(57)【要約】【課題】アキュムレータの破損を未然に防止することができる作業機械の提供。【解決手段】把持装置１０１の姿勢を変更させる操作を行なう操作レバー１３４と、この操作レバー１３４の操作に応じて旋回体１１に対する把持装置１０１の位置、姿勢を決定する把持装置回動シリンダ１８と、把持装置１０１に加えられる衝撃力を把持装置回動シリンダ１８を介して緩和させるアキュムレータ５２とを備えた作業機械において、アキュムレータ５２による把持装置１０１の位置、姿勢の変化量を検出するストロークセンサ３０１と、アキュムレータ５２の蓄圧力を検出する圧力センサ３０２と、ストロークセンサ３０１と圧力センサ３０２の検出結果に基づいて、アキュムレータ５２の蓄圧特性に異常を生じているかどうかを判定する異常判定手段とを備えた構成にしてある。【選択図】図８
2011006919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体に対して回動可能に取り付けられた作業腕と、この作業腕に取り付けられる作業具と、前記本体に対する前記作業腕または前記作業具の姿勢を変更させる操作を行なう操作手段と、この操作手段の操作に応じて前記本体に対する前記作業腕または前記作業具の位置、姿勢を決定する油圧シリンダと、前記作業具に加えられる衝撃力を前記油圧シリンダを介して緩和させるアキュムレータとを備えた作業機械において、
前記アキュムレータによる前記作業腕または作業具の位置、姿勢の変化量を検出する位置・姿勢変化量検出手段と、前記アキュムレータの蓄圧力を検出する圧力検出手段と、前記位置・姿勢変化量検出手段と前記圧力検出手段の検出結果に基づいて、前記アキュムレータの蓄圧特性に異常を生じているかどうかを判定する異常判定手段とを備えたことを特徴とする作業機械。
【請求項２】
請求項１に記載の作業機械において、
前記アキュムレータによって前記作業具が接触する接触物に前記作業腕または前記作業具を追従させるか否かを切り替える切替手段と、前記異常判定手段による判定を実行するスイッチ手段と、前記切替手段の切替状態と前記圧力検出手段の検出結果に基づいて、前記アキュムレータの使用頻度を監視する監視手段と、前記異常判定手段による判定結果、及び前記監視手段による監視状態を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項２に記載の作業機械において、
前記異常判定手段は、前記アキュムレータの予め定められた蓄圧特性を記憶可能な記憶手段と、前記位置・姿勢変化量検出手段及び前記圧力検出手段の検出結果から実際の蓄圧特性を演算する蓄圧特性演算手段と、この蓄圧特性演算手段による演算結果と前記記憶手段による記憶内容との誤差を比較する誤差比較手段と、前記蓄圧特性演算手段による演算結果と前記記憶手段による記憶内容との許容誤差を設定する誤差設定手段とを含むことを特徴とする作業機械。
【請求項４】
請求項２に記載の作業機械において、
前記監視手段は、前記切替手段により前記作業腕または前記作業具の追従が許可されている累積時間を演算する累積時間演算手段と、前記圧力検出手段による検出値の閾値を設定する閾値設定手段と、前記圧力検出手段の検出値が前記閾値設定手段の設定値を上回った累積回数を演算する過負荷回数演算手段と、前記累積時間演算手段と前記過負荷回数演算手段の演算結果から前記アキュムレータの寿命を推定する寿命推定手段とを含むことを特徴とする作業機械。
【請求項５】
請求項４に記載の作業機械において、
前記異常判定手段は、前記アキュムレータの予め定められた蓄圧特性を記憶可能な記憶手段と、前記位置・姿勢変化量検出手段及び前記圧力検出手段の検出結果から実際の蓄圧特性を演算する蓄圧特性演算手段と、この蓄圧特性演算手段による演算結果と前記記憶手段による記憶内容との誤差を比較する誤差比較手段と、前記蓄圧特性演算手段による演算結果と前記記憶手段による記憶内容との許容誤差を設定する誤差設定手段とを含み、
前記誤差設定手段は、前記寿命推定手段の推定結果の残り寿命が少なくなるに従って前記許容誤差を小さく設定するものから成ることを特徴とする作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、解体作業、建築作業、土木作業等に活用され、回動可能な作業腕、この作業腕に取り付けられる作業具、及び作業具に加えられる衝撃力を緩和させるアキュムレータを備えた作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
作業機械の作業具に加えられる衝撃力を緩和させるために、作業具や、この作業具が取り付けられる作業腕の駆動装置にアキュムレータを接続し、ダンパ動作、すなわち弾性特性を与える手法が従来から知られている。このようなアキュムレータは、一般に消耗部品であり、定期的なメンテナンスや部品交換が必要となる。アキュムレータが破損した場合には、作業具に加えられる衝撃力が駆動システムを構成するポンプなどの他の構成部品に伝わるなど、２次的な被害が発生する可能性がある。特許文献１には、ブレーカに設けたアキュムレータの異常状態を、油圧変動量から検出するアキュムレータの異常検出装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平５−３０２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１に示される従来技術は、アキュムレータが破損した場合に、その破損を検出することが可能であり、その点で有用と言える。しかし、アキュムレータの破損を未然に防止することについては考慮されていない。このため、アキュムレータの破損発生時に作業具によって行なわれる作業が長時間中断し、作業効率が低下してしまう懸念がある。
【０００５】
本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、アキュムレータの破損を未然に防止することができる作業機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために、本発明に係る作業機械は、本体に対して回動可能に取り付けられた作業腕と、この作業腕に取り付けられる作業具と、前記本体に対する前記作業腕または前記作業具の姿勢を変更させる操作を行なう操作手段と、この操作手段の操作に応じて前記本体に対する前記作業腕または前記作業具の位置、姿勢を決定する油圧シリンダと、前記作業具に加えられる衝撃力を前記油圧シリンダを介して緩和させるアキュムレータとを備えた作業機械において、前記アキュムレータによる前記作業腕または作業具の位置、姿勢の変化量を検出する位置・姿勢変化量検出手段と、前記アキュムレータの蓄圧力を検出する圧力検出手段と、前記位置・姿勢変化量検出手段と前記圧力検出手段の検出結果に基づいて、前記アキュムレータの蓄圧特性に異常を生じているかどうかを判定する異常判定手段とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
このように構成した本発明は、作業腕または作業具の位置、姿勢の変化量を検出する位置・姿勢変化量検出手段と、アキュムレータの蓄圧力を検出する圧力検出手段の検出結果に基づく異常判定手段の判定により、稼働中のアキュムレータの蓄圧特性が正常かどうか確認することができる。アキュムレータの蓄圧特性に異常を生じていると異常判定手段で判定された場合には、作業を開始、あるいは続行しないで直ちに必要な処理を行なえばよく、これによって、アキュムレータの破損を未然に防止することができる。
【０００８】
また、本発明に係る作業機械は、前記発明において、前記アキュムレータによって前記作業具が接触する接触物に前記作業腕または前記作業具を追従させるか否かを切り替える切替手段と、前記異常判定手段による判定を実行するスイッチ手段と、前記切替手段の切替状態と前記圧力検出手段の検出結果に基づいて、前記アキュムレータの使用頻度を監視する監視手段と、前記異常判定手段による判定結果、及び前記監視手段による監視状態を表示する表示手段とを備えたことを特徴としている。
【０００９】
このように構成した本発明は、表示手段によって表示される異常手段による判定結果、及び監視手段で監視されているアキュムレータの使用頻度を確認することにより、判定結果及び使用頻度に応じた適切なアキュムレータのメンテナンスの実現が可能となる。
【００１０】
また、本発明に係る作業機械は、前記発明において、前記異常判定手段は、前記アキュムレータの予め定められた蓄圧特性を記憶可能な記憶手段と、前記位置・姿勢変化量検出手段及び前記圧力検出手段の検出結果から実際の蓄圧特性を演算する蓄圧特性演算手段と、この蓄圧特性演算手段による演算結果と前記記憶手段による記憶内容との誤差を比較する誤差比較手段と、前記蓄圧特性演算手段による演算結果と前記記憶手段による記憶内容との許容誤差を設定する誤差設定手段とを含むことを特徴としている。
【００１１】
また、本発明に係る作業機械は、前記発明において、前記監視手段は、前記切替手段により前記作業腕または前記作業具の追従が許可されている累積時間を演算する累積時間演算手段と、前記圧力検出手段による検出値の閾値を設定する閾値設定手段と、前記圧力検出手段の検出値が前記閾値設定手段の設定値を上回った累積回数を演算する過負荷回数演算手段と、前記累積時間演算手段と前記過負荷回数演算手段の演算結果から前記アキュムレータの寿命を推定する寿命推定手段とを含むことを特徴としている。
【００１２】
また、本発明に係る作業機械は、前記発明において、前記異常判定手段は、前記アキュムレータの予め定められた蓄圧特性を記憶可能な記憶手段と、前記位置・姿勢変化量検出手段及び前記圧力検出手段の検出結果から実際の蓄圧特性を演算する蓄圧特性演算手段と、この蓄圧特性演算手段による演算結果と前記記憶手段による記憶内容との誤差を比較する誤差比較手段と、前記蓄圧特性演算手段による演算結果と前記記憶手段による記憶内容との許容誤差を設定する誤差設定手段とを含み、前記誤差設定手段は、前記寿命推定手段の推定結果の残り寿命が少なくなるに従って前記許容誤差を小さく設定するものから成ることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
作業具に加えられる衝撃力を緩和させるアキュムレータによる作業腕または作業具の位置、姿勢の変化量を検出する位置・姿勢変化量検出手段と、アキュムレータの蓄圧力を検出する圧力検出手段と、位置・姿勢変化量検出手段と圧力検出手段の検出結果に基づいて、アキュムレータの蓄圧特性に異常を生じているかどうかを判定する異常判定手段とを備えたことから、異常判定手段の判定によりアキュムレータの蓄圧特性が正常かどうかを確認でき、異常を生じている場合には直ちに必要な処理を行なえばよい。これによって、アキュムレータの破損を未然に防止することができ、従来におけるようなアキュムレータの破損に伴う作業中断による作業能率の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る作業機械の第１実施形態を示す側面図である。
【図２】第１実施形態に係る作業機械に備えられる作業具を示す側面図である。
【図３】第１実施形態に係る作業機械に備えられる油圧駆動装置を示す油圧回路図である。
【図４】図３に示す油圧駆動装置に備えられるコントローラにおける処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図３に示す油圧駆動装置に備えられる操作レバーが操作されたか否かの判定を説明する図である。
【図６】第１実施形態に係る作業機械の動作形態を示す図である。
【図７】第１実施形態に係る作業機械に備えられる表示モニタを示す正面図である。
【図８】第１実施形態に係る作業機械に備えられるコントローラに設けられる異常判定手段の構成を示す図である。
【図９】第１実施形態に係るコントローラに設けられるアキュムレータ特性記憶部の記憶内容であるストロークセンサ値と圧力センサ値の関係を示す図である。
【図１０】第１実施形態に備えられるコントローラにおけるアキュムレータの正常、異常の判定処理を説明する図である。
【図１１】第１実施形態に係る作業機械に備えられるコントローラに設けられる監視手段の構成を示す図である。
【図１２】本発明に係る作業機械の第２実施形態の要部を構成するコントローラを示す図である。
【図１３】第２実施形態に備えられるコントローラにおけるアキュムレータの正常、異常の判定処理を説明する図である。
【図１４】本発明に係る作業機械の第３実施形態の要部を構成する油圧駆動装置を示す油圧回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る作業機械の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００１６】
〔第１実施形態〕
＜全体構成＞
図１は本発明に係る作業機械の第１実施形態を示す側面図、図２は第１実施形態に係る作業機械に備えられる作業具を示す側面図である。
【００１７】
図１に示す作業機械は、例えば油圧ショベルをベースとしたハンドリング作業機械であり、バケットの代わりに作業具、例えば把持装置１０１が取り付けられている。この作業機械は、旋回体１１と、この旋回体１１の下側に配置される走行体１２と、旋回体１１に取り付けられる作業腕１００と、この作業腕１００に回動自在に取り付けられる作業具、すなわち前述の把持装置１０１とから全体が構成されている。作業腕１００は、旋回体１１に上下方向の回動自在に取り付けられている。この作業腕１００は、ブームシリンダ１４により上下方向に回動駆動されるブーム１３と、アームシリンダ１６により上下方向に回動駆動されるアーム１５と、把持装置１０１の位置、姿勢を決定する油圧シリンダ、すなわち把持装置回動シリンダ１８とを含んでいる。把持装置１０１は、図２に示すように把持シリンダ２０により開閉駆動される一対の把持爪１９と、把持シリンダ２０及び把持爪１９を取り付けるフレーム１７とを備えている。把持爪１９を介して与えられる作業負荷に対して把持装置１０１を追従動作可能とするために、把持装置回動シリンダ１８に後述の作業負荷追従装置２００が接続されている。
【００１８】
＜油圧駆動系＞
図３は第１実施形態に係る作業機械の油圧駆動装置を示す油圧回路図である。
【００１９】
この図３において、３１は図示しないエンジンにより駆動されるメインポンプであり、メインポンプ３１から吐出された圧油は、コントロール弁３０を経て、上述のブームシリンダ１４、アームシリンダ１６、把持装置回動シリンダ１８、把持シリンダ２０のそれぞれに供給される。なお、図３において、３３は油圧回路内の最高圧を規定するメインリリーフ弁であり、３２は作動油タンクである。
【００２０】
＜シリンダ駆動系＞
ブームシリンダ１４のボトム側油室へ圧油が供給された場合には、ブーム１３は旋回体１１に対して上方向に回動駆動され、反対にロッド側油室に供給された場合には、ブーム１３は旋回体１１に対して下方向に回動駆動される。アームシリンダ１６のボトム側油室へ圧油が供給された場合には、アーム１５はブーム１３に対して下方向に回動駆動され、反対にロッド側油室に供給された場合には、アーム１５はブーム１３に対して上方向に回動駆動される。把持装置回動シリンダ１８のボトム側油室１８ａへ圧油が供給された場合には、把持装置１０１はアーム１５に対して下方向に回動駆動され、反対にロッド側油室１８ｂに供給された場合には、把持装置１０１はアーム１５に対して上方向に回動駆動される。把持シリンダ２０のボトム側油室へ圧油が供給された場合には、把持爪１９は把持形態を形成するように動作し、反対にロッド側油室へ圧油が供給された場合には、把持爪１９は解放形態を形成するように動作する。各シリンダの各油室とも、作業負荷によりメインリリーフ弁３３により規定される圧力となった際には、メインリリーフ弁３３から作動油タンク３２へ圧油が解放される。
【００２１】
＜操作系＞
コントロール弁３０の開閉動作は、把持装置１０１の位置、姿勢を変更させる操作を行なう操作手段、すなわち操作レバー３４の操作量に応じてコントローラ３６から出力される制御信号に応じて行なわれる。このため、コントロール弁３０を流れる圧油の流量、すなわちブームシリンダ１４、アームシリンダ１６、把持装置回動シリンダ１８、把持シリンダ２０の各シリンダの動作速度は、各々のシリンダと対応する操作レバー３４の操作量に比例して変化する。また、操作レバー３４を中立とすることでコントロール弁３０も中立となり、その際メインポンプ３１から吐出された圧油の各シリンダへの流入は禁止される。なお、説明を容易にするために、図３中では操作レバー３４を１つのみ描いてあり、また、コントロール弁３０を１つのみ描いてあるが、実際には各々のシリンダに対応させた操作レバー及びコントロール弁を備えている。
【００２２】
＜作業負荷追従装置２００＞
図３に示す作業負荷追従装置２００の構成について説明する。把持装置回動シリンダ１８のロッド側油室１８ｂは、油路４２を介して電磁切替弁５０に接続されている。把持装置回動シリンダ１８のボトム側油室１８ａは、油路４１を介して電磁切替弁５１に接続されている。電磁切替弁５０及び電磁切替弁５１は通電されない場合は閉状態であるが、コントローラ３６から開指令が出力された場合には開状態に切り替えられる。電磁切替弁５０の下流には、把持装置１０１に加えられる衝撃力を把持装置回動シリンダ１８を介して緩和させるアキュムレータ５２が接続されている。リリーフ弁５３はアキュムレータ５２の保護のため接続されており、回路内が規定の圧力を上回った場合に圧油を作動油タンク３２へ解放する。電磁切替弁５１の下流は、可変絞り５４を介して作動油タンク３２と接続されている。コントロール弁３０とロッド側油室１８ｂを結ぶ油路には負圧防止手段としてチェック弁５５が設けられている。ロッド側油室１８ｂが負圧となった場合には、作動油タンク３２から作動油が補填される。コントロール弁３０とボトム側油室１８ａを結ぶ油路には、同様の目的でチェック弁５６が設けられている。
【００２３】
＜作業負荷追従装置２００・コントローラ３６の動作＞
図４は図３に示す油圧駆動装置に備えられるコントローラにおける処理手順を示すフローチャート、図５は図３に示す油圧駆動装置に備えられる操作レバーが操作されたか否かの判定を説明する図である。図３に示したように、コントローラ３６には、アキュムレータ５２によって把持装置１０１が接触する接触物に把持装置１０１を追従させるか否かを切り替える切替手段、すなわち、電磁切替弁５０及び電磁切替弁５１の動作を許可するかどうかを選択可能なオンオフスイッチ５７が接続されている。
【００２４】
コントローラ３６において、図４に示す手順７１１では、オンオフスイッチ５７の判定が行なわれ、スイッチオンの場合は手順７１２へ、オフの場合は手順７１４へ移行する。手順７１２では、操作レバー３４による把持装置回動シリンダ１８の駆動指令に関してレバー操作の判定が行なわれ、操作無しと判定された場合は手順７１３へ、操作有りと判定された場合は手順７１４へ移行する。レバー操作の判定は図５に示すように、不感帯を超えて操作レバー３４の操作が行なわれた場合を有りとし、不感帯内の操作を無しとする。手順７１３では、電磁切替弁５０及び電磁切替弁５１の開指令が行なわれ、手順７１４では、電磁切替弁５０及び電磁切替弁５１の閉指令が行なわれる。
【００２５】
＜オンオンスイッチ５７がオフ＞
オンオフスイッチ５７をオフとすることで、電磁切替弁５０，５１は閉じ状態となる。そのため、コントロール弁３０を通過した圧油は、作業負荷追従装置２００へ流入しない。したがって、把持装置回動シリンダ１８の挙動は、作業負荷追従装置２００の影響を受けることは無い。そのため把持装置１０１は、操作レバー３４の操作に従い、ボトム側油室１８ａへ圧油が供給された場合にアーム１５に対して下方向に回動駆動し、ロッド側油室１８ｂに供給された場合にアーム１５に対して上方向に回動駆動する。把持爪１９が接触物、すなわち作業対象物と接触し停止した状況となると、圧油はメインリリーフ弁３３により定められる所定の圧力まで自動的に上昇する。一方、操作レバー３４の操作が行なわれていない場合には、コントロール弁３０が駆動されないため、把持装置回動シリンダ１８は駆動しない。把持装置回動シリンダ１８が駆動されていない状況で、把持爪１９が作業対象物と接触した場合には、その負荷に応じて把持装置回動シリンダ１８の圧油の圧力が上昇する。このとき、特に安全のためのリリーフ手段を別途設けない限り、圧油の解放が行なわれず、把持爪１９への作業負荷に対して把持装置１０１は追従動作しない。
【００２６】
このように、オンオフスイッチ５７をオフ状態とすることで、把持装置回動シリンダ１８は作業負荷追従装置２００の影響を受けることが無いので、作業負荷への把持装置１０１の追従を望まない場合はオンオフスイッチ５７をオフとすればよい。
【００２７】
＜オンオフスイッチ５７がオン、そして操作レバー３４の操作有り＞
オンオフスイッチ５７をオンとすることで、図４の手順７１２の判定が行なわれるが、操作レバー３４による把持装置回動シリンダ１８の駆動指令が行われている場合は手順７１４の処理により、電磁切替弁５０，５１は閉じ状態となる。これはオンオフスイッチ５７をオフとした場合と同等であり、動作に関しても前述の通りとなる。
【００２８】
このように、オンオフスイッチ５７をオン状態としていても操作レバー３４による把持装置回動シリンダ１８の駆動指令が行なわれている場合は、把持装置回動シリンダ１８は作業負荷追従装置２００の影響を受けることが無い。把持装置回動シリンダ１８の推力を積極的に利用する作業、把持装置１０１の姿勢決めを行なう場合に、作業負荷追従装置２００の特性に起因する不必要な作業効率の悪化が回避される。
【００２９】
＜オンオフスイッチ５７がオン、そして操作レバー３４の操作無し＞
オンオフスイッチ５７をオンとすることで、図４の手順７１２の判定が行なわれるが、操作レバー３４による把持装置回動シリンダ１８の駆動指令が行なわれていない場合には、手順７１３の処理により電磁切替弁５０，５１は開状態となる。このとき、把持装置回動シリンダ１８のロッド側油室１８ｂは、アキュムレータ５２に接続され、ボトム側油室１８ａは可変絞り５４を介して作動油タンク３２と接続される。
【００３０】
把持装置１０１の自重及び把持爪１９に加えられる作業負荷の合力により、ロッド側油室１８ｂの圧力が上昇する状況においては、負荷の大きさに応じてアキュムレータ５２へ圧油の蓄積が行なわれ、蓄積量に対応する分だけ把持装置回動シリンダ１８が伸動作する。このとき、ボトム側油室１８ａにはチェック弁５６を通過した圧油が補填され負圧が防止される。作業腕１００の姿勢及び把持爪１９の負荷状態が変化し負荷が低減した場合には、アキュムレータ５２へ蓄積されていた圧油が解放される。このとき、把持装置回動シリンダ１８のボトム側油室１８ａの作動油は可変絞り５４を通過して作動油タンク３２へ戻る。把持装置１０１の戻り動作速度は、可変絞り５４の設定に応じて緩慢とすることができ、安全性を鑑みた設定を施すことが可能となる。以上のように、ロッド側油室１８ｂが高圧となった場合には、把持装置回動シリンダ１８はアキュムレータ５２の持つ蓄圧特性に応じた伸び方向へのダンパ動作を行なう。負荷が低減した場合には、把持装置回動シリンダ１８は、アキュムレータ５２の持つ蓄圧特性と可変絞り５４の設定に従って復帰動作を行なう。なお、リリーフ弁５３の設定圧を上回る負荷であった場合は、作動油タンク３２へ解放された圧油分に応じて復帰量が減少する。
【００３１】
把持装置１０１の自重及び把持爪１９に加わる作業負荷の合力により、ボトム側油室１８ａの圧力が上昇する状況においては、ボトム側油室１８ａの圧油が可変絞り５４を通過して作動油タンク３２へ解放され、把持装置回動シリンダ１８が収縮する。このとき、ロッド側油室１８ｂにはチェック弁５５を通過した圧油が補填され負圧の発生が防止される。作業腕１００の姿勢及び把持爪１９の負荷状態が変化し、ボトム側油室１８ａの圧力が十分低下した場合には、把持装置回動シリンダ１８の収縮は停止する。以上のように、ボトム側油室１８ａが高圧となった場合には、把持装置回動シリンダ１８は可変絞り５４の設定に応じた収縮方向へのダンパ動作を行なう。
【００３２】
図６は第１実施形態に係る作業機械の動作形態を示す図である。上述のように、オンオフスイッチ５７をオンとし、操作レバー３４による把持装置回動シリンダ１８の駆動指令を行なわないことで、把持装置回動シリンダ１８は作業負荷追従装置２００の影響を受けた追従動作を行なう。図１に示すような作業機械、すなわち油圧ショベルをベースとしたハンドリング作業機械では、図６に示すように、作業領域の大部分において作業具である把持装置１０１の自重負荷が、把持装置回動シリンダ１８のロッド側油室１８ｂに対して負荷される。把持装置１０１の自重方向への負荷に対してダンパ動作を行なうような上述の設定を行なうことで、把持装置１０１へ加えられる作業負荷を効率良く逃がすことができる。
【００３３】
＜異常判定手段＞
図７は第１実施形態に係る作業機械に備えられる表示モニタを示す正面図、図８は第１実施形態に係る作業機械に備えられるコントローラに設けられる異常判定手段の構成を示す図である。
【００３４】
図３に示すアキュムレータ５２の蓄圧特性に異常が無いかどうか判定するために、この第１実施形態に係る作業機械は、以下に詳述する異常判定手段を備えている。
【００３５】
図３に示す把持装置１０１の位置、姿勢の変化量を検出する位置・姿勢変化量検出手段、例えばストロークセンサ３０１は、把持装置回動シリンダ１８の変位情報を取得するために取り付けられる。ストロークセンサ３０１の取得情報はコントローラ３６へ取り込まれる。図３に示すアキュムレータ５２の蓄圧力を検出する圧力検出手段、すなわち圧力センサ３０２は、アキュムレータ５２直近の圧力を取得するために取り付けられる。圧力センサ３０２の取得情報は、コントローラ３６へ取り込まれる。コントローラ３６には、表示手段すなわち表示モニタ３０３が接続されている。表示モニタ３０３は図７に示すように、異常判定手段による異常判定モードへの切り替えに用いられるオンオフスイッチ３０４と、異常判定の実行に用いられるスイッチ手段、すなわち押しボタンスイッチ３０５と、異常判定結果の表示に用いられる表示枠３０６とを備えている。
【００３６】
この第１実施形態に備えられるアキュムレータ５２の異常を判定する異常判定手段は、コントローラ３６に設けてあり、例えば図８に示すように、アキュムレータ５２の予め設定された蓄圧特性を記憶可能な記憶手段、すなわちアキュムレータ特性記憶部３０９と、ストロークセンサ３０１の検出結果から実際の蓄圧特性を演算する蓄圧特性演算手段、すなわち蓄圧特性演算部３０８と、この蓄圧特性演算部３０８による演算結果とアキュムレータ特性記憶部３０９による記憶内容との誤差を比較する誤差比較手段、すなわち誤差比較部３１１と、蓄圧特性演算部３０８による演算結果とアキュムレータ特性記憶部３０９による記憶内容との許容誤差を演算する誤差設定手段、すなわち誤差設定部３１０とを含んでいる。
【００３７】
＜異常判定手段の動作＞
図９は第１実施形態に係るコントローラに設けられるアキュムレータ特性記憶部の記憶内容であるストロークセンサ値と圧力センサ値の関係を示す図、図１０は第１実施形態に備えられるコントローラにおけるアキュムレータの正常、異常の判定処理を説明する図である。
【００３８】
オンオフスイッチ３０４がオンとされた場合、開指令手段３０７から電磁切替弁５０，５１に開指令が出力される。そのため、アキュムレータ５２と把持装置回動シリンダ１８のロッド側油室１８ｂが接続される。電磁切替弁５０，５１が予め開状態であった場合には、把持装置１０１の自重により把持装置回動シリンダ１８が伸長し、釣り合い状態で停止する。電磁切替弁５０，５１が予め開状態であった場合には、把持装置回動シリンダ１８は特に動作しない。蓄圧特性演算部３０８では、オンオフスイッチ３０４がオンとされ、把持装置回動シリンダ１８の動作が停止した際の、ストロークセンサ３０１のストロークセンサ値Ｘ１と、圧力センサ３０２の圧力センサ値Ｐ１が各々自動的に記憶される。その際、「記憶完了」した旨が、表示枠３０６に表示される。
【００３９】
次いで、操作者は把持装置回動シリンダ１８以外を駆動操作し、例えば把持装置１０１を地面に押し付けたり、把持装置１０１で重量物を把持するなどして、把持装置回動シリンダ１８を伸長させる。伸長動作停止後に押しボタンスイッチ３０５が押されると、そのときのストロークセンサ３０１のストロークセンサ値Ｘ２と、圧力センサ３０２の圧力センサ値Ｐ２が各々記憶される。
【００４０】
ストロークセンサ３０１のストロークセンサ値Ｘ１と、圧力センサ３０２の圧力センサ値Ｐ１が記憶された後から、ストロークセンサ３０１のストロークセンサ値Ｘ２と、圧力センサ３０２の圧力センサ値Ｐ２が各々記憶されるまでに、把持装置回動シリンダ１８を駆動する操作レバー３４の操作が行なわれた場合には、表示枠３０６に「エラー」が表示される。ストロークセンサ値Ｘ１とストロークセンサ値Ｘ２の差分が略ゼロとなる場合にも、同様に表示枠３０６に「エラー」が表示される。
【００４１】
アキュムレータ特性記憶部３０９には、図９に示すようなアキュムレータ５２の正常時の蓄圧特性が予め記憶されている。誤差設定部３１０には、図９に示されるようなアキュムレータ５２の正常時の蓄圧特性に対して、異常無しと判定する同図９に示される許容誤差の範囲が予め記憶されている。
【００４２】
誤差比較部３１１では、蓄圧特性演算部３０８で得られたストロークセンサ値（Ｘ１，Ｘ２）と圧力センサ値（Ｐ１，Ｐ２）を、アキュムレータ特性記憶部３０９に記憶された図９の関係と照合することで、アキュムレータ５２に異常が有るか否かの判定を行なう。図１０に示すように、圧力センサ値Ｐ１と圧力センサ値Ｐ２から正常時のストロークセンサ値Ｘ２の許容誤差範囲が定まる。ストロークセンサ値Ｘ１とストロークセンサ値Ｘ２の差分ΔＸが許容誤差範囲内に有る場合には、正常との判定がなされ、許容誤差範囲外に有る場合には、異常との判定がなされる。「正常」、「異常」の判定結果は、表示枠３０６に表示される。
【００４３】
＜監視手段の概要＞
図３に示すアキュムレータ５２の使用頻度を監視するために、この第１実施形態に係る作業機械は以下に詳述する監視手段を備えている。異常判定手段による異常判定で用いた圧力センサ３０２は、監視手段においても利用される。同じく表示モニタ３０３も監視手段において併用される。上述した表示モニタ３０３には、図７に示すように、電磁切替弁５０及び電磁切替弁５１が開である状態の累積時間が表示される表示枠３１２と、アキュムレータ５２に後述する所定の圧力が加えられた累積回数が表示される表示枠３１３と、アキュムレータ５２の寿命推定結果が表示される表示枠３１４と、押されると上述の累積時間と累積回数をゼロにリセットする押しボタンスイッチ３１５とが備えられている。
【００４４】
＜監視手段の詳細＞
図１１は第１実施形態に係る作業機械に備えられるコントローラに設けられる監視手段の構成を示す図である。
【００４５】
この第１実施形態は、コントローラ３６に、押しボタンスイッチ３１５の切り替え状態と圧力センサ３０２の検出結果に基づいて、アキュムレータ５２の使用頻度を監視する監視手段を設けてある。この監視手段は、図１１に示すように、上述した開指令手段３０７及びアキュムレータ特性記憶部３０９の他に、押しボタンスイッチ３１５により把持装置１０１の追従が許可されている累積時間を演算する累積時間演算手段、すなわち開状態累積時間演算部３１７と、圧力センサ３０２による圧力センサ値の閾値を設定する閾値設定手段、すなわち圧力閾値設定部３１８と、圧力センサ３０２の圧力センサ値が圧力閾値設定部３１８の設定値を上回った累積回数を演算する過負荷回数演算手段、すなわち累積過負荷回数演算部３１９と、開状態累積時間演算部３１７と累積過負荷回数演算部３１９との演算結果からアキュムレータ５２の寿命を推定する寿命推定手段、すなわち寿命推定演算部３２０とを含んでいる。
【００４６】
＜監視手段の動作＞
開状態累積時間演算部３１７では、開指令手段３１６から電磁切替弁５０，５１に開指令が出力されている累積時間Ｔ１が演算される。アキュムレータ５２を交換した場合には、押しボタンスイッチ３１５を押すことで、累積時間はゼロにリセットされる。開状態累積時間演算部３１７の演算結果値は、表示枠３１２に表示される。累積過負荷回数演算部３１９は圧力センサ３０２の圧力センサ値を監視し、アキュムレータ５２に加えられた累積過負荷回数Ｎ１が演算される。過負荷と判定される圧力の閾値は、圧力閾値設定部３１８において予め設定される。アキュムレータ５２を交換した場合には、押しボタンスイッチ３１５を押すことで、累積回数はゼロにリセットされる。累積過負荷回数演算部３１９の演算結果値は、表示枠３１３に表示される。アキュムレータ特性記憶部３０９には、アキュムレータ５２の寿命特性（累積時間Ｔ０及び累積過負荷回数Ｎ０）が各々予め記憶されている。開状態累積時間演算部３１７の演算結果値である累積時間Ｔ１をアキュムレータ特性記憶部３０９に記憶される累積時間Ｔ０で除した値と、累積過負荷回数演算部３１９の演算結果値である累積過負荷回数Ｎ１をアキュムレータ特性記憶部３０９に記憶される累積過負荷回数Ｎ０で除した値を比較し、大きい方の値が寿命推定結果として選択される。例えば、（Ｔ１／Ｔ０）＞（Ｎ１／Ｎ０）の場合には、累積時間の割合が寿命推定結果となる。寿命推定演算部３２０の演算結果は、表示枠３１４に表示される。例えば、Ｔ１／Ｔ０＝０．８となるような場合には、「残り２０％」などの表示が行なわれる。
【００４７】
＜第１実施形態の効果＞
このように構成した第１実施形態に係る作業機械によれば、把持装置１０１の位置、姿勢の変化量を検出するストロークセンサ３０１と、アキュムレータ５２の蓄圧力を検出する圧力センサ３０２の検出結果に基づく異常判定手段の判定により、アキュムレータ５２の蓄圧特性が正常かどうかを表示モニタ３０３で確認することができる。したがって、アキュムレータ５２の蓄圧特性が正常であることを表示モニタ３０３で確認した上で作業を開始できる。アキュムレータ５２の蓄圧特性に異常を生じている場合には、作業を開始、あるいは続行しないで直ちに必要な処理を行なえばよい。これによって、アキュムレータ５２の破損を未然に防止することができ、このようなアキュムレータ５２の破損に伴う作業中断による作業能率の低下を防ぐことができる。また、表示モニタ３０３によって表示される異常手段による判定結果、及び監視手段で監視されているアキュムレータ５２の使用頻度を確認することにより、判定結果及び使用頻度に応じた適切なアキュムレータ５２のメンテナンスの実現が可能となる。
【００４８】
＜第２実施形態＞
図１２は本発明に係る作業機械の第２実施形態の要部を構成するコントローラを示す図、図１３は第２実施形態に備えられるコントローラにおけるアキュムレータの正常、異常の判定処理を説明する図である。
【００４９】
この第２実施形態に係る作業機械は、コントローラ３６に含まれる誤差設定手段すなわち誤差設定部３１０が、監視手段に含まれる寿命推定手段すなわち寿命推定演算部３２０の推定結果の残り寿命が少なくなるに従って許容誤差を小さく設定するものから成っている。その他の構成は第１実施形態と同等である。
【００５０】
＜この第２実施形態における異常判定手段の動作＞
オンオフスイッチ３０４がオンとされた場合、開指令手段３０７から電磁切替弁５０，５１に開指令が出力される。これにより、アキュムレータ５２と把持装置回動シリンダ１８のロッド側油室１８ｂが接続される。電磁切替弁５０，５１が予め閉状態であった場合には、把持装置１０１の自重により把持装置回動シリンダ１８が伸長し、釣り合い状態で停止する。電磁切替弁５０，５１が予め開状態であった場合には、把持装置回動シリンダ１８は特に動作しない。蓄圧特性演算部３０８では、オンオフスイッチ３０４がオンとされ把持装置回動シリンダ１８の動作が停止した際の、ストロークセンサ３０１のストロークセンサ値Ｘ１と、圧力センサ３０２の圧力センサ値Ｐ１が各々自動的に記憶される。その際、「記憶完了」した旨が、表示枠３０６に表示される。
【００５１】
次いで、操作者は把持装置回動シリンダ１８以外を駆動操作し、例えば把持装置１０１を地面に対して押し付けたり、把持装置１０１で重量物を把持するなどして、把持装置回動シリンダ１８を伸長させる。伸長動作停止後に押しボタンスイッチ３０５が押されると、そのときのストロークセンサ３０１のストロークセンサ値Ｘ２と、圧力センサ３０２の圧力センサ値Ｐ２が記憶される。ストロークセンサ３０１のストロークセンサ値Ｘ１と、圧力センサ３０２の圧力センサ値Ｐ１が記憶された後から、ストロークセンサ３０１のストロークセンサ値Ｘ２と、圧力センサ３０２の圧力センサ値Ｐ２が各々記憶されるまでに、把持装置回動シリンダ１８を駆動する操作レバー３４の操作が行なわれた場合には、表示枠３０６に「エラー」が表示される。ストロークセンサ値Ｘ１とストロークセンサ値Ｘ２の差分が略ゼロとなる場合にも、同様に表示枠３０６に「エラー」が表示される。
【００５２】
アキュムレータ特性記憶部３０９には、図９に示されるようにアキュムレータ５２の正常時の特性に対して、異常無しと判定する許容誤差の範囲が予め記憶されている。寿命推定演算部３２０は、図１１に示されるものと同一であり、監視装置における寿命推定結果が演算される。寿命推定演算部３２０の演算結果を受けて、誤差設定部３１０で予め設定されている許容誤差範囲が自動的に更新される。この場合、寿命推定演算部３２０の演算結果である残り寿命が短くなるのと比例して、図１３に示すように、許容誤差範囲が小さくなるように更新される。すなわち、アキュムレータ５２の寿命が短くなるに従い、異常判定手段の判定基準が自動的に厳しくなるように構成されている。誤差比較部３１１では、蓄圧特性演算部３０８で得られたストロークセンサ値と圧力センサ値を図９の関係と照合することで、アキュムレータ５２に異常が有るかどうか判定を行なう。
【００５３】
図１０に示すように、圧力センサ値Ｐ１と圧力センサ値Ｐ２から正常時のストロークセンサ値Ｘ２の許容誤差範囲が定まる。ストロークセンサ値Ｘ１とストロークセンサ値Ｘ２の差分ΔＸが許容誤差範囲内の場合には、正常と判定され、許容誤差範囲外の場合には異常と判定される。「正常」、「異常」の判定結果は、表示枠３０６に表示される。
【００５４】
このように構成した第２実施形態によれば、第１実施形態と同等の作用効果が得られる他、アキュムレータ５２の使用頻度が高い場合には、アキュムレータ５２の特性が正常かどうか確認する判定基準が自動的に厳しくなるため、作業中断が発生する確率がさらに低下し、高い精度で作業効率の低下を防止できる。
【００５５】
＜第３実施形態＞
図１４は本発明に係る作業機械の第３実施形態の要部を構成する油圧駆動装置を示す油圧回路図である。
【００５６】
本発明の作業機械は、上記各実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。上記各実施形態では、コントロール弁３０が電気式の操作レバー３４で駆動される構成にしてあるが、図１４に示す第３実施形態におけるように油圧パイロット式の場合も有効である。この第３実施形態における操作レバー１３４は、図示しないパイロットポンプの圧油を制御することでコントロール弁３０を駆動する。操作レバー１３４の操作量は、ポテンショメータ１３５を介してコントローラ３６で取得される。これにより、上記各実施形態と同等の作用効果が得られる。
【００５７】
なお、作業負荷追従装置２００の構成は前述した各実施形態の構成には限られない。把持装置回動シリンダ１８に加えられる作業負荷をアキュムレータ５２で吸収可能であり、かつアキュムレータ５２の蓄圧を許可、禁止する手段を備えたあらゆる構成が該当する。把持装置回動シリンダ１８のロッド側に作業負荷追従装置２００を備える構成としたが、ボトム側に備えてもよく、また、ロッド側とボトム側の両方に備えた構成にしてもよい。
【００５８】
また、上記各実施形態では、作業負荷追従装置２００に接続される油圧シリンダの最も好適な例として、把持装置回動シリンダ１８を設けてあるが、その限りではなく、作業腕１００に含まれるアーム１５を作動させるアームシリンダ１６等でもよい。また、搭載関節数も１自由度とは限らず２自由度以上であってもよい。異常判定手段、監視手段は、アキュムレータ５２の個数に応じて上記各実施形態と同様の構成のものを増設すればよい。
【００５９】
また、上記各実施形態では、切替弁として各々独立切替可能な電磁切替弁５０，５１を設けたが、その限りではない。油路４１，４２を遮断、開放し得るあらゆる構成が該当する。
【００６０】
また、上記各実施形態では、操作の有無を図５に示す関係に従って判定したが、この限りではなく、任意に閾値を設定することが可能である。
【００６１】
また、上記各実施形態では、把持装置回動シリンダ１８の変位情報取得にストロークセンサ３０１を設けたが、この限りではなく、変位情報を取得可能なあらゆる手段を代用することができる。例えば、把持装置１０１のアーム１５に対する回転変位を取得することでも代用できる。この場合、油圧シリンダの変位情報への変換を行なう演算手段が別途必要となり、構成が煩雑となるが上記各実施形態と同等の機能、効果を実現できる。
【００６２】
また、上記各実施形態では、異常判定手段による判定結果、及び監視手段による監視状態を表示する表示手段として、図７に示す表示モニタ３０３を設けてあるが、表示手段は図７に示すものには限定されない。オンオフスイッチ３０４や押しボタンスイッチ３０５が表示モニタ３０３に付属される構成としたが、別置きであってもよい。表示枠３０６，３１２，３１３，３１４に表示される内容の表現方法は、当該内容が操作者に伝わる範囲で任意である。
【００６３】
また、図８に示す蓄圧特性演算部３０８で行なわれる演算は、上記各実施形態におけるものには限定されない。例えば各実施形態では、圧力、変位情報を２点（Ｘ１，Ｐ１）（Ｘ２，Ｐ２）取得したが、３点以上を取得する構成としてもよい。３点とした場合、誤差比較部３１１の判定において、（Ｘ１，Ｐ１）と（Ｘ２，Ｐ２）だけの比較であったが、（Ｘ１，Ｐ１）と（Ｘ３，Ｐ３）の比較を追加することが可能となり、異常判定の精度を向上させることができる。
【００６４】
また、図８に示されるアキュムレータ特性記憶部３０９と誤差設定部３１０は、コントローラ３６内に設ける構成としたが、この限りではない。例えば、表示モニタ３０３に数値入力装置を備え、状況に応じて操作者が記憶内容を書き込めるような構成にすることもできる。
【００６５】
また、図１１に示される圧力閾値設定部３１８は、コントローラ３６に設ける構成としたが、この限りではない。例えば、表示モニタ３０３に数値入力装置を備え、状況に応じて操作者が記憶内容を書き込めるような構成にすることもできる。
【００６６】
また、図１１に示される寿命推定演算部３２０の構成は、上記各実施形態の構成には限定されない。累積時間ベースの残り寿命と累積過負荷回数ベースの残り寿命を比較して寿命が短い方を選択する構成としたが、両者の平均値としたり、各々に寄与率を設定して合算することなども有効である。
【００６７】
また、上記第２実施形態における許容誤差の更新手段は、この限りではない。例えば、予め定められた残り寿命に達するまでは許容誤差は初期設定のままであり、予め定められた残り寿命に達した場合に、徐々に許容誤差が小さくなっていくように構成することもできる。
【符号の説明】
【００６８】
１１    旋回体
１８    把持装置回動シリンダ（油圧シリンダ）
１８ａ  ボトム側油室
１８ｂ  ロッド側油室
３４    操作レバー（操作手段）
３６    コントローラ
５０    電磁切替弁
５１    電磁切替弁
５２    アキュムレータ
５４    可変絞り
５７    オンオフスイッチ（切替手段）
１００    作業腕
１０１    把持装置（作業具）
１３０    コントロール弁
１３４    操作レバー（操作手段）
２００    作業負荷追従装置
３０１    ストロークセンサ（位置・姿勢変化量検出手段）
３０２    圧力センサ（圧力検出手段）
３０３    表示モニタ（表示手段）
３０４    オンオフスイッチ
３０５    押しボタンスイッチ（スイッチ手段）
３０６    表示枠
３０７    開指令手段
３０８    蓄圧特性演算部（蓄圧特性演算手段）〔異常判定手段〕
３０９    アキュムレータ特性記憶部（記憶手段）〔異常判定手段〕
３１０    誤差設定部（誤差設定手段）〔異常判定手段〕
３１１    誤差比較部（誤差比較手段）〔異常判定手段〕
３１２    表示枠
３１３    表示枠
３１４    表示枠
３１５    押しボタンスイッチ
３１７    開状態累積時間演算部（累積時間演算手段）〔監視手段〕
３１８    圧力閾値設定部（圧力閾値設定手段）〔監視手段〕
３１９    累積過負荷回数設定部（過負荷回数演算手段）〔監視手段〕
３２０    寿命推定演算部（寿命推定手段）〔監視手段〕
【図１】
2011006919.tif 000003
【図２】
2011006919.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2011006919.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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