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JP2019116721A - Working vehicle - Google Patents

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JP2019116721A
JP2019116721A JP2017249733A JP2017249733A JP2019116721A JP 2019116721 A JP2019116721 A JP 2019116721A JP 2017249733 A JP2017249733 A JP 2017249733A JP 2017249733 A JP2017249733 A JP 2017249733A JP 2019116721 A JP2019116721 A JP 2019116721A
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hydraulic pump
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hydraulic
abnormality
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昌紀 奥山
Masaki Okuyama
昌紀 奥山
智弘 柴田
Toshihiro Shibata
智弘 柴田
実寛 高橋
Sanehiro Takahashi
実寛 高橋
洸人 稲積
Hiroto Inazumi
洸人 稲積
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Yanmar Co Ltd
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Yanmar Co Ltd
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  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)

Abstract

【課題】油圧ポンプの異常を速やかに検知することが可能な作業車両を提供する。
【解決手段】作業部を有する作業車両であって、前記作業部を駆動する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ポンプと、前記作業部の駆動時において、前記油圧ポンプの吐出圧P1及び吐出流量Q1のデータを繰り返し取得するデータ取得部51と、データ取得部51によって取得された吐出圧P1及び吐出流量Q1のデータをPQ特性図に配置し、前記油圧ポンプの最大出力を示すPQ特性曲線近傍の予め定められた領域のデータ密度が所定のデータ密度と一定以上異なる場合に、前記油圧ポンプに異常が発生していると判定する異常判定部54と、を備える。
【選択図】図6
An object of the present invention is to provide a work vehicle capable of promptly detecting an abnormality of a hydraulic pump.
A working vehicle having a working unit, comprising: a hydraulic actuator for driving the working unit; a hydraulic pump for supplying hydraulic fluid to the hydraulic actuator; and discharge of the hydraulic pump when the working unit is driven Data acquisition unit 51 repeatedly acquiring data of pressure P1 and discharge flow rate Q1 and data of discharge pressure P1 and discharge flow rate Q1 acquired by data acquisition unit 51 are arranged in a PQ characteristic diagram, and the maximum output of the hydraulic pump is An abnormality determination unit that determines that an abnormality occurs in the hydraulic pump when the data density of a predetermined region in the vicinity of the PQ characteristic curve shown is different from a predetermined data density by a certain amount or more.
[Selected figure] Figure 6

Description

本発明は、作業部を有する作業車両に関する。   The present invention relates to a work vehicle having a work unit.

バックホー、ホイルローダ等の作業車両においては、複数の油圧ポンプにより供給された作動油により複数の油圧アクチュエータを駆動させることで、複数の作業部を動作させるようにしている。   In working vehicles such as backhoes and wheel loaders, a plurality of working units are operated by driving a plurality of hydraulic actuators by hydraulic oil supplied by a plurality of hydraulic pumps.

下記特許文献1には、作業機械の油圧ポンプの故障診断装置が開示されている。特許文献1では、エンジン始動から停止までの間に油圧ポンプの吐出圧及び吐出流量を収集し、エンジン始動回数n回目における最大吐出流量D1(n)と、最大吐出流量時点での吐出圧D1(n)とを得る。そして、吐出圧D1(n)の時の目標ポンプ吐出流量理論値Q1aを算出し、実際の吐出流量D1(n)が目標ポンプ吐出流量理論値Q1aの−10%よりも小さい場合、エンジン始動回数n回目の判定結果を1とする。このような処理がエンジン始動毎に繰り返され、複数回分の判定結果が全て1であった場合、油圧ポンプが故障していると判定される。 Patent Document 1 below discloses a failure diagnosis device for a hydraulic pump of a working machine. In Patent Document 1, the discharge pressure and the discharge flow rate of the hydraulic pump are collected from the engine start to the stop, and the maximum discharge flow rate D1 2 (n) at the engine start number n and the discharge pressure D1 at the maximum discharge flow time You get 1 (n). Then, the target pump discharge flow theoretical value Q1a at the discharge pressure D1 1 (n) is calculated, and when the actual discharge flow D1 2 (n) is smaller than -10% of the target pump discharge flow theoretical value Q1a, the engine The judgment result of the nth start is set to 1. Such processing is repeated each time the engine is started, and when the determination results for a plurality of times are all 1, it is determined that the hydraulic pump is broken.

特開2002−242849号公報JP 2002-242849 A

特許文献1では、エンジン始動から停止まで吐出圧及び吐出流量を収集し続け、最大吐出流量と、これに対応する吐出圧とを取得した上で油圧ポンプに異常が発生しているか否かを判定する。特許文献1では、複数回分の判定結果が全て1となるまで故障と判定されないため、油圧ポンプの異常が発生した場合にその初期段階で異常を検知することは難しい。また、油圧ポンプに異常が発生しているにもかかわらず、突発的に、理論値に近い流量で圧油が吐出されてしまった場合、あるいは断続的に異常の症状が現れる場合において、油圧ポンプに異常が生じていると判定することはできない。   In Patent Document 1, discharge pressure and discharge flow rate are continuously collected from engine start to stop, and after determining the maximum discharge flow rate and the discharge pressure corresponding thereto, it is determined whether or not an abnormality occurs in the hydraulic pump. Do. In Patent Document 1, it is not determined as a failure until all of the determination results for a plurality of times become 1. Therefore, when an abnormality occurs in the hydraulic pump, it is difficult to detect the abnormality at the initial stage. Also, in the case where pressure oil is suddenly discharged at a flow rate close to the theoretical value despite occurrence of an abnormality in the hydraulic pump, or when an abnormal symptom appears intermittently, the hydraulic pump It can not be determined that an abnormality has occurred in

そこで、本発明は上記課題に鑑み、油圧ポンプの異常を速やかに検知することが可能な作業車両を提供することを目的とする。   Then, in view of the said subject, an object of this invention is to provide the working vehicle which can detect abnormality of a hydraulic pump promptly.

本発明の作業車両は、作業部を有する作業車両であって、
前記作業部を駆動する油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ポンプと、
前記作業部の駆動時において、前記油圧ポンプの吐出圧及び吐出流量のデータを繰り返し取得するデータ取得部と、
前記データ取得部によって取得された吐出圧及び吐出流量のデータをPQ特性図に配置し、前記油圧ポンプの最大出力を示すPQ特性曲線近傍の予め定められた領域のデータ密度が所定のデータ密度と一定以上異なる場合に、前記油圧ポンプに異常が発生していると判定する異常判定部と、を備えるものである。
The work vehicle of the present invention is a work vehicle having a work unit, and
A hydraulic actuator for driving the working unit;
A hydraulic pump for supplying hydraulic fluid to the hydraulic actuator;
A data acquisition unit that repeatedly acquires data of discharge pressure and discharge flow rate of the hydraulic pump when the working unit is driven;
The data of the discharge pressure and the discharge flow rate acquired by the data acquisition unit are arranged in a PQ characteristic diagram, and the data density of a predetermined area near the PQ characteristic curve indicating the maximum output of the hydraulic pump is a predetermined data density And an abnormality determination unit that determines that an abnormality has occurred in the hydraulic pump when they differ by a predetermined amount or more.

作業車両の作業部は、油圧アクチュエータによって駆動される。この油圧アクチュエータには、油圧ポンプから作動油が供給される。一般的に、油圧ポンプの性能は、吐出圧と吐出流量の関係を示すPQ特性図によって表される。本発明は、油圧ポンプに異常が発生した場合、PQ特性図において、油圧ポンプの吐出圧及び吐出流量のデータ密度が変化することに着目したものである。より具体的には、本発明は、油圧ポンプに異常が発生した場合、油圧ポンプの最大出力を示すPQ特性曲線付近のデータ密度が低下することに着目したものである。本発明は、吐出圧及び吐出流量をモニタリングし、PQ特性曲線近傍の領域のデータ密度が正常時のデータ密度と一定以上異なるようになった段階で、油圧ポンプに異常が発生したものと判定する。よって、油圧ポンプの異常を速やかに検知することができる。   The work unit of the work vehicle is driven by a hydraulic actuator. Hydraulic oil is supplied to the hydraulic actuator from a hydraulic pump. Generally, the performance of a hydraulic pump is represented by a PQ characteristic diagram showing the relationship between discharge pressure and discharge flow rate. The present invention focuses on the fact that the data density of the discharge pressure and discharge flow rate of the hydraulic pump changes in the PQ characteristic diagram when an abnormality occurs in the hydraulic pump. More specifically, the present invention focuses on the fact that the data density in the vicinity of the PQ characteristic curve indicating the maximum output of the hydraulic pump decreases when an abnormality occurs in the hydraulic pump. The present invention monitors the discharge pressure and the discharge flow rate, and determines that an abnormality has occurred in the hydraulic pump at a stage where the data density in the region near the PQ characteristic curve becomes different from the data density at the time of normality or more. . Therefore, the abnormality of the hydraulic pump can be detected promptly.

本発明において、前記油圧アクチュエータは、油圧シリンダを含み、
前記データ取得部は、前記吐出圧に相当する値として前記油圧シリンダの圧力を使用し、前記吐出流量に相当する値として前記油圧シリンダの流量を使用するものでもよい。
In the present invention, the hydraulic actuator includes a hydraulic cylinder,
The data acquisition unit may use the pressure of the hydraulic cylinder as a value corresponding to the discharge pressure, and use the flow rate of the hydraulic cylinder as a value corresponding to the discharge flow rate.

油圧ポンプに異常が発生した場合、油圧ポンプによって駆動される油圧シリンダにも影響が生じる。よって、油圧シリンダのPQ特性を油圧ポンプのPQ特性に相当するものとして、油圧シリンダの圧力及び流量をモニタリングすることで、油圧ポンプの異常の発生を判定することができる。   When a failure occurs in the hydraulic pump, the hydraulic cylinder driven by the hydraulic pump is also affected. Therefore, the occurrence of an abnormality in the hydraulic pump can be determined by monitoring the pressure and flow rate of the hydraulic cylinder with the PQ characteristic of the hydraulic cylinder as that corresponding to the PQ characteristic of the hydraulic pump.

本発明において、前記異常判定部は、前記データ取得部によって取得された吐出圧及び吐出流量のデータのうち、前記油圧ポンプの駆動源の負荷が所定負荷以上又は前記油圧ポンプの仕事量が所定の仕事量以上の場合に取得されたデータを、前記油圧ポンプの異常発生の判定に使用するものでもよい。   In the present invention, the abnormality determination unit determines that the load of the drive source of the hydraulic pump is equal to or greater than a predetermined load or the workload of the hydraulic pump is predetermined among the discharge pressure and discharge flow rate data acquired by the data acquisition unit. Data acquired in the case of work load or more may be used for determination of abnormality occurrence of the hydraulic pump.

この構成によれば、データ取得部によって取得された吐出圧及び吐出流量のデータから、ノイズや、実作業中以外(例えばアイドリング中)のデータを除去することができる。よって、油圧ポンプに異常が発生したか否かを、より確実に判定することができる。   According to this configuration, it is possible to remove noise and data other than actual work (for example, during idling) from the discharge pressure and the discharge flow rate data acquired by the data acquisition unit. Therefore, it is possible to more reliably determine whether or not an abnormality has occurred in the hydraulic pump.

本実施形態に係るバックホーの左側面図である。It is a left side view of a backhoe concerning this embodiment. ポンプ異常検知システムの構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of a pump abnormality detection system. データ取得部の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of a data acquisition part. 油圧ポンプのPQ特性図を模式的に示した図である。It is the figure which showed the PQ characteristic figure of the hydraulic pump typically. 正常時の吐出圧及び吐出流量の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the discharge pressure at the time of normal, and discharge flow volume. 異常時の吐出圧及び吐出流量の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the discharge pressure at the time of abnormality, and discharge flow volume. ポンプ異常検知方法の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the pump abnormality detection method. 他の実施形態に係るデータ取得部の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the data acquisition part which concerns on other embodiment. ブームシリンダ長さとブーム角の関係を示す図である。It is a figure which shows boom cylinder length and the relationship of a boom angle.

以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、図1を参照しながら、作業車両の一例としてのバックホー1の概略構造について説明する。ただし、作業車両としては、バックホー1に限定されず、ホイルローダ等の他の車両でもよい。バックホー1は、走行装置2と、作業装置3と、旋回装置4とを備える。   First, a schematic structure of a backhoe 1 as an example of a work vehicle will be described with reference to FIG. However, the work vehicle is not limited to the backhoe 1, and may be another vehicle such as a wheel loader. The backhoe 1 includes a traveling device 2, a work device 3, and a turning device 4.

走行装置2は、エンジン42からの動力を受けて駆動し、バックホー1を走行させる。走行装置2は、左右一対のクローラ21,21及び左右一対の走行モータ22,22を備える。油圧モータである左右の走行モータ22,22が左右のクローラ21,21をそれぞれ駆動することでバックホー1の前後進を可能としている。また、走行装置2には、ブレード23、及びブレード23を上下方向に回動させるための油圧アクチュエータであるブレードシリンダ24が設けられている。   The traveling device 2 is driven by receiving power from the engine 42 and causes the backhoe 1 to travel. The traveling device 2 includes a pair of left and right crawlers 21 and a pair of left and right traveling motors 22 and 22. The left and right traveling motors 22, 22 as hydraulic motors drive the left and right crawlers 21, 21, respectively, to allow the backhoe 1 to move forward and backward. Further, the traveling device 2 is provided with a blade 23 and a blade cylinder 24 which is a hydraulic actuator for rotating the blade 23 in the vertical direction.

作業装置3は、エンジン42からの動力を受けて駆動し、土砂等の掘削作業を行うものである。作業装置3は、ブーム31、アーム32、及びバケット33を備え、これらを独立して駆動することによって掘削作業を可能としている。ブーム31、アーム32、及びバケット33は、それぞれ作業部に相当し、バックホー1は、複数の作業部を有する。   The work device 3 is driven by receiving power from the engine 42, and performs digging work of soil and the like. The working device 3 includes a boom 31, an arm 32 and a bucket 33, and can independently perform drilling operations by driving them independently. The boom 31, the arm 32, and the bucket 33 correspond to working units, respectively, and the backhoe 1 has a plurality of working units.

ブーム31は、一端部が旋回装置4の前部に支持されて、伸縮自在に可動するブームシリンダ31aによって回動される。また、アーム32は、一端部がブーム31の他端部に支持されて、伸縮自在に可動するアームシリンダ32aによって回動される。そして、バケット33は、一端部がアーム32の他端部に支持されて、伸縮自在に可動するバケットシリンダ33aによって回動される。ブームシリンダ31a、アームシリンダ32a、及びバケットシリンダ33aは、作業部を駆動する油圧アクチュエータに相当する。   One end of the boom 31 is supported at the front of the pivoting device 4 and is pivoted by a telescopically movable boom cylinder 31 a. Further, the arm 32 is supported by the other end of the boom 31 at one end, and is rotated by the telescopically movable arm cylinder 32 a. One end of the bucket 33 is supported by the other end of the arm 32, and the bucket 33 is pivoted by a telescopically movable bucket cylinder 33a. The boom cylinder 31a, the arm cylinder 32a, and the bucket cylinder 33a correspond to hydraulic actuators that drive the working unit.

旋回装置4は、作業装置3を旋回させるものである。旋回装置4には、操縦部41、エンジン42、旋回台43、旋回モータ44等が配置されている。油圧モータである旋回モータ44が旋回台43を駆動することによって作業装置3を旋回させる。また、旋回装置4には、エンジン42により駆動される複数の油圧ポンプ(図1に図示していない)が配設される。これらの油圧ポンプが、ブームシリンダ31a、アームシリンダ32a、及びバケットシリンダ33aに作動油を供給する。   The turning device 4 turns the work device 3. In the turning device 4, a control unit 41, an engine 42, a turning stand 43, a turning motor 44, and the like are disposed. The swing motor 44, which is a hydraulic motor, drives the swing base 43 to cause the working device 3 to swing. Further, in the turning device 4, a plurality of hydraulic pumps (not shown in FIG. 1) driven by the engine 42 are disposed. These hydraulic pumps supply hydraulic oil to the boom cylinder 31a, the arm cylinder 32a, and the bucket cylinder 33a.

操縦部41には、操縦席411が配置されている。操縦席411の左右に一対の作業操作レバー412,412、前方に一対の走行レバー413,413が配置されている。オペレータは、操縦席411に着座して作業操作レバー412,412、走行レバー413,413等を操作することによって、エンジン42、各油圧モータ、各油圧アクチュエータ等の制御を行い、走行、旋回、作業等を行うことができる。   In the control unit 41, a control seat 411 is disposed. A pair of work operation levers 412 and 412 are disposed on the left and right of the pilot seat 411, and a pair of travel levers 413 and 413 are disposed on the front. The operator controls the engine 42, each hydraulic motor, each hydraulic actuator, etc. by sitting on the cockpit 411 and operating the work operation levers 412, 412, the travel levers 413, 413, etc., and travels, turns, works Etc. can be done.

本実施形態のポンプ異常検知システム5は、上記のような作業車両に設けられるものであり、図2は、ポンプ異常検知システム5の構成を示すブロック図である。ポンプ異常検知システム5は、データ取得部51と、データ記憶部52と、異常度計算部53と、異常判定部54とを備えている。   The pump abnormality detection system 5 of the present embodiment is provided in the work vehicle as described above, and FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the pump abnormality detection system 5. The pump abnormality detection system 5 includes a data acquisition unit 51, a data storage unit 52, an abnormality degree calculation unit 53, and an abnormality determination unit 54.

データ取得部51は、作業部の駆動時において、油圧ポンプの吐出圧P及び吐出流量Qのデータを繰り返し取得する。データ取得部51は、図3に示すように、油圧ポンプの吐出圧Pを計測する圧力センサ511と、吐出流量Qを計測する流量センサ512とを備えている。   The data acquisition unit 51 repeatedly acquires data of the discharge pressure P and the discharge flow rate Q of the hydraulic pump when the working unit is driven. As shown in FIG. 3, the data acquisition unit 51 includes a pressure sensor 511 that measures the discharge pressure P of the hydraulic pump, and a flow rate sensor 512 that measures the discharge flow rate Q.

一般的に、油圧ポンプの性能は、図4に示すようなPQ特性図で表される。横軸は吐出圧P、縦軸は吐出流量Qである。PQ特性図において、PQ特性曲線Gは、油圧ポンプの最大出力を示している。PQ特性曲線Gは、油圧ポンプ毎に予め決まっている。   Generally, the performance of a hydraulic pump is represented by a PQ characteristic diagram as shown in FIG. The horizontal axis is the discharge pressure P, and the vertical axis is the discharge flow rate Q. In the PQ characteristic diagram, the PQ characteristic curve G indicates the maximum output of the hydraulic pump. The PQ characteristic curve G is previously determined for each hydraulic pump.

油圧ポンプが正常な場合、油圧ポンプが駆動している間の吐出圧Pと吐出流量QのデータをPQ特性図にプロットすると、図5Aに示すようにPQ特性曲線G付近にデータが集中する。すなわち、図5Aに示される状態では、油圧ポンプは正常に駆動しており、最大出力を発生し得る。   When the hydraulic pump is normal, the data of the discharge pressure P and the discharge flow rate Q during the operation of the hydraulic pump are plotted on the PQ characteristic chart, and the data is concentrated in the vicinity of the PQ characteristic curve G as shown in FIG. 5A. That is, in the state shown in FIG. 5A, the hydraulic pump is operating normally and can generate the maximum output.

一方、油圧ポンプに異常が発生している場合、油圧ポンプが駆動している間の吐出圧Pと吐出流量QのデータをPQ特性図にプロットすると、油圧ポンプは、最大出力を発生することができないため、図5Bに示すようにPQ特性曲線G付近のデータ密度が低下する。そのため、PQ特性曲線G付近のデータ密度が所定のデータ密度と一定以上異なる場合、油圧ポンプに異常が発生していると判定することができる。PQ特性曲線G付近のデータ密度が所定のデータ密度と一定以上異なるとは、例えば、両データ密度分布が完全に不一致のとき(例えば、後述するf(p,q)とf(p,q)との差が2のとき)の10%以上異なることをいう。 On the other hand, if there is an abnormality in the hydraulic pump, plotting the data of the discharge pressure P and the discharge flow rate Q in the PQ characteristic diagram while the hydraulic pump is being driven, the hydraulic pump can generate the maximum output. Because this can not be done, the data density in the vicinity of the PQ characteristic curve G decreases as shown in FIG. 5B. Therefore, when the data density in the vicinity of the PQ characteristic curve G differs from the predetermined data density by a certain amount or more, it can be determined that an abnormality occurs in the hydraulic pump. If the data density near the PQ characteristic curve G differs from the predetermined data density by a certain amount or more, for example, when both data density distributions completely disagree (for example, f 0 (p, q) and f (p, q described later) When the difference with 2) is 10% or more of the difference.

データ記憶部52は、データ取得部51によって取得されたデータを記憶することができる。データ記憶部52には、油圧ポンプが正常に駆動しているとき(正常時)における吐出圧Pと吐出流量Qのデータも記憶されている。   The data storage unit 52 can store the data acquired by the data acquisition unit 51. The data storage unit 52 also stores data of the discharge pressure P and the discharge flow rate Q when the hydraulic pump is normally driven (normal time).

異常度計算部53は、データ記憶部52に記憶されたデータを用いて異常度Anomを計算する。異常度Anomの計算には、正常時の吐出圧P及び吐出流量Qのデータの密度分布f(p,q)と、データ取得部51で取得された吐出圧P及び吐出流量Qのデータの密度分布f(p,q)とが用いられる。 The abnormality degree calculation unit 53 calculates the abnormality degree Anom using the data stored in the data storage unit 52. For calculation of the degree of abnormality Anom, density distribution f 0 (p, q) of data of discharge pressure P and discharge flow rate Q at normal time and data of discharge pressure P and discharge flow rate Q acquired by data acquisition unit 51 The density distribution f (p, q) is used.

密度分布f(p,q)は、PQが所定値以上の範囲に該当するデータから推定される。密度分布f(p,q)の推定に用いる手法は、カーネル密度推定のようなノンパラメトリックな手法であっても良いし、最尤推定のようなパラメトリックな手法でも良い。PQが所定値以上の範囲とは、図5Bの曲線Tよりも吐出圧P及び吐出流量Qが大きな範囲である。すなわち、データ取得部51によって取得されたデータのうち、油圧ポンプの仕事量(PQ)が所定の仕事量以上の場合に取得されたデータを、油圧ポンプの異常発生の判定に使用している。これにより、PQ特性曲線G付近のデータに基づいて密度分布f(p,q)を推定できる。   The density distribution f (p, q) is estimated from data in which PQ falls within a predetermined value range or more. The method used to estimate the density distribution f (p, q) may be a nonparametric method such as kernel density estimation or a parametric method such as maximum likelihood estimation. The range where the PQ is equal to or more than a predetermined value is a range in which the discharge pressure P and the discharge flow rate Q are larger than the curve T in FIG. 5B. That is, among the data acquired by the data acquisition unit 51, data acquired when the amount of work (PQ) of the hydraulic pump is equal to or more than a predetermined amount of work is used for determination of abnormality occurrence of the hydraulic pump. Thus, the density distribution f (p, q) can be estimated based on data in the vicinity of the PQ characteristic curve G.

異常度Anomは、下記の式(1)により計算することができる。

Figure 2019116721
なお、式(1)において、油圧ポンプの高負荷部分の密度変化を敏感に捉えたいため、活性化関数としてp×qを掛けている。ただし、このような計算を簡便にすべく、例えば異常の検出精度は下がるものの、PQ特性曲線G付近のデータから計算されるPQの平均値や中央値でもって異常度とすることも可能である。 The abnormality degree Anom can be calculated by the following equation (1).
Figure 2019116721
In the equation (1), in order to sensitively capture the density change of the high load portion of the hydraulic pump, it is multiplied by p × q as an activation function. However, in order to simplify such calculation, for example, although the detection accuracy of the abnormality is lowered, it is possible to make the abnormality degree by the average value or the median value of PQ calculated from the data near the PQ characteristic curve G. .

異常判定部54は、異常度計算部53で計算された異常度Anomが閾値を超えている否かを判定し、異常度Anomが閾値を超えていれば、油圧ポンプに異常が発生していると判定する。閾値は、例えば、正常時において異常度のある値となる確率を確率密度関数で表し、誤検知率が一定以下(例えば10−9)となる値とする。 The abnormality determination unit 54 determines whether the abnormality degree Anom calculated by the abnormality degree calculation unit 53 exceeds the threshold value, and if the abnormality degree Anom exceeds the threshold value, an abnormality occurs in the hydraulic pump It is determined that The threshold value is, for example, a probability density function representing the probability of becoming a certain value of the degree of abnormality in a normal state, and is a value such that the false alarm rate is less than or equal to a predetermined value (e.g. 10-9 ).

次に、上記のポンプ異常検知システム5を用いたポンプ異常検知方法について説明する。図6は、ポンプ異常検知方法の手順を示すフローチャートである。   Next, a pump abnormality detection method using the above-described pump abnormality detection system 5 will be described. FIG. 6 is a flowchart showing the procedure of the pump abnormality detection method.

まず、エンジンをオンすると(ステップS1)、油圧ポンプもオンとなる。油圧ポンプがオンとなると、圧力センサ511により油圧ポンプの吐出圧Pを計測し、それと同時に流量センサ512により油圧ポンプの吐出流量Qを計測し、吐出圧P及び吐出流量Qのデータを繰り返し取得する(ステップS2)。圧力センサ511及び流量センサ512によって取得された吐出圧P及び吐出流量Qのデータは、データ記憶部52(メモリ)に記憶される。   First, when the engine is turned on (step S1), the hydraulic pump is also turned on. When the hydraulic pump is turned on, the discharge pressure P of the hydraulic pump is measured by the pressure sensor 511, and simultaneously the discharge flow rate Q of the hydraulic pump is measured by the flow rate sensor 512, and data of the discharge pressure P and the discharge flow rate Q is repeatedly acquired. (Step S2). The data of the discharge pressure P and the discharge flow rate Q acquired by the pressure sensor 511 and the flow rate sensor 512 are stored in the data storage unit 52 (memory).

次いで、データ記憶部52に一定数以上のデータが保存されているか否かを判定する(ステップS3)。ここで、一定数以上のデータとは、数千〜数万のデータである。ステップS3では、圧力センサ511及び流量センサ512によって取得された吐出圧P及び吐出流量Qのデータのうち、油圧ポンプの駆動源(エンジン42)の負荷が所定負荷以上又は油圧ポンプの仕事量が所定の仕事量以上の場合に取得されたデータ数をカウントし、当該データ数が一定数以上であるか否かを判定する。本実施形態では、図5Bの曲線Tよりも大きな吐出圧P及び吐出流量Qのデータ数をカウントする。すなわち、曲線Tは、油圧ポンプの所定の仕事量(PQ)を示す曲線である。ここで、油圧ポンプの駆動源(エンジン42)の所定負荷とは、例えば、駆動源の最大負荷の80%以上をいい、より好ましくは90%以上をいう。油圧ポンプの所定の仕事量とは、油圧ポンプの最大仕事量の80%以上をいい、より好ましくは90%以上をいう。   Next, it is determined whether a predetermined number or more of data is stored in the data storage unit 52 (step S3). Here, the predetermined number or more of data means several thousands to several tens of thousands of data. In step S3, of the data of the discharge pressure P and the discharge flow rate Q acquired by the pressure sensor 511 and the flow rate sensor 512, the load of the drive source (engine 42) of the hydraulic pump is a predetermined load or more or the workload of the hydraulic pump is predetermined. The number of data acquired when the amount of work is equal to or more is counted, and it is determined whether the number of data is equal to or more than a predetermined number. In the present embodiment, the number of data of the discharge pressure P and the discharge flow rate Q which are larger than the curve T of FIG. 5B is counted. That is, the curve T is a curve showing a predetermined work amount (PQ) of the hydraulic pump. Here, the predetermined load of the drive source (engine 42) of the hydraulic pump means, for example, 80% or more of the maximum load of the drive source, and more preferably 90% or more. The predetermined work amount of the hydraulic pump means 80% or more of the maximum work amount of the hydraulic pump, more preferably 90% or more.

データ記憶部52に一定数以上のデータが保存されていると判定された場合、圧力センサ511及び流量センサ512によって取得された吐出圧P及び吐出流量QのデータをPQ特性図に配置し、式(1)に基づいて異常度Anomを計算する(ステップS4)。   If it is determined that a predetermined number or more of data is stored in the data storage unit 52, the discharge pressure P and discharge flow rate Q data acquired by the pressure sensor 511 and the flow rate sensor 512 are arranged in the PQ characteristic diagram, Based on (1), the abnormality degree Anom is calculated (step S4).

一方、データ記憶部52に一定数以上のデータが保存されていないと判定された場合、油圧ポンプの駆動源(エンジン42)の負荷が所定負荷以上又は油圧ポンプの仕事量が所定の仕事量以上であるか否かを判定する(ステップS7)。油圧ポンプの駆動源(エンジン42)の負荷が所定負荷以上又は油圧ポンプの仕事量が所定の仕事量以上である場合、データ記憶部52に、ステップS2で取得した吐出圧P及び吐出流量Qのデータを追加する(ステップS8)。油圧ポンプの駆動源(エンジン42)の負荷が所定負荷以上でなく、且つ油圧ポンプの仕事量が所定の仕事量以上ではない場合、ステップS2に戻り、吐出圧P及び吐出流量Qのデータを繰り返し取得する。   On the other hand, when it is determined that the data storage unit 52 does not store a predetermined number or more of data, the load of the drive source (engine 42) of the hydraulic pump is a predetermined load or more or the workload of the hydraulic pump is a predetermined workload or more It is determined whether or not (step S7). If the load of the drive source (engine 42) of the hydraulic pump is equal to or greater than a predetermined load or the workload of the hydraulic pump is equal to or greater than a predetermined workload, the data storage unit 52 stores the discharge pressure P and the discharge flow rate Q obtained in step S2. Data is added (step S8). If the load of the drive source (engine 42) of the hydraulic pump is not more than the predetermined load and the workload of the hydraulic pump is not more than the predetermined workload, the process returns to step S2 and the data of discharge pressure P and discharge flow rate Q are repeated. get.

ステップS4の後、次いで、計算された異常度Anomが閾値を超えている否かを判定する(ステップS5)。異常度Anomが閾値を超えていれば、油圧ポンプに異常が発生していると判定する(ステップS6)。異常度Anomが閾値を超えていなければ、データ記憶部52のデータをリセットする(ステップS9)。   After step S4, it is then determined whether the calculated abnormality degree Anom exceeds a threshold (step S5). If the abnormality degree Anom exceeds the threshold value, it is determined that an abnormality occurs in the hydraulic pump (step S6). If the abnormality degree Anom does not exceed the threshold value, the data in the data storage unit 52 is reset (step S9).

なお、前述の実施形態では、油圧ポンプの駆動源の負荷が所定負荷以上又は油圧ポンプの仕事量が所定の仕事量以上の場合に取得された吐出圧P及び吐出流量Qのデータのみを用いて異常度Anomを計算しているが、全てのデータを用いて異常度Anomを計算するようにしてもよい。このとき、ステップS3の判定は不要となり、ステップS7及びステップS8も不要である。   In the above embodiment, only the data of the discharge pressure P and the discharge flow rate Q acquired when the load of the drive source of the hydraulic pump is equal to or higher than a predetermined load or the workload of the hydraulic pump is equal to or higher than a predetermined workload Although the abnormality degree Anom is calculated, the abnormality degree Anom may be calculated using all data. At this time, the determination in step S3 is unnecessary, and steps S7 and S8 are also unnecessary.

[他の実施形態]
データ取得部51は、吐出圧Pに相当する値として油圧シリンダの圧力Pcを使用し、吐出流量Qに相当する値として油圧シリンダの流量Qcを使用してもよい。データ取得部51は、油圧シリンダの圧力Pc及び流量Qcのデータを繰り返し取得する。この場合、図7に示すように、データ取得部51は、油圧シリンダの圧力Pcを計測する圧力センサ513、油圧シリンダの流量Qcを計算する流量計算部514を備えている。
[Other embodiments]
The data acquisition unit 51 may use the pressure Pc of the hydraulic cylinder as a value corresponding to the discharge pressure P, and may use the flow rate Qc of the hydraulic cylinder as a value corresponding to the discharge flow rate Q. The data acquisition unit 51 repeatedly acquires data of the pressure Pc of the hydraulic cylinder and the flow rate Qc. In this case, as shown in FIG. 7, the data acquisition unit 51 includes a pressure sensor 513 that measures the pressure Pc of the hydraulic cylinder, and a flow rate calculation unit 514 that calculates the flow rate Qc of the hydraulic cylinder.

流量計算部514は、油圧シリンダのシリンダ断面積s及びシリンダ伸長速度Δxから油圧シリンダの流量Qcを計算する。例えば、図8のようにA,B,Cを定めると、ブームシリンダ31aの長さx、ブーム31のブーム角θは、下記の式(2)を満たす。図8において、符号Aは、旋回装置4に対するブーム31の回転軸(ブーム31が旋回装置4に支持されている部分)から、ブーム31とブームシリンダ31aとの接続部までの直線距離を示す。符号B,Cは、それぞれ、ブームシリンダ31aと旋回装置4との接続部から上記回転軸までの上下方向の直線距離、及び前後方向の直線距離を示す。

Figure 2019116721
すなわち、ブームシリンダ31aの長さxは、ブーム31のブーム角θによって定まる。よって、ブーム31の一端部に設けられた不図示の角度センサによりブーム31のブーム角θを計測し、式(2)を用いることでブームシリンダ31aの長さxを計算できる。ブームシリンダ31aの長さxから得られる伸長速度Δxをシリンダ断面積sに掛けることで油圧シリンダの流量Qcを計算できる。 The flow rate calculation unit 514 calculates the flow rate Qc of the hydraulic cylinder from the cylinder cross-sectional area s of the hydraulic cylinder and the cylinder extension speed Δx. For example, when A, B and C are determined as shown in FIG. 8, the length x of the boom cylinder 31a and the boom angle θ of the boom 31 satisfy the following equation (2). In FIG. 8, reference symbol A indicates a linear distance from the rotation axis of the boom 31 with respect to the turning device 4 (a portion where the boom 31 is supported by the turning device 4) to a connection portion between the boom 31 and the boom cylinder 31 a. The symbols B and C respectively indicate the linear distance in the vertical direction from the connecting portion of the boom cylinder 31a and the turning device 4 to the rotation shaft and the linear distance in the longitudinal direction.
Figure 2019116721
That is, the length x of the boom cylinder 31 a is determined by the boom angle θ of the boom 31. Therefore, the boom angle θ of the boom 31 is measured by an angle sensor (not shown) provided at one end of the boom 31, and the length x of the boom cylinder 31a can be calculated by using the equation (2). The hydraulic cylinder flow rate Qc can be calculated by multiplying the cylinder cross-sectional area s by the extension speed Δx obtained from the length x of the boom cylinder 31a.

この構成によれば、油圧シリンダの流量Qcを計測するために一般的に高額の流量センサを設ける必要がない。よって、コストの低減を図ることができる。   According to this configuration, it is not generally necessary to provide an expensive flow rate sensor to measure the flow rate Qc of the hydraulic cylinder. Therefore, the cost can be reduced.

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described based on drawing, it should be thought that a specific structure is not limited to these embodiment. The scope of the present invention is indicated not only by the description of the embodiments described above but also by the claims, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims.

1 バックホー
3 作業装置
5 ポンプ異常検知システム
31 ブーム
31a ブームシリンダ
32 アーム
32a アームシリンダ
33 バケット
33a バケットシリンダ
42 エンジン
51 データ取得部
53 異常度計算部
54 異常判定部
511 圧力センサ
512 流量センサ
513 圧力センサ
514 流量計算部



DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 backhoe 3 working device 5 pump abnormality detection system 31 boom 31a boom cylinder 32 arm 32a arm cylinder 33 bucket 33a bucket cylinder 42 engine 51 data acquisition unit 53 abnormality degree calculation unit 54 abnormality determination unit 511 pressure sensor 512 flow sensor 513 pressure sensor 514 Flow rate calculation unit



Claims (3)

作業部を有する作業車両であって、
前記作業部を駆動する油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ポンプと、
前記作業部の駆動時において、前記油圧ポンプの吐出圧及び吐出流量のデータを繰り返し取得するデータ取得部と、
前記データ取得部によって取得された吐出圧及び吐出流量のデータをPQ特性図に配置し、前記油圧ポンプの最大出力を示すPQ特性曲線近傍の予め定められた領域のデータ密度が所定のデータ密度と一定以上異なる場合に、前記油圧ポンプに異常が発生していると判定する異常判定部と、を備える、作業車両。
A working vehicle having a working unit,
A hydraulic actuator for driving the working unit;
A hydraulic pump for supplying hydraulic fluid to the hydraulic actuator;
A data acquisition unit that repeatedly acquires data of discharge pressure and discharge flow rate of the hydraulic pump when the working unit is driven;
The data of the discharge pressure and the discharge flow rate acquired by the data acquisition unit are arranged in a PQ characteristic diagram, and the data density of a predetermined area near the PQ characteristic curve indicating the maximum output of the hydraulic pump is a predetermined data density A working vehicle comprising: an abnormality determining unit that determines that an abnormality has occurred in the hydraulic pump when they differ by a predetermined amount or more.
前記油圧アクチュエータは、油圧シリンダを含み、
前記データ取得部は、前記吐出圧に相当する値として前記油圧シリンダの圧力を使用し、前記吐出流量に相当する値として前記油圧シリンダの流量を使用する、請求項1に記載の作業車両。
The hydraulic actuator includes a hydraulic cylinder,
The work vehicle according to claim 1, wherein the data acquisition unit uses the pressure of the hydraulic cylinder as a value corresponding to the discharge pressure, and uses the flow rate of the hydraulic cylinder as a value corresponding to the discharge flow rate.
前記異常判定部は、前記データ取得部によって取得された吐出圧及び吐出流量のデータのうち、前記油圧ポンプの駆動源の負荷が所定負荷以上又は前記油圧ポンプの仕事量が所定の仕事量以上の場合に取得されたデータを、前記油圧ポンプの異常発生の判定に使用する、請求項1又は2に記載の作業車両。

The abnormality determination unit is configured such that, among the discharge pressure and discharge flow rate data acquired by the data acquisition unit, the load of the drive source of the hydraulic pump is a predetermined load or more or the workload of the hydraulic pump is a predetermined workload or more. The work vehicle according to claim 1, wherein data acquired in some cases is used to determine an abnormality occurrence of the hydraulic pump.

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