KR102644627B1 - 작업 기계의 관리 시스템 - Google Patents

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Abstract

유압 시스템의 작동유가 교환되어, 작동유가 광물유와 생분해성유가 서로 섞인 혼합유로 된 때라도, 작동유의 성능 저하에 의한 작업 기계의 유압 부품의 파손을 미연에 방지할 수 있도록 한다. 그 때문에, 기억 장치는, 작동유의 오일 교환 이력 정보와, 작동유가 광물유, 생분해성유, 광물유와 생분해성유의 혼합유 중 어느 것인지를 판정하기 위한 유종 판정값과, 작동유의 종류마다의 이상 판정값을 기억해 두고, 컨트롤러는, 오일 교환 이력 정보에 유종 판정이 이루어져 있지 않은 오일 교환 정보가 있는지 여부를 확인하여, 유종 판정이 이루어져 있지 않은 오일 교환 정보가 있을 때, 오일 센서에 의해 검출한 복수의 오일 성상의 각각의 값과 유종 판정값에 기초하여 작동유의 종류를 판정하고, 작동유의 종류의 판정 결과에 대응하는 이상 판정값을 사용하여 작동유의 이상을 판정한다.

Description

작업 기계의 관리 시스템
본 발명은, 유압 셔블 등의 작업 기계의 관리 시스템에 관한 것이다.
유압 셔블 등의 작업 기계의 유압 회로에 동력 전달 매체로서 사용되는 작동유로서, 광물유 대신에 친환경적인 생분해성 작동유가 사용되고 있다. 특허문헌 1은, 그러한 생분해성 작동유를 사용하는 건설 기계(작업 기계)에 있어서, 「건설 기계에 사용되는 작동유의 종류를 광물유계 작동유로부터 생분해성 작동유로 변경한 때, 광물유계 작동유를 사용하는 경우의 펌프 출력 마력에 관한 복수의 파워 모드 중에서 필요한 것을 선택하는 기능과는 별개의 바이오·오일 모드 설정용 스위치를 조작하여, 유압 펌프의 출력 마력을 제한하도록 전환하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 유압 시스템 제어 방법」을 제안하고 있다.
일본 특허 제3220579호 공보
유압 셔블 등의 작업 기계의 유압 시스템에 사용되는 작동유는, 그 초기 충전유로서, 메이커 순정의 광물유가 사용되는 것이 일반적이다. 한편, 작동유는 작업 기계의 가동에 수반하여 열화되기 때문에, 예를 들어 1 내지 2년의 간격으로 교환이 행해진다. 이때, 광물유 대신에 생분해성 작동유가 사용되는 경우가 있다. 그 경우, 다음과 같은 과제가 있다.
작동유를 교환하는 경우, 오일 탱크의 작동유를 빼내고 신유로 교체하는데, 신유의 교체 시에, 유압 회로의 배관이나 액추에이터(예를 들어, 유압 실린더) 등에 구유가 남아 버린다. 그 때문에, 액추에이터를 작동시켜 유압 회로 내의 잔유를 순환시키는 플러싱이라고 불리는 조작을 행함으로써, 가능한 한 100％에 가까운 구유를 신유로 교체하도록 하고 있다.
그러나, 플러싱에 드는 비용이나 공정수로부터, 플러싱을 소홀히 하거나, 혹은 플러싱의 횟수를 줄이는 경우가 있어, 광물유로부터 생분해성유로 교체할 때는, 충분히 광물유를 생분해성유로 교체하지 못하여, 광물유와 생분해성유가 서로 섞인 혼합유의 상태가 된다. 일반적으로 종류가 다른 오일이 섞이면, 혼합유의 성능은 나쁜 성능에 이끌리거나, 혹은 성능상 바람직하지 않은 반응을 야기하는 등의 이유로, 작동유로서의 성능이 저하되고, 이 상태로 작동유를 계속해서 사용한 경우는, 작업 기계의 유압 부품이 손상될 리스크가 높아진다.
특허문헌 1은, 작동유를 광물유로부터 생분해성유로 변경한 때, 바이오·오일 모드 설정용 스위치를 조작하여 유압 펌프의 출력 마력을 제한하여 유온의 상승을 억제할 수는 있지만, 광물유와 생분해성유가 혼합 사용되는 경우의 상술한 과제를 해결할 수는 없다.
본 발명의 목적은, 유압 시스템의 작동유가 교환되어, 작동유가 광물유와 생분해성유가 서로 섞인 혼합유로 된 때라도, 작동유의 성능 저하에 의한 작업 기계의 유압 부품의 파손을 미연에 방지할 수 있는 작업 기계의 관리 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 작동유에 의해 복수의 액추에이터를 구동하는 유압 시스템과, 상기 작동유의 밀도, 유전율을 포함하는 복수의 오일 성상을 검출하는 오일 센서를 탑재한 작업 기계와, 상기 복수의 오일 성상의 각각의 이상 판정값을 기억한 기억 장치와, 상기 오일 센서에 의해 검출한 상기 복수의 오일 성상의 각각의 값과, 상기 기억 장치에 기억된 상기 복수의 오일 성상의 각각의 이상 판정값을 비교하여 상기 작동유의 이상을 진단하는 제어 장치를 구비한 작업 기계의 관리 시스템에 있어서, 상기 기억 장치는, 상기 작동유의 오일 교환 이력 정보와, 상기 작동유가 광물유, 생분해성유, 광물유와 생분해성유의 혼합유 중 어느 것인지를 판정하기 위한 유종 판정값과, 상기 이상 판정값으로서 상기 작동유의 종류마다의 이상 판정값을 기억해 두고, 상기 제어 장치는, 상기 기억 장치에 기억된 상기 오일 교환 이력 정보에 유종 판정이 이루어져 있지 않은 오일 교환 정보가 있는지 여부를 확인하여, 유종 판정이 이루어져 있지 않은 오일 교환 정보가 있을 때, 상기 오일 센서에 의해 검출한 상기 복수의 오일 성상의 각각의 값과 상기 기억 장치에 기억된 상기 유종 판정값에 기초하여 상기 작동유의 종류를 판정하고, 또한 상기 작동유의 종류의 판정 결과에 따라 상기 작동유의 종류마다의 이상 판정값 중 대응하는 이상 판정값을 선택하고, 이 이상 판정값을 사용하여 상기 작동유의 이상을 판정하는 것으로 한다.
본 발명에 따르면, 유압 시스템의 작동유가 교환되어, 작동유가 광물유와 생분해성유가 서로 섞인 혼합유로 된 때라도, 작동유의 성능 저하에 의한 작업 기계의 유압 부품의 파손을 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 작업 기계(유압 셔블)의 관리 시스템의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 작업 기계인 유압 셔블의 전체 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 유압 셔블에 구비되는 유압 시스템을 도시하는 도면이다.
도 4는 작업 기계용 컨트롤러와 메이커용 컴퓨터의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 5는 이상 판정부, 유종 판정부 및 과열 판정부에서 사용하는 기억 장치에 기억된 관리 기준값과, 유종 판정부에서 사용하는 기억 장치에 기억된 오일 교환 이력 정보를 도시하는 도면이다.
도 6은 이상 판정부의 이상 판정의 개념을 도시하는 도면이다.
도 7은 작동유가 광물유인 경우와 생분해성유인 경우의 물성값 특성도이며, 작동유의 밀도의 온도 특성(상측)과 작동유의 유전율의 온도 특성(하측)을 도시하는 도면이다.
도 8은 유종 판정부의 처리 수순을 도시하는 흐름도이다.
도 9는 기억 장치에 기억되어 있는 작동유의 종류마다의 과열 판정값(온도 역치)의 대소 관계를 도시하는 도면이다.
도 10은 유종 판정부에 있어서의 작동유의 종류의 판정 결과에 의해 이루어지는 처리와 역치 변경부의 처리의 일람을 도시하는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 따라 설명한다.
이하에는, 본 발명에 관한 작업 기계로서 유압 셔블을 예로 들어 설명하지만, 본 발명은 유압 셔블에 한정되지는 않고, 작동유를 사용하는 유압 시스템을 탑재한 작업 기계라면, 덤프트럭, 휠 로더, 불도저, 포크리프트, 크레인 등의 그 밖의 작업 기계에도 마찬가지로 적용 가능하다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 작업 기계(유압 셔블)의 관리 시스템의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 1에 있어서, 작업 기계의 관리 시스템은, 유압 셔블(300)(도 2 참조)에 탑재된 컨트롤러(작업 기계용 컨트롤러)(110)와, 유압 셔블(300)을 제조한 메이커의 관리 하에 있는 메이커용 컴퓨터(서버)(112)와, 유압 셔블(300)의 관리자(유저)가 사용하는 컴퓨터(관리자용 컴퓨터)(114)와, 작업 기계 메이커 또는 그 영업소 혹은 대리점 등에 소속되어 유압 셔블(300)의 고장 수리·메인터넌스를 행하는 서비스 담당자(서비스맨)가 사용하는 컴퓨터(서비스용 컴퓨터)(116)를 구비하고 있다.
도시하지는 않지만, 컨트롤러(110) 및 컴퓨터(112, 114, 116)는, 각종 프로그램을 실행하기 위한 연산 수단으로서의 연산 처리 장치(예를 들어, CPU)와, 당해 프로그램을 비롯하여 각종 데이터를 기억하기 위한 기억 수단으로서의 기억 장치(예를 들어, ROM, RAM 및 플래시 메모리 등의 반도체 메모리나, 하드디스크 드라이브 등의 자기 기억 장치(기억부))와, 연산 처리 장치 및 기억 장치 등으로의 데이터 및 지시 등의 입출력 제어를 행하기 위한 입출력 연산 처리 장치를 구비하고 있다. 또한, 컨트롤러(110) 및 컴퓨터(112, 114, 116)는, 무선 또는 유선으로 네트워크(예를 들어, LAN, WAN, 인터넷)에 접속되어 있고, 서로 데이터의 송수신이 가능하게 구성되어 있다. 또한, 컨트롤러(110) 및 컴퓨터(112, 114, 116)의 조작자를 비롯한 인간으로의 정보 제공이 필요한 경우에는 연산 처리 장치의 처리 결과 등을 표시하기 위한 표시 장치(예를 들어, 액정 모니터 등)를 구비해도 되고, 인간으로부터의 정보 입력이 필요한 경우에는 입력 장치(예를 들어, 텐키, 키보드, 터치 패널 등)를 구비해도 된다.
도 2는, 유압 셔블(300)의 전체 구성을 도시하는 도면이다.
도 2에 있어서, 작업 기계로서 잘 알려져 있는 유압 셔블(300)은, 하부 주행체(301)와, 하부 주행체(301) 상에 선회 가능하게 탑재된 상부 선회체(302)와, 상부 선회체(302)의 전방부에 부앙 가능하게 설치된 프론트 작업기(303)를 갖고 있다.
하부 주행체(301)는, 좌우의 주행 모터(유압 모터)(310, 311)의 회전에 의해 좌우의 크롤러 벨트(313, 314)를 구동함으로써 주행을 행한다. 상부 선회체(302)는 하부 주행체(301)에 대하여, 선회 장치(316)에 구비된 선회 모터(유압 모터)(317)의 회전에 의해 선회 가능하다.
프론트 작업기(303)는, 붐(306), 암(307), 버킷(308)으로 구성되고, 붐(306), 암(307), 버킷(308)은, 각각, 붐 실린더(유압 실린더)(321), 암 실린더(유압 실린더)(322), 버킷 실린더(유압 실린더)(323)의 신축에 의해 상하 방향으로 회동 가능하다.
상부 선회체(302)는 운전실을 형성하는 캐빈(318)을 구비하고, 캐빈(318) 내에 오퍼레이터가 착좌하는 운전석(330)이나 오퍼레이터가 조작하는 조작 장치(331) 등이 배치되어 있다. 또한, 캐빈(318) 내에 전술한 작업 기계용 컨트롤러(110)가 배치되고, 상부 선회체(302)의 후방부에, 상술한 복수의 액추에이터(주행 모터(310, 311), 선회 모터(317), 붐 실린더(321), 암 실린더(322), 버킷 실린더(323))를 구동하는 유압 시스템의 구동원인 엔진(320)이 탑재되어 있다. 유압 시스템은 동력 전달 매체인 작동유를 복수의 액추에이터에 공급하여, 복수의 액추에이터를 구동한다.
도 3은, 유압 셔블(300)에 구비되는 유압 시스템을 도시하는 도면이다.
도 3에 있어서, 부호 500으로 나타나는 유압 시스템은, 전술한 엔진(320)과, 작동유 탱크(502), 유압 펌프(504), 컨트롤 밸브(506), 유압 액추에이터(508), 오일 쿨러(510) 및 작동유 필터(512)를 구비하고 있다. 유압 액추에이터(508)는 도 2에 도시한 복수의 액추에이터(주행 모터(310, 311), 선회 모터(317), 붐 실린더(321), 암 실린더(322), 버킷 실린더(323))를 대표하는 것이고, 컨트롤 밸브(506)도 마찬가지로 복수의 액추에이터의 각각의 컨트롤 밸브를 대표하는 것이다.
유압 펌프(504)는 가변 용량형이고, 유압 펌프(504)의 틸팅각(배기 용적, 즉 용량)을 제어하여, 유압 펌프(504)의 토출 유량을 제어하는 레귤레이터(504a)를 구비하고 있다. 또한, 레귤레이터(504a)는, 유압 펌프(504)의 토출압의 상승에 따라 유압 펌프(504)의 틸팅각을 작게 함으로써, 유압 펌프(504)의 흡수 토크가 스프링(도시하지 않음)에 의해 설정된 최대 토크를 초과하지 않도록 제어되어, 과부하에 의한 엔진(320)의 스톨이 방지된다.
작동유 탱크(502) 내의 작동유는, 엔진(320)에 의해 구동되는 유압 펌프(504)에 의해 퍼올려지고, 컨트롤 밸브(506)를 경유하여 유압 액추에이터(508)(예를 들어, 붐 실린더(321))에 공급된다. 컨트롤 밸브(506)는, 조작 장치(331)(예를 들어, 붐용의 조작 장치)의 전환 위치에 따라 유압 액추에이터(508)에 공급되는 압유의 흐름 방향과 유량을 제어한다. 이로써 유압 액추에이터(508)가 구동되어, 예를 들어 붐(306)이 동작한다. 또한, 유압 액추에이터(508)로부터 유출된 작동유는, 컨트롤 밸브(506)를 경유하여 오일 쿨러(510)로 유도되어 냉각된 후, 작동유 필터(512)를 통해 작동유 탱크(502)로 복귀된다. 오일 쿨러(510)는 엔진(320)에 의해 구동되는 냉각 팬(514)이 흡입하는 공기에 의해 냉각된다.
또한, 유압 시스템(500)의, 예를 들어 컨트롤 밸브(506)와 유압 액추에이터(508)(예를 들어, 붐 실린더(321)) 사이의 유로에 오일 센서(120)가 배치되어, 유로를 통과하는 작동유의 점도, 밀도, 유전율 등의 복수의 오일 성상과 작동유의 온도를 검출한다.
본 실시 형태에 있어서, 오일 센서(120)는, 작동유의 점도, 밀도, 유전율의 3개의 성상과 작동유의 온도를 검출하는 경우에 대하여 설명하지만, 오일 센서(120)는, 복수의 오일 성상으로서 밀도, 유전율의 2개의 오일 성상을 검출하도록 시스템을 구성해도 된다. 또한, 오일 센서(120)는 오일의 색차를 더 검출하도록 시스템을 구성해도 된다. 또한, 오일 센서(120)는, 온도, 점도, 밀도, 유전율, 색차를 복수의 오일 센서에서 적절히 분담하여 검출하도록 시스템을 구성해도 되고, 동일한 성상을 다른 복수의 개소에서 검출하도록 시스템을 구성해도 된다.
또한, 여기서는 설명을 간략화하기 위해 작동유의 오일 성상 및 온도를 검출하는 오일 센서(120)만을 설명했지만, 유압 셔블(300)에는 그 이외에, 예를 들어 엔진 오일의 오일 성상 및 온도를 검출하는 오일 센서를 구비해도 된다.
도 4는, 작업 기계용 컨트롤러(110)와 메이커용 컴퓨터(112)의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
작업 기계용 컨트롤러(110)는 기억 장치(103)를 구비하고, 유압 셔블(300)에 탑재된 오일 센서(120)의 센서 신호는 적절히 처리되어 오일 성상 및 온도의 물리량을 나타내는 정보(센서 정보(102)라고 칭함)로서 작업 기계용 컨트롤러(110)에 입력되고, 기억 장치(103)에 기억된다. 이때, 도 4에 도시한 바와 같이, 어느 시각에 있어서의 오일 센서(120)에 의한 밀도의 센서 정보(102)는, 작업 기계용 컨트롤러(110)에서 적절히 처리되어, 센서 정보 A1로서 작업 기계용 컨트롤러(110)의 기억 장치(103)에 측정 시각과 관련지어 기억된다. 도 4 중의 센서 정보 A1, A2, A3, A4…는, 오일 센서(120)가 다른 시각에 측정한 밀도의 센서 정보를 나타내고 있고, 시간 경과와 함께 말미의 숫자가 증가하고 있다. 이렇게 오일 센서(120)에 의한 밀도의 센서 정보 A1, A2, A3, A4…가 시계열 데이터로서 작업 기계용 컨트롤러(110)에 기억된다. 마찬가지로 도면 중의 센서 정보 B1, B2, B3, B4…는 오일 센서(120)에 의한 유전율의 센서 정보(102)를 나타낸다. 설명은 생략하지만, 오일 센서(120)에 의해 검출되는 점도 및 온도에 대해서도 마찬가지로 센서 정보 C1, C2, C3, C4…, D1, D2, D3, D4…로서 기억 장치(103)에 기억된다. 이하 이들 센서 정보(102)는 적절히 센서 정보 A, B, C, D로 첨자를 생략하고 표기하는 경우가 있다.
메이커용 컴퓨터(서버)(112)는 컨트롤러(제어 장치)(112a)와 기억 장치(112b)를 구비하고 있고, 작업 기계용 컨트롤러(110)의 기억 장치(103)에 기억된 센서 정보 A, B, C, D는, 소정의 주기로 메이커용 컴퓨터(112)로 송신되어, 컨트롤러(104a)를 통해 기억 장치(112b)에 기억된다. 센서 정보 A, B, C, D는, 컨트롤러(112a) 내의 기억 장치(210a)(후술)에 기억되어도 된다.
또한, 메이커용 컴퓨터(112)의 컨트롤러(104a)는, 연산 도중의 값이 기억되는 기억 장치(RAM)(210a)와, 이상 판정부(211), 원인 특정부(212), 대처 매뉴얼 송신부(213), 유종 판정부(214), 과열 판정부(215), 역치 변경부(216)의 각 처리를 실행하는 연산 장치(CPU)(210b)를 갖고 있다.
메이커용 컴퓨터(112)의 기억 장치(112b)에는, 작동유의 복수의 오일 성상의 각각의 이상 판정값(후술)이 기억되고, 이상 판정부(211)(제어 장치)는, 오일 센서(120)에 의해 검출한 복수의 오일 성상의 각각의 값과, 기억 장치(112b)에 기억된 복수의 오일 성상의 각각의 이상 판정값을 비교하여 작동유의 이상을 진단한다.
원인 특정부(212)는, 이상 판정부(211)에서 작동유의 이상이 판정된 때, 이상이라고 판정된 오일 성상의 시간 변화의 경향을 나타내는 변화량 지표값을 산출하고, 이 변화량 지표값을 기억 장치(112b)에 미리 기억된 변화량 판정값과 비교하여 작동유의 이상의 원인을 특정한다. 이 원인 특정부(212)의 처리 내용의 상세는, WO2019/021502A1에 기재되어 있다.
대처 매뉴얼 송신부(213)는, 원인 특정부(212)에서 특정된 원인에 따른 보수·정비의 대처 매뉴얼을 다른 단말기(예를 들어, 작업 기계용 컨트롤러(110), 관리자용 컴퓨터(114) 및 서비스용 컴퓨터(116) 중 적어도 하나)로 송신하는 처리를 실행한다.
또한, 기억 장치(112b)에는, 작동유의 오일 교환 이력 정보와, 작동유의 밀도와 유전율 중 적어도 하나에 의해 설정된, 작동유가 광물유, 생분해성유, 광물유와 생분해성유의 혼합유 중 어느 것인지를 판정하기 위한 유종 판정값(후술)과, 이상 판정값으로서 작동유의 종류마다의 이상 판정값(후술)이 기억되고, 유종 판정부(214)(제어 장치)는, 기억 장치(112b)에 기억된 오일 교환 이력 정보에 유종 판정이 이루어져 있지 않은 오일 교환 정보가 있는지 여부를 확인하여, 유종 판정이 이루어져 있지 않은 오일 교환 정보가 있을 때, 오일 센서(120)에 의해 검출한 복수의 오일 성상 중 적어도 하나의 값과 기억 장치(112b)에 기억된 유종 판정값에 기초하여 작동유의 종류를 판정하고, 이상 판정부(211)(제어 장치)는, 작동유의 종류마다의 이상 판정값 중 작동유의 종류의 판정 결과에 대응하는 이상 판정값을 사용하여 작동유의 이상을 판정한다.
바람직하게는, 기억 장치(112b)에는, 전술한 유종 판정값으로서, 작동유의 밀도와 유전율의 각각에 의해 설정된 유종 판정값(후술)이 기억되고, 유종 판정부(214)(제어 장치)는, 오일 센서(120)에 의해 검출한 작동유의 밀도와 유전율과 기억 장치(112b)에 기억된 각각의 유종 판정값을 사용하여, 작동유의 종류를 판정한다.
또한, 유종 판정부(214)(제어 장치)는, 오일 센서(120)에 의해 검출한 작동유의 밀도와 유전율을 오일 센서(120)에 의해 검출한 작동유의 온도에 영향을 받지 않는 값으로 보정하고, 이 보정한 작동유의 밀도와 유전율을 사용하여 작동유의 종류를 판정한다.
또한, 기억 장치(112b)에는, 유종 판정값으로서, 작동유의 밀도와 유전율의 각각에 대한 제1 역치 및 이 제1 역치보다도 큰 제2 역치가 기억되고, 유종 판정부(214)(제어 장치)는, 오일 센서(120)에 의해 검출한 작동유의 밀도와 유전율이 모두 제1 역치 이하일 때, 작동유는 광물유라고 판정하고, 작동유의 밀도 및 유전율이 모두 제2 역치 이상일 때, 작동유는 생분해성유라고 판정하고, 작동유의 밀도 및 유전율이 모두 제1 역치와 제2 역치 사이의 값일 때, 작동유는 광물유와 생분해성유의 혼합유라고 판정한다.
또한, 유종 판정부(214)(제어 장치)는, 작동유의 밀도 및 유전율이 상술한 제1 역치 및 제2 역치의 구분 이외의 조합일 때는, 원인 조사가 필요하다고 판정하여, 원인 조사 요구를 출력한다.
또한, 기억 장치(112b)에는, 작동유의 과열의 판정에 사용하는 작동유의 종류마다의 온도 역치(후술)가 기억되고, 과열 판정부(215)(제어 장치)는, 작동유의 종류마다의 온도 역치 중 작동유의 종류의 판정 결과에 대응하는 온도 역치를 오일 센서(120)에 의해 검출한 작동유의 온도와 비교하여, 작동유가 과열 상태에 있는지 여부를 판정한다.
역치 변경부(216)(제어 장치)는, 작동유의 종류의 판정 결과에 따라 작동유의 종류마다의 이상 판정값 중 대응하는 이상 판정값을 선택하고, 이상 판정부(211)(제어 장치)는, 그 이상 판정값을 사용하여 작동유의 이상을 판정한다.
또한, 역치 변경부(216)(제어 장치)는, 작동유의 종류마다의 온도 역치 중 작동유의 종류의 판정 결과에 대응하는 온도 역치를 선택하고, 과열 판정부(215)(제어 장치)는, 그 온도 역치를 사용하여 작동유가 과열 상태에 있는지 여부를 판정한다.
도 5는, 상술한 이상 판정부(211), 유종 판정부(214) 및 과열 판정부(215)에서 사용하는 기억 장치(112b)에 기억된 관리 기준값과, 유종 판정부(214)에서 사용하는 기억 장치(112b)에 기억된 오일 교환 이력 정보를 도시하는 도면이다.
기억 장치(112b)에는, 관리 기준값으로서 이하의 역치가 기억되어 있다.
<이상 판정값>
작동유가 광물유인 경우
밀도: Aa1, Aa2 유전율: Ba1, Ba2 점도: Ca1, Ca1
작동유가 생분해성유인 경우
밀도: Ab1, Ab2 유전율: Bb1, Bb2 점도: Cb1, Cb2
작동유가 혼합유인 경우
밀도: Ac1, Ac2 유전율: Bc1, Bc2 점도: Cc1, Cc2
<유종 판정값>
밀도: A1, A2
유전율: B1, B2
<과열 판정값(온도 역치)>
광물유: Ta
생분해성유: Tb
혼합유: Tc
또한, 이들 관리 기준값으로서의 역치는, 유압 셔블(300)의 기계 번호, 기종, 작동유의 품종별로 관리되고, 보존되어 있다.
또한, 기억 장치(112b)에는, 오일 교환 이력 정보로서 이하와 같은 날짜 데이터가 기억되어 있다.
XX년 XX월 XX일, XX년 XX월 XX일, …
이 오일 교환 이력 정보는, 유압 셔블(300)의 기계 번호별로 관리되고, 기록되어 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 메이커용 컴퓨터(112)의 컨트롤러(104a)에는, 모니터(112c)나, 오퍼레이터로부터의 정보 입력을 행하는 도시하지 않은 입력 장치(예를 들어, 텐키, 키보드, 터치 패널 등)가 접속되어 있고, 관리 기준값(이상 판정값, 유종 판정값 및 과열 판정값)은, 모니터(112c)나 입력 장치를 오퍼레이터가 조작함으로써, 기억 장치(112b)에 보존된다.
작업 기계용 컨트롤러(110)에도 모니터(110a)(도 4 참조)나 도시하지 않은 입력 장치가 접속되어 있고, 오일 교환 이력은, 모니터(110a)나 입력 장치를 오퍼레이터가 조작하여 유압 셔블(300) 내의 작동유를 교환한 것을 알리는 스위치 신호를 메이커용 컴퓨터(112)로 송신하고, 이 스위치 신호를 컨트롤러(104a)가 입력함으로써, 기억 장치(112b)에 보존된다.
오일 교환 이력은, 유압 셔블(300)의 관리자(유저) 혹은 유압 셔블(300)의 고장 수리·메인터넌스를 행하는 서비스 담당자(서비스맨)로부터 오일 교환 정보를 입수하고, 메이커용 컴퓨터(112)의 오퍼레이터가 모니터(112c)나 입력 장치를 조작하여 기억 장치(112b)에 보존해도 된다. 또한, 메이커용 컴퓨터(112)의 컨트롤러(104a)가 센서 정보(102)로부터 오일 교환의 유무를 판정할 수 있는 기능을 갖는 경우는, 그 판정에 의해 얻은 오일 교환 정보를 기억 장치(112b)에 보존해도 된다.
도 6은, 이상 판정부(211)의 이상 판정의 개념을 도시하는 도면이다. 도 6의 이상 판정의 개념은 작동유가 광물유인 경우의 것이다.
도 6에 있어서, 본 실시 형태에서는, 작동유(광물유)의 밀도에, 정상적인 초깃값보다 큰 상방 이상 판정값 Aa1과, 당해 초깃값보다 작은 하방 이상 판정값 Aa2의 2개를 규정하고 있다. 작동유(광물유)의 유전율 및 점도에 대해서도, 마찬가지로, 정상적인 초깃값보다 큰 상방 이상 판정값 Ba1, Ca1과, 당해 초깃값보다 작은 하방 이상 판정값 Ba2, Ca2의 2개를 규정하고 있다. 이상 판정부(211)는, 밀도, 유전율, 점도의 각각에 대하여, 센서 정보 A, B, C의 밀도, 유전율, 점도가 상방 이상 판정값 Aa1, Ba1, Ca1을 상회한 때와, 하방 이상 판정값 Aa2, Ba2, Ca2를 하회한 때에 이상이라고 판정한다.
또한, 작동유(광물유)의 성상의 계시적 변화의 특성을 감안하여, 작동유(광물유)의 점도만, 상방 이상 판정값 Ca1과 하방 이상 판정값 Ca2의 2개를 규정하고, 작동유(광물유)의 밀도 및 유전율에는 상방의 이상 판정값 Aa1, Ba1만을 규정해도 된다. 이 경우, 이상 판정부(211)는, 점도에 대해서는, 센서 정보 C가 상방 이상 판정값 Ca1을 상회한 때와 하방 이상 판정값 Ca2를 하회한 때에 이상이라고 판정하고, 밀도와 유전율에 대해서는, 센서 정보 A, B가 각각 이상 판정값 Aa1, Ba1을 상회한 때에 이상이라고 판정한다.
작동유가 생분해성유인 경우, 혼합유인 경우도, 이상 판정값이 생분해성유, 혼합유의 역치로 바뀔 뿐이고, 이상 판정의 사고 방식은 동일하다.
도 7은, 작동유가 광물유인 경우와 생분해성유인 경우의 물성값 특성도이며, 작동유의 밀도의 온도 특성(상측)과 작동유의 유전율의 온도 특성(하측)을 도시하는 도면이다.
작업 기계에 사용되고 있는 다종의 작동유를 조사한바, 밀도와 유전율에 있어서 광물유와 생분해성유는 크게 물성값이 다른 것이 확인되었다. 예를 들어, 40℃에 있어서 광물유의 밀도는 0.84 내지 0.86, 유전율은 2.2 내지 2.3인 것에 비해, 40℃에 있어서의 생분해성유의 밀도는 0.9 내지 0.92, 유전율은 3.0 내지 3.4이다. 이 차이를 기초로 센서 정보 A의 밀도 x 및 센서 정보 B의 유전율 y에 대하여 유종 판정값 A1, A2 및 유종 판정값 B1, B2를 설정하고, 이하의 (1) 내지 (4)와 같이 경우를 나누어 판정함으로써, 작동유가 광물유인지 생분해성유인지 그것들의 혼합유인지, 혹은 그 이외인지로 분류할 수 있다.
밀도: x<A1 또한 유전율: y<B1 → 「광물유」 (1)
밀도: A2<x 또한 유전율: B2<y → 「생분해성유」 (2)
밀도: A1<x<A2 또한 유전율: B1<x<B2 → 「광물유와 생분해유의 혼합유」(3)
상기 이외의 조합 → 「원인 조사」 (4)
여기서, 유종 판정값 A1, A2, B1, B2는, 예를 들어 이하와 같이 설정되어 있다.
유종 판정값 A1
광물유(40℃)의 밀도 0.84 내지 0.86의 상한값 0.86에 제1 소정값을 가산한 값
유종 판정값 A2
생분해성유(40℃)의 밀도 0.9 내지 0.92의 하한값 0.9로부터 제2 소정값을 감산한 값
유종 판정값 B1
광물유(40℃)의 유전율 2.2 내지 2.3의 상한값 2.3에 제3 소정값을 가산한 값
유종 판정값 B2
생분해성유(40℃)의 유전율 3.0 내지 3.4의 하한값 3.0으로부터 제4 소정값을 감산한 값
본 발명에서는, 광물유와 생분해성유 중 어느 한쪽의 오일에 다른 쪽의 오일이 5중량％ 이상 포함되어 있는 경우에, 그 오일은 혼합유라고 정의한다. 이 정의에 기초하여, 상기 제1 내지 제4 소정값은 이하와 같이 설정하면 된다.
제1 소정값: 광물유에 생분해성유가 5중량％ 포함된 경우의 밀도의 변화량 상당의 값
제2 소정값: 생분해성유에 광물유가 5중량％ 포함된 경우의 밀도의 변화량 상당의 값
제3 소정값: 광물유에 생분해성유가 5중량％ 포함된 경우의 유전율의 변화량 상당의 값
제4 소정값: 생분해성유에 광물유가 5중량％ 포함된 경우의 유전율의 변화량 상당의 값
이렇게 설정한 유종 판정값 A1, A2, B1, B2가 기억 장치(112b)에 기억되어 있다.
한편, 유종 판정값과 비교되는 센서 정보 A, B의 밀도 및 유전율에 대해서는, 작동유의 온도의 영향을 배제하기 위해, 센서 정보 A, B의 밀도 및 유전율을 작동유의 온도에 영향을 받지 않는 값으로 보정하고, 이 보정한 작동유의 밀도와 유전율을 사용하여, 작동유의 종류를 판정한다. 구체적으로는, 유종 판정값 A1, A2, B1, B2는 작동유의 온도 40℃의 밀도와 유전율을 기준으로 하여 설정되어 있기 때문에, 센서 정보 D의 온도와 미리 설정한 밀도와 유전율의 온도 특성에 기초하여, 센서 정보 A, B의 밀도 및 유전율도 40℃의 밀도 및 유전율로 보정한다.
또한, 이 예에서는 작동유의 온도 40℃의 밀도와 유전율에 기초하여 유종 판정값을 설정했지만, 40℃ 이외의 적당한 온도의 밀도와 유전율에 기초하여 유종 판정값을 설정해도 된다. 또한, 유종 판정값의 밀도 및 유전율은 온도에 의존하지 않는 값으로 변환하고, 센서 정보 A, B의 밀도 및 유전율도 마찬가지로 온도에 의존하지 않는 값으로 변환해도 된다.
또한, 판정에 관하여, 밀도 또는 유전율 중 하나의 물성값을 참조함으로써 광물유인지 생분해성인지를 구별하는 것은 가능하지만, 정밀도가 나빠진다. 예를 들어, 오일 교환 시에 광물유에 물이 혼입된 경우, 밀도는 그다지 변화가 없고, 유전율이 극단적으로 높아진다. 그것에 의해, 밀도는 광물유의 판정이 되고, 유전율은 생분해성의 판정이 되기 때문에, 유전율만의 판정으로는 정확하게 판정할 수 없는 경우가 있다. 그 때문에, 밀도와 유전율의 양쪽의 값을 사용함으로써, 상기와 같은 이상의 경우도 분리가 가능하게 된다.
도 8은, 유종 판정부(214)의 처리 수순을 도시하는 흐름도이다.
먼저, 유종 판정부(214)는, 기억 장치(112b)에 기억되어 있는 오일 교환 이력 정보에 유종 판정이 이루어져 있지 않은 오일 교환 정보가 있는지 여부를 확인한다(스텝 S100). 유종 판정이 이루어져 있지 않은 오일 교환 정보가 있는 경우는, 기억 장치(112b)에 기억되어 있는 유종 판정값 A1, A2, B1, B2를 판독하고, 상기 (1) 내지 (4)와 같이 경우를 나누어 판정한다(스텝 S110 내지 S170).
도 9는, 기억 장치(112b)에 기억되어 있는 작동유의 종류마다의 과열 판정값(온도 역치)의 대소 관계를 도시하는 도면이다.
작업 기계에 사용되고 있는 다종의 작동유를 조사한바, 작동유로서의 성능을 유지하기 위한 온도의 상한은 광물유, 생분해성유, 혼합유의 순으로 낮아지는 것이 확인되었다. 이 때문에, 기억 장치(112b)에 기억되어 있는 과열 판정값(온도 역치)은, 광물유, 생분해성유, 혼합유의 순으로 낮아지도록 Ta>Tb>Tc로 설정되어 있다.
과열 판정부(215)는, 이렇게 설정된 온도 역치 Ta, Tb, Tc 중에서 유종 판정부(214)에 있어서의 작동유의 종류의 판정 결과에 따라 작동유의 종류에 대응하는 온도 역치를 선택하고, 센서 정보 D의 온도가 그 온도 역치를 초과하면, 작동유가 과열 상태에 있다고 판정한다.
도 10은, 유종 판정부(214)에 있어서의 작동유의 종류의 판정 결과에 의해 이루어지는 처리와 역치 변경부(216)의 처리의 일람을 도시하는 도면이다.
유종 판정부(214)의 판정 결과가 「광물유와 생분해성유의 혼합유」와 「원인 조사」인 경우, 고객·서비스맨에게 액션을 일으키게 하기 위해, 유종 판정부(214)는, 모니터(112c)에 경고를 표시한다. 또한, 바람직하게는 그것들의 경고 정보를 다른 단말기(예를 들어, 작업 기계용 컨트롤러(110), 관리자용 컴퓨터(114) 및 서비스용 컴퓨터(116) 중 적어도 하나)로 송신하는 처리를 실행하여, 각각의 단말기의 모니터에도 경고를 표시한다.
이로써 작동유가 혼합유인 경우, 혹은 작동유가 광물유, 생분해성유, 혼합유 중 어느 것인지 불분명한 경우에, 고객·서비스맨에게 액션을 촉구하여, 적절한 대응을 취할 수 있다.
역치 변경부(216)는 유종 판정부(214)의 판정 결과가 「광물유」, 「생분해성유」 및 「광물유와 생분해성유의 혼합유」일 때, 그 판정 결과에 따라 이상 판정부(211) 및 과열 판정부(215)가 사용하는 이상 판정값 및 온도 역치를 변경한다.
이로써 유압 시스템의 작동유가 교환되어, 작동유가 생분해성유로 된 때, 혹은 작동유가 광물유와 생분해성유가 서로 섞인 혼합유로 된 때라도, 작동유의 성능 저하에 의한 작업 기계의 유압 부품의 파손을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 작동유의 종류·상태에 따라 작동유의 과열을 적절하게 관리할 수 있다.
또한, 컨트롤러(104a)의 연산 장치(210b)는, 도 4에 이점쇄선으로 나타낸 바와 같이, 펌프 출력 제한부(217)를 더 구비하고, 유종 판정부(214)에서 작동유가 광물유와 생분해성유의 혼합유라고 판정된 때, 유압 펌프(504)의 레귤레이터(504a)의 상술한 최대 토크의 설정값을 작게 하는 전기 신호를 출력하여, 유압 펌프(504)의 최대 흡수 토크(출력)를 저감하도록 제어해도 된다. 이 제어는, 예를 들어 유압 펌프(504)의 레귤레이터(504a)에 유압 펌프(504)의 최대 토크를 설정하는 스프링에 대향하는 측에 전자 밸브의 출력압이 유도되는 수압부를 마련하고, 펌프 출력 제한부(217)로부터 전기 신호를 전자 밸브에 출력하여, 전자 밸브를 작동시킴으로써 행할 수 있다. 이로써 작동유가 혼합유인 경우에, 유압 펌프(504)의 최대 토크를 저감시켜, 유압 셔블(300)의 동작 출력을 낮춤으로써, 오퍼레이터에게 작동유가 혼합유인 것을 인식시켜, 작동유의 적절한 교환을 촉구할 수 있다.
이상과 같이 본 실시 형태에 의하면, 오일 교환 이력 정보에 유종 판정이 이루어져 있지 않은 오일 교환 정보가 있을 때, 오일 센서(120)에 의해 검출한 복수의 오일 성상 중 적어도 하나의 값과 유종 판정값에 기초하여 작동유의 종류를 판정하고, 작동유의 종류의 판정 결과에 대응하는 이상 판정값을 사용하여 작동유의 이상을 판정하기 때문에, 유압 시스템의 작동유가 교환되어, 작동유가 광물유와 생분해성유가 서로 섞인 혼합유로 된 때라도, 작동유의 성능 저하에 의한 작업 기계의 유압 부품의 파손을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 오일 센서(120)에 의해 검출한 작동유의 밀도와 유전율과 기억 장치(112b)에 기억된 각각의 유종 판정값을 사용하여 작동유의 종류를 판정하기 때문에, 정확하게 유종을 판정할 수 있다.
또한, 온도 보정한 작동유의 밀도와 유전율을 사용하여 작동유의 종류를 판정하기 때문에, 이것에 의해서도 정확하게 유종을 판정할 수 있다.
또한, 유종 판정이 이루어져 있지 않은 오일 교환 정보가 있는 경우에, 기억 장치(112b)에 기억되어 있는 유종 판정값 A1, A2, B1, B2를 판독하고, 상기 (1) 내지 (4)와 같이 경우를 나누어 판정함으로써, 작동유가 광물유, 생분해성유, 혼합유 중 어느 것인지를 판정할 수 있다. 또한, 작동유가 혼합유인 경우, 혹은 작동유가 광물유, 생분해성유, 혼합유 중 어느 것인지 불분명한 경우에, 고객·서비스맨에게 액션을 촉구하여, 적절한 대응을 취할 수 있다.
또한, 작동유의 종류마다의 온도 역치 중 작동유의 종류의 판정 결과에 대응하는 온도 역치를 오일 센서(120)에 의해 검출한 작동유의 온도와 비교하여, 작동유가 과열 상태에 있는지 여부를 판정하기 때문에, 작동유가 생분해성유로 된 때, 혹은 작동유가 광물유와 생분해성유가 서로 섞인 혼합유로 된 때라도, 작동유의 성능 저하에 의한 작업 기계의 유압 부품의 파손을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 작동유의 종류·상태에 따라 작동유의 과열을 적절하게 관리할 수 있다.
또한, 작동유가 광물유와 생분해성유의 혼합유라고 판정된 때, 유압 펌프(504)의 출력을 저감시키도록 제어함으로써, 유압 셔블(300)의 동작 출력을 낮추기 때문에, 오퍼레이터에게 작동유가 혼합유인 것을 인식시켜, 작동유의 적절한 교환을 촉구할 수 있다.
102: 센서 정보
103: 기억 장치
110: 작업 기계용 컨트롤러
110a: 모니터
112: 메이커용 컴퓨터(서버)
112a: 컨트롤러(제어 장치)
112b: 기억 장치
112c: 모니터
114: 관리자용 컴퓨터
116: 서비스용 컴퓨터
120: 오일 센서
211: 이상 판정부
212: 원인 특정부
213: 대처 매뉴얼 송신부
214: 유종 판정부
215: 과열 판정부
216: 역치 변경부
300: 유압 셔블
301: 하부 주행체
302: 상부 선회체
303: 프론트 작업기
310, 311, 317, 321, 322, 323: 복수의 액추에이터
500: 유압 시스템
Aa1, Aa2, Ba1, Ba2, Ca1, Ca1: 이상 판정값(광물유의 밀도, 유전율, 점도)
Ab1, Ab2, Bb1, Bb2, Cb1, Cb2: 이상 판정값(생분해성유의 밀도, 유전율, 점도)
Ac1, Ac2, Bc1, Bc2, Cc1, Cc2: 이상 판정값(혼합유의 밀도, 유전율, 점도)
A1, A2: 유종 판정값(밀도)
B1, B2: 유종 판정값(유전율)
Ta, Tb, Tc: 온도 역치(광물유, 생분해성유, 혼합유)

Claims (8)

  1. 작동유에 의해 복수의 액추에이터를 구동하는 유압 시스템과, 상기 작동유의 밀도, 유전율을 포함하는 복수의 오일 성상을 검출하는 오일 센서를 탑재한 작업 기계와,
    상기 복수의 오일 성상의 각각의 이상 판정값을 기억한 기억 장치와,
    상기 오일 센서에 의해 검출한 상기 복수의 오일 성상의 각각의 값과, 상기 기억 장치에 기억된 상기 복수의 오일 성상의 각각의 이상 판정값을 비교하여 상기 작동유의 이상을 진단하는 제어 장치를 구비한 작업 기계의 관리 시스템에 있어서,
    상기 기억 장치는,
    상기 작동유의 오일 교환 이력 정보와, 상기 작동유의 밀도와 유전율의 각각에 설정된, 상기 작동유가 광물유, 생분해성유, 광물유와 생분해성유의 혼합유 중 어느 것인지를 판정하기 위한 제1 역치 및 상기 제1 역치보다 큰 제2 역치로 이루어진 유종 판정값과, 상기 이상 판정값으로서 상기 작동유의 종류마다의 이상 판정값을 기억해 두고,
    상기 제어 장치는,
    상기 기억 장치에 기억된 상기 오일 교환 이력 정보에 유종 판정이 이루어져 있지 않은 오일 교환 정보가 있는지 여부를 확인하여, 유종 판정이 이루어져 있지 않은 오일 교환 정보가 있을 때,
    상기 오일 센서에 의해 검출한 상기 작동유의 밀도와 유전율이 모두 상기 제1 역치 이하일 때, 상기 작동유는 광물유라고 판정하고, 상기 작동유의 밀도 및 유전율이 모두 상기 제2 역치 이상일 때, 상기 작동유는 생분해성유라고 판정하고, 상기 작동유의 밀도 및 유전율이 모두 상기 제1 역치와 상기 제2 역치 사이의 값일 때, 상기 작동유는 광물유와 생분해성유의 혼합유라고 판정하고, 상기 작동유의 밀도 및 유전율이 모두 상기 제1 역치 및 상기 제2 역치의 구분 이외의 조합일 때, 원인 조사가 필요하다고 판정하고, 상기 작동유의 종류마다의 이상 판정값 중 상기 작동유의 종류의 판정 결과에 대응하는 작동유의 이상 판정값을 사용하여 상기 작동유의 이상을 판정하고, 상기 작동유가 광물유와 생분해성유의 혼합유라고 판정된 경우와, 상기 작동유가 원인 조사가 필요하다고 판정된 경우에 경고 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 작업 기계의 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오일 센서는 상기 작동유의 온도를 더 검출하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 오일 센서에 의해 검출한 상기 작동유의 밀도와 유전율을 상기 작동유의 온도에 영향을 받지 않는 값으로 보정하고, 이 보정한 상기 작동유의 밀도와 유전율을 사용하여, 상기 작동유의 종류를 판정하는 것을 특징으로 하는 작업 기계의 관리 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 오일 센서는 상기 작동유의 온도를 더 검출하고,
    상기 기억 장치는,
    상기 작동유의 과열의 판정에 사용하는 상기 작동유의 종류마다의 온도 역치를 기억하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 작동유의 종류마다의 온도 역치 중 상기 작동유의 종류의 판정 결과에 대응하는 작동유의 온도 역치를 상기 오일 센서에 의해 검출한 상기 작동유의 온도와 비교하여, 상기 작동유가 과열 상태에 있는지 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 작업 기계의 관리 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 작동유의 종류마다의 온도 역치는, 광물유, 생분해성유, 혼합유의 순으로 낮아지는 것을 특징으로 하는 작업 기계의 관리 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 유압 시스템은 복수의 액추에이터에 압유를 공급하는 가변 용량형의 유압 펌프를 갖고,
    상기 제어 장치는,
    상기 작동유가 광물유와 생분해성유의 혼합유라고 판정한 때, 상기 유압 펌프의 최대 토크의 설정값을 작게 하는 전기 신호를 출력하여, 상기 유압 펌프의 출력을 저감시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 작업 기계의 관리 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
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