JP3857361B2 - Hydraulic pump fault diagnosis device for work machines - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の可変容量油圧ポンプを備え複数の油圧アクチュエータを駆動して作業を行う作業機械の各可変容量油圧ポンプの良否を判断する作業機械の油圧ポンプ故障診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
油圧ショベル等の作業機械は、エンジンにより油圧ポンプを回転駆動し、油圧ポンプから吐出される圧油で油圧アクチュエータを駆動して所要の作業を行う。したがって、油圧ポンプに不具合が生じると作業機械の作業に大きな支障を生じる。このため、油圧ポンプの良否を判断し、不具合が生じている場合には早急に部品交換等の修理を行い、作業上の支障を最小限に阻止することが重要である。従来、油圧ポンプの良否の判断(故障診断)は、流量計により油圧ポンプから吐出される流量を測定し、この流量が所定範囲内にあるか否かを見ることにより行われていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記流量計には、タービンフローメータ、オーバル式流量計、ピトー管を用いた流量計や、特願昭63−113434号に記載のポペット弁の変位量を検出する流量計があるが、いずれも構造が複雑でかつ高価であり、耐震性に欠けるという問題がある。したがって、振動の少ない場所に据え付けられた小型の油圧ポンプへの流量計の取付けは可能であるが、油圧ショベルのような大きな振動を受ける作業機械の油圧ポンプへの取付けは実質的に不可能である。このため、振動の大きな作業機械の油圧ポンプに対しては、これを構成する各部品に所定の使用期間を設定し、その使用期間が経過した時点で適当な時期を見計らって当該部品を取換えているのが実情である。
【0004】
しかし、上記使用期間は、通常、充分に余裕を見込んで設定されており、取換えを行わなくてもさらに長期間、部品使用が可能である場合がほとんどであり、上記部品取換えの手段は、経済的な観点および部品取換えの手間と時間の観点から好ましくない。さらに、大型の油圧ショベルでは、油圧ポンプに不具合が生じたとき次のような問題があった。即ち、通常、大型の油圧ショベルでは多数の油圧ポンプを搭載し、2つの油圧ポンプの吐出圧油を合流させて油圧アクチュエータを駆動している。これら油圧ポンプのいずれかに不具合が生じた場合、オペレータは油圧アクチュエータの動作速度の変化で不具合の発生を知ることができるが、油圧アクチュエータを2つの油圧ポンプの吐出圧油を合流させて駆動している場合には、当該油圧アクチュエータの動作速度が変化して油圧ポンプに不具合が発生しているのが判っても、どちらの油圧ポンプに不具合が生じているのか判断できない。
【0005】
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、流量計を使用することなく、安価でかつ不具合が生じている油圧ポンプを確実に特定することができる作業機械の油圧ポンプ故障診断装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項1の発明は、レギュレータにより吐出量が制御される複数の可変容量油圧ポンプと、これら可変容量油圧ポンプの1つ又は複数から吐出される圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、前記各油圧アクチュエータの駆動を制御する複数の流量制御弁と、1つ又は複数の前記可変容量油圧ポンプを中立位置にある1つ又は複数の前記流量制御弁を経てタンクに接続する管路とを備えた作業機械において、前記各可変容量油圧ポンプと前記流量制御弁との間に介在する差圧センサ付きチェック弁と、前記可変容量油圧ポンプが前記管路と接続された状態で前記レギュレータに可変容量油圧ポンプの最大吐出量を指示する最大吐出量指示手段と、この最大吐出量指示手段による最大流量を吐出している可変容量油圧ポンプについての前記差圧センサ付きチェック弁の検出圧力を格納する記憶手段と、前記検出圧力に基づいて前記各可変容量油圧ポンプの良否の判定を行う故障判定手段とを設けたことを特徴とする。
【0007】
又、請求項2の発明は、上記請求項1の発明において、前記検出圧力に基づいて判定を行う手段に代えて、前記検出圧力をこれに対応する流量に変換する圧力−流量変換手段を設け、この圧力−流量変換手段により変換された流量に基づいて前記各可変容量油圧ポンプの良否の判定を行うようにしたことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
図1は本発明の実施の形態に係る大型の油圧ショベルの油圧ポンプ故障診断装置を示す図である。この図で、1〜6は可変容量油圧ポンプ(以下、単に油圧ポンプという。)、7はパイロットポンプ、1a〜6aは各油圧ポンプの押しのけ容積可変機構(以下、斜板で代表させる。)、11〜16は各斜板1a〜6aの傾転量、即ち各油圧ポンプ1〜6の吐出流量を制御するレギュレータ、Tはタンク、CVはチェック弁、RVはリリーフ弁を示す。油圧ポンプ1〜3は図示しない第1の原動機(エンジン)、油圧ポンプ4〜6は図示しない第2の原動機(エンジン)で駆動される。又、油圧ポンプ2〜5は同一容量の油圧ポンプ、油圧ポンプ1、5は他の同一容量の油圧ポンプである。
【0009】
21、26はそれぞれ油圧ポンプ1、6に接続され、センタバイパスを有する旋回モータ制御用の流量制御弁である。又、B23は油圧ポンプ2、3が合流する弁ブロック、B45は油圧ポンプ4、5が合流する弁ブロックを示す。弁ブロックB23はタンデム接続された流量制御弁231〜234と管路30で構成され、弁ブロックB45はタンデム接続された流量制御弁451〜454と管路40で構成されている。弁ブロックB23の流量制御弁231は走行モータ制御用、流量制御弁232はブームシリンダおよびバケットシリンダ制御用、流量制御弁233は予備用、流量制御弁234はアームシリンダ制御用の弁であり、又、弁ブロックB45の流量制御弁451はアームシリンダ制御用、流量制御弁452はバケットシリンダ制御用、流量制御弁453はブームシリンダ制御用、流量制御弁454は走行モータ制御用の弁である。各流量制御弁はセンタバイパス回路を有し、弁ブロックB23において各流量制御弁231〜234が全て中立位置とされたとき、油圧ポンプ2、3は各流量制御弁231〜234のセンタバイパス回路を経て管路30に、さらに当該管路30を経てタンクTに接続される。同様に、弁ブロックB45において各流量制御弁451〜454が全て中立位置とされたとき、油圧ポンプ4、5は各流量制御弁451〜454のセンタバイパス回路を経て管路40に、さらに当該管路40を経てタンクTに接続される。
【0010】
上記の油圧回路において、例えば、油圧ショベルのオペレータがブームを上げるべく図示しないブーム操作用の操作レバーを操作すると、その操作量に比例したパイロット圧Pa が流量制御弁232および流量制御弁453の図示右側の指令入力ポートに加えられ、これら流量制御弁232、453が右側位置へ切り換えられ、油圧ポンプ2、3、4、5からの圧油が合流して図示しないブームシリンダのボトム側へ流入し、そのロッドを伸長してブームを上げ方向に駆動する。なお、流量制御弁232の図示左側の指令入力ポートはバケットチルト用、流量制御弁453の図示左側の指令入力ポートはブーム下げ用のポートである。
【0011】
一方、各レギュレータ11〜16には各油圧ポンプ1〜6の稼動中に指令信号が入力され、斜板1a〜6aの傾転を制御し、各油圧ポンプ1〜6の吐出流量を制御する。これを図2に示す圧力−流量特性図を参照して説明する。図2で、横軸には油圧ポンプの吐出圧力が、縦軸には油圧ポンプの吐出流量がとってある。レギュレータへの指令信号を、レギュレータ12を例にとって説明するが、他のレギュレータの指令信号も同じである。
【0012】
レギュレータ12は指令信号入力ポート12a、12b、12cを有する。なお、他のレギュレータにおける指令信号入力ポート12b、12cに相当する指令信号入力ポートの図示は省略されている。指令信号入力ポート12aには、弁ブロックB23の各流量制御弁に加えられた操作パイロット圧のうちの最大圧が入力され、これにより吐出流量が増加する方向に斜板2aが制御される(この指令信号入力ポートを操作信号入力ポートと称する)。指令信号入力ポート12bには、油圧ポンプ12の吐出圧力が入力される場合が多く、図2の実線に示すように吐出圧力が所定の大きさ以上になると吐出流量をほぼ双曲線に近い変化で低下させる方向に斜板2aが制御される。指令信号入力ポート12cには、図2の破線に示すように、圧力−流量特性を平行移動させる信号が入力される。以上の構成は、例えば、特公昭62−28318号公報や特公平1−25906号公報に示されるように公知の油圧回路である。
【0013】
次に、本実施の形態において、故障診断のため上記油圧回路に付加した構成を説明する。51〜56は電磁切換弁であり、常時、図示のばねで上側位置にセットされ、電気信号(v1 〜v6 で示されている)の入力により下側位置に切り換えられる。各電磁切換弁51〜56が上側位置にあるとき各レギュレータ11〜16の操作信号入力ポートには通常の動作における指令信号が入力され、下側位置に切り換えられたときにはパイロットポンプ7のパイロット圧が入力されて対応する油圧ポンプの吐出流量を最大とする。
【0014】
61は油圧ポンプ1と流量制御弁21との間に設けられた差圧センサ付きチェック弁、62、63はそれぞれ油圧ポンプ2、3と弁ブロックB23の間の合流点の上流側に設けられた差圧センサ付きチェック弁、64、65はそれぞれ油圧ポンプ4、5と弁ブロックB45の間の合流点の上流側に設けられた差圧センサ付きチェック弁、66は油圧ポンプ6と流量制御弁26との間に設けられた差圧センサ付きチェック弁(詳細は後述する)である。70はコンピュータで構成されて油圧ポンプの故障判定を行う処理装置(詳細は後述する)、80は処理装置70に対して判定開始を指令するスイッチ、90は判定データを表示する表示装置である。
【0015】
図3は上記差圧センサ付きチェック弁61の構成を示す図である。他の差圧センサ付きチェック弁の構成も同じであるので図示は省略する。図3で、611は油圧ポンプ1に接続されるチェック弁、612はチェック弁の両側に生じる圧力の差を検出する差圧センサである。通常、チェック弁はばねでシート面に押しつけられたポペットを有し、油圧ポンプからの圧油がポペットのポンプ側の面6110に作用し、その作用した力が、ばね力と出口側の面6111に作用する力との和より大きいとポペットはシート面から離れ、圧油は入り口ポート613から入り、シート面にできた隙間を通って出口ポート614から流出する。このとき、通過する流量に対応して、チェック弁611の両側(入り口ポート613と出口ポート614との間の圧力差(差圧)が変化する。差圧センサ612は当該差圧dP61を検出して出力する。図1で、各差圧センサ付きチェック弁61〜66の検出信号が符号dP61〜dP64で示されている。
【0016】
図4は図1に示す処理装置のシステム構成図である。この図で、71は所要の演算、制御を行う中央処理ユニット(CPU)、72はCPU71の制御プログラム等が格納されたリードオンリメモリ(ROM)、73は計測結果や判定結果等が一時格納されるランダムアクセスメモリ(RAM)、74は時刻信号を出力するタイマ、75はA/D変換器を備え、差圧センサ付きチェック弁61〜66の検出圧力信号dP61〜dP66やスイッチ80の判定開始信号wを入力する入力インタフェース、76はD/A変換器を備え、各電磁切換弁51〜56に対する信号v1 〜v6 や表示装置90に対する表示データDを出力する出力インタフェースである。ROM72は、後述する変換マップや所要の数値等が格納された領域721、入出力処理プログラムが格納された領域722、判定処理プログラムが格納された領域723、および表示処理プログラムが格納された領域724を有する。
【0017】
図5は図4に示すROM72の領域721に格納された変換マップを示す図である。この図で、横軸には図1に示す各差圧センサ付きチェック弁61〜66の検出圧力が、又、縦軸にはこれに対応する流量がとってある。この変換マップは次のようにして作成される。即ち、各流量制御弁を中立位置とし、各差圧センサ付きチェック弁61〜66に圧油を通過させて流量と差圧の関係を測定し、得られたデータをマップの形に作成する。なお、このように作成する場合には、後述するように、故障診断は油圧ポンプの吐出流量を最大流量として行われるので、変換マップも流量の大きな部分における流量と圧力との関係を作成しておけば充分である。又、図1に示す各油圧ポンプが新品である場合には、油圧ポンプの定格流量と差圧とで1点を求め、それに既知のオリフィスや管路の抵抗を用いて変換マップを作成してもよい。
【0018】
次に、本実施の形態の動作を図6、図7および図8に示すフローチャートを参照して説明する。故障診断はスイッチ80をオンすることによりいつでも行うことができる。ところで、大型の油圧ショベルでは、途中の休憩時間を含めて連続8時間程度の作業を行うことが多く、このような作業の場合には、当該油圧ショベルのオペレータは、作業終了時に、又は次のオペレータとの交代時に、スイッチ80を操作することが望ましい。このスイッチ操作時には、原動機であるエンジンの回転数を最大にし、全ての操作レバーを中立位置とした状態でスイッチ80をオンとする。これにより、スイッチ80からの信号wが処理装置70の入力インタフェース75を介してCPU71に読み込まれ、最初にROM72の領域722に格納されている入出力処理プログラムが起動する。この入出力処理プログラムの処理手順を図5により説明する。
【0019】
最初に、CPU71はタイマ74から現在時刻T(n)を読み込む(手順S1 )。なお、nはこの手順S1 の処理の回数を表す。次いで、CPU71は電磁切換弁51に対する信号v1 をオンとし、他の電磁切換弁52〜56に対する信号をオフにする。これにより、電磁切換弁51が下側位置へ切り換えられ、レギュレータ11の操作信号入力ポートにはパイロットポンプ7の圧力が導入され、斜板1aは最大傾転となり、油圧ポンプ1の吐出流量は最大流量となる。したがって、差圧センサ付きチェック弁61のチェック弁611の両側の差圧は上昇し、この差圧が差圧力センサ612により検出される。CPU71は差圧センサ612の信号dP61を読み込み、これを油圧ポンプ1の最大流量に対する圧力データD1 (n)としてRAM73に格納する(手順S2 )。
【0020】
次に、CPU71は電磁切換弁52に対する信号v2 をオンとし、他の電磁切換弁51、53〜56に対する信号をオフにする。これにより、電磁切換弁51は上側位置へ戻り、電磁切換弁52が下側位置へ切り換えられ、レギュレータ12の操作信号入力ポートにはパイロットポンプ7の圧力が導入され、斜板2aは最大傾転となり、油圧ポンプ2の吐出流量は最大流量となり、CPU71は、このときの差圧センサ付きチェック弁62の差圧センサの信号dP62を油圧ポンプ2の最大流量に対する圧力データD2 (n)としてRAM73に格納する(手順S3 )。全く同様に、油圧ポンプ3〜6に対しても同じ処理を行う(手順S4 〜S7 )。
【0021】
次いで、CPU71は、ROM72の領域721に格納されている図5に示す変換マップを用いて、各圧力データDi (n)(i=1〜6)をこれらに対応する流量Qi (n)(i=1〜6)に変換し(手順S8 )、RAM73の領域A(n)に、時刻T(n)と、各流量Q1 〜Q6 を格納し(手順S9 )、入出力処理プログラムを終了する。
なお、上記手順S8 の処理では、予め記憶されている変換マップにより圧力を流量に変換したが、必ずしも変換マップによることはなく、精度は多少低下するが、変換マップの代わりに下記の演算を行って圧力に対する流量を求めるようにしてもよい。
i =k0 ・Di
ただし、k0 は所定の係数である。
【0022】
入出力処理プログラムが終了すると、次にROM72の領域723に格納されている判定処理プログラムが起動する。この判定処理プログラムの処理手順を図7を参照して説明する。CPU71は、各流量Qi に対して、前回判定以前のk個の流量データQi (n−1)、Qi (n−2)、…………、Qi (n−k)をそれぞれRAM73の領域A(n−1)、A(n−2)、…………、A(n−k)から取り出して、それらの平均値QiAを算出する(手順S11)。即ち、各油圧ポンプ1〜6の前回以前のk個の流量の平均値Q1A、Q2A、…………、Q6Aが得られる。
【0023】
なお、値kは、今回の判定までに、例えば100 時間程度経過しているような値に選定される。さきに述べたように、オペレータの交代が約8 時間毎で、その都度オペレータにより判定がなされる場合、値kは12又は13(100/8 )とされる。
【0024】
次いで、CPU71は、TA =T(n)−T(n−k)、即ち、平均値QiAの算出期間TA を求める(手順S12)。さらに、CPU71は、同一容量の油圧ポンプ2、3、4、5について今回得られた流量Q2 (n)、Q3 (n)、Q4 (n)、Q5 (n)の平均値QB を算出し(手順S13)、次に、平均値QB の期間TB [TB =T(n)−T(n−k)]を演算する(手順S14)。
なお、上記各期間TA 、TB はタイマ74の時刻に基づいて算出されるが、エンジンが所定の回転数以上になっている間の時間や、油圧ポンプが所定の圧力以上、又は所定の流量以上になった時間を電気的に計測して各期間TA 、TB を算出した方が良いのは明らかである。
【0025】
次に、CPU71は、次式の演算
iA=[Qi (n)−QiA]×100 /QiA(%)
即ち、現在の流量Qi が過去の長期間の平均値QiAに対して何%増減したかを演算し(手順S15)、これをRAM73に格納する。
又、次式の演算
iB=[Qi (n)−Qi (n−1)]×100 /Qi (n−1)(%)
即ち、現在の流量Qi が前回得られた流量Qi (n−1)に対して何%増減したかを演算し(手順S16)、これをRAM73に格納する。
さらに、次式の演算
jC=[Qj (n)−QB ]×100 /QB (%) (j=2、3、4、5)
即ち、同一容量の油圧ポンプ2、3、4、5の現在の流量Q2 (n)、Q3 (n)、Q4 (n)、Q5 (n)のそれぞれが、それらの平均値QB に対して何%差があるかを演算し(手順S17)、これをRAM73に格納する。これにより判定処理プログラムを終了する。
【0026】
上記の値EiAは各油圧ポンプ毎の長時間の流量平均に基づく第1の判定基準値、上記の値EiBは各油圧ポンプ毎の前回の流量に基づく第2の判定基準値、上記の値EjCは同一容量の油圧ポンプの現時点での流量平均に基づく第3の判定基準値である。第1の判定基準値は油圧ポンプの性能の緩やかな変化を判断するのに適し、第2の判定基準値は油圧ポンプの数時間程度の間に生じた急激な性能の変化の判定に有効であり、第3の判定基準値は同一容量の油圧ポンプ相互の比較により著しく差が出た油圧ポンプを見出すのに有効である。
【0027】
判定処理プログラムが終了すると、次にROM72の領域724に格納されている表示処理プログラムが起動する。この表示処理プログラムの処理手順は図8に示すように、入出力処理プログラムおよび判定処理プログラムで得られた現在時刻T(n)、前回以前k回前までの経過時間TA 、前回からの経過時間TB 、第1の判定基準値EiA、第2の判定基準値EiB、および第3の判定基準値EjCをデータD(通常はシリアル信号)として表示装置90へ出力する(手順S21)処理である。
【0028】
図9は表示装置90の表示例を示す図である。表示装置90は、図示されていないが、処理装置70から出力されるデータD、その他の所要データを入力する入力インタフェース、CPU、ROM、RAM、キャラクタジェネレータ、LCDドライバ、LCD等で構成されており、データDが入力されるとこれに応じて、例えば図8に示す形式で表示を行う。図8中、アンダーライン部分が入力されたデータDにより変化する部分である。この表示例に示されるデータDは、現在時刻T(n)が「1996年4 月4日 14時30分」、k回前までの経過時間TA が「103 時間」、前回からの経過時間TB が「7.6 時間」であり、又、油圧ポンプ1の第1の判定基準値E1Aが「−15%」、同じく第2の判定基準値E1Bが「−3 %」…………、油圧ポンプ2の第3の判定基準値E2Cが「+7 %」、…………、油圧ポンプ5の第3の判定基準値E2Cが「+6 %」、油圧ポンプ6の第1の判定基準値E6Aが「−22%」、同じく第2の判定基準値E6Bが「−6 %」である。
【0029】
油圧ショベルのオペレータは、運転室内に設置された表示装置90の画面を見て、各油圧ポンプ1〜6に異常が存在するか否か判断する。この判断は、油圧ポンプ相互間のばらつきを数%とし、又、管路を通過するとき生じる圧力損失は作動油の温度の影響を受け易いのでこれに数10%の余裕をみたうえで、例えば、第1の判定基準値EiAについては20%程度を、又、第2の判定基準値EiBについては短時間で誤判定するのを避けるため25%程度を、さらに、第3の判定基準値EjCについては同じ容量の油圧ポンプであり、かつ、同一時間、同一温度での比較であって高精度が期待できるので15%程度を、それぞれ異常か否かの判定値とする。
【0030】
このように、本実施の形態では、油圧ポンプと流量制御弁との間に差圧センサ付きチェック弁を介在させ、判定開始のスイッチを操作することにより、1つの油圧ポンプの吐出量を最大流量に、他の全ての油圧ポンプの吐出流量を最小流量にして当該1つの油圧ポンプに対応する差圧センサ付きチェック弁の検出差圧を採取してこれに応じた流量に変換し、これを各油圧ポンプについて行い、このようにして採取した各判定毎の各流量を記憶しておき、今回得た流量を、(1)同一油圧ポンプの過去長時間の流量の平均値、(2)前回の流量、(3)同一容量の油圧ポンプの今回流量の平均値、とそれぞれ比較するようにしたので、振動の大きな作業機械の油圧ポンプであって複数の油圧ポンプを合流して使用するものであっても、各油圧ポンプ毎の故障診断を確実に行うことができる。
【0031】
又、所定の使用時間が経過したら部品を取換える手法に比較して、各部品をその寿命寸前まで使用することができるので、部品の使用効率を高めることができ、極めて経済的である。
又、本実施の形態の故障診断を繰り返し行い、データを積み重ねてゆくことにより、判定精度を高くすることができ、これにより、故障発生より相当前の段階で当該故障を予知することができ、予めこれに対処することができる。
【0032】
なお、上記実施の形態では、電磁切換弁を順次切り換えて各差圧センサ付きチェック弁の差圧を採取する例について説明したが、1つの電磁切換弁により全ての油圧ポンプを同時に切り換えて、各差圧を採取してもよい。この場合には電磁切換弁の切換が不要になるので、判定時間を短縮することができる。このような手段を採用する場合、各油圧ポンプの圧油は流量制御弁を通過してタンクに戻るだけであり、各油圧ポンプの吐出圧は低く、各油圧ポンプの吸収トルクは小さいが、各吸収トルクの合計がエンジンの負荷となり、エンジンの回転数が僅かながら低下し、油圧ポンプの回転数も低下して最大流量も低下するおそれがあるが、その影響が小さければ上記の手段の採用は可能である。
【0033】
さらに、上記実施の形態では、電磁切換弁を用いるが、このような電磁切換弁を用いなくても故障判定を行うことができる。即ち、操作レバーを選択的に操作して、特定の油圧アクチュエータを特定の姿勢で操作することにより油圧ポンプの吐出流量を最大流量近くの流量にすることができる。例えば、ブームを上げ、アームを伸ばし、バケットをダンプにした姿勢から、ブームを下げる方向、アームおよびバケットを巻き込む方向にそれぞれ単独に動作させれば、油圧ポンプ2、3、4、5については、さきの実施の形態と同様の条件で差圧信号を採取することにより全ての判定処理が可能となる。この場合、図2で圧力P0 の無制御の領域での操作が可能であることが前提となるが、負荷圧力が大きくて圧力P0 より大きい定トルク制御の領域に入ったとしても、、第3の判定基準値による処理は有効であるし、再現性が良いように注意していつも同じ姿勢で動作させるならば、精度は多少低下するが、第1、第2の判定基準値による処理も、判定値を若干大きく選定するだけで有効とすることができる。一方、油圧ポンプ1、6は旋回モータに対するものであり、操作レバーを最大量に操作すれば、確実に第2図に示す定トルク制御の領域での駆動となるが、この場合でも第3の判定基準値による処理は有効である。
【0034】
なお、上記実施の形態の説明では、油圧ショベルを例示して説明したが、油圧ショベル以外の作業機械の油圧ポンプの故障診断に適用できるのは当然である。又、差圧センサ付きチェック弁で検出した差圧を流量に変換し、この流量に基づいて故障判定を行う例について説明したが、必ずしも差圧を流量に変換する必要はなく、差圧センサ付きチェック弁で検出した差圧をそのまま用いることもできる。
又、得られたデータを、作業機械を管理する部署へ送信することにより、作業機械のオペレータでなく、当該管理部署で故障診断を行うこともできる。
又、上記実施の形態の説明では、各油圧ポンプの現在値が3つの判定基準値からどの程度のずれをもっているかを表示する例について示したが、判定値との比較の結果を表示したり、ランプ等を用いて表示することもできる。
さらに、判定は、8 時間の作業交代の都度行う例について説明したが、これに限ることはなく、エンジンを最大回転数又はこれに近い回転数とし、全ての操作レバーを中立とし、スイッチ90を操作することによりいつでも行うことができる。
又、差圧センサの2つの接続点間のチェック弁の上流又は下流に小さな絞りを挿入して管路の圧力を高めるようにしてもよい。
【0035】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明では、油圧ポンプと流量制御弁との間に差圧センサ付きチェック弁を介在させ、油圧ポンプの吐出量を最大流量にして各油圧ポンプに対応する差圧センサ付きチェック弁の検出差圧を採取し(又はこれに応じた流量に変換し)、採取した各判定毎の各検出差圧(又は流量)を記憶しておき、当該検出値(又は流量)に基づいて油圧ポンプの良否の判定を行うようにしたので、振動の大きな作業機械の油圧ポンプであって複数の油圧ポンプを合流して使用するものであっても、各油圧ポンプ毎の故障診断を確実に行うことができる。
【0036】
又、所定の使用時間が経過したら部品を取換える手法に比較して、各部品をその寿命寸前まで使用することができるので、部品の使用効率を高めることができ、極めて経済的である。
さらに、故障診断を繰り返してデータを積み重ねてゆくことにより、判定精度を高くすることができ、これにより、故障発生より相当前の段階で当該故障を予知することができ、予めこれに対処することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る大型の油圧ショベルの油圧ポンプ故障診断装置を示す図である。
【図2】図1に示す各油圧ポンプの吐出圧と吐出流量との関係の特性図である。
【図3】差圧センサ付きチェック弁の構成を示す図である。
【図4】図1に示す処理装置のシステム構成図である。
【図5】図1に示す圧力センサの検出圧力と流量との変換マップの特性図である。
【図6】図1に示す処理装置の動作を説明するフローチャートである。
【図7】図1に示す処理装置の動作を説明するフローチャートである。
【図8】図1に示す処理装置の動作を説明するフローチャートである。
【図9】図1に示す表示装置の表示例を示す図である。
【符号の説明】
1〜6 油圧ポンプ
7 パイロットポンプ
11〜16 レギュレータ
51〜56 電磁切換弁
61〜66 差圧センサ付きチェック弁
70 処理装置
80 スイッチ
90 表示装置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydraulic pump failure diagnosis apparatus for a work machine that determines whether each variable capacity hydraulic pump of a work machine that includes a plurality of variable capacity hydraulic pumps and operates a plurality of hydraulic actuators to perform work.
[0002]
[Prior art]
A working machine such as a hydraulic excavator rotates a hydraulic pump by an engine and drives a hydraulic actuator with pressure oil discharged from the hydraulic pump to perform a required operation. Therefore, when a malfunction occurs in the hydraulic pump, a great hindrance to the work of the work machine occurs. For this reason, it is important to determine whether the hydraulic pump is good or bad, and to repair the parts as soon as possible in the event of a malfunction to prevent work problems to a minimum. Conventionally, the determination of the quality of a hydraulic pump (failure diagnosis) has been made by measuring the flow rate discharged from the hydraulic pump by a flow meter and checking whether this flow rate is within a predetermined range.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Examples of the flow meter include a turbine flow meter, an oval flow meter, a flow meter using a pitot tube, and a flow meter for detecting the displacement amount of the poppet valve described in Japanese Patent Application No. 63-113434. There is a problem that the structure is complicated and expensive, and it lacks earthquake resistance. Therefore, the flow meter can be attached to a small hydraulic pump installed in a place with little vibration, but it is virtually impossible to attach it to a hydraulic pump of a work machine that receives large vibrations such as a hydraulic excavator. is there. For this reason, for a hydraulic pump of a work machine with large vibrations, a predetermined use period is set for each component constituting the vibration pump, and the part is replaced at an appropriate time when the use period has elapsed. It is the actual situation.
[0004]
However, the period of use is usually set with a sufficient allowance, and in most cases the parts can be used for a longer period of time without replacement. This is not preferable from the viewpoints of economy and labor and time for parts replacement. Furthermore, a large hydraulic excavator has the following problems when a malfunction occurs in the hydraulic pump. That is, usually, a large hydraulic excavator is equipped with a number of hydraulic pumps, and the hydraulic actuators are driven by merging the discharge pressure oils of the two hydraulic pumps. If any of these hydraulic pumps fail, the operator can know the occurrence of the failure by changing the operating speed of the hydraulic actuator, but the hydraulic actuator is driven by merging the discharge pressure oil of the two hydraulic pumps. If the operating speed of the hydraulic actuator changes, it can not be determined which of the hydraulic pumps is defective even if it is known that the hydraulic pump has a malfunction.
[0005]
An object of the present invention is to provide a hydraulic pump fault diagnosis device for a working machine that can solve the above-described problems in the prior art and can reliably identify a hydraulic pump that is inexpensive and has a problem without using a flow meter. It is to provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is driven by a plurality of variable displacement hydraulic pumps whose discharge amount is controlled by a regulator, and pressure oil discharged from one or more of these variable displacement hydraulic pumps. A plurality of hydraulic actuators, a plurality of flow control valves for controlling driving of each of the hydraulic actuators, and one or a plurality of the variable displacement hydraulic pumps via one or a plurality of the flow control valves in a neutral position A check valve with a differential pressure sensor interposed between each of the variable displacement hydraulic pumps and the flow rate control valve, and the variable displacement hydraulic pump connected to the conduit. The maximum discharge amount instructing means for instructing the regulator to the maximum discharge amount of the variable displacement hydraulic pump and the maximum flow rate by the maximum discharge amount instructing means. Storage means for storing the detected pressure of the check valve with the differential pressure sensor for the variable displacement hydraulic pump, and failure determination means for determining pass / fail of each variable displacement hydraulic pump based on the detected pressure are provided. Features.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, a pressure-flow rate converting means for converting the detected pressure into a flow rate corresponding to the detected pressure is provided instead of the means for determining based on the detected pressure. The quality of each of the variable displacement hydraulic pumps is judged based on the flow rate converted by the pressure-flow rate conversion means.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments.
FIG. 1 is a diagram showing a hydraulic pump failure diagnosis apparatus for a large hydraulic excavator according to an embodiment of the present invention. In this figure, 1 to 6 are variable displacement hydraulic pumps (hereinafter simply referred to as hydraulic pumps), 7 is a pilot pump, 1a to 6a are displacement displacement mechanisms of the respective hydraulic pumps (hereinafter represented by swash plates), Reference numerals 11 to 16 denote regulators for controlling the tilting amounts of the swash plates 1a to 6a, that is, the discharge flow rates of the hydraulic pumps 1 to 6, T denotes a tank, CV denotes a check valve, and RV denotes a relief valve. The hydraulic pumps 1 to 3 are driven by a first prime mover (engine) not shown, and the hydraulic pumps 4 to 6 are driven by a second prime mover (engine) not shown. The hydraulic pumps 2 to 5 are hydraulic pumps having the same capacity, and the hydraulic pumps 1 and 5 are other hydraulic pumps having the same capacity.
[0009]
Reference numerals 21 and 26 denote flow control valves for controlling the turning motor, which are connected to the hydraulic pumps 1 and 6 and have a center bypass. Btwenty threeIs the valve block where the hydraulic pumps 2 and 3 join, B45Indicates a valve block where the hydraulic pumps 4 and 5 join. Valve block Btwenty threeConsists of tandem-connected flow control valves 231 to 234 and a conduit 30, and valve block B45Consists of tandem-connected flow control valves 451 to 454 and a conduit 40. Valve block Btwenty threeThe flow rate control valve 231 is for driving motor control, the flow rate control valve 232 is for boom cylinder and bucket cylinder control, the flow rate control valve 233 is for backup, the flow rate control valve 234 is for arm cylinder control, and a valve block B45The flow rate control valve 451 is for arm cylinder control, the flow rate control valve 452 is for bucket cylinder control, the flow rate control valve 453 is for boom cylinder control, and the flow rate control valve 454 is for driving motor control. Each flow control valve has a center bypass circuit and valve block Btwenty threeWhen the flow rate control valves 231 to 234 are all in the neutral position, the hydraulic pumps 2 and 3 pass through the center bypass circuit of the flow rate control valves 231 to 234 to the pipe line 30 and then to the tank T via the pipe line 30. Connected to. Similarly, valve block B45When the flow rate control valves 451 to 454 are all in the neutral position, the hydraulic pumps 4 and 5 pass through the center bypass circuit of the flow rate control valves 451 to 454 to the pipeline 40 and further to the tank T via the pipeline 40. Connected to.
[0010]
In the above hydraulic circuit, for example, when an operator of a hydraulic excavator operates a boom operating lever (not shown) to raise the boom, a pilot pressure P proportional to the operation amount is obtained.a Is added to the command input port on the right side of the flow rate control valve 232 and the flow rate control valve 453, the flow rate control valves 232 and 453 are switched to the right side position, and the pressure oil from the hydraulic pumps 2, 3, 4, and 5 merge. Then, it flows into the bottom side of a boom cylinder (not shown), and the rod is extended to drive the boom in the raising direction. The command input port on the left side of the flow control valve 232 in the figure is for bucket tilting, and the command input port on the left side of the flow control valve 453 in the figure is a boom lowering port.
[0011]
On the other hand, command signals are input to the regulators 11 to 16 during operation of the hydraulic pumps 1 to 6 to control the tilting of the swash plates 1a to 6a and to control the discharge flow rates of the hydraulic pumps 1 to 6. This will be described with reference to the pressure-flow rate characteristic diagram shown in FIG. In FIG. 2, the horizontal axis represents the discharge pressure of the hydraulic pump, and the vertical axis represents the discharge flow rate of the hydraulic pump. The command signal to the regulator will be described taking the regulator 12 as an example, but the command signals of other regulators are the same.
[0012]
The regulator 12 has command signal input ports 12a, 12b, and 12c. Note that illustration of command signal input ports corresponding to the command signal input ports 12b and 12c in other regulators is omitted. The command signal input port 12a has a valve block Btwenty threeThe maximum pressure of the operation pilot pressure applied to each of the flow rate control valves is input, whereby the swash plate 2a is controlled in a direction in which the discharge flow rate increases (this command signal input port is referred to as an operation signal input port). ). In many cases, the discharge pressure of the hydraulic pump 12 is input to the command signal input port 12b, and when the discharge pressure exceeds a predetermined level as shown by the solid line in FIG. The swash plate 2a is controlled in the direction to be moved. As shown by the broken line in FIG. 2, a signal for translating the pressure-flow rate characteristic is input to the command signal input port 12c. The above configuration is a known hydraulic circuit as disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 62-28318 and Japanese Patent Publication No. 1-25906.
[0013]
Next, in this embodiment, a configuration added to the hydraulic circuit for failure diagnosis will be described. 51 to 56 are electromagnetic switching valves, which are always set to the upper position by the illustrated spring, and the electric signal (v1 ~ V6 Is switched to the lower position. When each of the electromagnetic switching valves 51 to 56 is in the upper position, a command signal in normal operation is input to the operation signal input port of each of the regulators 11 to 16, and when switched to the lower position, the pilot pressure of the pilot pump 7 is increased. The discharge flow rate of the corresponding hydraulic pump that is input is maximized.
[0014]
61 is a check valve with a differential pressure sensor provided between the hydraulic pump 1 and the flow control valve 21, 62 and 63 are hydraulic pumps 2 and 3 and a valve block B, respectively.twenty threeCheck valves with differential pressure sensors provided on the upstream side of the junction between the hydraulic pumps 4 and 5 and the valve block B, respectively.45A check valve with a differential pressure sensor provided on the upstream side of the junction between them, 66 is a check valve with a differential pressure sensor provided between the hydraulic pump 6 and the flow control valve 26 (details will be described later). . Reference numeral 70 denotes a processing device (details will be described later) that is configured by a computer and determines failure of the hydraulic pump, 80 is a switch that instructs the processing device 70 to start determination, and 90 is a display device that displays determination data.
[0015]
FIG. 3 is a view showing a configuration of the check valve 61 with a differential pressure sensor. Since the other check valve with a differential pressure sensor has the same configuration, the illustration is omitted. In FIG. 3, reference numeral 611 denotes a check valve connected to the hydraulic pump 1, and 612 denotes a differential pressure sensor that detects a difference in pressure generated on both sides of the check valve. Usually, the check valve has a poppet pressed against the seat surface by a spring, and the pressure oil from the hydraulic pump acts on the surface 6110 on the pump side of the poppet, and the acting force is the spring force and the surface 6111 on the outlet side. When the sum is larger than the sum of the forces acting on the poppet, the poppet moves away from the seat surface, and the pressure oil enters from the inlet port 613 and flows out from the outlet port 614 through a gap formed in the seat surface. At this time, the pressure difference (differential pressure) between the both sides (inlet port 613 and outlet port 614) of the check valve 611 changes corresponding to the flow rate passing through. The differential pressure sensor 612 has the differential pressure dP.61Is detected and output. In FIG. 1, the detection signals of the check valves 61 to 66 with differential pressure sensors are denoted by dP.61~ DP64It is shown in
[0016]
FIG. 4 is a system configuration diagram of the processing apparatus shown in FIG. In this figure, 71 is a central processing unit (CPU) for performing required computation and control, 72 is a read only memory (ROM) in which a control program of the CPU 71 and the like are stored, 73 is temporarily stored with measurement results, determination results, and the like. Random access memory (RAM), 74 is a timer for outputting a time signal, 75 is provided with an A / D converter, and a detected pressure signal dP of check valves 61 to 66 with a differential pressure sensor61~ DP66And an input interface 76 for inputting the determination start signal w of the switch 80, 76 includes a D / A converter, and a signal v for each of the electromagnetic switching valves 51 to 56.1 ~ V6 And an output interface for outputting display data D to the display device 90. The ROM 72 has an area 721 in which a conversion map and necessary numerical values described later are stored, an area 722 in which an input / output processing program is stored, an area 723 in which a determination processing program is stored, and an area 724 in which a display processing program is stored. Have
[0017]
FIG. 5 is a diagram showing a conversion map stored in the area 721 of the ROM 72 shown in FIG. In this figure, the detected pressure of each check valve 61-66 with a differential pressure sensor shown in FIG. 1 is taken on the horizontal axis, and the flow rate corresponding to this is taken on the vertical axis. This conversion map is created as follows. That is, each flow control valve is set to the neutral position, pressure oil is passed through the check valves 61 to 66 with differential pressure sensors, the relationship between the flow rate and the differential pressure is measured, and the obtained data is created in the form of a map. When creating in this way, as will be described later, since the failure diagnosis is performed with the discharge flow rate of the hydraulic pump as the maximum flow rate, the conversion map also creates the relationship between the flow rate and the pressure in the large flow rate part. If it is enough, it is enough. Also, if each hydraulic pump shown in FIG. 1 is new, find one point with the rated flow rate and differential pressure of the hydraulic pump, and create a conversion map using the known orifice and pipe resistance. Also good.
[0018]
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. Fault diagnosis can be performed at any time by turning on the switch 80. By the way, a large excavator often performs a continuous work for about 8 hours including a break in the middle, and in such a case, the operator of the excavator can either It is desirable to operate the switch 80 when changing with the operator. At the time of this switch operation, the rotational speed of the engine as the prime mover is maximized, and the switch 80 is turned on in a state where all the operation levers are in the neutral position. As a result, the signal w from the switch 80 is read into the CPU 71 via the input interface 75 of the processing device 70, and the input / output processing program stored in the area 722 of the ROM 72 is first activated. The processing procedure of this input / output processing program will be described with reference to FIG.
[0019]
First, the CPU 71 reads the current time T (n) from the timer 74 (procedure S).1 ). Note that n is the procedure S1 This represents the number of times of processing. Next, the CPU 71 sends a signal v to the electromagnetic switching valve 51.1 Is turned on, and the signals for the other electromagnetic switching valves 52 to 56 are turned off. As a result, the electromagnetic switching valve 51 is switched to the lower position, the pressure of the pilot pump 7 is introduced to the operation signal input port of the regulator 11, the swash plate 1a is tilted to the maximum, and the discharge flow rate of the hydraulic pump 1 is maximum. Flow rate. Therefore, the differential pressure on both sides of the check valve 611 of the check valve 61 with a differential pressure sensor increases, and this differential pressure is detected by the differential pressure sensor 612. The CPU 71 outputs a signal dP from the differential pressure sensor 612.61, And this is the pressure data D for the maximum flow rate of the hydraulic pump 11 (N) is stored in the RAM 73 (procedure S2 ).
[0020]
Next, the CPU 71 sends a signal v to the electromagnetic switching valve 52.2 Is turned on, and the signals for the other electromagnetic switching valves 51, 53-56 are turned off. As a result, the electromagnetic switching valve 51 returns to the upper position, the electromagnetic switching valve 52 is switched to the lower position, the pressure of the pilot pump 7 is introduced into the operation signal input port of the regulator 12, and the swash plate 2a is tilted to the maximum. Thus, the discharge flow rate of the hydraulic pump 2 becomes the maximum flow rate, and the CPU 71 at this time outputs the signal dP of the differential pressure sensor of the check valve 62 with the differential pressure sensor.62Pressure data D for the maximum flow rate of the hydraulic pump 22 (N) is stored in the RAM 73 (procedure SThree ). Exactly the same processing is performed for the hydraulic pumps 3 to 6 (procedure S).Four ~ S7 ).
[0021]
Next, the CPU 71 uses the conversion map shown in FIG. 5 stored in the area 721 of the ROM 72 to generate each pressure data Di (N) (i = 1 to 6) is the flow rate Q corresponding to thesei (N) (i = 1 to 6)8 ), In the area A (n) of the RAM 73, the time T (n) and each flow rate Q1 ~ Q6 (Step S9 ), And terminate the input / output processing program.
The above procedure S8 In this process, the pressure was converted to the flow rate using the conversion map stored in advance, but this is not necessarily based on the conversion map, and the accuracy is somewhat reduced, but instead of the conversion map, the following calculation is performed to calculate the flow rate relative to the pressure. You may make it ask.
Qi = K0 ・ Di
Where k0 Is a predetermined coefficient.
[0022]
When the input / output processing program ends, the determination processing program stored in the area 723 of the ROM 72 is activated next. The processing procedure of this determination processing program will be described with reference to FIG. The CPU 71 determines each flow rate Qi In contrast, k flow data Q before the previous judgmenti (N-1), Qi (N-2), ..., Qi (N−k) are taken out from the areas A (n−1), A (n−2),...iA(Procedure S11). That is, the average value Q of the k flow rates before the previous time of each hydraulic pump 1-6.1A, Q2A............ Q6AIs obtained.
[0023]
Note that the value k is selected such that, for example, about 100 hours have passed before the current determination. As described above, when the operator changes every 8 hours and the operator makes a determination each time, the value k is set to 12 or 13 (100/8).
[0024]
Next, the CPU 71A = T (n) -T (n-k), that is, the average value QiACalculation period TA (Procedure S12). Furthermore, the CPU 71 determines the flow rate Q obtained this time for the hydraulic pumps 2, 3, 4, 5 having the same capacity.2 (N), QThree (N), QFour (N), QFive Average value Q of (n)B (Step S13) Then, the average value QB Period TB [TB = T (n) -T (n-k)] (procedure S14).
Each period TA , TB Is calculated based on the time of the timer 74. The time during which the engine is at a predetermined speed or higher, or the time at which the hydraulic pump is at a predetermined pressure or higher or a predetermined flow rate is electrically Measure each period TA , TB Obviously it is better to calculate.
[0025]
Next, the CPU 71 calculates the following formula:
EiA= [Qi (N) -QiA] × 100 / QiA(%)
That is, the current flow rate Qi Is the past long-term average QiA% Of increase / decrease with respect to15This is stored in the RAM 73.
Also, the following formula
EiB= [Qi (N) -Qi (N-1)] × 100 / Qi (N-1) (%)
That is, the current flow rate Qi Is the flow rate Q obtained last timei Calculate how many% increase or decrease with respect to (n-1) (procedure S16This is stored in the RAM 73.
In addition, the following formula
EjC= [Qj (N) -QB ] × 100 / QB (%) (J = 2, 3, 4, 5)
That is, the current flow rate Q of the hydraulic pumps 2, 3, 4, 5 of the same capacity2 (N), QThree (N), QFour (N), QFive Each of (n) is their average value QB % Difference with respect to (step S17This is stored in the RAM 73. Thereby, the determination processing program is terminated.
[0026]
Above value EiAIs the first criterion value based on the long-term flow average for each hydraulic pump, the value EiBIs the second criterion value based on the previous flow rate for each hydraulic pump, the value EjCIs a third criterion value based on the current average flow rate of hydraulic pumps of the same capacity. The first determination reference value is suitable for determining a gradual change in the performance of the hydraulic pump, and the second determination reference value is effective for determining a sudden change in performance that has occurred within a few hours of the hydraulic pump. The third criterion value is effective for finding hydraulic pumps that are significantly different from each other by comparing hydraulic pumps of the same capacity.
[0027]
When the determination processing program ends, the display processing program stored in the area 724 of the ROM 72 is activated next. As shown in FIG. 8, the processing procedure of this display processing program is as follows: current time T (n) obtained by the input / output processing program and determination processing program, and elapsed time T up to k times before the previous time.A , Elapsed time T from the previous timeB , First determination reference value EiA, Second determination reference value EiB, And the third judgment reference value EjCIs output as data D (usually a serial signal) to the display device 90 (step S).twenty one) Processing.
[0028]
FIG. 9 is a diagram showing a display example of the display device 90. Although not shown, the display device 90 includes data D output from the processing device 70 and an input interface for inputting other necessary data, a CPU, a ROM, a RAM, a character generator, an LCD driver, an LCD, and the like. When data D is input, display is performed in the format shown in FIG. 8, for example. In FIG. 8, the underlined portion is a portion that changes depending on the input data D. The data D shown in this display example shows that the current time T (n) is “April 4, 1996 14:30” and the elapsed time T until k times before.A Is "103 hours", elapsed time T from the previous timeB Is “7.6 hours”, and the first judgment reference value E of the hydraulic pump 11AIs “−15%”, also the second criterion E1BIs “−3%” ………… The third criterion value E of the hydraulic pump 22CIs “+7%” ............. Third criterion E for hydraulic pump 52CIs “+ 6%”, the first judgment reference value E of the hydraulic pump 66AIs “−22%”, also the second criterion value E6BIs “−6%”.
[0029]
The operator of the hydraulic excavator looks at the screen of the display device 90 installed in the cab and determines whether there is an abnormality in each of the hydraulic pumps 1 to 6. In this judgment, the variation between the hydraulic pumps is set to several percent, and the pressure loss generated when passing through the pipe line is easily affected by the temperature of the hydraulic oil. , First determination reference value EiAAbout 20%, and the second criterion EiBIn order to avoid misjudgment in a short time, about 25% is further added to the third judgment reference value E.jCIs a hydraulic pump of the same capacity, and since it is a comparison at the same time and the same temperature and high accuracy can be expected, about 15% is used as a judgment value for whether or not there is an abnormality.
[0030]
Thus, in this embodiment, the check valve with a differential pressure sensor is interposed between the hydraulic pump and the flow rate control valve, and the discharge start of one hydraulic pump is set to the maximum flow rate by operating the determination start switch. In addition, the discharge flow rate of all the other hydraulic pumps is set to the minimum flow rate, and the detected differential pressure of the check valve with the differential pressure sensor corresponding to the one hydraulic pump is sampled and converted to the flow rate corresponding to each. This is performed for the hydraulic pump, and each flow rate for each determination collected in this way is stored. The flow rate obtained this time is (1) the average value of the flow rate of the same hydraulic pump for the past long time, (2) the previous flow rate. Compared with the flow rate and (3) the average value of the current flow rate of a hydraulic pump of the same capacity, this is a hydraulic pump of a work machine with a large vibration, and a plurality of hydraulic pumps are used together. Even each hydraulic port The failure diagnosis of each flop can be reliably performed.
[0031]
In addition, each part can be used up to the end of its service life as compared with a method in which the part is replaced after a predetermined usage time has elapsed, so that the use efficiency of the part can be increased and it is extremely economical.
In addition, it is possible to increase the determination accuracy by repeatedly performing the failure diagnosis of the present embodiment and accumulating data, thereby predicting the failure considerably before the occurrence of the failure, This can be dealt with in advance.
[0032]
In the above embodiment, an example has been described in which the electromagnetic switching valves are sequentially switched to collect the differential pressure of each check valve with a differential pressure sensor. However, all the hydraulic pumps are switched simultaneously by one electromagnetic switching valve, A differential pressure may be collected. In this case, since the switching of the electromagnetic switching valve becomes unnecessary, the determination time can be shortened. When such a means is adopted, the pressure oil of each hydraulic pump only passes through the flow control valve and returns to the tank, the discharge pressure of each hydraulic pump is low, the absorption torque of each hydraulic pump is small, The total absorption torque becomes the engine load, and the engine speed slightly decreases, and the hydraulic pump speed also decreases and the maximum flow rate may decrease. Is possible.
[0033]
Furthermore, although the electromagnetic switching valve is used in the above embodiment, failure determination can be performed without using such an electromagnetic switching valve. That is, by selectively operating the operation lever and operating a specific hydraulic actuator in a specific posture, the discharge flow rate of the hydraulic pump can be made a flow rate close to the maximum flow rate. For example, if the boom is lifted, the arm is extended, and the bucket is dumped, the hydraulic pumps 2, 3, 4, 5 All determination processes can be performed by collecting the differential pressure signal under the same conditions as in the previous embodiment. In this case, the pressure P in FIG.0 It is premised that operation in an uncontrolled region is possible, but the load pressure is large and the pressure P0 Even if a larger constant torque control range is entered, the processing based on the third criterion value is still effective, and if it is always operated in the same posture with care to ensure good reproducibility, the accuracy will be slightly reduced. However, the processing based on the first and second determination reference values can be made effective by selecting a slightly larger determination value. On the other hand, the hydraulic pumps 1 and 6 are for the swing motor, and if the operating lever is operated to the maximum amount, it is surely driven in the constant torque control region shown in FIG. Processing based on the criterion value is effective.
[0034]
In the above description of the embodiment, the hydraulic excavator has been described as an example, but it is naturally applicable to failure diagnosis of a hydraulic pump of a work machine other than the hydraulic excavator. In addition, an example has been described in which the differential pressure detected by the check valve with the differential pressure sensor is converted into a flow rate, and failure determination is performed based on this flow rate. However, it is not always necessary to convert the differential pressure into a flow rate, and a differential pressure sensor is provided. The differential pressure detected by the check valve can be used as it is.
Further, by transmitting the obtained data to a department that manages the work machine, it is possible to perform a failure diagnosis in the management department, not the operator of the work machine.
In the description of the above embodiment, an example of displaying how much the current value of each hydraulic pump is deviated from the three determination reference values is shown, but the result of comparison with the determination value is displayed, It can also be displayed using a lamp or the like.
Further, the example of performing the determination every 8 hours of work change has been described. However, the present invention is not limited to this, and the engine is set to the maximum rotation speed or a rotation speed close thereto, all the operation levers are set to neutral, and the switch 90 is turned on. It can be done at any time by operating.
Alternatively, a small throttle may be inserted upstream or downstream of the check valve between two connection points of the differential pressure sensor to increase the pressure in the pipe line.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, a check valve with a differential pressure sensor is interposed between the hydraulic pump and the flow rate control valve so that the discharge amount of the hydraulic pump is maximized and the differential pressure sensor corresponding to each hydraulic pump is provided. The detected differential pressure of the check valve is sampled (or converted into a flow rate corresponding to this), and each detected differential pressure (or flow rate) for each determination is stored, and based on the detected value (or flow rate) Therefore, even if the hydraulic pumps of work machines with large vibrations are used by merging multiple hydraulic pumps, failure diagnosis for each hydraulic pump is ensured. Can be done.
[0036]
In addition, each part can be used up to the end of its service life as compared with a method in which the part is replaced after a predetermined usage time has elapsed, so that the use efficiency of the part can be increased and it is extremely economical.
Furthermore, it is possible to increase the determination accuracy by repeating the failure diagnosis and accumulating data, thereby allowing the failure to be predicted at a stage substantially before the occurrence of the failure, and dealing with this in advance. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a hydraulic pump failure diagnosis apparatus for a large-sized hydraulic excavator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a characteristic diagram of the relationship between the discharge pressure and the discharge flow rate of each hydraulic pump shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a check valve with a differential pressure sensor.
4 is a system configuration diagram of the processing apparatus shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is a characteristic diagram of a conversion map between a detected pressure and a flow rate of the pressure sensor shown in FIG. 1;
6 is a flowchart for explaining the operation of the processing apparatus shown in FIG. 1;
7 is a flowchart for explaining the operation of the processing apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the processing apparatus shown in FIG. 1;
9 is a diagram showing a display example of the display device shown in FIG. 1. FIG.
[Explanation of symbols]
1-6 Hydraulic pump
7 Pilot pump
11-16 Regulator
51-56 Solenoid switching valve
61-66 Check valve with differential pressure sensor
70 processing equipment
80 switches
90 Display device

Claims (5)

レギュレータにより吐出量が制御される複数の可変容量油圧ポンプと、これら可変容量油圧ポンプの1つ又は複数から吐出される圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、前記各油圧アクチュエータの駆動を制御する複数の流量制御弁と、1つ又は複数の前記可変容量油圧ポンプを中立位置にある1つ又は複数の前記流量制御弁を経てタンクに接続する管路とを備えた作業機械において、前記各可変容量油圧ポンプと前記流量制御弁との間に介在する差圧センサ付きチェック弁と、前記可変容量油圧ポンプが前記管路と接続された状態で前記レギュレータに可変容量油圧ポンプの最大吐出量を指示する最大吐出量指示手段と、この最大吐出量指示手段による最大流量を吐出している可変容量油圧ポンプについての前記差圧センサ付きチェック弁の検出圧力を格納する記憶手段と、前記検出圧力に基づいて前記各可変容量油圧ポンプの良否の判定を行う故障判定手段とを設けたことを特徴とする作業機械の油圧ポンプ故障診断装置。A plurality of variable displacement hydraulic pumps whose discharge amount is controlled by a regulator, a plurality of hydraulic actuators driven by pressure oil discharged from one or more of these variable displacement hydraulic pumps, and control of driving of each of the hydraulic actuators A work machine comprising: a plurality of flow rate control valves configured to connect one or more variable displacement hydraulic pumps to a tank via the one or more flow rate control valves in a neutral position; A check valve with a differential pressure sensor interposed between the variable displacement hydraulic pump and the flow control valve, and the maximum discharge amount of the variable displacement hydraulic pump to the regulator in a state where the variable displacement hydraulic pump is connected to the conduit. With the differential pressure sensor for the maximum discharge amount indicating means for instructing and the variable displacement hydraulic pump discharging the maximum flow rate by the maximum discharge amount indicating means A hydraulic pump fault diagnosis device for a working machine, characterized by comprising storage means for storing a detected pressure of a check valve, and failure determination means for determining pass / fail of each variable displacement hydraulic pump based on the detected pressure . レギュレータにより吐出量が制御される複数の可変容量油圧ポンプと、これら可変容量油圧ポンプの1つ又は複数から吐出される圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、前記各油圧アクチュエータの駆動を制御する複数の流量制御弁と、1つ又は複数の前記可変容量油圧ポンプを中立位置にある1つ又は複数の前記流量制御弁を経てタンクに接続する管路とを備えた作業機械において、前記各可変容量油圧ポンプと前記流量制御弁との間に介在する差圧センサ付きチェック弁と、前記可変容量油圧ポンプが前記管路と接続された状態で前記レギュレータに可変容量油圧ポンプの最大吐出量を指示する最大吐出量指示手段と、この最大吐出量指示手段による最大流量を吐出している可変容量油圧ポンプについての前記差圧センサ付きチェック弁の検出圧力をこれに対応する流量に変換する圧力−流量変換手段と、この圧力−流量変換手段により変換された流量を格納する記憶手段と、前記検出圧力に基づいて前記各可変容量油圧ポンプの良否の判定を行う故障判定手段とを設けたことを特徴とする作業機械の油圧ポンプ故障診断装置。A plurality of variable displacement hydraulic pumps whose discharge amount is controlled by a regulator, a plurality of hydraulic actuators driven by pressure oil discharged from one or more of these variable displacement hydraulic pumps, and control of driving of each of the hydraulic actuators A work machine comprising: a plurality of flow rate control valves configured to connect one or more variable displacement hydraulic pumps to a tank via the one or more flow rate control valves in a neutral position; A check valve with a differential pressure sensor interposed between the variable displacement hydraulic pump and the flow control valve, and the maximum discharge amount of the variable displacement hydraulic pump to the regulator in a state where the variable displacement hydraulic pump is connected to the conduit. With the differential pressure sensor for the maximum discharge amount indicating means for instructing and the variable displacement hydraulic pump discharging the maximum flow rate by the maximum discharge amount indicating means Pressure-flow rate conversion means for converting the detected pressure of the check valve into a corresponding flow rate, storage means for storing the flow rate converted by the pressure-flow rate conversion means, and each variable displacement hydraulic pressure based on the detected pressure A hydraulic pump failure diagnosis device for a working machine, comprising a failure determination means for determining whether the pump is good or bad. 請求項1又は請求項2において、前記故障判定手段は、同一の前記可変容量油圧ポンプについての過去の前記検出圧力の平均値と今回の検出圧力との比較、又は過去の前記圧力−流量変換手段による変換流量の平均値と今回の変換流量との比較を行うことを特徴とする作業機械の油圧ポンプ故障診断装置。3. The failure determination unit according to claim 1, wherein the failure determination unit compares the past detected pressure average value with the current detected pressure for the same variable displacement hydraulic pump, or the past pressure-flow rate conversion unit. A hydraulic pump failure diagnosis device for a work machine, characterized in that the average value of the converted flow rate by the current and the current converted flow rate are compared. 請求項1又は請求項2において、前記故障判定手段は、同一の前記可変容量油圧ポンプについての前回の前記検出圧力と今回の検出圧力との比較、又は前回の圧力−流量変換手段による変換流量と今回の変換流量との比較を行うことを特徴とする作業機械の油圧ポンプ故障診断装置。In Claim 1 or Claim 2, the failure determination means compares the previous detected pressure with the current detected pressure for the same variable displacement hydraulic pump, or the converted flow rate by the previous pressure-flow rate conversion means. A hydraulic pump fault diagnosis device for work machines, which is compared with the current conversion flow rate. 請求項1又は請求項2において、前記故障判定手段は、同一の容量の他の各可変容量油圧ポンプについての今回の前記検出圧力の平均値と今回の検出圧力との比較、又は今回の圧力−流量変換手段による変換流量の平均値と今回の変換流量との比較を行うことを特徴とする作業機械の油圧ポンプ故障診断装置。In Claim 1 or Claim 2, the failure determination means compares the current detected pressure average value with the current detected pressure for each of the other variable displacement hydraulic pumps having the same capacity, or the current pressure- A hydraulic pump failure diagnosis device for a working machine, wherein the average value of the converted flow rate by the flow rate conversion means is compared with the current converted flow rate.
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