JP2003213730A - 建設機械の電子制御システム - Google Patents
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Abstract
る近年の建設機械に対しても、十分な電子制御機能を発
揮する。 【解決手段】ガバナ制御装置17、車体制御装置23、
電気レバー制御装置33を有し、これらを互いに接続し
データの送受信を行う建設機械の電子制御システムにお
いて、ガバナ制御装置17に接続され汎用通信規格に沿
ったインターフェースに対応する汎用通信ライン40
と、車体制御装置23及び電気レバー制御装置33に接
続され上記汎用の通信規格とは異なる専用の通信規格に
沿ったインターフェースに対応する専用通信ライン39
と、汎用通信ライン40及び専用通信ライン39に接続
され、それら2系統のうち一方の通信ラインから受信し
た通信データを他方の通信ラインの通信規格に沿うよう
に変換し他方の通信ラインに送信する通信中継制御装置
100とを備える。
Description
機、油圧機器等を制御する複数の制御装置を共通の通信
ラインを介して互いに接続し、ネットワークを構成して
データの送受信を行う建設機械の電子制御システムに関
する。
用途化に対する要望が大きく、それに対処するために電
子制御化が進んでいる。そのため、それに係わる電子制
御システムは高速の演算が必要となり、高機能のマイク
ロコンピュータの使用が不可避となっている。この結
果、製造コストの増大や、システムの入出力信号が増加
することによる制御装置およびワイヤ・ハーネスの複雑
化といった問題が生じつつある。
建設機械の制御機能を機能単位に分けて機能単位毎に制
御装置(制御ユニット)を設ける一方、これらの制御装
置をネットワークで結ぶことによって、建設機械全体の
制御を行う制御装置を分散化することが検討されてい
る。例えば、特公平8−28911号公報には、エンジ
ン制御装置、ポンプ制御装置等、各機器毎に制御装置を
設けるとともに、それら制御装置間を単一の多重伝送シ
リアル通信回路で結合することによって双方向通信が可
能なネットワークを構成し、システムの拡張を容易にし
た建設機械の電子制御システムが開示されている。
下のような課題が存在する。
載する原動機(エンジン)及びその制御のためのエンジ
ン制御装置は、生産性の向上やコスト低減等の観点か
ら、通常の自動車用(トラック等)のものを使用してい
る場合が多い。
したのと同様に、性能向上等の要望によって建設機械よ
りも先行して古くから電子制御化が進んでいる。そし
て、例えばエンジン制御に関しては、主として故障診断
を目的として標準規格化された共通通信規格SAE J
1939が策定され、この汎用の通信規格に沿ったイン
ターフェースを備えたエンジン制御装置が使用されてい
る。したがって、近年の建設機械では、このような自動
車業界における汎用通信規格に沿ったインターフェース
を備えたエンジン及びエンジン制御装置を搭載して用い
る場合が多くなっている。
技術を適用した場合、上述したように単一の多重伝送シ
リアル通信回線にすべての制御装置が接続され相互に通
信する形態であることから、エンジン制御装置以外の他
の全ての制御装置も、エンジン制御装置と同様に上記汎
用の通信規格に沿ったインターフェースを備えることが
必要となる。
うな不都合が生じる。
に故障診断を目的として規定されたものであるため、自
動車での使用を想定して予め多くの通信データ識別子が
割り当て予約されている。しかしそれらの通信データ識
別子は建設機械用としては不要なものが多いばかりか、
逆に建設機械用として必要なものが不足している。な
お、独自の通信データを余剰の識別子に割り当てること
も許される構成となっているが、データ識別子は有限個
であって且つ既にその多くは割り当て済みのため、余剰
の識別子自体の数が少ない。このため、新たに建設機械
に必要な固有のデータを新たにデータ通信中に加える余
地が十分にない。
動車用に規定されたものである。しかしながら、建設機
械は、自動車と同様の走行機構及びその制御系のみなら
ず、例えば油圧ショベルではブーム、アーム、バケット
等からなるフロント装置、上部旋回体等の機構にそれら
を駆動する油圧駆動系、さらにそれらを制御する制御系
が存在し、自動車に比べて制御のために必要な通信デー
タの量が膨大である。このため、上記汎用の通信規格を
用いた場合、その規定された通信速度のままではその膨
大な量のデータを十分に通信することができず、建設機
械の電子制御用としては通信量が不足してしまう。
に、上記従来技術においては、近年の建設機械の電子制
御用としては十分に機能させることができない。
フェースを備える近年の建設機械に対しても、十分な電
子制御機能を発揮することができる建設機械の電子制御
システムを提供することにある。
るために、本発明は、原動機と、複数の作業装置と、前
記原動機の駆動力を用いて油圧動力を発生し前記作業装
置を駆動する複数の油圧機器とを備える建設機械に設け
られ、前記原動機を制御する原動機制御装置及び前記油
圧機器を制御する油圧機器制御装置のうち少なくとも一
方を含む複数の制御装置を有し、これら複数の制御装置
を互いに接続しデータの送受信を行う建設機械の電子制
御システムにおいて、前記複数の制御装置のうち特定の
ものに接続され、汎用の通信規格に沿ったインターフェ
ースに対応する汎用通信ラインと、前記複数の制御装置
のうち前記特定のもの以外のものに接続され、上記汎用
の通信規格とは異なる専用の通信規格に沿ったインター
フェースに対応する専用通信ラインと、前記汎用通信ラ
イン及び前記専用通信ラインに接続され、それら2系統
の通信ラインのうち一方の通信ラインから受信した通信
データを他方の通信ラインの通信規格に沿うように変換
し、前記他方の通信ラインに送信する通信中継制御装置
とを備える。
特定のもの、例えば原動機制御装置については、汎用の
通信規格に沿ったインターフェースに対応する汎用通信
ラインに接続する一方で、その他の制御装置について
は、汎用の通信規格とは異なる専用の通信規格に沿った
インターフェースに対応する専用通信ラインに接続す
る。そしてこれら規格の異なる通信ライン相互間でのデ
ータ通信のために通信中継制御装置を設け、これによっ
て一方の通信ラインから受信した通信データを他方の通
信ラインの通信規格に沿うように変換して送信するよう
にする。
ことにより、原動機制御装置側では従来通り例えば自動
車業界の汎用の通信規格に沿ったインターフェースを備
えた構成とする一方で、原動機制御装置以外の油圧機器
制御装置等に係わる専用通信ライン側では、汎用の通信
規格にとらわれることなく独自の専用通信規格とし、建
設機械の制御・情報収集等に最適な通信データの内容・
通信周期等を独自に定義して使用することができる。こ
の結果、本発明においては、汎用通信規格に沿ったイン
ターフェースを備える近年の建設機械に適用する場合で
あっても、十分な電子制御機能を発揮することができ
る。
は、原動機と、複数の作業装置と、前記原動機の駆動力
を用いて油圧動力を発生し前記作業装置を駆動する複数
の油圧機器とを備える建設機械に設けられ、前記原動機
を制御する原動機制御装置及び前記油圧機器を制御する
油圧機器制御装置のうち少なくとも一方を含む複数の制
御装置を有し、これら複数の制御装置を互いに接続しデ
ータの送受信を行う建設機械の電子制御システムにおい
て、前記複数の制御装置のうち特定のものに接続され、
汎用の通信規格に沿ったインターフェースに対応する汎
用通信ラインと、前記複数の制御装置のうち前記特定の
もの以外のものに接続され、上記汎用の通信規格とは異
なる専用の通信規格に沿ったインターフェースに対応す
る専用通信ラインと、前記汎用通信ライン及び前記専用
通信ラインに接続され、それら2系統の通信ラインから
受信した通信データを一旦格納する格納手段、及び、前
記2系統の通信ラインのうち一方の通信ラインから受信
され前記格納手段に格納された通信データに関する送信
要求が他方の通信ラインを介して受信されたとき、その
格納されている通信データを前記他方の通信ラインの通
信規格に沿うように変換して出力する変換手段を備えた
通信管理制御装置とを有する。
制御装置やモニタ装置等からの通信データをすべて集約
して格納し一元管理することが可能となる。したがっ
て、通信管理制御装置を介しデータ送信側の処理とデー
タ受信側の処理を独立させることができる。すなわちデ
ータ送信側は自らの通常の制御周期の中でデータを通信
管理制御装置側に送信すれば足り、データ受信側は自ら
の通常の制御周期の中でデータ送信要求を通信管理制御
装置側に送信し通信管理制御装置からデータを受け取る
だけで足りる。この結果、各制御装置における処理ステ
ップ数を減少することができる。また、例えばデータ送
信側ではデータ受信側からのデータ送信要求の割り込み
に応じる形でデータを送信する必要は全くなくなるの
で、送信要求割り込み発生による処理低下を防ぐことが
できる。またデータ受信側ではデータ送信要求を送って
から実際にデータが送られてくるまでの遅れ時間が短縮
されるので通信データ待ちによる処理低下を防ぐことが
できる。以上のようにして、各制御装置における通信処
理負担及び制御処理負担を大きく低減することができ
る。
において、前記複数の制御装置は前記原動機制御装置と
前記油圧機器制御装置との両方を含み、前記汎用通信ラ
インは前記原動機制御装置に接続され、前記専用通信ラ
インは前記油圧機器制御装置に接続されている。
(3)のいずれか1つにおいて、前記専用通信ラインに
接続され、建設機械の運転状況を監視するための少なく
とも1つのモニタ装置を設ける。
(4)のいずれか1つにおいて、建設機械の運転状態に
係わる状態量を検出する複数のセンサをさらに備え、前
記制御装置又は前記モニタ装置のうち少なくとも1つ
は、前記センサからの検出信号を収集する収集手段を備
える。
いて、前記検出信号を収集する制御装置又はモニタ装置
は、その収集した検出信号に基づき、建設機械の各部位
の稼動情報データ又は故障情報データを作成する情報作
成手段を備える。
を用いて説明する。
より説明する。
圧ショベルの電子制御システムを、油圧ショベル及びこ
れに搭載される油圧システムと共に示す図である。この
図1において、1は油圧ショベルであり、この油圧ショ
ベル1は、下部走行体2、下部走行体2上に旋回可能に
設けれられた上部旋回体3、上部旋回体3上に構成され
た原動機14や油圧ポンプ18等の収納室4、上部旋回
体3の後部に設けたカウンタウエイト5、上部旋回体3
の前部左側に設けられた運転室6、上部旋回体3の前部
中央に設けられた掘削作業装置7を備えている。
可能に設けられたブーム8と、このブーム8の先端に回
動可能に設けられたアーム9と、このアーム9の先端に
回動可能に設けられたバケット10と、ブーム8を俯仰
動させるブーム操作用の油圧シリンダ11と、アーム9
を回動させるアーム操作用の油圧シリンダ12と、バケ
ット10を回動させるバケット操作用の油圧シリンダ1
3とで構成されている。
その回転速度をある範囲に維持するための電子式のガバ
ナ装置15を備えている。原動機(以下、適宜「エンジ
ン」という)14の目標回転数Nrはスロットルダイヤ
ル16により設定される。ガバナ装置15はエンジン1
4の実回転数を検出する機能を有している。
転駆動される。また、油圧ポンプ18は可変容量型のポ
ンプであり、その吐出量を変える斜板19を備え、この
斜板19には吐出量調整装置20が連結されている。ま
た、斜板19の傾転角を検出する斜板位置検出器21及
び油圧ポンプ18の吐出圧力を検出する圧力検出器22
が設けられている。
けられ、この制御装置17はスロットルダイヤル16か
らの目標回転数Nrとガバナ装置15で検出された実回
転数Neの各信号を入力し、それらの値に基づいて所定
の演算を行い、実回転数Neが目標回転数Nrに一致す
るようにガバナ装置15に制御信号Rを出力する。
けられ、この車体制御装置23は、圧力検出器22によ
って検出された油圧ポンプ18の吐出圧力Pdと斜板位
置検出器21によって検出された斜板19の傾転角θの
各信号を入力し、それらの値に基づいて所定の演算を行
い、油圧ポンプ18の吐出量調整装置20に斜板19の
制御信号Tを出力する。
操作用のシリンダ12、バケット操作用のシリンダ13
はそれぞれ制御弁24,25,26を介して油圧ポンプ
18に接続され、制御弁24,25,26により油圧ポ
ンプ18から各シリンダ11,12,13に供給される
圧油の流量及び方向が調整される。
る電気レバー方式の操作レバー27,28,29が設け
られ、各操作レバー27,28,29にレバー信号発生
部30,31,32が連結され、これらのレバー信号発
生部30,31,32は各操作レバー27,28,29
の操作量に対応した電気信号を操作信号X1,X2,X
3として出力する。
御装置33に入力され、この制御装置33は操作信号X
1,X2,X3に基づいて所定の演算処理を行い、各制
御弁24,25,26の操作部24L,24R,25
L,25R,26L,26Rに制御信号を出力する。
測するための油圧センサ41、エンジンの冷却用水を冷
却するラジエータ51に備えられた水温センサ42が備
わり、これらのセンサの検出するエンジンオイル圧力
(エンジン油圧)Poil、冷却水温Twの各信号はガバ
ナ制御装置17へ入力され、エンジン14の異常状態監
視のために用いられる。
ベル1の各機器の状態をモニタリングするためのセンサ
類が設置されている。本実施の形態では、燃料残量を計
測する燃料レベルセンサ43、及び油圧回路に備わるフ
ィルタ50の目詰まりを検知するための圧力センサ44
が設置されており、これらセンサのの検出する燃料レベ
ルFuel、フィルタ圧力Pfltの各信号は車体情報モニタ
装置45に入力される。車体情報モニタ装置45は、運
転室6内に備わる計器パネル52上にそれらの情報をメ
ータあるいは警報ランプなどの形態で表示する。
1の稼動状況を記憶する稼動情報モニタ装置46が備わ
り、車体情報モニタ装置45及びガバナ制御装置17が
出力した信号を通信で受け、これらを処理することで、
油圧ショベル1の稼動時間、稼動状態を時系列的に、あ
るいは統計的に計測し、記憶する。例えばメンテナンス
の際にこの稼働情報データを収集したいときは、例えば
このモニタ装置46にパーソナルコンピュータ(PC)
53などの外部機器(外部情報端末)を接続して出力す
ることができる。なおこのとき、各センサあるいは制御
装置17,23,33若しくはモニタ装置45,46自
体の故障の有無を判定する機能をモニタ装置46に持た
せることができ、上記稼動情報データのみならずこの故
障情報データもパソコン53等に出力可能としてもよ
い。
して、データ通信のための共通バスとして、車体制御装
置23、電気レバー制御装置33、車体情報モニタ装置
45、及び稼動情報モニタ装置46に接続され、制御デ
ータ及びモニタデータを通信するための独自規格の通信
ライン39と、ガバナ制御装置17に接続された共通規
格通信ライン40との2系統が設けられ、さらにこれら
通信ライン39,40の間を中継するように通信中継制
御装置100が接続されている。
例えば自動車業界において主として故障診断を目的とし
て標準規格化された共通通信規格SAE J1939の
通信規格に沿ったインターフェースを備えており、これ
に対応して、通信ライン40は、共通通信規格(汎用通
信規格)に沿ったインターフェースに対応するものとな
っている。
装置45,46は上記ガバナ制御装置17と異なり、建
設機械に適合するように独自の(専用の)通信規格に沿
ったインターフェースを備えており、これに対応して通
信ライン39は独自通信規格(専用通信規格)に沿った
インターフェースに対応するものとなっている。
46は通信ライン39を介して制御に必要とする信号
(制御データ、モニタデータ等)を相互に送受信すると
ともに、通信中継制御装置100における変換機能(後
述)によって、通信ライン40を介してガバナ制御装置
17とも必要な信号を相互に送受信するようになってい
る。
表す機能ブロック図である。この図2において、制御装
置17は、スロットルダイヤル16からの目標回転数信
号Nr、油圧センサ41からのエンジン油圧Poil、水
温センサ42からの冷却水温Twの各信号を切換え、A
/D変換器171へ出力するマルチプレクサ170、マ
ルチプレクサ170から受け取ったアナログ信号をデジ
タル信号に変換するA/D変換器171、ガバナ装置1
5からの実回転数Neの信号(パルス信号)を入力する
カウンタ175、ROM173に記憶された制御手順の
プログラムや制御に必要な定数に従って制御装置17全
体を制御する中央演算処理装置(CPU)172、CP
U172の行う制御手順のプログラムや制御に必要な定
数を格納するリードオンリーメモリー(ROM)17
3、演算結果あるいは演算途中の数値を一時記憶するラ
ンダムアクセスメモリ(RAM)174、デジタル信号
ををアナログ信号に変換するD/A変換器178、D/
A変換器からの信号をガバナ装置15へ出力するための
増幅器1780、通信ライン40を介した通信を制御す
る通信制御部176で構成される。
表す機能ブロック図である。この図3において、制御装
置23は、圧力検出器22の吐出圧力Pdと斜板位置検
出器21からの斜板傾転角θの各信号を切換てA/D変
換器231へ出力するマルチプレクサ230、マルチプ
レクサから入力したアナログ信号をデジタル信号に変換
するA/D変換器231、中央演算処理装置(CPU)
232、制御手順のプログラムや制御に必要な定数を格
納するリードオンリーメモリー(ROM)233、演算
結果あるいは演算途中の数値を一時記憶するランダムア
クセスメモリ(RAM)234、油圧ポンプ18の斜板
19の制御信号Tを駆動信号増幅器2390を介して斜
板位置調節部20へ出力するインターフェース(I/
O)239、通信ライン39を介した通信を制御する通
信制御部236で構成される。
構成を表す機能ブロック図である。この図4において、
制御装置33は、操作レバー27,28,29のレバー
信号発生部30,31,32からの操作信号X1,X
2,X3を切換えA/D変換器331へ出力するマルチ
プレクサ330、マルチプレクサ330から入力したア
ナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器33
1、ROM333に記憶された制御手順のプログラムや
制御に必要な定数に従い制御装置全体を制御する中央演
算処理装置(CPU)332、制御手順のプログラムや
制御に必要な定数を格納するリードオンリーメモリー
(ROM)333、演算結果あるいは演算途中の数値を
一時記憶するランダムアクセスメモリ〈RAM)33
4、コントロールバルブ24,25,26に備えられた
電磁比例弁24R,24L,25R,25L,26R,
26Lへの駆動信号を増幅器3390〜3395を介し
て出力するデジタルの駆動信号をアナログ信号に変換す
るD/A変換器339、通信ライン39を介した通信を
制御する通信制御部336で構成される。
表す機能ブロック図である。この図5において、モニタ
装置45は、圧力センサ44からのフィルタ圧力Pfl
t、燃料レベルセンサ43からの燃料レベルFuelの各信
号を切換てA/D変換器451へ出力すマルチプレクサ
450、マルチプレクサから入力したアナログ信号をデ
ジタル信号に変換するA/D変換器451、ROM45
3に記憶されたモニタリング手順のプログラムや演算に
必要な定数に従いモニタ装置全体を制御する中央演算処
理装置(CPU)452、モニタリング手順のプログラ
ムや演算に必要な定数を格納するリードオンリーメモリ
ー(ROM)453、演算結果あるいは演算途中の数値
を一時記憶するランダムアクセスメモリ(RAM)45
4、燃料レベルFuel、フィルタ圧力Pfltの各信号、あ
るいは他の制御装置、モニタ装置から入力した信号に従
い計器パネル52ヘ出力するインターフェース(I/
O)458、通信ライン39を介した通信を制御する通
信制御部457で構成される。
構成を表す機能ブロック図である。この図6において、
モニタ装置46は、ROM463に記憶されたモニタリ
ング手順のプログラムや演算に必要な定数に従いモニタ
装置全体を制御する中央演算処理装置(CPU)46
2、モニタリング手煩のプログラムや演算に必要な定数
を格納するリードオンリーメモリー(ROM)463、
演算結果あるいは演算途中の数値を一時記憶するランダ
ムアクセスメモリ(RAM)464、ガバナ制御装置1
7、モニタ装置45から入力した信号に従い処理された
モニタリングデータを記憶する書き込み可能な不揮発性
メモリ(EEPROM)4602、現在時刻を出力する
リアルタイムクロック(RTC)4603、通信ライン
39を介した通信を制御する通信制御部467、EEP
ROM4602に記憶されたモニタリングデータをPC
53などの外部機器へ通信するための外部通信制御部4
601で構成される。
成を表す機能ブロック図である。この図7において、通
信中継制御装置100は、ROM103(後述)に記憶
された制御手順のプログラムや制御に必要な定数に従っ
て制御装置100全体を制御する中央演算処理装置(C
PU)102、CPU102の行う制御手順のプログラ
ムや制御に必要な定数を格納するリードオンリーメモリ
ー(ROM)103、演算結果あるいは演算途中の数値
を一時記憶するランダムアクセスメモリ(RAM)10
4、通信ライン39を介した通信を制御する通信制御部
106、通信ライン40を介した通信を制御する通信制
御部107で構成される。
ついて説明する。図8は、通信ライン39,40を介し
て通信するデータの一例を表す図である。この図8にお
いて、「IDNo.」は個々のデータにつけられる識別
番号である。また○印は各制御装置又はモニタ装置の送
信するデータを示しており、●印は各制御装置又はモニ
タ装置の受信データを示している。
しては、目標エンジン回転数Nr及び実エンジン回転数
Neがガバナ制御装置17から送信され通信ライン40
を経て通信中継制御装置100で変換された後に通信ラ
イン39を経て車体制御装置23にて受信される。また
操作信号X1,X2,X3が電気レバー制御装置33から
送信され通信ライン39を経て車体制御装置23にて受
信される。
エンジン回転数Ne、エンジン油圧Poil、及びエンジン
冷却水温Twが、ガバナ制御装置17から送信され通信
ライン40を経て通信中継制御装置100で変換された
後に通信ライン39を経て車体情報モニタ装置45及び
稼働情報モニタ装置46にて受信される。またフィルタ
圧力Pflt及び燃料レベルFuelが、車体情報モニタ装置
45から送信され通信ライン39を経て稼働情報モニタ
装置46にて受信される。
ータを受信する制御装置又はモニタ装置側がそのデータ
を利用したい間隔、つまりデータを更新したい時間間隔
を示している。この周期はそのデータが制御上、あるい
はモニタリングで必要とされる、あるいはデータの変化
速度を鑑みて決定される。例えば、ガバナ制御装置17
から車体制御装置23にて受信するエンジン14の目標
回転数Nrは一度設定されればほとんど変化しないこと
から50mS程度の周期で十分であるが、車体制御装置
23にて受信するエンジン14の実回転数Neはその変
化速度から20mSの周期が必要となる。また、電気レ
バー制御装置33から車体制御装置23にて送信する操
作信号X1,X2,X3は制御装置23における油圧ポ
ンプの目標傾転角θrの演算に必要であるため、その周
期は10mS程度が必要となる。
部176の構成の一例を示す機能ブロック図である。こ
の図9において、図1及び図2に示す符号と同符号のも
のは同一部分を示す。通信制御部176はデータに付加
されたIDNo.と同じ番号でデータを管理する記憶場
所を有するメモリ80と、通信コントローラ81と、制
御装置17内のCPU172に接続するデータライン8
2と、受信時において通信コントローラ81からCPU
172に受信割り込み信号を送る割り込み信号ライン8
3と、通信コントローラ81と通信ライン40とを接続
する受信ライン84及び送信ライン85で構成されてい
る。
装置23,33及びモニタ装置45,46内の他の通信
制御部236,336,457,467もほぼ同様に構
成されている。
る。図8で説明したように、各データは受信側が必要と
する所定の周期に従った送信が必要であり、データによ
って10msec程度から1sec程度まで周期に大きなばら
つきがある。そこで、本実施形態においては、周期10
〜100msecのデータ送受信、すなわちガバナ制御装置
17→通信中継制御装置100→車体制御装置23と通
信される目標エンジン回転数Nr及び実エンジン回転数
Neや、電気レバー制御装置33→車体制御装置23と
通信される操作信号X1,X2,X3や、ガバナ制御装置
17→通信中継制御装置100→車体情報モニタ装置4
5及び稼働情報モニタ装置46と通信される実エンジン
回転数Neは、送信側から当該周期ごとに自動的に送信
するようにしている(詳細は後述)。
すなわちガバナ制御装置17→通信中継制御装置100
→車体情報モニタ装置45及び稼働情報モニタ装置46
と通信されるエンジン油圧Poil及びエンジン冷却水温
Twや、ガバナ制御装置17→車体情報モニタ装置45
及び稼働情報モニタ装置46と通信されるフィルタ圧力
Pflt及び燃料レベルFuelは、受信側からの送信要求に
応じて送信側から送信するようにしている。
り) まず、上記した周期ごとの自動送受信の方法について説
明する。一例として、ガバナ制御装置17から車体制御
装置23へ目標エンジン回転数Nrを通信する場合を例
にとり、最初にこの場合におけるガバナ制御装置17側
のデータの送信方法を説明する。
マ(図示せず)により一定時間毎、例えば1msec毎にタ
イマ割り込みを発生し、メイン処理(後述)を中断して
タイマ割り込み処理プログラムを起動する。図10は、
このタイマ割り込み処理プログラムを表すフローチャー
トである。この図10を用いて以下その処理手順の詳細
を説明する。
たカウンタをインクリメント(+1)する。つまりこの
STEPでタイマ割り込みが発生する毎に各カウンタを
更新していく。例えばタイマ割り込みが1msec毎に実行
されるのであれば各カウンタは1msec毎に更新される。
図8に示したデータ毎の送信周期に一致したか判定す
る。一致していない場合はそのままタイマ割り込み処理
を終了してメイン処理へ戻る。STEP5020でカウ
ンタ値が周期と一致したと判断された場合はSTEP5
030以降へ処理が移る。
のカウンタ値をクリア(0)にする。
ータを通信制御部176のメモリ80上のIDNoに相
当する記憶場所に書き込む。
信処理を行わせるために通信コントローラ81の通信要
求フラグをセットする。このSTEPが終了すると、タ
イマ割り込み処理を終え、メイン処理へ戻る。このと
き、例えば、図8に示されているガバナ制御装置17の
送信データ中、目標エンジン回転数Nrは通信周期が5
0msecなので、このタイマ割り込み処理を50回行う毎
にカウンタ値が周期と一致してSTEP5030〜50
50が実行されることとなる。
9に示した通信制御部176内の通信コントローラ81
が所定の送信処理を行い、制御データを通信ライン40
ヘ送信する。図11は、この通信コントローラ81の送
信処理動作の内容を表すフローチャートであり、この図
11を用いて以下その処理手順の詳細を説明する。
内の送信要求フラグがセットされたかを監視し、セット
されたら処理をSTEP6020へ進める。
書き込まれたメモリ80内の記憶場所のデータを読み出
す。
憶場所に相当するIDを付加する。
40の空き状態を監視し、空いていたらSTEP605
0へ処理を進める。
を時系列のシリアルデータに変換してデータパケット化
し、通信ライン40ヘ送信する。
要求を受け付けられるように通信コントローラ81内の
送信要求フラグをリセットする。
び変換方法を説明する。図12は、通信中継制御装置1
00が行う処理を表すフローチャートである。この図1
2を用いて以下その処理手順の詳細を説明する。
で、共通規格の通信ライン40から送信されてくる全て
のデータを含むデータパケットを読み込む。
で、読み込んだデータパケットのうちIDNo.がCP
U102により予め設定されているIDNo.のものを
抽出する。
したデータからIDNoを取り、データを、独自(専
用)の規格様式に沿うようにデータパケットに付加され
る制御情報やデータサイズ、通信周期等を変換する。
したデータに、当初付与されていたIDに相当するID
を付加する。
で、独自規格の通信ライン39の空き状態を監視し、空
いていたらSTEP6560へ処理を進める。
で、IDを付加したデータを時系列のシリアルデータに
変換してデータパケット化し、通信ライン39ヘ送信す
る。
説明する。図13は、車体制御装置23内の通信制御部
236において通信コントローラ81が行う処理を表す
フローチャートである。この図13を用いて以下その処
理手順の詳細を説明する。
39から送信されてくる全てのデータを含むデータパケ
ットを読み込む。
ットのうちIDNo.が通信コントローラ81にCPU
232により予め設定されているIDNo.のものを抽
出する。
DNoを取り、IDNoに相当するメモリ80内の記憶
場所に書き込む。
信が完了したことを知らせるために通信コントローラ8
1内の受信割り込みフラグをセットし、CPU232に
対して受信割り込み信号を発生する。
コントローラ81からの受信割り込み信号を受け、メイ
ン処理(後述)を中断して受信割り込み処理を行う。図
14は、この受信割り込み処理を表すフローチャートで
ある。この図14を用いて以下その処理手順の詳細を説
明する。
メモリ80上のIDNoに相当する所定の記憶場所から
データを読み出し、RAM234へ書き込む。
内の受信割り込みフラグをリセットする。以上説明した
ようにして、例えばガバナ制御装置17で50msec毎に
送信した目標エンジン回転数Nrは、通信中継制御装置
100にてデータが送信されてくる周期で変換された
後、車体制御装置23において同じ周期で受信処理が行
われる。図15は、以上の目標エンジン回転数Nrの通
信の全体の流れを概略的にSTEP1001〜STEP
1007としてまとめた処理フローである。
制御装置23へ50msec毎に送信される目標エンジン回
転数Nrを例にとって説明したが、ガバナ制御装置17
から車体制御装置23へ送信される実エンジン回転数N
eについても、周期が20msec毎であること以外は同様
の処理が行われる。
継制御装置100→車体制御装置23のデータ通信を例
にとって説明したが、変換を伴う他のデータ通信、例え
ば実エンジン回転数Neがガバナ制御装置17→通信中
継制御装置100→車体情報モニタ装置45及び稼動情
報モニタ装置46へ周期100msecで通信される場合
も、同様の処理、動作により通信ライン40,39を介
したデータの送受信を行う。なお、通信中継制御装置1
00は、共通規格の通信ライン40側から独自規格の通
信ライン39側への変換のみならず、その逆の変換も可
能であることは言うまでもない。すなわち、独自規格の
通信ライン39に接続された制御装置23,33および
モニタ装置45,46から出力される独自通信規格に準
ずる通信データのうち、共通規格の通信ライン40上の
制御装置17において必要なデータを、共通規格に沿う
ようにデータパケットに付加される制御情報やデータサ
イズ、通信周期等を変換し、通信ライン40上に送信す
る機能も備えている。
あり) 上記(1)は、送信側から所定周期毎に自動的に送信す
る場合を例にとって説明したが、前述したように、ガバ
ナ制御装置17→通信中継制御装置100→車体情報モ
ニタ装置45及び稼働情報モニタ装置46と通信される
エンジン油圧Poil及びエンジン冷却水温Twは、必要と
される周期が比較的長いことから、受信側からの送信要
求に応じて送信側から送信するようにしている。この場
合、ガバナ制御装置17は車体情報モニタ装置45及び
稼動情報モニタ装置46の通信制御部457,467か
らの送信要求に応じて送信処理を行うこととなり、具体
的にはガバナ制御装置17内のCPU172が上記送信
要求に応じて割り込みを発生し、メイン処理(後述)を
中断して送信要求割り込み処理プログラムを起動する。
グラムを表すフローチャートであり、図10と同等の手
順には同一の符号を付している。この場合、詳細な説明
や図示は省略するが、車体情報モニタ装置45の通信制
御部457(又は稼動情報モニタ装置46の通信制御部
467、以下同様)から例えば1sec周期でガバナ制御
装置17に対するエンジン油圧Poil(又はエンジン冷
却水温Tw、以下同様)の送信要求指令信号が独自規格
の通信ライン39に出力され、通信中継制御装置100
のCPU102にて、その送信要求指令信号を、共通規
格の通信ライン40における送信要求指令信号として適
合するように変換した後、ガバナ制御装置17の通信制
御部176にて受信される。
れると、図16に示す割り込み処理プログラムが起動
し、まず、前述した図10と同様のSTEP5040に
おいて、送信データを通信制御部176のメモリ80上
のIDNoに相当する記憶場所に書き込む。
御部176に送信処理を行わせるために通信コントロー
ラ81の通信要求フラグをセットする。このSTEPが
終了すると、タイマ割り込み処理を終え、メイン処理へ
戻る。
この割り込み処理が行われSTEP5040及びSTE
P5050が実行されることとなる。
すると、前述の(1−1)と同様、ガバナ制御装置17
の通信制御部176内の通信コントローラ81が所定の
送信処理を行い、制御データを共通規格の通信ライン4
0ヘ送信する。この処理内容は、前述の図11のフロー
に示したものと同様のもので足りるので、説明を省略す
る。そして、これに対応して通信中継制御装置100に
て中継・変換処理を行うが、これについても前述の図1
2のフローに示したものと同様で足りるので、説明を省
略する。さらに、最後に車体情報モニタ装置45の通信
制御部457にて行う受信処理も、前述の図13及び図
14のフローに示したものと同様のもので足りるので、
説明を省略する。
信の全体の流れを概略的にSTEP1501〜STEP
1514としてまとめた処理フローである。
共通規格の通信ライン40を介し通信中継制御装置10
0で規格に対応した変換を行った後、独自規格の通信ラ
イン39を介し車体制御装置23や車体情報モニタ装置
45等にデータ通信を行う場合であったが、共通規格の
通信ライン40を介した制御装置23,33及びモニタ
装置45,46相互間では、通信中継制御装置100に
よる変換を介さない直接のデータ送受信となる。
が比較的短い電気レバー制御装置33→車体制御装置2
3と通信される操作信号X1,X2,X3については、送
信側から当該周期ごとに自動的に送信するようにすれば
よい。この場合、電気レバー制御装置33内のCPU3
32にて図10に示したフローと同様のタイマ割り込み
処理プログラムを行った後、通信制御部336内の通信
コントローラ81が図11に示したフローと同様の(但
しSTEP6040の「共通規格の通信ライン」を「独
自規格の通信ライン」と読み替える)送信処理手順を行
う。そしてこれに応じて車体制御装置23の通信制御部
236の通信コントローラ81では図13に示したフロ
ーと同様の受信処理手順を行った後、これに応じてCP
U23で図14に示したフローと同様の受信割り込み処
理を行えば足りる。
装置17→車体情報モニタ装置45及び稼働情報モニタ
装置46と通信されるフィルタ圧力Pflt及び燃料レベ
ルFuelについては、さらに、上記(1)と同様にし
て、受信側からの送信要求に応じて送信側から送信する
ようにすればよい(詳細な説明は省略)。
ニタ装置45,46のメイン処理について説明する。
図18を用いて説明する。
73に格納された制御プログラムを表すフローチャート
である。ROM173は電源ON時にこの制御プログラ
ムを起動し、次のような処理を行う。
をROM173から読み込む。
スロットルダイヤル16からの目標回転数Nr、エンジ
ン油圧Poil、冷却水温Twの各信号を読み込む。
エンジン14の実回転数Neの信号をカウンタ175を
介して入力する。
転数Neが一致するようにガバナ装置15に制御信号R
を出力し、エンジン14の回転数が制御がされる。
す。
19を用いて説明する。
3に格納された制御プログラムを表すフローチャートで
ある。ROM233は電源ON時にこの制御プログラム
を起動し、次のような処理を行う。
をROM233から読み込む。
圧力検出器22からの吐出圧力Pd及び斜板位置検出器
21からの斜板傾転角θの各信号を読み込む。
継制御装置100での変換を介しガバナ制御装置17か
ら取得したNr,Neの通信データを用いエンジン14
の負荷状態を演算する。
イン39を介し電気レバー制御装置33から直接取得し
たX1,X2,X3の通信データを用い油圧ポンプ18
に要求される圧油の吐出量を演算する。
プの要求吐出量を基にエンジンの負荷状態、及びPdか
ら油圧ポンプが可能な吐出量を演算し、その吐出量から
目標傾転角θrを計算する。
傾転角θが一致するように斜板位置調節部20に制御信
号を出力し、油圧ポンプ18の斜板19の傾転角を制御
する。
す。
理を図20を用いて説明する。
M333に格納された制御プログラムを表すフローチャ
ートである。ROM333は電源ON時にこの制御プロ
グラムを起動し、次のような処理を行う。
をROM333から読み込む。
介し、操作レバー27,28,29からの操作信号X
1,X2,X3を読み込む。
X3に応じたバルブ操作量の演算を行う。
増幅器3390〜3395を介してコントロールバルブ
を駆動する比例弁24R〜26Lへ操作指令を出力し、
STEP3302へ戻る。
理を図21を用いて説明する。
M453に格納された制御プログラムを表すフローチャ
ートである。ROM453は電源ON時にこの制御プロ
グラムを起動し、次のような処理を行う。
介してフィルタ圧力Pflt、燃料レベルFuelの各信号を
入力する。
まりを判定し、警報信号Wfltを設定する。
て、前述したように通信中継制御装置100での変換を
介し通信ライン39より入力したエンジン14の実回転
数、エンジン油圧Poil、及び冷却水温Twと、先にS
TEP4501で入力した燃料レベルFuel、警報信号
Wfltの各値を計器パネルに表示する。
理を図22〜図30を用いて説明する。
M463に記憶されている制御プログラムを表すフロー
チャートである。
ラムがスタートすると、ブロック9000の初期値設定
が行われる。ここでは、後のブロック9100〜940
0で使用されるエンジン稼動フラグ、エンジン油圧異常
フラグ、フィルタ圧力異常フラグ、燃料残量警告フラグ
をOFF状態に設定する。
録処理が行われる。その処理の詳細を図23に示す。以
下、図23に従ってブロック9100の処理を説明す
る。
通信中継制御装置100での変換を介し通信ライン39
から受信したエンジン14の実回転数(エンジン回転
数)Neがエンジンの稼動判定回転数N0より大きいか
判定する。NeがN0より大きい場合、処理はSTEP
9102へ進む。NeがN0より小さい場合はSTEP
9106へ進む。この場合の稼動判定回転数N0は例え
ばエンジン14のアイドル回転数よりやや低いところに
設定しておく。
稼動判定回転数N0より大きい場合、前回この処理が行
われたときにエンジン14が稼動していたか否かを示す
エンジン稼動フラグがON(稼動していたの意味)かど
うか判定する。ONであった場合、前回と状態の変化が
無いということなのでブロック9100の処理は終了す
る。OFFであった場合、処理はSTEP9103へ進
む。初期状態ではこのエンジン稼動フラグはOFFなの
で、必ずSTEP9103へ進む。
ONにし、エンジン14が稼動したことを示す。
在時刻を読み込む。
にエンジンスタート時刻を記録する。EEPROM内で
は例えば図24に示したエンジン稼動記録のように
「年、月、日、時刻、START」の形で記録する。そ
してブロック9100を終了する。
1でエンジン14の実回転数Neが稼動判定回転数N0
より小さいと判定された場合、STEP9106が実行
される。ここではエンジン稼動フラグがOFFであった
か判定する。OFFであった場合は前回と変化が無いと
言うことなのでブロック9100の処理は終了する。エ
ンジン稼動フラグがONであった場合、処理はSTEP
9107へ進む。
OFFにし、エンジンが停止したことを示す。
在時刻を読み込む。
にエンジンストップ時刻を記録する。先に示したように
EEPROM内では例えば図24に示したエンジン稼動
記録のように「年、月、日、時刻、STOP」の形で記
録する。
602のエンジン稼動記録に記憶されている最新のエン
ジンスタート時間を読み出し、その時刻と今回のエンジ
ンストップ時刻の差で稼動時間を演算する。図24の例
では最新のエンジンスタート時間は2000年1月28
日、AM9時10分であり、今回のエンジンストップ時
刻が2000年1月28日、PM4時30分なのでその
差は7時間20分となる。この時間がエンジン14が稼
動していた時間である。
02内に記憶されているエンジン累積稼動時間を読み出
し、STEP9110で演算した稼動時間を加算して再
度EEPROM4602内のエンジン累積稼動時間に記
憶する。そしてブロック9100を終了する。
ック9200を実行する。図25は、ブロック9200
の詳細手順を表すフローチャートである。以下、図25
に従ってブロック9200を説明する。
稼動中であるかをエンジン稼動フラグがONになってい
るかどうかで判定する。エンジン14が稼動していない
(エンジン稼動フラグがOFFの)の場合はブロック9
200を終了する。エンジン稼動中であればSTEP9
202へ処理を進める。
御装置17から通信中継制御装置100での変換を経て
通信ライン39を介し受信したエンジン油圧Poilが異
常判定圧力P0より低いか判定する。低い場合は異常で
あると判定し、STEP9203へ処理を進める。エン
ジン油圧Poilが異常判定圧力P0より高い場合は、正
常と判断してSTEP9207へ処理を進める。
常と判断された場合、現在のエンジン油圧異常フラグが
ONであるか判定する。ONであった場合は異常状態が
継続しているのでそのままブロック9200を終了す
る。エンジン油圧異常フラグがONでない、つまり、O
FFであると判断されるとSTEP9204へ処理を進
める。
グをONにする。
在時刻を読み出す。
に図24に示すようにEEPROM内のエンジン油圧異
常の記憶場所にエンジン油圧異常発生時刻を「年、月、
日、時、分 ON」の形式で記憶する。そして、ブロッ
ク9200を終了する。
は初期値設定9000でエンジン油圧異常フラグはOF
Fに設定される。従って、起動してから最初のエンジン
油圧異常が発生した時点でSTEP9202−9203
−9204−9205−9206の処理が行われ、エン
ジン油圧異常フラグがONになる。
2においてエンジン油圧に異常が無い(Poil≧P0)
と判断された場合、エンジン油圧異常フラグがOFFか
判定する。OFFであればエンジン油圧が正常な状態が
継続しているのでそのままブロック9200を終了す
る。エンジン油圧異常フラグがOFFでない、つまり、
前回の処理サイクルまでエンジン油圧異常が起きていた
場合はSTEP9208へ処理を進める。
グをOFFにする。
在時刻を読み出す。
に図24に示すようにEEPROM内のエンジン油圧異
常の記憶場所にエンジン油圧異常解除時刻を「年、月、
日、時、分 OFF」の形式で記憶する。そして、ブロ
ック9200を終了する。
発生または解除される毎に図24に示したようにEEP
ROM4602に記録していく。
ック9300を実行する。図26は、ブロック9300
の詳細手順を表すフローチャートである。以下、図26
に従ってブロック9300を説明する。
稼動中であるかをエンジン稼動フラグがONになってい
るかどうかで判定する。エンジン14が稼動していない
(エンジン稼動フラグがOFFの)の場合はブロック9
300を終了する。エンジン稼動中であればSTEP9
302へ処理を進める。
39を介し車体情報モニタ装置45から直接受信したフ
ィルタ圧力Pfltが異常判定圧力P1より高いか判定す
る。高い場合は異常であると判定し、STEP9303
へ処理を進める。フィルタ圧力Pfltが異常判定圧力P
1より低い場合は、正常と判断してSTEP9307へ
処理を進める。
常と判断された場合、現在のフィルタ圧力異常フラグが
ONであるか判定する。ONであった場合は異常状態が
継続しているのでそのままブロック9300を終了す
る。フィルタ圧力異常フラグがONでない、つまり、O
FFであると判断されるとSTEP9304へ処理を進
める。
グをONにする。
在時刻を読み出す。
に図24に示すようにEEPROM内のフィルタ圧力異
常の記憶場所にフィルタ圧力異常発生時刻を「年、月、
日、時、分 ON」の形式で記憶する。そして、ブロッ
ク9300を終了する。
は初期値設定9000でフィルタ圧力異常フラグはOF
Fに設定される。従って、起動してから最初のフィルタ
圧力異常が発生した時点でSTEP9302−9303
−9304−9305−9306の処理が行われ、フィ
ルタ圧力異常フラグがONになる。
2においてフィルタ圧力に異常が無い(Pflt<P1)
と判断された場合、フィルタ圧力異常フラグがOFFか
判定する。OFFであればフィルタ圧力が正常な状態が
継続しているのでそのままブロック9300を終了す
る。フィルタ圧力異常フラグがOFFでない、つまり、
前回の処理サイクルまでフィルタ圧力異常が起きていた
場合はSTEP9308へ処理を進める。
グをOFFにする。
在時刻を読み出す。
に図24に示すようにEEPROM内のフィルタ圧力異
常の記憶場所にフィルタ圧力異常解除時刻を「年、月、
日、時、分 OFF」の形式で記憶する。そして、ブロ
ック9300を終了する。
発生または解除される毎に図24に示したようにEEP
ROM4602に記録していく。
ック9400を実行する。図27はブロック9400の
詳細手順を表すフローチャートである。以下、図27に
従ってブロック9400を説明する。
39を介し車体情報モニタ装置45より直接受信した燃
料レベルFuelが警告判定値F0より低いか判定する。
低い場合は警告状態(燃料不足)であると判定し、ST
EP9402へ処理を進める。燃料レベルFuelが警告
判定値F0より高い場合は、正常と判断してSTEP9
406へ処理を進める。
告状態(燃料不足)と判断された場合、現在の燃料残量
警告フラグがONであるか判定する。ONであった場合
は警告状態が継続しているのでそのままブロック940
0を終了する。燃料残量警告フラグがONでない、つま
り、OFFであると判断されるとSTEP9403へ処
理を進める。
ONにする。
在時刻を読み出す。
に図24に示すようにEEPROM内の燃料残量警告の
記憶場所に燃料残量警告発生時刻を「年、月、日、時、
分 ON」の形式で記憶する。そして、ブロック940
0を終了する。
は初期値設定9000で燃料残量警告フラグはOFFに
設定される。従って、起動してから最初の燃料残量警告
が発生した時点でSTEP9401−9402−940
3−9404−9405の処理が行われ、燃料残量警告
フラグがONになる。
1において燃料残量に燃料不足が無い(Fuel>F0)
と判断された場合、燃料残量警告フラグがOFFか判定
する。OFFであれば燃料残量が正常な状態が継続して
いるのでそのままブロック9400を終了する。燃料残
量警告フラグがOFFでない、つまり、前回の処理サイ
クルまで燃料残量警告が起きていた場合はSTEP94
07へ処理を進める。
OFFにする。
在時刻を読み出す。
に図24に示すようにEEPROM内の燃料残量警告の
記憶場所に燃料残量警告解除時刻を「年、月、日、時、
分 OFF」の形式で記憶する。そして、ブロック94
00を終了する。
または解除される毎に図24に示したようにEEPRO
M4602に記録していく。
ック9500を実行する。図28はブロック9500の
詳細手順を表すフローチャートである。以下、図28に
従ってブロック9500を説明する。
稼動中であるかをエンジン稼動フラグがONになってい
るかどうかで判定する。エンジン14が稼動していない
(エンジン稼動フラグがOFFの)の場合はブロック9
500を終了する。エンジン稼動中であればSTEP9
302へ処理を進める。
にして通信中継制御装置100での変換を経て通信ライ
ン39を介し受信した冷却水温Twが、 (1)Tw≧Tmax (2)Tmax>Tw≧T2 (3)T2>Tw≧T1 (4)T1>Tw≧T0 (5)T0>Tw の5領域のどこに当てはまるかを判定する。判定の結
果、 (1)Tw≧Tmax…STEP9507へ (2)Tmax>Tw≧T2…STEP9508へ (3)T2>Tw≧T1…STEP9509へ (4)T1>Tw≧T0…STEP9510へ (5)T0>Tw…STEP9506へ 処理を進める。
温頻度分布に示すようにそれぞれの記憶場所にモニタ装
置46のブロック9100〜9600の処理周期Δt時
間(単位は例えばmS)を加算していく。例えばSTE
P9502において、冷却水温TwがTmax以上である
と判断された場合には処理はSTEP9507へ進む。
そして、STEP9507においてEEPROM460
2内の水温頻度分布のTw≧Tmaxの記憶場所に記録さ
れている時間にΔtを加算する。
度分布の記憶場所には図24に示すように冷却水温の時
間が累積され時間的な冷却水温の頻度分布が記録され
る。図24の例では、 (1)Tw≧Tmax…10hr (2)Tmax>Tw≧T2…190hr (3)T2>Tw≧T1…310hr (4)T1>Tw≧T0…520hr (5)T0>Tw…220hr のようになっており、エンジン累積稼動時間1250h
rである中で520hrがT1>Tw≧T0の範囲に入
っていることが分かる。
T1,T0は機械本体の機種別に設定すればよい。例え
ばTmaxは設計上のオーバーヒート温度、T0は氷点温
度0°C、他はTmaxからT0を等分した値のように決
めればよい。
ロック9600へ進む。ブロック9600はブロック9
100〜9500でEEPROM4602に記録した各
情報をモニタ装置46にパーソナルコンピュータ(P
C)53を接続して出力する処理を示している。PC5
3は常に接続するのではなく、サービス員が車体の整備
を行うときにモニタ装置46通信部4601の端子にP
C53を接続して情報を出力する。
通信制御部4601の内部構成を表す機能ブロック図で
ある。この図29において、外部通信制御部4601は
PC53からシリアル信号のデータを受信するとこれを
デジタルデータに変換して受信レジスタ90に記憶す
る。受信レジスタ90にデータが入力されると受信コン
トローラ91内の受信完了フラグがセットされる。CP
U462はその受信完了フラグを監視することでデータ
の入力を知ることができる。また、CPU462からデ
ータを送信する場合は、送信コントローラ93内にある
送信レジスタの空き状態を示す送信フラグが空き状態
(セット)されているかを監視し、送信フラグがセット
されていることが確認できた場合にCPU462は送信
レジスタ92にデジタルの送信データを書き込める。外
部通信制御部4601は送信レジスタ92にデータが書
き込まれると、自動的にシリアルのデータに変換してP
Cへ送信する。データは例えば文字コードであり、命令
(コマンド)あるいは数値などを文字コードで送受信す
る。
いてPC53への通信を行う。図30は、外部通信制御
部4601の行う処理手順を表すフローチャートであ
る。
4601の受信フラグを見ることで、PC53からコマ
ンド(文字コード)を受信していないか判定する。コマ
ンドを受信していなければブロック9600を終了す
る。コマンドを受信していた場合はSTEP9602以
下へ処理を進める。
をコマンドとして解釈する。それらの処理は次のように
なる。
コード)が“T”…STEP9607へ (2)STEP9603:コマンド(文字コード)が
“E”…STEP9608へ (3)STEP9604:コマンド(文字コード)が
“P”…STEP9609へ (4)STEP9605:コマンド(文字コード)が
“F”…STEP9610へ (5)STEP9606:コマンド(文字コード)が
“W”…STEP9611へ (6)STEP9606:コマンド(文字コード)が
“W”以外…ブロック9600終了 STEP9607〜9611:コマンドが判定されると
STEP9607〜9611において、図24に示すE
EPROM4602内の記録データをPC53へ出力す
る。出力方法ば、例えば記録されている内容を文字コー
ド列に変換し、第3通信部4621内の送信コントロー
ラ93内の送信フラグの状況を確認しながら送信レジス
タ92に一文字ずつ送り、送信レジスタ92がシリアル
データに変換してPC53へ送る。または、文字コード
に変換せず、数値のまま送信しても良い。
“T”であると判定された場合はSTEP9607にお
いてEEPROM内のエンジン稼動記録からエンジンの
スタート、ストップ時刻及び累積稼動時間をPC53へ
送信する。
様の通信部が備わっており、同様の処理によってデータ
を読み込む。
ック9100へ戻る。モニタ装置46ではブロック91
00〜9600の処理を繰り返し行う。その繰り返し時
間が、先に水温頻度分布のところで説明した処理周期Δ
t時間となる。
体3、及び下部走行体2が各請求項記載の作業装置を構
成し、原動機14、油圧ポンプ18、油圧シリンダ1
1,12,13等が油圧機器を構成する。
する原動機制御装置を構成するとともに、複数の制御装
置のうち特定の制御装置を構成する。また車体制御装置
23及び電気レバー制御装置33が、油圧機器を制御す
る油圧機器制御装置を構成するとともに、複数の制御装
置のうち特定のもの以外の制御装置を構成する。
の制御装置のうち特定のものに接続され、汎用の通信規
格に沿ったインターフェースに対応する汎用通信ライン
を構成し、独自規格通信ライン39が、複数の制御装置
のうち前記特定のもの以外のものに接続され、上記汎用
の通信規格とは異なる専用の通信規格に沿ったインター
フェースに対応する専用通信ライン専用通信ラインを構
成する。
置45,46の行うSTEP1702,STEP230
2,STEP4501は、センサからの検出信号を収集
する収集手段を構成し、STEP9100〜9500
は、収集した検出信号に基づき、建設機械の各部位の稼
動情報データ又は故障情報データを作成する情報作成手
段を構成する。
ば、以下のような効果がある。
の適合性 上述したように、本発明においては、ガバナ制御装置1
7については、汎用の通信規格(共通通信規格)に沿っ
たインターフェースに対応する通信ライン40に接続す
る一方で、その他の制御装置23,33及びモニタ装置
45,46については、汎用の通信規格とは異なる専用
の通信規格(独自通信規格)に沿ったインターフェース
に対応する通信ライン39に接続する。そしてこれら規
格の異なる通信ライン39,40相互間でのデータ通信
のために通信中継制御装置100を設け、これによって
一方の通信ラインから受信した通信データを他方の通信
ラインの通信規格に沿うように変換して送信するように
する。
構成とすることにより、ガバナ制御装置17側では従来
通り自動車業界の汎用の通信規格に沿ったインターフェ
ースを備えた構成とする一方で、他の制御装置23,3
3に係わる通信ライン39側では、汎用の通信規格にと
らわれることなく独自の専用通信規格とし、建設機械の
制御・情報収集等に最適な通信データの内容・通信周期
等を独自に定義して使用することができる。この結果、
本実施形態においては、汎用通信規格に沿ったインター
フェースを備える近年の建設機械に適用する場合であっ
ても、十分な電子制御機能を発揮することができる。
ータ量、通信頻度は各々の通信ライン39,40に分散
されるので、極端な高速の通信ラインや演算処理装置を
必要とせずに、各構成機器の複雑化を避け、コストダウ
ンを図ることができる。
ちらか一方の通信ライン上に機能追加のために新しく制
御装置を追加しても、他方の通信ラインのデータ通信
量、通信頻度に影響を与えることがない、拡張性に優れ
た柔軟なシステムを構築することができる。特に、上記
のように独自規格の通信ライン39側では独自の通信デ
ータを必要に応じて定義できることにより、建設機械の
システムとしての拡張性が向上する。
て、車体情報モニタ装置26と稼動情報モニタ装置27
で管理・記録されている情報をオペレータに提供する多
機能表示装置54を追加する場合、通常、建設機械用の
この種の表示装置54は独自通信規格に沿ったインター
フェースを備えていることから、例えば図31に示すよ
うにそのまま独自規格の通信ライン39上に接続すれば
足りる。これによって機能追加時の工数低減が図れる効
果もある。
例えばGPS装置を用いて油圧ショベルの車体の位置情
報を稼動情報モニタ装置46に記録したい場合、共通通
信規格に沿ったインターフェースを備えた汎用のGPS
装置55を図32に示すように共通規格の通信ライン4
0に接続するとともに、通信中継制御装置100と稼動
情報モニタ装置46において位置情報を処理できるよう
にソフトウェアを変更するだけでよく、汎用規格側につ
いても優れた拡張性を得ることができる。なおこの場合
も機能追加時の工数低減が図れることは言うまでもな
い。
れまで搭載していた汎用通信規格のインターフェースが
それまでとは異なる通信規格のインターフェースに変更
された場合あるいは汎用通信規格自体に変更が加えられ
た場合、例えば前述の特公平8−28911号公報のよ
うに全ての制御装置に同一の通信規格のインターフェー
スを備える構成の場合、原動機制御装置のみならず他の
全ての制御装置も一斉にインターフェースの変更を余儀
なくされ、開発効率の低下、開発コストの増大等に繋が
る。これに対して本実施形態によれば、上記のように共
通通信規格に沿った通信ライン40と独自通信規格に沿
った通信ライン39との2系統に分けていることによ
り、上記のように通信規格が変更された場合等でも独自
の通信規格に沿った通信ライン39側には全く影響が及
ばないので、通信規格の変更による制御装置のソフトお
よびハードの変更を最小限に抑えることができる。
により説明する。本実施形態は、各制御装置及びモニタ
ー装置からの通信データを一元管理できる機能を持つ通
信管理制御装置100′を設けた実施形態である。第1
の実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説
明を省略する。
油圧ショベルの電子制御システムを、油圧ショベル及び
これに搭載される油圧システムと共に示す図であり、先
の第1の実施形態の図1に相当する図である。この図3
3において、本実施形態では、第1の実施形態の通信中
継制御装置100にデータベース(後述)を設けること
により、各制御装置及びモニター装置からの通信データ
を一元管理できる機能を持つ通信管理制御装置100′
としたものである。
の機能的構成を表す機能ブロック図である。この図34
において、先の図7に示した上記通信中継制御装置10
0と異なる点は、先の第1の実施形態と同様にして共通
規格の通信ライン40を介し受信するガバナ制御装置1
7等からの通信データ及び独自規格の通信ライン39を
介し受信する制御装置23,33及びモニタ装置45,
46からの通信データを格納するデータベース101を
備えた主記憶装置105を設けたことと、先の図6に示
した稼動情報モニタ装置46の外部通信制御部4601
とほぼ同様の機能を備えた外部通信制御部108を設け
たことである。これにより、通信管理制御装置100′
は、共通規格の通信ライン40および独自規格の通信ラ
イン39上を流れる全通信データの集積管理機能を備え
ることができる。
施形態では、通信管理制御装置100′の通信制御部1
07及び106は、共通規格の通信ライン40上を流れ
る通信データパケットおよび独自規格の通信ライン39
上を流れる通信データパケットを常に監視してそれら全
てを取得し、各々の通信規格の様式に従ってデータパケ
ットからデータを抽出し、それら全データを通信規格に
依らない様式でデータベース101に逐次保存する。
ら、各制御装置17,23,33又はモニタ装置45,
46が受信したいデータに関する送信要求を通信ライン
39,40を介して通信制御部107又は106に送信
し、これに応じてCPU102がその送信を要求した側
の通信規格にデータ変換した後、通信制御部106又は
107から通信ライン40,39を介して送信する。
したエンジン油圧Poilをデータベース101に格納
後、変換して稼働情報モニタ装置46にて受信する場合
を例にとり図35及び図36により説明する。
理制御装置100′相互間のデータ通信の概略処理手順
を表す図であり、図36は、通信管理制御装置100′
及び稼働情報モニタ装置46相互間のデータ通信の概略
処理手順を表す図である。
0が、エンジン油圧データPoilを含むデータパケット
を共通規格の通信ライン40上に一定周期で出力する
(STEP2101)。
は、共通規格の通信ライン40からエンジン油圧データ
Poilを含むデータパケットを取得(STEP210
2)した後、取得したデータパケットからエンジン油圧
データPoilを抽出し、データベース101に格納する
(STEP2103)。
置46が、エンジン油圧データPoilの送信要求を含む
データパケットを独自規格の通信ライン39上に一定周
期で出力する(STEP2201)。
は、独自規格の通信ライン39からエンジン油圧データ
Poilの送信要求を含むデータパケットを取得(STE
P2202)した後、取得したデータパケットからエン
ジン油圧データPoilの送信要求を抽出する(STEP
2203)。その後、データベース101に上記STE
P2103にて格納してあったエンジン油圧データPoi
lデータを独自通信規格の様式に変換し、その様式に従
ってデータパケット化する(STEP2204)。そし
て、独自規格の通信ライン39にエンジン油圧データP
oilを含む変換後のデータパケットを出力する(STE
P2205)。
は、独自規格の通信ライン39上からエンジン油圧デー
タPoilを含むデータパケットを取得(STEP220
6)した後、取得したデータパケットからエンジン油圧
データPoilを抽出する(STEP2207)。
39及び共通規格の通信ライン40上を流れるすべての
データは、通信管理制御装置100内のデータベース1
01にいったん格納され集積される。その後、各制御装
置17,23,33及びモニタ装置45,46からの送
信要求に応じてその送信側に対応する通信規格様式に変
換され、対応する通信ライン39又は40へと送信され
る。
の行う図35に示したSTEP2102及びSTEP2
103が、請求項2記載の2系統の通信ラインから受信
した通信データを一旦格納する格納手段を構成し、ST
EP2204及びSTEP2205が、2系統の通信ラ
インのうち一方の通信ラインから受信され格納手段に格
納された通信データに関する送信要求が他方の通信ライ
ンを介して受信されたとき、その格納されている通信デ
ータを他方の通信ラインの通信規格に沿うように変換し
て出力する変換手段を構成する。
と同様の効果に加え、以下のような効果を奏する。
上述したようにして複数の制御装置17,23,33や
モニタ装置45,46等からの通信データをすべて集約
して格納し一元管理することが可能となる。したがっ
て、図35及び図36を用いて上述したように、通信管
理制御装置100′を介しデータ送信側の処理とデータ
受信側の処理を独立させることができる。すなわちデー
タ送信側は自らの通常の制御周期の中でデータを通信管
理制御装置側に送信すれば足り(上記図35のSTEP
2101〜STEP2103参照)、データ受信側は自
らの通常の制御周期の中でデータ送信要求を通信管理制
御装置側に送信し通信管理制御装置からデータを受け取
るだけで足りる(上記図35のSTEP2201〜ST
EP2203参照)。この結果、各制御装置17,2
3,33及びモニタ装置45,46における処理ステッ
プ数を減少することができるとともに、例えばデータ送
信側でデータ受信側からのデータ送信要求の割り込みに
応じる形でデータを送信する必要は全くなくなる(先の
第1実施形態で説明した(2)送信要求指令に応じた送
受信におけるエンジン油圧Poil又はエンジン冷却水温
Twの例を参照)ので、送信要求割り込み発生による処
理低下を防ぐことができる。またデータ受信側ではデー
タ送信要求を送ってから実際にデータが送られてくるま
での遅れ時間が短縮されるので通信データ待ちによる処
理低下を防ぐことができる。以上のようにして、各制御
装置17,23,33及びモニタ装置45,46におけ
る通信処理負担及び制御処理負担を大きく低減すること
ができる。
モニタ装置45及びガバナ制御装置17が出力した信号
を通信ライン39,40を介して稼動情報モニタ装置4
6で受信し所定の処理を行うことで、油圧ショベル1の
稼動時間、稼動状態等を記憶しておき、メンテナンスの
際に稼働情報データや故障情報データを収集したいとき
は、メンテナンス作業者がパーソナルコンピュータ(P
C)53等の外部機器をモニタ装置46に接続してそれ
ら情報データ及び故障情報データを出力するようにして
いた。この場合、モニタ装置46に一旦取り込み記憶さ
せてから出力させる必要があるとともに、モニタ装置4
6に取り込まれないデータ・情報については別途各制御
装置17,23,33及びモニタ装置45ごとに例えば
情報端末との接続インタフェースを予め設けておき、パ
ソコン53等を個別に接続してデータを吸い上げる必要
があった。
記のように通信管理制御装置100′ですべてのデータ
をデータベース101にて一極管理しているため、上記
のような外部へのデータ取り出しにおける煩雑さを生じ
ることなく、前述のように通信管理制御装置100′の
外部通信制御部108にパソコン53等を接続しデータ
ベース101に格納されている情報を一括して読み込め
ば足りる(図33や図34における2点鎖線のパソコン
53の図示参照)。したがって、メンテナンス作業の大
幅な省力化を図れるとともに、各制御装置ごとに情報端
末との接続インターフェースを設ける必要がなくなり、
コスト低減を図れる。
は、データ通信のための共通バスとして、独自通信規格
に沿った通信ライン39と共通通信規格に沿った通信ラ
イン40の2系統の共通通信ラインを設けたが、制御デ
ータあるいはモニタデータが増加した場合は、通信ライ
ン39あるいは通信ライン40の数を増やし、3系統以
上の共通通信ラインとしてもよい。また、通信データの
種類として制御データとモニタデータの2種類について
述べたが、音響機器その他の付帯設備を搭載した油圧シ
ョベルにあっては、それらのオーディオデータやスイッ
チ系統のデータを共通規格の通信ライン40側を用いて
通信してもよい。また、以上においては、建設機械の例
として油圧ショベルを例にとって説明したが、これに限
られず、手動操作レバーを用いて操作するものであれば
他の建設機械、例えばクローラクレーン、ホイールロー
ダ等に対しても適用でき、この場合も同様の効果を得
る。
ラインと専用通信ラインの2系統構成とすることによ
り、原動機制御装置側では従来通り例えば自動車業界の
汎用の通信規格に沿ったインターフェースを備えた構成
とする一方で、原動機制御装置以外の油圧機器制御装置
等に係わる専用通信ライン側では、汎用の通信規格にと
らわれることなく独自の専用通信規格とし、建設機械の
制御・情報収集等に最適な通信データの内容・通信周期
等を独自に定義して使用することができる。この結果、
汎用通信規格に沿ったインターフェースを備える近年の
建設機械に適用する場合であっても、十分な電子制御機
能を発揮することができる。
御装置は、複数の制御装置やモニタ装置等からの通信デ
ータをすべて集約して格納し一元管理することが可能と
なる。したがって、通信管理制御装置を介しデータ送信
側の処理とデータ受信側の処理を独立させることができ
るので、各制御装置における通信処理負担及び制御処理
負担を大きく低減することができる。
電子制御システムを、油圧ショベル及び油圧システムと
共に示す図である。
す機能ブロック図である。
機能ブロック図である。
を示す機能ブロック図である。
を示す機能ブロック図である。
を示す機能ブロック図である。
表す機能ブロック図である。
信データを表形式で示す図である。
ロック図である。
ーチャートである。
ャートである。
ャートである。
ャートである。
チャートである。
れを概略的にまとめた処理フローである。
ローチャートである。
略的にまとめた処理フローである。
ーチャートである。
チャートである。
フローチャートである。
フローチャートである。
れを説明するフローチャートである。
ンジン稼動記録処理の詳細を説明するフローチャートで
ある。
PROMに記録されるデータの様子を示す図である。
ンジン油圧異常記録処理の詳細を説明するフローチャー
トである。
ィルタ圧力異常記録処理の詳細を説明するフローチャー
トである。
料残量警告記録処理の詳細を説明するフローチャートで
ある。
却水温頻度分布記録処理の詳細を説明するフローチャー
トである。
図である。
C通信処理の詳細を説明するフローチャートである。
置を接続した変形例を表す図である。
続した変形例を表す図である。
の電子制御システムを、油圧ショベル及びこれに搭載さ
れる油圧システムと共に示す図である。
成を表す機能ブロック図である。
のデータ通信の概略処理手順を表す図である。
互間のデータ通信の概略処理手順を表す図である。
置) 18 油圧ポンプ(油圧機器) 23 車体制御装置(特定のもの以外の制御装置、油圧
機器制御装置) 24,25,26 制御弁 27,28,29 操作レバー 33 車体制御装置(特定のもの以外の制御装置、油圧
機器制御装置) 39 独自通信規格の通信ライン(専用通信ライン) 40 共通通信規格の通信ライン(汎用通信ライン) 41 油圧センサ 42 水温センサ 43 燃料レベルセンサ 44 圧力センサ 45 車体情報モニタ装置 46 稼動情報モニタ装置 47 表示装置 100 通信中継制御装置 100′通信管理制御装置
Claims (6)
- 【請求項1】原動機と、複数の作業装置と、前記原動機
の駆動力を用いて油圧動力を発生し前記作業装置を駆動
する複数の油圧機器とを備える建設機械に設けられ、前
記原動機を制御する原動機制御装置及び前記油圧機器を
制御する油圧機器制御装置のうち少なくとも一方を含む
複数の制御装置を有し、これら複数の制御装置を互いに
接続しデータの送受信を行う建設機械の電子制御システ
ムにおいて、 前記複数の制御装置のうち特定のものに接続され、汎用
の通信規格に沿ったインターフェースに対応する汎用通
信ラインと、 前記複数の制御装置のうち前記特定のもの以外のものに
接続され、上記汎用の通信規格とは異なる専用の通信規
格に沿ったインターフェースに対応する専用通信ライン
と、 前記汎用通信ライン及び前記専用通信ラインに接続さ
れ、それら2系統の通信ラインのうち一方の通信ライン
から受信した通信データを他方の通信ラインの通信規格
に沿うように変換し、前記他方の通信ラインに送信する
通信中継制御装置とを備えたことを特徴とする建設機械
の電子制御システム。 - 【請求項2】原動機と、複数の作業装置と、前記原動機
の駆動力を用いて油圧動力を発生し前記作業装置を駆動
する複数の油圧機器とを備える建設機械に設けられ、前
記原動機を制御する原動機制御装置及び前記油圧機器を
制御する油圧機器制御装置のうち少なくとも一方を含む
複数の制御装置を有し、これら複数の制御装置を互いに
接続しデータの送受信を行う建設機械の電子制御システ
ムにおいて、 前記複数の制御装置のうち特定のものに接続され、汎用
の通信規格に沿ったインターフェースに対応する汎用通
信ラインと、 前記複数の制御装置のうち前記特定のもの以外のものに
接続され、上記汎用の通信規格とは異なる専用の通信規
格に沿ったインターフェースに対応する専用通信ライン
と、 前記汎用通信ライン及び前記専用通信ラインに接続さ
れ、それら2系統の通信ラインから受信した通信データ
を一旦格納する格納手段、及び、前記2系統の通信ライ
ンのうち一方の通信ラインから受信され前記格納手段に
格納された通信データに関する送信要求が他方の通信ラ
インを介して受信されたとき、その格納されている通信
データを前記他方の通信ラインの通信規格に沿うように
変換して出力する変換手段を備えた通信管理制御装置と
を有することを特徴とする建設機械の電子制御システ
ム。 - 【請求項3】請求項1又は2記載の建設機械の電子制御
システムにおいて、前記複数の制御装置は前記原動機制
御装置と前記油圧機器制御装置との両方を含み、前記汎
用通信ラインは前記原動機制御装置に接続され、前記専
用通信ラインは前記油圧機器制御装置に接続されている
ことを特徴とする建設機械の電子制御システム。 - 【請求項4】請求項1〜3のいずれか1項記載の建設機
械の電子制御システムにおいて、前記専用通信ラインに
接続され、建設機械の運転状況を監視するための少なく
とも1つのモニタ装置を設けたことを特徴とする建設機
械の電子制御システム。 - 【請求項5】請求項1〜4のいずれか1項記載の建設機
械の電子制御システムにおいて、建設機械の運転状態に
係わる状態量を検出する複数のセンサをさらに備え、前
記制御装置又は前記モニタ装置のうち少なくとも1つ
は、前記センサからの検出信号を収集する収集手段を備
えることを特徴とする建設機械の電子制御システム。 - 【請求項6】請求項5記載の建設機械の電子制御システ
ムにおいて、前記検出信号を収集する制御装置又はモニ
タ装置は、その収集した検出信号に基づき、建設機械の
各部位の稼動情報データ又は故障情報データを作成する
情報作成手段を備えることを特徴とする建設機械の電子
制御システム。
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