JP3487740B2 - Work machine abnormality / failure diagnosis apparatus and method - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、作業機械の異常/
故障診断装置及び方法に関し、特に、油圧ショベルやブ
ルドーザなどの建設機械の異常や故障を診断するのに用
いて好適な、異常/故障診断装置及び方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a work machine abnormality /
The present invention relates to a failure diagnosis device and method, and more particularly to a failure / failure diagnosis device and method suitable for diagnosing an abnormality or failure of a construction machine such as a hydraulic excavator or a bulldozer.
【0002】[0002]
【従来の技術】図10は一般的な作業機械としての油圧
ショベルの一例を示す模式図で、この図10に示すよう
に、通常、油圧ショベルは、無限軌条部500Aを有す
る下部走行体500上に、運転操作室(キャビン)60
0付きの上部旋回体100をそなえており、さらにこの
上部旋回体100に、ブーム200,スティック30
0,バケット400からなる関節式アーム機構を装備し
た構成となっている。2. Description of the Related Art FIG. 10 is a schematic view showing an example of a hydraulic excavator as a general working machine. As shown in FIG. 10, a hydraulic excavator is usually mounted on a lower traveling body 500 having an endless rail portion 500A. In the operation room (cabin) 60
The upper revolving superstructure 100 with 0 is provided, and the upper revolving superstructure 100 further includes a boom 200 and a stick 30.
0, the structure is equipped with an articulated arm mechanism consisting of a bucket 400.
【0003】そして、この油圧ショベルには、ブーム2
00のための油圧シリンダ120,スティック300の
ための油圧シリンダ121,バケット400のための油
圧シリンダ122が装備されるとともに、少なくとも、
これらの各油圧シリンダ120〜122のための油圧回
路(図示略)が設けられており、この油圧回路内の油圧
ポンプの吐出量や油圧シリンダ120〜122用の制御
弁をオペレータの操作(キャビン600内の操作レバー
の操作)に応じて電子制御して油圧シリンダ120〜1
22への作動油の供給量(油圧)を適宜変更することに
より、油圧シリンダ120〜122の伸縮変位量が変化
してブーム200,スティック300,バケット400
がそれぞれ駆動されるようになっている。The hydraulic excavator has a boom 2
00, a hydraulic cylinder 121 for the stick 300, a hydraulic cylinder 122 for the bucket 400, and at least
A hydraulic circuit (not shown) for each of these hydraulic cylinders 120 to 122 is provided, and the operator operates the discharge amount of the hydraulic pump in this hydraulic circuit and the control valve for the hydraulic cylinders 120 to 122 (cabin 600). Hydraulic cylinders 120 to 1 electronically controlled in accordance with the operation of the operating lever inside).
By appropriately changing the supply amount (hydraulic pressure) of hydraulic oil to the hydraulic cylinder 22, the expansion and contraction displacement amounts of the hydraulic cylinders 120 to 122 are changed, and the boom 200, the stick 300, and the bucket 400 are changed.
Are driven respectively.
【0004】ところで、このような建設機械は、通常、
建設現場や災害復旧現場などをはじめ、非常に過酷な状
況で使用されることが多いため、その異常や故障に対し
て適切な処置が行なわれる必要がある。そこで、従来
は、上記の油圧ポンプや制御弁,シリンダ120〜12
2などの動作部分(動的要素)にセンサを取り付け、そ
のセンサで得られた電気的な信号(以下、センサ信号と
いう)が予め求めておいた適正値になっているかどうか
を比較・判定することによって、建設機械の異常や故障
の診断を行なうようになっている。By the way, such a construction machine is usually
Since it is often used in extremely severe situations such as construction sites and disaster recovery sites, it is necessary to take appropriate measures against abnormalities and failures. Therefore, conventionally, the hydraulic pump, the control valve, and the cylinders 120 to 12 described above are used.
Attach a sensor to the operating part (dynamic element) such as 2 and compare / determine whether the electrical signal obtained by the sensor (hereinafter referred to as sensor signal) is an appropriate value obtained in advance. As a result, construction machines are diagnosed for abnormalities and failures.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような診断手法では、上記の操作レバーの位置や建設機
械の稼働条件によってセンサ信号が大きく変化してしま
うような動的要素については、そのセンサ信号の適正値
範囲が広がってしまうので、正確な異常/故障診断を行
なうのは非常に困難である。However, in the diagnostic method as described above, the dynamic element whose sensor signal largely changes depending on the position of the operation lever or the operating condition of the construction machine is detected by the sensor. Since the appropriate value range of the signal is widened, it is very difficult to perform accurate abnormality / fault diagnosis.
【0006】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、建設機械などの作業機械(特に、作業機械の
動的要素)の異常や故障を正確に診断できるようにし
た、作業機械の異常/故障診断装置及び方法を提供する
ことを目的とする。The present invention was devised in view of the above problems, and it is possible to accurately diagnose an abnormality or a failure of a working machine such as a construction machine (in particular, a dynamic element of the working machine). It is an object of the present invention to provide an abnormality / fault diagnosis device and method.
【0007】 このため、請求項1記載の本発明の作業
機械の異常/故障診断装置は、操作レバー付きの作業機
械の動的要素についての異常/故障診断装置であって、
該動的要素の特性に応じた入出力応答データを検出すべ
く、該操作レバーの操作に応じて該動的要素への入力信
号としての制御信号がステップ的に変化する場合は、当
該動的要素からの出力信号の該制御信号に対する過渡応
答データを動的要素に対する入出力応答データとして検
出し、該操作レバーが中立位置にあり該動的要素への入
力信号としての制御信号の変化量が所定の変化量以下の
場合は、該操作レバーが中立位置にある該動的要素の非
動作時に該動的要素に試験信号を入力したときの動特性
データを該動的要素に対する入出力応答データとして検
出する検出手段と、この検出手段で得られた入出力応答
データが予め求めておいた適正範囲内にあるかどうかを
判定する判定手段と、この判定手段で、上記の入出力応
答データが適正範囲内にないと判定されると、上記動的
要素が異常もしくは故障であると診断する異常/故障診
断手段とをそなえて構成されたことを特徴としている。Therefore, the abnormality / fault diagnosis device for a working machine according to the first aspect of the present invention is an abnormality / fault diagnosis device for a dynamic element of a working machine with an operating lever ,
Input / output response data should be detected according to the characteristics of the dynamic element.
Ku, when the control signal as an input signal to the animal element is changed stepwise in response to the operation of the operation lever, the dynamic transient response data to said control signal of the output signal from the dynamic element When the operation lever is detected as input / output response data to the element and the change amount of the control signal as the input signal to the dynamic element is less than or equal to a predetermined change amount, the operation lever is set to the neutral position. a detecting means that detect a dynamic characteristic data when the input test signal to said animal element during non-operation of certain animal elements as output response data to said animal elements, obtained by the detection means The determination means for determining whether or not the input / output response data is within the predetermined appropriate range, and if the determination means determines that the input / output response data is not within the appropriate range, the above dynamic The element is abnormal It is characterized in that it is constructed to include an abnormality / failure diagnosis means for diagnosing as being faulty.
【0008】[0008]
【0009】さらに、請求項2記載の本発明の作業機械
の異常/故障診断装置は、請求項1記載の構成におい
て、上記の検出手段が、上記の出力信号の過渡応答デー
タとして、出力信号の入力信号に対する遅れ時間応答デ
ータを検出するように構成されたことを特徴としてい
る。また、請求項3記載の本発明の作業機械の異常/故
障診断装置は、請求項1記載の構成において、上記の検
出手段が、上記の出力信号の過渡応答データとして、出
力信号の振幅減衰応答データを検出するように構成され
たことを特徴としている。Furthermore, the working machine of the abnormality / failure diagnosis apparatus of the present invention described in claim 2, in the structure according to claim 1, wherein said detecting means, as the transient response data of the output signal, the output signal It is characterized in that it is configured to detect delay time response data with respect to an input signal. According to a third aspect of the present invention, there is provided the work machine abnormality / fault diagnosis apparatus according to the first aspect , wherein the detection means uses the output signal amplitude decay response as the transient response data of the output signal. It is characterized in that it is configured to detect data.
【0010】[0010]
【0011】 次に、請求項4記載の本発明の作業機械
の異常/故障診断装置は、機械本体に一端部を枢着され
他端側に作業部材を有するとともに、関節部を介して相
互に接続された一対のアーム部材を有する関節式アーム
機構と、伸縮動作を行なうことにより該アーム機構を駆
動する複数の油圧シリンダと、該機械本体に設けられた
操作レバーと、該操作レバーの操作情報に基づいて該油
圧シリンダの該伸縮動作を作動油の流量制御により制御
するための油圧回路とをそなえた、作業機械としての油
圧式建設機械の動的要素についての異常/故障診断装置
であって、該動的要素の特性に応じた入出力応答データ
を検出すべく、該操作レバーの操作に応じて該油圧回路
における該動的要素としての油圧ポンプ及びコントロー
ルバルブへの入力信号としての制御信号がステップ的に
変化する場合は、当該動的要素からの出力信号の該制御
信号に対する過渡応答データを該動的要素に対する入出
力応答データとして検出し、該操作レバーが中立位置に
あり該動的要素への入力信号としての制御信号の変化量
が所定の変化量以下の場合は、該操作レバーが中立位置
にある該動的要素の非動作時に該動的要素に試験信号を
入力したときの動特性データを該動的要素に対する入出
力応答データとして検出する検出手段と、該検出手段で
得られた該入出力応答データが予め求めておいた適正範
囲内にあるかどうかを判定する判定手段と、該判定手段
で、該入出力応答データが該適正範囲内にないと判定さ
れると、該動的要素が異常もしくは故障であると診断す
る異常/故障診断手段とをそなえて構成されたことを特
徴としている。さらに、請求項5記載の本発明の異常/
故障診断方法は、操作レバー付きの作業機械の動的要素
についての異常/故障診断方法であって、該動的要素の
特性に応じた入出力応答データを検出すべく、該操作レ
バーの操作に応じて該動的要素への入力信号としての制
御信号がステップ的に変化する場合は、当該動的要素か
らの出力信号の該制御信号に対する過渡応答データを動
的要素に対する入出力応答データをとして検出し、該操
作レバーが中立位置にあり該動的要素への入力信号とし
ての制御信号の変化量が所定の変化量以下の場合は、該
操作レバーが中立位置にある該動的要素の非動作時に該
動的要素に試験信号を入力したときの動特性データを該
動的要素に対する入出力応答データとして検出する検出
ステップと、この検出ステップで得られた入出力応答デ
ータが予め求めておいた適正範囲内にあるかどうかを判
定する判定ステップと、この判定ステップで、上記の入
出力応答データが該適正範囲内にない場合に、上記動的
要素が異常もしくは故障であると診断する故障診断ステ
ップとをそなえて構成されたことを特徴としている。Next, an abnormality / fault diagnosis apparatus for a working machine according to a fourth aspect of the present invention is such that one end of the working machine is pivotally attached to the main body of the machine and a working member is provided at the other end of the machine, and the working machine is connected to each other via a joint. An articulated arm mechanism having a pair of connected arm members, a plurality of hydraulic cylinders that drive the arm mechanism by performing expansion and contraction operations, an operation lever provided on the machine body, and operation information of the operation lever. An abnormality / fault diagnosis apparatus for a dynamic element of a hydraulic construction machine as a working machine, comprising: a hydraulic circuit for controlling the expansion / contraction operation of the hydraulic cylinder by controlling the flow rate of hydraulic oil based on , Input / output response data according to the characteristics of the dynamic element
If the control signal as an input signal to the hydraulic pump and the control valve as the dynamic element in the hydraulic circuit changes stepwise in response to the operation of the operation lever, of detecting a transient response data as input and output response data to the animal element to said control <br/> signal of the output signal, the operating lever is in the control signal as an input signal to the animal element in the neutral position If the change amount is less than or equal to the predetermined change amount, the operation lever is in the neutral position.
A detecting means that detect a dynamic characteristic data when the input test signal to said animal elements during non-operation of the animal elements as output response data to the animal element in obtained in detection means Determining means for determining whether or not the input / output response data is within a predetermined appropriate range; and when the determining means determines that the input / output response data is not within the appropriate range, It is characterized in that it is provided with an abnormality / fault diagnosis means for diagnosing whether the dynamic element is abnormal or fault. Further, the abnormality of the present invention according to claim 5 /
The failure diagnosis method is an abnormality / fault diagnosis method for a dynamic element of a work machine with an operating lever ,
In order to detect the input / output response data according to the characteristics, the operation record
Control as an input signal to the dynamic element according to the operation of the bar
If the control signal is changed in steps detects the transient response data to said control signal of the output signal from the dynamic element as the input and output response data to the dynamic element, 該操
Work lever is the input signal to the animal element in a neutral position
If the amount of change in the control signal Te is below the predetermined change amount, the
A detection step of dynamic characteristic data that detect the input and output response data to said animal elements when the operating lever is inputted a test signal during the animal element inoperative of the animal element in a neutral position, this A determination step of determining whether the input / output response data obtained in the detection step is within a predetermined appropriate range, and in the determination step, when the input / output response data is not within the appropriate range, And a failure diagnosis step of diagnosing that the dynamic element is abnormal or malfunction.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の実
施の形態について説明する。図1は本発明の一実施形態
にかかる作業機械としての油圧ショベルを模式的に示す
図で、この図1に示すように、本実施形態にかかる油圧
ショベルは、進行方向に対して左右に無限軌条部500
Aを有する下部走行体500上に、運転操作室600付
き上部旋回体(建設機械本体)100が水平面内で回転
自在に設けられた構成となっている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing a hydraulic excavator as a working machine according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the hydraulic excavator according to the present embodiment is infinitely left and right with respect to a traveling direction. Rail section 500
An upper revolving structure (main body of construction machine) 100 with a driving and operating room 600 is provided on a lower traveling structure 500 having A so as to be rotatable in a horizontal plane.
【0013】そして、この上部旋回体100に対して、
一端が回動可能に接続されるブーム(アーム部材)20
0が設けられ、更にブーム200に対して、一端が関節
部を介して回動可能に接続されるスティック(アーム部
材)300が設けられている。さらに、スティック30
0に対して、一端が関節部を介して回動可能に接続さ
れ、先端が地面を掘削し内部に土砂を収容可能なバケッ
ト(作業部材)400がが設けられている。なお、図1
において符号112で示すものはバケット400の歯先
である。Then, with respect to the upper swing body 100,
Boom (arm member) 20 whose one end is rotatably connected
0 is further provided, and a stick (arm member) 300 having one end rotatably connected to the boom 200 via a joint is provided. Furthermore, stick 30
0 is provided with a bucket (working member) 400, one end of which is rotatably connected through a joint portion, the tip of which excavates the ground and which can store soil therein. Note that FIG.
In FIG. 3, reference numeral 112 indicates a tooth tip of the bucket 400.
【0014】また、この図1に示すように、本油圧ショ
ベルには、上記のブーム200,スティック300,バ
ケット400に対して、ブーム油圧シリンダ120,ス
ティック油圧シリンダ121,バケット油圧シリンダ1
22(以下、ブーム油圧シリンダ120をブームシリン
ダ120又は単にシリンダ120ということがあり、ス
ティック油圧シリンダ121をスティックシリンダ12
1又は単にシリンダ121ということがあり、バケット
油圧シリンダ122をバケットシリンダ122又は単に
シリンダ122ということがある)が設けられている。Further, as shown in FIG. 1, the present hydraulic excavator has a boom hydraulic cylinder 120, a stick hydraulic cylinder 121, and a bucket hydraulic cylinder 1 for the boom 200, stick 300, and bucket 400.
22 (hereinafter, the boom hydraulic cylinder 120 may be referred to as the boom cylinder 120 or simply the cylinder 120, and the stick hydraulic cylinder 121 may be referred to as the stick cylinder 12).
1 or simply cylinder 121, and bucket hydraulic cylinder 122 may be referred to as bucket cylinder 122 or simply cylinder 122).
【0015】ここで、ブームシリンダ120は、上部旋
回体100に対して一端が回動可能に接続されるととも
に、ブーム200に対して他の一端が回動可能に接続さ
れ、即ち上部旋回体100とブーム200との間に介装
されて、端部間の距離が伸縮することにより、ブーム2
00を上部旋回体100に対して回動させることができ
るものである。The boom cylinder 120 has one end rotatably connected to the upper swing body 100 and the other end rotatably connected to the boom 200, that is, the upper swing body 100. It is interposed between the boom 2 and the boom 200, and the distance between the ends expands and contracts, so that the boom 2
00 can be rotated with respect to the upper swing body 100.
【0016】また、スティックシリンダ121は、ブー
ム200に対して一端が回動可能に接続されるととも
に、スティック300に対して他の一端が回動可能に接
続され、即ちブーム200とスティック300との間に
介装されて、端部間の距離が伸縮することにより、ステ
ィック300をブーム200に対して回動させることが
できるものである。The stick cylinder 121 has one end rotatably connected to the boom 200 and the other end rotatably connected to the stick 300, that is, the boom 200 and the stick 300. The stick 300 can be rotated with respect to the boom 200 by being interposed and expanding and contracting the distance between the ends.
【0017】さらに、バケットシリンダ122は、ステ
ィック300に対して一端が回動可能に接続されるとと
もに、バケット400に対して他の一端が回動可能に接
続され、即ちスティック300とバケット400との間
に介装されて、端部間の距離が伸縮することにより、バ
ケット400をスティック300に対して回動させるこ
とができるものである。なお、バケット油圧シリンダ1
22の先端部には、リンク機構130が設けられてい
る。Further, the bucket cylinder 122 has one end rotatably connected to the stick 300 and the other end rotatably connected to the bucket 400, that is, the stick 300 and the bucket 400. The bucket 400 can be rotated with respect to the stick 300 by being interposed and expanding and contracting the distance between the ends. The bucket hydraulic cylinder 1
A link mechanism 130 is provided at the tip of 22.
【0018】また、図示しないが、左右の無限軌条部5
00Aをそれぞれ駆動する油圧モータや、上部旋回体1
00を旋回駆動する旋回モータも設けられている。そし
て、図1,図2にそれぞれ示すように、上述の油圧ショ
ベルには、少なくとも、シリンダ120〜122や上記
の旋回モータ123のための油圧回路2が設けられてお
り、さらに、この油圧回路2には、図2に示すように、
作動油タンク11,エンジン(ディーゼルエンジン)E
によって駆動される油圧ポンプ12,コントロールバル
ブ(3方切り替え弁)13A〜13D等が介装されてい
る。Although not shown, the left and right infinite track portions 5 are also provided.
Hydraulic motors for driving 00A and upper revolving structure 1
A turning motor for turning and driving 00 is also provided. As shown in FIGS. 1 and 2, the hydraulic excavator described above is provided with at least a hydraulic circuit 2 for the cylinders 120 to 122 and the swing motor 123, and the hydraulic circuit 2 is further provided. As shown in FIG.
Hydraulic oil tank 11, engine (diesel engine) E
The hydraulic pump 12 driven by the control valve, control valves (three-way switching valves) 13A to 13D, and the like are interposed.
【0019】ここで、作動油タンク11は、作動油を貯
溜するものであり、油圧ポンプ12は、この作動油タン
ク11内の作動油を所定の圧油として吐出供給するもの
で、ここでは、ピストン型可変容量ポンプとして構成さ
れており、ポンプ12内に設けられたピストン(図示
略)のストローク量を変更することで作動油の流量制御
が可能になっている。即ち、上記ピストンの一端を斜板
(クリーププレート:図示略)に当接するように構成
し、この斜板の傾き(傾転角)を傾転角制御装置12a
により変更することでピストンのストローク量を変更し
てポンプ12の吐出量を変更するようになっている。Here, the hydraulic oil tank 11 stores the hydraulic oil, and the hydraulic pump 12 discharges and supplies the hydraulic oil in the hydraulic oil tank 11 as a predetermined pressure oil. It is configured as a piston type variable displacement pump, and the flow rate of hydraulic oil can be controlled by changing the stroke amount of a piston (not shown) provided in the pump 12. That is, one end of the piston is configured to abut a swash plate (creep plate: not shown), and the tilt (tilt angle) of the swash plate is adjusted to the tilt angle control device 12a.
The amount of discharge of the pump 12 is changed by changing the stroke amount of the piston.
【0020】また、コントロールバルブ13A〜13D
は、シリンダ120〜122,旋回モータ123への作
動油の供給方向を切り替えてシリンダ120〜122の
伸縮、旋回モータ123の回転方向を制御するためのも
ので、ここでは、それぞれ中立位置から図2中に示す矢
印B方向に切り替えられると、シリンダ120〜122
については、内室124に作動油が供給されるとともに
内室125から作動油が抜かれてシリンダ120が伸び
る一方、矢印A方向に切り替えられると、内室125に
作動油が供給されるとともに内室124から作動油が抜
かれてシリンダ120が縮むようになっており、旋回モ
ータ123については、矢印A,B方向の切り替えに応
じてその回転方向が逆転するようになっている。Further, the control valves 13A to 13D
2 is for switching the supply direction of the hydraulic oil to the cylinders 120 to 122 and the swing motor 123 to control the expansion and contraction of the cylinders 120 to 122 and the rotation direction of the swing motor 123. Here, FIG. Cylinders 120 to 122 when switched in the direction of arrow B shown therein.
With regard to the above, while the working oil is supplied to the inner chamber 124 and the working oil is drained from the inner chamber 125 to extend the cylinder 120, when the cylinder 120 is switched in the direction of arrow A, the working oil is supplied to the inner chamber 125 and the inner chamber 125 is expanded. The hydraulic oil is drained from 124 so that the cylinder 120 contracts, and the rotation motor 123 is rotated in the reverse direction in accordance with the switching between the directions A and B.
【0021】なお、これらの各コントロールバルブ13
A〜13Dの切り替え制御は、いずれも、上部旋回体1
00内に設けられたコントローラ1によって行なわれる
が、このコントローラ1では、オペレータが運転操作室
600内のブーム/バケット操作レバー6,スティック
/旋回操作レバー8を操作することにより得られる操作
情報に基づいてコントロールバルブ13A〜13Dのた
めの切り替え制御信号を生成して、各コントロールバル
ブ13A〜13Dにそれぞれ切り替え制御信号を供給す
るようになっている。Incidentally, each of these control valves 13
The switching control of A to 13D is performed by the upper revolving structure 1
00, the controller 1 is based on the operation information obtained by the operator operating the boom / bucket operating lever 6 and the stick / turning operating lever 8 in the driving operation room 600. Then, a switching control signal for the control valves 13A to 13D is generated, and the switching control signal is supplied to each of the control valves 13A to 13D.
【0022】さらに、図2に示すように、この油圧回路
2には、作動油タンク11へのリターンライン15Aと
連通可能なリリーフバルブ14が油圧ポンプ12の吐出
口側に設けられており、油圧ポンプ12の吐出圧が所定
圧力よりも高くなると、このリリーフバルブ20が開い
てポンプ12により加圧された作動油がタンク11に戻
されるようになっている。Further, as shown in FIG. 2, the hydraulic circuit 2 is provided with a relief valve 14 which is capable of communicating with a return line 15A to the hydraulic oil tank 11 on the discharge port side of the hydraulic pump 12. When the discharge pressure of the pump 12 becomes higher than a predetermined pressure, the relief valve 20 is opened and the hydraulic oil pressurized by the pump 12 is returned to the tank 11.
【0023】そして、上記のコントローラ1は、本実施
形態では、上記油圧ショベル(作業機械)の異常/故障
診断装置と異常/故障予知装置としての機能を有してお
り、このために、例えば図3に示すように、試験信号出
力部21,メモリ22,検出部23,判定部24,異常
/故障診断部25,比較部26及び異常/故障予知部2
7を有して構成されている。なお、この図3において、
符号28で示すものはモニタやプリンタなどの外部装置
で、異常/故障診断部25での診断結果や異常/故障予
知部27での予知結果を表示もしくはプリントアウトで
きるようになっている。In the present embodiment, the controller 1 has a function as an abnormality / fault diagnosis device and an abnormality / fault prediction device for the hydraulic excavator (work machine). As shown in FIG. 3, the test signal output unit 21, the memory 22, the detection unit 23, the determination unit 24, the abnormality / fault diagnosis unit 25, the comparison unit 26, and the abnormality / fault prediction unit 2
It is configured to have 7. In addition, in FIG.
Reference numeral 28 denotes an external device such as a monitor or a printer, which can display or print out the diagnosis result of the abnormality / failure diagnosis unit 25 and the prediction result of the abnormality / failure prediction unit 27.
【0024】ここで、上記の試験信号出力部21は、後
述するインパルス信号やホワイトノイズなどの試験信号
を油圧ショベルの動的要素(油圧ポンプ12やコントロ
ールバルブ13A〜13Dなど)に出力するものであ
る。ただし、この試験信号は、システム(油圧ショベ
ル)の性能に影響を与えない程度の大きさ,時間で出力
される(例えば、上記の操作レバー6,8が中立位置に
あり上記の動的要素が動作していないときなど)。Here, the test signal output section 21 outputs a test signal such as an impulse signal and white noise, which will be described later, to the dynamic elements of the hydraulic excavator (the hydraulic pump 12, the control valves 13A to 13D, etc.). is there. However, this test signal is output with a magnitude and time that does not affect the performance of the system (hydraulic excavator) (for example, when the operation levers 6 and 8 are in the neutral position and the dynamic elements described above are Such as when not working).
【0025】また、メモリ22は、適正範囲データとし
て予め求めておいた上記動的要素の正常動作時の入出力
応答データ(遅れ時間応答データ:出力信号が目標値の
63.2%に達するまでの時間応答データ,振幅減衰応
答データ:出力信号に対するオーバシュート量/アンダ
ーシュート量)や経年変化特性データ,後述する異常/
故障予知処理時に検出された経年変化特性データなどを
記憶しておくものであり、検出部23は、上記動的要素
に対する入出力応答データを検出するもので、本実施形
態では、下記項目(1),(2)に示すように、診断対
象の動的要素の特性に応じたデータを検出するようにな
っている。Further, the memory 22 stores input / output response data (delay time response data: until the output signal reaches 63.2% of the target value) at the time of normal operation of the dynamic element, which is previously obtained as appropriate range data. Time response data, amplitude attenuation response data: overshoot amount / undershoot amount for output signal) and secular change characteristic data
The aging characteristic data and the like detected during the failure prediction process are stored, and the detection unit 23 detects the input / output response data for the dynamic element. In the present embodiment, the following items (1 ), (2), data corresponding to the characteristics of the dynamic element to be diagnosed is detected.
【0026】(1)動的要素への入力信号(制御信号)
がステップ的に変化する場合は、その動的要素からの出
力信号の入力信号に対する遅れ時間応答データや前記出
力信号の振幅減衰応答データなどの過渡応答データを、
上記の入出力応答データとして検出する。
(2)動的要素への入力信号の変化がなだらかもしくは
一定(変化量が所定の変化量以下)な場合は、上記の操
作レバー6,8が中立位置にあり動的要素の非動作時に
その動的要素に試験信号出力部21から試験信号(イン
パルス信号もしくはホワイトノイズ)を入力したときの
インパルス応答データもしくは周波数応答データなどの
動特性データを、上記の入出力応答データとして検出す
る。(1) Input signal (control signal) to the dynamic element
When changes stepwise, transient response data such as delay time response data for the input signal of the output signal from the dynamic element and amplitude attenuation response data of the output signal,
It is detected as the above input / output response data. (2) When the change of the input signal to the dynamic element is gentle or constant (the change amount is less than or equal to a predetermined change amount), the operation levers 6 and 8 are in the neutral position and Dynamic characteristic data such as impulse response data or frequency response data when a test signal (impulse signal or white noise) is input to the dynamic element from the test signal output unit 21 is detected as the input / output response data.
【0027】ただし、この項目(2)に示すように操作
レバー6,8が中立位置にあり動的要素の非動作状態で
あるときには、本実施形態では、所要の時間間隔で、試
験信号出力部21から上記動的要素に試験信号を入力す
ることにより、その動的要素の動特性データを時間的に
複数分検出するようになっている。なお、このようにし
て得られた動特性データはメモリ22に一時的に記憶さ
れる。However, when the operating levers 6 and 8 are in the neutral position and the dynamic element is in the non-operating state as shown in item (2), in this embodiment, the test signal output section is set at a required time interval. By inputting a test signal from 21 to the dynamic element, a plurality of dynamic characteristic data of the dynamic element are detected in time. The dynamic characteristic data thus obtained is temporarily stored in the memory 22.
【0028】さらに、上記の判定部24は、この検出部
23で得られた入出力応答データ〔過渡応答データ(遅
れ時間応答データ,振幅減衰応答データ),インパルス
応答データもしくは周波数応答データ〕とメモリ22内
の対応する適正範囲データとを比較して、上記入出力応
答データが予め求めておいた適正範囲内にあるかどうか
を判定するものであり、異常/故障診断部25は、この
判定部24で、上記の入出力応答データが適正範囲内に
ないと判定されると、診断対象の上記動的要素が異常も
しくは故障であると診断するものである。Further, the above-mentioned judging section 24 stores the input / output response data [transient response data (delay time response data, amplitude attenuation response data), impulse response data or frequency response data] obtained by the detecting section 23 and a memory. It is to determine whether or not the input / output response data is within the previously obtained proper range by comparing with the corresponding proper range data in 22. If it is determined in 24 that the input / output response data is not within the proper range, it is diagnosed that the dynamic element to be diagnosed is abnormal or faulty.
【0029】また、比較部26は、上述の検出部23で
得られた動特性データ(インパルス応答データもしくは
周波数応答データ)とメモリ22内の対応する適正範囲
データ(予め求めておいた経年変化特性データ)とを比
較するものであり、異常/故障予知部27は、この比較
部26での比較結果に応じて、診断対象の動的要素が異
常もしくは故障に至るまでの時間を推定して、この時間
に基づいて、上記動的要素についての異常/故障予知を
行なうものである。The comparison unit 26 also uses the dynamic characteristic data (impulse response data or frequency response data) obtained by the detection unit 23 and the corresponding appropriate range data in the memory 22 (the previously-obtained secular change characteristic). Data)), and the abnormality / fault prediction unit 27 estimates the time until the dynamic element to be diagnosed becomes abnormal or fault, according to the comparison result of the comparison unit 26. Based on this time, abnormality / fault prediction for the dynamic element is performed.
【0030】以下、上述のごとく構成された本実施形態
におけるコントローラ1の動作について詳述する。
(a)異常/故障診断
まず、ここでは、コントローラ1による油圧ショベル
(動的要素)の異常/故障診断について説明する。Hereinafter, the operation of the controller 1 in the present embodiment configured as described above will be described in detail. (A) Abnormality / Fault Diagnosis First, here will be described the abnormality / fault diagnosis of the hydraulic excavator (dynamic element) by the controller 1.
【0031】(a1)動的要素へステップ的に変化する
信号が入力される場合の異常/故障診断
図4に示すように、コントローラ1は、油圧ポンプ12
やコントロールバルブ13A〜13Dなどの動的要素
に、操作レバー6,8の操作に応じて、例えば図5に示
すようなステップ信号31を入力して(ステップA
1)、入力したステップ信号31に対するステップ応答
データ(遅れ時間応答データ,振幅減衰応答データ)を
検出部23において検出する(ステップA2)。(A1) Abnormality / Failure Diagnosis when Stepwise Changing Signal is Input to Dynamic Element As shown in FIG.
In response to the operation of the operation levers 6 and 8, for example, a step signal 31 as shown in FIG. 5 is input to dynamic elements such as the control valves 13A to 13D (step A).
1) The step response data (delay time response data, amplitude attenuation response data) for the input step signal 31 is detected by the detection unit 23 (step A2).
【0032】すると、コントローラ1では、判定部24
がメモリ22から適正範囲の判断基準となるステップ応
答データを読み出し(ステップA3)、検出部23で検
出された上記のステップ応答データがメモリ22内の予
め求めておいた適正範囲内にあるかどうかを判定する
(ステップA4)。例えば、図5に示すような油圧ポン
プ12の基準ステップ応答特性32に基づき、出力信号
の遅れ時間は最大で0.5秒、出力信号に対するオーバ
シュート量/アンダーシュート量は5%以内というデー
タがメモリ22記憶されているとすると、判定部24
は、図5中に破線で示すようなステップ応答特性33に
ついては出力信号の遅れ時間が0.7秒であるために適
正範囲外であると判定し、図5中に一点鎖線で示すよう
なステップ応答特性34についてはオーバシュート量が
5%以上であるために適正範囲外であると判定する。Then, in the controller 1, the determination unit 24
Reads from the memory 22 the step response data serving as a criterion for determining the proper range (step A3), and determines whether the step response data detected by the detection unit 23 is within the proper range obtained in advance in the memory 22. Is determined (step A4). For example, based on the reference step response characteristic 32 of the hydraulic pump 12 as shown in FIG. 5, there is data that the maximum delay time of the output signal is 0.5 seconds and the overshoot / undershoot amount of the output signal is within 5%. If the memory 22 is stored, the determination unit 24
Shows that the step response characteristic 33 as shown by the broken line in FIG. 5 is out of the proper range because the delay time of the output signal is 0.7 seconds, and as shown by the dashed line in FIG. The step response characteristic 34 is determined to be out of the proper range because the overshoot amount is 5% or more.
【0033】そして、このように、判定部24において
検出部23で検出されたデータが適正範囲外であると判
定されると、異常/故障診断部25が、上記の動的要素
(油圧ポンプ12やコントロールバルブ13A〜13D
など)に異常もしくは故障が発生していると診断し(ス
テップA4のNOルートからステップA5)、その診断
結果を外部装置28へ出力する(ステップA7)。When the determination unit 24 determines that the data detected by the detection unit 23 is outside the proper range in this way, the abnormality / fault diagnosis unit 25 causes the dynamic element (hydraulic pump 12). And control valves 13A-13D
It is diagnosed that an abnormality or a failure has occurred (from NO route of step A4 to step A5), and the diagnosis result is output to the external device 28 (step A7).
【0034】なお、判定部24において検出部23で検
出されたデータが適正範囲内であると判定された場合、
異常/故障診断部25は、上記の動的要素が正常である
と診断し(ステップA4のYESルートからステップA
6)、その旨を外部装置28へ出力する(ステップA
7)。
(a2)動的要素への入力信号の変化がなだらかもしく
は一定の場合異常/故障診断
図6に示すように、まず、コントローラ1は、例えば、
操作レバー6,8が中立位置にあるときに、試験信号出
力部21から油圧ポンプ12へインパルス信号もしくは
ホワイトノイズなどの試験信号を入力する(ステップB
1)。そして、コントローラ1は、入力した試験信号に
対する応答(インパルス応答データや周波数応答データ
などの動特性データ)を検出部23において検出する
(ステップB2)。When the determination unit 24 determines that the data detected by the detection unit 23 is within the proper range,
The abnormality / fault diagnosis unit 25 diagnoses that the above dynamic element is normal (from the YES route of step A4 to step A
6), to that effect is output to the external device 28 (step A)
7). (A2) When the change in the input signal to the dynamic element is gentle or constant Abnormality / fault diagnosis As shown in FIG.
When the operation levers 6 and 8 are in the neutral position, the test signal output unit 21 inputs a test signal such as an impulse signal or white noise to the hydraulic pump 12 (step B).
1). Then, the controller 1 detects a response to the input test signal (dynamic characteristic data such as impulse response data and frequency response data) in the detection unit 23 (step B2).
【0035】すると、コントローラ1では、判定部24
がメモリ22から適正範囲の判断基準となる動特性デー
タを読み出し(ステップB3)、検出部23で検出され
た上記の動特性データがメモリ22内の予め求めておい
た適正範囲内にあるかどうかを判定する(ステップB
4)。例えば、上記試験信号としてホワイトノイズを油
圧ポンプ12に入力し、図7に示すようなBODE線図
における基準動特性35に基づき、ピークゲインもしく
は出力信号の位相が90度のときの周波数は約1.5〜
2.5Hzの範囲内というデータが適正範囲データとし
てメモリ22に記憶されているものとすると、判定部2
4は、図7中に破線で示すような動特性36については
ピークゲイン(位相90度)時の周波数が約1.6Hz
であるので適正範囲内であると判定し、図7中に一点鎖
線で示すような動特性37についてはピークゲイン(位
相90度)時の周波数が1.5Hzよりも小さいので適
正範囲外であると判定する。Then, in the controller 1, the determination unit 24
Reads from the memory 22 the dynamic characteristic data serving as a criterion for determining an appropriate range (step B3), and determines whether the dynamic characteristic data detected by the detection unit 23 is within the previously obtained appropriate range in the memory 22. Is determined (step B
4). For example, white noise is input to the hydraulic pump 12 as the test signal, and the frequency when the peak gain or the phase of the output signal is 90 degrees is about 1 based on the reference dynamic characteristic 35 in the BODE diagram as shown in FIG. .5-
If the data within the range of 2.5 Hz is stored in the memory 22 as the proper range data, the determination unit 2
4 shows that the frequency characteristic at the peak gain (phase 90 degrees) is about 1.6 Hz for the dynamic characteristic 36 as shown by the broken line in FIG.
Therefore, the dynamic characteristic 37 as indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 7 is out of the proper range because the frequency at the peak gain (phase 90 degrees) is smaller than 1.5 Hz. To determine.
【0036】そして、判定部24において検出部23で
検出されたデータが適正範囲外であると判定された場合
は、異常/故障診断部25が、油圧ポンプ12に異常も
しくは故障が発生していると診断し(ステップB4のN
OルートからステップB5)、その診断結果を外部装置
28へ出力する(ステップB7)。一方、判定部24に
おいて検出部23で検出されたデータが適正範囲内であ
ると判定された場合、異常/故障診断部25は、油圧ポ
ンプ12が正常に動作していると診断し(ステップB4
のYESルートからステップB6)、その旨を外部装置
28へ出力する(ステップB7)。[0036] Then, when it is detected by the detection unit 23 in the determination unit 24 data is determined to be outside the appropriate range, the abnormality / failure diagnosis unit 25, abnormality or fault has occurred in the hydraulic pump 12 (N in step B4
From the O route, step B5), and the diagnosis result is output to the external device 28 (step B7). On the other hand, if the determination unit 24 determines that the data detected by the detection unit 23 is within the proper range, the abnormality / fault diagnosis unit 25 diagnoses that the hydraulic pump 12 is operating normally (step B4).
From the YES route of step B6), that effect is output to the external device 28 (step B7).
【0037】以上のように、本実施形態のコントローラ
(作業機械の異常/故障診断装置)1によれば、油圧シ
ョベルの油圧ポンプ12やコントロールバルブ13A〜
13Dなどの動的要素に対する入出力応答データを検出
して、その入出力応答データが予め求めておいた適正範
囲内にないと、上記の動的要素が異常もしくは故障であ
ると診断するので、従来のように動的要素の動作変位の
大小や動的要素の稼働条件によって適正範囲を変更する
必要がなく、常に正確に、油圧ショベルの異常や故障を
認識してその異常や故障に対して適切な処置を施すこと
ができる。As described above, according to the controller (work machine abnormality / fault diagnosis device) 1 of this embodiment, the hydraulic pump 12 of the hydraulic excavator and the control valves 13A to 13A.
If the input / output response data for the dynamic element such as 13D is detected and the input / output response data is not within the predetermined appropriate range, it is diagnosed that the above dynamic element is abnormal or malfunction. There is no need to change the appropriate range depending on the size of the displacement of the dynamic element and the operating conditions of the dynamic element as in the past, and always recognize the abnormality or failure of the hydraulic excavator and accurately respond to the abnormality or failure. Appropriate measures can be taken.
【0038】(b)異常/故障予知
次に、以下では、コントローラ1による油圧ショベル
(動的要素)の異常/故障予知について、図8に示すフ
ローチャート(ステップC1〜C7)を参照しながら説
明する。図8に示すように、まず、コントローラ1は、
操作レバー6,8が中立位置にあり動的要素の非動作状
態であるときに、試験信号出力部21から例えば油圧ポ
ンプ12にホワイトノイズを試験信号として入力し(ス
テップC1)、検出部23により油圧ポンプ12の動特
性データ(例えば、周波数応答データ:1次共振点の周
波数)を検出する(ステップC2)。(B) Abnormality / Failure Prediction Next, the abnormality / failure prediction of the hydraulic excavator (dynamic element) by the controller 1 will be described below with reference to the flowchart (steps C1 to C7) shown in FIG. . As shown in FIG. 8, first, the controller 1
When the operation levers 6 and 8 are in the neutral position and the dynamic element is in the non-operating state, white noise is input as a test signal from the test signal output unit 21 to the hydraulic pump 12, for example (step C1), and is detected by the detection unit 23. Dynamic characteristic data of the hydraulic pump 12 (for example, frequency response data: frequency at primary resonance point) is detected (step C2).
【0039】なお、このとき、コントローラ1は、上述
のように動的要素が非動作状態にあることを条件とし
て、所要の時間間隔(例えば、1時間おき)で、油圧ポ
ンプ12に上記の試験信号を入力して、油圧ポンプの周
波数応答データを複数分検出し得られたデータをメモリ
22に記憶しておく(ステップC3)。そして、コント
ローラ1は、比較部26により、メモリ22から予め求
めておいた経年変化特性データを読み出して(ステップ
C4)、この経年変化特性データと上述のごとく複数分
検出された周波数応答データがなす経年変化特性とを比
較部26により比較し(ステップC5)、その比較結果
に応じて、異常/故障予知部27により、油圧ポンプ1
2が異常もしくは故障に至るまでの時間を推定して、こ
の時間に基づいて、油圧ポンプ12についての異常/故
障予知を行なう(ステップC6)。At this time, the controller 1 causes the hydraulic pump 12 to perform the above-mentioned test at required time intervals (for example, every one hour) on condition that the dynamic element is in the non-operating state as described above. A signal is input, a plurality of frequency response data of the hydraulic pump are detected, and the obtained data is stored in the memory 22 (step C3). Then, the controller 1 reads out the secular change characteristic data obtained in advance from the memory 22 by the comparison unit 26 (step C4), and forms the secular change characteristic data and the frequency response data detected for a plurality of times as described above. The aging characteristic is compared by the comparison unit 26 (step C5), and the abnormality / failure prediction unit 27 is used by the abnormality / failure prediction unit 27 according to the comparison result.
The time until 2 becomes abnormal or fails is estimated, and the abnormality / failure prediction of the hydraulic pump 12 is performed based on this time (step C6).
【0040】例えば、予め求めておいた正常な油圧ポン
プ12の基準経年変化特性が図9中に実線(符号38参
照)で示すようになっており、周波数1.5〜2.5H
zが油圧ポンプ12の周波数応答の適正範囲であったと
する。この場合、比較部26は、この図9に示す経年変
化特性38(例えば、或る時間における特性38の傾
き)と、検出部23により検出された複数分の周波数応
答データを結んだときの傾きとを比較する。For example, the standard secular change characteristic of the normal hydraulic pump 12 obtained in advance is shown by the solid line (see reference numeral 38) in FIG. 9, and the frequency is 1.5 to 2.5H.
It is assumed that z is the proper range of the frequency response of the hydraulic pump 12. In this case, the comparison unit 26 connects the aging characteristic 38 (for example, the slope of the characteristic 38 at a certain time) shown in FIG. 9 and a plurality of frequency response data detected by the detection unit 23. Compare with.
【0041】そして、この比較の結果、例えば図9中に
破線(符号39参照)で示すように、検出部23により
検出された複数分の周波数応答データを結んだときの傾
きの方が経年変化特性38の傾きよりも異常に大きい場
合、異常/故障予知部27は、油圧ポンプ12の周波数
応答が上記の適正範囲を外れるまでの時間が非常に短い
と判断して、正常な油圧ポンプ12よりも早い時期に異
常や故障が生じるであろうと油圧ポンプ12の異常/故
障を予知する。As a result of this comparison, for example, as indicated by a broken line (see reference numeral 39) in FIG. 9, the inclination when the frequency response data for a plurality of parts detected by the detector 23 are connected changes with time. If the inclination of the characteristic 38 is abnormally large, the abnormality / failure prediction unit 27 determines that the time until the frequency response of the hydraulic pump 12 deviates from the appropriate range is very short, and the abnormality / failure prediction unit 27 determines that the hydraulic pump 12 has a normal response. The abnormality / failure of the hydraulic pump 12 is predicted if the abnormality or failure will occur at an early stage.
【0042】なお、図8に示すように、この異常/故障
予知結果(例えば、油圧ポンプ12が異常/故障に至る
までの時間など)は、外部装置28へ出力される(ステ
ップC7)。以上のように、本実施形態のコントローラ
(作業機械の異常/故障予知装置)1によれば、油圧ポ
ンプ12の周波数特性39を検出し、得られた周波数特
性39と予め求めておいた基準経年変化特性38とを比
較し、その比較結果に応じて、油圧ポンプ12が異常も
しくは故障に至るまでの時間を推定して、この時間に基
づいて、油圧ポンプ12についての異常/故障予知を行
なうので、油圧ポンプ12があとどのくらいもつかを極
めて容易に認識することができる。As shown in FIG. 8, the abnormality / failure prediction result (for example, the time until the hydraulic pump 12 becomes abnormal / failure) is output to the external device 28 (step C7). As described above, according to the controller (work machine abnormality / fault prediction device) 1 of the present embodiment, the frequency characteristic 39 of the hydraulic pump 12 is detected, and the obtained frequency characteristic 39 and the reference aging obtained in advance are detected. The change characteristic 38 is compared, the time until the hydraulic pump 12 becomes abnormal or malfunction is estimated according to the comparison result, and abnormality / failure prediction of the hydraulic pump 12 is performed based on this time. It is possible to recognize very easily how much the hydraulic pump 12 has.
【0043】従って、油圧ポンプ12に異常や故障が発
生することを未然に防ぐことが可能になり、油圧ショベ
ルの使用効率を大幅に向上させることができる。また、
油圧ポンプ12に対する無駄な交換や修理などを大幅に
削減することができ、油圧ポンプ12自体の使用効率を
大幅に向上させることもできる。なお、上述した異常/
故障予知処理では、試験信号としてホワイトノイズを油
圧ポンプ12に入力しその時の周波数応答特性を動特性
データとして検出しているが、インパルス信号を入力し
その時のインパルス応答データを動特性データとして検
出するようにしてもよい。この場合、比較部26は、得
られたインパルス応答データと予め求めておいた経年変
化特性データとを比較するようになる。Therefore, it is possible to prevent the hydraulic pump 12 from being abnormal or broken, and it is possible to greatly improve the use efficiency of the hydraulic excavator. Also,
Useless replacement or repair of the hydraulic pump 12 can be significantly reduced, and the use efficiency of the hydraulic pump 12 itself can be significantly improved. In addition, the above-mentioned abnormality /
In the failure prediction process, white noise is input to the hydraulic pump 12 as a test signal and the frequency response characteristic at that time is detected as dynamic characteristic data, but an impulse signal is input and the impulse response data at that time is detected as dynamic characteristic data. You may do it. In this case, the comparison unit 26 compares the obtained impulse response data with the previously obtained secular change characteristic data.
【0044】また、上述した異常/故障予知処理では、
試験信号を入力する動的要素として油圧ポンプ12を例
にしたが、少なくとも、操作レバー6,8が中立位置に
あり油圧ショベルの動的要素が非動作状態であれば、他
の動的要素についても同様に異常/故障予知を行なうこ
とが可能であり、上記と同様の作用効果を得ることがで
きる。Further, in the above-mentioned abnormality / fault prediction processing,
The hydraulic pump 12 is taken as an example of the dynamic element for inputting the test signal, but at least the operation levers 6 and 8 are in the neutral position and the dynamic element of the hydraulic excavator is in the non-operating state, other dynamic elements will be described. Similarly, it is possible to predict abnormality / fault, and it is possible to obtain the same effect as the above.
【0045】さらに、上述した実施形態では、本発明を
油圧ショベルに適用した場合について説明しているが、
本発明はこれに限定されるものではなく、トラクタ,ロ
ーダ,ブルドーザ等の建設機械をはじめ、少なくとも動
的要素を有する作業機械であれば同様に適用され、いず
れの場合においても上述と同様の作用効果を得ることが
できる。Further, in the above-mentioned embodiment, the case where the present invention is applied to the hydraulic excavator has been described.
The present invention is not limited to this, and it is similarly applied to construction machines such as tractors, loaders, bulldozers, and the like, as long as it is a working machine having at least a dynamic element. The effect can be obtained.
【0046】そして、本発明は上述した実施形態に限定
されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施することができる。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, but can be variously modified and implemented without departing from the spirit of the present invention.
【0047】[0047]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の作業機械
の異常/故障診断装置及び方法によれば、作業機械の動
的要素に対する入出力応答データを検出して、その入出
力応答データが予め求めておいた適正範囲内にないと、
上記の動的要素が異常もしくは故障であると診断するの
で、従来のように動的要素の動作変位の大小や動的要素
の稼働条件によって適正範囲を変更する必要がなく、常
に正確に、作業機械の異常や故障を認識してその異常や
故障に対して適切な処置を施すことができる。As described in detail above, according to the working machine abnormality / fault diagnosis apparatus and method of the present invention, the input / output response data for the dynamic element of the work machine is detected and the input / output response data is detected. Is not within the proper range that was previously obtained,
Since the above dynamic element is diagnosed as abnormal or faulty, it is not necessary to change the appropriate range depending on the size of the dynamic element operating displacement and the operating condition of the dynamic element as in the past, and always work accurately and accurately. It is possible to recognize an abnormality or failure of a machine and take appropriate measures against the abnormality or failure.
【図1】本発明の一実施形態にかかる作業機械としての
油圧ショベルを模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a hydraulic excavator as a working machine according to an embodiment of the present invention.
【図2】本実施形態の油圧ショベルにおける油圧回路の
要部の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a main part of a hydraulic circuit in the hydraulic excavator of the present embodiment.
【図3】本実施形態の油圧ショベルにおけるコントロー
ラの要部の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a main part of a controller in the hydraulic excavator of the present embodiment.
【図4】本実施形態の油圧ショベルにおけるコントロー
ラ(異常/故障診断)の動作を説明するためのフローチ
ャートである。FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of a controller (abnormality / fault diagnosis) in the hydraulic excavator of this embodiment.
【図5】本実施形態の油圧ショベルにおけるコントロー
ラ(異常/故障診断)の動作を説明するためのステップ
応答特性の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of step response characteristics for explaining an operation of a controller (abnormality / fault diagnosis) in the hydraulic excavator of the present embodiment.
【図6】本実施形態の油圧ショベルにおけるコントロー
ラ(異常/故障診断)の動作を説明するためのフローチ
ャートである。FIG. 6 is a flowchart for explaining an operation of a controller (abnormality / fault diagnosis) in the hydraulic excavator of this embodiment.
【図7】本実施形態の油圧ショベルにおけるコントロー
ラ(異常/故障診断)の動作を説明するための周波数応
答特性の一例を示すBODE線図である。FIG. 7 is a BODE diagram showing an example of frequency response characteristics for explaining the operation of the controller (abnormality / fault diagnosis) in the hydraulic excavator of the present embodiment.
【図8】本実施形態の油圧ショベルにおけるコントロー
ラ(異常/故障予知)の動作を説明するためのフローチ
ャートである。FIG. 8 is a flowchart for explaining an operation of a controller (abnormality / failure prediction) in the hydraulic excavator of this embodiment.
【図9】本実施形態の油圧ショベルにおけるコントロー
ラ(異常/故障予知)の動作を説明するための周波数応
答特性の一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an example of frequency response characteristics for explaining the operation of a controller (abnormality / failure prediction) in the hydraulic excavator of the present embodiment.
【図10】一般的な作業機械としての油圧ショベルの一
例を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic view showing an example of a hydraulic excavator as a general working machine.
1 コントローラ(異常/故障診断装置,異常/故障予
知装置)
2 油圧回路
6 ブーム/バケット操作レバー
8 スティック/旋回操作レバー
10 モニタ
10A モニタパネル
11 作動油タンク
12 油圧ポンプ
12a 傾転角制御装置
13A〜13D コントロールバルブ(3方切り替え
弁)
14 リリーフバルブ
15A リターンライン
21 試験信号出力部
22 メモリ
23 検出部
24 判定部
25 異常/故障診断部
26 比較部
27 異常/故障予知部
28 外部装置
32 基準ステップ応答特性
33,34 ステップ応答特性
35 基準動特性
36,37 動特性
38 基準経年変化特性
39 経年変化特性
100 上部旋回体(建設機械本体)
112 歯先
120 ブーム油圧シリンダ
121 スティック油圧シリンダ
122 バケット油圧シリンダ
123 旋回モータ
124,125 内室
130 リンク機構
200 ブーム
300 スティック
400 バケット
500 下部走行体
500A 無限軌条部
600 運転操作室
E エンジン(ディーゼルエンジン)1 Controller (Abnormality / Failure Diagnosis Device, Abnormality / Failure Prediction Device) 2 Hydraulic Circuit 6 Boom / Bucket Operation Lever 8 Stick / Swing Operation Lever 10 Monitor 10A Monitor Panel 11 Hydraulic Oil Tank 12 Hydraulic Pump 12a Tilt Angle Control Device 13A ~ 13D control valve (three-way switching valve) 14 relief valve 15A return line 21 test signal output unit 22 memory 23 detection unit 24 determination unit 25 abnormality / fault diagnosis unit 26 comparison unit 27 abnormality / fault prediction unit 28 external device 32 reference step response Characteristics 33, 34 Step response characteristics 35 Standard dynamic characteristics 36, 37 Dynamic characteristics 38 Standard secular change characteristics 39 Secular change characteristics 100 Upper swing body (main body of construction machine) 112 Tooth tips 120 Boom hydraulic cylinder 121 Stick hydraulic cylinder 122 Bucket hydraulic cylinder 123 Whirl Motor 124 and 125 interior 130 link mechanism 200 boom 300 stick 400 bucket 500 undercarriage 500A caterpillar unit 600 operator cab E engine (diesel engine)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−281736(JP,A) 特開 昭60−238905(JP,A) 特開 平3−282718(JP,A) 特開 平7−325614(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05B 23/00 - 23/02 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) Reference JP-A-7-281736 (JP, A) JP-A-60-238905 (JP, A) JP-A-3-282718 (JP, A) JP-A-7- 325614 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G05B 23/00-23/02
Claims (5)
ついての異常/故障診断装置であって、該動的要素の特性に応じた入出力応答データを検出すべ
く、該操作レバーの操作に応じて 該動的要素への入力信
号としての制御信号がステップ的に変化する場合は、当
該動的要素からの出力信号の該制御信号に対する過渡応
答データを該動的要素に対する入出力応答データとして
検出し、該操作レバーが中立位置にあり該動的要素への
入力信号としての制御信号の変化量が所定の変化量以下
の場合は、該操作レバーが中立位置にある該動的要素の
非動作時に該動的要素に試験信号を入力したときの動特
性データを該動的要素に対する入出力応答データとして
検出する検出手段と、 該検出手段で得られた該入出力応答データが予め求めて
おいた適正範囲内にあるかどうかを判定する判定手段
と、 該判定手段で、該入出力応答データが該適正範囲内にな
いと判定されると、該動的要素が異常もしくは故障であ
ると診断する異常/故障診断手段とをそなえて構成され
たことを特徴とする、作業機械の異常/故障診断装置。1. An abnormality / fault diagnosis device for a dynamic element of a work machine having an operating lever , which is capable of detecting input / output response data according to the characteristic of the dynamic element.
Ku, when the control signal as an input signal to the animal element is changed stepwise in response to the operation of the operation lever, animal transient response data to said control signal of the output signal from the dynamic element Detected as input / output response data to the dynamic element , and the operation lever is in the neutral position and the change amount of the control signal as the input signal to the dynamic element is less than or equal to a predetermined change amount, the operation lever is in the neutral position. a detecting means that detect a dynamic characteristic data when the input test signal to said animal elements during non-operation of the animal elements as output response data to the animal element in obtained in detection means Determining means for determining whether or not the input / output response data is within a predetermined appropriate range; and when the determining means determines that the input / output response data is not within the appropriate range, The dynamic element is abnormal or Characterized in that it is configured to include an abnormality / failure diagnosis means for diagnosing as being disabled, the work machine of the abnormality / failure diagnosis device.
ータとして、該出力信号の該入力信号に対する遅れ時間
応答データを検出するように構成されたことを特徴とす
る、請求項1記載の作業機械の異常/故障診断装置。2. The detection means is configured to detect, as the transient response data of the output signal, delay time response data of the output signal with respect to the input signal. Abnormality / fault diagnosis device for work machines.
ータとして、該出力信号の振幅減衰応答データを検出す
るように構成されたことを特徴とする、請求項1記載の
作業機械の異常/故障診断装置。 3. The abnormality of the work machine according to claim 1, wherein the detection means is configured to detect amplitude attenuation response data of the output signal as transient response data of the output signal. / Fault diagnosis device .
業部材を有するとともに、関節部を介して相互に接続さ
れた一対のアーム部材を有する関節式アーム機構と、伸
縮動作を行なうことにより該アーム機構を駆動する複数
の油圧シリンダと、該機械本体に設けられた操作レバー
と、該操作レバーの操作情報に基づいて該油圧シリンダ
の該伸縮動作を作動油の流量制御により制御するための
油圧回路とをそなえた、作業機械としての油圧式建設機
械の動的要素についての異常/故障診断装置であって、該動的要素の特性に応じた入出力応答データを検出すべ
く、 該操作レバーの操作に応じて該油圧回路における該
動的要素としての油圧ポンプ及びコントロールバルブへ
の入力信号としての制御信号がステップ的に変化する場
合は、当該動的要素からの出力信号の該制御信号に対す
る過渡応答データを該動的要素に対する入出力応答デー
タとして検出し、該操作レバーが中立位置にあり該動的
要素への入力信号としての制御信号の変化量が所定の変
化量以下の場合は、該操作レバーが中立位置にある該動
的要素の非動作時に該動的要素に試験信号を入力したと
きの動特性データを該動的要素に対する入出力応答デー
タとして検出する検出手段と、 該検出手段で得られた該入出力応答データが予め求めて
おいた適正範囲内にあるかどうかを判定する判定手段
と、 該判定手段で、該入出力応答データが該適正範囲内にな
いと判定されると、該動的要素が異常もしくは故障であ
ると診断する異常/故障診断手段とをそなえて構成され
たことを特徴とする、作業機械の異常/故障診断装置。4. An articulating arm mechanism having a pair of arm members having one end pivotally attached to the machine body and the other end side having a working member and mutually connected via a joint part, and performing a stretching operation. To control a plurality of hydraulic cylinders for driving the arm mechanism, an operation lever provided on the machine body, and the expansion / contraction operation of the hydraulic cylinder based on operation information of the operation lever by controlling the flow rate of hydraulic oil. An abnormality / fault diagnosis device for a dynamic element of a hydraulic construction machine as a working machine, which is provided with a hydraulic circuit for the purpose of detecting input / output response data according to the characteristic of the dynamic element.
When the control signal as an input signal to the hydraulic pump and the control valve as the dynamic element in the hydraulic circuit changes stepwise according to the operation of the operation lever, the output signal from the dynamic element. change amount predetermined change amount of the control signal as an input signal of the transient response data detected as input and output response data to said animal elements, the operating lever is to have the animal element in the neutral position relative to the said control signal in the following cases, the operating lever is it detected as input and output response data to said animal element dynamic characteristics data when inputting test signals to the animal element during non-operation of the animal element in the neutral position a detecting means, said input output response data determination means for determining if it is within the appropriate range obtained in advance obtained by the detecting means, by said determining means is said input output response data An abnormality / fault diagnosis device for a working machine, comprising an abnormality / fault diagnosis means for diagnosing that the dynamic element is abnormal or fault when it is determined that the dynamic element is not within the proper range. .
ついての異常/故障診断方法であって、該動的要素の特性に応じた入出力応答データを検出すべ
く、該操作レバーの操作に応じて 該動的要素への入力信
号がステップ的に変化する場合は、当該動的要素からの
出力信号の該制御信号に対する過渡応答データを該動的
要素に対する入出力応答データとして検出し、該操作レ
バーが中立位置にあり該動的要素への入力信号としての
制御信号の変化量が所定の変化量以下の場合は、該操作
レバーが中立位置にある該動的要素の非動作時に該動的
要素に試験信号を入力したときの動特性データを該動的
要素に対する入出力応答データとして検出する検出ステ
ップと、 該検出ステップで得られた該入出力応答データが予め求
めておいた適正範囲内にあるかどうかを判定する判定ス
テップと、 該判定ステップで、該入出力応答データが該適正範囲内
にない場合に、該動的要素が異常もしくは故障であると
診断する故障診断ステップとをそなえて構成されたこと
を特徴とする、作業機械の異常/故障診断方法。5. A method for diagnosing an abnormality / fault in a dynamic element of a working machine having an operating lever , which is capable of detecting input / output response data according to the characteristic of the dynamic element.
Ku, if the input signal to the animal element is changed stepwise in response to the operation of the operation lever, entering the transient response data to said control signal of the output signal from the dynamic element relative to the animal element It is detected as output response data and the operation record
The bar is in the neutral position and as an input signal to the dynamic element
If the change amount of the control signal is less than or equal to a predetermined change amount, the operation
And Step detect lever you detected as input and output response data to said animal element dynamic characteristics data when inputting test signals to the animal element during non-operation of the animal element in the neutral position, the detection A determination step of determining whether or not the input / output response data obtained in the step is within a predetermined appropriate range, and in the determination step, when the input / output response data is not within the appropriate range, An abnormality / fault diagnosis method for a work machine, comprising: a fault diagnosis step of diagnosing that the dynamic element is abnormal or fault.
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| JP24433697A JP3487740B2 (en) | 1997-09-09 | 1997-09-09 | Work machine abnormality / failure diagnosis apparatus and method |
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