KR20240033048A - 펌프의 진단 장치 및 건설 기계 - Google Patents

Abstract

정확한 진단을 행하는 것이 가능한 펌프의 진단 장치 및 건설 기계를 제공하는 것을 목적으로 한다. 유압 펌프(1)의 진단 장치(40)는, 유압 셔블(200)의 유압 액추에이터(29)에 대하여 특정한 동작을 행하게 하는 동작 지시를 출력하는 동작 지시부(42)와, 특정한 동작 중에 있어서의 유압 펌프(1)의 압력의 측정 시의 샘플링 조건을 설정하는 측정 조건 설정부(44)와, 설정된 샘플링 조건에 따라 특정한 동작 중에 샘플링된 압력의 측정값을 취득하고, 유압 펌프(1)의 압력 맥동의 진폭을 연산하는 연산부(46)와, 연산된 압력 맥동의 진폭에 기초하여, 유압 펌프(1)의 이상의 유무를 판정하는 이상 판정부(47)와, 이상 판정부(47)의 판정 결과를 출력하는 출력부(48)를 갖는다.

Description

펌프의 진단 장치 및 건설 기계

본 발명은 펌프의 진단 장치, 및 당해 진단 장치를 포함하는 건설 기계에 관한 것이다.

유압 셔블 등의 건설 기계에 탑재된 유압 펌프에 있어서, 토출 압력이나 드레인 압력과 같은 유압 펌프의 압력을 분석함으로써, 유압 펌프를 분해하지 않고, 유압 펌프의 진단을 행하는 장치가 있다(예를 들어, 특허문헌 1).

특허문헌 1에는, 유압 펌프의 회전 주파수와 일치하는 압력의 주파수 성분으로부터, 유압 펌프의 진단을 행하는 기술이 개시되어 있다. 특허문헌 1에 의하면, 유압 펌프의 피스톤 슈에 마모가 발생했을 때, 유압 펌프의 회전 주파수와 일치하는 압력의 주파수 성분이 증대되므로, 이 압력의 주파수 성분을 분석함으로써, 유압 펌프의 진단을 행할 수 있다고 한다.

일본 특허 공개 제2013-170509호 공보

그러나, 굴삭이나 선회 등의 동작을 행하는 가동 중인 건설 기계에서는, 유압 펌프의 부하가 시시각각 변화한다는 점에서, 유압 펌프의 회전수도 시시각각 변화하므로, 유압 펌프의 압력의 주파수 성분을 안정적으로 취득할 수 없을 가능성이 있다. 따라서, 특허문헌 1에 개시된 기술에서는, 정확한 진단을 행하는 점에서 개선의 여지가 있다.

상기 사정을 감안하여, 본 발명은 정확한 진단을 행하는 것이 가능한 펌프의 진단 장치 및 건설 기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 관한 펌프의 진단 장치는, 건설 기계에 탑재되고, 또한 상기 건설 기계의 원동기로 구동됨으로써 상기 건설 기계의 유압 액추에이터에 압유를 공급하는 펌프의 진단 장치이며, 상기 유압 액추에이터에 대하여 특정 동작을 행하게 하는 동작 지시를 출력하는 동작 지시부와, 상기 특정 동작 중에 있어서의 상기 펌프의 압력의 측정 시의 샘플링 조건을 설정하는 측정 조건 설정부와, 설정된 상기 샘플링 조건에 따라 상기 특정 동작 중에 샘플링된 상기 압력의 측정값을 취득하고, 상기 펌프의 압력 맥동의 진폭을 연산하는 연산부와, 연산된 상기 압력 맥동의 진폭에 기초하여, 상기 펌프의 이상의 유무를 판정하는 이상 판정부와, 상기 이상 판정부의 판정 결과를 표시 장치에 출력하는 출력부를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 관한 건설 기계는, 자주 가능한 하부 주행체와, 상기 하부 주행체에 대하여 선회 가능하게 지지된 상부 선회체와, 상기 상부 선회체에 마련된 프론트 작업 장치와, 상기 프론트 작업 장치를 구동하는 유압 액추에이터와, 상기 유압 액추에이터에 압유를 공급하는 펌프와, 상기 펌프의 압력을 측정하는 압력 센서와, 오퍼레이터에 대하여 다양한 정보 표시를 행하는 표시 장치를 포함하는 건설 기계이며, 상기 프론트 작업 장치의 동작을 행하기 위한 조작 지시를 상기 표시 장치에 표시시키고, 또한 상기 펌프의 진단을 행하는 제어 장치를 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 건설 기계의 실제 자세와 진단용 자세의 차이를 상기 오퍼레이터에게 나타내면서, 상기 건설 기계에 진단용 동작을 행하게 하는 조작을 상기 오퍼레이터에게 지시하는 화면을, 상기 표시 장치에 표시시키고, 상기 진단용 동작 중에 있어서의 상기 압력의 측정 시의 샘플링 조건을 설정하고, 설정된 상기 샘플링 조건에 따라 상기 진단용 동작 중에 샘플링된 상기 압력의 측정값에 기초하여 상기 펌프의 압력 맥동의 진폭을 연산하고, 연산된 상기 압력 맥동의 진폭에 기초하여, 상기 펌프의 이상 유무를 판정하고, 상기 이상의 유무의 판정 결과를 상기 표시 장치에 표시시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 정확한 진단을 행하는 것이 가능한 펌프의 진단 장치 및 건설 기계를 제공할 수 있다.

도 1은 유압 펌프의 구성을 도시하는 도면.
도 2는 도 1에 나타내는 유압 펌프를 포함하는 유압 셔블의 구성을 설명하는 도면.
도 3은 도 1에 나타내는 유압 펌프의 이상 시에 있어서의 압력의 시간 변화를 설명하는 도면.
도 4는 도 1에 나타내는 유압 펌프의 진단 장치를 포함하는 유압 셔블의 기능적 구성을 설명하는 블록도.
도 5는 도 4에 나타내는 동작 지시부에 의해 출력된 동작 지시의 표시예를 도시하는 도면.
도 6은 도 4에 나타내는 측정 조건 설정부에 의해 설정되는 샘플링 레이트를 설명하는 도면.
도 7은 도 6에 나타내는 측정값의 확률 밀도의 분포를 도시하는 도면.
도 8은 도 4에 나타내는 이상 판정부의 판정 결과의 표시예를 도시하는 도면.
도 9는 도 4에 나타내는 진단 장치에 의해 행해지는 진단 처리의 흐름도.
도 10은 도 9에 나타내는 진단 처리에 의해 특정된 유압 펌프의 이상도의 표시예를 도시하는 도면.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 사용하여 설명한다. 각 실시 형태에 있어서 동일한 부호가 붙여진 구성에 대해서는, 특별히 언급하지 않는 한, 각 실시 형태에 있어서 마찬가지의 기능을 갖고, 그 설명을 생략한다.

본 실시 형태에서는, 펌프의 진단 장치로서, 건설 기계의 구성 요소에 동력을 전달하는 작동유를 토출하는 유압 펌프(1)의 진단 장치(40)를 예로 들어 설명한다. 본 실시 형태에서는, 건설 기계로서, 도 5에 도시한 바와 같은 유압 셔블(200)을 예로 들어 설명하고, 진단 장치(40)가 유압 셔블(200)에 탑재되어 있는 경우에 대하여 설명한다. 그러나, 본 발명에 관한 진단 장치는, 유압 셔블(200) 이외의 건설 기계, 예를 들어, 휠 로더, 덤프 트럭 또는 도로 기계 등에 탑재된 유압 펌프에 대해서도 적용 가능하다.

또한, 본 발명에 관한 진단 장치는, 건설 기계의 외부에 마련될 수도 있다. 이 경우, 예를 들어, 진단 장치는, 당해 건설 기계 또는 당해 유압 펌프와 통신 가능한 구성을 갖는다. 그리고 진단 장치는, 당해 건설 기계 또는 당해 유압 펌프로부터 진단에 필요한 정보를 수신하여 진단 처리를 실행함과 함께, 진단에 필요한 지시 및 진단 결과를 건설 기계에 송신하도록 구성되어 있으면 된다.

도 1은 유압 펌프(1)의 구성을 도시하는 도면이다. 도 1은 유압 펌프(1)의 축 방향을 따른 모식적인 단면도이다.

도 1에 나타내는 유압 펌프(1)는, 가변 용량형의 사판식 액셜 피스톤 펌프이다. 유압 펌프(1)는, 사축식의 피스톤 펌프, 베인 펌프 또는 기어 펌프여도 된다. 유압 펌프(1)는, 유압 셔블(200) 등의 건설 기계에 사용되고, 엔진 또는 모터 등의 원동기(30)에 의해 회전 구동된다. 유압 펌프(1)는, 케이싱(2)과, 샤프트(3)와, 실린더 블록(4)과, 피스톤(5)과, 사판(6)과, 밸브판(7)을 포함한다.

케이싱(2)은, 바닥이 있는 통 형상의 케이싱 본체(8)와, 케이싱 본체(8)의 개구부를 폐색하는 덮개(9)를 포함한다. 덮개(9)는, 케이싱 본체(8)와의 사이에 드레인 유실(10)을 형성한다. 케이싱 본체(8)에는, 드레인 포트(11)가 마련되어 있다. 드레인 포트(11)는, 드레인 배관(12)을 통해, 작동유를 저류하는 기름 탱크(13)에 접속되어 있다. 샤프트(3)는, 케이싱(2)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 원동기(30)의 회전에 수반하여 회전한다.

실린더 블록(4)은, 샤프트(3)의 외주에 마련된 스플라인을 통해, 샤프트(3)의 외주에 고정되어 있다. 실린더 블록(4)은, 케이싱 본체(8)의 내부에 있어서, 샤프트(3)의 회전에 수반하여 회전한다. 실린더 블록(4)은, 그 일단면이 사판(6)에 대향하고, 그 타단면이 밸브판(7)에 미끄럼 이동하도록 배치되어 있다.

실린더 블록(4)에는, 복수의 실린더 구멍(14)이 마련되어 있다. 각 실린더 구멍(14)은, 샤프트(3)를 중심으로 하여, 실린더 블록(4)의 둘레 방향으로 등간격으로 배치되도록 마련되어 있다. 각 실린더 구멍(14)은, 실린더 블록(4)의 축 방향과 평행하게 연장되도록 마련되어 있다. 각 실린더 구멍(14)은, 밸브판(7) 측으로 개구되어 있고, 토출 포트(15) 및 흡입 포트(16)와 연통되어 있다.

피스톤(5)은, 각 실린더 구멍(14)의 내부에 있어서 미끄럼 이동 가능하도록 배치되어 있다. 피스톤(5)의 사판(6) 측에는, 슈(18)가 피스톤(5)에 대하여 요동 가능하게 마련되어 있다. 각 피스톤(5)은, 실린더 블록(4)의 회전에 수반하여, 실린더 구멍(14) 내를 축 방향을 따라 왕복 운동한다. 이에 의해, 각 피스톤(5)은, 흡입 포트(16)로부터 실린더 구멍(14) 내에 작동유를 흡입하고, 흡입한 작동유를 압축하고, 압유를 토출 포트(15)로부터 토출한다. 슈(18)는, 사판(6)의 평활면에 대하여 미끄럼 이동 가능하게 맞닿아 있다. 슈(18)는, 실린더 블록(4)의 회전에 수반하여, 사판(6)의 평활면에 대하여 원 궤도를 그리듯이 미끄럼 이동한다.

사판(6)은, 케이싱(2)의 덮개(9)에 마련된 사판 지지 부재(19)에 의해 틸팅 가능하게 지지되어 있다. 사판(6)의 덮개(9)와 반대 측의 면은, 슈(18)가 미끄럼 이동하는 평활면으로 되어 있다. 실린더 블록(4)의 회전에 수반하여 슈(18)가 사판(6)의 평활면을 미끄럼 이동함으로써, 피스톤(5)이 실린더 구멍(14) 내를 왕복 운동할 수 있다. 사판(6)의 덮개(9) 측의 면에는, 볼록 만곡면으로 이루어지는 한 쌍의 다리부(한쪽만 도시함)가 마련되어 있다. 사판(6)에 마련된 한 쌍의 다리부는, 사판 지지 부재(19)의 덮개(9)와는 반대 측의 면에 마련된 한 쌍의 오목 만곡면(한쪽만 도시함)에 맞는다.

여기서, 실린더 구멍(14)과 피스톤(5) 사이에는, 피스톤(5)의 미끄럼 이동 특성을 높이기 위하여, 도시하지 않은 미소한 간극이 형성되어 있다. 이 간극은, 케이싱(2)의 드레인 유실(10)에 연통되어 있다. 실린더 구멍(14) 내의 압유의 일부는, 이 간극을 통해, 케이싱(2)의 드레인 유실(10)로 누출된다. 또한, 슈(18)와 사판(6) 사이에는, 슈(18)의 미끄럼 이동 특성을 높이기 위하여, 도시하지 않은 미소한 간극이 형성되어 있다. 이 간극은, 슈(18) 및 피스톤(5)의 내부에 마련된 통로를 통해 실린더 구멍(14)의 내부에 연통되어 있다. 실린더 구멍(14) 내의 압유의 일부는, 이 간극을 통해, 케이싱(2)의 드레인 유실(10)로 누출된다.

도 2는 도 1에 나타내는 유압 펌프(1)를 포함하는 유압 셔블(200)의 구성을 설명하는 도면이다.

유압 펌프(1)의 드레인 포트(11)는, 드레인 배관(12)을 통해 기름 탱크(13)에 접속되어 있다. 유압 펌프(1)의 흡입 포트(16)는, 흡입 배관(20)을 통해 기름 탱크(13)에 접속되어 있다. 유압 펌프(1)는, 기름 탱크(13)로부터 흡입 배관(20)을 통해 공급된 작동유를 흡입한다. 유압 펌프(1)의 토출 포트(15)는, 토출 배관(21)을 통해 제어 밸브(22)에 접속되어 있다. 유압 펌프(1)는, 압유를 토출 배관(21)을 통해 제어 밸브(22)로 압송한다. 제어 밸브(22)는, 유압 셔블(200)의 각 유압 액추에이터(29)에 압유를 분배한다.

유압 셔블(200)은, 자주 가능한 하부 주행체(201)와, 하부 주행체(201)에 대하여 선회 가능하게 지지된 상부 선회체(202)와, 상부 선회체(202)에 마련된 프론트 작업 장치(203)를 포함한다(도 5를 참조). 프론트 작업 장치(203)는, 붐 실린더에 의해 구동되는 붐(204)과, 암 실린더에 의해 구동되는 암(205)과, 버킷 실린더에 의해 구동되는 버킷(206)을 갖는다. 유압 셔블(200)의 유압 액추에이터(29)는, 예를 들어, 붐 실린더, 암 실린더, 버킷 실린더, 선회 모터, 또는 주행 모터 등이다. 유압 액추에이터(29)로부터의 복귀유는, 제어 밸브(22) 및 리턴 배관(23)을 통해, 기름 탱크(13)로 복귀된다.

토출 배관(21), 드레인 배관(12) 및 흡입 배관(20)에는, 각각, 유압 펌프(1)의 다양한 압력을 측정하는 압력 센서(24a 내지 24c)가 마련되어 있다. 압력 센서(24a)는, 유압 펌프(1)의 토출 압력을 측정한다. 압력 센서(24b)는, 유압 펌프(1)의 드레인 압력을 측정한다. 압력 센서(24c)는, 유압 펌프(1)의 흡입 압력을 측정한다. 압력 센서(24a 내지 24c)의 각 출력 신호는, 유압 셔블(200)의 다양한 동작을 제어(예를 들어, 유압 펌프(1), 제어 밸브(22) 및 원동기(30)의 동작을 제어)하는 제어 장치(25)에 입력된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 압력 센서(24a 내지 24c)를 통합하여, 「압력 센서(24)」라고도 칭한다.

제어 장치(25)는, 압력 센서(24)의 출력 신호로부터 유압 펌프(1)의 압력의 측정값을 연산한다. 또한, 제어 장치(25)는, 이 측정값의 시계열 데이터로부터 유압 펌프(1)의 압력 파형의 진폭을 연산하는 연산부와, 유압 펌프(1)의 이상의 유무를 판정하기 위한 역치를 기억하는 기억부를 갖는다. 제어 장치(25)는, 압력 파형의 진폭과 역치를 비교함으로써 유압 펌프(1)의 진단을 행하고, 진단 결과를 알림 장치(26)에 출력한다. 또한, 제어 장치(25)는, 유압 펌프(1)의 진단을 행하기 위한 진단 조건으로서 유압 셔블(200)에 특정 동작을 행하게 하는 동작 지시를 알림 장치(26)에 출력한다.

알림 장치(26)는, 이 진단 결과 또는 동작 지시를, 유압 셔블(200)의 오퍼레이터, 즉 유압 셔블(200)의 탑승자에게 알린다. 알림 장치(26)는, 유압 셔블(200)의 관리자를 비롯한 오퍼레이터 이외의 유저에게 알려도 된다. 오퍼레이터는, 알림 장치(26)에 의해 알려진 동작 지시에 따라서, 조작 레버(27) 및 엔진 컨트롤 다이얼(28)(이하 「EC 다이얼(28)」이라고도 칭함)을 조작하여, 유압 펌프(1)가 진단 가능한 상태로 되도록 유압 셔블(200)을 동작시킨다. 또한, EC 다이얼(28)은, 원동기(30)인 엔진의 회전수를 조작하기 위한 조작 장치이다. 조작 레버(27)는, 하부 주행체(201), 상부 선회체(202) 및 프론트 작업 장치(203)와 같은 유압 셔블(200)을 구성하는 각 장치를 조작하기 위한 조작 장치이다.

또한, 제어 장치(25)는, 오퍼레이터에 의한 조작 레버(27) 및 EC 다이얼(28)의 조작을 받아, 유압 셔블(200)의 동작을 제어한다. 구체적으로는, 조작 레버(27) 및 EC 다이얼(28)로부터 출력된 조작 신호는, 제어 장치(25)에 입력된다. 제어 장치(25)는, 입력된 조작 신호에 따라서, 제어 밸브(22), 원동기(30) 및 유압 펌프(1)의 동작을 제어한다. 이때, 제어 장치(25)는, 동작 지시에 따른 조작(진단용 동작에 대응하는 조작)이 행해지고 있는 경우에 기대되는 유압 셔블(200)의 자세(진단용 자세)나 유압 펌프(1)의 압력(진단용의 압력)으로 되어 있는지를 감시하고, 진단 조건을 충족하는 경우에, 유압 펌프(1)의 진단을 행한다.

도 3은 도 1에 나타내는 유압 펌프(1)의 이상 시에 있어서의 압력의 시간 변화를 설명하는 도면이다. 도 3의 횡축은 시간을 나타내고, 도 3의 종축은 유압 펌프(1)의 압력을 나타낸다. 도 3은, 복수의 피스톤(5) 중 일부에 손상이 발생한 경우에 있어서의 유압 펌프(1)의 압력의 시간 변화를 나타내고 있다.

상기한 바와 같이 유압 펌프(1)가 원동기(30)에 의해 구동되면, 실린더 블록(4)이 회전하고, 피스톤(5)이 실린더 구멍(14) 내에서 왕복 운동한다. 이때, 실린더 구멍(14) 내의 압유의 일부는, 실린더 구멍(14)과 피스톤(5)의 간극, 및 슈(18)와 사판(6)의 간극을 통해, 케이싱(2)의 드레인 유실(10)로 누출된다. 피스톤(5), 실린더 구멍(14) 또는 슈(18)에 어떠한 손상이 발생한 경우, 이들의 간극이 커진다. 이들의 간극이 커지면, 토출 포트(15), 흡입 포트(16) 또는 드레인 포트(11)와, 드레인 유실(10) 사이의 작동유의 이동량이 증가한다. 이 경우, 토출 포트(15), 흡입 포트(16) 또는 드레인 포트(11)에 있어서의 압력(토출 압력, 흡입 압력 또는 드레인 압력)이 변화한다.

구체적으로는, 손상된 피스톤(5), 실린더 구멍(14) 또는 슈(18)가, 토출 포트(15)를 통과할 때, 드레인 유실(10)의 압력이 상승한다. 그리고 도 3에 도시한 바와 같이, 유압 펌프(1)의 각 포트에 접속된 배관에는, 유압 펌프(1)의 회전 주기의 정수배에 일치하는 주기를 갖는 압력 맥동(도 3의 파선)이 발생하는 것이 상정된다. 상정되는 압력 맥동의 진폭을 역치와 비교함으로써, 유압 펌프(1)의 진단을 행하는 것이 가능해진다.

그러나, 통상, 예를 들어 사판(6)의 틸팅에 기인하는 압력의 시간 변화에 있어서의 변화 폭이나, 유압 셔블(200)의 가동에 기인하는 압력의 시간 변화에 있어서의 변화 폭은, 이 압력 맥동의 진폭의 범위(즉 유압 펌프(1)의 이상에 기인하는 압력의 시간 변화에 있어서의 변화 폭)보다도 크다. 따라서, 유압 펌프(1)의 진단을 정확하게 행하기 위해서는, 유압 펌프(1)의 압력의 시간 변화가, 유압 펌프(1)의 이상에 기인하는 변화인지 여부를 구별하는 것이 중요하다.

도 4는 도 1에 나타내는 유압 펌프(1)의 진단 장치(40)를 포함하는 유압 셔블(200)의 기능적 구성을 설명하는 블록도이다. 도 5는 도 4에 나타내는 동작 지시부(42)에 의해 출력된 동작 지시의 표시예를 도시하는 도면이다. 도 6은 도 4에 나타내는 측정 조건 설정부(44)에 의해 설정되는 샘플링 레이트를 설명하는 도면이다. 도 7은 도 6에 나타내는 측정값의 확률 밀도의 분포를 도시하는 도면이다. 도 8은 도 4에 나타내는 이상 판정부(47)의 판정 결과의 표시예를 도시하는 도면이다.

유압 펌프(1)의 진단 장치(40)는, 프로세서 및 기억 장치를 포함하여 구성되고, 프로세서가 기억 장치에 기억된 프로그램을 실행함으로써, 진단 장치(40)의 각종 기능을 실현한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 유압 펌프(1)의 진단 장치(40)는, 유압 셔블(200)의 제어 장치(25) 내에 실장되어 있다.

진단 장치(40)의 입력 측에는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 유압 셔블(200)에 탑재된, 온도 센서(31)와, 자세 센서(32)와, 회전수 센서(33)와, 조작량 센서(34)와, 압력 센서(24)가 접속되어 있다. 온도 센서(31)는, 작동유의 온도를 측정하는 센서이다. 자세 센서(32)는, 유압 셔블(200)의 자세를 측정하는 센서이다. 자세 센서(32)는, 붐(204)의 회동 각도를 측정하는 붐 각도 센서와, 암(205)의 회동 각도를 측정하는 암 각도 센서와, 버킷(206)의 회동 각도를 측정하는 버킷 각도 센서와, 상부 선회체(202)의 선회 각도를 측정하는 선회 각도 센서를 포함한다. 회전수 센서(33)는, 원동기(30)의 회전수를 측정하는 센서이다. 조작량 센서(34)는, 조작 레버(27) 및 EC 다이얼(28)의 각 조작량을 측정하는 센서이다.

진단 장치(40)의 출력 측에는, 표시 장치(35)가 접속되어 있다. 표시 장치(35)는, 알림 장치(26)의 일부이며, 본 실시 형태에 있어서는 유압 셔블(200)의 운전실에 마련된 디스플레이이다. 또한, 진단 장치(40)가 유압 셔블(200)의 외부에 마련되어 있을 경우, 표시 장치(35)는, 예를 들어, 유압 셔블(200)로부터 이격된 위치에 있는 유압 셔블(200) 이외의 다른 건설 기계를 전체적으로 관리하는 관리자 등, 유압 셔블(200)의 오퍼레이터 이외의 유저의 정보 단말기에 마련된 디스플레이를 포함할 수 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 진단 장치(40)는, 진단 조건 설정부(41)와, 측정 실행부(45)와, 연산부(46)와, 이상 판정부(47)와, 출력부(48)를 갖는다.

진단 조건 설정부(41)는, 유압 펌프(1)의 진단 조건을 설정한다. 예를 들어, 진단 조건은, 유압 셔블(200)의 상태 또는 동작에 관한 조건과, 유압 펌프(1)의 압력의 측정에 관한 조건을 포함한다. 구체적으로는, 진단 조건 설정부(41)는, 동작 지시부(42)와, 감시부(43)와, 측정 조건 설정부(44)를 갖는다.

동작 지시부(42)는, 유압 펌프(1)가 진단 가능한 상태로 되도록 유압 셔블(200)에 대하여 특정 동작을 행하게 하는 동작 지시를, 출력부(48)에 출력한다. 출력부(48)는, 동작 지시부(42)에 의해 출력된 동작 지시를 표시 장치(35)에 표시시킨다. 본 실시 형태에 있어서는, 동작 지시는, 유압 펌프(1)의 회전수, 작동유의 온도, 그리고 유압 셔블(200)의 자세 및 적하 등의 상태가, 유압 펌프(1)의 진단에 적합한 상태로 이행하도록, 유압 셔블(200)에 대하여 특정 동작을 행하게 하는 것을, 오퍼레이터에게 지시하기 위한 정보이다.

본 실시 형태에 있어서, 동작 지시부(42)는, 유압 셔블(200)의 프론트 작업 장치(203)(예를 들어 붐(204), 붐(204) 및 암(205))가, 소정의 진단용 자세로 된 후에 소정의 진단용 동작을 행하도록, 유압 셔블(200)의 실제 자세와 진단용 자세의 차이를 오퍼레이터에게 나타내면서, 유압 셔블(200)에 진단용 동작을 행하게 하는 조작을 오퍼레이터에게 지시하는 화면을, 표시 장치(35)에 표시시키는 동작 지시를 출력한다.

보다 구체적으로는, 동작 지시부(42)에 의해 출력되는 동작 지시는, 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 동작 지시(53) 및 제2 동작 지시(54)를 포함해도 된다. 제1 동작 지시(53)는, 유압 셔블(200)을 소정의 상태로 이행시키는 동작 지시이다. 제2 동작 지시(54)는, 제1 동작 지시(53)에 의해 소정의 상태로 이행한 유압 셔블(200)에 대하여 소정의 동작을 행하게 하는 동작 지시이다.

도 5는 제1 동작 지시(53) 및 제2 동작 지시(54)를 포함하는 화면(51)이 표시 장치(35)에 표시된 예를 나타내고 있다. 도 5의 예에서는, 제1 동작 지시(53)는, 유압 셔블(200)의 버킷(206)을 비어 있는 상태로 하고, 각 항목(55)의 실측값(Value)이 목표 범위(Target)에 들어가도록 조정할 것을, 오퍼레이터에게 지시하고 있다. 즉, 도 5에 나타내는 실측값(Value)이 유압 셔블(200)의 실제 자세에 대응하는 정보의 일례이며, 도 5에 나타내는 목표 범위(Target)가 진단용 자세에 대응하는 정보의 일례이다. 동작 지시부(42)는, 이 실측값(Value) 및 목표 범위(Target)의 양쪽을 표시하는 화면(51)을 표시 장치(35)에 표시시킴으로써, 유압 셔블(200)의 실제 자세와 진단용 자세의 차이를 오퍼레이터에게 나타내고 있다.

도 5의 예에서는, 제2 동작 지시(54)는, 제1 동작 지시(53)에 따른 조작 후, EC 다이얼(28)을 조작하여 원동기(30)의 회전수를 최소로 하고, 조작 레버(27)의 붐 상승 조작 레버를 풀 스트로크 조작하여 30초간 릴리프시킬 것을, 오퍼레이터에게 지시하고 있다.

또한, 유압 셔블(200)의 실제 자세와 진단용 자세의 차이를 오퍼레이터에게 나타내는 다른 방법으로서는, 예를 들어, 실제 자세와 진단용 자세에 대응하는 2개의 유압 셔블(200)의 측면도 또는 그 일부를 화면(51)의 화상 표시 영역(52)에 표시하거나, 상기의 실측값(Value)과 목표 범위(Target)의 차분을 화면(51)에 표시하거나 하는 것을 들 수 있다.

오퍼레이터가 제1 동작 지시(53) 및 제2 동작 지시(54)에 따라서 유압 셔블(200)을 조작함으로써, 유압 펌프(1)의 회전수, 작동유의 온도, 그리고 유압 셔블(200)의 자세 및 적하 등의 상태가, 유압 펌프(1)의 진단에 적합한 정상 상태가 된다. 진단 장치(40)는, 이 정상 상태 중에 유압 펌프(1)의 압력을 측정하여, 유압 펌프(1)의 진단을 행한다. 특히, 진단 장치(40)는, 제2 동작 지시(54)에 따라서, 조작 레버(27)의 붐 상승 조작 레버를 풀 스트로크 조작하여 30초간 릴리프시키는 도중에, 유압 펌프(1)의 압력을 측정한다.

이에 의해, 진단 장치(40)는, 유압 셔블(200)의 상태 또는 동작에 관한 조건을 항상 동일한 조건으로 하여, 유압 펌프(1)의 압력을 안정적으로 측정할 수 있다. 따라서, 진단 장치(40)는, 당해 압력의 시간 변화가, 유압 펌프(1)의 이상에 기인하는 변화인지 여부를 명확하게 구별할 수 있다. 따라서, 진단 장치(40)는, 유압 펌프(1)의 진단을 정확하고 또한 안정적으로 행할 수 있다.

감시부(43)는, 온도 센서(31), 자세 센서(32), 회전수 센서(33), 조작량 센서(34) 및 압력 센서(24)의 각 측정값을 취득하고, 오퍼레이터가 동작 지시부(42)로부터의 동작 지시에 따라서 유압 셔블(200)을 조작하고 있는지를 감시한다. 감시부(43)는, 이들 센서 측정값이나 감시 결과를 출력부(48)에 출력한다. 출력부(48)는, 감시부(43)에 의해 출력된 감시 결과 등을 표시 장치(35)에 표시시킨다.

이에 의해, 진단 장치(40)는, 오퍼레이터가 동작 지시부(42)의 동작 지시에 따라서 유압 셔블(200)을 조작하고 있는지 여부를 오퍼레이터에게 알릴 수 있다. 오퍼레이터는, 조작 레버(27) 또는 EC 다이얼(28)의 조작량을 조기에 조정할 수 있다. 따라서, 진단 장치(40)는, 유압 셔블(200)의 상태 또는 동작에 관한 조건을 확실하게 동일한 조건으로 하여, 작동유의 압력을 측정할 수 있으므로, 유압 펌프(1)의 진단을 더 정확하고 또한 안정적으로 행할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 진단 장치(40)는, 상기한 바와 같이 진단용 자세에 대응하는 감시부(43)의 감시 파라미터와, 진단용 동작에 대응하는 감시부(43)의 감시 파라미터의 변화 양태를 감시 기준으로 하여 기억하고 있다. 진단 장치(40)는, 감시 기준이 되는 파라미터와 실제 감시 결과의 괴리 상황에 기초하여, 동작 지시부(42)에 의해 지시된 진단용 자세가 되었는지 여부를 판정하거나, 진단용 동작이 행해졌는지 여부를 판정하거나 한다. 그리고 진단 장치(40)는, 당해 진단용 자세가 되지 않은 경우, 또는 진단용 동작이 행해지지 않은 경우에는, 적절한 조건(권장 자세 및 권장 동작)에서의 진단을 행할 수 없었음을 나타내는 정보(예를 들어 「진단에 실패했습니다」라는 문자 정보)를 표시 장치(35)에 표시시킨다. 또한, 이들의 경우, 진단 장치(40)는, 동작 지시부(42)에 대하여, 다시 진단용 자세가 된 후에 진단용 동작이 행해지는 동작 지시를 행하게 한다. 또한, 진단 장치(40)는, 적절한 조건에서의 진단이 행해진 경우에도, 당해 진단이 행해졌음을 나타내는 정보(예를 들어 「진단에 성공했습니다」라는 문자 정보)를 표시 장치(35)에 표시시킬 수 있다.

측정 조건 설정부(44)는, 유압 펌프(1)의 압력의 측정에 관한 조건을, 측정 실행부(45)에 설정한다. 구체적으로는, 측정 조건 설정부(44)는, 유압 셔블(200)의 특정 동작 중(즉 진단용 동작 중)에 있어서의 압력의 측정 시의 샘플링 조건을, 측정 실행부(45)에 설정한다. 상세하게는, 측정 조건 설정부(44)는, 유압 펌프(1)의 압력의 측정 시의 샘플링 레이트를 설정한다. 측정 조건 설정부(44)에 의해 설정되는 샘플링 레이트의 상세에 대해서는, 도 6 및 도 7을 사용하여 후술한다.

측정 실행부(45)는, 측정 조건 설정부(44)에 의해 설정된 조건에 따라서, 유압 셔블(200)의 특정 동작 중에 있어서의 유압 펌프(1)의 압력을 측정한다. 구체적으로는, 측정 실행부(45)는, 측정 조건 설정부(44)에 의해 설정된 샘플링 레이트에 의해, 유압 펌프(1)의 압력을 샘플링한다. 측정 실행부(45)는, 압력 센서(24a 내지 24c) 중 적어도 1개의 압력 센서(24)에 의해 유압 펌프(1)의 압력을, 소정의 샘플링 시간에 걸쳐서 샘플링한다. 이 샘플링에 의해, 측정 실행부(45)는, 당해 압력의 측정값을 이산적으로 취득한다. 측정 실행부(45)에 의해 취득된 당해 압력의 측정값은, 이산적으로 취득된 당해 압력의 시계열 데이터이다. 측정 실행부(45)는, 취득된 측정값을, 연산부(46)에 출력한다.

연산부(46)는, 취득된 당해 압력의 측정값에 기초하여, 당해 압력의 시간 변화로서 상정되는 압력 맥동의 진폭을 연산한다. 즉, 연산부(46)는, 측정 조건 설정부(44)에 의해 설정된 샘플링 조건(구체적으로는 샘플링 레이트)에 의해 유압 셔블(200)의 특정 동작 중에 샘플링된 유압 펌프(1)의 압력의 측정값을 취득하고, 취득된 당해 압력의 측정값에 기초하여, 유압 펌프(1)의 압력 맥동의 진폭을 연산한다. 구체적으로는, 연산부(46)는, 측정 조건 설정부(44)에 의해 설정된 샘플링 레이트에 의해 이산적으로 취득된 당해 압력의 측정값에 대하여 통계적 처리를 행함으로써 당해 압력의 측정값의 범위를 연산함으로써, 압력 맥동의 진폭의 범위(흔들림 폭)를 연산한다. 연산부(46)는, 이산적으로 취득된 당해 압력의 측정값의 분산을 연산하고, 연산된 분산으로부터, 압력 맥동의 진폭을 연산해도 된다. 연산부(46)는, 연산된 압력 맥동의 진폭을, 이상 판정부(47)에 출력한다.

이상 판정부(47)는, 연산부(46)에 의해 연산된 압력 맥동의 진폭에 기초하여, 유압 펌프(1)의 이상의 유무를 판정한다. 구체적으로는, 이상 판정부(47)는, 유압 펌프(1)의 이상의 유무를 판정하기 위한 역치를 미리 기억하고 있다. 이상 판정부(47)는, 연산부(46)에 의해 연산된 압력 맥동의 진폭이, 미리 기억된 역치 이상인 경우, 유압 펌프(1)에 이상이 있다고 판정한다. 이상 판정부(47)는, 연산부(46)에 의해 연산된 압력 맥동의 진폭이, 미리 기억된 역치 미만인 경우, 유압 펌프(1)는 정상이라고 판정한다. 이상 판정부(47)는, 유압 펌프(1)의 이상 판정 결과를 출력부(48)에 출력한다.

또한, 이상 판정부(47)는, 크기가 다른 복수의 역치를 미리 기억하고 있어도 된다. 크기가 다른 복수의 역치는, 유압 펌프(1)의 이상도를 특정하기 위한 역치이다. 이상 판정부(47)는, 연산부(46)에 의해 연산된 압력 맥동의 진폭을, 크기가 다른 복수의 역치와 비교함으로써, 유압 펌프(1)의 이상도를 특정한다. 이상 판정부(47)는, 특정된 유압 펌프(1)의 이상도를 출력부(48)에 출력한다. 출력부(48)는, 이상 판정부(47)에 의해 특정된 유압 펌프(1)의 이상도를, 표시 장치(35)에 출력하여 표시시킨다.

이에 의해, 진단 장치(40)는, 유압 펌프(1)의 이상이 어느 정도 중대한지를 정량적으로 나타내고, 유압 펌프(1)에 중대한 이상이 발생하는 예조를 유저에게 알릴 수 있다. 유저는, 유압 펌프(1)가 고장나기 전에 유압 펌프(1)의 수리 또는 교환의 시기를 계획할 수 있다. 따라서, 진단 장치(40)는, 유압 셔블(200)의 다운 타임을 대폭으로 단축할 수 있어, 유압 셔블(200)의 생산성을 향상시킬 수 있다.

여기서, 도 6 및 도 7을 사용하여, 측정 조건 설정부(44)에 의해 설정되는 샘플링 레이트에 대해서 설명한다. 상기한 바와 같이 피스톤(5), 실린더 구멍(14) 또는 슈(18)에 어떠한 손상이 발생한 경우, 유압 펌프(1)의 드레인 압력, 토출 압력 또는 흡입 압력에는, 압력 맥동이 발생하는 것이 상정된다. 이 압력 맥동의 정확한 압력 파형을 취득하기 위해서는, 일반적으로는, 압력 맥동의 주파수( 이하 「맥동 주파수」라고도 칭함)의 10배 이상이라는 고시간 분해능으로 유압 펌프(1)의 압력을 샘플링하는 것이 필요해진다. 또한, 압력 파형으로부터 유압 펌프(1)의 진단을 행하는 방법으로서는, 고시간 분해능으로 샘플링된 압력 파형을 주파수 분석하는 방법이 있다.

그러나, 주파수 분석의 방법을 사용하여 유압 펌프(1)의 진단을 행하는 경우, 압력 측정 기기 및 연산 처리 장치의 비용이 매우 높아진다. 또한, 유압 펌프(1)의 회전수는 원동기(30)의 회전수의 변화의 영향을 직접 받지만, 원동기(30)의 회전수는 유압 셔블(200)의 가동 중에 시시각각 변화하므로, 압력의 주파수 성분을 안정적으로 취득할 수 없을 가능성이 있다. 따라서, 주파수 분석의 방법을 사용하여 유압 펌프(1)의 진단을 행해도, 정확한 진단을 행하는 것이 곤란하다.

그래서, 본 실시 형태의 진단 장치(40)에서는, 유압 펌프(1)의 압력의 주파수(맥동 주파수)보다 작은 샘플링 레이트에 의해 당해 압력을 샘플링한다. 진단 장치(40)는, 설정된 샘플링 레이트에 의해 이산적으로 취득된 당해 압력의 측정값에 대하여 통계적 처리를 행함으로써, 당해 압력의 시간 변화로서 상정되는 압력 맥동의 진폭을 연산한다. 진단 장치(40)는, 연산된 압력 맥동의 진폭에 기초하여, 유압 펌프(1)의 이상의 유무를 판정한다. 이와 같이 하여 진단 장치(40)는, 유압 펌프(1)의 진단을 행한다.

단, 진단 장치(40)는, 유압 펌프(1)의 압력의 주파수(맥동 주파수)의 0.5n배(n은 정수) 근방의 샘플링 레이트를 피하여, 당해 압력을 샘플링한다. 예를 들어, 도 6의 상단의 그래프(61)에 나타내는 바와 같이, 유압 펌프(1)에 압력 맥동이 발생하고 있고, 당해 압력의 주파수(맥동 주파수)의 0.5배의 샘플링 레이트에 의해 당해 압력을 샘플링하는 경우를 생각한다. 이 경우, 진단 장치(40)는, 당해 압력의 파형(63)(즉 압력 맥동의 파형)의 주파수의 0.5배의 샘플링 레이트에 의해, 당해 압력의 측정값(64)을 취득하게 된다. 취득된 측정값(64)의 범위(측정값(64)의 최댓값으로부터 최솟값까지의 범위)는, 파형(63)의 진폭의 범위(정방향의 진폭의 피크값으로부터 부방향의 진폭의 피크값까지의 범위)와는 다르다. 도 7의 「부호 64」와 「부호 63」을 비교해도 명백한 바와 같이, 측정값(64)의 확률 밀도의 분포는, 파형(63)의 확률 밀도의 분포와는 명확하게 다르다. 이러한 사상은, 당해 압력의 파형(63)의 주파수의 0.5n배 근방의 샘플링 레이트에 의해 당해 압력을 측정하는 경우에 대해서도 마찬가지이다. 따라서, 진단 장치(40)는, 유압 펌프(1)의 압력의 주파수(맥동 주파수)의 0.5n배 근방의 샘플링 레이트에 의해 당해 압력을 샘플링하면, 당해 압력의 시간 변화로서 상정되는 압력 맥동의 진폭의 전 범위를 망라하도록 연산하는 것이 곤란하다.

한편, 예를 들어, 도 6의 하단의 그래프(62)에 나타내는 바와 같이, 유압 펌프(1)에 압력 맥동이 발생하고 있고, 유압 펌프(1)의 압력의 주파수(맥동 주파수)의 주파수의 0.5n배 근방의 샘플링 레이트를 피하고, 당해 압력을 샘플링하는 경우를 생각한다. 이 경우, 진단 장치(40)는, 당해 압력의 측정값(65)을 취득하게 된다. 취득된 측정값(65)의 범위(측정값(65)의 최댓값으로부터 최솟값까지의 범위)는, 파형(63)의 진폭의 범위(정방향의 진폭의 피크값으로부터 부방향의 진폭의 피크값까지의 범위)와 일치하고 있다. 도 7의 「부호 65」와 「부호 63」을 비교해도 명백한 바와 같이, 측정값(65)의 확률 밀도의 분포는, 파형(63)의 확률 밀도의 분포와는 대략 일치하고 있다. 따라서, 진단 장치(40)는, 유압 펌프(1)의 압력의 주파수(맥동 주파수)의 0.5n배 근방의 샘플링 레이트를 피하여 당해 압력을 샘플링하면, 당해 압력의 시간 변화로서 상정되는 압력 맥동의 진폭의 전 범위를 망라하도록 연산하는 것이 가능해진다. 유압 펌프(1)의 압력의 주파수(맥동 주파수)의 0.5n배 근방의 샘플링 레이트를 피한 샘플링 레이트는, 압력 맥동의 진폭의 전 범위를 연산 가능한 샘플링 레이트이다.

또한, 유압 펌프(1)의 압력의 주파수는, 특허문헌 1에 나타내는 바와 같이, 유압 펌프(1)의 회전수, 즉 원동기(30)의 회전수와, 유압 펌프(1)의 피스톤(5)의 수로부터 구할 수 있다. 유압 펌프(1)의 압력의 주파수의 0.5n배 근방의 샘플링 레이트는, 샘플링 시간의 역수로부터 구할 수 있다.

이러한 것으로부터, 측정 조건 설정부(44)는, 유압 펌프(1)의 압력을 측정 시의 샘플링 레이트를, 당해 압력의 주파수(맥동 주파수)보다 작고, 또한 압력 맥동의 진폭의 전 범위를 연산 가능한 샘플링 레이트로 설정한다. 측정 실행부(45)는, 측정 조건 설정부(44)에 의해 설정된 샘플링 레이트에 의해, 유압 펌프(1)의 압력을 샘플링한다. 연산부(46)는, 측정 조건 설정부(44)에 의해 설정된 샘플링 레이트에 의해 이산적으로 취득된 당해 압력의 측정값의 범위를 연산함으로써, 압력 맥동의 진폭의 범위를 연산한다. 이상 판정부(47)는, 연산부(46)에 의해 연산된 압력 맥동의 진폭에 기초하여, 유압 펌프(1)의 이상의 유무를 판정한다.

이에 의해, 진단 장치(40)는, 주파수 분석의 방법을 사용하는 경우보다도 대폭 낮은 샘플링 레이트에 의해 유압 펌프(1)의 압력을 샘플링해도, 유압 펌프(1)의 이상의 유무를 판정하기에 충분한 정밀도 및 확실도를 갖는 압력 맥동의 진폭을 취득할 수 있다. 따라서, 진단 장치(40)는, 유압 펌프(1)의 정확하고 또한 안정적인 진단을 용이하게 행할 수 있다.

출력부(48)는, 동작 지시부(42)에 의해 출력된 동작 지시나, 감시부(43)에 의해 출력된 감시 결과 등을, 표시 장치(35)에 출력하여 표시시킨다. 또한, 출력부(48)는, 이상 판정부(47)의 판정 결과를, 표시 장치(35)에 출력하여 표시시킨다. 출력부(48)는, 이상 판정부(47)의 판정 결과를, 수치, 문자, 그림, 색 등을 사용하여 표시 장치(35)에 표시시킨다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 유압 셔블(200)에는, 유압 펌프(1)가 복수 탑재되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 연산부(46)는, 복수의 유압 펌프(1) 각각에 대하여 당해 압력의 측정값을 취득하여, 복수의 유압 펌프(1) 각각에 대하여 압력 맥동의 진폭을 연산한다. 이상 판정부(47)는, 복수의 유압 펌프(1) 각각에 대하여 이상의 유무를 판정한다. 출력부(48)는, 복수의 유압 펌프(1) 각각에 대한 이상 판정부(47)의 판정 결과를 아울러 표시 장치(35)의 한 화면에 표시시킨다.

도 8은 이상 판정부(47)의 판정 결과를 표시하는 영역(82)을 포함하는 화면(81)이 표시 장치(35)에 표시된 예를 나타내고 있다. 도 8의 예에서는, 복수의 유압 펌프(1)로서, 4개의 유압 펌프(83 내지 86) 각각에 대한 이상 판정 결과(87)가 아울러 화면(81)에 표시되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 표시 장치(35)는, 유압 셔블(200)에 있어서의 유압 펌프(83 내지 86)의 탑재 레이아웃을 모식적으로 표시한 뒤에, 이상 판정부(47)에 의한 유압 펌프(83 내지 86)의 진단 결과를 이것에 겹쳐 표시한다.

이에 의해, 진단 장치(40)는, 동일한 유압 셔블(200)에 탑재된 복수의 유압 펌프(1)의 진단 결과를, 유저가 직감적으로 비교하기 쉽도록 표시 장치(35)에 표시시킬 수 있다.

도 9는 도 4에 나타내는 진단 장치(40)에 의해 행해지는 진단 처리의 흐름도이다.

진단 장치(40)는, 유압 펌프(1)의 이상의 유무를 판정하기 위한 역치 Pa(0)과, 유압 펌프(1)의 이상도를 특정하기 위한 역치 Pa(i)(i=1 내지 n)를 사용하여, 도 9에 나타내는 진단 처리를 행한다. 도 9의 예에서는, 인수 i가 클수록, 역치 Pa(i)는 작아지고, 유압 펌프(1)의 이상도는 낮아지도록 정해져 있다.

역치 Pa(0) 및 역치 Pa(i)는 미리 정해진 값이어도 되고, 유압 펌프(1)의 압력의 측정 시에 연산된 값이어도 된다. 역치 Pa(0) 및 역치 Pa(i)는 동일한 유압 셔블(200)에 탑재된 동일 종류의 다른 유압 펌프(1)에 있어서 측정된 압력의 시간 평균값으로부터 연산된 값이어도 되고, 당해 다른 유압 펌프(1)에 있어서 연산된 압력 맥동의 진폭으로부터 연산된 값이어도 된다. 역치 Pa(0) 및 역치 Pa(i)는 유압 펌프(1)의 회전수를 비롯한 유압 펌프(1)의 동작 상황으로부터 경험적으로 구해지는 값이어도 된다.

스텝 s1에 있어서, 진단 장치(40)는, 유압 펌프(1)의 압력을 측정하고, 당해 압력의 측정값을 취득한다.

스텝 s2에 있어서, 진단 장치(40)는, 취득된 측정값에 기초하여, 압력 맥동의 진폭 Pa를 연산한다.

스텝 s3에 있어서, 진단 장치(40)는, 연산된 압력 맥동의 진폭 Pa가 역치 Pa(0) 이상인지 여부를 판정한다. 진단 장치(40)는, 압력 맥동의 진폭 Pa가 역치 Pa(0) 미만인 경우, 스텝 s4로 이행한다. 진단 장치(40)는, 압력 맥동의 진폭 Pa가 역치 Pa(0) 이상인 경우, 스텝 s5로 이행한다.

스텝 s4에 있어서, 진단 장치(40)는, 유압 펌프(1)는 정상이라고 판정한다. 그 후, 진단 장치(40)는, 스텝 s10으로 이행한다.

스텝 s5에 있어서, 진단 장치(40)는, 유압 펌프(1)에 이상이 있다고 판정한다.

스텝 s6에 있어서, 진단 장치(40)는, 역치 Pa(i)의 인수 i를 그 하한값 1로 설정한다.

스텝 s7에 있어서, 진단 장치(40)는, 역치 Pa(i)의 인수 i가 그 상한값 n보다 큰지 여부를 판정한다. 진단 장치(40)는, 인수 i가 그 상한값 n보다 큰 경우, 스텝 s10으로 이행한다. 진단 장치(40)는, 인수 i가 그 상한값 n 이하인 경우, 스텝 s8로 이행한다.

스텝 s8에 있어서, 진단 장치(40)는, 연산된 압력 맥동의 진폭 Pa가 역치 Pa(i) 이상인지 여부를 판정한다. 진단 장치(40)는, 압력 맥동의 진폭 Pa가 역치 Pa(i) 이상인 경우, 역치 Pa(i)에 대응하는 유압 펌프(1)의 이상도를 특정한다. 그 후, 진단 장치(40)는, 스텝 s10으로 이행한다. 역치 Pa(i)에 대응하는 유압 펌프(1)의 이상도는 미리 정해져 있다. 한편, 진단 장치(40)는, 압력 맥동의 진폭 Pa가 역치 Pa(i) 미만인 경우, 스텝 s9로 이행한다.

스텝 s9에 있어서, 진단 장치(40)는, 역치 Pa(i)의 인수 i를 인크리먼트한다. 그 후, 진단 장치(40)는, 스텝 s7로 이행한다.

스텝 s10에 있어서, 진단 장치(40)는, 유압 펌프(1)의 이상의 유무의 판정 결과, 및 특정된 유압 펌프(1)의 이상도를, 표시 장치(35)에 출력하여 표시시킨다. 그 후, 진단 장치(40)는, 도 9에 나타내는 진단 처리를 종료한다.

도 10은 도 9에 나타내는 진단 처리에 의해 특정된 유압 펌프(1)의 이상도의 표시예를 도시하는 도면이다.

도 10은 복수의 유압 펌프(1)로서, 2개의 유압 펌프(103, 104)의 각 이상도의 추이를 표시하는 영역(102)을 포함하는 화면(101)이 표시 장치(35)에 표시된 예를 나타내고 있다. 도 10의 예에서는, 과거부터 현재까지의 소정 기간에 있어서의 유압 펌프(103, 104)의 이상도의 추이가 아울러 화면(101)에 표시되어 있다. 도 10의 예에서는, 유저는, 화면(101)의 아이콘(105)을 탭함으로써, 예를 들어 이상도의 추이를 표시하는 기간을 변경하는 등, 영역(102)의 표시 내용을 변경할 수 있다. 도 10의 예에서는, 유압 펌프(104)의 이상도는 대략 안정되어 있는 것을 나타내고 있다. 도 10의 예에서는, 유압 펌프(103)의 이상도가 어떤 시점부터 급격하게 상승하고 있어, 유압 펌프(103)에 중대한 이상이 발생한 것을 나타내고 있다. 진단 장치(40)는, 도 10에 나타내는 유압 펌프(103)와 같이 중대한 이상이 발생하는 예조를, 유저에게 알릴 수 있으므로, 유압 펌프(1)의 수리 또는 교환을 재촉할 수 있다.

이상과 같이, 진단 장치(40)는, 유압 셔블(200)에 탑재되고, 또한 유압 셔블(200)의 원동기(30)로 구동됨으로써 유압 셔블(200)의 유압 액추에이터(29)에 압유를 공급하는 유압 펌프(1)의 진단 장치이다. 진단 장치(40)는, 유압 액추에이터(29)에 대하여 특정 동작을 행하게 하는 동작 지시를 출력하는 동작 지시부(42)와, 특정 동작 중에 있어서의 유압 펌프(1)의 압력의 측정 시의 샘플링 조건을 설정하는 측정 조건 설정부(44)와, 설정된 샘플링 조건에 따라 특정 동작 중에 샘플링된 압력의 측정값을 취득하고, 유압 펌프(1)의 압력 맥동의 진폭을 연산하는 연산부(46)와, 연산된 압력 맥동의 진폭에 기초하여, 유압 펌프(1)의 이상의 유무를 판정하는 이상 판정부(47)와, 이상 판정부(47)의 판정 결과를 표시 장치(35)에 출력하는 출력부(48)를 갖는다.

이에 의해, 진단 장치(40)는, 유압 셔블(200)의 상태 또는 동작에 관한 조건을 항상 동일한 조건으로 하여, 유압 펌프(1)의 압력을 안정적으로 측정할 수 있다. 따라서, 진단 장치(40)는, 유압 펌프(1)의 압력의 시간 변화가, 유압 펌프(1)의 이상에 기인하는 변화인지 여부를 명확하게 구별할 수 있다. 따라서, 진단 장치(40)는, 유압 펌프(1)의 진단을 정확하고 또한 안정적으로 행할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 정확한 진단을 행하는 것이 가능한 유압 펌프(1)의 진단 장치(40)를 제공할 수 있다.

또한, 상기의 실시 형태에서는, 측정 조건 설정부(44)는, 압력 맥동의 진폭의 전 범위를 연산 가능하게 되도록, 유압 펌프(1)의 압력을 측정 시의 샘플링 레이트를, 당해 압력의 주파수(맥동 주파수)보다 작게 설정하고 있었다.

그러나 측정 조건 설정부(44)는, 압력 맥동의 진폭의 전 범위를 연산 가능하게 되도록, 유압 펌프(1)의 압력을 측정 시의 샘플링 레이트가 아닌, 유압 펌프(1)를 구동하는 원동기(30)의 회전수를 설정해도 된다. 구체적으로는, 측정 조건 설정부(44)는, 설정된 샘플링 레이트가 유압 펌프(1)의 압력의 주파수(맥동 주파수)보다 작아지도록, 원동기(30)의 회전수를 설정해도 된다. 그리고 동작 지시부(42)는, 설정된 회전수에 의해 원동기(30)를 회전시키는 동작 지시를 출력해도 된다.

이에 의해, 진단 장치(40)는, 샘플링 레이트를 적절히 설정하는 것이 어려운 경우에도, 유압 펌프(1)의 이상의 유무를 판정하기에 충분한 정밀도 및 확실도를 갖는 압력 맥동의 진폭을 취득할 수 있다. 따라서, 진단 장치(40)는, 주파수 분석의 방법을 사용하는 경우보다도, 유압 펌프(1)의 정확하고 또한 안정적인 진단을 용이하게 행할 수 있다. 진단 장치(40)는, 유압 셔블(200)에 적용하는 것이 가능해진다.

또한, 유압 셔블(200)은, 자주 가능한 하부 주행체(201)와, 하부 주행체(201)에 대하여 선회 가능하게 지지된 상부 선회체(202)와, 상부 선회체(202)에 마련된 프론트 작업 장치(203)와, 프론트 작업 장치(203)를 구동하는 유압 액추에이터(29)와, 유압 액추에이터(29)에 압유를 공급하는 유압 펌프(1)와, 유압 펌프(1)의 압력을 측정하는 압력 센서(24)와, 오퍼레이터에 대하여 다양한 정보 표시를 행하는 표시 장치(35)를 포함하는 건설 기계이다. 유압 셔블(200)은, 프론트 작업 장치(203)의 동작을 행하기 위한 조작 지시를 표시 장치(35)에 표시시키고, 또한 유압 펌프(1)의 진단을 행하는 제어 장치(25)를 구비한다. 제어 장치(25)는, 유압 셔블(200)의 실제 자세와 진단용 자세의 차이를 오퍼레이터에게 나타내면서, 유압 셔블(200)에 진단용 동작을 행하게 하는 조작을 오퍼레이터에게 지시하는 화면(51)을, 표시 장치(35)에 표시시킨다. 제어 장치(25)는, 진단용 동작 중에 있어서의 당해 압력의 측정 시의 샘플링 조건을 설정한다. 제어 장치(25)는, 설정된 샘플링 조건에 따라 진단용 동작 중에 샘플링된 당해 압력의 측정값에 기초하여 유압 펌프(1)의 압력 맥동의 진폭을 연산한다. 제어 장치(25)는, 연산된 압력 맥동의 진폭에 기초하여, 유압 펌프(1)의 이상의 유무를 판정한다. 제어 장치(25)는, 이상의 유무의 판정 결과를 표시 장치(35)에 표시시킨다.

이에 의해, 유압 셔블(200)은, 유압 셔블(200)의 상태 또는 동작에 관한 조건을 항상 동일한 조건으로 하여, 유압 펌프(1)의 압력을 안정적으로 측정할 수 있다. 따라서, 유압 셔블(200)은, 유압 펌프(1)의 압력의 시간 변화가, 유압 펌프(1)의 이상에 기인하는 변화인지 여부를 명확하게 구별할 수 있다. 따라서, 유압 셔블(200)은, 유압 펌프(1)의 진단을 정확하고 또한 안정적으로 행할 수 있다. 그러므로, 본 실시 형태에 따르면, 유압 펌프(1)의 정확한 진단을 행하는 것이 가능한 유압 셔블(200)을 제공할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상기의 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 정신을 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 변경을 행할 수 있다. 본 발명은 어떤 실시 형태의 구성을 다른 실시 형태의 구성에 추가하거나, 어떤 실시 형태의 구성을 다른 실시 형태로 치환하거나, 어떤 실시 형태의 구성의 일부를 삭제하거나 할 수 있다.

1: 유압 펌프(펌프)
24: 압력 센서
25: 제어 장치
29: 유압 액추에이터
30: 원동기
35: 표시 장치
40: 진단 장치
42: 동작 지시부
44: 측정 조건 설정부
46: 연산부
47: 이상 판정부
48: 출력부
200: 유압 셔블(건설 기계)
201: 하부 주행체
202: 상부 선회체
203: 프론트 작업 장치
204: 붐
205: 암
206: 버킷

Claims (7)

1. 건설 기계에 탑재되고, 또한 상기 건설 기계의 원동기로 구동됨으로써 상기 건설 기계의 유압 액추에이터에 압유를 공급하는 펌프의 진단 장치이며,
   상기 유압 액추에이터에 대하여 특정 동작을 행하게 하는 동작 지시를 출력하는 동작 지시부와,
   상기 특정 동작 중에 있어서의 상기 펌프의 압력의 측정 시의 샘플링 조건을 설정하는 측정 조건 설정부와,
   설정된 상기 샘플링 조건에 따라 상기 특정 동작 중에 샘플링된 상기 압력의 측정값을 취득하고, 상기 펌프의 압력 맥동의 진폭을 연산하는 연산부와,
   연산된 상기 압력 맥동의 진폭에 기초하여, 상기 펌프의 이상의 유무를 판정하는 이상 판정부와,
   상기 이상 판정부의 판정 결과를 표시 장치에 출력하는 출력부를 갖는
   것을 특징으로 하는 펌프의 진단 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 측정 조건 설정부는, 상기 압력의 측정 시의 샘플링 레이트를, 상기 압력의 맥동 주파수보다도 작게 설정하고,
   상기 연산부는, 설정된 상기 샘플링 레이트에 의해 샘플링된 상기 압력의 측정값의 범위를 연산함으로써, 상기 압력 맥동의 진폭의 범위를 연산하는
   것을 특징으로 하는 펌프의 진단 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 측정 조건 설정부는, 상기 압력의 측정 시의 샘플링 레이트가 상기 압력의 맥동 주파수보다도 작아지도록, 상기 원동기의 회전수를 설정하고,
   상기 동작 지시부는, 설정된 상기 회전수에 의해 상기 원동기를 회전시키는 동작 지시를 출력하는
   것을 특징으로 하는 펌프의 진단 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 펌프는, 상기 건설 기계에 복수 탑재되어 있고,
   상기 연산부는, 복수의 상기 펌프 각각에 대하여 상기 압력의 측정값을 취득하여, 복수의 상기 펌프 각각에 대하여 상기 압력 맥동의 진폭을 연산하고,
   상기 이상 판정부는, 복수의 상기 펌프 각각에 대하여 상기 이상의 유무를 판정하고,
   상기 출력부는, 복수의 상기 펌프 각각에 대한 판정 결과를 아울러 상기 표시 장치의 한 화면에 표시시키는
   것을 특징으로 하는 펌프의 진단 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 이상 판정부는, 연산된 상기 압력 맥동의 진폭을, 크기가 다른 복수의 역치와 비교함으로써, 상기 펌프의 이상도를 특정하고,
   상기 출력부는, 특정된 상기 펌프의 이상도를 상기 표시 장치에 출력하는
   것을 특징으로 하는 펌프의 진단 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 건설 기계는, 붐, 암 및 버킷을 갖는 프론트 작업 장치를 포함하는 유압 셔블이며,
   상기 동작 지시부는, 상기 유압 셔블의 실제 자세와 진단용 자세의 차이를 상기 유압 셔블의 오퍼레이터에게 나타내면서, 상기 유압 셔블에 진단용 동작을 행하게 하는 조작을 상기 오퍼레이터에게 지시하는 화면을, 상기 표시 장치에 표시시키는 동작 지시를 출력하는
   것을 특징으로 하는 펌프의 진단 장치.
7. 자주 가능한 하부 주행체와, 상기 하부 주행체에 대하여 선회 가능하게 지지된 상부 선회체와, 상기 상부 선회체에 마련된 프론트 작업 장치와, 상기 프론트 작업 장치를 구동하는 유압 액추에이터와, 상기 유압 액추에이터에 압유를 공급하는 펌프와, 상기 펌프의 압력을 측정하는 압력 센서와, 오퍼레이터에 대하여 다양한 정보 표시를 행하는 표시 장치를 포함하는 건설 기계이며,
   상기 프론트 작업 장치의 동작을 행하기 위한 조작 지시를 상기 표시 장치에 표시시키고, 또한 상기 펌프의 진단을 행하는 제어 장치를 구비하고,
   상기 제어 장치는,
   상기 건설 기계의 실제 자세와 진단용 자세의 차이를 상기 오퍼레이터에게 나타내면서, 상기 건설 기계에 진단용 동작을 행하게 하는 조작을 상기 오퍼레이터에게 지시하는 화면을, 상기 표시 장치에 표시시키고,
   상기 진단용 동작 중에 있어서의 상기 압력의 측정 시의 샘플링 조건을 설정하고,
   설정된 상기 샘플링 조건에 따라 상기 진단용 동작 중에 샘플링된 상기 압력의 측정값에 기초하여 상기 펌프의 압력 맥동의 진폭을 연산하고,
   연산된 상기 압력 맥동의 진폭에 기초하여, 상기 펌프의 이상의 유무를 판정하고,
   상기 이상의 유무의 판정 결과를 상기 표시 장치에 표시시키는
   것을 특징으로 하는 건설 기계.

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