特許 7695901 軸継手診断装置及び軸継手診断方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-06-11

(45)【発行日】2025-06-19

(54)【発明の名称】軸継手診断装置及び軸継手診断方法

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/00 20060101AFI20250612BHJP

   F16D 3/12 20060101ALI20250612BHJP

   F16D 3/68 20060101ALI20250612BHJP

   E02F 9/26 20060101ALI20250612BHJP

【ＦＩ】

E02F9/00 D

F16D3/12 A

F16D3/68

E02F9/26 B

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022008787

(22)【出願日】2022-01-24

(65)【公開番号】P2023107537

(43)【公開日】2023-08-03

【審査請求日】2024-09-09

(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】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】レ ティエンチエン

(72)【発明者】

【氏名】横山 尚

(72)【発明者】

【氏名】猪瀬 聡志

(72)【発明者】

【氏名】國岡 昭吾

【審査官】湯本 照基

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０７２０３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０６７６１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１８０６０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２８４９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０５６８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００３３１７１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｆ ９／００

Ｆ１６Ｄ ３／１２

Ｆ１６Ｄ ３／６８

Ｅ０２Ｆ ９／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原動機の動力を出力する駆動軸と、前記動力が前記駆動軸から伝達されることにより駆動される従動機の従動軸とを連結する軸継手の摩耗状況を診断する軸継手診断装置であって、
前記原動機の回転数を変化させた場合の前記原動機の稼働音を取得する稼働音取得部と、
前記稼働音取得部により取得された前記稼働音に含まれる異常音成分を特徴量として抽出する特徴量抽出部と、
前記異常音成分と前記摩耗状況との関係を示す摩耗モデルを取得する摩耗モデル取得部と、
前記特徴量抽出部により抽出された前記異常音成分と、前記摩耗モデル取得部により取得された前記摩耗モデルとに基づいて、前記摩耗状況を診断する摩耗状況診断部と、を備える
ことを特徴とする軸継手診断装置。

【請求項2】

前記軸継手は、建設機械に搭載された弾性体軸継手であり、
前記稼働音取得部は、前記原動機が最低回転数にて稼働中の前記建設機械をキーオフした場合の前記稼働音を取得し、
前記特徴量抽出部は、前記建設機械をキーオフしてから前記稼働音の振幅が収束するまでの期間において所定の閾値を超えた前記稼働音の振幅を前記異常音成分として抽出する
ことを特徴とする請求項１に記載の軸継手診断装置。

【請求項3】

前記摩耗モデル取得部は、前記軸継手に含まれる弾性体の摩耗量と前記異常音成分の発生間隔との関係を示す前記摩耗モデルを取得し、
前記摩耗状況診断部は、前記特徴量抽出部により抽出された前記異常音成分の発生間隔を、前記摩耗モデル取得部により取得された前記摩耗モデルに適用することによって、前記弾性体の前記摩耗量を推定する
ことを特徴とする請求項２に記載の軸継手診断装置。

【請求項4】

前記稼働音取得部、前記特徴量抽出部、前記摩耗モデル取得部及び前記摩耗状況診断部は、携帯端末に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の軸継手診断装置。

【請求項5】

前記稼働音取得部は、携帯端末に設けられており、
前記特徴量抽出部、前記摩耗モデル取得部及び前記摩耗状況診断部は、前記携帯端末と通信可能なサーバ装置に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の軸継手診断装置。

【請求項6】

前記軸継手は、建設機械に搭載されており、
前記稼働音取得部、前記特徴量抽出部、前記摩耗モデル取得部及び前記摩耗状況診断部は、前記建設機械に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の軸継手診断装置。

【請求項7】

前記軸継手は、建設機械に搭載されており、
前記稼働音取得部は、前記建設機械に設けられており、
前記特徴量抽出部、前記摩耗モデル取得部及び前記摩耗状況診断部は、前記建設機械と通信可能なサーバ装置に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の軸継手診断装置。

【請求項8】

原動機の動力を出力する駆動軸と、前記動力が前記駆動軸から伝達されることにより駆動される従動機の従動軸とを連結する軸継手の摩耗状況を診断する軸継手診断方法であって、
前記原動機の回転数を変化させた場合の前記原動機の稼働音を取得することと、
取得された前記稼働音に含まれる異常音成分を特徴量として抽出することと、
前記異常音成分と前記摩耗状況との関係を示す摩耗モデルと、前記特徴量として抽出された前記異常音成分とに基づいて、前記摩耗状況を診断することと、を含む
ことを特徴とする軸継手診断方法。

【請求項9】

前記軸継手は、建設機械に搭載された弾性体軸継手であり、
前記稼働音を取得することは、前記原動機が最低回転数にて稼働中の前記建設機械をキーオフした場合の前記稼働音を取得することであり、
前記異常音成分を抽出することは、前記建設機械をキーオフしてから前記稼働音の振幅が収束するまでの期間において所定の閾値を超えた前記稼働音の振幅を前記異常音成分として抽出することである、
ことを特徴とする請求項８に記載の軸継手診断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軸継手診断装置及び軸継手診断方法に関する。

【背景技術】

【0002】

建設機械には、原動機（例えばエンジン）の動力を出力する駆動軸（例えばエンジンの出力軸）と、当該動力が原動機の駆動軸から伝達されることにより駆動される従動機（例えば油圧ポンプ）の従動軸（例えば油圧ポンプの回転軸）とを連結する軸継手が搭載されている。

【0003】

建設機械に搭載される軸継手としては、原動機の駆動軸から出力された動力を、弾性体を介して従動機の従動軸に伝達する軸継手（「弾性体軸継手」とも称する）が多い。この種の軸継手は、駆動軸の中心軸線と従動軸の中心軸線とのずれや、原動機のトルク変動等を、弾性体の弾性変形によって吸収することができるので、原動機と従動機との間で円滑なトルクの伝達が可能となる。

【0004】

軸継手では、経年劣化、疲労による変形等に伴って、弾性体が摩耗する。弾性体が摩耗すると、原動機と従動機との間で円滑なトルクの伝達が難しくなったり、場合によっては軸折損等の故障が発生したりする可能性がある。よって、軸継手の摩耗状況を診断して、適切なタイミングで弾性体を交換することが望ましい。

【0005】

軸継手の摩耗状況の診断方法として、原動機と従動機との連結を解除して軸継手を分解し弾性体を診断する方法が考えられる。しかし、この診断方法は、原動機と従動機との連結を解除することに伴い、例えば、従動機に取り付けられた油圧配管等を取り外す作業、診断後に当該配管を取り付ける作業、及び、作動油の処理作業等の、煩雑な作業を行う必要がある。加えて、この診断方法は、従動機を吊り上げるクレーン設備を準備する必要があると共に、作業場所も制限される。よって、この診断方法は、軸継手の摩耗状況を精確に診断できるとしても、作業性及びコスト等の観点から改善の余地がある。

【0006】

これに対し、特許文献１には、軸継手の弾性体の外周面に対して診断用の突起を設けて、弾性体の寿命を診断する方法が開示されている。特許文献１に開示の方法では、弾性体が摩耗すると、弾性体に係合された駆動軸側ブロックと従動軸側ブロックとが接近し当該突起を押圧することを利用して、当該突起が破断しているかを視認することによって、弾性体の交換が必要か否かを判定する。

【0007】

また、特許文献２には、設定温度以上になると所定形状に変形するように設計・製作された形状記憶合金製の回転片を軸継手に設けて、回転片の変形程度を測定することによって、軸継手の劣化を診断する方法が開示されている。特許文献２に開示の方法では、軸継手内の摺動部がシール等の劣化や給油不足により潤滑不良となり発熱する現象を利用することによって、当該摺動部が異常に温度上昇したかを検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２０１５－７２０３２号公報

【文献】特開平８－２８４９６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、これらの特許文献に開示の方法では、何れも、軸継手の摩耗状況が深刻な段階に至った場合に限って、例えば、弾性体に係合された駆動軸側ブロックと従動軸側ブロックとが接近する程に深刻な段階に至った場合に限って、軸継手の摩耗状況を診断することができる。これらの特許文献に開示の方法では、軸継手の摩耗に対する対策を講じる前に、軸折損等の故障が発生する可能性がある。よって、軸継手の摩耗状況を容易且つ精細に診断する技術が求められている。

【0010】

上記事情に鑑みて、本発明は、軸継手の摩耗状況を容易且つ精細に診断することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために、本発明に係る軸継手診断装置は、原動機の動力を出力する駆動軸と、前記動力が前記駆動軸から伝達されることにより駆動される従動機の従動軸とを連結する軸継手の摩耗状況を診断する軸継手診断装置であって、前記原動機の回転数を変化させた場合の前記原動機の稼働音を取得する稼働音取得部と、前記稼働音取得部により取得された前記稼働音に含まれる異常音成分を特徴量として抽出する特徴量抽出部と、前記異常音成分と前記摩耗状況との関係を示す摩耗モデルを取得する摩耗モデル取得部と、前記特徴量抽出部により抽出された前記異常音成分と、前記摩耗モデル取得部により取得された前記摩耗モデルとに基づいて、前記摩耗状況を診断する摩耗状況診断部と、を備えることを特徴とする。

【0012】

本発明に係る軸継手診断方法は、原動機の動力を出力する駆動軸と、前記動力が前記駆動軸から伝達されることにより駆動される従動機の従動軸とを連結する軸継手の摩耗状況を診断する軸継手診断方法であって、前記原動機の回転数を変化させた場合の前記原動機の稼働音を取得することと、取得された前記稼働音に含まれる異常音成分を特徴量として抽出することと、前記異常音成分と前記摩耗状況との関係を示す摩耗モデルと、前記特徴量として抽出された前記異常音成分とに基づいて、前記摩耗状況を診断することと、を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、軸継手の摩耗状況を容易且つ精細に診断することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】軸継手の構成を模式的に示す分解斜視図。

【図2】実施形態１の軸継手診断装置の機能的構成を示すブロック図。

【図3】図３（ａ）は軸継手の摩耗が進行前である場合の原動機の稼働音を示す図、図３（ｂ）は軸継手の摩耗がある程度進行した場合の原動機の稼働音を示す図。

【図4】摩耗モデルを説明する図。

【図5】図２に示す軸継手診断装置を用いた軸継手診断方法を示すフローチャート。

【図6】実施形態２の軸継手診断装置の機能的構成を示すブロック図。

【図7】実施形態３の軸継手診断装置の機能的構成を示すブロック図。

【図8】実施形態４の軸継手診断装置の機能的構成を示すブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。各実施形態において同一の符号を付された構成については、特に言及しない限り、各実施形態において同様の機能を有し、その説明を省略する。

【0016】

［実施形態１］
図１～図５を用いて実施形態１の軸継手診断装置１について説明する。

【0017】

図１は、軸継手８０の構成を模式的に示す分解斜視図である。

【0018】

軸継手８０は、原動機６０（例えばエンジン）の動力を出力する駆動軸６１（例えばエンジンの出力軸）と、当該動力が駆動軸６１から伝達されることにより駆動される従動機７０（例えば油圧ポンプ）の従動軸７１（例えば油圧ポンプの回転軸）とを連結する軸継手である。

【0019】

図１に示す軸継手８０は、原動機６０の駆動軸６１から出力された動力を、弾性体８５を介して従動機７０の従動軸７１に伝達する弾性体軸継手である。軸継手８０は、駆動軸６１の中心軸線と従動軸７１の中心軸線とのずれや、原動機６０のトルク変動等を、弾性体８５の弾性変形によって吸収する。軸継手８０は、油圧ショベル等の建設機械に搭載された弾性体軸継手である。

【0020】

軸継手８０は、駆動軸側ブロック８１と、ハブ部材８２と、従動軸側ブロック８３と、弾性体８５とを含む。

【0021】

駆動軸側ブロック８１は、略扇形のブロック体として形成される。複数の駆動軸側ブロック８１は、駆動軸６１に設けられたフライホイール６２に対して周方向に間隔をあけてねじ等により固定されている。駆動軸側ブロック８１の外径側の周方向両側には、それぞれ周方向に延びる鍔部８１ａが設けられている。鍔部８１ａは、弾性体８５の径方向の変位を規制する。

【0022】

ハブ部材８２は、厚肉の円筒体として形成される。ハブ部材８２は、従動軸７１の外周面に対してスプライン結合により固定されている。

【0023】

従動軸側ブロック８３は、略扇形のブロック体として形成される。複数の従動軸側ブロック８３は、ハブ部材８２の外周面に対して、周方向に間隔をあけてねじ等により固定されている。従動軸側ブロック８３は、ハブ部材８２の外周面から径方向外側に突出するように設けられている。従動軸側ブロック８３の外径側の周方向両側には、それぞれ周方向に延びる鍔部８３ａが設けられている。鍔部８３ａは、弾性体８５の径方向の変位を規制する。

【0024】

弾性体８５は、ゴム等により厚肉の円筒体として形成される。弾性体８５の内周面は、ハブ部材８２を収容する収容部８６を画定する。弾性体８５の外周面には、駆動軸側ブロック８１と係合する駆動軸側係合部８７と、従動軸側ブロック８３と係合する従動軸側係合部８８とが、周方向に間隔をあけて交互に形成されている。駆動軸側係合部８７及び従動軸側係合部８８は、弾性体８５の外周面から径方向内側に向かって窪む溝状に形成されている。駆動軸側係合部８７と従動軸側係合部８８との間の部分は、駆動軸側ブロック８１と従動軸側ブロック８３とによって周方向に圧縮される圧縮部８９である。

【0025】

弾性体８５の圧縮部８９は、経年劣化、疲労による変形等に伴って摩耗し、周方向の厚さが減少する。すると、駆動軸側ブロック８１の鍔部８１ａと従動軸側ブロック８３の鍔部８３ａとが接近する。弾性体８５の圧縮部８９は、更に摩耗し、周方向の厚さが減少する。このように弾性体８５の摩耗が進行していくと、やがて鍔部８１ａと鍔部８３ａとが接触してしまい、軸折損等の故障が発生してしまう。よって、軸継手８０の摩耗状況を診断することは重要であり、適切なタイミングで弾性体８５を交換することが望ましい。

【0026】

図２は、実施形態１の軸継手診断装置１の機能的構成を示すブロック図である。

【0027】

軸継手診断装置１は、軸継手８０の摩耗状況を診断する装置である。具体的には、軸継手診断装置１は、軸継手８０に連結された原動機６０の稼働音から、軸継手８０に含まれる弾性体８５の摩耗状況を診断する装置である。

【0028】

軸継手診断装置１は、スマートフォン、タブレット端末、携帯電話、ＰＤＡ（Personal Data Assistant）等の携帯端末１０に設けられている。携帯端末１０は、演算処理を行うＣＰＵ(Central processing unit)と、演算処理手順を記述したプログラムを記憶する二次記憶装置としてのＲＯＭ（Read only memory）と、演算経過や一時的な制御変数を記憶する一次記憶装置としてのＲＡＭ（Random access memory）とを備える。軸継手診断装置１は、携帯端末１０に備えられた上記のＣＰＵ等によって構成され、ＣＰＵがプログラムを実行することによって、軸継手診断装置１の各種機能を実現する。

【0029】

軸継手診断装置１は、機械情報取得部１１と、稼働音取得部１２と、特徴量抽出部１３と、摩耗モデル取得部１４と、摩耗状況診断部１５と、診断結果出力部１６とを備える。

【0030】

機械情報取得部１１は、診断対象の軸継手８０の情報を取得する。具体的には、機械情報取得部１１は、軸継手８０の構造に応じて定められた軸継手８０の機種を特定する情報を取得する。機械情報取得部１１は、携帯端末１０の画面からユーザが軸継手８０又は建設機械の機種を入力することによって、軸継手８０の機種を特定する情報を取得することができる。

【0031】

稼働音取得部１２は、携帯端末１０に内蔵されたマイクによって構成される。稼働音取得部１２は、原動機６０の稼働音を取得（録音）する。稼働音取得部１２は、取得された稼働音を特徴量抽出部１３に出力する。原動機６０の稼働音を取得する位置は、特に限定されないが、軸継手８０が搭載された建設機械の近い位置であることが好ましい。

【0032】

稼働音取得部１２は、原動機６０の回転数を変化させた場合の原動機６０の稼働音を取得する。具体的には、稼働音取得部１２は、原動機６０が最低回転数にて稼働中（ローアイドル中）の建設機械をキーオフした場合の稼働音を取得する。原動機６０が最低回転数にて稼働中の建設機械をキーオフした場合には、原動機６０の回転数は最低回転数から０に変化する。この場合、原動機６０の稼働音の振幅は、軸継手８０の摩耗状況に応じて異なる波形を示す。原動機６０の稼働音の詳細については、図３（ａ）及び図３（ｂ）を用いて後述する。

【0033】

特徴量抽出部１３は、稼働音取得部１２により取得された稼働音に含まれる異常音成分を、軸継手８０の摩耗状況を特定するための特徴量として抽出する。異常音成分は、軸継手８０が摩耗している状況において原動機６０の回転数を変化させたことによって発生し得る。具体的には、特徴量抽出部１３は、建設機械をキーオフしてから原動機６０の稼働音の振幅が収束するまでの期間において所定の閾値を超えた稼働音の振幅を、異常音成分として抽出する。異常音成分を含む稼働音は、建設機械をキーオフしてから原動機６０の稼働音の振幅が収束するまでの期間において「カタカタ」と聞こえる音である。特徴量抽出部１３は、抽出された異常音成分を摩耗状況診断部１５に出力する。異常音成分の詳細については、図３（ａ）及び図３（ｂ）を用いて後述する。

【0034】

摩耗モデル取得部１４は、原動機６０の稼働音の異常音成分と軸継手８０の摩耗状況との関係を示す摩耗モデルを取得する。具体的には、摩耗モデル取得部１４は、軸継手８０に含まれる弾性体８５の摩耗量と当該異常音成分の発生間隔（時間間隔）との関係を示す摩耗モデルを取得する。摩耗モデルは、弾性体８５の摩耗量と異常音成分の発生間隔との関係を記述する数理モデルであってもよい。摩耗モデル取得部１４は、機械情報取得部１１により取得された軸継手８０の情報に基づいて、当該情報によって特定される軸継手８０の機種に応じた摩耗モデルを取得する。摩耗モデル取得部１４は、予めデータベース等に登録された摩耗モデルを読み込むことによって摩耗モデルを取得してもよい。摩耗モデル取得部１４は、予め記憶された実験データ等から摩耗モデルを生成することによって摩耗モデルを取得してもよい。摩耗モデル取得部１４は、取得された摩耗モデルを摩耗状況診断部１５に出力する。摩耗モデルの詳細については、図４を用いて後述する。

【0035】

摩耗状況診断部１５は、特徴量抽出部１３により抽出された異常音成分と、摩耗モデル取得部１４により取得された摩耗モデルとに基づいて、軸継手８０の摩耗状況を診断する。具体的には、摩耗状況診断部１５は、特徴量抽出部１３により抽出された異常音成分の発生間隔を、摩耗モデル取得部１４により取得された摩耗モデルに適用することによって、弾性体８５の摩耗量を推定する。摩耗状況診断部１５は、推定された摩耗量に応じて、軸継手８０の危険度を判定してもよい。摩耗状況診断部１５は、摩耗量の推定結果や危険度の判定結果を含む摩耗状況の診断結果を、診断結果出力部１６に出力する。摩耗状況の診断結果の出力方式は、摩耗量の値を示す数字を出力する方式であってもよいし、横軸(Ｘ軸)に時間を表し縦軸（Ｙ軸）に摩耗量の指標を表すグラフを出力する方式であってもよい。グラフを出力する方式の場合、グラフの表示形式は、特に限定されず、例えば折れ線グラフや棒グラフ等の形式であってもよい。グラフを出力する方式の場合、時間の経過に応じた摩耗の進行を予測し易くすることができる。通常は時間の経過に伴い摩耗に起因する故障リスクが高まるので、例えば、経過時間の近い順から「交換推奨時期」、「交換必須」、「要点検」といったテキストメッセージの通知をすることが考えられる。あるいはテキストメッセージに限られず、故障リスクの進行に応じて行燈表示（青・黄・赤）のアイコンでの通知であってもよい。通知のタイミングは任意に設定され得る。

【0036】

診断結果出力部１６は、摩耗状況診断部１５により出力された診断結果を出力する。例えば、診断結果出力部１６は、当該診断結果を携帯端末１０の画面に出力し、当該診断結果を携帯端末１０の画面に表示することにより、当該診断結果をユーザに報知する。また、診断結果出力部１６は、携帯端末１０と通信可能に接続されたサーバ装置３０に送信してもよい。

【0037】

図３（ａ）は、軸継手８０の摩耗が進行前である場合の原動機６０の稼働音を示す図である。図３（ｂ）は、軸継手８０の摩耗がある程度進行した場合の原動機６０の稼働音を示す図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）の各縦軸は、原動機６０の稼働音の振幅を示す。図３（ａ）及び図３（ｂ）の各横軸は、時間を示す。

【0038】

軸継手８０の摩耗が進行前である場合、図３（ａ）に示すように、建設機械のキーオフの時点Ｔ１よりも前の期間において、原動機６０の稼働音の振幅は、ノイズ等による変動を除けば概ね一定である。キーオフの時点Ｔ１以降、原動機６０の稼働音の振幅は、徐々に低下していき、時点Ｔ２において収束する。時点Ｔ２以降、原動機６０の稼働音の振幅は、収束したままで概ね一定である。原動機６０の稼働音の振幅が収束した時点Ｔ２は、当該稼働音が消音した時点を示している。

【0039】

稼働音取得部１２は、建設機械をキーオフした時点Ｔ１から、原動機６０の稼働音の振幅が収束する時点Ｔ２以後に所定時間経過した時点Ｔ３までの期間Ｔｅを含む期間に亘って、原動機６０の稼働音を取得する。

【0040】

軸継手８０の摩耗がある程度進行した場合、図３（ｂ）に示すように、建設機械のキーオフの時点Ｔ１よりも前の期間において、原動機６０の稼働音の振幅は、図３（ａ）の場合と同様に概ね一定である。時点Ｔ２以降、原動機６０の稼働音の振幅は、図３（ａ）の場合と同様に、概ね一定である。一方、キーオフの時点Ｔ１から稼働音の振幅が収束する時点Ｔ２までの期間Ｔｃにおいて、原動機６０の稼働音の振幅は、異常音成分を示すピークＰ１～Ｐ６が発生する。ピークＰ１～Ｐ６は、所定の閾値を超えた稼働音の振幅である。この閾値は、実験等によって予め算出することが可能である。

【0041】

特徴量抽出部１３は、建設機械をキーオフした時点Ｔ１から、原動機６０の稼働音の振幅が収束する時点Ｔ２以後に所定時間経過した時点Ｔ３までの期間Ｔｅにおける当該稼働音を、稼働音取得部１２により取得された当該稼働音から切り取る。そして、特徴量抽出部１３は、建設機械をキーオフした時点Ｔ１から、原動機６０の稼働音の振幅が収束するまでの期間Ｔｃにおいて所定の閾値を超えた当該稼働音の振幅（ピークＰ１～Ｐ６）を、異常音成分として抽出する。なお、特徴量抽出部１３は、期間Ｔｃにおいて所定の閾値以下の当該稼働音の振幅を、正常音成分として抽出し、摩耗状況診断部１５に出力してもよい。

【0042】

図４は、摩耗モデルを説明する図である。図４の縦軸は、異常音成分の発生間隔の平均値を示す。図４の横軸は、軸継手８０に含まれる弾性体８５の摩耗量を示す。

【0043】

図４に示すように、弾性体８５の摩耗量が増加すると、異常音成分の発生間隔（時間間隔）が大きくなることが分かる。摩耗モデルは、弾性体８５の摩耗量と異常音成分の発生間隔との関係を示す図４に示すようなグラフの近似式として記述され得る。摩耗モデル取得部１４は、軸継手８０の機種に応じて、図４に示すような摩耗モデルを取得する。摩耗状況診断部１５は、特徴量抽出部１３により抽出された異常音成分の発生間隔を、図４に示すようなグラフの近似式に代入することによって、軸継手８０に含まれる弾性体８５の摩耗量を推定することができる。

【0044】

図５は、図２に示す軸継手診断装置１を用いた軸継手診断方法を示すフローチャートである。

【0045】

まず、ユーザは、携帯端末１０にインストールされた軸継手診断装置１のアプリケーションソフトを起動する。軸継手診断装置１は、原動機６０が最低回転数にて稼働するよう建設機械の準備を促す診断手順を、携帯端末１０の画面に表示させる。軸継手診断装置１は、診断対象の軸継手８０又は建設機械の機種を入力するフォームを、携帯端末１０の画面に表示させる。ユーザは、建設機械の準備を行うと共に、携帯端末１０の画面から軸継手８０又は建設機械の機種を入力する。

【0046】

ステップＳ１０１において、軸継手診断装置１は、携帯端末１０の画面からユーザが軸継手８０又は建設機械の機種を入力することによって、軸継手８０の機種を特定する情報を取得する。軸継手診断装置１は、原動機６０の稼働音を取得するのに最適な位置において当該稼働音を取得することを促す診断手順を、携帯端末１０の画面に表示させる。ユーザは、携帯端末１０の画面に表示された診断手順に従って、携帯端末１０を移動させる。

【0047】

ステップＳ１０２において、軸継手診断装置１は、取得された軸継手８０の機種を特定する情報に基づいて、当該情報によって特定される軸継手８０の機種に応じた摩耗モデルを取得する。

【0048】

ステップＳ１０３において、軸継手診断装置１は、原動機６０が最低回転数にて稼働中の建設機械をキーオフした場合の稼働音を取得する。軸継手診断装置１は、期間Ｔｅを含む期間に亘って原動機６０の稼働音を取得することを促す診断手順を、携帯端末１０の画面に表示させる。ユーザは、携帯端末１０の画面に表示された診断手順に従って、建設機械をキーオフすると共に、稼働音を取得する。

【0049】

ステップＳ１０４において、軸継手診断装置１は、取得された稼働音から、期間Ｔｅにおける稼働音を切り取る。そして、軸継手診断装置１は、切り取られた稼働音のうち、期間Ｔｃにおいて所定の閾値を超えた当該稼働音の振幅を、異常音成分として抽出する。

【0050】

ステップＳ１０５において、軸継手診断装置１は、抽出された異常音成分と、取得された摩耗モデルとに基づいて、軸継手８０の摩耗状況を診断する。具体的には、軸継手診断装置１は、抽出された異常音成分の発生間隔を演算する。軸継手診断装置１は、演算された異常音成分の発生間隔を、取得された摩耗モデルに適用することによって、軸継手８０に含まれる弾性体８５の摩耗量を推定する。

【0051】

ステップＳ１０６において、軸継手診断装置１は、診断結果を携帯端末１０の画面に出力して、ユーザに報知する。図５に示す軸継手診断方法が終了する。

【0052】

なお、軸継手診断装置１は、ステップＳ１０１とステップＳ１０５との間であれば、ステップＳ１０２を行う順番を変更してもよい。

【0053】

以上のように、実施形態１の軸継手診断装置１は、原動機６０の動力を出力する駆動軸６１と、動力が駆動軸６１から伝達されることにより駆動される従動機７０の従動軸７１とを連結する軸継手８０の摩耗状況を診断する装置である。軸継手診断装置１は、原動機６０の回転数を変化させた場合の原動機６０の稼働音を取得する稼働音取得部１２を備える。軸継手診断装置１は、稼働音取得部１２により取得された稼働音に含まれる異常音成分を特徴量として抽出する特徴量抽出部１３を備える。軸継手診断装置１は、異常音成分と摩耗状況との関係を示す摩耗モデルを取得する摩耗モデル取得部１４を備える。軸継手診断装置１は、特徴量抽出部１３により抽出された異常音成分と、摩耗モデル取得部１４により取得された摩耗モデルとに基づいて、軸継手８０の摩耗状況を診断する摩耗状況診断部１５を備える。

【0054】

この構成により、軸継手診断装置１は、原動機６０と従動機７０との連結を解除し軸継手８０を分解しなくても、軸継手８０の摩耗状況を診断することができる。更に、軸継手診断装置１は、軸継手８０の摩耗状況が深刻な段階に至る前であっても、原動機６０の稼働音に異常音成分が発生することを利用して、軸継手８０の摩耗が軽微な段階から摩耗状況を診断することができる。よって、軸継手診断装置１は、軸継手の摩耗状況を容易且つ精細に診断することができる。

【0055】

更に、軸継手診断装置１では、軸継手８０が建設機械に搭載された弾性体軸継手であってもよい。稼働音取得部１２は、原動機６０が最低回転数にて稼働中の建設機械をキーオフした場合の稼働音を取得する。特徴量抽出部１３は、建設機械をキーオフしてから稼働音の振幅が収束するまでの期間Ｔｃにおいて所定の閾値を超えた稼働音の振幅を異常音成分として抽出する。

【0056】

これにより、軸継手診断装置１は、軸継手８０を診断する際の原動機６０、従動機７０及び軸継手８０の状態を常に同じ条件として、原動機６０の稼働音を安定的に取得することができる。加えて、軸継手診断装置１は、原動機６０の稼働音に、軸継手８０の摩耗に起因する異常音成分が含まれているか否かを明確に区別することができ、当該異常音成分だけを正確に抽出することができる。よって、軸継手診断装置１は、軸継手８０の摩耗状況を容易且つ精細に診断することができるだけでなく、正確且つ安定的に診断することができる。

【0057】

更に、摩耗モデル取得部１４は、軸継手８０に含まれる弾性体８５の摩耗量と異常音成分の発生間隔との関係を示す摩耗モデルを取得する。摩耗状況診断部１５は、特徴量抽出部１３により抽出された異常音成分の発生間隔を、摩耗モデル取得部１４により取得された摩耗モデルに適用することによって、弾性体８５の摩耗量を推定する。

【0058】

これにより、軸継手診断装置１は、比較的簡単な手法によって、弾性体８５の摩耗がどの程度進行しているかを定量的に表すことができるので、軸継手８０に異常が発生する予兆を検知することができる。よって、軸継手診断装置１は、軸継手８０の摩耗状況を更に精細に診断することができるだけでなく、弾性体８５の交換タイミング等の軸継手８０の保守計画の最適化を図ることができる。軸継手診断装置１は、建設機械のダウンタイムを大幅に短縮することができ、建設機械の生産性を向上させることができる。

【0059】

更に、稼働音取得部１２、特徴量抽出部１３、摩耗モデル取得部１４及び摩耗状況診断部１５は、携帯端末１０に設けられていてもよい。

【0060】

これにより、軸継手診断装置１は、作業現場において誰でも気軽に、軸継手８０の摩耗状況を診断することができる。よって、軸継手診断装置１は、軸継手８０の摩耗状況を更に容易に診断することができる。

【0061】

また、実施形態１の軸継手診断方法は、原動機６０の動力を出力する駆動軸６１と、動力が駆動軸６１から伝達されることにより駆動される従動機７０の従動軸７１とを連結する軸継手８０の摩耗状況を診断する軸継手診断方法である。軸継手診断方法は、原動機６０の回転数を変化させた場合の原動機６０の稼働音を取得すること（ステップＳ１０３）を含む。軸継手診断方法は、取得された稼働音に含まれる異常音成分を特徴量として抽出すること（ステップＳ１０４）を含む。軸継手診断方法は、異常音成分と摩耗状況との関係を示す摩耗モデルと、特徴量として抽出された異常音成分とに基づいて、軸継手８０の摩耗状況を診断すること（ステップＳ１０５）を含む。

【0062】

これにより、軸継手診断方法は、原動機６０と従動機７０との連結を解除し軸継手８０を分解しなくても、軸継手８０の摩耗状況を診断することができる。更に、軸継手診断方法は、軸継手８０の摩耗状況が深刻な段階に至る前であっても、原動機６０の稼働音に異常音成分が発生することを利用して、軸継手８０の摩耗が軽微な段階から摩耗状況を診断することができる。よって、軸継手診断方法は、軸継手の摩耗状況を容易且つ精細に診断することができる。

【0063】

更に、軸継手８０が建設機械に搭載された弾性体軸継手であってもよい。稼働音を取得することは、原動機６０が最低回転数にて稼働中の建設機械をキーオフした場合の稼働音を取得することである。異常音成分を抽出することは、建設機械をキーオフしてから稼働音の振幅が収束するまでの期間Ｔｃにおいて所定の閾値を超えた稼働音の振幅を異常音成分として抽出することである。

【0064】

これにより、軸継手診断方法は、軸継手８０を診断する際の原動機６０、従動機７０及び軸継手８０の状態を常に同じ条件として、原動機６０の稼働音を安定的に取得することができる。加えて、軸継手診断方法は、原動機６０の稼働音に、軸継手８０の摩耗に起因する異常音成分が含まれているか否かを明確に区別することができ、当該異常音成分だけを正確に抽出することができる。よって、軸継手診断方法は、軸継手８０の摩耗状況を容易且つ精細に診断することができるだけでなく、正確且つ安定的に診断することができる。

【0065】

［実施形態２］
図６を用いて実施形態２の軸継手診断装置１について説明する。実施形態２の軸継手診断装置１において、実施形態１と同様の構成及び動作については、説明を省略する。

【0066】

図６は、実施形態２の軸継手診断装置１の機能的構成を示すブロック図である。

【0067】

実施形態２の軸継手診断装置１では、機械情報取得部１１及び稼働音取得部１２が、携帯端末１０に設けられている。実施形態２の軸継手診断装置１では、特徴量抽出部１３、摩耗モデル取得部１４、摩耗状況診断部１５及び診断結果出力部１６が、携帯端末１０と通信可能なサーバ装置３０に設けられている。

【0068】

サーバ装置３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備え、建設機械の管理センサ等に設置されている。実施形態３の軸継手診断装置１は、サーバ装置３０に備えられた上記のＣＰＵ等によって構成され、ＣＰＵがプログラムを実行することによって、軸継手診断装置１の各種機能を実現する。

【0069】

実施形態２の機械情報取得部１１は、取得された軸継手８０の情報を、サーバ装置３０に設けられた摩耗モデル取得部１４に送信する。実施形態２の稼働音取得部１２は、取得された原動機６０の稼働音を、サーバ装置３０に設けられた特徴量抽出部１３に送信する。実施形態２の診断結果出力部１６は、診断結果を携帯端末１０に送信して携帯端末１０の画面に表示させたり、診断結果を建設機械に送信して建設機械に設けられた表示装置に表示させたりする。この際、緊急の対応が必要な場合、携帯端末１０には事象のみを上記行燈表示機能で簡易的に表示させる一方、診断結果等の詳細な情報は建設機械の表示装置に表示させる等、診断結果の通知先は異ならせてもよい。

【0070】

このように、実施形態２の軸継手診断装置１は、特徴量抽出部１３、摩耗モデル取得部１４及び摩耗状況診断部１５がサーバ装置３０に設けられているので、実施形態１よりも、これらの機能に係る処理を高速化することができる。よって、実施形態２の軸継手診断装置１は、実施形態１よりも、軸継手８０の摩耗状況を迅速に診断することができる。更に、軸継手診断装置１は、サーバ装置３０を利用することにより、軸継手８０の摩耗状況の推移や詳細な摩耗原因を分析したり、他の建設機械の軸継手８０の診断結果等を収集して軸継手８０の摩耗状況を一元管理したりすることが容易となる。

【0071】

［実施形態３］
図７を用いて実施形態３の軸継手診断装置１について説明する。実施形態３の軸継手診断装置１において、実施形態１と同様の構成及び動作については、説明を省略する。

【0072】

図７は、実施形態３の軸継手診断装置１の機能的構成を示すブロック図である。

【0073】

実施形態３の軸継手診断装置１では、機械情報取得部１１、稼働音取得部１２、特徴量抽出部１３、摩耗モデル取得部１４、摩耗状況診断部１５及び診断結果出力部１６が、建設機械の制御装置２０に設けられている。

【0074】

制御装置２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを組み合わせてなるマイクロコンピュータにより構成されている。実施形態３の軸継手診断装置１は、制御装置２０に備えられた上記のＣＰＵ等によって構成され、ＣＰＵがプログラムを実行することによって、原動機６０の回転数を変化させたり、建設機械に設けられたマイクを用いて原動機６０の稼働音を取得したりすることができる。

【0075】

実施形態３の機械情報取得部１１は、診断開始時に、軸継手８０の情報を制御装置２０から直接的に取得する。実施形態３の稼働音取得部１２は、制御装置２０からの指令に基づいて、原動機６０の稼働音の取得を開始する。例えば、制御装置２０において建設機械のキーオフの発生を示すイベント情報が予め定義されており、制御装置２０は、建設機械がキーオフされると、当該イベント情報を稼働音取得部１２に出力する。稼働音取得部１２は、当該イベント情報が入力されると、当該稼働音の取得を開始する。また、実施形態３の診断結果出力部１６は、診断結果を、建設機械に設けられた表示装置に表示させたり、アラームとして出力したり、サーバ装置３０に送信したりする。なお、診断結果の通知内容及び通知先は、任意に設定され得る。すなわち、緊急の対応が必要な場合、携帯端末１０には事象のみを上記行燈表示機能で簡易的に表示させる一方、診断結果等の詳細な情報は建設機械の表示装置に表示させてもよい。また、故障リスクの進行に応じて診断結果の通知先は任意に設定してもよい。例えば、作業現場の点検員が早急に対応することで解決する可能性がある場合、点検員の保有する携帯端末１０に通知した方が迅速に対応できることもある。このため、故障リスクの緊急度を判定して、緊急度が高い場合は携帯端末１０とサーバ装置３０の両者に送信するなどしてもよく、通知先は必ずしも１つに限られない。

【0076】

このように、実施形態３の軸継手診断装置１は、機械情報取得部１１、稼働音取得部１２、特徴量抽出部１３、摩耗モデル取得部１４、摩耗状況診断部１５及び診断結果出力部１６が建設機械の制御装置２０に設けられているので、作業現場に行かなくても建設機械側で軸継手８０の摩耗状況を診断することができる。更に、建設機械の制御装置２０が、診断結果を建設機械の稼働情報と併せてサーバ装置３０等に送信することによって、サーバ装置３０は、軸継手８０の摩耗状況の推移や詳細な摩耗原因を分析したり、他の建設機械の軸継手８０の診断結果を収集して軸継手８０の摩耗状況を一元管理したりすることが容易となる。

【0077】

［実施形態４］
図８を用いて実施形態４の軸継手診断装置１について説明する。実施形態４の軸継手診断装置１において、実施形態３と同様の構成及び動作については、説明を省略する。

【0078】

図８は、実施形態４の軸継手診断装置１の機能的構成を示すブロック図である。

【0079】

実施形態４の軸継手診断装置１では、機械情報取得部１１及び稼働音取得部１２が、建設機械の制御装置２０に設けられている。実施形態４の軸継手診断装置１では、特徴量抽出部１３、摩耗モデル取得部１４、摩耗状況診断部１５及び診断結果出力部１６が、建設機械と通信可能なサーバ装置３０に設けられている。

【0080】

実施形態４の機械情報取得部１１は、取得された軸継手８０の情報を、サーバ装置３０に送信する。実施形態４の稼働音取得部１２は、取得された原動機６０の稼働音を、サーバ装置３０に送信する。実施形態４の診断結果出力部１６は、診断結果を、建設機械に送信して建設機械に設けられた表示装置に表示させたり、携帯端末１０に送信して携帯端末１０の画面に表示させたりする。

【0081】

このように、実施形態４の軸継手診断装置１は、特徴量抽出部１３、摩耗モデル取得部１４及び摩耗状況診断部１５がサーバ装置３０に設けられているので、実施形態３よりも、これらの機能に係る処理を高速化することができる。よって、実施形態４の軸継手診断装置１は、実施形態３よりも、軸継手８０の摩耗状況を迅速に診断することができる。

【0082】

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の変更を行うことができる。本発明は、或る実施形態の構成を他の実施形態の構成に追加したり、或る実施形態の構成を他の実施形態と置換したり、或る実施形態の構成の一部を削除したりすることができる。

【符号の説明】

【0083】

１…軸継手診断装置、１０…携帯端末、１１…機械情報取得部、１２…稼働音取得部、１３…特徴量抽出部、１４…摩耗モデル取得部、１５…摩耗状況診断部、２０…制御装置、３０…サーバ装置、６０…原動機、６１…駆動軸、７０…従動機、７１…従動軸、８０…軸継手、８５…弾性体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】