説明

産業車両の摺動部品故障診断方法及び装置

【課題】運転状況に応じた摺動部品寿命や摺動部品残存寿命を求めることができるフォークリフト等の産業車両の摺動部品故障診断方法及び装置を提供する。
【解決手段】検出した摺動部品の面圧Pと検出した摺動部品に関する回転速度Vとの積P×Vを計算してPV値を求め、このPV値を積分してPV積算値PVtを計算し、このPV積算値PVtに基づいて、このPV積算値PVtの時間的な変化を表す近似式を設定し、この近似式と寿命限界のPV積算値PVtlimitとに基づいて摺動部品寿命LHを計算する構成とする。更に、前記摺動部品寿命LHと検出した車両稼動時間tNとに基づいて摺動部品残存寿命LRを計算する構成とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は産業車両の摺動部品故障診断方法及び装置に関する。
【背景技術】
【0002】
フォークリフトなどの産業車両では、従来、リアルタイムで前記産業車両におけるスラストワッシャ、ブッシュ、ポンプギヤなどの摺動部品の面圧を検出するセンサの検出信号を監視し、この検出信号の値としきい値とを比較することによって、前記摺動部品の正常/異常の判断を行っている。
【0003】
なお、関連する先行技術文献としては次のものがある。
【特許文献1】特開2002−92137号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特にフォークリフト等の産業車両では、その運転状況(運転の頻度や負荷の大きさなどの状況)がユーザの作業内容などに応じて実に様々である。従って、フォークリフトのスラストワッシャ、ブッシュ、ポンプギヤなどの摺動部品の摩耗による故障時期(寿命)も、前記運転状況に応じて実に様々であるため、前記摺動部品のメンテナンス時期を一律に設定することはできない。このため、例えば事前に交換部品の準備など行って効率的に前記摺動部品のメンテナンスを行おうとする場合、前記運転状況に応じた前記摺動部品の寿命を求めることによって、前記摺動部品のメンテナンス時期を推定する必要がある。
【0005】
しかしながら、上記の如く従来はリアルタイムでセンサの検出信号を監視して正常/異常の判断を行っているだけであるため、前記摺動部品がどれくらいの稼働時間で故障するのか(どれくらい寿命があるのか)を判断することができず、前記摺動部品のメンテナンス時期を推定することができなかった。
【0006】
従って本発明は上記の事情に鑑み、運転状況に応じた摺動部品寿命や摺動部品残存寿命を求めることができるフォークリフト等の産業車両の摺動部品故障診断方法及び装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決する第1発明の産業車両の摺動部品故障診断方法は、産業車両における摺動部品の故障を診断する方法であって、
検出した前記摺動部品の面圧Pと、検出した前記摺動部品に関する回転速度Vとの積P×Vを計算してPV値を求め、
このPV値を、次の[数5]式のように積分して、PV積算値PVtを計算し、
【数5】

このPV積算値PVtに基づいて、このPV積算値PVtの時間的な変化を表す近似式を設定し、この近似式と、寿命限界のPV積算値PVtlimitとに基づいて、摺動部品寿命LHを計算すること、
を特徴とする。
【0008】
また、第2発明の産業車両の摺動部品故障診断方法は、第1発明の産業車両の摺動部品故障診断方法において、
前記摺動部品寿命LHと、検出した車両稼動時間tNとに基づいて、次の[数6]式から、摺動部品残存寿命LRを計算すること、
【数6】

を特徴とする。
【0009】
また、第3発明の産業車両の摺動部品故障診断装置は、産業車両における摺動部品の故障を診断する装置であって、
前記摺動部品の面圧Pを検出する面圧検出手段と、
前記摺動部品に関する回転速度Vを検出する回転速度検出手段と、
前記面圧検出手段で検出した前記摺動部品の面圧Pと、前記回転速度検出手段で検出した前記摺動部品に関する回転速度Vとの積P×Vを計算して、PV値を求めるPV値計算手段と、
このPV値計算手段で計算したPV値を、次の[数7]式のように積分して、PV積算値PVtを計算するPV積算値計算手段と、
【数7】

このPV積算値計算手段で計算したPV積算値PVtに基づいて、このPV積算値PVtの時間的な変化を表す近似式を設定し、この近似式と、寿命限界のPV積算値PVtlimitとに基づいて、摺動部品寿命LHを計算する摺動部品寿命計算手段と、
を備えたことを特徴とする。
【0010】
また、第4発明の産業車両の摺動部品故障診断装置は、第3発明の産業車両の摺動部品故障診断装置において、
産業車両の稼働時間tNを検出する車両稼働時間検出手段と、
前記摺動部品寿命計算手段で計算した摺動部品寿命LHと、前記車両稼働時間検出手段で検出した車両稼動時間tNとに基づいて、次の[数8]式から、摺動部品残存寿命LRを計算する摺動部品残存寿命計算手段と、
【数8】

を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
第1発明の産業車両の摺動部品故障診断方法によれば、産業車両における摺動部品の故障を診断する方法であって、検出した前記摺動部品の面圧Pと検出した前記摺動部品に関する回転速度Vとの積P×Vを計算してPV値を求め、このPV値を[数5]式のように積分してPV積算値PVtを計算し、このPV積算値PVtに基づいて、このPV積算値PVtの時間的な変化を表す近似式を設定し、この近似式と寿命限界のPV積算値PVtlimitとに基づいて摺動部品寿命LHを計算することを特徴としているため、産業車両の運転状況に応じた摺動部品寿命LHを求めることができる。
【0012】
第2発明の産業車両の摺動部品故障診断方法によれば、第1発明の産業車両の摺動部品故障診断方法において、前記摺動部品寿命LHと検出した車両稼動時間tNとに基づいて[数6]式から摺動部品残存寿命LRを計算することを特徴としているため、産業車両の運転状況に応じた摺動部品残存寿命LRを求めることができる。従って、この摺動部品残存寿命LRに基づいて、産業車両の運転状況に応じた摺動部品のメンテナンス時期を推定することもできる。
【0013】
第3発明の産業車両の摺動部品故障診断装置によれば、産業車両における摺動部品の故障を診断する装置であって、前記摺動部品の面圧Pを検出する面圧検出手段と、前記摺動部品に関する回転速度Vを検出する回転速度検出手段と、前記面圧検出手段で検出した前記摺動部品の面圧Pと前記回転速度検出手段で検出した前記摺動部品に関する回転速度Vとの積P×Vを計算してPV値を求めるPV値計算手段と、このPV値計算手段で計算したPV値を[数7]式のように積分してPV積算値PVtを計算するPV積算値計算手段と、このPV積算値計算手段で計算したPV積算値PVtに基づいてこのPV積算値PVtの時間的な変化を表す近似式を設定し、この近似式と寿命限界のPV積算値PVtlimitとに基づいて摺動部品寿命LHを計算する摺動部品寿命計算手段とを備えたことを特徴としているため、上記第1発明と同様、産業車両の運転状況に応じた摺動部品寿命LHを求めることができる。
【0014】
第4発明の産業車両の摺動部品故障診断装置によれば、第3発明の産業車両の摺動部品故障診断装置において、産業車両の稼働時間tNを検出する車両稼働時間検出手段と、前記摺動部品寿命計算手段で計算した摺動部品寿命LHと前記車両稼働時間検出手段で検出した車両稼動時間tNとに基づいて[数8]式から摺動部品残存寿命LRを計算する摺動部品残存寿命計算手段とを備えたことを特徴としているため、上記第2発明と同様、産業車両の運転状況に応じた摺動部品残存寿命LRを求めることができる。従って、この摺動部品残存寿命LRに基づいて、産業車両の運転状況に応じた摺動部品のメンテナンス時期を推定することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。
【0016】
図1は本発明の実施の形態例に係るフォークリフトの動力伝達系と摺動部品故障診断装置の概要図、図2は前記摺動部品故障診断装置の機能を説明するブロック図である。
【0017】
図1に示すように、フォークリフトの動力伝達系ではエンジン1の動力を、トランスミッション3を介して駆動輪5(実際には2輪であるが、図1では簡略的に1輪のみを図示している)へ伝達する。その結果、エンジン1の動力によって駆動輪5が、矢印Aの如く回転駆動される。
【0018】
このとき、例えばトランスミッション3の内部では軸方向の荷重を支持するスラストワッシャなどの摺動部品が、回転軸などの回転体との相対的な摺動によって摩耗し、ついには摩耗量が限界に達して摺動部品としての十分な機能を発揮しなくなる。このため、摺動部品は適宜メンテナンスする必要がある。しかし、摺動部品がどれくらいの稼働時間で故障するのか、即ち、どれくらいの稼働時間で摩耗量が限界に達するのか(どれくらいの寿命を有しているのか)は、フォークリフトの運転状況に応じて様々である。
【0019】
従って、本実施の形態例ではフォークリフトに備えた摺動部品故障診断装置11によって、フォークリフトの運転状況に応じた摺動部品寿命LHと摺動部品残存寿命LRとを求める。なお、摺動部品としてはスラストワッシャ以外にも、リヤアクスルなどに設けられたブッシュや、ポンプギヤなどがあり、本発明の摺動部品故障診断装置11は、これら各種の摺動部品に対する故障診断に適用することができる。
【0020】
図1及び図2に基づき、この摺動部品故障診断装置11の各手段について詳述する。なお、摺動部品故障診断装置11はマイクロコンピュータを備えたものであり、各手段の計算処理などはソフトウエアによって実施される。
【0021】
図2に示すように、摺動部品故障診断装置11では、まず、面圧検出手段21によってスラストワッシャなどの摺動部品の面圧Pを検出し、且つ、回転速度検出手段22によって前記摺動部品に関する回転速度Vを検出する。
【0022】
面圧検出手段21としては、例えば、摺動部品に作用する押圧力Fを検出する歪ゲージなど押圧力センサ(例えば図1に例示するようなトランスミッション3内のスラストワッシャなどの摺動部品に作用する押圧力Fを検出する押圧力センサ21Aなど)と、この押圧力センサで検出した押圧力Fと当該押圧力Fを受ける摺動部品の面積Aとに基づいてP=F/Aの式から面圧Pを計算する手段とを備えた構成とすることができる。
【0023】
回転速度検出手段22としては、摺動部品が支持する回転軸などの回転体の回転速度Vを検出する回転速度センサ(例えば図1に例示するようなトランスミッション3内のスラストワッシャなど摺動部品が支持する回転軸の回転速度Vを検出する回転速度センサ22Aなど)を用いることができる。なお、摺動部品が回転する場合には、当該摺動部品の回転速度Vを検出する回転速度センサを、回転速度検出手段22として用いる。
【0024】
続いて、PV値計算手段23では、面圧検出手段21で検出した前記摺動部品の面圧Pと、回転速度検出手段22で検出した前記摺動部品に関する回転速度V(即ち摺動部品が支持するか回転体の回転速度V、又は、摺動部品の回転速度V)との積P×Vを計算して、PV値を求める。
【0025】
次に、PV積算値計算手段24では、PV値計算手段23で計算したPV値(P×V)を、次の[数9]式のように積分して、PV積算値PVtを計算する。
【数9】

【0026】
次に、摺動部品寿命計算手段25では、PV積算値計算手段24で検出したPV積算値PVtに基づいて、例えば直線近似や最小二乗法などの近似手段により、このPV積算値PVtの時間的な変化を表す近似式を設定する。例えば、上記の[数9]に基づいてPV値(P×V)を、0〜t1まで積分したPV積算値PVt1と、0〜t2までの積分したPV積算値PVt2と、0〜t3まで積分したPV積算値PVt3のような複数のPV積算値PVtの値に基づいて、図示例のようなPV積算値PVtの時間的な変化を表す近似式を設定する。
【0027】
そして、摺動部品寿命計算手段25では、この設定した近似式と、寿命限界のPV積算値PVtlimitとに基づいて、摺動部品寿命LHを計算する。即ち、近似式の値が寿命限界のPV積算値PVtlimitとなる時間を、摺動部品寿命LHとして求めることができる。例えば、PV積算値PVtを直線近似して近似式を設定した場合には、下記の[数10]式によって、摺動部品寿命LHを計算することができる。
【数10】

【0028】
寿命限界のPV積算値PVtlimitは、摺動部品故障診断装置11に備えたICメモリなどの記憶手段(図示省略)に予め記憶されている。寿命限界のPV積算値PVtlimitは、PV積算値に応じて増加する摺動部品の摩耗量が寿命限界となるときのPV積算値、即ち、摺動部品が摩耗し過ぎて摺動部品としての機能を発揮しなくなる限界のPV積算値であり、実験や机上計算によって求めることができる。
【0029】
車両稼働時間検出手段26では、フォークリフトが稼働した時間の積算値である車両稼働時間tNを検出する。車両稼働時間検出手段26としては、例えば図1に示すようなアワメータ26Aを用いることができる。アワメータ26Aはフォークリフトのコンソールボックスに装備されており、エンジン1のスタータスイッチをONにしてからOFFにするまでの時間を積算するものである。
【0030】
そして、摺動部品残存寿命計算手段27では、摺動部品寿命計算手段25で計算した摺動部品寿命LHと、車両稼働時間検出手段24で検出した車両稼動時間tNとに基づいて、次の[数11]式から、摺動部品残存寿命LRを計算する。
【数11】

【0031】
かくして、摺動部品故障診断装置11ではスラストワッシャなどの摺動部品の故障診断、即ち、フォークリフトの運転状況に応じた摺動部品寿命LHの診断(推定)と摺動部品残存寿命LRの診断(推定)とが行われる。
【0032】
また、図1に示すように、摺動部品故障診断装置11にはランプやブザーなどの警報装置12と、液晶ディスプレイなどの表示装置13とが接続されている。図2に示すように、警報装置12では摺動部品残存寿命LHの時間が所定時間以内になると警報を発し、表示装置13では摺動部品残存寿命LHの時間を表示する。
【0033】
以上のように、本実施の形態例に係るフォークリフトの摺動部品故障診断装置11によれば、フォークリフトにおける摺動部品の故障を診断する装置であって、前記摺動部品の面圧Pを検出する面圧検出手段21と、前記摺動部品に関する回転速度Vを検出する回転速度検出手段22と、面圧検出手段21で検出した前記摺動部品の面圧Pと回転速度検出手段22で検出した前記摺動部品に関する回転速度Vとの積P×Vを計算してPV値を求めるPV値計算手段23と、このPV値計算手段23で計算したPV値を[数9]式のように積分してPV積算値PVtを計算するPV積算値計算手段24と、このPV積算値計算手段24で計算したPV積算値PVtに基づいてこのPV積算値PVtの時間的な変化を表す近似式を設定し、この近似式と寿命限界のPV積算値PVtlimitとに基づいて摺動部品寿命LHを計算する摺動部品寿命計算手段25とを備えたことを特徴としているため、フォークリフトの運転状況に応じた摺動部品寿命LHを求めることができる。
【0034】
更に、本実施の形態例のフォークリフトの摺動部品故障診断装置11によれば、フォークリフトの稼働時間tNを検出する車両稼働時間検出手段26と、摺動部品寿命計算手段25で計算した摺動部品寿命LHと車両稼働時間検出手段26で検出した車両稼動時間tNとに基づいて[数11]式から摺動部品残存寿命LRを計算する摺動部品残存寿命計算手段27とを備えたことを特徴としているため、フォークリフトの運転状況に応じた摺動部品残存寿命LRを求めることができる。従って、この摺動部品残存寿命LRに基づいて、フォークリフトの運転状況に応じたスラストワッシャなどの摺動部品のメンテナンス時期を推定することもできる。
【0035】
なお、上記では本発明をフォークリフトに適用した場合について説明したが、これに限定するものではなく、本発明はフォークリフト以外の産業車両にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【0036】
本発明は産業車両の摺動部品故障診断方法及び装置に関するものであり、フォークリフトなどの産業車両におけるスラストワッシャなどの摺動部品の故障診断(摺動部品寿命や摺動部品残存寿命の推定)を行う場合に適用して有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明の実施の形態例に係るフォークリフトの動力伝達系と摺動部品故障診断装置の概要図である。
【図2】前記摺動部品故障診断装置の機能を説明するブロック図である。
【符号の説明】
【0038】
1 エンジン
3 トランスミッション
5 駆動輪
11 摺動部品故障診断装置
12 警報装置
13 表示装置
21 面圧検出手段
21A 押圧力センサ
22 回転速度検出手段
22A 回転速度センサ
23 PV値計算手段
24 PV積算値計算手段
25 摺動部品寿命計算手段
26 車両稼働時間検出手段
26A アワメータ
27 摺動部品残存寿命計算手段

【特許請求の範囲】
【請求項1】
産業車両における摺動部品の故障を診断する方法であって、
検出した前記摺動部品の面圧Pと、検出した前記摺動部品に関する回転速度Vとの積P×Vを計算してPV値を求め、
このPV値を、次の[数1]式のように積分して、PV積算値PVtを計算し、
【数1】

このPV積算値PVtに基づいて、このPV積算値PVtの時間的な変化を表す近似式を設定し、この近似式と、寿命限界のPV積算値PVtlimitとに基づいて、摺動部品寿命LHを計算すること、
を特徴とする産業車両の摺動部品故障診断方法。
【請求項2】
請求項1に記載する産業車両の摺動部品故障診断方法において、
前記摺動部品寿命LHと、検出した車両稼動時間tNとに基づいて、次の[数2]式から、摺動部品残存寿命LRを計算すること、
【数2】

を特徴とする産業車両の摺動部品故障診断方法。
【請求項3】
産業車両における摺動部品の故障を診断する装置であって、
前記摺動部品の面圧Pを検出する面圧検出手段と、
前記摺動部品に関する回転速度Vを検出する回転速度検出手段と、
前記面圧検出手段で検出した前記摺動部品の面圧Pと、前記回転速度検出手段で検出した前記摺動部品に関する回転速度Vとの積P×Vを計算して、PV値を求めるPV値計算手段と、
このPV値計算手段で計算したPV値を、次の[数3]式のように積分して、PV積算値PVtを計算するPV積算値計算手段と、
【数3】

このPV積算値計算手段で計算したPV積算値PVtに基づいて、このPV積算値PVtの時間的な変化を表す近似式を設定し、この近似式と、寿命限界のPV積算値PVtlimitとに基づいて、摺動部品寿命LHを計算する摺動部品寿命計算手段と、
を備えたことを特徴とする産業車両の摺動部品故障診断装置。
【請求項4】
請求項3に記載する産業車両の摺動部品故障診断装置において、
産業車両の稼働時間tNを検出する車両稼働時間検出手段と、
前記摺動部品寿命計算手段で計算した摺動部品寿命LHと、前記車両稼働時間検出手段で検出した車両稼動時間tNとに基づいて、次の[数4]式から、摺動部品残存寿命LRを計算する摺動部品残存寿命計算手段と、
【数4】

を備えたことを特徴とする産業車両の摺動部品故障診断装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate


【公開番号】特開2010−66187(P2010−66187A)
【公開日】平成22年3月25日(2010.3.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−234288(P2008−234288)
【出願日】平成20年9月12日(2008.9.12)
【出願人】(000006208)三菱重工業株式会社 (10,378)
【Fターム(参考)】