JP5679529B2 - メンテナンス情報管理装置および作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、作業機械のメンテナンス情報の管理技術に関する。

作業機械の主要部品や消耗品のメンテナンスに関する情報を管理する装置が知られている。この装置では、特定の作業時に検出された、消耗品の負荷を代表させる代表値を累積して記憶し、記憶した代表値に基づいて、消耗品のメンテナンス時期に関する情報を導出している。この装置では、たとえば、クレーンにおける作業半径および吊り荷重の積であるモーメントと、作業時間とに基づくモーメント時間との累積値で、吊り作業またはブーム起伏作業によって負荷の掛かる油圧ホース類のメンテナンス時期に関する情報を提供する（特許文献１参照）。

特開２００８−１２７１２９号公報

たとえば、上述した特許文献に記載の装置では、吊り荷がない場合には、負荷の代表値であるモーメントがゼロとなる。しかし、クレーンにはブームの自重があるので、ブームを起伏する圧油が流れる油圧ホース類には吊り荷がなくても圧力が作用している。そして、ブームの長さや重量がブーム毎に異なると、吊り荷がないときに当該油圧ホース類に作用する圧力が異なる。また、ブーム吊り荷の荷重および作業半径が同じであれば、負荷の代表値であるモーメントが同じ値となるが、ブームの重量が異なると、当該油圧ホース類に作用する圧力は、ブームの重量の差に起因して異なることとなる。したがって、消耗品の負荷を代表させる代表値に基づいて消耗品のメンテナンス時期に関する情報を導出すると、消耗品のメンテナンス時期に関する情報を正しく導出できないおそれがある。

（１） 請求項１の発明によるメンテナンス情報管理装置は、作業機械のメンテナンスに関する情報を管理する装置であって、作業機械のエンジン、メインポンプ、油圧モータ、および、巻上ドラムの仕事率をそれぞれ演算し、演算したそれぞれの仕事率をそれぞれの経過時間で積算することでエンジン、メインポンプ、油圧モータ、および、巻上ドラムの積算仕事量を演算する積算仕事量演算手段と、積算仕事量演算手段で演算したそれぞれの積算仕事量と、エンジン、メインポンプ、油圧モータ、および、巻上ドラムの交換を促す基準となるそれぞれの交換基準仕事量とをそれぞれ比較して、積算仕事量が交換基準仕事量を超えたと判定された機器のメンテナンスの時期に関する情報として当該機器の交換を促す旨の情報を算出する算出手段とを備えることを特徴とする。
（２） 請求項２の発明による作業機械は、エンジンと、メインポンプと、油圧アクチュエータと、請求項１に記載のメンテナンス情報管理装置とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、メンテナンスの時期に関する情報を正しく算出できる。

本発明に係るメンテナンス情報管理装置が適用される作業機械の一例であるクレーンの外観側面図である。 巻上用油圧モータを駆動するための油圧回路を示す図である。 本発明によるメンテナンス情報管理装置の構成を示す図である。 クレーンの油圧システムでエネルギ変換がどのように行われているかを示す図である。 メンテナンス情報の管理に関する処理の動作を示したフローチャートである。 第２の実施の形態のメンテナンス情報の管理に関する処理の動作を示したフローチャートである。 第３の実施の形態のメンテナンス情報の管理に関する処理の動作を示したフローチャートである。

−−−第１の実施の形態−−−
図１〜５を参照して、本発明によるメンテナンス情報管理装置および作業機械の第１の実施の形態を説明する。図１は、本実施の形態に係るメンテナンス情報管理装置が適用される作業機械の一例であるクレーンの外観側面図である。クレーンは、走行体１と、旋回輪２を介して走行体上に旋回可能に設けられた旋回体３と、旋回体３に回動可能に軸支されたブーム４とを有する。旋回体３には巻上ドラム５と起伏ドラム６が搭載されている。巻上ドラム５には巻上ロープ５ａが巻回され、巻上ドラム５の駆動により巻上ロープ５ａが巻き取りまたは繰り出され、フック７が昇降する。起伏ドラム６には起伏ロープ６ａが巻回され、起伏ドラム６の駆動により起伏ロープ６ａが巻き取りまたは繰り出され、ブーム４が起伏する。

巻上ドラム５は巻上用油圧モータにより駆動され、起伏ドラム６は起伏用油圧モータにより駆動される。これら油圧モータの回転は不図示のブレーキ装置によって制動可能である。巻上用油圧モータを駆動する油圧回路と、起伏用油圧モータを駆動する油圧回路とは構成が同様であるので、以下の説明では、巻上用油圧モータを駆動する油圧回路について説明し、起伏用油圧モータを駆動する油圧回路についての説明を省略する。図２は、巻上用油圧モータを駆動するための油圧回路を示す図である。

図２に示すように、この油圧回路には、エンジン１０で駆動されるメインポンプ１１と、メインポンプ１１から供給される圧油により回転する巻上用油圧モータ１２と、この油圧モータ１２で駆動される巻上ドラム５と、メインポンプ１１から油圧モータ１２への圧油の流れを制御する制御弁１３と、巻き下げ時の戻り管路Ｌ１に設けられたカウンタバランス弁１４とが設けられている。この油圧回路には、制御弁１３を駆動するために操作される操作レバー１５と、操作レバー１５の操作量に応じたパイロット圧Ｐ16を発生させるパイロット弁１６ａ,１６ｂと、パイロット弁１６ａ,１６ｂに圧油を供給するパイロットポンプ１７と、制御弁１３の巻上側および巻下側パイロットポートへ供給されるパイロット圧Ｐ18,Ｐ19をそれぞれ制御する電磁比例弁１８,１９とが設けられている。

この油圧回路には、パイロット弁１６ａによって制御されるパイロット圧を検出する巻上リモコン圧力センサ３１と、パイロット弁１６ｂによって制御されるパイロット圧を検出する巻下リモコン圧力センサ３２と、メインポンプ１１の吐出圧力を検出するポンプ吐出圧力センサ３３とが設けられている。また、この油圧回路には、巻き上げ時に油圧モータ１２に供給される圧油の圧力検出する巻上圧力センサ（モータ保持圧力センサ）３４と、巻き下げ時に油圧モータ１２に供給される圧油の圧力検出する巻下圧力センサ３５とが設けられている。なお、この油圧回路には、図２において図示しない各種センサが設けられているが、これらについては後述する。

また、巻上ドラム５と油圧モータ１２との間には図示しないウインチの減速機が設けられており、この油圧モータ１２内部には、巻上ドラム５を停止させるための図示しないネガブレーキ装置が設けられている。ネガブレーキ装置は、ブレーキ解除のための圧油（ブレーキ解除圧油）が供給されてブレーキ解除圧が上昇するとブレーキを解除し、ブレーキ解除圧が低下するとブレーキを作動させる。ブレーキ解除圧油は、パイロットポンプ１７から不図示のブレーキ解除電磁弁を介して供給される。

制御弁１３は、巻上側および巻下側パイロットポートへ供給されるパイロット圧Ｐ18,Ｐ19に応じて切換量が制御される。パイロット圧Ｐ18,Ｐ19は、操作レバー１５の操作量に応じたパイロット圧Ｐ16と、電磁比例弁１８,１９の減圧度とに応じて決定される。なお、詳細な説明は省略するが、電磁比例弁１８,１９の減圧度は、たとえば、巻上ドラム５（油圧モータ１２）を緩停止させる際に、後述するコントローラ２０からの制御信号によって制御される。

図３は、本発明によるメンテナンス情報管理装置の構成を示す図である。コントローラ２０は、クレーンの各部を制御する制御回路である。なお、図３では、メンテナンス情報管理装置に関する構成を図示し、その他のクレーン各部の制御に関する構成についての図示を省略する。コントローラ２０には、巻上リモコン圧力センサ３１と、巻下リモコン圧力センサ３２と、ポンプ吐出圧力センサ３３と、巻上圧力センサ３４と、巻下圧力センサ３５とが接続されている。また、コントローラ２０には、メインポンプ１１の吐出流量を検出するポンプ吐出流量センサ３６と、油圧モータ１２に流れる圧油の流量を検出するモータ流量センサ３７とが接続されている。コントローラ２０には、これら各センサからの信号が入力される。

なお、クレーンには、エンジン１０の制御を行う公知のＥＣＵ２７と、公知のモーメントリミッタ装置２８とが設けられている。コントローラ２０には、ＥＣＵ２７からのエンジン出力トルクおよびエンジン出力回転数の情報と、モーメントリミッタ装置２８からのウインチ出力トルク、吊り荷重、および吊り荷移動速度の情報が入力される。

コントローラ２０は、電磁比例弁１８,１９、および不図示のブレーキ解除電磁弁に制御信号を出力して、これらの電磁弁を制御する。また、コントローラ２０は、後述するように、メンテナンスに関する情報をオペレータに報知するよう、表示装置２５にメンテナンス情報の表示を行わせるための制御信号を表示装置２５に出力可能である。なお、表示装置２５は、クレーンの各部の動作状態や、モーメントリミッタ装置の動作状態など各種情報を表示するための表示装置である。

このように構成されるクレーンでは、オペレータによって操作レバー１５が巻き上げ方向に操作されると、巻上ドラム５が巻き上げ方向に回動されて、巻上ロープ５ａが巻き取られ、フック７が上昇する。オペレータによって操作レバー１５が巻き下げ方向に操作されると、巻上ドラム５が巻き下げ方向に回動されて、巻上ロープ５ａが繰り出され、フック７が下降する。具体的には、クレーンの各部は次のように操作する。すなわち、オペレータによって操作レバー１５が巻き上げ方向に操作されると、パイロット弁１６ａが操作レバー１５の操作量に応じたパイロット圧Ｐ16でパイロット圧油を電磁比例弁１８に供給する。このパイロット圧油は、電磁比例弁１８を介して制御弁１３の巻上側パイロットポートへ供給される。これにより、制御弁１３のスプールが起動されて、油圧モータ１２が巻上ドラム５を巻き上げ方向に回動させるように、メインポンプ１１からの圧油が油圧モータ１２へ供給される。

これと略同期して、コントローラ２０から不図示のブレーキ解除電磁弁へブレーキを解除するように制御信号が出力される。これにより、ブレーキ解除電磁弁を介してブレーキ解除圧油が不図示のネガブレーキ装置に供給され、ブレーキが解除される。このように、油圧モータ１２の回動開始のタイミングに合わせてブレーキを解除することで、巻上ドラム５がスムーズに回転を始める。オペレータによって操作レバー１５が巻き下げ方向に操作された場合も同様である。

−−−本実施の形態の油圧システムにおけるエネルギ変換について−−−
図４は、クレーンの油圧システムでエネルギ変換がどのように行われているかを示す図である。エンジン１０から出力される回転運動エネルギは、メインポンプ１１で流体運動エネルギに変換される。メインポンプ１１から出力される流体運動エネルギは、油圧モータ１２で回転運動エネルギに変換される。油圧モータ１２から出力される回転運動エネルギは、巻上ドラム５（ウインチ）で直線運動エネルギに変換される。巻上ドラム５（ウインチ）から出力される直線運動エネルギは、吊り荷の位置エネルギに変換される。

エンジン１０から出力される回転運動エネルギの仕事率Ｌｅは、次式で表される。
Ｌｅ＝２×π×Ｔｅ×ｎｅ／６００００ ［ｋＷ］ ・・・（１）
ここで、Ｔｅはエンジン１０の出力トルクであり、ｎｅはエンジン１０の出力回転数である。

メインポンプ１１から出力される流体運動エネルギの仕事率Ｌｐは、次式で表される。
Ｌｐ＝Ｐｐ×Ｑｐ／６０ ［ｋＷ］ ・・・（２）
ここで、Ｐｐはメインポンプ１１の吐出圧力であり、Ｑｐはメインポンプ１１の吐出流量である。

油圧モータ１２に入力される流体運動エネルギの仕事率Ｌｍは、次式で表される。
Ｌｍ＝Ｐｍ×Ｑｍ／６０ ［ｋＷ］ ・・・（３）
ここで、Ｐｍは油圧モータ１２の有効圧力であり、Ｑｍは油圧モータ１２の吸入流量である。

巻上ドラム５における回転運動エネルギの仕事率（ウインチの仕事率）Ｌｗは、次式で表される。
Ｌｗ＝２×π×Ｔｗ×ｎｗ／６００００ ［ｋＷ］ ・・・（４）
ここで、Ｔｗはウインチの出力トルクであり、ｎｗはウインチの出力回転数である。

吊り荷の移動に係る運動エネルギの仕事率Ｌｌは、次式で表される。
Ｌｌ＝Ｆ×Ｖ ［ｋＷ］ ・・・（５）
ここで、Ｆは吊り荷重であり、Ｖは吊り荷の移動速度である。

−−−メンテナンス情報の管理について−−−
従来技術による装置として、作業機械の主要部品や消耗品のメンテナンスに関する情報を管理する装置が知られている。この従来技術の装置では、特定の作業の作業時に検出された、消耗品の負荷を代表させる代表値を累積して記憶し、記憶した代表値に基づいて、消耗品のメンテナンス時期に関する情報を導出している。この装置では、たとえば、クレーンにおける作業半径および吊り荷重の積であるモーメントと、作業時間に基づくモーメント時間との累積値で、吊り作業またはブーム起伏作業によって負荷の掛かる油圧ホース類のメンテナンス時期に関する情報を提供する。

たとえば、上述した従来技術による装置では、吊り荷がない場合には、負荷の代表値であるモーメントがゼロとなる。しかし、クレーンにはブームの自重があるので、ブームを起伏する圧油が流れる油圧ホース類には吊り荷がなくても圧力が作用している。そして、ブームの長さや重量がブーム毎に異なることがあるため、吊り荷がないときに当該油圧ホース類に作用する圧力がブーム毎に異なることがある。また、ブーム吊り荷の荷重および作業半径が同じであれば、負荷の代表値であるモーメントが同じ値となるが、ブームの重量が異なると、当該油圧ホース類に作用する圧力は、ブームの重量の差に起因して異なることとなる。したがって、消耗品の負荷を代表させる代表値に基づいて消耗品のメンテナンス時期に関する情報を導出すると、消耗品のメンテナンス時期に関する情報を正しく導出できないおそれがある。

クレーンを構成する各部（各機器、ユニット）は、作業に際してエネルギを伝達している。したがって、各ユニットが伝達するエネルギに関する情報に基づいてメンテナンス時期を推定することが考えられる。たとえば、各ユニットはエネルギを伝達すれば、エネルギの伝達分だけ仕事をしている。そのため、各ユニットは、伝達したエネルギに応じて消耗が進行しているものと考えられる。したがって、各ユニットで伝達したエネルギ（仕事量）を積算して管理すれば、各ユニットの消耗度合いを推定することができる。

そこで、本実施の形態では、クレーンを構成する各部（各機器、ユニット）毎に、各ユニットが行った仕事量の累積値（積算値）に基づいて、メンテナンスに関する情報を管理するようにしている。具体的には、コントローラ２０が次の（１−１）〜（１−４）で述べるように、クレーンの各部のメンテナンスに関する情報を算出し、交換が必要な場合にはオペレータにその旨を報知するよう各部を制御する。コントローラ２０は、次の（１−１）〜（１−４）で述べる処理を繰り返し実行する。なお、ここでユニットとは、たとえばエンジン１０、メインポンプ１１、油圧アクチュエータ（たとえば油圧モータ１２）、巻上ドラム５や不図示の減速機を含むウインチ、巻き上げロープ５ａやフック７といった吊り作業機などが挙げられる。

（１−１） まず、コントローラ２０は、各ユニットにおける仕事率を以下の（１−１−ａ）〜（１−１−ｅ）のようにして算出する。
（１−１−ａ） エンジン１０の仕事率は、上述した仕事率Ｌｅで表される。コントローラ２０は、エンジン１０の出力トルクＴｅ、およびエンジン１０の出力回転数ｎｅをＥＣＵ２７から取得して、上述した（１）式で仕事率Ｌｅを算出する。

（１−１−ｂ） メインポンプ１１の仕事率は、上述した仕事率Ｌｐで表される。コントローラ２０は、メインポンプ１１の吐出圧力Ｐｐをポンプ吐出圧力センサ３３から、メインポンプ１１の吐出流量Ｑｐをポンプ吐出流量センサ３６からそれぞれ取得して、上述した（２）式で仕事率Ｌｐを算出する。

（１−１−ｃ） 油圧モータ１２の仕事率は、上述した仕事率Ｌｍで表される。コントローラ２０は、油圧モータ１２の上流および下流の圧力を巻上圧力センサ３４および巻下圧力センサ３５からそれぞれ取得し、その差圧を有効圧力Ｐｍとして算出する。また、コントローラ２０は、油圧モータ１２の吸入流量Ｑｍをモータ流量センサ３７から取得して、上述した（３）式で仕事率Ｌｍを算出する。

（１−１−ｄ） 巻上ドラム５の仕事率（ウインチの仕事率）は、上述した仕事率Ｌｗで表される。コントローラ２０は、ウインチの出力トルクＴｗ、およびウインチの出力回転数ｎｅをモーメントリミッタ装置２８から取得して、上述した（４）式で仕事率Ｌｗを算出する。

（１−１−ｅ） 巻上ロープ５ａやフック７の仕事率は、上述した仕事率Ｌｌで表される。コントローラ２０は、吊り荷重Ｆ、および吊り荷の移動速度Ｖをモーメントリミッタ装置２８から取得して、上述した（５）式で仕事率Ｌｌを算出する。

（１−２） 次に、コントローラ２０は、上述のようにして算出した各仕事率に関してそれぞれ経過時間で積算して、各ユニットの仕事量を算出する。すなわち、コントローラ２０は、上述した仕事率を、たとえば１秒毎に算出および積算することで仕事量（積算仕事量）［Ｊ］を算出して記憶する。

（１−３） コントローラ２０では、各ユニットに設けられている、交換を促す基準となる仕事量である交換基準仕事量をあらかじめ記憶している。コントローラ２０は、上述した（１−２）で算出した積算仕事量と、交換基準仕事量とを比較して、交換を促す必要があるか否かをユニット毎に判断する。

（１−４） 上述した（１−３）において、交換を促す必要があると判断されたユニットについて、交換を促す旨の表示を表示装置２５に表示させるよう、コントローラ２０は各部を制御する。

−−−フローチャート−−−
図５は、上述したメンテナンス情報の管理に関する処理の動作を示したフローチャートである。本実施の形態のクレーンの不図示のイグニッションスイッチがオンされると、図５に示す処理を行うプログラムが起動され、コントローラ２０で実行される。ステップＳ１において、上述した（１−１）で述べたように、各ユニットにおける仕事率を算出してステップＳ３へ進む。ステップＳ３において、ステップＳ１で算出した各ユニットの仕事率に基づいて、仕事量（積算仕事量）を算出して記憶し、ステップＳ５へ進む。

ステップＳ５において、ステップＳ３で算出した積算仕事量が、交換基準値、すなわちあらかじめ記憶している交換基準仕事量を超えたか否かを各ユニット毎に判断する。ステップＳ５が肯定判断されるとステップＳ７へ進み、ステップＳ３で算出した積算仕事量が、あらかじめ記憶している交換基準仕事量を超えたとステップＳ５で判断されたユニットに関して、メンテナンス情報として、交換を促す旨の表示を表示装置２５に表示させてステップＳ９へ進む。

ステップＳ９において、メンテナンス情報の管理を終了するように指示されたか否かを判断する。具体的には、イグニッションスイッチがオフされるような場合である。

ステップＳ９が否定判断されると、ステップＳ１へ戻る。ステップＳ９が肯定判断されると、本プログラムを終了する。ステップＳ５が否定判断されるとステップＳ９へ進む。

第１の実施の形態のメンテナンス情報管理装置では、次の作用効果を奏する。
（１） 各ユニットのエネルギに関する情報、すなわち、各ユニットが伝達するエネルギに関する情報に基づいてメンテナンス時期を推定するように構成した。これにより、従来技術のように、消耗品の負荷を代表させる代表値に基づいて消耗品のメンテナンス時期に関する情報を導出する場合と比べて、メンテナンス時期に関する情報を正しく導出できるようになる。したがって、各ユニットのメンテナンスを効率的に行うことができるようになる。

（２） 各ユニットが伝達するエネルギに関する情報として、各ユニットが行った仕事量の積算値に基づいて、メンテナンスに関する情報を管理するように構成した。これにより、正確なメンテナンス時期に関する情報を容易に導出できる。

−−−第２の実施の形態−−−
図６を参照して、本発明によるメンテナンス情報管理装置および作業機械の第２の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、各ユニットが伝達するエネルギに関する情報として、各ユニットにおけるエネルギの伝達効率に基づいて、メンテナンスに関する情報を管理するように構成した点で、第１の実施の形態と異なる。

各ユニットにおける入力側の仕事率と、出力側の仕事率との比を算出することで、各ユニットにおけるエネルギ伝達の効率（以下、単に伝達効率と呼ぶ）が求まる。各ユニットが仕事をすると、作動油の劣化や各部の摩耗等によって伝達効率が低下する。したがって、各ユニットの伝達効率を管理することで、メンテナンス時期を推定することが考えられる。

そこで、本実施の形態では、クレーンを構成する各部（ユニット）毎に、各ユニットの伝達効率に基づいて、メンテナンスに関する情報を管理するようにしている。具体的には、コントローラ２０が次の（２−１）〜（２−４）で述べるように、クレーンの各部のメンテナンスに関する情報を算出し、交換が必要な場合にはオペレータにその旨を報知するよう各部を制御する。コントローラ２０は、次の（２−１）〜（２−４）で述べる処理を繰り返し実行する。

（２−１） まず、コントローラ２０は、各ユニットにおける仕事率を第１の実施の形態で述べた（１−１−ａ）〜（１−１−ｅ）のようにして算出する。

（２−２） 次に、コントローラ２０は、上述のようにして算出した各仕事率に基づいて、各ユニットにおける伝達効率を以下の（２−２−ａ）〜（２−２−ｄ）のようにして算出する。
（２−２−ａ） メインポンプ１１の伝達効率ηｐは、メインポンプ１１の仕事率Ｌｐをエンジン１の仕事率Ｌｅで除して求める。
ηｐ＝Ｌｐ／Ｌｅ ・・・（６）

（２−２−ｂ） メインポンプ１１から油圧モータ１２までの配管における伝達効率ηｈは、油圧モータ１２に入力される流体運動エネルギの仕事率Ｌｍをメインポンプ１１の仕事率Ｌｐで除して求める。
ηｈ＝Ｌｍ／Ｌｐ ・・・（７）

（２−２−ｃ） 油圧モータ１２、減速機および巻上ドラム５における伝達効率（ウインチの伝達効率）ηｗは、ウインチの仕事率Ｌｗを油圧モータ１２に入力される流体運動エネルギの仕事率Ｌｍで除して求める。
ηｗ＝Ｌｗ／Ｌｍ ・・・（８）

（２−２−ｄ） 巻上ロープ５ａやフック７における伝達効率（吊り作業機の伝達効率）ηｌは、巻上ロープ５ａやフック７の仕事率の仕事率（吊り荷の移動に係る運動エネルギの仕事率）Ｌｌをウインチの仕事率Ｌｗで除して求める。
ηｌ＝Ｌｌ／Ｌｗ ・・・（９）

（２−３） コントローラ２０では、各ユニットに設けられている、交換を促す基準となる伝達効率である交換基準伝達効率をあらかじめ記憶している。コントローラ２０は、上述した（２−２）で算出した伝達効率と、交換基準伝達効率とを比較して、交換を促す必要があるか否かをユニット毎に判断する。

（２−４） 上述した（２−３）において、交換を促す必要があると判断されたユニットについて、交換を促す旨の表示を表示装置２５に表示させるよう、コントローラ２０は各部を制御する。

−−−フローチャート−−−
図６は、上述した第２の実施の形態のメンテナンス情報の管理に関する処理の動作を示したフローチャートである。本実施の形態のクレーンの不図示のイグニッションスイッチがオンされると、図６に示す処理を行うプログラムが起動され、コントローラ２０で実行される。ステップＳ１は、図５で説明した第１の実施の形態のフローチャートにおけるステップＳ１と同じである。ステップＳ１が実行されるとステップＳ１３へ進む。ステップＳ１３において、ステップＳ１で算出した各ユニットの仕事率に基づいて、各ユニットの伝達効率を算出して記憶し、ステップＳ１５へ進む。

ステップＳ１５において、ステップＳ１３で算出した伝達効率が、交換基準値、すなわちあらかじめ記憶している交換基準伝達効率を下回ったか否かをユニット毎に判断する。ステップＳ１５が肯定判断されるとステップＳ１７へ進み、ステップＳ１３で算出した伝達効率が、あらかじめ記憶している交換基準伝達効率を下回ったとステップＳ１５で判断されたユニットに関して、メンテナンス情報として、交換を促す旨の表示を表示装置２５に表示させてステップＳ９へ進む。

ステップＳ９は、図５で説明した第１の実施の形態のフローチャートにおけるステップＳ９と同じである。ステップＳ９が否定判断されると、ステップＳ１へ戻る。ステップＳ９が肯定判断されると、本プログラムを終了する。ステップＳ１５が否定判断されるとステップＳ９へ進む。

第２の実施の形態のメンテナンス情報管理装置では、第１の実施の形態の作用効果に加えて、次の作用効果を奏する。
（１） 各ユニットの現在の伝達効率を算出し、交換基準値と比較することによって、メンテナンスに関する情報を管理するように構成した。これにより、クレーンの各ユニットの実態（消耗度合い、伝達効率の低下）に基づいた正確なメンテナンス時期に関する情報を容易に導出できる。

−−−第３の実施の形態−−−
図７を参照して、本発明によるメンテナンス情報管理装置および作業機械の第３の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１および第２の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１または第２の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、各ユニットが伝達するエネルギに関する情報として、各ユニットにおけるエネルギ負荷振幅およびエネルギ印加回数に基づいて、メンテナンスに関する情報を管理するように構成した点で、第１および第２の実施の形態と異なる。

構造物の疲労による寿命推定方法として、負荷振幅と負荷回数の積から推定する方法が知られている。クレーンの各ユニットのように、エネルギを伝達する機器の場合、エネルギ負荷振幅と、エネルギを印加した回数とに基づいて、メンテナンス時期を推定することが考えられる。

そこで、本実施の形態では、クレーンを構成する各部（ユニット）毎に、各ユニットにおけるエネルギ負荷振幅と、エネルギを印加した回数とに基づいて、メンテナンスに関する情報を管理するようにしている。具体的には、コントローラ２０が次の（３−１）〜（３−６）で述べるように、クレーンの各部のメンテナンスに関する情報を算出し、交換が必要な場合にはオペレータにその旨を報知するよう各部を制御する。コントローラ２０は、次の（３−１）〜（３−６）で述べる処理を繰り返し実行する。

（３−１） まず、コントローラ２０は、各ユニットにおける仕事率を第１の実施の形態で述べた（１−１−ａ）〜（１−１−ｅ）のようにして算出する。
（３−２） コントローラ２０は、巻上リモコン圧力センサ３１、および巻下リモコン圧力センサ３２で検出される圧力に基づいて、操作レバー１５の操作状態を検出する。

（３−３） コントローラ２０は、上述した（３−１）、（３−２）の演算結果に基づいて、操作レバー１５の操作の前後での各ユニットの仕事率の変化量、すなわちエネルギ負荷振幅を算出する。本実施の形態では、操作レバー１５の操作の前の各ユニットの仕事率を、操作レバー１５が操作されるたとえば１秒前の時点での仕事量とする。また、操作レバー１５の操作の後の各ユニットの仕事率を、操作レバー１５の操作完了のたとえば３秒後、すなわち、操作レバー１５が操作されて、ある一定の操作量に略固定された状態からたとえば３秒後の時点での仕事量とする。

（３−４） コントローラ２０は、操作レバー１５の操作がなされる毎に、上述した（３−３）で算出したエネルギ負荷振幅を積算して記憶するとともに、操作回数、すなわち印加回数を１回加算して記憶する。

（３−５） コントローラ２０では、各ユニット毎に設けられている、交換を促す基準となる交換基準疲労閾値をあらかじめ記憶している。この交換基準疲労閾値は、積算（累積）したエネルギ負荷振幅と、エネルギを印加した回数との積である。コントローラ２０は、上述した（３−４）で算出したエネルギ負荷振幅を積算した値および操作回数の合計値の積と、交換基準疲労閾値とを比較して、交換を促す必要があるか否かを各ユニット毎に判断する。

（３−６） 上述した（３−５）において、交換を促す必要があると判断されたユニットについて、交換を促す旨の表示を表示装置２５に表示させるよう、コントローラ２０は各部を制御する。

−−−フローチャート−−−
図７は、上述した第３の実施の形態のメンテナンス情報の管理に関する処理の動作を示したフローチャートである。本実施の形態のクレーンの不図示のイグニッションスイッチがオンされると、図７に示す処理を行うプログラムが起動され、コントローラ２０で実行される。ステップＳ２１において、上述した（３−１）で述べたように、各ユニットにおける仕事率を算出し、算出した仕事率を一時的に記憶してステップＳ２３へ進む。ステップＳ２３において、巻上リモコン圧力センサ３１、および巻下リモコン圧力センサ３２で検出される圧力に基づいて、操作レバー１５が操作されたか否かを判断する。

ステップＳ２３が否定判断されると、ステップＳ２１へ戻る。ステップＳ２３が肯定判断されるとステップＳ２５へ進み、巻上リモコン圧力センサ３１、および巻下リモコン圧力センサ３２で検出される圧力に基づいて、操作レバー１５の操作が完了するまで、すなわち、操作レバー１５が操作されて、ある一定の操作量に略固定されるまで待機する。ステップＳ２５が肯定判断されるとステップＳ２７へ進み、上述した（３−１）で述べたように、各ユニットにおける仕事率を算出してステップＳ２９へ進む。ステップＳ２９において、操作レバー１５の操作が完了してから所定時間Ｔ（たとえば３秒）が経過したか否かを判断する。

ステップＳ２９が否定判断されるとステップＳ２７へ戻る。ステップＳ２９が肯定判断されるとステップＳ３１へ進み、ステップＳ２１で記憶している、操作レバー１５が操作されるたとえば１秒前の時点での仕事量と、ステップＳ２７で算出した、操作レバー１５の操作が完了してから所定時間Ｔ（たとえば３秒）が経過後の仕事量との差をエネルギ負荷振幅として算出する。ステップＳ３１が実行されるとステップＳ３３へ進み、ステップＳ３１で算出したエネルギ負荷振幅を積算して記憶するとともに、印加回数を１回加算して記憶してステップＳ３５へ進む。

ステップＳ３５において、ステップＳ３３で算出したエネルギ負荷振幅の積算値と印加回数とを乗じ、この値が交換基準疲労閾値を超えたか否かをユニット毎に判断する。ステップＳ３５が肯定判断されるとステップＳ３７へ進み、エネルギ負荷振幅の積算値と印加回数との積が、交換基準疲労閾値を超えたとステップＳ３５で判断されたユニットに関して、メンテナンス情報として、交換を促す旨の表示を表示装置２５に表示させてステップＳ９へ進む。

ステップＳ９は、図５で説明した第１の実施の形態のフローチャートにおけるステップＳ９と同じである。ステップＳ９が否定判断されると、ステップＳ２１へ戻る。ステップＳ９が肯定判断されると、本プログラムを終了する。ステップＳ３５が否定判断されるとステップＳ９へ進む。

第３の実施の形態のメンテナンス情報管理装置では、第１および第２の実施の形態の作用効果に加えて、次の作用効果を奏する。
（１） 各ユニットにおけるエネルギ負荷振幅およびエネルギ印加回数に基づいて、メンテナンスに関する情報を管理するように構成した。これにより、クレーンの各ユニットのうち、疲労が問題となる部材や部位に関して、正確なメンテナンス時期に関する情報を容易に導出できる。

−−−変形例−−−
（１） 上述の説明では、メインポンプ１１の吐出流量Ｑｐをポンプ吐出流量センサ３６で検出し、油圧モータ１２の吸入流量Ｑｍをモータ流量センサ３７で検出するように構成したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、メインポンプ１１の吐出流量Ｑｐや油圧モータ１２の吸入流量Ｑｍを、コントローラ２０がメインポンプ１１や油圧モータ１２の傾転位置と回転数から算出するように構成してもよい。また、コントローラ２０には、ＥＣＵ２７からのエンジン出力トルクおよびエンジン出力回転数の情報と、モーメントリミッタ装置２８からのウインチ出力トルク、吊り荷重、および吊り荷移動速度の情報が入力されるように構成したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、これらの情報を得るために設けられている各種センサ等からの検出素信号を直接コントローラ２０で受信することで、これらの情報を得るように構成してもよい。

（２） 上述した第１の実施の形態では、各ユニットが行った仕事量の積算値として、各ユニットの出力した仕事量の積算値を用いているが、各ユニットへ入力された仕事量の積算値を用いてもよい。

（３） 上述した第２の実施の形態では、各ユニットの伝達効率を常時算出して、メンテナンスに関する情報を管理するように構成したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、油圧回路が特定の状態となったときに各ユニットの伝達効率を算出するように構成してもよい。油圧回路の特定の状態として、たとえば、エンジン１の回転数が８００ｒｐｍであり、かつ、メインポンプ１１の吐出流量Ｑｐが最大流量となり、かつ、油圧モータ１２の傾転位置が最大傾転となったときとしてもよい。このように、油圧回路が特定の状態となったときに各ユニットの伝達効率を算出するように構成することで、各ユニットの伝達効率を常時算出しなくても済むので、コントローラ２０の演算負荷を抑制できる。また、伝達効率を算出する際の油圧回路の条件が一定となるので、算出された伝達効率の精度、信頼性が向上し、メンテナンス時期に関する情報の信頼性が向上する。

（４） 上述した第２の実施の形態において、１つのユニットに対する交換基準伝達効率を複数設けてもよい。たとえば、巻上ドラム５の巻き上げと巻き下げとで交換基準伝達効率を異なる値としてもよい。また、たとえば、作動油温度によって交換基準伝達効率が異なる値を採るようにしてもよい。このように、１つのユニットに対する交換基準伝達効率を複数設けることで、交換を促す必要があるか否かの判断精度が向上し、メンテナンス時期に関する情報の信頼性が向上する。

（５） 上述した第２の実施の形態において、交換基準伝達効率として、各ユニットを事前にテストして得られた結果に基づく値を採用してもよく、あらかじめ計算によって求めた値を採用してもよい。

（６） 上述した第３の実施の形態では、操作レバー１５の操作の後の各ユニットの仕事率を、操作レバー１５の操作完了のたとえば３秒後の時点での仕事量としたが、本発明はこれに限定されない。たとえば、操作レバー１５の操作の後の各ユニットの仕事率を、操作レバー１５の操作が完了してからたとえば３秒の間、すなわち、操作レバー１５が操作されて、ある一定の操作量に略固定された状態となってからたとえば３秒の間の仕事量の最大値としてもよい。
（７） 上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。

なお、本発明は、上述した実施の形態のものに何ら限定されず、作業機械のメンテナンスに関する情報を管理する装置であって、作業機械のエンジン、メインポンプ、油圧モータ、および、巻上ドラムの積算仕事量を演算する積算仕事量演算手段と、積算仕事量演算手段で演算したそれぞれの積算仕事量に基づいて、演算したそれぞれの積算仕事量に係る機器のメンテナンスの時期に関する情報を算出する算出手段とを備えることを特徴とする各種構造のメンテナンス情報管理装置、および、このメンテナンス情報管理装置を備える各種構造の作業機械を含むものである。

５ 巻上ドラム ６ 起伏ドラム
７ フック １０ エンジン
１１ メインポンプ １２ 巻上用油圧モータ
２０ コントローラ ２５ 表示装置
２７ ＥＣＵ ２８ モーメントリミッタ装置
３１ 巻上リモコン圧力センサ ３２ 巻下リモコン圧力センサ
３３ ポンプ吐出圧力センサ ３４ 巻上圧力センサ
３５ 巻下圧力センサ ３６ ポンプ吐出流量センサ
３７ モータ流量センサ

Claims (2)

1. 作業機械のメンテナンスに関する情報を管理する装置であって、
   前記作業機械のエンジン、メインポンプ、油圧モータ、および、巻上ドラムの仕事率をそれぞれ演算し、演算したそれぞれの前記仕事率をそれぞれの経過時間で積算することで前記エンジン、前記メインポンプ、前記油圧モータ、および、前記巻上ドラムの積算仕事量を演算する積算仕事量演算手段と、
   前記積算仕事量演算手段で演算したそれぞれの積算仕事量と、前記エンジン、前記メインポンプ、前記油圧モータ、および、前記巻上ドラムの交換を促す基準となるそれぞれの交換基準仕事量とをそれぞれ比較して、前記積算仕事量が前記交換基準仕事量を超えたと判定された機器のメンテナンスの時期に関する情報として当該機器の交換を促す旨の情報を算出する算出手段とを備えることを特徴とするメンテナンス情報管理装置。
2. エンジンと、
   メインポンプと、
   油圧アクチュエータと、
   請求項１に記載のメンテナンス情報管理装置とを備えることを特徴とする作業機械。
   

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