JP3643187B2 - 給油車の給油管理装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉱山等において掘削作業や積込作業を行う作業機械に対して給油車により燃料を供給する場合の燃料供給の管理を行うための給油車の給油管理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
油圧ショベル等の作業機械は、エンジンを搭載し、このエンジンにより油圧ポンプを回転させ、油圧ポンプから吐出される圧油により複数の油圧アクチュエータ(油圧シリンダ等)を駆動して所要の作業を行う。ところで、油圧ショベル等の作業機械は一般車両と異なり、市街地から遠く離れた鉱山等で作業を行うことが多いので、エンジンの燃料が無くなった場合直ちにこれを補給することはできず、この場合、作業不能となって生産性を著しく阻害する。一方、作業機械は負荷が大きく変動するので、作業機械のオペレータは燃料の消費量を予測することが困難であり、給油を要求する時期を失って燃料切れを生じ、往々にして作業不能に陥る事態が発生していた。
【0003】
このような燃料切れを避けるため、従来、作業機械の燃料計には、燃料が最大負荷で、例えばあと1時間稼動することができる量に減少した時点で警報を表示し、又は警報音を発生させて作業機械のオペレータに燃料の補給を促す手段が付され、オペレータは警報があると無線電話等で給油車を呼んで燃料の補給を受けるようにしていた。又、直掘り(露天掘り)の鉱山のように作業現場が広域にわたり、多数の作業機械が使用されている作業現場の場合には、給油車が鉱山管理事務所の燃料保管所近辺に数台用意され、これら給油車にそれぞれが担当する作業機械を巡回させてそれらに燃料切れが生じないようにしていた。
【0004】
図5は鉱山で作業する油圧ショベルと給油車を示す図である。この図で、SH1〜SH5は広い鉱山のあちこちに点在して作業を行っている油圧ショベル、TRはこれら油圧ショベルSH1〜SH5へ給油する給油車を示す。給油車TRと各油圧ショベルとは、数km〜数10km離れた距離にある。又、給油車TRから各油圧ショベルへ行く道路、およびそれら道路の状態もそれぞれ異なる。給油車は、油圧ショベルから無線電話等で給油の要請があったとき当該油圧ショベルへ出向いて給油を行い、又は各油圧ショベルを巡回して給油を行う。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
燃料が最大負荷であと1時間稼動することができる量に減少したとき警報を発する上記手段は、1時間稼動には充分過ぎる燃料が残っているので、オペレータは経験上これを知っており、このため、この警報を無視して給油を要求せずに作業を続け、気付いたときには燃料残量が少なくなり、給油を要求しても間に合わない時間となり、給油車が到着するまで作業停止を余儀なくされるという事態がしばしば生じていた。
【0006】
又、給油車を巡回させる手段では、燃料切れを確実に避けるために早目早目の給油が行われ、まだ多くの燃料が残っているにもかかわらず給油を行うことになり、給油のため一旦作業を中止する時間が増加し、これが生産性を阻害する要因になっていた。特に、3交替制を実施している現場では、作業機械の稼動率は90%以上に達し、このような場合には給油のための停止時間の増加は生産性の低下に直結することとなる。さらに、燃料切れを確実に避けるためには、給油車および給油車の操作に必要な人員のそれぞれを、充分な台数および充分な員数だけ確保しておかねばならず、その費用は極めて大きなものとなっていた。
【0007】
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、給油車を適切な時点で給油に向かわせることができ、これにより、合理的な給油を実施することができる給油車の給油管理装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項1の発明は、遠隔地の作業現場で作業する作業機械に給油を行う給油車において、前記作業機械に、該作業機械の燃料残量および該作業機械のエンジン回転数に基づいて稼動可能残時間を予測する予測装置と、この予測装置により予測された稼動可能残時間を自己のコードとともに無線送信する伝送手段とを備え、かつ、前記給油車に、前記伝送手段から送信されたデータを受信する受信手段と、前記給油車から前記作業機械までの距離および前記作業機械まで移動する移動速度を格納する記憶部と、前記受信手段で受信された稼動可能残時間と前記距離および前記移動速度に基づいて得られる移動所要時間とを比較して給油すべきか否かを判断する給油判断手段とを設けたことを特徴とする。
【0009】
又、請求項2の発明は、請求項1記載の給油車の給油管理装置において、前記記憶部には、前記距離および前記移動速度とともに燃料切れまでの猶予時間である必要残時間が格納され、前記給油判断手段は、前記稼動可能時間と、前記移動所要時間と前記必要残時間との和とを比較することを特徴とする。
【0010】
さらに、請求項3の発明は、請求項1又は請求項2記載の給油車の給油管理装置において、前記給油判断手段により給油すべきであると判断されたとき、少なくとも給油対象の作業機械を表示する表示装置を設けたことを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
図1は本発明の実施の形態に係る給油車の給油管理装置のブロック図である。この図で、10は図5に示す各油圧ショベルSH1〜SH5に搭載されている制御装置であり、運転コントローラ11、データ管理部12、および無線送受信機13より成り、無線送受信機13はアンテナ14に接続されている。運転コントローラ11は、油圧ショベルに備えられた各種センサや計測器等で検出されたデータを収集し、これらデータに基づいて油圧ショベルの駆動制御を行う。データ管理部12は、運転コントローラ11で収集されたデータのうちの所定のデータに基づいて稼動可能残時間Trを予測し(この予測の方法は後述する)、当該稼動可能残時間Trを一定時間毎に無線送受信機13、アンテナ14を介して外部に出力する。
【0012】
20は給油車TRに搭載されている給油管理装置であり、アンテナ21と接続されている無線送受信機22、コンピュータ23、および表示部24を備えている。コンピュータ23は、所要の制御を行う制御部231および所要のデータを記憶する記憶部232より成る。この記憶部232に格納されるデータを図2により説明する。
【0013】
図2は記憶部232の内容説明図である。記憶部232に格納されるデータは、給油車TRが給油を担当する油圧ショベルの番号(SH#)、作業機械までの距離D、必要残時間Trm、および平均時速Vである。作業機械までの距離Dは、通常所定位置に待機している給油車TRから各油圧ショベルまでの距離であり、油圧ショベルが大きく移動した場合にはこれに応じて書き換えられる。必要残時間Trmは、燃料が完全になくなるまでの猶予時間であり、例えば、油圧ショベルのモニタに表示される燃料不足警告ランプ点灯から燃料が完全になくなるまでの時間や、顧客が燃料タンクに燃料残量を知らせるスイッチ(液面レベルセンサ等)を取付け、燃料がある程度の残量になったときにそのセンサがONになる構成において、センサがONになったときからタンクの燃料が完全になくなるまでの時間等である。平均時速Vは、給油車TRから各油圧ショベルへ行くまでの道の状態(舗装の有無、地形等)により定められており、同じく、油圧ショベルが大きく移動した場合にはこれに応じて書き換えられる。
【0014】
ここで、稼動可能残時間Trの予測の概略を説明する。なお、稼動可能残時間Trの予測については、特願平8−230862号の明細書に詳細に記述されている。油圧ショベルには燃料タンクが搭載され、この燃料タンクにはそのレベルを測定する燃料レベル計が設置されている。データ管理部12は所定時間(例えば1時間)間隔で燃料レベル計の測定値から実際の燃料残量Qを算出するとともに、次の手法で稼動可能残時間Trを予測する。即ち、上記実燃料残量Qの算出後に、微小時間(例えば 100msec)間隔で、エンジンの実回転数Neとその目標回転数との偏差ΔNとを読み込み、予め定められた関数を用いて偏差ΔNに対応するエンジン1回転当りの燃料消費量Δqを求め、これに回転数Neを乗算して当該微小時間における燃料消費量を算出する。上記実燃料残量Qの算出直後は、当該算出された燃料消費量(Δq・Ne)を実燃料残量Qから減算して予想される現在の燃料残量Qrを算出する。次の微小時間後からは、算出された予想される燃料残量Qrから燃料消費量(Δq・Ne)を減算してその時点での燃料残量Qrを算出する。このようにして、当該微小時間間隔で、その時点での予想される燃料残量Qrが算出されてゆく。又、燃料消費量(Δq・Ne)は上記微小時間間隔毎に積算されてゆく。
【0015】
一方、実燃料残量Qの算出時に、今回算出された燃料残量Qから前回算出された燃料残量Qを減算して前回算出時から今回算出時までの実燃料消費量ΔQを演算するとともに、今回の燃料残量Qの算出時の燃料消費量の積算値Dから前回の燃料残量Qの算出時の燃料消費量の積算値Dを減算して前回算出時と今回算出時の燃料消費量の変動分ΔDを演算する。そして、実燃料消費量ΔQを燃料消費量の変動分ΔDで除算することにより、上記所定時間当りの燃料消費量を予測しておく。この予測された所定時間当りの燃料消費量で、上記微小時間毎に算出されている燃料残量Qrを除算すれば、当該微小時間毎に稼動可能残時間Trが得られることになる。なお、上記予測される燃料消費量の大きな変動を抑えるために、当該燃料消費量を前回算出時に得られた燃料消費量との中間値にするような補正がなされる。
【0016】
次に、本実施の形態の動作を、図3に示す給油管理部20の制御部231の動作を説明するフローチャートを参照して説明する。図5に示す例において、各油圧ショベルSH1〜SH5は、データ管理部12で稼動可能残時間Trを予測し、予め定められた一定時間毎に、その時点での稼動可能残時間Trと自己に定められた番号(コード)を無線送受信機13およびアンテナ14を介して外部に送信する。一方、給油管理部20の制御部231は各油圧ショベルSH1〜SH5から稼動可能残時間Trが送信されたか否かを監視しており(図3に示す手順S1 )、この送信を受信した場合には、送信のあった油圧ショベルが何番の油圧ショベルであるかを送信されてきたコードから判定し、これを例えばN番と特定する(手順S2 )とともに、送信されてきた稼動可能残時間Trを取り込み(手順S3 )、記憶部232からN番の油圧ショベルまでの距離DN 、平均時速VN 、必要残時間TrmN を読み出し、次式の演算を行う(手順S4 )。
cur =(DN /VN )+TrmN …………(1)
この(1)式により得られた時間Tcur は、給油車TRから当該N番の油圧ショベルまで平均時速VN で走行し、必要残時間に応じて警報が作動するまでに到達する最低時間を表す。即ち、上記時間Tcur の間にN番の油圧ショベルに到着すれば、当該油圧ショベルが燃料不足で稼動できなくなるのを確実に避けることができることとなる。そこで、制御部231は、取り込んだ稼動可能残時間Trが、(1)式で演算された時間Tcur より大きいか否かを判断し(手順S5 )、稼動可能残時間Trが時間Tcur より大きい場合には給油の必要がないので再び各油圧ショベルからの送信を待つ。又、稼動可能残時間Trが時間Tcur 以下の場合には、表示部24に当該ショベルに対する給油表示の指令(緊急給油指令)として、その油圧ショベルの番号および警報が作動するまでの時間(DN /VN )を出力する(手順S6 )。
【0017】
図4は表示部の表示例を示す図である。図4の(a)は、上記N番が「 1」、即ち、給油すべき油圧ショベルが油圧ショベルSH1であり、警報が作動するまでの時間が 1時間の場合の表示例を示し、図4の(b)は油圧ショベルの番号だけを表示する例を示す。図4の(b)の例では、該当する番号が点灯するようになっている。このような表示と同時に音による警報を発するようにしてもよい。
【0018】
このように、本実施の形態では、油圧ショベルから稼動可能残時間を受信し、これを、給油車が当該油圧ショベルに到達するのに要する時間と必要残時間との和と比較し、後者が前者以下であるとき給油のための出動を促すようにしたので、給油車を適切な時点で給油に向かわせることができ、これにより、早目の給油による作業効率の低下を防止し、合理的な給油を実施することができる。
【0019】
なお、上記実施の形態の説明では、作業機械として油圧ショベルを例示して説明したが、ホイールローダ、クラッシャ、その他の機械に適用できるのは明らかである。又、上記実施の形態の説明では、必要残時間Trmを考慮する例について説明したが、単に燃料切れ前に給油すればよい場合には、平均時速をいくらかの余裕を見込んで設定すれば、作業機械の稼動可能残時間との比較は、給油車が作業機械に到達するまでの所要時間との間で行えばよい。さらに、上記実施の形態の説明では、給油車が1台の場合について説明したが、複数の給油車がそれぞれ作業機械を担当して給油を行う場合にも上記と同様に本発明を適用することができる。
【0020】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明では、油圧ショベルから稼動可能残時間を受信し、これを、給油車が当該油圧ショベルに到達するのに要する時間、又はこの時間と必要残時間との和と比較し、後者が前者以下であるとき給油のための出動を促すようにしたので、給油車を適切な時点で給油に向かわせることができ、これにより、早目の給油による作業効率の低下を防止し、合理的な給油を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る給油車の給油管理装置のブロック図である。
【図2】記憶部の内容説明図である。
【図3】図1に示す制御部の動作を説明するフローチャートである。
【図4】図1に示す表示部の表示例を示す図である。
【図5】鉱山で作業する油圧ショベルと給油車を示す図である。
【符号の説明】
10 制御装置
11 運転コントローラ
12 データ管理部
13、22 無線送受信機
20 給油管理装置
23 コンピュータ
24 表示部
231 制御部
232 記憶部

Claims (3)

  1. 遠隔地の作業現場で作業する作業機械に給油を行う給油車において、前記作業機械に、該作業機械の燃料残量および該作業機械のエンジン回転数に基づいて稼動可能残時間を予測する予測装置と、この予測装置により予測された稼動可能残時間を自己のコードとともに無線送信する伝送手段とを備え、かつ、前記給油車に、前記伝送手段から送信されたデータを受信する受信手段と、前記給油車から前記作業機械までの距離および前記作業機械まで移動する移動速度を格納する記憶部と、前記受信手段で受信された稼動可能残時間と前記距離および前記移動速度に基づいて得られる移動所要時間とを比較して給油すべきか否かを判断する給油判断手段とを設けたことを特徴とする給油車の給油管理装置。
  2. 請求項1記載の給油車の給油管理装置において、前記記憶部には、前記距離および前記移動速度とともに燃料切れまでの猶予時間である必要残時間が格納され、前記給油判断手段は、前記稼動可能時間と、前記移動所要時間と前記必要残時間との和とを比較することを特徴とする給油車の給油管理装置。
  3. 請求項1又は請求項2記載の給油車の給油管理装置において、前記給油判断手段により給油すべきであると判断されたとき、少なくとも給油対象の作業機械を表示する表示装置を設けたことを特徴とする給油車の給油管理装置。
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