JP4527904B2 - 土木工機システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業現場で所与の作業を行う土木工機をサーバシステムにおいて管理することができる土木工機システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、土木建設の分野では、省力化や迅速化を目的にして種々の土木工機が使用されることによって、各種作業の自動化が推進されている。
土木工機としての杭圧入引抜機を例にとれば、オペレータが、作業現場の地盤の状態を把握し、更に、杭圧入引抜機の稼働状態を把握し、状況に応じて杭圧入の際の圧入力を設定し、杭圧入引抜機を自動運転しなければならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような土木工機は、近年その性能向上に伴ってブラックボックス化された部分を多く備えている。従って、これら土木工機の自動運転、保全のために様々な知識や経験が要求され、知識や経験の乏しいオペレータでは土木工機を作業現場の状況に合わせて的確に自動運転、保全することが困難である。そのため、土木工機の自動運転、保全の際は、これら土木工機がある場所までサービスエンジニアを派遣しなくてはならず、時間がかかると共に、コストがかかるという問題があった。
【０００４】
本発明の課題は、作業現場に人員を派遣せずとも作業現場の土木工機を管理できるようにすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、作業現場において所与の作業を行う土木工機と、該土木工機に設けられ、前記土木工機を制御するための制御システムと、前記制御システムと通信自在なサーバシステムとを備える土木工機システムにおいて、前記土木工機は、所与の作業を行う本体である作業本体と、前記作業本体を駆動する駆動装置とを備え、前記制御システムは、前記作業本体に設けられる第一制御装置と、前記駆動装置に設けられる第二制御装置と、前記サーバシステムとの通信を実現するための通信装置とを備え、前記通信装置が前記駆動装置に設けられ、前記第一制御装置と第二制御装置がパラレル・インターフェース及びシリアル・インターフェースにより接続され、前記第一制御装置が前記パラレル・インターフェースを介して前記第二制御装置に対して駆動信号を出力し、前記第二制御装置が前記駆動信号に従って前記駆動装置を制御し、更に、前記第一制御装置が、前記作業本体の稼働に関する稼働データを取得する取得処理と、該取得した稼働データを前記シリアル・インターフェースを介して前記第二制御装置に出力する処理とを実行し、前記第二制御装置が、前記第一制御装置から入力した前記稼働データを前記通信装置によって前記サーバシステムに送信する送信処理を実行し、前記サーバシステムが、前記送信された稼働データを受信する受信処理と、この受信した稼働データを記憶する記憶処理とを実行することを特徴とする。
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、土木工機の稼働に関する稼働データが制御システムからサーバシステムに送信されるので、サーバシステムにおいては、稼働データに基づいて土木工機の稼働状態を容易に把握できる。そのため、土木工機の運転や保全時に、土木工機がある作業現場までサービスエンジニア（熟練者）を派遣する必要が無くなるので、運転や保全にかかるコストや時間を抑えることができる。
更に、複数の土木工機のそれぞれに設けられる制御システムからサーバシステムに稼働データが送信されれば、サーバシステムにおいて各土木工機の稼働データを正確に収集することができ、各土木工機をサーバシステムにおいて一括管理することができる。なお、稼働データとは、稼働中の土木工機の稼働状態のデータだけではなく、土木工機が稼働した結果得られるデータを含む意である。
【００１２】
また、作業本体の稼働に関する稼働データがシリアル・インターフェースを介して第一制御装置から第二制御装置に出力され、一方、駆動装置を制御するための駆動信号がパラレル・インターフェースを介して第一制御装置から第二制御装置に出力される。即ち、駆動装置の駆動のための駆動信号が、情報取得のために用いられるシリアル・インターフェースとは別のパラレル・フェースを用いて出力されるため、駆動信号の通信速度の低下を招かない。そのため、駆動装置の駆動に係る応答性が良く、作業本体も応答性良く作業を行う。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を杭圧入引抜システムに適用した場合について、図面を用いて具体的な態様を説明する。ただし、図面は概略的に示してあるもので、発明の範囲を図示例に限定するものではない。
図１に示すように、杭圧入引抜システム１００は、各作業現場において杭圧入引抜作業を行う作業現場システム１０１，１０１，…と、各作業現場システム１０１を一括して管理するための管理サーバシステム１０２とを備えており、各作業現場システム１０１と管理サーバシステム１０２はインターネットや専用線、公衆回線等の通信媒体１０３を介して通信自在となっている。そして、管理サーバシステム１０２は、基本的には各作業現場からの遠隔地に設置された事務所に配置されているが、ある作業現場の近隣地に設置されていても良い。作業現場システム１０１は、杭圧入引抜動作を行う本体である杭圧入引抜機１０と、この杭圧入引抜機１０を駆動する駆動装置４０等とから構成されている。なお、図１において、作業現場システム１０１が三つ示されているが、三つに限らない。
【００１４】
まず、各作業現場システム１０１について説明する。図２には、杭圧入引抜機１０の側面図が示されている。図２に示すように、この杭圧入引抜機１０は、クランプ１１，１１，…と、サドル１２と、スライドベース１３と、マスト１４と、チャック１５等とを備えている。この杭圧入引抜機１０は、配列されて地盤に埋設された既設杭１，１，…上を移動しながら、新たな杭２を地盤に圧入して、杭列を施工するものである。一方、杭圧入引抜機１０は、杭圧入の動作と逆の動作を行って、配列された既設杭１，１，…を順次引き抜くこともできる。
【００１５】
クランプ１１は、サドル１２から垂下しており、サドル１２に取り付けられている。クランプ１１は既設杭１を掴むものであり、クランプ用油圧シリンダ１６（図３に図示）がクランプ１１を駆動することで、クランプ１１は既設杭１を掴む動作及び既設杭１を放す動作を行える。
【００１６】
サドル１２上にスライドベース１３が搭載されており、スライドベース１３はサドル１２に対して前後にスライド移動可能となっている。スライドベース１３は、スライド用油圧シリンダ１７（図３に図示）によって駆動されて、サドル１２に対して前後に移動することができる。
【００１７】
スライドベース１３上にマスト１４が起立している。マスト１４は、鉛直方向の軸心を中心にして、スライドベース１３に対して回転自在となっている。そして、マスト１４は、油圧モータ１８によって駆動されて、スライドベース１３に対して回転することができる。マスト１４に対してチャック１５が上下動自在となっている。即ち、マスト１４の前端部には、上下に延在するガイドレール１９が設けられており、このガイドレール１９に昇降体２０が上下に摺動自在に係合しており、昇降体２０がマスト１４に上下動自在に支持されている。マスト１４の前方には、昇降体２０を上下に移動させて駆動する上下油圧シリンダ２１が設けられている。また、昇降体２０の前部にチャック１５が設けられている。このような構成では、上下油圧シリンダ２１が昇降体２０を駆動して、昇降体２０はチャック１５とともに上下動することができる。
【００１８】
チャック１５は新たな杭２（或いは、引き抜く杭）を掴むものであり、チャック用油圧シリンダ２２（図３に図示）がチャック１５を駆動することで、チャック１５は杭２を掴む動作及び杭２を放す動作を行える。
【００１９】
次に、作業現場システム１０１の駆動装置４０について説明する。本実施の形態では、杭圧入引抜機１０とは別体となって駆動装置４０が杭圧入引抜機１０に設けられている。駆動装置４０は、油圧を発生して、杭圧入引抜機１０の各部に作動油を送り、杭圧入引抜機１０を駆動するものである。
【００２０】
図３に示すように、駆動装置４０は、燃焼により動力を発するエンジン４１と、エンジン４１に駆動されて油圧を発生して作動油を送る油圧ポンプ４２と、油圧ポンプ４２に接続されたバルブ４３，４３とを備える。ホース４５，４５を介してバルブ４３，４３から杭圧入引抜機１０に油圧が与えられるようになっている。バルブ４３，４３は、作動油の流れを切り換えるものである。
【００２１】
一方、杭圧入引抜機１０は、クランプ用油圧シリンダ１６に接続される第一制御バルブ２３と、スライド用油圧シリンダ１７に接続される第二制御バルブ２４と、油圧モータ１８に接続される第三制御バルブ２５と、上下油圧シリンダ２１に接続される第四制御バルブ２６と、チャック用油圧シリンダ２２に接続される第五制御バルブ２７とを更に備えている。ホース４５，４５が、杭圧入引抜機１０において分岐して第一制御バルブ２３〜第五制御バルブ２７等に接続されている。
【００２２】
第一制御バルブ２３〜第五制御バルブ２７等は作動油の流れを切り換えるものであり、作動油の流れが切りかわることで油圧も調節される。即ち、第一制御バルブ２３は、クランプ用油圧シリンダ１６による掴み動作や掴み解除動作をクランプ１１に行わせるとともに、クランプ１１のクランプ力を調整するようになっている。また、第二制御バルブ２４は、スライド用油圧シリンダ１７による前後移動をスライドベース１３に行わせるようになっているとともに、その前後移動を停止するようになっている。また、第三制御バルブ２５は、油圧モータ１８による回転及び回転の停止をマスト１４に行わせるようになっている。また、第四制御バルブ２６は、上下油圧シリンダ２１による上下動作及び上下動の停止を昇降体２０及びチャック１５に行わせるようになっている。また、第五制御バルブ２７は、チャック用油圧シリンダ２２による掴み動作や掴み解除動作をチャック１５に行わせるようになっている。
【００２３】
次に、作業現場システム１０１の制御系について説明する。
図４に示すように、杭圧入引抜機１０は制御装置２８を備えており、制御装置２８は杭圧入引抜機１０に内蔵されている。また、駆動装置４０は駆動制御装置４４を備えており、駆動制御装置４４は駆動装置４０に内蔵されている。
【００２４】
制御装置２８は、基本的にＣＰＵやメモリなどを有するとともに、第一制御バルブ２３〜第五制御バルブ２７等と信号の入出力を行うインターフェースを有する周知の演算処理ユニットとなっている。第一制御バルブ２３〜第五制御バルブ２７等は、インターフェースを介して制御装置２８に接続されており、制御装置２８によって制御される。即ち、制御装置２８では、第一制御バルブ２３を操作することで作動油の流れを制御して、クランプ用油圧シリンダ１６にクランプ１１を駆動させるようになっている。更に、制御装置２８では、第二制御バルブ２４を操作することで作動油の流れを制御して、スライド用油圧シリンダ１７にスライドベース１３を駆動させるようになっている。また、制御装置２８では、第三制御バルブ２５を操作することで作動油の流れを制御して、油圧モータ１８にマスト１４を駆動させるようになっている。また、制御装置２８では、第四制御バルブ２６を操作することで作動油の流れを制御して、上下油圧シリンダ２１に昇降体２０を駆動させるようになっている。また、制御装置２８では、第五制御バルブ２７を操作することで作動油の流れを制御して、チャック用油圧シリンダ２２にチャック１５を駆動させるようになっている。
【００２５】
なお、杭圧入引抜機１０は赤外線や電波等による通信を行えるラジコン操作盤３３を備えており、ラジコン操作盤３３はオペレータによって操作されることで操作信号を制御装置２８に送信するようになっている。そして、操作信号を受信した制御装置２８では、操作信号に従って第一制御バルブ２３〜第五制御バルブ２７等を制御するようになっており、これにより、クランプ用油圧シリンダ１６、スライド用油圧シリンダ１７、油圧モータ１８、上下油圧シリンダ２１、チャック用油圧シリンダ２２の動作が制御される。即ち、オペレータは、ラジコン操作盤３３を用いて杭圧入引抜機１０を遠隔操作することができる。
【００２６】
一方、駆動制御装置４４は、基本的にＣＰＵやメモリなどを有するとともに、エンジン４１、バルブ４３と信号の入出力を行うインターフェースを有する周知の演算処理ユニットとなっている。エンジン４１、バルブ４３は、インターフェースを介して駆動制御装置４４に接続されており、駆動制御装置４４によって制御される。また、駆動制御装置４４は、パラレル・インターフェースによるパラレル通信ケーブル４７が接続されており、パラレル通信ケーブル４７は制御装置２８にも接続されている。このパラレル通信ケーブル４７は、駆動装置４０の各部（エンジン４１やバルブ４３）を制御するための駆動信号を制御装置２８から駆動制御装置４４に出力することに用いられる。なお、パラレル通信ケーブル４７には、電流を流すための電源ケーブルが付随しており、駆動制御装置４４と制御装置２８は通電している。
【００２７】
そして、駆動制御装置４４では、エンジン４１の回転数等やバルブ４３を操作して、作動油の流れの向きを切り換えることによって、杭圧入引抜機１０に与える油圧を調整するようになっている。なお、制御装置２８がバルブ４３やエンジン４１を制御する旨の駆動信号をパラレル通信ケーブル４７を介して駆動制御装置４４に出力することによって、駆動制御装置４４によるエンジン４１やバルブ４３，４３の制御が行われる。
【００２８】
以上のように構成される作業現場システム１０１の動作の一例を説明する。即ち、制御装置２８が、エンジン４１を作動させる旨の駆動信号をパラレル通信ケーブル４７を介して駆動制御装置４４に出力すると、駆動制御装置４４はエンジン４１を作動させる。そして、制御装置２８は、バルブ４３を開く旨の駆動信号をパラレル通信ケーブル４７を介して駆動制御装置４４に出力すると、駆動制御装置４４はバルブ４３を開き、作動油が循環する。
【００２９】
そして、制御装置２８が第一制御バルブ２３を操作すると、クランプ用油圧シリンダ１６がクランプ１１が駆動して、クランプ１１が既設杭１を掴む。そして、制御装置２８が第五制御バルブ２７を操作すると、チャック用油圧シリンダ２２がチャック１５を駆動して、チャック１５が杭２を掴む。
【００３０】
次いで、制御装置２８が第四制御バルブ２６を操作すると、上下油圧シリンダ２１が昇降体２０（チャック１５）を下降させて、杭２が圧入される。そして、昇降体２０の下方への移動量が所定量（圧入ストローク）に達したら、制御装置２８が第四制御バルブ２６を操作することにより上下油圧シリンダ２１が昇降体２０を上昇させて、杭２が引き抜かれる。次いで、昇降体２０の上方への移動量が所定量（引抜ストローク、圧入ストロークより小さい。）に達したら、制御装置２８が第四制御バルブ２６を操作することで上下油圧シリンダ２１が昇降体２０を下降させる。以上のように制御装置２８が第四制御バルブ２６を操作することを繰り返すことによって、杭２の圧入及び引抜が繰り返され、杭２が徐々に地盤に埋没されていく。ところで、杭２が圧入されるにしたがって、杭２の下端では土が圧密されていくため、杭圧入の抵抗が増大して杭２が変形してしまうが、杭２が引き抜かれてから再び圧入すると、圧入抵抗が減少して、杭２の変形も防止される。
【００３１】
杭２の圧入と引抜が繰り返されて杭２が埋設された後に、制御装置２８が第五制御バルブ２７を操作すると、チャック用油圧シリンダ２２がチャック１５を駆動して、チャック１５は杭２を放す。次いで、制御装置２８が第四制御バルブ２６を操作すると、上下油圧シリンダ２１が昇降体２０を上昇させて、昇降体２０やチャック１５から杭２が外れる。そして、制御装置２８が第二制御バルブ２３を操作することによって、サドル１２に対してスライドベース１３が前方に移動し、次いで、制御装置２８が第五制御バルブ２７、第四制御バルブ２６の順に操作することで、チャック１５が新たな杭２を掴み、チャック１５が所定量下降することで新たな杭２が地盤に圧入される。次いで、制御装置２８が第一制御バルブ２３を操作すると、クランプ用油圧シリンダ１６によってクランプ１１が既設杭１を放す。そして、制御装置２８が第二制御バルブ２４、第一制御バルブ２３の順に操作することで、スライドベース１３に対してサドル１２が既設杭１の一ピッチ分前方に移動して、クランプ１１が前方の既設杭１を掴む。そして、制御装置２８が第四制御バルブ２６を操作することを繰り返すことによって、新たな杭２の圧入及び引抜が繰り返して行われ、新たな杭２が埋没される。以上のように制御装置２８が第一制御バルブ２３〜第五制御バルブ２７を制御することによって、杭圧入引抜機１０が順次杭２を埋設する。
【００３２】
さて、本実施の形態では、杭圧入引抜作業を行っている杭圧入引抜機１０の稼働状態を取得できるようになっている。詳細には以下のような構成により、制御装置２８は杭圧入引抜機１０の稼働状態を取得し収集する。即ち、図２〜図４に示すように、杭圧入引抜機１０は、チャック１５の上下移動のストロークを検出するためのストローク検出部２９と、杭２を圧入している圧入力（地盤から杭２に作用する抵抗力）を検出するための圧入力検出部３０と、クランプ１１のクランプ力を検出するためのクランプ力検出部３１と、チャック１５の掴む力を検出するためのチャック力検出部３２とを備えている。ストローク検出部２９、圧入力検出部３０、クランプ力検出部３１及びチャック力検出部３２は、信号の入出力を行うためのインターフェースを介して制御装置２８に接続されている。なお、圧入力検出部３０が検出する圧入力によって、作業現場の土質の状態が把握されるため（即ち、地盤が固くなるにつれて圧入力の値は大きくなる。）、圧入力の値は、作業現場の土質に関する土質データともなり得る。
【００３３】
ストローク検出部２９は、マスト１４の前端部において上下方向に配置され、昇降体２０の上下位置を検出することによりチャック１５の上下位置を間接的に検出する位置センサである。そして、ストローク検出部２９は、昇降体２０（チャック１５）の上下位置を検出して、その値を制御装置２８に出力するものである。制御装置２８は、ストローク検出部２９から入力した値に基づいてチャック１５の上下ストロークを判断することができる。即ち、チャック１５が上下に往復移動する場合に、制御装置２８は、チャック１５が上に移動した際のチャック１５の移動距離（引抜ストローク）と、チャック１５が下に移動した際のチャック１５の移動距離（圧入ストローク）とを求めるようになっている。
【００３４】
圧入力検出部３０は、上下油圧シリンダ２１と第四制御バルブ２６との間に接続される圧力センサであり、地盤から杭２、チャック１５を介して上下油圧シリンダ２１に作用する油圧を検出し、その値を制御装置２８に出力するものである。クランプ力検出部３１は、クランプ用油圧シリンダ１６と第一制御バルブ２３との間にに接続される圧力センサであり、クランプ用油圧シリンダ１６の油圧を検出し、その値を制御装置２８に出力するものである。チャック力検出部３２は、チャック用油圧シリンダ２２と第五制御バルブ２７との間にに接続される圧力センサであり、チャック用油圧シリンダ２２の油圧を検出し、その値を制御装置２８に出力するものである。
【００３５】
制御装置２８では、ストローク検出部２９、圧入力検出部３０、クランプ力検出部３１及びチャック力検出部３２のそれぞれから入力される値（稼働データ）を取得し、メモリなどに一時格納するようになっている。更に、制御装置２８では、杭圧入引抜機１０が使用された時間（使用時間）を計時することができる。具体的には、制御装置２８はタイマを具備しており、杭圧入引抜機１０が使用されだしてからの時間をタイマによって計時するようになっている。更に、制御装置２８では、杭圧入引抜機１０が埋設した杭の本数を計測することができる。具体的には、杭圧入引抜機１０が、圧入引抜を繰り返して杭を埋設した後、更に新たな杭を圧入引抜を繰り返して埋設しようとした時に、制御装置２８がカウントアップすることによって埋設した本数を計測する。なお、埋設した杭の本数や使用時間によって作業現場の施工の進行状況が把握されるため、杭の本数や使用時間の値は、作業現場の施工に関する施工データともなり得る。
【００３６】
また、制御装置２８は、杭圧入引抜作業を行っている杭圧入引抜機１０の稼働状態に関する情報を駆動制御装置４４に出力するようになっている。即ち、制御装置２８にはシリアル・インターフェースによるシリアル通信ケーブル４６が接続されており、シリアル通信ケーブル４６は駆動制御装置４４にも接続されている。そして、制御装置２８は、ストローク検出部２９、圧入力検出部３０、クランプ力検出部３１及びチャック力検出部３２のそれぞれから入力される値や使用時間の値、埋設した杭の本数の値を、シリアル通信ケーブル４６を介して駆動制御装置４４に出力するようになっている。そして、駆動制御装置４４は、制御装置２８から入力した値や使用時間の値をメモリに一時格納するようになっている。なお、駆動制御装置４４にはＧＰＳ受信機（図示略）が接続されており、駆動制御装置４４は、周知のＧＰＳ、即ち、衛星から軌道情報を受信することによって、杭圧入引抜機１０の位置を測定することができる。
【００３７】
駆動制御装置４４は、管理サーバシステム１０２と通信自在となっている。即ち、駆動装置４０には、通信媒体１０３に接続するための通信ユニット４８が設けられており、通信ユニット４８は駆動制御装置４４に接続されている。通信ユニット４８は、駆動制御装置４４に命令されて通信媒体１０３に接続するようになっている。そして、駆動制御装置４４は、通信ユニット４８及び通信媒体１０３を介して、制御装置２８から入力した値や杭圧入引抜機１０の位置情報（ＧＰＳにより測定されている。）、使用時間の値を管理サーバシステム１０２に送信するようになっている。
【００３８】
管理サーバシステム１０２では、各作業現場システム１０１の駆動制御装置４４から送信される情報を一括管理するようになっている。この管理サーバシステム１０２は、基本的にＣＰＵやメモリ、信号の入出力を行うためのインターフェース等を有する周知の演算処理ユニットと、このインターフェースに接続される外部記憶装置（例えば、ハードディスク、ＭＯ、ＦＤＤ等）と、このインターフェースに接続される入力装置（例えば、キーボードやマウス等）と、このインターフェースに接続される表示装置（例えば、液晶ディスプレイ、ＣＲＴ等）と、このインターフェースに接続される印刷装置等とを備えている。そして、管理サーバシステム１０２では、外部記憶装置やメモリ等に記憶されたプログラムに基づいて、入力装置、表示装置、印刷装置、外部記憶装置とデータ（信号）の入出力が行えるようになっている。更に、管理サーバシステム１０２には、通信媒体１０３に接続するためのルータ１０４が設けられており、管理サーバシステム１０２は通信媒体１０３及びルータ１０４を介して各作業現場システム１０１の駆動制御装置４４と通信自在となっている。
【００３９】
そして、管理サーバシステム１０２では、各作業現場システム１０１の駆動制御装置４４から送信される情報（ストローク検出部２９、圧入力検出部３０、クランプ力検出部３１及びチャック力検出部３２において検出された値、杭圧入引抜機１０の位置情報、使用時間の値、埋設した杭の本数の値）をルータ１０４を介して受信するようになっている。
【００４０】
更に、管理サーバシステム１０２では、作業現場システム１０１毎に、受信した情報を項目に対応づけて外部記憶装置に格納するようになっている。即ち、管理サーバシステム１０２では、ストローク検出部２９において検出される値が、チャックの移動距離（引抜ストローク、圧入ストローク）の項目として外部記憶装置に格納され、圧入力検出部３０において検出される値が、圧入力の項目として外部記憶装置に格納され、クランプ力検出部３１において検出される値が、クランプ力の項目として外部記憶装置に格納され、チャック力検出部３２において検出される値が、チャック力の項目として外部記憶装置に格納され、ＧＰＳにより測定された位置情報が、杭圧入引抜機１０の位置の項目として外部記憶装置に格納され、制御装置２８において計測された使用時間の値が、使用時間の項目として外部記憶装置に格納される。これにより、外部記憶装置には、各作業現場システム１０１から受信した情報を基にしてデータベースが構築される。以上のようにデータベースが構築されるため、各作業現場システム１０１の稼働状態が管理サーバシステム１０２において正確に収集される。そして、このデータベースには位置情報が含まれているため、データベースに基づいて、土質の状態を表す分布地図（土質マップ）や各作業現場システム１０１の稼働状態を分布して示す分布地図を作成することができる。また、杭圧入引抜機１０に故障が発生した場合でも、データベースから杭圧入引抜機１０の故障箇所を容易に推定できるので、迅速な修理が可能となると共に、作業停止による損失を最小限に抑えることができる。
【００４１】
一方、管理サーバシステム１０２では、作業現場システム１０１毎に、受信した情報を表示装置において表示するようになっているとともに、受信した情報を印刷装置において印刷するようになっている。これにより、管理サーバシステム１０２の近くにいるシステム管理者は、各作業現場システム１０１の稼働状態を把握することができる。即ち、作業現場システム１０１が管理サーバシステム１０２から遠隔にあっても、システム管理者は、作業現場システム１０１の稼働状態を管理サーバシステム１０２において把握でき、作業現場のオペレータに対して指示を与えることができる。従って、作業現場のオペレータは、作業現場システム１０１（杭圧入引抜機１０）の操作経験が少ない場合であっても、熟練者であるシステム管理者から指示を仰げば作業現場システム１０１をラジコン操作盤３３を介して的確に操作することができる。例えば、作業現場システム１０１の稼働状態が異常を発している場合は、異常に対して的確に対応することができる。
【００４２】
更に、管理サーバシステム１０２では、各作業現場システム１０１の設定を行えるようになっている。即ち、システム管理者は、管理サーバシステム１０２の入力装置を介して作業現場システム１０１の設定値を管理サーバシステム１０２に入力することができる。ここで設定値とは、例えば、引抜ストローク、圧入ストローク、圧入スピード、引抜スピード、圧入力、圧入引抜の繰り返し回数等である。そして、管理サーバシステム１０２は、設定値が入力されるのを待って、設定値が入力された場合に、設定値を作業現場システム１０１の駆動制御装置４４に送信するようになっている。そして、駆動制御装置４４においては、シリアル通信ケーブル４６を介して、管理サーバシステム１０２から受信した設定値を制御装置２８に出力するようになっている。
【００４３】
そして、制御装置２８においては、受信した設定値をメモリに格納し、駆動制御装置４４から入力した設定値（管理サーバシステム１０２から受信した設定値）になるように各部を制御するようになっている。
【００４４】
例えば、引抜ストロークについての設定値を入力した場合には、制御装置２８は、杭２を引き抜く際にその引抜ストローク（昇降体２０やチャック１５の上昇量）の設定値となるように第四制御バルブ２６を操作して、上下油圧シリンダ２１を駆動する。また、例えば、圧入ストロークについての設定値を入力した場合には、制御装置２８は、杭２を圧入する際にその圧入ストローク（昇降体２０やチャック１５の下降量）の設定値になるように第四制御バルブ２６を操作して、上下油圧シリンダ２１を駆動する。
【００４５】
また、例えば、圧入スピードや引抜スピードについての設定値を入力した場合には、制御装置２８は、杭２の圧入或いは引抜の際にその設定値となるように第四制御バルブ２６を操作して、上下油圧シリンダ２１を駆動する。また、圧入スピードや引抜スピードについての設定値となるように制御装置２８がシリアル通信ケーブル４６を介して駆動制御装置４４に信号を出力して、駆動制御装置４４がバルブ４３，４３やエンジン４１を制御することで、上下油圧シリンダ２１による昇降体２０（チャック１５）の上下動スピードが設定されるようにしても良い。また、例えば、圧入力についての設定値を入力した場合には、制御装置２８は、杭２を圧入する際に圧入力の設定値となるように第四制御バルブ２６を操作して、上下油圧シリンダ２１を駆動する。圧入引抜の繰り返し回数についての設定値を入力した場合には、制御装置２８は、圧入引抜の繰り返し回数の設定値となるように第四制御バルブ２６の操作を繰り返し、上下油圧シリンダ２１の上下駆動する。
【００４６】
なお、管理サーバシステム１０２では、クランプ１１のクランプ力についての設定値、チャック１５のチャック力についての設定値等を入力できるようにしても良い。これらの設定値も管理サーバシステム１０２から駆動制御装置４４に送信され、更に、シリアル通信ケーブル４６を介して駆動制御装置４４から制御装置２８に出力される。そして、制御装置２８では、第一制御バルブ２３を操作することでクランプ１１のクランプ力を設定値にするように制御でき、第五制御バルブ２７を操作することでチャック１５のチャック力を設定値に制御できるようになっている。
【００４７】
上記実施の形態では、システム管理者が最適な設定値を管理サーバシステム１０２において入力すれば、作業現場システム１０１が最適に動作することができる。例えば、作業現場システム１０１の稼働状態が異常を発している場合は、異常を修正するような設定値を管理サーバシステム１０２において入力すれば、作業現場システム１０１がその設定値で稼働するようになり、即時に異常に対して対応することができる。また、例えば、杭２の圧入、引抜を繰り返すことによって杭２の変形等を防止しているが、引抜ストロークや圧入引抜の繰り返し回数が増えてしまうと、杭２の施工効率が低下してしまう。特に、経験の少ないオペレータにとっては引抜ストロークや圧入引抜の繰り返し回数の設定が難しい。しかし、杭圧入引抜機の熟練者であれば、引抜ストロークや圧入引抜の繰り返し回数の設定を容易に行える。そのため、熟練者が複数の作業現場システム１０１の数より少ない場合であっても、熟練者をシステム管理者とすれば、管理サーバシステム１０２を介して、各作業現場システム１０１の引抜ストロークや圧入引抜の繰り返し回数を設定でき、全ての作業現場システム１０１が効率よく稼働することができる。即ち、作業現場に熟練者となるサービスエンジニアを各作業現場に派遣する必要がなくなるため、作業現場システムの稼働に係るコストや時間、人員を抑えることができる。
【００４８】
また、杭圧入引抜機１０の稼働状態に関する情報、即ち、ストローク検出部２９、圧入力検出部３０、クランプ力検出部３１及びチャック力検出部３２において検出された値や杭圧入引抜機１０の使用時間の値が、シリアル通信ケーブル４６を介して、制御装置２８から駆動制御装置４４へ出力される。杭圧入引抜機１０に対しての設定値も、シリアル通信ケーブル４６を介して、駆動制御装置４４から制御装置２８へ出力される。一方、駆動装置４０のエンジン４１やバルブ４３を制御するための駆動信号は、パラレル通信ケーブル４７を介して、制御装置２８から駆動制御装置４４へ出力される。即ち、駆動装置４０が駆動するための駆動信号が、情報収集のために用いられるシリアル通信ケーブル４６とは別のパラレル通信ケーブル４７を用いて出力されるため、駆動信号の通信速度の低下を招かない。そのため、駆動制御装置４４がより速く制御装置２８によって制御され、駆動装置４０の駆動に係る応答性がより良くなり、杭圧入引抜機１０の動作に係る応答性がより良くなる。なお、パラレル通信ケーブル４７が断線した場合には、制御装置２８では、シリアル通信ケーブル４６を介して駆動信号を駆動制御装置４４に出力するようになっている。
【００４９】
ところで、杭圧入引抜機１０は実際の杭圧入動作を行うため、大きな衝撃を受けるとともに、コンパクト性が要求される。しかしながら、上記実施の形態では、管理サーバシステム１０２と作業現場システム１０１の通信を行うための通信ユニット４８が駆動装置４０に設けられているため、通信ユニット４８の設置場所を杭圧入引抜機１０に対して考慮しなくて済み、杭圧入引抜機１０がコンパクトになる。更に、駆動装置４０は杭圧入引抜機１０に比較しても振動が小さいため、通信ユニット４８を杭圧入引抜機１０に設ける場合と比較しても安定した通信が行われる。また、通信ユニット４８を杭圧入引抜機１０に設ける場合と比較しても、防振対策を考慮せずに通信ユニット４８を設置することができる。
【００５０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。例えば、杭圧入引抜機１０にアースオーガによる掘削装置を付加して、アースオーガによって地盤を掘削しながら、杭を圧入するようにしても良い。
更に、上記実施の形態では、作業現場システム１０１として杭圧入引抜機１０によって杭を圧入するものしたが、クレーンによって吊り荷を吊る作業現場システム、シールドによってトンネルを施工する作業現場システム等、土木工機によって作業を行うものであれば良い。何れの場合でも、土木工機の稼働状態に係る情報を管理サーバシステムに送信し、管理サーバシステムにおいて設定値を入力し、その設定値で土木工機が動作するようになっている。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、稼働データが制御システムからサーバシステムに送信されるので、サーバシステムにおいては、稼働データに基づいて土木工機の稼働状態を容易に把握できる。そのため、土木工機の運転や保全時に、土木工機がある作業現場までサービスエンジニアを派遣する必要が無くなるので、運転や保全にかかるコストや時間を抑えることができる。また、複数の土木工機のそれぞれに設けられる制御システムからサーバシステムに稼働データが送信されれば、サーバシステムにおいて各土木工機の稼働データを正確に収集することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した杭圧入引抜システムが概略的に示される全体図である。
【図２】上記杭圧入引抜システムの杭圧入引抜機の具体的な態様が示される側面図である。
【図３】上記杭圧入引抜システムの杭圧入引抜機及び駆動装置の油圧系が示される図面である。
【図４】上記杭圧入引抜システムの制御系が示されるブロック図である。
【符号の説明】
１０ 杭圧入引抜機（作業本体）
２８ 制御装置（第一制御装置）
４０ 駆動装置
４４ 駆動制御装置（第二制御装置）
４６ シリアル通信ケーブル（シリアル・インターフェース）
４７ パラレル通信ケーブル（パラレル・インターフェース）
４８ 通信ユニット（通信装置）
１００ 杭圧入引抜システム（土木工機システム）
１０１ 作業現場システム（土木工機）
１０２ 管理サーバシステム（サーバシステム）

Claims (1)

1. 作業現場において所与の作業を行う土木工機と、
   該土木工機に設けられ、前記土木工機を制御するための制御システムと、
   前記制御システムと通信自在なサーバシステムとを備える土木工機システムにおいて、
   前記土木工機は、所与の作業を行う本体である作業本体と、前記作業本体を駆動する駆動装置とを備え、
   前記制御システムは、前記作業本体に設けられる第一制御装置と、前記駆動装置に設けられる第二制御装置と、前記サーバシステムとの通信を実現するための通信装置とを備え、
   前記通信装置が前記駆動装置に設けられ、
   前記第一制御装置と第二制御装置がパラレル・インターフェース及びシリアル・インターフェースにより接続され、
   前記第一制御装置が前記パラレル・インターフェースを介して前記第二制御装置に対して駆動信号を出力し、前記第二制御装置が前記駆動信号に従って前記駆動装置を制御し、
   更に、前記第一制御装置が、前記作業本体の稼働に関する稼働データを取得する取得処理と、該取得した稼働データを前記シリアル・インターフェースを介して前記第二制御装置に出力する処理とを実行し、
   前記第二制御装置が、前記第一制御装置から入力した前記稼働データを前記通信装置によって前記サーバシステムに送信する送信処理を実行し、
   前記サーバシステムが、前記送信された稼働データを受信する受信処理と、この受信した稼働データを記憶する記憶処理とを実行することを特徴とする土木工機システム。

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