JP2009228304A - 作業機のデータ通信システム - Google Patents

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Abstract

【課題】作業機を制御するシステムに支障がでないように、記憶した作業機1の情報(駆動情報)を効率良く容易に取り出すことができるようにする。
【解決手段】作業機1が駆動したことを示す駆動情報を記憶する駆動情報記憶部31を備えた第1コントローラ25と、この第1コントローラ25とは別途に前記作業機1の制御を行う第2コントローラ26と、第1コントローラ25と第2コントローラ26とのCAN通信用のデータバス27に接続可能な第3コントローラ40とを備えており、第1コントローラ25は、データバス27の通信状況が空きとなったときに駆動情報記憶部31に記憶した駆動情報をデータバス27に間欠的に送信する駆動情報送信部32を備え、第3コントローラ40は前記間欠的に送信されたデータバス27の駆動情報を取り出す駆動情報取出部44を備えている。
【選択図】図1

Description

本発明は、バックホー等の作業機のデータ通信システムに関する。
従来より、特許文献1等に開示されるバックホー等の作業機は、レンタル会社等からユーザにレンタルされている。
作業機のレンタル費用は作業機を使用した時間や作業機を使用した日数等で決められているのが一般的であり、作業機をレンタルした際には、ユーザが作業機を使用した時間や作業機を使用した日数等を記録して管理する必要がある。
作業機を貸し出したレンタル会社は、作業機の使用した時間や作業機を使用した日数の管理はユーザに任せていたため、ユーザ側が作業機の使用した時間や作業機を使用した日数を正確に記録しなければ、これらの管理を正確に行うことが難しいという問題がある。
また、ユーザとしても作業機を使用した時間や作業機を使用した日数等を不備なく記録するのは必要以上の労力が必要であり、大変であった。
そこで、作業機の使用した時間や作業機を使用した日数を自動的に管理するものとして、特許文献1に示すものが開発されている。
特開2007−92432号公報
特許文献1の技術では、作業機の使用した時間や作業機を使用した日数を自動的に記憶するものであるため、作業機の情報を管理することが容易にできていたが、レンタル会社などから一旦記憶した作業機の情報を作業機とは異なる外部の機器に取り出したいという要望があり、その情報を取り出す際には作業機を制御するシステムに支障がでないようにすることが必要となってきた。
本発明は上記問題点に鑑み、作業機を制御するシステムに支障がでないように、記憶した作業機の情報(駆動情報)を効率良く容易に取り出すことができる作業機のデータ通信システムを提供することを目的としたものである。
この技術的課題を解決するための本発明の技術的手段は、作業機が駆動したことを示す駆動情報を記憶する駆動情報記憶部を備えた第1コントローラと、この第1コントローラとは別途に前記作業機の制御を行う第2コントローラと、前記第1コントローラと第2コントローラとのCAN通信用のデータバスに接続可能な第3コントローラとを備えており、前記第1コントローラは、前記データバスの通信状況が空きとなったときに前記駆動情報記憶部に記憶した駆動情報をデータバスに間欠的に送信する駆動情報送信部を備え、前記第3コントローラは前記間欠的に送信されたデータバスの駆動情報を取り出す駆動情報取出部を備えている点にある。
発明者は、作業機を制御するシステムに支障がでないように、予め記憶した作業機の駆動情報を容易に取り出すことができる方法について様々な観点から検証を行った。例えば、駆動情報を記憶しているコントローラ側(記憶機器)に取り出し側のコントローラ(取出機器)を接続して、記憶機器の駆動情報を一度にまとめて取り出す場合は、記憶機器と取出機器との相互にて、取り出すための処理時間をまとめて確保する必要がある。
このような場合、記憶機器と取出機器との相互間での処理中に、記憶機器やこの記憶機器とは別の制御機器を用いて作業機を制御する必要が生じると、取り出すための処理中(busy状態)につき、作業機の処理が遅れる虞がある。
そこで、本発明では、通信状況が空きとなったときに駆動情報を間欠的に送信することとし、駆動情報を取り出す場合であっても作業機を制御するシステムに支障がでないようにした。
これに加え、発明者は、作業機のネットワーク(CAN通信とそのデータバス)に着目して、駆動情報を記憶する記憶機器(第1コントローラ)と、この記憶機器とは別に作業機を制御する(第2コントローラ)と、駆動情報を取り出す取出機器(第3コントローラ)との3者間でのCAN通信を効率よく行わせることで、作業機を制御するシステム上で、効率良く、容易に駆動情報を取り出すことを見出した。
前記駆動情報送信部は、作業機の制御を行う制御データが前記データバスに出力されずに通信状況が空きとなった時点で駆動情報を送信することが好ましい。
前記駆動情報は、作業機が駆動した駆動時間を複数含むテーブルとされ、前記駆動情報送信部はデータバスの通信状況が空きとなったときに前記テーブルの情報をフレームに分割して間欠的に送信するように構成されていることが好ましい。
前記駆動情報取出部は前記データバスに駆動情報が送信される毎に当該駆動情報を取り込むことが好ましい。
本発明によれば、作業機を制御するシステムに支障がでないように、記憶した作業機の情報(駆動情報)を効率良く容易に取り出すことができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図4は本発明の作業機のデータ通信システムでの作業機を示している。
図4に示すように、作業機(バックホー)1は、下部の走行装置2と、上部の旋回体3とを備えている。
走行装置2は、ゴム製覆帯を有する左右一対の走行体4を備え、両走行体4を走行モータMで駆動するようにしたクローラ式走行装置が採用されている。また、該走行装置2の前部にはドーザ5が設けられている。
旋回体3は、走行装置2上に旋回ベアリング11を介して上下方向の旋回軸回りに左右旋回自在に支持された旋回台12と、該旋回台12の前部に備えられた作業装置13(掘削装置)とを有している。旋回台12上には、エンジン7,ラジエータ8,運転席9,燃料タンク,作動油タンク等が設けられている。また、旋回台12上には運転席9を囲むキャビン14が設けられている。
作業装置13は、旋回台12の前部に左右方向の中央部よりやや右寄りにオフセットして設けられた支持ブラケット16に上下方向の軸心回りに左右揺動自在に支持されたスイングブラケット17と、該スイングブラケット17に基部側を左右方向の軸心廻りに回動自在に枢着されて上下揺動自在に支持されたブーム18と、該ブーム18の先端側に左右方向の軸心廻りに回動自在に枢着されて前後揺動自在に支持されたアーム19と、該アーム19の先端側にスクイ・ダンプ動作可能に設けられたバケット20とを備えている。
スイングブラケット17は、旋回台12内に備えられたスイングシリンダの伸縮によって揺動され、ブーム18は、該ブーム18とスイングブラケット17との間に介装されたブームシリンダ22の伸縮によって揺動され、アーム19は、該アーム19とブーム18との間に介装されたアームシリンダ23の伸縮によって揺動され、バケット20は、該バケット20とアーム19との間に介装されたバケットシリンダ21の伸縮によってスクイ・ダンプ動作される。
図1は作業機1に設けられる各種機器(コントローラ)のシステム構成図を示している。この作業機1は、第1コントローラ25と、第2コントローラ26とを備えていて、第1コントローラ25と第2コントローラ26とはCAN通信用のデータバス27によって互いの情報が送受信できるようになっている。互いの第1コントローラ25と第2コントローラ26とは、その両者間でCAN通信のプロトコルにしたがって、後述する第1制御データと第2制御データの送受信を行うようになっている。
第1コントローラ25は、例えば、運転席9の周囲に配置されて作業機の状態などを表示する表示装置であって、キーSW(イグニッションスイッチ)のオン信号/オフ信号、燃料センサ及び水温センサからの各種検出信号が入力されるようになっっている。また、第1コントローラ25は、液晶パネルなどの表示部を備えていて、入力された各種検出信号によって、燃料、水温、後述するように作業機が駆動した駆動時間などの駆動情報や故障などの警告を表示部28に表示する。
第2コントローラ26は、第1コントローラ25とは別途に作業機1を制御するものであって、例えば、オートアイドル制御(AI制御)や電磁弁制御(油圧電子制御)を行うECUである。
この第2コントローラ26には、スイングシリンダ、ブームシリンダ22、アームシリンダ23、バケットシリンダ21などの各種アクチュエータを操作する操作部材(例えば、操作レバーや操作スイッチ)の操作量、ガバナセンサからのガバナ角度(ガバナ位置)、アクセルレバーの操作量(角度)、アイドルスイッチ(AI-SW)のオン信号/オフ信号、エンジン回転センサからのエンジン回転数などが入力される。
AI制御は、アーム(アームシリンダ23)やブーム(ブームシリンダ22)などを操作する操作部材が操作されているときは、アクセルレバーの操作量に応じてエンジン回転数を増減し、操作部材が操作されていないときは、エンジン回転数をアイドリング状態に固定するものである。
具体的には、第2コントローラ26によるAI制御では、操作レバーを中立位置にしてアイドルスイッチのオン信号を入力すると、アクセルレバーの操作量に関わらず、オートアイドルモータにアイドル信号を出力してオートアイドルモータを駆動し、エンジン回転数をアイドル回転数にする。また、第2コントローラ26によるAI制御では、操作レバーを前後又は左右に揺動してアイドルスイッチのオフ信号を入力すると、アクセル位置の信号に基づきオートアイドルモータに作動信号を出力してオートアイドルモータを駆動する。オートアイドルモータを駆動するとガバナレバーが作動しエンジン回転数が、アクセルレバーに対応した回転数になる。
電磁弁制御は、操作部材の操作量に応じてアクチュエータを動作させるものである。
第2コントローラ26による電磁弁制御では、例えば、操作レバーを中立位置より一方(左側)に揺動させて左側の操作量を入力すると、操作したアクチュエータに対応する電磁弁のソレノイドに所定値の電流(作動信号)を出力する。そうすると、電磁弁は電流値に応じて開き、操作したアクチュエータに対応する制御弁のパイロット圧が制御され、アクチュエータが一方に動作する。なお、操作レバーを中立位置より上記とは反対側に揺動させて右側の操作量を入力すると、左側に揺動したときとは反対側にアクチュエータを動作させる。第2コントローラ26におけるAI制御及び電磁弁制御の際の出力系は、CAN通信用のデータバス27とは異なっている。
第1コントローラ25と第2コントローラ26とのCAN通信において、第1コントローラ25はキーSW、水温センサ、燃料センサなどの自己に入力された各種信号を第2コントローラ26に送信する。また、第1コントローラ25は内蔵されているタイマー機能の日時などの時間を第1コントローラ25に送信したり、各種機器の故障を検知した際にはその故障情報を第2コントローラ26に送信する。
また、第1コントローラ25と第2コントローラ26とのCAN通信において、第2コントローラ26は、エンジン回転数などの自己に入力された各種信号を第1コントローラ25に送信する。第2コントローラ26は、各種機器の故障を検知した際にはその故障情報を第1コントローラ25に送信したり、表示部28における表示内容の切り替えの要求などを送信する。
第1コントローラ25は、制御部30と、駆動情報記憶部31とを備えている。
制御部30は第1コントローラ25の全体を制御するもので、CPU等から構成されている。駆動情報記憶部31は、作業機1が駆動(作動)したときを示す駆動情報を記憶するもので、不揮発性のメモリーで構成されている。駆動情報記憶部31は、作業機1のエンジンが駆動すると、少なくともエンジンが駆動した日時や駆動の長さ(駆動時間)などを記憶する。
具体的には、第1コントローラ25の制御部30は、作業機1のエンジンが駆動して、そのエンジン回転数がデータバス27を介して入力されると、内蔵されたタイマー機能と連動してエンジン7の駆動をしたときの日時を駆動情報記憶部31に記憶させる。そして、第1コントローラ25は、作業機1のエンジン7が停止して、エンジン回転数が入力されなくなると、タイマー機能と連動してエンジン7の駆動を停止した日時を用いて、後述するように、エンジン7が駆動開始してから駆動停止するまでの時間帯を駆動情報記憶部31に記憶させる。
図2に示すように、駆動情報記憶部31に記憶される駆動情報は、90日分の情報を1つのテーブルTとしたものとされており、1日単位では駆動時間を記憶する領域が所定の時間幅(例えば、15分単位)で区切られ、その区切られた領域にはエンジン7が駆動したか否かを示すフラグFが記憶される。例えば、11/15の10:00〜10:15と、11:30〜11:45の間にエンジンが駆動した場合、駆動情報記憶部31には駆動した日付(11/15)と、10:00〜10:15及び11:30〜11:45にエンジン7が駆動した時間(例えば、時間帯)を記憶される。
なお、駆動情報記憶部31にエンジン7が駆動したことを記憶する際、エンジン7が所定時間(例えば、5分)以上駆動したときに、エンジン7が駆動されたと判定した後、エンジン7が駆動したことを示す情報(フラグ)を記憶し、エンジン7の駆動が所定時間未満(例えば、5分未満)で短い場合は、エンジン7が駆動していないと判定して、エンジン7が駆動したことを示す情報を記憶しないようにしてもよい。つまり、実際にエンジン7が所定時間駆動したときのみエンジン7を駆動したと判定する判定機能を具備させて、判定機能でエンジン7が駆動したと判定された場合に、その時間を駆動情報記憶部31に記憶させるようにするのが好ましい。当然の如く、判定機能を用いずに、少しでもエンジン7が駆動した場合に、その駆動した時間を駆動情報記憶部31に記憶させてもよい。
以上のように、駆動情報記憶部31はエンジン7を駆動した駆動情報を駆動時期に対応させながら順に記憶する。
第1コントローラ25は駆動情報送信部32を備えている。
駆動情報送信部32は、データバス27の通信状況が空きとなったときに駆動情報記憶部31に記憶した駆動情報をデータバス27に間欠的に送信するものである。
具体的には、駆動情報送信部32は、キーSW、水温センサ、燃料センサなどの自己に入力された各種信号を第2コントローラ26に送信しないときや日時及び故障情報を第2コントローラ26に送信しないときに、駆動情報をデータバス27に送信する(説明の便宜上、第1コントローラ25が第2コントローラ26に送信する情報の内で、駆動情報以外の情報を第1制御データということがある)。
つまり、駆動情報送信部32は、第1制御データを第2コントローラ26、即ち、データバス27に送信しないときに、駆動情報をデータバス27に送信するようになっている)。
また、駆動情報送信部32は、エンジン回転数などの情報や故障情報が第1コントローラ25から送信されないときや表示部28における表示内容の切り替えの要求などが送信されないときに、駆動情報をデータバス27に送信する(説明の便宜上、第2コントローラ26が送信する各種情報を第2制御データということがある)。
したがって、駆動情報送信部32は、第1制御データや第2制御データなどの制御データがデータバス27に送信されない空き状態のときに、駆動情報を送信する。駆動情報送信部32が駆動情報をデータバス27に送信する際、駆動情報の送信優先度は第1制御データ及び第2データよりも低く、第1制御データを送信したり第2制御データを受信してから駆動情報は送信されるものとなっている。
詳しくは、駆動情報送信部32は、駆動情報を送信できるように加工する情報加工部33と、この情報加工部33で加工された情報をデータバス27に送信する送信部34とを備えている。情報加工部33は、駆動時間を複数含むテーブルTとされた駆動情報を所定のフレームDに分割するものであって、例えば、駆動情報のうち1日単位の情報を1つのフレームDに表したり、数日単位の情報を1つのフレームDで表す。また、情報加工部33は、駆動情報を複数のフレームDに分割した際に、フレームDの総数を求めると共に、それぞれのフレームD内の情報が統合できるようにフレーム単位で情報の連結番号を求めて各フレームDに連結番号を付加する。
即ち、図3(a)に示すように、情報加工部33は、駆動情報のうち1日単位の情報を1つのフレームDに加工する。駆動情報は90日分を1テーブルTとしているので、90個のフレームDが生成される。図3(b)に示すように、情報加工部33は、各フレームDに対して分割された情報が復元できるように連結番号を付加する。図3(c)に示すように、情報加工部33は、連結番号が先頭のフレームDに対して、情報の総数を付加する。なお、連結番号は、分割した情報が順番に統合できるようなものであれば、何でもよく、例えば、先頭のフレームDから後のフレームDに対して順番に数字を付加したもの(n=1,2・・・)であっても、その他のものであってもよい。
送信部34は、制御データがデータバス27に送信されない空きとなった時点で、情報加工部33で生成したフレームDの情報を順にデータバス27に送信していき、駆動情報における全ての情報(すべてのフレームD)を送信すると、再び、フレームDの情報を送信する。即ち、送信部34によって駆動情報は繰り返しデータバス27上へ送信されることになる。
作業機1のデータ通信システムは、CAN通信用のデータバス27に接続可能な第3コントローラ40を備えている。この第3コントローラ40は駆動情報記憶部31に記憶された駆動情報をデータバス27から取り出して記憶するものである。この第3コントローラ40は、データバス27の情報を取り出す機器であれば何でもよく、USBメモリースティックユニット、SDカードユニット、パーソナルコンピュータ、携帯電話等であってもその他の機器であってもよい。
詳しくは、第3コントローラ40は、制御部41と、記憶部42と、データバス27に接続可能なインターフェース43とを備えている。
制御部41は第3コントローラ40の全体を制御するものであって、データバス27の駆動情報を取り出す駆動情報取出部44を備えている。駆動情報取出部44は、第3コントローラ40をインターフェース43を介して接続した際、データバス27に送信された駆動情報を自動的に取得して駆動情報を記憶部42に順に記憶させるものである。
第3コントローラ40をデータバス27に接続すると、駆動情報取出部44はデータバス27に駆動情報のフレームDが送信される毎に、そのフレームDの情報を取り込む。
具体的には、駆動情報取出部44は、最初に駆動情報の先頭となるフレームDをデータバス27から取り出して、当該フレームDからフレームDの総数を割り出す。そして、駆動情報取出部44は、データバス27で送信される情報を監視してデータバス27に送信された情報が駆動情報におけるフレームDの情報であれば、フレームDの情報を取り込み、フレームDの情報を記憶部42に記憶させる。駆動情報取出部44は、全てのフレームDを取り込むと駆動情報の取込を停止する。記憶部42に取り込まれたフレームDの情報は、連結番号に基づいて1つの駆動情報として復元される。
なお、第3コントローラ40は、取り込む前又は取り込み後に、データバス27に送信された情報をチェックして、フレームDの情報が正しいか否かを判定するチェック機能を具備することが好ましい。チェック機能は、データバス27に送信された情報に対して、同じ内容のフレームDの情報が送信されている場合に、そのフレームDの情報が正しいと判断して取り込みを許可する。或いは、チェック機能は、データバス27に送信された情報を取り込んで予め記憶部42にフレームDの情報が記憶されている状態において、同じ連結番号の記憶部42に記憶されたフレームDの情報とデータバス27に送信されたフレームDの情報とが一致したときのみ、記憶部42にフレームDの情報が正しいと判断し、一致しないときは記憶部42のフレームDの情報は誤りがあると判断して、連結番号に対応するフレームDの情報は削除して情報の取り込みのやり直しを行う。
以上、本発明によれば、作業機1のエンジン7を駆動する毎に、エンジン7を駆動したという駆動情報が第1コントローラ25に記憶される。作業機1を動作させている状態では、第1コントローラ25と第2コントローラ26との間でデータバス27を介してCAN通信が行われ、作業機1の様々な制御が行われる。一方で、第1コントローラ25に記憶された駆動情報は制御データが送受信されないとき、即ち、通信が空き状態であるときに、複数のフレームDに分割されてデータバス27へと送信される。このとき、第3コントローラ40がデータバス27に接続されていない状態では、データバス27上に駆動情報が流れるだけで受け取られることはない。
即ち、作業機1のデータ通信システムでは、データバス27上には受信されない未受信情報(未受信データ)が存在していて、データバス27では第3コントローラ40が接続されるまでは、駆動情報が間欠的に垂れ流し状態にある。言い換えれば、第3コントローラ40が接続されていない状態では、駆動情報を受信する受けてが存在しないものとなっている。
ここで、第3コントローラ40がデータバス27に接続されると、第3コントローラ40はデータバス27上の情報(データ)が駆動情報であれば、上述したように、その情報を取り込み、駆動情報を記憶する。
本発明の作業機1のデータ通信システムによれば、作業機1が駆動したことを示す駆動情報を記憶する駆動情報記憶部31を備えた第1コントローラ25と、この第1コントローラ25とは別途に作業機1の制御を行う第2コントローラ26と、第1コントローラ25と第2コントローラ26とのCAN通信用のデータバス27に接続可能な第3コントローラ40とを備えており、第1コントローラ25は、データバス27の通信状況が空きとなったときに駆動情報記憶部31に記憶した駆動情報をデータバス27に間欠的に送信する駆動情報送信部32を備え、第3コントローラ40は間欠的に送信されたデータバス27の駆動情報を取り出す駆動情報取出部44を備えていることから、CAN通信における各コントローラ間での制御情報のやり取りを阻害することなく、第1コントローラ25によってデータバス27上に駆動情報を送信することができ、データバス27上の駆動情報を第3コントローラ40によって取り出すことができる。
即ち、本発明によれば、各コントローラ間におけるデータバス27上でのCAN通信において、作業機1の制御に関する通信を最優先にする一方で制御に関する通信が行われないときには駆動情報をデータバス27へと送信するようにしており、データバス27へ送信された駆動情報を第3コントローラ40によって取り出すことができ、作業機1の駆動情報をデータバス27を介して取り出すことができる。
また、駆動情報送信部32は、データバス27の通信状況が空きとなったときにテーブル化された駆動情報(テーブルTの情報)をフレームDに分割して間欠的に送信するようになっているので、制御データとの衝突等の通信の障害を引き起こすことなく、膨大な駆動情報をデータバス27に送信することができる。
本発明の作業機1は上記の実施形態のものに限定されない。上記の実施の形態では、作業機1をバックホーとしていたが、これに限らず、トラクタやコンバインなどであってもその他の作業機であってもよい。
運転席9の周囲に配置される表示装置を、駆動情報を記憶する第1コントローラ25としていたが、これに限らず、他の装置を第1コントローラ25としてもよい。
また、第1コントローラ25にタイマー機能を設けていたが、駆動情報を時間に対応させて記憶すればよいので、タイマー機能は外部から第1コントローラ25に入力するものであってもよい。
上記の実施形態では、エンジン7を駆動した時間帯を記憶するようにしているが、時間帯だけでなく実質的な時刻を記憶してもよい。
第2コントローラ26は、AI制御や電磁弁制御を行うECUであったが、これに限らず、作業機1を制御するコントローラであれば、これに限定されず何でもよい。
作業機に設けられる各種機器のシステム構成図を示している。 駆動情報の概念図を示したものである。 駆動情報をフレーム化したときの概念図を示している。 作業機の全体側面図を示している。
符号の説明
1 作業機
25 第1コントローラ
26 第2コントローラ
27 データバス
28 表示部
30 制御部
31 駆動情報記憶部
32 駆動情報送信部
33 情報加工部
34 送信部
40 コントローラ
41 制御部
42 記憶部
43 インターフェース
44 駆動情報取出部

Claims (4)

  1. 作業機が駆動したことを示す駆動情報を記憶する駆動情報記憶部を備えた第1コントローラと、この第1コントローラとは別途に前記作業機の制御を行う第2コントローラと、前記第1コントローラと第2コントローラとのCAN通信用のデータバスに接続可能な第3コントローラとを備えており、
    前記第1コントローラは、前記データバスの通信状況が空きとなったときに前記駆動情報記憶部に記憶した駆動情報をデータバスに間欠的に送信する駆動情報送信部を備え、前記第3コントローラは前記間欠的に送信されたデータバスの駆動情報を取り出す駆動情報取出部を備えていることを特徴とする作業機のデータ通信システム。
  2. 前記駆動情報送信部は、作業機の制御を行う制御データが前記データバスに出力されずに通信状況が空きとなった時点で駆動情報を送信することを特徴とする請求項1に記載の作業機のデータ通信システム。
  3. 前記駆動情報は、作業機が駆動した駆動時間を複数含むテーブルとされ、前記駆動情報送信部はデータバスの通信状況が空きとなったときに前記テーブルの情報をフレームに分割して間欠的に送信するように構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の作業機のデータ通信システム。
  4. 前記駆動情報取出部は前記データバスに駆動情報が送信される毎に当該駆動情報を取り込むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の作業機のデータ通信システム。
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