JP2003083848A - 建設機械の稼働診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 増幅器やＡ／Ｄ変換器をセンサの数だけ設け
ずに済むようにし、コストおよび省電力の低減を図る。 【解決手段】 建設機械の構成部材の状態を計測する複
数のセンサ４８と、複数のセンサ４８の検出出力を分析
に適したデータに変換する変換手段４３と、変換後のデ
ータを分析する分析手段４１と、この分析手段４１の分
析結果が記録される記録装置とを備えた建設機械の稼働
診断装置において、複数のセンサ４８の検出出力を選択
的に変換手段４３に入力せしめるセンサ出力選択手段４
７を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建設機械の構成部
材の状態を計測して分析し、分析結果を蓄積記録する建
設機械の稼働診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の稼働診断装置として、例
えば特開平７−１１０２８７号公報に開示されたものが
知られている。この装置では、例えば油圧ショベルを構
成する構造物の応力などをセンサで検出し、センサから
得られる時系列データをレインフロー法等を用いて頻度
分布データに圧縮処理し、その頻度分布データを加算し
た累積頻度データを記録装置に記録する。記録された頻
度分布データは、油圧ショベルのメンテナンス管理時に
サービス員によって読み出され、例えば読み出されたデ
ータと構造物の材料強度データとを比較することによっ
て構造物の疲労寿命等が推定される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の稼働診断装置に
は次のような問題がある。 （１）センサから応力値を得るには増幅器が必要であ
る。例えば歪ゲージ式のセンサであれば歪増幅器が必要
となる。センサは建設機械の複数箇所に配置されるか
ら、その数だけ増幅器を設けるとなるとコストおよび消
費電力がアップする。 （２）頻度分布データを過去のデータに順次加算して累
計データとして記録していく方式のため、累計データ大
きくなるとコンピュータで扱う整数型の変数がオーバー
フローを起こすおそれがある。またセンサの故障等によ
り異常なデータが発生した場合、その異常なデータが過
去のデータが加算されるため、過去のデータが正常であ
っても累積データは無効なデータとなってしまう。 （３）センサの断線や増幅器等の異常を検出できず、デ
ータの信頼性が低い。 （４）例えば振動試験機による疲労耐久試験を考えた場
合、頻度分布データのみでは機械の稼働状況を正確に再
現するための試験条件を決めることが難しい。 （５）記録装置に蓄積されたデータはサービス員により
読み出され、読み出された後は消去しても構わないが、
何らかの理由でサービス員が長期間データの読み出しを
行えない場合、記録装置が満杯となりデータを記録でき
なくなるおそれがある。 （６）温度ドリフト等によりセンサ出力に狂いが生ずる
おそれがある。

【０００４】本発明の目的は、上述の問題点を解決した
建設機械の稼働診断装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１，２の発明は、
建設機械の構成部材の状態を計測する複数のセンサと、
複数のセンサの検出出力を分析に適したデータに変換
（例えば、増幅，Ａ／Ｄ変換等）する変換手段と、変換
後のデータを分析する分析手段と、この分析手段の分析
結果が記録される記録装置とを備えた建設機械の稼働診
断装置に適用される。そして、複数のセンサの検出出力
を選択的に前記変換手段に入力せしめるセンサ出力選択
手段を備え、これにより上記（１）の課題を解決する。
請求項２の発明は、変換手段が種類の異なる複数の変換
部を有し、複数のセンサは、変換部の種類に応じて複数
のグループにグループ分けされ、センサ出力選択手段
は、複数のグループにそれぞれ応じた複数の選択部を有
し、各選択部は、対応するグループに属する複数のセン
サの出力からいずれかを選択して対応する変換部に入力
せしめるよう構成したものである。請求項３の発明は、
建設機械の構成部材の状態を計測する複数のセンサと、
この複数のセンサの出力データを分析する分析手段と、
この分析手段の分析結果が記録される記録装置とを備え
た建設機械の稼働診断装置に適用される。そして、複数
のセンサを、その検出出力の増幅に必要な回路に選択的
に接続せしめる選択手段を備え、これにより上記（１）
の課題を解決する。請求項４〜１０の発明は、建設機械
の構成部材の状態を計測するセンサと、このセンサの出
力データを分析する分析手段と、この分析手段の分析結
果が記録される記録装置とを備えた建設機械の稼働診断
装置に適用される。そして、請求項４の発明は、予め定
められた時間間隔ごとの分析結果が記録装置に蓄積記録
されるようにし、これにより上記（２）の課題を解決す
る。請求項５の発明は、センサからの時系列データを頻
度分布データに圧縮処理する頻度分析手段と、センサか
らの時系列データを周波数分布データに圧縮処理する周
波数分析手段とを設け、これにより上記（４）の課題を
解決する。請求項６の発明は、分析手段の分析結果を通
信回線を介して所定の基地局に送信する送信手段を備
え、送信されたデータを基地局において蓄積するように
し、これにより上記（５）の課題を解決する。請求項
７，８の発明は、センサの零点調節を行う零点調節手段
と、予め決められたタイミングで前記零点調節手段を作
動せしめる制御手段とを具備し、これにより上記（６）
の課題を解決する。請求項８の発明は、建設機械の稼働
時に予め定められた時間間隔で零点調節手段を作動せし
め、その時間間隔ごとの分析結果を記録装置に蓄積記録
するよう構成したものである。請求項９，１０の発明
は、センサおよび／またはセンサ出力の分析手段への入
力経路の異常を検出する異常検出手段と、予め決められ
たタイミングで異常検出手段を作動せしめる制御手段と
を具備し、これにより上記（３）の課題を解決する。請
求項１０の発明は、建設機械の稼働時に予め定められた
時間間隔で異常検出手段を作動せしめ、異常が検出され
ない場合に限ってその時間間隔ごとの分析結果が記録装
置に蓄積記録されるよう構成したものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】−第１の実施形態− 図１〜図６により本発明を油圧ショベルの稼働診断装置
に適用した場合の第１の実施形態を説明する。図１は本
実施形態における油圧ショベルの側面図である。油圧シ
ョベル１は、下部走行体３１と、下部走行体３１に旋回
可能に連結された上部旋回体３２とを有し、上部旋回体
３２には運転室３３，エンジン，油圧ポンプ，油圧配
管，バッテリ等が設置される。また上部旋回体３２に
は、ブーム３４，アーム３５およびバケット３６から成
るフロント機構部３７が設けられる。運転室３３には、
コンピュータによって構成された制御装置１４が設けら
れ、この制御装置１４が後述するように稼働診断装置や
通信装置を構成する。

【０００７】図２は本実施形態における通信システムを
示し、油圧ショベル１と、油圧ショベル１を製造・販売
するメーカ２と、油圧ショベル１を利用するユーザー３
との間で通信による情報授受が可能とされる。通信は、
インターネット網１１，社内ＬＡＮ１２，通信衛星１３
ａを用いた通信回線１３により行われる。

【０００８】メーカ２の基地局１６には管理サーバ１７
とデータベース１８が配置され、油圧ショベル１と基地
局１６との間で情報の送受信が可能とされる。情報送受
信は、サービス担当者が用いるノートパソコン１９を利
用したダウンロードおよび社内ＬＡＮ１２を経由して、
あるいは通信回線１３を経由して定期的または不定期に
行われる。油圧ショベル１で発生した情報やデータ、例
えば作動状態や設定状態のデータは全て基地局１６の管
理サーバ１７に送信される。管理サーバ１７は、複数の
油圧ショベル１から送信されてくるデータを総合的に管
理し、データベース１８に記憶する。また管理サーバ１
７は、油圧ショベル１からの送信情報に対して油圧ショ
ベル１側に情報を送信することもある。

【０００９】基地局１６は社内ＬＡＮ１２を介して支店
２０と接続されている。支店２０の営業担当者あるいは
サービス担当者２０ａは、支店２０に備えられている入
力端末２０ｂを用いて管理サーバ１７およびデータベー
ス１８にアクセス可能とされ、故障診断や品証情報につ
いて仕事上必要なデータを検索し、取り出して活用でき
る。

【００１０】またメーカ２は、社内ＬＡＮ１２に接続さ
れた社外向けサーバ２１を有している。この社外向けサ
ーバ２１およびインターネット網１１を利用してユーザ
ー３に必要な情報を提示し、油圧ショベル１の活用方法
や部品交換等のメンテナンスに関する種々の提案を行う
ことが可能である。さらに基地局１６の管理サーバ１７
は、別に設けられたテストデータ（修理点検情報や部品
交換情報）を格納するコンピュータ２２に接続されてい
る。コンピュータ２２に格納されるデータも適宜に管理
サーバ１７にダウンロードされ、データベース１８に記
憶される。

【００１１】次に、本実施形態における油圧ショベル１
の稼働診断装置について説明する。図３に示すように、
油圧ショベル１の制御装置１４は、稼働診断コントロー
ラ４１，通信装置４２，センサ増幅器４３，センサ切替
装置４７，動作制御コントローラ４６を有している。稼
働診断コントローラ４１は、ＣＰＵ（中央演算ユニッ
ト）４０１、記録装置４０２，入力インターフェース４
０３，出力インターフェース４０４および入出力インタ
ーフェース４０５を有する。記録装置４０２には、各種
の作業動作のための複数の制御プログラムが格納される
とともに、作業動作の制御に必要なデータ（制御パラメ
ータや定数等）などが記憶されている。

【００１２】ＣＰＵ４０１には、入力インターフェース
４０３を介して種々のデータが入力される。入力される
データは、運転室３３に設けられた運転操作盤上の入力
部４４からの信号、油圧ショベル１の油圧系統または電
気系統の各部に設けられた複数の制御用センサ４５の検
出信号、および複数の疲労負荷センサ４８の検出信号で
ある。制御用センサ４５の検出信号としては、エンジン
回転数，ポンプ圧，操作パイロット圧（作業フロント，
旋回，走行），負荷圧等があり、これらの信号に基づい
て油圧ショベルの制御に必要な機械状態量を得ることが
できる。一方、疲労負荷センサ４８の検出信号は、油圧
ショベル１を構成する構造物の変形（歪み）や、振動加
速度、油圧回路圧力等、つまり構造物の変形に関連の深
い測定量である。

【００１３】ここで、上記疲労負荷は、油圧ショベルの
用途や大きさ等によって注目すべき部位とその部位の数
が異なる。このため、必要最低限の入力数のみ共通の仕
様とし、それ以上の部位が必要な場合には、センサ切替
装置４７によって選択的に疲労負荷センサ４８と入力イ
ンターフェース４０３を接続するよう構成されている。
また、疲労負荷センサ４８の種類によって必要なセンサ
増幅器４３の種類が異なるため、センサ増幅器４３も稼
働診断コントローラ４１とは別体として、様々な疲労負
荷センサ４８に対応できるようにしている。

【００１４】センサ増幅器４３およびセンサ切替装置４
７について説明する。本実施形態では、図４に示すよう
にセンサ増幅器４３がタイプの異なる４つの増幅器４３
１を備えるとともに、疲労負荷センサ４８が増幅器４３
１のタイプ別に４つのグループに分けられている。例え
ば、グループ１増幅器が動歪アンプであれば、グループ
１のセンサは動歪アンプを必要とする歪みゲージ式の圧
力センサ，加速度センサ，変位センサ等であり、グルー
プ２増幅器がチャージアンプであれば、グループ２のセ
ンサはチャージアンプを必要とする圧電式の加速度セン
サ等となる。

【００１５】センサ切替装置４７は疲労負荷センサ４８
とセンサ増幅器４３１との間に設けられ、スイッチコン
トローラ４７１と、センサグループ数に応じた４つのス
イッチ回路４７２とから成る。各スイッチ回路４７２
は、各センサグループを構成する複数のセンサ出力から
いずれかを選択して各増幅器４３１に入力せしめるもの
で、図では疲労負荷センサｄ，ｈ，ｌ，ｐの出力がそれ
ぞれ選択されている状態を示している。いずれのセンサ
出力を選択するかはスイッチコントローラ４７１からの
信号によって制御される。スイッチコントローラ４７１
は、稼働診断コントローラ４１の入出力インターフェー
ス４０５に接続され、稼働診断コントローラ４１からの
指令に応じて選択する疲労負荷センサ４８を決める。増
幅器４３１に入力されたセンサ出力は、所定の電圧に増
幅されて稼働診断コントローラ４１の入力インターフェ
ース４０３を介してＣＰＵ４０１に入力される。

【００１６】ＣＰＵ４０１は、入力されるセンサ出力に
対して必要な分析処理（稼働時間分析，頻度分析，周波
数分析など）を行う。特に本実施形態では、複数の疲労
負荷センサ４８から入力される時系列データのそれぞれ
に対し、頻度分析および周波数分析の双方を行う。頻度
分析は、時系列データに対し、ある電圧幅（物理量とし
ては、応力幅，加速度幅，圧力幅など）を設定し、この
電圧幅の生じた回数を順次カウントしてゆく処理であ
り、時系列データに比べてデータ量を大幅に圧縮するこ
とが可能である。この頻度分析処理にはレインフロー
法，レンジペア法等の疲労への影響度を考慮した方法が
一般的に用いられており、本実施形態でもこれらの処理
方法をとっている。

【００１７】一方、周波数分析は、時系列で得られる一
定時間データ（数秒間）に対し、ＦＦＴ（高速フーリエ
変換）処理を行うことで、周波数系列データに変換する
処理である。順次得られる周波数系列のデータを加算し
て平均化することで、時系列データに比べてデータ量を
大幅に圧縮することが可能である。

【００１８】上記頻度分析および周波数分析は所定の計
測時間間隔で行われ、その分析結果が記録装置４０２に
記録される。すなわちＣＰＵ４０１は、記録装置４０２
に新規のデータ記録領域を確保して計測および分析処理
を開始し、計測開始からのエンジン稼働時間の累計が規
定時間に達すると、その間の分析データを記録装置４０
２に記録する。この処理を繰り返し行うことで、規定時
間ごとのデータが蓄積記録されてゆく。この規定時間は
予め記録装置４０２に記憶されている時間であり、これ
は頻度分析処理プログラムの変数が頻度カウントの加算
によってオーバーフローを起こすことがない時間（例え
ば、１０時間）に設定される。

【００１９】分析データは記録装置４０２に記録される
他、それらのデータに基づいて、出力インターフェース
４０４を介して動作制御用コントローラ４６に動作指令
値または設定値が与えられる。これらの指令値または設
定値に基づいて動作制御用コントローラ４６がフロント
機構部３７の先部に設けられたバケット３６等に必要な
動作を行わしめる。

【００２０】稼働診断コントローラ４１の入出力インタ
ーフェース４０５には、上記センサ切替装置４７と、ア
ンテナ１５を含む通信装置４２とが接続され、ＣＰＵ４
０１は、通信装置４２により記録装置４０３に記録され
ているデータを定期的に管理サーバ１７に送信する。通
信方法は、図２に示す通信衛星１３ａを用いた衛星通信
でもよいし、携帯電話を用いた通信でもよい。また入出
力インターフェース４０５は、ノートパソコン１９等の
外部装置が接続される接続端子をも有する。

【００２１】以上のように構成された稼働診断装置にお
ける疲労負荷データの計測および処理方法について図５
のフローチャートを参照して説明する。このプログラム
は、稼働診断コントローラ４１に電源が投入された時
点、あるいはノートパソコン１９によって稼働診断コン
トローラ４１がリセットされた時点でスタートする（ス
テップＳ１）。ＣＰＵ４０１は、まずエンジン稼働中で
あるか否かを判定し（ステップＳ２）、稼働中でなけれ
ば稼働されるまで待つ。エンジンが稼働されると、記録
装置４０２内に計測途中の疲労負荷データ（計測時間が
上述した規定時間に達していないデータ）があるか否か
を判定する（ステップＳ３）。計測途中のデータがない
場合には、新たに計測を行うべく新規データ領域確保お
よびセンサ切替処理（ステップＳ４）を行い、計測途中
のデータがある場合にはそのデータを頻度分析処理と周
波数分析処理のプログラム変数として読み込む（ステッ
プＳ５）。新規データ領域確保およびセンサ切替処理の
詳細は後述する。以上がエンジン起動時に行われる処理
である。

【００２２】次にＣＰＵ４０１は、ステップＳ６でエン
ジン停止と判断されるまで以下の処理を行う。現在計測
中のデータの計測時間が上記規定時間に達したか否かを
判別し（ステップＳ８）、既定値に達していなければ、
計測時間をカウントアップする（ステップＳ９）。そし
て、頻度分析処理（ステップＳ１０）および周波数分析
処理（ステップＳ１１）を行ってステップＳ６に戻る。
頻度分析および周波数分析の内容は上述したとおりであ
る。

【００２３】ステップＳ８で計測時間が既定値に達した
と判定されると、今回の計測データ（頻度分析データお
よび周波数分析データ）を記録装置４０２に記録する
（ステップＳ１２）。その際、今回のデータを過去のデ
ータに加算して記録するのではなく、今回のデータは今
回のデータとして記録する。また、今回の計測データを
通信回線１３により基地局１６の管理サーバ１７に送信
する（ステップＳ１３）。その後、次の計測のために頻
度分析処理と周波数分析処理のプログラム変数を初期化
し（ステップＳ１４）、新規データ領域確保およびセン
サ切替処理（ステップＳ１５）を行ってステップＳ６に
戻る。

【００２４】ステップＳ６でエンジン停止と判定される
と、記録装置４０２へデータを記録し（ステップＳ
７）、ステップＳ２に戻る。

【００２５】上記ステップＳ１３で管理サーバ１７に送
られたデータは、他の複数の油圧ショベル１のデータと
ともに統計処理され、データベース１８に蓄積される。
これらのデータは、油圧ショベル１の各部品の余寿命の
推定や、疲労試験の試験条件の導出等に利用される。

【００２６】次に、上記ステップＳ４，Ｓ１５における
新規データ領域確保およびセンサ切替処理の詳細につい
て図６により説明する。記録装置４０２には様々なデー
タが格納されるが、本制御で扱う疲労負荷データに割り
当てられる領域は決まっている。そこで、まずその割り
当てられた領域内に新規データ領域を確保できるか否か
を確認する（ステップＳ１０２）。新規データ領域の確
保が可能であれば、新規データ領域を確保し（ステップ
Ｓ１０４）、領域確保が不可能であれば最も古いデータ
を消去し（ステップＳ１０３）、そこに新規データ領域
を確保する（ステップＳ１０４）。

【００２７】次に、稼働診断コントローラ４１からセン
サ切替装置４７にセンサ切替指令を出力する（ステップ
Ｓ１０５）。これを受けてセンサ切替装置４７のスイッ
チコントローラ４７１は、スイッチ回路４７２のスイッ
チング状態を切替え、次に処理すべき疲労負荷センサ４
８の出力を選択して対応する増幅器４３１に入力せしめ
る。その後、メインルーチンにリターンする（ステップ
Ｓ１０６）。

【００２８】以上のように本実施形態では、複数の疲労
負荷センサ４８のそれぞれに対して増幅器を設けるので
はなく、センサ切替装置４７を設けることで、複数の疲
労負荷センサ４８の出力が選択的にセンサ増幅器４３の
所定の増幅器４３１に入力されるので、増幅器をセンサ
の数だけ設ける必要がなく、コストおよび消費電流の低
減が図れる。また、頻度分析や周波数分析で得た分析デ
ータを過去のデータに順次加算してゆくのではなく、予
め定められた時間間隔（例えば１０時間）ごとの分析結
果をそれぞれ記録装置４０２に蓄積記録するようにした
ので、分析プログラムで扱う整数型の変数がオーバーフ
ローを起こすことはない。またセンサの故障等により異
常なデータが発生した場合、その回のデータのみが無効
となるだけで済み、過去の正常なデータに影響が及ぶこ
とはない。

【００２９】さらに従来から行われている頻度分析に加
えて周波数分析をも行うようにしたので、これらのデー
タを用いて正確な余寿命推定や試験条件の導出が行え
る。例えば振動試験機による疲労耐久試験を考えた場
合、頻度分布データのみでは機械の稼働状況を正確に再
現するための試験条件を決めることが難しいが、周波数
分布データをも加味することで正確な試験条件を導出で
きる。

【００３０】。また、所定時間ごとの分析データをその
都度通信回線１３により基地局１６の管理サーバ１７に
送信し、基地局１６側でデータベース１８に蓄積するよ
うにしたので、記録装置４０２内の蓄積データを定期的
に消去することができ、記録装置４０２の容量不足でデ
ータが記録不能になるといった不都合はない。したがっ
て、さほど大容量の記録装置４０２を用いる必要はな
く、コストダウンが図れる。

【００３１】ところで、本実施形態では、図６で説明し
たように記録装置４０２に新規データ領域を確保できな
いときにのみ最小限のデータ消去を行っている。これ
は、何らかの理由で通信回線１３による管理サーバ１７
へのデータ送信が失敗した場合を考慮したものである。
つまりデータを記録装置４０２内に可能な限り残してお
けば、データ送信が失敗したときにサービス員２０ａが
ノートパソコン１９等によって記録装置４０２からデー
タをダウンロードでき、被害を最小限に留めることが可
能となる。

【００３２】以上の実施形態において、センサ増幅器４
３が変換手段を、稼働診断コントローラ４１（特にＣＰ
Ｕ４０１）が分析手段を、センサ切替装置４７がセンサ
出力選択手段を、通信装置４２が送信手段をそれぞれ構
成する。

【００３３】なお、変換手段は増幅器に限定されず、ア
ナログのセンサ出力をサンプリングするためのＡ／Ｄ変
換器であってもよい。また、例えばセンサがチャージア
ンプ内蔵の圧電式加速度センサ等の場合には、センサ切
替装置４７によって複数のセンサを定電流電源回路（増
幅に必要な回路）に選択的に接続させるよう構成しても
よい。

【００３４】−第２の実施形態− 図７〜図１０により本発明の第２の実施形態を説明す
る。なお、図３，図４と同様の構成要素には同一の符号
を付す。本実施形態ではセンサ増幅器の構成が先の実施
形態と異なる。図７に示すように、本実施形態のセンサ
増幅器４３’は、故障検出部５１，５２と、信号増幅部
５３と、零点調節装置５４とを有している。疲労負荷セ
ンサ４８からのセンサ信号は、故障検出部５２を経由し
て信号増幅部５３で所定の電圧に増幅され、故障検出部
５１を経由して稼働診断コントローラ４１に入力され
る。稼働診断コントローラ４１の構成は先の実施形態
（図３）と同様であり、入力された信号は、入力インタ
ーフェース４０３を介してＣＰＵ４０１に入力される。
なお、疲労負荷センサ４８と故障検出部５２との間に先
の実施形態で用いたようなセンサ切替装置４７を介装し
てもよい。

【００３５】故障検出部５１は入力インターフェース４
０３の故障を検出するもので、スイッチコントローラ５
１１と、基準信号発生器５１２と、スイッチ部５１３と
から構成される。スイッチコントローラ５１１は、稼働
診断コントローラ４１の入出力インターフェース４０５
に接続され、稼働診断コントローラ４１からの指令に従
ってスイッチ部５１３を切替える。これにより稼働診断
コントローラ４１には、信号増幅部５３で増幅されたセ
ンサ信号および基準信号発生器５１２からの基準信号が
選択的に入力される。そして、基準信号が選択されてい
るときにＣＰＵ４０１に入力される信号が基準信号発生
器５１２での設定信号と一致していれば、入力インター
フェース４０３は正常に動作しており、不一致であれば
入力インターフェース４０３の故障と判断できる。

【００３６】一方、故障検出器５２は信号増幅部５３の
故障検出を行うもので、スイッチコントローラ５２１
と、基準信号発生器５２２と、スイッチ部５２３とから
構成される。スイッチコントローラ５２１は、稼働診断
コントローラ４１の入出力インターフェース４０５に接
続され、稼働診断コントローラ４１の指令に従ってスイ
ッチ部５２３を切替える。これにより信号増幅部５３に
は、センサ信号および基準信号発生器５２２からの基準
信号が選択的に入力される。そして、基準信号が選択さ
れているときに信号増幅部５３から出力される信号が基
準信号発生器５１２および信号増幅部５３の各設定に見
合った信号であれば、信号増幅部５３は正常に動作して
おり、見合っていなければ信号増幅部５３の故障と判断
できる。

【００３７】零点調節装置５４は、稼働診断コントロー
ラ４１の入出力インターフェース４０５と信号増幅部５
３に接続され、稼働診断コントローラ４１からの指令に
よって、無負荷時に信号増幅部５３からの出力がゼロに
なるように信号増幅部５３を調節する。その他の構成は
第１の実施形態と同様であるものとする。

【００３８】疲労負荷データの計測および処理方法につ
いて図８のフローチャートを参照して説明する。図５と
同様のステップには同一のステップ番号を付してある。
図８において、ステップＳ５で変数へデータ読み出した
後、故障診断および零点調節処理（ステップＳ２００）
を行う。

【００３９】図９は故障診断および零点調節処理の詳細
を示し、まず入力インターフェースの故障診断を行う
（ステップＳ２０１）。この故障診断にあたり、ＣＰＵ
４０１は出力側の故障検出部５１のスイッチ部５１３を
切替え、基準信号発生器５１２からの基準信号が稼働診
断コントローラ４１に入力されるようにし、基準信号発
生器５１２から予め設定してある基準信号（電圧）を発
生させる。ＣＰＵ４０１は、スイッチ部５１３および入
力インターフェース４０３を介して入力される信号が基
準信号発生器５１２での設定信号と一致するか否かによ
り、入力インターフェース４０３が正常か否かを判定す
る（ステップＳ２０２）。入力信号が設定信号と一致し
ていれば、正常と判断して信号増幅部の故障診断（ステ
ップＳ２０３）を行い、一致していなければ入力インタ
ーフェース４０３の故障と判断してステップＳ２０８に
進む。

【００４０】ステップＳ２０３の信号増幅部の故障診断
では、まず出力側の故障検出部５１のスイッチ部５１３
を切替え、信号増幅部５３からの信号が稼働診断コント
ローラ４１に入力されるようにする。また入力側の故障
検出部５２のスイッチ部５２３を切替え、基準信号発生
器５２２からの信号が信号増幅部５３に入力されるよう
にする。この状態で基準信号発生器５２２から予め設定
してある基準信号を発生させる。このときＣＰＵ４０１
に入力される信号が、基準信号発生器５１２および信号
増幅部５３の各設定に見合った信号であるか否かによ
り、信号増幅部５３が正常か否かを判定する（ステップ
Ｓ２０４）。正常と判断した場合にはセンサ出力の零点
調節（ステップＳ２０５）を行い、正常でない場合には
信号増幅部の異常と判断してステップＳ２０８に進む。

【００４１】ステップＳ２０５のセンサ出力の零点調節
では、入力側の故障検出部５２のスイッチ部５２３を切
替え、疲労負荷センサ４８の出力が信号増幅部５３に入
力されるようにする。この状態で零点調節装置５４によ
って信号増幅部５３からの出力がゼロになるように信号
増幅部５３を調節する。次に零点調節が正常に行えたか
否かを判定する（ステップＳ２０６）。正常であればそ
のままリターンし、正常でなければステップＳ２０８に
進む。

【００４２】ステップＳ２０８に進んだ場合、つまりス
テップＳ２０２，Ｓ２０４，Ｓ２０６のいずれかで異常
と判断された場合には、異常発生データを記録装置４０
２に記録する。異常発生データは、入力インターフェー
ス４０３，信号増幅部５３および零点調節のいずれに異
常が認められたか、またその異常がいずれの疲労負荷セ
ンサ４８に拘わる箇所かを示すデータである。そして、
以降はその疲労負荷センサ４８に対するデータ処理を行
わないように、頻度分析および周波数分析処理のプログ
ラム変数を設定する（ステップＳ２０９）。その後、リ
ターンする。

【００４３】図８のステップＳ６以降の処理は先の実施
形態（図５）と同様である。ただし、上記ステップＳ２
０９を通過した場合、つまり何らかの異常が認められた
場合には、そのセンサに係る頻度分析や周波数分析は行
われず、データ記録もなされない。

【００４４】また、ＣＰＵ４０１は、頻度分析や周波数
分析において、各疲労負荷センサ４８の出力信号を判定
し、所定範囲外の信号であればセンサの異常（故障）と
判断し、分析処理を行わない。この場合も上述と同様に
分析データの記録は行われず、これに代えてセンサ異常
の旨が記録される。

【００４５】なお、ステップＳ４’，Ｓ１５’の新規デ
ータ領域確保処理は、上述した図６の処理からセンサ切
替処理を除いたものである。ただし、センサ切替装置４
７が設けられている場合には、図６と同様の処理が行わ
れる。そして、ステップＳ１５’の処理を行った後は、
ステップＳ２００に戻る。

【００４６】以上のように本実施形態では、所定時間間
隔ごとの分析処理を開始するにあたり、必ず疲労負荷セ
ンサ４８の零点調節が行われる。したがって、温度ドリ
フト等の影響を受けず、正確な分析結果が得られる。ま
た、この零点調節に同期して入力インターフェース４０
３およびセンサ増幅器４３’の信号増幅部５３の異常検
出が行われるとともに、センサそのものの異常検出も行
われる。そして、異常と判断された場合には分析処理お
よびデータ記録が行われない。したがって、異常な分析
データが発生することがなく、データの信頼性を高める
ことができる。

【００４７】なお故障（異常）検出の対象となるのは、
例えばＡ／Ｄ変換器でもよく、センサ出力のＣＰＵ（分
析手段）への入力経路に位置する他の回路でもよい。ま
た、第１，第２の実施形態では油圧ショベルの稼働診断
装置について説明したが、例えばクレーン，ホイールロ
ーダ，ブルドーザといった他の建設機械の稼働診断装置
にも本発明を適用できる。

【００４８】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、複数のセンサ
の検出出力を選択的に増幅器等の変換手段に入力せしめ
るようにしたので、センサの数だけ変換手段を設ける必
要がなくなり、コストおよび消費電力の低減が図れる。
請求項４の発明によれば、データを過去のデータに順次
加算して累計データとして記録するのではなく、予め定
められた時間間隔ごとのデータを蓄積記録するようにし
たので、コンピュータで扱う整数型の変数がオーバーフ
ローを起こすことがなく、また異常なデータが発生した
場合にそのデータのみ除外すればよく、他の正常なデー
タに影響を与えることはない。請求項５の発明によれ
ば、センサからの時系列データを頻度分布データに圧縮
処理する頻度分析手段と、センサからの時系列データを
周波数分布データに圧縮処理する周波数分析手段とを設
けたので、それらの分析データに基づいて機械の稼働状
況を正確に再現するための試験条件等を決めることが可
能となる。請求項７の発明によれば、予め決められたタ
イミングでセンサ出力の零点調節を行うようにしたの
で、温度ドリフト等の影響を受けず、データの信頼性が
向上する。請求項９の発明によれば、予め決められたタ
イミングでセンサおよび／またはセンサ出力の分析手段
への入力経路の異常を検出するようにしたので、異常が
検出されたデータを除外することでデータの信頼性が向
上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における油圧ショベルの側面
図。

【図２】実施形態における通信システムの全体構成図。

【図３】第１の実施形態における上記油圧ショベルの稼
働診断装置の構成を示すブロック図。

【図４】図３におけるセンサ，センサ切替装置およびセ
ンサ増幅器の詳細構造を示すブロック図。

【図５】第１の実施形態における疲労負荷データ処理の
一例を示すフローチャート。

【図６】図５における新規データ領域確保およびセンサ
切替処理の詳細を示すフローチャート。

【図７】図７におけるセンサ増幅器の詳細構造を示すブ
ロック図。

【図８】第２の実施形態における疲労負荷データ処理の
一例を示すフローチャート。

【図９】図９における故障診断および零点調節処理の詳
細手順を示すフローチャート。

【符号の説明】

１ 油圧ショベル ２ メーカ １３ 通信回線 １４ 制御装置 １６ 基地局 １７ 管理サーバ １８ データベース ４１ 稼働診断コントローラ ４２ 通信装置 ４３，４３’センサ増幅器 ４７ センサ切替装置 ４８ 疲労負荷センサ ５１，５２ 故障検出部 ５３ 信号増幅部 ５４ 零点調節装置 ４０１ ＣＰＵ ４０２ 記録装置 ４０３ 入力インターフェース ４３１ 増幅器 ４７１ スイッチコントローラ ４７２ スイッチ回路 ５１１，５２１ スイッチローラ ５１２，５２２ 基準信号発生器 ５１３，５２３ スイッチ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 隆之 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 大野 孝之 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 柴田 浩一 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 Ｆターム(参考） 2D003 AA01 AB00 BA08 BB13 DA04 DB01 DB02 DB03 DC08

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建設機械の構成部材の状態を計測する複
   数のセンサと、該複数のセンサの検出出力を分析に適し
   たデータに変換する変換手段と、前記変換後のデータを
   分析する分析手段と、この分析手段の分析結果が記録さ
   れる記録装置とを備えた建設機械の稼働診断装置におい
   て、 前記複数のセンサの検出出力を選択的に前記変換手段に
   入力せしめるセンサ出力選択手段を備えることを特徴と
   する建設機械の稼働診断装置。
2. 【請求項２】 前記変換手段は種類の異なる複数の変換
   部を有し、前記複数のセンサは、前記変換部の種類に応
   じて複数のグループにグループ分けされ、前記センサ出
   力選択手段は、前記複数のグループにそれぞれ応じた複
   数の選択部を有し、各選択部は、対応するグループに属
   する複数のセンサの出力からいずれかを選択して対応す
   る変換部に入力せしめることを特徴とする請求項１に記
   載の建設機械の稼働診断装置。
3. 【請求項３】 建設機械の構成部材の状態を計測する複
   数のセンサと、この複数のセンサの出力データを分析す
   る分析手段と、この分析手段の分析結果が記録される記
   録装置とを備えた建設機械の稼働診断装置において、 前記複数のセンサを、その検出出力の増幅に必要な回路
   に選択的に接続せしめる選択手段を備えることを特徴と
   する建設機械の稼働診断装置。
4. 【請求項４】 建設機械の構成部材の状態を計測するセ
   ンサと、このセンサの出力データを分析する分析手段
   と、この分析手段の分析結果が記録される記録装置とを
   備えた建設機械の稼働診断装置において、 予め定められた時間間隔ごとの分析結果が前記記録装置
   に蓄積記録されることを特徴とする建設機械の稼働診断
   装置。
5. 【請求項５】 建設機械の構成部材の状態を計測するセ
   ンサと、このセンサの出力データを分析する分析手段
   と、この分析手段の分析結果が記録される記録装置とを
   備えた建設機械の稼働診断装置において、 前記分析手段は、前記センサからの時系列データを頻度
   分布データに圧縮処理する頻度分析手段と、前記センサ
   からの時系列データを周波数分布データに圧縮処理する
   周波数分析手段とを含むことを特徴とする建設機械の稼
   働診断装置。
6. 【請求項６】 前記分析手段の分析結果を通信回線を介
   して所定の基地局に送信する送信手段を更に備え、送信
   データを前記基地局において蓄積するよう構成したこと
   を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の建設機械
   の稼働診断装置。
7. 【請求項７】 建設機械の構成部材の状態を計測するセ
   ンサと、このセンサの出力データを分析する分析手段
   と、この分析手段の分析結果が記録される記録装置とを
   備えた建設機械の稼働診断装置において、 前記センサの零点調節を行う零点調節手段と、 予め決められたタイミングで前記零点調節手段を作動せ
   しめる制御手段とを具備することを特徴とする建設機械
   の稼働診断装置。
8. 【請求項８】 前記制御手段は、建設機械の稼働時に予
   め定められた時間間隔で前記零点調節手段を作動せし
   め、その時間間隔ごとの前記分析結果が前記記録装置に
   蓄積記録されるよう構成したことを特徴とする請求項７
   に記載の建設機械の稼働診断装置。
9. 【請求項９】 建設機械の構成部材の状態を計測するセ
   ンサと、このセンサの出力データを分析する分析手段
   と、この分析手段の分析結果が記録される記録装置とを
   備えた建設機械の稼働診断装置において、 前記センサおよび／またはセンサ出力の分析手段への入
   力経路の異常を検出する異常検出手段と、 予め決められたタイミングで前記異常検出手段を作動せ
   しめる制御手段とを具備することを特徴とする建設機械
   の稼働診断装置。
10. 【請求項１０】 前記制御手段は、建設機械の稼働時に
    予め定められた時間間隔で前記異常検出手段を作動せし
    め、異常が検出されない場合に限ってその時間間隔ごと
    の前記分析結果が前記記録装置に蓄積記録されるよう構
    成したことを特徴とする請求項９に記載の建設機械の稼
    働診断装置。