JP3576846B2 - 油圧ショベルの作業量モニタ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、揚土船上に設置され、別の船によって運搬されてきた土砂を掬ってホッパに投入する油圧ショベル等の建設機械の作業量モニタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２に、揚土船上で稼働する油圧ショベルの作業形態の一例を示す。
【０００３】
同図において、海上で作業をする揚土船２は、２台の油圧ショベル１ａ、１ｂと、油圧ショベル１ａ、１ｂによって土砂が投入されるホッパ４と、投入された土砂を圧送する圧送ポンプ５とから構成されている。揚土船２には土砂を運んできた別の船（バージ船）３が横付けされ、油圧ショベル１ａと油圧ショベル１ｂとは交互にバージ船３から土砂を掬い上げ、旋回してホッパ４に投入する。ホッパ４に所定量の土砂が投入されると、ホッパ４中のセメント（固化材）と混合され、圧送ホンプ５によって図示されていない埋め立て予定地等に圧送される。
【０００４】
この時、ホッパ４に投入される土砂量に対して適正な量の固化材をホッパ４に投入するためには、土砂量の計算が必要である。従来、油圧ショベル１ａ，１ｂによってバージ船３から掬ってホッパ４に投入された土砂量は、揚土船２上に設けられる管理部所６にいる管理者の目視によって測定され、ホッパ４に投入すべき固化材の量を決めていた。また、油圧ショベル１ａ，１ｂによってホッパ４に投入した土砂量や、土砂を掬ってホッパ４への投入に要する作業時間等の作業量は、同じく管理部所６の管理者が所定の用紙に書き込む等して記録していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の管理者による複数台の油圧ショベルの作業量を監視する方法では、揚土船上の管理者は少なくとも２台以上の油圧ショベルを同時に目視で管理する必要があり、管理者にとって作業負担が大きいという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、油圧ショベルが交互にバージ船から掬ってホッパに投入した土砂量等の作業量を１つの装置を使ってモニタして表示し、管理者の負担を軽減することを可能にした揚土船上に設けられる油圧ショベルの作業量モニタ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
【０００８】
油圧ショベル及びホッパを備え、土砂を油圧ショベルで掬いに行く第一の作業と、この掬った土砂の入った油圧ショベルのバケットをホッパへ移動する第二の作業と、このホッパへ移動した油圧ショベルのバケットから土砂をホッパに投入する第三の作業とを反復して土砂を掬い上げる作業を行う揚土船上に設けられ、第三の作業に関する油圧ショベルの作業量をモニタする油圧ショベルの作業量モニタ装置において、
複数台設けられた油圧ショベルの各々の作業量を計測する作業量計測手段と、前記計測された各々の作業量を１つの表示手段に表示して管理する管理手段とを備え、作業量計測手段は、第二の作業が行われていることを判断するための第二の作業の判断手段と、バケットのダンプ操作が有ることを判断するためのダンプ操作の判断手段と、ホッパに投入するバケット内の土砂の荷重を検出するための荷重の検出手段とを設けて、第二の作業の判断手段で第二の作業が行われていると判断され、かつ、ダンプ操作の判断手段でバケットのダンプ操作が有ると判断された場合に、ホッパに投入するバケット内の土砂の荷重を荷重の検出手段で検出することができるように構成している。
【０００９】
このように、本発明の油圧ショベルの作業量モニタ装置は、複数台設けられた油圧ショベルの各々の作業量を計測する作業量計測手段を備え、この作業量計測手段は、第二の作業の判断手段とダンプ操作の判断手段と荷重の検出手段とを備えて、第二の作業の判断手段で第二の作業が行われていると判断され、かつ、ダンプ操作の判断手段でバケットのダンプ操作が有ると判断された場合に、ホッパへ投入するバケット内の土砂の荷重を荷重の検出手段で検出することができるように構成しているので、複数台の油圧ショベルで土砂を掬ってホッパに投入する作業において、掬った土砂を油圧ショベルがホッパに投入していることを第二の作業の判断手段とダンプ操作の判断手段とにより検出して、このときの各油圧ショベルの作業量を荷重の検出手段で検出することができる。そのため、こうしたことを従来のように目視により行う管理者の負担は解消される。加えて、こうして検出された複数台の油圧ショベルの作業量を１台の管理装置に表示して管理することができるので、本発明によれば、２台以上の油圧ショベルの作業量を管理するための管理者の負担を軽減することを可能にした、揚土船上に設けられる油圧ショベルの作業量モニタ装置を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１から図１６を用いで説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係わる油圧ショベルの作業量モニタ装置を示すブロック図である。
【００１２】
なお、同図において、図２に示す部分と同一部分についでは同一符号を付して説明を省略する。また、本実施形態では油圧ショベルが２台の場合について説明する。
【００１３】
同図において、１２１は第１の油圧ショベル１ａ（１号機）のブームシリンダ１２のボトム室、１２２はブームシリンダ１２のロッド室、１２３はボトム室１２１の圧油の圧力を計測する圧力センサ、１２４はロッド室１２２の圧油の圧力を計測する圧力センサ、１４は油圧ショベル１ａの油圧ポンプ、１５は作動油タンク、１６は油圧ポンプ１４とブームシリンダ１２の間に介在するコントロール弁である。
【００１４】
１７はバケット操作レバー、１８は旋回操作レバーであり、１７１はバケットをダンプ方向に操作した時のパイロット圧力を検出する圧力スイッチ、１８１は油圧ショベル１ａを左旋回に操作をした時のパイロット圧を検出する圧力スイッチ、１８２は同じく右旋回に操作した時のパイロット圧力を検出する圧力スイッチである。なお、各圧力スイッチ１７１，１８１，１８２は圧力センサに代用することができる。その場合は、荷重計測装置本体１９内部に各操作レバー１７，１８の操作を検出するための圧力の閾値を有し、計測した圧力と比較して操作の有無を判断する。また、圧力スイッチや圧力センサに限らず、旋回操作やバケットダンプ操作を電気レバーで操作し得る場合は、電気信号を用いてもよい。さらに、旋回角度やバケットの回動角度を検出するセンサを取り付けてその出力を右旋回信号、左旋回信号およびバケットダンプ信号として利用してもよい。さらにまた、バケットシリンダのストロークを計測するストロークセンサの出力をバケットダンプ信号として用いてもよい。
【００１５】
１９は各種の入力データに基づいてバケット１３が掬った土砂を演算して計測する荷重計測装置本体、２０はブーム１１の根元にあるピンの回動角度を計測するブーム角度センサ、２１は後述するブーム角度の境界角度や旋回境界時間を教示する時に用いる教示開始ボタン、２２はブーム１１のブーム境界角度を教示するためのブーム境界角度教示ボタン、２３は旋回時間を教示するための旋回境界時間教示ボタンである。
【００１６】
荷重計測装置本体１９には、圧力スイッチ１８２の右旋回信号Ｓ１、圧力スイッチ１８１の左旋回信号Ｓ２、圧力スイッチ１７１のバケットダンブ信号Ｓ３、圧力センサ１２３からの圧力信号Ｓ４、圧力センサ１２４からの圧力信号Ｓ５、ブーム角度センサ２０からの角度センサ信号Ｓ６、教示開始ボタン２１からの教示開始信号Ｓ７、ブーム境界角度教示ボタン２２からの教示指令信号Ｓ８、旋回境界時間教示ボタン２３からの教示指令信号Ｓ９の各種の信号が入力され、作業判定とその時の荷重を演算する。
【００１７】
荷重計測装置本体１９によって計測された荷重のデータは無線機２４および同じ揚土船２上に設置される無線機２６を介して管理装置２５を備える管理部所６に伝送される。受信されたデータは土量管理装置２７に取り込まれ、表示装置２８に出力される。土量管理装置２７は、荷重計測装置本体１９による土砂の量の計測を開始するための計測開始ボタン２７ａと、計測を終了するための計測終了ボタン２７ｂと、作業を管理するプログラムを終了するためのプログラム終了ボタン２７ｃとを備える。
【００１８】
なお、第２の油圧ショベル１ｂ（２号機）にも、第１の油圧ショベル１ａ（１号機）の荷重計測装置本体１９と同一構成の荷重計測装置本体１９’が設けられ、上記の信号Ｓ１〜Ｓ９と同様の信号Ｓ１’〜Ｓ９’を入力し土砂を計測し、計測した荷重データを無線機２４’および揚土船上の無線機２６を介して管理部所６の管理装置２５に伝送し、１号機の場合と同様に処理される。
【００１９】
ここで、管理部所６における管理者による作業は次のように行われる。
【００２０】
土砂を掬い出す作業を開始する時は、計測開始ボタン２７ａを押す。このボタン２７ａが押されると、計測開始信号Ｓが土量管理装置２７に入力され無線機２６を介して油圧ショベルの１号機１ａおよび２号機１ｂの荷重計測装置本体１９，１９’に送られ、それぞれの油圧ショベル１ａ，１ｂにおいて荷重の計測が開始され、計測結果が各荷重計測装置本体１９，１９’から土量管理装置２７に送信される。また、管理者は作業を終了する時は、計測終了ボタン２７ｂを押す。このボタン２７ｂが押されると計測終了信号Ｅが土量管理装置２７に入力され、無線機２６を介して荷重計測装置本体１９，１９’にデータの送信を中止させる信号が送られる。荷重計測装置本体１９，１９’では計測が終了し、荷重データの土量管理装置２７への送信を終了する。また、土量管理装置２７におけるプログラム処理を終了するときは、管理者はプログラム終了ボタン２７ｃを押す。このボタン２７ｃが押されると、プログラム終了信号ＰＥが土量管理装置２７に入力され、プログラム処理を終了する。
【００２１】
図３は、図１に示す荷重計測装置本体１９の構成を示すブロック図である。
【００２２】
荷重計測装置本体１９は主としてコンピュータによって構成され、１９１はＡ／Ｄ変換器を備え各種の信号を入力するための入力インターフェース、１９２は各種の演算を実行する中央処理ユニット（ＣＰＵ）、１９３は時刻信号を出力するタイマ、１９４は演算処理された結果を格納するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、１９５はＣＰＵ１９２において実行される各種の処理プログラムが格納されるリードオンリメモリ（ＲＯＭ）、１９６は管理装置２５からの信号を受信したり、荷重のデータ等を送信する通信制御部である。
【００２３】
ＲＯＭ１９５には、後に詳述する、荷重計測装置本体１９の作動を開始するスタートプログラム１９５ａ、油圧ショベル１ａがホッパ４へ土砂を放土したことを検出したり、バケット１３内部の荷重を計算したりする作業検出プログラム１９５ｂ、位置教示プログラム１９５ｃ、および旋回境界時間教示プログラム１９５ｄ、計測制御プログラム１９５ｅが格納されている。
【００２４】
計測制御プログラム１９５ｅは、通信制御部１９６でデータ要求コマンドを受信すると、データを要求している油圧ショベルの号機が、この計測制御プログラム１９５ｅに載っている油圧ショベルの号機と一致するかを判定し、一致していれば、作業検出プログラム１９５ｂを起動する。また、計測制御プログラム１９５ｅでは、データ送信停止コマンドを受信すると、作業検出プログラム１９５ｂを終了する。
【００２５】
作業検出プログラム１９５ｂとしては、後で詳述するように図８及び図９の作業検出プログラム（１）または図１１及び図１２の作業検出プログラム（２）のいずれか一方を格納して作業検出と土量の演算を実行する。また、旋回境界時間教示プログラム１９５ｄは作業検出プログラム（１）を用いた場合に使用される。
【００２６】
図４は、図１に示す土量管理装置２７の構成を示すブロック図である。
【００２７】
土量管理装置２７はコンピュータによっで構成され、２７１は計測開始ボタン２７ａ、計測終了ボタン２７ｂ、およびプログラム終了ボタン２７ｃからの各信号Ｓ，Ｅ，ＰＥを入力するための入力インターフェース、２７２は各種の演算を実行する中央処理ユニット（ＣＰＵ）、２７３は時刻信号を出力するタイマ、２７４は演算処理の結果等が格納されるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、２７５はＣＰＵ２７２の処理プログラムが格納されているリードオンリメモリ（ＲＯＭ）、２７６は土砂の荷重等のデータを加工して得られた各種の作業量データを表示装置２８に出力するための出力インターフェースである。また、２７７は荷重計測装置本体１９，１９’へ各種コマンドを送信し、土砂の荷重データ等を受信する通信制御部である。なお、ＲＯＭ２７５には、後で詳述するスタートプログラム２７５ａ、作業量を演算し表示装置２８に作業量を表示する作業管理プログラム２７５ｂ、および作業量の計測を制御する計測制御プログラム２７５ｃが格納されている。
【００２８】
図５は、荷重計測装置本体１９（１９’）の演算処理時に使用され前もって設定されるブーム境界角度αを説明するための図である。
【００２９】
ブーム境界角度αは、油圧ショベル１ａ（１ｂ）の水平位置（図５のＸ軸）から下位方向の所定角度すなわちマイナスの角度に設定され、後述する教示処理によりブーム角度センサ２０から検出された角度センサ信号Ｓ６（Ｓ６’）に基づいて設定される。荷重計測装置本体１９（１９’）は、設定されたブーム境界角度αに基づいて油圧ショベル１ａ（１ｂ）がバージ船３から土砂を掬い出しホッパ４に投入する作業を検出する。つまり、ブーム１１が回動してブーム境界角度αを上から通過して、ブーム角度センサ２０の出力がブーム境界角度αよりも小さくなれば、バケット１３でバージ船３から掬い出しに行く作業、ブーム境界角度αを下から通過して、ブーム角度センサ２０の出力がブーム境界角度αよりも大きくなれば、土砂の入ったバケット１３をホッパ４へ移動する作業と判断することができる。
【００３０】
図６は、荷重計測装置本体１９（１９’）に入力する各種信号の波形の一例およびその内部で演算処理された各種信号の波形を示す図である。
【００３１】
ａは設定されたブーム境界角度αとブーム角度センサ２０によって検出された角度センサ信号Ｓ６とを対比してブーム１１がブーム境界角度αを横切ったときに検出されるブーム境界角度検知信号、△Ｐｒｂはブームシリンダ１２のボトム室１２１の圧力とロッド室１２２の差圧である。なお、差圧△Ｐｒｂをブームシリンダ１２のボトム室１２１の圧力とロッド室１２２の差圧に代えて、ボトム室１２１の圧力を用いてもよい。
【００３２】
なお、本実施形態では、ブーム１１がブーム境界角度αの境界線を通過して、ブーム１１のブーム角度センサ２０の出力がブーム境界角度αよりも大きくなると、ＯＮになってブーム境界角度検知信号ａを出力し、ブーム１１がブーム境界角度αの境界線を再度通過して、ブーム角度センサ２０の出力がブーム境界角度αより小さくなると、ブーム境界角度検知信号ａがＯＦＦになるように設計されている。
【００３３】
また、図示するように、ブーム境界角度検知信号ａがＯＦＦになったときはバケット１３中には土砂がない状態なので、△Ｐｒｂは小さな値を示す。また、再度、ブーム境界角度検知信号ａが検出されたときは、バケット１３の中には土砂が入っており△Ｐｒｂが大きな値を示す。さらに、ブーム境界角度検知信号ａがＯＮになると、右旋回信号Ｓ１がＯＮして一定時間持続する。これをホッパ４への旋回とみなすことができる。あまりにも短い場合は誤操作であったりホッパ４への旋回作業ではないといえる。次に、バケットダンプ信号Ｓ３がＯＮになると、油圧ショベル１ａがホッパ４に土砂を投入したことを示す。次に左旋回信号Ｓ２がＯＮして一定時間持続すると、これは、ホッパ４からバージ船３へ旋回していることを示す。この状態ではバケット１３の中は空であるので△Ｐｒｂは小さな値になる。つまり、右旋回信号Ｓ１が検出されているときの圧力△Ｐｒｂと左旋回信号Ｓ２が検出されているときの圧力△Ｐｒｂの差圧△Ｐｗが実際に土砂による圧力変化となるある一定の差圧以上である時のブーム境界角度検知信号ａがＯＮになってから最初のバケットダンプ操作直前の差圧△Ｐｒｂを取り込む。この差圧△Ｐｒｂに圧力−重量変換係数をかけることよって土砂の荷重を検出することができる。
【００３４】
本実施形態によれば、バケットダンプ位置がそれほど変化せず、また姿勢が変化しないので、補正を荷重計測時にしなくてもよいが、アーム角度センサやバケット角度センサを用いて姿勢を求めて荷重の計算をしてもよい。
【００３５】
次に、荷重計測装置本体１９（１９’）の位置教示プログラム１９５ｃの処理手順を図７に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３６】
この位置教示処理は、ブーム境界角度を教示して荷重計測装置本体１９（１９’）のＲＡＭ１９４に格納するために実行される。
【００３７】
はじめに、教示処理に先だって、油圧ショベル１ａのオペレータは、バージ船３からホッパ４に土砂の掬い出し作業を開始するためエンジンを始動する（または、専用ボタンを押す）と、図３に示すスタートプログラム１９５ａが実行される。このスタートプログラム１９５ａによって各種パラメータが初期化される。例えば、右旋回操作の検出フラグＳｒや左旋回検出フラグＳｌやバケットダンプ検出フラグＢｄ、ブーム境界角度αを通過したことを示す信号ａ、等のフラグ情報やＳ１、Ｓ２、Ｓ３等の信号の格納メモリ、ブームシリンダ圧力の格納メモリ等が初期化される。この時、ブーム境界角度αや圧力−重量変換係数等は初期化されない。
【００３８】
次に、油圧ショベル１ａの運転室内のオペレータが教示処理をするために教示開始ボタン２１を押すと、その信号Ｓ７は荷重計測装置本体１９に入力され、図３に示す位置教示プログラム１９５ｃが起動される。教示処理は図５に示すように、図示していない操作レバーを操作してブーム１２をバージ船３の方向へ下げていき、バージ船３近くまでバケット１３の先端が来たら図１に示すブーム境界角度教示ボタン２２を押す。図７のステップＳ１において、ブーム境界角度教示ボタン２２が押されたか否かが判断され、押されると、ステップＳ２において、その時のブーム角度センサ２０によって検出された信号Ｓ６が荷重計測装置本体１９に入力され、そのブーム角度をブーム境界角度αとして取り込み記憶する。次いで、ステップＳ３において、ブーム境界角度αが設定されたので、ステップＳ４において、ブーム境界設定フラグＡｕｐをＯＮにして教示を終了する。
【００３９】
次に、荷重計測装置本体１９（１９’）に格納される作業検出プログラム１９５ｂとして、作業検出プログラム（１）を用いた場合の処理手順を図８および図９に示すフローチヤートを用いて説明する。
【００４０】
この作業検出プログラムは後に説明する計測制御プログラムによって制御される。
【００４１】
はじめに、ステップＳ１１において、旋回計測時間Ｔｓｗの他、後述する種々のカウント値ｍ、ｉが初期化される。次いで、ステップＳ１２においてブーム境界角度検知信号ａがＯＦＦからＯＮに変化（立ち上がり）したかを判定する。ここではＯＮになったタイミングで、ステップＳ１３に示すように、旋回計測時間Ｔｓｗの他、カウント値ｍ，ｉを初期化する。次に、ステップＳ１４において右方向の旋回操作中であるか否かを判定する。操作中である場合は、ステップＳ１５に示すように旋回計測時間Ｔｓｗに計測サンブリング時間△Ｔｓ（作業検出プログラム（１）の実行周期）を加算する。この後、ステップＳ１６において、予め設定しておいた旋回境界時間Ｔｓｗｒｅｆと比較する。旋回境界時間Ｔｓｗｒｅｆとは、ブーム境界角度検知信号ａがＯＮになってから油圧ショベルが土砂を放土する直前まで旋回している時間である。ここで、Ｔｓｗ≧Ｔｓｗｒｅｆである場合は、ステップＳ１７に移行し、その時の旋回通過時刻Ｔｐａｓｓをタイマ１９３から取出しＲＡＭ１９４に保存する。ステップＳ１４において右方向の旋回操作中でなかった場合は、ステップＳ１８において左方向の旋回操作中であるか否かを判断する。この時、左方向の旋回操作中である場合は、ステップＳ１９に示すように旋回計測時間Ｔｓｗから計測サンプリング時間△Ｔｓを引く。ステップＳ１９の処理を設けることによって、例えば、右方向に放土位置があり右方向の旋回途中において何等かの理由で左方向に旋回操作され再び右方向に旋回されたた場合に、より正確な旋回計測時間Ｔｓｗを計測することができる。次に、ステップＳ２０において、バケットダンプ操作があるかを判断する。バケット操作がある場合は、ステップＳ２１においてバケット操作開始時刻Ｔｂｃｋｔ（ｍ）としてタイマ１９３から読み出しＲＡＭ１９４に保存する。ここで、ｍはバケット操作数を表し、ステップＳ２０におけるバケットダンプ操作は、例えば図６のバケットダンプ信号Ｓ３に示すように、本来予定しているバケットダンプ操作（ｍ＝３）以外にも、作業検出上計測すべきでないバケットダンプ操作（ｍ＝１，２）があり得る。次に、ステップＳ２２でバケットダンプ操作開始時刻Ｔｂｃｋｔ（ｍ）の直前のブームシリンダ圧力（例えば、Ｔｂｃｋｔ直前の所定時間△Ｔの平均ブームシリンダ圧力ＰＲｒｂｂ）も保存した後、ステップＳ２３でカウント値ｍに１を加算する。次に、ステップＳ２４において、ブーム境界角度検知信号ａがＯＮからＯＦＦに変化（立ち下がり）したか否かを判断する。変化した場合は、ステップＳ２５以降の処理を行う。ここでは、ブーム境界角度検知信号ａがＯＦＦからＯＮへ変化した時刻から、ブーム境界角度検知信号ａがＯＮからＯＦＦへ変化した時刻までの経過時間内に発生したバケットダンプ操作が放土のためのバケットダンプ操作であるか否かを判定する。まず、ステップＳ２５において差圧ΔＰｒｂまたは荷重を取り込み、ステップＳ２６においてステップＳ２０で計測された各バケット操作回数ｍについて、いずれのバケットダンプ操作が放土のためのバケットダンプ操作であるかを検索する。ここでｉは放土のためのバケットダンプを検索するための処理に使用されるカウント数を表し、各バケット操作回数ｍについて、ステップＳ２１において保存したバケットダンブ操作開始時刻Ｔｂｃｋｔ（ｍ）がステップＳ１７で保存した旋回通過時刻Ｔｐａｓｓと等しいか大きいかを判定する。小さい場合は、所定のバケットダンプ操作とは判断されず、ステップＳ２７でｉに１を加算して再びステップＳ２５からの処理を繰り返す。ステップＳ２６において大きいと判定された場合は、例えば、図６のｍ＝３の場合は、バケット１３がホッパ４上にあると判断し放土直前とみなす。そこで、ステップＳ２８において、ステップＳ２２で保存したバケットダンプ操作開始時刻直前の所定時間△Ｔの平均ブームシリンダ圧力△ＰＲｒｂｂを演算し、放土毎のバケットダンプ姿勢があまり変化しないので、圧力−重量変換係数ｋをかけた値を荷重とする。また、アーム角度センサやバケット１３の回転角度もしくはバケットシリンダのストロークセンサ等を用意し、バケット放土位置での姿勢を計測して荷重を計算してもよい。続いて、ステップＳ２９において通信制御部１９６に土砂の荷重や土砂をホッパ４に投入した時間等のデータをセットする。
【００４２】
ここで、前記旋回境界時間（Ｔｓｗｒｅｆ）を設定するために使用される旋回境界時間教示プログラム１９５ｄによる処理手順を図１０に示すフローチャートを用いて説明する。
【００４３】
油圧ショベル１ａ，１ｂのオペレータによって教示開始ボタン２１が操作されると旋回境界時間教示プログラム１９５ｄが実行を開始する。はじめに、ステップＳ３０において旋回境界時間教示ボタン２３がＯＮか否かを判断する。ＯＮの場合は、ステップＳ３１においてブーム角度がブーム境界角度αを通過した時刻からバケットをダンプする直前でオペレータが旋回境界時間教示ボタン２３を押されるまでの旋回時間を旋回境界時間（Ｔｓｗｒｅｆ）としてＲＡＭ１９４に保存する。この設定法によれば、簡単な操作で旋回境界時間が自動的の設定され、土砂を掬いだしてからホッパ４に放土する旋回角度が変化しても簡単に旋回境界時間を調整できる。
【００４４】
次に、荷重計測装置本体１９（１９’）に格納される作業検出プログラム１９５ｂとして、作業検出プログラム（２）を用いた場合の処理手順を図１１および図１２に示すフローチヤートを用いて説明する。
この作業検出プログラムも、後に説明する計測制御プログラムによって制御される。
【００４５】
はじめに、ステップＳ４１において、後述する種々のカウント値ｈ，ｉ，ｊが初期化される。
【００４６】
次いで、ステップＳ４２において右旋回操作有りか否かが判定される。ここでは、２秒間の右旋回操作で右旋回操作をしたこととする。そのため、ステップＳ４３、ステップＳ４４において、カウント値ｈがあらかじめ設定された値Ｋ１に達したか否かが判定される。ステップＳ４５に示すように、各カウント値ｈ毎にブームシリンダ１４のボトム室２１の圧力ＰＲｒ（ｔｈ）とロッド室２２の圧力ＰＲｂ（ｔｈ）との差を計算し、△ＰＲｒｂ（ｔｈ）のデータまたは荷重のデータとしてＲＡＭ１９４に格納する。カウント値ｈが所定値Ｋ１、即ち２秒間経過すると、Ｓ４６において右旋回検出フラグＳｒを１にする。
【００４７】
次いで、ステップＳ４７において左旋回有りか否かが判定される。右旋回の場合と同様に、ステップＳ４８、ステップＳ４９において、カウント値があらかじめ設定された値Ｋ２に達したか否かが判定される。ステップＳ５０に示すように、各カウント値ｉ毎にブームシリンダ１４のボトム室２１の圧力ＰＬｒ（ｔｉ）とロッド室２２の圧力ＰＬｂ（ｔｉ）との差を計算し、△ＰＬｒｂ（ｔｉ）のデータまたは荷重のデータとしてＲＡＭ１９４に格納する。カウント値ｉが所定値Ｋ２、即ち２秒間経過すると、Ｓ５１において左旋回検出フラグＳｌを１にする。
【００４８】
次に、ステップＳ５２において、バケット操作有りか否かの判定が行われる。ステップＳ５３、ステップＳ５４において、カウント値があらかじめ設定された値Ｋ３に達したか否かが判定される。カウント値ｊが所定値Ｋ３、ここではバケットダンプ動作は、比較的速いので１秒間の操作をバケット操作ありとみなしており、１秒間経過すると、Ｓ５５においてバケットダンプ操作検出フラグＢｄが１となる。
【００４９】
次に、Ｓ５６において右旋回検出フラグＳｒと左旋回検出フラグＳ１とバケットダンプ検出フラグＢｄの全てが１であるか否かを判定する。全てのフラグが１であればステップＳ５７に、そうでない場合はＳ４２に戻る。
【００５０】
ステップＳ５６においてＹＥＳの場合は、ステップＳ５７に移行し、信号の発生順番を判定する。即ち、図６に示すような右旋回信号Ｓ１→バケットダンプ信号Ｓ３→左旋回信号Ｓ２の順位でフラグが１になった場合に図１２に示すフローチャートの「Ａ」に移行する。このステップＳ５７の判定を行うことによって油圧ショベルの土砂を掬い旋回して他の場所に移送する作業を誤りなく検出することができる。
【００５１】
なお、タイマ１９３から読み込んだ各操作の発生時刻がＲＡＭ１９４に格納されているので、それらを比較することで、前記信号の発生順位は容易に行われる。また、発生順番が合致しない場合は、ステップＳ５８に進み、右旋回検出フラグＳｒと左旋回検出ブラグＳ１とバケットダンプ検出フラグＢｄの全てをゼロにする。また、ステップＳ５７において、右旋回→バケットダンプ→左旋回の信号の発生順序を判定しているが、左旋回→バケットダンプ→右旋回の信号の発生順序で判定してもよい。その場合は、平均値△ＰＬｒｂと平均値△ＰＲｒｂとの差を求め、この差が所定値Ｐｒｅｆより小さいかを判定する。
【００５２】
発生順位が合致した場合は、ステップＳ５９において、右旋回または左旋回の操作終了時刻が境界角度検知信号ａがＯＮ中にあるかどうかを判定する。つまり、バケット１３に土砂が入った状態で旋回しているか否かを判定できる。
【００５３】
ステップＳ５９でＹＥＳの場合は、ステップＳ６０において、最初の旋回方向とは逆の方向の旋回操作開始の後に境界角度検知信号ａがＯＦＦになったかを判定する。
【００５４】
ステップＳ６０でＹＥＳの場合はステップＳ６１に進み、ステップＳ４５において右旋回時に検出された△ＰＲｒｂ（ｔｈ）の平均値Σ△ＰＲｒｂ（ｔｈ）／Ｋ１と、ステップＳ５０において左旋回時に検出された△ＰＬｒｂ（ｔｉ）の平均値Σ△ＰＬｒｂ（ｔｉ）／Ｋ２との差を求め、この差が所定値Ｐｒｅｆより小さいかを判定し、この処理によりバケット１３中に土砂が入っていない状態で旋回していることを判定して除外することができる。なお、ステップＳ６３の処理は、作業検出精度は多少落ちるが省略することも可能である。次に、ステップＳ６４において、バケットダンプ操作開始時刻Ｔｂｃｋｔ直前の所定時間△Ｔの平均ブームシリンダ圧力ＰＲｒｂｂを求める。ステップＳ６５において、平均ブームシリンダ圧力ＰＲｒｂｂに所定の圧力−重量変換係数ｋを掛けてバケット１３が１回当たり運搬した土砂の荷重を求める。続いて、ステップＳ６６において通信制御部１９６に土砂の荷重と土砂をホッパに投入した時間（バケットダンプ操作開始時刻）をセットする。なお、本実施形態では、バケットダンプ時の油圧ショベル１の放土姿勢があまり変化しないので、補正を土量算出時にしなくてもよいが、ブームの角度センサに加えてアーム角度センサやバケット角度センサを用いて姿勢を求めて荷重の計算をしてもよい。
【００５５】
ステップＳ５９、ステップＳ６０、およびステップＳ６３に該当しないときは、図１１に示すフローチャートの「Ｂ」のステップＳ５８に戻り、全てのフラグがゼロに設定され、さらにステップＳ４２に戻る。また、作業検出が一巡する毎に「Ｃ」のステップＳ４１に戻り作業検出処理が繰り返される。
【００５６】
なお、ステップＳ５９およびステップＳ６０は、多少精度が落ちるもののこれらのステップの処理を省略することもできる。
【００５７】
次に、土量管理装置２７の計測制御プログラム２７５ｃで設定するコマンドの構成について説明する。
【００５８】
図１３は、土量管理装置２７に接続された計測開始ボタン２７ａが押された時に生成されるデータ要求コマンド３０と、計測終了ボタン２７ｂが押された時に生成されるデータ送信停止コマンド３１を示す図である。
【００５９】
同図において、データ要求コマンド３０は、無線機２６にコマンドの送信を指示する無線機制御用コード３０１と、データを要求する油圧ショベルの号機を示す号機コード３０２と、データの要求を指示するデータ要求コード３０３と、１コマンドが終了したことを意味するデータ列終了コード３０４とから構成される。
【００６０】
また、データ送信停止コマンド３１は、データ要求コマンドと同様に無線機２６にコマンドの送信を指示する無線機制御用コード３１１と、データの送信停止を指示する油圧ショベルの号機を示す号機コード３１２と、データの送信の停止を指示するデータ送信停止コード３１３と、データ列終了コード３１４とから構成される。
【００６１】
図１４は、荷重計測装置本体１９（１９’）が土量管理装置２７に送信する荷重データの構成を示す図である。
【００６２】
同図において、荷重データは、無線機２６によってデータを受信したことを示す無線機制御用コード３２１と、データの送信元を示す油圧ショベルの号機コード３２２と、土砂の荷重や土砂がホッパ４へ投入された時間等の作業量に関するデータで構成した荷重データ３２３と、データ列の最後であることを示すデータ列終了コード３２４とから構成される。
【００６３】
データ要求コマンド３０が、土量管理装置２７から１号機と２号機の荷重計測装置本体１９，１９’へ送信されると、コマンドを受信したそれぞれの荷重計測装置本体１９，１９’は、土量管理装置２７へ荷重データ３２を送信する。さらに、データ送信停止コマンド３１が、土量管理装置２７から１号機と２号機の荷重計測装置本体１９，１９’へ送信されると、コマンドを受信したそれぞれの荷重計測装置本体１９，１９’は荷重データの送信を終了する。
【００６４】
次に、荷重計測装置本体１９の計測制御プログラム１９５ｅの処理手順を図１５に示すフローチヤートを用いて説明する。
【００６５】
このプログラムは、スタートプログラム１９５ａが終了した後に実行される。まず、ステップＳ７０において、１号機へのデータ要求コマンドを受信したか否かを判定する。ここでは、データ要求コマンド３０の号機コード３０２が１号機（例えば、００１〉であるかを判定する。ここで、号機コードが００１でない場合は、ステップＳ７２に進む。号機コードが００１である場合は、ステップＳ７１において作業検出プログラムの起動を行う。これにより、油圧ショベル１ａがホッパ４に投入する作業と土砂の量の計測が開始される。
【００６６】
続いて、ステップＳ７２ではデータ送信停止コマンド３１を受信したか否かを判定する。ここでもコマンド内部の号機コード３１２が１号機を示す００１かを判定する。００１でなければ次のステップＳ７４へ進む。号機コード３１２が００１であれば、ステップＳ７３で作業検出プログラムを終了し、荷重データの送信を停止する。
【００６７】
次に、ステップＳ７４において１号機の油圧ショベルのキースイッチがＯＦＦであるかを判定する。ＯＦＦであればプログラム処理を終了し、ＯＮ中はステップＳ７０からの処理を続ける。
【００６８】
計測制御プログラム１９５ｅは、２号機についても上記と同一の処理を行う。ただし、号機コードを００１ではなく００２等の他の号機コードとなる。
【００６９】
次に、土量管理装置２７の計測制御プログラム２７５ｃの処理手順を図１６に示すフローチャートを用いて説明する。
【００７０】
土量管理装置２７のスタートプログラム２７５ａにおいて、日毎の履歴やバージ船３毎の履歴等が初期化された後、計測制御プログラム２７５ｃが起動する。まず、ステップＳ８０において、管理者が土砂の量の計測を開始する時に押す計測開始ボタン２７ａが押された時に土量管理装置２７に入力される計測開始信号ＳがＯＮであるか否かを判定する。ＯＮでない場合は、ステップＳ８２に進む。ＯＮの場合はステップＳ８１においてデータ要求コマンドの設定と送信を行う。ここでは、図１３に示すデータ要求コマンド３０を１号機用と２号機用とに分けて作成する。１号機用のデータ要求コマンド３０は号機コードを００１に設定し、２号機用のデータ要求コマンド３０は号機コードを００２に設定し、順番に通信制御部２７７にセットし送信する。
【００７１】
次に、ステップＳ８２において通信制御部２７７に１号機の荷重データを受信しているか否かを判定する。ここでは、受信した荷重データの中の号機コードが００１であるかを判定し、００１であれば、ステップＳ８３の作業管理プログラム２７５ｂを実行する。作業管理プログラム２７５ｂでは、受信した１号機の荷重データすなわちホッパ４へ投入した土砂の量を表示装置２８に表示するとともに、日毎およびバージ船３毎の１号機の土砂の量や投入回数を計算し履歴として記憶し、表示装置２８に表示する。また、１号機および２号機がホッパ４に投入した土砂の時間当たりの量や日毎およびバージ船３毎の総量や合計回数も計算し記憶して表示する。
【００７２】
次に、ステップ８４において２号機の荷重を通信制御部２７７が受信しているか否かを判定する。ここでは、受信した荷重データの中の号機コードが００２であるか否かを判定する。００２であれば、ステップＳ８３の作業管理プログラム２７５ｂを実行する。作業管理プログラム２７５ｂでは、受信した２号機の荷重データすなわちホッパ４へ投入した土砂の量を１号機と同じ表示装置２８に表示するともに、日毎およびバージ船３毎の２号機がホッパ４へ投入した土砂の量や投入回数を履歴として記憶し、表示装置２８に表示する。さらに、１号機と２号機がホッパ４に投入した土砂の時間当たりの量や日毎およびバージ船３毎の総量や合計回数も計算し記憶して表示装置２８に表示する。
【００７３】
次に、ステップＳ８５において、管理者が土砂の量の計測を終了する時に押す計測終了ボタン２７ｂが押されたときに土量管理装置２７に入力される計測終了信号ＥがＯＮであるか否かを判定する。ＯＮではない場合は、ステップＳ８７に進む。ＯＮである場合はステップＳ８６においてデータ送信停止コマンドの設定を行う。ここでは、図１３に示すデータ送信停止コマンド３１を１号機用と２号機用に分けて作成する。１号機用のデータ送信停止コマンド３１は号機コードを００１に設定し、２号機用のデータ送信停止コマンド３１は号機コードを００２に設定し、順番に通信制御部２７７にセットして送信する。
【００７４】
次に、ステップＳ８７においてプログラム終了信号がＯＮか否かを判定する。ここで、ＯＮの場合は、ステップＳ８８において土量管理装置２７本体の電源が自動的に切れる。また、ＯＮでない場合は、ステップＳ８０からの処理を繰り返す。
【００７５】
以上のように、本実施形態では、２台の油圧ショベル１ａ，１ｂの作業量を１台の管理装置２５で管理し、１台の表示装置２８で荷重計測装置１９，１９’によって荷重計測された作業量を統合して表示することができるので、管理者が目視で２台分の作業量を管理することなく、１つの表示装置で２台の作業量を同時に管理できるので管理者の負担が軽減される。
【００７６】
また、油圧ショベル１ａ，１ｂと管理装置２５とをケーブルで接続し計測を行うと、油圧ショベルは３６０度以上旋回することが可能なためケーブルがしばしば切れることがあるが、本実施形態によれば、無線機を用いてデータの通信を行っているので、安全確実に作業量の管理ができる。
【００７７】
なお、本実施形態では、２台の油圧ショベルの場合を例にして説明したが、３台以上の油圧ショベルを用いる場合も同様に作業量の管理を行うことができる。
【００７８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の油圧ショベルの作業量モニタ装置は、「課題を解決するための手段」の項に示した手段を採用しているので、少なくとも２台以上の油圧ショベルが土砂を掬い出してホッパに投入する作業において、これらの油圧ショベルの作業量を管理するための管理者の負担を軽減することができる。また、本発明の油圧ショベルの作業量モニタ装置を具体化する場合に、特に、特許請求の範囲の請求項２に記載のように具体化すれば、無線を使って油圧ショベルと管理手段間の通信を行うことができるので、ケーブルで通信する場合のようにケーブル切断による通信ができなくなることがなくなり、確実に作業量の管理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる油圧ショベルの作業量モニタ装置を示すブロック図である。
【図２】揚土船２上で稼働する油圧ショベル１ａ，１ｂの作業形態の一例を示す図である。
【図３】荷重計測装置本体１９の構成を示すブロック図である。
【図４】土量管理装置２７の構成を示すブロック図である。
【図５】荷重計測装置本体１９（１９’）の演算処理時に使用され前もって設定されるブーム境界角度αを説明するための図である
【図６】荷重計測装置本体１９（１９’）に入力する各種信号の波形およびその内部で演算処理された各種信号の波形を示す図である。
【図７】荷重計測装置本体１９（１９’）の位置教示プログラム１９５ｃの処理手順を示すフローチャートである。
【図８】荷重計測装置本体１９ａ（１９ｂ）に格納される作業検出プログラム１９５ｂとして、作業検出プログラム（１）を用いた場合の処理手順を示すフローチヤートである。
【図９】荷重計測装置本体１９ａ（１９ｂ）に格納される作業検出プログラム１９５ｂとして、作業検出プログラム（１）を用いた場合の処理手順を示すフローチヤートである。
【図１０】荷重計測装置本体１９ａ（１９ｂ）に格納される旋回境界時間（Ｔｓｗｒｅｆ）を設定するために使用される旋回境界時間教示プログラムの処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】荷重計測装置本体１９（１９’）に格納される作業検出プログラム１９５ｂとして、作業検出プログラム（２）を用いた場合の処理手順を示すフローチヤートである。
【図１２】荷重計測装置本体１９（１９’）に格納される作業検出プログラム１９５ｂとして、作業検出プログラム（２）を用いた場合の処理手順を示すフローチヤートである。
【図１３】土量管理装置２７に接続された計測開始ボタン２７ａが押された時に生成されるデータ要求コマンド３０と、計測終了ボタン２７ｂが押された時に生成されるデータ送信停止コマンド３１を示す図である。
【図１４】荷重計測装置本体１９（１９’）が土量管理装置２７に送信する荷重データ３２の構成を示す図である。
【図１５】１号機の荷重計測装置本体１９の計測制御プログラム１９５ｅの処理手順を示すフローチヤートである。
【図１６】土量管理装置２７の計測制御プログラム２７５ｃの処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ 油圧ショベル
２ 揚土船
３ パージ船
４ ホッパ
５ 圧送ポンプ
１１ ブーム
１２ ブームシリンダ
１２１ ボトム室
１２２ ロッド室
１２３，１２４ 圧力センサ
１３ バケット
１７ バケット操作レバー
１８ 旋回操作レバー
１９，１９’荷重計測装置本体
１９５ｂ 作業検出プログラム
１９５ｃ 位置教示プログラム
１９５ｄ 旋回境界時間教示プログラム
１９５ｅ 計測制御プログラム
２０ ブーム角度センサ
２１ 教示開始ボタン
２２ ブーム境界角度教示ボタン
２３ 旋回境界時間教示ボタン
２４，２４’２６ 無線機
２５ 管理装置
２７ コンピユータ
２７５ｂ 作業管理プログラム
２７５ｃ 計測制御プログラム
２８ 表示装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、揚土船上に設置され、別の船によって運搬されてきた土砂を掬ってホッパに投入する油圧ショベル等の建設機械の作業量モニタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２に、揚土船上で稼働する油圧ショベルの作業形態の一例を示す。
【０００３】
同図において、海上で作業をする揚土船２は、２台の油圧ショベル１ａ、１ｂと、油圧ショベル１ａ、１ｂによって土砂が投入されるホッパ４と、投入された土砂を圧送する圧送ポンプ５とから構成されている。揚土船２には土砂を運んできた別の船（バージ船）３が横付けされ、油圧ショベル１ａと油圧ショベル１ｂとは交互にバージ船３から土砂を掬い上げ、旋回してホッパ４に投入する。ホッパ４に所定量の土砂が投入されると、ホッパ４中のセメント（固化材）と混合され、圧送ホンプ５によって図示されていない埋め立て予定地等に圧送される。
【０００４】
この時、ホッパ４に投入される土砂量に対して適正な量の固化材をホッパ４に投入するためには、土砂量の計算が必要である。従来、油圧ショベル１ａ，１ｂによってバージ船３から掬ってホッパ４に投入された土砂量は、揚土船２上に設けられる管理部所６にいる管理者の目視によって測定され、ホッパ４に投入すべき固化材の量を決めていた。また、油圧ショベル１ａ，１ｂによってホッパ４に投入した土砂量や、土砂を掬ってホッパ４への投入に要する作業時間等の作業量は、同じく管理部所６の管理者が所定の用紙に書き込む等して記録していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の管理者による複数台の油圧ショベルの作業量を監視する方法では、揚土船上の管理者は少なくとも２台以上の油圧ショベルを同時に目視で管理する必要があり、管理者にとって作業負担が大きいという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、油圧ショベルが交互にバージ船から掬ってホッパに投入した土砂量等の作業量を１つの装置を使ってモニタして表示し、管理者の負担を軽減することを可能にした揚土船上に設けられる油圧ショベルの作業量モニタ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
【０００８】
油圧ショベル及びホッパを備え、土砂を油圧ショベルで掬いに行く第一の作業と、この掬った土砂の入った油圧ショベルのバケットをホッパへ移動する第二の作業と、このホッパへ移動した油圧ショベルのバケットから土砂をホッパに投入する第三の作業とを反復して土砂を掬い上げる作業を行う揚土船上に設けられ、第三の作業に関する油圧ショベルの作業量をモニタする油圧ショベルの作業量モニタ装置において、
複数台設けられた油圧ショベルの各々の作業量を計測する作業量計測手段と、前記計測された各々の作業量を１つの表示手段に表示して管理する管理手段とを備え、作業量計測手段は、第二の作業が行われていることを判断するための第二の作業の判断手段と、バケットのダンプ操作が有ることを判断するためのダンプ操作の判断手段と、ホッパに投入するバケット内の土砂の荷重を検出するための荷重の検出手段とを設けて、第二の作業の判断手段で第二の作業が行われていると判断され、かつ、ダンプ操作の判断手段でバケットのダンプ操作が有ると判断された場合に、ホッパに投入するバケット内の土砂の荷重を荷重の検出手段で検出することができるように構成している。
【０００９】
このように、本発明の油圧ショベルの作業量モニタ装置は、複数台設けられた油圧ショベルの各々の作業量を計測する作業量計測手段を備え、この作業量計測手段は、第二の作業の判断手段とダンプ操作の判断手段と荷重の検出手段とを備えて、第二の作業の判断手段で第二の作業が行われていると判断され、かつ、ダンプ操作の判断手段でバケットのダンプ操作が有ると判断された場合に、ホッパへ投入するバケット内の土砂の荷重を荷重の検出手段で検出することができるように構成しているので、複数台の油圧ショベルで土砂を掬ってホッパに投入する作業において、掬った土砂を油圧ショベルがホッパに投入していることを第二の作業の判断手段とダンプ操作の判断手段とにより検出して、このときの各油圧ショベルの作業量を荷重の検出手段で検出することができる。そのため、こうしたことを従来のように目視により行う管理者の負担は解消される。加えて、こうして検出された複数台の油圧ショベルの作業量を１台の管理装置に表示して管理することができるので、本発明によれば、２台以上の油圧ショベルの作業量を管理するための管理者の負担を軽減することを可能にした、揚土船上に設けられる油圧ショベルの作業量モニタ装置を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１から図１６を用いで説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係わる油圧ショベルの作業量モニタ装置を示すブロック図である。
【００１２】
なお、同図において、図２に示す部分と同一部分についでは同一符号を付して説明を省略する。また、本実施形態では油圧ショベルが２台の場合について説明する。
【００１３】
同図において、１２１は第１の油圧ショベル１ａ（１号機）のブームシリンダ１２のボトム室、１２２はブームシリンダ１２のロッド室、１２３はボトム室１２１の圧油の圧力を計測する圧力センサ、１２４はロッド室１２２の圧油の圧力を計測する圧力センサ、１４は油圧ショベル１ａの油圧ポンプ、１５は作動油タンク、１６は油圧ポンプ１４とブームシリンダ１２の間に介在するコントロール弁である。
【００１４】
１７はバケット操作レバー、１８は旋回操作レバーであり、１７１はバケットをダンプ方向に操作した時のパイロット圧力を検出する圧力スイッチ、１８１は油圧ショベル１ａを左旋回に操作をした時のパイロット圧を検出する圧力スイッチ、１８２は同じく右旋回に操作した時のパイロット圧力を検出する圧力スイッチである。なお、各圧力スイッチ１７１，１８１，１８２は圧力センサに代用することができる。その場合は、荷重計測装置本体１９内部に各操作レバー１７，１８の操作を検出するための圧力の閾値を有し、計測した圧力と比較して操作の有無を判断する。また、圧力スイッチや圧力センサに限らず、旋回操作やバケットダンプ操作を電気レバーで操作し得る場合は、電気信号を用いてもよい。さらに、旋回角度やバケットの回動角度を検出するセンサを取り付けてその出力を右旋回信号、左旋回信号およびバケットダンプ信号として利用してもよい。さらにまた、バケットシリンダのストロークを計測するストロークセンサの出力をバケットダンプ信号として用いてもよい。
【００１５】
１９は各種の入力データに基づいてバケット１３が掬った土砂を演算して計測する荷重計測装置本体、２０はブーム１１の根元にあるピンの回動角度を計測するブーム角度センサ、２１は後述するブーム角度の境界角度や旋回境界時間を教示する時に用いる教示開始ボタン、２２はブーム１１のブーム境界角度を教示するためのブーム境界角度教示ボタン、２３は旋回時間を教示するための旋回境界時間教示ボタンである。
【００１６】
荷重計測装置本体１９には、圧力スイッチ１８２の右旋回信号Ｓ１、圧力スイッチ１８１の左旋回信号Ｓ２、圧力スイッチ１７１のバケットダンブ信号Ｓ３、圧力センサ１２３からの圧力信号Ｓ４、圧力センサ１２４からの圧力信号Ｓ５、ブーム角度センサ２０からの角度センサ信号Ｓ６、教示開始ボタン２１からの教示開始信号Ｓ７、ブーム境界角度教示ボタン２２からの教示指令信号Ｓ８、旋回境界時間教示ボタン２３からの教示指令信号Ｓ９の各種の信号が入力され、作業判定とその時の荷重を演算する。
【００１７】
荷重計測装置本体１９によって計測された荷重のデータは無線機２４および同じ揚土船２上に設置される無線機２６を介して管理装置２５を備える管理部所６に伝送される。受信されたデータは土量管理装置２７に取り込まれ、表示装置２８に出力される。土量管理装置２７は、荷重計測装置本体１９による土砂の量の計測を開始するための計測開始ボタン２７ａと、計測を終了するための計測終了ボタン２７ｂと、作業を管理するプログラムを終了するためのプログラム終了ボタン２７ｃとを備える。
【００１８】
なお、第２の油圧ショベル１ｂ（２号機）にも、第１の油圧ショベル１ａ（１号機）の荷重計測装置本体１９と同一構成の荷重計測装置本体１９’が設けられ、上記の信号Ｓ１〜Ｓ９と同様の信号Ｓ１’〜Ｓ９’を入力し土砂を計測し、計測した荷重データを無線機２４’および揚土船上の無線機２６を介して管理部所６の管理装置２５に伝送し、１号機の場合と同様に処理される。
【００１９】
ここで、管理部所６における管理者による作業は次のように行われる。
【００２０】
土砂を掬い出す作業を開始する時は、計測開始ボタン２７ａを押す。このボタン２７ａが押されると、計測開始信号Ｓが土量管理装置２７に入力され無線機２６を介して油圧ショベルの１号機１ａおよび２号機１ｂの荷重計測装置本体１９，１９’に送られ、それぞれの油圧ショベル１ａ，１ｂにおいて荷重の計測が開始され、計測結果が各荷重計測装置本体１９，１９’から土量管理装置２７に送信される。また、管理者は作業を終了する時は、計測終了ボタン２７ｂを押す。このボタン２７ｂが押されると計測終了信号Ｅが土量管理装置２７に入力され、無線機２６を介して荷重計測装置本体１９，１９’にデータの送信を中止させる信号が送られる。荷重計測装置本体１９，１９’では計測が終了し、荷重データの土量管理装置２７への送信を終了する。また、土量管理装置２７におけるプログラム処理を終了するときは、管理者はプログラム終了ボタン２７ｃを押す。このボタン２７ｃが押されると、プログラム終了信号ＰＥが土量管理装置２７に入力され、プログラム処理を終了する。
【００２１】
図３は、図１に示す荷重計測装置本体１９の構成を示すブロック図である。
【００２２】
荷重計測装置本体１９は主としてコンピュータによって構成され、１９１はＡ／Ｄ変換器を備え各種の信号を入力するための入力インターフェース、１９２は各種の演算を実行する中央処理ユニット（ＣＰＵ）、１９３は時刻信号を出力するタイマ、１９４は演算処理された結果を格納するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、１９５はＣＰＵ１９２において実行される各種の処理プログラムが格納されるリードオンリメモリ（ＲＯＭ）、１９６は管理装置２５からの信号を受信したり、荷重のデータ等を送信する通信制御部である。
【００２３】
ＲＯＭ１９５には、後に詳述する、荷重計測装置本体１９の作動を開始するスタートプログラム１９５ａ、油圧ショベル１ａがホッパ４へ土砂を放土したことを検出したり、バケット１３内部の荷重を計算したりする作業検出プログラム１９５ｂ、位置教示プログラム１９５ｃ、および旋回境界時間教示プログラム１９５ｄ、計測制御プログラム１９５ｅが格納されている。
【００２４】
計測制御プログラム１９５ｅは、通信制御部１９６でデータ要求コマンドを受信すると、データを要求している油圧ショベルの号機が、この計測制御プログラム１９５ｅに載っている油圧ショベルの号機と一致するかを判定し、一致していれば、作業検出プログラム１９５ｂを起動する。また、計測制御プログラム１９５ｅでは、データ送信停止コマンドを受信すると、作業検出プログラム１９５ｂを終了する。
【００２５】
作業検出プログラム１９５ｂとしては、後で詳述するように図８及び図９の作業検出プログラム（１）または図１１及び図１２の作業検出プログラム（２）のいずれか一方を格納して作業検出と土量の演算を実行する。また、旋回境界時間教示プログラム１９５ｄは作業検出プログラム（１）を用いた場合に使用される。
【００２６】
図４は、図１に示す土量管理装置２７の構成を示すブロック図である。
【００２７】
土量管理装置２７はコンピュータによっで構成され、２７１は計測開始ボタン２７ａ、計測終了ボタン２７ｂ、およびプログラム終了ボタン２７ｃからの各信号Ｓ，Ｅ，ＰＥを入力するための入力インターフェース、２７２は各種の演算を実行する中央処理ユニット（ＣＰＵ）、２７３は時刻信号を出力するタイマ、２７４は演算処理の結果等が格納されるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、２７５はＣＰＵ２７２の処理プログラムが格納されているリードオンリメモリ（ＲＯＭ）、２７６は土砂の荷重等のデータを加工して得られた各種の作業量データを表示装置２８に出力するための出力インターフェースである。また、２７７は荷重計測装置本体１９，１９’へ各種コマンドを送信し、土砂の荷重データ等を受信する通信制御部である。なお、ＲＯＭ２７５には、後で詳述するスタートプログラム２７５ａ、作業量を演算し表示装置２８に作業量を表示する作業管理プログラム２７５ｂ、および作業量の計測を制御する計測制御プログラム２７５ｃが格納されている。
【００２８】
図５は、荷重計測装置本体１９（１９’）の演算処理時に使用され前もって設定されるブーム境界角度αを説明するための図である。
【００２９】
ブーム境界角度αは、油圧ショベル１ａ（１ｂ）の水平位置（図５のＸ軸）から下位方向の所定角度すなわちマイナスの角度に設定され、後述する教示処理によりブーム角度センサ２０から検出された角度センサ信号Ｓ６（Ｓ６’）に基づいて設定される。荷重計測装置本体１９（１９’）は、設定されたブーム境界角度αに基づいて油圧ショベル１ａ（１ｂ）がバージ船３から土砂を掬い出しホッパ４に投入する作業を検出する。つまり、ブーム１１が回動してブーム境界角度αを上から通過して、ブーム角度センサ２０の出力がブーム境界角度αよりも小さくなれば、バケット１３でバージ船３から掬い出しに行く作業、ブーム境界角度αを下から通過して、ブーム角度センサ２０の出力がブーム境界角度αよりも大きくなれば、土砂の入ったバケット１３をホッパ４へ移動する作業と判断することができる。
【００３０】
図６は、荷重計測装置本体１９（１９’）に入力する各種信号の波形の一例およびその内部で演算処理された各種信号の波形を示す図である。
【００３１】
ａは設定されたブーム境界角度αとブーム角度センサ２０によって検出された角度センサ信号Ｓ６とを対比してブーム１１がブーム境界角度αを横切ったときに検出されるブーム境界角度検知信号、△Ｐｒｂはブームシリンダ１２のボトム室１２１の圧力とロッド室１２２の差圧である。なお、差圧△Ｐｒｂをブームシリンダ１２のボトム室１２１の圧力とロッド室１２２の差圧に代えて、ボトム室１２１の圧力を用いてもよい。
【００３２】
なお、本実施形態では、ブーム１１がブーム境界角度αの境界線を通過して、ブーム１１のブーム角度センサ２０の出力がブーム境界角度αよりも大きくなると、ＯＮになってブーム境界角度検知信号ａを出力し、ブーム１１がブーム境界角度αの境界線を再度通過して、ブーム角度センサ２０の出力がブーム境界角度αより小さくなると、ブーム境界角度検知信号ａがＯＦＦになるように設計されている。
【００３３】
また、図示するように、ブーム境界角度検知信号ａがＯＦＦになったときはバケット１３中には土砂がない状態なので、△Ｐｒｂは小さな値を示す。また、再度、ブーム境界角度検知信号ａが検出されたときは、バケット１３の中には土砂が入っており△Ｐｒｂが大きな値を示す。さらに、ブーム境界角度検知信号ａがＯＮになると、右旋回信号Ｓ１がＯＮして一定時間持続する。これをホッパ４への旋回とみなすことができる。あまりにも短い場合は誤操作であったりホッパ４への旋回作業ではないといえる。次に、バケットダンプ信号Ｓ３がＯＮになると、油圧ショベル１ａがホッパ４に土砂を投入したことを示す。次に左旋回信号Ｓ２がＯＮして一定時間持続すると、これは、ホッパ４からバージ船３へ旋回していることを示す。この状態ではバケット１３の中は空であるので△Ｐｒｂは小さな値になる。つまり、右旋回信号Ｓ１が検出されているときの圧力△Ｐｒｂと左旋回信号Ｓ２が検出されているときの圧力△Ｐｒｂの差圧△Ｐｗが実際に土砂による圧力変化となるある一定の差圧以上である時のブーム境界角度検知信号ａがＯＮになってから最初のバケットダンプ操作直前の差圧△Ｐｒｂを取り込む。この差圧△Ｐｒｂに圧力−重量変換係数をかけることよって土砂の荷重を検出することができる。
【００３４】
本実施形態によれば、バケットダンプ位置がそれほど変化せず、また姿勢が変化しないので、補正を荷重計測時にしなくてもよいが、アーム角度センサやバケット角度センサを用いて姿勢を求めて荷重の計算をしてもよい。
【００３５】
次に、荷重計測装置本体１９（１９’）の位置教示プログラム１９５ｃの処理手順を図７に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３６】
この位置教示処理は、ブーム境界角度を教示して荷重計測装置本体１９（１９’）のＲＡＭ１９４に格納するために実行される。
【００３７】
はじめに、教示処理に先だって、油圧ショベル１ａのオペレータは、バージ船３からホッパ４に土砂の掬い出し作業を開始するためエンジンを始動する（または、専用ボタンを押す）と、図３に示すスタートプログラム１９５ａが実行される。このスタートプログラム１９５ａによって各種パラメータが初期化される。例えば、右旋回操作の検出フラグＳｒや左旋回検出フラグＳｌやバケットダンプ検出フラグＢｄ、ブーム境界角度αを通過したことを示す信号ａ、等のフラグ情報やＳ１、Ｓ２、Ｓ３等の信号の格納メモリ、ブームシリンダ圧力の格納メモリ等が初期化される。この時、ブーム境界角度αや圧力−重量変換係数等は初期化されない。
【００３８】
次に、油圧ショベル１ａの運転室内のオペレータが教示処理をするために教示開始ボタン２１を押すと、その信号Ｓ７は荷重計測装置本体１９に入力され、図３に示す位置教示プログラム１９５ｃが起動される。教示処理は図５に示すように、図示していない操作レバーを操作してブーム１２をバージ船３の方向へ下げていき、バージ船３近くまでバケット１３の先端が来たら図１に示すブーム境界角度教示ボタン２２を押す。図７のステップＳ１において、ブーム境界角度教示ボタン２２が押されたか否かが判断され、押されると、ステップＳ２において、その時のブーム角度センサ２０によって検出された信号Ｓ６が荷重計測装置本体１９に入力され、そのブーム角度をブーム境界角度αとして取り込み記憶する。次いで、ステップＳ３において、ブーム境界角度αが設定されたので、ステップＳ４において、ブーム境界設定フラグＡｕｐをＯＮにして教示を終了する。
【００３９】
次に、荷重計測装置本体１９（１９’）に格納される作業検出プログラム１９５ｂとして、作業検出プログラム（１）を用いた場合の処理手順を図８および図９に示すフローチヤートを用いて説明する。
【００４０】
この作業検出プログラムは後に説明する計測制御プログラムによって制御される。
【００４１】
はじめに、ステップＳ１１において、旋回計測時間Ｔｓｗの他、後述する種々のカウント値ｍ、ｉが初期化される。次いで、ステップＳ１２においてブーム境界角度検知信号ａがＯＦＦからＯＮに変化（立ち上がり）したかを判定する。ここではＯＮになったタイミングで、ステップＳ１３に示すように、旋回計測時間Ｔｓｗの他、カウント値ｍ，ｉを初期化する。次に、ステップＳ１４において右方向の旋回操作中であるか否かを判定する。操作中である場合は、ステップＳ１５に示すように旋回計測時間Ｔｓｗに計測サンブリング時間△Ｔｓ（作業検出プログラム（１）の実行周期）を加算する。この後、ステップＳ１６において、予め設定しておいた旋回境界時間Ｔｓｗｒｅｆと比較する。旋回境界時間Ｔｓｗｒｅｆとは、ブーム境界角度検知信号ａがＯＮになってから油圧ショベルが土砂を放土する直前まで旋回している時間である。ここで、Ｔｓｗ≧Ｔｓｗｒｅｆである場合は、ステップＳ１７に移行し、その時の旋回通過時刻Ｔｐａｓｓをタイマ１９３から取出しＲＡＭ１９４に保存する。ステップＳ１４において右方向の旋回操作中でなかった場合は、ステップＳ１８において左方向の旋回操作中であるか否かを判断する。この時、左方向の旋回操作中である場合は、ステップＳ１９に示すように旋回計測時間Ｔｓｗから計測サンプリング時間△Ｔｓを引く。ステップＳ１９の処理を設けることによって、例えば、右方向に放土位置があり右方向の旋回途中において何等かの理由で左方向に旋回操作され再び右方向に旋回されたた場合に、より正確な旋回計測時間Ｔｓｗを計測することができる。次に、ステップＳ２０において、バケットダンプ操作があるかを判断する。バケット操作がある場合は、ステップＳ２１においてバケット操作開始時刻Ｔｂｃｋｔ（ｍ）としてタイマ１９３から読み出しＲＡＭ１９４に保存する。ここで、ｍはバケット操作数を表し、ステップＳ２０におけるバケットダンプ操作は、例えば図６のバケットダンプ信号Ｓ３に示すように、本来予定しているバケットダンプ操作（ｍ＝３）以外にも、作業検出上計測すべきでないバケットダンプ操作（ｍ＝１，２）があり得る。次に、ステップＳ２２でバケットダンプ操作開始時刻Ｔｂｃｋｔ（ｍ）の直前のブームシリンダ圧力（例えば、Ｔｂｃｋｔ直前の所定時間△Ｔの平均ブームシリンダ圧力ＰＲｒｂｂ）も保存した後、ステップＳ２３でカウント値ｍに１を加算する。次に、ステップＳ２４において、ブーム境界角度検知信号ａがＯＮからＯＦＦに変化（立ち下がり）したか否かを判断する。変化した場合は、ステップＳ２５以降の処理を行う。ここでは、ブーム境界角度検知信号ａがＯＦＦからＯＮへ変化した時刻から、ブーム境界角度検知信号ａがＯＮからＯＦＦへ変化した時刻までの経過時間内に発生したバケットダンプ操作が放土のためのバケットダンプ操作であるか否かを判定する。まず、ステップＳ２５において差圧ΔＰｒｂまたは荷重を取り込み、ステップＳ２６においてステップＳ２０で計測された各バケット操作回数ｍについて、いずれのバケットダンプ操作が放土のためのバケットダンプ操作であるかを検索する。ここでｉは放土のためのバケットダンプを検索するための処理に使用されるカウント数を表し、各バケット操作回数ｍについて、ステップＳ２１において保存したバケットダンブ操作開始時刻Ｔｂｃｋｔ（ｍ）がステップＳ１７で保存した旋回通過時刻Ｔｐａｓｓと等しいか大きいかを判定する。小さい場合は、所定のバケットダンプ操作とは判断されず、ステップＳ２７でｉに１を加算して再びステップＳ２５からの処理を繰り返す。ステップＳ２６において大きいと判定された場合は、例えば、図６のｍ＝３の場合は、バケット１３がホッパ４上にあると判断し放土直前とみなす。そこで、ステップＳ２８において、ステップＳ２２で保存したバケットダンプ操作開始時刻直前の所定時間△Ｔの平均ブームシリンダ圧力△ＰＲｒｂｂを演算し、放土毎のバケットダンプ姿勢があまり変化しないので、圧力−重量変換係数ｋをかけた値を荷重とする。また、アーム角度センサやバケット１３の回転角度もしくはバケットシリンダのストロークセンサ等を用意し、バケット放土位置での姿勢を計測して荷重を計算してもよい。続いて、ステップＳ２９において通信制御部１９６に土砂の荷重や土砂をホッパ４に投入した時間等のデータをセットする。
【００４２】
ここで、前記旋回境界時間（Ｔｓｗｒｅｆ）を設定するために使用される旋回境界時間教示プログラム１９５ｄによる処理手順を図１０に示すフローチャートを用いて説明する。
【００４３】
油圧ショベル１ａ，１ｂのオペレータによって教示開始ボタン２１が操作されると旋回境界時間教示プログラム１９５ｄが実行を開始する。はじめに、ステップＳ３０において旋回境界時間教示ボタン２３がＯＮか否かを判断する。ＯＮの場合は、ステップＳ３１においてブーム角度がブーム境界角度αを通過した時刻からバケットをダンプする直前でオペレータが旋回境界時間教示ボタン２３を押されるまでの旋回時間を旋回境界時間（Ｔｓｗｒｅｆ）としてＲＡＭ１９４に保存する。この設定法によれば、簡単な操作で旋回境界時間が自動的の設定され、土砂を掬いだしてからホッパ４に放土する旋回角度が変化しても簡単に旋回境界時間を調整できる。
【００４４】
次に、荷重計測装置本体１９（１９’）に格納される作業検出プログラム１９５ｂとして、作業検出プログラム（２）を用いた場合の処理手順を図１１および図１２に示すフローチヤートを用いて説明する。
この作業検出プログラムも、後に説明する計測制御プログラムによって制御される。
【００４５】
はじめに、ステップＳ４１において、後述する種々のカウント値ｈ，ｉ，ｊが初期化される。
【００４６】
次いで、ステップＳ４２において右旋回操作有りか否かが判定される。ここでは、２秒間の右旋回操作で右旋回操作をしたこととする。そのため、ステップＳ４３、ステップＳ４４において、カウント値ｈがあらかじめ設定された値Ｋ１に達したか否かが判定される。ステップＳ４５に示すように、各カウント値ｈ毎にブームシリンダ１４のボトム室２１の圧力ＰＲｒ（ｔｈ）とロッド室２２の圧力ＰＲｂ（ｔｈ）との差を計算し、△ＰＲｒｂ（ｔｈ）のデータまたは荷重のデータとしてＲＡＭ１９４に格納する。カウント値ｈが所定値Ｋ１、即ち２秒間経過すると、Ｓ４６において右旋回検出フラグＳｒを１にする。
【００４７】
次いで、ステップＳ４７において左旋回有りか否かが判定される。右旋回の場合と同様に、ステップＳ４８、ステップＳ４９において、カウント値があらかじめ設定された値Ｋ２に達したか否かが判定される。ステップＳ５０に示すように、各カウント値ｉ毎にブームシリンダ１４のボトム室２１の圧力ＰＬｒ（ｔｉ）とロッド室２２の圧力ＰＬｂ（ｔｉ）との差を計算し、△ＰＬｒｂ（ｔｉ）のデータまたは荷重のデータとしてＲＡＭ１９４に格納する。カウント値ｉが所定値Ｋ２、即ち２秒間経過すると、Ｓ５１において左旋回検出フラグＳｌを１にする。
【００４８】
次に、ステップＳ５２において、バケット操作有りか否かの判定が行われる。ステップＳ５３、ステップＳ５４において、カウント値があらかじめ設定された値Ｋ３に達したか否かが判定される。カウント値ｊが所定値Ｋ３、ここではバケットダンプ動作は、比較的速いので１秒間の操作をバケット操作ありとみなしており、１秒間経過すると、Ｓ５５においてバケットダンプ操作検出フラグＢｄが１となる。
【００４９】
次に、Ｓ５６において右旋回検出フラグＳｒと左旋回検出フラグＳ１とバケットダンプ検出フラグＢｄの全てが１であるか否かを判定する。全てのフラグが１であればステップＳ５７に、そうでない場合はＳ４２に戻る。
【００５０】
ステップＳ５６においてＹＥＳの場合は、ステップＳ５７に移行し、信号の発生順番を判定する。即ち、図６に示すような右旋回信号Ｓ１→バケットダンプ信号Ｓ３→左旋回信号Ｓ２の順位でフラグが１になった場合に図１２に示すフローチャートの「Ａ」に移行する。このステップＳ５７の判定を行うことによって油圧ショベルの土砂を掬い旋回して他の場所に移送する作業を誤りなく検出することができる。
【００５１】
なお、タイマ１９３から読み込んだ各操作の発生時刻がＲＡＭ１９４に格納されているので、それらを比較することで、前記信号の発生順位は容易に行われる。また、発生順番が合致しない場合は、ステップＳ５８に進み、右旋回検出フラグＳｒと左旋回検出ブラグＳ１とバケットダンプ検出フラグＢｄの全てをゼロにする。また、ステップＳ５７において、右旋回→バケットダンプ→左旋回の信号の発生順序を判定しているが、左旋回→バケットダンプ→右旋回の信号の発生順序で判定してもよい。その場合は、平均値△ＰＬｒｂと平均値△ＰＲｒｂとの差を求め、この差が所定値Ｐｒｅｆより小さいかを判定する。
【００５２】
発生順位が合致した場合は、ステップＳ５９において、右旋回または左旋回の操作終了時刻が境界角度検知信号ａがＯＮ中にあるかどうかを判定する。つまり、バケット１３に土砂が入った状態で旋回しているか否かを判定できる。
【００５３】
ステップＳ５９でＹＥＳの場合は、ステップＳ６０において、最初の旋回方向とは逆の方向の旋回操作開始の後に境界角度検知信号ａがＯＦＦになったかを判定する。
【００５４】
ステップＳ６０でＹＥＳの場合はステップＳ６１に進み、ステップＳ４５において右旋回時に検出された△ＰＲｒｂ（ｔｈ）の平均値Σ△ＰＲｒｂ（ｔｈ）／Ｋ１と、ステップＳ５０において左旋回時に検出された△ＰＬｒｂ（ｔｉ）の平均値Σ△ＰＬｒｂ（ｔｉ）／Ｋ２との差を求め、この差が所定値Ｐｒｅｆより小さいかを判定し、この処理によりバケット１３中に土砂が入っていない状態で旋回していることを判定して除外することができる。なお、ステップＳ６３の処理は、作業検出精度は多少落ちるが省略することも可能である。次に、ステップＳ６４において、バケットダンプ操作開始時刻Ｔｂｃｋｔ直前の所定時間△Ｔの平均ブームシリンダ圧力ＰＲｒｂｂを求める。ステップＳ６５において、平均ブームシリンダ圧力ＰＲｒｂｂに所定の圧力−重量変換係数ｋを掛けてバケット１３が１回当たり運搬した土砂の荷重を求める。続いて、ステップＳ６６において通信制御部１９６に土砂の荷重と土砂をホッパに投入した時間（バケットダンプ操作開始時刻）をセットする。なお、本実施形態では、バケットダンプ時の油圧ショベル１の放土姿勢があまり変化しないので、補正を土量算出時にしなくてもよいが、ブームの角度センサに加えてアーム角度センサやバケット角度センサを用いて姿勢を求めて荷重の計算をしてもよい。
【００５５】
ステップＳ５９、ステップＳ６０、およびステップＳ６３に該当しないときは、図１１に示すフローチャートの「Ｂ」のステップＳ５８に戻り、全てのフラグがゼロに設定され、さらにステップＳ４２に戻る。また、作業検出が一巡する毎に「Ｃ」のステップＳ４１に戻り作業検出処理が繰り返される。
【００５６】
なお、ステップＳ５９およびステップＳ６０は、多少精度が落ちるもののこれらのステップの処理を省略することもできる。
【００５７】
次に、土量管理装置２７の計測制御プログラム２７５ｃで設定するコマンドの構成について説明する。
【００５８】
図１３は、土量管理装置２７に接続された計測開始ボタン２７ａが押された時に生成されるデータ要求コマンド３０と、計測終了ボタン２７ｂが押された時に生成されるデータ送信停止コマンド３１を示す図である。
【００５９】
同図において、データ要求コマンド３０は、無線機２６にコマンドの送信を指示する無線機制御用コード３０１と、データを要求する油圧ショベルの号機を示す号機コード３０２と、データの要求を指示するデータ要求コード３０３と、１コマンドが終了したことを意味するデータ列終了コード３０４とから構成される。
【００６０】
また、データ送信停止コマンド３１は、データ要求コマンドと同様に無線機２６にコマンドの送信を指示する無線機制御用コード３１１と、データの送信停止を指示する油圧ショベルの号機を示す号機コード３１２と、データの送信の停止を指示するデータ送信停止コード３１３と、データ列終了コード３１４とから構成される。
【００６１】
図１４は、荷重計測装置本体１９（１９’）が土量管理装置２７に送信する荷重データの構成を示す図である。
【００６２】
同図において、荷重データは、無線機２６によってデータを受信したことを示す無線機制御用コード３２１と、データの送信元を示す油圧ショベルの号機コード３２２と、土砂の荷重や土砂がホッパ４へ投入された時間等の作業量に関するデータで構成した荷重データ３２３と、データ列の最後であることを示すデータ列終了コード３２４とから構成される。
【００６３】
データ要求コマンド３０が、土量管理装置２７から１号機と２号機の荷重計測装置本体１９，１９’へ送信されると、コマンドを受信したそれぞれの荷重計測装置本体１９，１９’は、土量管理装置２７へ荷重データ３２を送信する。さらに、データ送信停止コマンド３１が、土量管理装置２７から１号機と２号機の荷重計測装置本体１９，１９’へ送信されると、コマンドを受信したそれぞれの荷重計測装置本体１９，１９’は荷重データの送信を終了する。
【００６４】
次に、荷重計測装置本体１９の計測制御プログラム１９５ｅの処理手順を図１５に示すフローチヤートを用いて説明する。
【００６５】
このプログラムは、スタートプログラム１９５ａが終了した後に実行される。まず、ステップＳ７０において、１号機へのデータ要求コマンドを受信したか否かを判定する。ここでは、データ要求コマンド３０の号機コード３０２が１号機（例えば、００１〉であるかを判定する。ここで、号機コードが００１でない場合は、ステップＳ７２に進む。号機コードが００１である場合は、ステップＳ７１において作業検出プログラムの起動を行う。これにより、油圧ショベル１ａがホッパ４に投入する作業と土砂の量の計測が開始される。
【００６６】
続いて、ステップＳ７２ではデータ送信停止コマンド３１を受信したか否かを判定する。ここでもコマンド内部の号機コード３１２が１号機を示す００１かを判定する。００１でなければ次のステップＳ７４へ進む。号機コード３１２が００１であれば、ステップＳ７３で作業検出プログラムを終了し、荷重データの送信を停止する。
【００６７】
次に、ステップＳ７４において１号機の油圧ショベルのキースイッチがＯＦＦであるかを判定する。ＯＦＦであればプログラム処理を終了し、ＯＮ中はステップＳ７０からの処理を続ける。
【００６８】
計測制御プログラム１９５ｅは、２号機についても上記と同一の処理を行う。ただし、号機コードを００１ではなく００２等の他の号機コードとなる。
【００６９】
次に、土量管理装置２７の計測制御プログラム２７５ｃの処理手順を図１６に示すフローチャートを用いて説明する。
【００７０】
土量管理装置２７のスタートプログラム２７５ａにおいて、日毎の履歴やバージ船３毎の履歴等が初期化された後、計測制御プログラム２７５ｃが起動する。まず、ステップＳ８０において、管理者が土砂の量の計測を開始する時に押す計測開始ボタン２７ａが押された時に土量管理装置２７に入力される計測開始信号ＳがＯＮであるか否かを判定する。ＯＮでない場合は、ステップＳ８２に進む。ＯＮの場合はステップＳ８１においてデータ要求コマンドの設定と送信を行う。ここでは、図１３に示すデータ要求コマンド３０を１号機用と２号機用とに分けて作成する。１号機用のデータ要求コマンド３０は号機コードを００１に設定し、２号機用のデータ要求コマンド３０は号機コードを００２に設定し、順番に通信制御部２７７にセットし送信する。
【００７１】
次に、ステップＳ８２において通信制御部２７７に１号機の荷重データを受信しているか否かを判定する。ここでは、受信した荷重データの中の号機コードが００１であるかを判定し、００１であれば、ステップＳ８３の作業管理プログラム２７５ｂを実行する。作業管理プログラム２７５ｂでは、受信した１号機の荷重データすなわちホッパ４へ投入した土砂の量を表示装置２８に表示するとともに、日毎およびバージ船３毎の１号機の土砂の量や投入回数を計算し履歴として記憶し、表示装置２８に表示する。また、１号機および２号機がホッパ４に投入した土砂の時間当たりの量や日毎およびバージ船３毎の総量や合計回数も計算し記憶して表示する。
【００７２】
次に、ステップ８４において２号機の荷重を通信制御部２７７が受信しているか否かを判定する。ここでは、受信した荷重データの中の号機コードが００２であるか否かを判定する。００２であれば、ステップＳ８３の作業管理プログラム２７５ｂを実行する。作業管理プログラム２７５ｂでは、受信した２号機の荷重データすなわちホッパ４へ投入した土砂の量を１号機と同じ表示装置２８に表示するともに、日毎およびバージ船３毎の２号機がホッパ４へ投入した土砂の量や投入回数を履歴として記憶し、表示装置２８に表示する。さらに、１号機と２号機がホッパ４に投入した土砂の時間当たりの量や日毎およびバージ船３毎の総量や合計回数も計算し記憶して表示装置２８に表示する。
【００７３】
次に、ステップＳ８５において、管理者が土砂の量の計測を終了する時に押す計測終了ボタン２７ｂが押されたときに土量管理装置２７に入力される計測終了信号ＥがＯＮであるか否かを判定する。ＯＮではない場合は、ステップＳ８７に進む。ＯＮである場合はステップＳ８６においてデータ送信停止コマンドの設定を行う。ここでは、図１３に示すデータ送信停止コマンド３１を１号機用と２号機用に分けて作成する。１号機用のデータ送信停止コマンド３１は号機コードを００１に設定し、２号機用のデータ送信停止コマンド３１は号機コードを００２に設定し、順番に通信制御部２７７にセットして送信する。
【００７４】
次に、ステップＳ８７においてプログラム終了信号がＯＮか否かを判定する。ここで、ＯＮの場合は、ステップＳ８８において土量管理装置２７本体の電源が自動的に切れる。また、ＯＮでない場合は、ステップＳ８０からの処理を繰り返す。
【００７５】
以上のように、本実施形態では、２台の油圧ショベル１ａ，１ｂの作業量を１台の管理装置２５で管理し、１台の表示装置２８で荷重計測装置１９，１９’によって荷重計測された作業量を統合して表示することができるので、管理者が目視で２台分の作業量を管理することなく、１つの表示装置で２台の作業量を同時に管理できるので管理者の負担が軽減される。
【００７６】
また、油圧ショベル１ａ，１ｂと管理装置２５とをケーブルで接続し計測を行うと、油圧ショベルは３６０度以上旋回することが可能なためケーブルがしばしば切れることがあるが、本実施形態によれば、無線機を用いてデータの通信を行っているので、安全確実に作業量の管理ができる。
【００７７】
なお、本実施形態では、２台の油圧ショベルの場合を例にして説明したが、３台以上の油圧ショベルを用いる場合も同様に作業量の管理を行うことができる。
【００７８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の油圧ショベルの作業量モニタ装置は、「課題を解決するための手段」の項に示した手段を採用しているので、少なくとも２台以上の油圧ショベルが土砂を掬い出してホッパに投入する作業において、これらの油圧ショベルの作業量を管理するための管理者の負担を軽減することができる。また、本発明の油圧ショベルの作業量モニタ装置を具体化する場合に、特に、特許請求の範囲の請求項２に記載のように具体化すれば、無線を使って油圧ショベルと管理手段間の通信を行うことができるので、ケーブルで通信する場合のようにケーブル切断による通信ができなくなることがなくなり、確実に作業量の管理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる油圧ショベルの作業量モニタ装置を示すブロック図である。
【図２】揚土船２上で稼働する油圧ショベル１ａ，１ｂの作業形態の一例を示す図である。
【図３】荷重計測装置本体１９の構成を示すブロック図である。
【図４】土量管理装置２７の構成を示すブロック図である。
【図５】荷重計測装置本体１９（１９’）の演算処理時に使用され前もって設定されるブーム境界角度αを説明するための図である
【図６】荷重計測装置本体１９（１９’）に入力する各種信号の波形およびその内部で演算処理された各種信号の波形を示す図である。
【図７】荷重計測装置本体１９（１９’）の位置教示プログラム１９５ｃの処理手順を示すフローチャートである。
【図８】荷重計測装置本体１９ａ（１９ｂ）に格納される作業検出プログラム１９５ｂとして、作業検出プログラム（１）を用いた場合の処理手順を示すフローチヤートである。
【図９】荷重計測装置本体１９ａ（１９ｂ）に格納される作業検出プログラム１９５ｂとして、作業検出プログラム（１）を用いた場合の処理手順を示すフローチヤートである。
【図１０】荷重計測装置本体１９ａ（１９ｂ）に格納される旋回境界時間（Ｔｓｗｒｅｆ）を設定するために使用される旋回境界時間教示プログラムの処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】荷重計測装置本体１９（１９’）に格納される作業検出プログラム１９５ｂとして、作業検出プログラム（２）を用いた場合の処理手順を示すフローチヤートである。
【図１２】荷重計測装置本体１９（１９’）に格納される作業検出プログラム１９５ｂとして、作業検出プログラム（２）を用いた場合の処理手順を示すフローチヤートである。
【図１３】土量管理装置２７に接続された計測開始ボタン２７ａが押された時に生成されるデータ要求コマンド３０と、計測終了ボタン２７ｂが押された時に生成されるデータ送信停止コマンド３１を示す図である。
【図１４】荷重計測装置本体１９（１９’）が土量管理装置２７に送信する荷重データ３２の構成を示す図である。
【図１５】１号機の荷重計測装置本体１９の計測制御プログラム１９５ｅの処理手順を示すフローチヤートである。
【図１６】土量管理装置２７の計測制御プログラム２７５ｃの処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ 油圧ショベル
２ 揚土船
３ パージ船
４ ホッパ
５ 圧送ポンプ
１１ ブーム
１２ ブームシリンダ
１２１ ボトム室
１２２ ロッド室
１２３，１２４ 圧力センサ
１３ バケット
１７ バケット操作レバー
１８ 旋回操作レバー
１９，１９’荷重計測装置本体
１９５ｂ 作業検出プログラム
１９５ｃ 位置教示プログラム
１９５ｄ 旋回境界時間教示プログラム
１９５ｅ 計測制御プログラム
２０ ブーム角度センサ
２１ 教示開始ボタン
２２ ブーム境界角度教示ボタン
２３ 旋回境界時間教示ボタン
２４，２４’２６ 無線機
２５ 管理装置
２７ コンピユータ
２７５ｂ 作業管理プログラム
２７５ｃ 計測制御プログラム
２８ 表示装置
Claims (2)
- 油圧ショベル及びホッパを備え、土砂を油圧ショベルで掬いに行く第一の作業と、この掬った土砂の入った油圧ショベルのバケットをホッパへ移動する第二の作業と、このホッパへ移動した油圧ショベルのバケットから土砂をホッパに投入する第三の作業とを反復して土砂を掬い上げる作業を行う揚土船上に設けられ、第三の作業に関する油圧ショベルの作業量をモニタする油圧ショベルの作業量モニタ装置において、
複数台設けられた油圧ショベルの各々の作業量を計測する作業量計測手段と、前記計測された各々の作業量を１つの表示手段に表示して管理する管理手段とを備え、作業量計測手段は、第二の作業が行われていることを判断するための第二の作業の判断手段と、バケットのダンプ操作が有ることを判断するためのダンプ操作の判断手段と、ホッパに投入するバケット内の土砂の荷重を検出するための荷重の検出手段とを設けて、第二の作業の判断手段で第二の作業が行われていると判断され、かつ、ダンプ操作の判断手段でバケットのダンプ操作が有ると判断された場合に、ホッパに投入するバケット内の土砂の荷重を荷重の検出手段で検出することができるように構成していることを特徴とする油圧ショベルの作業量モニタ装置。 - 請求項１記載の油圧ショベルの作業量モニタ装置において、前記の複数台設けられた油圧ショベルの各々の作業量を計測する作業量計測手段によって計測された各々の作業量を前記管理手段に伝送する無線通信手段を設けたことを特徴とする油圧ショベルの作業量モニタ装置。
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| JP35661198A JP3576846B2 (ja) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | 油圧ショベルの作業量モニタ装置 |
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