JP3768437B2

JP3768437B2 - Work machine strength evaluation method, strength evaluation system, strength evaluation device, and program for strength evaluation

Info

Publication number: JP3768437B2
Application number: JP2001364305A
Authority: JP
Inventors: 昭橋本; 光山本; 俊弘大野
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2001-11-29
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2021-11-29
Also published as: JP2003166909A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、場内での負荷試験に基づいて油圧ショベル等の強度評価を行う作業機の強度評価方法、強度評価システム、強度評価装置、および強度評価を行うためのプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば油圧ショベル等のフロント構造物の強度評価を行う場合、作業現場において油圧ショベルを実稼働させてフロント各部の応力を測定し、この応力測定値に基づいて強度評価を行っていた。また、試作機の試験等、測定項目が多岐に渡り、作業現場で試験を行うことが効率的でない場合には、場内で実稼働状態を模した負荷試験を行い、その試験結果に基づいて強度評価を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、場内試験はあくまで実稼働状態を模した試験であり、場内試験によりフロント構造物の強度評価を精度よく行うことは難しかった。すなわち、一般に場内では実稼働時より厳しめの条件で試験することが多く、この場内試験結果に基づいて構造物を強度評価したのでは、安全率を過大に設定したこととなり、最適な形状設計を行うことができない。
【０００４】
本発明の目的は、場内試験により構造物の強度評価を精度よく行うことができる作業機の強度評価方法、強度評価システム、強度評価装置、および強度評価を行うためのプログラムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
１，請求項１の発明は、第１の種類の作業機と第２の種類の作業機の試験結果に基づいて第１の種類の作業機を強度評価する作業機の強度評価方法であって、（１）標準動作パターンにしたがった第２の種類の作業機の場内試験により作業機各部の標準応力を検出し、（２）第２の種類の作業機により現場で実作業を行ったときの作業機各部の実作業応力を検出し、（３）前記応力と前記実作業応力とに基づいて補正係数を算出して記憶し、（４）標準動作パターンにしたがった第１の種類の作業機の場内試験により作業機各部の標準応力を検出し、（５）この応力検出値を補正係数で補正し、補正後の応力に基づいて第１の種類の作業機を強度評価することにより上述した目的を達成する。
２，請求項２の発明は、請求項１に記載の作業機の強度評価方法において、（１）第２の種類の作業機により現場で実作業を行ったときの動作を分析し、（２）第２の種類の作業機の標準応力の検出結果と実作業応力の検出結果を同一の動作の下で比較し、各動作毎に補正係数を設定するものである。
３，請求項３の発明による作業機の強度評価システムは、標準動作パターンにしたがった場内試験を行う第１の種類の作業機と、標準動作パターンにしたがった場内試験および現場での実作業をそれぞれ行う第２の種類の作業機と、第２の種類の作業機の場内試験による作業機各部の標準応力を検出する第１の応力検出手段と、第２の種類の作業機により現場で実作業を行ったときの作業機各部の実作業応力を検出する第２の応力検出手段と、第１の種類の作業機の場内試験による作業機各部の標準応力を検出する第３の応力検出手段と、第１の応力検出手段と第２の応力検出手段による検出結果に基づいて補正係数を算出する係数算出手段と、補正係数を記憶する記憶手段と、第３の応力検出手段による検出結果を補正係数で補正した補正後応力を算出する算出手段と、算出された補正後応力に基づいて、作業機の強度評価を演算する評価手段とを備えることにより上述した目的を達成する。
４，請求項４の発明による作業機の強度評価装置は、標準動作パターンによる標準作業を行ったときの作業機各部の標準応力を予め検出して記憶する第１の記憶手段と、実作業を行ったときの作業機各部の実作業応力を予め検出して記憶する第２の記憶手段と、標準応力と実作業応力とに基づいて補正係数を算出する係数算出手段と、補正係数を記憶する第３の記憶手段と、標準動作パターンによる標準作業を行ったときの作業機各部の標準応力を補正係数で補正した補正後応力を算出する算出手段と、算出された補正後応力に基づいて、作業機の強度評価を演算する評価手段とを備えることにより上述した目的を達成する。
５，請求項５の発明によるプログラムは、標準動作パターンによる標準作業を行ったときの作業機各部の標準応力と実作業を行ったときの作業機各部の実作業応力とに基づき算出された補正係数に基づいて、標準動作パターンによる標準作業を行ったときの作業機各部の標準応力を補正する手順と、補正手順により補正された補正後応力に基づいて、作業機の強度評価を演算する手順とをコンピュータで実行して強度評価を行うためのプログラムとしたことにより上述した目的を達成する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図６を参照して本発明による作業機の強度評価方法の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係わる強度評価方法が適用される油圧ショベル１０の斜視図であり、図２は、本実施の形態に係わる場内試験のシステム構成を示すブロック図である。図１に示すように、油圧ショベル１０は、走行体１と、走行体１上に旋回可能に搭載された旋回体２と、旋回体２に回動可能に取り付けられたブーム３Ａ、アーム３Ｂ、バケット３Ｃからなるフロント装置３とを有する。ブーム３Ａはブームシリンダ３ａの伸縮により回動し、アーム３Ｂはアームシリンダ３ｂの伸縮により回動し、バケット３Ｃはバケットシリンダ３ｃの伸縮により回動する。フロント装置３には、フロント各部の応力σ1を検出する歪みゲージなどの応力検出器４（図２参照）が設けられている。
【０００７】
一般に、油圧ショベルは、車両重量により大型、中型、小型などにクラス分けされる。本実施の形態では、例えば新機種の中型の油圧ショベル１０の強度評価を行う。この場合、油圧ショベル１０と同クラス（中型）の油圧ショベル２０を予め場内試験するとともに、油圧ショベル２０とほぼ同機種の油圧ショベル３０を現場で試験して補正係数αを求める。そして、油圧ショベル１０の場内試験によって検出されたフロント各部の応力σ1を後述するように補正係数αで補正し、この応力補正値σAに基づいてフロント装置３の強度評価を行う。なお、場内試験とは、予め定められた標準動作パターンに従って工場内で作業機を駆動し、そのときの応力、油圧、油温などの実測データから作業機が正常に動作しているか否かを確認する試験である。
【０００８】
図２に示すように、強度評価システムは、応力検出器４と、ハードディスク等の記憶装置５と、ＣＰＵ,ＲＯＭ,ＲＡＭなどからなる演算装置６と、モニタやプロッタ等の出力装置７とを有する。応力検出器４と記憶装置５からの信号は演算装置６に入力される。演算装置６には各種プログラムやフロント装置３の疲労寿命評価線図（Ｓ−Ｎ線図）などが記憶されている。記憶装置５には補正係数αが記憶され、演算装置６での処理によって応力検出値σ1が補正係数αで補正されるとともに、Ｓ−Ｎ線図に補正後応力σAを適用して疲労寿命が推定される。この推定寿命は応力σAとともに出力装置７に出力される。
【０００９】
以下、補正係数αの算出方法について説明する。図３は、補正係数αの算出方法を示すブロック図である。補正係数αの算出にあたっては、まず、油圧ショベル１０と同クラス（中型）の油圧ショベル２０を工場内で試験稼働（場内試験）する。油圧ショベル２０のフロント装置３には油圧ショベル１０と同様、フロント各部の応力σ1を検出する応力検出器４が設けられている。応力検出器４からの信号とそのときの動作パターンは係数算出部４０の場内試験記憶部４０ａに記憶される。なお、油圧ショベル１０と油圧ショベル２０がほぼ同機種の場合、油圧ショベル２０を場内試験する代わりに油圧ショベル１０を場内試験して補正係数αを算出し、その補正係数αを用いて油圧ショベル１０の強度評価を行うようにしてもよい。
【００１０】
次に、油圧ショベル２０とほぼ同機種の油圧ショベル３０を作業現場で試験稼働（現場試験）する。この油圧ショベル３０のフロント装置３の各シリンダ３ａ〜３ｃには、シリンダストロークＳをそれぞれ検出するストロークセンサ３１と、シリンダ３ａ〜３ｃの圧力Ｐ（ロッド室圧力とボトム室圧力）をそれぞれ検出する圧力センサ３２が設けられている。これらセンサ３１,３２からの信号は係数算出部４０の現場試験記憶部４０ｂに記憶される。なお、油圧ショベル３０の代わりに油圧ショベル２０を用いて現場試験を行ってもよい。すなわち、同一の油圧ショベル２０により場内試験と現場試験をそれぞれ行うようにしてもよい。
【００１１】
係数算出部４０では所定のプログラムを実行して補正係数αを算出し、記憶部５０に格納する。図４は、係数算出部４０で実行される処理の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１では現場試験記憶部４０ｂに記憶されたストロークセンサ３１および圧力センサ３２からの信号を取り込む。次いで、ステップＳ２でストロークセンサ３１からの検出値Ｓに基づいてフロント装置３の姿勢変化、すなわち油圧ショベル３０の動作を分析する。ステップＳ３では圧力センサ３２からの検出値Ｐに基づいてフロント各部の応力2を算出する。ステップＳ２、ステップＳ３の処理は次のように行う。
【００１２】
図５は、フロント装置３を梁要素でモデル化した一例である。動作分析を行うには、まず、梁要素を構成する節点データの初期座標（Ｘ,Ｙ）およびシリンダ３ａ〜３ｃの初期ストロークを定める。そして、この初期状態からのシリンダ３ａ〜３ｃのストローク量Ｓに応じてシリンダ３ａ〜３ｃに対応する梁要素（図では３ａ〜３ｃ）の長さを変化させ、フロント装置３の姿勢変化を検出する。係数算出部４０にはフロント装置３の姿勢変化に対応した動作パターン（掘削、旋回など）が予め記憶され、これにより、フロント装置３がどのパターンに従って姿勢変化したかを判定する。すなわち、油圧ショベル３０の動作を分析する。
【００１３】
現場試験におけるフロント各部の応力σを算出するには、上述したようにシリンダストロークＳに応じてフロント装置３を姿勢変化させ、その状態で梁要素３ａ〜３ｃの節点に圧力センサ３２からの検出値Ｐに応じた負荷を作用させる。これにより、各節点に作用するピン荷重を算出し、このピン荷重を用いて梁要素に作用する断面応力σを算出する。なお、シリンダストロークＳとシリンダ圧力Ｐから応力σを算出するのではなく、場内試験と同様にフロント各部に応力検出器４を設け、この応力検出器４により現場試験の応力σを直接検出するようにしてもよい。現場試験の動作分析結果および応力算出結果の一例を図６（ａ）に示す。図中の応力Ａ1〜Ａ4は、各動作の下での最大応力σ（ピーク応力）である。
【００１４】
ステップＳ４では場内試験記憶部４０ａに記憶された応力検出器４からの信号とそのときの動作パターンを取り込む。この場合、油圧ショベル２０の場内試験は例えば図６（ｂ）に示すような動作パターンにしたがって行う。各動作の下での最大応力σ1はＢ1〜Ｂ4で示す。
【００１５】
ステップＳ５では、現場試験により算出した応力σ2と場内試験により検出した応力σ1の比をとって補正係数αを算出する。この場合、動作パターンが同一なもの同士、すなわち、応力Ａ1とＢ1、Ａ2とＢ2、Ａ3とＢ3、Ａ4とＢ4のそれぞれ比をとって（Ａ1/Ｂ1,Ａ2/Ｂ2,Ａ3/Ｂ3,Ａ4/Ｂ4）動作パターン毎に補正係数αを算出する。そして、この補正係数αを記憶部５０に格納し、処理を終了する。なお、説明の便宜上、記憶装置５とは別に記憶部５０を設けたが、記憶装置５が記憶部５０を兼ねるようにしてもよい。
【００１６】
油圧ショベル１０のフロント装置３の強度評価は次のように行う。
▲１▼まず、上述したように油圧ショベル２０の場内試験と油圧ショベル３０の現場試験を行い、動作パターンに対応した補正係数αを求め、記憶部５０に格納する。
▲２▼次に、この補正係数αを記憶装置５に記憶するとともに、所定の動作パターンに従って油圧ショベル１０の場内試験を行い、応力検出器４によりフロント各部の応力σ1を検出する。
▲３▼演算装置６では、この動作に対応する補正係数αを記憶装置５から読み込み、その補正係数αに応力検出値σ1を乗じて応力σA（＝α×σ1）を算出し、出力装置７に出力する。
▲４▼さらに、演算装置６では、予め記憶されたフロント装置３の疲労寿命評価線図（Ｓ−Ｎ線図）に補正後応力σAを適用し、実稼働時の寿命を推定して、出力装置７に出力する。これによりフロント装置３の強度評価を行う。なお、演算装置６に予め応力許容値を記憶し、補正後応力σAがこの許容値以下か否かによりフロント装置３の強度評価を行うようにしてもよい。
【００１７】
このように本実施の形態では、場内試験による応力検出値σ1と現場試験による応力検出値σ2とを比較して応力検出値σ1から応力検出値σ2を推定するための補正係数αを求め、この補正係数αにより応力検出値σ1を補正するようにした。これにより、一旦補正係数αを求めれば、以降、現場試験を行わなくても場内試験によってフロント装置３を精度よく強度評価することができる。また、フロント装置３の動作パターンを分析し、動作パターンに応じて補正係数αを設定するようにしたので、応力補正の精度が一層向上する。
【００１８】
なお、上記実施の形態では油圧ショベルのフロント装置３、とくにバックホウフロントに適用するようにしたが、ローダフロントに適用してもよい。また、フロント装置３以外の他の構造部に適用してもよい。さらに、油圧ショベル以外の他の作業機に適用してもよい。
【００１９】
以上の実施の形態と請求項との対応において、油圧ショベル１０が第１の種類の作業機を、油圧ショベル２０,３０が第２の種類の作業機を、油圧ショベル２０に設けられた応力検出器４が第１の応力検出手段を、油圧ショベル３０に設けられたストロークセンサ３１および圧力センサ３２が第２の応力検出手段を、油圧ショベル１０に設けられた応力検出器４が第３の応力検出手段を、係数算出部４０が係数算出手段を、記憶装置５が記憶手段を、演算装置６が算出手段を、演算装置６が評価手段を、場内試験記憶部４０ａが第１の記憶手段を、現場試験記憶部４０ｂが第２の記憶手段を、記憶部５０が第３の記憶手段を、それぞれ構成する。
【００２０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、場内試験により求めた標準応力と現場試験により求めた実作業応力とに基づいて補正係数を算出し、この補正係数で場内試験による標準応力検出値を補正するようにした。これにより、一旦補正係数を求めれば、以降、現場試験を行わなくても場内試験によって構造物を精度よく強度評価することができ、最適な形状設計を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わる強度評価方法が適用される油圧ショベルの斜視図。
【図２】本発明の実施の形態に係わる強度評価方法による場内試験のシステム構成を示すブロック図。
【図３】本発明の実施の形態に係わる強度評価方法で用いる補正係数の算出方法を示すブロック図。
【図４】図３の係数算出部で実行される処理の一例を示すフローチャート。
【図５】フロント装置を梁要素でモデル化した一例を示す図。
【図６】場内試験と現場試験の動作パターンの一例を示す図。
【符号の説明】
３フロント装置３Ａブーム
３Ｂアーム３Ｃバケット
３ａ,３ｂ,３ｃシリンダ４応力検出器
５記憶装置６演算装置
７出力装置１０,２０,３０油圧ショベル
３１ストロークセンサ３２圧力センサ
４０計数算出部４０ａ場内試験記憶部
４０ｂ場外試験記憶部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a working machine strength evaluation method, a strength evaluation system, a strength evaluation apparatus, and a program for performing strength evaluation that perform strength evaluation of a hydraulic excavator or the like based on an on-site load test.
[0002]
[Prior art]
For example, when evaluating the strength of a front structure such as a hydraulic excavator, the hydraulic excavator is actually operated at a work site to measure the stress of each part of the front, and the strength is evaluated based on the measured stress value. In addition, when there are a wide variety of measurement items such as testing of prototypes and it is not efficient to conduct tests at the work site, a load test simulating the actual operating condition is performed in the field, and the strength is determined based on the test results. We were evaluating.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the on-site test is a test that imitates the actual operation state, and it was difficult to accurately evaluate the strength of the front structure by the on-site test. In other words, in general, the site is often tested under conditions that are stricter than in actual operation.As a result of evaluating the strength of the structure based on the on-site test results, the safety factor was set too high, and the optimal shape design Can not do.
[0004]
An object of the present invention is to provide a work machine strength evaluation method, a strength evaluation system, a strength evaluation apparatus, and a program for performing strength evaluation that can accurately evaluate the strength of a structure by an in-situ test. .
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The invention of claim 1 is a strength evaluation method for a work machine that evaluates the strength of the first type work machine based on the test results of the first type work machine and the second type work machine. (1) When the standard stress of each part of the work machine is detected by an on-site test of the second type work machine according to the standard operation pattern, and (2) When actual work is performed on the site by the second type work machine The actual work stress of each part of the work machine is detected, (3) a correction coefficient is calculated and stored based on the stress and the actual work stress, and (4) the first type of work according to the standard operation pattern The standard stress of each part of the work machine is detected by an on-site test of the machine, (5) the stress detection value is corrected with a correction coefficient, and the strength of the first type of work machine is evaluated based on the corrected stress. To achieve the goal.
(2) In the work machine strength evaluation method according to (1), (1) an operation when an actual work is performed on-site by the second type of work machine is analyzed. ) The standard stress detection result and the actual work stress detection result of the second type of work machine are compared under the same operation, and a correction coefficient is set for each operation.
3. The work machine strength evaluation system according to the invention of claim 3 includes a first type of work machine that performs an in-field test according to a standard operation pattern, an on-site test according to the standard operation pattern, and an actual work in the field. Each of the second type work machines, the first stress detection means for detecting the standard stress of each part of the work machine based on the on-site test of the second type work machines, and the second type work machine Second stress detection means for detecting actual work stress of each part of the work machine when the work is performed, and third stress detection means for detecting standard stress of each part of the work machine by an in-field test of the first type of work machine A coefficient calculation means for calculating a correction coefficient based on detection results by the first stress detection means and the second stress detection means, a storage means for storing the correction coefficient, and a detection result by the third stress detection means. Correction corrected with correction factor The object described above is achieved by including a calculation unit that calculates the post-stress and an evaluation unit that calculates the strength evaluation of the work implement based on the calculated corrected stress.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a work machine strength evaluation device comprising: a first storage means for detecting and storing in advance standard stress of each part of the work machine when standard work is performed using a standard operation pattern; Second storage means for detecting and storing the actual work stress of each part of the work machine when it is performed, coefficient calculation means for calculating a correction coefficient based on the standard stress and the actual work stress, and storing the correction coefficient Based on the third storage means, a calculation means for calculating a corrected stress obtained by correcting the standard stress of each part of the work machine when the standard work is performed by the standard operation pattern with a correction coefficient, and the calculated corrected stress, The object mentioned above is achieved by providing an evaluation means for calculating the strength evaluation of the work implement.
5. The program according to the invention of claim 5 is a correction calculated based on the standard stress of each part of the work machine when performing standard work according to the standard operation pattern and the actual work stress of each part of the work machine when performing actual work. A procedure for correcting the standard stress of each part of the work machine when performing standard work with the standard operation pattern based on the coefficient, and a procedure for calculating the strength evaluation of the work machine based on the corrected stress corrected by the correction procedure And achieving the above-described object by executing a computer program for executing strength evaluation.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a strength evaluation method for a working machine according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a perspective view of a hydraulic excavator 10 to which a strength evaluation method according to an embodiment of the present invention is applied, and FIG. 2 is a block diagram showing a system configuration of an in-field test according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, a hydraulic excavator 10 includes a traveling body 1, a revolving body 2 that is turnably mounted on the traveling body 1, and a boom 3 </ b> A, an arm 3 </ b> B that are rotatably attached to the revolving body 2. And a front device 3 including a bucket 3C. The boom 3A is rotated by expansion / contraction of the boom cylinder 3a, the arm 3B is rotated by expansion / contraction of the arm cylinder 3b, and the bucket 3C is rotated by expansion / contraction of the bucket cylinder 3c. The front device 3 is provided with a stress detector 4 (see FIG. 2) such as a strain gauge for detecting the stress σ1 of each part of the front.
[0007]
Generally, hydraulic excavators are classified into large, medium, and small types according to vehicle weight. In the present embodiment, for example, strength evaluation of a new medium-sized hydraulic excavator 10 is performed. In this case, a hydraulic excavator 20 of the same class (medium size) as the hydraulic excavator 10 is previously tested in the field, and a hydraulic excavator 30 of almost the same model as the hydraulic excavator 20 is tested in the field to obtain the correction coefficient α. Then, the stress σ1 of each part of the front detected by the in-field test of the hydraulic excavator 10 is corrected with a correction coefficient α as described later, and the strength of the front device 3 is evaluated based on the stress correction value σA. The on-site test refers to whether or not the work implement is operating normally from actual measurement data such as stress, hydraulic pressure, and oil temperature when the work implement is driven in the factory according to a predetermined standard operation pattern. This is a test to be confirmed.
[0008]
As shown in FIG. 2, the strength evaluation system includes a stress detector 4, a storage device 5 such as a hard disk, an arithmetic device 6 including a CPU, a ROM, a RAM, and an output device 7 such as a monitor and a plotter. . Signals from the stress detector 4 and the storage device 5 are input to the arithmetic device 6. Various programs and fatigue life evaluation diagrams (SN diagrams) of the front device 3 are stored in the arithmetic device 6. The storage device 5 stores the correction coefficient α, the stress detection value σ1 is corrected by the correction coefficient α by the processing in the arithmetic unit 6, and the fatigue life is increased by applying the corrected stress σA to the SN diagram. Presumed. This estimated life is output to the output device 7 together with the stress σA.
[0009]
Hereinafter, a method for calculating the correction coefficient α will be described. FIG. 3 is a block diagram illustrating a method for calculating the correction coefficient α. In calculating the correction coefficient α, first, a hydraulic excavator 20 of the same class (medium size) as that of the hydraulic excavator 10 is subjected to a test operation (an on-site test) in the factory. Similar to the excavator 10, the front device 3 of the excavator 20 is provided with a stress detector 4 that detects the stress σ 1 of each part of the front. The signal from the stress detector 4 and the operation pattern at that time are stored in the in-field test storage unit 40a of the coefficient calculation unit 40. When the hydraulic excavator 10 and the hydraulic excavator 20 are substantially the same model, the hydraulic excavator 10 is subjected to an in-field test instead of the in-field test to calculate the correction coefficient α, and the correction coefficient α is used to calculate the hydraulic excavator 10. You may make it perform intensity | strength evaluation.
[0010]
Next, a hydraulic excavator 30 of almost the same model as the hydraulic excavator 20 is subjected to a test operation (site test) at the work site. The cylinders 3a to 3c of the front device 3 of the hydraulic excavator 30 have a stroke sensor 31 for detecting the cylinder stroke S and a pressure for detecting the pressure P (rod chamber pressure and bottom chamber pressure) of the cylinders 3a to 3c, respectively. A sensor 32 is provided. The signals from these sensors 31 and 32 are stored in the field test storage unit 40b of the coefficient calculation unit 40. The field test may be performed using the hydraulic excavator 20 instead of the hydraulic excavator 30. That is, the in-field test and the on-site test may be performed by the same excavator 20.
[0011]
The coefficient calculation unit 40 executes a predetermined program to calculate the correction coefficient α and stores it in the storage unit 50. FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of processing executed by the coefficient calculation unit 40. In step S1, signals from the stroke sensor 31 and the pressure sensor 32 stored in the field test storage unit 40b are captured. Next, in step S <b> 2, the posture change of the front device 3, that is, the operation of the hydraulic excavator 30 is analyzed based on the detection value S from the stroke sensor 31. In step S3, the stress 2 of each part of the front is calculated based on the detected value P from the pressure sensor 32. Steps S2 and S3 are performed as follows.
[0012]
FIG. 5 is an example in which the front device 3 is modeled by beam elements. In order to perform the motion analysis, first, initial coordinates (X, Y) of the node data constituting the beam element and initial strokes of the cylinders 3a to 3c are determined. Then, the length of the beam elements (3a to 3c in the drawing) corresponding to the cylinders 3a to 3c is changed according to the stroke amount S of the cylinders 3a to 3c from the initial state, and the posture change of the front device 3 is detected. . The coefficient calculation unit 40 stores in advance an operation pattern (excavation, turning, etc.) corresponding to the posture change of the front device 3, thereby determining which pattern the front device 3 has changed in posture. That is, the operation of the hydraulic excavator 30 is analyzed.
[0013]
In order to calculate the stress σ of each front part in the field test, the posture of the front device 3 is changed according to the cylinder stroke S as described above, and the detected values from the pressure sensor 32 at the nodes of the beam elements 3a to 3c in that state. A load corresponding to P is applied. Thereby, the pin load acting on each node is calculated, and the cross-sectional stress σ acting on the beam element is calculated using this pin load. Instead of calculating the stress σ from the cylinder stroke S and the cylinder pressure P, a stress detector 4 is provided in each front part as in the field test, and the stress detector 4 directly detects the stress σ in the field test. It may be. An example of the operation analysis result and the stress calculation result of the field test is shown in FIG. Stresses A1 to A4 in the figure are maximum stress σ (peak stress) under each operation.
[0014]
In step S4, the signal from the stress detector 4 stored in the in-field test storage unit 40a and the operation pattern at that time are captured. In this case, the in-field test of the excavator 20 is performed according to an operation pattern as shown in FIG. The maximum stress σ1 under each operation is indicated by B1 to B4.
[0015]
In step S5, the correction coefficient α is calculated by taking the ratio of the stress σ2 calculated by the field test and the stress σ1 detected by the in-field test. In this case, those having the same operation pattern, that is, stress A1 and B1, A2 and B2, A3 and B3, and A4 and B4 are respectively ratiod (A1 / B1, A2 / B2, A3 / B3, A4 / B4) A correction coefficient α is calculated for each operation pattern. And this correction coefficient (alpha) is stored in the memory | storage part 50, and a process is complete | finished. For convenience of explanation, the storage unit 50 is provided separately from the storage device 5, but the storage device 5 may also serve as the storage unit 50.
[0016]
The strength evaluation of the front device 3 of the excavator 10 is performed as follows.
{Circle around (1)} First, as described above, the in-field test of the excavator 20 and the on-site test of the excavator 30 are performed, and the correction coefficient α corresponding to the operation pattern is obtained and stored in the storage unit 50.
(2) Next, the correction coefficient α is stored in the storage device 5 and an in-field test of the hydraulic excavator 10 is performed according to a predetermined operation pattern, and the stress σ 1 of each part of the front is detected by the stress detector 4.
(3) The arithmetic device 6 reads the correction coefficient α corresponding to this operation from the storage device 5, multiplies the correction coefficient α by the detected stress value σ1, calculates the stress σA (= α × σ1), and outputs the output device 7 Output to.
(4) Further, the arithmetic unit 6 applies the corrected stress σA to the fatigue life evaluation diagram (SN diagram) of the front device 3 stored in advance, estimates the life in actual operation, and outputs it. Output to the device 7. As a result, the strength of the front device 3 is evaluated. Note that the stress tolerance value may be stored in the arithmetic device 6 in advance, and the strength evaluation of the front device 3 may be performed based on whether or not the corrected stress σA is equal to or less than the tolerance value.
[0017]
As described above, in the present embodiment, the correction value α for estimating the stress detection value σ2 from the stress detection value σ1 is obtained by comparing the stress detection value σ1 by the in-field test and the stress detection value σ2 by the field test. The stress detection value σ1 is corrected by the correction coefficient α. As a result, once the correction coefficient α is obtained, the strength of the front device 3 can be accurately evaluated by an in-field test without performing an on-site test. Further, since the operation pattern of the front device 3 is analyzed and the correction coefficient α is set according to the operation pattern, the accuracy of stress correction is further improved.
[0018]
In addition, in the said embodiment, although applied to the front apparatus 3 of a hydraulic shovel, especially a backhoe front, you may apply to a loader front. Moreover, you may apply to structure parts other than the front apparatus 3. FIG. Furthermore, you may apply to other working machines other than a hydraulic shovel.
[0019]
In the correspondence between the above-described embodiments and claims, the excavator 10 is provided with the first type of work machine, the excavators 20 and 30 are provided with the second type of work machine, and the stress detection provided in the excavator 20. The device 4 is the first stress detection means, the stroke sensor 31 and the pressure sensor 32 provided in the hydraulic excavator 30 are the second stress detection means, and the stress detector 4 provided in the hydraulic excavator 10 is the third stress. The coefficient calculating unit 40 is the coefficient calculating unit, the storage device 5 is the storage unit, the calculation unit 6 is the calculation unit, the calculation unit 6 is the evaluation unit, and the in-field test storage unit 40a is the first storage unit. The on-site test storage unit 40b constitutes a second storage unit, and the storage unit 50 constitutes a third storage unit.
[0020]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the correction coefficient is calculated based on the standard stress obtained by the in-field test and the actual work stress obtained by the field test, and the standard stress is detected by the in-field test using the correction coefficient. The value was corrected. Thus, once the correction coefficient is obtained, the strength of the structure can be accurately evaluated by an in-field test without performing an on-site test, and an optimum shape design can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a hydraulic excavator to which a strength evaluation method according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a block diagram showing the system configuration of an in-field test by the strength evaluation method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a correction coefficient calculation method used in the strength evaluation method according to the embodiment of the present invention.
4 is a flowchart showing an example of processing executed by a coefficient calculation unit in FIG. 3;
FIG. 5 is a diagram showing an example in which a front device is modeled with beam elements.
FIG. 6 is a diagram showing an example of operation patterns of an in-field test and an on-site test.
[Explanation of symbols]
3 Front device 3A Boom 3B Arm 3C Bucket 3a, 3b, 3c Cylinder 4 Stress detector 5 Storage device 6 Arithmetic device 7 Output device 10, 20, 30 Hydraulic excavator 31 Stroke sensor 32 Pressure sensor 40 Count calculation unit 40a In-field test storage unit 40b Field test storage

Claims

第１の種類の作業機と第２の種類の作業機の試験結果に基づいて第１の種類の作業機を強度評価する作業機の強度評価方法であって、
（１）標準動作パターンにしたがった前記第２の種類の作業機の場内試験により作業機各部の標準応力を検出し、
（２）前記第２の種類の作業機により現場で実作業を行ったときの作業機各部の実作業応力を検出し、
（３）前記標準応力と前記実作業応力とに基づいて補正係数を算出して記憶し、
（４）標準動作パターンにしたがった前記第１の種類の作業機の場内試験により作業機各部の標準応力を検出し、
（５）この応力検出値を前記補正係数で補正し、補正後の応力に基づいて前記第１の種類の作業機を強度評価することを特徴とする作業機の強度評価方法。A work machine strength evaluation method for evaluating the strength of a first type work machine based on a test result of a first type work machine and a second type work machine,
(1) The standard stress of each part of the work implement is detected by an on-site test of the second type work implement according to the standard operation pattern,
(2) Detecting actual work stress of each part of the work machine when actual work is performed on-site with the second type of work machine,
(3) Calculate and store a correction coefficient based on the standard stress and the actual work stress,
(4) The standard stress of each part of the work implement is detected by an on-site test of the first type work implement according to the standard operation pattern,
(5) A strength evaluation method for a working machine, wherein the stress detection value is corrected by the correction coefficient, and the strength of the first type of working machine is evaluated based on the corrected stress.

請求項１に記載の作業機の強度評価方法において、
（１）前記第２の種類の作業機により現場で実作業を行ったときの動作を分析し、
（２）前記第２の種類の作業機の前記標準応力の検出結果と前記実作業応力の検出結果を同一の動作の下で比較し、各動作毎に前記補正係数を設定することを特徴とする作業機の強度評価方法。In the work machine strength evaluation method according to claim 1,
(1) Analyzing the operation when actual work is performed on-site with the second type of work machine,
(2) The detection result of the standard stress and the detection result of the actual work stress of the second type work machine are compared under the same operation, and the correction coefficient is set for each operation. Strength evaluation method for working machines.

標準動作パターンにしたがった場内試験を行う第１の種類の作業機と、
標準動作パターンにしたがった場内試験および現場での実作業をそれぞれ行う第２の種類の作業機と、
前記第２の種類の作業機の場内試験による作業機各部の標準応力を検出する第１の応力検出手段と、
前記第２の種類の作業機により現場で実作業を行ったときの作業機各部の実作業応力を検出する第２の応力検出手段と、
前記第１の種類の作業機の場内試験による作業機各部の標準応力を検出する第３の応力検出手段と、
前記第１の応力検出手段と前記第２の応力検出手段による検出結果に基づいて補正係数を算出する係数算出手段と、
前記補正係数を記憶する記憶手段と、
前記第３の応力検出手段による検出結果を前記補正係数で補正した補正後応力を算出する算出手段と、
前記算出された補正後応力に基づいて、作業機の強度評価を演算する評価手段とを備えることを特徴とする作業機の強度評価システム。A first type of work implement that performs in-field tests according to standard operating patterns;
A second type of work machine for performing on-site tests and actual work in the field according to standard operation patterns;
First stress detection means for detecting a standard stress of each part of the work machine by an on-site test of the second type of work machine;
Second stress detection means for detecting actual work stress of each part of the work machine when actual work is performed on-site by the second type of work machine;
A third stress detecting means for detecting a standard stress of each part of the work machine by an on-site test of the first type of work machine;
Coefficient calculation means for calculating a correction coefficient based on detection results by the first stress detection means and the second stress detection means;
Storage means for storing the correction coefficient;
Calculating means for calculating a corrected stress obtained by correcting the detection result by the third stress detecting means with the correction coefficient;
A work implement strength evaluation system comprising: an evaluation means for calculating a strength assessment of the work implement based on the calculated post-correction stress.

標準動作パターンによる標準作業を行ったときの作業機各部の標準応力を予め検出して記憶する第１の記憶手段と、
実作業を行ったときの作業機各部の実作業応力を予め検出して記憶する第２の記憶手段と、
前記標準応力と前記実作業応力とに基づいて補正係数を算出する係数算出手段と、
前記補正係数を記憶する第３の記憶手段と、
標準動作パターンによる標準作業を行ったときの作業機各部の標準応力を前記補正係数で補正した補正後応力を算出する算出手段と、
前記算出された補正後応力に基づいて、作業機の強度評価を演算する評価手段とを備えることを特徴とする作業機の強度評価装置。First storage means for detecting and storing in advance standard stress of each part of the work machine when performing standard work according to a standard operation pattern;
Second storage means for detecting and storing in advance the actual work stress of each part of the work machine when the actual work is performed;
Coefficient calculating means for calculating a correction coefficient based on the standard stress and the actual work stress;
Third storage means for storing the correction coefficient;
A calculating means for calculating a corrected stress obtained by correcting the standard stress of each part of the work machine when performing standard work by a standard operation pattern with the correction coefficient;
An apparatus for evaluating the strength of a working machine, comprising: evaluation means for calculating a strength evaluation of the working machine based on the calculated post-correction stress.

標準動作パターンによる標準作業を行ったときの作業機各部の標準応力と実作業を行ったときの作業機各部の実作業応力とに基づき算出された補正係数に基づいて、標準動作パターンによる標準作業を行ったときの作業機各部の標準応力を補正する手順と、
前記補正手順により補正された補正後応力に基づいて、作業機の強度評価を演算する手順とをコンピュータで実行して強度評価を行うためのプログラム。Standard work based on the standard operation pattern based on the correction coefficient calculated based on the standard stress of each part of the work machine when performing the standard work with the standard work pattern and the actual work stress of each part of the work machine when performing the actual work Procedure to correct the standard stress of each part of the work machine when
A program for executing a strength evaluation by executing, on a computer, a procedure for calculating a strength evaluation of a work implement based on the corrected stress corrected by the correction procedure.