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特開2024-117921作業機械を含むシステムおよび作業機械の負荷状態推定方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024117921
(43)【公開日】2024-08-30
(54)【発明の名称】作業機械を含むシステムおよび作業機械の負荷状態推定方法
(51)【国際特許分類】
E02F 9/26 20060101AFI20240823BHJP
G01M 99/00 20110101ALI20240823BHJP
G01L 5/00 20060101ALI20240823BHJP
【ＦＩ】
E02F9/26 B
G01M99/00 Z
G01L5/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023024016
(22)【出願日】2023-02-20
(71)【出願人】
【識別番号】000001236
【氏名又は名称】株式会社小松製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】松尾 祐希
(72)【発明者】
【氏名】中谷 勇起
(72)【発明者】
【氏名】笠岡 裕紀
(72)【発明者】
【氏名】杉原 伸泰
【テーマコード（参考）】
2D015
2F051
2G024
【Ｆターム（参考）】
2D015HA03
2F051AA01
2F051AB09
2F051BA07
2G024AD17
2G024BA12
2G024CA04
2G024CA27
2G024DA28
2G024FA06
2G024FA14
2G024FA15
(57)【要約】
【課題】シンプルな装置構成にて作業機全体の変形を把握できる作業機械を含むシステムおよび作業機械の負荷状態推定方法を提供する。
【解決手段】作業機２は、作業機械本体１に取り付けられている。複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、仮想の平面ＰＳと交差する作業機２の部分に沿って配置されている。コントローラ２０は、複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄによって検出された歪みデータに基づいて作業機２の負荷状態を推定する。
【選択図】図５
【解決手段】作業機２は、作業機械本体１に取り付けられている。複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、仮想の平面ＰＳと交差する作業機２の部分に沿って配置されている。コントローラ２０は、複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄによって検出された歪みデータに基づいて作業機２の負荷状態を推定する。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
作業機械本体と、
前記作業機械本体に取り付けられた作業機と、
仮想の平面と交差する前記作業機の部分に沿って配置された複数の歪みセンサと、
前記複数の歪みセンサによって検出された歪みデータに基づいて前記作業機の負荷状態を推定するコントローラと、を備えた、作業機械を含むシステム。
前記作業機械本体に取り付けられた作業機と、
仮想の平面と交差する前記作業機の部分に沿って配置された複数の歪みセンサと、
前記複数の歪みセンサによって検出された歪みデータに基づいて前記作業機の負荷状態を推定するコントローラと、を備えた、作業機械を含むシステム。
【請求項2】
作業機械本体と、
前記作業機械本体に取り付けられた作業機と、
前記作業機の少なくとも４箇所に配置された複数の歪みセンサと、
前記複数の歪みセンサによって検出された前記少なくとも４箇所の歪みデータに基づいて前記作業機の負荷状態を推定するコントローラと、を備えた、作業機械を含むシステム。
前記作業機械本体に取り付けられた作業機と、
前記作業機の少なくとも４箇所に配置された複数の歪みセンサと、
前記複数の歪みセンサによって検出された前記少なくとも４箇所の歪みデータに基づいて前記作業機の負荷状態を推定するコントローラと、を備えた、作業機械を含むシステム。
【請求項3】
前記作業機は、ブームまたはアームであり、
前記作業機の負荷状態は、前記作業機の負荷モードを含み、
前記負荷モードは、少なくとも掘削を含む、請求項１または請求項２に記載の作業機械を含むシステム。
前記作業機の負荷状態は、前記作業機の負荷モードを含み、
前記負荷モードは、少なくとも掘削を含む、請求項１または請求項２に記載の作業機械を含むシステム。
【請求項4】
前記作業機械は、旋回体を含み、
前記作業機の負荷状態は、前記作業機の負荷モードを含み、
前記負荷モードは、少なくとも横押しおよび伸張横押しを含む、請求項１または請求項２に記載の作業機械を含むシステム。
前記作業機の負荷状態は、前記作業機の負荷モードを含み、
前記負荷モードは、少なくとも横押しおよび伸張横押しを含む、請求項１または請求項２に記載の作業機械を含むシステム。
【請求項5】
前記作業機は、ブームまたはアームであり、
前記作業機の負荷状態は、前記作業機の応力を含み、
前記コントローラは、前記複数の歪みセンサによって検出された歪みデータに基づいて前記作業機の任意の箇所の応力を推定する、請求項１または請求項２に記載の作業機械を含むシステム。
前記作業機の負荷状態は、前記作業機の応力を含み、
前記コントローラは、前記複数の歪みセンサによって検出された歪みデータに基づいて前記作業機の任意の箇所の応力を推定する、請求項１または請求項２に記載の作業機械を含むシステム。
【請求項6】
前記作業機は、ブームまたはアームであり、
前記複数の歪みセンサは、前記作業機の少なくとも３つの角部に配置されている、請求項１に記載の作業機械を含むシステム。
前記複数の歪みセンサは、前記作業機の少なくとも３つの角部に配置されている、請求項１に記載の作業機械を含むシステム。
【請求項7】
前記作業機は、ブームまたはアームであり、
前記複数の歪みセンサは、互いに異なる少なくとも２つの面に配置されている、請求項２に記載の作業機械を含むシステム。
前記複数の歪みセンサは、互いに異なる少なくとも２つの面に配置されている、請求項２に記載の作業機械を含むシステム。
【請求項8】
前記作業機は、ブームまたはアームであり、
前記仮想の平面は、前記作業機の長手方向の中心よりも前記作業機械本体の近くに位置する、請求項１に記載の作業機械を含むシステム。
前記仮想の平面は、前記作業機の長手方向の中心よりも前記作業機械本体の近くに位置する、請求項１に記載の作業機械を含むシステム。
【請求項9】
表示装置をさらに備え、
前記コントローラは、前記複数の歪みセンサによって検出された歪みデータに基づいて前記作業機の被害量を算出し、前記被害量の累積値から予測される前記作業機の寿命を前記表示装置に表示する、請求項１または請求項２に記載の作業機械を含むシステム。
前記コントローラは、前記複数の歪みセンサによって検出された歪みデータに基づいて前記作業機の被害量を算出し、前記被害量の累積値から予測される前記作業機の寿命を前記表示装置に表示する、請求項１または請求項２に記載の作業機械を含むシステム。
【請求項10】
前記コントローラは、推定した前記応力が所定の閾値より大きい場合に警報信号を出力する、請求項５に記載の作業機械を含むシステム。
【請求項11】
作業機械本体と、
前記作業機械本体に取り付けられた作業機と、
仮想の平面と交差する前記作業機の部分に沿って配置された複数の歪みセンサと、
表示装置と、
前記複数の歪みセンサによって検出された歪みデータに基づいて前記作業機の負荷モードを判定し、かつ前記作業機の任意の箇所における応力を推定し、推定された前記応力が所定の閾値より大きい場合に、推定された前記応力が前記所定の閾値より大きいときの負荷モードと前記作業機の部位とを前記表示装置に表示するコントローラと、を備えた、作業機械を含むシステム。
前記作業機械本体に取り付けられた作業機と、
仮想の平面と交差する前記作業機の部分に沿って配置された複数の歪みセンサと、
表示装置と、
前記複数の歪みセンサによって検出された歪みデータに基づいて前記作業機の負荷モードを判定し、かつ前記作業機の任意の箇所における応力を推定し、推定された前記応力が所定の閾値より大きい場合に、推定された前記応力が前記所定の閾値より大きいときの負荷モードと前記作業機の部位とを前記表示装置に表示するコントローラと、を備えた、作業機械を含むシステム。
【請求項12】
前記複数の歪みセンサの各々は、歪みゲージと、ブリッジ回路とを有し、
前記歪みゲージおよび前記ブリッジ回路は半導体デバイスにより構成されている、請求項１、請求項２および請求項１１のいずれか１項に記載の作業機械を含むシステム。
前記歪みゲージおよび前記ブリッジ回路は半導体デバイスにより構成されている、請求項１、請求項２および請求項１１のいずれか１項に記載の作業機械を含むシステム。
【請求項13】
作業機械本体と、前記作業機械本体に取り付けられた作業機と、を有する作業機械の負荷状態推定方法であって、
仮想の平面と交差する前記作業機の部分に沿って複数の歪みセンサを配置するステップと、
前記複数の歪みセンサによって検出された歪みデータに基づいて前記作業機の負荷状態を推定するステップと、を備えた、作業機械の負荷状態推定方法。
仮想の平面と交差する前記作業機の部分に沿って複数の歪みセンサを配置するステップと、
前記複数の歪みセンサによって検出された歪みデータに基づいて前記作業機の負荷状態を推定するステップと、を備えた、作業機械の負荷状態推定方法。
【請求項14】
作業機械本体と、前記作業機械本体に取り付けられた作業機と、を有する作業機械の負荷状態推定方法であって、
前記作業機の少なくとも４箇所に複数の歪みセンサを配置するステップと、
前記複数の歪みセンサによって検出された前記少なくとも４箇所の歪みデータに基づいて前記作業機の負荷状態を推定するステップと、を備えた、作業機械の負荷状態推定方法。
前記作業機の少なくとも４箇所に複数の歪みセンサを配置するステップと、
前記複数の歪みセンサによって検出された前記少なくとも４箇所の歪みデータに基づいて前記作業機の負荷状態を推定するステップと、を備えた、作業機械の負荷状態推定方法。
【請求項15】
作業機械本体と、前記作業機械本体に取り付けられた作業機と、表示装置と、を有する作業機械の負荷状態推定方法であって、
仮想の平面と交差する前記作業機の部分に沿って複数の歪みセンサを配置するステップと、
前記複数の歪みセンサによって検出された歪みデータに基づいて前記作業機の負荷モードを判定するステップと、
前記作業機の任意の箇所における応力を推定するステップと、
推定された前記応力が所定の閾値より大きい場合に、推定された前記応力が前記所定の閾値より大きいときの負荷モードと前記作業機の部位とを前記表示装置に表示するステップと、を備えた、作業機械の負荷状態推定方法。
仮想の平面と交差する前記作業機の部分に沿って複数の歪みセンサを配置するステップと、
前記複数の歪みセンサによって検出された歪みデータに基づいて前記作業機の負荷モードを判定するステップと、
前記作業機の任意の箇所における応力を推定するステップと、
推定された前記応力が所定の閾値より大きい場合に、推定された前記応力が前記所定の閾値より大きいときの負荷モードと前記作業機の部位とを前記表示装置に表示するステップと、を備えた、作業機械の負荷状態推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、作業機械を含むシステムおよび作業機械の負荷状態推定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、作業機の寿命予測システムは、たとえば特開２０２２－１２４９２９号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１においては、稼働検出装置が検出した稼働情報に基づいて寿命予測対象部位の歪みが演算される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２２－１２４９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
稼働中の作業機における多数の部位にて応力を測定するためには、多数の歪みゲージが必要になる。しかしながら多数の歪みゲージを取り付けると配線が煩雑となる。また歪みを長期間モニタリングするには大掛かりな装置が必要になる。
【0005】
本開示の目的は、シンプルな装置構成にて作業機全体の変形を把握できる作業機械を含むシステムおよび作業機械の負荷状態推定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一の作業機械を含むシステムは、作業機械本体と、作業機と、複数の歪みセンサと、コントローラとを備える。作業機は、作業機械本体に取り付けられている。複数の歪みセンサは、仮想の平面と交差する作業機の部分に沿って配置されている。コントローラは、複数の歪みセンサによって検出された歪みデータに基づいて前記作業機の負荷状態を推定する。
【0007】
本開示の他の作業機械を含むシステムは、作業機械本体と、作業機と、複数の歪みセンサと、コントローラとを備える。作業機は、作業機械本体に取り付けられている。複数の歪みセンサは、作業機の少なくとも４箇所に配置されている。コントローラは、複数の歪みセンサによって検出された少なくとも４箇所の歪みデータに基づいて作業機の負荷状態を推定する。
【0008】
本開示のさらに他の作業機械を含むシステムは、作業機械本体と、作業機と、複数の歪みセンサと、表示装置と、コントローラとを備える。作業機は、作業機械本体に取り付けられている。複数の歪みセンサは、仮想の平面と交差する作業機の部分に沿って配置されている。コントローラは、複数の歪みセンサによって検出された歪みデータに基づいて作業機の負荷モードを判定し、かつ作業機の任意の箇所における応力を推定し、推定された応力が所定の閾値より大きい場合に、推定された応力が所定の閾値より大きいときの負荷モードと作業機の部位とを表示装置に表示する。
【0009】
本開示の一の作業機械の負荷状態推定方法は、作業機械本体と、作業機械本体に取り付けられた作業機とを有する作業機械の負荷状態推定方法であって、以下のステップを備える。
【0010】
仮想の平面と交差する作業機の部分に沿って複数の歪みセンサが配置される。複数の歪みセンサによって検出された歪みデータに基づいて作業機の負荷状態が推定される。
【0011】
本開示の他の作業機械の負荷状態推定方法は、作業機械本体と、作業機械本体に取り付けられた作業機とを有する作業機械の負荷状態推定方法であって、以下のステップを備える。
【0012】
作業機の少なくとも４箇所に複数の歪みセンサが配置される。複数の歪みセンサによって検出された少なくとも４箇所の歪みデータに基づいて作業機の負荷状態が推定される。
【0013】
本開示のさらに他の作業機械の負荷状態推定方法は、作業機械本体と、作業機械本体に取り付けられた作業機と、表示装置とを有する作業機械の負荷状態推定方法であって、以下のステップを備える。
【0014】
仮想の平面と交差する作業機の部分に沿って複数の歪みセンサが配置される。複数の歪みセンサによって検出された歪みデータに基づいて作業機の負荷モードが判定される。作業機の任意の箇所における応力が推定される。推定された応力が所定の閾値より大きい場合に、推定された応力が所定の閾値より大きいときの負荷モードと作業機の部位とが表示装置に表示される。
【発明の効果】
【0015】
本開示によれば、シンプルな装置構成にて作業機全体の変形を把握できる作業機械を含むシステムおよび作業機械の負荷状態推定方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本開示の一実施形態における作業機械の一例として油圧ショベルの構成を示す図である。
【図3】仮想の平面と交差するブームの断面に歪みセンサが配置された状態を示す断面図である。
【図6】本開示の一実施形態における作業機械の負荷状態推定方法を示すフロー図である。
【図7】作業機の負荷モードと作業機に作用する応力とを説明するための図である。
【図9】作業機に交差する仮想平面を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本開示の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【0018】
明細書および図面において、同一の構成要素または対応する構成要素には、同一の符号を付し、重複する説明を繰り返さない。また、図面では、説明の便宜上、構成を省略または簡略化している場合もある。
【0019】
以下の説明において、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」とは、図１に示す運転室４内の運転席４Ｓに着座したオペレータを基準とした方向である。
【0020】
＜作業機械の構成＞
【0021】
作業機械の一例として油圧ショベルの構成について図１を用いて説明する。
【0022】
図１は、本開示の一実施形態における作業機械の一例として油圧ショベルの構成を示す図である。図１に示されるように、油圧ショベル１０は、作業機械本体１と、油圧により作動する作業機２とを有している。作業機械本体１は、旋回体３と、走行体５とを有している。
【0023】
走行体５は、一対の履帯５Ｃｒと、走行モータ５Ｍとを有している。油圧ショベル１０は、履帯５Ｃｒの回転により走行可能である。走行モータ５Ｍは、走行体５の駆動源として設けられている。
【0024】
旋回体３は、走行体５の上に配置され、かつ走行体５により支持されている。旋回体３は、旋回モータ（図示せず）により旋回軸ＲＸを中心として走行体５に対して旋回可能である。旋回軸ＲＸは、旋回体３の旋回中心となる仮想の直線である。
【0025】
旋回体３は、運転室４（キャブ）を有している。運転室４内には、運転者が着座する運転席４Ｓが設けられている。運転者（乗員）は、運転室４に搭乗して、作業機２の操作、走行体５に対する旋回体３の旋回操作、および走行体５による油圧ショベル１０の走行操作が可能である。
【0026】
作業機２は、作業機械本体１に取り付けられている。作業機２は、旋回体３に支持されている。作業機２は、ブーム６と、アーム７と、バケット８とを有している。作業機２は、ブームシリンダ９ａと、アームシリンダ９ｂと、バケットシリンダ９ｃとをさらに有している。
【0027】
ブーム６は、作業機械本体１に回動可能に接続されている。具体的にはブーム６の基端部は、ブームフートピンＢＦを支点として旋回体３に回動可能に接続されている。アーム７は、ブーム６に回動可能に接続されている。具体的にはアーム７の基端部は、ブームトップピンＢＴを支点としてブーム６の先端部に回動可能に接続されている。バケット８は、アーム７に回転可能に接続されている。具体的にはバケット８の基端部は、アームトップピンＡＴを支点としてアーム７の先端部に回動可能に接続されている。
【0028】
ブーム６は、ブームシリンダ９ａにより作業機械本体１に対して駆動可能である。この駆動により、ブーム６は、ブームフートピンＢＦを支点として旋回体３に対して上下方向に回動可能である。
【0029】
アーム７は、アームシリンダ９ｂによりブーム６に対して駆動可能である。この駆動により、アーム７は、ブームトップピンＢＴを支点としてブーム６に対して上下方向または前後方向に回動可能である。
【0030】
バケット８は、バケットシリンダ９ｃによりアーム７に対して駆動可能である。この駆動により、バケット８は、アームトップピンＡＴを支点としてアーム７に対して上下方向に回動可能である。
【0031】
＜作業機械の負荷状態推定システム＞
【0032】
【0033】
図２は、図１に示す油圧ショベルにおける作業機の一例としてブームの構成を示す斜視図である。図３は、仮想の平面と交差するブームの断面に歪みセンサが配置された状態を示す断面図である。図４は、図１に示される歪みセンサの構成を示す図である。図５は、図１に示されたコントローラの機能ブロックを示す図である。
【0034】
図１に示されるように、本実施形態における作業機械１０の負荷状態推定システムは、たとえば作業機械１０における作業機２の負荷状態を推定する。負荷状態を推定される作業機２は、たとえば油圧ショベル１０の作業機２であって、ブーム６またはアーム７である。また作業機２の負荷状態は、作業機２の応力と負荷モードとを含む。
【0035】
なお負荷状態を推定される作業機２は、油圧ショベル１０以外のホイールローダなどの他の作業機械の作業機であってもよい。以下においては負荷状態が推定される作業機２の一例としてブーム６について説明する。
【0036】
本実施形態における作業機械１０の負荷状態推定システムは、複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄと、コントローラ２０と、出力装置３０とを有している。
【0037】
複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、たとえば４個の歪みセンサである。複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、負荷状態を推定したい作業機２に取り付けられている。複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、たとえばブーム６に取り付けられている。複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、たとえばアーム７に取り付けられていてもよい。
【0038】
図２に示されるように、複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、仮想の平面ＰＳに交差するブーム６の部分に沿って配置されている。仮想の平面ＰＳは、ブーム６の長手方向Ｌの中心よりも作業機械本体１の近くに位置している。仮想の平面ＰＳは、ブームフートピン用孔ＢＦＨとブームトップピン用孔ＢＴＨとを繋ぐ仮想の直線ＶＬ１の中心Ｃを通り、かつブーム６の側面視において仮想の直線ＶＬ１に対して直交する仮想の直線ＶＬ２よりもブームフートピン用孔ＢＦＨの近くに位置している。また仮想の平面ＰＳは、ブームシリンダ取付孔ＢＣＨよりもブームフートピン用孔ＢＦＨの近くに位置している。
【0039】
図３に示されるように、ブーム６は、２枚の横板６ａ、６ｂと、２枚の縦板６ｃ、６ｄとを有している。２枚の横板６ａ、６ｂは、下板６ａと、上板６ｂとを含んでいる。２枚の縦板６ｃ、６ｄは、左板６ｃと、右板６ｄとを含んでいる。２枚の横板６ａ、６ｂは互いに略平行に配置されている。２枚の縦板６ｃ、６ｄは互いに略平行に配置されている。２枚の縦板６ｃ、６ｄは、たとえば２枚の横板６ａ、６ｂの間に挟まれている。
【0040】
図３には、仮想の平面ＰＳと交差するブーム６の断面が示されている。ブーム６は、断面において、２枚の横板６ａ、６ｂと２枚の縦板６ｃ、６ｄとにより矩形枠状の断面形状を有している。ブーム６の矩形枠状の断面形状は、４つの角部ＣＯ１、ＣＯ２、ＣＯ３、ＣＯ４を有している。
【0041】
複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、ブーム６の矩形枠の外周側に取り付けられている。複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、矩形枠の内周側に取り付けられていてもよい。歪みセンサ１１ａ、１１ｂは、たとえば下板６ａに取付けられている。歪みセンサ１１ｃ、１１ｄは、たとえば上板６ｂに取付けられている。歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、縦板６ｃ、６ｄに取付けられていてもよい。複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの各々は、ブーム６にたとえば接着剤により固定されている。
【0042】
複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、ブーム６の４つの角部ＣＯ１、ＣＯ２、ＣＯ３、ＣＯ４のうち少なくとも３つの角部ＣＯ１、ＣＯ２、ＣＯ３に配置されている。角部とは、横板と縦板との接続部から最も近くに位置する角までの領域と、当該接続部の横板または縦板を挟んだ対面領域から最も近くに位置する角までの領域とを含む。
【0043】
このため角部ＣＯ１は、下板６ａと左板６ｃの接続部ＣＰ１から角Ｃ１までの領域Ｒ１Ａと、接続部ＣＰ１の対面領域から角Ｃ１までの領域Ｒ１Ｂとを含む。角部ＣＯ２は、下板６ａと右板６ｄの接続部ＣＰ２から角Ｃ２までの領域Ｒ２Ａと、接続部ＣＰ２の対面領域から角Ｃ２までの領域Ｒ２Ｂとを含む。角部ＣＯ３は、上板６ｂと左板６ｃの接続部ＣＰ３から角Ｃ３までの領域Ｒ３Ａと、接続部ＣＰ３の対面領域から角Ｃ３までの領域Ｒ３Ｂとを含む。角部ＣＯ４は、上板６ｂと右板６ｄの接続部ＣＰ４から角Ｃ４までの領域Ｒ４Ａと、接続部ＣＰ４の対面領域から角Ｃ４までの領域Ｒ４Ｂとを含む。なお図４において角部ＣＯ１、ＣＯ２、ＣＯ３、ＣＯ４は太線で表わされている。
【0044】
本実施形態においては、歪みセンサ１１ａは角部ＣＯ１に配置されている。歪みセンサ１１ｂは角部ＣＯ２に配置されている。歪みセンサ１１ｃは角部ＣＯ３に配置されている。歪みセンサ１１ｄは角部ＣＯ３と角部ＣＯ４との間に配置されている。歪みセンサ１１ｄは、たとえば上板６ｂの幅方向の中央部に配置されている。
【0045】
複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、互いに異なる少なくとも２つの面に配置されている。歪みセンサ１１ａ、１１ｂは下板６ａの外周側の面に配置され、歪みセンサ１１ｃ、１１ｄは上板６ｂの外周側の面に配置されている。
【0046】
歪みセンサ１１ａ、１１ｂは、たとえば下板６ａの内周側の面に配置されていてもよい。歪みセンサ１１ｃ、１１ｄは、たとえば上板６ｂの内周側の面に配置されていてもよい。
【0047】
図４に示されるように、歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの各々は、歪みゲージ１２と、ブリッジ回路１３と、歪みアンプ１４とを有している。歪みゲージ１２は作業機２（たとえばブーム６）に接続され、作業機２とともに伸縮する。歪みゲージ１２が伸縮することにより歪みゲージ１２の金属線が伸縮し、その金属線の断面積が変化することにより金属線の電気抵抗が変化する。歪みセンサは金属線の電気抵抗の変化を測定することにより歪みを検出する。
【0048】
ブリッジ回路１３は、歪みゲージ１２の金属線における電気抵抗を正確に測定するために設けられている。ブリッジ回路１３は、金属線の電気抵抗の変化を電圧の変化に置き換える。歪みアンプ１４は、ブリッジ回路１３によって電気抵抗から置き換えられた電圧が小さいため、その電圧を増幅するために設けられている。
【0049】
歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの各々における少なくとも歪みゲージ１２およびブリッジ回路１３は、半導体デバイスにより構成されている。歪みゲージ１２およびブリッジ回路１３は、歪みゲージ１２およびブリッジ回路１３の双方を含む単一の半導体デバイスにより構成されていてもよく、互いに別々の半導体デバイスにより構成されていてもよい。また歪みアンプ１４が半導体デバイスにより構成されていてもよい。また歪みアンプ１４は、歪みゲージ１２およびブリッジ回路１３とともに同じ半導体デバイスに設けられていてもよく、また歪みゲージ１２およびブリッジ回路１３とは別の半導体デバイスに設けられていてもよい。
【0050】
図５に示されるように、コントローラ２０は、複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにより検出された歪みデータに基づいて作業機２の負荷状態を推定する。コントローラ２０は、ブーム６の少なくとも４箇所の歪みデータに基づいて作業機２の負荷状態を推定する。
【0051】
コントローラ２０は、複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにより検出された歪みデータに基づいて作業機２の任意の箇所の応力を推定する。
【0052】
コントローラ２０は、複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄによって検出された歪みデータに基づいて作業機２の被害量を算出する。コントローラ２０は、その被害量の累積値から予測される作業機２の寿命を表示装置３１に表示する。
【0053】
コントローラ２０は、推定した応力が所定の閾値より大きい場合に警報信号を報知装置３２へ出力する。
【0054】
コントローラ２０は、プロセッサと、メインメモリと、ストレージとを含む。プロセッサはたとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）などである。メインメモリは、たとえばＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリおよびＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含む。コントローラ２０は、ストレージに記憶されているプログラムを読み出してメインメモリに展開し、プログラムに従って所定の処理を実行する。
【0055】
コントローラ２０および出力装置３０の各々は、油圧ショベル１０に搭載されていてもよく、油圧ショベル１０の外部に離れて配置されていてもよい。コントローラ２０および出力装置３０の各々が油圧ショベル１０の外部に離れて配置されている場合、コントローラ２０および出力装置３０の各々は、歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄなどと無線により接続されていてもよい。コントローラ２０は、油圧ショベル１０から離れたサーバに格納されていてもよい。また出力装置３０が油圧ショベル１０から離れていることにより、管理者は油圧ショベル１０から離れた遠隔地で表示装置３１を確認でき、報知装置３２による報知情報を認識することができる。出力装置３０が油圧ショベル１０に搭載されている場合、油圧ショベル１０に搭乗したユーザは油圧ショベル１０に搭載された表示装置３１を確認でき、報知装置３２による報知情報を認識することができる。コントローラ２０および出力装置３０の少なくとも一方は、スマートフォン、タブレット、パーソナルコンピュータなどの携帯情報端末に搭載されていてもよい。
【0056】
コントローラ２０は、歪み取得部２１と、負荷状態推定部２２と、被害量算出部２３と、寿命予測部２４と、記憶部２５と、出力装置制御部２６と、応力判定部２７とを有している。歪み取得部２１は、歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄによって検出された歪みデータを取得する。歪み取得部２１は、取得した歪みデータを負荷状態推定部２２ヘ出力する。
【0057】
負荷状態推定部２２は、応力推定部２２ａと、負荷モード判定部２２ｂとを有している。応力推定部２２ａは、取得した歪みデータに基づいて作業機２の任意の箇所の応力を推定する。応力推定部２２ａは、応力を推定する際に、記憶部２５に記憶された、作業機２の各箇所毎の応力分布を示すデータを参照する。応力推定部２２ａは、この応力分布を示すデータを参照することにより、歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにより検出された歪みデータに基づいて作業機２全体の応力分布を推定することができる。また応力推定部２２ａは、作業機２のクリティカル部の応力値を推定することもできる。作業機２のクリティカル部とは、作業機２の部位のうち最も亀裂が発生する部位であり、通常は溶接部が該当する。応力推定部２２ａは、推定した応力を示す信号を被害量算出部２３と応力判定部２７とへ出力する。
【0058】
負荷モード判定部２２ｂは、取得した歪みデータに基づいて作業機２の負荷モードを判定する。負荷モード判定部２２ｂは、負荷モードを判定する際に、記憶部２５に記憶された所定値を参照する。負荷モード判定部２２ｂは、判定した負荷モードを示す信号を出力装置制御部２６へ出力する。
【0059】
被害量算出部２３は、取得した応力を示す信号に基づいて作業機の被害量を算出する。被害量の算出は、応力値からレインフロー法を用いて算出される。被害量算出部２３は、算出した被害量を示す信号を寿命予測部２４へ出力する。
【0060】
寿命予測部２４は、取得した被害量に基づいて作業機２の寿命を予測する。寿命予測部２４は、被害量の累積値から作業機２の寿命を予測する。寿命予測部２４は、予測した寿命を示す信号を出力装置制御部２６へ出力する。
【0061】
応力判定部２７は、取得した応力が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する。応力判定部２７は、この判定をする際、記憶部２５に記憶された所定の閾値を参照する。応力判定部２７は、判定結果を示す信号を出力装置制御部２６へ出力する。
【0062】
出力装置制御部２６は、取得した信号に基づいて出力装置３０に制御指令を出力することにより出力装置３０を制御する。出力装置制御部２６は、寿命予測部２４から取得した寿命を表示装置３１にて表示するよう出力装置３０を制御する。出力装置制御部２６は、応力推定部２２ａにて推定された応力が所定の閾値よりも大きいとの判定結果を応力判定部２７から取得した場合、警報信号を出力装置３０へ出力する。この警報信号に基づいて出力装置３０の報知装置３２は警報を発する。
【0063】
また出力装置制御部２６は、応力推定部２２ａにて推定された応力が所定の閾値よりも大きいとの判定結果を応力判定部２７から取得した場合、推定された応力が所定の閾値より大きいときの負荷モードと、推定された応力が所定の閾値より大きくなる作業機２の部位とを表示装置３１てに表示するよう制御する。
【0064】
＜作業機械の負荷状態推定方法＞
【0065】
【0066】
図６は、本開示の一実施形態における作業機械の負荷状態推定方法を示すフロー図である。図５および図６に示されるように、本実施形態においては、複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにより作業機２（たとえばブーム６）の歪みが検出される（ステップＳ１：図６）。コントローラ２０の歪み取得部２１は、複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにより検出されたブーム６の歪みデータを取得する（ステップＳ２：図６）。
【0067】
コントローラ２０の負荷状態推定部２２は、取得した歪みデータに基づいてブーム６の負荷状態を推定する。作業機２の負荷状態は、作業機２の応力と、作業機２の負荷モードとを含む。作業機２の応力はコントローラ２０の応力推定部２２ａにより推定され（ステップＳ３：図６）、作業機２の負荷モードはコントローラ２０の負荷モード判定部２２ｂにより判定される（ステップＳ１０：図６）。
【0068】
コントローラ２０の応力推定部２２ａは、取得した歪みデータに基づいて作業機２の任意の箇所の応力を推定する。応力推定部２２ａは、応力を推定する際に、記憶部２５に記憶された、作業機２の各箇所毎の応力分布を示すデータを参照する。これにより作業機２のクリティカル部の応力値が推定される（ステップＳ３：図６）。応力推定部２２ａは、推定した応力を示す信号を被害量算出部２３と応力判定部２７とへ出力する。
【0069】
コントローラ２０の負荷モード判定部２２ｂは、歪み取得部２１から取得した歪みデータに基づいて作業機２の負荷モードを判定する（ステップＳ１０：図６）。負荷モード判定部２２ｂは、負荷モードを判定する際に、後述する図８のフローにしたがって判定する。負荷モード判定部２２ｂは、その判定の際に記憶部２５に記憶された所定値を参照する。負荷モード判定部２２ｂは、判定した負荷モードを示す信号を出力装置制御部２６へ出力する。
【0070】
コントローラ２０の被害量算出部２３は、取得した応力を示す信号に基づいて作業機２の被害量を算出する（ステップＳ４：図６）。被害量の算出は、応力値からレインフロー法を用いて算出される。被害量算出部２３は、算出した被害量を示す信号を寿命予測部２４へ出力する。
【0071】
コントローラ２０の寿命予測部２４は、取得した被害量に基づいて作業機２の寿命を予測する。寿命予測部２４は、被害量の累積値から作業機２の寿命を予測する（ステップＳ５：図６）。寿命予測部２４は、予測した寿命を示す信号を出力装置制御部２６へ出力する。
【0072】
出力装置制御部２６は、取得した寿命を示す信号に基づいて寿命を表示装置３１にて表示する（ステップＳ６：図６）。
【0073】
コントローラ２０の応力判定部２７は、応力推定部２２ａから取得した応力値が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ７：図６）。応力判定部２７は、この判定をする際、記憶部２５に記憶された所定の閾値を参照する。応力値が所定の閾値以下であると応力判定部２７により判定された場合、応力値の推定（ステップＳ３）と応力値の判定（ステップＳ７）とが繰り返される。
【0074】
また応力値が所定の閾値より大きいと応力判定部２７が判定した場合、作業機２に作用する負荷モードと、応力値が所定の閾値より大きくなった作業機２の部位とが表示装置３１に表示される（ステップＳ８ａ）。また応力値が所定の閾値より大きいと応力判定部２７が判定した場合、報知装置３２は警報（アラート）を発する（ステップＳ８ｂ）。
【0075】
＜負荷モード判定方法＞
【0076】
【0077】
【0078】
負荷モードのうちの掘削モード（図７（Ａ））は、ブーム６あるいはアーム７を下げる動作が想定される。負荷モードのうちの横押しモード（図７（Ｂ））は、旋回体３が右あるいは左に旋回しつつ、バケット８の側面が物体に接触しているような動作が想定される。負荷モードのうちの伸長横押しモード（図７（Ｃ））は、ブーム６を下げつつアーム７を前方に伸ばし、さらに旋回体３が右あるいは左に旋回しつつ、バケット８の側面が物体に接触しているような動作が想定される。
【0079】
なお図７（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）において「－（マイナス）」の記号は圧縮応力を意味し、「＋（プラス）」の記号は引張応力を意味している。また図７（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）において白抜きの領域は作業機２に作用する圧縮応力の大きさを示しており、ドットハッチングの領域は作業機２に作用する引張応力の大きさを示している。
【0080】
本発明者は、少ない歪みセンサの個数で作業機２全体の応力を推定する方法を鋭意検討した。本発明者は、作業機２に曲げ、ねじれが作用すると、負荷モード毎に作業機２の断面に異なる特徴が発生することに着目した。ここで負荷モードの例として、掘削モードと、伸張横押しモードと、横押しモードとを挙げる。ただし負荷モードはこれに限定されるものではなく、高所面打ちモード、転圧モードなどを含んでもよい。
【0081】
まず作業機２に上下曲げが作用した場合、図７（Ｄ）に示されるように、仮想の平面に交差する作業機２の断面において、角部と板中央との双方に同符号の高応力が作用し、上下の板６ａ、６ｂで異符号の応力が発生する。この場合、たとえば下板６ａの下面（外周面）には高い引張応力が幅全体に作用し、上板６ｂの上面（外周面）には高い圧縮応力が幅全体に作用する。上下曲げが作用した場合、たとえば下板６ａの下面には高い圧縮応力が幅全体に作用し、上板６ｂの上面には高い引張応力が幅全体に作用する場合もある。
【0082】
また作業機２にねじりが作用した場合、図７（Ｅ）に示されるように、仮想の平面に交差する作業機２の断面において、上下の板６ａ、６ｂの左右に異符号の応力が作用し、かつ上下の板の対角に同符号の応力が作用する。この場合、たとえば下板６ａの下面には左端から右端に向かって引張応力から圧縮応力に遷移する応力が作用し、上板６ｂの上面には左端から右端に向かって圧縮応力から引張応力に遷移する応力が作用する。ねじりが作用した場合、たとえば下板６ａの下面には左端から右端に向かって圧縮応力から引張応力に遷移する応力が作用し、上板６ｂの上面には左端から右端に向かって引張応力から圧縮応力に遷移する応力が作用する場合もある。
【0083】
また作業機２に左右曲げが作用した場合、図７（Ｆ）に示されるように、仮想の平面に交差する作業機２の断面において、上下の板の左右に異符号の応力が作用し、かつ上下の板の対角に異符号の応力が作用する。この場合、たとえば下板６ａの下面および上板６ｂの上面の各々には左端から右端に向かって引張応力から圧縮応力に遷移する応力が作用する。左右曲げが作用した場合、たとえば下板６ａの下面および上板６ｂの上面の各々には左端から右端に向かって圧縮応力から引張応力に遷移する応力が作用する場合もある。
【0084】
掘削モードでは、図７（Ａ）に示されるように、負荷点Ｐに上下方向の負荷が強く作用する。これにより掘削モードでは、図７（Ｄ）に示されるように上下の板６ａ、６ｂにおいて上下曲げの影響が強くなり、作業機２の断面において上下の板６ａ、６ｂの角部と中央部との双方に同符号の高応力が作用し、上下の板６ａ、６ｂで異符号の応力が発生する。
【0085】
また横押しモードでは、図７（Ｂ）に示されるように、負荷点Ｐに左右方向の負荷が作用するため、上下の板の左右にねじりが作用する。これにより横押しモードでは、図７（Ｅ）に示されるように、上下の板６ａ、６ｂの各々の左右に異符号の応力が作用し、かつ上下の板６ａ、６ｂの対角に同符号の応力が作用する。
【0086】
また伸張横押しモードでは、図７（Ｂ）に示されるように、作業機２が伸びきった状態で負荷点Ｐに左右方向の負荷が作用するため、上下の板の左右に左右曲げとねじりが作用する。これにより伸張横押しモードでは、図７（Ｅ）に示されるように、上下の板６ａ、６ｂの各々の左右に異符号の応力が作用し、かつ上下の板６ａ、６ｂの対角に同符号の応力が作用する。また作業機２の伸張横押しモードでは、左右曲げの影響で、上板６ｂの上面における応力が横押しモードよりも低くなる。
【0087】
以上より、仮想の平面ＰＳに交差する作業機２の断面において、図３に示される点Ｂ２に作用する応力が圧縮応力かつ高応力（絶対値が大きい）であれば、負荷モードが掘削モードであると判定できる。
【0088】
また仮想の平面ＰＳに交差する作業機２の断面において、点Ｂ２（図３参照）に作用する応力が圧縮応力ではない、または高応力ではない場合には、負荷モードが横押しモードか伸張横押しモードであると判定できる。
【0089】
また仮想の平面ＰＳに交差する作業機２の断面において、点Ｂ１における応力値を、点Ｂ３と点Ｂ４との応力値の絶対値平均で除した値が所定値以下であれば、負荷モードが伸張横押しモードであると判定できる。
【0090】
また仮想の平面ＰＳに交差する作業機２の断面において、点Ｂ１における応力値を、点Ｂ３と点Ｂ４との応力値の絶対値平均で除した値が所定値より大きい場合、負荷モードが横押しモードであると判定できる。
【0091】
上記より図８に示すフローにより負荷モードを判定することができる。図８に示されるように、負荷モード判定部２２ｂは、点Ｂ２の応力値が圧縮値か否かを判定する（ステップＳ１１ａ）。点Ｂ２の応力値が圧縮値である場合、負荷モード判定部２２ｂは、点Ｂ２の応力値が所定値以上か否かを判定する（ステップＳ１１ｂ）。点Ｂ２の応力値が所定値以上である場合、負荷モード判定部２２ｂは、負荷モードが掘削モードであると判定する（ステップＳ１１ｃ）。
【0092】
一方、点Ｂ２の応力値が圧縮値でない場合または点Ｂ２の応力値が所定値未満である場合、負荷モード判定部２２ｂは、点Ｂ１における応力値を点Ｂ３と点Ｂ４との応力値の絶対値平均で除した値が所定値以下か否かを判定する（ステップＳ１１ｄ）。点Ｂ１における応力値を点Ｂ３と点Ｂ４との応力値の絶対値平均で除した値が所定値以下である場合、負荷モード判定部２２ｂは、負荷モードが伸張横押しモードであると判定する（ステップＳ１１ｅ）。また点Ｂ１における応力値を点Ｂ３と点Ｂ４との応力値の絶対値平均で除した値が所定値より大きい場合、負荷モード判定部２２ｂは、負荷モードが横押しモードであると判定する（ステップＳ１１ｆ）。
【0093】
＜効果＞
【0094】
次に、本実施形態における効果について説明する。
【0095】
本実施形態においては図５に示されるように、コントローラ２０は、複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄによって検出された歪みデータに基づいて作業機２の負荷状態を推定する。これによりユーザまたは管理者は、少ない数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄによって作業機２の負荷状態を知ることができる。このためユーザまたは管理者は、シンプルな装置構成にて作業機２全体の負荷状態を把握することができる。また推定された負荷状態に応じて油圧ショベル１０の中古車査定額を算出することもできる。これにより重い負荷がかけられた頻度が高い油圧ショベル１０の差定額を下げるといった適切な中古車査定を行うこともできる。また推定された負荷状態に応じて、作業機２そのものの点検、作業機２の各軸への給脂などのサービスプログラムの情報をユーザまたは管理者に自動発信することもできる。また得られたデータをサービス員が活用し、作業機２に限度を超えるような負荷がかかるような運転を回避するように、運転者に対して行う運転指導、亀裂チェックなどのリコメンドでダウンタイム短縮を図ることもできる。
【0096】
本実施形態においては図５に示されるように、コントローラ２０は、複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄによって検出された少なくとも４箇所の歪みデータに基づいて作業機２の負荷状態を推定する。これにより作業機２の負荷モードを推定することができ、また作業機２に作用する応力を推定することができる。このためシンプルな装置構成にて作業機２全体の変形を把握することができる。また推定された負荷状態に応じて油圧ショベル１０の中古車査定額を算出することもできる。これにより重い負荷がかけられた頻度が高い油圧ショベル１０の差定額を下げることもできる。また推定された負荷状態に応じて、作業機２そのものの点検、作業機２の各軸への給脂などのサービスプログラムの情報をユーザまたは管理者に自動発信することもできる。また得られたデータをサービス員が活用し、運転指導、亀裂チェックなどのリコメンドでダウンタイム短縮を図ることもできる。
【0097】
本実施形態においては図５に示されるように、負荷モードは、少なくとも掘削を含む。これによりユーザまたは管理者は、作業機２に作用する負荷モードを知ることができる。
【0098】
本実施形態においては図５に示されるように、負荷モードは、少なくとも横押しおよび伸張横押しを含む。これによりユーザまたは管理者は、作業機２に作用する負荷モードを知ることができる。
【0099】
本実施形態においては図５に示されるように、コントローラ２０は、複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄによって検出された歪みデータに基づいて作業機２の任意の箇所の応力を推定する。これによりユーザまたは管理者は、少ない数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄによって作業機２の全体の応力を知ることができる。またユーザまたは管理者は、作業機２のクリティカル部に作用する応力も知ることができる。クリティカル部の応力を掲載、設計時目標寿命設定または仕向け地別使用設定に用いることもできる。
【0100】
本実施形態においては図３に示されるように、複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、作業機２の少なくとも３つの角部ＣＯ１、ＣＯ２、ＣＯ３に配置されている。これにより負荷モードを判定することができる。
【0101】
本実施形態においては図３に示されるように、複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、互いに異なる少なくとも２つの面に配置されている。これにより負荷モードを判定することができる。
【0102】
本実施形態においては図２に示されるように、仮想の平面ＰＳは、作業機２の長手方向Ｌの中心（仮想の直線ＶＬ２）よりも作業機械本体１の近くに位置する。これにより仮想の平面ＰＳ１に沿って複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが配置されても、配線経路が短くなり、配線の断線を抑制することができる。また複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが作業時に破損、故障することも抑制される。
【0103】
本実施形態においては図５に示されるように、コントローラ２０は、複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄによって検出された歪みデータに基づいて作業機２の被害量を算出し、被害量の累積値から予測される作業機２の寿命を表示装置３１に表示する。これによりユーザまたは管理者は作業機２の寿命を容易に確認することができる。
【0104】
本実施形態においては図５に示されるように、コントローラ２０は、推定した応力が所定の閾値より大きい場合に警報信号を出力する。これによりユーザまたは管理者は、閾値よりも大きな応力が作業機２に作用したことを容易に知ることができる。またユーザまたは管理者は、油圧ショベル１０が異常使用または危険運転をされたおそれがあることを警報により知ることができる。また異常使用、危険運転が実施された場合、応力からリアルタイムで警報を発することができる。
【0105】
本実施形態においては図５に示されるように、コントローラ２０は、歪みデータに基づいて油圧ショベル１０の負荷モードを判定し、かつ作業機２（たとえばブーム６）の任意の箇所における応力を推定する。またコントローラ２０は、推定された応力が所定の閾値より大きい場合に、推定された応力が所定の閾値より大きいときの負荷モードと作業機２の部位とを表示装置３１に表示する。これによりユーザまたは管理者は負荷モードと閾値よりも大きな応力が作用した箇所とを容易に確認することができる。このためシンプルな装置構成にて作業機全体の変形を把握することができる。また推定された負荷状態に応じて油圧ショベル１０の中古車査定額を算出することもできる。これにより重い負荷がかけられた頻度が高い油圧ショベル１０の差定額を下げることもできる。また推定された負荷状態に応じて、作業機２そのものの点検、作業機２の各軸への給脂などのサービスプログラムの情報をユーザまたは管理者に自動発信することもできる。また得られたデータをサービス員が活用し、運転指導、亀裂チェックなどのリコメンドでダウンタイム短縮を図ることもできる。
【0106】
本実施形態においては図４に示されるように、複数の歪みセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの各々は、歪みゲージ１２と、ブリッジ回路１３とを有し、歪みゲージ１２およびブリッジ回路１３は半導体デバイスにより構成されている。これにより歪みゲージの小型化が可能である。
【0107】
＜その他＞
【0108】
図９に示されるように、作業機２に交差する仮想の平面ＰＳは、作業機２の短手方向Ｗに平行な平面ＰＳ１であってもよく、作業機２の短手方向Ｗに平行ではない平面ＰＳ２であってもよい。
【0109】
＜付記＞
【0110】
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
【0111】
（付記１）
作業機械本体と、
前記作業機械本体に取り付けられた作業機と、
仮想の平面と交差する前記作業機の部分に沿って配置された複数の歪みセンサと、
前記複数の歪みセンサによって検出された歪みデータに基づいて前記作業機の負荷状態を推定するコントローラと、を備えた、作業機械を含むシステム。
作業機械本体と、
前記作業機械本体に取り付けられた作業機と、
仮想の平面と交差する前記作業機の部分に沿って配置された複数の歪みセンサと、
前記複数の歪みセンサによって検出された歪みデータに基づいて前記作業機の負荷状態を推定するコントローラと、を備えた、作業機械を含むシステム。
【0112】
（付記２）
作業機械本体と、
前記作業機械本体に取り付けられた作業機と、
前記作業機の少なくとも４箇所に配置された複数の歪みセンサと、
前記複数の歪みセンサによって検出された前記少なくとも４箇所の歪みデータに基づいて前記作業機の負荷状態を推定するコントローラと、を備えた、作業機械を含むシステム。
作業機械本体と、
前記作業機械本体に取り付けられた作業機と、
前記作業機の少なくとも４箇所に配置された複数の歪みセンサと、
前記複数の歪みセンサによって検出された前記少なくとも４箇所の歪みデータに基づいて前記作業機の負荷状態を推定するコントローラと、を備えた、作業機械を含むシステム。
【0113】
（付記３）
前記作業機は、ブームまたはアームであり、
前記作業機の負荷状態は、前記作業機の負荷モードを含み、
前記負荷モードは、少なくとも掘削を含む、付記１または付記２に記載の作業機械を含むシステム。
前記作業機は、ブームまたはアームであり、
前記作業機の負荷状態は、前記作業機の負荷モードを含み、
前記負荷モードは、少なくとも掘削を含む、付記１または付記２に記載の作業機械を含むシステム。
【0114】
（付記４）
前記作業機械は、旋回体を含み、
前記作業機の負荷状態は、前記作業機の負荷モードを含み、
前記負荷モードは、少なくとも横押しおよび伸張横押しを含む、付記１から付記３のいずれか１つに記載の作業機械を含むシステム。
前記作業機械は、旋回体を含み、
前記作業機の負荷状態は、前記作業機の負荷モードを含み、
前記負荷モードは、少なくとも横押しおよび伸張横押しを含む、付記１から付記３のいずれか１つに記載の作業機械を含むシステム。
【0115】
（付記５）
前記作業機は、ブームまたはアームであり、
前記作業機の負荷状態は、前記作業機の応力を含み、
前記コントローラは、前記複数の歪みセンサによって検出された歪みデータに基づいて前記作業機の任意の箇所の応力を推定する、付記１から付記４のいずれか１つに記載の作業機械を含むシステム。
前記作業機は、ブームまたはアームであり、
前記作業機の負荷状態は、前記作業機の応力を含み、
前記コントローラは、前記複数の歪みセンサによって検出された歪みデータに基づいて前記作業機の任意の箇所の応力を推定する、付記１から付記４のいずれか１つに記載の作業機械を含むシステム。
【0116】
（付記６）
前記作業機は、ブームまたはアームであり、
前記複数の歪みセンサは、前記作業機の少なくとも３つの角部に配置されている、付記１から付記５のいずれか１つに記載の作業機械を含むシステム。
前記作業機は、ブームまたはアームであり、
前記複数の歪みセンサは、前記作業機の少なくとも３つの角部に配置されている、付記１から付記５のいずれか１つに記載の作業機械を含むシステム。
【0117】
（付記７）
前記作業機は、ブームまたはアームであり、
前記複数の歪みセンサは、互いに異なる少なくとも２つの面に配置されている、付記２から付記６のいずれか１つに記載の作業機械を含むシステム。
前記作業機は、ブームまたはアームであり、
前記複数の歪みセンサは、互いに異なる少なくとも２つの面に配置されている、付記２から付記６のいずれか１つに記載の作業機械を含むシステム。
【0118】
（付記８）
前記作業機は、ブームまたはアームであり、
前記仮想の平面は、前記作業機の長手方向の中心よりも前記作業機械本体の近くに位置する、付記１から付記７のいずれか１つに記載の作業機械を含むシステム。
前記作業機は、ブームまたはアームであり、
前記仮想の平面は、前記作業機の長手方向の中心よりも前記作業機械本体の近くに位置する、付記１から付記７のいずれか１つに記載の作業機械を含むシステム。
【0119】
（付記９）
表示装置をさらに備え、
前記コントローラは、前記複数の歪みセンサによって検出された歪みデータに基づいて前記作業機の被害量を算出し、前記被害量の累積値から予測される前記作業機の寿命を前記表示装置に表示する、付記１から付記８のいずれか１つに記載の作業機械を含むシステム。
表示装置をさらに備え、
前記コントローラは、前記複数の歪みセンサによって検出された歪みデータに基づいて前記作業機の被害量を算出し、前記被害量の累積値から予測される前記作業機の寿命を前記表示装置に表示する、付記１から付記８のいずれか１つに記載の作業機械を含むシステム。
【0120】
（付記１０）
前記コントローラは、推定した前記応力が所定の閾値より大きい場合に警報信号を出力する、付記５に記載の作業機械を含むシステム。
前記コントローラは、推定した前記応力が所定の閾値より大きい場合に警報信号を出力する、付記５に記載の作業機械を含むシステム。
【0121】
（付記１１）
作業機械本体と、
前記作業機械本体に取り付けられた作業機と、
仮想の平面と交差する前記作業機の部分に沿って配置された複数の歪みセンサと、
表示装置と、
前記複数の歪みセンサによって検出された歪みデータに基づいて前記作業機の負荷モードを判定し、かつ前記作業機の任意の箇所における応力を推定し、推定された前記応力が所定の閾値より大きい場合に、推定された前記応力が前記所定の閾値より大きいときの負荷モードと前記作業機の部位とを前記表示装置に表示するコントローラと、を備えた、作業機械を含むシステム。
作業機械本体と、
前記作業機械本体に取り付けられた作業機と、
仮想の平面と交差する前記作業機の部分に沿って配置された複数の歪みセンサと、
表示装置と、
前記複数の歪みセンサによって検出された歪みデータに基づいて前記作業機の負荷モードを判定し、かつ前記作業機の任意の箇所における応力を推定し、推定された前記応力が所定の閾値より大きい場合に、推定された前記応力が前記所定の閾値より大きいときの負荷モードと前記作業機の部位とを前記表示装置に表示するコントローラと、を備えた、作業機械を含むシステム。
【0122】
（付記１２）
前記複数の歪みセンサの各々は、歪みゲージと、ブリッジ回路とを有し、
前記歪みゲージおよび前記ブリッジ回路は半導体デバイスにより構成されている、付記１から付記１１のいずれか１つに記載の作業機械を含むシステム。
前記複数の歪みセンサの各々は、歪みゲージと、ブリッジ回路とを有し、
前記歪みゲージおよび前記ブリッジ回路は半導体デバイスにより構成されている、付記１から付記１１のいずれか１つに記載の作業機械を含むシステム。
【0123】
（付記１３）
作業機械本体と、前記作業機械本体に取り付けられた作業機と、を有する作業機械の負荷状態推定方法であって、
仮想の平面と交差する前記作業機の部分に沿って複数の歪みセンサを配置するステップと、
前記複数の歪みセンサによって検出された歪みデータに基づいて前記作業機の負荷状態を推定するステップと、を備えた、作業機械の負荷状態推定方法。
作業機械本体と、前記作業機械本体に取り付けられた作業機と、を有する作業機械の負荷状態推定方法であって、
仮想の平面と交差する前記作業機の部分に沿って複数の歪みセンサを配置するステップと、
前記複数の歪みセンサによって検出された歪みデータに基づいて前記作業機の負荷状態を推定するステップと、を備えた、作業機械の負荷状態推定方法。
【0124】
（付記１４）
作業機械本体と、前記作業機械本体に取り付けられた作業機と、を有する作業機械の負荷状態推定方法であって、
前記作業機の少なくとも４箇所に複数の歪みセンサを配置するステップと、
前記複数の歪みセンサによって検出された前記少なくとも４箇所の歪みデータに基づいて前記作業機の負荷状態を推定するステップと、を備えた、作業機械の負荷状態推定方法。
作業機械本体と、前記作業機械本体に取り付けられた作業機と、を有する作業機械の負荷状態推定方法であって、
前記作業機の少なくとも４箇所に複数の歪みセンサを配置するステップと、
前記複数の歪みセンサによって検出された前記少なくとも４箇所の歪みデータに基づいて前記作業機の負荷状態を推定するステップと、を備えた、作業機械の負荷状態推定方法。
【0125】
（付記１５）
作業機械本体と、前記作業機械本体に取り付けられた作業機と、表示装置と、を有する作業機械の負荷状態推定方法であって、
仮想の平面と交差する前記作業機の部分に沿って複数の歪みセンサを配置するステップと、
前記複数の歪みセンサによって検出された歪みデータに基づいて前記作業機の負荷モードを判定するステップと、
前記作業機の任意の箇所における応力を推定するステップと、
推定された前記応力が所定の閾値より大きい場合に、推定された前記応力が前記所定の閾値より大きいときの負荷モードと前記作業機の部位とを前記表示装置に表示するステップと、を備えた、作業機械の負荷状態推定方法。
作業機械本体と、前記作業機械本体に取り付けられた作業機と、表示装置と、を有する作業機械の負荷状態推定方法であって、
仮想の平面と交差する前記作業機の部分に沿って複数の歪みセンサを配置するステップと、
前記複数の歪みセンサによって検出された歪みデータに基づいて前記作業機の負荷モードを判定するステップと、
前記作業機の任意の箇所における応力を推定するステップと、
推定された前記応力が所定の閾値より大きい場合に、推定された前記応力が前記所定の閾値より大きいときの負荷モードと前記作業機の部位とを前記表示装置に表示するステップと、を備えた、作業機械の負荷状態推定方法。
【0126】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0127】
１ 作業機械本体、２ 作業機、３ 旋回体、４ 運転室、４Ｓ 運転席、５ 走行体、５Ｃｒ 履帯、５Ｍ 走行モータ、６ ブーム、６ａ，６ｂ 横板、６ｃ，６ｄ 縦板、７ アーム、８ バケット、９ａ ブームシリンダ、９ｂ アームシリンダ、９ｃ バケットシリンダ、１０ 油圧ショベル、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 歪みセンサ、１２ 歪みゲージ、１３ ブリッジ回路、１４ 歪みアンプ、２０ コントローラ、２１ 歪み取得部、２２ 負荷状態推定部、２２ａ 応力推定部、２２ｂ 負荷モード判定部、２３ 被害量算出部、２４ 寿命予測部、２５ 記憶部、２６ 出力装置制御部、２７ 応力判定部、３０ 出力装置、３１ 表示装置、３２ 報知装置、ＡＴ アームトップピン、ＢＣＨ ブームシリンダ取付孔、ＢＦ ブームフートピン、ＢＦＨ ブームフートピン用孔、ＢＴ ブームトップピン、ＢＴＨ ブームトップピン用孔、Ｃ 中心、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４ 角、ＣＯ１，ＣＯ２，ＣＯ３，ＣＯ４ 角部、ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３，ＣＰ４ 接続部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】