CN109564534A - 工作数据存储装置 - Google Patents

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Abstract

工作数据存储装置存储具有多关节型前部作业机械的液压挖掘机的工作数据，其由具有易失性存储部及非易失性存储部的存储用控制器构成。工作数据存储装置以存储包含表示液压挖掘机操作者从电子式操作控制杆输入操作的内容的操作量数据及表示对应于该输入操作而动作的构成前部作业机械的要素的动作部件的动作量的动作量数据在内的工作数据的方式编程，在初始状态下将工作数据存储在易失性存储部中，若液压挖掘机具有的姿态检测传感器检测到的姿态参数超过规定的姿态阈值则生成退避存储信号，对应于退避存储信号将工作数据的写入目标从易失性存储部切换为非易失性存储部。

Description

工作数据存储装置
技术领域
本发明涉及作业机械的工作数据存储装置。
背景技术
专利文献1中示出了记录与矿山机械相关的事故发生前后的影像和车身控制数据的系统。在该文献中示出了使用安装于建设机械的摄像机检测障碍物，将其检测结果与电子地图进行比较，根据其比较结果记录影像和车身控制数据的例子。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第8473143号说明书
发明内容
对于在矿山内工作的液压挖掘机来说，为了对例如台阶式开挖施工方法时的翻倒事故的事故原因进行解析或为了提高生产率而对工作状况进行解析，存在希望记录表示液压挖掘机工作状况的传感器数据的需求。另一方面，由于通常的数据存储装置存在存储容量极限，因此很难在液压挖掘机工作的整个期间内存储传感器数据。
专利文献1的记录系统基于障碍物的检测结果与电子地图的比较结果进行记录，但在关于液压挖掘机开始记录上述解析用的工作数据的期间，由于未必关系到障碍物的有无，因此存在无法将专利文献1的记录技术直接应用于液压挖掘机工作状况解析用的记录技术而无法满足上述需求的课题。
本发明是为了解决上述课题而提出的，目的在于提供一种适合于作业机械工作数据记录的技术。
本发明为一种工作数据存储装置，其存储液压挖掘机的工作数据，该液压挖掘机包括：下部行驶体；上部回转体，其以能够回转的方式设置在所述下部行驶体上；以及多关节型前部作业机械，其以能够俯仰的方式设置在所述上部回转体上，该工作数据存储装置的特征在于，所述液压挖掘机包括：多个电位计，其设置于由构成所述前部作业机械的各动作部件及操作所述上部回转体的电子式控制杆构成的操作控制杆，生成与操作者的输入操作对应的操作量信号；多个电磁比例阀，其对应于这些电位计的操作量信号，驱动使所述各动作部件及所述上部回转体动作的多个执行机构；主控制器，其对应于所述操作量信号控制所述电磁比例阀；多个角度传感器，其对通过这些电磁比例阀动作的所述各动作部件及所述上部回转体的动作量进行检测；以及姿态检测传感器，其对所述液压挖掘机的姿态参数进行检测，所述工作数据存储装置由具有易失性存储部及非易失性存储部的存储用控制器构成，该存储用控制器与所述主控制器连接，并以存储至少包含表示所述液压挖掘机的操作者输入操作的内容的操作量数据及表示对应于该输入操作而动作的所述动作部件的动作量的动作量数据在内的工作数据的方式编程，在初始状态下向所述易失性存储部存储所述工作数据，若由所述姿态检测传感器检测的所述姿态参数超过规定的姿态阈值，则生成退避存储信号，对应于所述退避存储信号将所述工作数据的写入目标从所述易失性存储部切换为所述非易失性存储部。
发明的效果
根据本发明，能够提供适合于作业机械工作数据记录的技术。上述以外的课题、构成及效果根据以下的实施方式说明可知。
附图说明
图1是液压挖掘机的外观图。
图2是表示液压挖掘机的内部构成的框图。
图3是表示工作数据存储装置的功能构成的框图。
图4是表示标准操作数据的一例的图。
图5是表示工作数据存储装置的动作流程(前半)的流程图。
图6是表示工作数据存储装置的动作流程(后半)的流程图。
具体实施方式
以下基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。并且，在用于说明实施方式的全部附图中，对具有同一功能的部件标注相同或相关附图标记，省略其重复说明。另外，在以下的实施方式中，除了特别需要以外，原则上不对相同或等同部分进行重复说明。
本实施方式是记录适用于在液压挖掘机进行台阶式开挖施工方法时从台阶翻倒的事故的事故解析的工作数据的实施方式。首先，参照图1、图2对液压挖掘机的概略构成进行说明。图1是液压挖掘机的外观图。图2是表示液压挖掘机的内部构成的框图。
图1中示出液压挖掘机10的构成。如图1所示，液压挖掘机10包括：具有左右一对履带的下部行驶体11；以能够回转的方式支承于该下部行驶体11的上部回转体12；安装于该上部回转体12的舱室13；以及以能够俯仰的方式安装于该上部回转体12的多关节型前部作业机械。该前部作业机械包括以能够上下摆动自如的方式支承于上部回转体12的动臂14、以能够上下摆动自如的方式支承于该动臂14的斗杆15、以及以摆动自如的方式支承于该斗杆15的铲斗16。另外，为了实施使用下部行驶体11的行驶动作、上部回转体12的旋转动作及动臂14、斗杆15、铲斗16的摆动动作，设有作为执行机构的未图示的液压马达或液压缸。液压马达设置用于进行旋转动作等，液压缸设置用于进行动臂14等的摆动动作。并且，在这里设想了液压式，但不限于此，例如也可以是电动马达或线性执行机构等电动式。
在舱室13中设置由如图2所示的右控制杆17及左控制杆18构成的操作控制杆。以右控制杆17的前后操作使动臂14下降、上升，以左右操作使铲斗16下降、上升，以左控制杆18的前后操作将斗杆15推出、拉回，以左右操作使上部回转体12左回转或右回转。右控制杆17及左控制杆18是由电子式控制杆构成的操作控制杆。
在矿山内工作的液压挖掘机是自重为100吨以上的所谓超大型挖掘机，通常使用电子控制杆式的操作控制杆，其由来自变换为与操作控制杆的操作量对应的电气信号并输出的电位计的操作量信号驱动电磁比例阀，利用从该电磁比例阀输出的先导压驱动控制阀。因此，从电位计输出的操作量信号与从电磁比例阀输出的先导压信号对应。另外，电子控制杆通常预先内置与其操作方向对应的电位计，并输出电位计的信号。
若操作作为电子式操作控制杆的右控制杆17及左控制杆18，则表示各控制杆的操作量的先导压信号被向主控制器20输出。以下记为第1操作量信号至第4操作量信号，其中，第1操作量信号从第1电位计17A输出，表示与右控制杆的前后操作量对应的先导压，第2操作量信号从第2电位计17B输出，表示与左右操作量对应的先导压，第3操作量信号从第3电位计18A输出，表示与左控制杆的前后操作量对应的先导压，第4操作量信号从第4电位计18B输出，表示与左右操作量对应的先导压。
第1操作量信号到第4操作量信号分别经由主控制器20向第1电磁比例阀21A、第2电磁比例阀22A、第3电磁比例阀23A及第4电磁比例阀24A输入。然后，第1电磁比例阀21A、第2电磁比例阀22A、第3电磁比例阀23A及第4电磁比例阀24A分别生成分别与第1操作量信号至第4操作量信号对应的先导压，所生成的各先导压被分别向动臂控制阀21、铲斗控制阀22、斗杆控制阀23及回转马达控制阀24输出。由此，操作者的操作内容经由各控制阀被向未图示的包含回转马达、动臂缸、斗杆缸、铲斗缸在内的各液压执行机构传递。
液压挖掘机10包括动臂角度传感器31、铲斗角度传感器32、斗杆角度传感器33及上部回转体角度传感器34，上述各传感器检测到的动臂角信号、铲斗角信号、斗杆角信号及回转角信号被向主控制器20输出。
能够基于铲斗角及铲斗尺寸计算图1所示的铲斗顶端旋转半径。另外，能够使用动臂长、斗杆长、铲斗尺寸、动臂角、斗杆角及铲斗顶端旋转半径计算台阶高度。通过对上述的铲斗顶端旋转半径和台阶高度进行解析，能够检验液压挖掘机的工作状况。
动臂角、斗杆角、铲斗角及回转角表示动臂14、斗杆15、铲斗16及上部回转体的实际工作量。与此相对，第1操作量信号至第4操作量信号表示操作者为了使液压挖掘机10而输入的操作量。在动臂14、斗杆15、铲斗16及上部回转体动作不受约束的情况下，操作量与实际的工作量对应，但是，若在例如铲斗已经处于与坚硬的地面接触的状态而无法继续下降(装载)的状态下，操作者仍使右控制杆继续向左倾倒，则铲斗角不会对应于操作量变化，铲斗角针对操作量的响应性降低。如上所述，操作量与实际的工作量未必一致，因此，也可以观测不一致的程度，退避存储工作数据。对此详见后述。以下将第1操作量信号至第4操作量信号统称为操作量数据，将动臂角信号、铲斗角信号、铲斗角信号及回转角信号统称为动作量数据。另外，将操作量数据动作量数据称为工作数据。
液压挖掘机10作为姿态检测传感器具有俯仰角检测传感器41及侧倾角检测传感器42。俯仰角检测传感器41检测到的俯仰角检测信号及侧倾角检测传感器42检测到的侧倾角检测信号被向主控制器20输出。以下将俯仰角检测信号及侧倾角检测信号统称为姿态数据。俯仰角及侧倾角相当于姿态参数。
主控制器20与工作数据存储装置50连接，对于该工作数据存储装置50来说，通常将工作数据暂时存储在易失性存储部中，在判定为需要退避存储的情况下，将在易失性存储部中存储的工作数据写入非易失性存储部，并且，其后从主控制器20获取的工作数据存储在非易失性存储部中。工作数据存储装置50可以构成作为与主控制器20的未图示的外部装置I/F例如USB端口外连接的装置，也可以作为主控制器20的功能之一构成。在本实施方式中，作为外连接的装置进行说明。
工作数据存储装置50包含CPU(Central Processing Unit：中央处理器)501、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)502、ROM(Read Only Memory：只读存储器)503、HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动)504、I/F505、总线506。并且，CPU501、RAM502、ROM503、HDD504及I/F505由经由总线506连接的存储用控制器构成。工作数据存储装置50经由I/F505与主控制器20连接。RAM502为易失性存储部，HDD504由于持续存储所写入的工作数据直到接收数据消除指示，因此与非易失性存储部相当。非易失性存储部除了HDD以外，也可以是EPPROM等非易失性存储器。
参照图3对工作数据存储装置50的功能构成进行说明。图3是表示工作数据存储装置50的功能构成的框图。
工作数据存储装置50包括：第1翻倒判定部510，其基于俯仰角执行液压挖掘机10的翻倒判定处理；第2翻倒判定部520，其基于侧倾角执行液压挖掘机10的翻倒判定处理；操作监视部530，其基于相对于标准操作数据的偏离量来判定是否需要退避存储；写入处理部540，其进行工作数据的写入处理及写入目标的切换；以及数据获取部550。此外，在RAM502内设置写入目标标记容纳区域5021及工作数据暂时存储区域5022。在HDD504内设置工作数据存储区域5041。第1翻倒判定部510、第2翻倒判定部520、操作监视部530由于生成将工作数据的写入目标从易失性存储部(RAM502)切换为非易失性存储部(HDD504)的退避存储信号而与退避存储判定部相当。
第1翻倒判定部510包括：俯仰角翻倒阈值存储部511，其存储为了判定液压挖掘机10翻倒而设定的俯仰角翻倒阈值(与规定的姿态阈值相当)；第1比较器512，其将从主控制器20获取的俯仰角与俯仰角翻倒阈值进行比较；以及第1退避存储信号输出器513，其接收第1比较器512的比较结果而生成退避存储信号，并向写入处理部540输出。第1比较器512及第1退避存储信号输出器513可以构成为分体的电路，而在由软件和执行该软件的CPU构成第1翻倒判定部510的情况下，也可以构成为实现第1比较器512的功能的软件与执行该软件的CPU501的组合，及实现第1退避存储信号输出器513的功能的软件与执行该软件的CPU501的组合。
第2翻倒判定部520包括：侧倾角翻倒阈值存储部521，其存储用于判定液压挖掘机10翻倒而设定的侧倾角翻倒阈值(与规定的姿态阈值相当)；第2比较器522，其将从主控制器20获取的侧倾角与侧倾角翻倒阈值进行比较；以及第2退避存储信号输出器523，其接收第2比较器522的比较结果而生成退避存储信号，并向写入处理部540输出。
操作监视部530包括：标准操作数据存储部531，其存储标准操作量和标准操作数据，其中，该标准操作量存储表示标准的操作量和与之对应的表示以哪种方式支撑前部作业机械或上部回转体等动作部件的标准输入操作的内容，该标准操作数据规定了该动作部件在不受约束的状况下动作时的标准动作量；第3比较器532，其进行从主控制器20获取的各工作数据和与之对应的标准操作数据的匹配处理；以及第3退避存储信号输出器533，其接收第3比较器532的比较结果，生成退避存储信号并向写入处理部540输出。
图4是表示标准操作数据的一例的图。图4是规定了铲斗操作量信号与铲斗的旋转不受约束的状况下的铲斗角的关系的标准操作数据。图4中的由虚线和实线包围的范围，表示即使存在与标准操作数据的偏离量也视为正常操作的容许范围。在工作数据偏离容许范围的例如位于图4的×标记点处的情况下，判定为实施了异常操作。
参照图5及图6对工作数据的存储方法进行说明。图5是表示工作数据存储装置的动作流程(前半)的流程图。图6是表示工作数据存储装置的动作流程(后半)的流程图。
若液压挖掘机10的发动机启动，则主控制器20及工作数据存储装置50的主电源接通，且搭载于液压挖掘机10的各传感器开始进行检测处理。工作数据存储装置50的数据获取部550经由主控制器20获取工作数据及姿态数据(S101)。
写入处理部540查询指定了工作数据的写入目标的写入目标标记的值。写入目标标记是表示工作数据的存储目标的标记，例如预先决定若标记的值为“0”，则RAM502为写入目标，若标记的值为“1”，则HDD504为写入目标。写入目标标记容纳在RAM502的写入目标标记容纳区域5021。若工作数据的写入目标不是RAM502，即如果是HDD504(S102/否)，则进入步骤S115。
若工作数据的写入目标为RAM502(S102/是)，则写入处理部540将获取到的工作数据写入预先设置在RAM502的工作区域内的工作数据暂时存储区域5022(S103)。在初始状态下，写入目标被设定为RAM502(S102/是)。此时的写入处理可以按照工作数据的获取时间序列从早到晚依次替换新的工作数据。然后，在工作数据暂时存储区域5022没有空闲容量的情况下，通过FIFO(First In,First Out：先进先出)将最早的工作数据依次删除。
第1翻倒判定部510的第1比较器512经由主控制器20获取俯仰角(S104)，将该俯仰角与从俯仰角翻倒阈值存储部511读取的俯仰角翻倒阈值进行比较。若获取的俯仰角低于俯仰角翻倒阈值(S105/否)，则进入步骤S113。
若获取的俯仰角为俯仰角翻倒阈值以上(S105/是)，则第1比较器512将比较结果信号向第1退避存储信号输出器513输出。接收该比较结果，第1退避存储信号输出器513生成退避存储信号并向写入处理部540输出(S106)。
第2翻倒判定部520的第2比较器522经由主控制器20获取侧倾角(S107)，将该侧倾角与从侧倾角翻倒阈值存储部521读取的侧倾角翻倒阈值进行比较。若所获取的侧倾角低于侧倾角翻倒阈值(S108/否)，则进入步骤S113，若为侧倾角翻倒阈值以上(S108/是)，则第2比较器522将比较结果信号向第2退避存储信号输出器523输出。接收该比较结果，第2退避存储信号输出器523生成退避存储信号并向写入处理部540输出(S109)。
操作监视部530解析工作数据，监视操作者的操作是否偏离基准操作。作为工作数据的解析例，例如在监视铲斗操作时，第3比较器532从标准操作数据存储部531读取规定了铲斗操作量及铲斗角度的标准操作数据，进行匹配处理(S110)。判定操作者的操作量和此时的铲斗角度是否处于图4的标准操作数据线(L1)上及位于包含该标准操作数据线且距离标准操作数据线(L1)预先设定的容许范围内，若为容许范围内(S111/是)则进入步骤S113，若在容许范围外(S111/否)，则将该判定结果向第3退避存储信号输出器533输出。第3退避存储信号输出器533生成退避存储信号，并向写入处理部540输出(S112)。
若写入处理部540未获取退避存储信号(S113/否)，则返回步骤S101，继续进行工作数据的暂时存储(S102/是、S103)。
若写入处理部540获取退避存储信号(S113/是)，则将工作数据的写入目标从RAM502切换为HDD504(S114)。具体来说，写入处理部540将写入目标标记容纳区域5021的标记的值改写为“1”。
然后，写入处理部540从工作数据暂时存储区域5022暂时存储的工作数据中，读取在获取到退避存储信号的时刻之前暂时存储在RAM502中的工作数据并向HDD504写入(S115)。
若执行工作数据的存储结束处理(S116/是)，则结束工作数据的写入处理，若不执行(S116/否)，则返回S101，重复处理。
接下来，若获取新的工作数据(S101)，则写入处理部540查询写入目标标记容纳区域5021的标记，决定工作数据的写入目标为HDD504(S102/否)。然后，在步骤S115中，将所获取的工作数据写入HDD504(S115)。
根据本实施方式，通常工作时能够将液压挖掘机的工作数据暂时存储在易失性存储部中，在设想需要后续工作数据解析例如进行了导致液压挖掘机的翻倒或故障原因的操作的情况下，能够将表示操作者的输入操作的操作数据和表示此时的液压挖掘机的动作的工作数据退避存储在非易失性存储部中。由此，即使非易失性存储部的存储容量存在制约，也能够记录需要的工作数据。
上述实施方式并非旨在对本发明进行限定，本发明也包含多种变更方式。例如，以上所述在翻倒判定处理中将俯仰角及侧倾角分别与翻倒阈值进行比较，但也可以是对其中之一进行比较。另外，也可以使用俯仰角的翻倒判定结果和侧倾角的翻倒判定结果进行AND处理，进行翻倒判定。
另外，以上所述同时使用翻倒判定处理和操作监视处理进行了退避存储必要性判定，但也可以是其中之一。
此外，以上所述作为作业机械的例子使用了液压挖掘机进行说明，但也可以是轮式装载机等。在该情况下，工作数据也可以不是动臂角、斗杆角等，而使用表示该作业机械的工作状况数据。
附图标记说明
10：液压挖掘机(矿山机械)
50：工作数据存储装置

Claims (5)

1.一种工作数据存储装置，其为存储液压挖掘机的工作数据的工作数据存储装置，其中，该液压挖掘机包括：下部行驶体；以能够回转的方式设置在所述下部行驶体上的上部回转体；以及以能够俯仰的方式设置在所述上部回转体上的多关节型前部作业机械，该工作数据存储装置的特征在于，
所述液压挖掘机包括：
多个电位计，其设置于由电子式控制杆构成的操作控制杆，生成与操作者的输入操作对应的操作量信号，其中，该电子式控制杆对构成所述前部作业机械的各动作部件及所述上部回转体进行操作；
多个电磁比例阀，其与上述的电位计的操作量信号对应，驱动使各所述动作部件及所述上部回转体动作的多个执行机构；
主控制器，其对应于所述操作量信号对所述电磁比例阀进行控制；
多个角度传感器，其检测利用上述的电磁比例阀动作的所述各动作部件及所述上部回转体的动作量；以及
姿态检测传感器，其检测所述液压挖掘机的姿态参数，
所述工作数据存储装置由具有易失性存储部及非易失性存储部的存储用控制器构成，
该存储用控制器与所述主控制器连接，且以存储至少包含操作量数据和动作量数据在内的工作数据的方式编程，其中，该操作量数据表示所述液压挖掘机的操作者输入操作的内容，该动作量数据表示对应于其输入操作而动作的所述动作部件的动作量，
在初始状态下，将所述工作数据存储于所述易失性存储部，
若由所述姿态检测传感器检测的所述姿态参数超过规定的姿态阈值，则输出退避存储信号，
对应于所述退避存储信号，将所述工作数据的写入目标从所述易失性存储部切换为所述非易失性存储部。
2.根据权利要求1所述的工作数据存储装置，其特征在于，
所述姿态检测传感器构成为，包含对所述液压挖掘机的俯仰角进行检测的俯仰角检测传感器及对所述液压挖掘机的侧倾角进行检测的侧倾角检测传感器中的至少一个，
所述工作数据存储装置执行基于第1比较结果生成所述退避存储信号的处理和基于第2比较结果生成所述退避存储信号的处理中的至少一个，其中，该第1比较是将所述俯仰角检测传感器检测到的俯仰角与为了判定所述液压挖掘机翻倒而预先设定的俯仰角翻倒阈值进行比较，该第2比较结果是将所述侧倾角检测传感器检测到的侧倾角与为了判定所述液压挖掘机翻倒而预先设定的侧倾角翻倒阈值进行比较，
对应于所述退避存储信号，从所述易失性存储部读取暂时存储的所述工作数据并写入所述非易失性存储部，并且，在获取到所述退避存储信号后，将新获取的工作数据写入所述非易失性存储部。
3.根据权利要求1所述的工作数据存储装置，其特征在于，
所述非易失性存储部持续存储所述工作数据，直到存在消除所述工作数据的指示。
4.根据权利要求1所述的工作数据存储装置，其特征在于，
所述工作数据存储装置还具有存储标准操作量和标准操作数据的标准操作数据存储部，其中，该标准操作量表示用于使所述动作部件动作的标准输入操作的内容，该标准操作数据规定了与该动作部件的所述标准操作量对应的标准动作量，
进行将所述工作数据中的所述操作量数据与所述标准操作数据进行比较的第3比较，对应于该第3比较的结果生成所述退避存储信号。
5.根据权利要求1所述的工作数据存储装置，其特征在于，
所述多关节型前部作业机械由动臂、斗杆及铲斗构成，
所述角度传感器包含对所述上部回转体、所述动臂、所述斗杆及所述铲斗的动作量进行检测的上部回转体角度传感器、动臂角度传感器、斗杆角度传感器、铲斗角度传感器，
所述操作量数据包含：
第1操作量信号，其从第1电位计输出，表示与从所述操作控制杆输入的所述动臂的操作量对应的先导压；
第2操作量信号，其从第2电位计输出，表示与从所述操作控制杆输入的所述铲斗的操作量对应的先导压；
第3操作量信号，其从第3电位计输出，表示与从所述操作控制杆输入的所述斗杆的操作量对应的先导压；以及
第4操作量信号，其从第4电位计输出，表示与从所述操作控制杆输入的所述上部回转体的回转操作量对应的先导压，
所述动作量数据包含：
动臂角信号，其由对所述动臂实际旋转的角度进行检测的所述动臂角度传感器输出；
铲斗角信号，其由对所述铲斗实际旋转的角度进行检测的所述铲斗角度传感器输出；
斗杆角信号，其由对所述斗杆实际旋转的角度进行检测的所述斗杆角度传感器输出；以及
回转角信号，其由对所述上部回转体实际回转的角度进行检测的所述上部回转体角度传感器输出。
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