特開 2024-57328 作業機械の異常判定装置及びこれを備えた作業機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024057328

(43)【公開日】2024-04-24

(54)【発明の名称】作業機械の異常判定装置及びこれを備えた作業機械

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20240417BHJP

   E02F 9/24 20060101ALI20240417BHJP

【ＦＩ】

E02F9/20 H

E02F9/20 M

E02F9/24 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022163988

(22)【出願日】2022-10-12

(71)【出願人】

【識別番号】504136568

【氏名又は名称】国立大学法人広島大学

(71)【出願人】

【識別番号】519135633

【氏名又は名称】公立大学法人大阪

(71)【出願人】

【識別番号】000246273

【氏名又は名称】コベルコ建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100214961

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 洋三

(72)【発明者】

【氏名】小熊 尚太

(72)【発明者】

【氏名】大野 修一

【テーマコード（参考）】

2D003

2D015

【Ｆターム（参考）】

2D003AC10

2D003BA07

2D015GB01

(57)【要約】

【課題】作業機械における異常を判定する場合において誤判定がなされることを抑制する。
【解決手段】異常判定装置１０１は、操作器４０に与えられる操作の操作量を検出する操作検出器３１と、作業機械１００の動作を検出する動作検出器３２と、操作の操作量の特性の基準としての基準操作特性を予め記憶するコントローラ７０と、を備える。コントローラ７０は、操作検出器３１による操作の操作量の検出結果を用いて操作の操作量の実際の特性である実操作特性を取得し、実操作特性が基準操作特性に対応する場合には、動作検出器３２による作業機械１００の動作の検出結果を用いて作業機械１００の異常を判定し、実操作特性が基準操作特性に対応しない場合には異常の判定を保留する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

作業機械を動かすためにオペレータによって操作器に与えられる操作の操作量を検出する操作検出器と、
前記作業機械の動作を検出する動作検出器と、
前記操作の操作量の特性の基準としての基準操作特性を予め記憶するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記操作検出器による前記操作の操作量の検出結果を用いて前記操作の操作量の実際の特性である実操作特性を取得し、前記実操作特性が前記基準操作特性に対応する場合には、前記動作検出器による前記作業機械の動作の検出結果を用いて前記作業機械の異常を判定し、前記実操作特性が前記基準操作特性に対応しない場合には前記異常の判定を保留する、異常判定装置。

【請求項2】

前記コントローラは、
前記基準操作特性に対応する前記作業機械の動作の特性の基準としての基準動作特性を前記基準操作特性と関連付けて予め記憶し、
前記動作検出器による前記作業機械の動作の検出結果を用いて前記作業機械の動作の実際の特性である実動作特性を取得し、
前記実操作特性が前記基準操作特性に対応する場合には、前記実動作特性と前記基準動作特性とを比較することにより前記異常の判定を行う、請求項１に記載の異常判定装置。

【請求項3】

前記基準操作特性は、前記作業機械が行う作業であって予め定められた第１作業に関連づけられて前記コントローラに記憶された第１基準操作特性であり、
前記コントローラは、前記作業機械が行う作業であって前記第１作業とは異なる第２作業に関連付けられた第２基準操作特性をさらに記憶し、前記作業機械が行う作業が前記第１作業である場合には前記第１基準操作特性を用いて前記異常の判定を行い、前記作業機械が行う作業が前記第２作業である場合には前記第２基準操作特性を用いて前記異常の判定を行う、請求項１に記載の異常判定装置。

【請求項4】

前記コントローラは、前記動作検出器による前記作業機械の動作の検出結果を用いて前記作業機械が行う作業が前記第１作業及び前記第２作業の何れであるかを判定する、請求項３に記載の異常判定装置。

【請求項5】

前記基準動作特性は、前記作業機械が行う作業であって予め定められた第１作業に関連づけられて前記コントローラに記憶された第１基準動作特性であり、
前記コントローラは、前記作業機械が行う作業であって前記第１作業とは異なる第２作業に関連付けられた第２基準動作特性をさらに記憶し、前記作業機械が行う作業が前記第１作業である場合には前記第１基準動作特性を用いて前記異常の判定を行い、前記作業機械が行う作業が前記第２作業である場合には前記第２基準動作特性を用いて前記異常の判定を行う、請求項２に記載の異常判定装置。

【請求項6】

前記コントローラは、前記操作検出器により検出される前記操作の操作量と、前記基準操作特性を作成するために予め設定されたモデルと、を用いて前記基準操作特性を作成して記憶する、請求項１に記載の異常判定装置。

【請求項7】

前記コントローラは、前記動作検出器により検出される前記作業機械の動作と、前記基準動作特性を作成するために予め設定されたモデルと、を用いて前記基準動作特性を作成して記憶する、請求項２に記載の異常判定装置。

【請求項8】

前記コントローラは、前記基準操作特性を記憶する基準特性記憶部を備え、
前記基準特性記憶部は、前記作業機械から離れた位置に配置された管理装置に設けられ、
前記コントローラは、通信器をさらに備え、前記通信器は、前記基準特性記憶部と無線又は有線による通信によりデータの送受信を行うように構成されている、請求項１に記載の異常判定装置。

【請求項9】

請求項１～８の何れか１項に記載の異常判定装置を備える作業機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、作業機械における異常を判定する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、作業車両において油圧ポンプの異常を検知することを目的とする技術を開示している。この特許文献１の作業車両は、動作状態判定部と、異常判定部と、を備える。動作状態判定部は、複数の動作部の組み合わせによる動作状態を判定する。異常判定部は、動作状態判定部によって判定された動作状態に対応し、且つ予め設定された複数の油圧ポンプ間の吐出圧の関係である第１関係と、検出部によって検出された複数の油圧ポンプの間の吐出圧の関係である第２関係と、を比較し、第２関係が第１関係と異なる場合に、複数の油圧ポンプのうち少なくとも１つの油圧ポンプに異常が発生していると判定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１１２８０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の技術では、複数の操作レバーに与えられる操作に基づいて前記動作状態が判定され、この動作状態に対応する前記関係を用いて異常の判定が行われる。しかし、操作レバーに与えられる操作の具体的な特性は、オペレータによって異なることがあるため、複数の操作レバーに与えられる操作と、予め想定された動作状態と、が必ずしも対応しない場合もある。この場合、作業機械の構成要素に異常がないにもかかわらず、異常があると判定される場合、すなわち誤判定がなされる場合がある。

【0005】

本開示は、作業機械における異常を判定する場合において誤判定がなされることを抑制できる異常判定装置及びこれを備えた作業機械を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

提供される異常判定装置は、作業機械を動かすためにオペレータによって操作器に与えられる操作の操作量を検出する操作検出器と、前記作業機械の動作を検出する動作検出器と、前記操作の操作量の特性の基準としての基準操作特性を予め記憶するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記操作検出器による前記操作の操作量の検出結果を用いて前記操作の操作量の実際の特性である実操作特性を取得し、前記実操作特性が前記基準操作特性に対応する場合には、前記動作検出器による前記作業機械の動作の検出結果を用いて前記作業機械の異常を判定し、前記実操作特性が前記基準操作特性に対応しない場合には前記異常の判定を保留する。

【0007】

この異常判定装置では、基準操作特性が操作の操作量の特性の基準として予めコントローラに記憶されており、コントローラは、実操作特性が基準操作特性に対応する場合には作業機械の異常を判定する一方で、実操作特性が基準操作特性に対応しない場合、言い換えると、想定外の操作特性を有する操作が行われた場合には、異常の判定を保留するので、誤判定がなされることを抑制できる。

【0008】

前記コントローラは、前記基準操作特性に対応する前記作業機械の動作の特性の基準としての基準動作特性を前記基準操作特性と関連付けて予め記憶し、前記動作検出器による前記作業機械の動作の検出結果を用いて前記作業機械の動作の実際の特性である実動作特性を取得し、前記実操作特性が前記基準操作特性に対応する場合には、前記実動作特性と前記基準動作特性とを比較することにより前記異常の判定を行うことが好ましい。この構成では、実動作特性と比較される基準動作特性は、基準操作特性と関連付けて予め記憶されたものであり、基準操作特性を有する操作が行われた場合に想定される動作特性である。従って、この構成では、異常の判定が予め想定された範囲で適切に行われる。

【0009】

前記基準操作特性は、前記作業機械が行う作業であって予め定められた第１作業に関連づけられて前記コントローラに記憶された第１基準操作特性であり、前記コントローラは、前記作業機械が行う作業であって前記第１作業とは異なる第２作業に関連付けられた第２基準操作特性をさらに記憶し、前記作業機械が行う作業が前記第１作業である場合には前記第１基準操作特性を用いて前記異常の判定を行い、前記作業機械が行う作業が前記第２作業である場合には前記第２基準操作特性を用いて前記異常の判定を行ってもよい。この構成では、第１作業において想定される第１基準操作特性が第１作業に関連付けられて記憶され、第２作業において想定される第２基準操作特性が第２作業に関連付けられて記憶されている。そして、コントローラは、第１基準操作特性及び第２基準操作特性のうち実際の作業の内容に応じた基準操作特性を用いて、作業ごとに適切な異常の判定を行うことができる。

【0010】

前記コントローラは、前記動作検出器による前記作業機械の動作の検出結果を用いて前記作業機械が行う作業が前記第１作業及び前記第２作業の何れであるかを判定することが好ましい。この構成では、コントローラが動作検出器による検出結果を用いて自動的に作業を判別するので、例えばオペレータがコントローラに対して作業の内容を特定するための入力を行うことが不要になる。

【0011】

前記基準動作特性は、前記作業機械が行う作業であって予め定められた第１作業に関連づけられて前記コントローラに記憶された第１基準動作特性であり、前記コントローラは、前記作業機械が行う作業であって前記第１作業とは異なる第２作業に関連付けられた第２基準動作特性をさらに記憶し、前記作業機械が行う作業が前記第１作業である場合には前記第１基準動作特性を用いて前記異常の判定を行い、前記作業機械が行う作業が前記第２作業である場合には前記第２基準動作特性を用いて前記異常の判定を行うことが好ましい。この構成では、第１作業において想定される第１基準動作特性が第１作業に関連付けられて記憶され、第２作業において想定される第２基準動作特性が第２作業に関連付けられて記憶されている。そして、コントローラは、第１基準動作特性及び第２基準動作特性のうち実際の作業の内容に応じた基準動作特性を用いて、作業ごとに適切な異常の判定を行うことができる。

【0012】

前記コントローラは、前記操作検出器により検出される前記操作の操作量と、前記基準操作特性を作成するために予め設定されたモデルと、を用いて前記基準操作特性を作成して記憶していてもよい。この構成では、コントローラは、種々の動作に対応する多数の基準操作特性を予め記憶していなくても、操作検出器により検出される操作の操作量と前記モデルとを用いて、その都度、実際の操作の操作量に適した基準操作特性を作成し、作成した基準操作特性を記憶することができる。

【0013】

前記コントローラは、前記動作検出器により検出される前記作業機械の動作と、前記基準動作特性を作成するために予め設定されたモデルと、を用いて前記基準動作特性を作成して記憶していてもよい。この構成では、コントローラは、種々の動作に対応する多数の基準動作特性を予め記憶していなくても、動作検出器により検出される作業機械の動作と前記モデルとを用いて、その都度、作業機械の実際の動作に適した基準動作特性を作成し、作成した基準動作特性を記憶することができる。

【0014】

前記コントローラは、前記基準操作特性を記憶する基準特性記憶部を備え、前記基準特性記憶部は、前記作業機械から離れた位置に配置された管理装置に設けられ、前記コントローラは、通信器をさらに備え、前記通信器は、前記基準特性記憶部と無線又は有線による通信によりデータの送受信を行うように構成されていてもよい。この構成では、基準特性記憶部を作業機械に設ける必要がないので、作業機械の構成を簡素化することができる。

【0015】

提供される作業機械は、上述した異常判定装置を備えるので、作業機械における異常を判定する場合において誤判定がなされることを抑制できる。

【発明の効果】

【0016】

本開示によれば、作業機械における異常を判定する場合において誤判定がなされることを抑制できる異常判定装置及びこれを備えた作業機械が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本開示の実施形態に係る作業機械を示す側面図である。

【図2】前記作業機械の異常判定装置の機能構成を示すブロック図である。

【図3】前記作業機械が行う掘削作業、持ち上げ旋回作業、排土作業及び復帰旋回作業を示す図である。

【図4】前記異常判定装置のコントローラが行う演算処理の一例を示すフローチャートである。

【図5】基準操作特性と実操作特性の一例を示すグラフである。

【図6】基準動作特性と実動作特性の一例を示すグラフである。

【図7】基準操作特性と実操作特性の他の例を示すグラフである。

【図8】基準動作特性と実動作特性の他の例を示すグラフである。

【図9】前記コントローラが行う演算処理の他の例を示すフローチャートである。

【図10】作業機械のバケットにおける土砂の収容量に応じた基準動作特性を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本開示の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１に示す作業機械１００は、油圧ショベルである。この作業機械１００は、下部走行体１と、上部旋回体２と、作業装置３と、を備える。

【0019】

下部走行体１は、左右一対のクローラ走行装置と、これらのクローラ走行装置に支持される下部フレームと、を備える。上部旋回体２は、旋回軸Ｚの回りに旋回可能に下部走行体１に支持される。旋回軸Ｚは上下方向に沿って延びる軸である。上部旋回体２は、下部フレームに支持される上部フレームと、上部フレームの前部に支持されるキャブと、上部フレームの後部に支持されるカウンタウェイトと、を備える。

【0020】

作業装置３は、上部旋回体２に起伏可能に支持されるブーム４と、ブーム４に回動可能に支持されるアーム５と、アーム５に回動可能に支持される先端アタッチメントと、を含む。本実施形態では、先端アタッチメントはバケット６である。

【0021】

ブーム４は、上部旋回体２に回動可能に取り付けられたブーム基端部と、その反対側のブーム先端部と、を有する。アーム５は、ブーム先端部に回動可能に取り付けられたアーム基端部と、その反対側のアーム先端部と、を有する。バケット６は、アーム先端部に回動可能に取り付けられた基端部を有する。

【0022】

作業機械１００は、エンジンなどの駆動源１２と、油圧ポンプ１３と、制御弁ユニット１４と、複数のアクチュエータと、複数の操作器４０（図２参照）と、をさらに備える。

【0023】

油圧ポンプ１３は、駆動源１２によって駆動されることにより作動油を吐出する。油圧ポンプ１３は、複数のアクチュエータに作動油を供給する。油圧ポンプ１３は、後述するコントローラ７０からのポンプ容量指令に応じて容量（ポンプ容量）を変えることが可能な可変容量型の油圧ポンプである。

【0024】

制御弁ユニット１４は、油圧ポンプ１３と複数のアクチュエータとの間に介在し、複数のアクチュエータに供給される作動油を配分する。

【0025】

複数のアクチュエータのそれぞれは、油圧ポンプ１３からの作動油が供給されることにより作動する。複数の油圧アクチュエータは、ブーム４を起伏させるための油圧シリンダであるブームシリンダ７と、アーム５を回動させるための油圧シリンダであるアームシリンダ８と、バケット６を回動させるための油圧シリンダであるバケットシリンダ９と、上部旋回体２を旋回させるための油圧モータである旋回モータ１０と、下部走行体１を走行させるための油圧モータである左右一対の走行モータ１１と、を含む。

【0026】

複数の操作器４０は、ブーム操作器４０と、アーム操作器４０と、バケット操作器４０と、旋回操作器４０と、左右一対の走行操作器４０と、を含む。なお、図２では、一つの操作器４０のみが図示され、その他の操作器４０の図示は省略されている。

【0027】

ブーム操作器４０は、ブームシリンダ７を作動させるためのブーム操作がオペレータによって与えられる操作レバー４１を有する。ブーム操作は、ブーム上げ操作又はブーム下げ操作である。ブーム上げ操作は、ブーム４にブーム上げ動作を行わせるための操作であり、ブーム下げ操作は、ブーム４にブーム下げ動作を行わせるための操作である。ブーム上げ動作は、ブーム４の先端部が地面から遠ざかるようにブーム４が上部旋回体２に対して回動する動作である。ブーム下げ動作は、ブーム４の先端部が地面に近づくようにブーム４が上部旋回体２に対して回動する動作である。

【0028】

アーム操作器４０は、アームシリンダ８を作動させるためのアーム操作がオペレータによって与えられる操作レバー４１を有する。アーム操作は、アーム引き操作又はアーム押し操作である。アーム引き操作は、アーム５にアーム引き動作を行わせるための操作であり、アーム押し操作は、アーム５にアーム押し動作を行わせるための操作である。アーム引き動作は、アーム５の先端部がブーム４に近づくようにブーム４に対してアーム５が回動する動作である。アーム押し動作は、アーム５の先端部がブーム４から遠ざかるようにブーム４に対してアーム５が回動する動作である。

【0029】

バケット操作器４０は、バケットシリンダ９を作動させるためのバケット操作がオペレータによって与えられる操作レバー４１を有する。バケット操作は、バケット引き操作又はバケット押し操作である。バケット引き操作は、バケット６にバケット引き動作を行わせるための操作であり、バケット押し操作は、バケット６にバケット押し動作を行わせるための操作である。バケット引き動作は、バケット６の先端部がアーム５に近づくようにバケット６がアーム５に対して回動する動作である。バケット押し動作は、バケット６の先端部がアーム５から遠ざかるようにバケット６がアーム５に対して回動する動作である。

【0030】

旋回操作器４０は、旋回モータ１０を作動させるための旋回操作がオペレータによって与えられる操作レバー４１を有する。旋回操作は、右旋回操作又は左旋回操作である。

【0031】

一対の走行操作器４０は、右の走行モータ１１を作動させるための走行操作がオペレータによって与えられる操作レバー４１を有する右の走行操作器４０と、左の走行モータ１１を作動させるための走行操作がオペレータによって与えられる操作レバー４１を有する左の走行操作器４０と、を含む。走行操作は、前進走行操作又は後進走行操作である。

【0032】

複数の操作器４０のそれぞれは、操作レバー４１に与えられる操作の操作量に応じた２次圧（パイロット圧）を出力するリモコン弁を有する操作器であってもよい。この場合、後述する操作検出器３１は、リモコン弁の２次圧（パイロット圧）を検出する圧力センサを含み、検出結果をコントローラ７０に入力する。リモコン弁の２次圧（パイロット圧）は、後述する制御弁のパイロットポートに供給される。

【0033】

また、複数の操作器４０のそれぞれは、いわゆる電気レバータイプの操作器であってもよい。この場合、後述する操作検出器３１は、操作レバー４１に与えられる操作の方向及び操作量を検出するセンサを含み、検出結果をコントローラ７０に入力する。そして、コントローラ７０は、後述する制御弁のパイロットポートに操作量に応じたパイロット圧が供給されるように図略の電磁比例弁に制御指令を入力する。

【0034】

制御弁ユニット１４は、ブーム制御弁と、アーム制御弁と、バケット制御弁と、旋回制御弁と、一対の走行制御弁と、を含む。各制御弁は、一対のパイロットポートを有し、パイロットポートに入力されるパイロット圧に応じて開閉作動する。

【0035】

ブーム制御弁は、油圧ポンプ１３とブームシリンダ７との間に介在する。ブーム制御弁は、ブーム操作（ブーム上げ操作又はブーム下げ操作）の操作量に応じたパイロット圧がパイロットポートに入力されると、このパイロット圧に応じた流量の作動油がブームシリンダ７に供給されるように開弁する。

【0036】

アーム制御弁は、油圧ポンプ１３とアームシリンダ８との間に介在する。アーム制御弁は、アーム操作（アーム引き操作又はアーム押し操作）の操作量に応じたパイロット圧がパイロットポートに入力されると、このパイロット圧に応じた流量の作動油がアームシリンダ８に供給されるように開弁する。

【0037】

バケット制御弁は、油圧ポンプ１３とバケットシリンダ９との間に介在する。バケット制御弁は、バケット操作（バケット引き操作又はバケット押し操作）の操作量に応じたパイロット圧がパイロットポートに入力されると、このパイロット圧に応じた流量の作動油がバケットシリンダ９に供給されるように開弁する。

【0038】

旋回制御弁は、油圧ポンプ１３と旋回モータ１０との間に介在する。旋回制御弁は、旋回操作（右旋回操作又は左旋回操作）の操作量に応じたパイロット圧がパイロットポートに入力されると、このパイロット圧に応じた流量の作動油が旋回モータ１０に供給されるように開弁する。

【0039】

一対の走行制御弁のそれぞれは、油圧ポンプ１３と当該走行制御弁に対応する走行モータ１１との間に介在する。一対の走行制御弁のそれぞれは、走行操作（前進走行操作又は後進走行操作）の操作量に応じたパイロット圧がパイロットポートに入力されると、このパイロット圧に応じた流量の作動油が走行モータ１１に供給されるように開弁する。

【0040】

図２に示すように、作業機械１００は、本開示の実施形態に係る異常判定装置１０１を備える。異常判定装置１０１は、複数の検出器と、コントローラ７０と、報知器８０と、を備える。

【0041】

複数の検出器は、複数の操作検出器３１と、複数の動作検出器３２と、を含む。複数の検出器のそれぞれは、検出結果をコントローラ７０に入力する。

【0042】

複数の操作検出器３１は、ブーム操作検出器３１と、アーム操作検出器３１と、バケット操作検出器３１と、旋回操作検出器３１と、一対の走行操作検出器３１と、を含む。

【0043】

ブーム操作検出器３１は、ブーム操作器４０の操作レバー４１に与えられるブーム操作の操作方向及び操作量を検出する。アーム操作検出器３１は、アーム操作器４０の操作レバー４１に与えられるアーム操作の操作方向及び操作量を検出する。バケット操作検出器３１は、バケット操作器４０の操作レバー４１に与えられるバケット操作の操作方向及び操作量を検出する。旋回操作検出器３１は、旋回操作器４０の操作レバー４１に与えられる旋回操作の操作方向及び操作量を検出する。一対の走行操作検出器３１は、右の走行操作器４０の操作レバー４１に与えられる走行操作の操作方向及び操作量を検出する走行操作検出器３１と、左の走行操作器４０の操作レバー４１に与えられる走行操作の操作方向及び操作量を検出する走行操作検出器３１と、を含む。

【0044】

複数の動作検出器３２は、ブーム動作検出器３２と、アーム動作検出器３２と、バケット動作検出器３２と、旋回動作検出器３２と、一対の走行動作検出器３２と、を含む。

【0045】

ブーム動作検出器３２は、ブームシリンダ７の動作又はブーム４の動作を検出する。アーム動作検出器３２は、アームシリンダ８の動作又はアーム５の動作を検出する。バケット動作検出器３２は、バケットシリンダ９の動作又はバケット６の動作を検出する。旋回動作検出器３２は、旋回モータ１０の動作又は上部旋回体２の旋回動作を検出する。一対の走行動作検出器３２は、右の走行モータ１１の動作又は右の走行装置の動作を検出する走行動作検出器３２と、左の走行モータ１１の動作又は左の走行装置の動作を検出する走行動作検出器３２と、を含む。

【0046】

具体的には、ブーム動作検出器３２は、上部旋回体２に対するブーム４の角度を検出するブーム角度センサであってよく、水平面に対するブーム４の角度を検出するブーム角度センサであってよく、ブームシリンダ７の動作を検出するストロークセンサであってもよく、他のセンサであってもよい。ブーム角度センサとしては、例えば、レゾルバ、ロータリーエンコーダ、ポテンショメータ、ＩＭＵ（慣性計測装置）などを例示できる。ストロークセンサは、油圧シリンダのシリンダ長さを検出するものであってもよく、シリンダチューブに対するピストンロッドの位置を検出するものであってもよい。

【0047】

アーム動作検出器３２は、ブーム４に対するアーム５の角度を検出するアーム角度センサであってもよく、水平面に対するアーム５の角度を検出するアーム角度センサであってよく、アームシリンダ８の動作を検出するストロークセンサであってもよく、他のセンサであってもよい。バケット動作検出器３２は、アーム５に対するバケット６の角度を検出するバケット角度センサであってもよく、水平面に対するバケット６の角度を検出するバケット角度センサであってよく、バケットシリンダ９の動作を検出するストロークセンサであってもよく、他のセンサであってもよい。アーム角度センサ及びバケット角度センサとしては、上述したブーム角度センサと同様のものを採用可能である。

【0048】

旋回動作検出器３２は、旋回モータ１０の回転動作を検出するセンサであってもよく、下部走行体１に対する上部旋回体２の旋回動作を検出するセンサであってもよい。走行動作検出器３２は、走行モータ１１の回転動作を検出するセンサであってもよい。これらのセンサは、例えば、ジャイロセンサであってもよく、レゾルバなどのロータリーエンコーダであってもよい。

【0049】

コントローラ７０は、演算処理装置と、メモリと、を含むコンピュータを備える。コントローラ７０は、操作器４０に与えられる操作の操作量の特性の基準としての基準操作特性を予め記憶する。コントローラ７０は、操作検出器３１による操作の操作量の検出結果を用いて操作の操作量の実際の特性である実操作特性を取得し、実操作特性が基準操作特性に対応する場合には、動作検出器３２による作業機械１００の動作の検出結果を用いて作業機械１００の異常を判定し、実操作特性が基準操作特性に対応しない場合には前記異常の判定を保留する。具体的には以下の通りである。

【0050】

コントローラ７０は、基準特性記憶部７１と、操作特性演算部７２と、動作特性演算部７３と、異常判定部７４と、を備える。基準特性記憶部７１、操作特性演算部７２、動作特性演算部７３、及び異常判定部７４のそれぞれは、前記メモリに記憶された制御プログラムが実行されることにより実現される。

【0051】

基準特性記憶部７１は、操作器４０の操作レバー４１に与えられる操作の操作量の特性の基準としての基準操作特性と、基準操作特性に対応する作業機械１００の動作の特性の基準としての基準動作特性と、を予め記憶している。基準特性記憶部７１は、基準動作特性を基準操作特性と関連付けて記憶している。基準操作特性は、例えば熟練したオペレータによる実際の操作データを用いて作成されたものであってもよい。基準動作特性は、例えば熟練したオペレータによる実際の操作に基づく作業機械１００の動作データを用いて作成されたものであってもよい。

【0052】

操作特性演算部７２は、操作検出器３１からコントローラ７０に入力される検出結果（操作検出信号）を用いて、操作器４０の操作レバー４１に実際に与えられた操作の特性である実操作特性を演算する。

【0053】

動作特性演算部７３は、動作検出器３２による作業機械１００の動作の検出結果を用いて作業機械１００の動作の実際の特性である実動作特性を取得する。具体的には、例えば、動作特性演算部７３は、動作検出器３２からコントローラ７０に入力される検出結果（動作検出信号）を用いて、アクチュエータの実際の動作の特性である実動作特性を演算する。

【0054】

異常判定部７４は、操作特性演算部７２により演算される実操作特性が、基準特性記憶部７１に記憶されている基準操作特性に対応しているか否かを判定する。異常判定部７４は、実操作特性が基準操作特性に対応している場合には、作業機械１００において異常があるか否かを判定する異常判定を行う。一方、異常判定部７４は、実操作特性が基準操作特性に対応していない場合には、前記異常判定を保留する。すなわち、異常判定部７４は、実操作特性が基準操作特性に対応していない場合には、前記異常判定を行わない。

【0055】

異常判定において、異常判定部７４は、動作特性演算部７３により演算される実動作特性が、基準特性記憶部７１に記憶されている基準動作特性に対応しているか否かを判定する。異常判定部７４は、実動作特性が基準動作特性に対応している場合には、作業機械１００における実動作特性に関連する構成要素において異常がないと判定する。一方、異常判定部７４は、実動作特性が基準動作特性に対応していない場合には、作業機械１００における実動作特性に関連する構成要素において異常があると判定する。

【0056】

異常判定部７４は、実動作特性に関連する構成要素において異常があると判定した場合、当該構成要素に異常があることをオペレータに伝えるための報知が行われるように報知器８０の動作を制御する。また、異常判定部７４は、実動作特性に関連する構成要素において異常がないと判定した場合にも、当該構成要素に異常がないことをオペレータに伝えるための報知が行われるように報知器８０の動作を制御してもよい。

【0057】

報知器８０は、前記構成要素の異常の有無をオペレータに伝えるための表示を行う表示器を含んでいてもよく、前記構成要素の異常の有無をオペレータに音声で伝えるための音響機器を含んでいてもよい。報知器８０は、キャブ内に配置されていてもよい。

【0058】

図３は、作業機械１００が行う掘削作業、持ち上げ旋回作業、排土作業及び復帰旋回作業を示す図である。

【0059】

図３の（Ａ）に示すように、掘削作業は、バケット６の一部が土壌中に配置された状態でバケット６が下部走行体１に近づく方向に移動することによりバケット６内に土砂を収容するための作業である。この掘削作業は、アーム引き動作と、ブーム上げ動作と、を含む。アーム引き動作は、アーム５の先端部がブーム４に近づくようにブーム４に対してアーム５が回動する動作である。ブーム上げ動作は、ブーム４の先端部が地面から遠ざかるようにブーム４が上部旋回体２に対して回動する動作である。

【0060】

図３の（Ｂ）に示す持ち上げ旋回作業は、掘削作業の後に行われる作業である。持ち上げ旋回作業は、掘削作業においてバケット６に土砂が収容された状態で行われるブーム上げ動作と旋回動作とを含む。この持ち上げ旋回作業が行われることによりバケット６が土砂運搬車の荷台の真上に配置される。

【0061】

図３の（Ｃ）に示す排土作業は、持ち上げ旋回作業の後に行われる作業である。排土作業は、バケット６が土砂運搬車の荷台の真上に配置された状態でバケット６内の土砂を荷台に排出する作業である。この排土作業は、アーム押し動作を含む。このアーム押し動作は、アーム５の先端部がブーム４から遠ざかるようにブーム４に対してアーム５が回動する動作である。

【0062】

図３の（Ｄ）に示す復帰旋回作業は、排土作業の後に行われる作業である。復帰旋回作業は、ブーム下げ動作と旋回動作とを含む。ブーム下げ動作は、ブーム４の先端部が地面に近づくようにブーム４が上部旋回体２に対して回動する動作である。この復帰旋回作業が行われることによりバケット６が掘削対象の土壌の真上に配置される。

【0063】

次に、図４のフローチャートを参照しながら、異常判定装置１０１のコントローラ７０が行う演算処理の一例について説明する。以下では、例えば図３の（Ｃ）に示す排土作業が行われる場合の演算処理が説明される。図３の（Ｃ）に示す排土作業が行われる場合、オペレータは、アーム５がアーム押し動作を行うようにアーム操作器４０の操作レバー４１にアーム押し操作を与える。

【0064】

コントローラ７０の基準特性記憶部７１は、アーム押し操作の基準操作特性を予め記憶している。また、基準特性記憶部７１は、アーム５のアーム押し動作の基準動作特性を予め記憶している。アーム押し操作の基準操作特性は、例えば図５において破線で示されるような特性であってもよい。また、アーム押し動作の基準動作特性は、例えば図６において破線で示されるような特性であってもよい。

【0065】

図５のグラフの横軸は時間であり、図５のグラフの縦軸はパイロット圧である。このパイロット圧は、上述したように操作レバー４１に与えられる操作の操作量に相関する値である。従って、図５のグラフの縦軸は、操作の操作量であってもよい。図５における基準操作特性は、アーム制御弁のパイロットポートに入力されるパイロット圧の時間変化を示しており、アーム操作器４０の操作レバー４１に与えられるアーム押し操作の操作量の時間変化を示している。図５の具体例では、基準操作特性は、アーム操作器４０の操作レバー４１が中立位置から最大操作位置（フルレバー位置）まで図５に示すような傾きで表される操作速度で操作され、その後、操作レバー４１の位置が最大操作位置に保持されるような特性（操作量の時間変化）を有する。

【0066】

図６のグラフの横軸は時間であり、図６のグラフの縦軸はアームシリンダ８の動作速度である。図６における基準動作特性は、アームシリンダ８の動作速度（収縮速度）の時間変化を示している。図６の具体例では、基準動作特性は、アームシリンダ８が停止している状態から図６に示すような傾きで動作速度が大きくなり、その後、動作速度が一定値で保持されるような特性（動作速度の時間変化）を有する。なお、アームシリンダ８の動作速度は、アーム５の動作速度に相関する値であるので、図６における基準動作特性は、アーム５の動作速度の時間変化を示すものであってもよい。

【0067】

ステップＳ１１において、コントローラ７０は、操作検出器３１から操作器４０に与えられる操作に関する情報を取得し、動作検出器３２から作業機械１００の動作に関する情報（動作情報）を取得する。

【0068】

具体的には、アーム操作器４０の操作レバー４１にアーム押し操作が与えられると、アーム操作検出器３１は、アーム操作器４０のリモコン弁の２次圧（パイロット圧）を検出し、その検出結果をコントローラ７０に入力する（ステップＳ１１）。また、アーム操作器４０の操作レバー４１にアーム押し操作が与えられると、アーム押し操作の操作量に応じてアームシリンダ８が作動する。アーム動作検出器３２は、例えばアームシリンダ８の動作速度を検出し、検出結果をコントローラ７０に入力する（ステップＳ１１）。

【0069】

コントローラ７０は、アーム操作検出器３１から取得したアーム押し操作に関する情報を用いて、例えば図５において実線で示すような実操作特性を演算する（ステップＳ１２）。図５の実操作特性は、アーム操作器４０のリモコン弁の２次圧（パイロット圧）の時間変化、すなわち、オペレータが実際に行ったアーム押し操作の操作量の時間変化を表している。図５の実操作特性は、アーム操作器４０の操作レバー４１が中立位置から最大操作位置（フルレバー位置）まで図５において実線で示すような傾きで表される操作速度で操作され、その後、操作レバー４１の位置が最大操作位置に保持されるような特性を有する。

【0070】

コントローラ７０は、アーム動作検出器３２から取得したアームシリンダ８の動作に関する情報、すなわち、アーム５のアーム押し動作に関する情報を用いて、例えば図６において実線で示すような実動作特性を演算する（ステップＳ１３）。図６の具体例では、実動作特性は、アームシリンダ８が停止している状態から図６において実線で示すような傾きで動作速度が大きくなり、その後、動作速度が時間の経過とともに少しずつ小さくなるような特性（動作速度の時間変化）を有する。

【0071】

次に、コントローラ７０は、実操作特性が基準操作特性に対応するか否かを判定する（ステップＳ１４）。具体的には、例えば、コントローラ７０は、実操作特性と基準操作特性との差を演算し、この差が予め設定された閾値以下である場合には、実操作特性が基準操作特性に対応すると判定し、前記差が前記閾値を超える場合には、実操作特性が基準操作特性に対応しないと判定してもよい。

【0072】

実操作特性が基準操作特性に対応しない場合（ステップＳ１４においてＮＯ）、コントローラ７０は、ステップＳ１５及びＳ１６の処理を行わず、ステップＳ１１の処理を行う。すなわち、この場合、コントローラ７０は、作業機械１００において異常があるか否かを判定するための異常判定を行わない。これにより、誤判定がなされることが抑制される。

【0073】

一方、実操作特性が基準操作特性に対応する場合（ステップＳ１４においてＹＥＳ）、コントローラ７０は、実動作特性が基準動作特性に対応しないか否かを判定する（ステップＳ１５）。具体的には、例えば、コントローラ７０は、実動作特性と基準動作特性との差を演算し、この差が予め設定された閾値以下である場合には、実動作特性が基準動作特性に対応すると判定し、前記差が前記閾値を超える場合には、実動作特性が基準動作特性に対応しないと判定してもよい。

【0074】

実動作特性が基準動作特性に対応する場合（ステップＳ１５においてＮＯ）、コントローラ７０は、ステップＳ１１の処理を行う。この場合、作業機械１００のうち実動作特性に関連する構成要素には異常がない可能性が高い。当該構成要素としては、例えば、アームシリンダ８、油圧ポンプ１３、アーム制御弁などが挙げられる。

【0075】

一方、実動作特性が基準動作特性に対応しない場合（ステップＳ１５においてＹＥＳ）、コントローラ７０は、実動作特性に関連する構成要素に異常があると判定する。そして、コントローラ７０は、実動作特性に関連する構成要素に異常があることをオペレータに伝えるための報知が行われるように報知器８０の動作を制御する（ステップＳ１６）。例えば図６に示す具体例では、実動作特性と基準動作特性との差が時間の経過とともに次第に大きくなっており、前記差が前記閾値を超えた場合には、実動作特性が基準動作特性に対応しないと判定される。

【0076】

図７は、基準操作特性と実操作特性の他の例を示すグラフであり、図８は、基準動作特性と実動作特性の他の例を示すグラフである。図７及び図８に示す具体例では、複数のアクチュエータのうちの第１アクチュエータを作動させるための第１操作と、複数のアクチュエータのうちの第２アクチュエータを作動させるための第２操作と、が同時に行われる。図７及び図８に示す具体例は、例えば図３の（Ａ）に示す掘削作業に関するものであってもよい。この掘削作業は、アーム引き動作とブーム上げ動作とを含む。この場合、第１アクチュエータはブームシリンダ７であり、第２アクチュエータはアームシリンダ８であり、第１操作はブーム上げ操作であり、第２操作はアーム引き操作である。

【0077】

コントローラ７０の基準特性記憶部７１は、図７において破線で示されるブーム上げ操作の基準操作特性（第１基準操作特性）と、図７において破線で示されるアーム引き操作の基準操作特性（第２基準操作特性）と、を予め記憶している。また、基準特性記憶部７１は、図８において破線で示されるブーム４のブーム上げ動作の基準動作特性（第１基準動作特性）と、図８において破線で示されるアーム５のアーム引き動作の基準動作特性（第２基準動作特性）と、を予め記憶している。

【0078】

図４のステップＳ１１において、コントローラ７０は、操作検出器３１から操作器４０に与えられる操作に関する情報を取得し、動作検出器３２から作業機械１００の動作に関する情報を取得する。

【0079】

具体的には、ブーム操作器４０の操作レバー４１にブーム上げ操作が与えられると、ブーム操作検出器３１は、ブーム操作器４０のリモコン弁の２次圧（パイロット圧）を検出し、その検出結果をコントローラ７０に入力する（ステップＳ１１）。また、ブーム操作器４０の操作レバー４１にブーム上げ操作が与えられると、ブーム上げ操作の操作量に応じてブームシリンダ７が作動する。ブーム動作検出器３２は、例えばブームシリンダ７の動作速度を検出し、検出結果をコントローラ７０に入力する（ステップＳ１１）。

【0080】

また、アーム操作器４０の操作レバー４１にアーム引き操作が与えられると、アーム操作検出器３１は、アーム操作器４０のリモコン弁の２次圧（パイロット圧）を検出し、その検出結果をコントローラ７０に入力する（ステップＳ１１）。また、アーム操作器４０の操作レバー４１にアーム引き操作が与えられると、アーム引き操作の操作量に応じてアームシリンダ８が作動する。アーム動作検出器３２は、例えばアームシリンダ８の動作速度を検出し、検出結果をコントローラ７０に入力する（ステップＳ１１）。

【0081】

コントローラ７０は、ブーム操作検出器３１から取得したブーム上げ操作に関する情報を用いて、例えば図７において実線で示すような実操作特性（第１実操作特性）を演算する（ステップＳ１２）。また、コントローラ７０は、アーム操作検出器３１から取得したアーム引き操作に関する情報を用いて、例えば図７において実線で示すような実操作特性（第２実操作特性）を演算する（ステップＳ１２）。図７の第１実操作特性は、ブーム操作器４０のリモコン弁の２次圧（パイロット圧）の時間変化、すなわち、オペレータが実際に行ったブーム上げ操作の操作量の時間変化を表している。図７の第２実操作特性は、アーム操作器４０のリモコン弁の２次圧（パイロット圧）の時間変化、すなわち、オペレータが実際に行ったアーム引き操作の操作量の時間変化を表している。図７の第１実操作特性は、ブーム操作器４０の操作レバー４１が中立位置から例えばハーフレバー位置まで図７において実線で示すような傾きで表される操作速度で操作され、その後、操作レバー４１の位置がハーフレバー位置に保持されるような特性を有する。図７の第２実操作特性は、アーム操作器４０の操作レバー４１が中立位置から最大操作位置（フルレバー位置）まで図７において実線で示すような傾きで表される操作速度で操作され、その後、操作レバー４１の位置が最大操作位置に保持されるような特性を有する。

【0082】

コントローラ７０は、ブーム動作検出器３２から取得したブームシリンダ７の動作に関する情報、すなわち、ブーム４のブーム上げ動作に関する情報を用いて、例えば図８において実線で示すような実動作特性（第１実動作特性）を演算する（ステップＳ１３）。また、コントローラ７０は、アーム動作検出器３２から取得したアームシリンダ８の動作に関する情報、すなわち、アーム５のアーム引き動作に関する情報を用いて、例えば図８において実線で示すような実動作特性（第２実動作特性）を演算する（ステップＳ１３）。図８の具体例では、第１実動作特性は、ブームシリンダ７が停止している状態から図８において実線で示すような傾きで動作速度が大きくなり、その後、動作速度が時間の経過とともに少しずつ小さくなるような特性（動作速度の時間変化）を有する。第２実動作特性は、アームシリンダ８が停止している状態から図８において実線で示すような傾きで動作速度が大きくなり、その後、動作速度が一時的に低下した後に再び上昇し、ほぼ一定値で保持されるような特性（動作速度の時間変化）を有する。

【0083】

次に、コントローラ７０は、第１実操作特性が第１基準操作特性に対応するか否かを判定する（ステップＳ１４）。具体的には、例えば、コントローラ７０は、第１実操作特性と第１基準操作特性との差を演算し、この差が予め設定された閾値以下である場合には、第１実操作特性が第１基準操作特性に対応すると判定し、前記差が前記閾値を超える場合には、第１実操作特性が第１基準操作特性に対応しないと判定してもよい。

【0084】

また、コントローラ７０は、第２実操作特性が第２基準操作特性に対応するか否かを判定する（ステップＳ１４）。具体的には、例えば、コントローラ７０は、第２実操作特性と第２基準操作特性との差を演算し、この差が予め設定された閾値以下である場合には、第２実操作特性が第２基準操作特性に対応すると判定し、前記差が前記閾値を超える場合には、第２実操作特性が第２基準操作特性に対応しないと判定してもよい。

【0085】

第１実操作特性が第１基準操作特性に対応しない場合（ステップＳ１４においてＮＯ）、コントローラ７０は、ステップＳ１５及びＳ１６の処理を行わず、ステップＳ１１の処理を行う。また、第２実操作特性が第２基準操作特性に対応しない場合（ステップＳ１４においてＮＯ）、コントローラ７０は、ステップＳ１５及びＳ１６の処理を行わず、ステップＳ１１の処理を行う。すなわち、これらの場合、コントローラ７０は、作業機械１００において異常があるか否かを判定するための異常判定を行わない。これにより、誤判定がなされることが抑制される。

【0086】

一方、第１実操作特性が第１基準操作特性に対応する場合で（ステップＳ１４においてＹＥＳ）、第２実操作特性が第２基準操作特性に対応する場合には（ステップＳ１４においてＹＥＳ）、コントローラ７０は、第１実動作特性が第１基準動作特性に対応しないか否かを判定するとともに、第２実動作特性が第２基準動作特性に対応しないか否かを判定する（ステップＳ１５）。具体的には、例えば、コントローラ７０は、第１実動作特性と第１基準動作特性との差を演算し、この差が予め設定された閾値以下である場合には、第１実動作特性が第１基準動作特性に対応すると判定し、前記差が前記閾値を超える場合には、第１実動作特性が第１基準動作特性に対応しないと判定してもよい。同様に、コントローラ７０は、第２実動作特性と第２基準動作特性との差を演算し、この差が予め設定された閾値以下である場合には、第２実動作特性が第２基準動作特性に対応すると判定し、前記差が前記閾値を超える場合には、第２実動作特性が第２基準動作特性に対応しないと判定してもよい。

【0087】

第１実動作特性が第１基準動作特性に対応し、第２実動作特性が第２基準動作特性に対応する場合（ステップＳ１５においてＮＯ）、コントローラ７０は、ステップＳ１１の処理を行う。この場合、作業機械１００のうち第１実動作特性及び第２実動作特性に関連する構成要素には異常がない可能性が高い。第１実動作特性に関連する構成要素としては、例えば、ブームシリンダ７、油圧ポンプ１３、ブーム制御弁などが挙げられる。第２実動作特性に関連する構成要素としては、例えば、アームシリンダ８、油圧ポンプ１３、アーム制御弁などが挙げられる。

【0088】

一方、第１実動作特性が第１基準動作特性に対応しない場合（ステップＳ１５においてＹＥＳ）、コントローラ７０は、第１実動作特性に関連する構成要素に異常があると判定する。そして、コントローラ７０は、第１実動作特性に関連する構成要素に異常があることをオペレータに伝えるための報知が行われるように報知器８０の動作を制御する（ステップＳ１６）。また、第２実動作特性が第２基準動作特性に対応しない場合（ステップＳ１５においてＹＥＳ）、コントローラ７０は、第２実動作特性に関連する構成要素に異常があると判定する。そして、コントローラ７０は、第２実動作特性に関連する構成要素に異常があることをオペレータに伝えるための報知が行われるように報知器８０の動作を制御する（ステップＳ１６）。例えば図８に示す具体例では、第２実動作特性は、動作速度が一時的に低下した後に再び上昇するような時間帯を有し、この時間帯において第２実動作特性と第２基準動作特性との差が前記閾値を超えた場合には、第２実動作特性が第２基準動作特性に対応しないと判定される。この時間帯における動作速度の低下は、例えば、油圧回路において負圧が発生することに起因する場合がある。

【0089】

なお、ステップＳ１４において、第１実操作特性が第１基準操作特性に対応し、第２実操作特性が第２基準操作特性に対応しない場合、コントローラ７０は、第１実動作特性が第１基準動作特性に対応しないか否かの判定を行い、第２実動作特性が第２基準動作特性に対応しないか否かの判定を行わないように構成されていてもよい。同様に、ステップＳ１４において、第１実操作特性が第１基準操作特性に対応せず、第２実操作特性が第２基準操作特性に対応する場合、コントローラ７０は、第１実動作特性が第１基準動作特性に対応しないか否かの判定を行わず、第２実動作特性が第２基準動作特性に対応しないか否かの判定を行うように構成されていてもよい。

【0090】

以上説明したように、本実施形態に係る異常判定装置１０１では、基準操作特性が操作の操作量の特性の基準として予めコントローラ７０に記憶されており、コントローラ７０は、実操作特性が基準操作特性に対応する場合には作業機械１００の異常を判定する一方で、実操作特性が基準操作特性に対応しない場合、言い換えると、想定外の操作特性を有する操作が行われた場合には、異常の判定を保留するので、誤判定がなされることを抑制できる。なお、作業機械１００の異常は、例えば、作業機械１００に含まれる種々の装置、部品などの構成要素の経年劣化を原因とするものである場合、作業機械１００による作業中の負荷、衝撃などを構成要素が受けたことを原因とするものである場合、など種々の原因が想定される。

【0091】

また、本実施形態では、コントローラ７０は、基準操作特性に対応する作業機械１００の動作の特性の基準としての基準動作特性を基準操作特性と関連付けて予め記憶し、動作検出器３２による作業機械１００の動作の検出結果を用いて作業機械１００の動作の実際の特性である実動作特性を演算し、実操作特性が基準操作特性に対応する場合には、実動作特性と基準動作特性とを比較することにより異常の判定を行う。この場合、実動作特性と比較される基準動作特性は、基準操作特性と関連付けて予め記憶されたものであり、基準操作特性を有する操作が行われた場合に想定される動作特性である。従って、本実施形態では、異常の判定が予め想定された範囲で適切に行われる。

【0092】

本実施形態では、コントローラ７０の基準特性記憶部７１は、複数の基準操作特性を予め記憶している。複数の基準操作特性は、掘削作業に関連づけられて基準特性記憶部７１に記憶された基準操作特性と、持ち上げ旋回作業に関連づけられて基準特性記憶部７１に記憶された基準操作特性と、排土作業に関連づけられて基準特性記憶部７１に記憶された基準操作特性と、復帰旋回作業に関連づけられて基準特性記憶部７１に記憶された基準操作特性と、を含む。そして、コントローラ７０は、作業機械１００が行う作業が掘削作業である場合には、掘削作業に関連づけられた基準操作特性を用いて異常の判定を行い、作業機械１００が行う作業が持ち上げ旋回作業である場合には、持ち上げ旋回作業に関連づけられた基準操作特性を用いて異常の判定を行い、作業機械１００が行う作業が排土作業である場合には、排土作業に関連づけられた基準操作特性を用いて異常の判定を行い、作業機械１００が行う作業が復帰旋回作業である場合には、復帰旋回作業に関連づけられた基準操作特性を用いて異常の判定を行う。これにより、コントローラ７０は、実際の作業の内容に応じた基準操作特性を用いて、作業ごとに適切な異常の判定を行うことができる。なお、掘削作業、持ち上げ旋回作業、排土作業、及び復帰旋回作業のそれぞれは、本開示における第１作業の一例であり、本開示における第２作業の一例である。

【0093】

本実施形態では、コントローラ７０は、動作検出器３２による作業機械１００の動作の検出結果を用いて作業機械１００が行う作業が掘削作業、持ち上げ旋回作業、排土作業及び復帰旋回作業の何れであるかを判定することが好ましい。この場合、コントローラ７０が動作検出器３２による検出結果を用いて自動的に作業を判別するので、例えばオペレータがコントローラ７０に対して作業の内容を特定するための入力を行うことが不要になる。

【0094】

本実施形態では、コントローラ７０の基準特性記憶部７１は、複数の基準動作特性を予め記憶している。複数の基準動作特性は、掘削作業に関連づけられて基準特性記憶部７１に記憶された基準動作特性と、持ち上げ旋回作業に関連づけられて基準特性記憶部７１に記憶された基準動作特性と、排土作業に関連づけられて基準特性記憶部７１に記憶された基準動作特性と、復帰旋回作業に関連づけられて基準特性記憶部７１に記憶された基準動作特性と、を含む。そして、コントローラ７０は、作業機械１００が行う作業が掘削作業である場合には、掘削作業に関連づけられた基準動作特性を用いて異常の判定を行い、作業機械１００が行う作業が持ち上げ旋回作業である場合には、持ち上げ旋回作業に関連づけられた基準動作特性を用いて異常の判定を行い、作業機械１００が行う作業が排土作業である場合には、排土作業に関連づけられた基準動作特性を用いて異常の判定を行い、作業機械１００が行う作業が復帰旋回作業である場合には、復帰旋回作業に関連づけられた基準動作特性を用いて異常の判定を行う。この場合、コントローラ７０は、実際の作業の内容に応じた基準動作特性を用いて、作業ごとに適切な異常の判定を行うことができる。なお、掘削作業、持ち上げ旋回作業、排土作業、及び復帰旋回作業のそれぞれは、本開示における第１作業の一例であり、本開示における第２作業の一例である。

【0095】

［変形例］
以上、本開示の実施形態に係る異常判定装置及びこれを備えた作業機械について説明したが、本開示は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例を含む。

【0096】

（Ａ）変形例１
図９は、コントローラ７０が行う演算処理の他の例を示すフローチャートである。この図９に示すフローチャートは、ステップＳ２１及びＳ２２の処理をさらに備える点で図４に示すフローチャートと異なり、図９におけるその他のステップＳ１１～Ｓ１６の処理は、図４に示すステップＳ１１～Ｓ１６と同様である。

【0097】

この変形例１では、実動作特性が基準動作特性に対応しない場合であっても（ステップＳ１５においてＹＥＳ）、直ちにステップＳ１６の処理を行うのではなく、異常発生回数（累積回数）をカウントし（ステップＳ２１）、異常発生回数が予め設定された閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。

【0098】

異常発生回数が予め設定された閾値未満である場合（ステップＳ２２においてＮＯ）、コントローラ７０は、ステップＳ１１の処理を行う。一方、異常発生回数が予め設定された閾値以上である場合（ステップＳ２２においてＹＥＳ）、コントローラ７０は、実動作特性に関連する構成要素に異常があると判定する。そして、コントローラ７０は、実動作特性に関連する構成要素に異常があることをオペレータに伝えるための報知が行われるように報知器８０の動作を制御する（ステップＳ１６）。コントローラ７０は、実動作特性に関連する構成要素に異常があると判定した後、前記異常発生回数（累積回数）をリセットし、ステップＳ１１の処理を行う。なお、異常発生回数は、例えば単位時間あたりの回数であってもよい。

【0099】

（Ｂ）変形例２
図１０は、作業機械１００のバケット６における土砂の収容量に応じた基準動作特性を示すグラフである。図１０に示すように、コントローラ７０は、バケット６における土砂の収容量に応じた基準動作特性を用いて異常判定を行ってもよく、これにより、異常判定の精度をさらに高めることができる。

【0100】

コントローラ７０の基準特性記憶部７１は、例えば、図１０に示す収容量がゼロの場合の基準動作特性を予め記憶しており、収容量に関する情報を検出するための検出器から入力される検出結果を用いてバケット６における土砂の収容量を演算し、演算された収容量と予め設定された関係式とを用いて、収容量に応じた基準動作特性を演算してもよい。また、基準特性記憶部７１は、１つの基準操作特性に関連付けられた複数の基準動作特性を予め記憶していてもよく、前記検出器から入力される検出結果を用いてバケット６における土砂の収容量を演算し、演算された収容量に最も近い基準動作特性を複数の基準動作特性から選択してもよい。そして、コントローラ７０は、選択された基準動作特性を用いて異常の判定を行う。

【0101】

例えば図１０に示す具体例では、１つの基準操作特性に対して３つの基準動作特性が関連付けられて基準特性記憶部７１に記憶されている。３つの基準動作特性は、バケット６における土砂の収容量がゼロである場合の基準動作特性と、収容量がゼロより大きいＷ１である場合の基準動作特性と、収容量がＷ１より大きいＷ２である場合の基準動作特性と、を含む。そして、コントローラ７０は、前記検出器から入力される検出結果を用いてバケット６における土砂の収容量を演算し、演算された収容量が収容量ゼロ、収容量Ｗ１及び収容量Ｗ２のうちの何れに近いかを判定し、最も近い収容量に対応する基準動作特性を複数の基準動作特性から選択する。そして、コントローラ７０は、選択された基準動作特性を用いて異常の判定を行う。なお、収容量に関する情報を検出するための前記検出器は、例えば、ブームシリンダ７のヘッド圧を検出する圧力センサであってもよく、バケット６の収容量を検出するロードセルであってもよい。

【0102】

（Ｃ）変形例３
コントローラ７０は、作業装置３の姿勢に応じた基準動作特性を用いて異常判定を行ってもよく、これにより、異常判定の精度をさらに高めることができる。

【0103】

具体的には、例えば、作業装置３の姿勢は、上部旋回体２に対するブーム４の姿勢、ブーム４に対するアーム５の姿勢、及びアーム５に対するバケット６の姿勢に応じて変わる。アーム引き動作とブーム上げ動作とを含む掘削作業が行われる場合、作業装置３はブーム４の基端部（回動中心）を中心に上方に回動する。掘削作業の序盤には、作業装置３の重心と回動中心との距離は比較的大きいので慣性モーメントが大きいが、掘削作業の終盤には、作業装置３の重心と回動中心との距離は序盤に比べて小さくなるので、慣性モーメントが序盤に比べて小さくなる。

【0104】

従って、コントローラ７０は、掘削作業において、動作検出器３２から入力される検出結果を用いて作業装置３の重心を演算し、演算された重心と回動中心との距離を演算し、これらの演算結果を用いてその時点における慣性モーメントを演算してもよい。そして、コントローラ７０は、基準特性記憶部７１に予め記憶された基準動作特性と、演算される慣性モーメントと、を用いて、基準動作特性を補正し、補正された基準動作特性を用いて異常判定を行ってもよい。

【0105】

（Ｄ）基準操作特性について
コントローラ７０は、操作検出器３１により検出される操作の操作量と、基準操作特性を作成するために予め設定されたモデルと、を用いて基準操作特性を作成して記憶していてもよい。また、コントローラ７０は、操作検出器３１により検出される操作の操作量と、動作検出器３２により検出される作業機械１００の動作に関する情報である動作情報と、基準操作特性を作成するために予め設定されたモデルと、を用いて基準操作特性を作成して記憶していてもよい。これらの構成では、コントローラ７０は、種々の動作に対応する多数の基準操作特性を予め記憶していなくても、操作検出器３１により検出される操作の操作量と前記モデルとを用いて、又は、操作検出器３１により検出される操作の操作量と動作検出器３２により検出される動作情報と前記モデルとを用いて、その都度、実際の操作の操作量に適した基準操作特性を作成し、作成した基準操作特性を記憶することができる。これらの構成のそれぞれにおいて、前記モデルを用いた基準操作特性の作成には、例えば、機械学習、深層学習、人工知能などの手法が用いられてもよい。前記モデルは、判定モデルとして予め基準特性記憶部７１に記憶されていてもよい。そして、実操作特性は、判定モデルに、操作検出器３１により検出される操作量を入力し決定されてもよい。また、実操作特性は、判定モデルに、操作検出器３１により検出される操作量と動作検出器３２により検出される動作情報とを入力し決定されてもよい。コントローラ７０は、基準操作特性を基準特性記憶部７１に予め記憶する場合、実際の作業データを予め取得し、その実際の作業データを予め記憶してもよく、実際の作業データから算出したモデルのパラメータを予め記憶してもよい。また、実際の作業データからモデルを作成する場合、機械学習、深層学習、人工知能などの手法が用いられてもよい。

【0106】

（Ｅ）基準動作特性について
コントローラ７０は、動作検出器３２により検出される作業機械１００の動作に関する情報である動作情報と、基準動作特性を作成するために予め設定されたモデルと、を用いて基準動作特性を作成して記憶していてもよい。また、コントローラ７０は、動作検出器３２により検出される作業機械１００の動作に関する情報である動作情報と、操作検出器３１により検出される操作の操作量と、基準動作特性を作成するために予め設定されたモデルと、を用いて基準動作特性を作成して記憶していてもよい。これらの構成では、コントローラ７０は、種々の動作に対応する多数の基準動作特性を予め記憶していなくても、動作検出器３２により検出される動作情報と前記モデルとを用いて、又は、動作検出器３２により検出される動作情報と操作検出器３１により検出される操作の操作量と前記モデルとを用いて、その都度、作業機械１００の実際の動作に適した基準動作特性を作成し、作成した基準動作特性を記憶することができる。これらの構成のそれぞれにおいて、前記モデルを用いた基準動作特性の作成には、例えば、機械学習、深層学習、人工知能などの手法が用いられてもよい。前記モデルは、判定モデルとして予め基準特性記憶部７１に記憶されていてもよい。そして、実動作特性は、判定モデルに、動作検出器３２により検出される動作情報を入力し決定されてもよい。また、実動作特性は、判定モデルに、操作検出器３１により検出される操作の操作量と動作検出器３２により検出される動作情報とを入力し決定されてもよい。コントローラ７０は、基準動作特性を基準特性記憶部７１に予め記憶する場合、実際の作業データを予め取得し、その実際の作業データを予め記憶してもよく、実際の作業データから算出したモデルのパラメータを予め記憶してもよい。また、実際の作業データからモデルを作成する場合、機械学習、深層学習、人工知能などの手法が用いられてもよい。

【0107】

（Ｆ）基準特性記憶部について
基準特性記憶部７１は、必ずしも作業機械１００に搭載されていなくてもよく、例えば、作業機械１００から離れた位置に配置されたサーバなどの管理装置に搭載されていてもよい。この場合、コントローラ７０は、作業機械１００に設けられた通信器をさらに備え、前記通信器は、基準特性記憶部７１と無線又は有線による通信によりデータの送受信を行うように構成されていてもよい。この構成では、基準特性記憶部７１を作業機械１００に設ける必要がないので、作業機械１００の構成を簡素化することができる。

【0108】

（Ｇ）前記実施形態では、作業機械が油圧ショベルであるが、本開示に係る作業機械は、油圧ショベルに限られず、クレーン、ホイールローダ、ブルドーザなどの他の作業機械であってもよい。また、前記実施形態では、先端アタッチメントがバケット６であるが、本開示に係る作業機械の先端アタッチメントは、グラップル、フォーク、ニブラなどの他の装置であってもよい。

【0109】

（Ｈ）動作検出器３２により検出される作業機械の動作に関する情報は、例えば、油圧ポンプの吐出圧（ポンプ圧）であってもよく、油圧ポンプのポンプ容量であってもよく、エンジンの回転数であってもよい。

【0110】

（Ｉ）報知器８０は、作業機械１００に設けられていてもよく、作業機械１００から離れた位置に配置されていてもよい。

【0111】

（Ｊ）本開示に係る異常判定装置の操作検出器、動作検出器、及びコントローラの少なくとも一つは、作業機械１００から離れた位置に配置されていてもよい。

【0112】

（Ｋ）コントローラ７０は、作業機械１００による作業において、操作検出器３１により検出される操作の操作量と、動作検出器３２により検出される作業機械１００の動作に関する情報である動作情報と、に基づいて実操作特性を演算してもよい。これにより、コントローラ７０は、作業機械１００の実際の動作状況の変化を考慮した実操作特性を取得することができる。実際の動作状況の変化は、油圧シリンダ、油圧モータなどのアクチュエータに作用する負荷の変化であってもよい。前記負荷は、例えば、バケット６における土砂の収容量に応じて変化することがあり、また、作業装置３の姿勢に応じた前記慣性モーメントに応じて変化することがある。

【0113】

（Ｌ）コントローラ７０は、作業機械１００による作業において、操作検出器３１により検出される操作の操作量と、動作検出器３２により検出される作業機械１００の動作に関する情報である動作情報と、に基づいて実動作特性を演算してもよい。これにより、コントローラ７０は、動作情報だけでなく操作量も考慮した実動作特性を取得することができる。

【符号の説明】

【0114】

１ ：下部走行体
２ ：上部旋回体
３ ：作業装置
３１ ：操作検出器
３２ ：動作検出器
４０ ：操作器
４１ ：操作レバー
７０ ：コントローラ
８０ ：報知器
１００ ：作業機械
１０１ ：異常判定装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】