WO2022138058A1 - 作業機械の状態管理装置 - Google Patents

Abstract

状態管理装置は、作業機械の状態を管理する。作業機械は、作業装置と、作業装置の姿勢情報を検出する姿勢検出装置と、アクチュエータの動作情報を検出する動作検出装置とを備える。状態管理装置は、姿勢検出装置及び動作検出装置の検出結果に基づいて演算を行う制御装置と、制御装置の演算結果を認識可能な態様で出力する出力装置と、を備える。制御装置は、作業装置の姿勢情報及びアクチュエータの動作情報に基づいて、被駆動部材の累積損傷度を演算し、被駆動部材の所定の位置における累積損傷度の時間的変化を記憶し、所定の位置における累積損傷度の時間的変化を表す情報を出力装置に出力する。

Description

作業機械の状態管理装置

　本発明は、作業機械の状態管理装置に関する。

　ショベルに蓄積された損傷度の分布を表示画面に表示させるショベルの状態表示装置が知られている（特許文献１参照）。特許文献１に記載のショベルの状態表示装置は、相互に異なる複数の運転状況の下においてショベルの部品に蓄積された損傷度の分布を表すデータに基づいて、ショベルの部品に蓄積された損傷度の分布を、運転状況毎に、相互に対比可能な状態で、表示画面に画像として表示させる。

特開２０１４－２２２００３号公報

　ショベルのような作業機械は、作業の時間的効率が重視されていることから、メンテナンス時を除いて稼働させることが好ましい。長期に亘って作業機械が稼働していると、稼働中に運転状況が刻々と変化し、様々な要因で部品の累積損傷度が変化する。特許文献１に記載の状態表示装置では、メンテナンスの際、メンテナンス時点において累積した損傷度の分布を表示させることによりメンテナンス時点における累積損傷度を確認することはできる。しかしながら、特許文献１に記載の状態表示装置は、作業機械の稼働中の累積損傷度の時間的な変化を確認することができるものではない。このため、特許文献１に記載の技術では、部品の寿命予測を適切に行うことができないおそれがある。

　本発明は、作業装置の被駆動部材の寿命予測を適切に行うことを目的とする。

　本発明の一態様による作業機械の状態管理装置は、複数のアクチュエータにより駆動される複数の被駆動部材を複数の関節で回動可能に連結して構成された作業装置と、前記作業装置の姿勢情報を検出する姿勢検出装置と、前記アクチュエータの動作情報を検出する動作検出装置と、を備える作業機械の状態を管理するために、前記姿勢検出装置及び前記動作検出装置の検出結果に基づいて演算を行う制御装置と、前記制御装置の演算結果を認識可能な態様で出力する出力装置と、を備える。前記制御装置は、前記作業装置の姿勢情報及び前記アクチュエータの動作情報に基づいて、前記被駆動部材の累積損傷度を演算し、前記被駆動部材の所定の位置における累積損傷度の時間的変化を記憶し、前記所定の位置における累積損傷度の時間的変化を前記出力装置に出力する。

　本発明によれば、作業装置の被駆動部材の寿命予測を適切に行うことができる。

第１実施形態に係る状態管理装置の構成を示す図。 車載コントローラの機能ブロック図。 Ｓ－Ｎ曲線の一例を示す図。 車載コントローラにより実行される累積損傷度の時間変化グラフの出力処理の内容について示す図。 表示装置に表示される位置選択画面の一例について示す図。 表示装置に表示される位置指定画面の一例について示す図。 表示装置に表示される位置指定画面の別の例について示す図。 表示装置に表示される累積損傷度表示画面の一例について示す図。 表示装置に表示される比較条件選択画面の一例について示す図。 第２実施形態に係る状態管理装置の構成を示す図。 車載コントローラ及び管理サーバの機能ブロック図。

　図面を参照して、本発明の実施形態に係る作業機械の状態管理装置について説明する。

　＜第１実施形態＞
　図１は、本発明の第１実施形態に係る状態管理装置１０の構成を示す図である。図１に示すように、第１実施形態に係る状態管理装置１０は、作業機械１００に搭載される。本実施形態では、作業機械１００がクローラ式の油圧ショベルである例について説明する。作業機械１００は、作業現場において、土木作業、建設作業、解体作業、浚渫作業等の作業を行う。

　作業機械１００は、機体５と、機体５に取り付けられる作業装置４と、を備える。機体５は、クローラ式の走行体２と、走行体２上に旋回可能に設けられた旋回体３と、を有する。作業装置４は、旋回体３に取り付けられる多関節型の作業装置であって、複数のアクチュエータ、及び複数のアクチュエータにより駆動される複数の被駆動部材を有し、複数の被駆動部材を複数の関節で回動可能に連結して構成する。

　作業装置４は、３つの被駆動部材（ブーム１１、アーム１２及びバケット１３）が直列的に連結された構成である。ブーム１１は、その基端部が旋回体３の前部に、関節であるブームピン１１ｐを介して回動可能に連結される。アーム１２は、その基端部がブーム１１の先端部に、関節であるアームピン１２ｐを介して回動可能に連結される。バケット１３は、アーム１２の先端部に、関節であるバケットピン１３ｐを介して回動可能に連結される。ブームピン１１ｐ、アームピン１２ｐ及びバケットピン１３ｐは、互いに平行に配置され、各被駆動部材（ブーム１１、アーム１２及びバケット１３）は同一面内で相対回転可能とされている。

　ブーム１１は、アクチュエータ（油圧シリンダ）であるブームシリンダ１１ａの伸縮動作によって回転駆動される。アーム１２は、アクチュエータ（油圧シリンダ）であるアームシリンダ１２ａの伸縮動作によって回転駆動される。バケット１３は、アクチュエータ（油圧シリンダ）であるバケットシリンダ１３ａの伸縮動作によって回転駆動される。

　ブームシリンダ１１ａは、その一端側がブーム１１に、他端側が旋回体３のフレームにそれぞれ回動可能に接続されている。アームシリンダ１２ａは、その一端側がアーム１２に、他端側がブーム１１にそれぞれ回動可能に接続されている。バケットシリンダ１３ａは、その一端側がバケットリンク（リンク部材）を介してバケット１３に、他端側がアーム１２にそれぞれ回動可能に接続されている。

　旋回体３は、オペレータが搭乗する運転室１８と、エンジン及びエンジンにより駆動される油圧ポンプ等の油圧機器が収容されるエンジン室１９と、を備える。エンジンは、作業機械１００の動力源であり、例えば、ディーゼルエンジン等の内燃機関により構成される。

　作業機械１００は、作業機械１００の状態を管理する状態管理装置１０と、作業機械１００の姿勢情報（作業装置４の姿勢情報、及び機体５の姿勢情報）を検出する姿勢検出装置１２３と、アクチュエータ（ブームシリンダ１１ａ、アームシリンダ１２ａ、バケットシリンダ１３ａ）の動作情報を検出する動作検出装置１２４とを備える。

　状態管理装置１０は、表示装置１２２等を制御する制御装置である車載コントローラ１１０と、タッチパネルモニタ１２０と、通信ネットワークを通じて外部サーバと通信を行うための通信装置１２５とを備える。タッチパネルモニタ１２０は、状態管理装置１０の利用者（本実施形態では、作業機械１００のオペレータ）の操作に基づいて所定の情報を車載コントローラ１１０に入力する入力装置１２１と、車載コントローラ１１０からの制御信号に基づいて表示画像を表示画面に表示する表示装置１２２とを有する。表示装置１２２は、液晶ディスプレイ等の表示画面を有し、入力装置１２１は、液晶ディスプレイ上に形成されるタッチセンサを有する。表示装置１２２は、車載コントローラ１１０の演算結果を認識可能な態様で表示画面に出力する出力装置として機能する。

　姿勢検出装置１２３は、作業機械１００の姿勢に関する情報（姿勢情報）を検出し、その検出結果を車載コントローラ１１０へ出力する複数の角度センサ（ブーム角度センサ、アーム角度センサ、バケット角度センサ、前後傾斜角度センサ、左右傾斜角度センサ及び旋回角度センサ）を備える。ブーム角度センサは、ブームピン１１ｐに取り付けられ、旋回体３に対するブーム１１の回動角度（ブーム角度）を表す姿勢情報を検出する。アーム角度センサは、アームピン１２ｐに取り付けられ、ブーム１１に対するアーム１２の回動角度（アーム角度）を表す姿勢情報を検出する。バケット角度センサは、バケットピン１３ｐに取り付けられ、バケット１３の回動角度（バケット角度）を表す姿勢情報を検出する。前後傾斜角度センサは、旋回体３に取り付けられ、基準面（例えば水平面）に対する旋回体３の前後方向の傾斜角度（ピッチ角度）を表す姿勢情報を検出する。左右傾斜角度センサは、旋回体３に取り付けられ、旋回体３の左右方向の傾斜角度（ロール角度）を表す姿勢情報を検出する。旋回角度センサは、旋回中心軸に直交する平面内における走行体２に対する旋回体３の相対角度（旋回角度）を表す姿勢情報を検出する。

　姿勢検出装置１２３を構成する各角度センサには、例えば、部材の角度に応じた信号（電圧）を出力するポテンショメータを採用することができる。また、角度センサには、直交３軸の角速度及び加速度を取得し、取得したデータに基づき、部材の角度を演算し、演算結果を姿勢情報として車載コントローラ１１０に出力するＩＭＵ（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）を採用することができる。

　動作検出装置１２４は、アクチュエータの動作に関する情報（動作情報）を検出し、その検出結果を車載コントローラ１１０へ出力する。動作検出装置１２４としては、例えば、シリンダ圧力計１２４ａ、作動油温度計１２４ｂ、エンジン回転計１２４ｃ、油圧ポンプ吐出圧力計１２４ｄ、油圧モータ入口圧力計１２４ｅ及び加速度計１２４ｆがある（図２参照）。

　シリンダ圧力計１２４ａには、ブームシリンダ１１ａのボトム側油室内の作動油の圧力（ボトム圧）を表す動作情報を検出するブームボトム圧センサ、ブームシリンダ１１ａのロッド側油室内の作動油の圧力（ロッド圧）を表す動作情報を検出するブームロッド圧センサ、アームシリンダ１２ａのボトム側油室内の作動油の圧力（ボトム圧）を表す動作情報を検出するアームボトム圧センサ、アームシリンダ１２ａのロッド側油室内の作動油の圧力（ロッド圧）を表す動作情報を検出するアームロッド圧センサ、バケットシリンダ１３ａのボトム側油室内の作動油の圧力（ボトム圧）を表す動作情報を検出するバケットボトム圧センサ、及びバケットシリンダ１３ａのロッド側油室内の作動油の圧力（ロッド圧）を表す動作情報を検出するバケットロッド圧センサがある。

　作動油温度計１２４ｂは、図示しない油圧ポンプによって油圧モータや油圧シリンダ等に供給される作動油の温度を検出するセンサである。エンジン回転計１２４ｃは、図示しないエンジンの回転速度を検出する回転センサである。油圧ポンプ吐出圧力計１２４ｄは、図示しない油圧ポンプから油圧モータや油圧シリンダ等に供給される作動油の圧力を検出する圧力センサである。油圧モータ入口圧力計１２４ｅは、図示しない旋回油圧モータ、走行油圧モータ等へ供給される作動油の圧力を検出する圧力センサである。加速度計１２４ｆは、走行体２や旋回体３に生じる振動加速度を検出する加速度センサである。各センサ１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄ，１２４ｅ，１２４ｆは、検出結果をアクチュエータの動作情報として車載コントローラ１１０に出力する。

　図１に示すように、車載コントローラ１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプロセッサ１１１、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ等の不揮発性メモリ１１２、所謂ＲＡＭ（Random Access Memory）と呼ばれる揮発性メモリ１１３、入力インタフェース１１４、出力インタフェース１１５及び、その他の周辺回路を備えたコンピュータで構成される。なお、車載コントローラ１１０は、１つのコンピュータで構成してもよいし、複数のコンピュータで構成してもよい。

　不揮発性メモリ１１２には、各種演算が実行可能なプログラムが格納されている。すなわち、不揮発性メモリ１１２は、本実施形態の機能を実現するプログラムを読み取り可能な記憶媒体である。プロセッサ１１１は、不揮発性メモリ１１２に記憶されたプログラムを揮発性メモリ１１３に展開して演算実行する処理装置であって、プログラムに従って入力インタフェース１１４、不揮発性メモリ１１２及び揮発性メモリ１１３から取り入れたデータに対して所定の演算処理を行う。

　入力インタフェース１１４は、入力された入力操作信号等をプロセッサ１１１で演算可能なデータに変換する。また、出力インタフェース１１５は、プロセッサ１１１での演算結果に応じた出力用の信号を生成し、その信号を表示装置１２２及び通信装置１２５に出力する。

　図２は、車載コントローラ１１０の機能ブロック図である。車載コントローラ１１０は、姿勢検出装置１２３での検出結果（作業機械１００の姿勢情報）及び動作検出装置１２４での検出結果（アクチュエータの動作情報）に基づいて、作業装置４を構成する被駆動部材（ブーム１１、アーム１２及びバケット１３）の累積損傷度Ｄを演算し、その演算結果に基づいて生成した制御信号をタッチパネルモニタ１２０の表示装置１２２に出力する。以下、車載コントローラ１１０の機能について詳しく説明する。

　図２に示すように、車載コントローラ１１０は、情報を記憶する基本情報記憶部１３６及び表示情報記憶部１３７を有する。なお、基本情報記憶部１３６及び表示情報記憶部１３７の機能は、不揮発性メモリ１１２に記憶されたプログラムによって発揮される。車載コントローラ１１０は、姿勢情報及び動作情報を取得し、取得した情報を時刻に対応づけて基本情報記憶部１３６に記憶する動作状態管理部１３１と、入力装置１２１から運転状況を取得し、あるいは通信装置１２５を介して外部サーバから運転状況を取得し、あるいは基本情報記憶部１３６に記憶されている情報に基づいて運転状況を特定し、運転状況を時刻に対応付けて表示情報記憶部１３７に記憶する運転状況管理部１３２と、基本情報記憶部１３６に記憶されている姿勢情報及び動作情報（シリンダ圧力計１２４ａ、作動油温度計１２４ｂ、エンジン回転計１２４ｃ、油圧ポンプ吐出圧力計１２４ｄ、油圧モータ入口圧力計１２４ｅ及び加速度計１２４ｆから得られた動作情報）に基づいて被駆動部材の応力を演算する応力演算部１３３と、応力演算部１３３での演算結果に基づいて被駆動部材の累積損傷度を演算し、累積損傷度を時刻に対応付けて表示情報記憶部１３７に記憶する損傷度演算部１３４と、入力装置１２１からの入力信号及び表示情報記憶部１３７に記憶されている累積損傷度に基づいて表示画像を生成し、生成した表示画像を表示装置１２２に表示させるための制御信号を表示装置１２２に出力する出力制御部１３５とを備える。動作状態管理部１３１、応力演算部１３３、損傷度演算部１３４、運転状況管理部１３２、及び出力制御部１３５の機能は、プロセッサ１１１が不揮発性メモリ１１２に記憶されたプログラムを実行することによって発揮される。なお、応力演算部１３３は、演算した応力の時間的変化を記憶する応力記憶部としての機能も有し、その機能は、不揮発性メモリ１１２に記憶されたプログラムによって発揮される。本実施形態において時刻は、年、月、日、時、分、秒の時間情報を含み、車載コントローラ１１０のタイマ機能によって測定される。

　動作状態管理部１３１は、姿勢検出装置１２３で検出された作業機械１００の姿勢情報、及び動作検出装置１２４で検出されたアクチュエータの動作情報を、所定の時間間隔で取得し、取得した時刻と対応づけて基本情報記憶部１３６に記憶する。基本情報記憶部１３６には、予め、作業装置４を構成する被駆動部材の三次元形状データ及び寸法データが記憶されている。三次元形状データには、作業装置４の複数の被駆動部材を小領域に分割したメッシュ（要素）に関する情報を含むメッシュデータが含まれる。メッシュデータには、複数の節点の座標と、メッシュ（要素）を規定する複数の節点の構造データと、が含まれる。また、基本情報記憶部１３６には、予め、複数の位置情報として、ブーム１１における各接合部の要素の位置情報、アームに１２おける各接合部の要素の位置情報、及び、バケット１３における各接合部の要素の位置情報が記憶されている。また、基本情報記憶部１３６には、予め、作業装置４の姿勢に応じて境界条件を設定するための境界条件設定用データが記憶されている。

　応力演算部１３３は、周知の有限要素法に基づく応力解析により、作業装置４の被駆動部材に発生する応力を演算する。応力演算部１３３は、基本情報記憶部１３６に記憶されている境界条件設定用データを参照し、姿勢情報及び動作情報に基づいて、境界条件（荷重境界条件、変位境界条件）を設定する。

　応力演算部１３３は、姿勢情報及び動作情報に基づいて境界条件を設定し、有限要素法により被駆動部材を複数の小領域に分割した各要素に発生する応力を演算し、演算した各要素の応力を時刻毎に記憶する。損傷度演算部１３４は、応力演算部１３３で演算された各要素の応力の時間的変化に基づいて累積損傷度を演算する。これにより、被駆動部材における累積損傷度の場所的分布が得られる。

　累積損傷度は、応力の時間的変化から抽出される応力の極値に基づいて演算される。損傷度演算部１３４は、応力の時間的変化（時間波形）の極大値と極小値とを検出する。損傷度演算部１３４は、極大値と極小値に基づいて、応力が変動する範囲である応力範囲Δσを求めるとともに、応力範囲Δσごとの出現頻度を求める。応力範囲Δσｉの出現頻度をｎｉで表す。

　図３は、Ｓ－Ｎ曲線の一例を示す図である。図３に示すように、応力範囲Δσｉの疲労寿命（破断繰返し回数）はＮｉ回である。疲労寿命Ｎｉに対応する応力振幅をｎｉとすると、線形累積損傷則により、累積損傷度Ｄは、次式（１）により表される。 

　損傷度演算部１３４は、式（１）により、被駆動部材の各要素における累積損傷度Ｄを演算する。損傷度演算部１３４は、時刻毎の各要素における累積損傷度Ｄ（すなわち、累積損傷度Ｄの時間的変化）を表示情報記憶部１３７に記憶する。

　さらに、損傷度演算部１３４は、表示情報記憶部１３７に記憶されている運転状況の情報と、応力演算部１３３で演算された応力の時間的変化に基づいて、運転状況毎に累積損傷度Ｄを演算し、運転状況毎の累積損傷度Ｄの時間的変化を表示情報記憶部１３７に記憶する。

　図２に示す運転状況管理部１３２は、運転状況を取得し、あるいは運転状況を特定し、時刻と対応付けて運転状況を表示情報記憶部１３７に記憶する。運転状況とは、作業機械１００の運転中に、作業機械１００の部品（被駆動部材）の損傷度に影響を及ぼし得る外部的要因のことを指す。運転状況には、例えば、作業種別、作業現場、昼夜、作業現場の天気、オペレータ、オペレータの熟練度等の情報が含まれる。

　運転状況管理部１３２は、基本情報記憶部１３６に記憶されている姿勢情報及び動作情報に基づいて、作業種別を特定し、特定した作業種別を時刻と対応付けて表示情報記憶部１３７に記憶する。作業機械１００は、例えば、作業装置４による掘削作業を開始してから掘削した土砂を持ち上げるとともに旋回体３を旋回させ、ダンプトラック等の運搬車両に土砂を積み込み、旋回体３及び作業装置４を掘削作業の開始位置まで戻す一連の作業である掘削・積込作業を行う。運転状況管理部１３２は、姿勢情報及び動作情報（シリンダ圧力計１２４ａ、作動油温度計１２４ｂ、エンジン回転計１２４ｃ、油圧ポンプ吐出圧力計１２４ｄ、油圧モータ入口圧力計１２４ｅ及び加速度計１２４ｆから取得した動作情報）に基づいて、掘削・積込作業が行われたか否かを判定する。運転状況管理部１３２は、掘削・積込作業が行われたと判定した場合、掘削・積込作業における開始時刻から終了時刻までの作業種別を「掘削・積込作業」として表示情報記憶部１３７に記憶する。また、作業機械１００は、バケット１３を前方に移動させることによりバケット１３の背面で地面を締め固める締固め作業を行う。運転状況管理部１３２は、姿勢情報及び動作情報に基づいて、締固め作業が行われてるか否かを判定する。運転状況管理部１３２は、締固め作業が行われたと判定した場合、締固め作業における開始時刻から終了時刻までの作業種別を「締固め作業」として表示情報記憶部１３７に記憶する。なお、運転状況管理部１３２は、オペレータが操作する操作部材の操作量を加味して作業種別を特定してもよい。

　運転状況管理部１３２は、車載コントローラ１１０のタイマ機能により測定される時刻に基づいて昼及び夜を特定し、特定した昼夜情報を時刻と対応付けて表示情報記憶部１３７に記憶する。運転状況管理部１３２は、第１時刻から第２時刻までを昼と特定し、第２時刻から第１時刻までを夜と特定する。なお、第１時刻及び第２時刻は日によって変化するようにしてもよいし、変化しないようにしてもよい。運転状況管理部１３２は、通信装置１２５を介して外部サーバから取得した気象情報に基づいて、作業現場及び作業現場の天気を特定し、特定した作業現場及び作業現場の天気を時刻と対応付けて表示情報記憶部１３７に記憶する。運転状況管理部１３２は、入力装置１２１からオペレータの識別情報を取得し、取得した識別情報を表示情報記憶部１３７に記憶する。運転状況管理部１３２は、通信装置１２５を介して外部サーバに格納されているオペレータの熟練度テーブルを参照し、取得した識別情報に対応付けられている熟練度の情報を取得し、表示情報記憶部１３７に記憶する。なお、運転状況管理部１３２の運転状況の取得方法は、これらに限られない。例えば、作業機械１００に天候センサを設け、天候センサからの気象情報に基づいて、作業現場の天気を特定してもよい。天候センサは、例えば、気温情報を測定する気温センサ、気圧情報を測定する気圧センサ、湿度情報を取得する湿度センサ等によって構成される。

　出力制御部１３５は、入力装置１２１からの入力情報に基づいて、表示情報記憶部１３７に記憶されている被駆動部材の所定の位置における累積損傷度の時間的変化を表す態様（表示画像）を表示装置１２２によって出力（表示）させる。また、出力制御部１３５は、入力装置１２１から累積損傷度の時間的変化を運転状況毎に比較するための操作信号が入力されると、複数の運転状況毎の累積損傷度の時間的変化を相互に対比可能な態様である表示画像を生成し、生成した表示画像を表示装置１２２によって出力（表示）させる。

　図４を参照して、車載コントローラ１１０により実行される累積損傷度の時間変化グラフの出力処理の内容について説明する。図４に示すフローチャートの処理は、状態管理装置１０の利用者により入力装置１２１が操作され、入力装置１２１から車載コントローラ１１０に累積損傷度グラフを表示させるためのコマンドが入力されることにより開始される。

　ステップＳ１００において、車載コントローラ１１０は、複数の被駆動部材（ブーム１１、アーム１２及びバケット１３）の中から被駆動部材を１つだけ選択するための被駆動部材選択画面を表示装置１２２に表示させる。被駆動部材選択画面には、ブーム選択ボタン、アーム選択ボタン及びバケット選択ボタンが表示される。車載コントローラ１１０は、ステップＳ１００の処理を完了するとステップＳ１０５へ進む。

　ステップＳ１０５において、車載コントローラ１１０は、被駆動部材が選択されたか否かを判定する。ブーム選択ボタン、アーム選択ボタン及びバケット選択ボタンのいずれかがタッチ操作されると、車載コントローラ１１０は、被駆動部材が選択されたと判定し、ステップＳ１１０へ進む。ブーム選択ボタン、アーム選択ボタン及びバケット選択ボタンのいずれもタッチ操作されていない場合、車載コントローラ１１０は、被駆動部材は選択されていないと判定する。被駆動部材選択判定処理（Ｓ１０５）は、被駆動部材が選択されたと判定されるまで、繰り返し実行される。以下では、アーム選択ボタンがタッチ操作された場合について説明する。

　ステップＳ１１０において、車載コントローラ１１０は、位置選択画面を表示装置１２２の表示画面１２２ａに表示させる。図５は、表示装置１２２に表示される位置選択画面の一例について示す図である。表示装置１２２は、車載コントローラ１１０からの制御信号に基づいて不揮発性メモリ１１２に記憶されている複数の被駆動部材を複数の小領域に分割した要素に対応する複数の位置情報を表す画像を含む位置選択画面を読み出して表示装置１２２に表示する。例えば、図５に示すように、位置選択画面には、予め、不揮発性メモリ１１２に記憶されている（登録されている）アーム１２における所定の位置を選択可能な登録位置選択領域１４０と、アーム１２における任意の位置を指定可能な位置指定画面（図６参照）に遷移させるための任意指定領域１４１と、が表示される。

　登録位置選択領域１４０は、アーム１２における複数の接合点の中から所定の接合点を選択するための領域である。登録位置選択領域１４０には、ブーム接合点を選択するためのブーム接合点選択ボタン１４０ａと、バケット接合点を選択するためのバケット接合点選択ボタン１４０ｂと、アームシリンダ接合点を選択するためのアームシリンダ接合点選択ボタン１４０ｃと、バケットシリンダ接合点を選択するためのバケットシリンダ接合点選択ボタン１４０ｄと、が表示される。アーム１２における接合点は、アーム１２におけるその他の部位に比べて損傷の可能性が高い。このため、不揮発性メモリ１１２に、予め、損傷事例の多い箇所の位置として、アーム１２における接合点の位置情報が記憶されている。なお、接合点とは、アーム１２と他の部材（ブーム１１、アームシリンダ１２ａ、バケット１３、バケットシリンダ１３ａ）とを接合するピンと接触するアーム１２の部位における代表的な位置のことを指す。

　図４に示すように、車載コントローラ１１０は、ステップＳ１１０の処理を完了するとステップＳ１１５へ進み、任意指定領域１４１が操作されたか否かを判定する。ステップＳ１１５において、任意指定領域１４１（図５参照）がタッチ操作されると、車載コントローラ１１０は、任意指定領域１４１が操作されたと判定し、ステップＳ１３０へ進む。ステップＳ１１５において、任意指定領域１４１がタッチ操作されていない場合、車載コントローラ１１０は、任意指定領域１４１は操作されていないと判定し、ステップＳ１２０へ進む。

　ステップＳ１２０において、車載コントローラ１１０は、所定の位置（接合点）が選択されたか否かを判定する。ステップＳ１２０において、接合点選択ボタン１４０ａ～１４０ｄのいずれかがタッチ操作されると、車載コントローラ１１０は、所定の位置（接合点）が選択されたと判定し、ステップＳ１６０へ進む。ステップＳ１２０において、接合点選択ボタン１４０ａ～１４０ｄのいずれもタッチ操作されていない場合、車載コントローラ１１０は、所定の位置（接合点）は選択されていないと判定し、ステップＳ１１５へ戻る。

　ステップＳ１３０において、車載コントローラ１１０は、不揮発性メモリ１１２に記憶されている作業機械１００の姿勢情報及び動作情報（シリンダ圧力計１２４ａ、作動油温度計１２４ｂ、エンジン回転計１２４ｃ、油圧ポンプ吐出圧力計１２４ｄ、油圧モータ入口圧力計１２４ｅ及び加速度計１２４ｆなどから取得したアクチュエータの動作情報）に基づいて、有限要素法によりアーム１２のメッシュデータの各要素における応力を演算する。各要素における応力は、基準時刻（例えば、作業機械１００の出荷時の時刻）から現在時刻（不揮発性メモリ１１２に記憶されている最新の時刻）までの間において、所定時間間隔毎に演算され、不揮発性メモリ１１２に記憶される。なお、基準時刻から現在時刻までの間の所定時刻までの演算が既に完了している場合には、上記所定時刻から現在時刻までの応力の演算のみを行う。

　車載コントローラ１１０は、ステップＳ１３０の処理を完了するとステップＳ１３５へ進み、累積損傷度の演算処理を実行する。ステップＳ１３５において、車載コントローラ１１０は、各要素における応力の時間的変化に基づいて、各要素における累積損傷度を演算し、不揮発性メモリ１１２に記憶する。各要素における累積損傷度は、基準時刻から現在時刻までの間において、所定時間間隔毎に演算され、不揮発性メモリ１１２に記憶される。なお、基準時刻から現在時刻までの間の所定時刻までの演算が既に完了している場合には、上記所定時刻から現在時刻までの累積損傷度の演算のみを行う。

　不揮発性メモリ１１２には、運転状況、各要素の応力及び時刻が対応付けられて記憶されている。ステップＳ１３５において、車載コントローラ１１０は、不揮発性メモリ１１２に記憶されている情報に基づいて、運転状況毎に各要素の累積損傷度を演算し、運転状況毎の累積損傷度の時間的変化を不揮発性メモリ１１２に記憶する。つまり、不揮発性メモリ１１２には、運転状況に関わらずに演算された累積損傷度の時間的変化と、運転状況毎に演算された累積損傷度の時間的変化とが記憶される。

　車載コントローラ１１０は、ステップＳ１３５の処理を完了するとステップＳ１４０へ進み、不揮発性メモリ１１２に記憶されている現在時刻の各要素の累積損傷度（運転状況に関わらずに演算された累積損傷度）に基づいて、位置指定画面を表示装置１２２の表示画面１２２ａに表示させる。図６は、表示装置１２２に表示される位置指定画面の一例について示す図であり、図７は、表示装置１２２に表示される位置指定画面の別の例について示す図である。

　図６及び図７に示すように、位置指定画面には、矩形状の分布図表示領域１４２と、画像移動ボタン１４３と、表示形式変更ボタン１４４と、拡大ボタン１４５ａと、縮小ボタン１４５ｂと、決定ボタン１４６とが表示される。分布図表示領域１４２には、現在（最新）の時刻におけるアーム１２の累積損傷度の場所的分布を表すアーム画像１４２ａ，１４２ｃが表示される。また、分布図表示領域１４２の中心には、中心マーク１４２ｂが表示される。このように、表示装置１２２は、車載コントローラ１１０からの制御信号に基づいて被駆動部材の累積損傷度の場所的分布を表示する。

　車載コントローラ１１０は、画像移動ボタン１４３がタッチ操作されると、アーム画像１４２ａ，１４２ｃを分布図表示領域１４２内で移動させる。画像移動ボタン１４３は、上移動ボタン、下移動ボタン、左移動ボタン及び右移動ボタンを有する。例えば、利用者によって、上移動ボタンがタッチ操作されると、タッチ操作されている間だけ、アーム画像１４２ａ，１４２ｃが分布図表示領域１４２内で上方向に移動する。

　車載コントローラ１１０は、拡大ボタン１４５ａがタッチ操作されると、中心マーク１４２ｂを中心にアーム画像１４２ａ，１４２ｃを分布図表示領域１４２内で拡大させる。車載コントローラ１１０は、縮小ボタン１４５ｂがタッチ操作されると、中心マーク１４２ｂを中心にアーム画像１４２ａ，１４２ｃを分布図表示領域１４２内で縮小させる。

　車載コントローラ１１０は、表示形式変更ボタン１４４がタッチ操作される度に、分布図表示領域１４２に表示されるアーム画像１４２ａ，１４２ｃの表示形式を変更する。図６に示すように、二次元形式でアーム画像１４２ａが表示されている状態において、利用者によって、表示形式変更ボタン１４４がタッチ操作されると、車載コントローラ１１０は、図７に示す位置指定画面を表示装置１２２に表示させる。

　図７に示す位置指定画面には、分布図表示領域１４２に三次元形式のアーム画像１４２ｃと、三次元形式のアーム画像１４２ｃを上下左右方向に回転させるための複数の回転ボタン１４７が表示される。図７に示すように、三次元形式でアーム画像１４２ａが表示されている状態において、利用者によって、表示形式変更ボタン１４４がタッチ操作されると、車載コントローラ１１０は、図６に示す位置指定画面を表示装置１２２に表示させる。

　車載コントローラ１１０は、仮想空間内における仮想視点から仮想のアーム１２を見た画像に累積損傷度の場所的分布を合成した合成画像をアーム画像１４２ａ，１４２ｃとして生成し、表示装置１２２に表示させる。図６に示す例では、車載コントローラ１１０は、アーム１２の三次元形状データを左側の視点から見た画像に累積損傷度の場所的分布を合成した合成画像をアーム画像１４２ａとして生成する。図７に示す例では、利用者によって回転ボタン１４７がタッチ操作されると、車載コントローラ１１０は、入力装置１２１からの入力操作に基づいて、アーム画像１４２ｃを生成するための仮想視点の位置を変更してアーム画像１４２ｃを更新する。これにより、利用者が、回転ボタン１４７を操作することにより、表示装置１２２に表示されている仮想的なアーム１２が回転するように、表示画像が連続的に変化する。したがって、利用者は、図６に示す位置指定画面では指定することができなかった位置（例えば、仮想のアーム１２の右側面上の位置、上面上の位置等）を指定することができる。

　図６及び図７に示す例では、アーム画像１４２ａ，１４２ｃは、アーム１２の輪郭線と、累積損傷度の大きさを表す色とによって形成されるコンター図である。利用者によって、アーム画像１４２ａ，１４２ｃは、拡大されたり、縮小されたり、上下左右に移動されたりする。利用者は、アーム画像１４２ａ，１４２ｃにおいて、累積損傷度の時間的変化を確認したい位置と、中心マーク１４２ｂとを重ね、決定ボタン１４６をタッチ操作する。決定ボタン１４６がタッチ操作されると、車載コントローラ１１０は、アーム画像１４２ａ，１４２ｃに重なる中心マーク１４２ｂの位置に基づいて、累積損傷度の時間的変化を表示するアーム１２における確認位置を設定する。

　なお、決定ボタン１４６がタッチ操作されたときに、中心マーク１４２ｂがアーム画像１４２ａ，１４２ｃに重なっていない場合、車載コントローラ１１０は、中心マーク１４２ｂがアーム画像１４２ａ，１４２ｃに重なっていないため、累積損傷度の時間変化グラフを表示することができないことを表すメッセージ等の画像を表示装置１２２に表示させる。

　図４に示すように、車載コントローラ１１０は、ステップＳ１４０において位置指定画面を表示装置１２２に表示させるとステップＳ１４５へ進む。ステップＳ１４５において、車載コントローラ１１０は、累積損傷度の時間的変化を表示させる所定の位置が指定されたか否かを判定する。ステップＳ１４５において、中心マーク１４２ｂがアーム画像１４２ａ，１４２ｃに重なっている状態で決定ボタン１４６がタッチ操作されると、車載コントローラ１１０は、所定の位置が指定されたと判定し、ステップＳ１５０へ進む。ステップＳ１４５において、中心マーク１４２ｂがアーム画像１４２ａ，１４２ｃに重なっている状態で決定ボタン１４６がタッチ操作されていない場合、車載コントローラ１１０は、所定の位置は指定されていないと判定する。位置指定判定処理（Ｓ１４５）は、所定の位置が指定されたと判定されるまで、繰り返し実行される。

　ステップＳ１５０において、車載コントローラ１１０は、不揮発性メモリ１１２を参照し、ステップＳ１４５で指定された位置に対応する要素における累積損傷度Ｄの時間変化グラフを生成する。車載コントローラ１１０は、生成した累積損傷度Ｄの時間変化グラフを表示装置１２２の表示画面１２２ａに表示させる。このように、車載コントローラ１１０は、累積損傷度の場所的分布を基に指定された位置情報が入力装置１２１から入力されると（ステップＳ１４５でＹ）、入力された位置情報に基づいて所定の位置を設定し、設定された所定の位置における累積損傷度の時間的変化を表示装置１２２に出力する。

　図８は、表示装置１２２に表示される累積損傷度表示画面の一例について示す図である。図８に示すように、累積損傷度表示画面には、累積損傷度の時間変化グラフ１５１と、表示期間変更ボタン１５４ａ，１５４ｂと、時間軸切替ボタン１４８ａと、比較表示選択ボタン１４８ｂと、終了ボタン１４８ｃとが表示される。累積損傷度の時間変化グラフ１５１は、横軸が時間軸であり、縦軸が累積損傷度を表している。図８に示す例では、１日（２４時間）が単位時間として設定され、単位時間毎の累積損傷度が折れ線グラフ形式で表示されている。なお、累積損傷度の時間変化グラフ１５１の形式は、折れ線グラフ形式に限らず、棒グラフ形式であってもよい。

　表示期間変更ボタン１５４ａ，１５４ｂは、表示画面１２２ａに表示される累積損傷度の時間変化グラフ１５１の表示期間を変更するための操作ボタンである。図示する例では、１月１日から１月８日までが表示期間である。車載コントローラ１１０は、例えば、図示する状態において、表示期間変更ボタン１５４ａが１度タッチ操作されると、１月２日から１月９日までを表示期間として、この期間内の累積損傷度の時間変化グラフ１５１を表示装置１２２に表示させる。その後、表示期間変更ボタン１５４ｂが１度タッチ操作されると、１月１日から１月８日までを表示期間として、この期間内の累積損傷度の時間変化グラフ１５１を表示装置１２２に表示させる。

　時間軸切替ボタン１４８ａは、時間軸の単位時間を変更するための操作ボタンである。車載コントローラ１１０は、時間軸切替ボタン１４８ａがタッチ操作される度に、時間軸の単位時間を「１日」、「１週間」、「１月」、「１年」に順番に切り替える。なお、単位時間の設定は、これらに限定されず、任意の期間を単位時間として設定できるようにしてもよい。例えば、オペレータの交代が規則的であれば、１作業サイクルを単位時間として選択できるようにしてもよい。車載コントローラ１１０は、設定した単位時間に応じて、累積損傷度を表示する１目盛の幅を自動で調整する。

　比較表示選択ボタン１４８ｂは、運転状況の比較条件を選択するための比較条件選択画面を表示させるための操作ボタンである。図８に示すように、累積損傷度表示画面が表示されている状態において、利用者によって、比較表示選択ボタン１４８ｂがタッチ操作されると、車載コントローラ１１０は、比較条件選択画面を表示装置１２２に表示させる。

　図９は、表示装置１２２に表示される比較条件選択画面の一例について示す図である。図９に示すように、比較条件選択画面には、作業種別を比較条件として選択するための作業種別選択ボタン１４９ａ、作業現場を比較条件として選択するための作業現場選択ボタン１４９ｂ、昼夜を比較条件として選択するための昼夜選択ボタン１４９ｃ、天気を比較条件として選択するための天気選択ボタン１４９ｄ、オペレータを比較条件として選択するためのオペレータ選択ボタン１４９ｅとが表示される。

　車載コントローラ１１０は、昼夜選択ボタン１４９ｃがタッチ操作されると、昼夜を比較条件に設定し、図８に示すように、表示装置１２２に累積損傷度表示画面を表示させる。累積損傷度表示画面の比較条件表示領域１５６には、設定された比較条件の情報が表示される。車載コントローラ１１０は、不揮発性メモリ１１２に記憶された運転状況毎の累積損傷度の時間的変化に基づいて、設定された比較条件に対応する第１運転状況（図示する例では、昼）での作業に起因する累積損傷度の時間的変化を表す第１累積損傷度線１５２ａと、第２運転状況（図示する例では、夜）での作業に起因する累積損傷度の時間的変化を表す第２累積損傷度線１５２ｂを並べて表示する。このように、本実施形態では、運転状況毎の累積損傷度の時間的変化を対比可能な態様で表示することができる。

　なお、図８に示す例では、第１累積損傷度線１５２ａと第２累積損傷度線１５２ｂが同じグラフ領域内に表示される例について示しているが、それぞれを別のグラフ領域に表示させてもよい。換言すれば、図８に示す例では、第１累積損傷度線１５２ａと第２累積損傷度線１５２ｂの横軸（時間軸）と縦軸は共通であるが、第１累積損傷度線１５２ａの横軸（時間軸）及び縦軸と、第２累積損傷度線１５２ｂの横軸（時間軸）及び縦軸とは、個別に設定してもよい。

　車載コントローラ１１０は、第１累積損傷度線１５２ａの近傍の第１運転状況名表示領域１５７ａに、第１運転状況を表す単語（図示する例では、昼）の画像を表示させる。また、車載コントローラ１１０は、第２累積損傷度線１５２ｂの近傍の第２運転状況名表示領域１５７ｂに、第２運転状況を表す単語（図示する例では、夜）の画像を表示させる。

　図示しないが、車載コントローラ１１０は、作業現場選択ボタン１４９ｂ（図９参照）がタッチ操作されると、作業現場を比較条件に設定し、表示装置１２２に累積損傷度表示画面を表示させる。この場合、車載コントローラ１１０は、作業現場Ａ（第１運転状況）での作業に起因する累積損傷度の時間的変化を表す第１累積損傷度線１５２ａと、作業現場Ｂ（第２運転状況）での作業に起因する累積損傷度の時間的変化を表す第２累積損傷度線１５２ｂと、を表示装置１２２に表示させる。また、車載コントローラ１１０は、第１運転状況名表示領域１５７ａに「作業現場Ａ」の文字画像を表示させ、第２運転状況名表示領域１５７ｂに「作業現場Ｂ」の文字画像を表示させる。なお、車載コントローラ１１０は、作業現場が３つ以上ある場合には、３本以上の累積損傷度線を表示装置１２２に表示させる。

　図示しないが、車載コントローラ１１０は、作業種別選択ボタン１４９ａ（図９参照）がタッチ操作されると、作業種別を比較条件に設定し、表示装置１２２に累積損傷度表示画面を表示させる。この場合、車載コントローラ１１０は、掘削・積込作業（第１運転状況）での作業に起因する累積損傷度の時間的変化を表す第１累積損傷度線１５２ａと、締固め作業（第２運転状況）での作業に起因する累積損傷度の時間的変化を表す第２累積損傷度線１５２ｂと、を表示装置１２２に表示させる。また、車載コントローラ１１０は、第１運転状況名表示領域１５７ａに「掘削・積込作業」の文字画像を表示させ、第２運転状況名表示領域１５７ｂに「締固め作業」の文字画像を表示させる。なお、車載コントローラ１１０は、作業種別が３つ以上ある場合には、３本以上の累積損傷度線を表示装置１２２に表示させる。

　図示しないが、車載コントローラ１１０は、天気選択ボタン１４９ｄ（図９参照）がタッチ操作されると、天気を比較条件に設定し、表示装置１２２に累積損傷度表示画面を表示させる。この場合、車載コントローラ１１０は、晴天（第１運転状況）での作業に起因する累積損傷度の時間的変化を表す第１累積損傷度線１５２ａと、雨天（第２運転状況）での作業に起因する累積損傷度の時間的変化を表す第２累積損傷度線１５２ｂと、を表示装置１２２に表示させる。また、車載コントローラ１１０は、第１運転状況名表示領域１５７ａに「晴天」の文字画像を表示させ、第２運転状況名表示領域１５７ｂに「雨天」の文字画像を表示させる。

　図示しないが、車載コントローラ１１０は、オペレータ選択ボタン１４９ｅ（図９参照）がタッチ操作されると、オペレータを比較条件に設定し、表示装置１２２に累積損傷度表示画面を表示させる。この場合、車載コントローラ１１０は、オペレータＡにより操作されている状況（第１運転状況）での作業に起因する累積損傷度の時間的変化を表す第１累積損傷度線１５２ａと、オペレータＢにより操作されている状況（第２運転状況）での作業に起因する累積損傷度の時間的変化を表す第２累積損傷度線１５２ｂと、を表示装置１２２に表示させる。また、車載コントローラ１１０は、第１運転状況名表示領域１５７ａに「オペレータＡ」の文字画像を表示させ、第２運転状況名表示領域１５７ｂに「オペレータＢ」の文字画像を表示させる。なお、車載コントローラ１１０は、第１運転状況名表示領域１５７ａにオペレータＡの熟練度を表示させ、第２運転状況名表示領域１５７ｂにオペレータＢの熟練度を表示させてもよい。

　なお、図８には、昼夜が比較条件に設定されているときの画面の一例について示しているが、ステップＳ１４５（図４参照）において、所定の位置が指定されたと判定された場合に、最初に表示装置１２２に表示させる画面には、運転状況に関わらずに演算された累積損傷度の時間的変化のグラフを表示させてもよい。また、比較条件が設定された後に表示される画面に、運転状況に関わらずに演算された累積損傷度の時間的変化のグラフを表示させるためのボタンを表示させてもよい。この場合、このボタンがタッチ操作された場合に、車載コントローラ１１０は、運転状況に関わらずに演算された累積損傷度の時間的変化のグラフを表示装置１２２の表示画面１２２ａに表示させる。

　図４に示すように、車載コントローラ１１０は、ステップＳ１５０の処理を完了するとステップＳ１９０へ進み、終了操作がなされたか否かを判定する。ステップＳ１９０において、終了ボタン１４８ｃ（図８参照）がタッチ操作されると、車載コントローラ１１０は、終了操作がなされたと判定し、累積損傷度表示画面を非表示にして図４のフローチャートに示す処理を終了する。ステップＳ１９０において、終了ボタン１４８ｃがタッチ操作されていない場合、車載コントローラ１１０は、終了操作はなされていないと判定する。終了操作判定処理（Ｓ１９０）は、終了操作がなされたと判定されるまで、繰り返し実行される。なお、終了操作判定処理（Ｓ１９０）において終了操作がなされたと判定された場合、車載コントローラ１１０は、再びステップＳ１００に戻って、ブーム１１、アーム１２及びバケット１３の中から被駆動部材を１つ選択するための被駆動部材選択画面を表示装置１２２に表示させてもよい。

　ステップＳ１６０において、車載コントローラ１１０は、ステップＳ１３０の処理と同様の応力演算処理を実行し、ステップＳ１６５へ進む。ステップＳ１６５において、車載コントローラ１１０は、ステップＳ１３５と同様の累積損傷度演算処理を実行し、ステップＳ１８０へ進む。

　ステップＳ１８０において、車載コントローラ１１０は、ステップＳ１５０と同様、累積損傷度の時間変化グラフ１５１の表示処理を実行し、ステップＳ１９０へ進む。なお、ステップＳ１５０の処理は、ステップＳ１４５において指定された位置の累積損傷度の時間変化グラフ１５１を表示する処理であった。これに対し、ステップＳ１８０の処理はステップＳ１２０で選択された位置の累積損傷度の時間変化グラフ１５１を表示する処理であり、この点がステップＳ１５０の処理とは異なる。つまり、車載コントローラ１１０は、複数の位置情報の中から選択された位置情報が入力装置１２１から入力されると（ステップＳ１２０でＹ）、入力された位置情報に基づいて所定の位置を設定し、設定された所定の位置における要素の累積損傷度の時間的変化を表示装置１２２に出力する（ステップＳ１８０）。

　以上のとおり、本実施形態に係る状態管理装置１０は、長期間に亘って稼働し続ける作業機械１００のメンテナンス作業の際、その時点での累積損傷度だけでなく、前回のメンテナンスから今回のメンテナンスまでの累積損傷度の時間的変化の出力が可能である。このため、利用者は、前回のメンテナンスから今回のメンテナンスまでに運転状況が変化した場合に、運転状況の変化に起因する累積損傷度の時間的変化（上昇率）を確認することができる。これにより、利用者は、被駆動部材の寿命予測を適切に行うことができる。

　なお、上記累積損傷度の時間的変化とは別に、作業機械１００による採掘量、維持管理コストなどの時間的変化を取得し、これらと累積損傷度の時間的変化と対比することで、次回のメンテナンスの時期の選定、経済的管理などといった長期的な作業計画を適切に立てることができる。

　上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。

　（１）状態管理装置１０は、作業機械１００の状態を管理する装置である。本実施形態では、状態管理装置１０は、作業機械１００に搭載される。作業機械１００は、複数のアクチュエータ（ブームシリンダ１１ａ、アームシリンダ１２ａ及びバケットシリンダ１３ａ）により駆動される複数の被駆動部材（ブーム１１、アーム１２及びバケット１３）を複数の関節で回動可能に連結して構成された作業装置４と、作業装置４の姿勢情報（ブーム角度、アーム角度及びバケット角度）を検出する姿勢検出装置１２３と、アクチュエータの動作情報（ブームシリンダ１１ａ、アームシリンダ１２ａ及びバケットシリンダ１３ａの圧力等）を検出する動作検出装置１２４とを備える。

　状態管理装置１０は、作業機械１００の状態を管理するために、姿勢検出装置１２３及び動作検出装置１２４の検出結果に基づいて演算を行う制御装置である車載コントローラ１１０と、車載コントローラ１１０の演算結果を認識可能な態様で出力する出力装置である表示装置１２２と、を備える。車載コントローラ１１０は、作業装置４の姿勢情報及びアクチュエータの動作情報に基づいて、被駆動部材の累積損傷度を演算し、作業機械１００の被駆動部材の所定の位置における累積損傷度の時間的変化を記憶し、所定の位置における累積損傷度の時間的変化を表示装置１２２に出力する。表示装置１２２は、所定の位置における累積損傷度の時間的変化を表示画面１２２ａに表示する。

　これにより、状態管理装置１０の利用者は、被駆動部材の所定の位置の累積損傷度の時間的変化を確認することができる。このため、利用者は、累積損傷度の長期的な予測、すなわち作業装置４の被駆動部材の寿命予測を適切に行うことができる。さらに、利用者は、累積損傷度の時間的変化に基づいて、作業機械１００による作業内容、単位時間当たりの作業量、作業期間、作業機械１００の維持管理コストなどを含む、長期的な作業計画を適切に立てることができる。

　（２）状態管理装置１０は、複数の被駆動部材を複数の小領域に分割した要素に対応する複数の位置情報が記憶された不揮発性メモリ１１２と、車載コントローラ１１０に入力操作信号を入力する入力装置１２１と、車載コントローラ１１０からの制御信号に基づいて複数の位置情報を表す画像を表示する表示装置１２２と、を備える。入力装置１２１は、不揮発性メモリ１１２から読み出した位置情報を車載コントローラ１１０に入力する。車載コントローラ１１０は、複数の位置情報の中から選択された位置情報が入力装置１２１から入力されると、入力された位置情報に基づいて所定の位置を設定し、設定された所定の位置における要素の累積損傷度の時間的変化を表示装置１２２に出力する。表示装置１２２は、所定の位置における累積損傷度の時間的変化を表示画面１２２ａに表示する。

　この構成によれば、作業機械１００の損傷事例の多い箇所の位置（すなわち、累積損傷度が比較的高くなりやすい位置）の情報を、予め不揮発性メモリ１１２に記憶しておくことができる。本実施形態では、予め、複数の位置情報として、被駆動部材同士の接合部の位置情報、被駆動部材とアクチュエータ（油圧シリンダ）との接合部の位置情報が不揮発性メモリ１１２に記憶されている。これにより、損傷事例の多い箇所の累積損傷度の時間的変化のグラフを簡易な操作で表示装置１２２に表示させることができる。つまり、本実施形態によれば、利用者の操作時間を短縮することができる。

　（３）状態管理装置１０は、車載コントローラ１１０に位置情報を入力する入力装置１２１と、車載コントローラ１１０からの制御信号に基づいて被駆動部材の累積損傷度の場所的分布を表示する表示装置１２２と、を備える。車載コントローラ１１０は、累積損傷度の場所的分布を基に指定された位置情報が入力装置１２１から入力されると、入力された位置情報に基づいて所定の位置を設定し、設定された所定の位置における累積損傷度の時間的変化を表示装置１２２に出力する。表示装置１２２は、所定の位置における累積損傷度の時間的変化を表示画面１２２ａに表示する。これにより、利用者は、累積損傷度の場所的分布を確認しながら、累積損傷度の時間的変化を確認したい位置を自由に指定することができる。

　（４）車載コントローラ１１０は、仮想空間内における仮想視点から仮想の被駆動部材を見た画像に累積損傷度の場所的分布を合成した合成画像を表示装置１２２に表示させる。車載コントローラ１１０は、入力装置１２１からの入力操作に基づいて、仮想視点の位置を変更する。この構成によれば、利用者は、被駆動部材を任意の角度から見た画像を確認しながら、累積損傷度の時間的変化を確認したい位置を自由に指定することができる。

　（５）車載コントローラ１１０は、複数の運転状況毎の累積損傷度の時間的変化を対比可能な態様で表示装置１２２に出力する。表示装置１２２は、複数の運転状況毎の累積損傷度の時間的変化を対比可能な態様の表示画像を表示画面１２２ａに表示する。これにより、累積損傷度の時間的変化への影響が大きい運転状況を容易に特定することができる。その結果、利用者は、長期的な作業計画をより適切に立てることができる。

　＜第２実施形態＞
　図１０及び図１１を参照して、第２実施形態に係る状態管理装置１０Ｂについて説明する。なお、図中、第１実施形態と同一または相当部分には、同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。第１実施形態では、状態管理装置１０が管理対象である作業機械１００に搭載されている例（図１参照）について説明した。

　これに対して、本第２実施形態に係る状態管理装置１０Ｂは、管理対象である作業機械１００の外部に設けられる外部設備に設置されている。図１０は、第２実施形態に係る状態管理装置１０Ｂの構成を示す図である。図１０に示すように、状態管理装置１０Ｂは、作業機械１００の状態を遠隔で管理（把握、監視）する外部装置である。状態管理装置１０Ｂは、例えば、作業機械１００の製造業者（メーカー）の本社、支社、工場等の施設、作業機械１００のレンタル会社、サーバの運営を専門的に行うデータセンタ、作業機械１００を所有するオーナーの施設等内に設けられる外部設備に設置される。

　本第２実施形態では、作業機械１００に搭載される情報管理装置１０Ａと、外部設備に設置される状態管理装置１０Ｂと、携帯端末１０Ｃと、によって状態管理システム１０Ｄが構成される。携帯端末１０Ｃは、スマートフォン、タブレットＰＣ、ノートＰＣ等である。

　状態管理システム１０Ｄは、作業現場で作業を行う作業機械１００に搭載される情報管理装置１０Ａと、作業現場から離れた場所に設置される状態管理装置１０Ｂと、作業現場で作業機械１００のメンテナンスを行うメンテナンス作業員が所持する携帯端末１０Ｃとの間で広域ネットワークである通信ネットワーク１９０を介して双方向通信を行う。

　通信ネットワーク１９０は、携帯電話事業者等が展開する携帯電話通信網（移動通信網）、インターネット等である。例えば、情報管理装置１０Ａと無線基地局１９１とが携帯電話通信網（移動通信網）で接続されている場合、無線基地局１９１は、情報管理装置１０Ａから車体データを受信すると、受信した車体データをインターネットを介して状態管理装置１０Ｂに送信する。状態管理装置１０Ｂは、情報管理装置１０Ａから取得した車体データを表示装置１８２の表示画面に表示させる。

　状態管理装置１０Ｂは、表示装置１８２、印刷装置１８３及び通信装置１８５を制御する制御装置である管理サーバ１７０と、通信ネットワーク１９０を通じて情報管理装置１０Ａ及び携帯端末１０Ｃと通信を行うための通信装置１８５と、状態管理装置１０Ｂの利用者の操作に基づいて所定の情報を管理サーバ１７０に入力する入力装置１８１と、管理サーバ１７０からの制御信号に基づいて表示画像を表示画面に表示する表示装置１８２と、管理サーバ１７０からの制御信号に基づいて印刷画像を紙に印刷する印刷装置１８３とを備える。

　管理サーバ（制御装置）１７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプロセッサ１７１、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ等の不揮発性メモリ１７２、所謂ＲＡＭ（Random Access Memory）と呼ばれる揮発性メモリ１７３、入力インタフェース１７４、出力インタフェース１７５及び、その他の周辺回路を備えたコンピュータで構成される。なお、管理サーバ１７０は、１つのコンピュータで構成してもよいし、複数のコンピュータで構成してもよい。

　不揮発性メモリ１７２には、各種演算が実行可能なプログラムが格納されている。すなわち、不揮発性メモリ１７２は、本実施形態の機能を実現するプログラムを読み取り可能な記憶媒体である。プロセッサ１７１は、不揮発性メモリ１７２に記憶されたプログラムを揮発性メモリ１７３に展開して演算実行する処理装置であって、プログラムに従って入力インタフェース１７４、不揮発性メモリ１７２及び揮発性メモリ１７３から取り入れたデータに対して所定の演算処理を行う。

　入力インタフェース１７４は、入力された信号をプロセッサ１７１で演算可能なデータに変換する。また、出力インタフェース１７５は、プロセッサ１７１での演算結果に応じた出力用の信号を生成し、その信号を表示装置１８２、印刷装置１８３及び通信装置１８５に出力する。

　図１１は、車載コントローラ１１０Ａ及び管理サーバ１７０の機能ブロック図である。車載コントローラ１１０Ａは、第１実施形態で説明した動作状態管理部１３１と、基本情報記憶部１３６と、運転状況管理部１３２とを有する。また、車載コントローラ１１０Ａは、第１実施形態で説明した表示情報記憶部１３７に代えて運転状況情報記憶部２３７を有し、第１実施形態で説明した出力制御部１３５に代えて出力制御部２３５を有している。

　運転状況管理部１３２は、運転状況を時刻と対応付けて運転状況情報記憶部２３７に記憶する。出力制御部２３５は、通信装置１２５によって、基本情報記憶部１３６に記憶されている作業機械１００の姿勢情報及びアクチュエータの動作情報、並びに運転状況情報記憶部２３７に記憶されている運転状況を、作業機械１００の識別情報とともに通信ネットワーク１９０を介して管理サーバ１７０に送信する。

　管理サーバ１７０は、入力制御部３３１と、機械情報記憶部３３２と、応力演算部３３３と、損傷度演算部３３４と、出力情報記憶部３３５と、出力制御部３３６とを有する。入力制御部３３１、応力演算部３３３、損傷度演算部３３４及び出力制御部３３６の機能は、プロセッサ１７１が不揮発性メモリ１７２に記憶されたプログラムを実行することによって発揮される。機械情報記憶部３３２及び出力情報記憶部３３５の機能は、不揮発性メモリ１７２に記憶されたプログラムによって発揮される。なお、応力演算部３３３は、演算した応力の時間的変化を記憶する応力記憶部としての機能も有し、その機能は、不揮発性メモリ１７２に記憶されたプログラムによって発揮される。

　入力制御部３３１は、通信装置１８５によって、車載コントローラ１１０Ａから送信された姿勢情報、動作情報、運転状況及び作業機械１００の識別情報を取得し、機械情報記憶部３３２に記憶する。また、入力制御部３３１は、通信装置１８５によって、携帯端末１０Ｃからの情報も取得する。携帯端末１０Ｃには、管理サーバ１７０からの情報に基づいて、図５～図９に示すような画面を表示可能なアプリケーションソフトウェアがインストールされている。

　機械情報記憶部３３２には、作業装置４を構成する被駆動部材の三次元形状データ及び寸法データが記憶されている。三次元形状データ及び寸法データは、作業機械１００の識別情報に関連付けられている。なお、三次元形状データには、作業装置４の被駆動部材のメッシュデータが含まれる。また、機械情報記憶部３３２には、予め、複数の位置情報として、ブーム１１における各接合部の要素の位置情報、アームに１２おける各接合部の要素の位置情報、及び、バケット１３における各接合部の要素の位置情報が記憶されている。また、機械情報記憶部３３２には、予め、作業装置４の姿勢に応じて境界条件を設定するための境界条件設定用データが記憶されている。

　応力演算部３３３は、第１実施形態で説明した応力演算部１３３と同様の機能を有し、機械情報記憶部３３２に記憶されている情報に基づいて、周知の有限要素法に基づく応力解析により、作業装置４の被駆動部材に発生する応力を演算し、記憶する。損傷度演算部３３４は、第１実施形態で説明した損傷度演算部１３４と同様の機能を有し、応力演算部３３３で演算された応力の時間的変化に基づいて、被駆動部材の累積損傷度を演算し、その演算結果を出力情報記憶部３３５に記憶する。

　出力制御部３３６は、第１実施形態で説明した出力制御部１３５と同様、入力装置１８１からの入力情報に基づいて、出力情報記憶部３３５に記憶されている被駆動部材の所定の位置における累積損傷度の時間的変化（表示画像）を表示装置１８２によって出力（表示）させる。

　なお、第２実施形態では、出力制御部３３６は、入力装置１８１からの入力情報に基づいて、出力情報記憶部３３５に記憶されている被駆動部材の所定の位置における累積損傷度の時間的変化（印刷画像）を印刷装置１８３によって出力（印刷）させる。また、出力制御部３３６は、携帯端末１０Ｃからの入力情報に基づいて、出力情報記憶部３３５に記憶されている被駆動部材の所定の位置における累積損傷度の時間的変化を通信装置１８５によって携帯端末１０Ｃに出力（送信）させる。携帯端末１０Ｃは、管理サーバ１７０から入力された情報に基づいて、累積損傷度の時間的変化（表示画像）を表示画面に表示させる。

　このような第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果に加えて、次の作用効果が得られる。

　（６）状態管理装置１０Ｂは、作業機械１００から遠く離れた外部設備に設置されている。したがって、利用者は、遠隔から作業機械１００の被駆動部材の寿命予測を含む作業機械１００の状態管理を実施することができる。

　（７）状態管理装置１０Ｂは、累積損傷度の時間的変化を携帯端末（外部の機器）１０Ｃに送信（出力）する通信装置（出力装置）１８５を備える。したがって、メンテナンス作業員は、作業機械１００に搭乗することなく、作業機械１００の被駆動部材の寿命予測を含む作業機械１００の状態管理を実施することができる。

　（８）状態管理装置１０Ｂは、累積損傷度の時間的変化を印刷（出力）する印刷装置（出力装置）１８３を備える。したがって、累積損傷度の時間的変化をメンテナンスレポートのような書類として出力することができる。

　次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、上述の異なる実施形態で説明した構成同士を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせることも可能である。

　＜変形例１＞
　運転状況の種類は、上記実施形態で説明したものに限定されない。例えば、作業現場の地質を運転状況として不揮発性メモリ１１２に記憶してもよい。この構成では、地質毎に累積損傷度の時間的変化が出力される。この構成によれば、地質が損傷度の上昇率に与える影響を考慮した適切な被駆動部材の寿命予測が可能になる。

　＜変形例２＞
　制御装置（１１０，１７０）は、所定期間内の累積損傷度の時間的変化とともに、所定期間内の別のデータの時間的変化を出力装置に出力するようにしてもよい。例えば、制御装置（１１０，１７０）は、所定期間内の累積損傷度の時間的変化のグラフとともに採掘量の時間的変化のグラフを表示装置１２２，１８２に表示させてもよい。これにより、利用者は、累積損傷度の時間的変化と採掘量の時間的変化とを比較することで、採掘量が累積損傷度の時間的変化（上昇率）に与える影響を考慮した適切な被駆動部材の寿命予測が可能になる。

　＜変形例３＞
　第１実施形態では、累積損傷度の時間的変化を出力する出力装置が表示装置１２２である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。第１実施形態において、出力装置は、第２実施形態で説明した印刷装置、通信装置とすることもできる。

　＜変形例４＞
　上記実施形態では、作業機械として油圧ショベルを例に説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ホイールローダ、フォークリフト、ダンプトラック、クレーン等の作業機械に本発明を適用することもできる。

　＜変形例５＞
　第１実施形態では、有限要素法による応力解析で累積損傷度を算出する例について説明したが、作業機械１００の有する演算処理能力に応じて、他の数値解析手法や、回帰分析等の統計学的手法を利用しても良い。

　＜変形例６＞
　第１実施形態では、累積損傷度Ｄを不揮発性メモリ１１２に記憶する例について説明したが、損傷状況の把握しやすさを向上するため、累積損傷度Ｄの代わりとなる情報を不揮発性メモリ１１２に記憶しても良い。例えば、累積損傷度Ｄに対して、作業機械１００の使用環境や、各部品の材料特性に応じた重みづけを行った値を算出したり、累積損傷度を表す数値が０から１００までの範囲に収まるように補正を行ったりしてから不揮発性メモリ１１２に記憶してもよい。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

　２…走行体、３…旋回体、４…作業装置、５…機体、１０，１０Ｂ…状態管理装置、１０Ｃ…携帯端末（入力装置及び出力装置）、１０Ｄ…状態管理システム、１１…ブーム（被駆動部材）、１１ａ…ブームシリンダ（アクチュエータ）、１２…アーム（被駆動部材）、１２ａ…アームシリンダ（アクチュエータ）、１３…バケット（被駆動部材）、１３ａ…バケットシリンダ（アクチュエータ）、１００…作業機械、１１０…車載コントローラ（制御装置）、１１２…不揮発性メモリ、１２１…入力装置、１２２…表示装置（出力装置）、１２３…姿勢検出装置、１２４…動作検出装置、１２４ａ…シリンダ圧力計、１２４ｂ…作動油温度計、１２４ｃ…エンジン回転計、１２４ｄ…油圧ポンプ吐出圧力計、１２４ｅ…油圧モータ入口圧力計、１２４ｆ…加速度計、１２５…通信装置（出力装置）、１３１…動作状態管理部、１３２…運転状況管理部、１３３…応力演算部、１３４…損傷度演算部、１３５…出力制御部、１３６…基本情報記憶部、１３７…表示情報記憶部、１７０…管理サーバ（制御装置）、１７２…不揮発性メモリ、１８１…入力装置、１８２…表示装置（出力装置）、１８３…印刷装置（出力装置）、１８５…通信装置（出力装置）、２２２…機械情報記憶部、２３５…出力制御部、２３７…運転状況情報記憶部、３３１…入力制御部、３３３…応力演算部、３３４…損傷度演算部、３３５…出力情報記憶部、３３６…出力制御部

Claims (5)

1. 　複数のアクチュエータにより駆動される複数の被駆動部材を複数の関節で回動可能に連結して構成された作業装置と、前記作業装置の姿勢情報を検出する姿勢検出装置と、前記アクチュエータの動作情報を検出する動作検出装置と、を備える作業機械の状態を管理するために、前記姿勢検出装置及び前記動作検出装置の検出結果に基づいて演算を行う制御装置と、前記制御装置の演算結果を認識可能な態様で出力する出力装置と、を備える作業機械の状態管理装置において、
   　前記制御装置は、
   　前記作業装置の姿勢情報及び前記アクチュエータの動作情報に基づいて、前記被駆動部材の累積損傷度を演算し、
   　前記被駆動部材の所定の位置における累積損傷度の時間的変化を記憶し、
   　前記所定の位置における累積損傷度の時間的変化を前記出力装置に出力する
   　ことを特徴とする作業機械の状態管理装置。
2. 　請求項１に記載の作業機械の状態管理装置において、
   　前記複数の被駆動部材を複数の小領域に分割した要素に対応する複数の位置情報が記憶された不揮発性メモリと、
   　前記制御装置に前記不揮発性メモリから読み出した前記位置情報を入力する入力装置と、
   　前記制御装置からの制御信号に基づいて前記複数の位置情報を表す画像を表示する表示装置と、を備え、
   　前記制御装置は、
   　前記複数の位置情報の中から選択された位置情報が前記入力装置から入力されると、入力された前記位置情報に基づいて前記所定の位置を設定し、設定された前記所定の位置における前記要素の累積損傷度の時間的変化を前記出力装置に出力する
   　ことを特徴とする作業機械の状態管理装置。
3. 　請求項１に記載の作業機械の状態管理装置において、
   　前記制御装置に位置情報を入力する入力装置と、
   　前記制御装置からの制御信号に基づいて前記被駆動部材の累積損傷度の場所的分布を表示する表示装置と、を備え、
   　前記制御装置は、
   　前記累積損傷度の場所的分布を基に指定された位置情報が前記入力装置から入力されると、入力された前記位置情報に基づいて前記所定の位置を設定し、設定された前記所定の位置における累積損傷度の時間的変化を前記出力装置に出力する
   　ことを特徴とする作業機械の状態管理装置。
4. 　請求項３に記載の作業機械の状態管理装置において、
   　前記制御装置は、
   　仮想空間内における仮想視点から仮想の前記被駆動部材を見た画像に前記累積損傷度の場所的分布を合成した合成画像を前記表示装置に表示させ、
   　前記入力装置からの入力操作に基づいて、前記仮想視点の位置を変更する
   　ことを特徴とする作業機械の状態管理装置。
5. 　請求項１に記載の作業機械の状態管理装置において、
   　前記制御装置は、
   　複数の運転状況毎の前記累積損傷度の時間的変化を対比可能な態様で前記出力装置に出力する
   　ことを特徴とする作業機械の状態管理装置。

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