JP3655506B2 - 移動作業機械の管理システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル、クレーン、ブルドーザー等の移動して作業を行う作業機械に対してその保守すべき作業機械の所在を確認するための移動作業機械の管理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、作業機械は過酷な状態で使用することが多く、機械各部の損耗が激しい。このため、これら作業機械に対しては適切な保守管理が要望される。この保守管理には高度に専門的な知識を要するので、作業機械メーカー側が保守管理を行うのが通常である。
【０００３】
従来の保守管理は、例えば特開平２−２７０６５３号公報に提示されているように、作業機械に各種センサより成るエンジン関係診断機器および油圧ポンプ関係診断機器を備え、保守員が当該作業機械の保守を行う場合、作業現場に出向してこれを作動させ、上記各診断機器からのデータをコントローラおよびデータ書込装置を介してＩＣカードに記録し、このように記録された各種データを解析装置により解析してエンジンや油圧ポンプの異常を検出することにより行われていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記作業機械は一般の乗用車や貨物自動車等のように高い移動性能を備えておらず、ある限られた地域内（例えば１つの県内）で作業を行うことが多い。このため、作業機械の保守管理は当該地域を管轄する管理部門（管理部）、例えば当該作業機械を販売した上記作業機械メーカーの支店や営業所で行われるのが通常である。図１０は管理部と管轄地域を示す図である。この図で、Ａ１ 〜Ａ６ は各管轄地域、Ａ１０〜Ａ６０はそれぞれ管轄地域Ａ１ 〜Ａ６ を管轄する管理部である。
【０００５】
ところで、作業機械の作業現場は作業の都合上又は作業計画の変更等により絶えず変更されることが多い。この作業現場の変更に伴い、保守すべき作業機械を余儀なく他の作業現場に移動させることがある。このため、保守員が保守を行なうため、顧客等から得た情報により、保守対象とする作業機械の作業現場に出向いても、そこには当該作業機械が存在しないという事態がしばしば生じる。その結果、保守員の作業現場出向が無駄になると共に作業機械の保守効率を著しく低下させるという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、効率的な保守管理を行うことができる移動作業機械の管理システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、管理部と、
この管理部の管轄下にあって、管理部から遠隔の作業現場で作業し、この管理部により保守管理されるために必要なデータを発生して保持する手段と、該データを該管理部に送信する手段とを備えた移動作業機械と、移動作業機械を呼び出して、移動作業機械に保持されている所望のデータの抽出と抽出されたこの所望のデータの管理部への送信との指令を移動作業機械に送信する携帯電話と、この携帯電話に接続される移動通信用交換局と、この移動通信用交換局を介した携帯電話からの指令を移動作業機械に無線送信する中継局とを有し、携帯電話からの指令により、移動作業機械での所望のデータを管理部に送信するものである。
【００１３】
【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。
【００１４】
図１は本発明による移動作業機械の管理システムの基本構成を示すブロック図である。この図で、１は図１０に示す各管理部Ａ１０〜Ａ６０に相当する１つの管理部、２は作業機械の制御部、３は電話回線の交換局、４は無線の中継局である。Ｔは電話回線を示す。管理部１は、保守管理に関する種々の処理を行う管理部コンピュータ１１、データ授受の制御を行う通信コントローラ１２、電話回線の送受信機（電話機）１３、および伝送されたデータ等を記録するデータ記録部１４で構成されている。上記通信コントローラ１２にはディジタル信号と音声信号の相互変換手段が備えられ、又、管轄下にある作業機械の電話番号が各作業機械のコードに対応させて記憶されている。
【００１５】
作業機械の制御部２は、作業機械の駆動制御、作業機械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等を収集する運転コントローラ２１、収集されたデータを記憶する記憶部２２、データ授受の制御を行う通信コントローラ２３、無線による送受信機（無線通信機）２４、および管理部１へ伝送すべきデータを指示するデータ抽出指示部２５で構成されている。なお、２４１は中継局４のアンテナ４１との間で無線通信を行う無線通信機２４のアンテナである。上記通信コントローラ２３にはディジタル信号と音声信号の相互変換手段が備えられ、又、その作業機械を管轄している管理部１の電話番号が記憶されている。
【００１６】
図２は図１に示す制御部２を搭載した油圧ショベルの側面図である。図２で、５は油圧ショベルを示す。５０は油圧モータにより走行する下部走行体、５１はエンジン、油圧ポンプ、油圧配管、電源バッテリ、運転室５１１等が設置されている上部旋回体、５２はブーム５２１、アーム５２２、バケット５２３より成るフロント機構である。図１に示す制御部２は例えば運転室５１１に配置され、アンテナ２４１が運手室５１１の屋根上に設けられる。
【００１７】
次に、図１に示す管理システムを用いた油圧ショベル５の保守管理について説明する。この管理システムにおいては、管理部１が、交換局３、中継局４を介して油圧ショベル５の制御部２の記憶部２２にアクセスし、そこに格納されているデータから所要のデータを取り出し、このデータに基づいて保守管理に必要な処置を採るようになっている。
【００１８】
この管理システムの動作を説明する前に、記憶部２２に格納されるデータについて図３、４を参照して説明する。以下、データの一部を列挙する。
【００１９】
アワメータ；エンジンキースイッチのＯＮ時間、即ち油圧ショベル５の稼働時間をチェックするためのデータであり、保守管理に最も重要なデータである。
【００２０】
エンジンキースイッチのＯＮ、ＯＦＦ；このＯＮ、ＯＦＦの回数から図３に示すような累積稼働時間を把握することができる。さらに、稼働時間帯も把握することができる。図３では横軸に使用開始からの経過時間が、又、縦軸に当該経過時間に対する累積稼働時間がとってある。
【００２１】
応力；油圧ショベル５の所定個所の応力をひずみゲージで検出したデータであり、当該所定個所の疲労の大きさをチェックし折損等を防止する。この応力のデータは各応力値の発生回数として表されるデータである。これが図４に示されている。図４は応力頻度分布図であり、横軸に各応力の発生回数（ｌｏｇ）が、又、縦軸に各応力の大きさがとってある。例えば、所定個所における応力Ｐの発生回数はＮであり、この発生回数が曲線Ｂ（Ｓ−Ｎ曲線）を超えると疲労の限度を超えていると判断される。
【００２２】
操作レバーのストローク回数；走行頻度、バケット操作回数等作業内容の分析に用いられるデータである。
【００２３】
エンジン回転数、油圧ポンプの傾転角、吐出圧力；傾転角から１回転当たりの吐出量が計算され、エンジン回転数との積により流量が求められ、これに吐出圧力を乗算することにより発生した馬力が求められる。油圧ショベル５がある一定した馬力で使用されていることが判れば、効率、操作性、燃費等を考慮して各種の設定値を適切な値にすることができる。
【００２４】
作動油の温度；油の劣化の監視やクーラー等のヒートバランスのチェックに用いられる。
【００２５】
燃料量；単位時間当たりの燃料消費量および燃料残量が判る。
【００２６】
各種運転モードスイッチのＯＮ、ＯＦＦ；油圧ショベル５の使用態様を把握することができる。
【００２７】
データには、上記以外にも種々のデータがあるがそれらについての説明は省略する。
【００２８】
次に、図１に示す管理システムの保守管理の動作を図５に示すフローチャートを参照して説明する。管理部１のオペレータ（保守員の場合もある）は、管轄下にある油圧ショベル５に対する保守管理を行いたい場合、管理部コンピュータ１１に油圧ショベル５のコードと抽出すべきデータのコードを入力する。抽出すべきデータは、管理部コンピュータ１１により任意に選定することができるが、多くの場合、少なくとも累積稼働時間のデータは抽出データに含められる。これら入力されたコードデータは通信コントローラ１２に出力され、通信コントローラ１２はその記憶部から油圧ショベル５の電話番号を取り出し、この番号で送受信機１３を作動（自動ダイヤル）させる。これにより、管理部１は、交換局３および中継局４を介して電話回線Ｔと無線回線で油圧ショベル５の制御部２の送受信機２４と接続され、次いで、コードデータが送信される。
【００２９】
通信コントローラ２３は送受信機２４から上記コードデータ、即ち管理部１からのデータ要求信号を受信したか否かを常時判断している（図５に示す手順Ｓ１）。上述のように送受信機２４からコードデータが送信されると、通信コントローラ２３は油圧ショベル５がアイドリング状態にあるか否かを判断する（手順Ｓ２ ）。この判断は、油圧ショベル５が作業中止状態にあるか否かを判断するものであり、運転コントローラ２１における操作レバーの状態のデータ又はエンジンのガバナ位置又はアクセルレバー位置のデータをみることにより行われる。
【００３０】
通信コントローラ２３は油圧ショベル５がアイドリング状態になったとき、記憶部２２からコードデータに対応するデータを抽出し（手順Ｓ３ ）、管理部１に電話をかけて送受信機２４を作動させ（自動ダイヤルし）（手順Ｓ４ ）、中継局４、交換局３を介する無線および電話回線による回線接続を待つ（手順Ｓ５）。なお、通話中の場合には、所定時間待ってかけ直す（リダイヤル）。回線が接続されたとき、通信コントローラ２３は記憶部２２から抽出したデータを油圧ショベル５のコードとともに上記無線回線および電話回線を介して管理部１に送信する（手順Ｓ６ ）。
【００３１】
管理部１は送信されたデータを送受信機１３で受信し、通信コントローラ１２は送信されたコードおよびデータの音声信号をディジタル信号に変換して管理コンピュータ１１へ送信する。管理コンピュータ１１は送信されたデータをデータ記録部１４に記録するとともに、当該データに基づいて油圧ショベル５に対する故障診断等の保守管理に必要な判断を行ない、要すれば保守員の派遣、顧客への通知、油圧ショベル５のオペレータへの通話等の処置を採る。
【００３２】
以上、管理部１がその管轄下にある油圧ショベル５に対してアクセスすることにより保守を行なう場合について説明した。これとは逆に、油圧ショベル５側から管理部５に対し保守データを伝送することにより保守を行なう場合もある。この場合の保守には、図１に示すデータ抽出指示部２５が用いられる。このデータ抽出指示部２５に、予め伝送すべきデータ、例えば、エンジンキースイッチのＯＮ、ＯＦＦのデータ、および各検出手段で検出されたデータの値が不良値であることを示すデータ（アラームデータ）の抽出を設定しておく。
【００３３】
この状態で、エンジンキースイッチがＯＮ、ＯＦＦされると、その都度、通信コントローラ２３はデータ抽出手段２５に設定された抽出指示により、エンジンキーＯＮ、ＯＦＦのデータ、および当該ＯＮ、ＯＦＦ時点でアラームデータが発生しておればこれを抽出し、管理部１に送信する。これにより、管理部１は油圧ショベル５の稼働データ、稼働状態、早急に処理すべき事態の発生の有無等を得ることができる。
【００３４】
さらに、データ抽出手段２５は、次のように使用することもできる。油圧ショベル５について、オペレータが、その動作に不具合又は不審な点（例えば機械としての応答が遅い）を発見する等、何らかの理由により管理部１への問い合わせを行ないたい場合、オペレータはデータ抽出手段２５に必要と思われるデータの抽出を指示する。例えば、上記「機械としての応答が遅い」場合、抽出を指示するデータとしては、レバー操作時のアームシリンダの油圧波形、コントロールバルブの上流側と下流側の油圧等があり、これらを一時的に保存し、抽出することとなる。データの抽出指示により、通信コントローラ２３は支持されたデータを抽出して管理部１へ送信する。管理部１では送信されたデータに基づいて必要な判断を行ない、これをオペレータに伝え、オペレータは所要の処置を採ることになる。
【００３５】
以上述べたように、図１に示す管理システムでは、管理部１から直接油圧ショベル５にアクセスすることができるので、保守員が油圧ショベル５の作業現場を探して出向く必要はなく、かつ、その場所に油圧ショベル５が存在せず保守員の出向が無駄になるということもなく、従来の手段に比較して保守管理を飛躍的に効率良く実施することができる。又、データ抽出指示部２５を用いて油圧ショベル５から自動的に或るいはオペレータからデータを収集することにより、作業現場における油圧ショベル５の状態を的確に判断することができる。
【００３７】
なお、上記の説明では、管理部１から油圧ショベル５へアクセスする手段、および油圧ショベル５からデータ抽出手段２５を用いて管理部１へデータを伝送する手段の両方を設ける例について説明したが、いずれか一方を備えるようにしても保守を行なうことができるのは明らかである。又、上記の説明では、油圧ショベル５がアイドリング状態にあるとき通信コントローラ２３により記憶部２２からのデータ抽出を行う例について説明したが、データ抽出はアイドリング状態にあるときだけでなく、油圧ショベル５が作動しない夜間、早朝等の所定時刻に行なってもよいし、エンジンキースイッチをＯＮした直後でも良く、又、エンジンキースイッチがＯＦＦされたとき行ってもよい。エンジンキースイッチＯＦＦの場合、データ送信のための電源を確保するため、タイマ等によりエンジンキースイッチＯＦＦから所定時間、例えば５〜１０分程度の間電源を保持しておくようにする。
【００３８】
さらに、上記の説明では、制御部２を運転コントローラ２１と通信コントローラ２３とで構成する例について説明したが、通信コントローラ２３の機能を運転コントローラ２１に持たせて両者を一体とすることもできる。この場合、データ抽出指示部２５は運転コントローラ２１に接続されるのは当然である。このように、両者を一体とし、かつ、エンジンキースイッチをＯＦＦとしたときに送信を行う場合の運転コントローラの動作を、図６を参照して説明する。
【００３９】
図６は図１に示す通信コントローラ２３を除去し、その機能を運転コントローラ２１にもたせた場合の運転コントローラの動作を説明するフローチャートである。運転コントローラは駆動指令があるか（操作レバーが操作されたか）否かを判断し（手順Ｓ１１）、駆動指令がある場合にはこれに応じて駆動制御を行い（手順Ｓ１２）、駆動制御が終了したときエンジンキースイッチがＯＦＦか否かを判断し（手順Ｓ１３）、ＯＦＦ状態にない場合には処理を手順Ｓ１１に戻す。
【００４０】
手順Ｓ１１で駆動指令がないと判断された場合、データ要求信号が受信されたか否かを判断し（手順Ｓ１４）、受信されている場合にはこれを記憶し（手順Ｓ１５）、エンジンキースイッチがＯＦＦか否かを判断して（手順Ｓ１３）処理を手順Ｓ１１に戻す。受信されていない場合も一旦手順Ｓ１３の判断を行った後処理を手順Ｓ１１に戻す。
【００４１】
上記の動作において、油圧ショベル５のオペレータがエンジンキースイッチをＯＦＦにすると、運転コントローラはこれを判断し（手順Ｓ１３）、次いで、データ要求信号が記憶されているか否かを判断する（手順Ｓ１６）。記憶されておれば、記憶部２２からデータ要求信号に対応するデータを抽出し（手順Ｓ１７）、管理部１の電話番号を自動ダイヤルして送受信機２４を作動させ（手順Ｓ１８）、回線の接続を判断し（手順Ｓ１９）、抽出したデータを送信する（手順Ｓ２０）。この間、送信用電源は前述のようにタイマ等の適宜手段により確保されており、送信には支障は生じない。手順Ｓ１６でデータ要求信号が受信されていないと判断された場合には処理を終了する。
【００４２】
このようにエンジンキースイッチがＯＦＦにされたときのみ送信を行なうようにしたので、運転コントローラにデータ抽出、送信を行なわせるようにしても、油圧ショベル５の作業には何等の支障も生じない。
【００４３】
図７は本発明による移動作業機械の管理システムの一実施形態を示すブロック図である。この図で、１は管理部、４は中継局、４１はそのアンテナ、２４１は作業機械の制御部２のアンテナであり、これらは図１に示すものと同じである。６は作業機械の顧客（購入者又は所有者）の所在個所（会社等）に設置された顧客コンピュータである。顧客コンピュータ６には、自己所有の作業機械のコードと電話番号が記憶されている。７は保守員が携帯する押しボタン式の携帯電話又は自動車電話である。又、７Ｃは携帯電話又は自動車電話７に接続された携帯型のコンピュータである。３ａは管理部１の所在地域を管轄する加入者交換局、３ｂは顧客の所在地域を管轄する加入者交換局、８は携帯電話７との無線通信を行なう移動通信用交換局、８１はそのアンテナである。
【００４４】
先に示した管理システムでは、管理部１から作業機械のデータ収集を行なう構成となっているが、本実施例では、保守員が出先からでもデータ収集を行なうことができるようにしたものである。即ち、保守員が顧客の事務所等に出向いている場合には、通信手段を有する顧客コンピュータ６を用いて顧客所有の作業機械の制御部２の記憶部２２に、加入者交換局３ｂ、中継局４を介して油圧ショベル５へアクセスすることができ、必要なデータを顧客コンピュータから得ることができる。さらに、保守員が徒歩又は自動車で移動中には、携帯電話７を用いて、移動通信用交換局８、中継局４を介して油圧ショベル５へアクセスすることができ、必要なデータを携帯型コンピュータ７Ｃに入力、記録することができる。これらにより、保守員が管理部１に居なくても所要のデータを手許に収集することができ、迅速、適切な対応をすることができる。
【００４６】
なお、油圧ショベル５の制御部２にデータ抽出指示部２５が備えられている場合、これにより指示、抽出されたデータを顧客コンピュータ６にも伝送するように構成することもできる。又、上記実施の形態の説明では、押し釦式の携帯電話７に携帯型のコンピュータ７Ｃを接続した例について説明したが、携帯型のコンピュータを備えている場合、これにディジタル信号を音声信号に変換する通信機能をもたせておけば、携帯電話７は押しボタン式のものでなく、他のどのような型の電話器であってもよい。さらに、保守員が押しボタン式の携帯電話７のみを持ち、携帯型のコンピュータ７Ｃを持たない場合、当該携帯電話７によりデータの抽出を指令するとともに、抽出したデータを管理部１に送信する指令を行ない、これをデータ記録部１４に記録させることもできる。
【００４７】
次に、図１に示す基本構成から変形した他の移動作業機械の管理システムについて説明する。図１に示した管理システムの説明においては、データ抽出部２５にアラームデータを設定する例について述べた。このようなアラームデータの中にも、放置すると作業機械が使用不能になるか又はその使用に支障を生じる故障が発生するデータと、しばらく放置しても支障を生じないデータとがある。そして、前者のデータ発生の場合にはその故障をできるだけ早急に修理する必要がある。このような故障の例としては、例えば、センサ類の断線、圧力頻度が所定値を超えた場合、サーボ制御の制御データの異常、作業機械に備えられているマイクロコンピュータのＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリの異常等が挙げられる。作業機械には、これらの故障が発生した場合、エラーコードを記録する手段が設けられているのが通常である。ここで説明する管理システムでは、図１に示す構成において、データ抽出指示部２５の設置の有無とは関係なく、上記エラーコードが発生したときには、作業機械側から管理部１又は顧客コンピュータ６あるいは携帯電話７（携帯型コンピュータ７Ｃ）にこれを報知する手段を設けたものである。
【００４８】
図８は図１に示す管理システムにおける作業機械側の運転コントローラの動作を説明するフローチャートである。運転コントローラ２１は常時エラーコードの発生を監視している（図８に示す手順Ｓ３１）。このエラーコードはその作業機械の番号、重要故障であること、および故障個所の情報で構成されている。エラーコードが発生した場合、運転コントローラ２１はエラーコードを記憶部２２に記録し（手順Ｓ３２）、通信コントローラ２３の記憶部にエラーコードを転送し（手順Ｓ３３）、次いで、通信コントローラ２３にエラーコードの送信を指令する（手順Ｓ３４）。以後、通信コントローラ２３は図５に示す手順Ｓ４ 以下の処理によりエラーコードを管理部１に送信する。このエラーコードを受信した管理部１等は、当該故障に関するデータの収集を指令して故障原因の解析を行なうとともに、作業機械に対して早急に保守員を派遣したり、作業機械のオペレータに電話連絡する等の処理を行なう。
【００４９】
このように、この管理システムでは、作業機械に重要故障が発生したとき、直ちにエラーコードを管理部１等に通報するようにしたので、当該故障に対して速やかに適切な処置を採ることができ、ひいては、故障による作業機械の休止時間を短縮して作業効率を向上させることができる。
【００５０】
図９は図１に示す基本構成から変形したさらに他の移動作業機械の管理システムのブロック図である。この図で、図１に示す部分と同一又は等価な部分には同一符号を付して説明を省略する。２６は運転コントローラ２１に接続された緊急スイッチである。なお、運転コントローラ２１は図８に示す処理手段を備えている。
【００５１】
ところで、放置すると作業機械が使用不能になるか又はその使用に支障を生じる故障の中には、例えば、油圧シリンダやホースの油漏れ、エンジンの異常音、走行装置の脱輪等のように、オペレータは気付くがセンサによっては検出することができない故障がある。このような故障に対しては、運転コントローラ２１に図８に示す処理手段が備えられていてもエラーコードの出力は不可能である。
【００５２】
この管理システムでは、緊急スイッチ２６を設け、オペレータが当該故障に気付いたとき、緊急スイッチ２６を操作する。この操作により、図８に示す処理手段において割込みを発生させ、直ちに手順Ｓ３２以降の処理、即ちエラーコードを記録してこれを通信コントローラ２３に転送し、エラーコード送信を行なわせる。以後の処理は第３の実施例と同じである。
【００５３】
このように、この管理システムでは緊急スイッチ２６を設けたので、センサでは検出することができない故障に対しても迅速にこれを通報することができ、先に図８で説明した管理システムと同じ効果を奏する。
【００５４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、保守員が徒歩または自動車で移動している場合でも、管理部から遠距離の作業現場で作業している移動作業機械で所望のデータを抽出させてこの管理部に送信させることができ、かかる移動作業機械の保守管理に必要なデータの管理部での収集を任意の場所から行なわせることができる。この結果、かかる保守管理を効率的に行なうことができて、更には保守員の作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による移動作業機械の管理システムの基本的構成を示すブロック図である。
【図２】油圧ショベルの側面図である。
【図３】累積稼動時間を示すグラフである。
【図４】成分頻度分布を示すグラフである。
【図５】図１に示す通信コントロールの動作を説明するフローチャートである。
【図６】図１に示す通信コントロールの機能をもつ運転コントローラの動作を説明するフローチャートである。
【図７】本発明による移動作業機械の管理システムの一実施形態を示すブロック図である。
【図８】図１に示す移動作業機械の管理システムの一変形例の運転コントローラの動作を説明するフローチャートである。
【図９】図１に示す移動作業機械の管理システムの他の変形例を示すブロック図である。
【図１０】作業機械の管轄地域を示す図である。
【符号の説明】
１ 管理部
４ 中継局
５ 油圧ショベル
７ 携帯電話
８ 移動通信用交換局

Claims (1)

1. 管理部と、
   該管理部の管轄下にあって、該管理部から遠隔の作業現場で作業し、該管理部により保守管理されるために必要なデータを発生して保持する手段と、該データを該管理部に送信する手段とを備えた移動作業機械と、
   該移動作業機械を呼び出して、該移動作業機械に保持されている所望の該データの抽出と抽出された該所望のデータの該管理部への送信との指令を該移動作業機械に送信する携帯電話と、
   該携帯電話に接続される移動通信用交換局と、
   該移動通信用交換局を介した該携帯電話からの指令を該移動作業機械に無線送信する中継局と
   を有し、該携帯電話からの指令により、該移動作業機械での所望のデータを該管理部に送信することを特徴とする移動作業機械の管理システム。

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