オペレータ索引情報を生成するためのデータ取得システム - 特開２００６－２４１８９

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【発明の名称】	オペレータ索引情報を生成するためのデータ取得システム
【発明者】	【氏名】ロバートエー．ホルカビ【氏名】ゲイリーエル．スパディン【氏名】アダムジェイ．グダット【氏名】スティーブンダブリュ．オニール【氏名】マイケルディー．ストーブ
【要約】	【課題】オペレータ索引情報を生成するためのデータ取得システムを提供する。【解決手段】作業機械のためのデータ取得システムが、作業機械上に配置された、少なくとも１つのセンサを備える。少なくとも１つのセンサは、作業機械の動作パラメータを示す信号を作成するよう構成される。データ取得システムはまた、作業機械上に配置され、かつ機械オペレータに対応する入力を受信するよう構成された識別モジュールを備える。データ取得システムは、さらに、作業機械上に配置され、かつ少なくとも１つのセンサ及び識別モジュールと通信する制御装置を備える。制御装置は、信号及び入力を記録する及び関連させるよう構成される。データ取得システムは、その上、作業機械上に配置され、かつ制御装置と通信する通信モジュールを備える。通信モジュールは、記録された及び関連された信号及び入力を、制御装置から場外のシステムに転送するよう構成される。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械のためのデータ取得システムであって、
作業機械上に配置され、かつ作業機械の動作パラメータを示す信号を作成するよう構成された、少なくとも１つのセンサと、
作業機械上に配置され、かつ機械オペレータに対応する入力を受信するよう構成された識別モジュールと、
作業機械上に配置され、かつ少なくとも１つのセンサ及び識別モジュールと通信し、かつ信号及び入力を記録する及び関連させるよう構成された制御装置と、
作業機械上に配置され、かつ制御装置と通信し、かつ記録された及び関連された信号及び入力を、制御装置から場外のシステムに転送するよう構成された通信モジュールと、を具備するデータ取得システム。
【請求項２】
複数のセンサが、作業機械上に配置され、制御装置が、メモリを含み、動作パラメータが、メモリ内に格納されている、監視されている使用可能な動作パラメータのリストから選択可能である請求項１に記載のデータ取得システム。
【請求項３】
複数のセンサが、作業機械上に配置され、制御装置が、複数のセンサによって作成された１つ以上の信号に応じて性能パラメータ値を判断し、場外のシステムに性能パラメータを転送するよう構成された請求項１に記載のデータ取得システム。
【請求項４】
作業機械のためのデータを取得する方法であって、
作業機械の複数の動作パラメータを感知するステップと、
機械オペレータに対応する入力を受信するステップと、
複数の動作パラメータ及び入力を記録する及び関連させるステップと、
記録された及び関連された複数の動作パラメータ及び入力を場外のシステムに転送するステップと、を含む方法。
【請求項５】
電源と、
作業器具と、
作業機械上に配置されたデータ取得システムと、を具備する作業機械であって、
該データ取得システムが、
複数のセンサのそれぞれが作業機械の動作パラメータを示す信号を作成するよう構成された、作業機械上に配置された複数のセンサと、
作業機械上に配置され、かつ機械オペレータに対応する入力を受信するよう構成された識別モジュールと、
作業機械上に配置され、かつ複数のセンサ及び識別モジュールと通信し、かつ信号及び入力を記録する及び関連させるよう構成された制御装置と、
作業機械上に配置され、かつ制御装置と通信し、かつ記録された及び関連された信号及び入力を、制御装置から場外のシステムに転送するよう構成された通信モジュールと、を含む作業機械。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本明細書は、一般に、データ取得システム、より詳しくは、オペレータ索引情報を生成するためのデータ取得システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、ホイールローダ、トラック式トラクタ、オンハイウェイ・トラック、及び他の種類の機械類などの作業機械には、しばしば、作業機械の動作条件を測定するためのセンサが装備されている。これらの動作条件は、たとえば、エンジンの回転数、油圧、水温、ブースト圧、油の汚れ、電動機の電流、液圧、系統電圧、燃費、積載量、対地速度、速度伝達比、サイクル時間などを含むことがある。後に機械性能を評価するための動作条件データベースをコンパイルする記憶装置が、作業機械上に設けられることがある。
【０００３】
作業機械の性能を判断するために、動作条件データベース内に格納されている情報を評価する場合には、作業機械の性能を特定の機械オペレータに関連させることが有益であろう。たとえば、作業現場にあるフリートの中の１つの作業機械が、相当数の異なるオペレータによって操作されることがある。これらの異なるオペレータは、異なる時刻に、異なる時間帯に、及び／又は異なる業務のために、作業機械を利用することがある。第１のオペレータは、第２のオペレータより、作業機械を用いて特定の任務を遂行するのに、より有能又は生産的であることがある。同様に、第２のオペレータは、他の任務を遂行するのに、より適していることがある。しかし、特定のオペレータを収集された様々な動作条件に自動的に関連付けることなく、このような相違点を認識することは困難であろう。
【０００４】
その上、共通の作業現場にある特定のレンタルの作業機械が、財務上異なる組織に属するオペレータ間で共有されることがある。特定のオペレータを規定の作業機械パラメータに自動的に関連付けることなく、正しい組織に対して、レンタル時間の料金、燃料費、修理費、及び他の関連経費を適切に管理することは困難であろう。
【０００５】
作業機械の動作条件を追跡する１つのシステムが、ボーエン（Ｂｏｅｎ）らによる、（特許文献１）（１９９５年１０月３１日発行）に記述されている。（特許文献１）は、機械動作パラメータに関する履歴データを提供するための機械監視システムについて記述している。機械監視システムは、機械パラメータのレベルを示す信号を作成するための複数のセンサを含む。機械性能を示すために選択されたデータを処理する制御装置が含まれる。
【０００６】
（特許文献１）の機械監視システムは、機械性能を評価することはできるが、機械性能を特定の機械オペレータに関連させない。その上、（特許文献１）の機械監視システムは、機械オペレータが、どの動作パラメータを監視すべきか、どの程度の頻度で監視すべきか、及びどの程度の頻度で報告すべきかを判断することができるほどには、十分に柔軟でないことがある。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，４６３，５６７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
開示されているシステムは、上記に記載した課題の１つ以上を克服することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本明細書は、一形態において、作業機械上に配置された、少なくとも１つのセンサを含む作業機械のためのデータ取得システムを目的とする。この少なくとも１つのセンサは、作業機械の動作パラメータを示す信号を作成するよう構成される。データ取得システムはまた、作業機械上に配置され、かつ機械オペレータに対応する入力を受信するよう構成された識別モジュールを含む。データ取得システムは、さらに、作業機械上に配置され、かつ少なくとも１つのセンサ及び識別モジュールと通信する制御装置を含む。制御装置は、信号及び入力を記録する及び関連させるよう構成される。データ取得システムは、その上、作業機械上に配置され、かつ制御装置と通信する通信モジュールを含む。通信モジュールは、記録された及び関連された信号及び入力を、制御装置から場外のシステムに転送するよう構成される。
【００１０】
本明細書は、別の形態において、作業機械のためのデータを取得する方法を目的とする。本方法は、作業機械の複数の動作パラメータを感知するステップと、機械オペレータに対応する入力を受信するステップとを含む。本方法はまた、複数の動作パラメータ及び入力を記録し、関連させるステップと、記録された及び関連された複数の動作パラメータ及び入力を場外のシステムに転送するステップと、を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、データ取得システム１２の例示的実施形態を備えた作業機械１０を例示する図である。作業機械１０は、鉱業、建設業、農業、又は他の公知の業界などの業界に関連付けられた、いくつかの種類の運転を実施する、固定又は可動式の機械であり得る。たとえば、作業機械１０は、土工機械、発電設備、ポンプ、船舶、航空機、又は他の好適な、運転を実施する機械であり得る。データ取得システム１２は、識別モジュール１４と、インターフェースモジュール１６と、場外のシステム２０と通信するよう構成された通信モジュール１８と、制御装置２２とを含むことがある。識別モジュール１４、インターフェースモジュール１６、通信モジュール１８、及び制御装置２２の１つ以上が、１つのユニットとして統合されることがあると考えられる。
【００１２】
識別モジュール１４が、オペレータ識別コードを受信し、コードを示す信号を生成する手段を含むことがある。このような手段は、たとえば、コード化されたキー２４上の磁気情報又はキー２４に埋め込まれたメモリチップを有する、キー２４を受信するよう構成されたスイッチ２３、オペレータが手動でコードを入力できるキーパッド、コードを有するサービスツール又はコンピュータとの直接通信を可能にするデータポート、遠隔地からコードを受信できるアンテナ、コード化された証印を読み取るよう構成されたスキャナ、又はコードを受信して、このコードを示す信号を生成することができる、他の任意の形態を含むことがある。本明細書においては、コードが、文字、数字、記号、パルス、電圧レベル、証印、信号、磁場、音波又は光波の形態、及び割り当てられた意味を表す他の形態を含むことがある。コードは、人間可読情報及び機械可読情報の１つ以上の形態をとることがある。識別モジュール１４が、オペレータ識別コード以外の、コード化された追加情報を受信することがあると考えられる。
【００１３】
インターフェースモジュール１６が、作業機械全体に分散され、かつ作業機械１０の様々な構成要素及びサブシステムからデータを集めるよう構成された、複数のセンサ１６ａ～ｄを含むことがある。図１に示されている数より多い又は少ない数のセンサが、含まれることがあると考えられる。センサ１６ａ～ｄは、作業機械１０の、電源（図示せず）、変速装置（図示せず）、けん引装置（図示せず）、作業器具（図示せず）、及び／又は他の構成要素及びサブシステムに関連付けられることがある。これらのセンサは、たとえば、作業機械１０の、エンジンの回転数、油圧、水温、ブースト圧、油の汚れ、電動機の電流、液圧、系統電圧、燃費、積載量、対地速度、速度伝達比、サイクル時間、開始時間、停止時間、等級、位置及び／又は場所、及び作業機械１０に装着された作業器具、及び他のこのような情報などの、構成要素及びサブシステムのそれぞれから集められたデータを提供するよう構成されることがある。たとえば時刻、日付などの他の情報が、インターフェースモジュールによって生成される又は維持されることがある。
【００１４】
通信モジュール１８が、制御装置２２と場外のシステム２０との間の通信を容易にするよう構成された装置を含むことがある。通信モジュール１８は、直接データリンク２６又はワイヤレス通信リンク２８を通じて、通信モジュール１８がデータメッセージを送信する及び／又は受信することを可能にするハードウェア及び／又はソフトウェアを含むことがある。ワイヤレス通信は、制御装置２２が場外のシステム２０とワイヤレスで情報を交換することを可能にする、衛星、セルラ、赤外線、及び他の任意の種類のワイヤレス通信を含むことがある。
【００１５】
場外のシステム２０が、作業機械１０に関連付けられた情報を生成する、維持する、送信する、及び／又は受信する、製造業者、卸売業者、小売業者、所有者、又は他の任意の企業体のような、作業機械１０に対応する企業体に関連付けられた、１つ以上の計算機システムを表すことがある。１つ以上の計算機システムは、ワークステーション、携帯情報端末、ラップトップ、メインフレーム、及び公知の他の計算機システムを含むことがある。場外のシステム２０が、ユーザから作業機械動作パラメータ関連命令を受信する、及び／又はたとえばキーボード３１及びデータポート３２のようなデータリンク２６を介して通信モジュール１８と直接通信する任意の手段を含むことがある。あるいは、場外のシステム２０が、アンテナ３０及び３４を介して通信モジュール１８と、及びワイヤレス電話、ページング（ｐａｇｅ）、テキスト通信、電子メールなどを通じて、関連付けられたワイヤレス通信ハードウェアと通信することがある。
【００１６】
制御装置２２が、場外のシステム２０から作業機械動作パラメータ関連命令を受信する、及び作業機械動作パラメータを監視する、記録する、格納する、索引付けする、処理する、及び／又は通信する任意の手段を含むことがある。これらの手段は、アプリケーションを動かすのに使用されることがある、たとえば、メモリ、１つ以上のデータ記憶装置、中央演算処理装置、又は他の任意の構成要素などの構成要素を含むことがある。制御装置２２が、作業機械１０の運転中に、作業機械のオペレータから運転関連データを直接受信する手段を含むことがある。これらの手段は、キーボード、表示システム、又は公知の他の任意の手段を含むことがある。制御装置２２が、インターフェースモジュール１６を介して作業機械１０の様々な構成要素及びサブシステムと、通信モジュール１８と、それぞれ、通信ライン３６、３８、及び４０を介して識別モジュール１４と通信することがある。さらに、本明細書の形態が、一般に、メモリ内に格納されるものとして記述されているが、当業者は、これらの形態が、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、光学媒体、ＣＤＲＯＭ、又は他の形態のＲＡＭ又はＲＯＭを含む、コンピュータチップ及び二次記憶装置のような、いくつかの種類のコンピュータプログラム製品又はコンピュータ読取可能媒体に格納され得る、又はこれらから読み取られ得ることを理解されるであろう。たとえば、電源回路、信号調整回路、ソレノイドドライバ回路、通信回路、及び他の適切な回路などの、様々な他の既知の回路が、制御装置２２に関連付けられることがある。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
開示されたデータ取得システムは、収集された作業機械動作パラメータを特定の機械オペレータに索引付けすることが好ましい、どのような作業機械にも適用可能であり得る。オペレータ索引情報に基づく作業機械の性能評価により、人的資源及び設備資源を効率的に配備できよう。その上、オペレータによる機械の使用及び運転を追跡することにより、作業機械の運転に関連付けられた経費を適切に管理することが容易になろう。これより、データ取得システム１２の運転について、詳細に記述する。
【００１８】
データ取得システム１２は、オペレータプログラマブルであり得る。たとえば、監視用に使用可能な動作パラメータのリストが、制御装置２２及び／又は場外のシステム２０のメモリに格納されることがある。データ取得時間の前及び／又はこの間に、機械オペレータが、使用可能な動作パラメータのリスト内のパラメータのどれをデータ取得システム１２によって記録すべきか及び格納すべきかを選択することがある。動作パラメータが場外のシステム２０を介して選択されると、その後、この選択された内容が、直接データリンク２６又はワイヤレスデータリンク２８を介して制御装置２２に通信されることがある。たとえば、記録及び格納用に使用可能な、監視されている多様な動作パラメータを含むリストから、特定のオペレータが、たとえば、燃焼された全燃料、燃料の燃焼率などの、燃費に関連する情報を収集するのみに決めることがある。取得するのに使用可能な部分集合の動作パラメータを選択し、所望の情報を記録し格納するだけにより、制御装置２２の計算作業量を最小限に抑えられることがある。
【００１９】
どのパラメータを記録すべき及び格納すべきかを選択することに加えて、どの程度の頻度でパラメータを記録すべきか及び格納すべきか、及びどの程度の頻度でパラメータを報告すべきか（転送すべきか）が示されることもある。たとえば、５分毎の記録率及び一日一回の報告率が示されることがある。記録率及び報告率は、手動で入力されるか、又は制御装置２２のメモリ内に格納されている使用可能な率から選択されることがある。
【００２０】
動作パラメータの選択、及び記録率及び報告率の表示は、いくつかの方法で行われることがある。これらの選択及び形態は、上述したように、場外のシステム２０を介してデータ取得システム１２に入力されることがある。定期的にスケジュールされた又は必要に応じた、作業機械１０との通信中に、制御装置２２が、新しい選択及び形態と共に更新されることがある。しかし、これらの選択及び形態はまた、識別モジュール１４を介して手動で又は自動的に、データ取得システムに入力されることがある。キーパッドを含む識別モジュール１４の場合には、この選択及び形態は、識別モジュール１４に直接入力されることがある。作業機械１０がまた、表示システム（図示せず）、取外し可能メモリ読取装置（図示せず）、キーボード、又はこの選択及び形態を直接入力する別の手段を含むことがある。
【００２１】
その上、１つ以上の組の選択及び／又は形態が、特定のオペレータの識別コードとの自動相関のために、制御装置２２のメモリ内に事前にプログラムされることがある。識別モジュール１４を介してオペレータ識別コードを入力するとすぐに、制御装置２２が、データ取得用の設定及び／又は形態を、入力されたコードに対応する、制御装置２２のメモリ内に既に格納されている設定及び形態に自動的に変更することがある。たとえば、第１のオペレータが作業機械１０を使用している時には、作業機械の遊休時間を追跡するが、第２のオペレータが作業機械１０を使用している時には、燃費又はいくつかの他のパラメータを追跡することが望ましいことがある。第１のオペレータに対応する識別コードが、識別モジュール１４に入力された場合には、この識別コードに対応する設定及び／又は形態が、自動的に変更されることがある。その上、記録率及び／又は報告率が、特定のオペレータにより異なる方法で、事前にプログラムされることがある。
【００２２】
制御装置２２はまた、事前にプログラムされた及び／又はユーザによって入力された機能に従って、インターフェースモジュール１６を介して収集されたデータを処理できることがある。たとえば、燃焼された全燃料及び積載量の両方とも、制御装置２２によって監視される動作パラメータであり得るが、特定のユーザが、制御装置２２に、運ばれた積載量１ポンド当たりの、燃焼された数ガロンの燃料のような性能パラメータを記録させる、格納させる、及び報告させることを望むことがある。この機能及び他の機能が、制御装置２２のメモリ内に事前にプログラムされ、オペレータが選択できるよう使用可能である、又はデータ取得システム１２に手動で入力されることがある。
【００２３】
制御装置２２が、記録され、格納され、及び処理されたデータを、通信モジュール１８を介して場外のシステム２０に転送するよう構成されることがある。使用可能なスケジュールのリストから手動で入力された及び／又は選択された報告スケジュールに従って、制御装置２２が、手動で入力された又は選択された動作パラメータ及び／又は性能パラメータを、場外のシステムに、定期的な間隔で、スケジュールされた伝送中に、又は必要に応じて報告することがある。上述したように、データは、直接データリンク２６を介して、又はワイヤレスデータリンク２８を介して転送されることがある。データが、作業機械１０に関連付けられたメモリ書込装置（図示せず）を介して、取外し可能な記憶装置に転送されることがあることも考えられる。
【００２４】
本発明の範囲から逸脱することなく、開示されたデータ取得システムの、様々な修正形態及び変形形態が行われ得ることは、当業者には明らかであろう。記載されている内容を考察することにより、当業者には、他の実施形態が明らかとなろう。明細書及び例は、あくまでも例示であると考えられ、本発明の真の範囲は、特許請求の範囲及びそれらの等価物によって示されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】開示されている例示的実施形態によるデータ取得システムを示す概略図である。
【符号の説明】
【００２６】
オペレータ索引情報を生成するためのデータ取得システム
１０作業機械
１２データ取得システム
１４識別モジュール
１６インターフェースモジュール
１６ａセンサ
１６ｂセンサ
１６ｃセンサ
１６ｄセンサ
１８通信モジュール
２０場外のシステム
２２制御装置
２３スイッチ
２４キー
２６データリンク
２８ワイヤレスデータリンク
３０アンテナ
３１キーボード
３２データポート
３４アンテナ
３６通信ライン
３８通信ライン
４０通信ライン

【出願人】	【識別番号】３９１０２０１９３【氏名又は名称】キャタピラーインコーポレイテッド【氏名又は名称原語表記】ＣＡＴＥＲＰＩＬＬＡＲＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【出願日】	平成１７年５月２６日（２００５．５．２６）
【代理人】	【識別番号】１０００７７４８１【弁理士】【氏名又は名称】谷義一【識別番号】１０００８８９１５【弁理士】【氏名又は名称】阿部和夫
【公開番号】	特開２００６－２４１８９（Ｐ２００６－２４１８９Ａ）
【公開日】	平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【出願番号】	特願２００５－１５４５０６（Ｐ２００５－１５４５０６）