JP6072245B2

JP6072245B2 - 建設機械の保守装置

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Publication number: JP6072245B2
Application number: JP2015522988A
Authority: JP
Inventors: 大輝相澤; 守田　雄一朗; 雄一朗守田; 柴田　浩一; 浩一柴田
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2013-06-21
Filing date: 2014-06-20
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2034-06-20
Also published as: EP3012703A4; KR20150107825A; CN105027015B; JPWO2014203989A1; KR101731749B1; US20160002892A1; EP3012703A1; CN105027015A; US9777466B2; EP3012703B1; WO2014203989A1

Description

本発明は、油圧ショベルなどの建設機械に係り、特にメンテナンス（保守）作業中の異常情報の出力を無効化することができる建設機械の保守装置に関するものである。

一般に油圧ショベルなどの建設機械は、搭載されたコントローラ（情報処理装置）によって各種車載装置や機器の動作が電子的に制御されている。このコントローラには、さらにその内部で各種車載装置や機器が正常に動作しているかを判断する故障判断機能が備わっている。そして、この故障判断機能による故障判定の結果はそのコントローラ内に一旦記憶され、定期的に無線通信端末から情報センタなどへ送信するようになっており、その後車体の故障原因の解析などに利用されている。

ところで、このコントローラの故障判断機能は、常時機能しているため、車体が部品交換といったメンテナンス作業中のように、特に車載装置や機器に異常がない場合でも誤って故障と判断してその異常情報を送信する可能性がある。しかし、この異常情報を受信した情報センタでは、その異常情報が故障によるものなのか、あるいはメンテナンス作業などに起因するものなのか、その異常情報の正否を正確に判断できないため、正確なデータを得ることが困難である。

このため、例えば以下の特許文献１では、メンテナンス作業が行われるサービス工場とその周辺の位置情報および道路情報などをあらかじめ設定しておくことで、部品交換に伴って発生した異常情報を送受信しないような技術が提案されている。また、以下の特許文献２では、サービス工場などにおいて、異常情報を収集することができる故障診断機を車体に接続しているときは、異常情報を送信しないようにした技術が提案されている。

特開２０１１−５８８０号公報特開２００５−４１４３８号公報

しかしながら、前述したような技術では、メンテナンス作業が行われるサービス工場とその周辺の位置情報および道路情報などをあらかじめ設定しておかなければならず、また、顧客現場などのようにサービス工場以外の場所で行われたメンテナンス作業による異常情報についてはその正否を正確に判断することが困難である。また、故障診断機を用いるケースでは、メンテナンス作業中には、常に故障診断機を接続しておかなければならないという問題がある。

そこで、本発明はこれらの課題を解決するために案出されたものであり、その主な目的は、メンテナンス作業に伴って発生する誤った異常情報の出力を防止できる新規な建設機械の保守装置を提供するものである。

前記課題を解決するために本発明は、建設機械に搭載された機器の異常情報を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段で検出された前記機器の異常情報を出力する異常情報出力手段と、前記異常情報出力手段から出力された異常情報を記憶する記憶手段と、前記異常情報出力手段の出力及び前記記憶手段の記憶を制御する制御手段と、前記機器の保守作業を行うための保守モードを設定する保守モード設定手段と、前記保守モードが設定された状態のときにエンジンの起動をロックするエンジン起動ロック手段と、前記エンジンの起動ロックを解除するロック解除手段とを備え、
前記制御手段は、前記保守モードが設定されていないときは、前記異常検出手段で検出された異常情報を出力する処理及び前記記憶手段に記憶する処理を実行するとともに、前記保守モードの設定が継続している状態で前記ロック解除手段により前記エンジンの起動がロック解除されたときは、前記異常検出手段で検出された異常情報を出力する処理及び前記記憶手段に記憶する処理を実行しないことを特徴とする建設機械の保守装置である。

このような構成によれば、メンテナンス作業の際に事前に建設機械を保守モードへと切り換えておくことで、メンテナンス作業に伴って発生する誤った異常情報を出力することを確実に防止できる。これによって、誤った異常情報を受信することがなくなる上に、通信負荷の低減に寄与することができる。ここで、本発明でいう「保守モード」とは、後に例示するように建設機械に搭載された各種装置や機器などをメンテナンスするために、エンジンスイッチのキーオンによるバッテリーなどからの給電によって建設機械に搭載された各種装置や機器が可動状態となっているが、原則としてエンジンは停止した状態をいう。

本発明によれば、保守モード設定手段を備え、メンテナンス作業時に事前に建設機械を保守モードへと切り換えておくことで、異常情報出力手段が、メンテナンス作業に伴って発生する誤った異常情報を出力することを確実に防止できる。これによって、誤った異常情報を送受信することがなくなるため、通信データ量を減らすことができ、通信負荷の低減に寄与することができる。

本発明に係る建設機械の１つである油圧ショベル１００の実施の一形態を示した斜視図である。制御コントローラ３０によって制御される油圧システム２００を示す全体図である。本発明に係る保守装置３００の構成を示したブロック図である。モニター装置２５の一例を示した正面図である。本発明に係る保守装置３００による異常情報の処理の流れを示したフローチャートである。保守モードを設定した際の車体の状態遷移図である。保守モードを設定した際の車体の状態遷移図である。パスワードの入力を要求するときのモニター装置２５の表示例を示した正面図である。保守モードへの移行の際に、認証パスワードの入力を要求する場合の処理の流れを示したフローチャート図である。保守状態から直接エンジンを始動するときの処理の流れを示したフローチャート図である。

次に、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る建設機械の１つである油圧ショベル１００の実施の一形態を示したものである。図示するようにこの油圧ショベル１００は、クローラによって走行する下部走行体１０と、この下部走行体１０上に旋回自在に設けられた上部旋回体２０とから主に構成されている。この上部旋回体２０は、図示しない旋回体フレームの前側に運転席２１ａを有するキャブ２１と、フロント作業機２２を備えると共に、その後側にエンジンや熱交換器（図示せず）などを収容したエンジンルーム２３を有し、さらにその後方にウェイト２４などを備えた構造となっている。

フロント作業機２２は、ブーム２２ａ、アーム２２ｂ、バケット２２ｃおよび各油圧シリンダ４６、４６…などを有し、キャブ２１内の運転席２１ａの両側に設けられた操作レバー２１ｂを操作して各油圧シリンダ４６、４６…を伸縮させることによって各部を動作する。なお、図ではアーム２２ｂの先端にバケット２２ｃを装着しているが、バケット２２ｃの代わりにグラップラーなどの各種アタッチメントが装着可能となっている。また、下部走行体１０の移動機構はクローラの他にタイヤを用いたものもある。

運転席２１ａの前方には、液晶表示部を備えたモニター装置２５が設けられており、後述するような様々な情報を表示するようになっている。また、その運転席２１ａ左側の操作レバー２１ｂの近傍にはゲートロックレバー（ＧＬ）２１ｃが設けられている。そして、このゲートロックレバー２１ｃが上がっている状態のときはロック状態になっていてエンジン始動中に操作レバー２１ｂを倒しても車体が動かないようになっており、このゲートロックレバー２１ｃを下げた状態にすることで車体の動作が可能となっている。

また、この運転席２１ａの後方には、制御コントローラ３０と、無線通信端末３１などが収容されており、この制御コントローラ３０によって図２に示すような全体の油圧システム２００が制御されている。図において、符号４０はエンジンであり、その出力軸４１には可変容量型の第１油圧ポンプ４２、第２油圧ポンプ４３，第３油圧ポンプ４４が接続されている。各油圧ポンプ４２，４３，４４から吐出される圧油は、コントロールバルブを含む油圧回路４５へ送られ、油量や方向を制御されて油圧シリンダ４６や油圧モータ４７などへ供給される。

そして、この制御コントローラ３０は、エンジンコントロールダイヤル５０や各種センサ５１および操作レバー２１ｂなどからの入力信号を受けてエンジン制御演算部３０ａとポンプ制御演算部３０ｂを統括制御している。

すなわち、エンジンコントロールダイヤル５０は、エンジン回転数の指令値を調整可能となっており、これによって調整された指令回転数はエンジン制御演算部３０ａへ入力される。エンジン制御演算部３０は、その入力値に基づいて目標エンジン回転数を演算し、エンジン制御ユニットであるＥＣＵ４８に目標エンジン回転数を送り、その目標エンジン回転数に従ってＥＣＵ４８はエンジンの回転数を制御している。

一方、ポンプ圧などを検出するセンサ５１の信号や操作レバー２１ｂの操作信号はエンジン制御演算部３０およびポンプ制御演算部３０ｂに入力され、ポンプ制御演算部３０ｂがその入力値に基づいた指令値を演算して油圧ポンプ４２，４３，４４を駆動制御する。具体的には、ポンプ制御演算部３０ｂは、操作レバー２１ｂの操作量に応じたポンプ流量を得られるようにポンプ吐出量を制御するポンプレギュレータ４２ａ、４３ａ、４４ａへ必要なポンプトルク圧を送るようになっている。

図３は、この制御コントローラ３０を中心とした本発明に係る保守装置３００の構成を示したブロック図である。図示するようにこの保守装置３００は、制御コントローラ３０と、情報コントローラ６０と、無線通信端末６１などから構成されている。そして、制御コントローラ３０は、入出力インターフェース３１，３２，ＣＰＵ３３，ＲＯＭ３４，ＲＡＭ３５などのハードウェアからなる情報処理装置によって構成されている。

この制御コントローラ３０の入出力インターフェース３１には、センサ信号Ｓ１やエンジンキースイッチ信号Ｓ２などの入力要素Ｓが入力され、その入力要素Ｓに応じてＣＰＵ３３で所定の演算処理が行われ、演算された出力信号は指令信号として入出力インターフェース３２から前述した油圧ポンプ４２乃至４４や油圧シリンダ４６などのアクチュエータ３６へ出力される。なお、このＣＰＵ３３において所定の演算処理を行わせるための制御プログラムは、ＲＯＭ３４に格納されており、エンジンキースイッチ信号Ｓ２が入力されるとＲＡＭ３５にロードされて後述するような制御が順次実行される。

この制御コントローラ３０には、その入力信号に基づいて搭載された各種機器の異常を検出する異常検出機能（異常検出プログラム）が備わっており、異常を検出したと判断したならば、運転席２１ａ前方のモニター装置２５にそれを表示する。図４は、このモニター装置２５の一例を示したものであり、矩形状をしたモニター本体２５ａの前面に液晶表示部２５ｂを備えると共に、その下部に複数の入力スイッチからなる入力部２５ｃを備えた構成となっている。

入力部２５ｃを構成する複数の入力スイッチＦ１〜Ｆ７のなかには車体を保守モードに切り換えるための保守モードスイッチＦ６が設けられている。そして、エンジンキースイッチオンにしてからこの保守モードスイッチＦ６をメンテナンス作業員などが押す（スイッチオン）と車体が後述するような保守モードに切り変わると共に、液晶表示部２５ｂのアイコン２５ｄが点灯するなどして保守モードに切り変わったことを表示するようになっている。また、この保守モードへの切り換え信号は、制御コントローラ３０に入力され、制御コントローラ３０は、車体の状態を保守モードに切り換える。

オペレータは、このモニター装置２５に表示された異常情報を確認することで車体にどのような異常が発生しているのかを運転席２１ａにおいて目視によって把握できるようになっている。なお、制御コントローラ３０は、その異常が重大なときは、モニター装置２５による表示だけでなく音響警報処理を行い、ブザー装置２６を鳴動するなどして緊急事態であることをオペレータなどに確実に報知できるようになっている。

この異常情報は、同時に情報コントローラ６０に記憶され、情報コントローラ６０は、その記憶した異常情報を無線通信機６１を介して随時または定期的にサーバ７０に無線送信する処理を行う。そして、この信号を受信したサーバ７０は、この異常情報を情報データベース７１に記憶し、各営業所や工場などの端末７２がこのサーバ７０に接続することで異常情報の確認ができるようになっている。

図５は、このような構成をした本発明に係る保守装置３００による異常情報の処理の流れを示したフローチャートである。図示するようにこの保守装置３００は、最初のステップＳ１００において各種センサなどの入力要素Ｓからの入力信号に基づき異常が検出されたか否かの判断を行い、異常が検出されたと判断したとき（ＹＥＳ）は、次のステップＳ１０２に移行する。この異常の検出としては、例えばセンサ信号間での断線やショートが起きた場合、そのセンサ信号の電圧値はある閾値を超えて制御コントローラ３０側に入力されてくる。そのため、この制御コントローラ３０はそのセンサ信号の電圧値が上限閾値を超えていればセンサ高電圧異常として検出する。反対にそのセンサ信号の電圧値が下限閾値未満であればセンサ低電圧異常として検出する。

ステップＳ１０２では、その異常が検出されたときに車体が保守モードになっているか否かを判断し、保守モードとなっていると判断したとき（ＹＥＳ）は、情報コントローラ６０がその異常情報を記憶せずに無効化して処理を終了する。一方、車体が保守モードでない（ＮＯ）、すなわち通常の稼働状態であると判断したときは、次のステップＳ１０４に移行する。ステップＳ１０４では、モニター装置２５の液晶表示部２５ｂにその異常を警告する表示をすると同時に、ステップＳ１０６では、情報コントローラ６０がその異常情報を記憶して次のステップＳ１０８に移行する。ステップＳ１０８では、記憶されたその異常情報を所定時間経過後に無線通信機６１からサーバ７０へ送信する処理が行われる。

このように本発明は、モニター装置２５などに車体を保守モードに切り換える保守モードスイッチ２５ｃを設け、部品交換などのメンテナンス作業時に事前に車体を保守モードへと切り換えておくことで、メンテナンス作業に伴って発生する誤った異常情報を出力することを確実に防止できる。これによって、誤った異常情報を送受信することがなくなるため、通信データ量を減らすことができ、通信負荷の低減に寄与することができる。なお、この保守モードスイッチ２５ｃによる切り換え操作の代わりにタッチパネルやダイヤル操作などを用いたものであっても良い。

図６および図７は、前述したような保守モードを設定した際の車体の状態遷移を示したものである。まず、図６に示すように、車体が停止状態Ｓ１にあるときは、エンジンキースイッチがオフとなっており、エンジン停止状態になっている。この状態からエンジンキースイッチを回してキーオンにすると、バッテリーからの電源ラインが制御コントローラ３０などに行き渡り、制御コントローラ３０は、動作状態になってエンジン始動待ちの準備状態Ｓ２と遷移する。

そして、この準備状態Ｓ２からさらにエンジンキースイッチを回してスタートにすると、エンジンが始動し、車体は待機状態Ｓ４に遷移する。この状態のときはゲートロックレバー２１ｂがロックした状態となっているが、このゲートロックレバー２１ｂをロックから解除すると車体は作業状態Ｓ５に遷移し、フロント作業機２２の操作や下部走行体１０の走行操作が可能となる。そして、この作業状態Ｓ５からエンジンキースイッチを最初の位置に戻してキーオフにすると、エンジンが停止して停止状態に戻る。

一方、準備状態Ｓ２からモニター装置２５の保守モードスイッチＦ６を押すと車体が保守状態（保守モード）Ｓ３に移行するが、このとき認証パスワードの入力を要求し、その認証パスワードが一致すれば車体が保守状態Ｓ３に移行するようにしても良い。図８は、パスワードの入力を要求するときのモニター装置２５の表示例を示したものである。認証用のパスワードを要求するときは、例えば、図のようにパスワードが８桁であること、および「パスワードを入力して下さい。」などのメッセージが表示部２５ａに表示される。

このように保守モードへの移行の際に、認証パスワードの入力を要求し、その認証パスワードが一致したときに保守状態（保守モード）Ｓ３に移行するようにすれば、作業資格を有する者だけにメンテナンス作業を制限することが可能となる。そして、この保守状態Ｓ３からエンジンを始動するには、一旦エンジンキースイッチをオフにして停止状態Ｓ１に戻してから準備状態Ｓ２にした後にエンジンキースイッチをさらに回してエンジンスタートすることで待機状態Ｓ４に遷移することになる。

図９は、このように保守モードへの移行の際に、認証パスワードの入力を要求する場合の処理の流れを示したフローチャートである。まず、制御コントローラ３０は、最初のステップＳ２００で保守モードスイッチＦ６が押されたか否かを判断し、押されていなければ（ＮＯ）そのまま処理を終了するが、押されていると判断したとき（ＹＥＳ）は、次のステップＳ２０２に移行する。ステップＳ２０２では、そのときエンジンが起動しているか否かを判断し、エンジンが起動しているとき（ＹＥＳ）は、そのまま処理を終了するが、エンジンが起動していない、すなわち停止中であると判断したとき（ＮＯ）は、次のステップＳ２０４に移行して認証パスワードの入力を要求する処理を行って次のステップＳ２０６に移行する。

ステップＳ２０６では、入力されたパスワードの判定を行い、パスワードが一致していれば（ＹＥＳ）次のステップＳ２０８に移行して保守状態に移行するが、一致していないと判断したとき（ＮＯ）は、ステップＳ２１０に移行してブザー警報を鳴らして入力ミスがあったことを通知させる処理を行って次のステップＳ２１２に移行する。なお、このようなブザー警報の代わりに、あるいはブザー警報と共にモニター装置２５に所定の警告を表示させても良い。また、このパスワードに入力回数制限を設定し、入力に失敗しても設定した回数までならパスワードを再入力可能として入力し直せるようにし、それを越えると入力を受け付けないように設定しても良い。

ステップＳ２１２では、エンジンキースイッチオフ待ち状態としてから次のステップＳ２１４に移行してエンジンキースイッチがオフになったか否かを判断する。エンジンキースイッチがオフになっていないと判断したとき（ＮＯ）は、ステップＳ２１２に戻るが、エンジンキースイッチがオフになったと判断したとき（ＹＥＳ）は、次のステップＳ２１６に移行して車体を停止状態に移行して処理を終了する。

ここで、図７に示すように保守状態Ｓ３からエンジンスタートして待機状態Ｓ４に遷移する場合に認証パスワードの入力を要求するようにしても良い。すなわち、保守状態Ｓ３のときにメンテナンス作業関係者以外の者がうっかりエンジンスタートすると不測の事態が生じる可能性がある。そのため、保守状態Ｓ３から直接エンジンスタートする場合には、認証パスワードの入力を要求し、入力されたパスワードが一致した場合のみ直接エンジンが始動するようにする。これによって、メンテナンス作業中にエンジンスタートするといった不測の事態を回避できる。

また、このメンテナンス作業をエンジンをスタートさせた状態で行う必要がある場合には、この保守状態Ｓ３から直接待機状態Ｓ４に遷移させることでその保守モードが継続されるようにしておけば、エンジン起動時のメンテナンス作業に伴う異常情報の記憶、送信といった不都合を回避できる。なお、この場合、エンジンキースイッチがオフ（停止状態）になると保守状態Ｓ３もリセットされるようにしておく。

図１０は、このように保守状態Ｓ３から直接エンジンを始動するときの処理の流れを示したフローチャートである。まず、制御コントローラ３０は、最初のステップＳ３００では現在車体が保守状態Ｓ３であるか否かを判断し、保守状態Ｓ３中でないとき（ＮＯ）は処理を終了するが、保守状態Ｓ３中であると判断したとき（ＹＥＳ）は、次のステップＳ３０２に移行する。ステップＳ３０２では、エンジンキースイッチがエンジンスタートまで回されたか否かを判断し、回されていないと判断したとき（ＮＯ）は、そのまま処理を終了するが、回されていると判断したとき（ＹＥＳ）は、次のステップＳ３０４に移行して認証用のパスワードを要求して次のステップＳ３０６に移行する。

ステップＳ３０６では、入力されたパスワードが一致しているか否かの判定を行い、一致していなければそのまま処理を終了するが、一致していると判断したとき（ＹＥＳ）は、次のステップＳ３０８に移行して待機状態Ｓ４に移行して処理を終了する。

メンテナンス作業中に別の作業員がメンテナンス中であると気づかずに車体を動かそうとするケースが多々あり、エンジンを始動する際には、ホーンを鳴らすなどして車体を動かす合図を通知するなどの決まりがあるが、オペレータによってはこの決まりを守らなかったり、失念してしまうことがある。従って、前記のようにメンテナンス作業中にエンジンを始動する際には、認証パスワードを要求するようにすれば、メンテナンス作業関係者以外の者に車体を操作されるおそれがなくなり、メンテナンス作業時の安全性を確保することができる。なお、本実施の形態では、建設機械として油圧ショベルの例を上げたが、他にホイールローダやダンプトラック、ブルトーザなどであっても同様である。

１００…油圧ショベル（建設機械）
２００…油圧システム
３００…保守装置
１０…下部走行体
２０…上部旋回体
２５…モニター装置（保守モード設定手段、エンジン起動ロック手段、保守モード告知手段）
２５ｂ…表示部
２５ｃ…入力部
２６…ブザー装置（保守モード告知手段）
３０…制御コントローラ（異常検出手段、保守モード設定手段、エンジン起動ロック手段）
６０…情報コントローラ（異常情報出力手段）
６１…無線通信端末（異常情報出力手段）
Ｆ６…保守モードスイッチ

Claims

建設機械に搭載された機器の異常情報を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段で検出された前記機器の異常情報を出力する異常情報出力手段と、前記異常情報出力手段から出力された異常情報を記憶する記憶手段と、前記異常情報出力手段の出力及び前記記憶手段の記憶を制御する制御手段と、前記機器の保守作業を行うための保守モードを設定する保守モード設定手段と、前記保守モードが設定された状態のときにエンジンの起動をロックするエンジン起動ロック手段と、前記エンジンの起動ロックを解除するロック解除手段とを備え、
前記制御手段は、前記保守モードが設定されていないときは、前記異常検出手段で検出された異常情報を出力する処理及び前記記憶手段に記憶する処理を実行するとともに、前記保守モードの設定が継続している状態で前記ロック解除手段により前記エンジンの起動がロック解除されたときは、前記異常検出手段で検出された異常情報を出力する処理及び前記記憶手段に記憶する処理を実行しないことを特徴とする建設機械の保守装置。