WO2010110021A1 - 建設機械の異常検出装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一実施例について、建設機械である油圧ショベルを例に取り、図1~図12を用いて説明する。本実施例は、複数のセンサが複数の関連する物理状態として3つ以上の同じ物理状態を検出する場合のものである。なお、本発明は油圧ショベルに限らず、クレーン車、ホイールローダ、ブルドーザ等のその他の建設機械にも適用可能である。
・・・・・ (式1)
ただし、
μi=ΣXi(t)/T、μj=ΣXj(t)/T
σi=(nΣXi(t)2-(ΣXi(t))2)/(T・(T-1))
σj=(nΣXj(t)2-(ΣXj(t))2)/(T・(T-1))
相関係数は、-1から1までの値をとり、図6に示した値はいずれも1に近い値を示しており(同じ値どうしの相関が1であるのは当然である)、強い相関があることが分かる。
ρs(1,j)=(ρ(1,j)-μ(ρ1))/σ(ρ1) ・・・・・ (式2)
となり、#1のポンプの相関係数1.00,0.88,0.15,0.89,0.88に対応する正規化した偏差は、それぞれ図11の表1101に示したように0.70,0.35,-1.77,0.38,0.35となる。式2を#1~#5全体について汎化すると、式2′のようになる。
相関係数比較部103は、この偏差を用いて、偏差の絶対値が3以上のときには1.0、3未満1.5以上のときには0.5、1.5未満のときには0の相関比較値として置き換える。この結果が図12に示した表1201である。相関係数比較部103では、最後にこれらの合計値を各相関係数について算出する。図12の表1202に示すように、#1から#5までのポンプ圧力に対する相関比較合計値は、それぞれ0,0,2.5,0,0となり、これを百分率で表すと、0%,0%,50%,0%,0%となる。相関係数比較部103は、この相関比較合計値の百分率を出力として、異常判定部104に渡す。
本発明の他の実施例を上述した実施例および図13を用いて説明する。本実施例は実施例1の変形例である。
本発明の更に他の実施例について、建設機械である油圧ショベルを例に取り、上述した実施例および図14から図17を用いて説明する。本実施例も、複数のセンサが複数の関連する物理状態として3つ以上の同じ物理状態を検出する場合のものである。
本発明の更に他の実施例を上述した実施例および図18を用いて説明する。本実施例は実施例3の変形例である。
本発明の更に他の実施例について、建設機械である油圧ショベルを例に取り、上述した実施例および図19~図21を用いて説明する。本実施例も、複数のセンサが複数の関連する物理状態として3つ以上の同じ物理状態を検出する場合のものである。
相対比算出部402を用いて、エンジン気筒温度の相対比を算出すると、図20の表に示すような結果となる。そして、相対比比較部403を用いて相対比比較合計値及びその百分率を算出すると、図21のようになる。この相対比比較合計値の算出方法は、上述した実施例3における相関係数を相対比で置き換えて算出したものである。図21に示すように、相対比比較合計値の百分率が、相対比算出部402から異常判定部104に出力され、異常判定部104によって、「異常判定」が出力されるようになる。
本発明の更に他の実施例について、建設機械である油圧ショベルを例に取り、上述した実施例および図22~図24を用いて説明する。本実施例は、複数のセンサが複数の関連する物理状態として2つ以上の関連して変化する物理状態を検出する場合のものである。
本発明の更に他の実施例について、建設機械である油圧ショベルを例に取り、上述した実施例および図25~図27を用いて説明する。本実施例も、複数のセンサが複数の関連する物理状態として2つ以上の関連して変化する物理状態を検出する場合のものである。
本発明の更に他の実施例を上述した実施例および図28及び図29を用いて説明する。
本実施例も、複数のセンサが複数の関連する物理状態として2つ以上の関連して変化する物理状態を検出する場合のものである。また、本実施例は、検出される物理状態が2つである場合のものである。
101(101a,101b,101c) センサ
102 相関係数算出部
103 相関係数比較部
104 異常判定部
201(201a,201b,201c) ポンプケースドレン圧力センサ
202 操作情報検出部
203 ポンプ動作判定部
301(301a,301b,301c) エンジン気筒温度センサ
302 回転数センサ
402 相対比算出部
403 相対比比較部
501a 外気温度センサ
501b 作動油温度センサ
501c 作動油クーラ入口温度センサ
501d 作動油クーラ出口温度センサ
502 相関係数算出手段
601a 回転数センサ
601b エンジンオイル圧力センサ
601c 冷却水圧力センサ
701a エンジンオイル温度センサ
701b 冷却水温度センサ
871,872,873 油圧シリンダ
902 エンジン
904 油圧ポンプ
906 コントロールバルブ
1901 エンジン
1902 コントロールバルブ
1903 油圧シリンダ
1904 作動油クーラ
1905 リリーフ弁
1906 作動油タンク
1907 油圧ポンプ
1908 冷却ファン
2101 ラジエータ
2102 オイルポンプ
2103 オイルクーラ
2104 ウォータジャケット
2105 ウォータポンプ
2106 オイルパン
Claims (13)
- 建設機械の複数の部位にそれぞれ配置されて複数の関連する物理状態を検出し、複数のセンサ情報を出力する複数のセンサ手段を備えた建設機械の異常検出装置において、
前記複数のセンサ手段から出力される複数のセンサ情報を入力して前記複数のセンサ手段に対応する複数のセンサ情報の各々の所定期間における時系列的物理状態情報を生成し、前記複数のセンサ情報の各々の時系列的物理状態情報に対して、時系列的物理状態情報間の複数の相関係数を算出する相関係数算出手段と、
該相関係数算出手段によって算出された複数の相関係数どうしを比較して前記複数の相関係数のそれぞれについての他の相関係数との差異の程度を算出する相関係数比較手段と、
該相関係数比較手段によって算出された差異の程度が予め定められた値を超えている場合に、対応するセンサ手段に関連する部位に異常があったと判定する異常判定手段とを備えたことを特徴とする異常検出装置。 - 請求項1記載の建設機械の異常検出装置において、
前記複数のセンサ手段は、前記複数の関連する物理状態として3つ以上の同じ物理状態を検出する3つ以上のセンサ手段であり、
前記相関係数算出手段は、前記3つ以上のセンサ手段から出力される3つ以上のセンサ情報を入力して、同一期間における3つ以上の時系列的物理状態情報を生成し、前記3つ以上の時系列的物理状態情報から前記複数の相関係数を算出することを特徴とする異常検出装置。 - 請求項1記載の建設機械の異常検出装置において、
前記複数のセンサ手段は、前記複数の関連する物理状態として2つ以上の関連して変化する物理状態を検出する2つ以上のセンサ手段であり、
前記相関係数算出手段は、前記2つ以上のセンサ手段から出力される2つ以上のセンサ情報を3つ以上の異なる期間のそれぞれにおいて入力して、センサ手段毎に同一期間における3つ以上の時系列的物理状態情報を生成し、前記センサ手段毎の3つ以上の時系列的物理状態情報から前記複数の相関係数を算出することを特徴とする異常検出装置。 - 請求項1~3のいずれか1項記載の建設機械の異常検出装置において、
前記相関係数比較手段は、前記相関係数算出手段によって算出された複数の相関係数のそれぞれについて前記複数の相関係数間の正規化した偏差を求め、この正規化した偏差に基づいて前記差異の程度を算出することを特徴とする異常検出装置。 - 請求項1~3のいずれか1項記載の建設機械の異常検出装置において、
前記相関係数比較手段は、前記相関係数算出手段によって算出された複数の相関係数からそれらの平均値と標準偏差を用いて前記複数の相関係数間の正規化した偏差を求め、この正規化した偏差の絶対値に応じて異常情報フラグとしての相関比較値を決定し、この相関比較値を集計して前記差異の程度を示す値を算出することを特徴とする異常検出装置。 - 請求項1又は2記載の建設機械の異常検出装置において、
前記建設機械は複数の油圧ポンプを備え、
前記複数のセンサ手段は、前記複数の油圧ポンプにそれぞれ配置されて前記複数の油圧ポンプの圧力を検出し、圧力情報を出力する複数の圧力センサを含み、
前記異常判定手段は、前記相関係数比較手段によって算出された差異の程度が予め定められた値を超えている場合に、対応する相関係数の圧力センサに関連する油圧ポンプに異常があったと判定することを特徴とする異常検出装置。 - 請求項6記載の建設機械の異常検出装置において、
該建設機械の操作情報を検出する操作情報検出手段と、
該操作情報に基づいて各油圧ポンプの動作状態を判定する油圧ポンプ動作判定手段とを備え、
前記相関係数算出手段は、前記動作判定手段の判定結果に基づいて、動作している油圧ポンプのみの圧力情報を用いて前記相関係数を算出することを特徴とする異常検出装置。 - 請求項1又は2記載の建設機械の異常検出装置において、
前記建設機械は複数の気筒が配置されたエンジンを備え、
前記複数のセンサ手段は、前記エンジンの複数の気筒にそれぞれ配置されて前記複数の気筒の温度を検出し、温度情報を出力する複数の温度センサを含み、
前記異常判定手段は、前記相関係数比較手段によって算出された差異の程度が予め定められた値を超えている場合に、対応する温度センサに関連する気筒に異常があったと判定することを特徴とする異常検出装置。 - 請求項8記載の建設機械の異常検出装置において、
前記エンジンのエンジン回転数を検出する回転数検出手段を備え、
前記相関係数算出手段は、前記回転数検出手段によって検出された前記エンジン回転数が所定の値以上の場合のみの該温度情報を用いて前記相関係数を算出することを特徴とする異常検出装置。 - 請求項1又は3記載の建設機械の異常検出装置において、
前記建設機械は、
エンジンと、
前記エンジンによって駆動され、タンク内の作動油を汲み上げて吐出する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから吐出された作動油がコントロールバルブを介して供給され、その作動油によって駆動される油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータから前記コントロールバルブを介してタンクへと戻される作動油を冷却する作動油冷却装置とを備え、
前記作動油冷却装置は、
作動油が戻される経路に配置され、前記作動油を冷却する作動油クーラと、
前記作動油クーラを冷却する冷却ファンとを有し、
前記複数のセンサ手段は、
外気温度を検出する第1温度センサと、
前記タンク内の作動油の温度を検出する第2温度センサと、
前記作動油クーラの入口側における作動油の温度を検出する第3温度センサと、
前記作動油クーラの出口側における作動油の温度を検出する第4温度センサとを含み、
前記異常判定手段は、前記相関係数比較手段によって算出された差異の程度が予め定められた値を超えている場合に、対応する温度センサに関連する前記作動冷却装置の部位に異常があったと判定することを特徴とする異常検出装置。 - 請求項1又は3記載の建設機械の異常検出装置において、
前記建設機械は、
エンジンと、
前記エンジンによって駆動され、オイルパン内のエンジンオイルを汲み上げて吐出しエンジン内を循環させるオイルポンプ、前記エンジン内を循環したエンジンオイルが前記オイルパンに戻される経路に配置され、前記作動油を冷却するオイルクーラを有するエンジンオイル冷却系統と、
前記オイルクーラを冷却するウォータージャケット、前記エンジンによって駆動され、冷却水を前記ウォータージャケットに供給するウォーターポンプ、前記ウォータージャケットを通過した冷却水が前記ウォーターポンプに戻される経路に配置され、前記冷却水を冷却するラジエータ、前記エンジンにより駆動され、前記ラジエータを冷却する冷却ファンを有する冷却水冷却系統とを備え、
前記複数のセンサ手段は、
前記エンジンのエンジン回転数を検出する回転数センサと、
前記オイルポンプから吐出されたエンジンオイルの圧力を検出する第1圧力センサと、
前記ウォーターポンプから吐出された冷却水の圧力を検出する第2圧力センサとを含み、
前記相関関数算出手段は、前記回転数センサから出力されるエンジン回転数情報と前記第1及び第2圧力センサから出力される圧力情報のそれぞれについて他の情報との相関係数を算出し、
前記相関係数比較手段は、前記相関係数算出手段によって算出された相関係数どうしを比較して差異の程度を算出し、
前記異常判定手段は、前記相関係数比較手段によって算出された差異の程度が予め定められた値を超えている場合に、対応するセンサ手段に関連する機器に異常があったと判定することを特徴とする異常検出装置。 - 請求項1又は3記載の建設機械の異常検出装置において、
前記建設機械は、
エンジンと、
前記エンジンによって駆動され、オイルパン内のエンジンオイルを汲み上げて吐出しエンジン内を循環させるオイルポンプ、前記エンジン内を循環したエンジンオイルが前記オイルパンに戻される経路に配置され、前記作動油を冷却するオイルクーラを有するエンジンオイル冷却系統と、
前記オイルクーラを冷却するウォータージャケット、前記エンジンによって駆動され、冷却水を前記ウォータージャケットに供給するウォーターポンプ、前記ウォータージャケットを通過した冷却水が前記ウォーターポンプに戻される経路に配置され、前記冷却水を冷却するラジエータ、前記エンジンにより駆動され、前記ラジエータを冷却する冷却ファンを有する冷却水冷却系統とを備え、
前記複数のセンサ手段は、
前記エンジンオイルの温度を検出する第1温度センサと、
前記冷却水の温度を検出する第2温度センサとを含み、
前記異常判定手段は、前記相関係数比較手段によって算出された差異の程度が予め定められた値を超えている場合に、前記エンジンオイル冷却系統及び前記冷却水冷却系統のうち、対応する温度センサに関連するものに異常があったと判定することを特徴とする異常検出装置。 - 請求項1~12のいずれか1項記載の建設機械の異常検出装置において、
前記相関係数算出手段及び相関係数比較手段に代えて、前記複数のセンサ情報の各々の時系列的物理状態情報に対して、時系列的物理状態情報間の複数の相対比を算出する相対比算出手段と、該相対比算出手段によって算出された相対比どうしを比較して前記複数の相対値のそれぞれについての他の相対値との差異の程度を算出する相対比比較手段とを備え、
前記異常判定手段は、該相対比比較手段によって算出された差異の程度が予め定められた値を超えている場合に、対応するセンサ手段に関連する部位に異常があったと判定することを特徴とする異常検出装置。
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