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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-05-24
(45)【発行日】2023-06-01
(54)【発明の名称】作業機械の診断装置
(51)【国際特許分類】
E02F 9/26 20060101AFI20230525BHJP
G01D 21/00 20060101ALI20230525BHJP
G01M 99/00 20110101ALI20230525BHJP
【ＦＩ】
E02F9/26 A
G01D21/00 Q
G01M99/00 Z
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2022054419
(22)【出願日】2022-03-29
【審査請求日】2023-03-16
(73)【特許権者】
【識別番号】000005522
【氏名又は名称】日立建機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001829
【氏名又は名称】弁理士法人開知
(72)【発明者】
【氏名】松山 拓馬
【審査官】松本 泰典
(56)【参考文献】
【文献】特開２００４－２３２３４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１６６７４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１２５９４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平６－７４８７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－５７３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－２２７１４１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０２Ｆ ９／２６
Ｇ０１Ｄ ２１／００
Ｇ０１Ｍ ９９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
作業機械の操作手順を表示する表示装置と、前記作業機械の状態量を検出するセンサから前記操作手順にしたがって前記作業機械が操作されている間の状態量を取得し、前記作業機械の前記状態量に基づいて前記作業機械の作動性能を診断するコントローラと、前記コントローラによって診断された診断結果を出力する出力装置と、を備えた作業機械の診断装置において、前記コントローラは、
前記センサによって検出される複数の状態量に基づいて、前記作業機械の所定の作動性能を示す作動性能値と、前記作動性能値に影響を与える複数の要因パラメータと、を測定し、
前記複数の要因パラメータの測定値と、前記複数の要因パラメータ毎に予め定められた基準値とに基づいて、前記複数の要因パラメータのそれぞれにおける前記作動性能値に与える影響度を演算し、
前記作動性能値及び前記影響度を前記出力装置によって出力させる
ことを特徴とする作業機械の診断装置。
【請求項2】
請求項１に記載の作業機械の診断装置において、前記コントローラは、
前記複数の要因パラメータの中のいずれかが、前記測定値から前記基準値に回復した場合の前記作動性能値の回復量を演算し、
前記回復量を前記出力装置によって出力させる
ことを特徴とする作業機械の診断装置。
【請求項3】
請求項１に記載の作業機械の診断装置において、作業者の操作に応じた信号を前記コントローラに入力する入力装置を備え、
前記コントローラは、前記入力装置から入力される信号に基づいて、前記複数の要因パラメータの中から１つ以上の要因パラメータを選択し、
前記選択された前記要因パラメータが、前記測定値から前記基準値に回復した場合の前記作動性能値の回復量を演算し、
前記回復量を前記出力装置によって出力させる
ことを特徴とする作業機械の診断装置。
【請求項4】
請求項１に記載の作業機械の診断装置において、前記出力装置は、前記表示装置であり、
前記コントローラは、前記作動性能値とともに、前記複数の要因パラメータ毎の前記影響度を前記表示装置の一の画面に表示させる
ことを特徴とする作業機械の診断装置。
【請求項5】
請求項４に記載の作業機械の診断装置において、前記コントローラは、前記複数の要因パラメータ毎に、前記測定値、前記影響度、及び前記基準値を前記表示装置の一の画面に並べて表示させる
ことを特徴とする作業機械の診断装置。
【請求項6】
請求項１に記載の作業機械の診断装置において、前記作業機械は、作動油を吐出する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される作動油によって駆動される油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータの操作装置と、中立位置で前記油圧ポンプから吐出される作動油をタンクに導くブリードオフ通路部を有するとともに、前記操作装置の操作量に応じて前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される作動油の流量を制御する流量制御弁と、を備え、
前記コントローラは、
前記操作手順にしたがって前記作業機械が動かされたときの前記油圧アクチュエータの作動時間を前記作動性能値として計測し、
前記操作手順にしたがって前記作業機械が動かされているときに前記センサによって検出された前記複数の状態量に基づいて、前記油圧ポンプの回転速度、前記油圧ポンプの吐出容量、作動油の漏れ流量、及びブリードオフ流量のそれぞれを前記複数の要因パラメータとして測定する
ことを特徴とする作業機械の診断装置。
【請求項7】
請求項６に記載の作業機械の診断装置において、前記コントローラは、
前記油圧アクチュエータの作動時間の間に前記油圧アクチュエータに流入した作動油の量をＱａとし、前記油圧ポンプの回転速度の測定値をＮ、前記油圧ポンプの回転速度の基準値をＮｎ、前記油圧ポンプの吐出容量の測定値をｑ、前記油圧ポンプの吐出容量の基準値をｑｎ、前記作動油の漏れ流量の測定値をＱｌ、前記作動油の漏れ流量の基準値をＱｌｎ、前記ブリードオフ流量の測定値をＱｂ、前記ブリードオフ流量の基準値をＱｂｎとしたとき、
前記複数の要因パラメータのうち前記油圧ポンプの回転速度のみを前記測定値Ｎとし、前記油圧ポンプの回転速度以外の前記複数の要因パラメータのそれぞれを前記基準値ｑｎ，Ｑｌｎ，Ｑｂｎとした場合の前記油圧アクチュエータの作動時間と、前記複数の要因パラメータの全てを前記基準値Ｎｎ，ｑｎ，Ｑｌｎ，Ｑｂｎとした場合の前記油圧アクチュエータの作動時間である基準作動時間との時間差ΔＴ（Ｎ）を以下の式（１）により演算し、
【数1】
【数2】
【数3】
【数4】
以下の式（５）により、前記油圧アクチュエータの作動時間に影響を与える前記油圧ポンプの回転速度の影響度Ｚ（Ｎ）を演算し、
【数5】
【数6】
【数7】
【数8】
ことを特徴とする作業機械の診断装置。
【請求項8】
請求項７に記載の作業機械の診断装置において、作業者の操作に応じた信号を前記コントローラに入力する入力装置を備え、
前記コントローラは、
前記入力装置から入力される信号に基づいて、前記複数の要因パラメータの中から１つ以上の要因パラメータを選択し、
前記選択された要因パラメータが前記測定値から前記基準値に回復した場合の前記作動性能値の回復量ΔＴｒを以下の式（９）により演算し、演算した前記回復量ΔＴｒを前記出力装置によって出力させる
ことを特徴とする作業機械の診断装置。
【数9】
ｑ´は、前記複数の要因パラメータの中から前記油圧ポンプの吐出容量が選択された場合には前記基準値ｑｎであり、前記複数の要因パラメータの中から前記油圧ポンプの吐出容量が選択されていない場合には前記測定値ｑであり、
Ｑｌ´は、前記複数の要因パラメータの中から前記作動油の漏れ流量が選択された場合には前記基準値Ｑｌｎであり、前記複数の要因パラメータの中から前記作動油の漏れ流量が選択されていない場合には前記測定値Ｑｌであり、
Ｑｂ´は、前記複数の要因パラメータの中から前記ブリードオフ流量が選択された場合には前記基準値Ｑｂｎであり、前記複数の要因パラメータの中から前記ブリードオフ流量が選択されていない場合には前記測定値Ｑｂである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、作業機械の診断装置に関する。
【背景技術】
【0002】
油圧ショベル等の作業機械には、エンジン、油圧機器等の機器が搭載されている。作業機械が長期に亘って稼働されると、これらの機器が経年劣化し、作業機械の作動性能が低下する。土砂の掘削、積込み等の作業を行う作業機械にとって、作動性能の低下は作業効率の低下に直結する問題となる。そのため、定期的に機器のメンテナンス（点検、交換）を行い、作動性能を適正水準に保つことが望まれる。
【0003】
従来、予め定められた測定方法にしたがって測定された油圧ショベルの計測データと、出荷時に測定された出荷時データを表示装置に表示させる建設機械の情報管理装置が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００４－２３２３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
低下した作動性能を回復するためには、性能低下の要因となっている機器を特定し、特定した機器をメンテナンスすることが必要となる。作動性能の低下は必ずしも単一の要因によってもたらされるとは限らない。このため、性能低下の要因の特定に、多くの時間を要していた。
【0006】
特許文献１に記載の技術では、作動性能の低下を確認することはできるが、作動性能の低下の要因の特定まではなされていない。このため、メンテナンス対象機器の特定に手間がかかり、メンテナンス作業の効率が悪いという問題があった。
【0007】
本発明は、メンテナンス対象機器の特定を容易に行うことができ、メンテナンス作業の効率を向上可能な作業機械の診断装置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】
【0008】
本発明の一態様による作業機械の診断装置は、作業機械の操作手順を表示する表示装置と、前記作業機械の状態量を検出するセンサから前記操作手順にしたがって前記作業機械が操作されている間の状態量を取得し、前記作業機械の前記状態量に基づいて前記作業機械の作動性能を診断するコントローラと、前記コントローラによって診断された診断結果を出力する出力装置と、を備える。前記コントローラは、前記センサによって検出される複数の状態量に基づいて、前記作業機械の所定の作動性能を示す作動性能値と、前記作動性能値に影響を与える複数の要因パラメータと、を測定し、前記複数の要因パラメータの測定値と、前記複数の要因パラメータ毎に予め定められた基準値とに基づいて、前記複数の要因パラメータのそれぞれにおける前記作動性能値に与える影響度を演算し、前記作動性能値及び前記影響度を前記出力装置によって出力させる。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、メンテナンス対象機器の特定を容易に行うことができ、メンテナンス作業の効率を向上可能な作業機械の診断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
図面を参照して、本発明の実施形態に係る作業機械の診断装置について説明する。
【0012】
＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態に係る作業機械の一例として示す油圧ショベル１の側面図である。図１に示すように、本実施形態に係る作業機械は、バックホウ方式の油圧ショベル１である。油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２と、旋回装置３を介して下部走行体２上に旋回可能に取り付けられた上部旋回体４と、上部旋回体４の前方に回動可能に取り付けられたフロント作業装置（以下、単に作業装置と記す）９と、を備える。
図１は、本実施形態に係る作業機械の一例として示す油圧ショベル１の側面図である。図１に示すように、本実施形態に係る作業機械は、バックホウ方式の油圧ショベル１である。油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２と、旋回装置３を介して下部走行体２上に旋回可能に取り付けられた上部旋回体４と、上部旋回体４の前方に回動可能に取り付けられたフロント作業装置（以下、単に作業装置と記す）９と、を備える。
【0013】
旋回装置３は、油圧動力を回転動力に変換する油圧アクチュエータである旋回モータ３Ａ（図２参照）と、旋回モータ３Ａの出力トルクを増幅する旋回減速機３Ｂ（図２参照）と、上部旋回体４の重量を支えつつ旋回を滑らかにする旋回ベアリング（図示しない）と、を備える。旋回モータ３Ａは、油圧ポンプ２２（図２参照）から吐出される作動油によって回転駆動される。
【0014】
上部旋回体４は、支持構造体である旋回フレーム５と、旋回フレーム５の前方に配置され、油圧ショベル１を操作する作業者が搭乗するキャブ６と、旋回フレーム５の後方に配置され、油圧ショベル１の全体重量バランスをとるカウンタウェイト７と、を備える。図示しないが、上部旋回体４には旋回角度を検出するための旋回角度センサ４Ａ（図２参照）が取り付けられている。
【0015】
キャブ６内には、作業者が着座するための運転席（図示しない）が設けられている。キャブ６内における運転席の近傍には、作業装置９、上部旋回体４及び下部走行体２を動作させるために作業者が操作する操作装置６１（図２参照）が設けられている。また、キャブ６内には、タッチパネルモニタ６２（図２参照）が設けられている。
【0016】
図２に示すように、タッチパネルモニタ６２は、液晶ディスプレイ装置などの表示装置６２ａと、表示装置６２ａの表示画面上に設けられた静電容量方式タッチセンサなどの入力装置６２ｂと、を備える。表示装置６２ａは、油圧ショベル１の稼働情報、後述する油圧ショベル１の診断を行う際の油圧ショベル１の操作手順、及び、後述するコントローラ１１０によって診断された油圧ショベル１の診断結果を表す情報を画像として出力する出力装置である。入力装置６２ｂは、作業者の操作に応じた信号をコントローラ１１０に入力する。
【0017】
図１に示すように、作業装置９は、基端が旋回フレーム５に回動可能に取り付けられたブーム１０と、このブーム１０の先端に回動可能に取り付けられたアーム１１と、このアーム１１の先端に回動可能に取り付けられたバケット１２と、を有する。ブーム１０には、上部旋回体４に対するブーム１０の回動角度を検出するためのブーム角度センサ１０Ａ（図２参照）が取り付けられている。アーム１１には、ブーム１０に対するアーム１１の回動角度を検出するためのアーム角度センサ１１Ａ（図２参照）が取り付けられている。バケット１２には、アーム１１に対するバケット１２の回動角度を検出するためのバケット角度センサ１２Ａ（図２参照）が取り付けられている。
【0018】
作業装置９は、旋回フレーム５とブーム１０を接続するブームシリンダ１３と、ブーム１０とアーム１１を接続するアームシリンダ１４と、アーム１１とバケット１２を接続するバケットシリンダ１５を含んでいる。ブームシリンダ１３、アームシリンダ１４及びバケットシリンダ１５は、油圧ポンプ２２（図２参照）から吐出される作動油によって伸縮駆動される油圧アクチュエータである。ブームシリンダ１３は、伸縮することによって駆動対象部材であるブーム１０を回動させる。同様に、アームシリンダ１４とバケットシリンダ１５はそれぞれ伸縮によって駆動対象部材であるアーム１１とバケット１２を回動させる。以下では、ブームシリンダ１３、アームシリンダ１４、及びバケットシリンダ１５を特に区別する必要が無い場合は、これらを油圧シリンダと総称する。
【0019】
図２は、作業装置９及び上部旋回体４の動作を制御する油圧システム１Ｓを示す図である。図２を参照して、油圧ショベル１に搭載される油圧システム１Ｓの主要な構成要素について説明する。図２に示すように、油圧システム１Ｓは、原動機であるエンジン２１と、エンジン２１によって駆動され作動油を吐出する油圧ポンプ２２と、作動油が貯留されるタンク２３と、油圧ポンプ２２から油圧シリンダ１３，１４，１５及び旋回モータ３Ａに供給される作動油の流れを制御するコントロールバルブ２４と、コントロールバルブ２４の動作を制御する比例制御弁２６と、比例制御弁２６を制御するコントローラ１１０と、を備える。
【0020】
エンジン２１は、例えば複数の気筒から構成されるディーゼルエンジンであり、油圧ポンプ２２を回転駆動する。エンジン２１には、エンジン２１の回転速度を検出し、検出結果を表す信号をコントローラ１１０に出力するエンジン速度センサ２１Ａが設けられている。キャブ６内には、作業者によって操作されるエンジンコントロールダイヤル６３が設けられている。エンジンコントロールダイヤル６３は、コントローラ１１０に接続されている。コントローラ１１０は、エンジンコントロールダイヤル６３の操作量に基づき、エンジン２１の目標回転速度を設定する。コントローラ１１０は、実際のエンジン回転速度が設定した目標回転速度に近づくように、エンジン２１の燃料噴射装置を制御する。
【0021】
油圧ポンプ２２は、エンジン２１によって回転駆動されることにより、タンク２３から作動油を吸入し、吸入した作動油を油圧管路に吐出する。油圧ポンプ２２は、例えば斜板式の可変容量型油圧ポンプである。すなわち、油圧ポンプ２２は、斜板を有する容量可変部を備えている。容量可変部は、レギュレータ２２Ａによって駆動される。レギュレータ２２Ａは、コントローラ１１０と電気的に接続されており、コントローラ１１０から出力される指令信号にしたがって容量可変部を駆動する。容量可変部が駆動され、斜板の傾きが変更されることで、油圧ポンプ２２の１回転当たりの吐出容量（押しのけ容積）が変化する。
【0022】
油圧ポンプ２２の吐出口には、油圧ポンプ２２の吐出圧力を検出し、検出結果を表す信号をコントローラ１１０に出力する圧力センサ２２Ｂが設けられている。タンク２３には、作動油の温度を検出し、検出結果を表す信号をコントローラ１１０に出力する作動油温度センサ２３Ａが設けられている。容量可変部には、油圧ポンプ２２の斜板の傾転角度を検出し、検出結果を表す信号をコントローラ１１０に出力する傾転角度センサ２２Ｃが設けられている。
【0023】
コントロールバルブ２４は、油圧ポンプ２２と油圧アクチュエータ３Ａ，１３，１４，１５との間に設けられている。図３を参照して、コントロールバルブ２４の構成について説明する。図３は、コントロールバルブ２４の構成を示す図である。図３に示すように、コントロールバルブ２４の内部には、油圧ポンプ２２から油圧アクチュエータ３Ａ，１３，１４，１５に供給される作動油の流量及び方向を制御するための流量制御弁２４Ａが設けられている。
【0024】
なお、図３には、油圧アクチュエータの一例として、ブームシリンダ１３に供給される作動油の流れを制御する流量制御弁２４Ａのみ示すが、実際には、コントロールバルブ２４には、アームシリンダ１４、バケットシリンダ１５、旋回モータ３Ａに供給される作動油の流れを制御する複数の流量制御弁２４Ａが設けられている。
【0025】
流量制御弁２４Ａのスプール両端には、パイロット受圧部２４ＰＡ，２４ＰＢが設けられる。パイロット受圧部２４ＰＡ，２４ＰＢのそれぞれにタンク圧が作用している状態では、流量制御弁２４Ａは中立位置に位置する。パイロット受圧部２４ＰＡ，２４ＰＢには、比例制御弁２６（図２参照）により生成された操作圧力が導かれる。流量制御弁２４Ａのスプールの移動量は操作圧力によって制御され、流量制御弁２４Ａのスプールの移動によって油圧アクチュエータ（図３ではブームシリンダ１３）への作動油の供給流量と方向が制御される。
【0026】
流量制御弁２４Ａは、油圧ポンプ２２とタンク２３とを接続するセンタバイパスライン１７に設けられる。流量制御弁２４Ａは、中立位置で油圧ポンプ２２から吐出される作動油をタンク２３に導くブリードオフ通路部２４Ｂと、油圧ポンプ２２から供給される作動油をブームシリンダ１３に導くメータイン通路部と、ブームシリンダ１３から供給される作動油（戻り油）をタンク２３に導くメータアウト通路部と、を有する。
【0027】
流量制御弁２４Ａは、中立位置からの変位量（スプールストローク）に応じて、ブームシリンダ１３に供給される作動油の流量を制御する。流量制御弁２４Ａの中立位置からの変位量が大きくなるほど、ブームシリンダ１３の速度は大きくなる。中立位置からの変位量は、後述する操作装置６１の操作量の増加に応じて大きくなる。つまり、流量制御弁２４Ａは、操作装置６１の操作量に応じて、ブームシリンダ１３への作動油の供給流量を制御する。また、流量制御弁２４Ａが中立位置から一方に移動すると、ブームシリンダ１３が伸長し、流量制御弁２４Ａが中立位置から他方に移動すると、ブームシリンダ１３が収縮する。つまり、流量制御弁２４Ａは、ブームシリンダ１３の駆動方向及び速度を制御する。
【0028】
図２に示す操作装置６１は、各油圧アクチュエータ１３～１５，３Ａを操作するための操作レバーと、各操作レバーの操作量を検出する操作量センサと、を有する。なお、説明の簡略化のため、図２では、ブームシリンダ１３を駆動するための構成を代表して説明する。操作装置６１は、ブーム１０（ブームシリンダ１３、流量制御弁２４Ａ）を操作する操作部材である操作レバー６１ａと、操作レバー６１ａの操作量を検出し、検出結果を表す信号をコントローラ１１０に出力する操作量センサ６１ｂと、を有する。なお、図示しないが、操作装置６１は、アーム１１を操作するためのアーム操作レバー、バケット１２を操作するためのバケット操作レバー、及び、上部旋回体４を操作するための旋回操作レバーを有する。
【0029】
コントローラ１１０は、操作量センサ６１ｂによって検出される操作レバー６１ａの操作方向及び操作量に応じた指令信号を比例制御弁２６に出力する。比例制御弁２６は、コントローラ１１０から指令信号が入力されると、パイロット油圧源（例えば、パイロットポンプ）２８に接続されるパイロットライン２７の圧力（一次圧）を減圧し、操作レバー６１ａの操作量に応じた操作圧力（二次圧力）を生成する。なお、パイロットライン２７の圧力は、パイロットリリーフバルブ２９によって規定される。比例制御弁２６は、生成した操作圧力を操作レバー６１ａの操作方向に対応した流量制御弁２４Ａのパイロット受圧部に出力する。操作レバー６１ａは、例えば、運転席の右側に設けられ、前後方向に操作される。操作レバー６１ａが後方に操作されると、ブーム１０が上げ方向に動作する。操作レバー６１ａが前方に操作されると、ブーム１０が下げ方向に動作する。
【0030】
比例制御弁２６は、コントローラ１１０から出力される指令信号に比例した操作圧力を、コントロールバルブ２４の流量制御弁２４Ａに供給し、流量制御弁２４Ａの移動量を制御する。比例制御弁２６は、コントロールバルブ２４のスプールのパイロット受圧部毎に設けられる。例えば、比例制御弁２６には、ブームシリンダ１３のパイロット受圧部２４ＰＡに操作圧力を出力するブーム上げ用の比例制御弁２６と、ブームシリンダ１３のパイロット受圧部２４ＰＢに操作圧力を出力するブーム下げ用の比例制御弁２６がある。
【0031】
図３に示すように、ブーム上げ用の比例制御弁２６から出力された操作圧力が、パイロット油路を介して流量制御弁２４Ａのパイロット受圧部２４ＰＡに導かれると、流量制御弁２４Ａのスプールが図示上方向に駆動する。これにより、油圧ポンプ２２から吐出された作動油が流量制御弁２４Ａのメータイン通路部を通じてブームシリンダ１３のボトム側油室に供給されると共に、ロッド側油室の作動油が流量制御弁２４Ａのメータアウト通路部を通じてタンク２３に排出される。その結果、ブームシリンダ１３が伸長し、ブーム１０が上げ方向に動作する。
【0032】
ブーム下げ用の比例制御弁２６から出力された操作圧力が、パイロット油路を介して流量制御弁２４Ａのパイロット受圧部２４ＰＢに導かれると、流量制御弁２４Ａのスプールが図示下方向に駆動する。これにより、油圧ポンプ２２から吐出された作動油が流量制御弁２４Ａのメータイン通路部を通じてブームシリンダ１３のロッド側油室に供給されると共に、ボトム側油室の作動油が流量制御弁２４Ａのメータアウト通路部を通じてタンク２３に排出される。その結果、ブームシリンダ１３が収縮し、ブーム１０が下げ方向に動作する。
【0033】
図２に示すように、比例制御弁２６とコントロールバルブ２４とを接続するパイロット油路には、比例制御弁２６で生成された操作圧力を検出し、検出結果をコントローラ１１０に出力する圧力センサ２６Ａが設けられている。
【0034】
コントロールバルブ２４とタンク２３とを接続する戻り油路には、コントロールバルブ２４からタンク２３に流れる作動油の圧力を検出し、検出結果を表す信号をコントローラ１１０に出力する圧力センサ２５が設けられている。
【0035】
コントローラ１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等の処理装置１１１、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ等の不揮発性メモリ１１２、所謂ＲＡＭ（Random Access Memory）と呼ばれる揮発性メモリ１１３、入出力インタフェース、及び、その他の周辺回路を備えたコンピュータで構成される。これらのハードウェアは、協働してソフトウェアを動作させ、複数の機能を実現する。なお、コントローラ１１０は、１つのコンピュータで構成してもよいし、複数のコンピュータで構成してもよい。
【0036】
不揮発性メモリ１１２には、各種演算が実行可能なプログラムが格納されている。すなわち、不揮発性メモリ１１２は、本実施形態の機能を実現するプログラムを読み取り可能な記憶媒体である。処理装置１１１は、不揮発性メモリ１１２に記憶されたプログラムを揮発性メモリ１１３に展開して演算実行する装置であって、プログラムにしたがって入出力インタフェース、不揮発性メモリ１１２及び揮発性メモリ１１３から取り入れたデータに対して所定の演算処理を行う。
【0037】
コントローラ１１０は、角度センサ４Ａ，１０Ａ，１１Ａ，１２Ａ、エンジン速度センサ２１Ａ、圧力センサ２２Ｂ，２５，２６Ａ、傾転角度センサ２２Ｃ、作動油温度センサ２３Ａ、操作装置６１の操作量センサ６１ｂ、タッチパネルモニタ６２、エンジンコントロールダイヤル６３、及び比例制御弁２６のそれぞれに接続される。
【0038】
入出力インタフェースの入力部は、センサ（４Ａ，１０Ａ，１１Ａ，１２Ａ，２１Ａ，２２Ｂ，２５，２６Ａ，２２Ｃ，２３Ａ，６１ｂ）等から入力された信号を処理装置１１１で演算可能なデータに変換する。また、入出力インタフェースの出力部は、処理装置１１１での演算結果に応じた出力用の信号を生成し、その信号を各種装置（比例制御弁２６、レギュレータ２２Ａ、表示装置６２ａ）等に出力する。
【0039】
コントローラ１１０は、油圧ポンプ２２及び比例制御弁２６を制御することにより、油圧システム１Ｓを制御する。また、コントローラ１１０は、センサ（４Ａ，１０Ａ，１１Ａ，１２Ａ，２１Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２３Ａ，２５，２６Ａ）によって検出される油圧ショベル１の複数の状態量（旋回角度、ブーム角度、アーム角度、バケット角度、エンジン２１の回転速度、油圧ポンプ２２の吐出圧力、油圧ポンプ２２の斜板の傾転角度、作動油の温度、コントロールバルブ２４からタンク２３に流れる作動油の圧力、比例制御弁２６で生成された操作圧力）に基づいて、油圧ショベル１の作動性能を診断する。
【0040】
圧力センサ２２Ｂにより検出される油圧ポンプ２２の吐出圧力は、センタバイパスライン１７における流量制御弁２４Ａのブリードオフ通路部２４Ｂの上流側の圧力に相当する。また、圧力センサ２５により検出されるコントロールバルブ２４からタンク２３に排出される作動油の圧力は、センタバイパスライン１７における流量制御弁２４Ａのブリードオフ通路部２４Ｂの下流側の圧力に相当する。
【0041】
コントローラ１１０は、圧力センサ２２Ｂにより検出される圧力Ｐ１と、圧力センサ２５により検出される圧力Ｐ２とに基づいて、コントロールバルブ２４の流量制御弁２４Ａのブリードオフ通路部２４Ｂの前後差圧（圧力損失）ΔＰｂを演算する（ΔＰｂ＝Ｐ１－Ｐ２）。
【0042】
コントローラ１１０は、操作装置６１の操作量センサ６１ｂにより検出された操作レバー６１ａの操作量等に基づいて油圧ポンプ２２の吐出容量（容積）を制御する。油圧ポンプ２２から吐出された作動油が油圧アクチュエータ３Ａ，１３，１４，１５に供給されることにより、油圧アクチュエータ３Ａ，１３，１４，１５が動作し、駆動対象部材が動作する。
【0043】
油圧アクチュエータ３Ａ，１３，１４，１５の作動性能を表す物理量の一つである作動速度は、油圧ポンプ２２から吐出される作動油の流量（以下、油圧ポンプ２２の吐出流量とも記す）、作動油の漏れ流量、及びブリードオフ流量で決まる。なお、油圧ポンプ２２の吐出流量は、油圧ポンプ２２の回転速度と油圧ポンプ２２の吐出容量で決まる。油圧ポンプ２２の回転速度及び吐出容量の少なくとも一方が低下すると、油圧ポンプ２２の吐出流量も低下する。
【0044】
作動油の漏れは、油圧ポンプ２２から油圧アクチュエータ３Ａ，１３，１４，１５に作動油を供給する際、油圧ポンプ２２、コントロールバルブ２４、油圧アクチュエータ３Ａ，１３，１４，１５等の各油圧機器及び油圧機器を接続する油路等において生じる流量損失である。
【0045】
ブリードオフ流量は、油圧ポンプ２２から吐出され、コントロールバルブ２４のブリードオフ通路部２４Ｂ及びセンタバイパスライン１７を通ってタンク２３に還流する作動油の流量である。例えば、比例制御弁２６の経年劣化が進むと、コントローラ１１０の指令信号に応じた目標操作圧力に対して比例制御弁２６により生成される操作圧力が低下する。実際の操作圧力が目標操作圧力に対して低下すると、操作レバー６１ａを操作したときの流量制御弁２４Ａの移動量が低下する。その結果、ブリードオフ流量が増大し、油圧アクチュエータ３Ａ，１３，１４，１５への作動油の供給流量が低下する。
【0046】
以上のように、油圧ショベル１の作動性能を表す物理量である作動性能値（例えば、油圧アクチュエータの作動速度）は、複数の要因パラメータ（例えば、油圧ポンプ２２の回転速度、油圧ポンプ２２の吐出容量、作動油の漏れ流量、ブリードオフ流量）によって決定づけられる。なお、ブームシリンダ１３の作動速度は、ブームシリンダ１３を所定の長さだけ変化させるのに要する作動時間によって評価することができる。つまり、ブームシリンダ１３の作動時間は、油圧ショベル１の作動性能値の一つといえる。
【0047】
ここで、複数の要因パラメータのうち、油圧ショベル１の作動性能を表す物理量の低下に寄与する度合いの高い要因パラメータ、すなわち作動性能値に与える影響度の大きい要因パラメータが分かれば、作業者は、メンテナンスを行うべき機器を容易に特定することができる。
【0048】
そこで、本実施形態に係るコントローラ１１０は、油圧ショベル１の操作手順にしたがって油圧ショベル１が動かされているときに、油圧ショベル１に設けられて油圧ショベル１の種々の状態量を検出するセンサ（４Ａ，１０Ａ，１１Ａ，１２Ａ，２１Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２３Ａ，２５，２６Ａ）によって検出されたセンサ値（検出値）を取得し、取得したセンサ値（検出された状態量）に基づいて、作動性能値に影響を与える複数の要因パラメータを測定する。さらに、コントローラ１１０は、複数の要因パラメータの測定値と、複数の要因パラメータ毎に予め定められた基準値とに基づいて、複数の要因パラメータ毎に、作動性能値に与える影響度を演算し、作動性能値及び影響度をタッチパネルモニタ６２によって出力させる。
【0049】
以下、油圧ショベル１の診断処理を実行する診断装置１００のコントローラ１１０の機能の詳細について説明する。診断装置１００は、油圧ショベル１の診断を行う際の油圧ショベル１の操作手順を表示する表示装置６２ａと、診断を進めるために作業者により操作される入力装置６２ｂと、複数のセンサ（４Ａ，１０Ａ，１１Ａ，１２Ａ，２１Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２３Ａ，２５，２６Ａ）によって検出されたセンサ値に基づいて、作動性能値を測定し、測定した作動性能値を含む診断結果を出力装置としての表示装置６２ａによって出力させるコントローラ１１０と、を備える。
【0050】
図４は、診断装置１００のコントローラ１１０の機能ブロック図である。コントローラ１１０は、不揮発性メモリ１１２に記憶されているプログラムを実行することにより、診断条件判定部１０１、測定部１０２、影響度演算部１０３、及び表示制御部１０４として機能する。
【0051】
表示制御部１０４は、表示装置６２ａを制御して、表示装置６２ａの表示画面に油圧ショベル１の操作手順を表示させる。これにより、作業者は、表示装置６２ａを確認しながら、油圧ショベル１の診断を進めることができる。
【0052】
診断条件判定部１０１は、診断開始条件が成立しているか否かを判定する。診断開始条件は、以下のとおりである。
診断開始条件：作業装置９が診断開始姿勢であり、かつ、作動油温度が目標範囲内であり、かつ、エンジンコントロールダイヤル６３の操作量が目標範囲内であること。
診断開始条件：作業装置９が診断開始姿勢であり、かつ、作動油温度が目標範囲内であり、かつ、エンジンコントロールダイヤル６３の操作量が目標範囲内であること。
【0053】
なお、診断条件判定部１０１は、ブーム角度センサ１０Ａにより検出されたブーム角度αが、予め定めたブーム目標範囲内にあり、アーム角度センサ１１Ａにより検出されたアーム角度βが予め定めたアーム目標範囲内にあり、バケット角度センサ１２Ａにより検出されたバケット角度γが予め定めたバケット目標範囲内にある場合に、作業装置９が診断開始姿勢であると判定する。
【0054】
診断条件判定部１０１は、ブーム角度α、アーム角度β、バケット角度γ、作動油温度、エンジンコントロールダイヤル６３の操作量のうち、少なくとも一つが、目標範囲内にない場合には、診断開始条件は成立していないと判定する。
【0055】
測定部１０２は、診断開始条件が成立している場合において、作業者による診断開始操作が行われると、所定の測定範囲内において、複数の要因パラメータを測定する。
【0056】
測定部１０２は、操作レバー６１ａがフルストロークで操作され、ブームシリンダ１３が単独で作動したときに、ブームシリンダ１３が所定の長さｕだけ変化するのに要した時間（以下、ブームシリンダ１３の作動時間とも記す）Ｔを、油圧ショベル１の作動性能値の一つとして測定する。作動時間Ｔは、コントローラ１１０の内部時計（タイマ機能）により測定される。
【0057】
なお、測定部１０２は、ブームシリンダ１３の作動時間と同様に、アームシリンダ１４及びバケットシリンダ１５の作動時間を作動性能値として測定する。また、測定部１０２は、操作装置６１の旋回操作レバーがフルストロークで操作され、旋回モータ３Ａが単独で作動したときに、旋回モータ３Ａが所定の回転角度（回転数）だけ回転するのに要した時間（以下、旋回モータ３Ａの作動時間とも記す）Ｔを、油圧ショベル１の作動性能値の一つとして測定する。
【0058】
以上のとおり、油圧アクチュエータの作動時間は、予め定められた所定の変位（ストローク長、あるいは回転角度）になるまでに要する時間である。このため、油圧アクチュエータの作動時間は、作動速度を表すパラメータともいえる。また、測定部１０２は、作動時間に代えて、所定の変位と、作動時間とに基づいて、油圧アクチュエータの作動速度を作動性能値として演算してもよい。
【0059】
測定部１０２は、ブーム角度αが測定開始角度α１から測定終了角度α２まで変化するまでの時間を、ブームシリンダ１３の作動時間Ｔとして測定する。測定開始角度α１から測定終了角度α２までブーム１０が回動すると、ブームシリンダ１３の長さが所定の長さｕだけ変化する。測定開始角度α１から測定終了角度α２までの測定範囲は、ブーム１０の可動範囲内において予め設定される。測定開始角度α１及び測定終了角度α２は、予め定められ、不揮発性メモリ１１２に記憶されている。
【0060】
ブームシリンダ１３の作動時間Ｔに影響を与える複数の要因パラメータの算出方法、及び、複数の要因がブームシリンダ１３の作動時間Ｔに与える影響度の算出方法について説明する。
【0061】
ブームシリンダ１３の作動時間Ｔ（作動速度）に影響を与える複数の要因パラメータには、油圧ポンプ２２の回転速度、油圧ポンプ２２の吐出容量、作動油の漏れ流量、及びブリードオフ流量がある。ブームシリンダ１３の作動時間Ｔは、以下の式（１）で表される。
【0062】
【数1】
【0063】
式（１）において、Ｑａは、ブームシリンダ１３の長さがｕだけ変化する間に変化するブームシリンダ１３の容積、すなわちブームシリンダ１３の容積変化量である。つまり、Ｑａは、ブームシリンダ１３の作動時間Ｔの間（測定開始時刻から測定終了時刻までの間）にブームシリンダ１３に流入した作動油の量（体積）に相当する。ブームシリンダ１３に流入する作動油の量（以下、作動油流入量とも記す）Ｑａは、ブームシリンダ１３の断面積Ａと、ブームシリンダ１３のストローク変位ｕとを乗算することにより求められる（Ｑａ＝Ａ・ｕ）。なお、ブームシリンダ１３が油圧ショベル１に２本設けられている場合には、Ａは２本分のブームシリンダ１３の断面積となる。
【0064】
Ｎは、ブームシリンダ１３の長さがｕだけ変化する間の油圧ポンプ２２の回転速度の平均値であり、ｑは、ブームシリンダ１３の長さがｕだけ変化する間の油圧ポンプ２２の吐出容量（ポンプ容積）の平均値である。Ｑｌは、ブームシリンダ１３の長さがｕだけ変化する間の作動油の漏れ流量の平均値であり、Ｑｂは、ブームシリンダ１３の長さがｕだけ変化する間のブリードオフ流量の平均値である。
【0065】
式（１）からも分かるように、ブームシリンダ１３の作動時間Ｔの増加（作動速度の低下）は、油圧ポンプ２２の回転速度の低下、油圧ポンプ２２の吐出容量の低下、作動油の漏れ流量の増加、及びブリードオフ流量の増加によって生じる。
【0066】
コントローラ１１０の不揮発性メモリ１１２には、油圧ポンプ２２の回転速度の基準値Ｎｎ、油圧ポンプ２２の吐出容量の基準値ｑｎ、作動油の漏れ流量の基準値Ｑｌｎ、及びブリードオフ流量の基準値Ｑｂｎが記憶されている。これらの基準値（初期値）Ｎｎ，ｑｎ，Ｑｌｎ，Ｑｂｎは、出荷時に測定された値、もしくはブームシリンダ１３の作動に関わる各機器の設計仕様に基づいて決められた値である。なお、本実施形態において、操作レバー６１ａがフルストローク操作されたときのブリードオフ流量の基準値Ｑｂｎは０（ゼロ）である。
【0067】
測定部１０２は、複数の要因パラメータの全てを基準値Ｎｎ，ｑｎ，Ｑｌｎ，Ｑｂｎとした場合のブームシリンダ１３の作動時間である基準作動時間Ｔ０を演算する。基準作動時間Ｔ０は、式（１）のＮ，ｑ，Ｑｌ，Ｑｂを基準値Ｎｎ，ｑｎ，Ｑｌｎ，Ｑｂｎに置き換えることにより求められる。
【0068】
影響度演算部１０３は、複数の要因パラメータのうち油圧ポンプ２２の回転速度のみをセンサ値（エンジン速度センサ２１Ａの検出結果）に基づいて測定された測定値Ｎとし、油圧ポンプ２２の回転速度以外の複数の要因パラメータのそれぞれを基準値ｑｎ，Ｑｌｎ，Ｑｂｎとした場合のブームシリンダ１３の作動時間Ｔｎｓを演算する。作動時間Ｔｎｓは、式（１）の測定値ｑ，Ｑｌ，Ｑｂを基準値ｑｎ，Ｑｌｎ，Ｑｂｎに置き換えることにより求められる。
【0069】
影響度演算部１０３は、作動時間Ｔｎｓから基準作動時間Ｔ０を減算することにより、作動時間Ｔｎｓと基準作動時間Ｔ０との時間差ΔＴ（Ｎ）を演算する。すなわち、影響度演算部１０３は、以下の式（２）により時間差ΔＴ（Ｎ）を演算する。
【0070】
【数2】
【0071】
影響度演算部１０３により演算された時間差ΔＴ（Ｎ）は、複数の要因パラメータのうち、油圧ポンプ２２の回転速度のみが基準値（初期値）Ｎｎから測定値Ｎに低下した場合の作動時間の増加量（作動性能値の低下量）に相当する。
【0072】
なお、測定部１０２は、エンジン速度センサ２１Ａにより検出されたエンジン２１の回転速度に基づいて、油圧ポンプ２２の回転速度Ｎを演算する。エンジン２１と油圧ポンプ２２が直結されている場合、油圧ポンプ２２の回転速度Ｎは、エンジン２１の回転速度と等しい。エンジン２１と油圧ポンプ２２がトランスミッション（図示しない）を介して連結されている場合、油圧ポンプ２２の回転速度Ｎは、エンジン２１の回転速度にトランスミッションの減速比を乗算したものと等しい。
【0073】
影響度演算部１０３は、複数の要因パラメータのうち油圧ポンプ２２の吐出容量のみをセンサ値（傾転角度センサ２２Ｃの検出結果）に基づいて測定された測定値ｑとし、油圧ポンプ２２の吐出容量以外の複数の要因パラメータのそれぞれを基準値Ｎｎ，Ｑｌｎ，Ｑｂｎとした場合のブームシリンダ１３の作動時間Ｔｑｓを演算する。作動時間Ｔｑｓは、式（１）の測定値Ｎ，Ｑｌ，Ｑｂを基準値Ｎｎ，Ｑｌｎ，Ｑｂｎに置き換えることにより求められる。
【0074】
影響度演算部１０３は、作動時間Ｔｑｓから基準作動時間Ｔ０を減算することにより、作動時間Ｔｑｓと基準作動時間Ｔ０との時間差ΔＴ（ｑ）を演算する。すなわち、影響度演算部１０３は、以下の式（３）により時間差ΔＴ（ｑ）を演算する。
【0075】
【数3】
【0076】
影響度演算部１０３により演算された時間差ΔＴ（ｑ）は、複数の要因パラメータのうち、油圧ポンプ２２の吐出容量のみが基準値（初期値）ｑｎから測定値ｑに低下した場合の作動時間の増加量（作動性能値の低下量）に相当する。
【0077】
なお、影響度演算部１０３は、傾転角度センサ２２Ｃにより検出された傾転角度と、斜板式のピストンポンプである油圧ポンプ２２の仕様（ピストン本数、ピストン径、シリンダピッチ円径等）とに基づいて、油圧ポンプ２２の一回転当たりの吐出容量ｑを演算する。
【0078】
影響度演算部１０３は、複数の要因パラメータのうち作動油の漏れ流量のみをセンサ値（エンジン速度センサ２１Ａ、傾転角度センサ２２Ｃ、ブーム角度センサ１０Ａの検出結果）に基づいて測定された測定値Ｑｌとし、作動油の漏れ流量以外の複数の要因パラメータのそれぞれを基準値Ｎｎ，ｑｎ，Ｑｂｎとした場合のブームシリンダ１３の作動時間Ｔｌｓを演算する。作動時間Ｔｌｓは、式（１）の測定値Ｎ，ｑ，Ｑｂを基準値Ｎｎ，ｑｎ，Ｑｂｎに置き換えることにより求められる。
【0079】
影響度演算部１０３は、作動時間Ｔｌｓから基準作動時間Ｔ０を減算することにより、作動時間Ｔｌｓと基準作動時間Ｔ０との時間差ΔＴ（Ｑｌ）を演算する。すなわち、影響度演算部１０３は、以下の式（４）により時間差ΔＴ（Ｑｌ）を演算する。
【0080】
【数4】
【0081】
影響度演算部１０３により演算された時間差ΔＴ（Ｑｌ）は、複数の要因パラメータのうち、作動油の漏れ流量のみが基準値（初期値）Ｑｌｎから測定値Ｑｌに増大した場合の作動時間の増加量（作動性能値の低下量）に相当する。
【0082】
なお、測定部１０２は、油圧ポンプ２２の吐出流量からブームシリンダ１３に供給される作動油の流量（以下、ブームシリンダ１３への供給流量とも記す）と後述のブリードオフ流量Ｑｂを減算することにより、作動油の漏れ流量Ｑｌを演算する。測定部１０２は、油圧ポンプ２２の吐出容量ｑに油圧ポンプ２２の回転速度Ｎを乗算することにより、油圧ポンプ２２の吐出流量を演算する。測定部１０２は、ブームシリンダ１３の断面積Ａにブームシリンダ１３のシリンダ速度を乗算することにより、ブームシリンダ１３への供給流量を演算する。測定部１０２は、ブーム角度センサ１０Ａにより検出されたブーム角度に基づいて、ブームシリンダ１３のストローク変位を演算する。測定部１０２は、ブームシリンダ１３のストローク変位を時間微分することにより、ブームシリンダ１３のシリンダ速度を演算する。
【0083】
影響度演算部１０３は、複数の要因パラメータのうちブリードオフ流量のみをセンサ値（圧力センサ２２Ｂ，２５，２６Ａの検出結果）に基づいて測定された測定値Ｑｂとし、ブリードオフ流量以外の複数の要因パラメータのそれぞれを基準値Ｎｎ，ｑｎ，Ｑｌｎとした場合のブームシリンダ１３の作動時間Ｔｂｓを演算する。作動時間Ｔｂｓは、式（１）の測定値Ｎ，ｑ，Ｑｌを基準値Ｎｎ，ｑｎ，Ｑｌｎに置き換えることにより求められる。
【0084】
影響度演算部１０３は、作動時間Ｔｂｓから基準作動時間Ｔ０を減算することにより、作動時間Ｔｂｓと基準作動時間Ｔ０との時間差ΔＴ（Ｑｂ）を演算する。すなわち、影響度演算部１０３は、以下の式（５）により時間差ΔＴ（Ｑｂ）を演算する。
【0085】
【数5】
【0086】
影響度演算部１０３により演算された時間差ΔＴ（Ｑｂ）は、複数の要因パラメータのうち、ブリードオフ流量のみが基準値（初期値）Ｑｂｎから測定値Ｑｂに増大した場合の作動時間の増加量（作動性能値の低下量）に相当する。
【0087】
測定部１０２は、圧力センサ２６Ａにより検出された操作圧力と、コントロールバルブ２４のブーム用の流量制御弁２４Ａの前後の圧力損失ΔＰｂに基づいて、ブリードオフ流量Ｑｂを演算する。不揮発性メモリ１１２には、ブリードオフ流量の演算に用いられるブリードオフ流量テーブルが記憶されている。図５は、ブリードオフ流量テーブルを示す図である。図５に示すように、ブリードオフ流量テーブルは、操作圧力の増減に応じてブリードオフ流量が増減するように、操作圧力に応じたブリードオフ流量カーブ（流量特性）が複数記憶されている。ブリードオフ流量テーブルは、操作圧力が大きくなるほどブリードオフ流量Ｑｂが小さくなり、流量制御弁２４Ａの圧力損失ΔＰｂが大きくなるほどブリードオフ流量Ｑｂが大きくなるように設定されている。
【0088】
測定部１０２は、操作圧力の大きさに対応するブリードオフ流量カーブを選択し、選択したブリードオフ流量カーブを参照し、圧力損失ΔＰｂに基づいてブリードオフ流量Ｑｂを演算する。
【0089】
図４に示す影響度演算部１０３は、複数の要因パラメータ毎に、ブームシリンダ１３のシリンダ作動速度の低下に対する影響度Ｚを演算する。影響度Ｚは、無次元数である。
【0090】
影響度演算部１０３は、式（２）～（５）を用いて演算した時間差ΔＴ（Ｎ），ΔＴ（ｑ），ΔＴ（Ｑｌ），ΔＴ（Ｑｂ）の総和ΔＴｓを演算する（ΔＴｓ＝ΔＴ（Ｎ）＋ΔＴ（ｑ）＋ΔＴ（Ｑｌ）＋ΔＴ（Ｑｂ））。
【0091】
影響度演算部１０３は、以下の式（６）により、ブームシリンダ１３の作動時間Ｔに影響を与える油圧ポンプ２２の回転速度の影響度Ｚ（Ｎ）を演算する。
【0092】
【数6】
【0093】
影響度演算部１０３は、以下の式（７）により、ブームシリンダ１３の作動時間に影響を与える油圧ポンプ２２の吐出容量の影響度Ｚ（ｑ）を演算する。
【0094】
【数7】
【0095】
影響度演算部１０３は、以下の式（８）により、ブームシリンダ１３の作動時間に影響を与える作動油の漏れ流量の影響度Ｚ（Ｑｌ）を演算する。
【0096】
【数8】
【0097】
影響度演算部１０３は、以下の式（９）により、ブームシリンダ１３の作動時間に影響を与えるブリードオフ流量の影響度Ｚ（Ｑｂ）を演算する。
【0098】
【数9】
【0099】
影響度演算部１０３は、ブームシリンダ１３の作動時間（作動速度）に影響を与える複数の要因パラメータ毎の影響度と同様に、アームシリンダ１４及びバケットシリンダ１５の作動時間（作動速度）に影響を与える複数の要因パラメータ毎の影響度を演算する。
【0100】
また、影響度演算部１０３は、旋回モータ３Ａの作動時間（作動速度）に影響を与える複数の要因パラメータ毎の影響度を演算する。旋回モータ３Ａの作動時間に対する要因パラメータの影響度の算出方法は、油圧シリンダの作動時間（作動速度）に対する要因パラメータの影響度の算出方法と同様である。
【0101】
旋回モータ３Ａの作動時間Ｔ（作動速度）に影響を与える複数の要因パラメータには、油圧ポンプ２２の回転速度、油圧ポンプ２２の吐出容量、作動油の漏れ流量、及びブリードオフ流量がある。旋回モータ３Ａの作動時間Ｔは、上部旋回体４が所定の旋回角度θだけ回転するのに要した時間であり、以下の式（１０）で表される。
【0102】
【数10】
【0103】
ただし、式（１０）において、Ｑａは、上部旋回体４が所定の旋回角度θだけ回転する間、すなわち旋回モータ３Ａの作動時間の間に旋回モータ３Ａに流入した作動油の量（体積）である作動油流入量である。Ｑａは、旋回モータ３Ａの回転数に、旋回モータ３Ａの容積ｑｍを乗算することにより求められる。ここで、旋回モータ３Ａの回転数は、上部旋回体４の旋回角度を旋回減速比ｒで除することにより求められる。なお、旋回減速比ｒは、旋回モータ３Ａに対する上部旋回体４の回転数比である（旋回減速比ｒ＝上部旋回体の旋回速度／旋回モータの回転速度）。
【0104】
油圧ポンプ２２の回転速度、油圧ポンプ２２の吐出容量、ブリードオフ流量は、油圧シリンダの作動時間の演算に用いられる要因パラメータと同じ方法で測定される。測定部１０２は、油圧ポンプ２２の吐出流量から旋回モータ３Ａに供給される流量（以下、旋回モータ３Ａへの供給流量とも記す）とブリードオフ流量Ｑｂを減算することにより、作動油の漏れ流量Ｑｌを演算する。測定部１０２は、旋回モータ３Ａの容積ｑｍに旋回モータ３Ａの回転速度を乗算することにより、旋回モータ３Ａへの供給流量を演算する。
【0105】
影響度演算部１０３は、式（２）～（５）を用いて時間差ΔＴ（Ｎ），ΔＴ（ｑ），ΔＴ（Ｑｌ），ΔＴ（Ｑｂ）を演算し、式（６）～（９）を用いて上部旋回体４の作動時間（作動速度）に対する影響度Ｚ（Ｎ），Ｚ（ｑ），Ｚ（Ｑｌ），Ｚ（Ｑｂ）を演算する。なお、式（２）～（５）のＱａは、上述したように、上部旋回体４が所定の旋回角度θだけ回転する間に旋回モータ３Ａに流入する作動油の量である作動油流入量である（Ｑａ＝（ｑｍ・θ）／ｒ）。
【0106】
表示制御部１０４は、入力装置６２ｂから入力される信号に基づいて、表示装置６２ａに、診断対象を選択する診断対象選択画面１６１（図７参照）、診断の準備操作を促すための診断準備画面１６２（図８参照）、診断に必要な油圧アクチュエータの操作を指示するための操作指示画面１６３（図９参照）を順次表示させる。診断対象選択画面１６１、診断準備画面１６２及び操作指示画面１６３は、油圧ショベル１の診断を行う際の操作手順を示す画面である。表示制御部１０４は、影響度演算部１０３により複数の影響度Ｚの演算が完了すると、油圧ショベル１の診断結果を示す画面である診断結果画面１６４（図１０参照）を表示させる。
【0107】
以下、図６Ａ、図６Ｂ及び図７～図１０を参照して、コントローラ１１０による診断処理の内容と、診断処理により表示装置６２ａに表示される各種画面について詳しく説明する。図６Ａ及び図６Ｂは、作業者による操作手順と、コントローラ１１０による診断処理の流れの一例を示すフローチャートである。図６Ａに示すように、ステップＳ１０１において、作業者が入力装置６２ｂを用いて診断モードの起動操作を行うと、コントローラ１１０は、診断モードを起動し、ステップＳ２０１以降の処理を開始する。
【0108】
ステップＳ２０１において、コントローラ１１０は、診断の対象とする系統を作業者に選択させるための診断対象選択画面１６１を表示装置６２ａに表示させる。図７は、診断対象選択画面１６１の一例を示す図である。図７に示すように、診断対象選択画面１６１は、「ブーム系統」、「アーム系統」、「バケット系統」、「旋回系統」の中から診断の対象とする系統を選択するための画面である。
【0109】
作業者は、図６Ａに示すステップＳ１０２において、診断対象選択画面１６１の複数の系統の中から、診断対象とする系統を選択操作する。以下の説明では、作業者が「ブーム系統」の診断を選択したものとして説明する。ステップＳ１０２において、ブーム系統の診断を選択する操作が行われると、ステップＳ２０２において、コントローラ１１０は、ブーム系統の診断の準備を作業者に促すための診断準備画面１６２を表示装置６２ａに表示させる。
【0110】
図８は、診断準備画面１６２の一例を示す図である。図８に示すように、診断準備画面１６２には、エンジンコントロールダイヤル６３の操作量、作動油温度、ブーム角度、アーム角度、及びバケット角度のそれぞれの目標値（目標範囲）と現在値が表示される。エンジンコントロールダイヤル６３の操作量の現在値は、エンジンコントロールダイヤル６３の出力結果から演算される。また、作動油温度の現在値は、作動油温度センサ２３Ａの検出結果から演算される。ブーム角度、アーム角度、及びバケット角度の現在値は、ブーム角度センサ１０Ａ、アーム角度センサ１１Ａ、及びバケット角度センサ１２Ａの検出結果から演算される。
【0111】
運転状態を表すパラメータであるエンジンコントロールダイヤル６３の操作量及び作動油温度、並びに、作業装置９の姿勢を表すパラメータであるブーム角度、アーム角度、及びバケット角度の目標値及び目標範囲は、予め定められ不揮発性メモリ１１２に記憶されている。本実施形態では、図示するように、目標値と、目標値からの許容ずれ量とによって、目標範囲が表示されている。なお、表示方法はこれに限らず、コントローラ１１０は、目標範囲を示す下限値と上限値を表示装置６２ａに表示させてもよい。
【0112】
また、診断準備画面１６２には、作業者に、診断の準備を促すためのメッセージ「運転状態、フロント姿勢を表示目標に合わせてください。」が表示される。さらに、診断準備画面１６２には、診断開始ボタン１６２ａが表示される。なお、後述する所定の条件が成立するまでは、診断開始ボタン１６２ａは操作不能な状態となっている。
【0113】
図６Ａに示すステップＳ１０３において、作業者は、運転状態を表すパラメータ、及び、作業装置９の姿勢を表すパラメータが目標範囲内に収まるように、エンジンコントロールダイヤル６３及び操作装置６１を操作する。なお、冬季、あるいは寒冷地で作業を行う場合、エンジン２１の始動直後は、作動油温度が目標範囲内にない場合がある。この場合、作業者は、暖機運転により、作動油温度が目標範囲内に収まるまで待機する。
【0114】
ステップＳ２０３において、コントローラ１１０は、運転状態及び作業装置９の姿勢を表すパラメータの現在値の全てが目標範囲内にあるか否かを判定する。コントローラ１１０は、運転状態及び作業装置９の姿勢を表すパラメータの現在値の少なくとも一つが目標範囲内にないと判定すると、診断開始ボタン１６２ａの操作が不能な状態を維持する。
【0115】
コントローラ１１０は、運転状態及び作業装置９の姿勢を表すパラメータの現在値の全てが目標範囲内にあると判定すると、診断開始ボタン１６２ａの操作が可能な状態にする。また、コントローラ１１０は、診断開始ボタン１６２ａの操作が可能な状態であることを知らせるための情報を診断準備画面１６２に表示させる。例えば、コントローラ１１０は、診断準備画面１６２の診断開始ボタン１６２ａの表示態様を変更することにより、診断開始ボタン１６２ａの操作が可能な状態であることを作業者に知らせる。
【0116】
ステップＳ１０４において、作業者は、診断開始ボタン１６２ａを操作する。診断開始ボタン１６２ａが操作されると、ステップＳ２０４において、コントローラ１１０は、操作指示画面１６３を表示装置６２ａに表示させる。
【0117】
図９は、操作指示画面１６３の一例を示す図である。図９に示すように、操作指示画面１６３には、診断のための油圧アクチュエータの操作方法を説明するメッセージ１６３ａと中断ボタン１６３ｂが表示される。本実施形態では、ブーム系統の診断のための操作装置６１の操作方法を表すメッセージ１６３ａとして、操作レバー６１ａをブーム上げ側にフルストロークまで速やかに操作し、フルストロークで操作されている状態を終了指示が表示されるまで維持させることを促すメッセージが表示されている。中断ボタン１６３ｂは、診断を中断するための操作ボタンである。中断ボタン１６３ｂが操作されると、コントローラ１１０は、測定を中断し、診断対象選択画面１６１を表示装置６２ａに表示させる。
【0118】
図６Ａに示すステップＳ１０５において、作業者がブーム上げ側に操作レバー６１ａを操作すると、コントローラ１１０は、比例制御弁２６に指令信号を出力する。比例制御弁２６は、操作レバー６１ａの操作量に応じた操作圧力を生成し、流量制御弁２４Ａに出力する。操作圧力により流量制御弁２４Ａのスプールが移動すると、油圧ポンプ２２から吐出された作動油がブームシリンダ１３に供給され、ブームシリンダ１３が伸長し、ブーム１０が上げ方向に動かされる。
【0119】
コントローラ１１０は、ブーム角度センサ１０Ａの検出結果に基づいて、ブーム角度αを所定の制御周期毎に繰り返し演算する。ステップＳ２０５において、コントローラ１１０は、ブーム角度αが測定開始角度α１に到達したか否かを判定する。
【0120】
ステップＳ２０５において、ブーム角度αが測定開始角度α１に到達したと判定されると、処理がステップＳ２０６（図６Ｂ参照）に進む。なお、ステップＳ２０５の判定処理は、ブーム角度αが測定開始角度α１に到達していると判定されるまで、繰り返し実行される。
【0121】
図６Ｂに示すように、ステップＳ２０６において、コントローラ１１０は、ステップＳ２０５の判定処理が肯定判定されたときの内部時計の時刻を測定開始時刻Ｔ１として揮発性メモリ１１３に記録し、処理をステップＳ２０７に進める。
【0122】
ステップＳ２０７において、コントローラ１１０は、センサ値に基づいて要因パラメータの演算し、演算結果をセンサ値と共に揮発性メモリ１１３に記録する。なお、要因パラメータとは、油圧ポンプ２２の回転速度、油圧ポンプ２２の吐出容量（容積）、作動油の漏れ流量、及びブリードオフ流量である。また、センサ値とは、エンジン速度センサ２１Ａ、傾転角度センサ２２Ｃ、ブーム角度センサ１０Ａ、圧力センサ２２Ｂ，２５，２６Ａの検出結果である。
【0123】
ステップＳ２０８において、コントローラ１１０は、ブーム角度αが測定終了角度α２に到達したか否かを判定する。ステップＳ２０８において、ブーム角度αが測定終了角度α２に到達していないと判定されると、処理がステップＳ２０７に戻り、次の制御周期のセンサ値に基づいて要因パラメータが演算され、記憶される。ステップＳ２０８において、ブーム角度αが測定終了角度α２に到達したと判定されると、処理がステップＳ２０９に進む。
【0124】
ステップＳ２０９において、コントローラ１１０は、ステップＳ２０８の判定処理が肯定判定されたときの内部時計の時刻を測定終了時刻Ｔ２として揮発性メモリ１１３に記録し、処理をステップＳ２１１に進める。
【0125】
ステップＳ２１１において、コントローラ１１０は、操作装置６１の操作の終了を指示する操作終了指示１６３ｃ（図９参照）を表示装置６２ａに表示させる。作業者が、ステップＳ１０６で操作装置６１の操作を終了すると、コントローラ１１０は、ステップＳ２１２において、測定開始時刻Ｔ１から測定終了時刻Ｔ２までの時間をブーム作動時間Ｔとして演算し、揮発性メモリ１１３に記録する。また、ステップＳ２１２において、コントローラ１１０は、測定開始時刻Ｔ１から測定終了時刻Ｔ２までの間に逐次演算された各要因パラメータの平均値を演算し、揮発性メモリ１１３に記録する。さらに、ステップＳ２１２において、コントローラ１１０は、複数の要因パラメータ毎の影響度を演算し、揮発性メモリ１１３に記録する。
【0126】
ステップＳ２１２の処理が終了すると、処理がステップＳ２１３に進む。ステップＳ２１３において、コントローラ１１０は、ステップＳ２１２の演算結果を示す診断結果画面１６４を表示装置６２ａに表示させる。図１０は、診断結果画面１６４の一例を示す図である。図１０に示すように、診断結果画面１６４には、ブーム系統の診断結果を表す情報として、ブーム作動時間Ｔ（１７１）及びブーム作動時間Ｔの基準値（１７２）、並びに、ブーム作動時間Ｔに影響を与える複数の要因パラメータのそれぞれの平均値（１７３）、基準値（１７４）及び影響度（１７５）が表示される。
【0127】
なお、診断結果画面１６４において、油圧ポンプ２２の回転速度は「ポンプ回転数」、油圧ポンプ２２の吐出容量は「ポンプ容積」と表示されている。また、診断結果画面１６４において、測定開始時刻Ｔ１から測定終了時刻Ｔ２までの間に逐次演算された各要因パラメータの平均値は、「測定値」と表示されている。
【0128】
図示するように、診断結果画面１６４には、ブーム作動時間Ｔ（１７１）とその基準値（１７２）が並んで比較表示される。また、診断結果画面１６４には、ブーム作動時間Ｔに影響する要因パラメータの平均値（１７３）、基準値（１７４）、及び影響度（１７５）が並んで表示される。
【0129】
複数の要因パラメータの中で、ある一つの要因パラメータのみが基準値から変化していれば、その要因パラメータの影響度は１となる。逆に、要因パラメータが基準値から変化していなければ、その要因パラメータの影響度は０となる。少なくとも二つの要因パラメータが基準値から変化している場合には、それら二つの要因パラメータの影響度は０～１の間の値となる。このように、要因パラメータの影響度は、作動性能値の低下（作動時間の増加）に対する影響の大きさを相対的に表す無次元指標として用いられる。なお、影響度の表示方法は、０～１の値で表示してもよいし、図示するように、影響度に１００を乗算して百分率の形式で表示してもよい。
【0130】
図６Ｂに示すステップＳ１０７において、作業者は、診断結果画面１６４の表示内容を確認し、ブーム系統のメンテナンス作業の要否を判断する。作業者は、メンテナンス作業が必要と判断した場合には、メンテナンスの対象機器を特定する。
【0131】
なお、メンテナンスの優先順位を視覚的に判断し易くするため、コントローラ１１０は、影響度の大きさに応じて要因パラメータを降順に並び替えて、診断結果画面１６４に表示させてもよい。
【0132】
ブーム系統の診断が終了すると、作業者は、診断結果画面１６４の終了ボタン１６４ａ（図１０参照）を操作する。終了ボタン１６４ａが操作された場合、表示制御部１０４は、再び診断対象選択画面１６１を表示装置６２ａに表示させる。作業者は必要に応じて「アーム系統」、「バケット系統」、「旋回系統」のいずれかを選択し、上記と同じ手順にしたがって油圧ショベル１の診断を実行する。なお、アーム系統、バケット系統及び旋回系統の診断の手順は、ブーム系統の診断の手順と同様であるので、説明を省略する。
【0133】
上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。
【0134】
（１）油圧ショベル１は、作動油を吐出する油圧ポンプ２２と、油圧ポンプ２２から吐出される作動油によって駆動される油圧アクチュエータ（例えば、ブームシリンダ１３）と、油圧アクチュエータの操作装置６１と、中立位置で油圧ポンプ２２から吐出される作動油をタンク２３に導くブリードオフ通路部２４Ｂを有するとともに、操作装置６１の操作量に応じて油圧ポンプ２２から油圧アクチュエータに供給される作動油の流量を制御する流量制御弁２４Ａと、を備える。
【0135】
油圧ショベル（作業機械）１の診断装置は、油圧ショベル１の操作手順を表示する表示装置６２ａと、油圧ショベル１の状態量を検出するセンサ（１０Ａ，２１Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２５，２６Ａ）から操作手順にしたがって油圧ショベル１が操作されている間の状態量を取得し、油圧ショベル１の状態量に基づいて油圧ショベル１の作動性能を診断するコントローラ１１０と、を備える。なお、表示装置６２ａは、コントローラ１１０によって診断された診断結果の画像を出力する出力装置として機能する。本実施形態に係るコントローラ１１０は、油圧ショベル１の操作手順にしたがって油圧ショベル１が動かされたときの油圧アクチュエータの作動時間を作動性能値として計測する。具体的には、コントローラ１１０は、所定の作動範囲だけ油圧アクチュエータを動作させるのに要した時間を作動性能値として計測する。
【0136】
コントローラ１１０は、油圧ショベル１の操作手順にしたがって油圧ショベル１が動かされているときに、油圧ショベル１に設けられたセンサ（１０Ａ，２１Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２５，２６Ａ）によって検出されたセンサ値を取得する。コントローラ１１０は、センサ（１０Ａ，２１Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２５，２６Ａ）によって検出される複数の状態量に基づいて、油圧ショベル１の所定の作動性能を示す作動性能値（例えば、ブームシリンダ１３の作動時間）と、作動性能値に影響を与える複数の要因パラメータと、を測定する。
【0137】
本実施形態に係るコントローラ１１０は、油圧ショベル１の操作手順にしたがって油圧ショベル１が動かされているときにセンサ（１０Ａ，２１Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２５，２６Ａ）によって検出された複数の状態量に基づいて、油圧ポンプ２２の回転速度、油圧ポンプ２２の吐出容量（ポンプ容積）、作動油の漏れ流量、及びブリードオフ流量のそれぞれを複数の要因パラメータとして測定する。コントローラ１１０は、複数の要因パラメータの測定値Ｎ，ｑ，Ｑｌ，Ｑｂと、複数の要因パラメータ毎に予め定められた基準値Ｎｎ，ｑｎ，Ｑｌｎ，Ｑｂｎとに基づいて、複数の要因パラメータのそれぞれにおける作動性能値に与える影響度Ｚを演算する。
【0138】
コントローラ１１０は、演算した作動性能値及び影響度Ｚを表示装置６２ａに出力する。表示装置６２ａは、作動性能値及び影響度Ｚを表示画面に表示する。つまり、コントローラ１１０は、表示装置６２ａを制御し、作動性能値である油圧アクチュエータの作動時間、及び影響度Ｚ（Ｎ），Ｚ（ｑ），Ｚ（Ｑｌ），Ｚ（Ｑｂ）を表示装置６２ａによって出力させる。
【0139】
したがって、作業者は、複数の要因パラメータのうち、油圧ショベル１の作動性能値に与える影響度の大きい要因パラメータを知ることができ、メンテナンス対象機器を容易かつ迅速に特定することができる。これにより、作業者は、メンテナンススケジュールの計画を適切に立てることができ、メンテナンス作業の効率を向上することができる。メンテナンス作業の時間を低減することができるため、油圧ショベル１の稼働時間を増やすことができる。その結果、油圧ショベル１による掘削等の作業の効率を向上することができる。
【0140】
（２）コントローラ１１０は、作動性能値（ブーム作動時間Ｔ（１７１））とともに、複数の要因パラメータ毎の影響度（１７５）を表示装置６２ａの一の画面に表示させる（図１０参照）。ここで、作動性能値と影響度を異なる画面に表示させる場合、画面を切り替える必要が生じる。これに対して、本実施形態では、一の画面に作動性能値と影響度が表示されるため、作業者は、画面の切り替え操作が不要であるとともに、両者の関係を容易に把握することができる。
【0141】
（３）コントローラ１１０は、複数の要因パラメータ毎に、測定値（平均値）、影響度、及び基準値を表示装置６２ａの一の画面に並べて表示させる（図１０参照）。この構成によれば、作業者は、要因パラメータ毎の正常度合い（実測した要因パラメータの基準値からのずれ）を容易に判断することができる。その結果、作業者は、メンテンナンス対象機器の特定及びメンテナンススケジュールの計画をより適切に行うことができる。
【0142】
＜第２実施形態＞
図１１及び図１２を参照して、本発明の第２実施形態に係る診断装置２００について説明する。図１１は、第２実施形態に係る診断装置２００のコントローラ２１０の機能ブロック図である。図１２は、第２実施形態に係る診断装置２００の表示装置６２ａに表示される診断結果画面２６４の一例について示す図である。なお、第１実施形態で説明した構成と同一もしくは相当する構成には同一の参照記号を付し、相違点を主に説明する。
図１１及び図１２を参照して、本発明の第２実施形態に係る診断装置２００について説明する。図１１は、第２実施形態に係る診断装置２００のコントローラ２１０の機能ブロック図である。図１２は、第２実施形態に係る診断装置２００の表示装置６２ａに表示される診断結果画面２６４の一例について示す図である。なお、第１実施形態で説明した構成と同一もしくは相当する構成には同一の参照記号を付し、相違点を主に説明する。
【0143】
本第２実施形態に係るコントローラ２１０は、入力装置６２ｂから入力される信号に基づいて、複数の要因パラメータの中から１つ以上の要因パラメータを選択し、選択された要因パラメータが、測定値から基準値に回復した場合の作動性能値の回復量を演算する。つまり、コントローラ２１０は、選択した要因パラメータの影響度を０（ゼロ）とした場合の作動性能値の回復量を演算する。コントローラ２１０は、演算した回復量を表示装置６２ａによって出力させる。
【0144】
具体的には、コントローラ２１０は、選択された要因パラメータが測定値から基準値に回復した場合の作動性能値（作動時間）の回復量ΔＴｒを以下の式（１１）により演算し、演算した回復量ΔＴｒを表示装置６２ａによって出力させる。
【0145】
【数11】
【0146】
ここで、Ｎ´は、複数の要因パラメータの中から油圧ポンプ２２の回転速度が選択された場合には油圧ポンプ２２の回転速度の基準値Ｎｎであり、複数の要因パラメータの中から油圧ポンプ２２の回転速度が選択されていない場合には油圧ポンプ２２の回転速度の測定値Ｎである。ｑ´は、複数の要因パラメータの中から油圧ポンプ２２の吐出容量が選択された場合には油圧ポンプ２２の吐出容量の基準値ｑｎであり、複数の要因パラメータの中から油圧ポンプ２２の吐出容量が選択されていない場合には油圧ポンプ２２の吐出容量の測定値ｑである。Ｑｌ´は、複数の要因パラメータの中から作動油の漏れ流量が選択された場合には作動油の漏れ流量の基準値Ｑｌｎであり、複数の要因パラメータの中から作動油の漏れ流量が選択されていない場合には作動油の漏れ流量の測定値Ｑｌである。Ｑｂ´は、複数の要因パラメータの中からブリードオフ流量が選択された場合にはブリードオフ流量の基準値Ｑｂｎであり、複数の要因パラメータの中からブリードオフ流量が選択されていない場合にはブリードオフ流量の測定値Ｑｂである。
【0147】
この構成によれば、作業者は、任意の要因パラメータを選択し、選択した要因パラメータが測定値から基準値に回復した場合の回復量を確認することができる。したがって、作業者は、メンテナンスをした場合に期待できる効果を容易に把握することができ、メンテナンス計画を適切に立てることができる。また、この構成によれば、複数の要因パラメータを組み合わせて選択することができるので、単一の要因パラメータしか選択できない場合に比べて、より容易にメンテナンス計画を立てることができる。
【0148】
以下、図１１及び図１２を参照して、第２実施形態に係るコントローラ２１０の機能及び表示装置６２ａに表示される診断結果画面２６４の具体例について説明する。図１１に示すように、コントローラ２１０は、第１実施形態で説明したコントローラ１１０の機能に加え、回復量演算部２０５及び選択部２０６としての機能を備える。選択部２０６は、入力装置６２ｂから入力される信号に基づいて、複数の要因パラメータの中から１つ以上の要因パラメータを選択する。
【0149】
図１２に示すように、表示装置６２ａに表示される診断結果画面２６４には、各要因パラメータに対応する選択ボックス２８１ａ，２８１ｂ，２８１ｃ，２８１ｄと、効果算出ボタン２８２と、期待効果表示部２８３と、が含まれる。作業者がタッチパネルモニタ６２の選択ボックス２８１ａ，２８１ｂ，２８１ｃ，２８１ｄをタッチ操作すると、選択部２０６は、タッチ操作された選択ボックスに対応する要因パラメータを回復量の演算対象として選択する。例えば、選択ボックス２８１ａがタッチ操作されると、選択部２０６は、油圧ポンプ２２の回転速度を選択する。また、表示制御部２０４は、油圧ポンプ２２の回転速度が選択された場合、選択されたことを示すチェックマークを選択ボックス２８１ａに表示させる。
【0150】
選択部２０６は、効果算出ボタン２８２がタッチ操作されたか否かを判定する。回復量演算部２０５は、選択部２０６によって効果算出ボタン２８２がタッチ操作されたと判定されると、選択部２０６により選択された要因パラメータの影響度Ｚを０（ゼロ）とした場合の回復量を演算する。回復量は、測定部１０２により演算された作動時間（作動性能値）と、選択された要因パラメータの影響度Ｚを０（ゼロ）とした場合の作動時間（作動性能値）との差に相当する。
【0151】
回復量演算部２０５は、油圧ポンプ２２の回転速度のみが選択された場合、以下の式（１２）により、油圧ポンプ２２の回転速度が測定値Ｎから基準値Ｎｎに回復した場合の回復量（期待効果）ΔＴｒ（Ｎ）を演算する。
【0152】
【数12】
【0153】
回復量演算部２０５は、油圧ポンプ２２の吐出容量のみが選択された場合、以下の式（１３）により、油圧ポンプ２２の吐出容量が測定値ｑから基準値ｑｎに回復した場合の回復量（期待効果）ΔＴｒ（ｑ）を演算する。
【0154】
【数13】
【0155】
回復量演算部２０５は、作動油の漏れ流量のみが選択された場合、以下の式（１４）により、作動油の漏れ流量が測定値Ｑｌから基準値Ｑｌｎに回復した場合の回復量（期待効果）ΔＴｒ（Ｑｌ）を演算する。
【0156】
【数14】
【0157】
回復量演算部２０５は、ブリードオフ流量のみが選択された場合、以下の式（１５）により、ブリードオフ流量が測定値Ｑｂから基準値Ｑｂｎに回復した場合の回復量（期待効果）ΔＴｒ（Ｑｂ）を演算する。
【0158】
【数15】
【0159】
表示制御部２０４は、回復量演算部２０５により回復量が演算されると、演算された回復量を表示装置６２ａに出力する。表示装置６２ａは、入力された回復量を期待効果表示部２８３に表示する。
【0160】
回復量演算部２０５は、選択部２０６により複数の要因パラメータが選択されている場合の回復量も演算する。例えば、回復量演算部２０５は、以下の式（１６）により、作動油の漏れ流量及びブリードオフ流量のそれぞれが測定値Ｑｌ，Ｑｂから基準値Ｑｌｎ，Ｑｂｎに回復した場合の回復量（期待効果）ΔＴｒ（Ｑｌ，Ｑｂ）を演算する。
【0161】
【数16】
【0162】
なお、コントローラ２１０は、選択された要因パラメータを回復させる際にメンテナンスの対象となる機器の候補を表示装置６２ａに表示させてもよい。図１３は、第２実施形態に係る診断装置２００の表示装置６２ａに表示される診断結果画面３６４の別の例について示す図である。図１３に示すように、表示制御部２０４は、効果算出ボタン２８２が操作されると、選択されている要因パラメータを回復させるためのメンテナンス対象機器の候補を、診断結果画面３６４の候補表示部３８４に表示させる。
【0163】
不揮発性メモリ１１２には、要因パラメータとメンテナンス対象機器の候補が紐付けられて記憶されている。要因パラメータとしての油圧ポンプ２２の回転速度には、メンテナンス対象機器の候補として、エンジン２１が紐づいて記憶されている。要因パラメータとしての油圧ポンプ２２の吐出容量には、メンテナンス対象機器の候補として、レギュレータ２２Ａ、パイロットポンプ、及びパイロットリリーフバルブ２９が記憶されている。要因パラメータとしての作動油の漏れ流量には、メンテナンス対象機器の候補として、油圧ポンプ２２及び油圧アクチュエータが記憶されている。要因パラメータとしてのブリードオフ流量には、メンテナンス対象機器の候補として、比例制御弁２６、コントロールバルブ２４、パイロットポンプ、及びパイロットリリーフバルブ２９が記憶されている。
【0164】
このように、メンテナンス対象機器の候補が表示装置６２ａに表示されるため、経験の浅い作業者であってもメンテナンス計画を適切に立てることができる。
【0165】
次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、上述の異なる実施形態で説明した構成同士を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせることも可能である。
【0166】
＜変形例１＞
上記実施形態では、コントローラ１１０，２１０が、測定範囲において所定の制御周期で繰り返し演算された要因パラメータの平均値を測定値として表示させる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。コントローラ１１０，２１０は、測定範囲において所定の制御周期で繰り返し演算された要因パラメータの最小値、あるいは最大値を測定値として表示させてもよい。
上記実施形態では、コントローラ１１０，２１０が、測定範囲において所定の制御周期で繰り返し演算された要因パラメータの平均値を測定値として表示させる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。コントローラ１１０，２１０は、測定範囲において所定の制御周期で繰り返し演算された要因パラメータの最小値、あるいは最大値を測定値として表示させてもよい。
【0167】
＜変形例２＞
上記実施形態では、タッチパネルモニタ６２が診断結果（情報）を出力する出力装置として機能する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。油圧ショベル１の診断を行う際の操作手順を表示するタッチパネルモニタ６２とは別に、診断結果を出力する出力装置が設けられていてもよい。例えば、診断装置１００，２００は、出力装置として、診断結果を音声で出力するスピーカなどの音声出力装置を備えていてもよい。また、診断装置１００，２００は、出力装置として、診断結果を紙に印刷して出力する印刷装置を備えていてもよい。さらに、診断装置１００，２００は、出力装置として、診断結果を外部情報端末に送信する通信装置を備えていてもよい。この場合、外部情報端末の表示部に、診断結果を表す画面（図１０、図１２、図１３参照）が表示される。
上記実施形態では、タッチパネルモニタ６２が診断結果（情報）を出力する出力装置として機能する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。油圧ショベル１の診断を行う際の操作手順を表示するタッチパネルモニタ６２とは別に、診断結果を出力する出力装置が設けられていてもよい。例えば、診断装置１００，２００は、出力装置として、診断結果を音声で出力するスピーカなどの音声出力装置を備えていてもよい。また、診断装置１００，２００は、出力装置として、診断結果を紙に印刷して出力する印刷装置を備えていてもよい。さらに、診断装置１００，２００は、出力装置として、診断結果を外部情報端末に送信する通信装置を備えていてもよい。この場合、外部情報端末の表示部に、診断結果を表す画面（図１０、図１２、図１３参照）が表示される。
【0168】
＜変形例３＞
上記実施形態では、油圧ショベル１が、表示装置兼入力装置としてのタッチパネルモニタ６２を備える例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。油圧ショベル１は、表示装置６２ａと、入力装置６２ｂとを個別に備えていてもよい。
上記実施形態では、油圧ショベル１が、表示装置兼入力装置としてのタッチパネルモニタ６２を備える例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。油圧ショベル１は、表示装置６２ａと、入力装置６２ｂとを個別に備えていてもよい。
【0169】
＜変形例４＞
上記実施形態では、コントローラ１１０，２１０が、ブリードオフ流量テーブル（図５参照）を用いて、ブリードオフ流量を演算する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。センタバイパスライン１７上に流量センサを設け、コントローラ１１０，２１０が、流量センサの検出結果に基づき、流量制御弁２４Ａのブリードオフ通路部２４Ｂを通過するブリードオフ流量を演算してもよい。
上記実施形態では、コントローラ１１０，２１０が、ブリードオフ流量テーブル（図５参照）を用いて、ブリードオフ流量を演算する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。センタバイパスライン１７上に流量センサを設け、コントローラ１１０，２１０が、流量センサの検出結果に基づき、流量制御弁２４Ａのブリードオフ通路部２４Ｂを通過するブリードオフ流量を演算してもよい。
【0170】
＜変形例５＞
上記実施形態では、診断装置１００，２００が油圧ショベル１に搭載される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。診断装置１００，２００は、油圧ショベル１の外部に設けられていてもよい。この場合、油圧ショベル１に搭載されるコントローラは、取得したセンサ値を通信装置を介して、外部端末装置に送信する。外部端末装置のコントローラは、取得したセンサ値に基づいて、上記実施形態と同様、作動性能値及び要因パラメータを測定し、その測定結果に基づいて要因パラメータの影響度を演算する。外部端末装置のコントローラは、作動性能値（作動時間）及び影響度を外部端末装置の表示装置に表示させる。
上記実施形態では、診断装置１００，２００が油圧ショベル１に搭載される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。診断装置１００，２００は、油圧ショベル１の外部に設けられていてもよい。この場合、油圧ショベル１に搭載されるコントローラは、取得したセンサ値を通信装置を介して、外部端末装置に送信する。外部端末装置のコントローラは、取得したセンサ値に基づいて、上記実施形態と同様、作動性能値及び要因パラメータを測定し、その測定結果に基づいて要因パラメータの影響度を演算する。外部端末装置のコントローラは、作動性能値（作動時間）及び影響度を外部端末装置の表示装置に表示させる。
【0171】
この構成では、油圧ショベル１を遠隔で操作する場合に、外部端末装置の表示装置に表示される操作手順にしたがって油圧ショベル１を動かすことができる。これにより、油圧ショベル１に作業者が搭乗しない場合であっても油圧ショベル１の診断を行うことができる。
【0172】
＜変形例６＞
第２実施形態では、入力装置６２ｂが操作されることにより、任意の要因パラメータが回復量の演算対象として選択される例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。コントローラ２１０は、複数の要因パラメータの中から予め定められている所定の要因パラメータの影響度を０（ゼロ）とした場合の作動性能値の回復量を演算し、回復量を表示装置６２ａの表示画面に表示させてもよい。また、コントローラ２１０は、複数の要因パラメータの中で影響度が最も大きい要因パラメータを回復量の演算対象として選択してもよい。これにより、他の要因パラメータに比べて作動性能値に与える影響度が大きい要因パラメータの回復量が、作業者の選択によらずに、表示装置６２ａの表示画面に表示される。本変形例によれば、作業者の選択操作の手間を省略することができる。
第２実施形態では、入力装置６２ｂが操作されることにより、任意の要因パラメータが回復量の演算対象として選択される例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。コントローラ２１０は、複数の要因パラメータの中から予め定められている所定の要因パラメータの影響度を０（ゼロ）とした場合の作動性能値の回復量を演算し、回復量を表示装置６２ａの表示画面に表示させてもよい。また、コントローラ２１０は、複数の要因パラメータの中で影響度が最も大きい要因パラメータを回復量の演算対象として選択してもよい。これにより、他の要因パラメータに比べて作動性能値に与える影響度が大きい要因パラメータの回復量が、作業者の選択によらずに、表示装置６２ａの表示画面に表示される。本変形例によれば、作業者の選択操作の手間を省略することができる。
【0173】
以上のとおり、第２実施形態及び本変形例に係るコントローラ２１０は、複数の要因パラメータの中のいずれかが、測定値から基準値に回復した場合の作動性能値の回復量を演算し、回復量を表示装置６２ａによって出力させる。この構成によれば、作業者は、メンテナンスをした場合に期待できる効果を容易に把握することができる。したがって、回復量を出力しない診断装置に比べて、作業者は、メンテナンス計画をより適切に立てることができる。
【0174】
＜変形例７＞
上記実施形態では、ブーム系統、アーム系統、バケット系統、及び旋回系統の中から一つを選択し、ブーム系統が選択された場合には、ブーム系統の診断を行い、その診断結果を表示装置６２ａに表示する例について説明した。しかしながら、本発明は、これに限定されない。例えば、第２実施形態において、コントローラ２１０は、ブーム系統の診断結果画面２６４に、選択ボックス２８１ａ～２８１ｄにより選択された要因パラメータが測定値から基準値に回復した場合に、アーム系統、バケット系統及び旋回系統などの他の系統においても回復が見込める場合、そのことを示すメッセージを表示させてもよい。
上記実施形態では、ブーム系統、アーム系統、バケット系統、及び旋回系統の中から一つを選択し、ブーム系統が選択された場合には、ブーム系統の診断を行い、その診断結果を表示装置６２ａに表示する例について説明した。しかしながら、本発明は、これに限定されない。例えば、第２実施形態において、コントローラ２１０は、ブーム系統の診断結果画面２６４に、選択ボックス２８１ａ～２８１ｄにより選択された要因パラメータが測定値から基準値に回復した場合に、アーム系統、バケット系統及び旋回系統などの他の系統においても回復が見込める場合、そのことを示すメッセージを表示させてもよい。
【0175】
＜変形例８＞
上記実施形態では、油圧シリンダ１３～１５、旋回モータ３Ａの作動性能を診断する例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。本発明は、下部走行体２を走行させる走行用の油圧モータである走行モータの作動性能の診断に適用してもよい。例えば、診断装置は、下部走行体２が所定距離だけ走行するのに要した時間を走行モータの作動時間として測定する。また、作動時間を作動性能値として測定する場合に限られることもない。診断装置は、所定の操作量で操作したときの走行モータの回転速度を作動性能値として測定してもよい。
上記実施形態では、油圧シリンダ１３～１５、旋回モータ３Ａの作動性能を診断する例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。本発明は、下部走行体２を走行させる走行用の油圧モータである走行モータの作動性能の診断に適用してもよい。例えば、診断装置は、下部走行体２が所定距離だけ走行するのに要した時間を走行モータの作動時間として測定する。また、作動時間を作動性能値として測定する場合に限られることもない。診断装置は、所定の操作量で操作したときの走行モータの回転速度を作動性能値として測定してもよい。
【0176】
＜変形例９＞
上記実施形態で説明したコントローラ１１０，２１０の機能は、それらの一部または全部をハードウェア（例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等）で実現してもよい。
上記実施形態で説明したコントローラ１１０，２１０の機能は、それらの一部または全部をハードウェア（例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等）で実現してもよい。
【0177】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。上述した実施形態及び変形例は本発明を理解し易く説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ある実施形態、変形例の構成の一部を他の実施形態、変形例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態、変形例の構成に他の実施形態、変形例の構成を加えることも可能である。なお、図中に示した制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上で必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【0178】
また、上記実施形態では、作業機械が油圧ショベル１である例について説明したが、本発明は、ホイール式ショベル、ホイールローダ、フォークリフトなど、種々の作業機械に適用することができる。
【符号の説明】
【0179】
１…油圧ショベル（作業機械）、２…下部走行体、３…旋回装置、３Ａ…旋回モータ（油圧アクチュエータ）、４…上部旋回体、４Ａ…旋回角度センサ（センサ）、９…作業装置、１０…ブーム（駆動対象部材）、１０Ａ…ブーム角度センサ（センサ）、１１…アーム（駆動対象部材）、１１Ａ…アーム角度センサ（センサ）、１２…バケット（駆動対象部材）、１２Ａ…バケット角度センサ（センサ）、１３…ブームシリンダ（油圧シリンダ、油圧アクチュエータ）、１４…アームシリンダ（油圧シリンダ、油圧アクチュエータ）、１５…バケットシリンダ（油圧シリンダ、油圧アクチュエータ）、１７…センタバイパスライン、２１…エンジン、２１Ａ…エンジン速度センサ（センサ）、２２…油圧ポンプ、２２Ａ…レギュレータ、２２Ｂ…圧力センサ（センサ）、２２Ｃ…傾転角度センサ（センサ）、２３…タンク、２３Ａ…作動油温度センサ（センサ）、２４…コントロールバルブ、２４Ａ…流量制御弁、２４Ｂ…ブリードオフ通路部、２４ＰＡ，２４ＰＢ…パイロット受圧部、２５…圧力センサ（センサ）、２６…比例制御弁、２６Ａ…圧力センサ（センサ）、２７…パイロットライン、２８…パイロット油圧源、２９…パイロットリリーフバルブ、６１…操作装置、６１ａ…操作レバー、６１ｂ…操作量センサ（センサ）、６２…タッチパネルモニタ、６２ａ…表示装置（出力装置）、６２ｂ…入力装置、６３…エンジンコントロールダイヤル、１００…診断装置、１０１…診断条件判定部、１０２…測定部、１０３…影響度演算部、１０４…表示制御部、１１０…コントローラ、１１１…処理装置、１１２…不揮発性メモリ、１１３…揮発性メモリ、１６１…診断対象選択画面、１６２…診断準備画面、１６３…操作指示画面、１６４…診断結果画面、２００…診断装置、２０４…表示制御部、２０５…回復量演算部、２０６…選択部、２１０…コントローラ、２６４…診断結果画面、２８１ａ，２８１ｂ，２８１ｃ，２８１ｄ…選択ボックス、３６４…診断結果画面
【要約】
【課題】メンテナンス対象機器の特定を容易に行うことができ、メンテナンス作業の効率を向上可能な作業機械の診断装置を提供する。
【解決手段】作業機械の診断装置は、作業機械の操作手順を表示する表示装置と、作業機械の状態量を検出するセンサから操作手順にしたがって作業機械が操作されている間の状態量を取得し、作業機械の状態量に基づいて作業機械の作動性能を診断するコントローラと、診断結果を出力する出力装置とを備える。コントローラは、センサによって検出される複数の状態量に基づいて、作業機械の所定の作動性能を示す作動性能値と、作動性能値に影響を与える複数の要因パラメータとを測定し、複数の要因パラメータの測定値と、複数の要因パラメータ毎に予め定められた基準値とに基づいて、複数の要因パラメータのそれぞれにおける作動性能値に与える影響度を演算し、作動性能値及び影響度を出力装置によって出力させる。
【選択図】図４
【解決手段】作業機械の診断装置は、作業機械の操作手順を表示する表示装置と、作業機械の状態量を検出するセンサから操作手順にしたがって作業機械が操作されている間の状態量を取得し、作業機械の状態量に基づいて作業機械の作動性能を診断するコントローラと、診断結果を出力する出力装置とを備える。コントローラは、センサによって検出される複数の状態量に基づいて、作業機械の所定の作動性能を示す作動性能値と、作動性能値に影響を与える複数の要因パラメータとを測定し、複数の要因パラメータの測定値と、複数の要因パラメータ毎に予め定められた基準値とに基づいて、複数の要因パラメータのそれぞれにおける作動性能値に与える影響度を演算し、作動性能値及び影響度を出力装置によって出力させる。
【選択図】図４
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】