部１４は、時刻および旋回角度検出センサ２４６から上部旋回体２３０の旋回角度データを取得する（ステップＳ２Ｂ）。

解析部１８は、取得部１４で取得した時刻および油圧センサ２４２，２４４からの油圧値のデータを解析する（ステップＳ３）。本例においては、解析部１８は、一例としてＦＦＴ処理を実行する。これにより油圧値の周波数特性を取得することが可能である。

次に、摩耗判定部１２は、解析部１８で解析した油圧値の周波数特性を正常データと比較する（ステップＳ４）。

次に、摩耗判定部１２は、比較結果に基づいて旋回軸受に異常があるか否かを判断する（ステップＳ６）。

ステップＳ６において、摩耗判定部１２は、旋回軸受に異常が無いと判断した場合（ステップＳ６においてＮＯ）には、ステップＳ２に戻り、上記処理を繰り返す。

一方、ステップＳ６において、摩耗判定部１２は、旋回軸受に異常が有ると判断した場合（ステップＳ６においてＹＥＳ）には、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７において、摩耗位置推定部２２は、旋回軸受に異常があった位置を推定する。次に、報知部１６に当該推定した摩耗位置を通知する。

ステップＳ８において、報知部１６は、摩耗位置推定部２２で推定した摩耗位置とともに異常がある旨の報知処理を実行する。

そして、異常判定の処理を終了する（エンド）。

図１５は、実施形態２に基づく時刻の変化に従って変化するモータ圧および旋回角度データについて説明する図である。

図１５（Ａ）を参照して、時刻ｔ１～ｔｎの時刻の変化にしたがってモータ圧ｐ１，ｐ２，ｐ３，・・・ｐｎと変化する場合が示されている。

図１５（Ｂ）を参照して、時刻ｔ１～ｔｎの時刻の変化にしたがって旋回角度θ１、θ２，・・・θｎと変化する場合が示されている。

時刻に関連付けられたモータ圧と旋回角度との関係から摩耗位置を推定することが可能である。

図１６は、実施形態２に基づく摩耗位置推定部２２による摩耗位置の推定について説明する図である。

図１６（Ａ）を参照して、油圧センサ２４２の第１のモータ圧（油圧値）の変化が示されている。具体的には、旋回軸受に摩耗が生じている場合に正常時と比べて振幅の変動が生じる。摩耗判定部１２は、実施形態１で説明したように所定の閾値ｐｒよりも高いモータ圧の検出により旋回軸受の摩耗状態を判定する。具体的には、摩耗判定部１２は、振幅の変動が大きい区間、旋回軸受の摩耗状態を判定する。

図１６（Ｂ）を参照して、作業機械の上部旋回体２３０の旋回角度の変化が示されている。摩耗位置推定部２２は、摩耗判定部１２により摩耗状態と判定した最初の時刻と摩耗状態と判定した最後の時刻とに対応する旋回角度を抽出する。

一例として摩耗位置推定部２２は、摩耗状態と判定した最初の時刻ｔ１に対応する旋回角度θ１と、摩耗状態と判定した最後の時刻ｔ２に対応する旋回角度θ２とを抽出する。当該旋回角度θ１－θ２の間が摩耗範囲となる。

一例として、摩耗範囲としてθ１（１０°）～θ２（２０°）が示されている。

図１６（Ｂ）のＹ軸は旋回角度(deg）を示している。ここで、「旋回角度」は、下部走行体２１０(インナーサークル支持)に対する上部旋回体２３０(アウターサークル支持)の相対旋回角度を意味する。

図１６（Ｃ）は、スイングサークルの摩耗位置を概念的に説明する図である。一例として３６０°を８分割し、旋回位置１～８の領域に分けた場合が示されている。図１６（Ｃ）に示される旋回位置、摩耗範囲は、下部走行体２１０と作業機２３２と双方の前方を揃えた状態(アウターサークルとインナーサークルの相対位置を揃えた状態)で、前方を基準方向した方位角を示している。

本例において、旋回角度θ１－θ２間で摩耗状態を検出した場合に、図１６（Ｃ）に示されるように下部走行体２１０と作業機２３２との相対位置をあわせた際の、同等の方位角位置のアウターサークルおよびインナーサークの少なくともいずれか一方が摩耗していることを示している。

例えば、報知部１６は、摩耗範囲、あるいは摩耗範囲の位置する旋回位置（「１（０－４５deg）」）を、推定した摩耗位置として報知しても良い。あるいは、図１６（Ｃ）の図を表示することにより、推定した摩耗位置を報知しても良い。

また、実施形態１の変形例で説明したようにモータ圧に基づいて摩耗量を算出して、旋回軸受の異常を判定する方式を採用するようにしてもよい。また、本例においては、時刻情報を用いて摩耗範囲や摩耗位置を推定する方式について説明したが、これに限られず時刻情報を介さずに、モータ圧および旋回角度を関連付けて取得することにより摩耗位置を推定しても良い。

実施形態２に基づく方式により、摩耗位置を推定することによりメンテナンス位置を容易に特定することが可能である。

（実施形態３）
実施形態２においては時刻に関連付けられたモータ圧ｐおよび旋回角度θに従って摩耗位置を推定する方式について説明した。

上記データを蓄積することによりデータテーブルを作成することが可能である。

図１７は、実施形態３に基づく作業機械の旋回システムの構成を示す概要ブロック図について説明する。

図１７を参照して、図５の作業機械の旋回システムと比較してコントローラ１０をコントローラ１０Ｃに変更した点が異なる。コントローラ１０Ｃは、コントローラ１０と比較して摩耗量算出部２０、摩耗位置推定部２２および集計部２４をさらに追加した点が異なる。

集計部２４は、データを集計し、集計結果を提示する。

図１８は、実施形態３に基づく集計部２４が生成したデータテーブルについて説明する図である。

図１８を参照して、一例として３６０°をｎ分割の領域に分けた場合が示されている。

ｎ領域に分割した各領域に対応する摩耗量および摩耗範囲が示されている。

具体的には、摩耗量は、摩耗状態を検出した場合のモータ圧に基づいて算出される。

摩耗範囲は、摩耗状態と判定した最初の時刻と摩耗状態と判定した最後の時刻とに対応する旋回角度に従って算出することが可能である。

一例として旋回位置「１」に対応して摩耗量「α１」と摩耗範囲「β１」とが登録されている。旋回位置「２」に対応して摩耗量「α２」と摩耗範囲「β２」とが登録されている。旋回位置「３」に対応して摩耗量「α３」と摩耗範囲「β３」とが登録されている。

集計部２４は、リアルタイムの状況として記録済の摩耗量よりも大きな摩耗量が各旋回位置内で測定されるかどうかを随時確認し、測定されたときに、当該位置に対応する摩耗量を上書き更新する。

集計部２４は、所定時間毎に上書き更新されたデータテーブルを別途格納するようにしてもよい。一例として、８時間毎、１２時間毎、２０時間毎、１日毎に上書き更新されたデータテーブルを別途格納してもよい。

また、日付毎にデータテーブルを別途格納するようにしてもよい。例えば、１月１日２４時時点の上書き更新されたデータテーブルを１月１日に対応付けたデータテーブルとして格納する。同様に、１月２日２４時時点の上書き更新されたデータテーブルを１月２日に対応付けたデータテーブルとして格納する。１月３日２４時時点の上書き更新されたデータテーブルを１月３日に対応付けたデータテーブルとして格納する。

図１９は、実施形態３に基づく摩耗量の推移を説明する図である。

図１９を参照して、本例においては、集計部２４により集計したデータテーブルに関して各日の摩耗量の最大値を抽出して時系列データとしてグラフ化したものである。横軸は時間であり、縦軸は摩耗レベルを示している。

本例における摩耗レベルは、摩耗限界αmaxに対する摩耗量αの割合を示している。

図２０は、実施形態３に基づく摩耗範囲の推移を説明する図である。

図２０を参照して、本例においては、集計部２４により集計したデータテーブルに関して各日の摩耗範囲の合計値を抽出して時系列データとしてグラフ化したものである。横軸は時間であり、縦軸は摩耗レベルを示している。

本例における摩耗レベルは、最大摩耗範囲３６０°に対する合計摩耗範囲βの割合を示している。

図２１は、実施形態３に基づく摩耗位置のマップについて説明する図である。

図２１を参照して、本例においては、３６０°を８分割し、旋回位置１～８の領域に分けた場合の、それぞれの旋回位置に対応する摩耗量をマッピングしたものである。

集計部２４により集計したデータテーブルに関して各旋回位置の摩耗量を抽出してグラフ化したものである。横軸は旋回位置であり、縦軸は摩耗レベルを示している。

本例における摩耗レベルは、摩耗限界αmaxに対する摩耗量αの割合を示している。

当該摩耗位置のマップにより摩耗位置と摩耗レベルを容易に把握することが可能である。

なお、本例においては、モータ圧を摩耗量に変換してデータテーブルを生成する場合について説明したが、モータ圧を用いてデータテーブルを生成するようにしてもよい。

なお、図１９においては、複数の旋回位置の摩耗量から、最大値を抽出して、時系列データとしてグラフ化したが、任意で選択した１つの旋回位置について、時系列データとしてグラフ化しても良い。あるいは任意で選択した複数の旋回位置から最大値を抽出して、時系列データとしてグラフ化しても良い。

上記摩耗量の推移に基づいて旋回軸受のメンテナンス計画を立てることも可能である。

例えば、コントローラ１０Ｃは、図１９および図２０の摩耗レベルの変化に従って旋回軸受が異常となる時期を推定することも可能である。

コントローラ１０Ｃは、当該推定した時期を報知処理として作業者に通知してもよい。

上記の実施形態では、作業機械の一例として油圧ショベルを挙げているが油圧ショベルに限らず、クレーンや、旋回式ダンプなど、旋回軸受を備える他の種類の作業機械にも適用可能である。

なお、本例においては、油圧センサ２４２，２４４の両方から油圧値のデータを取得する場合について説明したがいずれか一方の油圧センサから油圧値のデータを取得して、当該一方の油圧値のデータに基づいて旋回軸受の状態について判定するようにしても良い。あるいは、油圧センサ２４２，２４４の両方からの油圧値のデータを取得して、油圧値の差分データに基づいて旋回軸受の状態について判定するようにしても良い。

また、上記のコントローラは、算出した摩耗量に基づいて作業機械の制御パラメータを調整するようにしてもよい。具体的には、算出した摩耗量を自動制御システムにフィードバックすることで、より高い精度でのＩＣＴ（Information and Communication Technology）施工が可能となる。具体的には、算出した摩耗量に基づいてバケット刃先位置を補正するようにしてもよい。

また、上記のコントローラは、図示しないネットワークと接続され、外部装置（例えば、サーバ）との間でのデータ通信処理を実行してもよい。

コントローラにおいて実行される機能の少なくとも一部が、ネットワーク（広域ネットワークおよび／またはローカルネットワーク）によって通信可能な複数の装置によって分散して実行されてもよい。具体的には、コントローラにおいて実行される各種機能の少なくとも一部をサーバに実行させるようにしてもよい。

また、上記の報知部がサーバに設けられる場合、サーバと通信可能に設けられた情報処理装置に対して交換を促すメッセージを発報してもよいし、交換時期に関する情報を通知するようにしてもよい。

また、上記においては、旋回軸受を駆動する駆動装置として油圧式の旋回モータの入出力データ（センシングデータ）に基づいて旋回軸受の異常を判定する方式について説明したが、油圧式に限られず電動式の旋回モータの入出力データに基づいて旋回軸受の異常を判定するようにしてもよい。具体的には、電動式の旋回モータの場合には電流あるいは電圧を検出して当該電流あるいは電圧のデータに基づいて同様の方式に従って旋回軸受の異常を判定するようにしてもよい。

また、上記においては、作業機械として油圧ショベルの旋回軸受であるスイングサークル２２０の異常を判定する方式について説明したが、スイングサークル２２０に限られず、他の機構についても同様に適用可能である。例えば、油圧モータとギヤボックスとの構成をとる装置の歯車および当該歯車と組み合わせられる軸受等の機構や旋回モータ２３９の回転を減速させる減速機等についても同様に適用可能である。

また、スイングサークル２２０は図４に示したものに限らず、他のスイングサークルについても同様に適用可能である。

図２２は、他の実施形態に基づくスイングサークルについて説明する図である。

図２２を参照して、大型の作業機械に用いられるスイングサークル２２０Ａについて説明する。スイングサークル２２０Ａは、インナーレース２２２と、上側アウターレース２２１Ａと、下側アウターレース２２１Ｂと、ローラー２４１＃とを有している。ローラー２４１＃は、３つの領域に設けられている。具体的にはアウターレース２２１が上側アウターレース２２１Ａと、下側アウターレース２２１Ｂとに分離されている。

上側に設けられたローラー２４１＃は、インナーレース２２２と上側アウターレース２２１Ａとの間に転動可能に配置される。側方側に設けられたローラー２４１＃は、インナーレース２２２と上側アウターレース２２１Ａとの間に転動可能に配置される。下側に設けられたローラー２４１＃は、インナーレース２２２と下側アウターレース２２１Ｂとの間に転動可能に配置される。

当該構成のスイングサークル２２０Ａについても本願構成を同様に適用可能である。

＜付記＞
上述したような本実施の形態は、以下のような技術思想を含む。

＜付記１＞
旋回軸受と、
前記旋回軸受を駆動する駆動装置（２３９）と、
前記駆動装置への入力あるいは前記駆動装置からの出力の少なくともいずれか一方の状態を検出する検出部（２４２，２４４）と、
前記検出部で検出した検出値に基づいて、前記旋回軸受の状態を判定する判定部（１２）とを備える、作業機械。

＜付記２＞
前記判定部は、前記検出値と正常時の値との比較結果に基づいて前記旋回軸受の状態を判定する、付記１記載の作業機械。

＜付記３＞
前記判定部は、前記検出値に基づいて前記旋回軸受の摩耗量を算出する摩耗量算出部（２０）を含む、付記１または２記載の作業機械。

＜付記４＞
前記判定部は、前記摩耗量が閾値以上の場合に報知する報知部（１６）をさらに含む、付記３記載の作業機械。

＜付記５＞
旋回角度を検出する旋回角度検出部（２４６）をさらに備え、
前記判定部は、前記検出値の検出時点における旋回角度に基づいて前記旋回軸受の摩耗位置を推定する位置推定部（２２）を含む、付記１～４のいずれか１項に記載の作業機械。

＜付記６＞
旋回軸受を駆動するステップと、
前記旋回軸受を駆動する装置への入力あるいは前記駆動装置からの出力の少なくともいずれか一方の状態を検出するステップ（Ｓ２）と、
検出した検出値に基づいて、前記旋回軸受の状態を判定するステップ（Ｓ３～Ｓ６）とを備える、作業機械の制御方法。

＜付記７＞
旋回軸受と、
前記旋回軸受を駆動する駆動装置（２３９）と、
前記駆動装置への入力あるいは前記駆動装置からの出力の少なくともいずれか一方の状態を検出する検出部（２４２，２４４）と、
前記検出部で検出した検出値に基づいて、前記旋回軸受の状態を判定する判定部（１２）とを備える、作業機械の制御システム。

以上、本開示の実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１０，１０Ａ，１０Ｂ コントローラ、１２ 摩耗判定部、１４ 取得部、１６ 報知部、１８ 解析部、２０ 摩耗量算出部、２２ 摩耗位置推定部、２００ 油圧ショベル、２１０ 下部走行体、２１１ 履帯、２２０ スイングサークル、２２１ アウターレース、２２２ インナーレース、２２３ スイングピニオン、２３０ 上部旋回体、２３１ キャブ、２３２ 作業機、２３３ ブーム、２３４ アーム、２３５ バケット、２３６ エンジン、２３８ 油圧ポンプ、２３９ 旋回モータ、２４０ バルブ、２４１ 転動体、２４２，２４４ 油圧センサ

Claims (7)

1. 旋回軸受と、
   前記旋回軸受を駆動する駆動装置と、
   前記駆動装置への入力あるいは前記駆動装置からの出力の少なくともいずれか一方の状態を検出する検出部と、
   前記検出部で検出した検出値に基づいて、前記旋回軸受の状態を判定する判定部とを備える、作業機械。
2. 前記判定部は、前記検出値と正常時の値との比較結果に基づいて前記旋回軸受の状態を判定する、請求項１記載の作業機械。
3. 前記判定部は、前記検出値に基づいて前記旋回軸受の摩耗量を算出する摩耗量算出部を含む、請求項１記載の作業機械。
4. 前記判定部は、前記摩耗量が閾値以上の場合に報知する報知部をさらに含む、請求項３記載の作業機械。
5. 旋回角度を検出する旋回角度検出部をさらに備え、
   前記判定部は、前記検出値の検出時点における旋回角度に基づいて前記旋回軸受の摩耗位置を推定する位置推定部を含む、請求項１記載の作業機械。
6. 旋回軸受を駆動するステップと、
   前記旋回軸受を駆動する装置への入力あるいは前記駆動装置からの出力の少なくともいずれか一方の状態を検出するステップと、
   検出した検出値に基づいて、前記旋回軸受の状態を判定するステップとを備える、作業機械の制御方法。
7. 旋回軸受と、
   前記旋回軸受を駆動する駆動装置と、
   前記駆動装置への入力あるいは前記駆動装置からの出力の少なくともいずれか一方の状態を検出する検出部と、
   前記検出部で検出した検出値に基づいて、前記旋回軸受の状態を判定する判定部とを備える、作業機械の制御システム。
   

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