JPH0538063U

JPH0538063U - 油圧式パワーシヨベルの被害量検知装置

Info

Publication number: JPH0538063U
Application number: JP2627291U
Authority: JP
Inventors: 三郎野上
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1991-03-26
Filing date: 1991-03-26
Publication date: 1993-05-21
Anticipated expiration: 2006-03-26
Also published as: JP2547645Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】油圧式パワ−ショベルの多様な使われ方に対
して各装置の耐久性（寿命）を予め検知できるようにし
たもの。【構成】作業機負荷検知センサ１と、コントロ−ラ２
と、およびモニタディスプレィ３を備えたものからな
る。そのうち、作業機負荷検知センサ１を油圧シリンダ
の油圧による圧力センサ１−１とするもの、作業機の各
関節部に設けたピンにかかる荷重センサ１−２とするも
の、あるいは作業機を構成する母材の応力センサ１−３
とするものの何れでもよい。【効果】ユ−ザは亀裂発生による突発的な休車を防止
できる。また、ランニングコストがより正確に算出で
き、買い替え時期、オ−バホ−ル時期が適正化できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は油圧式パワ−ショベルの多様な使われ方に対して作業機各装置の耐久性（寿命）がどの程度のものかを明確にする油圧式パワ−ショベルの被害量検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に板金構成物の寿命は摩耗、亀裂および変形により決まるものである。特にパワ−ショベル等のブ−ムやア−ムなどの作業機は板金により構成されているものが多く、こうした作業機の苛酷な使われ方に対しての摩耗や変形は毎日の点検で劣化具合が分かるが、亀裂に関しては発生するまでその部位の劣化（疲労）具合を知ることができないのが現状である。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

したがって金属部材の劣化具合（疲労具合）が分からず、亀裂が生じた時にこれを補修し、その後の状況によりその寿命を判断しているため、何時亀裂が発生するかは現状では予測が出来ないという問題がある。

【０００４】本考案はこれに鑑み、金属疲労は発生応力とその頻度より決まることから、その応力値と頻度とを検知し、これを累積していくことにより設計値（テスト値）と比較して同じ使い方をした場合の寿命を算出してオ−バ−ホ−ル時期および事前補修時期を明確にすることのできる油圧式パワ−ショベルの被害量検知装置を提供して従来技術の持つ欠点の解消を図ることを目的としてなされたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記従来技術の問題点を解決する手段として本考案の請求項１は作業機負荷検知センサと、作業機各点の応力から各点の被害量を計算するコントロ−ラおよび被害量を表示するモニタディスプレイを備えたことを特徴ととし、請求項２は請求項１における作業機負荷検知センサを油圧シリンダの油圧による圧力センサとしたことを特徴とし、請求項３は請求項１における作業機負荷検知センサを作業機の各関節部に設けたピンにかかる荷重センサとしたことを特徴とし、請求項４は請求項１における作業機負荷検知センサを作業機を構成する母材の応力センサとしたことを特徴とする。

【０００６】

【作用】

上記構成によれば作業機にかかる負荷に対する応力値と頻度を検知累積してゆくことにより、設計値（テスト値）と比較した場合の寿命の算出がなされるためオ−バホ−ル時期、事前補修時期を明確に知ることができる。

【０００７】

【実施例】

図１は本考案にかかる油圧式パワ−ショベルの被害量検知装置の構成を示す一実施例の模式図、図２は本考案が適用されるパワ−ショベルに装着された被害量検知装置の配置の一実施例を示す側面図である。

【０００８】本考案は作業機負荷検知センサ１と、作業機各点の応力から各点の被害量を計算するコントロ−ラ２および被害量を表示するモニタディスプレイ３を備えたものからなり、そのうち作業機負荷検知センサ１をより具体的に油圧シリンダの油圧による圧力センサ１−１としたもの、作業機の各関節部に設けたピンにかかる荷重センサ１−２としたもの、あるいは作業機を構成する母材の応力センサ１−３としたもの等で構成されている。

【０００９】図１において１は作業機負荷検知センサ、２はコントロ−ラ、３はモニタディスプレィ、４はモニタ表示ＯＮ，ＯＦＦスイッチ（あるいはスイッチはなくて常時ＯＮでもよい）であり、５はＡ／Ｄ変換器（アナログ→デジタル）、６はＤ／Ａ変換器（デジタル→アナログ）、７はアワメ−タである。このうち作業機負荷検知センサ１は負荷を検知して信号を入力部Ｇを通してコントロ−ラ２に入力するものであり、コントロ−ラ２は周知のＣＰＵと、ＲＡＭと、ＲＯＭとから構成されている。ＲＯＭにはＣＰＵを制御するプログラムが記憶されており、ＣＰＵはこのプログラムに従って、信号を入力し、さらに必要に応じＲＡＭとデ−タを授受しつつ演算を行い、その結果を出力部Ｕに出力するものである。その他の特徴としてこのコントロ−ラ２は、前記ＣＰＵへの時計時間信号ｔｃを与えるクロックパルス発信機とル−プ演算Ｔ0 ＝Ｔ0 ＋ｎ・ｔｃの結果を記憶するＲＯＭを備えている。

【００１０】また、図２において、圧力センサ１−１は、ブ−ム８を昇降動させる油圧シリンダ９、ア−ム１０を前後動させる油圧シリンダ１１、バケット１２をダンプチルトさせる油圧シリンダ１３の各油圧により負荷を検知するものであり、荷重センサ１−２はブ−ム８のフ−トピン１４、トップピン１５、ア−ム１０のトップピン１６にかかる負荷を検知するものであり、さらに応力センサ１−３はブ−ム８およびア−ム１０の母材の複数個所の歪みを検知するものである。これをより具体的に示すと図３（ａ），（ｂ），（ｃ）のようになり、（ａ）は圧力センサ１−１を示し、１７は油圧ポンプ、１８はリリ−フバルブ、１９は方向切換バルブ、２０は方向切換バルブ１９から各シリンダに至る管路である。（ｂ）は荷重センサ１−２を示し、（ｃ）は応力センサ１−３を示すもので、そしてこれら１点鎖線で示した各信号をそれぞれ前記Ａ／Ｄ変換器５を介して入力部Ｇからコントロ−ラ２へ入力するようになっている。そして前記コントロ−ラ２とモニタディスプレイ３は車体２１に設けられている。なお、ブ−ム８とア−ム１０の応力の測定位置としては図４に示すような点線上の各位置とする。

【００１１】つぎに本考案の被害量検知について図５に示すフロ−チャ−トにより説明する。エンジンスタ−トにより図示しないエンジンが作動し、タイマが作動してアワメ−タ７に作動時間が表示される。つぎに図６に矢印で示すように操作レバ−２２を操作して作業機を作動させると、レバ−２２の信号Ａと作業機負荷信号Ｂとがコントロ−ラ２に入力される。作業機の負荷応力を表す信号Ｂ（圧力センサ１ −１，荷重センサ１−２，応力センサ１−３による）はコントロ−ラ２に入力されると、コントロ−ラ２は作業機各点の応力を一定時間毎に計算する。（この場合の計算式は各センサにより異なる。）そして各点の算出応力により各点の被害量( Ｌ_Ai ,Ｌ_Bi) の計算（図７参照）を実施する。疲労蓄積度合い（η_Ai, η_Bi ）の計算は車体寿命時間（Ｌ_O）に対する比率計算である。これら計算結果はモニタ表示スイッチＯＮでモニタ表示されることになり、ディスプレィ３により見ることができる。この場合、例えば基準値を１００００ｈの寿命として、Ｌｏ（実験値）を実車テスト、実績、計算により算出し、先に計算した被害量Ｌ_Ai ,Ｌ _Bi との比（Ｌ_Ai／Ｌ_O＝η_{Ai ,}Ｌ_Bi／Ｌ_O＝η_Biこれらをηにて総称する）を計算するとつぎのことが分かる。すなわち、η＞１のとき寿命オ−バしているので亀裂が発生する。η＝１のとき寿命に達している。したがってこれがサービスメ −タがあまり進んでいないときに、このようになるのは使い方が苛酷であると云うことになる。また、η＜１で亀裂が発生したら不良品であることが分かる。これによりη＝０．６の場合にサービスメ−タが６０００ｈなら１００００ｈの寿命となり設計通りと云うことになる。したがってモニタでη≧１になると警告表示するようにしてもよい。

【００１２】図７はコントロ−ラ２へ入力される各信号により、ブ−ム８およびア−ム１０の各部分における応力σを示す。図７に於て、σ_Aitはアームにおける_i番目の点での時刻_tにおける応力を示し、該応力σ_AitはＰ_Boi（_BOはブームを、_iはアーム、ブームの_i番目の点を表わし、Ｐ_Boiはブームシリンダの油圧がアームまたはブームの_i番目の点に及ぼす応力を示す），Ｐ_Ai （_Aはアームを、_iはアーム、ブームの_i番目の点を表わし、Ｐ_Ai はアームシリンダの油圧がアーム、ブームの_i番目の点に及ぼす応力を示す），Ｐ_Bui（_Buはバケットを、_iはアーム、ブームの_i番目の点を表わし、Ｐ_Buiはバケットシリンダの油圧がアーム、ブームの_i番目の点に及ぼす応力を示す）の関数として表すことができる。また、σ_Bitはブームの応力であるが前記アームの場合と同様のため省略する。また、αについてはアームあるいはブームの材質や加工方法等によって決まる定数で経験的に求まる。前記σ_Ait，σ_Bitの値はクロックパルス発信機２３を通してサ−ビスメ−タ２４に表示される。一方、コントロ−ラ２内では被害量（Ｌ_Ai ，Ｌ_Bi）が計算され、各被害量Ｌ_Ai，Ｌ_Biと設計値Ｍ_Ai，Ｍ_Biとの比Ｓ_Ai＝Ｌ_Ai ／Ｍ_Ai，Ｓ_Bi＝Ｌ_Bi／Ｍ_Biが計算され、各点に於ける寿命が図示のようにモニタ３に表示される。

【考案の効果】

本考案は以上説明したように、作業機負荷検知センサと、コントロ−ラおよびモニタディスプレイを備え、作業機負荷検知センサをそれぞれ油圧シリンダの油圧による圧力センサ、作業機の各関節部に設けたピンにかかる荷重センサおよび作業機を構成する母材の応力センサとしたから、ユ−ザは亀裂発生による突発的な休車を防止できる。また、ランニングコストがより正確に算出でき、買い替え時期、オ−バホ−ル時期が適正化できる。すなわち、現状では１万時間をめどにオ−バホ−ルまたは、買い替えを実施しているが、使い方が苛酷な時はもっと早くオ−バホ−ルした方が修理費を最小にできるし、使い方が苛酷でない時はもっとサ−ビスメ−タが進んでからオ−バホ−ルや買い替えして経費を最小に押さえることができるようにすることも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の油圧式パワ−ショベルの被害量検知装
置の構成を示す一実施例の模式的説明図である。

【図２】本考案が適用されるパワ−ショベルに装着され
た被害量検知装置の配置を示す一実施例を示す側面の説
明図である。

【図３】図２の負荷検知センサを示し、（ａ）は圧力セ
ンサ、（ｂ）は荷重センサ、（ｃ）は応力センサの説明
図である。

【図４】図３（ｃ）による応力個所をより具体的に示し
たもので、（ａ）はブ−ム、（ｂ）はア−ムにおける説
明図である。

【図５】本考案の油圧式パワ−ショベルの被害量検知装
置のフロ−チャ−トである。

【図６】本考案のコントロ−ラに入力される作業機の負
荷・応力信号を示すフロ−チャ−トである。

【図７】図５のコントロ−ラとサ−ビスメ−タおよびモ
ニタ表示の関係を示すフロ−チャ−トである。

【符号の説明】

１作業機負荷センサ１−１圧力センサ１−２荷重センサ１−３応力センサ２コントロ−ラ３モニタディスプレィ８ブ−ム９油圧シリンダ（ブ−ム）１０ア−ム１１油圧シリンダ（ア−ム）１３油圧シリンダ（バケット）１４ブ−ムフ−トピン１５ブ−ムトップピン１６ア−ムトップピン

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】作業機負荷検知センサと、作業機各点の
応力から各点の被害量を計算するコントロ−ラおよび被
害量を表示するモニタディスプレイを備えたことを特徴
とする油圧式パワ−ショベルの被害量検知装置。
【請求項２】請求項１における作業機負荷検知センサ
を油圧シリンダの油圧による圧力センサとしたことを特
徴とする請求項１記載の油圧式パワ−ショベルの被害量
検知装置。
【請求項３】請求項１における作業機負荷検知センサを
作業機の各関節部に設けたピンにかかる荷重センサとし
たことを特徴とする請求項１記載の油圧式パワ−ショベ
ルの被害量検知装置。
【請求項４】請求項１における作業機負荷検知センサ
を作業機を構成する母材の応力センサとしたことを特徴
とする請求項１記載の油圧式パワ−ショベルの被害量検
知装置。