JP6903567B2

JP6903567B2 - Work vehicle

Info

Publication number: JP6903567B2
Application number: JP2017249733A
Authority: JP
Inventors: 昌紀奥山; 智弘柴田; 実寛高橋; 洸人稲積
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2021-07-14
Anticipated expiration: 2037-12-26
Also published as: JP2019116721A

Description

本発明は、作業部を有する作業車両に関する。 The present invention relates to a work vehicle having a work unit.

バックホー、ホイルローダ等の作業車両においては、複数の油圧ポンプにより供給された作動油により複数の油圧アクチュエータを駆動させることで、複数の作業部を動作させるようにしている。 In work vehicles such as backhoes and wheel loaders, a plurality of work units are operated by driving a plurality of hydraulic actuators with hydraulic oil supplied by a plurality of hydraulic pumps.

下記特許文献１には、作業機械の油圧ポンプの故障診断装置が開示されている。特許文献１では、エンジン始動から停止までの間に油圧ポンプの吐出圧及び吐出流量を収集し、エンジン始動回数ｎ回目における最大吐出流量Ｄ１_２（ｎ）と、最大吐出流量時点での吐出圧Ｄ１_１（ｎ）とを得る。そして、吐出圧Ｄ１_１（ｎ）の時の目標ポンプ吐出流量理論値Ｑ１ａを算出し、実際の吐出流量Ｄ１_２（ｎ）が目標ポンプ吐出流量理論値Ｑ１ａの−１０％よりも小さい場合、エンジン始動回数ｎ回目の判定結果を１とする。このような処理がエンジン始動毎に繰り返され、複数回分の判定結果が全て１であった場合、油圧ポンプが故障していると判定される。 The following Patent Document 1 discloses a failure diagnosis device for a hydraulic pump of a work machine. In Patent Document 1, the discharge pressure and the discharge flow rate of the hydraulic pump are collected from the start to the stop of the engine, and the maximum discharge flow rate D1 ₂ (n) at the nth engine start number and the discharge pressure D1 at the time of the maximum discharge flow rate are collected. ₁ (n) and is obtained. Then, the target pump discharge flow rate theoretical value Q1a at the discharge pressure D1 ₁ (n) is calculated, and when the actual discharge flow rate D1 ₂ (n) is smaller than -10% of the target pump discharge flow rate theoretical value Q1a, the engine The determination result of the nth start count is set to 1. Such a process is repeated every time the engine is started, and when the determination results for a plurality of times are all 1, it is determined that the hydraulic pump is out of order.

特開２００２−２４２８４９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-242849

特許文献１では、エンジン始動から停止まで吐出圧及び吐出流量を収集し続け、最大吐出流量と、これに対応する吐出圧とを取得した上で油圧ポンプに異常が発生しているか否かを判定する。特許文献１では、複数回分の判定結果が全て１となるまで故障と判定されないため、油圧ポンプの異常が発生した場合にその初期段階で異常を検知することは難しい。また、油圧ポンプに異常が発生しているにもかかわらず、突発的に、理論値に近い流量で圧油が吐出されてしまった場合、あるいは断続的に異常の症状が現れる場合において、油圧ポンプに異常が生じていると判定することはできない。 In Patent Document 1, the discharge pressure and the discharge flow rate are continuously collected from the start to the stop of the engine, and after acquiring the maximum discharge flow rate and the corresponding discharge pressure, it is determined whether or not an abnormality has occurred in the hydraulic pump. To do. In Patent Document 1, since the failure is not determined until the determination results for a plurality of times are all 1, it is difficult to detect the abnormality at the initial stage when the abnormality of the hydraulic pump occurs. In addition, when the hydraulic pump suddenly discharges pressure oil at a flow rate close to the theoretical value even though an abnormality has occurred in the hydraulic pump, or when the symptoms of the abnormality appear intermittently, the hydraulic pump It cannot be determined that an abnormality has occurred in.

そこで、本発明は上記課題に鑑み、油圧ポンプの異常を速やかに検知することが可能な作業車両を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, an object of the present invention is to provide a work vehicle capable of promptly detecting an abnormality of a hydraulic pump.

本発明の作業車両は、作業部を有する作業車両であって、
前記作業部を駆動する油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ポンプと、
前記作業部の駆動時において、前記油圧ポンプの吐出圧及び吐出流量のデータを繰り返し取得するデータ取得部と、
前記データ取得部によって取得された吐出圧及び吐出流量のデータをＰＱ特性図に配置し、前記油圧ポンプの最大出力を示すＰＱ特性曲線近傍の予め定められた領域のデータ密度が所定のデータ密度と一定以上異なる場合に、前記油圧ポンプに異常が発生していると判定する異常判定部と、を備えるものである。 The work vehicle of the present invention is a work vehicle having a work unit and has a work unit.
The hydraulic actuator that drives the work unit and
A hydraulic pump that supplies hydraulic oil to the hydraulic actuator and
A data acquisition unit that repeatedly acquires data on the discharge pressure and discharge flow rate of the hydraulic pump when the working unit is driven.
The discharge pressure and discharge flow rate data acquired by the data acquisition unit are arranged in the PQ characteristic diagram, and the data density in a predetermined region near the PQ characteristic curve indicating the maximum output of the hydraulic pump is defined as the predetermined data density. It is provided with an abnormality determination unit for determining that an abnormality has occurred in the hydraulic pump when the difference is more than a certain amount.

作業車両の作業部は、油圧アクチュエータによって駆動される。この油圧アクチュエータには、油圧ポンプから作動油が供給される。一般的に、油圧ポンプの性能は、吐出圧と吐出流量の関係を示すＰＱ特性図によって表される。本発明は、油圧ポンプに異常が発生した場合、ＰＱ特性図において、油圧ポンプの吐出圧及び吐出流量のデータ密度が変化することに着目したものである。より具体的には、本発明は、油圧ポンプに異常が発生した場合、油圧ポンプの最大出力を示すＰＱ特性曲線付近のデータ密度が低下することに着目したものである。本発明は、吐出圧及び吐出流量をモニタリングし、ＰＱ特性曲線近傍の領域のデータ密度が正常時のデータ密度と一定以上異なるようになった段階で、油圧ポンプに異常が発生したものと判定する。よって、油圧ポンプの異常を速やかに検知することができる。 The working part of the work vehicle is driven by a hydraulic actuator. Hydraulic oil is supplied to this hydraulic actuator from a hydraulic pump. Generally, the performance of a hydraulic pump is represented by a PQ characteristic diagram showing the relationship between the discharge pressure and the discharge flow rate. The present invention focuses on the fact that the data densities of the discharge pressure and the discharge flow rate of the hydraulic pump change in the PQ characteristic diagram when an abnormality occurs in the hydraulic pump. More specifically, the present invention focuses on the fact that when an abnormality occurs in the hydraulic pump, the data density near the PQ characteristic curve indicating the maximum output of the hydraulic pump decreases. The present invention monitors the discharge pressure and the discharge flow rate, and determines that an abnormality has occurred in the hydraulic pump when the data density in the region near the PQ characteristic curve becomes different from the normal data density by a certain amount or more. .. Therefore, the abnormality of the hydraulic pump can be detected promptly.

本発明において、前記油圧アクチュエータは、油圧シリンダを含み、
前記データ取得部は、前記吐出圧に相当する値として前記油圧シリンダの圧力を使用し、前記吐出流量に相当する値として前記油圧シリンダの流量を使用するものでもよい。 In the present invention, the hydraulic actuator includes a hydraulic cylinder.
The data acquisition unit may use the pressure of the hydraulic cylinder as a value corresponding to the discharge pressure and use the flow rate of the hydraulic cylinder as a value corresponding to the discharge flow rate.

油圧ポンプに異常が発生した場合、油圧ポンプによって駆動される油圧シリンダにも影響が生じる。よって、油圧シリンダのＰＱ特性を油圧ポンプのＰＱ特性に相当するものとして、油圧シリンダの圧力及び流量をモニタリングすることで、油圧ポンプの異常の発生を判定することができる。 If an abnormality occurs in the hydraulic pump, the hydraulic cylinder driven by the hydraulic pump is also affected. Therefore, by assuming that the PQ characteristic of the hydraulic cylinder corresponds to the PQ characteristic of the hydraulic pump and monitoring the pressure and the flow rate of the hydraulic cylinder, it is possible to determine the occurrence of an abnormality in the hydraulic pump.

本発明において、前記異常判定部は、前記データ取得部によって取得された吐出圧及び吐出流量のデータのうち、前記油圧ポンプの駆動源の負荷が所定負荷以上又は前記油圧ポンプの仕事量が所定の仕事量以上の場合に取得されたデータを、前記油圧ポンプの異常発生の判定に使用するものでもよい。 In the present invention, the abnormality determination unit has a predetermined load of the drive source of the hydraulic pump or more or a predetermined work amount of the hydraulic pump among the data of the discharge pressure and the discharge flow rate acquired by the data acquisition unit. The data acquired when the amount of work or more may be used for determining the occurrence of an abnormality in the hydraulic pump.

この構成によれば、データ取得部によって取得された吐出圧及び吐出流量のデータから、ノイズや、実作業中以外（例えばアイドリング中）のデータを除去することができる。よって、油圧ポンプに異常が発生したか否かを、より確実に判定することができる。 According to this configuration, noise and data other than during actual work (for example, during idling) can be removed from the discharge pressure and discharge flow rate data acquired by the data acquisition unit. Therefore, it is possible to more reliably determine whether or not an abnormality has occurred in the hydraulic pump.

本実施形態に係るバックホーの左側面図である。It is a left side view of the backhoe which concerns on this embodiment. ポンプ異常検知システムの構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of a pump abnormality detection system. データ取得部の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the data acquisition part. 油圧ポンプのＰＱ特性図を模式的に示した図である。It is a figure which showed the PQ characteristic diagram of a hydraulic pump schematically. 正常時の吐出圧及び吐出流量の分布を示す図である。It is a figure which shows the distribution of the discharge pressure and the discharge flow rate at the time of normal. 異常時の吐出圧及び吐出流量の分布を示す図である。It is a figure which shows the distribution of the discharge pressure and the discharge flow rate at the time of abnormality. ポンプ異常検知方法の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the pump abnormality detection method. 他の実施形態に係るデータ取得部の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the data acquisition part which concerns on other embodiment. ブームシリンダ長さとブーム角の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a boom cylinder length and a boom angle.

以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、図１を参照しながら、作業車両の一例としてのバックホー１の概略構造について説明する。ただし、作業車両としては、バックホー１に限定されず、ホイルローダ等の他の車両でもよい。バックホー１は、走行装置２と、作業装置３と、旋回装置４とを備える。 First, the schematic structure of the backhoe 1 as an example of the work vehicle will be described with reference to FIG. However, the work vehicle is not limited to the backhoe 1, and may be another vehicle such as a wheel loader. The backhoe 1 includes a traveling device 2, a working device 3, and a turning device 4.

走行装置２は、エンジン４２からの動力を受けて駆動し、バックホー１を走行させる。走行装置２は、左右一対のクローラ２１，２１及び左右一対の走行モータ２２，２２を備える。油圧モータである左右の走行モータ２２，２２が左右のクローラ２１，２１をそれぞれ駆動することでバックホー１の前後進を可能としている。また、走行装置２には、ブレード２３、及びブレード２３を上下方向に回動させるための油圧アクチュエータであるブレードシリンダ２４が設けられている。 The traveling device 2 is driven by receiving power from the engine 42 to drive the backhoe 1. The traveling device 2 includes a pair of left and right crawlers 21 and 21 and a pair of left and right traveling motors 22 and 22. The left and right traveling motors 22, 22 which are hydraulic motors drive the left and right crawlers 21 and 21, respectively, to enable the backhoe 1 to move forward and backward. Further, the traveling device 2 is provided with a blade 23 and a blade cylinder 24 which is a hydraulic actuator for rotating the blade 23 in the vertical direction.

作業装置３は、エンジン４２からの動力を受けて駆動し、土砂等の掘削作業を行うものである。作業装置３は、ブーム３１、アーム３２、及びバケット３３を備え、これらを独立して駆動することによって掘削作業を可能としている。ブーム３１、アーム３２、及びバケット３３は、それぞれ作業部に相当し、バックホー１は、複数の作業部を有する。 The work device 3 is driven by receiving power from the engine 42 to perform excavation work such as earth and sand. The work device 3 includes a boom 31, an arm 32, and a bucket 33, and by driving these independently, excavation work is possible. The boom 31, arm 32, and bucket 33 correspond to working portions, respectively, and the backhoe 1 has a plurality of working portions.

ブーム３１は、一端部が旋回装置４の前部に支持されて、伸縮自在に可動するブームシリンダ３１ａによって回動される。また、アーム３２は、一端部がブーム３１の他端部に支持されて、伸縮自在に可動するアームシリンダ３２ａによって回動される。そして、バケット３３は、一端部がアーム３２の他端部に支持されて、伸縮自在に可動するバケットシリンダ３３ａによって回動される。ブームシリンダ３１ａ、アームシリンダ３２ａ、及びバケットシリンダ３３ａは、作業部を駆動する油圧アクチュエータに相当する。 One end of the boom 31 is supported by the front portion of the swivel device 4, and the boom 31 is rotated by a boom cylinder 31a that can be expanded and contracted. Further, one end of the arm 32 is supported by the other end of the boom 31, and the arm 32 is rotated by an arm cylinder 32a that can be expanded and contracted. Then, one end of the bucket 33 is supported by the other end of the arm 32, and the bucket 33 is rotated by a bucket cylinder 33a that can be expanded and contracted. The boom cylinder 31a, arm cylinder 32a, and bucket cylinder 33a correspond to a hydraulic actuator that drives a working unit.

旋回装置４は、作業装置３を旋回させるものである。旋回装置４には、操縦部４１、エンジン４２、旋回台４３、旋回モータ４４等が配置されている。油圧モータである旋回モータ４４が旋回台４３を駆動することによって作業装置３を旋回させる。また、旋回装置４には、エンジン４２により駆動される複数の油圧ポンプ（図１に図示していない）が配設される。これらの油圧ポンプが、ブームシリンダ３１ａ、アームシリンダ３２ａ、及びバケットシリンダ３３ａに作動油を供給する。 The swivel device 4 swivels the working device 3. A control unit 41, an engine 42, a swivel base 43, a swivel motor 44, and the like are arranged in the swivel device 4. The swivel motor 44, which is a hydraulic motor, drives the swivel base 43 to swivel the work device 3. Further, the swivel device 4 is provided with a plurality of hydraulic pumps (not shown in FIG. 1) driven by the engine 42. These hydraulic pumps supply hydraulic oil to the boom cylinder 31a, the arm cylinder 32a, and the bucket cylinder 33a.

操縦部４１には、操縦席４１１が配置されている。操縦席４１１の左右に一対の作業操作レバー４１２，４１２、前方に一対の走行レバー４１３，４１３が配置されている。オペレータは、操縦席４１１に着座して作業操作レバー４１２，４１２、走行レバー４１３，４１３等を操作することによって、エンジン４２、各油圧モータ、各油圧アクチュエータ等の制御を行い、走行、旋回、作業等を行うことができる。 A driver's seat 411 is arranged in the control unit 41. A pair of work operation levers 421 and 412 are arranged on the left and right sides of the driver's seat 411, and a pair of traveling levers 413 and 413 are arranged in front of the cockpit 411. The operator controls the engine 42, each hydraulic motor, each hydraulic actuator, etc. by operating the work operation levers 421, 412, traveling levers 413, 413, etc. while seated in the driver's seat 411, and travels, turns, and works. Etc. can be performed.

本実施形態のポンプ異常検知システム５は、上記のような作業車両に設けられるものであり、図２は、ポンプ異常検知システム５の構成を示すブロック図である。ポンプ異常検知システム５は、データ取得部５１と、データ記憶部５２と、異常度計算部５３と、異常判定部５４とを備えている。 The pump abnormality detection system 5 of the present embodiment is provided in the work vehicle as described above, and FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the pump abnormality detection system 5. The pump abnormality detection system 5 includes a data acquisition unit 51, a data storage unit 52, an abnormality degree calculation unit 53, and an abnormality determination unit 54.

データ取得部５１は、作業部の駆動時において、油圧ポンプの吐出圧Ｐ及び吐出流量Ｑのデータを繰り返し取得する。データ取得部５１は、図３に示すように、油圧ポンプの吐出圧Ｐを計測する圧力センサ５１１と、吐出流量Ｑを計測する流量センサ５１２とを備えている。 The data acquisition unit 51 repeatedly acquires data of the discharge pressure P and the discharge flow rate Q of the hydraulic pump when the working unit is driven. As shown in FIG. 3, the data acquisition unit 51 includes a pressure sensor 511 that measures the discharge pressure P of the hydraulic pump and a flow rate sensor 512 that measures the discharge flow rate Q.

一般的に、油圧ポンプの性能は、図４に示すようなＰＱ特性図で表される。横軸は吐出圧Ｐ、縦軸は吐出流量Ｑである。ＰＱ特性図において、ＰＱ特性曲線Ｇは、油圧ポンプの最大出力を示している。ＰＱ特性曲線Ｇは、油圧ポンプ毎に予め決まっている。 Generally, the performance of a hydraulic pump is represented by a PQ characteristic diagram as shown in FIG. The horizontal axis is the discharge pressure P, and the vertical axis is the discharge flow rate Q. In the PQ characteristic diagram, the PQ characteristic curve G shows the maximum output of the hydraulic pump. The PQ characteristic curve G is predetermined for each hydraulic pump.

油圧ポンプが正常な場合、油圧ポンプが駆動している間の吐出圧Ｐと吐出流量ＱのデータをＰＱ特性図にプロットすると、図５Ａに示すようにＰＱ特性曲線Ｇ付近にデータが集中する。すなわち、図５Ａに示される状態では、油圧ポンプは正常に駆動しており、最大出力を発生し得る。 When the hydraulic pump is normal, when the data of the discharge pressure P and the discharge flow rate Q while the hydraulic pump is being driven are plotted on the PQ characteristic diagram, the data are concentrated in the vicinity of the PQ characteristic curve G as shown in FIG. 5A. That is, in the state shown in FIG. 5A, the hydraulic pump is normally driven and can generate a maximum output.

一方、油圧ポンプに異常が発生している場合、油圧ポンプが駆動している間の吐出圧Ｐと吐出流量ＱのデータをＰＱ特性図にプロットすると、油圧ポンプは、最大出力を発生することができないため、図５Ｂに示すようにＰＱ特性曲線Ｇ付近のデータ密度が低下する。そのため、ＰＱ特性曲線Ｇ付近のデータ密度が所定のデータ密度と一定以上異なる場合、油圧ポンプに異常が発生していると判定することができる。ＰＱ特性曲線Ｇ付近のデータ密度が所定のデータ密度と一定以上異なるとは、例えば、両データ密度分布が完全に不一致のとき（例えば、後述するｆ_０（ｐ，ｑ）とｆ（ｐ，ｑ）との差が２のとき）の１０％以上異なることをいう。 On the other hand, when an abnormality has occurred in the hydraulic pump, if the data of the discharge pressure P and the discharge flow rate Q while the hydraulic pump is being driven are plotted on the PQ characteristic diagram, the hydraulic pump may generate the maximum output. Therefore, as shown in FIG. 5B, the data density near the PQ characteristic curve G decreases. Therefore, when the data density near the PQ characteristic curve G differs from the predetermined data density by a certain amount or more, it can be determined that an abnormality has occurred in the hydraulic pump. The data density near the PQ characteristic curve G differs from the predetermined data density by a certain amount or more, for example, when both data density distributions do not completely match (for example, f ₀ (p, q) and f (p, q, which will be described later). ) Is different by 10% or more of).

データ記憶部５２は、データ取得部５１によって取得されたデータを記憶することができる。データ記憶部５２には、油圧ポンプが正常に駆動しているとき（正常時）における吐出圧Ｐと吐出流量Ｑのデータも記憶されている。 The data storage unit 52 can store the data acquired by the data acquisition unit 51. The data storage unit 52 also stores data of the discharge pressure P and the discharge flow rate Q when the hydraulic pump is normally driven (normal time).

異常度計算部５３は、データ記憶部５２に記憶されたデータを用いて異常度Ａｎｏｍを計算する。異常度Ａｎｏｍの計算には、正常時の吐出圧Ｐ及び吐出流量Ｑのデータの密度分布ｆ_０（ｐ，ｑ）と、データ取得部５１で取得された吐出圧Ｐ及び吐出流量Ｑのデータの密度分布ｆ（ｐ，ｑ）とが用いられる。 The abnormality degree calculation unit 53 calculates the abnormality degree Anom using the data stored in the data storage unit 52. _{In the calculation of the abnormality degree Anom, the density distribution f 0} (p, q) of the data of the discharge pressure P and the discharge flow rate Q in the normal state and the data of the discharge pressure P and the discharge flow rate Q acquired by the data acquisition unit 51 are used. The density distribution f (p, q) is used.

密度分布ｆ（ｐ，ｑ）は、ＰＱが所定値以上の範囲に該当するデータから推定される。密度分布ｆ（ｐ，ｑ）の推定に用いる手法は、カーネル密度推定のようなノンパラメトリックな手法であっても良いし、最尤推定のようなパラメトリックな手法でも良い。ＰＱが所定値以上の範囲とは、図５Ｂの曲線Ｔよりも吐出圧Ｐ及び吐出流量Ｑが大きな範囲である。すなわち、データ取得部５１によって取得されたデータのうち、油圧ポンプの仕事量（ＰＱ）が所定の仕事量以上の場合に取得されたデータを、油圧ポンプの異常発生の判定に使用している。これにより、ＰＱ特性曲線Ｇ付近のデータに基づいて密度分布ｆ（ｐ，ｑ）を推定できる。 The density distribution f (p, q) is estimated from the data in which PQ corresponds to a predetermined value or more. The method used for estimating the density distribution f (p, q) may be a non-parametric method such as kernel density estimation, or a parametric method such as maximum likelihood estimation. The range in which PQ is equal to or higher than a predetermined value is a range in which the discharge pressure P and the discharge flow rate Q are larger than the curve T in FIG. 5B. That is, among the data acquired by the data acquisition unit 51, the data acquired when the work amount (PQ) of the hydraulic pump is equal to or greater than the predetermined work amount is used for determining the occurrence of an abnormality in the hydraulic pump. As a result, the density distribution f (p, q) can be estimated based on the data near the PQ characteristic curve G.

異常度Ａｎｏｍは、下記の式（１）により計算することができる。

なお、式（１）において、油圧ポンプの高負荷部分の密度変化を敏感に捉えたいため、活性化関数としてｐ×ｑを掛けている。ただし、このような計算を簡便にすべく、例えば異常の検出精度は下がるものの、ＰＱ特性曲線Ｇ付近のデータから計算されるＰＱの平均値や中央値でもって異常度とすることも可能である。 The anomaly degree Anom can be calculated by the following equation (1).

In the equation (1), since it is desired to sensitively capture the density change of the high load portion of the hydraulic pump, p × q is multiplied as the activation function. However, in order to simplify such calculation, for example, although the accuracy of abnormality detection is lowered, it is possible to use the average value or median value of PQ calculated from the data near the PQ characteristic curve G as the degree of abnormality. ..

異常判定部５４は、異常度計算部５３で計算された異常度Ａｎｏｍが閾値を超えている否かを判定し、異常度Ａｎｏｍが閾値を超えていれば、油圧ポンプに異常が発生していると判定する。閾値は、例えば、正常時において異常度のある値となる確率を確率密度関数で表し、誤検知率が一定以下（例えば１０^−９）となる値とする。 The abnormality determination unit 54 determines whether or not the abnormality degree Anom calculated by the abnormality degree calculation unit 53 exceeds the threshold value, and if the abnormality degree Anom exceeds the threshold value, an abnormality has occurred in the hydraulic pump. Is determined. The threshold value is, for example, the probability that the value has an abnormal degree in the normal state is represented by the probability density function, and the false detection rate is set to a value ^{below a certain level (for example, 10-9).}

次に、上記のポンプ異常検知システム５を用いたポンプ異常検知方法について説明する。図６は、ポンプ異常検知方法の手順を示すフローチャートである。 Next, a pump abnormality detection method using the pump abnormality detection system 5 described above will be described. FIG. 6 is a flowchart showing the procedure of the pump abnormality detection method.

まず、エンジンをオンすると（ステップＳ１）、油圧ポンプもオンとなる。油圧ポンプがオンとなると、圧力センサ５１１により油圧ポンプの吐出圧Ｐを計測し、それと同時に流量センサ５１２により油圧ポンプの吐出流量Ｑを計測し、吐出圧Ｐ及び吐出流量Ｑのデータを繰り返し取得する（ステップＳ２）。圧力センサ５１１及び流量センサ５１２によって取得された吐出圧Ｐ及び吐出流量Ｑのデータは、データ記憶部５２（メモリ）に記憶される。 First, when the engine is turned on (step S1), the hydraulic pump is also turned on. When the hydraulic pump is turned on, the discharge pressure P of the hydraulic pump is measured by the pressure sensor 511, and at the same time, the discharge flow rate Q of the hydraulic pump is measured by the flow rate sensor 512, and the data of the discharge pressure P and the discharge flow rate Q are repeatedly acquired. (Step S2). The data of the discharge pressure P and the discharge flow rate Q acquired by the pressure sensor 511 and the flow rate sensor 512 are stored in the data storage unit 52 (memory).

次いで、データ記憶部５２に一定数以上のデータが保存されているか否かを判定する（ステップＳ３）。ここで、一定数以上のデータとは、数千〜数万のデータである。ステップＳ３では、圧力センサ５１１及び流量センサ５１２によって取得された吐出圧Ｐ及び吐出流量Ｑのデータのうち、油圧ポンプの駆動源（エンジン４２）の負荷が所定負荷以上又は油圧ポンプの仕事量が所定の仕事量以上の場合に取得されたデータ数をカウントし、当該データ数が一定数以上であるか否かを判定する。本実施形態では、図５Ｂの曲線Ｔよりも大きな吐出圧Ｐ及び吐出流量Ｑのデータ数をカウントする。すなわち、曲線Ｔは、油圧ポンプの所定の仕事量（ＰＱ）を示す曲線である。ここで、油圧ポンプの駆動源（エンジン４２）の所定負荷とは、例えば、駆動源の最大負荷の８０％以上をいい、より好ましくは９０％以上をいう。油圧ポンプの所定の仕事量とは、油圧ポンプの最大仕事量の８０％以上をいい、より好ましくは９０％以上をいう。 Next, it is determined whether or not a certain number or more of data is stored in the data storage unit 52 (step S3). Here, the data of a certain number or more is thousands to tens of thousands of data. In step S3, among the data of the discharge pressure P and the discharge flow rate Q acquired by the pressure sensor 511 and the flow rate sensor 512, the load of the drive source (engine 42) of the hydraulic pump is equal to or more than the predetermined load, or the work load of the hydraulic pump is predetermined. The number of acquired data is counted when the amount of work is equal to or greater than the amount of work of In the present embodiment, the number of data of the discharge pressure P and the discharge flow rate Q larger than the curve T of FIG. 5B is counted. That is, the curve T is a curve showing a predetermined work amount (PQ) of the hydraulic pump. Here, the predetermined load of the drive source (engine 42) of the hydraulic pump means, for example, 80% or more, more preferably 90% or more of the maximum load of the drive source. The predetermined work amount of the hydraulic pump means 80% or more, more preferably 90% or more of the maximum work amount of the hydraulic pump.

データ記憶部５２に一定数以上のデータが保存されていると判定された場合、圧力センサ５１１及び流量センサ５１２によって取得された吐出圧Ｐ及び吐出流量ＱのデータをＰＱ特性図に配置し、式（１）に基づいて異常度Ａｎｏｍを計算する（ステップＳ４）。 When it is determined that a certain number or more of data are stored in the data storage unit 52, the data of the discharge pressure P and the discharge flow rate Q acquired by the pressure sensor 511 and the flow rate sensor 512 are arranged in the PQ characteristic diagram, and the formula is used. The anomaly degree Anom is calculated based on (1) (step S4).

一方、データ記憶部５２に一定数以上のデータが保存されていないと判定された場合、油圧ポンプの駆動源（エンジン４２）の負荷が所定負荷以上又は油圧ポンプの仕事量が所定の仕事量以上であるか否かを判定する（ステップＳ７）。油圧ポンプの駆動源（エンジン４２）の負荷が所定負荷以上又は油圧ポンプの仕事量が所定の仕事量以上である場合、データ記憶部５２に、ステップＳ２で取得した吐出圧Ｐ及び吐出流量Ｑのデータを追加する（ステップＳ８）。油圧ポンプの駆動源（エンジン４２）の負荷が所定負荷以上でなく、且つ油圧ポンプの仕事量が所定の仕事量以上ではない場合、ステップＳ２に戻り、吐出圧Ｐ及び吐出流量Ｑのデータを繰り返し取得する。 On the other hand, when it is determined that a certain number or more of data are not stored in the data storage unit 52, the load of the drive source (engine 42) of the hydraulic pump is equal to or greater than the predetermined load, or the workload of the hydraulic pump is equal to or greater than the predetermined workload. (Step S7). When the load of the drive source (engine 42) of the hydraulic pump is equal to or greater than the predetermined load or the workload of the hydraulic pump is equal to or greater than the predetermined workload, the data storage unit 52 is informed of the discharge pressure P and the discharge flow rate Q acquired in step S2. Data is added (step S8). When the load of the drive source (engine 42) of the hydraulic pump is not more than the predetermined load and the work amount of the hydraulic pump is not more than the predetermined work amount, the process returns to step S2, and the data of the discharge pressure P and the discharge flow rate Q are repeated. get.

ステップＳ４の後、次いで、計算された異常度Ａｎｏｍが閾値を超えている否かを判定する（ステップＳ５）。異常度Ａｎｏｍが閾値を超えていれば、油圧ポンプに異常が発生していると判定する（ステップＳ６）。異常度Ａｎｏｍが閾値を超えていなければ、データ記憶部５２のデータをリセットする（ステップＳ９）。 After step S4, it is then determined whether or not the calculated anomaly degree Anom exceeds the threshold (step S5). If the abnormality degree Anom exceeds the threshold value, it is determined that an abnormality has occurred in the hydraulic pump (step S6). If the abnormality degree Anom does not exceed the threshold value, the data in the data storage unit 52 is reset (step S9).

なお、前述の実施形態では、油圧ポンプの駆動源の負荷が所定負荷以上又は油圧ポンプの仕事量が所定の仕事量以上の場合に取得された吐出圧Ｐ及び吐出流量Ｑのデータのみを用いて異常度Ａｎｏｍを計算しているが、全てのデータを用いて異常度Ａｎｏｍを計算するようにしてもよい。このとき、ステップＳ３の判定は不要となり、ステップＳ７及びステップＳ８も不要である。 In the above-described embodiment, only the data of the discharge pressure P and the discharge flow rate Q acquired when the load of the drive source of the hydraulic pump is equal to or more than the predetermined load or the work amount of the hydraulic pump is equal to or more than the predetermined work amount are used. Although the anomaly degree Anom is calculated, the anomaly degree Anom may be calculated using all the data. At this time, the determination in step S3 is unnecessary, and steps S7 and S8 are also unnecessary.

［他の実施形態］
データ取得部５１は、吐出圧Ｐに相当する値として油圧シリンダの圧力Ｐｃを使用し、吐出流量Ｑに相当する値として油圧シリンダの流量Ｑｃを使用してもよい。データ取得部５１は、油圧シリンダの圧力Ｐｃ及び流量Ｑｃのデータを繰り返し取得する。この場合、図７に示すように、データ取得部５１は、油圧シリンダの圧力Ｐｃを計測する圧力センサ５１３、油圧シリンダの流量Ｑｃを計算する流量計算部５１４を備えている。 [Other Embodiments]
The data acquisition unit 51 may use the pressure Pc of the hydraulic cylinder as a value corresponding to the discharge pressure P, and may use the flow rate Qc of the hydraulic cylinder as a value corresponding to the discharge flow rate Q. The data acquisition unit 51 repeatedly acquires data on the pressure Pc and the flow rate Qc of the hydraulic cylinder. In this case, as shown in FIG. 7, the data acquisition unit 51 includes a pressure sensor 513 that measures the pressure Pc of the hydraulic cylinder and a flow rate calculation unit 514 that calculates the flow rate Qc of the hydraulic cylinder.

流量計算部５１４は、油圧シリンダのシリンダ断面積ｓ及びシリンダ伸長速度Δｘから油圧シリンダの流量Ｑｃを計算する。例えば、図８のようにＡ，Ｂ，Ｃを定めると、ブームシリンダ３１ａの長さｘ、ブーム３１のブーム角θは、下記の式（２）を満たす。図８において、符号Ａは、旋回装置４に対するブーム３１の回転軸（ブーム３１が旋回装置４に支持されている部分）から、ブーム３１とブームシリンダ３１ａとの接続部までの直線距離を示す。符号Ｂ，Ｃは、それぞれ、ブームシリンダ３１ａと旋回装置４との接続部から上記回転軸までの上下方向の直線距離、及び前後方向の直線距離を示す。

すなわち、ブームシリンダ３１ａの長さｘは、ブーム３１のブーム角θによって定まる。よって、ブーム３１の一端部に設けられた不図示の角度センサによりブーム３１のブーム角θを計測し、式（２）を用いることでブームシリンダ３１ａの長さｘを計算できる。ブームシリンダ３１ａの長さｘから得られる伸長速度Δｘをシリンダ断面積ｓに掛けることで油圧シリンダの流量Ｑｃを計算できる。 The flow rate calculation unit 514 calculates the flow rate Qc of the hydraulic cylinder from the cylinder cross-sectional area s of the hydraulic cylinder and the cylinder extension speed Δx. For example, if A, B, and C are defined as shown in FIG. 8, the length x of the boom cylinder 31a and the boom angle θ of the boom 31 satisfy the following equation (2). In FIG. 8, reference numeral A indicates a linear distance from the rotation axis of the boom 31 with respect to the swivel device 4 (the portion where the boom 31 is supported by the swivel device 4) to the connection portion between the boom 31 and the boom cylinder 31a. Reference numerals B and C indicate a linear distance in the vertical direction and a linear distance in the front-rear direction from the connection portion between the boom cylinder 31a and the swivel device 4 to the rotation axis, respectively.

That is, the length x of the boom cylinder 31a is determined by the boom angle θ of the boom 31. Therefore, the boom angle θ of the boom 31 can be measured by an angle sensor (not shown) provided at one end of the boom 31, and the length x of the boom cylinder 31a can be calculated by using the equation (2). The flow rate Qc of the hydraulic cylinder can be calculated by multiplying the cylinder cross-sectional area s by the extension speed Δx obtained from the length x of the boom cylinder 31a.

この構成によれば、油圧シリンダの流量Ｑｃを計測するために一般的に高額の流量センサを設ける必要がない。よって、コストの低減を図ることができる。 According to this configuration, it is generally unnecessary to provide an expensive flow rate sensor in order to measure the flow rate Qc of the hydraulic cylinder. Therefore, the cost can be reduced.

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, it should be considered that the specific configuration is not limited to these embodiments. The scope of the present invention is shown not only by the description of the above-described embodiment but also by the scope of claims, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

１バックホー
３作業装置
５ポンプ異常検知システム
３１ブーム
３１ａブームシリンダ
３２アーム
３２ａアームシリンダ
３３バケット
３３ａバケットシリンダ
４２エンジン
５１データ取得部
５３異常度計算部
５４異常判定部
５１１圧力センサ
５１２流量センサ
５１３圧力センサ
５１４流量計算部

1 Back ho 3 Work equipment 5 Pump abnormality detection system 31 Boom 31a Boom cylinder 32 Arm 32a Arm cylinder 33 Bucket 33a Bucket cylinder 42 Engine 51 Data acquisition unit 53 Abnormality calculation unit 54 Abnormality judgment unit 511 Pressure sensor 512 Flow sensor 513 Pressure sensor 514 Flow calculation unit

Claims

A work vehicle that has a work unit
The hydraulic actuator that drives the work unit and
A hydraulic pump that supplies hydraulic oil to the hydraulic actuator and
A data acquisition unit that repeatedly acquires data on the discharge pressure and discharge flow rate of the hydraulic pump when the working unit is driven.
A storage unit that stores data on the discharge pressure and discharge flow rate when the hydraulic pump is normally driven, and a storage unit.
The degree of concentration of data in a predetermined region near the PQ characteristic curve indicating the maximum output of the hydraulic pump, which is obtained by arranging the discharge pressure and discharge flow rate data acquired by the data acquisition unit on the PQ characteristic diagram, is determined. When it is determined that the indicated data density is different from the data density in the region obtained from the data of the discharge pressure and the discharge flow rate at the normal time by a certain amount or more, it is determined that an abnormality has occurred in the hydraulic pump. A work vehicle including a judgment unit.

Whether or not the two data densities differ by a certain amount or more can be obtained from the density distribution obtained from the data of the discharge pressure and the discharge flow rate at the normal time and the data of the discharge pressure and the discharge flow rate acquired by the data acquisition unit. The work vehicle according to claim 1, wherein the work vehicle is determined by comparing the degree of anomaly obtained using the density distribution with a predetermined threshold value.

The hydraulic actuator includes a hydraulic cylinder.
The work vehicle according to claim 1 or 2 , wherein the data acquisition unit uses the pressure of the hydraulic cylinder as a value corresponding to the discharge pressure and uses the flow rate of the hydraulic cylinder as a value corresponding to the discharge flow rate. ..

In the abnormality determination unit, among the data of the discharge pressure and the discharge flow rate acquired by the data acquisition unit, the load of the drive source of the hydraulic pump is equal to or more than a predetermined load, or the work amount of the hydraulic pump is equal to or more than a predetermined work amount. The work vehicle according to any one of claims 1 to 3 , wherein the data acquired in the case is used for determining the occurrence of an abnormality in the hydraulic pump.