(57)【要約】【課題】  施工に係る仕様に応じて施工管理用プログラムを設定し、表示モニタを制御する。【解決手段】  施工に関する情報を表示する表示モニタ４０と、表示モニタ４０を制御するプログラマブルコントローラ（シーケンサ）３１〜３３と、施工に係る仕様に応じて、シーケンサ３１〜３３のプログラムを表示モニタ４０上で設定する設定手段４０とを備える。【選択図】図２
2005213937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
施工に関する情報を表示する表示モニタと、
前記表示モニタを制御するプログラマブルコントローラ（以下、シーケンサ）と、
施工に係る仕様に応じて前記シーケンサのプログラムを前記表示モニタ上で設定する設定手段とを備えることを特徴とする建設機械の施工管理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の建設機械の施工管理装置において、
前記設定手段は、前記表示モニタ上で選択された施工法に応じてプログラムを設定することを特徴とする建設機械の施工管理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の建設機械の施工管理装置において、
施工状況を検出する検出手段を備え、
前記設定手段は、前記検出手段の出力信号を施工情報としての計測データに変換するための係数を設定することを特徴とする建設機械の施工管理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の建設機械の施工管理装置において、
前記設定手段は、前記検出手段の計測データをサンプリングデータとして取り込む基準値を設定することを特徴とする建設機械の施工管理装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項記載の施工管理装置を備えたことを特徴とする基礎工事用建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基礎杭等の施工を行う建設機械の施工管理装置および基礎工事用建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、基礎杭の施工に関する各種情報を施工管理用の画面に表示するようにしたものが知られている（例えば特許文献１参照）。これによれば施工管理用の画面をタッチパネルで構成し、タッチパネルの操作により表示画像を切り換えるとともに施工に関する各種情報を入力する。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１３１６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、基礎杭の施工法には、回転根固め工法，押込工法，場所打ち杭工法など様々のものがあり、また、基礎杭の施工に使用する作業機械を軟弱地盤の地盤改良工法に用いることがあり、同一の作業機械であっても採用される工法は現場によって異なる。そのため、各工法に対応するように施工管理装置の仕様を変更する必要がある。しかしながら施工管理装置の仕様を変更する場合、計測項目や表示画像等を施工法に合わせて変更する必要があるため、施工管理装置に組み込む施工管理用プログラムを設定し直す必要があり、仕様変更の際に多大な手間と時間を要する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による建設機械の施工管理装置は、施工に関する情報を表示する表示モニタと、表示モニタを制御するプログラマブルコントローラ（以下、シーケンサ）と、施工に係る仕様に応じてシーケンサのプログラムを表示モニタ上で設定する設定手段とを備えることを特徴とする。
表示モニタ上で選択された施工法に応じてプログラムを設定することもできる。
施工状況を検出する検出手段を備え、検出手段の出力信号を施工情報としての計測データに変換するための係数を設定することもできる。
検出手段の計測データをサンプリングデータとして取り込む基準値を設定することもできる。
以上の施工管理装置を基礎工事用建設機械に備えることが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、施工に係る仕様に応じて表示モニタ上でシーケンサを設定するようにしたので、施工管理用プログラムの作成,変更が容易であり、基礎工事用建設機械のように施工法に応じて表示を変更する必要があるものに対し好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図１〜図１３を参照して本発明による施工管理装置の実施の形態について説明する。
図１は、本発明が適用される基礎工事用建設機械の側面図である。図１の建設機械は鋼管杭の回転圧入工法を行う施工機であり、走行体１と、走行体上１に旋回可能に搭載された旋回体２と、旋回体２の前部に運転室３に面して取り付けられた作業装置４とを有する。なお、図１の建設機械の仕様を一部変更することにより地盤改良工法による施工を行うこともできる。
【０００８】
作業装置４は次のように構成される。旋回体２の前方にはリーダ７が設けられている。リーダ７はシリンダ５を介して旋回体２から支持され、シリンダ５の駆動により鉛直方向に立設される。リーダ７には回転駆動装置としての油圧モータを有するオーガ駆動装置８が上下動可能に支持されている。オーガ駆動装置８には先端にスクリュー部９ａを有する鋼管杭９の上端部が支持され、オーガ駆動装置８の駆動により鋼管杭９が回転する。リーダ７の上下端部には一対のスプロケット１０，１１が設けられ、このスプロケット１０，１１にチェーン１２が掛け回されている。下部のスプロケット１１は油圧モータ１３により回転し、この油圧モータ１３の回転によりチェーン１２を介してオーガ駆動装置８が昇降する。これにより鋼管杭９を回転しながら土中に押し込む。
【０００９】
作業装置４にはスプロケット１１の回転を検出し、オーガ駆動装置８の昇降による杭深度を検出する深度センサ２１と、オーガ駆動用油圧モータの圧力を検出するトルクセンサ２２と、オーガ駆動装置８の回転数を検出する回転センサ２３と、油圧モータ１３の回転による鋼管杭９の押込力を検出する押込力センサ２４が設けられている。オーガ駆動用油圧モータは可変モータであり、オーガ駆動装置８の駆動トルクはトルクセンサ２２により検出された圧力とモータ容量により演算される。運転室３には施工管理用表示モニタ４０が設けられている。なお、施工機には図示しない多数のセンサ（例えば傾斜角センサ）が設けられている。
【００１０】
図２は、施工管理装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係わる施工管理装置は汎用性のあるプログラマブルコントローラ（以下、単にシーケンサと呼ぶ）を備える。シーケンサは、電源３１ａ、メモリカード３１ｂ、シーケンサＣＰＵ３１ｃからなるシーケンサ本体３１と、入出力インターフェイスとしての複数の入出力ブロック３２〜３４を有する。シーケンサ本体３１には表示モニタ（タッチパネルディスプレイ）４０がリンクで接続され、施工に関する各種情報が表示されるとともに、タッチパネルの操作に応じた信号がシーケンサ本体３１に入力される。表示モニタ４０には、メモリーカード４０ａとプリンター４０ｂが接続されている。
【００１１】
入出力ブロック３２，３３の入力部には作業装置４の駆動指令を入力するための操作部材（オーガ速度切換スイッチや昇降指令スイッチ等）を有する操作盤４１と、上述したセンサ２１〜２４が接続され、出力部にはオーガ駆動装置８の速度切換、昇降、起動停止、トルク制御などを行うための電磁弁４２，４３が接続されている。入出力ブロック３４は増設ブロックであり、センサや電磁弁を追加した場合に用いる。例えば鋼管回転圧入工法から地盤改良工法に施工法を変更した場合には、地盤改良用セメントミルクの流量を計測するために新たに流量センサが必要となるが、この場合には入出力ブロック３４に流量センサを接続する。なお、入出力ブロック３２，３３と電磁弁４２，４３の間には、電磁弁４２，４３に大電流を流すためのコンタクタや中間リレー等が設けられるが、図示は省略する。また、入出力ブロック３２，３３には図示した以外にも電気部品（例えばより多くの電磁弁や警報用ランプ等）が接続されるが、図示は省略する。
【００１２】
シーケンサ本体３１には、予めラダープログラムの形式で作成された施工管理用プログラムが組み込まれている。シーケンサＣＰＵ３１ｃでは、表示モニタ４０から入力された信号と、入出力ブロック３２,３３を介して入力された操作盤４１およびセンサ２１〜２４からの信号を用いてプログラムを実行し、表示モニタ４０を制御するとともに、プリンター４０ｂおよびメモリカード４０ａへの出力を制御し、かつ、入出力ブロック３２,３３を介して電磁弁４２，４３を制御する。
【００１３】
施工管理用プログラムは電磁弁４２，４３を制御する電磁弁制御用プログラムとプリンター４０ｂ，メモリカード３１ｂ,４０ａへの出力と表示モニタ４０の表示を制御する計測表示用プログラムとからなる。これら各プログラムは、工法に拘わらず実行される共通プログラムと、工法に応じて実行される非共通プログラムとをそれぞれ有する。すなわち、工法毎にデータの計測項目や計測データのサンプリング方法等が異なるため、全てのプログラムを実行するのではなく、非共通プログラムについては工法に対応したもののみを行う。これによりプログラム１回の実行に要する時間が短縮され、応答速度が速くなる。
【００１４】
施工管理用プログラムの概略構成を図３に示す。なお、施工管理用プログラムはラダープログラムで作成されるため、実際には各処理が記号化して表されるが、図３では説明の便宜上、フローチャート形式で示す。
【００１５】
図３のプログラムは表示モニタ４０の電源オンによりスタートし、スタートからエンドまでが繰り返し実行される。まず、ステップＳ１００で操作盤４１，センサ２１〜２４，および表示モニタ４０（タッチパネル）からの信号の読み込み処理を行う。
【００１６】
ステップＳ２００では、現場名、杭番号等の作業条件の設定、センサ２１〜２４の出力値（ボルト）を所定単位（ｍ、ｔ・ｍ、ｒｐｍ、ｔ）の検出値に変換するための係数の設定、および工法の設定等の各種設定処理を行う。すなわちシーケンサを設定する。これらの設定は表示モニタ４０のタッチパネルの操作によって以下のように行う。
【００１７】
設定処理の具体的内容を図４のフローチャートに示す。ステップＳ２１０ではセンサ２１〜２４の出力値ｘ（ボルト）を所定単位（ｍ、ｔ・ｍ、ｒｐｍ、ｔ）の検出値ｙに変換するための係数の入力を判定する。すなわち、センサ検出値ｙはｙ＝ａｘ＋ｂの一次式で求めることができるため、各センサ毎に係数ａ,ｂをそれぞれ設定する必要があり、この係数ａ,ｂが入力されたか否かを判定する。ここで、表示モニタ４０の表示画像はタッチパネルの操作によって切換可能であり、係数ａ,ｂの設定は、図６（ａ）に示す係数設定画面６１のタッチパネルの操作により行われる。例えば押込力センサ２４の係数ａを設定する場合には操作部６１ａを操作し、係数ｂを設定する場合には操作部６１ｂを操作する。これにより図６（ｂ）のキーボード画面７０が表示され、キーボード画面７０を介して係数ａ,ｂが入力可能となる。このため、ステップＳ２１０では、表示モニタ４０からの信号により係数設定画面６１上で係数ａ,ｂが入力されたか否かを判定する。
【００１８】
ステップＳ２１０が肯定されるとステップＳ２２０に進み、否定されるとステップＳ２２０をパスしてステップＳ２３０に進む。ステップＳ２２０では、対応するセンサ２１〜２４の係数ａ,ｂがシーケンサに設定される。したがって、以降の処理（表示処理や電磁弁駆動処理）では、この係数の設定値ａ,ｂを用いてセンサ出力値ｘから検出値ｙが演算される。
【００１９】
なお、トルクセンサ２２により直接検出されるのはモータの圧力であり、オーガトルクを演算するためにはさらにモータ容量を求める必要がある。モータ容量はモータ容量変更用アクチュエータに出力される制御信号によって変化し、制御信号をｖ（電圧または電流値）とすると、モータ容量ｑはｑ＝ｃｖ＋ｄで求まる。ここで、係数ｃ,ｄは係数設定画面６１で上述したのと同様に設定される。モータ容量が速度切換指令に応じてステップ状に変化する場合には、上記ｃｖの代わりに速度切換指令に応じて係数ｃ１,ｃ２,・・・を設定し、操作盤４１からの指令に応じて係数を選択するようにしてもよい。
【００２０】
ステップＳ２３０では工法の選択を判定する。ここで、工法の選択は図７に示す工法選択画面５２のタッチパネルの操作により行われる。すなわち操作部５２ａ〜５２ｄの操作により「回転圧入工法」、「回転根固め工法」、「地盤改良工法」、「その他の工法」のいずれかを選択する。このため、ステップＳ２３０では、表示モニタ４０からの信号により工法選択画面５２上で工法が選択されたか否かを判定する。
【００２１】
ステップＳ２３０が肯定されるとステップＳ２４０に進み、否定されるとステップＳ２４０をパスしてステップＳ２５０に進む。ステップＳ２４０では、選択された工法がシーケンサに設定される。したがって、これ以降、この工法に対応した処理（表示処理や電磁弁駆動処理）が行われる。
【００２２】
ステップＳ２５０では、現場名、施工機番号、杭番号、作業日時，目標杭深度、最大トルク，およびデータのサンプリングの基準となる杭深度間隔（深度単位あるいは深度ピッチと呼ぶ）等の作業条件の入力を判定する。ここで、作業条件を入力する際はタッチパネルの操作により表示モニタ４０の表示を施工設定画面５３（図５参照）に切り換え、施工設定画面５３を介して作業条件が入力される。このため、ステップＳ２３０では、表示モニタ４０からの信号により施工設定画面５３上で作業条件が入力されたか否かを判定する。この場合、入力すべき作業条件の項目は工法毎に異なり、工法毎に異なる作業条件が入力される。例えば回転圧入工法では深度ピッチを１〜２ｃｍ、最大深度を３０ｍ程度に設定するのに対し、地盤改良工法では深度ピッチを５〜１０ｃｍ、最大深度を１０ｍ程度に設定する。なお、作業条件の一部（深度，深度単位）は図６（ａ）の係数設定画面６１によっても入力可能である。
【００２３】
ステップＳ２５０が肯定されるとステップＳ２６０に進み、否定されるとステップＳ２６０をパスして次の処理に進む。ステップＳ２６０では、入力された作業条件がシーケンサに設定される。したがって、これ以降、この作業条件に対応した処理（表示処理や電磁弁駆動処理）が行われる。なお、上述した以外の作業条件についても同様に入力される。
【００２４】
以上の設定処理が終了すると、ステップＳ３００（図３）の表示処理を行う。この場合、タッチパネルの操作および選択された工法に応じて表示画像を切り換えるとともに、その表示画像に対応した文字、センサ検出値等の施工情報を表示モニタ４０に表示する。これと同時にプリンター４０ｂへの出力およびメモリカード４０ａへの書き込みも制御する。
【００２５】
図５は、表示モニタ４０の画面構成を示す図である。シーケンサのメモリには予め図示のように複数の画面が記憶され、表示処理においてはシーケンサがタッチパネルの操作に応じて矢印で示すように画面表示を切り換える。以下、シーケンサによる画面表示の一例を説明する。
【００２６】
表示モニタ４０の電源をオンすると、初めにスタート画面５１を表示する。次いで、スタート画面上のタッチパネルの操作により図７の工法選択画面５２を表示し、工法選択画面５２で工法を選択するとその工法に対応した施工設定画面５３を表示する。次いで、施工設定画面上のタッチパネルの操作により工法に対応した施工画面５４を表示する。施工画面５４はメータ画面５５、グラフ画面５６、表画面５７により構成され、施工画面５４に切換直後はメータ画面５５が表示される。
【００２７】
回転圧入工法が選択されたときのメータ画面５５の一例を図８に示す。メータ画面５５では、図示のようにオーガ駆動装置８の駆動トルク、深度、回転数、昇降速度、速度段、鋼管杭９の押込力、傾斜角、貫入量等を棒グラフ状のメータで表示し、あるいは数値をデジタル表示する。図８は計測開始前の画面表示であり、操作部５５ａが操作されるとデータ計測を開始する。なお、メータ画面５５の表示は、シーケンサがプログラムを１回実行する度に計算した値、すなわちリアルタイム表示であり、この表示に用いた計測データは表示モニタ４０の内部メモリに格納される。
【００２８】
一方、図８の操作部５５ｇが操作されるとグラフ画面５６に切り換わって複数の計測データをペンレコーダ状に表示し、操作部５５ｈが操作されるとグラフ画面５６に切り換わって例えば図９に示すように深度に対するトルクの計測データを表示し、操作部５５ｉが操作されると表画面５７に切り換わって例えば図１０に示すように計測データを表形式で表示する。施工画面の表示内容は、工法に応じて異なる。例えば回転圧入工法ではトルク、押し込み力、最終押し込みピッチ等が表示されるのに対し、地盤改良工法ではセメントミルクの流量、区間使用量、積算使用量等が表示される。これらは予め工法毎に設定した深度ピッチに応じて表示される。
【００２９】
データ計測が開始されるとメモリカード３１ｂにはシーケンサに設定したプログラムに従い深度ピッチ毎の計測データが自動的に保存される。これに対しメモリカード４０ａには、操作部５５ｃが操作されると表示モニタ４０の内部メモリに記憶されたそれまでの計測データが所定時間毎および深度ピッチ毎にメモリカード４０ａに保存される。データ計測中に操作部５５ｄが操作されると深度ピッチ毎の計測データ（グラフ画面５６または表画面５７）をプリンター４０ｂからプリントアウトする。杭を継ぎ足す場合や休憩時には一旦作業を中断するが、その場合には操作部５５ｂが操作される。操作部５５ｂが操作されると図１１に示すように画面表示が切り換わり、現在の杭深度を保った状態で計測を中断する。次いで、操作部５５ｂが操作されると計測を再開する。
【００３０】
メータ画面（図８）を表示した状態で杭一本の施工を終了すると操作部５５ｆが操作される。操作部５５ｆが操作されると図１２に示す終了画面５８に切り換わるとともに、計測を終了してそれまでの計測データが深度ピッチ毎にメモリカード４０ａに保存する。また、このときメモリーカード３１ｂのデータが消去される。終了画面５８の操作部５８ａが操作されると表画面５７に切り換わり、計測開始から終了までのデータが表形式で表示され、操作部５８ｂが操作されるとグラフ画面５６に切り換わり、計測開始から終了までのデータがグラフ形式で表示される。この場合、例えば図１３に示すように最大トルクと現在の深度が併せて数値表示される。作業終了後に次の杭を埋設する場合には、図１２の操作部５８ｃが操作され、図８のメータ画面５５に切り換わる。
【００３１】
新品の作業機で作業を行う場合やセンサ２１〜２４を新品に変更した場合には、センサの校正を行って係数ａ,ｂを設定する必要がある。この場合、例えば図８の操作部５５ｅが操作され、パスワード画面５９に切り換える。ここで、パスワード画面５９にパスワードを入力するとサービスマンのみがアクセス可能なサービス画面６０に切り換わる。サービス画面６０では前述したようにセンサの係数ａ,ｂを設定する係数設定画面６１、シーケンサの異常をチェックするトラブルシューティング画面６２、プログラムの実行状況を示すモニタ画面６３を選択可能であり、係数設定画面を選択すると図の係数設定画面６１に切り換わる。
【００３２】
以上の表示処理が終了すると、ステップＳ４００の電磁弁駆動処理（図３）を行う。電磁駆動処理では、操作盤４１からの作業装置４の駆動指令に応じて電磁弁４２,４３に制御信号を出力し、作業装置４を駆動する。なお、作業内容は工法毎に異なるため、シーケンサは工法に対応した制御信号を電磁弁４２,４３に出力する。また、設定処理（ステップＳ２００）で設定された作業条件（目標深度、最大トルク等）に応じて作業装置４の駆動が制限される。
【００３３】
以上の処理を行うためのラダープログラムの作成にはアッセンブラ、ベーシック、Ｃ言語等のプログラムの専門的知識が必要とされず、ラダープログラム作成用のソフトも市販されているため、各工法に対応した電磁弁制御用プログラムおよび計測表示用プログラムを比較的容易に作成することができる。これに対し、シーケンサではなくＣＰＵボードやＩ／Ｏボード等からなるＣＰＵユニットを用いる場合、アッセンブラ、ベーシック、Ｃ言語等を用いて膨大な量の専用のプログラムを作成しなければならず、その過程においてデバッグというチェック作業も必要となるため、プログラムの作成に多大な時間とコストを要する。
【００３４】
以上の実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）表示モニタ上のタッチパネルの操作によりシーケンサの施工管理用プログラムを設定し、施工法に応じて異なる施工画面５４を表示するようにしたので、複数の施工法を有する基礎工事用建設機械において施工管理用プログラムの作成が容易である。
（２）表示モニタ上のタッチパネルの操作によりセンサの出力信号を施工情報としての計測データに変換するための係数を設定するようにしたので、センサの変更等があった場合にプログラムの修正が容易である。
（３）表示モニタ上のタッチパネルの操作により計測データをサンプリングする際の基準値としての深度ピッチを設定するようにしたので、データ計測のタイミングを施工法に応じて容易に変更することができる。
【００３５】
なお、上記実施の形態では、表示モニタ４０のタッチパネルの操作によりシーケンサを設定するようにしたが、設定手段はこれに限らず、キーボードやマウス等からの入力によりモニタ上でシーケンサを設定するようにしてもよい。上記実施の形態では、電磁弁制御用プログラムと計測表示用プログラムにより施工管理用プログラムを構成したが、少なくとも表示モニタ４０を制御するのであれば、シーケンサのプログラムの設定は上述したものに限らない。施工法や係数の設定によりシーケンサのプログラムを設定したが、施工に係る他の設定を行ってシーケンサのプログラムを設定してもよい。検出手段としてのセンサ等は上述したものに限らない。以上では、基礎用建設機械に施工管理装置を適用したが、他の建設機械にも適用可能である。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の施工管理装置に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明が適用される基礎工事用建設機械の側面図。
【図２】本発明の実施の形態に係る施工管理装置の構成を示すブロック図。
【図３】本発明の実施の形態に係る施工管理用プログラムの概略構成を示すフローチャート。
【図４】図３の設定処理の詳細を示すフローチャート。
【図５】本発明の実施の形態に係る表示モニタの画面構成を示す図。
【図６】図５の係数設定画面の一例を示す図。
【図７】図５の工法選択画面の一例を示す図。
【図８】図５のメータ画面の一例を示す図。
【図９】図５のグラフ画面の一例を示す図。
【図１０】図５の表画面の一例を示す図。
【図１１】作業中断時のメータ画面を示す図。
【図１２】図５の施工終了画面の一例を示す図。
【図１３】施工終了時のグラフ画面を示す図。
【符号の説明】
【００３７】
２１〜２４  センサ
３１  シーケンサ本体
３２,３３  入出力ブロック
４０  表示モニタ
４０ａ  メモリーカード
４０ｂ  プリンター
４１  操作盤
４２,４３  電磁弁
【図１】
2005213937.tif 000003
【図２】
2005213937.tif 000004
【図３】
2005213937.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2005213937.tif 000012
【図１１】
2005213937.tif 000013
【図１２】
2005213937.tif 000014
【図１３】
2005213937.tif 000015