(57)【要約】【課題】アタッチメントの交換時期をより正確に通知できるショベルを提供すること。【解決手段】本発明の実施例に係るショベル５０は、下部走行体１と、下部走行体１に搭載される上部旋回体３と、上部旋回体３に取り付けられる掘削アタッチメントと、掘削アタッチメントを構成するブーム４と、ブーム４の内部に配置されるクラックセンサＳ６と、を有する。【選択図】図１
2018115453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体と、
前記下部走行体に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、
前記アタッチメントを構成する作業要素と、
前記作業要素の内部に配置されるクラックセンサと、を有する、
ショベル。
【請求項２】
前記クラックセンサに電力を供給する振動発電機を更に有する、
請求項１に記載のショベル。
【請求項３】
前記作業要素はブームであり、
前記クラックセンサは、前記ブームの内部にある隔壁の溶接部に貼り付けられる、
請求項１又は２に記載のショベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アタッチメントを備えたショベルに関する。
【背景技術】
【０００２】
歪みゲージを用いてアタッチメントに加わる応力を検出し、アタッチメントの疲労寿命を算出し、その疲労寿命に基づいてアタッチメントのメンテナンスを促すショベル管理装置が知られている（特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５９６８１８９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のショベル管理装置は、あくまで疲労寿命を推定するのみである。そのため、不適切なタイミングでアタッチメントのメンテナンスを促してしまうおそれがあり、アタッチメントの交換時期を正確に通知するという点で改善の余地がある。
【０００５】
上述に鑑み、アタッチメントの交換時期をより正確に通知できるショベルを提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施例に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、前記アタッチメントを構成する作業要素と、前記作業要素の内部に配置されるクラックセンサと、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
上述の手段により、アタッチメントの交換時期をより正確に通知できるショベルが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例に係るショベルの側面図である。
【図２】クラックセンサの一例を示す平面図である。
【図３】図１のショベルに搭載される駆動系の構成例を示す図である。
【図４】コントローラの構成例を示す図である。
【図５】クラック検出時処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】ブームに取り付けられる各種装置の配置を示す図である。
【図７】図６の領域ＶＩＩの拡大図である。
【図８】クラックセンサの取り付け位置の詳細を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
最初に、図１を参照し、本発明の実施例に係る建設機械としてのショベル（掘削機）５０について説明する。図１は、本実施例に係るショベルの側面図である。ショベル５０の下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載される。上部旋回体３には、ブーム４が取り付けられる。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられる。
【００１０】
アタッチメントの一例である掘削アタッチメントを構成する作業要素としてのブーム４、アーム５、及びバケット６は、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。
【００１１】
ブーム４にはブーム角度センサＳ１が取り付けられ、アーム５にはアーム角度センサＳ２が取り付けられ、バケット６にはバケット角度センサＳ３が取り付けられている。ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３を集合的に「姿勢センサ」と称する。
【００１２】
ブーム角度センサＳ１は、ブーム４の回動角度を検出する。ブーム角度センサＳ１は、例えば、水平面に対するブーム４の傾斜を検出することで上部旋回体３に対するブーム４の回動角度を検出する加速度センサである。
【００１３】
アーム角度センサＳ２は、アーム５の回動角度を検出する。アーム角度センサＳ２は、例えば、水平面に対するアーム５の傾斜を検出することでブーム４に対するアーム５の回動角度を検出する加速度センサである。
【００１４】
バケット角度センサＳ３は、バケット６の回動角度を検出する。バケット角度センサＳ３は、例えば、水平面に対するバケット６の傾斜を検出することでアーム５に対するバケット６の回動角度を検出する加速度センサである。
【００１５】
ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３は、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、対応する油圧シリンダのストローク量を検出するストロークセンサ、連結ピン回りの回動角度を検出するロータリエンコーダ、アタッチメントの内部に取り付けられた歪みゲージ等であってもよい。
【００１６】
歪みセンサＳ４は、アタッチメントの歪みを検出する。本実施例では、歪みセンサＳ４はブーム４の内部に取り付けられてブーム４の伸張又は圧縮による歪みを検出する１軸歪みゲージである。但し、歪みセンサＳ４は、３軸歪みゲージであってもよく、アタッチメントの内部の複数箇所に取り付けられる複数の１軸歪みゲージであってもよく、複数の３軸歪みゲージであってもよく、１又は複数の１軸歪みゲージと１又は複数の３軸歪みゲージの組み合わせであってもよい。また、歪みセンサＳ４はブーム４の外面に取り付けられていてもよく、省略されてもよい。
【００１７】
上部旋回体３には、キャビン１０が設けられ、エンジン１１等の動力源及び車体傾斜センサＳ５が搭載される。キャビン１０内には、コントローラ３０、入力装置Ｄ１、音声出力装置Ｄ２、表示装置Ｄ３、記憶装置Ｄ４、及びエンジンコントローラＤ６が設けられ、キャビン１０の外には通信装置Ｄ５が設けられている。
【００１８】
車体傾斜センサＳ５は、ショベル５０の車体の傾斜角度を検出する。本実施例では、車体傾斜センサＳ５は、水平面に対する車体の傾斜角度を検出する加速度センサである。車体の傾斜角度は、例えば、ブーム４の左右の面のそれぞれの内側に取り付けられた歪みゲージの出力から導き出されてもよい。この場合、車体傾斜センサＳ５としての加速度センサの出力と歪みゲージの出力とを組み合わせることで上下左右の車体の傾斜角度を算出することができる。
【００１９】
クラックセンサＳ６は、アタッチメントを構成する作業要素の表面に発生するクラック（亀裂）を検出する。作業要素の表面は内側表面及び外側表面を含む。クラックの検出は、クラックの発生の有無、クラックの長さ、クラックの進展速度等を含む。
【００２０】
図２は、クラックセンサＳ６の一例を示す平面図である。図２の例では、クラックセンサＳ６は、端子Ａと端子Ｂを繋ぐ多数のグリッド線ＧＬで構成されたクラックゲージであり、作業要素の表面に貼り付けられている。図に示すように、＋Ｙ方向に延びるクラックＣＲがクラックセンサＳ６に達すると、最も左側（−Ｙ側）にあるグリッド線ＧＬが断線する。その結果、端子間の抵抗値が増大する。クラックセンサＳ６は、この端子間の抵抗値を検出する。例えば、クラックセンサＳ６は、グリッド線ＧＬの断線が発生していないときの初期抵抗値よりも抵抗値が大きくなった場合にクラックＣＲが発生したことを表す信号（クラック発生信号）を外部に出力する。抵抗値そのものを外部に出力してもよい。クラックＣＲが＋Ｙ方向に進展するにつれてグリッド線ＧＬは−Ｙ側から順に断線する。そして、断線したグリッド線の数が大きくなるにつれて端子間の抵抗値は増大する。クラックセンサＳ６は、抵抗値に基づいてクラックＣＲの長さを導き出し且つ出力してもよく、抵抗値の時間的変化に基づいてクラックＣＲの進展速度を導き出し且つ出力してもよい。本実施例では、クラックセンサＳ６は、ブーム４の内部空間で内側表面に貼り付けられている。クラックセンサＳ６の配置の詳細については後述する。
【００２１】
クラックセンサＳ６は、画像センサであってもよい。この場合、クラックセンサＳ６は、照明装置を備え、所定時間間隔で作業要素の表面を照らしてその表面の画像を撮像し、撮像した画像を外部に出力する。所定の画像処理を実行してクラックを検出した場合にその検出結果を外部に出力してもよい。
【００２２】
コントローラ３０は、ショベル５０の駆動制御を行う主制御部として機能する制御装置である。コントローラ３０は、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置で構成されている。コントローラ３０の各種機能は、ＣＰＵが内部メモリに格納されているプログラムを実行することで実現される。
【００２３】
入力装置Ｄ１は、ショベル５０の操作者がコントローラ３０に各種情報を入力するための装置である。入力装置Ｄ１は、例えば、表示装置Ｄ３の表面に設けられるメンブレンスイッチを含む。また、入力装置Ｄ１は、タッチパネル等であってもよい。
【００２４】
音声出力装置Ｄ２は、コントローラ３０からの指令に応じて各種音声情報を出力する。音声出力装置Ｄ２は、例えば、コントローラ３０に接続される車載スピーカである。また、音声出力装置Ｄ２は、ブザー等の警報器であってもよい。
【００２５】
表示装置Ｄ３は、コントローラ３０からの指令に応じて各種情報を含む画面を表示する。表示装置Ｄ３は、例えば、コントローラ３０に接続される車載液晶ディスプレイである。
【００２６】
記憶装置Ｄ４は、各種情報を記憶するための装置である。記憶装置Ｄ４は、例えば、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体である。本実施例では、記憶装置Ｄ４は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、歪みセンサＳ４、車体傾斜センサＳ５、クラックセンサＳ６等の検出値、コントローラ３０の出力値等を記憶する。
【００２７】
通信装置Ｄ５は、コントローラ３０とコントローラ３０の外部にある装置との無線通信を制御する装置である。
【００２８】
エンジンコントローラＤ６はエンジン１１を制御する装置である。本実施例では、エンジンコントローラＤ６は燃料噴射量等を制御してエンジン１１を所定のエンジン回転数で維持するアイソクロナス制御を実行する。
【００２９】
図３は、ショベル５０に搭載される駆動系の構成例を示す図であり、機械駆動系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気制御系をそれぞれ二重線、実線、破線、及び点線で示す。
【００３０】
ショベル５０の駆動系は、主に、エンジン１１、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒ、パイロットポンプ１５、コントロールバルブ１７、操作装置２６、圧力センサ２９、及びコントローラ３０を含む。
【００３１】
エンジン１１は、例えば、所定の回転数を維持するように動作するディーゼルエンジンである。また、エンジン１１の出力軸は、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒ及びパイロットポンプ１５の入力軸に接続される。
【００３２】
メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒは、高圧油圧ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給するための装置であり、例えば、斜板式可変容量型油圧ポンプである。
【００３３】
パイロットポンプ１５は、パイロットライン２５を介して操作装置２６を含む各種油圧制御機器に作動油を供給するための装置であり、例えば、固定容量型油圧ポンプである。
【００３４】
コントロールバルブ１７は、ショベル５０における油圧系を制御する油圧制御装置である。具体的には、コントロールバルブ１７は、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油の流れを制御する流量制御弁１７１〜１７６を含む。そして、コントロールバルブ１７は、流量制御弁１７１〜１７６を通じ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、左側走行用油圧モータ１Ａ、右側走行用油圧モータ１Ｂ、及び旋回用油圧モータ２Ａのうちの１又は複数のものに対しメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油を選択的に供給する。なお、以下では、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、左側走行用油圧モータ１Ａ、右側走行用油圧モータ１Ｂ、及び旋回用油圧モータ２Ａを集合的に「油圧アクチュエータ」と称する。
【００３５】
操作装置２６は、操作者が油圧アクチュエータの操作のために用いる装置である。本実施例では、操作装置２６は、パイロットライン２５を介して、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を油圧アクチュエータのそれぞれに対応する流量制御弁のパイロットポートに供給する。なお、パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力（パイロット圧）は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６のレバー又はペダルの操作方向及び操作量に応じた圧力である。
【００３６】
圧力センサ２９は、操作装置２６を用いた操作者の操作内容を検出するための操作内容検出部の一例である。本実施例では、圧力センサ２９は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６のレバー又はペダルの操作方向及び操作量を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。なお、操作装置２６の操作内容は、ポテンショメータ等、圧力センサ以外の他のセンサの出力を用いて導き出されてもよい。
【００３７】
センターバイパス管路４０Ｌは、コントロールバルブ１７内に配置された流量制御弁１７１、１７３、及び１７５を通る高圧油圧ラインであり、センターバイパス管路４０Ｒは、コントロールバルブ１７内に配置された流量制御弁１７２、１７４、及び１７６を通る高圧油圧ラインである。
【００３８】
流量制御弁１７１は、メインポンプ１４Ｌ、左側走行用油圧モータ１Ａ、及び作動油タンクの間の作動油の流量及び流れ方向を制御するスプール弁である。また、流量制御弁１７２は、メインポンプ１４Ｒ、右側走行用油圧モータ１Ｂ、及び作動油タンクの間の作動油の流量及び流れ方向を制御するスプール弁である。また、流量制御弁１７３は、メインポンプ１４Ｌ、旋回用油圧モータ２Ａ、及び作動油タンクの間の作動油の流量及び流れ方向を制御するスプール弁である。
【００３９】
流量制御弁１７４は、メインポンプ１４Ｒ、バケットシリンダ９、及び作動油タンクの間の作動油の流量及び流れ方向を制御するスプール弁である。また、流量制御弁１７５は、メインポンプ１４Ｌ、アームシリンダ８、及び作動油タンクの間の作動油の流量及び流れ方向を制御するスプール弁である。また、流量制御弁１７６は、メインポンプ１４Ｒ、ブームシリンダ７、及び作動油タンクの間の作動油の流量及び流れ方向を制御するスプール弁である。
【００４０】
次に図４を参照し、コントローラ３０に設けられている各種機能について説明する。図４は、コントローラ３０の構成例を示す図である。
【００４１】
コントローラ３０は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、歪みセンサＳ４、車体傾斜センサＳ５、クラックセンサＳ６、圧力センサ２９、入力装置Ｄ１等から情報を受信する。
【００４２】
本実施例では、コントローラ３０は、ブーム４の内部に取り付けられた歪みセンサＳ４及びクラックセンサＳ６から無線通信を介して情報を受信する。具体的には、歪みセンサＳ４及びクラックセンサＳ６に接続された送信機Ｄ７が無線送信する情報を、上部旋回体３に取り付けられた通信装置Ｄ５を用いて受信する。
【００４３】
送信機Ｄ７は、作業要素に取り付けられたセンサの検出値を無線送信する装置である。本実施例では、送信機Ｄ７は歪みセンサＳ４及びクラックセンサＳ６と同じ取り付け対象物であるブーム４の内部に取り付けられている。なお、送信機Ｄ７はブーム４の外面に取り付けられていてもよい。
【００４４】
歪みセンサＳ４、クラックセンサＳ６及び送信機Ｄ７は振動発電機Ｄ８に接続され、振動発電機Ｄ８から電力の供給を受ける。
【００４５】
振動発電機Ｄ８は振動エネルギを電気エネルギに変換する装置である。本実施例では、振動発電機Ｄ８は電磁誘導式発電機であり、歪みセンサＳ４、クラックセンサＳ６及び送信機Ｄ７と同じ取り付け対象物であるブーム４の内部に取り付けられている。但し、振動発電機Ｄ８は静電誘導式発電機、圧電式発電機等であってもよい。また、振動発電機Ｄ８はブーム４の外面に取り付けられていてもよい。
【００４６】
コントローラ３０は、受信した情報と記憶装置Ｄ４に記憶された情報とに基づいて各種演算を実行し、その演算結果に応じて制御信号を音声出力装置Ｄ２、表示装置Ｄ３、エンジンコントローラＤ６等に出力する。また、コントローラ３０は、通信装置Ｄ５を介して受信した情報、演算結果等を外部に無線送信してもよい。
【００４７】
姿勢導出部３０１は、アタッチメントの姿勢を検出する機能要素である。本実施例では、姿勢導出部３０１は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３で構成される姿勢センサの出力に基づいて掘削アタッチメントの姿勢を導き出す。
【００４８】
重量導出部３０２は、アタッチメントが持ち上げている物の重量（以下、「持ち上げ重量」とする。）を導き出す機能要素である。本実施例では、重量導出部３０２は、姿勢センサが検出した掘削アタッチメントの姿勢と歪みセンサＳ４が検出した掘削アタッチメントの歪みとに基づいて持ち上げ重量を導き出す。
【００４９】
例えば、重量導出部３０２は、掘削アタッチメントの歪み、掘削アタッチメントの姿勢、掘削アタッチメントの形状、歪みゲージの貼り付け位置等を入力キーとして対応テーブルを参照することで持ち上げ重量を導き出す。対応テーブルは、掘削アタッチメントの姿勢と、掘削アタッチメントの歪みと、持ち上げ重量との対応関係を記憶する参照用テーブルであり、記憶装置Ｄ４に予め記憶されている。対応関係はＦＥＭ解析等に基づいて予め決定されている。例えば、重量導出部３０２は、現在の掘削アタッチメントの姿勢と歪みの組み合わせに最も近い組み合わせを対応テーブルの中から選択し、その選択した組み合わせに関連付けて記憶されている持ち上げ重量の値を現在の持ち上げ重量として導き出す。掘削アタッチメントの歪みは、掘削アタッチメントにおける１又は複数の部位における歪みを意味する。
【００５０】
或いは、重量導出部３０２は、掘削アタッチメントの歪みと掘削アタッチメントの姿勢とを予め記憶された計算式に代入することで持ち上げ重量を導き出してもよい。計算式は記憶装置Ｄ４に予め記憶されている。
【００５１】
クラック検出部３０３は、クラックを検出する機能要素である。本実施例では、クラック検出部３０３は、クラックセンサＳ６の出力に基づいてクラックを検出する。
【００５２】
例えば、クラック検出部３０３は、送信機Ｄ７及び通信装置Ｄ５を介してクラックセンサＳ６が出力する抵抗値を受信する。そして、受信した抵抗値が所定値を上回ったときにクラックの発生を検出する。
【００５３】
クラック検出部３０３は、クラックを検出した場合、音声出力装置Ｄ２、表示装置Ｄ３、通信装置Ｄ５、及びエンジンコントローラＤ６の少なくとも１つに制御指令を出力してもよい。例えば、クラック検出部３０３は、クラックを検出したことを表示装置Ｄ３に表示してもよく、音声出力装置Ｄ２を通じて音声出力してもよい。また、クラック検出部３０３は、通信装置Ｄ５を介してクラックに関する情報を外部に無線送信してもよい。また、エンジンコントローラＤ６を介してエンジン１１の出力を低減させてもよく、エンジン１１を停止させてもよい。
【００５４】
姿勢導出部３０１、重量導出部３０２及びクラック検出部３０３はショベルの外部にある外部制御装置によって実現されてもよい。外部制御装置は、コントローラ３０と同様、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置である。この場合、コントローラ３０は、通信装置Ｄ５を通じ、受信した情報を外部制御装置に無線送信する。歪みセンサＳ４及びクラックセンサＳ６は、送信機Ｄ７及びコントローラ３０の通信装置Ｄ５を通じて検出値を外部制御装置に無線送信してもよく、送信機Ｄ７を通じて検出値を外部制御装置に無線送信してもよい。
【００５５】
次に図５を参照し、コントローラ３０がクラックを検出したときの処理（以下、「クラック検出時処理」とする。）について説明する。図５はクラック検出時処理の流れを示すフローチャートである。
【００５６】
最初に、コントローラ３０のクラック検出部３０３はクラックが発生したか否かを判定する（ステップＳＴ１）。本実施例では、クラック検出部３０３は、ブーム４の内部に取り付けられたクラックセンサＳ６の出力に基づいてブーム４の内部でクラックが発生したか否かを判定する。
【００５７】
具体的には、クラック検出部３０３は、通信装置Ｄ５及び送信機Ｄ７を介してクラックセンサＳ６の出力を取得する。クラックセンサＳ６が端子間の抵抗値を継続的に出力する構成では、クラック検出部３０３は、その抵抗値が所定値を上回ったか否かを判定する。そして、その抵抗値が所定値を上回ったと判定した場合にブーム４の内部でクラックが発生したと判定する。このように、クラックが発生したときにクラック発生信号をクラックセンサＳ６が出力する構成では、クラック検出部３０３は、クラック発生信号を受信した場合にブーム４の内部でクラックが発生したと判定する。
【００５８】
クラックが発生していないと判定している場合（ステップＳＴ１のＮＯ）、クラック検出部３０３は、ステップＳＴ１の判定を繰り返す。
【００５９】
クラックが発生したと判定した場合（ステップＳＴ１のＹＥＳ）、クラック検出部３０３は、クラック発生前後のアタッチメント情報を保存する（ステップＳＴ２）。本実施例では、コントローラ３０は、掘削・旋回作業における掘削アタッチメントの姿勢に関する情報、持ち上げ重量に関する情報等をアタッチメント情報として所定時間に亘って時系列的に且つ一時的に記憶している。例えば、後続の情報で上書きされるまで記憶装置Ｄ４に記憶している。掘削アタッチメントの姿勢に関する情報は、姿勢センサの出力等を含む。持ち上げ重量に関する情報は、歪みセンサＳ４の出力等を含む。更に、コントローラ３０は、旋回作業に関する情報等を時系列的に且つ一時的に記憶してもよい。この場合、旋回作業に関する情報は、旋回加速度に関する情報を含んでいてもよい。
【００６０】
そして、クラックが発生したと判定すると、クラック検出部３０３は、現時点から所定時間だけ遡った時点以降に記憶装置Ｄ４に記憶されたアタッチメント情報を保存する。例えば、後続の情報で上書きされないように記憶装置Ｄ４の別の領域に記憶する。或いは、記憶装置Ｄ４とは別の不揮発性記憶媒体に記憶されてもよい。同様に、クラック検出部３０３は、現時点以降の所定時間に亘って取得するアタッチメント情報を保存する。
【００６１】
この構成により、コントローラ３０は、クラック発生前後のアタッチメント情報を管理者等の関係者に提示できる。関係者は、そのアタッチメント情報を見て、クラックの発生に至るまでの掘削作業の内容、クラックの直接の原因となった掘削作業の内容、クラックが発生した後の掘削作業とクラックの進展速度との関係等を把握できる。更に、アタッチメント情報が旋回作業に関する情報を含む場合、関係者は、クラックの発生に至るまでの旋回作業の内容、クラックの直接の原因となった旋回作業の内容、クラックが発生した後の旋回作業とクラックの進展速度との関係等を把握できる。また、クラックの進展速度を定量的に把握することができるため、掘削アタッチメントの余寿命を推定できる。
【００６２】
次に図６及び図７を参照し、ブーム４における歪みセンサＳ４、クラックセンサＳ６、送信機Ｄ７、及び振動発電機Ｄ８の取り付け位置について説明する。図６は、ブーム４の斜視図であり、図７は、図６の領域ＶＩＩの拡大図である。また、図中の一点鎖線は電力線を表し、点線は信号線を表し、破線は隠れ線を表す。
【００６３】
図６及び図７に示す実施例では、歪みセンサＳ４は、ブーム４の長手方向（掘削アタッチメントの前後方向）におけるブーム４の歪みを検出するように、ブームシリンダボス４ａとブームトップ４ｃとの間でブーム４の腹側（−Ｚ側）の金属板の内面に取り付けられている。但し、歪みセンサＳ４は、ブーム４の背側（＋Ｚ側）の金属板の内面に取り付けられていてもよく、ブームシリンダボス４ａとブームフート４ｂとの間でブーム４の背側又は腹側の金属板の内面に取り付けられていてもよい。また、歪みセンサＳ４は、ブーム４の内部にある隔壁４ｅの表面等に取り付けられてもよい。
【００６４】
送信機Ｄ７はブームシリンダボス４ａとブームトップ４ｃとの間でブーム４の腹側（−Ｚ側）の金属板の内面に取り付けられている。但し、送信機Ｄ７はブーム４の背側（＋Ｚ側）の金属板の内面に取り付けられていてもよく、ブームシリンダボス４ａとブームフート４ｂとの間でブーム４の背側又は腹側の金属板の内面に取り付けられていてもよい。また、送信機Ｄ７は、ブーム４の内部にある隔壁４ｅの表面等に取り付けられてもよい。
【００６５】
振動発電機Ｄ８はブームトップ４ｃの近傍に取り付けられている。但し、振動発電機Ｄ８は、例えばブームフート４ｂの近傍、ブームシリンダボス４ａの近傍、ブラケット４ｄの近傍等、振動が発生し易い他の部位に取り付けられてもよい。本実施例では振動発電機Ｄ８はブーム４の腹側（−Ｚ側）の金属板の内面に取り付けられているが、ブーム４の背側（＋Ｚ側）の金属板の内面に取り付けられていてもよい。また、振動発電機Ｄ８は、ブーム４の内部にある隔壁４ｅの表面等に取り付けられてもよい。
【００６６】
クラックセンサＳ６は、ブームシリンダボス４ａとブームトップ４ｃとの間にある隔壁４ｅの近位側（−Ｘ側）の表面に取り付けられている。但し、遠位側（＋Ｘ側）の表面に取り付けられてもよい。
【００６７】
図８は、クラックセンサＳ６の取り付け位置の詳細を説明するための図である。具体的には、図８は、ブーム４の腹側の金属板４ｆと隔壁４ｅとの溶接部の鉛直断面を示す斜視図である。図８の例では、隔壁４ｅと金属板４ｆとを溶接する溶接部ＷＭのところに貼り付けられた３つのクラックセンサＳ６１〜Ｓ６３が示されている。
【００６８】
クラックセンサＳ６１は、溶接部ＷＭの上側止端部のところで発生するクラックＣＲ１を検出するために貼り付けられている。具体的には、一部が隔壁４ｅの表面に貼り付けられ、残りの部分が溶接部ＷＭの表面に貼り付けられるように折り曲げられている。隔壁４ｅは、好適には、クラックＣＲ１が上側止端部のところで発生した後で上側止端部に沿って（Ｙ軸に沿って）進展するように設計されている。すなわち、クラックＣＲ１が発生し易い場所が予め特定されている。
【００６９】
クラックセンサＳ６２は、溶接部ＷＭのルート部のところで発生して溶接部ＷＭの表面に至るクラックＣＲ２を検出するために貼り付けられている。溶接部ＷＭの表面は平坦な表面となるように加工されていてもよい。クラックセンサＳ６２を貼り付け易くするためである。金属板４ｆは、好適には、クラックＣＲ２がルート部のところで発生した後でルート部に沿って（Ｙ軸に沿って）進展するように設計されている。
【００７０】
クラックセンサＳ６３は、溶接部ＷＭの下側止端部のところで発生するクラックＣＲ３を検出するために貼り付けられている。具体的には、一部が金属板４ｆの表面に貼り付けられ、残りの部分が溶接部ＷＭの表面に貼り付けられるように折り曲げられている。金属板４ｆは、好適には、クラックＣＲ３が下側止端部のところで発生した後で下側止端部に沿って（Ｙ軸に沿って）進展するように設計されている。
【００７１】
また、図８の例では、横方向（Ｙ軸方向）において、クラックセンサＳ６３が最も左側（−Ｙ側）に貼り付けられ、クラックセンサＳ６２が最も右側（＋Ｙ側）に貼り付けられ、クラックセンサＳ６１がそれらの間に貼り付けられている。しかしながら、横方向における位置関係は任意であり、例えば、横方向の同じ位置に３つのクラックセンサＳ６１〜Ｓ６３が貼り付けられていてもよい。また、クラックセンサＳ６１〜Ｓ６３のそれぞれの幅（Ｙ軸方向の長さ）、個数、複数個の場合の間隔等は任意であり、例えば、金属板４ｆの幅と同じ幅を有していてもよい。好適には、クラックセンサＳ６１〜Ｓ６３のそれぞれの幅、個数、間隔等は、クラックが発生し易い場所を設計により予め限定しておくことで、必要最小限とされる。
【００７２】
上述の構成により、コントローラ３０は、アタッチメントの交換時期をより正確に通知できる。具体的には、コントローラ３０は、ブーム４の内部で発生するクラックを早期に検出できる。関係者は、外部からは視認できないクラックの発生を早期に検知できる。例えば、関係者は、クラックＣＲ２、ＣＲ３が金属板４ｆの外側表面に至る前にクラックＣＲ２、ＣＲ３が発生したことを知ることができる。そのため、ブーム４を適切なタイミングで交換でき、掘削作業の途中でブーム４（ショベル）が疲労破壊等によって使用不可となってしまうのを防止できる。
【００７３】
また、ショベル５０は、ブーム４に取り付けられた振動発電機Ｄ８からブーム４に取り付けられた歪みセンサＳ４、クラックセンサＳ６及び送信機Ｄ７への電力供給を可能にする。そのため、歪みセンサＳ４及びクラックセンサＳ６のそれぞれとコントローラ３０との間の無線通信を確立できる。また、歪みセンサＳ４及びクラックセンサＳ６のそれぞれと上部旋回体３に搭載された電源との間の電力線、歪みセンサＳ４及びクラックセンサＳ６のそれぞれに電力を供給するためのバッテリ等を不要にできる。その結果、歪みセンサＳ４を用いたブーム４の歪みの計測をリアルタイムに且つ長期間に亘って安定的に実現できる。また、クラックセンサＳ６を用いたクラックの検出をリアルタイムに且つ長時間に亘って安定的に実現できる。
【００７４】
また、ショベル５０は、歪みセンサＳ４、クラックセンサＳ６、送信機Ｄ７、及び振動発電機Ｄ８をブーム４の内部に配置して外部環境から隔離する。そのため、作業現場での歪みセンサＳ４を用いたブーム４の歪みの計測、クラックセンサＳ６を用いたクラックの検出等をより安定的に且つより確実に実現できる。
【００７５】
また、上述の説明は、ブーム４の腹側（−Ｚ側）の金属板４ｆと隔壁４ｅとを溶接する溶接部ＷＭのところで発生するクラックに関する。しかしながら、上述の説明は、ブーム４の背側（＋Ｚ側）、左側（−Ｙ側）及び右側（＋Ｙ側）の金属板のそれぞれと隔壁４ｅとを溶接する溶接部ＷＭのところで発生するクラックについても同様に適用される。
【００７６】
また、上述の説明は、ブーム４の内部における歪みセンサＳ４、クラックセンサＳ６、送信機Ｄ７、及び振動発電機Ｄ８の取り付け位置に関する。しかしながら、上述の説明は、アーム５の内部における取り付け位置についても同様に適用される。
【００７７】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００７８】
例えば、歪みセンサＳ４、クラックセンサＳ６及び送信機Ｄ７は、外部電源から電力の供給を受けてもよい。例えば、電力線を通じて上部旋回体３に搭載された蓄電装置に接続されていてもよい。
【００７９】
歪みセンサＳ４、クラックセンサＳ６及び送信機Ｄ７は、一次電池、非接触充電が可能な二次電池等で駆動されてもよい。この場合、振動発電機Ｄ８は省略される。歪みセンサＳ４及びクラックセンサＳ６は、信号送信のためにコントローラ３０等の外部機器と有線接続されていてもよい。この場合、送信機Ｄ７は省略される。重量導出部３０２は、ブームシリンダ圧センサ等、歪みセンサＳ４以外の他のセンサの出力に基づいて持ち上げ重量を導き出してもよい。この場合、歪みセンサＳ４は省略される。また、持ち上げ重量の導出自体が省略されてもよい。この場合、重量導出部３０２は省略される。
【符号の説明】
【００８０】
１・・・下部走行体  １Ａ・・・左側走行用油圧モータ  １Ｂ・・・右側走行用油圧モータ  ２・・・旋回機構  ２Ａ・・・旋回用油圧モータ  ３・・・上部旋回体  ４・・・ブーム  ４ａ・・・ブームシリンダボス  ４ｂ・・・ブームフート  ４ｃ・・・ブームトップ  ４ｄ・・・ブラケット  ４ｅ・・・隔壁  ４ｆ・・・金属板  ５・・・アーム  ６・・・バケット  ７・・・ブームシリンダ  ８・・・アームシリンダ  ９・・・バケットシリンダ  １０・・・キャビン  １１・・・エンジン  １４Ｌ、１４Ｒ・・・メインポンプ  １５・・・パイロットポンプ  １７・・・コントロールバルブ  ２５・・・パイロットライン  ２６・・・操作装置  ２９・・・圧力センサ  ３０・・・コントローラ  ４０Ｌ、４０Ｒ・・・センターバイパス管路  ５０・・・ショベル  １７１〜１７６・・・流量制御弁  ３０１・・・姿勢導出部  ３０２・・・重量導出部  ３０３・・・クラック検出部  ＣＲ、ＣＲ１〜ＣＲ３・・・クラック  Ｄ１・・・入力装置  Ｄ２・・・音声出力装置  Ｄ３・・・表示装置  Ｄ４・・・記憶装置  Ｄ５・・・通信装置  Ｄ６・・・エンジンコントローラ  Ｄ７・・・送信機  Ｄ８・・・振動発電機  Ｓ１・・・ブーム角度センサ  Ｓ２・・・アーム角度センサ  Ｓ３・・・バケット角度センサ  Ｓ４・・・歪みセンサ  Ｓ５・・・車体傾斜センサ  Ｓ６、Ｓ６１〜Ｓ６３・・・クラックセンサ  ＷＭ・・・溶接部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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