(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠隔地の作業現場で作業する作業機械に給油を行う給油車において、前記作業機械に、該作業機械の燃料残量および該作業機械のエンジン回転数に基づいて稼動可能残時間を予測する予測装置と、この予測装置により予測された稼動可能残時間を自己のコードとともに無線送信する伝送手段とを備え、かつ、前記給油車に、前記伝送手段から送信されたデータを受信する受信手段と、前記給油車から前記作業機械までの距離および前記作業機械まで移動する移動速度を格納する記憶部と、前記受信手段で受信された稼動可能残時間と前記距離および前記移動速度に基づいて得られる移動所要時間とを比較して給油すべきか否かを判断する給油判断手段とを設けたことを特徴とする給油車の給油管理装置。
【請求項２】
請求項１記載の給油車の給油管理装置において、前記記憶部には、前記距離および前記移動速度とともに燃料切れまでの猶予時間である必要残時間が格納され、前記給油判断手段は、前記稼動可能時間と、前記移動所要時間と前記必要残時間との和とを比較することを特徴とする給油車の給油管理装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の給油車の給油管理装置において、前記給油判断手段により給油すべきであると判断されたとき、少なくとも給油対象の作業機械を表示する表示装置を設けたことを特徴とする給油車の給油管理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉱山等において掘削作業や積込作業を行う作業機械に対して給油車により燃料を供給する場合の燃料供給の管理を行うための給油車の給油管理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベル等の作業機械は、エンジンを搭載し、このエンジンにより油圧ポンプを回転させ、油圧ポンプから吐出される圧油により複数の油圧アクチュエータ（油圧シリンダ等）を駆動して所要の作業を行う。ところで、油圧ショベル等の作業機械は一般車両と異なり、市街地から遠く離れた鉱山等で作業を行うことが多いので、エンジンの燃料が無くなった場合直ちにこれを補給することはできず、この場合、作業不能となって生産性を著しく阻害する。一方、作業機械は負荷が大きく変動するので、作業機械のオペレータは燃料の消費量を予測することが困難であり、給油を要求する時期を失って燃料切れを生じ、往々にして作業不能に陥る事態が発生していた。
【０００３】
このような燃料切れを避けるため、従来、作業機械の燃料計には、燃料が最大負荷で、例えばあと１時間稼動することができる量に減少した時点で警報を表示し、又は警報音を発生させて作業機械のオペレータに燃料の補給を促す手段が付され、オペレータは警報があると無線電話等で給油車を呼んで燃料の補給を受けるようにしていた。又、直掘り（露天掘り）の鉱山のように作業現場が広域にわたり、多数の作業機械が使用されている作業現場の場合には、給油車が鉱山管理事務所の燃料保管所近辺に数台用意され、これら給油車にそれぞれが担当する作業機械を巡回させてそれらに燃料切れが生じないようにしていた。
【０００４】
図５は鉱山で作業する油圧ショベルと給油車を示す図である。この図で、ＳＨ１〜ＳＨ５は広い鉱山のあちこちに点在して作業を行っている油圧ショベル、ＴＲはこれら油圧ショベルＳＨ１〜ＳＨ５へ給油する給油車を示す。給油車ＴＲと各油圧ショベルとは、数ｋｍ〜数10ｋｍ離れた距離にある。又、給油車ＴＲから各油圧ショベルへ行く道路、およびそれら道路の状態もそれぞれ異なる。給油車は、油圧ショベルから無線電話等で給油の要請があったとき当該油圧ショベルへ出向いて給油を行い、又は各油圧ショベルを巡回して給油を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
燃料が最大負荷であと１時間稼動することができる量に減少したとき警報を発する上記手段は、１時間稼動には充分過ぎる燃料が残っているので、オペレータは経験上これを知っており、このため、この警報を無視して給油を要求せずに作業を続け、気付いたときには燃料残量が少なくなり、給油を要求しても間に合わない時間となり、給油車が到着するまで作業停止を余儀なくされるという事態がしばしば生じていた。
【０００６】
又、給油車を巡回させる手段では、燃料切れを確実に避けるために早目早目の給油が行われ、まだ多くの燃料が残っているにもかかわらず給油を行うことになり、給油のため一旦作業を中止する時間が増加し、これが生産性を阻害する要因になっていた。特に、３交替制を実施している現場では、作業機械の稼動率は90％以上に達し、このような場合には給油のための停止時間の増加は生産性の低下に直結することとなる。さらに、燃料切れを確実に避けるためには、給油車および給油車の操作に必要な人員のそれぞれを、充分な台数および充分な員数だけ確保しておかねばならず、その費用は極めて大きなものとなっていた。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、給油車を適切な時点で給油に向かわせることができ、これにより、合理的な給油を実施することができる給油車の給油管理装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明は、遠隔地の作業現場で作業する作業機械に給油を行う給油車において、前記作業機械に、該作業機械の燃料残量および該作業機械のエンジン回転数に基づいて稼動可能残時間を予測する予測装置と、この予測装置により予測された稼動可能残時間を自己のコードとともに無線送信する伝送手段とを備え、かつ、前記給油車に、前記伝送手段から送信されたデータを受信する受信手段と、前記給油車から前記作業機械までの距離および前記作業機械まで移動する移動速度を格納する記憶部と、前記受信手段で受信された稼動可能残時間と前記距離および前記移動速度に基づいて得られる移動所要時間とを比較して給油すべきか否かを判断する給油判断手段とを設けたことを特徴とする。
【０００９】
又、請求項２の発明は、請求項１記載の給油車の給油管理装置において、前記記憶部には、前記距離および前記移動速度とともに燃料切れまでの猶予時間である必要残時間が格納され、前記給油判断手段は、前記稼動可能時間と、前記移動所要時間と前記必要残時間との和とを比較することを特徴とする。
【００１０】
さらに、請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載の給油車の給油管理装置において、前記給油判断手段により給油すべきであると判断されたとき、少なくとも給油対象の作業機械を表示する表示装置を設けたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る給油車の給油管理装置のブロック図である。この図で、１０は図５に示す各油圧ショベルＳＨ１〜ＳＨ５に搭載されている制御装置であり、運転コントローラ１１、データ管理部１２、および無線送受信機１３より成り、無線送受信機１３はアンテナ１４に接続されている。運転コントローラ１１は、油圧ショベルに備えられた各種センサや計測器等で検出されたデータを収集し、これらデータに基づいて油圧ショベルの駆動制御を行う。データ管理部１２は、運転コントローラ１１で収集されたデータのうちの所定のデータに基づいて稼動可能残時間Ｔｒを予測し（この予測の方法は後述する）、当該稼動可能残時間Ｔｒを一定時間毎に無線送受信機１３、アンテナ１４を介して外部に出力する。
【００１２】
２０は給油車ＴＲに搭載されている給油管理装置であり、アンテナ２１と接続されている無線送受信機２２、コンピュータ２３、および表示部２４を備えている。コンピュータ２３は、所要の制御を行う制御部２３１および所要のデータを記憶する記憶部２３２より成る。この記憶部２３２に格納されるデータを図２により説明する。
【００１３】
図２は記憶部２３２の内容説明図である。記憶部２３２に格納されるデータは、給油車ＴＲが給油を担当する油圧ショベルの番号（ＳＨ＃）、作業機械までの距離Ｄ、必要残時間Ｔｒｍ、および平均時速Ｖである。作業機械までの距離Ｄは、通常所定位置に待機している給油車ＴＲから各油圧ショベルまでの距離であり、油圧ショベルが大きく移動した場合にはこれに応じて書き換えられる。必要残時間Ｔｒｍは、燃料が完全になくなるまでの猶予時間であり、例えば、油圧ショベルのモニタに表示される燃料不足警告ランプ点灯から燃料が完全になくなるまでの時間や、顧客が燃料タンクに燃料残量を知らせるスイッチ（液面レベルセンサ等）を取付け、燃料がある程度の残量になったときにそのセンサがＯＮになる構成において、センサがＯＮになったときからタンクの燃料が完全になくなるまでの時間等である。平均時速Ｖは、給油車ＴＲから各油圧ショベルへ行くまでの道の状態（舗装の有無、地形等）により定められており、同じく、油圧ショベルが大きく移動した場合にはこれに応じて書き換えられる。
【００１４】
ここで、稼動可能残時間Ｔｒの予測の概略を説明する。なお、稼動可能残時間Ｔｒの予測については、特願平８−２３０８６２号の明細書に詳細に記述されている。油圧ショベルには燃料タンクが搭載され、この燃料タンクにはそのレベルを測定する燃料レベル計が設置されている。データ管理部１２は所定時間（例えば１時間）間隔で燃料レベル計の測定値から実際の燃料残量Ｑを算出するとともに、次の手法で稼動可能残時間Ｔｒを予測する。即ち、上記実燃料残量Ｑの算出後に、微小時間（例えば 100ｍｓｅｃ）間隔で、エンジンの実回転数Ｎｅとその目標回転数との偏差ΔＮとを読み込み、予め定められた関数を用いて偏差ΔＮに対応するエンジン１回転当りの燃料消費量Δｑを求め、これに回転数Ｎｅを乗算して当該微小時間における燃料消費量を算出する。上記実燃料残量Ｑの算出直後は、当該算出された燃料消費量（Δｑ・Ｎｅ）を実燃料残量Ｑから減算して予想される現在の燃料残量Ｑｒを算出する。次の微小時間後からは、算出された予想される燃料残量Ｑｒから燃料消費量（Δｑ・Ｎｅ）を減算してその時点での燃料残量Ｑｒを算出する。このようにして、当該微小時間間隔で、その時点での予想される燃料残量Ｑｒが算出されてゆく。又、燃料消費量（Δｑ・Ｎｅ）は上記微小時間間隔毎に積算されてゆく。
【００１５】
一方、実燃料残量Ｑの算出時に、今回算出された燃料残量Ｑから前回算出された燃料残量Ｑを減算して前回算出時から今回算出時までの実燃料消費量ΔＱを演算するとともに、今回の燃料残量Ｑの算出時の燃料消費量の積算値Ｄから前回の燃料残量Ｑの算出時の燃料消費量の積算値Ｄを減算して前回算出時と今回算出時の燃料消費量の変動分ΔＤを演算する。そして、実燃料消費量ΔＱを燃料消費量の変動分ΔＤで除算することにより、上記所定時間当りの燃料消費量を予測しておく。この予測された所定時間当りの燃料消費量で、上記微小時間毎に算出されている燃料残量Ｑｒを除算すれば、当該微小時間毎に稼動可能残時間Ｔｒが得られることになる。なお、上記予測される燃料消費量の大きな変動を抑えるために、当該燃料消費量を前回算出時に得られた燃料消費量との中間値にするような補正がなされる。
【００１６】
次に、本実施の形態の動作を、図３に示す給油管理部２０の制御部２３１の動作を説明するフローチャートを参照して説明する。図５に示す例において、各油圧ショベルＳＨ１〜ＳＨ５は、データ管理部１２で稼動可能残時間Ｔｒを予測し、予め定められた一定時間毎に、その時点での稼動可能残時間Ｔｒと自己に定められた番号（コード）を無線送受信機１３およびアンテナ１４を介して外部に送信する。一方、給油管理部２０の制御部２３１は各油圧ショベルＳＨ１〜ＳＨ５から稼動可能残時間Ｔｒが送信されたか否かを監視しており（図３に示す手順Ｓ1 ）、この送信を受信した場合には、送信のあった油圧ショベルが何番の油圧ショベルであるかを送信されてきたコードから判定し、これを例えばＮ番と特定する（手順Ｓ2 ）とともに、送信されてきた稼動可能残時間Ｔｒを取り込み（手順Ｓ3 ）、記憶部２３２からＮ番の油圧ショベルまでの距離ＤN 、平均時速ＶN 、必要残時間ＴｒｍN を読み出し、次式の演算を行う（手順Ｓ4 ）。
Ｔcur ＝（ＤN ／ＶN ）＋ＴｒｍN …………（１）
この（１）式により得られた時間Ｔcur は、給油車ＴＲから当該Ｎ番の油圧ショベルまで平均時速ＶN で走行し、必要残時間に応じて警報が作動するまでに到達する最低時間を表す。即ち、上記時間Ｔcur の間にＮ番の油圧ショベルに到着すれば、当該油圧ショベルが燃料不足で稼動できなくなるのを確実に避けることができることとなる。そこで、制御部２３１は、取り込んだ稼動可能残時間Ｔｒが、（１）式で演算された時間Ｔcur より大きいか否かを判断し（手順Ｓ5 ）、稼動可能残時間Ｔｒが時間Ｔcur より大きい場合には給油の必要がないので再び各油圧ショベルからの送信を待つ。又、稼動可能残時間Ｔｒが時間Ｔcur 以下の場合には、表示部２４に当該ショベルに対する給油表示の指令（緊急給油指令）として、その油圧ショベルの番号および警報が作動するまでの時間（ＤN ／ＶN ）を出力する（手順Ｓ6 ）。
【００１７】
図４は表示部の表示例を示す図である。図４の（ａ）は、上記Ｎ番が「 1」、即ち、給油すべき油圧ショベルが油圧ショベルＳＨ１であり、警報が作動するまでの時間が 1時間の場合の表示例を示し、図４の（ｂ）は油圧ショベルの番号だけを表示する例を示す。図４の（ｂ）の例では、該当する番号が点灯するようになっている。このような表示と同時に音による警報を発するようにしてもよい。
【００１８】
このように、本実施の形態では、油圧ショベルから稼動可能残時間を受信し、これを、給油車が当該油圧ショベルに到達するのに要する時間と必要残時間との和と比較し、後者が前者以下であるとき給油のための出動を促すようにしたので、給油車を適切な時点で給油に向かわせることができ、これにより、早目の給油による作業効率の低下を防止し、合理的な給油を実施することができる。
【００１９】
なお、上記実施の形態の説明では、作業機械として油圧ショベルを例示して説明したが、ホイールローダ、クラッシャ、その他の機械に適用できるのは明らかである。又、上記実施の形態の説明では、必要残時間Ｔｒｍを考慮する例について説明したが、単に燃料切れ前に給油すればよい場合には、平均時速をいくらかの余裕を見込んで設定すれば、作業機械の稼動可能残時間との比較は、給油車が作業機械に到達するまでの所要時間との間で行えばよい。さらに、上記実施の形態の説明では、給油車が１台の場合について説明したが、複数の給油車がそれぞれ作業機械を担当して給油を行う場合にも上記と同様に本発明を適用することができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明では、油圧ショベルから稼動可能残時間を受信し、これを、給油車が当該油圧ショベルに到達するのに要する時間、又はこの時間と必要残時間との和と比較し、後者が前者以下であるとき給油のための出動を促すようにしたので、給油車を適切な時点で給油に向かわせることができ、これにより、早目の給油による作業効率の低下を防止し、合理的な給油を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る給油車の給油管理装置のブロック図である。
【図２】記憶部の内容説明図である。
【図３】図１に示す制御部の動作を説明するフローチャートである。
【図４】図１に示す表示部の表示例を示す図である。
【図５】鉱山で作業する油圧ショベルと給油車を示す図である。
【符号の説明】
１０  制御装置
１１  運転コントローラ
１２  データ管理部
１３、２２  無線送受信機
２０  給油管理装置
２３  コンピュータ
２４  表示部
２３１  制御部
２３２  記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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