JP7089497B2

JP7089497B2 - 作業機械の制御装置

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Publication number: JP7089497B2
Application number: JP2019162009A
Authority: JP
Inventors: 彬倉迫; 秀樹秋田
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2019-09-05
Filing date: 2019-09-05
Publication date: 2022-06-22
Anticipated expiration: 2039-09-05
Also published as: JP2021038608A

Description

本開示は、作業機械の制御装置に関する。

従来から作業機械に用いられるオイルの性状を診断するシステムに関する発明が知られている（下記特許文献１を参照）。この従来の作業機械の診断システムは、作業機械から情報を収集し、収集された前記情報に基づいて前記作業機械の異常を判断するシステムであり、次のような記憶装置と演算処理装置とを備えることを特徴としている（同文献、請求項１等を参照）。

前記記憶装置は、作業機械の稼働に利用されているオイルについての１以上のオイル性状を検出する１以上のセンサから入力された１以上のセンサ情報と、当該センサ情報ごとに１以上定められた判定値と、が記憶されている。前記演算処理装置は、第１処理と、第２処理と、第３処理とを実行する。

前記第１処理は、前記１以上のセンサ情報と当該１以上のセンサ情報に係る前記判定値に基づいて、前記オイルの異常度合いの程度を判別する処理である。前記第２処理は、前記第１処理で判別された前記オイルの異常度合いの程度に基づいて、オイル採取を伴うオイル分析を行う必要があるか否かを判別する処理である。前記第３処理は、前記第２処理で前記オイル採取を伴うオイル分析が必要であると判別された場合にその旨を他の端末に出力する処理である。

この従来の発明によれば、オイル性状の状態を直接的に検知可能なセンサから出力される情報に基づいて、オイル採取を伴う詳細なオイル分析の必要性の有無を的確に判断することができる。そのため、オイル採取タイミングの最適化と作業機械のダウンタイムの最小化を図ることができる（同文献、第００１２段落等を参照）。

特開２０１６－１１３８１９号公報

前記従来の作業機械の診断システムは、オイル採取タイミングの最適化と作業機械のダウンタイムの最小化という優れた効果を奏することができるが、オイルに混入する水への対策に改善の余地がある。本開示は、作業機械の油圧装置に用いられる作動油に混入する水に対処可能な、作業機械の制御装置を提供する。

本開示の一態様は、油圧装置と、該油圧装置の作動油の粘度を測定する粘度センサと、情報を報知する報知装置と、を有する作業機械を制御する、作業機械の制御装置であって、前記粘度の変化率のしきい値である変化率基準値が記憶される記憶装置と、前記粘度センサと前記報知装置と前記記憶装置とに接続される処理装置と、を備え、前記処理装置は、前記作業機械の始動から停止まで前記粘度センサから入力された前記粘度を前記記憶装置に時系列粘度データとして記録し、前記時系列粘度データに基づいて算出した前記粘度の変化率を前記変化率基準値と比較し、該比較の結果を前記報知装置に出力することを特徴とする作業機械の制御装置である。

本開示の上記一態様によれば、作業機械の油圧装置に用いられる作動油に混入する水に対処可能な、作業機械の制御装置を提供することができる。

本開示に係る作業機械の制御装置の一実施形態を示すブロック図。図１の作業機械の一例を概略的に示す側面図。図１の油圧装置の一例を概略的に示すブロック図。図１の制御装置の動作の一例を示すフロー図。図１の油圧装置における作動油の時系列粘度データの一例を示すグラフ。図１の油圧装置における作動油の粘度の変化率の一例を示すグラフ。図１の制御装置の動作の一例を示すフロー図。図６のｎ日目における作動油の粘度の変化率の推移の一例を示すグラフ。図７の出力制限処理を説明するポンプの吐出流量と吐出圧力のグラフ。

以下、図面を参照して本開示に係る作業機械の制御装置の一実施形態を説明する。

図１は、本開示に係る作業機械の制御装置の一実施形態を示すブロック図である。図２は、図１の作業機械１００の一例を概略的に示す側面図である。図３は、図１の油圧装置１５０の一例を概略的に示すブロック図である。本実施形態の作業機械の制御装置１９０は、たとえば、作業機械１００に搭載され、作業機械１００の動作を制御する制御装置である。

まず、本実施形態の制御装置１９０の制御対象である作業機械１００の構成の一例について説明する。作業機械１００は、たとえば、油圧ショベルであり、上部旋回体１１０と、下部走行体１２０と、作業機１３０と、旋回機構１４０と、油圧装置１５０と、シリンダ１６０と、粘度センサ１７０と、報知装置１８０と、制御装置１９０と、を備えている。

上部旋回体１１０は、下部走行体１２０の上部に旋回機構１４０を介して旋回可能に取り付けられている。上部旋回体１１０は、旋回機構１４０によって駆動され、作業機械１００の高さ方向に平行な回転軸を中心に、下部走行体１２０に対して旋回する。上部旋回体１１０は、たとえば、図３に示すポンプ１５２、エンジン１５３、コントロールバルブ１５４等を含む油圧装置１５０を収容している。下部走行体１２０は、たとえば、図示を省略する油圧モータによって駆動される履帯１２１を備え、制御装置１９０の制御の下で作業機械１００を走行させる。

作業機１３０は、たとえば、上部旋回体１１０の前部に設けられ、シリンダ１６０によって駆動されて掘削作業などの作業を行う。作業機１３０は、たとえば、ブーム１３１と、アーム１３２と、バケット１３３とを有する。旋回機構１４０は、図示を省略する油圧モータまたは電動モータを有し、制御装置１９０の制御の下、作業機械１００の高さ方向に平行な回転軸を中心に、上部旋回体１１０を下部走行体１２０に対して旋回させる。

油圧装置１５０は、たとえば、オイルタンク１５１と、ポンプ１５２と、エンジン１５３と、コントロールバルブ１５４と、オイルクーラ１５５と、フィルタ１５６と、を備えている。オイルタンク１５１は、たとえば、作業機１３０を駆動するシリンダ１６０や、下部走行体１２０および旋回機構１４０の図示を省略する油圧モータへ供給する作動油を貯留する。ポンプ１５２は、たとえば、エンジン１５３によって駆動され、オイルタンク１５１からコントロールバルブ１５４へ作動油を圧送する。

エンジン１５３は、たとえば、ポンプ１５２に機械的に連結され、制御装置１９０の制御の下、ポンプ１５２を駆動させる。コントロールバルブ１５４は、たとえば、作業機械１００を操作するオペレータの操作や、制御装置１９０の制御に基づいて、作動油の供給を制御する。オイルクーラ１５５は、作動油を冷却して温度を低下させる。フィルタ１５６は、作動油に混入した異物を捕捉する。

シリンダ１６０は、コントロールバルブ１５４を介してオイルタンク１５１およびポンプ１５２に接続されている。シリンダ１６０は、ポンプ１５２によって圧送された作動油がシリンダチューブのボトム側油室またはロッド側油室に供給され、作動油の圧力によってピストンを移動させることでロッドが伸長または収縮し、作業機１３０を駆動させる。なお、図３では、図２に示す作業機械１００の三つのシリンダ１６０のうちの一つを図示し、他の二つの図示を省略している。

粘度センサ１７０は、たとえば、油圧装置１５０のコントロールバルブ１５４とシリンダ１６０との間の作動油の流路に設けられ、作動油の粘度を検出する。粘度センサ１７０は、たとえば、音叉振動式の粘度センサであり、作動油の温度を検出する温度センサと、作動油に浸漬される振動子と、その振動子を共振させる電磁駆動部と、その振動子の振幅を測定する変位センサと、を含んでいる。粘度センサ１７０は、図１に示すように、制御装置１９０に対して情報通信可能に接続され、たとえば、所定のサンプリング周期で測定した温度補正後の作動油の粘度を、制御装置１９０へ出力する。

報知装置１８０は、たとえば、作業機械１００のオペレータが搭乗する上部旋回体１１０の前部のキャビン内に配置され、制御装置１９０に対して情報通信可能に接続されている。報知装置１８０は、制御装置１９０の制御の下、オペレータに各種の情報を報知する。報知装置１８０は、たとえば、表示装置、音声出力装置、表示ランプのうち、いずれか一以上によって構成することができる。

制御装置１９０は、たとえば、マイクロコントローラやファームウェアによって構成されている。制御装置１９０は、たとえば、記憶装置１９１と、処理装置１９２と、タイマー１９３と、図示を省略する入出力装置などを含む。制御装置１９０は、たとえば、無線通信回線および有線通信回線等を介して、作業機械１００の製造販売を行う事業者のサーバー２００と情報通信可能に接続されている。

記憶装置１９１は、たとえば、中央処理装置（ＣＰＵ）内部の半導体メモリや、ＲＡＭなどの主記憶装置を含む。記憶装置１９１は、たとえば、各種のコンピュータプログラムや、作動油の粘度の変化率のしきい値である変化率基準値を含む各種のデータが記憶されている。また、記憶装置１９１は、たとえば、作動油に含まれる水を作動油から分離させるための経過時間のしきい値である基準時間が記憶されている。本実施形態の作業機械の制御装置１９０において、記憶装置１９１に記憶される変化率基準値は、たとえば、出力制限基準値を含んでいる。さらに、本実施形態の作業機械の制御装置１９０において、記憶装置１９１に記憶される変化率基準値は、たとえば、出力制限基準値よりも大きい作動停止基準値を含んでいる。

処理装置１９２は、たとえば、ＣＰＵやマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）などの電子部品であり、粘度センサ１７０と報知装置１８０と記憶装置１９１とに情報通信可能に接続されている。処理装置１９２は、たとえば、記憶装置１９１に記憶されたコンピュータプログラムに基づいて、データの読み込み、各種の処理や演算、および作業機械１００の各部に対する制御指令の出力などを行う。処理装置１９２は、たとえば、図１に示すように、油圧装置１５０に接続されている。

処理装置１９２は、作業機械１００の始動から停止まで粘度センサ１７０から入力された粘度を記憶装置１９１に時系列粘度データとして記録するように構成されている。また、処理装置１９２は、たとえば、記憶装置１９１に記憶された時系列粘度データに基づいて粘度の変化率を算出し、その算出した粘度の変化率を変化率基準値と比較し、その比較の結果を報知装置１８０に出力するように構成されている。

また、処理装置１９２は、たとえば、粘度センサ１７０から入力された粘度に基づいて粘度の変化率を算出し、その算出した粘度の変化率を記憶装置１９１に記憶された出力制限基準値と比較するように構成されている。さらに、処理装置１９２は、たとえば、算出した粘度の変化率が出力制限基準値と等しいかまたは出力制限基準値よりも大きい場合に、油圧装置１５０に出力制限指令を出力するように構成されている。また、処理装置１９２は、たとえば、算出した粘度の変化率を作動停止基準値と比較し、算出した粘度の変化率が作動停止基準値と等しいかまたは作動停止基準値よりも大きい場合に、油圧装置１５０に作動停止指令を出力するように構成されている。

タイマー１９３は、たとえば、オフディレイタイマーであり、作業機械１００の停止後の時間を測定する。より具体的には、タイマー１９３は、たとえば、オペレータによって作業機械１００の起動スイッチがオフにされた後の時間を測定する。また、処理装置１９２は、たとえば、タイマー１９３によって測定された時間と記憶装置１９１に記憶された基準時間とを比較するように構成されている。そして、処理装置１９２は、タイマー１９３によって測定された時間が記憶装置１９１に記憶された基準時間と等しいかまたはその基準時間よりも長い場合に、報知装置１８０に作動油からの水抜きが可能であることを報知させる水抜き報知指令を出力するように構成されている。

サーバー２００は、たとえば、作業機械１００の製造販売元や、作業機械１００のメンテナンスサービスを提供する事業者のサービス拠点に設置される。サーバー２００は、たとえば、記憶装置２１０、ＣＰＵなどの処理装置２２０、図示を省略する表示装置、および入出力装置等を含むコンピュータシステムであり、無線通信回線および有線通信回線を介して複数の作業機械１００の制御装置１９０と情報通信可能に接続される。図示を省略するが、サーバー２００は、たとえば、作動油の分析を行う事業者のサーバー、作業機械１００の所有者のサーバー、作業機械１００の製造および販売を行う事業者の代理店のサーバーなど、複数のサーバーに対して情報通信可能に接続されていてもよい。サーバー２００を含む複数のサーバーは、相互に情報通信可能に接続されていてもよい。

以下、図４から図９を参照して、本実施形態の作業機械の制御装置１９０の動作を説明する。図４は、図１の制御装置１９０の動作の一例を示すフロー図である。図５と図６は、それぞれ、図１の油圧装置１５０における作動油の時系列粘度データと粘度の変化率の一例を示すグラフである。図５のグラフにおいて、縦軸は作動油の粘度であり、横軸は時間［ｈ］である。また、図６のグラフにおいて、縦軸は作動油の粘度の変化率であり、横軸は時間［ｈ］である。

図５に示す例において、作動油の粘度は、第ａ日から第ｎ日までの間、上限値をＳＡｈ、下限値をＳＡｌとする正常範囲ＮＲ内で推移している。油圧装置１５０に用いられる作動油は、時間の経過とともに熱分解や機械的なせん断などに起因して動粘度が低下する傾向がある。そのため、図５のグラフに示すように、日数の経過とともに作動油の粘度は漸減する。

また、油圧装置１５０は、時間の経過とともに作動油に混入する水が増加する傾向がある。作動油に混入する水は、たとえば、オイルタンク１５１内の空気に含まれる水蒸気が結露したり、シリンダ１６０のシール部などを介して油圧装置１５０内に浸入したりすることで、時間の経過とともに増加することが考えられる。油圧装置１５０の作動油に含まれる水の量が増加すると、たとえば、ポンプ１５２、シリンダ１６０、および図示を省略する油圧モータなどを繰り返し作動させることによって、水を含む作動油が撹拌されてエマルション化する。この水と作動油のエマルションの粘度は、エマルション化する前の作動油の粘度よりも高くなる。また、エマルション化した作動油は、たとえば、作業機械１００が一日の作業を終え、起動スイッチがオフにされて動作を停止してから、その翌日に作業機械１００の起動スイッチがオンにされて作業を開始するまでの間に、水と作動油とが分離した状態になる。

そのため、作動油の粘度は、たとえば図５に示すように、一日の作業の開始から終了までの間に増加し、作業機械１００の停止後に減少することを繰り返す。また、時間の経過とともに作動油に混入する水の量が増加することで、たとえば図６に示すように、日数すなわち時間の経過とともに作業機械１００の始動から停止までの間の作動油の粘度の変化率の変動幅が大きくなる。ここで、粘度の変化率とは、たとえば作業機械１００の始動開始直後の作動油の粘度に対する直近の作動油の粘度または作動油と水のエマルションの粘度の比率である。なお、作動油の粘度または作動油と水のエマルションの粘度は、粘度センサ１７０によって測定することができる。

本実施形態の作業機械の制御装置１９０は、たとえば、作業機械１００の起動スイッチがオンにされると、図４に示すような報知処理Ｐ１０を開始する。図４に示す処理Ｐ１０は、たとえば、作動油の粘度を記録する処理Ｐ１１と、作動油の粘度の変化率を算出する処理Ｐ１２と、算出した粘度の変化率を変化率基準値と比較する処理Ｐ１３と、作動油が正常であることを報知する処理Ｐ１４と、作動油が異常であることを報知する処理Ｐ１５とを含む。制御装置１９０は、たとえば、作業機械１００の起動スイッチがオンにされてからオフにされるまで、報知処理Ｐ１０を所定の周期で繰り返し実行する。

まず、処理Ｐ１１において、制御装置１９０は、たとえば、処理装置１９２により、粘度センサ１７０から入力された直近の作動油の粘度を記憶装置１９１に記録する。次に、処理Ｐ１２において、制御装置１９０は、たとえば、処理装置１９２により、記憶装置１９１に記憶された作業機械１００の始動開始直後の作動油の粘度、すなわち作業当日の最初に測定された作動油の粘度と、直近の作動油の粘度とを読み出す。そして、処理装置１９２は、作業機械１００の始動開始直後の作動油の粘度に対する直近の作動油の粘度の変化率を算出する。

次に、処理Ｐ１３において、制御装置１９０は、たとえば、処理装置１９２により、記憶装置１９１に記憶された変化率基準値を読み出し、処理Ｐ１２において算出した直近の粘度の変化率と変化率基準値とを比較する。この処理Ｐ１３における比較の結果、算出した粘度の変化率が変化率基準値より小である場合（ＮＯ）、制御装置１９０は処理Ｐ１４を実行する。一方、処理Ｐ１３における比較の結果、算出した粘度の変化率が変化率基準値と等しいかまたは変化率基準値より大である場合（ＹＥＳ）、制御装置１９０は処理Ｐ１５を実行する。

処理Ｐ１４において、制御装置１９０は、たとえば処理装置１９２により、報知装置１８０に対して、作動油の状態が正常であることを報知させる制御信号を出力する。これにより、報知装置１８０は、作動油の状態が正常であることを、たとえば、表示装置に画像を表示させたり、音声出力装置によって音声または信号音を出力したり、表示ランプを点灯させたりすることによって、オペレータに報知する。その後、制御装置１９０は、処理Ｐ１０を終了させる。

また、処理Ｐ１５において、制御装置１９０は、たとえば処理装置１９２により、報知装置１８０に対して、作動油の状態が異常であることを報知させる制御信号を出力する。これにより、報知装置１８０は、作動油の状態が異常であることを、たとえば、表示装置に画像を表示させたり、音声出力装置によって音声または信号音を出力したり、表示ランプを点灯させたりすることによって、オペレータに報知する。その後、制御装置１９０は、処理Ｐ１０を終了させる。

図７は、図４に示す制御装置１９０の動作の一例とは別の制御装置１９０の動作の一例を示すフロー図である。図８は、図６のｎ日目における作業機械１００の始動から停止までの時間の経過にともなう作動油の粘度の変化率の推移の一例を示すグラフである。図８において、縦軸は、作動油の粘度の変化率であり、横軸は、ｎ日目における作業機械１００の始動後の経過した時間［ｈ］である。

本実施形態の作業機械の制御装置１９０は、たとえば、作業機械１００の起動スイッチがオンにされると、図７に示すような処理Ｐ２０を開始する。処理Ｐ２０は、たとえば、作動油の粘度を記録する処理Ｐ２１と、作動油の粘度の変化率を算出する処理Ｐ２２と、出力制限を判定する処理Ｐ２３と、出力制限を実行する処理Ｐ２４と、起動スイッチのオフを判定する処理Ｐ２５と、を含む。また、処理Ｐ２０は、たとえば、作動停止を判定する処理Ｐ２６と、作動停止を実行する処理Ｐ２７と、基準時間の経過を判定する処理Ｐ２８と、水抜きを報知する処理Ｐ２９と、を含む。制御装置１９０は、たとえば、作業機械１００の起動スイッチがオンにされてからオフにされるまで、処理Ｐ２０を所定の周期で繰り返し実行する。

まず、制御装置１９０は、処理Ｐ２１と処理Ｐ２２を順次実行する。これらの処理Ｐ２１および処理Ｐ２２は、図４に示す制御装置１９０の動作の例において説明した処理Ｐ１１および処理Ｐ１２と同様であるので、説明を省略する。次に、処理Ｐ２３において、制御装置１９０は、たとえば、処理装置１９２により、記憶装置１９１に記憶された粘度の変化率のしきい値である出力制限基準値を読み出し、処理Ｐ２２において算出した直近の粘度の変化率と出力制限基準値とを比較する。

図８に示す例において、作動油の粘度の変化率は、作業機械１００の起動時Ｔ０から時間Ｔ１の経過前までの間は、出力制限基準値よりも小である。したがって、この例では、作業機械１００の起動時Ｔ０から時間Ｔ１の経過前までの間、処理Ｐ２３において、処理装置１９２は、算出した粘度の変化率が出力制限基準値より小である（ＮＯ）と判定し、処理Ｐ２０を終了する。

図８に示す例において、作動油の粘度の変化率は、作業機械１００の起動時Ｔ０から時間Ｔ１が経過した時点で出力制限基準値に到達するが、時間Ｔ２の経過前までの間は、作動停止基準値よりも小である。したがって、この例では、時間Ｔ１の経過時から時間Ｔ２の経過前までの間、処理Ｐ２３において、処理装置１９２は、算出した粘度の変化率が出力制限基準値と等しいかまたは出力制限基準値よりも大きい（ＹＥＳ）と判定し、処理Ｐ２４を実行する。処理Ｐ２４において、制御装置１９０は、たとえば、処理装置１９２により、油圧装置１５０に対して、出力制限指令を出力する。

図９は、図７の出力制限処理Ｐ２４を説明するポンプ１５２の吐出流量と吐出圧力のグラフである。油圧装置１５０は、制御装置１９０から出力制限指令が入力されると、たとえば、エンジン１５３の出力を制限したり、ポンプ１５２の比例電磁弁を制御したりする。これにより、ポンプ１５２による作動油の吐出流量と吐出圧力が、たとえば図９において実線で示す定格出力から破線で示す制限出力に制限される。この制限出力は、たとえば、ポンプ１５２の定格出力の６０［％］から８０［％］の範囲である。その結果、作業機１３０を駆動するシリンダ１６０の出力や、下部走行体１２０および旋回機構１４０を駆動する油圧モータの出力が制限され、作動油の性能低下による悪影響を抑制することができる。この処理Ｐ２４の終了後、制御装置１９０は、処理Ｐ２５を実行する。

処理Ｐ２５において、制御装置１９０は、処理装置１９２により、作業機械１００の起動スイッチがオフであるか否かを判定する。この処理Ｐ２５において、処理装置１９２は、作業機械１００の起動スイッチがオンである（ＮＯ）と判定すると、処理Ｐ２６を実行し、作業機械１００の起動スイッチがオフである（ＹＥＳ）と判定すると、処理Ｐ２８を実行する。

処理Ｐ２６において、制御装置１９０は、処理装置１９２により、記憶装置１９１に記憶された粘度の変化率のしきい値である作動停止基準値を読み出し、処理Ｐ２２において算出した直近の粘度の変化率と作動停止基準値とを比較する。図８に示す例において、作動油の粘度の変化率は、時間Ｔ１の経過時から時間Ｔ２の経過前までの間は、作動停止基準値よりも小である。したがって、この例では、時間Ｔ１の経過時から時間Ｔ２の経過前までの間、処理Ｐ２６において、処理装置１９２は、算出した粘度の変化率が作動停止基準値より小である（ＮＯ）と判定し、処理Ｐ２１へ戻る。

一方、図８に示す例において、作動油の粘度の変化率は、作業機械１００の始動時から時間Ｔ２が経過した時点で、作動停止基準値に到達する。したがって、この例では、時間Ｔ２が経過した時以降に、処理Ｐ２６において、処理装置１９２は、算出した粘度の変化率が作動停止基準値と等しいかまたは作動停止基準値よりも大である（ＹＥＳ）と判定し、処理Ｐ２７を実行する。

処理Ｐ２７において、制御装置１９０は、たとえば、処理装置１９２により、油圧装置１５０に対して、作動停止指令を出力する。これにより、たとえば、エンジン１５３を停止させたり、ポンプ１５２の比例電磁弁を制御してポンプ１５２の動作を停止させたり、作業機械１００の起動スイッチをオフにしたりする。その結果、作業機１３０を駆動するシリンダ１６０や、下部走行体１２０および旋回機構１４０を駆動する油圧モータの動作が停止され、作動油の性能低下による悪影響を抑制することができる。この処理Ｐ２７の終了後、制御装置１９０は、処理Ｐ２８を実行する。

処理Ｐ２８において、たとえば処理装置１９２は、起動スイッチのオフおよび作動停止を含む作業機械１００の停止後に、タイマー１９３によって測定された時間が記憶装置１９１に記憶された基準時間と等しいかまたはその基準時間よりも長いか否かを判定する。この判定の結果、タイマー１９３によって測定された時間が基準時間よりも短い場合（ＮＯ）、処理装置１９２は、所定の周期で処理Ｐ２８を繰り返し実行する。一方、上記判定の結果、タイマー１９３によって測定された時間が記憶装置１９１に記憶された基準時間と等しいかまたはその基準時間よりも長い場合（ＹＥＳ）、処理装置１９２は、処理Ｐ２９を実行する。

処理Ｐ２９において、制御装置１９０は、たとえば、処理装置１９２によって、作動油からの水抜きが可能であることを報知させる水抜き報知指令を、報知装置１８０に対して出力する。その結果、報知装置１８０は、作動油からの水抜きが可能であることを、たとえば、表示装置に画像を表示させたり、音声出力装置によって音声または信号音を出力したり、表示ランプを点灯させたりすることによって、オペレータに報知する。これにより、作業機械１００のオペレータは、たとえばオイルタンク１５１の底に溜まった水を抜く作業を行うことができる。その後、制御装置１９０は、処理Ｐ２０を終了させる。

以上のように、本実施形態の作業機械の制御装置１９０は、油圧装置１５０と、その油圧装置１５０の作動油の粘度を測定する粘度センサ１７０と、情報を報知する報知装置１８０と、を有する作業機械１００を制御する制御装置である。制御装置１９０は、作動油の粘度の変化率のしきい値である変化率基準値が記憶される記憶装置１９１と、粘度センサ１７０と報知装置１８０と記憶装置１９１とに接続される処理装置１９２と、を備える。処理装置１９２は、作業機械１００の始動から停止まで粘度センサ１７０から入力された粘度を記憶装置１９１に時系列粘度データとして記録するように構成されている。また、処理装置１９２は、その時系列粘度データに基づいて算出した粘度の変化率を変化率基準値と比較し、その比較の結果を報知装置１８０に出力するように構成されている。

この構成により、作業機械１００の油圧装置１５０に用いられる作動油に混入する水に対処可能な、作業機械の制御装置１９０を提供することができる。より詳細には、作動油に水が混入した状態で、油圧装置１５０によって、たとえば、下部走行体１２０を駆動させたり、旋回機構１４０を駆動させたり、シリンダ１６０を伸縮させたりすると、ポンプ１５２等によって作動油と水とが撹拌されてエマルション化する。作動油と水とのエマルションは、作動油単体よりも高い粘度を有する。

作動油と水とのエマルションの粘度は、作業機械１００の始動から停止まで、粘度センサ１７０によって測定され、粘度センサ１７０から出力された粘度の情報が制御装置１９０に入力される。制御装置１９０に入力されたエマルションの粘度の情報は、処理装置１９２によって記憶装置１９１に時系列粘度データとして記憶される。さらに、処理装置１９２は、その時系列粘度データに基づいて算出した粘度の変化率を、処理装置１９２に記憶された変化率基準値と比較し、その比較結果を報知装置１８０に出力する。

これにより、作業機械１００のオペレータや管理者は、作動油のエマルション化の状態を表す粘度の変化率が、所定の変化率基準値を超えたか否かを、報知装置１８０による情報の報知によって認識することができる。すなわち、制御装置１９０は、ある一定の量を超える水が作動油に混入したことを、作業機械１００の始動から停止までの間に生じる作動油と水のエマルションの粘度の変化率によって検知し、報知装置１８０によって報知することができる。

その結果、作業機械１００のオペレータや管理者は、作動油のエマルション化の状態を表す粘度の変化率が所定の変化率基準値と等しいか、または、その変化率基準値よりも大きいことを認識し、たとえば油圧装置１５０の水抜きなどの適切な措置をとることが可能になる。これにより、作動油のエマルション化による粘度上昇を抑制することができ、作動油の潤滑性能および防錆性能を長期間にわたって維持することができ、油圧装置１５０の各部や、下部走行体１２０、旋回機構１４０およびシリンダ１６０の摩耗や損傷を防止することができる。

したがって、本実施形態によれば、作業機械１００の油圧装置１５０に用いられる作動油に混入する水に対処可能な、作業機械の制御装置１９０を提供することができる。

また、本実施形態の作業機械の制御装置１９０において、記憶装置１９１に記憶される変化率基準値は、出力制限基準値を含み、処理装置１９２は、油圧装置１５０に接続され、算出した粘度の変化率を記憶装置１９１に記憶された出力制限基準値と比較するように構成されている。そして、処理装置１９２は、算出した粘度の変化率が出力制限基準値と等しいかまたは出力制限基準値よりも大きい場合に、油圧装置１５０に出力制限指令を出力するように構成されている。

この構成により、油圧装置１５０の作動油に水が混入し、作動油と水とがエマルション化して所定の限度を超えて粘度が増加したときに、作業機械１００の出力を制限することができる。これにより、作動油の潤滑性能や防錆性能の低下によって、油圧装置１５０の各部や下部走行体１２０、旋回機構１４０およびシリンダ１６０に摩耗や損傷などの不具合が発生するのを防止することができる。また、油圧装置１５０によって出力を制限しつつ、作業機械１００を駆動させることができるので、作動油の潤滑性能や防錆機能の低下による不具合を防止しつつメンテナンスが可能な場所まで作業機械１００を移動させるなど、作業機械１００の必要な動作を継続することができる。

また、本実施形態の作業機械の制御装置１９０において、記憶装置１９１に記憶される変化率基準値は、出力制限基準値よりも大きい作動停止基準値を含んでいる。また、処理装置１９２は、算出した粘度の変化率を作動停止基準値と比較し、算出した粘度の変化率が作動停止基準値と等しいかまたは作動停止基準値よりも大きい場合に、油圧装置に作動停止指令を出力するように構成されている。

この構成により、油圧装置１５０の作動油に水が混入し、作動油と水とがエマルション化して所定の限度を超えて粘度が増加したときに、作業機械１００の動作を停止させることができる。これにより、作動油の潤滑性能が著しく低下したときに、作業機械１００の動作を停止させ、油圧装置１５０の各部や下部走行体１２０、旋回機構１４０およびシリンダ１６０に故障などの不具合が発生するのを防止することができる。

また、本実施形態の作業機械の制御装置１９０は、作業機械１００の停止後の時間を測定するタイマー１９３を備えている。また、記憶装置１９１は、作動油に含まれる水を作動油から分離させるための経過時間のしきい値である基準時間が記憶されている。また、処理装置１９２は、タイマー１９３によって測定された時間と記憶装置１９１に記憶された基準時間とを比較するように構成されている。そして、処理装置１９２は、タイマー１９３によって測定された時間が記憶装置１９１に記憶された基準時間と等しいかまたはその基準時間よりも長い場合に、報知装置１８０に作動油からの水抜きが可能であることを報知させる水抜き報知指令を出力するように構成されている。

この構成により、作業機械１００の停止後、作動油と水のエマルションが作動油と水に分離するのに必要な基準時間の経過時または経過後に、報知装置１８０によって作業機械１００のオペレータや管理者に水抜きが可能であることを報知することができる。図８に示す例では、時間Ｔ２において作業機械１００が停止され、時間Ｔ２から時間Ｔ３までが基準時間に相当している。すなわち、時間Ｔ２において作業機械１００が停止した後、時間Ｔ３が経過した時点で報知装置１８０によって水抜きが可能であることが報知される。この時間Ｔ３と時間Ｔ４の間では、作動油と水が分離した状態になっているため、作業機械１００の油圧装置１５０の水抜きを効率よく行うことができ、作業機械１００のメンテナンスを容易にすることができる。

以上、図面を用いて本開示に係る作業機械の制御装置の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。たとえば、本開示に係る作業機械の制御装置の制御対象は、前述の実施形態において説明した油圧ショベルに限定されない。本開示の作業機械の制御装置の制御対象としては、油圧ショベルの他、たとえば、ダンプトラック、ホイールローダ、ブルドーザ、フォークリフト、クレーンなど、油圧装置を備えた作業機械を例示することができる。

１００作業機械、１５０油圧装置、１７０粘度センサ、１８０報知装置、１９０制御装置、１９１記憶装置、１９２処理装置、１９３タイマー

Claims

油圧装置と、該油圧装置の作動油の粘度を測定する粘度センサと、情報を報知する報知装置と、を有する作業機械を制御する、作業機械の制御装置であって、
前記粘度の変化率のしきい値である変化率基準値が記憶される記憶装置と、前記粘度センサと前記報知装置と前記記憶装置とに接続される処理装置と、を備え、
前記処理装置は、前記作業機械の始動から停止まで前記粘度センサから入力された前記粘度を前記記憶装置に時系列粘度データとして記録し、前記時系列粘度データに基づいて算出した前記粘度の変化率を前記変化率基準値と比較し、該比較の結果を前記報知装置に出力し、
前記変化率基準値は、出力制限基準値を含み、
前記処理装置は、前記油圧装置に接続され、算出した前記変化率を前記出力制限基準値と比較し、算出した前記変化率が前記出力制限基準値と等しいかまたは前記出力制限基準値よりも大きい場合に前記油圧装置に出力制限指令を出力することを特徴とする作業機械の制御装置。
前記変化率基準値は、前記出力制限基準値よりも大きい作動停止基準値を含み、
前記処理装置は、算出した前記変化率を前記作動停止基準値と比較し、算出した前記変化率が前記作動停止基準値と等しいかまたは前記作動停止基準値よりも大きい場合に前記油圧装置に作動停止指令を出力することを特徴とする請求項１に記載の作業機械の制御装置。
油圧装置と、該油圧装置の作動油の粘度を測定する粘度センサと、情報を報知する報知装置と、を有する作業機械を制御する、作業機械の制御装置であって、
前記粘度の変化率のしきい値である変化率基準値が記憶される記憶装置と、前記粘度センサと前記報知装置と前記記憶装置とに接続される処理装置と、前記作業機械の停止後の時間を測定するタイマーと、を備え、
前記処理装置は、前記作業機械の始動から停止まで前記粘度センサから入力された前記粘度を前記記憶装置に時系列粘度データとして記録し、前記時系列粘度データに基づいて算出した前記粘度の変化率を前記変化率基準値と比較し、該比較の結果を前記報知装置に出力し、
前記記憶装置は、前記作動油に含まれる水を前記作動油から分離させるための経過時間のしきい値である基準時間が記憶され、
前記処理装置は、前記タイマーによって測定された時間と前記基準時間とを比較し、前記時間が前記基準時間と等しいかまたは前記基準時間よりも長い場合に、前記報知装置に前記作動油からの水抜きが可能であることを報知させる水抜き報知指令を出力することを特徴とする作業機械の制御装置。