JPH1054370A

JPH1054370A - 作業機械の油圧ポンプ故障診断装置

Info

Publication number: JPH1054370A
Application number: JP21277996A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Tanaka; 康雄田中; Masami Ochiai; 正巳落合; Akira Hashimoto; 昭橋本; Yukihiko Sugiyama; 幸彦杉山; Yoshinori Furuno; 義紀古野; Yutaka Watanabe; 豊渡辺
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1996-08-12
Filing date: 1996-08-12
Publication date: 1998-02-24

Abstract

(57)【要約】【課題】安価でかつ不具合が生じている油圧ポンプを
確実に特定することができる作業機械の油圧ポンプ故障
診断装置を提供すること。【解決手段】油圧ポンプ１〜６に接続されている流量
制御弁２１、２３１〜２３４、４５１〜４５４、２６の
センタバイパスを出た個所からタンクＴまでの管路３
０、４０に圧力センサ６１〜６４が設けられ、各レギュ
レータ１１〜１６の入力回路には各電磁切換弁５１〜５
６が介在し、励磁によりパイロットポンプ７の圧力がレ
ギュレータ１１〜１６に導入される。全流量制御弁を中
立位置とし、スイッチ８０で判定を指示すると、処理装
置７０からの信号で１つの電磁切換弁が励磁されて対応
する油圧ポンプから最大流量が吐出される。このときの
対応する圧力センサの検出値を流量に変換、記憶し、こ
れを順に各油圧ポンプについて行う。判定毎に得られた
流量に基づいて特定の油圧ポンプの故障診断を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の可変容量油
圧ポンプを備え複数の油圧アクチュエータを駆動して作
業を行う作業機械の各可変容量油圧ポンプの良否を判断
する作業機械の油圧ポンプ故障診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベル等の作業機械は、エンジン
により油圧ポンプを回転駆動し、油圧ポンプから吐出さ
れる圧油で油圧アクチュエータを駆動して所要の作業を
行う。したがって、油圧ポンプに不具合が生じると作業
機械の作業に大きな支障を生じる。このため、油圧ポン
プの良否を判断し、不具合が生じている場合には早急に
部品交換等の修理を行い、作業上の支障を最小限に阻止
することが重要である。従来、油圧ポンプの良否の判断
（故障診断）は、流量計により油圧ポンプから吐出され
る流量を測定し、この流量が所定範囲内にあるか否かを
見ることにより行われていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記流量計には、ター
ビンフローメータ、オーバル式流量計、ピトー管を用い
た流量計、特願昭６３−１１３４３４号に記載されてい
るポペット弁の変位量を検出する流量計があるが、いず
れも構造が複雑でかつ高価であり、耐震性に欠けるとい
う問題がある。したがって、振動の少ない場所に据え付
けられた小型の油圧ポンプへの流量計の取付けは可能で
あるが、油圧ショベルのような大きな振動を受ける作業
機械の油圧ポンプへの取付けは実質的に不可能である。
このため、振動の大きな作業機械の油圧ポンプに対して
は、これを構成する各部品に所定の使用期間を設定し、
その使用期間が経過した時点で適当な時期を見計らって
当該部品を取換えているのが実情である。

【０００４】しかし、上記使用期間は、通常、充分に余
裕を見込んで設定されており、取換えを行わなくてもさ
らに長期間、部品使用が可能である場合がほとんどであ
り、上記部品取換えの手段は、経済的な観点および部品
取換えの手間と時間の観点から好ましくない。さらに、
大型の油圧ショベルでは、油圧ポンプに不具合が生じた
とき次のような問題があった。即ち、通常、大型の油圧
ショベルでは多数の油圧ポンプを搭載し、２つの油圧ポ
ンプの吐出圧油を合流させて油圧アクチュエータを駆動
している。これら油圧ポンプのいずれかに不具合が生じ
た場合、オペレータは油圧アクチュエータの動作速度の
変化で不具合の発生を知ることができるが、油圧アクチ
ュエータを２つの油圧ポンプの吐出圧油を合流させて駆
動している場合には、当該油圧アクチュエータの動作速
度が変化して油圧ポンプに不具合が発生しているのが判
っても、どちらの油圧ポンプに不具合が生じているのか
判断できない。

【０００５】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、流量計を使用することなく、安価でかつ不
具合が生じている油圧ポンプを確実に特定することがで
きる作業機械の油圧ポンプ故障診断装置を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明は、レギュレータにより吐出量が制
御される複数の可変容量油圧ポンプと、これら可変容量
油圧ポンプの１つ又は複数から吐出される圧油により駆
動される複数の油圧アクチュエータと、前記各油圧アク
チュエータの駆動を制御する複数の流量制御弁と、１つ
又は複数の前記可変容量油圧ポンプを中立位置にある１
つ又は複数の前記流量制御弁を経てタンクに接続する管
路とを備えた作業機械において、前記管路に設けられ当
該管路の油圧を検出する圧力センサと、前記可変容量油
圧ポンプが前記管路と接続された状態で前記レギュレー
タに順に可変容量油圧ポンプの最大吐出量を指示する最
大吐出量指示手段と、この最大吐出量指示手段による最
大流量を吐出している可変容量油圧ポンプについての前
記圧力センサの検出値を格納する記憶手段と、前記圧力
センサの検出値に基づいて前記最大吐出量が指示された
可変容量油圧ポンプの良否の判定を行う故障判定手段と
を設けたことを特徴とする。

【０００７】又、請求項２の発明は、上記請求項１の発
明において、前記圧力センサの検出値に基づいて判定を
行う手段に代えて、前記圧力センサの検出値をこれに対
応する流量に変換する圧力−流量変換手段を設け、この
圧力−流量変換手段により変換された流量に基づいて前
記最大吐出量が指示された可変容量油圧ポンプの良否の
判定を行うようにしたことを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態に係る
大型の油圧ショベルの油圧ポンプ故障診断装置を示す図
である。この図で、１〜６は可変容量油圧ポンプ（以
下、単に油圧ポンプという。）、７はパイロットポン
プ、１ａ〜６ａは各油圧ポンプの押しのけ容積可変機構
（以下、斜板で代表させる。）、１１〜１６は各斜板１
ａ〜６ａの傾転量、即ち各油圧ポンプ１〜６の吐出流量
を制御するレギュレータ、Ｔはタンク、ＣＶはチェック
弁、ＲＶはリリーフ弁を示す。油圧ポンプ１〜３は図示
しない第１の原動機（エンジン）、油圧ポンプ４〜６は
図示しない第２の原動機（エンジン）で駆動される。
又、油圧ポンプ２〜５は同一容量の油圧ポンプ、油圧ポ
ンプ１、５は他の同一容量の油圧ポンプである。

【０００９】２１、２６はそれぞれ油圧ポンプ１、６に
接続され、センタバイパスを有する旋回モータ制御用の
流量制御弁である。又、Ｂ₂₃は油圧ポンプ２、３が合流
する弁ブロック、Ｂ₄₅は油圧ポンプ４、５が合流する弁
ブロックを示す。弁ブロックＢ₂₃はタンデム接続された
流量制御弁２３１〜２３４と管路３０で構成され、弁ブ
ロックＢ₄₅はタンデム接続された流量制御弁４５１〜４
５４と管路４０で構成されている。弁ブロックＢ₂₃の流
量制御弁２３１は走行モータ制御用、流量制御弁２３２
はブームシリンダおよびバケットシリンダ制御用、流量
制御弁２３３は予備用、流量制御弁２３４はアームシリ
ンダ制御用の弁であり、又、弁ブロックＢ₄₅の流量制御
弁４５１はアームシリンダ制御用、流量制御弁４５２は
バケットシリンダ制御用、流量制御弁４５３はブームシ
リンダ制御用、流量制御弁４５４は走行モータ制御用の
弁である。各流量制御弁はセンタバイパス回路を有し、
弁ブロックＢ₂₃において各流量制御弁２３１〜２３４が
全て中立位置とされたとき、油圧ポンプ２、３は各流量
制御弁２３１〜２３４のセンタバイパス回路を経て管路
３０に、さらに当該管路３０を経てタンクＴに接続され
る。同様に、弁ブロックＢ₄₅において各流量制御弁４５
１〜４５４が全て中立位置とされたとき、油圧ポンプ
４、５は各流量制御弁４５１〜４５４のセンタバイパス
回路を経て管路４０に、さらに当該管路４０を経てタン
クＴに接続される。

【００１０】上記の油圧回路において、例えば、油圧シ
ョベルのオペレータがブームを上げるべく図示しないブ
ーム操作用の操作レバーを操作すると、その操作量に比
例したパイロット圧Ｐ_a が流量制御弁２３２および流量
制御弁４５３の図示右側の指令入力ポートに加えられ、
これら流量制御弁２３２、４５３が右側位置へ切り換え
られ、油圧ポンプ２、３、４、５からの圧油が合流して
図示しないブームシリンダのボトム側へ流入し、そのロ
ッドを伸長してブームを上げ方向に駆動する。なお、流
量制御弁２３２の図示左側の指令入力ポートはバケット
チルト用、流量制御弁４５３の図示左側の指令入力ポー
トはブーム下げ用のポートである。

【００１１】一方、各レギュレータ１１〜１６には各油
圧ポンプ１〜６の稼動中に指令信号が入力され、斜板１
ａ〜６ａの傾転を制御し、各油圧ポンプ１〜６の吐出流
量を制御する。これを図２に示す圧力−流量特性図を参
照して説明する。図２で、横軸には油圧ポンプの吐出圧
力が、縦軸には油圧ポンプの吐出流量がとってある。レ
ギュレータへの指令信号を、レギュレータ１２を例にと
って説明するが、他のレギュレータの指令信号も同じで
ある。

【００１２】レギュレータ１２は指令信号入力ポート１
２ａ、１２ｂ、１２ｃを有する。なお、他のレギュレー
タにおける指令信号入力ポート１２ｂ、１２ｃに相当す
る指令信号入力ポートの図示は省略されている。指令信
号入力ポート１２ａには、弁ブロックＢ₂₃の各流量制御
弁に加えられた操作パイロット圧のうちの最大圧が入力
され、これにより吐出流量が増加する方向に斜板２ａが
制御される（この指令信号入力ポートを操作信号入力ポ
ートと称する）。指令信号入力ポート１２ｂには、油圧
ポンプ１２の吐出圧力が入力される場合が多く、図２の
実線に示すように吐出圧力が所定の大きさ以上になると
吐出流量をほぼ双曲線に近い変化で低下させる方向に斜
板２ａが制御される。指令信号入力ポート１２ｃには、
図２の破線に示すように、圧力−流量特性を平行移動さ
せる信号が入力される。

【００１３】以上の構成は、例えば、特公昭６２−２８
３１８号公報や特公平１−２５９０６号公報に示される
ように公知の油圧回路である。次に、本実施の形態にお
いて、故障診断のため上記油圧回路に付加した構成を説
明する。５１〜５６は電磁切換弁であり、常時、図示の
ばねで上側位置にセットされ、電気信号（ｖ₁ 〜ｖ₆で
示されている）の入力により下側位置に切り換えられ
る。各電磁切換弁５１〜５６が上側位置にあるとき各レ
ギュレータ１１〜１６の操作信号入力ポートには通常の
動作における指令信号が入力され、下側位置に切り換え
られたときにはパイロットポンプ７のパイロット圧が入
力されて対応する油圧ポンプの吐出流量を最大とする。
６１は流量制御弁２１のセンタバイパス回路の出口とタ
ンクＴとの間の管路に設けられた圧力センサ、６２は管
路３０に設けられた圧力センサ、６３は管路４０に設け
られた圧力センサ、６４は流量制御弁２６のセンタバイ
パス回路の出口とタンクＴとの間の管路に設けられた圧
力センサである。各圧力センサ６１〜６４の検出信号が
符号Ｐ₆₁〜Ｐ₆₄で示されている。７０はコンピュータで
構成されて油圧ポンプの故障を判定する処理装置（詳細
は後述する）、８０は処理装置７０に対して判定開始を
指令するスイッチ、９０は判定データを表示する表示装
置である。

【００１４】図３は図１に示す処理装置のシステム構成
図である。この図で、７１は所要の演算、制御を行う中
央処理ユニット（ＣＰＵ）、７２はＣＰＵ７１の制御プ
ログラム等が格納されたリードオンリメモリ（ＲＯ
Ｍ）、７３は計測結果や判定結果等が一時格納されるラ
ンダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、７４は時刻信号を出
力するタイマ、７５はＡ／Ｄ変換器を備え、圧力センサ
６１〜６４の検出圧力信号Ｐ₆₁〜Ｐ₆₄やスイッチ８０の
判定開始信号ｗを入力する入力インタフェース、７６は
Ｄ／Ａ変換器を備え、各電磁切換弁５１〜５６に対する
信号ｖ₁ 〜ｖ₆ や表示装置９０に対する表示データＤを
出力する入力インタフェースである。ＲＯＭ７２は、後
述する変換マップや所要の数値等が格納された領域７２
１、入出力処理プログラムが格納された領域７２２、判
定処理プログラムが格納された領域７２３、および表示
処理プログラムが格納された領域７２４を有する。

【００１５】図４は図３に示すＲＯＭ７２の領域７２１
に格納された変換マップを示す図である。この図で、横
軸には図１に示す各圧力センサ６１〜６４の検出圧力
が、又、縦軸にはこれに対応する流量がとってある。こ
の変換マップは次のようにして作成される。即ち、別
途、油圧ポンプ、タンデム接続された流量制御弁、およ
び最終段の流量制御弁からタンクまでの管路（図１の管
路３０、４０に相当）を構成し、油圧ポンプの吐出ポー
トに流量計を介在させ、かつ、管路に圧力センサを接続
し、油圧ポンプの吐出流量と圧力センサの検出圧力との
関係を測定することにより作成される。なお、このよう
に作成する場合には、後述するように、故障診断は油圧
ポンプの吐出流量を最大流量として行われるので、変換
マップも流量の大きな部分における流量と圧力との関係
を作成しておけば充分である。又、図１に示す各油圧ポ
ンプが新品である場合には、油圧ポンプの定格流量と圧
力センサの検出値とで１点を求め、それに既知の管路抵
抗を用いて変換マップを作成してもよい。さらに、予め
図１に示す各管路の管路抵抗を実験的に求め、圧力と流
量の関係のマップを作成してもよい。

【００１６】次に、本実施の形態の動作を図５、図６お
よび図７に示すフローチャートを参照して説明する。故
障診断はスイッチ８０をオンすることによりいつでも行
うことができる。ところで、大型の油圧ショベルでは、
途中の休憩時間を含めて連続８時間程度の作業を行うこ
とが多く、このような作業の場合には、当該油圧ショベ
ルのオペレータは、作業終了時に、又は次のオペレータ
との交代時に、スイッチ８０を操作することが望まし
い。このスイッチ操作時には、原動機であるエンジンの
回転数を最大にし、全ての操作レバーを中立位置とした
状態でスイッチ８０をオンとする。これにより、スイッ
チ８０からの信号ｗが処理装置７０の入力インタフェー
ス７５を介してＣＰＵ７１に読み込まれ、最初にＲＯＭ
７２の領域７２２に格納されている入出力処理プログラ
ムが起動する。この入出力処理プログラムの処理手順を
図５により説明する。

【００１７】最初に、ＣＰＵ７１はタイマ７４から現在
時刻Ｔ（ｎ）を読み込む（手順Ｓ₁）。なお、ｎはこの
手順Ｓ₁ の処理の回数を表す。次いで、ＣＰＵ７１は電
磁切換弁５１に対する信号ｖ₁ をオンとし、他の電磁切
換弁５２〜５６に対する信号をオフにする。これによ
り、電磁切換弁５１が下側位置へ切り換えられ、レギュ
レータ１１の操作信号入力ポートにはパイロットポンプ
７の圧力が導入され、斜板１ａは最大傾転となり、油圧
ポンプ１の吐出流量は最大流量となる。ここで、油圧ポ
ンプ１からタンクＴに至る管路には作動油の粘性に起因
する管路抵抗があるので、流量制御弁２１の出口の圧力
センサ６１の管路の油圧は上昇し、この圧力が圧力セン
サ６１により検出される。ＣＰＵ７１は圧力センサ６１
の信号Ｐ₆₁を読み込み、これを油圧ポンプ１の最大流量
に対する圧力データＤ₁ （ｎ）としてＲＡＭ７３に格納
する（手順Ｓ₂ ）。

【００１８】次に、ＣＰＵ７１は電磁切換弁５２に対す
る信号ｖ₂ をオンとし、他の電磁切換弁５１、５３〜５
６に対する信号をオフにする。これにより、電磁切換弁
５１は上側位置へ戻り、電磁切換弁５２が下側位置へ切
り換えられ、レギュレータ１２の操作信号入力ポートに
はパイロットポンプ７の圧力が導入され、斜板２ａは最
大傾転となり、油圧ポンプ２の吐出流量は最大流量とな
る。この場合、油圧ポンプ３のレギュレータ１３の操作
信号入力ポートに入力する信号は各操作レバーが中立位
置にあるので０であり、斜板３ａは最小傾転、油圧ポン
プ３の吐出流量も０に近い最小流量であり、したがっ
て、弁ブロックＢ₂₃の各流量制御弁のセンタバイパスお
よび管路３０を流れる圧油はほとんど油圧ポンプ２が吐
出した圧油となり、ＣＰＵ７１は圧力センサ６２の信号
Ｐ₆₂を油圧ポンプ２の最大流量に対する圧力データＤ₂
（ｎ）としてＲＡＭ７３に格納する（手順Ｓ₃ ）。同様
に、油圧ポンプ３〜６に対しても同じ処理を行う（手順
Ｓ₄ 〜Ｓ₇ ）。

【００１９】次いで、ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７２の領域
７２１に格納されている図４に示す変換マップを用い
て、各圧力データＤ_i （ｎ）（ｉ＝１〜６）をこれらに
対応する流量Ｑ_i （ｎ）（ｉ＝１〜６）に変換し（手順
Ｓ₈ ）、ＲＡＭ７３の領域Ａ（ｎ）に、時刻Ｔ（ｎ）
と、各流量Ｑ₁ 〜Ｑ₆ を格納し（手順Ｓ₉ ）、入出力処
理プログラムを終了する。なお、上記手順Ｓ₈ の処理で
は、予め記憶されている変換マップにより圧力を流量に
変換したが、必ずしも変換マップによることはなく、精
度は多少低下するが、変換マップの代わりに下記の演算
を行って圧力に対する流量を求めるようにしてもよい。Ｑ_i ＝ｋ₀ ・Ｄ_i ただし、ｋ₀ は所定の係数である。

【００２０】入出力処理プログラムが終了すると、次に
ＲＯＭ７２の領域７２３に格納されている判定処理プロ
グラムが起動する。この判定処理プログラムの処理手順
を図６を参照して説明する。ＣＰＵ７１は、各流量Ｑ_i
に対して、前回判定以前のｋ個の流量データＱ_i （ｎ−
１）、Ｑ_i （ｎ−２）、…………、Ｑ_i （ｎ−ｋ）をそ
れぞれＲＡＭ７３の領域Ａ（ｎ−１）、Ａ（ｎ−２）、
…………、Ａ（ｎ−ｋ）から取り出して、それらの平均
値Ｑ_iAを算出する（手順Ｓ₁₁）。即ち、各油圧ポンプ１
〜６の前回以前のｋ個の流量の平均値Ｑ_1A、Ｑ_2A、……
……、Ｑ_6Aが得られる。

【００２１】なお、値ｋは、今回の判定までに、例えば
100 時間程度経過しているような値に選定される。さき
に述べたように、オペレータの交代が約8 時間毎で、そ
の都度オペレータにより判定がなされる場合、値ｋは12
又は13（100/8 ）とされる。

【００２２】次いで、ＣＰＵ７１は、Ｔ_A ＝Ｔ（ｎ）−
Ｔ（ｎ−ｋ）、即ち、平均値Ｑ_iAの算出期間Ｔ_A を求め
る（手順Ｓ₁₂）。さらに、ＣＰＵ７１は、同一容量の油
圧ポンプ２、３、４、５について今回得られた流量Ｑ₂
（ｎ）、Ｑ₃ （ｎ）、Ｑ₄ （ｎ）、Ｑ₅ （ｎ）の平均値
Ｑ_B を算出し（手順Ｓ₁₃）、次に、平均値Ｑ_B の期間Ｔ
_B ［Ｔ_B ＝Ｔ（ｎ）−Ｔ（ｎ−ｋ）］を演算する（手順
Ｓ₁₄）。なお、上記各期間Ｔ_A 、Ｔ_B はタイマ７４の時
刻に基づいて算出されるが、エンジンが所定の回転数以
上になっている間の時間や、油圧ポンプが所定の圧力以
上、又は所定の流量以上になった時間を電気的に計測し
て各期間Ｔ_A 、Ｔ_B を算出した方が良いのは明らかであ
る。

【００２３】次に、ＣＰＵ７１は、次式の演算Ｅ_iA＝［Ｑ_i （ｎ）−Ｑ_iA］×100 ／Ｑ_iA（％）即ち、現在の流量Ｑ_i が過去の長期間の平均値Ｑ_iAに対
して何％増減したかを演算し（手順Ｓ₁₅）、これをＲＡ
Ｍ７３に格納する。又、次式の演算Ｅ_iB＝［Ｑ_i （ｎ）−Ｑ_i （ｎ−１）］×100 ／Ｑ_i
（ｎ−１）（％）即ち、現在の流量Ｑ_i が前回得られた流量Ｑ_i （ｎ−
１）に対して何％増減したかを演算し（手順Ｓ₁₆）、こ
れをＲＡＭ７３に格納する。さらに、次式の演算Ｅ_jC＝［Ｑ_j （ｎ）−Ｑ_B ］×100 ／Ｑ_B （％）（ｊ
＝２、３、４、５）即ち、同一容量の油圧ポンプ２、３、４、５の現在の流
量Ｑ₂ （ｎ）、Ｑ₃ （ｎ）、Ｑ₄ （ｎ）、Ｑ₅ （ｎ）の
それぞれが、それらの平均値Ｑ_B に対して何％差がある
かを演算し（手順Ｓ₁₇）、これをＲＡＭ７３に格納す
る。これにより判定処理プログラムを終了する。

【００２４】上記の値Ｅ_iAは各油圧ポンプ毎の長時間の
流量平均に基づく第１の判定基準値、上記の値Ｅ_iBは各
油圧ポンプ毎の前回の流量に基づく第２の判定基準値、
上記の値Ｅ_jCは同一容量の油圧ポンプの現時点での流量
平均に基づく第３の判定基準値である。第１の判定基準
値は油圧ポンプの性能の緩やかな変化を判断するのに適
し、第２の判定基準値は油圧ポンプの数時間程度の間に
生じた急激な性能の変化の判定に有効であり、第３の判
定基準値は同一容量の油圧ポンプ相互の比較により著し
く差が出た油圧ポンプを見出すのに有効である。

【００２５】判定処理プログラムが終了すると、次にＲ
ＯＭ７２の領域７２４に格納されている表示処理プログ
ラムが起動する。この表示処理プログラムの処理手順は
図７に示すように、入出力処理プログラムおよび判定処
理プログラムで得られた現在時刻Ｔ（ｎ）、前回以前ｋ
回前までの経過時間Ｔ_A 、前回からの経過時間Ｔ_B 、第
１の判定基準値Ｅ_iA、第２の判定基準値Ｅ_iB、および第
３の判定基準値Ｅ_jCをデータＤ（通常はシリアル信号）
として表示装置９０へ出力する（手順Ｓ₂₁）処理であ
る。

【００２６】図８は表示装置９０の表示例を示す図であ
る。表示装置９０は、図示されていないが、処理装置７
０から出力されるデータＤ、その他の所要データを入力
する入力インタフェース、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、キ
ャラクタジェネレータ、ＬＣＤドライバ、ＬＣＤ等で構
成されており、データＤが入力されるとこれに応じて、
例えば図８に示す形式で表示を行う。図８中、アンダー
ライン部分が入力されたデータＤにより変化する部分で
ある。この表示例に示されるデータＤは、現在時刻Ｔ
（ｎ）が「1996年4 月4日 14時30分」、ｋ回前までの
経過時間Ｔ_A が「103 時間」、前回からの経過時間Ｔ_B
が「7.6 時間」であり、又、油圧ポンプ１の第１の判定
基準値Ｅ_1Aが「−15％」、同じく第２の判定基準値Ｅ_1B
が「−3 ％」…………、油圧ポンプ２の第３の判定基準
値Ｅ_2Cが「＋7 ％」、…………、油圧ポンプ５の第３の
判定基準値Ｅ_2Cが「＋6 ％」、油圧ポンプ６の第１の判
定基準値Ｅ_6Aが「−22％」、同じく第２の判定基準値Ｅ
_6Bが「−6 ％」である。

【００２７】油圧ショベルのオペレータは、運転室内に
設置された表示装置９０の画面を見て、各油圧ポンプ１
〜６に異常が存在するか否か判断する。この判断は、油
圧ポンプ相互間のばらつきを数％とし、又、管路を通過
するとき生じる圧力損失は作動油の温度の影響を受け易
いのでこれに数１０％の余裕をみたうえで、例えば、第
１の判定基準値Ｅ_iAについては２０％程度を、又、第２
の判定基準値Ｅ_iBについては短時間で誤判定するのを避
けるため２５％程度を、さらに、第３の判定基準値Ｅ_jC
については同じ容量の油圧ポンプであり、かつ、同一時
間、同一温度での比較であって高精度が期待できるので
１５％程度を、それぞれ異常か否かの判定値とする。

【００２８】このように、本実施の形態では、流量制御
弁のセンタバイパスを出てからタンクに至る管路に圧力
センサを設置し、判定開始のスイッチを操作することに
より、１つの油圧ポンプの吐出量を最大流量に、他の全
ての油圧ポンプの吐出流量を最小流量にして当該１つの
油圧ポンプに対応する圧力センサの検出値を採取してこ
れに応じた流量に変換し、これを各油圧ポンプについて
行い、このようにして採取した各判定毎の各流量を記憶
しておき、今回得た流量を、（１）同一油圧ポンプの過
去長時間の流量の平均値、（２）前回の流量、（３）同
一容量の油圧ポンプの今回流量の平均値、とそれぞれ比
較するようにしたので、振動の大きな作業機械の油圧ポ
ンプであって複数の油圧ポンプを合流して使用するもの
であっても、各油圧ポンプ毎の故障診断を確実に行うこ
とができる。

【００２９】又、油圧センサは作動油をタンクに排出す
る管路に設置するので、低圧の圧力センサですみ、流量
計を使用する必要がないことと併せて装置を安価に構成
することができる。さらに、所定の使用時間が経過した
ら部品を取換える手法に比較して、各部品をその寿命寸
前まで使用することができるので、部品の使用効率を高
めることができ、極めて経済的である。又、本実施の形
態の故障診断を繰り返し行い、データを積み重ねてゆく
ことにより、判定精度を高くすることができ、これによ
り、故障発生より相当前の段階で当該故障を予知するこ
とができ、予めこれに対処することができる。

【００３０】なお、上記実施の形態の説明では、油圧シ
ョベルを例示して説明したが、油圧ショベル以外の作業
機械の油圧ポンプの故障診断に適用できるのは当然であ
る。又、圧力センサで検出した圧力を流量に変換し、こ
の流量に基づいて故障判定を行う例について説明した
が、必ずしも圧力を流量に変換する必要はなく、圧力セ
ンサで検出した圧力をそのまま用いることもできる。
又、得られたデータを、作業機械を管理する部署へ送信
することにより、作業機械のオペレータでなく、当該管
理部署で故障診断を行うこともできる。さらに、上記実
施の形態の説明では、各油圧ポンプの現在値が３つの判
定基準値からどの程度のずれをもっているかを表示する
例について示したが、判定値との比較の結果を表示した
り、ランプ等を用いて表示することもできる。又、判定
は、8 時間の作業交代の都度行う例について説明した
が、これに限ることはなく、エンジンを最大回転数又は
これに近い回転数とし、全ての操作レバーを中立とし、
スイッチ９０を操作することによりいつでも行うことが
できる。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、１つ又
は複数の油圧ポンプを中立位置にある１つ又は複数の流
量制御弁を経てタンクに接続する管路に圧力センサを設
け、全ての流量制御弁を中立位置とし、１つの油圧ポン
プの吐出流量を最大流量にして当該１つの油圧ポンプに
対応する圧力センサの検出値を採取し（又は当該検出値
を流量に変換し）、これを各油圧ポンプについて行い、
このようにして採取した各判定毎の各検出値（又は流
量）を記憶しておき、当該検出値（又は流量）に基づい
て油圧ポンプの良否の判定を行うようにしたので、振動
の大きな作業機械の油圧ポンプであって複数の油圧ポン
プを合流して使用するものであっても、各油圧ポンプ毎
の故障診断を確実に行うことができる。

【００３２】又、油圧センサは作動油をタンクに排出す
る管路に設置するので、低圧の圧力センサですみ、流量
計を使用する必要がないことと併せて装置を安価に構成
することができる。さらに、所定の使用時間が経過した
ら部品を取換える手法に比較して、各部品をその寿命寸
前まで使用することができるので、部品の使用効率を高
めることができ、極めて経済的である。又、本実施の形
態の故障診断を繰り返してデータを積み重ねてゆくこと
により、判定精度を高くすることができ、これにより、
故障発生より相当前の段階で当該故障を予知することが
でき、予めこれに対処することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る大型の油圧ショベル
の油圧ポンプ故障診断装置を示す図である。

【図２】図１に示す各油圧ポンプの吐出圧と吐出流量と
の関係の特性図である。

【図３】図１に示す処理装置のシステム構成図である。

【図４】図１に示す圧力センサの検出圧力と流量との変
換マップの特性図である。

【図５】図１に示す処理装置の動作を説明するフローチ
ャートである。

【図６】図１に示す処理装置の動作を説明するフローチ
ャートである。

【図７】図１に示す処理装置の動作を説明するフローチ
ャートである。

【図８】図１に示す表示装置の表示例を示す図である。

【符号の説明】

１〜６油圧ポンプ７パイロットポンプ１１〜１６レギュレータ３０、４０管路５１〜５６電磁切換弁６１〜６４圧力センサ７０処理装置８０スイッチ９０表示装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者杉山幸彦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)発明者古野義紀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)発明者渡辺豊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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レギュレータにより吐出量が制御される
複数の可変容量油圧ポンプと、これら可変容量油圧ポン
プの１つ又は複数から吐出される圧油により駆動される
複数の油圧アクチュエータと、前記各油圧アクチュエー
タの駆動を制御する複数の流量制御弁と、１つ又は複数
の前記可変容量油圧ポンプを中立位置にある１つ又は複
数の前記流量制御弁を経てタンクに接続する管路とを備
えた作業機械において、前記管路に設けられ当該管路の
油圧を検出する圧力センサと、前記可変容量油圧ポンプ
が前記管路と接続された状態で前記レギュレータに順に
可変容量油圧ポンプの最大吐出量を指示する最大吐出量
指示手段と、この最大吐出量指示手段による最大流量を
吐出している可変容量油圧ポンプについての前記圧力セ
ンサの検出値を格納する記憶手段と、前記圧力センサの
検出値に基づいて前記最大吐出量が指示された可変容量
油圧ポンプの良否の判定を行う故障判定手段とを設けた
ことを特徴とする作業機械の油圧ポンプ故障診断装置。
【請求項２】レギュレータにより吐出量が制御される
複数の可変容量油圧ポンプと、これら可変容量油圧ポン
プの１つ又は複数から吐出される圧油により駆動される
複数の油圧アクチュエータと、前記各油圧アクチュエー
タの駆動を制御する複数の流量制御弁と、１つ又は複数
の前記可変容量油圧ポンプを中立位置にある１つ又は複
数の前記流量制御弁を経てタンクに接続する管路とを備
えた作業機械において、前記管路に設けられ当該管路の
油圧を検出する圧力センサと、前記可変容量油圧ポンプ
が前記管路と接続された状態で前記レギュレータに順に
可変容量油圧ポンプの最大吐出量を指示する最大吐出量
指示手段と、この最大吐出量指示手段による最大流量を
吐出している可変容量油圧ポンプについての前記圧力セ
ンサの検出値をこれに対応する流量に変換する圧力−流
量変換手段と、この圧力−流量変換手段により変換され
た流量を格納する記憶手段と、前記圧力−流量変換手段
により変換された流量に基づいて前記最大吐出量が指示
された可変容量油圧ポンプの良否の判定を行う故障判定
手段とを設けたことを特徴とする作業機械の油圧ポンプ
故障診断装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２において、前記故
障判定手段は、同一の前記可変容量油圧ポンプについて
の過去の前記圧力センサの検出値の平均値と今回の検出
値との比較、又は過去の圧力流量変換手段による変換流
量の平均値と今回の変換流量との比較を行うことを特徴
とする作業機械の油圧ポンプ故障診断装置。
【請求項４】請求項１又は請求項２において、前記故
障判定手段は、同一の前記可変容量油圧ポンプについて
の前回の前記圧力センサの検出値と今回の検出値との比
較、又は前回の圧力流量変換手段による変換流量と今回
の変換流量との比較を行うことを特徴とする作業機械の
油圧ポンプ故障診断装置。
【請求項５】請求項１又は請求項２において、前記故
障判定手段は、同一の容量の他の各可変容量油圧ポンプ
についての今回の前記圧力センサの検出値の平均値と今
回の検出値との比較、又は今回の圧力流量変換手段によ
る変換流量の平均値と今回の変換流量との比較を行うこ
とを特徴とする作業機械の油圧ポンプ故障診断装置。