JP4785680B2 - 建設機械の無線電装システム及びこれを用いたメンテナンスシステム - Google Patents

Description

本発明は、建設機械の情報伝達システムに関するものであって、さらに詳しくは油圧式掘削機などのような建設用作業車両の各種電装モジュールの如き入出力手段から始まる各種情報を無線で伝達することによって、有線線路に起因する複雑な配線を簡略化することが可能となる建設機械の無線電装システム及びこれを用いた建設機械メンテナンスシステムに関する。

近年、油圧ショベルのような建設用作業機械(以下、建設機械と称する)には、作業上の便宜を図ると共に、高精度の制御及び安全性確保のための電子制御装置(Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｏｒｏｌ Ｕｎｉｔ、ＥＣＵ)を用いることが一般化しており、オペレータの使い勝手を向上させるための各種付帯装備等(エアコン、暖房機、ラジオなど)が備えられている。

そこで、電子制御装置はさらなる発展を模索し、一つの電子制御装置で建設機械を制御するのではなく、それぞれのモジュール単位で建設機械の作業装置を分類し、複数のＥＣＵを使用して制御するという技術が建設機械に適用されている趨勢となった。

図１は、建設機械の運転席を示した例示図である。
図１に示されたように、通常、建設機械の運転席には、建設機械に備えられた各種電子装備及び作業装置を制御するための複数のスイッチと制御レバーからなる制御パネル１００、１０２、１０４と、建設機械の各種情報をオペレータに報知するためのＭＤＵ１０６とが備えられる。

しかし、建設機械に備えられる電子制御装備と各種付帯装備らが増えるにつれ、建設機械の運転席に備えられるスイッチの数も幾何級数的に増大することになり、それ故、各種電装品の組合わせられた運転席周辺の構成が、内外装材間の狭小な空間に複雑な電装線路等により繋がることになる問題点がある。

図２は、従来技術による建設機械電装システムの構成ブロック図である。図２に示されたように従来技術による建設機械電装システムは、運転席に備えられた複数の制御パネル１００、１０２、１０４と、ＭＤＵ１０６とが運転席内部又は外部の電装線路を介して各種電子制御装置２００、２０２、２０４、及び冷暖房装置２１０、ラジオ２１２などの被制御装置に連結されて構成される。

また、各種電子制御装置Ｉ−ＥＣＵ(Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ−Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ)２００、Ｅ−ＥＣＵ(Ｅｎｇｉｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ)２０２、Ｖ−ＥＣＵ(Ｖｅｈｉｃｌｅ− Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ)２０４は、被制御装置(エンジン２０６、ポンプ２０８、複数の作業装置２２０、複数センサー２２２)と建設機械内部の電装線路を介して連結され、制御パネル１００、１０２、１０４から出力される制御信号により各被制御装置を制御し、オペレータの所望する機能を奏するように構成される。

したがって、建設機械に備えられる電子制御装備等と各種付帯装備等が多くなるほど、建設機械の運転席周辺及び建設機械内部における電装線路が複雑となり、限られた空間を活用しなければならないという線路構造上の不都合、つまり線路の太さや組立上の問題点が生ずる。

また、複数の電装線路を備えなければならないため、線路の短絡のような諸問題についてトラブルシューティング(ｔｒｏｕｂｌｅ ｓｈｏｏｔｉｎｇ)しなければならないという問題点があった。

本発明は、かかる従来技術の問題点等に鑑みてなされたものであり、該目的は、各種電装モジュールのような入出力手段より始まる各種情報を無線で送ることによって有線線路に起因する複雑な配線を簡略化することが可能となる建設機械の無線電装システム及びこれを用いた建設機械メンテナンスシステムを提案することにある。

前述したような目的を達成するために、本発明は、複数の被制御装置及び被制御装置の状態を測定するための複数のセンサーを備えた建設機械の電装システムにおいて、
オペレータの操作によって建設機械の各部分を制御するための無線信号を伝送する少なくも一つ以上の制御パネルと、
前記制御パネルから伝送される無線信号を受信し、相応する当該機器を制御するための無線制御信号を伝送する主制御装置と、
前記主制御装置から伝送される無線制御信号により建設機械の各部分の被制御装置の入出力制御、作動制御、故障検出、自動制御のうち少なくとも一つ以上を行う補助制御装置と、
前記制御パネル、前記主制御装置及び前記補助制御装置間の無線データ通信のために前記主制御装置により構成される内部無線ネットワークと、を備え、
前記主制御装置は、前記補助制御装置及び前記制御パネルに固有のネットワークアドレスを付与して無線ネットワークを構成し、前記補助制御装置及び前記制御パネルと所定の無線データ通信プロトコルにより無線データ通信を行う通信制御部、及び運営システムにより建設機械の動作を制御し、前記通信制御部を介して前記制御パネルから伝送される無線信号を受信し、前記無線信号に相応する無線制御信号を伝送する主制御部を包含し、
前記制御パネルは、運転者の操作に応じて制御信号を伝送する入力部、及び前記主制御装置により設定された固有のネットワークアドレスを貯蔵し、前記ネットワークアドレスを利用して建設機械の内部無線ネットワークを介して所定のプロトコルにより前記入力部から伝送される制御信号に相応する無線信号を伝送する第１近距離無線通信制御部を包含し、
前記補助制御装置は、少なくとも一つ以上により構成され、前記主制御装置により設定された固有のネットワークアドレスを貯蔵し、前記ネットワークアドレスを利用して建設機械の内部無線ネットワークを介して所定のプロトコルにより前記主制御装置又は前記制御パネルと無線データ通信を行う第２近距離無線通信制御部、及び前記第２近距離無線通信制御部を通じて前記主制御装置又は前記制御パネルから伝送される無線制御信号を受信し、前記無線制御信号に相応する機能を行うように前記被制御装置を制御する駆動制御部を包含することを特徴としている。

また、本発明は、建設機械情報データベースと建設機械整備情報データベース及び建設機械部品データベースを備えた建設機械整備サーバーと建設機械が常用無線ネットワークを介して連結された建設機械メンテナンスシステムにおいて、請求項１による建設機械無線電装システムを備えた建設機械と、前記常用無線ネットワークを介して前記建設機械から伝送される建設機械の状態情報を受信し、前記建設機械の状態情報を利用して建設機械データベースを構築し、且つ、前記建設機械の状態情報を前記建設機械整備情報データベースを参照として分析を行った結果、建設機械に異常が生じたものと出た場合、前記建設機械の整備のための整備情報データを伝送する建設機械整備サーバーとを含めることを特徴としている。

以上述べたように、本発明による建設機械の無線電装システムと、これを用いた建設機械メンテナンスシステムによれば、建設機械内の各種電装部品又は電装モジュール間の情報を授受することによって電装線路を最小化し、作業上の便宜を図ると共に、効率よく電装線路から起きる短絡を最小限に押さえることが可能となる効果を奏する。

また、本発明によれば、常用無線ネットワークを介して建設機械整備サーバーに建設機械の状態情報を伝送することにより高精度の診断が可能となる。

さらに、本発明によれば、建設機械に異常が生じた場合、移動通信端末機を介してリアルタイムで確認することができ、且つ、素早い対処が可能となる。

以下では、添付図面を参照として本発明による建設機械の無線電装システム及びこれを用いた建設機械メンテナンスシステムに対する望ましい実施例を詳しく説明する。

図３、図４に基づいて本発明による望ましい一実施例について述べる。
図３は、本発明の望ましい一実施例による建設機械の無線電装システムの概略を示した構成図であり、図４は、本発明の望ましい一実施例による建設機械の無線電装システムを示した構成ブロック図である。

図３に示されたように、本発明による建設機械の無線電装システムは、主制御装置３００、内部無線ネットワーク３０２、複数の制御パネル３１０、ＭＤＵ３１２及び複数の補助制御装置３２０を含めることができる。

本発明による建設機械の無線電装システムは、少なくとも一つ以上の制御パネル３１０を包含することができる。

制御パネル３１０は、複数の制御スイッチと制御レバーとを含む入力部を介してオペレータの所望する操作を入力され、次いで入力されたキー信号又はレバー信号に応じて建設機械の各部分を制御するための無線信号を伝送することになる。

図４に示されたように、本発明による制御パネル３１０は、更に好ましくパネル制御部４２０、入力部４２２及び近距離無線通信制御部（以下、第１近距離無線通信制御部と記す）４２４からなる。

入力部４２２は複数の制御スイッチと制御レバーとからなり、オペレータの所望する機能を奏することができるように制御スイッチ又は制御レバーを操作することになれば、入力部４２２はオペレータの操作を検出し、操作信号を出力することになる。

パネル制御部４２０は、入力部４２２から出力されるアナログ操作信号をデジタル信号に切換え、次いでデジタル信号に切換わったオペレータの操作信号を固有のネットワークアドレス(この際、ネットワークアドレスは出発地と目的地の固有アドレスとなる)と組み合わせて伝送する制御パネルの全般的な操作を制御することになる。

第１近距離無線通信制御部４２４は、制御パネル３１０と主制御装置３００との間、又は制御パネル３１０と補助制御装置３２０との間の無線データ通信を行うことになる。

第１近距離無線通信制御部４２４は、主制御装置３００により設定された固有のネットワークアドレスを貯蔵することになり、パネル制御部４２０を介してデジタル信号に切り換えられたオペレータの操作信号に相応する無線信号を固有のネットワークアドレスを利用して建設機械内部の無線ネットワーク３０２を介して主制御装置３００又は補助制御装置３２０に伝送することになる。

したがって、図面に示されてはいないが、第１近距離無線通信制御部４２４は、無線データ通信を行うための送受信部(図示せず)とアンテナ(図示せず)とを含めることができ、且つ、予め設定された無線通信プロトコルにより割り当てられた固有ネットワークアドレスを用いて通信が行えるように構成される。

無線データ通信方式(無線データ通信に求められるプロトコルとアプリケーションとを総括的に指し示す)としては、通常用いる様々な通信方式(ＲＦＩＤ、Ｚｉｇｂｅｅ、ＴＣＰ/ＩＰなど)のうちに一つを選択的に使用することができる。

ただ、建設機械の内部環境、省電力化及び通信上の効率性を考慮すれば、ジグビー(Ｚｉｇｂｅｅ)方式を介して無線データ通信が行えるように構成されることがもっとも好ましい。

ジグビー(Ｚｉｇｂｅｅ)とは、低消費電力、低コスト、高い信頼性とセキュリティを持つことを特徴とする無線ネットワークの代表的技術として、２００３年ＩＥＥＥ８０２．１５．４作業分課委員会により標準化されたＰＨＹ/ＭＡＣ層を基にした上位プロトコル及びアプリケーションを規格化した名称である。

ジグビー装置は、機能面でネットワークの構築とデータルーティングとが可能なＦＦＤ(Ｆｕｌｌ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ)と、単純通信機能のみを行うことができるＲＦＤ(Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ)とに大別される。

また、ジグビープロトコルは、スター型トポロジー(Ｓｔａｒ Ｔｏｐｏｌｏｇｙ)と、ピア・ツー・ピア型トポロジー(ｐｅｅｒ−ｔｏ−ｐｅｅｒ Ｔｏｐｏｌｏｇｙ)を支援することができる。スター型トポロジー（Ｓｔａｒ Ｔｏｐｏｌｏｇｙ）とは、単一チャンネル(Ｈｏｐ)に連結されたネットワーク上でネットワークコーディネーターとネットワーク装置との間の通信が可能となるタイプのネットワーク構造をいう。さらに、ピア・ツー・ピア型トポロジー（ｐｅｅｒ−ｔｏ−ｐｅｅｒ Ｔｏｐｏｌｏｇｙ）とは、マルチチャンネル(Ｈｏｐ)を介してネットワーク装置相互間に自由な通信が可能となるタイプのネットワーク構造をいう。

本発明による主制御装置３００に含まれた通信制御部４０２は、建設機械内部の無線ネットワーク３０２を構築し、各制御パネル３１０と各補助制御装置３２０との間の無線データ通信を仲介しなければならないことから、ネットワーク構築及びデータルーティング(ｄａｔａ ｒｏｕｔｉｎｇ)可能なＦＦＤを用いて構成される。

反面、制御パネル３１０及び補助制御装置３２０に含まれ、無線データ通信を行うことになる第１近距離無線通信制御部４２４は、発明の構成によってＦＦＤ又はＲＦＤが選択的に使用される。

つまり、建設機械内の無線通信ネットワーク３０２の構造がスター型トポロジーからなる場合、第１近距離無線通信制御部４２４はＲＦＤから構成される一方、建設機械内の無線通信ネットワーク構造がピア・ツー・ピア型トポロジーからなる場合、データルーティング機能を奏するように第１近距離無線通信制御部４２４もまたＦＦＤから構成されなければならない。

スター型トポロジーを用いる場合、経済的側面では効率的であるが、主制御装置に異常が生ずると、建設機械内の無線通信ネットワークが作動不能状態に陥るという短所があり得る一方、ピア・ツー・ピア型トポロジーを使用する場合、建設機械内の無線通信ネットワークの安定性は向上されるが、経済性は低下するとの短所が生じ得る。

以下では、制御パネル３１０から無線信号を受信した主制御装置３００がそれぞれ補助制御装置３２０に一定とした無線制御信号を伝送し、次いでこれを受信した補助制御装置３２０が被制御装置３２２を制御し、オペレータの操作に応ずる機能を奏するように構成された実施例(つまり、スター型トポロジーからなる無線ネットワーク)に基づいて述べるが、発明の構成によっては主制御装置３００が直接に被制御装置３２２を制御するように実施例が構成されることもあり得、又は、制御パネル３１０から伝送される無線信号を補助制御装置３２０から直接に受信し、被制御装置３２２を制御することが可能となるようになされる等、本発明が様々な形態の実施例に構成され得ることは、当業者にとって自明である。

主制御装置３００は、それぞれの制御パネル３１０に建設機械内部の無線データ通信に用いられる固有のネットワークアドレスを割り当てて内部無線ネットワーク３０２を構成し、制御パネル３１０から伝送される無線信号を受信し、それに相応する機能を奏するように当該被制御装置３２２をコントロールするための無線制御信号を伝送することになる。

図４に示されたように、本発明による主制御装置３００は、主制御部４００、通信制御部４０２、貯蔵手段４０６、ＲＯＭ４１２及びＲＡＭ４１４を含めることができる。また、ＲＯＭ４１２には主制御装置を駆動させるための運営システムプログラム及び初期化データが保存されており、ＲＡＭ４１４はデータ臨時貯蔵空間として用いられる。

ここで、ＲＯＭ４１２は、ＥＥＰＲＯＭ(Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory)を用いて運営システムプログラムを随時アップデートすることができるように構成され、且つ、こうしたアップデートはオンライン又はオフライン上で行われる。

通信制御部４０２は、所定の無線データ通信方式により補助制御装置３２０及び制御パネル３１０にそれぞれ固有のネットワークアドレスを付与し、建設機械内部無線ネットワーク３０２を構成し、且つ、補助制御装置３２０及び制御パネル３１０と無線データ通信を行うことになる。

前述したように、無線データ通信がジグビーを用いて行われるように構成される場合、通信制御部４０２はそれぞれの制御パネル３１０と補助制御装置３２０に固有ネットワークアドレスを付与し、内部無線ネットワーク３０２を構成し、且つ、制御パネルの第１近距離無線通信制御部４２４、補助制御装置の近距離無線通信制御部（以下、第２近距離無線通信制御部と記す）４３２から伝送されるデータを受信して再伝送するデータルーティング機能を行わなければならないため、ＦＦＤを用いて構成しなければならない。

通信制御部４０２又は無線データ通信のための制御部(図示せず)、送受信部(図示せず)、アンテナ部(図示せず)を包含することができ、制御部と送受信部及びアンテナ部が一つのチップからなることも可能である。

本発明による通信制御部４０２は、建設機械内部無線ネットワーク３０２を構成、管理する近距離無線通信制御部（以下、第３近距離無線通信制御部と記す）４０８を包含すると共に、外部常用ネットワークに接続して無線データ通信を行う遠距離無線通信制御部４１０をもさらに含むことができる。

第３近距離無線通信制御部４０８は、前述した建設機械内部無線ネットワーク３０２を構成、管理することになり、遠距離無線通信制御部４１０は、外部常用ネットワークを介して建設機械整備サーバー又は移動通信機器に建設機械の情報を伝送する役割を奏する。

遠距離無線通信を行う方法として、ＡＰ(Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ)を介した無線ＬＡＮ方式、衛星通信を用いた方式など、様々な方式があり得るが、建設機械の作業地点が、通常、常用通信の不可能な地域が多いことを考慮する際、衛星通信を用いて常用ネットワークに接続し得るように構成することがより望ましい。

遠距離無線通信制御部４１０は、それぞれの補助制御装置３２０から伝送される建設機械被制御装置３２２の状態情報を受信し、一定とした設定に応じて、又は応急状況が生じた場合、建設機械の状態情報を外部に伝送することになる。

主制御部４００は、 ＲＯＭ４１２に保存されている運営システムによって建設機械の全般的な動作をコントロールする。

建設機械に電源が印加されると、主制御部４００は、ＲＯＭ４１２に保存された運営システムのプログラムをダウンロードし、当該運営システムによって建設機械の各部分を制御することになる。

オペレータの操作により、制御パネル３１０から送られた無線信号が通信制御部４０２を介して受信されると、主制御部４００は無線信号を分析し、即ち、無線信号内に含まれた出発地(制御パネル又は制御パネルの特定入力部)ネットワークアドレスと目的地(補助制御装置又は補助制御装置により制御される被制御装置)ネットワークアドレスを参照とし、オペレータの操作による機能を奏するように補助制御装置３２０を制御し得る無線制御信号を出力し、通信制御部４０２は無線制御信号の目的地ネットワークアドレスを参照として当該補助制御装置３２０に無線制御信号を伝送することになる。

貯蔵手段４０６には各種建設機械の自動制御プログラムと各種データ及び建設機械保持データベースが貯蔵されており、主制御部４００の制御によってデータが貯蔵・削除される。

主制御部４００は、貯蔵手段に保存の各種建設機械の自動制御プログラムを利用して建設機械の被制御装置を自動制御することができ、こうした自動制御プログラムは建設機械の内部無線通信ネットワーク３０２を介して当該被制御装置３２２を制御する補助制御装置３２０に伝送され、且つ貯蔵されることが可能となるように構成される。

この際、オペレータの操作により自動制御プログラムの変更及び削除と環境設定とが可能である。

また、貯蔵手段４０６にはそれぞれの補助制御装置３２０から送られる建設機械の状態情報をデータベースとして構築して保存し、且つ、このような建設機械の状態情報は一定周期によって外部常用無線ネットワークを介して建設機械の整備を担当している整備サーバーに伝送されるように構成することができる。

さらに、貯蔵手段４０６には建設機械保持データベースが保存できるように構成されるが、ここで建設機械保持データベースとは建設機械の被制御装置３２２の状態情報によって建設機械の状態を診断することが可能となるように構成されたデータベースのことである。

本発明による主制御装置３００は、自体診断手段４０４をさらに含むことができ、自体診断手段４０４は主制御部４００の制御によって各補助制御装置３２０から送られる被制御装置３２２の状態情報を受信し、貯蔵手段４０６に保存されている建設機械保持データベースの値と比較することで各被制御装置３２２の作動状態を診断し、且つ、各被制御装置３２２の状態を診断した結果、故障のある場合にはエラーメッセージを出力することになる。

即ち、自体診断手段４０４は、それぞれの補助制御装置３２０から送られる被制御装置３２２の状態情報を受信し、貯蔵手段４０６にデータベース化して保存し、一定とした設定(例えば、１日或いは一週間毎など)によって、外部常用無線ネットワークを介して建設機械の保持、整備、保守などのようなメンテナンスを管理する整備サーバーとして建設機械の状態情報、例えば、装備作動時間、作動油温度設定値異常状態保持時間、発生エラーに対する情報及び回数、作動モード別作動時間などを伝送することになる。

また、自体診断手段４０４は、各補助制御装置３２０から伝送される状態情報を貯蔵手段４０６に保存されている建設機械保持データベース値と比較することにより建設機械の状態を自体診断することになるが、該診断結果、建設機械に異常が生じたと判断されると、その状態情報などの含まれた整備要請メッセージを外部無線ネットワークを介して整備サーバーに伝送することになる。

さらに、自体診断手段４０４は、建設機械に異常が生じた場合、建設機械の異常状態を表示し、そして応急措置及び整備方法に関する情報をもディスプレーするように構成することができる。

補助制御装置３２０は、主制御装置３００から送られる無線制御信号を受信しかつ分析し、被制御装置３２２の入出力制御、作動制御、故障検出、自動制御などを行うことになる。

補助制御装置３２０には複数の被制御装置３２２と被制御装置３２２の状態情報を収集するための複数のセンサー３２４が連結される。

被制御装置３２２には、エンジン、ポンプ、バルブなどの駆動装置と、エアコン、ラジオ、暖房器などのような付帯装置及びブーム、アーム、バケットなどの作業装置が含まられるが、センサー３２４は、各種温度センサー、ＲＰＭセンサー、エンジン状態測定センサー、ポンプ流量測定センサー、油圧測定センサー、作動油温度センサー、冷却油温度センサーなど、建設機械の作動状態を測定するための各種センサーが含まれる。

補助制御装置３２０は、各被制御装置３２２に一対一に対応するように構成することができ、且つ、一定とした機能別、位置別の分類によって適切な数の被制御装置３２２に一対多に対応するように構成することも可能である。

即ち、建設機械の各種油圧装置の動作を制御する駆動制御装置、各種油圧装置の冷却を制御する冷却制御装置、エンジンのエンジン制御装置、運転席の冷房又は暖房を制御する冷暖房制御装置、建設機械の自動作業を制御する自動作業制御装置などをそれぞれの補助制御装置３２０として構成することもでき、且つ、各種機能や位置によって一定単位にまとめて一つの制御装置を介して制御するように構成することも可能である。

図４に示されたように、本発明による補助制御装置３２０はさらに好ましく、補助制御部４３０、第２近距離無線通信制御部４３２、駆動制御部４３４及びセンサー制御部４３６を包含しえる。

第２近距離無線通信制御部４３２は、主制御装置３００により設定された固有のネットワークアドレスを保存し、且つ、固有のネットワークアドレスを用いて建設機械内の無線ネットワーク３０２を介して所定のプロトコルによって主制御装置３００又は制御パネル３１０と無線データ通信を行うことになる。

第２近距離無線通信制御部４３２は、上述した制御パネル３１０の第１近距離無線通信制御部４２４と同様に構成されるため、詳しい説明は省略する。

センサー制御部４３６は、被制御装置３２２の状態を測定する複数のセンサー３２４から受信した被制御装置３２２の状態情報を総合して分析し、被制御装置３２２の動作状態を補助制御部４３０に出力することになる。

補助制御部４３０は、第２近距離無線通信制御部４３２を介して主制御装置３００から伝送される無線制御信号を受信し、無線制御信号に相応する機能を行うように駆動制御部４３４を制御し、センサー制御部４３６から出力される被制御装置３２２の状態情報を入力されて被制御装置３２２の作動状態を自動制御し、第２近距離無線通信制御部４３２を介して被制御装置３２２の状態情報を主制御装置３００に伝送することになる。

また、本発明による建設機械の無線電装システムは、建設機械の各種情報をオペレータに表示提供可能なＭＤＵ(Ｍａｃｈｉｎｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｕｎｉｔ)３１２をさらに含むことができる。

ＭＤＵ３１２は、建設機械の運転席周辺に設けられ、建設機械内の無線ネットワーク３２０を介して制御パネル３１０、主制御装置３００及び補助制御装置３２０と無線データ通信を行い、主制御装置３００の制御によって建設機械の各種情報を表示することになる。

図４に示されたように、本発明のＭＤＵ３１２は、より好ましくはＭＤＵ制御部４４０、表示部４４２、入力部４４８、近距離無線通信制御部（以下、第４近距離無線通信制御部と記す）４５０を包含し得る。

入力部４４８は、複数のスイッチ又はタッチスクリーン方式からなり、オペレータの操作に応ずる無線信号を主制御装置３００に伝送することになる。

第４近距離無線通信制御部４５０は、主制御装置３００により設定された固有のネットワークアドレスを貯蔵し、且つ、固有のネットワークアドレスを利用して建設機械内の無線ネットワーク３０２を介して所定のプロトコルによって主制御装置３００または制御パネル３１０及び補助制御装置３２０と無線データ通信を行うことになる。

ＭＤＵ３１２の第４近距離無線通信制御部４５０と入力部４４８は上述した制御パネル３１０の第１近距離無線通信制御部４２４及び入力部４２２と同様に構成されるため、詳しい説明は省略する。

ＭＤＵ制御部４４０は、第４近距離無線通信制御部４５０を介して主制御装置３００から送られた建設機械関連情報、例えば、エンジン回転数、作業モード、出力電圧、エラー番号などを受信して出力することになり、次いで表示部４４２はＭＤＵ制御部４４０の制御によって建設機械関連情報を表示することになる。

本発明による表示部４４２は、さらに好ましくＬＣＤ部４４４と複数のランプからなるランプ部４４６とを包含しえる。

ＬＣＤ部４４４は、主制御装置３３０から送られる動画、グラフィックファイル、文書ファイルなどの詳細な情報、例えば、エンジン冷却水温度、油圧作動油レベル、エンジンＲＰＭ及び作業モード、現在時間、エアコンモード情報、電気的機能作動、リアビューカメラ(ｒｅａｒ ｖｉｅｗ ｃａｍｅｒａ)入力情報、装備履歴文書情報、出力負荷特性カーブなどをディスプレーすることになり、ランプ部４４６は、警告ランプなどからなり、オペレータにさらに容易に建設機械の作動状態を表示することが可能となる。

また、本発明による建設機械の無線電装システムは、建設機械の内部無線ネットワークを介して制御パネル、主制御装置及び補助制御装置と無線データ通信を行い、主制御装置、情報などを表示するＭＤＵ、グラフィック表示部及び冷暖房制御装置をコントロールするための制御信号を出力するキーパッドをさらに含むことができる。

キーパッドは、オペレータによる操作上の便宜を図るべく、よく使用する建設機械の各種機能を制御し得るように運転席内部に設けられる。

また、キーパッド上の各種制御ボタンは、建設機械の製作当時に設定されることも可能であるが、任意の設定キーをオペレータの意図通りに設定することをも可能となるように構成する。

以下、前述したようになされた本発明の望ましい一実施例による建設機械の無線電装システムの動作過程を詳しく説明する。
オペレータが建設機械の作動のために制御パネル３１０の入力部４２２を操作すると、入力部４２２はオペレータの操作信号を検出し、パネル制御部４２０に出力し、パネル制御部４２０はアナログ操作信号をデジタル信号に切り換えることになる。

パネル制御部４２０は、デジタル信号に切り換えられた操作信号と制御パネルのネットワークアドレス及び操作信号に相応する被制御装置３２２を制御する補助制御装置３２０のネットワークアドレスを組み合わせて無線信号を生成し、生成された無線信号を第１近距離無線通信制御部４２４を介して主制御装置３００に伝送することになる。

建設機械の内部無線ネットワーク３０２を介してパネル制御部４２０から伝送される無線信号は主制御装置３００の通信制御部４０２を介して主制御部４００に入力され、且つ、主制御部４００は無線信号を解析し、通信制御部４０２を介して無線信号の当該補助制御装置３２０に無線制御信号を伝送することになる。

この際、無線制御信号は、主制御装置３００の受信した無線信号がそのまま使用されることも可能であり、主制御部４００により一定とした情報(例えば、予め設定された自動作業プログラムにより追加され得る制御命令など)がさらに加えられて包含することで新しい制御信号として構成して伝送することも可能となる。

補助制御装置３２０は、主制御装置３００から伝送される無線制御信号を受信し、無線制御信号によりつながった被制御装置３２２を制御することになる。

また、補助制御装置３２０は、被制御装置３２２の動作状態を測定すべく、センサー３２４から被制御装置３２２の状態情報を入力され、次いで状態情報を分析し、被制御装置３２２を作業環境やその他作動設定値に応じて流動的に制御することになる。

本発明による建設機械の無線電装システムは、補助制御装置３２０に入力される被制御装置３２２の状態情報を主制御装置３００に伝送し、主制御装置３００は受信した被制御装置３２２の状態情報をデータベース化し、主制御装置３００内の貯蔵手段４０６に保存することができるように構成できる。

このようにデータベースとして構築された被制御装置３２２の状態情報は、建設機械の整備時に参考資料として活用することができ、且つ、一定とした設定に応じて主制御装置３００の通信制御部４０２を通じて外部無線ネットワークを介して伝送され、建設機械の状態診断と整備情報に活用することが可能となる。

一方、補助制御装置３２０が被制御装置３２２を制御して一定機能を奏している途中、センサー３２４から出力された被制御装置３２２の状態情報を分析した結果、被制御装置３２２が正常に動いていないことと判断される場合、補助制御装置３２０は、被制御装置３２２の状態情報を主制御装置３００に伝送することになる。

主制御装置３００は、補助制御装置３２０から送られる被制御装置３２２の異常状態情報(被制御装置３２２が正常に作動していない場合の状態情報)を受信し、次いで貯蔵手段４０６に保存の建設機械保持データベースを参照としながら被制御装置３２２の状態を診断し、必要となる無線制御信号を生成して補助制御装置３２０に伝送することになる。

もし、被制御装置３２２の状態に異常が大きく生じたものと診断された場合、主制御装置３００は、ＭＤＵ３１２に関連情報を伝送してディスプレーすると共に、外部常用無線ネットワークを介して関連情報を外部に伝送することになる。

ＭＤＵ３１２を介してオペレータに提供される情報としては、異常状態発生の被制御装置３２２と異常状態の種類及び応急措置などに関する情報が表示されることができる。

図５は、本発明の望ましい実施例による建設機械の無線電装システムを用いた建設機械メンテナンスシステムの構成図である。

以下では、添付図面を参照として本発明の望ましい実施例を詳しく述べる。
図５に示されたように、本発明による建設機械の無線電装システムを適用した建設機械のメンテナンスシステムは、本発明による無線電装システムを備えた建設機械５００と、常用無線ネットワーク５０２を介して建設機械５００に連結される建設機械整備サーバー５１０を含めることができる。

無線電装システムを備えた建設機械(以下、建設機械と称する)５００は、各電装部品又は電装モジュール間の無線データ通信が可能となり、外部無線ネットワーク網を介して無線データ通信可能な本発明の無線電装システムを備えることになる。

建設機械の無線電装システムは、建設機械５００の各種被制御装置３２２の状態情報を利用して被制御装置３２２の状態をモニタリングし、被制御装置３２２に異常が生ずることになれば、異常の生じた被制御装置３２２の状態情報を外部常用無線ネットワーク５０２を介して伝送することになる。

このような外部との無線データ通信を行うために建設機械５００には無線ＬＡＮシステム又は衛星通信システムなどの無線データ通信装備が備えられる。

建設機械整備サーバー５１０は、建設機械５００から伝送される建設機械状態情報を受信し、該状態情報を分析することで建設機械５００の状態を診断し、且つ、建設機械固有の識別字を付与し、送られる状態情報を利用して建設機械の各種状態情報が貯蔵された建設機械データベース５１４を構築することになる。

建設機械整備サーバー５１０には、建設機械情報データベース５１４と建設機械整備情報データベース５１２及び建設機械部品データベース５１６が含まれる。

建設機械情報データベース５１４には建設機械５００の情報が構造的に貯蔵されるが、建設機械５００の固有の識別字が与えられ、固有の識別字によって建設機械５００から伝送される建設機械の状態情報が各建設機械５００毎に順次に又は部品別などの一定設定によって貯蔵され、建設機械５００の整備に用いられる。

建設機械整備情報データベース５１２には、建設機械の状態情報による故障部位及び応急措置などのような建設機械整備に関連した各種情報が貯蔵されており、且つ、建設機械部品データベース５１６には、建設機械の各種部品在庫現況と入出日と予定日とが記されている。

建設機械整備情報データベース５１２と建設機械部品データベース５１６とは、リアルタイム又は周期的に更新されるように構成されている。

建設機械整備サーバー５１０で建設機械の状態情報を分析した結果、建設機械５００に異常が生じたと判断された場合、建設機械整備サーバー５１０は連結されている建設機械整備情報データベース５１２を参照とし、正確な故障原因と応急措置方法などを取り出して建設機械５００に伝送することになり、これを受信した建設機械５００はその内部に設置のＭＤＵ３１２などのようなディスプレー装置を介して受信された応急措置方法などの情報を表示することになる。

また、本発明による建設機械メンテナンスシステムは、さらに好ましく建設機械の被制御装置３２２の状態を測定するセンサー３２４から入力される被制御装置３２２の状態情報を判断して異常が生じた場合、被制御装置３２２の状態情報と、整備を要求する整備要請とを常用無線ネットワーク５０２を介して伝送すれば、建設機械整備サーバー５１０は、状態情報と整備要請とを受信し、建設機械部品データベース５１６に基づいて建設機械５００の整備日程を定め、建設機械の整備日程情報を前記建設機械５００に伝送するように構成することができる。

本発明による無線電装システムを用いた建設機械メンテナンスシステムは、常用無線ネットワーク５０２を介して建設機械５００から伝送される建設機械の状態情報を受信しかつ表示する移動通信端末機５２０をさらに含むことができる。

建設機械５００は、無線ネットワークを介して伝送する建設機械の状態情報の目的地住所に移動通信サービス社のＳＭＳ(ｓｍａｌｌ ｍａｓｓａｇｅｓｅｖｅｒ)、ＭＭＳ(ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｍａｓｓａｇｅ ｓｅｖｅｒ)などのメッセージサーバーの住所を付け加えて伝送することになり、これを受信した移動通信社のメッセージサーバーは当該移動通信端末機に建設機械の状態情報を短文又はマルチメディアメッセージで伝送することになる。

移動通信端末機５２０は、建設機械の状態情報を受信し、ディスプレー部を介して表示し、使用者に建設機械の状態情報をリアルタイムで提供することになる。

発明の構成によっては、一定周期又は特別な状況(例えば、建設機械に故障が生じた場合など)にのみ、移動通信端末機５２０に建設機械の状態情報を伝送するように構成することも可能である。

上述した本発明の望ましい実施例は、例示の目的のために開示されたものであって、本発明に対して通常の知識を有する者であれば、本発明の思想と範囲内にて様々な修正、変更及び付加が可能であると共に、こうした修正、変更及び付加は特許請求範囲に属するものと見做されるべきである。

建設機械の運転席を示した例示図である。 従来技術による建設機械電装システムの構成ブロック図である。 本発明の望ましい一実施例による建設機械の無線電装システムの概略を示した構成図である。 本発明の望ましい一実施例による建設機械の無線電装システムを示した構成ブロック図である。 本発明の望ましい他の実施例による建設機械の無線電装システムを用いた建設機械メンテナンスシステムの構成図である。

符号の説明

１００ 制御パネル１
１０２ 制御パネル２
１０４ 制御パネル３
１０６ ＭＤＵ(Machine Display Unit)
２００ Ｉ−ＥＣＵ
２０２ Ｅ−ＥＣＵ
２０４ Ｖ−ＥＣＵ
２０６ エンジン
２０８ ポンプ
２１０ 冷暖房装置
２１２ ラジオ
２２０ 作業装置
２２２ センサー
３００ 主制御装置
３０２ 内部無線ネットワーク
２１０ 制御パネル
３２０ 補助制御装置
３２２ 被制御装置
３２４ センサー
４００ 主制御部
４０２ 通信制御部
４０４ 自体診断手段
４０６ 貯蔵手段
４０８ 近距離無線通信制御部(第２近距離無線通信制御部)
４２０ パネル制御部
４２２ 入力部
４２４ 近距離無線通信制御部（第１近距離無線通信制御部）
４３０ 補助制御部
４３２ 近距離無線通信制御部（第３近距離無線通信制御部）
４３４ 駆動制御部
４３６ センサー制御部
４４０ ＭＤＵ制御部
４４２ 表示部
４５０ 近距離無線通信制御部（第４近距離無線通信制御部）
５００ 建設機械
５０２ 外部常用無線ネットワーク
５１０ 整備サーバー
５２０ 移動通信端末機

Claims (15)

1. 複数の被制御装置及び被制御装置の状態を測定するための複数のセンサーを備えた建設機械の電装システムにおいて、
   オペレータの操作によって建設機械の各部分を制御するための無線信号を伝送する少なくも一つ以上の制御パネルと、
   前記制御パネルから伝送される無線信号を受信し、相応する当該機器を制御するための無線制御信号を伝送する主制御装置と、
   前記主制御装置から伝送される無線制御信号により建設機械の各部分の被制御装置の入出力制御、作動制御、故障検出、自動制御のうち少なくとも一つ以上を行う補助制御装置と、
   前記制御パネル、前記主制御装置及び前記補助制御装置間の無線データ通信のために前記主制御装置により構成される内部無線ネットワークと、を備え、
   前記主制御装置は、前記補助制御装置及び前記制御パネルに固有のネットワークアドレスを付与して無線ネットワークを構成し、前記補助制御装置及び前記制御パネルと所定の無線データ通信プロトコルにより無線データ通信を行う通信制御部、及び運営システムにより建設機械の動作を制御し、前記通信制御部を介して前記制御パネルから伝送される無線信号を受信し、前記無線信号に相応する無線制御信号を伝送する主制御部を包含し、
   前記制御パネルは、運転者の操作に応じて制御信号を伝送する入力部、及び前記主制御装置により設定された固有のネットワークアドレスを貯蔵し、前記ネットワークアドレスを利用して建設機械の内部無線ネットワークを介して所定のプロトコルにより前記入力部から伝送される制御信号に相応する無線信号を伝送する第１近距離無線通信制御部を包含し、
   前記補助制御装置は、少なくとも一つ以上により構成され、前記主制御装置により設定された固有のネットワークアドレスを貯蔵し、前記ネットワークアドレスを利用して建設機械の内部無線ネットワークを介して所定のプロトコルにより前記主制御装置又は前記制御パネルと無線データ通信を行う第２近距離無線通信制御部、及び前記第２近距離無線通信制御部を通じて前記主制御装置又は前記制御パネルから伝送される無線制御信号を受信し、前記無線制御信号に相応する機能を行うように前記被制御装置を制御する駆動制御部を包含することを特徴とする建設機械の無線電装システム。
2. 前記主制御装置は、当該主制御装置を駆動させるための運営システムプログラム及び初期化データが貯蔵されているＲＯＭ、データの臨時貯蔵空間として用いられるＲＡＭ、及び建設機械の自動制御プログラムと建設機械の各部分に対する状態情報データ及び建設機械保持データベースが貯蔵されており、前記主制御部の制御により建設機械の各部分に対する状態情報データが貯蔵・削除される貯蔵手段をさらに含めることを特徴とする請求項１に記載の建設機械の無線電装システム。
3. 前記制御パネルは、当該制御パネルの動作を制御するパネル制御部をさらに含めることを特徴とする請求項１に記載の建設機械の無線電装システム。
4. 前記補助制御装置は、当該補助制御装置の動作を制御する補助制御部、及び被制御装置の状態を測定すべく、被制御装置に付設された複数のセンサーから入力される被制御装置の状態情報を受信しかつ分析し、前記状態情報を前記第２近距離無線通信制御部を利用して内部無線ネットワークを介して伝送するセンサー制御部をさらに含めることを特徴とする請求項１に記載の建設機械の無線電装システム。
5. 前記通信制御部は、夫々の制御パネルと補助制御装置に内部無線ネットワークで使用される固有のネットワークアドレスを付与し、その情報を貯蔵し、内部無線ネットワークを介してデータ又は無線信号を受信し、前記データ又は前記無線信号に含まれたネットワークアドレスに相応する制御パネル又は補助制御装置に無線制御信号又はデータを伝送する第３近距離無線通信制御部を包含し、
   外部常用無線ネットワーク網を介して建設機械サービスサーバーに接続し、無線データ通信を行う遠距離無線通信制御部をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の建設機械の無線電装システム。
6. 前記主制御装置は、前記主制御部に連結され、前記補助制御装置から伝送される被制御装置の状態情報を受信し、前記状態情報を前記貯蔵手段に貯蔵されている建設機械保持データベース値と比較することで各被制御装置の作動状態を診断し、且つ、被制御装置の状態を診断した結果、故障が生じた場合にエラーメッセージを伝送する診断手段をさらに含めることを特徴とする請求項２に記載の建設機械の無線電装システム。
7. 前記建設機械の無線電装システムは、前記建設機械の内部無線ネットワークを介して前記制御パネル、主制御装置及び補助制御装置と無線データ通信を行い、且つ、前記主制御装置の制御により建設機械の情報を表示するＭＤＵ(Ｍａｃｈｉｎｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｕｎｉｔ)をさらに含めることを特徴とする請求項１に記載の建設機械の無線電装システム。
8. 前記ＭＤＵ(Ｍａｃｈｉｎｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｕｎｉｔ)は、当該ＭＤＵの動作を制御するＭＤＵ制御部と、
   オペレータの操作により制御信号を伝送する入力部と、
   前記主制御装置により設定された固有のネットワークアドレスを貯蔵し、且つ、前記ネットワークアドレスを利用して建設機械内部無線ネットワークを介して所定のプロトコルにより前記主制御装置又は前記制御パネルと無線データ通信を行う第４近距離無線通信制御部と、
   前記第４近距離無線通信制御部を介して前記主制御装置又は前記補助制御装置から伝送される建設機械情報を表示する表示部とを含めることを特徴とする請求項７に記載の建設機械の無線電装システム。
9. 前記表示部は、グラフィック、動画、文書ファイルを表示するＬＣＤ(Liquid Crystal Display)部と、建設機械の状態を表示する少なくとも一つ以上のランプ部とからなることを特徴とする請求項８に記載の建設機械の無線電装システム。
10. 前記補助制御装置は、建設機械の各種油圧装置の動作を制御する駆動制御装置、各種油圧装置の冷却を制御する冷却制御装置、エンジンのエンジン制御装置、運転席の冷房又は暖房を制御する冷暖房制御措置、建設機械の自動作業を制御する自動作業制御装置のうち、少なくとも一つ以上の制御装置を含めることを特徴とする請求項１に記載の建設機械の無線電装システム。
11. 前記制御パネルと前記主制御装置と前記補助制御装置とは、ジグビー(Ｚｉｇｂｅｅ)（「登録商標」）方式を用いて無線データ通信を行うことを特徴とする請求項１に記載の建設機械の無線電装システム。
12. 建設機械情報データベースと建設機械整備情報データベース及び建設機械部品データベースを備えた建設機械整備サーバーと建設機械が常用無線ネットワークを介して連結された建設機械メンテナンスシステムにおいて、
    請求項１による建設機械の無線電装システムを備えた建設機械と、
    前記常用無線ネットワークを介して前記建設機械から伝送される建設機械の状態情報を受信し、前記建設機械の状態情報を用いて建設機械情報データベースを構築し、且つ、前記建設機械の状態情報を前記建設機械整備情報データベースを参照として分析を行った結果、建設機械に異常が生じた場合、前記建設機械へ建設機械の整備のための整備情報データを伝送する建設機械整備サーバーとを含めることを特徴とする建設機械の無線電装システムを用いたメンテナンスシステム。
13. 前記建設機械は、被制御装置に異常が生じた場合、前記被制御装置の状態情報と整備要請とを伝送し、
    前記建設機械整備サーバーは、前記状態情報と前記整備要請とを受信し、前記建設機械部品データベースを参照としながら建設機械の整備日程を組み、建設機械の整備日程情報を前記建設機械に伝送することを特徴とする請求項１２に記載の建設機械の無線電装システムを用いたメンテナンスシステム。
14. 前記建設機械の無線電装システムを用いたメンテナンスシステムは、前記常用無線ネットワークを介して伝送される前記建設機械の状態情報を無線で受信してディスプレーする移動通信機器をさらに含めることを特徴とする請求項１２に記載の建設機械の無線電装システムを用いたメンテナンスシステム。
15. 前記建設機械の無線電装システムは、建設機械の内部無線ネットワークを介して前記制御パネル、前記主制御装置及び前記補助制御装置と無線データ通信を行い、前記主制御装置、情報を表示するＭＤＵ、グラフィック表示部及び冷暖房制御装置をコントロールするための制御信号を出力するキーパッドをさらに含めることを特徴とする請求項１に記載の建設機械の無線電装システム。

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