JP6779756B2 - 作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、作業機械、および作業機械の亀裂検出方法に関する。

従来、油圧ショベルなどの作業機械として、車体と、作業アタッチメントと、を備えたものが知られている。作業アタッチメントは、車体の前方部分に配置され、所定の掘削作業などを行う。作業アタッチメントは、ブームと、アームと、バケット（いずれも構造体）とを含む。これらの構造体の中には、中空状の箱型形状を備えるものがある。作業機械の作業が繰り返される中で、構造体の壁面に亀裂が入ることがある。安全な作業が継続されるためには、このような亀裂の発生が検出可能であることが望ましい。

特許文献１に記載された技術では、密閉された箱型構造体に亀裂が発生したことを検知するために、構造体の内部に予めＳガスが封入される。亀裂の発生によって内部のガスの圧力が低下するため、当該圧力低下の検出によって亀裂の発生が検出可能とされる。また、着色されたガスが構造体に封入されることで、亀裂周辺の変色によって亀裂の発生が検出される。

また、特許文献２に記載された技術では、被覆銅線を含む検出ゲージが構造体の壁面に貼り付けされる。検出ゲージはストレインメータに接続され、構造体のひずみ量に応じて亀裂の発生が検出される。

また、特許文献３に記載された技術では、中空構造体の内部に圧縮空気が封入され、亀裂発生時に亀裂部分から圧縮空気が吹き出す際の音によって、亀裂が検出可能とされる。また、中空構造体の内部に半固形塗料が塗布されることで、亀裂周辺の変色によって亀裂の発生が検出される。

更に、特許文献４に記載された技術では、構造体の表面に予めクラック観察溝が設けられている。クラック発生溝によってクラックの発生が視認されやすく、クラックの点検、確認作業が容易とされる。また、クラック観察溝の形状に応じてクラックの成長が抑制される。

実開昭６２−７１５４１号公報 実開昭６３−６０９５３号公報 特開２０００−１７８９９８号公報 特開２００７−１６５４３号公報

特許文献１に記載された技術では、構造体の内部にガスが封入された状態を維持するために、構造体の内部を密閉状態とする必要があり高いコストが要求される。また、亀裂が小さい場合には着色ガスの吹き出しが視認されにくく、亀裂の発生が見過ごされやすい。また、特許文献２に記載された技術では、検出ゲージの直下に発生した亀裂のみが検出可能であるため、構造体の表面に高い密度で検出ゲージを貼り付ける必要がある。また、銅線の僅かな変形によって亀裂検出の誤検知が生じやすい。また、特許文献３に記載された技術では、特許文献１と同様に、構造体の内部にガスが封入された状態を維持するために、構造体の内部を密閉状態とする必要があり高いコストが要求される。また、構造体の内部に塗料を塗布することにも、大きな手間と高いコストが要求される。更に、特許文献４に記載された技術では、構造体の表面にクラック観察溝を設けるために、加工および塗装の手間が生じる。また、溝の形成によって構造体の剛性が低下するという問題がある。以上のように、従来の技術では、構造体の亀裂を検出するために、構造体に複雑な構造と高いコストが要求されるという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、構造体の亀裂の発生を容易に検出することが可能な作業機械、および作業機械の亀裂検出方法を提供することを目的とする。

本発明の一の局面に係る作業機械は、機械本体と、前記機械本体に支持され、外側面と内側面と含む筒状の構造体であって、内部に前記内側面によって画定される内部空間が形成されている、構造体と、受光部を備え、前記受光部が前記内部空間に露出するように前記構造体に取り付けられ、前記内部空間の明るさを検出する内部光センサと、前記内部光センサの検出結果に応じて、前記構造体における前記外側面と前記内側面とを連通する亀裂の発生を判定する亀裂発生判定部と、を有する。

本構成によれば、外部の光の構造体の内部空間への侵入に基づいて、構造体に亀裂が生じ貫通したことを容易に検出することができる。このため、作業者の目視などに依存することなく、構造体の内部空間の幅広い範囲で亀裂を検出することができる。また、筒状の構造体の内部空間が完全に密閉されていなくても、内部空間の明るさの変化に基づいて、亀裂の発生を検出することができる。また、内部空間が密閉されている場合には、内部空間が極めて暗い状態となるため、僅かな光の侵入でも検出されやすい。このため、亀裂の発生が精度良く検出される。また、上記の構成によれば、内部光センサの受光部が構造体の内部に配置されるため、外部の汚れた環境（土砂・粉じん等）によって受光部が汚れることが防止される。更に、衝撃などで内部光センサが破損する可能性が低く、長期間にわたって亀裂の発生を安定して監視することができる。

上記の構成において、前記構造体に付与される外力または前記構造体にかかる応力に対応する特性値を検出する特性値検出部と、前記特性値検出部によって検出される前記特性値に応じて、前記亀裂が開くような負荷が前記構造体に掛かっている前記構造体の負荷状態を判定する負荷状態判定部と、を更に有し、前記亀裂発生判定部は、前記負荷状態判定部によって前記構造体が負荷状態であると判定された際に、前記内部光センサの検出結果に応じて前記亀裂の発生を判定することが望ましい。

本構成によれば、負荷状態判定部が、構造体が負荷状態であると判定した場合に、亀裂発生判定部が亀裂の発生を判定する。このため、通常の使用状態では閉じているような亀裂を早期に検出することができる。

上記の構成において、前記負荷状態判定部は、前記特性値検出部によって検出された前記特性値が所定の値を超えた場合に、前記構造体が前記負荷状態であると判定することが望ましい。

本構成によれば、特性値検出部の検出結果に応じて、構造体の負荷状態を容易に判定することができる。

上記の構成において、前記亀裂発生判定部は、前記内部光センサの検出結果が所定の閾値を超えた場合、または、所定の初期値に対する前記内部光センサの検出結果の差分が所定の閾値を超えた場合、または、前回の検出結果に対する前記内部光センサの検出結果の差分が所定の閾値を超えた場合に、前記構造体に前記亀裂が発生したと判定することが望ましい。

本構成によれば、内部光センサの検出結果に基づいて、亀裂の発生を容易に判定することができる。

上記の構成において、前記構造体に付与される外力または前記構造体にかかる応力に対応する特性値を検出する特性値検出部を更に有し、前記亀裂発生判定部は、前記特性値検出部によって検出される前記特性値と前記内部光センサの検出結果との相関関係における相関係数が所定の閾値を超えた場合に、前記構造体に前記亀裂が発生したと判定することが望ましい。

本構成によれば、亀裂判定における誤検知の確率を減らし、信頼性の高い亀裂判定を実行することができる。

上記の構成において、前記構造体の外部の明るさを検出する外部検出部を更に有し、前記亀裂発生判定部は、前記内部光センサおよび前記外部検出部の検出結果に応じて、前記亀裂の発生を判定することが望ましい。

本構成によれば、作業機械の周囲の明るさに応じて、内部光センサの検出結果に誤差が生じることが抑止される。この結果、亀裂の発生を更に精度良く検出することができる。

上記の構成において、前記亀裂発生判定部は、更に、前記内部光センサおよび前記外部検出部の検出結果に応じて、前記亀裂の大きさを判定することが望ましい。

本構成によれば、亀裂の大きさが判定されることで、作業者に対して亀裂に対する対応の緊急性を報知することができる。

上記の構成において、前記構造体の外部の明るさを検出する外部検出部を更に有し、前記亀裂発生判定部は、前記外部検出部の検出結果が所定の明るさを超えた場合に、前記内部光センサの検出結果に応じて、前記亀裂の発生を判定することが望ましい。

本構成によれば、亀裂発生判定部は、亀裂判定のために必要な外部光量が存在する場合に限って、亀裂判定処理を実行する。この結果、精度の低い亀裂判定処理が実行されることが抑止される。

上記の構成において、前記構造体は、前記内部光センサの前記受光部の周囲に閉空間を形成するように、前記内側面に連結される隔離体を更に有することが望ましい。

本構成によれば、構造体に開口部が存在し、内部空間に外部の光が侵入しやすい場合であっても、受光部の周囲に閉空間が形成されるため、亀裂の発生を安定して検出することができる。

上記の構成において、前記内部光センサは、前記受光部が前記内側面に対向するように前記隔離体に取り付けられていることが望ましい。

本構成によれば、受光部が構造体の内側面に対向して配置されるため、亀裂から侵入した光を内部光センサが安定して検出することができる。

上記の構成において、前記構造体は、前記外側面と前記内側面とを連通するように開口された孔部を備え、前記内部光センサは、前記受光部が前記孔部を通過して前記内部空間に露出するように、前記構造体に着脱可能とされていることが望ましい。

本構成によれば、作業機械の設置現場で、内部光センサを後付することができる。したがって、作業機械の移動時に内部光センサが損傷、破損することが抑止される。また、仮に内部光センサが故障した場合でも、内部光センサを容易に交換することができる。

上記の構成において、前記内部光センサは、前記孔部に挿入されるセンサ本体と、前記センサ本体の前記外側面側に接続され、前記内部空間の明るさに応じた出力信号を出力する基板部と、を備えることが望ましい。

本構成によれば、センサ本体と基板部とを含む内部光センサを、構造体の外側面に容易に着脱することができる。また、構造体から作業機械の機械本体およびその周辺の装置に対して、内部光センサの出力を送信することができる。

上記の構成において、前記基板部は、前記出力信号を送信可能な無線アンテナを備えることが望ましい。

本構成によれば、内部光センサから引き出される電源供給線や信号伝達線を長い距離にわたって構造体の外部に這わす必要がなく、各線の断線リスクが低減される。

また、本発明の他の局面に係る作業機械の亀裂検出方法は、作業機械の機械本体に支持され、外側面と内側面と含む筒状の構造体であって、内部に前記内側面によって画定される内部空間が形成されている構造体に発生する亀裂を検出する亀裂検出方法であって、受光部を備え前記内部空間の明るさを検出する内部光センサを、前記受光部が前記内部空間に露出するように前記構造体に取り付け、前記内部光センサの検出結果に応じて、前記構造体における前記外側面と前記内側面とを連通する亀裂の発生を判定する。

本構成によれば、外部の光の構造体の内部空間への侵入に基づいて、構造体に亀裂が生じ貫通したことを容易に検出することができる。このため、作業者の目視などに依存することなく、構造体の内部空間の幅広い範囲で亀裂を検出することができる。また、筒状の構造体の内部空間が完全に密閉されていなくても、内部空間の明るさの変化に基づいて、亀裂の発生を検出することができる。

本発明によれば、構造体の亀裂の発生を容易に検出することが可能な作業機械、および作業機械の亀裂検出方法が提供される。

本発明の第１実施形態に係る作業機械の側面図である。 本発明の第１実施形態に係る作業機械の制御部のブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る作業機械の構造体の内部の様子を示す模式的な斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る作業機械の亀裂検出処理の第１フローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る作業機械の亀裂検出処理の第２フローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る作業機械の構造体の内部の様子を示す模式的な斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る作業機械の構造体の内部の様子を示す模式的な斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る作業機械の構造体の内部の様子を示す模式的な拡大断面図である。 本発明の第４実施形態に係る作業機械の構造体の内部の様子を示す模式的な斜視図である。 本発明の第５実施形態に係る作業機械の内部光センサが構造体に取り付けられた様子を示す模式的な拡大断面図である。 本発明の第６実施形態に係る作業機械の内部光センサが構造体に取り付けられた様子を示す模式的な拡大断面図である。 本発明の変形実施形態に係る作業機械において、構造体に付与される外力と内部光量との関係を示す散布図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の各実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る油圧ショベル１０（作業機械）の側面図である。なお、以後、図１には、「上」、「下」、「前」および「後」の方向が示されているが、当該方向は、本実施形態に係る油圧ショベル１０の構造を説明するために便宜上示すものであり、油圧ショベル１０の使用態様などを限定するものではない。

油圧ショベル１０は、下部走行体１１（機械本体）と、下部走行体１１の上に縦軸回りに旋回可能に支持された上部旋回体１２（機械本体）と、を備える。下部走行体１１および上部旋回体１２は、油圧ショベル１０のベースを構成する。上部旋回体１２は、上部フレーム１３と、上部フレーム１３の上に備えられた運転室１４およびカウンタウエイト１５と、を備える。上部フレーム１３は、水平方向に沿って延びる板状部材からなる。運転室１４には、油圧ショベル１０の作業者が操作する操作レバー１４３（図２）などが備えられている。カウンタウエイト１５は、上部フレーム１３の後方部分に備えられ、油圧ショベル１０のバランスを保持する機能を備えている。

更に、上部フレーム１３の前方部分には、作業アタッチメント１６が装着されている。作業アタッチメント１６は、不図示の支持機構によって上部フレーム１３に支持されている。作業アタッチメント１６は、上部旋回体１２に起伏可能に装着されるブーム１７（構造体）と、このブーム１７の先端に回動可能に連結されるアーム１８と、このアーム１８の先端に回動可能に連結されるバケット１９と、を備える。ブーム１７は、上部旋回体１２に回動可能に支持されている。アーム１８は、ブーム１７の先端部に回動可能に支持されている。また、バケット１９は、アーム１８の先端部に回動可能に支持されている。

作業アタッチメント１６には、ブーム用油圧アクチュエータであるブームシリンダ２０と、アーム用油圧アクチュエータであるアームシリンダ２１と、バケット用油圧アクチュエータであるバケットシリンダ２２と、が装着され、これらのシリンダは伸縮可能な油圧シリンダにより構成される。ブームシリンダ２０は、作動油の供給を受けることにより伸縮してブーム１７を起伏方向に回動させるようにブーム１７と上部旋回体１２との間に介在する。アームシリンダ２１は、作動油の供給を受けることにより伸縮してアーム１８をブーム１７に対して水平軸回りに回動させるようにアーム１８とブーム１７との間に介在する。更に、バケットシリンダ２２は、作動油の供給を受けることにより伸縮してバケット１９をアーム１８に対して水平軸回りに回動させるようにバケット１９とアーム１８との間に介在する。

図２は、本実施形態に係る油圧ショベル１０の制御部５０のブロック図である。図２を参照して、油圧ショベル１０は、更に、油圧ポンプ２５と、圧力計２６（特性値検出部）と、キースイッチ１４１と、操作レバー１４２と、外部光センサ１４３（外部検出部）と、表示部１４４と、内部光センサ１７２と、を備える。

油圧ポンプ２５は、可変容量式のポンプであって、油圧ショベル１０の不図示のエンジンから入力される動力によって作動油を吐出する。油圧ポンプ２５から吐出された作動油は、ブームシリンダ２０、アームシリンダ２１およびバケットシリンダ２２に供給される。なお、作動油の流路において油圧ポンプ２５と各シリンダとの間には、不図示のコントロールバルブがそれぞれ配設されている。コントロールバルブは、パイロット操作式の油圧切替弁から構成される。コントロールバルブは、一対のパイロットポートを備えている。コントロールバルブは、当該パイロットポートに入力されるパイロット圧に応じて開弁動作を行い、各ブームシリンダに供給される作動油の流量を変化させる。また、コントロールバルブは、作動油の供給先を、各シリンダのヘッド側油圧室とロッド側油圧室との間で切り替える。本実施形態では、コントロールバルブは３位置切換弁からなり、操作レバー１４２の操作に応じて切替操作される。この結果、ブーム１７の上げ下げ動作、アーム１８の押し引き動作およびバケット１９の回動動作が操作可能とされる。

圧力計２６は、油圧ポンプ２５の吐出圧を測定（検出）する。圧力計２６によって検出された吐出圧は、後記の負荷状態判定部５０３によって参照される。当該吐出圧は、ブーム１７に付与される外力またはブーム１７にかかる応力に対応する特性値に相当する。

キースイッチ１４１は、油圧ショベル１０の不図示のエンジンを起動するために、運転室１４内に設けられたスイッチである。キースイッチ１４１は、油圧ショベル１０の作業者によって操作される。

操作レバー１４２は、油圧ショベル１０の各部材を駆動するために、運転室１４内に設けられたレバーである。一例として、操作レバー１４２は、ブーム１７、アーム１８およびバケット１９の各駆動ならびに上部旋回体１２の旋回動作のための操作を受け付ける。操作レバー１４２は、油圧ショベル１０の作業者によって操作される。

外部光センサ１４３は、図１に示すように、運転室１４の天井部に備えられている。外部光センサ１４３は、油圧ショベル１０（ブーム１７）の外部の明るさを検出する。本実施形態では、外部光センサ１４３は、公知の照度センサからなる。なお、他の実施形態において、外部光センサ１４３は、油圧ショベル１０の周囲の情報を取得するために備え付けられたカメラなどでもよい。この際、元々油圧ショベル１０に取り付けられているカメラ（バックビューモニター、アラウンドビューモニターなどの周辺認識カメラ）の画像の明るさが使用される態様でもよい。

表示部１４４は、運転室１４内に配置され、各種の情報を表示する。一例として、表示部１４４は、ブーム１７に亀裂が発生している亀裂発生情報を表示することで、作業者に報知、警告する。

内部光センサ１７２は、ブーム１７の内部に取り付けられている。図３は、本実施形態に係る油圧ショベル１０のブーム１７の内部の様子を示す模式的な斜視図である。ブーム１７は、外側面と内側面と含み所定の厚さを備えた筒状の構造体であって、内部に前記内側面によって画定される内部空間Ｓが形成されている。また、図３において、本体側軸支部１７Ａおよびアーム側軸支部１７Ｂは、ブーム１７の両端部に配置された軸支部である。本体側軸支部１７Ａは、上部旋回体１２に回動可能に支持され、ブーム１７の回動における支点となる。アーム側軸支部１７Ｂは、アーム１８を回動可能に支持するための軸支部である。なお、図３では、ブーム１７の内部を説明するために、透視図で示している。実際には、ブーム１７は鋼材などからなり、通常では光を透過させない。以後の図面においても同様である。

内部光センサ１７２は、受光部１７２Ａを備えている。内部光センサ１７２は、受光部１７２Ａが内部空間Ｓに露出するようにブーム１７に取り付けられ、内部空間Ｓの明るさを検出する。本実施形態では、内部光センサ１７２は、公知の照度センサからなる。なお、内部光センサ１７２はブーム１７に直接取り付けられてもよいし、治具を介して取り付けられてもよい。

なお、内部光センサ１７２のケーブル１７２Ｓ（電源供給線および信号伝達線）はブーム１７の内部を這うように配設されたのち、上部旋回体１２に備えられた不図示の電源供給部（バッテリ）および後記の制御部５０（メカトロコントローラ）に接続されるように、ブーム１７の外部に引き出されている。この際、ケーブル１７２Ｓを引き出すために、ブーム１７に小さな穴が開口されている場合は、内部空間Ｓに光が入らないように当該穴部分にシールをすることが望ましい。また、ケーブル１７２Ｓは必ずしもブーム１７の内部を這うように配設される必要はないが、ブーム１７の内部に配設される部分が多い方が、外力によるケーブル１７２Ｓの損傷リスクや日光・風雨等による劣化進展リスクが低下する。また、内部光センサ１７２に対する電源供給には、電池による供給に加え、振動エネルギー等を活用した発電素子・発電手段などが用いられてもよい。

制御部５０は、油圧ショベル１０の動作を統括的に制御するもので、制御信号の送受先として、キースイッチ１４１、操作レバー１４２、外部光センサ１４３、表示部１４４、油圧ポンプ２５および内部光センサ１７２などに電気的に接続されている。なお、制御部５０は、油圧ショベル１０に備えられたその他のユニットにも電気的に接続されている。

制御部５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵの作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、ＣＰＵが前記制御プログラムを実行することにより、駆動制御部５０１、演算部５０２、負荷状態判定部５０３、亀裂発生判定部５０４、出力部５０５、記憶部５０６および補正部５０７を機能的に有するよう動作する。

駆動制御部５０１は、操作レバー１４２に入力された操作の量に応じて、油圧ポンプ２５および不図示のコントロールバルブを制御する。この結果、ブーム１７、アーム１８、バケット１９の駆動ならびに上部旋回体１２の旋回動作が実行される。

演算部５０２は、外部光センサ１４３および内部光センサ１７２の検出結果の平均値を演算する。本実施形態では、演算部５０２は、予め設定された検出時間（１〜１０秒）の間の各センサの受光量を平均処理する。

負荷状態判定部５０３は、圧力計２６によって検出される油圧ポンプ２５の吐出圧に応じて、ブーム１７の負荷状態を判定する。ブーム１７の負荷状態とは、ブーム１７に生じた亀裂が開くような負荷がブーム１７に掛かっている状態である。本実施形態では、負荷状態判定部５０３は、圧力計２６によって検出されたポンプ圧Ｐ（吐出圧）が所定の値を超えた場合に、ブーム１７が前記負荷状態であると判定する。

亀裂発生判定部５０４は、内部光センサ１７２の検出結果に応じて、ブーム１７における前記外側面と前記内側面とを連通する亀裂の発生を判定する。本実施形態では、亀裂発生判定部５０４は、負荷状態判定部５０３によってブーム１７が負荷状態であると判定された際に、内部光センサ１７２の検出結果に応じてブーム１７の亀裂の発生を判定する。

出力部５０５は、亀裂発生判定部５０４によってブーム１７に亀裂が発生していると判定された場合に、表示部１４４に対して警告情報を出力し、当該情報を表示させる。

記憶部５０６は、負荷状態判定部５０３および亀裂発生判定部５０４によって参照される各種の閾値情報を記憶している。

補正部５０７は、内部光センサ１７２の検出結果を補正する。本実施形態では、補正部５０７は、外部光センサ１４３の検出結果（外部の明るさ）に応じて、内部光センサ１７２の検出結果（ブーム１７の内部空間Ｓの明るさ）を補正する。

次に、本実施形態に係る油圧ショベル１０において、亀裂発生判定部５０４（図２）がブーム１７の亀裂発生を検出するフローについて詳述する。本実施形態では、亀裂発生判定部５０４が２つの亀裂検出処理フローを備えている。図４は、本実施形態に係る油圧ショベル１０の亀裂検出処理の第１フローチャートである。図５は、本実施形態に係る油圧ショベル１０の亀裂検出処理の第２フローチャートである。なお、他の実施形態において、亀裂発生判定部５０４は、第１フローチャートおよび第２フローチャートの何れか一方を実行するものでもよい。

図４を参照して、作業者によってキースイッチ１４１がオンされると（ステップＳ０１でＹＥＳ）、亀裂発生判定部５０４（図２）は、操作レバー１４２の操作の量を確認し、油圧ショベル１０が無負荷アイドル状態か否かを判定する（ステップＳ０２）。この際、亀裂発生判定部５０４は、操作レバー１４２に接続された不図示のリモコン弁の下流側のパイロット油の圧力の大きさによって、油圧ショベル１０のアイドル状態を確認することができる。油圧ショベル１０が無負荷アイドル状態の場合（ステップＳ０２でＹＥＳ）、亀裂発生判定部５０４は内部光センサ１７２を制御して内部空間Ｓの光量Ｌ０を計測する（ステップＳ０８）。この際、亀裂発生判定部５０４は、計測、取得された光量Ｌ０を記憶部５０６（図２）に記憶させる。当該光量Ｌ０は、亀裂判定処理のための光量の初期値として、後記のステップで参照される。

やがて、油圧ショベル１０の使用開始に伴って、作業者によって操作レバー１４２が操作され、油圧ショベル１０のアイドル状態が解除されると（ステップＳ０２でＮＯ）、亀裂発生判定部５０４は、操作レバー１４２にブーム１７のブーム上げ動作の指令が入力されているか否かを判定する（ステップＳ０３）。そして、ブーム上げ動作の指令が入力されている場合（ステップＳ０３でＹＥＳ）、亀裂発生判定部５０４は、操作レバー１４２にアーム１８のアーム引き動作の指令が入力されているか否かを判定する（ステップＳ０４）。そして、ステップＳ０４でアーム引き動作の指令が入力されている場合（ステップＳ０４でＹＥＳ）、亀裂発生判定部５０４は、圧力計２６の検出結果を参照し、油圧ポンプ２５のポンプ圧Ｐと予め記憶部５０６に格納された閾値Ｐｏとの大小関係を比較する（ステップＳ０５）。

ステップＳ０５でポンプ圧Ｐ≧Ｐｏの場合（ステップＳ０５でＹＥＳ）、亀裂発生判定部５０４はブーム１７が負荷状態にあると判定する。前述のように、ブーム１７の負荷状態とは、ブーム１７に生じた亀裂が開くような負荷がブーム１７に掛かっている状態である。すなわち、ブーム１７のブーム上げ動作が実行され、かつ、アーム１８のアーム引き動作が実行され、更に、油圧ポンプ２５のポンプ圧Ｐが所定の値以上とされている場合には、油圧ショベル１０が負荷の大きい作業を実行していることとなる。この場合、大きな外力がブーム１７にかかり、ブーム１７の各壁面にも大きな応力がかかっている。したがって、ブーム１７の表面に小さな亀裂が生じている場合、その亀裂が開きやすく、ブーム１７の外側面から内側面を貫通して、外部の光が内部空間Ｓ（図３）に侵入しやすい。このため、亀裂発生判定部５０４は、ブーム１７の負荷状態において内部光センサ１７２を制御して、内部空間Ｓの光量Ｌ１を計測する（ステップＳ０６）。内部光センサ１７２は、光量Ｌ１に応じた信号を出力する。内部光センサ１７２から出力された信号は、制御部５０に取り込まれる（なお、内部光センサ１７２がアナログセンサの場合には、内部光センサ１７２から出力された信号がＡ／Ｄ変換を経て取り込まれる）。また、内部光センサ１７２の出力信号は、一定期間（たとえば１日や１時間）に亘って所定の間隔で出力され、演算部５０２によって平均化処理された後、演算部５０２に記憶されてもよい。以下では、光量Ｌ１に加え、光量Ｌ１に応じた出力信号および平均値を含む概念を、光量Ｌ１として説明する。後述の他の実施形態においても同様である。

次に、亀裂発生判定部５０４は、演算部５０２（図２）を制御して、ステップＳ０６で取得した光量Ｌ１と記憶部５０６に格納された光量Ｌ０との光量差ΔＬを計算させる（ステップＳ０７）。更に、亀裂発生判定部５０４は、計算された光量差ΔＬと予め記憶部５０６に記憶された閾値ＬＮとの大小関係を判定する（ステップＳ０９）。なお、閾値ＬＮは、ブーム１７において亀裂が実際に発生している場合の光量差ΔＬを予め複数の実験に基づいて導出したものである。ステップＳ０９において、光量差ΔＬ≧ＬＮの場合（ステップＳ０９でＹＥＳ）、亀裂発生判定部５０４は、ブーム１７に亀裂（図３の符号Ｊ参照）が発生しており、ブーム１７の負荷状態において外部の光が内部空間Ｓに侵入していると判定する。そして、亀裂発生判定部５０４は、表示部１４４に対して、ブーム１７の亀裂発生アラーム情報を表示させる（ステップＳ１０）。なお、亀裂発生判定部５０４は、表示部１４４への表示に代えて、遠隔地の情報センターに亀裂発生アラームを報知してもよい。いずれの場合においても、光、音、メールなどによって報知が行われてもよい。なお、ステップＳ０３でブーム１７のブーム上げ動作が行われていない場合、ステップＳ０４でアーム１８のアーム引き動作が行われていない場合、およびステップＳ０５でポンプ圧Ｐ＜Ｐｏの場合には、それぞれ、ステップＳ０２以降のフローが継続される。

以上のように、本実施形態の第１フロー（図４）では、亀裂発生判定部５０４が内部光センサ１７２の検出結果に応じて、ブーム１７における外側面と内側面とを連通する亀裂の発生を判定する。このような構成によれば、外部の光のブーム１７の内部空間Ｓへの侵入に基づいて、ブーム１７に亀裂が生じ貫通したことを容易に検出することができる。このため、作業者の目視や耳などに依存することなく、ブーム１７の内部空間Ｓの幅広い範囲で亀裂を検出することができる。特に、内部光センサ１７２の受光部１７２Ａが内部空間Ｓに露出するように配置されているため、亀裂がブーム１７の壁部や溶接ビードを貫通したときに内部空間Ｓに入り込む光が精度良く捉えられる。また、内部光センサ１７２として汎用されている照度センサなどをブーム１７の内部空間Ｓに取り付ければよく、油圧ショベル１０のコストが低減される。

また、上記の第１フローでは、亀裂発生判定部５０４は、負荷状態判定部５０３によってブーム１７が負荷状態であると判定された際に、内部光センサ１７２の検出結果に応じて亀裂の発生を判定する。ブーム１７の壁部を貫通した亀裂が通常の状態（アイドル状態）では閉じている場合、または、亀裂が多少開いているが板厚方向に沿ってジグザグ形状となっている場合には、外部の光が途中で散乱・減衰するためブーム１７の内部空間Ｓまで届かない場合がある。このような場合でも、ブーム１７に捻りや変形が生じるような負荷（外力、応力）がかかっている場合には、亀裂の隙間が広がり、ブーム１７の内部空間Ｓに光が侵入しやすくなる。したがって、ブーム１７の負荷状態において、内部光センサ１７２の検出結果を参照することで、早い段階で亀裂の発生を検出することができる。ここで、図４のステップＳ０３およびＳ０４では、ブーム１７に負荷がかかっていることを検出するステップであり、ステップＳ０５は、ブーム１７にかかっている負荷が所定の値以上であることをポンプ圧Ｐの大きさによって検出するステップに相当する。

また、上記の構成によれば、筒状のブーム１７の内部空間Ｓが完全に密閉されていなくても、内部空間Ｓの明るさの変化に基づいて、亀裂の発生を検出することができる。なお、内部空間Ｓが密閉されている場合には、内部空間Ｓが極めて暗いため、僅かな光の侵入でも検出されやすい。このため、内部空間Ｓの明るさの変化に基づいて、亀裂が精度良く検出される。このようにブーム１７の内部空間Ｓが極めて暗い場合には、明るさの検出に高い精度が要求されないため、内部光センサ１７２として安価なセンサを採用することができる。また、上記の構成によれば、内部光センサ１７２の受光部１７２Ａがブーム１７の内部に配置されるため、外部の汚れた環境（土砂・粉じん等）によって内部光センサ１７２の受光部１７２Ａが汚れることが防止される。更に、衝撃などで内部光センサ１７２が破損する可能性が低く、長期間にわたって亀裂の発生を安定して監視することができる。また、上記の構成によれば、ブーム１７およびアーム１８の駆動状態において圧力計２６が計測する油圧ポンプ２５の吐出圧に応じて、負荷状態判定部５０３がブーム１７の負荷状態を容易に検出することができる。なお、負荷状態判定部５０３は、ブーム１７のみが駆動されている際の油圧ポンプ２５の吐出圧に応じて、ブーム１７の負荷状態を検出してもよい。

なお、ブーム１７に発生する亀裂については、亀裂が発生した瞬間（小さな亀裂の発生段階）を必ずしも捉える必要はない。通常、作業者が亀裂を発生した場合であっても、すぐに修理することはなく、亀裂の成長を定期的、継続的に確認し、亀裂が進展した時点でブーム１７の修理を行えばよい。このため、本実施形態では、亀裂が発生した瞬間ではなく、ブーム１７の壁部を貫通しある程度の大きさになった亀裂を、安価かつ確実に捉えることができる。亀裂がある程度進展した状態であっても、一度亀裂の発生を検出することができれば、定期的にサービスマンが油圧ショベル１０を巡回して、亀裂を継続的に確認することによって、ブーム１７が破損に至る前の段階で修理対応が可能となる。なお、ブーム１７において亀裂の入り易い領域が予め想定される場合には、その近くに内部光センサ１７２を取り付けてもよい。また、内部光センサ１７２の受光部１７２Ａが亀裂の入り易い領域に対向するように内部光センサ１７２が取り付けられると、更に精度良く亀裂を検出することができる。

なお、図４の第１フローでは、夜間やトンネル内での作業時のように油圧ショベル１０の周囲が暗い場合には、亀裂の検出を精度良く実行できない。油圧ショベル１０の作業者が昼間に実行された亀裂検出フローの結果を表示部１４４などにおいて選択的に確認すれば、当該問題が容易に解消できるが、本実施形態では、亀裂発生判定部５０４が周囲の明るさを考慮した第２フローを更に備えている。第２フローでは、操作レバー１４２の操作に関わらず、ブーム１７の亀裂の有無を判定する。

図５を参照して、キースイッチ１４１がオンされると（ステップＳ１１でＹＥＳ）、亀裂発生判定部５０４は、外部光センサ１４３および内部光センサ１７２を制御して、ブーム１７の外部および内部の明るさ（光量）を計測させる（ステップＳ１２）。この際、外部光センサ１４３および内部光センサ１７２は、所定の時間内において、明るさデータを複数回取得する。次に、亀裂発生判定部５０４は、演算部５０２（図２）を制御して、外部光センサ１４３および内部光センサ１７２が取得した複数の明るさデータの平均値ＬＯ、ＬＩをそれぞれ算出させる（ステップＳ１３）。

次に、亀裂発生判定部５０４は、算出された外部光量の平均値ＬＯと予め記憶部５０６に記憶された閾値ＬＫとの大小関係を比較する（ステップＳ１４）。閾値ＬＫは、ブーム１７の亀裂判定に必要な外部光量として予め実験によって導出された値である。ステップＳ１４において、外部光量平均値ＬＯ≧ＬＫの場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、亀裂発生判定部５０４は、ブーム１７の亀裂判定に必要な外部光量が得られていると判定し、演算部５０２を制御して光量比ＬＴを算出させる（ステップＳ１５）。ここで、光量比ＬＴとは、内部光量平均値ＬＩを外部光量平均値ＬＯで除した値である。なお、ステップＳ１４において、外部光量平均値ＬＯ＜ＬＫの場合（ステップＳ１４でＮＯ）、亀裂発生判定部５０４は、ブーム１７の亀裂判定に必要な外部光量が得られていないと判定し、ステップＳ１２以降のフローを繰り返す。

ステップＳ１５において光量比ＬＴが算出されると、亀裂発生判定部５０４は、算出された光量比ＬＴと予め記憶部５０６に記憶された閾値ＬＭとの大小関係を比較する（ステップＳ１６）。閾値ＬＭは、ブーム１７に亀裂が発生している場合の光量比として予め実験によって導出された値である。なお、演算部５０２には、外部光量平均値ＬＯの大きさに応じて複数の閾値ＬＭが格納されていることが望ましい。ステップＳ１６において、光量比ＬＴ≧ＬＭの場合（ステップＳ１６でＹＥＳ）、亀裂発生判定部５０４は、ブーム１７に亀裂が発生しており、外部の光が内部空間Ｓに侵入していると判定する。そして、亀裂発生判定部５０４は、表示部１４４に対して、ブーム１７の亀裂発生アラーム情報を表示させる（ステップＳ１７）。なお、この場合も、亀裂発生判定部５０４は、表示部１４４への表示に代えて、遠隔地の情報センターに亀裂発生アラームを報知してもよい。

以上のように、本実施形態の第２フロー（図５）では、亀裂発生判定部５０４が内部光センサ１７２および外部光センサ１４３の検出結果に応じて、ブーム１７の亀裂の発生を判定する。このため、油圧ショベル１０（ブーム１７）の周囲の明るさに応じて、内部光センサ１７２の検出光量に誤差が生じることが抑止される。この結果、亀裂の発生を更に精度良く検出することができる。

また、当該第２フローでは、亀裂発生判定部５０４は、外部光センサ１４３の検出結果が所定の明るさを超えた場合（図５のステップＳ１４でＹＥＳ）に、内部光センサ１７２の検出結果に応じて、亀裂の発生を判定する。このため、亀裂発生判定部５０４は、亀裂判定のために必要な外部光量が存在する場合に限って、亀裂判定処理を実行する。この結果、精度の低い亀裂判定処理が実行されることが抑止される。換言すれば、第２フローでは、外部環境の明るさの影響が打ち消され、安定して亀裂の貫通を把握することができる。

なお、亀裂発生判定部５０４は、ステップＳ１５において算出された光量比ＬＴの大きさに応じて、発生が推定される亀裂の大きさに関する情報を表示部１４４などに表示してもよい。外部光量に対する内部光量の大きさが大きいほど、大きな亀裂が発生している可能性が高いためである。この場合、作業者に対して、亀裂に対する対応の緊急性を報知することができる。

また、図４の第１フローを実行する場合も、亀裂発生判定部５０４が予め外部光センサ１４３の検出結果を参照し、油圧ショベル１０の周辺が所定の明るさ以上の場合に、第１フローを実行してもよい。更に、補正部５０７が、内部光センサ１７２が検出した内部空間Ｓの光量を、外部光センサ１４３が検出した外部光量に応じて補正してもよい。一例として、亀裂発生判定部５０４が外部の光が弱いと判定した場合には、補正部５０７が内部光センサ１７２の検出結果を所定の割合で増幅した上で、亀裂発生判定部５０４が亀裂の判定を行ってもよい。

次に、本発明の第２実施形態について、図６に基づいて説明する。図６は、本実施形態に係る油圧ショベルのブーム１７Ｍの内部の様子を示す模式的な斜視図である。本実施形態では、先の第１実施形態と比較して、ブーム１７Ｍの内部構造において相違するため、当該相違点について説明し、その他の点の説明を省略する。

図６を参照して、ブーム１７Ｍは、開口部１７Ｈと、隔壁１７３（隔離体）と、を備える。開口部１７Ｈは、本体側軸支部１７Ａとアーム側軸支部１７Ｂとの間において、ブーム１７Ｍの壁部に開口されている。開口部１７Ｈは、ブーム１７Ｍの外側面と内側面とを連通し、内部空間Ｓに繋がっている。開口部１７Ｈは、ブーム１７Ｍの内部をチェック、メンテナンスするために開口されている。

隔壁１７３は、ブーム１７Ｍの内側面に連結され、内部空間Ｓの一端側（本体側軸支部１７Ａ側）に閉空間を形成する。隔壁１７３は、ブーム１７Ｍの長手方向と直交するように配置されている。また、本実施形態では、隔壁１７３上に内部光センサ１７２が固定されている。この結果、内部光センサ１７２の受光部の周囲には、隔壁１７３およびブーム１７の内側面によって画定された閉空間が形成される。

図６に示されるブーム１７Ｍでは、開口部１７Ｈが内部空間Ｓに連通しているため、外部の光が内部空間Ｓに入りこみやすい。このため、先の第１実施形態の第１フローまたは第２フローが実行されても、亀裂から侵入する光の光量変化が内部光センサ１７２によって検出されにくい場合がある。一方、本実施形態では、隔壁１７３が内部光センサ１７２の周囲に閉空間を形成している。このため、内部光センサ１７２の周囲が暗い状態に維持され、亀裂の発生を安定して検出することができる。なお、図６において、複数の隔壁１７３が、ブーム１７Ｍの内部空間Ｓのその他の領域に配置されてもよい。

次に、本発明の第３実施形態について、図７および図８に基づいて説明する。図７は、本実施形態に係る油圧ショベルのブーム１７Ｎの内部の様子を示す模式的な斜視図である。図８は、ブーム１７Ｎの内部の様子を示す模式的な拡大断面図である。なお、図８では、ブーム１７Ｎの外側にＯＵＴと示し、ブーム１７の内側にＩＮと示している。本実施形態では、先の第２実施形態と比較して、ブーム１７Ｎの内部構造において相違するため、当該相違点について説明し、その他の点の説明を省略する。

図６を参照して、ブーム１７Ｎは、開口部１７Ｈに加え、隔離体１７４を備えている。隔離体１７４は箱型形状からなり、ブーム１７Ｎの壁部１７０（鋼板）の内側面に連結されている。隔離体１７４は、壁部１７０との間で閉空間を形成している。本実施形態では、内部光センサ１７２の受光部１７２Ａが壁部１７０の内側面に対向するように、隔離体１７４の内面に内部光センサ１７２が固定されている。このような構成においても、内部光センサ１７２の受光部１７２Ａの周囲が暗い状態に維持され、亀裂の発生を安定して検出することができる。また、受光部１７２Ａがブーム１７の内側面に対向して配置されるため、亀裂から侵入した光を内部光センサ１７２が安定して検出することができる。なお、ブーム１７Ｎにおいて応力が集中しやすく、亀裂が発生しやすい「要注意領域ＡＥ」にこのような隔離体１７４および内部光センサ１７２が配置されることは望ましい。

次に、本発明の第４実施形態について、図９に基づいて説明する。図９は、本実施形態に係る油圧ショベルのブーム１７Ｐの内部の様子を示す模式的な斜視図である。本実施形態では、先の第１実施形態と比較して、内部光センサ１７２の配置において相違するため、当該相違点について説明し、その他の点の説明を省略する。

図９を参照して、本実施形態では、複数の内部光センサ１７２がブーム１７Ｐの内側面に固定されている。各内部光センサ１７２の受光部は、内部空間Ｓに露出している。また、それぞれの内部光センサ１７２は、ブーム１７の内側面のうち互いに交差する異なる面にそれぞれ固定されている。このような構成においては、各内部光センサ１７２の受光部が、異なる内側面に発生した亀裂から侵入した光を受光することができる。このため、ブーム１７に発生した亀裂を早期かつ精度良く検出することができる。また、図９の複数の内部光センサ１７２の受光量を比較することで、亀裂の発生場所を大まかに検出することができる。亀裂に近い位置に配置される内部光センサ１７２の方がより大きな光量を受光するためである。また、複数の内部光センサ１７２の検出結果を比較することで、誤検出の可能性を低減することができる。

次に、本発明の第５実施形態について、図１０に基づいて説明する。図１０は、本実施形態に係る油圧ショベルの内部光センサ１７２がブームに取り付けられた様子を示す模式的な拡大断面図である。なお、図１０では、ブームの外側にＯＵＴと示し、ブームの内側にＩＮと示している。本実施形態では、先の第１実施形態と比較して、内部光センサ１７２の取付構造において相違するため、当該相違点について説明し、その他の点の説明を省略する。

本実施形態では、ブームが、壁部１７０と、取り付けホルダ１７５と、を備えている。壁部１７０には、壁部１７０の外側面と内側面とを連通するように開口された孔部ＩＨが開口されている。内部光センサ１７２は、受光部１７２Ａが孔部ＩＨを通過して内部空間Ｓに露出するように、取り付けホルダ１７５に着脱可能とされている。一例として、取り付けホルダ１７５にはねじ切りが施されており、作業者が、外周部にネジ形状を有する内部光センサ１７２を回転させながら取り付けホルダ１７５に固定すればよい。内部光センサ１７２のケーブル１７２Ｓは、ブームの外側面に沿って引き回される。このような構成の場合、油圧ショベル１０の設置現場で、内部光センサ１７２を後付することができる。したがって、油圧ショベル１０の移動時に内部光センサ１７２が損傷、破損することが抑止される。また、仮に内部光センサ１７２が故障した場合でも、内部光センサ１７２を容易に交換することができる。なお、ブームの壁部１７０には、複数の孔部ＩＨが形成されており、作業内容に応じて必要な箇所に内部光センサ１７２が取り付けられてもよい。この場合、内部光センサ１７２が不要な箇所においては、孔部ＩＨに不図示のキャップなどが装着されればよい。

次に、本発明の第６実施形態について、図１１に基づいて説明する。図１１は、本実施形態に係る油圧ショベルの内部光センサ１７２がブームに取り付けられた様子を示す模式的な拡大断面図である。なお、図１１では、ブームの外側にＯＵＴと示し、ブームの内側にＩＮと示している。本実施形態では、先の第５実施形態と比較して、内部光センサ１７２の構造において相違するため、当該相違点について説明し、その他の点の説明を省略する。

本実施形態では、内部光センサ１７２が、孔部ＩＨ（図１０）に挿入されるセンサ本体と、センサ本体の外側面側に電気的に接続され、内部空間Ｓの明るさに応じた出力信号を出力する基板部１７６と、を備える。また、基板部１７６には、不図示の電池または振動発電装置が内蔵されている。更に、基板部１７６は、前記出力信号を送信可能な不図示の無線アンテナ（無線通信装置）を備えている。このような構成によれば、ケーブル１７２Ｓ（電源供給線や信号伝達線）を長い距離にわたってブーム１７の外部に這わす必要がなく、ケーブル１７２Ｓの断線リスクが低減される。また、ブーム１７の製造段階でブーム１７の内部空間Ｓに内部光センサ１７２を装着する場合と比較して、ブーム１７の製造上の工数を低減することができる。また、ブーム１７の内側面に剛性を向上するためのリブなどを配置することが可能となり、ブーム１７の設計上の自由度を向上することができる。

なお、図１０および図１１に示される内部光センサ１７２と取り付けホルダ１７５とは、 一体的なユニットから構成されるものでもよい。また、ブーム１７の外側から内部光センサ１７２を覆うように、不図示のカバーが装着されてもよい。この場合、内部光センサ１７２の破損、損傷が更に防止される。

以上、本発明の各実施形態に係る油圧ショベル１０（作業機械）について説明した。なお、このような油圧ショベル１０において実行される亀裂検出方法は、油圧ショベル１０の上部旋回体１２に支持され、外側面と内側面と含む筒状のブーム１７であって、内部に内側面によって画定される内部空間Ｓが形成されているブーム１７に発生する亀裂を検出する亀裂検出方法である。そして、当該亀裂検出方法では、内部空間Ｓの明るさを検出する内部光センサ１７２の検出結果に応じて、ブーム１７における外側面と内側面とを連通する亀裂の発生を判定する。内部光センサ１７２は、受光部１７２Ａを備え、受光部１７２Ａがブーム１７の内部空間Ｓに露出するようにブーム１７に取り付けられる。

なお、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではない。本発明に係る作業機械として、以下のような変形実施形態が可能である。

（１）上記の実施形態では、亀裂が発生する構造体としてブーム１７を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。他の構造体として、アーム１８や上部旋回体１２の内部に内部光センサ１７２が配置され、亀裂の発生が判定される態様でもよい。

（２）上記の第１実施形態では、図４のステップＳ０７において、所定の初期値（光量ΔＬ０）に対する内部光センサ１７２の検出結果（光量ΔＬ１）の差分（光量差ΔＬ）が所定の閾値を超え場合に、亀裂発生判定部５０４が、亀裂が発生したと判定する態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。所定の初期値（光量ΔＬ０）は、油圧ショベル１０の工場出荷時に、演算部５０２に記憶されてもよい。更に、亀裂発生判定部５０４は、内部光センサ１７２の検出結果が所定の閾値を超えた場合、または、前回の検出結果や過去の検出結果に対する内部光センサ１７２の検出結果の差分が所定の閾値を超えた場合に、ブーム１７に亀裂が発生したと判定するものでもよい。これらの場合にも、内部光センサ１７２の検出結果に基づいて、容易に亀裂の発生を判定することができる。また、内部光センサ１７２の検出結果（光量ΔＬ１）の大きさの変化を時系列に沿って記憶部５０６に記憶し、光量ΔＬ１が急激に増大した際に、亀裂が発生したと判定する態様でもよい。また、亀裂発生判定部５０４が、光量ΔＬ１の増大傾向を表示部１４４または遠隔地の情報センターに報知することで、サービスマンの巡回頻度やタイミングを好適に決定することができる。

（３）また、上記の実施形態では、本発明に係る作業機械として、油圧ショベル１０を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明に係る作業機械は、クレーン、解体機、掘削機、ハンドリング機などであってもよい。また、作業機械は、油圧ショベル１０のように、下部走行体１１および上部旋回体１２の上下に分離した車体を備えることなく、単体の車体からなるものでもよい。また、作業機械は油圧によって駆動されるものに限定されるものではない。

（４）また、上記の実施形態では、内部光センサ１７２および外部光センサ１４３が検出する光量（明るさ）に応じた出力信号が、平均化処理された後、他の閾値と比較される態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。内部光センサ１７２および外部光センサ１４３が検出する光量の最大値や上位１０点の平均値に基づいて、亀裂の判定が実行される態様でもよい。最大値が使用されることによって、貫通した亀裂から最も光が内部空間Ｓに侵入した状態を検出することができる。このため、各センサの出力の平均値によって亀裂が判定される場合と比較して、早い段階で亀裂を検出することができる。一方、最大値に基づく誤検知を抑止するために、最大値と平均値と併用することで、亀裂を早期に検出しつつ誤検知を防ぐ態様でもよい。

また、上記の各実施形態では、油圧ショベル１０の制御部５０が亀裂の発生を判定する態様について説明したが、各センサの出力に基づいて演算部５０２が算出した最大値や平均値を、遠隔通信手段によって情報センター側（遠隔で情報を収集し活用する組織）に送信する態様でもよい。そして、情報センター側で各油圧ショベル１０の機体ごとにそれらの値が保存され、情報センターの処理装置が過去の検出結果（光量）の時系列変化を検証する態様でもよい。この場合、出荷後の初期段階からの内部光センサ１７２の出力の変化量が所定の閾値を越えた場合に、その機体の番号とアラームメッセージとを不図示の表示パネルに表示し、情報センター側で亀裂の発生を把握する態様でもよい。

（５）また、上記の第１実施形態では、油圧ポンプ２５のポンプ圧Ｐに基づいてブーム１７が負荷状態であることが判定され、当該負荷状態において亀裂の発生が判定される態様にて説明した。このような処理では、油圧ショベル１０の作業状態において、亀裂の判定を実行することができる。なお、本発明はこれに限定されるものではない。油圧ショベル１０（図１）において、バケット１９が地面を強く押圧しながら、作業アタッチメント１６が機械本体（下部走行体１１、上部旋回体１２）の前方部分を上方に浮き上がらせるような、いわゆる車体持ち上げモードが装備されている場合には、当該車体持ち上げモードの実行に伴って、亀裂発生判定部５０４が亀裂判定を実行する態様でもよい。バケット１９、アーム１８およびブーム１７を支持体として、油圧ショベル１０の機械本体が持ち上げられる場合には、各構造体に強い外力が付与されるため、亀裂の一時的な開きが促進される。

更に、図１２は、本変形実施形態に係る油圧ショベル（作業機）において、ブームに付与される外力と内部光センサ１７２（図３）が出力する内部光量との関係を示す散布図である。以下、図１乃至図３、図１２を参照して、本変形実施形態について説明する。

前述のように、ブーム１７の構造によっては、ブーム１７にかかる外力が小さい場合には亀裂が閉じたままであり、ブーム１７に大きな外力が加わった場合に亀裂が広がることがある。このような場合、負荷の小さな作業をした作業日には亀裂が閉じたまま、あるいは、少ししか広がることがないため、内部光センサ１７２で検出される光量は小さくなる。一方、負荷の大きな作業をした作業日には、内部光センサ１７２で検出される光量が大きくなる。このため、作業日毎の負荷によって内部光センサ１７２の検出結果が変動することがあり、亀裂の発生、進展の把握に誤差が生じる可能性がある。

このため、本変形実施形態では、油圧ショベル１０において、亀裂発生判定部５０４が、演算部５０２を制御して、ブーム１７、アーム１８およびバケット１９（いずれも構造体）のそれぞれの角度（姿勢角）を計測する。姿勢角が検出される態様として、各部材が回動するリンク構造の回転軸部分に公知のポテンショメータが取り付けられ姿勢角が検出される態様や、各シリンダ２０〜２２（図２）のシリンダストロークが計測され、シリンダと２つのリンク部材（ブームやアームなど）とがなす三角形状から姿勢角が算出される態様、更には、公知の情報化施工で使われるような加速度センサやジャイロセンサを含む角度センサなどによって姿勢角が検出される態様などがあげられる。

次に、亀裂発生判定部５０４は、シリンダ２０〜２２（図２）の油圧シリンダのヘッド圧とロッド圧とを不図示の圧力センサによって計測する。ここで、ヘッド側の断面積およびロッド側の断面積はいずれも既知であるため、油圧シリンダに加わっている荷重が計算可能とされる。

以上の処理によって、ブーム１７、アーム１８およびバケット１９の各姿勢角と油圧シリンダに加わる荷重の大きさとが算出されるため、各構造体に加わっている外力の向きと大きさとを計算（推定）することができる。さらには、公知の構造力学上の演算手法によって、各構造体の各部位の応力を計算することができる。

そして、各構造体に加わる外力の大きさ（または外力の特定方向の成分）、あるいは、応力の大きさが演算部５０２によって計算されると、亀裂発生判定部５０４は、上記の外力または応力が所定の閾値以上となったときに、内部光センサ１７２の出力（光量）を記憶部５０６に記憶させる。更に、所定の期間の間に記憶部５０６に蓄積された光量の値の平均値を演算部５０２が計算する。そして、この平均値の変化（初期状態からの変化）が所定の閾値を超えた場合に、亀裂発生判定部５０４が構造体に亀裂が入ったと判定し、表示部１４４などにアラーム情報を出力する。

以上のような処理によっても、油圧ショベル１０の無負荷アイドラ状態では亀裂が閉じたままであり、ブーム１７に外力がかかったときに亀裂が広がるような場合に、外力に応じて内部光センサ１７２の出力が変化することが考慮された上で、亀裂の発生が安定して判定される。また、このような構成においては、亀裂の大きさを定量的に把握することが可能となる。

なお、油圧ショベル１０において発生する外力（または応力）の一定時間（たとえば１時間）の平均値と、内部光センサ１７２の値の平均値の値とを図１２のグラフのように蓄積し、回帰線の相関係数を求めてもよい。上記の相関係数が大きい場合、外力に応じて内部光センサ１７２の値が変化するということを意味する。すなわち、亀裂がブーム１７の内外を貫通し、広がっていることの根拠となる。したがって、相関係数の大きさと内部光センサ１７２の出力の大きさとに基づいて、より信頼性の高い亀裂判定を実行することができる。

さらに、推定される外力の値と内部光センサ１７２の出力とを遠隔地の情報センター側に送信し、それらの関係が散布図にプロットされ、亀裂の発生が判断されてもよい。例えば、図１２のように外力と内部光センサ１７２の値（光量）との関係に異常値が存在した場合や、外力が所定の値を超えた場合に光量が増え出すような非線形の関係が外力と光量との間に存在する場合には、当該判定方法が有効となる。

以上のように、本変形実施形態では、亀裂発生判定部５０４は、特性値検出部によって検出される特性値（外力の大きさ）と内部光センサの検出結果との相関関係における相関係数が所定の値を超えた場合に、構造体に前記亀裂が発生したと判定する。このため、亀裂判定における誤検知の確率を減らし、信頼性の高い亀裂判定を実行することができる。

１０ 油圧ショベル
１１ 下部走行体（機械本体）
１２ 上部旋回体（機械本体）
１４ 運転室
１４１ キースイッチ
１４２ 操作レバー
１４３ 外部光センサ（外部検出部）
１４４ 表示部
１６ 作業アタッチメント
１７ ブーム（構造体）
１７２ 内部光センサ
１７２Ａ 受光部
１７２Ｓ ケーブル
１８ アーム
１９ バケット
２０ ブームシリンダ
２１ アームシリンダ
２２ バケットシリンダ
２５ 油圧ポンプ
２６ 圧力計（特性値検出部）
５０ 制御部
５０１ 駆動制御部
５０２ 演算部
５０３ 負荷状態判定部
５０４ 亀裂発生判定部
５０５ 出力部
５０６ 記憶部
５０７ 補正部

Claims (12)

1. 作業機械であって、
   機械本体と、
   前記機械本体に支持され、外側面と内側面と含む筒状の構造体であって、内部に前記内側面によって画定される内部空間が形成されている、構造体と、
   受光部を備え、前記受光部が前記内部空間に露出するように前記構造体に取り付けられ、前記内部空間の明るさを検出する内部光センサと、
   前記内部光センサの検出結果に応じて、前記構造体における前記外側面と前記内側面とを連通する亀裂の発生を判定する亀裂発生判定部と、
   を有し、
   前記構造体に付与される外力または前記構造体にかかる応力に対応する特性値を検出する特性値検出部と、
   前記特性値検出部によって検出される前記特性値に応じて、前記亀裂が開くような負荷が前記構造体に掛かっている、前記構造体の負荷状態を判定する負荷状態判定部と、
   を更に有し、
   前記亀裂発生判定部は、前記負荷状態判定部によって前記構造体が負荷状態であると判定された際に、前記内部光センサの検出結果に応じて前記亀裂の発生を判定する、作業機械。
2. 前記負荷状態判定部は、前記特性値検出部によって検出された前記特性値が所定の値を超えた場合に、前記構造体が前記負荷状態であると判定する、請求項１に記載の作業機械。
3. 前記亀裂発生判定部は、前記内部光センサの検出結果が所定の閾値を超えた場合、または、所定の初期値に対する前記内部光センサの検出結果の差分が所定の閾値を超えた場合、または、前回の検出結果に対する前記内部光センサの検出結果の差分が所定の閾値を超えた場合に、前記構造体に前記亀裂が発生したと判定する、請求項１または２に記載の作業機械。
4. 作業機械であって、
   機械本体と、
   前記機械本体に支持され、外側面と内側面と含む筒状の構造体であって、内部に前記内側面によって画定される内部空間が形成されている、構造体と、
   受光部を備え、前記受光部が前記内部空間に露出するように前記構造体に取り付けられ、前記内部空間の明るさを検出する内部光センサと、
   前記内部光センサの検出結果に応じて、前記構造体における前記外側面と前記内側面とを連通する亀裂の発生を判定する亀裂発生判定部と、
   を有し、
   前記構造体に付与される外力または前記構造体にかかる応力に対応する特性値を検出する特性値検出部を更に有し、
   前記亀裂発生判定部は、前記特性値検出部によって検出される前記特性値と前記内部光センサの検出結果との相関関係における相関係数が所定の閾値を超えた場合に、前記構造体に前記亀裂が発生したと判定する、作業機械。
5. 作業機械であって、
   機械本体と、
   前記機械本体に支持され、外側面と内側面と含む筒状の構造体であって、内部に前記内側面によって画定される内部空間が形成されている、構造体と、
   受光部を備え、前記受光部が前記内部空間に露出するように前記構造体に取り付けられ、前記内部空間の明るさを検出する内部光センサと、
   前記内部光センサの検出結果に応じて、前記構造体における前記外側面と前記内側面とを連通する亀裂の発生を判定する亀裂発生判定部と、
   を有し、
   前記構造体の外部の明るさを検出する外部検出部を更に有し、
   前記亀裂発生判定部は、前記内部光センサおよび前記外部検出部の検出結果に応じて、前記亀裂の発生を判定する、作業機械。
6. 前記亀裂発生判定部は、更に、前記内部光センサおよび前記外部検出部の検出結果に応じて、前記亀裂の大きさを判定する、請求項５に記載の作業機械。
7. 作業機械であって、
   機械本体と、
   前記機械本体に支持され、外側面と内側面と含む筒状の構造体であって、内部に前記内側面によって画定される内部空間が形成されている、構造体と、
   受光部を備え、前記受光部が前記内部空間に露出するように前記構造体に取り付けられ、前記内部空間の明るさを検出する内部光センサと、
   前記内部光センサの検出結果に応じて、前記構造体における前記外側面と前記内側面とを連通する亀裂の発生を判定する亀裂発生判定部と、
   を有し、
   前記構造体の外部の明るさを検出する外部検出部を更に有し、
   前記亀裂発生判定部は、前記外部検出部の検出結果が所定の明るさを超えた場合に、前記内部光センサの検出結果に応じて、前記亀裂の発生を判定する、作業機械。
8. 作業機械であって、
   機械本体と、
   前記機械本体に支持され、外側面と内側面と含む筒状の構造体であって、内部に前記内側面によって画定される内部空間が形成されている、構造体と、
   受光部を備え、前記受光部が前記内部空間に露出するように前記構造体に取り付けられ、前記内部空間の明るさを検出する内部光センサと、
   前記内部光センサの検出結果に応じて、前記構造体における前記外側面と前記内側面とを連通する亀裂の発生を判定する亀裂発生判定部と、
   を有し、
   前記構造体は、前記内部光センサの前記受光部の周囲に閉空間を形成するように、前記内側面に連結される隔離体を更に有する、作業機械。
9. 前記内部光センサは、前記受光部が前記内側面に対向するように前記隔離体に取り付けられている、請求項８に記載の作業機械。
10. 作業機械であって、
    機械本体と、
    前記機械本体に支持され、外側面と内側面と含む筒状の構造体であって、内部に前記内側面によって画定される内部空間が形成されている、構造体と、
    受光部を備え、前記受光部が前記内部空間に露出するように前記構造体に取り付けられ、前記内部空間の明るさを検出する内部光センサと、
    前記内部光センサの検出結果に応じて、前記構造体における前記外側面と前記内側面とを連通する亀裂の発生を判定する亀裂発生判定部と、
    を有し、
    前記構造体は、前記外側面と前記内側面とを連通するように開口された孔部を備え、
    前記内部光センサは、前記受光部が前記孔部を通過して前記内部空間に露出するように、前記構造体に着脱可能とされている、作業機械。
11. 前記内部光センサは、前記孔部に挿入されるセンサ本体と、前記センサ本体の前記外側面側に接続され、前記内部空間の明るさに応じた出力信号を出力する基板部と、を備える、請求項１０に記載の作業機械。
12. 前記基板部は、前記出力信号を送信可能な無線アンテナを備える、請求項１１に記載の作業機械。

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