JP4689136B2 - 作業現場に配備された作業機械の実稼動時間の検出方法、データ収集・管理システム、および基地局 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、作業現場に配備される油圧ショベルのごとき建設用作業機械に対し基地局を設け、基地局と作業機械の間に通信回線を形成して両者の間で情報の送受を可能にし、遠隔地に在る基地局で作業機械の正確な稼動時間を把握する作業機械の実稼動時間の検出方法、およびユーザやディーラ等の情報利用者にとって利用しやすい作業機械のデータ収集・管理システムに関する。さらに本発明は上記の各システムを構築する基地局に関する。
背景技術
従来の関連技術を開示する文献として特開平１−２８８９９１号公報を挙げる。この公報はメンテナンスモニタ装置を開示する。このメンテナンスモニタ装置は、建設機械に組み込まれたオイルやオイルフィルタ等の部品の交換時期をオペレータに知らせる。文献による装置では、交換時期までの残り時間を知らせることができる。
最近、油圧ショベルのごとき建設用作業機械において、高性能コンピュータと高機能プログラムによるインテリジェント化、ユーザでの自由な作業変更に対してＩＴを活用する融通性の高度化、作業機械を製造するメーカでＩＴを活用して高機能作業機械の管理（データの収集・転送）、個々の作業機械の故障診断や個別メンテナンス、ユーザへの高度なサービスの提供・提案の必要性が高まっている。かかる状況において、従来装置はいずれも十分に対応できるものではなく、ＩＴを活用したより高度なシステムの構築が望まれている。
中でも、部品交換の観点で、油圧ショベル等の正確な稼動時間、すなわち実際の稼動時間（以下「実稼動時間」という）の情報を得ることが最も重要である。実稼動時間を知ることができなければ、最適なタイミングで部品交換を行うことができない。
例えば油圧ショベルにおける交換部品として、エンジンオイル、エンジンオイルフィルタ、作業機であるフロントのバケット爪、フロントピン（例えばブームとアームの連結ピン）、フロントピン周りのブッシュ、旋回ミッションオイル、旋回ミッションシール、走行ミッションオイル、走行ミッションシール、走行シュー等がある。このうち、エンジンオイル、エンジンオイルフィルタは主にエンジンの稼動に関連する部品であり、バケット爪、フロントピン、ブッシュは主に掘削作業に関連する部品であり、旋回ミッションオイル、旋回ミッションシールは主に旋回動作に関連し、走行ミッションオイル、走行ミッションシューは主に走行に関連する。従来の稼動時間の検出方法によれば、通常、エンジンの駆動時間を積算して稼動時間とみなしていたが、厳密には実稼動時間とは異なるものである。すなわちエンジンが駆動していたとしても掘削作業が行われていなければ、フロントピン、フロントブッシュの摩耗あるいはかじれの現象に影響はほとんどない。他の走行、旋回に関連する部品についても同様である。従って上述した従来技術によるメンテナンスモニタでは、まだ交換時期に余裕がある段階であって交換をすることとなり、無駄があった。逆に油圧ショベルの正確な稼動時間である実稼動時間を知ることができれば、ユーザに対しても最適なタイミングでメンテナンス情報を提供でき、サービスの向上を図ることができる。
さらに、通常、油圧ショベル等は作業現場に配備されている。当該油圧ショベル等は過酷な環境や条件で作業を行うために、そのメンテナンス（機械本体の状態の維持・管理・保守）が重要となる。従来ではメンテナンスのために、サービス保守員が作業現場に赴いて予め用意されているチェックシートを用いて所定の項目につきチェックを行うようにしていた。
従来のメンテナンスのやり方では、サービス保守員が得たチェックデータは保守・管理会社等（メーカ、ディーラ、レンタル会社のいずれかに基づいて運営される）で管理され、ユーザの側では、自身が使用する作業機械について十分なメンテナンス情報を得られるという体制になっていなかった。またメーカやディーラやレンタル会社においても、管理の観点で、遠隔地の作業現場に存する作業機械について、リアルタイムでメンテナンス情報を得ることができなかったし、利用がしやすい形式でメンテナンス情報が収集・管理されていなかったという問題があった。
本発明の目的は、油圧ショベルのような建設用作業機械において実際に作業している時間を高い正確度で把握し、最適なタイミングで部品交換を行うことができ、様々なメンテナンス上の観点あるいはオペレータの労働管理で役立つ作業現場に配備された作業機械の実稼動時間の検出方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、建設用作業機械について日報形式でメンテナンス情報を収集・管理し、リアルタイムでメンテナンス情報を利用すると共に、利用性が高い書式でメンテナンス情報を得ることを企図した作業現場に配備される作業機械のデータ収集・管理システムを提供することにある。
本発明の他の目的は、遠隔の地にある作業現場に配置される多数の作業機械を管理する基地局を提供することにある。
発明の開示
本発明に係る作業機械の実稼動時間の検出方法は、上記目的を達成するために、次のような手順に基づいて構成されている。
この実稼動時間の検出方法は、作業現場に配置される作業機械と、基地局を含み、作業機械と基地局は互いに通信回線を経由して情報の送受を行えるように構成されたシステムに適用される方法である。作業機械は、記憶部、作業動作についての機械状態量（作業機械の状態量）を入力する制御部、離れた場所に在る外部との通信を可能にする通信装置を備える。基地局は、離れた場所に在る外部との通信を可能する通信装置と、作業機械の号機を同定しかつ制御部との間で情報の送受を行うセンタサーバ（以下「管理サーバ」という）と、この管理サーバに管理されかつ作業機械の機種ごとの情報、作業機械（号機）ごとの動作に関する情報を記憶するデータベースとを備えている。作業機械の制御部と基地局の管理サーバは、各通信装置と通信回線を経由して情報の送受を行えるように構成されている。
上記システムの構成において、制御部は機械状態量が所定条件を満たす継続時間を計測して記憶部に記憶し、かつ継続時間の計測データを基地局の管理サーバへ送信する。他方、管理サーバは継続時間の計測データを受信して累積稼動時間を算出する。継続時間の計測データを基地局の管理サーバへ送信することは、電源投入キー（エンジンキー）のオフ状態を条件にすることが好ましい。
上記の実稼動時間の検出方法では、単純に作業機械のエンジンなどの駆動時間を利用してこれを稼動時間としてみなすのではなく、エンジン回転数等の機械状態量を利用し、実際の稼動状態を満たしている機械状態量のみを検出して、その継続時間を計測して記憶部に記憶し、好ましくはキーオフの条件のもとで管理サーバへ送り、ここで累積稼動時間を算出することにより、実際の稼動時間（実稼動時間）を求めることができる。
上記の実稼動時間の検出方法において、上記の機械状態量としては、エンジン回転数、またはポンプ吐出圧、または操作パイロット圧、またはこれらの組合せが用いられる。それぞれの機械状態量について、所定条件が設定されている。これによりエンジンの実稼動時間、油圧回路において大きな負荷が加えられた時間、掘削・走行・旋回等の実時間をそれぞれ求めることができ、最適なメンテナンス時期を把握することができる。
さらに作業機械から基地局への所定データの伝送は、データ伝送可能な携帯端末を用いて行うことができる。携帯端末は例えば操作員によって用意される。当該携帯端末で作業機械の記憶部に記憶された上記の継続時間の計測データを読出し、基地局の管理サーバに送信する。上記携帯端末は好ましくは携帯電話である。
また管理サーバは作業機械の号機ごとの累積稼動時間を算出することで特徴づけられる。この管理サーバは、作業機械の号機ごとの累積稼動時間に基づいてメンテナンス残余時間を算出し、通信装置を介してメンテナンス残余時間に係るデータを前記作業機械に送信する。さらに管理サーバは作業機械の号機ごとの各部品の累積稼動時間を算出し、多数の作業機械の累積稼動時間の統計的処理を行って平均的累積稼動時間を求め、多数の作業機械の各々に各部品の交換時期情報を送信する。
次に、本発明に係る作業機械のデータ収集・管理システムは、上記目的を達成するために、次のように構成される。
データ収集・管理システムは、上記と同様に、遠隔の地に在る作業現場に配置される作業機械と、基地局を含んで構成される。作業機械は、作業機械の状態量と各種事象のデータを入力して記憶部に記憶させる制御部と、離れた場所に在る外部との通信を可能にする通信装置とを備えている。基地局は、離れた場所に在る外部との通信を可能する通信装置と、作業機械の号機を同定しかつ作業機械の制御部との間で情報の送受を行う管理サーバと、この管理サーバによって管理されかつ作業機械の機種ごとの情報、号機ごとの情報を記憶するデータベースとを備えている。作業機械の制御部と基地局の管理サーバは、互いに、各通信装置と通信回線を経由して情報の送受を行えるように構成されている。そして、作業機械の記憶部に記憶された機械状態量と各種事象のデータは基地局に送られ、基地局の管理サーバは、機械状態量と各種事象のデータを、所定の書式でデータベースに記憶するように構成されている。
上記の構成において好ましくは所定の書式は日報形式である。機械状態量と各種事象のデータは、通信衛星を利用した上記通信回線を経由して、Ｅメールの添付資料の形式で作業機械から基地局へ伝送される。さらに機械状態量と各種事象のデータは、携帯型パソコンにダウンロードされ、インターネット網または専用回線を経由して、作業機械から基地局へ送られ得る。
上記の構成において、好ましくは、ユーザやデーラ等の情報利用者は、コンピュータ端末を利用して基地局の管理サーバにアクセスし、データベースにて上記の所定書式で管理される上記データについてＥメールによる配信を受けることができる。
さらに機械状態量と各種事象のデータは、データ伝送可能な携帯電話によりインターネット網または専用回線を経由して、作業機械から基地局へ送ることも可能である。
さらに管理サーバは、多数の作業機械の各々の日報方式の機械状態量と各種事象のデータに基づいて各種時間の積算データを算出する。また管理サーバは、作業機械の号機ごとの各種時間の積算データの統計的処理を行って平均的値を求め、多数の作業機械の各々に各部品の交換時期情報を送信する。
次に本発明に係る基地局は次の通り構成される。
この基地局は、各作業現場に配置される多数の作業機械の作業能力を個別にまたは一括して管理するための基地局である。この基地局は、多数の作業機械の各々が備える通信装置との間で通信を行う通信装置と、多数の作業機械の各々の号機を同定し、かつ通信装置を介して作業機械の制御部との間で情報の送受を行う管理サーバと、管理サーバに管理されかつ作業機械の機種ごとの情報、作業機械ごとの動作に関する情報を記憶するデータベースとを備えている。
上記の構成において、管理サーバは作業機械の号機ごとの累積稼動時間を算出する。管理サーバは、作業機械の号機ごとの累積稼動時間に基づいてメンテナンス残余時間を算出し、通信装置を介してメンテナンス残余時間に係るデータを作業機械に送信することができる。さらに管理サーバは、作業機械の号機ごとの各部品の累積稼動時間を算出し、さらに多数の作業機械の前記累積稼動時間の統計的処理を行って平均的累積稼動時間を求め、この平均値と個別の作業機械の累積稼動値を比較して、多数の作業機械の各々に各部品の交換時期情報を送信することができる。
さらに管理サーバは、多数の作業機械の各々の日報方式の機械状態量と各種事象のデータに基づいて各種時間の積算データを算出することができる。管理サーバは、作業機械の号機ごとの前記各種時間の積算データの統計的処理を行って平均的値を求め、多数の作業機械の各々に各部品の交換時期情報を送信する。
さらに基地局はウェブサーバ（社外向けサーバ）を備えている。このウェブサーバは、多数の作業機械の各々を使用するユーザからのアクセスに応じて、前記データの送信を行う、または各部品の交換時期情報を知らせるホームページを備える。また上記のデータまたは各部品の交換時期情報は報告書ファイルを添付したＥメールで送信することもできる。
発明の実施するための最良な形態
以下に、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
第１図は本発明が適用される全体システムの構成を概略的に示している。この実施形態では、作業機械として油圧ショベル１の例が示され、当該全体システムを構成する要素として油圧ショベル１を製造・販売するメーカ２、油圧ショベル１を使用するユーザ３が示されている。この全体システムで、油圧ショベル１は作業現場またはその近くに配備されている。この油圧ショベル１に対してメーカ２やユーザ３は空間的または地理的に離れた位置に存在する。この全体システムにおいて、油圧ショベル１とメーカ２とユーザ３の間を接続するため、ＩＴ（情報技術）が活用され、インターネット網１１、社内ＬＡＮ１２、通信衛星１３ａを利用した通信回線１３が設けられている。油圧ショベル１においては、コンピュータによって構成された制御装置１４とアンテナ１５を含む通信装置が装備されている。この実施形態の構成では第２図に示すごとく通信装置は制御装置１４の中に含ませている。メーカ２においては基地局１６が設けられ、この基地局１６には管理サーバ１７とデータベース１８が配置されている。管理サーバ１７は、このシステムの中心に位置し、センタサーバとして機能する。作業現場に配置された油圧ショベル１の制御装置１４とメーカ２の基地局１６の間は、例えばサービス担当者が用いるノートパソコン（携帯型パソコン）１９を利用したダウンロードおよび社内ＬＡＮ（専用回線）１２を経由して、あるいは、通信回線１３を経由して、定期的または不定期的に必要な情報（データ）の送受を行えるように接続されている。
ここで、油圧ショベル１の側から基地局１６に対して送られるデータは、例えば、油圧ショベル１の作業動作に関する機械状態量（作業機械の状態量）や油圧ショベル１で生起する各種事象についてのデータである。
上記の構成において、油圧ショベル１と基地局１６との間のデータの送受に関して、さらに、データ伝送を行うことのできる携帯端末、代表的には携帯電話を用いることができる。携帯端末や携帯電話は、専用のインターネット網や専用回線を経由して、基地局１６の管理サーバ１７とデータ伝送可能な状態で接続される。
油圧ショベル１で発生した情報やデータはすべて基地局１６の管理サーバ１７に送信され、ここで必要な処理が行われ、所定の書式でデータの記憶が行われる。油圧ショベル１から送信されてきた情報（データ）に対して、管理サーバ１７は必要に応じて情報を送信する。こうして、油圧ショベル１に関する作動状態または設定状態等のデータはデータベース１８に記憶され、管理される。
メーカ２においては、社内ＬＡＮ１２を介して支店２０とつながっている。従って支店２０における営業担当者あるいはサービス担当者２０ａはそこに配置される入力端末２０ｂを用いて管理サーバ１７およびデータベース１８にアクセスすることができ、故障診断や品証情報について仕事上必要なデータを検索し、取り出して活用することができる。またメーカ２には社内ＬＡＮ１２に接続された社外向けサーバ２１が設けられている。
上記の社外向けサーバ２１を利用しインターネット網１１を経由してユーザ（またはディーラ等）３に対して必要な情報を提供し、油圧ショベルの活用方法、および部品交換等のメンテナンスに関してさまざまな提案を行うことが可能となっている。他方、ユーザ３の側からも、積極的に端末でインターネット網１１、社外向けサーバ２１、管理サーバ１７へアクセスして、必要なメンテナンス情報を得ることが可能となっている。
より具体的には、上記の社外向けサーバ２１は、ウェブサーバとして構築されている。社外向けサーバ２１は基地局１６の一部として構成される。当該社外向けサーバ２１は、ホームページを有し、このホームページを介してユーザ３、支店２０、その他の営業所、第三者等に必要な情報を掲示または提供する。ユーザ３等は、インターネット網１１を介して社外向けサーバ２１の上記ホームページにアクセスし、所有する油圧ショベルにおける各部品の交換時期の情報を得ることができる。
なお、基地局１６の管理サーバ１７は、別に設けられたテストデータ（修理点検情報や部品交換情報）を格納するコンピュータ２２に接続されている。コンピュータ２２に格納されるデータも適宜に管理サーバ１７にダウンロードされ、データベース１８に記憶される。
上記の構成において、メーカ２の代わりに、これに類似する会社が、管理サーバ１７とデータベース１８と社外向けサーバ２１が備えられた基地局１６を運営することも可能である。類似する会社としては、ディーラ、レンタル会社、リース会社、中古機械販売・管理会社などが存在する。
第２図に上記油圧ショベル１の側面図を拡大して示す。油圧ショベル１は、油圧モータにより走行する下部走行体３１と、エンジンと油圧ポンプと油圧配管と電源バッテリと運転室３３等が設置されている上部旋回体３２と、ブーム３４とアーム３５とバケット３６からなるフロント機構部３７を備えている。バケット３６は作業実施機構部３８であり、ユーザにおいて作業に応じて自由に交換・変更される部分である。この油圧ショベル１では、例えば運転室３３の箇所に上記制御装置１４とアンテナ１５を備えている。制御装置１４は主コントローラ４１と通信装置４２から構成されている。
第３図は、多数の作業現場のそれぞれに配備された油圧ショベル１と基地局１６との関係を模式的に示す図である。各油圧ショベル１の制御装置１４は主コントローラ４１と通信装置４２とアンテナ１５を備えている。基地局１６には通信装置１６ａと管理サーバ１７とデータベース（ＤＢ）１８が備えられる。主コントローラ４１に対しては、必要に応じて情報を主コントローラ４１に与えるためのテンキー４３が適宜に接続される。さらに主コントローラ４１には、入力部４４、および油圧ショベル１の各部に設けられた複数のセンサ４５、警報器等の各種事象を発生する複数の出力発生器４７から各種の機械状態量や事象のデータについての信号が入力される。第３図において示された多数の油圧ショベル１の制御装置１４の各々と基地局１６の管理サーバ１７との間では、通信衛星１３ａによる通信回線が形成され、情報の送受信が行われる。
また第３図において、基地局１６とユーザ３の間では、第１図で説明したごとく社外向けサーバ２１およびインターネット網１１等からなる通信回線を経由して情報の送受が行われる関係が示される。
なお第１図では、併せて、上記ノートパソコン１９から社内ＬＡＮ１２を経由して基地局１６の管理サーバ１７へデータを送信する構成が示されている。
次に、第４図を参照して主コントローラ４１と通信装置４２の内部構成、およびそれらの周辺部分の構成をより詳しく説明する。主コントローラ４１は、ＣＰＵ（中央処理ユニット）４０１、メモリ４０２、入力インターフェース４０３、出力インターフェース４０４、入出力インターフェース４０５を備えている。メモリ４０２には、各種の作業動作のための複数の制御プログラム４０６と、各種のデータ４０７などが記憶されている。
データ４０７は、作業動作の制御に必要なデータ（制御パラメータと定数）、および作業動作の際に発生する機械状態量（エンジン回転数、ポンプ圧、操作パイロット圧、負荷圧、走行時間、旋回時間、掘削時間等）のデータ、警報器等の出力発生器が出力する各種事象のデータなどである。
入力インターフェース４０３には、運転室３３に設けられた運転操作盤上の上記入力部４４、油圧ショベル１の油圧系または電気系等の各部に設けられた複数の上記センサ４５から出力される信号が入力される。センサ４５からの信号は機械状態量に関する信号である。出力発生器４７からの信号は各種事象に関する信号である。また入力インターフェース４０３は接続端子４０８を有し、この接続端子４０８には前述のテンキー４３が必要に応じて自在に接続される。入出力インターフェース４０５を介して上記通信装置４２に接続される。通信装置４２は通信コントローラ４０９と送受信部４１０を含んでいる。出力インターフェース４０４を介して駆動・制御系４６が接続される。ＣＰＵ４０１は、駆動・制御系４６に対してその動作を指示する指令値または設定値を与える。これらの指令値または設定値に基づいて駆動・制御系４６の動作が制御され、フロント機構部３７の先部に設けられたバケット３６等の上記作業実施機構部３８に作業のために必要な動作を行わせる。
なお作業実施機構部３８としては、バケットの代わりに、その他に、ブレーカ、ロングアーム、幅広バケットなどがある。作業実施機構部３８は必要とされる作業に応じてフロント機構部に対して自在に取り付け・取り外しされ、アタッチメント部品として使用される。作業実施機構部３８は、通常、機種ごとに標準アタッチメントとしてメーカによって用意されている。また作業実施機構部３８には、ユーザの事情に応じメーカにとって非標準品である部品が取り付けられて使用される場合もある。以上のように、油圧ショベル１の作業実施機構部３８は変更が許容される箇所である。
上記において、センサ４５から主コントローラ４１に入力される機械状態量としては、少なくとも、エンジン回転数、ポンプ圧、操作パイロット圧（フロント、旋回、走行）、負荷圧である。主コントローラ４１に入力されるこれらの機械状態量は、適宜に選択されて、後述するごとく主コントローラ４１のＣＰＵ４０１における実稼動時間の算出に利用される。
次に、前述のシステム構成に基づいて、第５図を参照して作業機械の実稼動時間の検出方法の基本的な実施形態を説明する。第５図は、油圧ショベル１側と基地局１６側での各動作のフローチャートと、フローチャート間での通信回線１３を利用した情報の送受関係を示している。
第５図に示したフローチャートを説明する。第５図に示した検出方法では実稼動時間の検出のためにエンジン回転数を利用している。
第５図において最初に油圧ショベル１側の動作を説明する。最初のステップＳ１１では、実稼動時間に相当する計測用の変数Ｔと、フラグＦが、それぞれ０に設定される。次の判断ステップＳ１２では、主コントローラ４１に入力されたエンジン回転数（Ｎ）が予め設定された特定のエンジン回転数Ｎ_ｏと比較され、Ｎ_ｏよりもＮが大きいかまたは等しいときにステップＳ１３で変数Ｔが１つだけカウントアップされる。さらに次のステップＳ１４においてフラグＦが１になるように設定される。その後、判断ステップＳ１２の上流側に移行する。エンジン回転数ＮがＮ_ｏよりも大きいかまたは等しいという条件を満たす限り、上記ステップＳ１２〜Ｓ１４が繰り返され、変数Ｔの値は増加する。この状態では、判断ステップＳ１２で与えられた条件は油圧ショベル１が実際に稼動していることを意味しているので、実稼動時間が計測されていることを意味している。このことは、フローチャート上の動作としては判断ステップＳ１２で与えられた条件が満たされている限り、当該条件が継続する時間が実際の稼動時間であるということに基づいている。判断ステップＳ１２においてエンジン回転数Ｎが特定のエンジン回転数Ｎ_ｏよりも小さくなった場合には、隣の判断ステップＳ１５へに移行する。この判断ステップＳ１５ではフラグＦが１であるか否かが判断される。Ｆ＝１である場合には、実稼動時間が計測されたのであるから、当該実稼動時間を表すＴの値を時間に換算する（ステップＳ１６）。換算処理で得られた時間は実稼動時間としてメモリ４０２に加算され記憶される（ステップＳ１７）。次の判断ステップＳ１８では、油圧ショベル１の動作状態を保持する電源投入キー（エンジンキー）がオフであるか否かが判断される。電源投入キーがオフでないときには、上記の最初のステップＳ１１に戻る。電源投入キーがオフであるときには、メモリ４０２に記憶された実稼動時間のデータを上記通信装置４２および通信回線１３を経由して基地局１６へ送信する（ステップＳ１９）。
他方、基地局１６の側では、判断ステップＳ３１で常時油圧ショベル１の側から実稼動時間に関するデータの入力があるか否かを判断している。データの入力がない場合には、当該判断を繰り返しているにすぎない。上記データの入力があった場合には、当該データを読み込む（ステップＳ３２）。そして次の段階で、実稼動時間としての累積稼動時間を算出する（ステップＳ３３）。基地局１６のデータベース１８には予め油圧ショベル１について号機ごとのメンテナンス時間のデータが記録・管理されているので、このデータを利用して、管理サーバ１７は実稼動時間のデータを基地局１６の側へ送信した油圧シャベル１のメンテナンス残余時間を算出する（ステップＳ３４）。このメンテナンス残余時間は、油圧ショベル１を使用するユーザ３にとって極めて重要な情報である。そこでステップＳ３５では、第１図で説明したごとくインターネット網１１等を利用してユーザ３に対して実稼動時間やメンテナンス残余時間、部品の交換時期などの情報を送信する。
ユーザ３においては、上記実稼働時間等の情報を用いて油圧ショベル１に用いられる各種の消耗部品、特にエンジンの稼動に直接関連する部品の交換時期を判断し、部品交換を行う。
次に、第６図を参照して作業機械の実稼動時間の検出方法の他の実施形態を説明する。この実施形態は掘削用の操作パイロット圧を検出するものであり、実際の掘削時間を検出するものである。全体の構成等については、上述した実施形態と同等であり、油圧ショベル側の動作のフローについて説明する。
第６図において、最初のステップＳ５０では、実稼動時間に相当する計測用の変数Ｔ_ＦとフラグＦ_Ｆとがそれぞれ０に設定される。次の判断ステップＳ５１では、主コントローラ４１に入力された操作用パイロット圧のうちブーム、アーム、バケットのパイロット圧（Ｐ_Ｆ）が予め設定された特定のパイロット圧Ｐ_ＦＯと比較され、Ｐ_ＦＯよりもＰ_Ｆが大きいかまたは等しいときにステップＳ５２で変数Ｔ_Ｆが１つだけカウントアップされる。さらに、次のステップＳ５３においてフラグＦ_Ｆが１になるように設定される。その後、判断ステップＳ５１の上流側に移行する。パイロット圧Ｐ_ＦがＰ_Ｆよりも大きいかまたは等しいという条件を満たす限り、上記ステップＳ５１〜Ｓ５３が繰り返され、変数Ｔ_Ｆの値は増加する。この状態では、判断ステップＳ５１で与えられた条件は油圧ショベル１が実際に稼動していることを意味しているので、掘削の実稼動時間が計測されていることを意味している。このことは、フローチャート上の動作としては判断ステップＳ５１で与えられた条件が満たされている限り、当該条件が継続する時間が実際の掘削稼動時間であるということに基づいている。判断ステップＳ５１においてパイロット圧Ｐ_Ｆが特定のパイロット圧Ｐ_Ｆよりも小さくなった場合には、隣の判断ステップＳ５４へに移行する。この判断ステップＳ５４ではフラグＦ_Ｆが１であるか否かが判断される。Ｆ_Ｆ＝１である場合には、掘削の実稼動時間が計測されたのであるから、当該掘削実稼動時間を表すＴ_Ｆの値を時間に換算する（ステップＳ５５）。換算処理で得られた時間は実稼動時間としてメモリ４０２に加算され記憶される（ステップＳ５６）。次の判断ステップＳ５７では、油圧ショベル１の動作状態を保持する電源投入キー（エンジンキー）がオフであるか否かが判断される。電源投入キーがオフでないときには、上記の最初のステップＳ５０に戻る。電源投入キーがオフであるときには、メモリ４０２に記憶された実稼動時間のデータを上記通信装置４２および通信回線１３を経由して基地局１６へ送信する（ステップＳ５８）。以後の基地局１６における処理は上述した基本の実施形態の場合と同様であり、その説明は省略する。
上記の第２実施形態によれば掘削の実稼動時間を求めることができ、特にフロントの掘削作業に関する部品（フロントピン、ブッシュ）等の交換時期を正確に求めることができる。
前述の実稼動時間の検出方法の実施形態によればエンジン回転数が利用されたが、前述のポンプ吐出圧や操作パイロット圧を利用しても、同様の条件（所定圧以上、所定時間以上等）を設定することによって、油圧ショベルの実際の稼動時間、すなわち実稼動時間を求めることが可能となる。
なお実稼動時間を計測する条件としては、その他に、操作レバーが使用されている時間などを使用することもできる。
また基地局１６側での各油圧ショベルの実稼動時間やメンテナンスに関するデータの管理の仕方としては、もっとも好ましくは、すべての油圧ショベル１について号機ごとに実稼動時間のデータが記憶・管理され、それによって統計的処理に基づいて、例えば機種ごと、号機ごと、部品ごと、作動油等のメンテナンス時間、最適な部品交換時期等の情報を得ることが可能となり、その後のユーザに提供するメンテナンスサービスに非常に役立つものとなる。
管理サーバ１７における上記の統計的処理として、好ましくは、油圧ショベルの号機ごとの各部品の累積稼動時間を算出し、多数の油圧ショベルの累積稼動時間の平均的累積稼動時間を求め、多数の油圧ショベルの各々に各部品の交換時期情報を送信する。こうしてユーザに各部品の交換時期を知らせる。
上記の部品の交換時期のユーザに対する報告は、前述のごとく社外向けサーバ２１のホームページにおける表示を介して行うこともできるし、また報告書ファイルを添付したＥメールを用いて行うこともできる。さらに故障が発見された場合には、Ｅメールによって早急にユーザに知らせるように構成される。
管理サーバ１７側で累積稼動時間の算出を行うことができるので、各油圧ショベルの稼動時間に関して累積時間に係るデータを基地局１６側でバックアップとして保存することができる。
上記の実施形態では、実稼動時間の検出方法を油圧ショベルに適応した例を説明したが、作業機械はこれに限定されない。また上記油圧ショベルでは制御プログラムを利用した電子制御式のショベルであったが、電子制御式でない作業機械であっても本発明に係る実稼動時間の検出方法を適用することができる。また上記の実施形態では、油圧ショベルから基地局への送信を電源投入キーがオフであることを条件に行ったが、これに限定されない。かかる送信は、通常、深夜等の通信トラフィック量が少ない時に行うのが好ましいので、電源投入キーがオフの状態であることが好ましい。
次に、第７図〜第９図を参照して作業現場に配備される油圧ショベル１のデータ収集・管理システムについて説明する。
油圧ショベル１の主コントローラ４１のメモリ４０２には、上記のセンサ４５や出力発生器４７から入力されるデータが、定められた書式で記憶される。そのデータとしては、前述のごとく、作業動作の際に発生する機械状態量（エンジン回転数、ポンプ圧、操作パイロット圧、負荷圧、走行時間、旋回時間、掘削時間等）のデータ、警報器等の出力発生器が出力する各種事象のデータである。
第９図の左側の領域に油圧ショベル１のメモリ４０２内に記憶されるデータの構造の一例を示す。メモリ４０２には、ａ．日報のデータ１０１、ｂ．警報のデータ１０２、ｃ．頻度分布のデータ１０３が記憶される。日報のデータ１０１は、油圧ショベル１を特定する車体ＩＤ、日報の年月日、エンジン稼動時間（エンジン回転数、ポンプ圧等）のデータ、走行と掘削と旋回の時間に関するデータ等が含まれている。なお、走行、掘削、旋回時間は、例えば各操作レバーを操作している時間、あるいは、その操作に伴う油圧系のパイロット圧の上昇を検出し、所定圧以上の時間を求めることにより検出することができる。日報のデータ１０２は日ごとの単位で記憶されている。警報のデータ１０２は、油圧ショベル１の機械本体の各部に設けられた警報器すなわち出力発生器４７から出力される警報信号を管理記録してなるデータである。頻度分布のデータ１０３は例えばエンジン回転数の変動状態において回転数ごとの発生状態の分布特性を作成し、記憶したものである。
主コントローラ４１のメモリ４０２にＣＰＵ４０１のデータ処理機能によって生成され、整理して上記のごとき書式で記憶されるデータ１０１，１０２，１０３は、定期的にまたは不定期的に基地局１６の側の管理サーバ１７に送信され、データベース１８に管理して記憶される。定期的なデータ送信は、第１図に示すごとく、通信衛星１３ａを利用する通信回線１３を経由して例えば深夜等の通信トラフィック量が低い時を利用して毎日行われる。不定期的なデータ送信は、同様に第１図に示されるごとく、作業現場に赴いたサービス担当者がノートパソコン１９を利用して、データをダウンロードし、インターネット網１１を経由して、送る場合である。油圧ショベル１が配備される作業現場は、例えば世界各地における過酷な環境の場所も多いので、通常は、リアルタイムでデータを取得する目的で通信回線１３を利用した定期的なデータ送信が行われるものとする。不定期的なデータ送信は海外のディーラによって例えば年に数回という形で行われる。
油圧ショベル１の側から基地局１６の管理サーバ１７へのデータ送信の具体的な仕組の一例を第８図に示す。第８図において、２０１は作業現場の領域であり、２０２は基地局１６側の領域である。領域２０１と領域２０２の間の区間２０３は、本実施形態の場合には通信会社が介在する区間である。
第８図において、油圧ショベル１では、データ送信のルートとして２つのルート２０４，２０５が示されている。ルート２０４は通信回線１３を利用するデータ送信ルートであり、ルート２０５はノートパソコン１９とインターネット網１１を利用するデータ送信ルートである。ルート２０４の方は、通信衛星１３ａを含む通信回線１３と上記通信会社の区間２０３を経由して基地局１６の管理サーバ１７へ送信される。この場合、以下に説明するようにＥメールを利用してデータを送信する。そこで、基地局１６の側ではＥメールサーバ２０６が設けられる。従って、第１図に示した通信回線１３の部分１３０１をさらに詳しく示すと、第７図に示すごとくなる。通信衛星１３ａから送信されるデータはＥメールの形式で送られ、Ｅメールサーバ２０６にて受け付けられる。
ここでは第８図を参照してルート２０４でのデータ送信を説明する。油圧ショベル１の主コントローラ４１は、通信装置４２を介して、通信衛星１３ａに向かってメモリ４０２に記憶される上記データ１０１，１０２，１０３を送信する。このとき通信ＩＤとデータ１０１〜１０３を合体して送る。通信衛星１３ａを経由した通信ＩＤとデータは通信会社の受信装置２０７で受信され、その処理装置２０８で通信ＩＤとデータが分離される。通信ＩＤは、処理装置２０８に内蔵されたデータベース内の変換テーブルから対応する送信先の会社（Ｈ社）のアドレス２０９に変換される。データはファイル形式の文書データとしてファイル２１０に変換される。その後、Ｈ社アドレス２０９とファイル２１０は合体され、Ｅメール２１１として送出される。このＥメール２１１は、Ｈ社のアドレス情報に従って基地局１６のＥメールサーバ２０６に配信される。その後、管理サーバ１７は、Ｅメールサーバ２０６からファイル２１０が添付されたＥメール２１１を受け取る。管理サーバ１７はＥメール２１１からファイル２１０、すなわち上記データ１０１〜１０３を取り出し、データベース１８に格納する。
油圧ショベル１から管理サーバ１７へ送信されるデータの構造を、さらに詳しく示すと、第９図のようになる。データ送信の際において、データには、上記データ１０１〜１０３に対してヘッダーとして油圧ショベル１の機種と号機のデータが付加されている。従って、基地局１６のデータベース１８に記憶されるときには、２１２に示すごとく機種（例えばＡ）と号機（例えば００１０）が特定された状態において、日報、警報、頻度分布の各データがまとめて管理されるようになっている。
以上のごとくして基地局１６側では、通信回線１３等のルート２０４を利用して、遠隔の地に在る例えば多数の油圧ショベルから上記データを定期的に収集し、そのデータベース１８に管理することができる。この場合において、管理サーバ１７は、第９図の２１３に示されるごとく、収集したデータを利用してエンジン稼動時間の積算等、各種時間の積算データを作成する等のデータの加工処理、統計的処理を行うことが可能である。
管理サーバ１７による上記の統計的処理によれば、好ましくは、油圧ショベル（作業機械）の号機ごとの各種時間の積算データの平均的値を求める。この平均値と個別の油圧ショベルの積算値とを比較することにより、多数の油圧ショベルの各々における各部品の交換時期を算出することができる。このような統計的処理を行うことによって、さらに、多数の油圧ショベルの各々に各部品の交換時期情報を知らせることが可能となる。
上記のごとくして基地局１６のデータベース１８に管理される油圧ショベル１等のデータは、加工された状態で、インターネット網１１を介してユーザ３に提示することもできるし、ユーザ３自ら管理サーバ１７およびデータベース１８にアクセスしてメンテナンス上の必要な情報を得ることができる。
すなわち前述のごとく、ユーザの各油圧ショベルに対して部品の交換時期情報を知らせる手段としては、基地局１６の社外向けサーバ２１のホームページを経由して送る手段と、報告書ファイルを添付したＥメールを利用する手段がある。
上記実施形態では、データ収集・管理システムを油圧ショベルに適応した例を説明したが、作業機械はこれに限定されない。また制御プログラムを利用した電子制御式の例を説明したが、電子制御式でない作業機械であっても本発明を適用することができるのは勿論である。
以上の説明で明らかなように本発明によれば、油圧ショベル等の建設用作業機械において実際に作業している時間、エンジン稼働時間、掘削、走行、旋回時間ポンプ圧が高い時間等、すなわち実稼動時間を高い正確度で把握し、最適なタイミングで部品交換を行うことができ、さらに様々なメンテナンス上の利点をもたらし、オペレータの労働管理で役立たせることができる。さらに、油圧ショベル等の建設用作業機械について日報形式でメンテナンス情報を収集・管理し、リアルタイムでメンテナンス情報を利用することができ、さらに利用性が高い書式でメンテナンス情報を得ることができる。
産業上の利用可能性
遠隔の地の多数の作業現場に配備される油圧ショベル等に対し基地局を設け、基地局で、油圧ショベル等の正確な稼動時間を把握する。ユーザやディーラ等の情報利用者にとって利用しやすい作業機械のデータ収集・管理システムを構築する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明が適用される全体のシステム構成を示す図であり、
第２図は、本発明が適用される作業機械の一例として油圧ショベルを示す側面図であり、
第３図は、本発明が適用されるシステムの要部構成を概略的に示すシステム構成図であり、
第４図は、本発明を実現する主コントローラ等の内部構成および周辺関連部分の構成を示すブロック構成図であり、
第５図は、本発明に係る作業機械の実稼動時間の検出方法の基本的実施形態を示すフローチャートであり、
第６図は、本発明に係る作業機械の実稼動時間の検出方法の他の実施形態を示すフローチャートであり、
第７図は、本発明に係る作業機械のデータ収集・管理システムで利用されるＥメールサーバを示す通信回線の構成図であり、
第８図は、本発明に係る作業機械のデータ収集・管理システムでのデータ送信ルートの構成を示す図であり、
第９図は、本発明に係る作業機械のデータ収集・管理システムにおけるデータ構造の一例を説明する図である。

Claims (30)

1. 記憶部と、作業動作についての機械状態量を入力する制御部と、離れた場所に在る外部との通信を可能にする第１通信装置とを備え、作業現場に配置される作業機械と、
   離れた場所に在る外部との通信を可能する第２通信装置と、作業機械の号機を同定しかつ前記制御部との間で情報の送受を行うセンタサーバと、このセンタサーバに管理されかつ作業機械の機種ごとの情報、作業機械ごとの動作に関する情報を記憶するデータベースとを備える基地局とを含み、
   前記作業機械の前記制御部と前記基地局の前記センタサーバは、それぞれ、互いに、前記の各通信装置と通信回線を経由して情報の送受を行えるように構成されたシステムに適用され、
   前記制御部は前記機械状態量が実際の稼動に対応する所定条件を満たす継続時間を計測して前記記憶部に記憶し、かつ前記継続時間の計測データを前記基地局の前記センタサーバへ送信し、
   前記センタサーバは前記継続時間の計測データを受信して累積稼動時間を算出する、
   ことを特徴とする作業機械の実稼動時間の検出方法。
2. 電源投入キーのオフを条件にして前記継続時間の前記計測データを前記基地局に送信することを特徴とする請求項１記載の作業機械の実稼動時間の検出方法。
3. データ伝送可能な携帯端末を備え、この携帯端末で前記記憶部に記憶された前記継続時間の計測データを読出し、前記基地局のセンタサーバに送信することを特徴とする請求項１記載の作業機械の実稼動時間の検出方法。
4. 前記携帯端末は携帯電話であることを特徴とする請求項３記載の作業機械の実稼動時間の検出方法。
5. 前記機械状態量はエンジン回転数であり、このエンジン回転数が特定のエンジン回転数以上であることを前記所定条件とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の作業機械の実稼動時間の検出方法。
6. 前記機械状態量はポンプ吐出圧であり、このポンプ吐出圧が特定の圧力以上であることを前記所定条件とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の作業機械の実稼動時間の検出方法。
7. 前記機械状態量は操作パイロット圧であり、この操作パイロット圧が特定の圧力以上であることを前記所定条件とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の作業機械の実稼動時間の検出方法。
8. 前記機械状態量は、エンジン回転数とポンプ吐出圧と操作パイロットの組合せで定義される量であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の作業機械の実稼動時間の検出方法。
9. 前記センタサーバは前記作業機械の号機ごとの累積稼動時間を算出することを特徴とする請求項１記載の作業機械の実稼動時間の検出方法。
10. 前記センタサーバは、前記作業機械の号機ごとの前記累積稼動時間に基づいてメンテナンス残余時間を算出し、前記通信装置を介して前記メンテナンス残余時間に係るデータを前記作業機械に送信することを特徴とする請求項９記載の作業機械の実稼動時間の検出方法。
11. 前記センタサーバは前記作業機械の号機ごとの各部品の累積稼動時間を算出し、さらに前記多数の作業機械の前記累積稼動時間の統計的処理を行って平均的累積稼動時間を求め、前記多数の作業機械の各々に前記各部品の交換時期情報を送信することを特徴とする請求項９記載の作業機械の実稼動時間の検出方法。
12. 実際の稼動に係る作業機械の状態量と各種事象のデータを入力して記憶部に記憶させる制御部と、離れた場所に在る外部との通信を可能にする第１通信装置とを備え、作業現場に配置される作業機械と、
    離れた場所に在る外部との通信を可能する第２通信装置と、作業機械の号機を同定しかつ前記制御部との間で情報の送受を行うセンタサーバと、このセンタサーバによって管理されかつ作業機械の機種ごとの情報、号機ごとの情報を記憶するデータベースとを備える基地局とを含み、
    前記作業機械の前記制御部と前記基地局の前記センタサーバは、互いに、前記の各通信装置と通信回線を経由して情報の送受を行えるように構成され、
    前記作業機械の前記記憶部に記憶された実際の稼動に係る機械状態量と各種事象の前記データは前記基地局に送られ、
    前記基地局の前記センタサーバは、機械状態量と各種事象の前記データを、所定の書式で前記データベースに記憶させ、かつ多数の作業機械の各々の日報方式の機械状態量と各種事象の前記データに基づいて各種時間の積算データを算出する、
    ことを特徴とする作業機械のデータ収集・管理システム。
13. 前記所定の書式は日報形式であることを特徴とする請求項１２記載の作業機械のデータ収集・管理システム。
14. 機械状態量と各種事象の前記データは、通信衛星を利用した前記通信回線を経由して、Ｅメールの添付資料の形式で前記作業機械から前記基地局へ伝送されることを特徴とする請求項１２記載の作業機械のデータ収集・管理システム。
15. 機械状態量と各種事象の前記データは、携帯型パソコンにダウンロードされ、インターネット網または専用回線を経由して、前記作業機械から前記基地局へ送られることを特徴とする請求項１２記載の作業機械のデータ収集・管理システム。
16. 機械状態量と各種事象の前記データは、データ伝送可能な携帯電話によりインターネット網または専用回線を経由して、前記作業機械から前記基地局へ送られることを特徴とする請求項１２記載の作業機械のデータ収集・管理システム。
17. 情報利用者は端末装置を利用して前記基地局の前記センタサーバにアクセスし、前記データベースにて前記所定の書式で管理される前記データについてＥメールによる配信を受けることを特徴とする請求項１２または１３記載の作業機械のデータ収集・管理システム。
18. 前記センタサーバは、前記作業機械の号機ごとの前記各種時間の積算データの統計的処理を行って平均的値を求め、前記多数の作業機械の各々に前記各部品の交換時期情報を送信することを特徴とする請求項１２記載の作業機械のデータ収集・管理システム。
19. 各作業現場に配置される多数の作業機械の作業能力を個別にまたは一括して管理するための基地局であり、
    前記多数の作業機械の各々が備える通信装置との間で通信を行う通信装置と、
    前記多数の作業機械の各々の号機を同定し、かつ前記通信装置を介して前記作業機械の制御部との間で情報の送受を行うセンタサーバと、
    前記センタサーバに管理されかつ前記作業機械の機種ごとの情報、作業機械ごとの動作に関する情報を記憶するデータベースとを備え、
    前記センタサーバは、前記作業機械の号機ごとの実稼動時間に係る累積稼動時間を算出する、
    ことを特徴とする基地局。
20. 前記センタサーバは、前記作業機械の号機ごとの前記累積稼動時間に基づいてメンテナンス残余時間を算出し、前記通信装置を介して前記メンテナンス残余時間に係るデータを前記作業機械に送信することを特徴とする請求項１９記載の基地局。
21. 前記センタサーバは前記作業機械の号機ごとの各部品の累積稼動時間を算出し、さらに前記多数の作業機械の前記累積稼動時間の統計的処理を行って平均的累積稼動時間を求め、前記多数の作業機械の各々に前記各部品の交換時期情報を送信することを特徴とする請求項１９記載の基地局。
22. 前記センタサーバは、前記多数の作業機械の各々の日報方式の機械状態量と各種事象のデータに基づいて各種時間の積算データを算出することを特徴とする請求項１９記載の基地局。
23. 前記センタサーバは、前記作業機械の号機ごとの前記各種時間の積算データの統計的処理を行って平均的値を求め、前記多数の作業機械の各々に前記各部品の交換時期情報を送信することを特徴とする請求項２２記載の基地局。
24. ウェブサーバを備え、ウェブサーバは前記多数の作業機械の各々を使用するユーザからのアクセスに応じて前記データの送信または前記各部品の交換時期情報を知らせるホームページを備えることを特徴とする請求項２０，２１，２３のいずれか１項に記載の基地局。
25. 前記データまたは前記各部品の交換時期情報はＥメールで送信されることを特徴とする請求項２０，２１，２３のいずれか１項に記載の基地局。
26. 各作業現場に配置される多数の作業機械の作業能力を個別にまたは一括して管理するための基地局であり、
    前記多数の作業機械の各々が備える通信装置との間で通信を行う通信装置と、
    前記多数の作業機械の各々の号機を同定し、かつ前記通信装置を介して前記作業機械の制御部との間で情報の送受を行うセンタサーバと、
    前記センタサーバに管理されかつ前記作業機械の機種ごとの情報、作業機械ごとの動作に関する情報を記憶するデータベースとを備え、
    前記センタサーバは、前記作業機械の号機ごとの累積稼動時間を算出し、前記作業機械の号機ごとの前記累積稼動時間に基づいてメンテナンス残余時間を算出し、前記通信装置を介して前記メンテナンス残余時間に係るデータを前記作業機械に送信する、
    ことを特徴とする基地局。
27. 各作業現場に配置される多数の作業機械の作業能力を個別にまたは一括して管理するための基地局であり、
    前記多数の作業機械の各々が備える通信装置との間で通信を行う通信装置と、
    前記多数の作業機械の各々の号機を同定し、かつ前記通信装置を介して前記作業機械の制御部との間で情報の送受を行うセンタサーバと、
    前記センタサーバに管理されかつ前記作業機械の機種ごとの情報、作業機械ごとの動作に関する情報を記憶するデータベースとを備え、
    前記センタサーバは、前記作業機械の号機ごとの累積稼動時間を算出し、前記作業機械の号機ごとの各部品の累積稼動時間を算出し、さらに前記多数の作業機械の前記累積稼動時間の統計的処理を行って平均的累積稼動時間を求め、前記多数の作業機械の各々に前記各部品の交換時期情報を送信することを特徴とする基地局。
28. 各作業現場に配置される多数の作業機械の作業能力を個別にまたは一括して管理するための基地局であり、
    前記多数の作業機械の各々が備える通信装置との間で通信を行う通信装置と、
    前記多数の作業機械の各々の号機を同定し、かつ前記通信装置を介して前記作業機械の制御部との間で情報の送受を行うセンタサーバと、
    前記センタサーバに管理されかつ前記作業機械の機種ごとの情報、作業機械ごとの動作に関する情報を記憶するデータベースとを備え、
    前記センタサーバは、前記多数の作業機械の各々の日報方式の機械状態量と各種事象のデータに基づいて各種時間の積算データを算出し、前記作業機械の号機ごとの前記各種時間の積算データの統計的処理を行って平均的値を求め、前記多数の作業機械の各々に前記各部品の交換時期情報を送信することを特徴とする基地局。
29. ウェブサーバを備え、ウェブサーバは前記多数の作業機械の各々を使用するユーザからのアクセスに応じて前記データの送信または前記各部品の交換時期情報を知らせるホームページを備えることを特徴とする請求項２６〜２８のいずれか１項に記載の基地局。
30. 前記データまたは前記各部品の交換時期情報はＥメールで送信されることを特徴とする請求項２６〜２８のいずれか１項に記載の基地局。

Images