CN103415664B

CN103415664B - 挖土机及挖土机的控制方法

Info

Publication number: CN103415664B
Application number: CN201280011045.8A
Authority: CN
Inventors: 曲木秀人; 白谷龙二
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2011-03-08
Filing date: 2012-03-06
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2032-03-06
Also published as: KR20130129261A; EP2685010A4; US8972122B2; CN103415664A; WO2012121252A1; KR20150098687A; EP2685011A1; EP2685011A4; JP5836362B2; JPWO2012121252A1; US9249556B2; EP2685010A1; EP2685011B1; JP5823492B2; KR20130124364A; KR101613560B1; CN103403271B; US20130345939A1; EP2685010B1; CN103403271A

Abstract

本发明所涉及的液压挖土机具备：下部行驶体（1）；上部回转体（3），相对下部行驶体（1）回转自如地搭载；动臂（4），转动自如地安装于上部回转体（3）；斗杆（5），转动自如地安装于动臂（4）；铲斗（6），安装于斗杆（5）；动臂角度传感器（S1），检测动臂（4）的状态；附属装置状态判定部（300），根据动臂角度传感器（S1）的检测值判定动臂（4）是否存在于预定的上部作业区域内；及动作状态切换部（301），切换液压挖土机的动作状态，其中，通过附属装置状态判定部（300）判定为附属装置在预定的上部作业区域（UWR）内时，动作状态切换部（301）使铲斗（6）的动作迟缓。

Description

挖土机及挖土机的控制方法

技术领域

本发明涉及一种具备包含动臂、斗杆及端部附属装置的附属装置的挖土机及其控制方法，尤其涉及一种改善无需端部附属装置的迅速动作时的能源效率的挖土机其控制方法。

背景技术

以往，已知有如下液压挖土机，同时操作收回铲斗、收回斗杆及提升动臂时，充分确保提升动臂所需的压力液来使动臂的动作顺畅并提高作业性（例如，参考专利文献1）。

该液压挖土机中，同时操作铲斗用先导阀、斗杆用先导阀及动臂用先导阀时，在抑制压力液过度流入斗杆用方向控制阀的同时加大流入动臂用方向控制阀的压力液。

由此，该液压挖土机不会使铲斗的动作速度显著迟缓而使同时操作收回铲斗、收回斗杆及提升动臂时的动臂的动作顺畅。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-4339号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

但是，专利文献1中仅提及防止同时操作收回铲斗、收回斗杆及提升动臂时铲斗动作速度的显著下降的控制，未提及当进行无需铲斗的迅速操作的作业时的控制。

鉴于上述问题点，本发明的目的在于提供一种改善无需端部附属装置的迅速动作时的能源效率的挖土机及其控制方法。

用于解决技术课题的手段

为了实现上述目的，本发明的实施例所涉及的挖土机为如下挖土机，即具备：下部行驶体；上部回转体，回转自如地搭载在所述下部行驶体上；前方工作设备，包含动臂、斗杆及端部附属装置；前方工作设备状态检测部，检测所述前方工作设备的状态；附属装置状态判定部，根据所述前方工作设备状态检测部的检测值，判定所述动臂是否存在于预定的上部作业区域内；及动作状态切换部，切换该挖土机的动作状态，所述挖土机的特征在于，通过所述附属装置状态判定部判定为所述端部附属装置在所述预定的上部作业区域内时，所述动作状态切换部使所述端部附属装置的动作迟缓。

另外，本发明的实施例所涉及的挖土机的控制方法为如下挖土机的控制方法，所述挖土机具备下部行驶体、回转自如地搭载在所述下部行驶体上的上部回转体、包含动臂、斗杆及端部附属装置的前方工作设备，所述控制方法的特征在于，具备：前方工作设备状态检测步骤，检测所述前方工作设备的状态；附属装置状态判定步骤，根据在所述前方工作设备状态检测步骤中检测出的检测值，判定所述动臂是否存在于预定的上部作业区域内；及动作状态切换步骤，切换所述挖土机的动作状态，在所述动作状态切换步骤中，当所述附属装置状态判定步骤中判定为所述端部附属装置在所述预定的上部作业区域内时，所述端部附属装置的动作变慢。

发明效果

根据上述手段，本发明能够提供一种改善无需端部附属装置的迅速动作时的能源效率的挖土机及其控制方法。

附图说明

图1是表示本发明的实施例所涉及的液压挖土机的结构例的图（之一）。

图2是表示液压挖土机的驱动系统的结构例的框图（之一）。

图3是表示搭载于液压挖土机的液压系统的结构例的概要图（之一）。

图4是表示上部作业区域的例子的概要图（之一）。

图5是表示动作状态切换判断处理的流程的流程图（之一）。

图6是表示从正常状态向基于调节器的调节的吐出量减少状态切换时的动臂角度、吐出流量及斗杆角度的推移的图。

图7是表示动作状态复原处理的流程的流程图（之一）。

图8是表示从基于调节器的调节的吐出量减少状态向正常状态切换时的动臂角度、吐出流量及斗杆角度的推移的图。

图9是表示动作状态切换判断处理的流程的流程图（之二）。

图10是表示从正常状态向基于发动机转速的降低的吐出量减少状态切换时的动臂角度、发动机转速、吐出流量及斗杆角度的推移的图。

图11是表示动作状态复原处理的流程的流程图（之二）。

图12是表示从基于发动机转速的降低的吐出量减少状态向正常状态切换时的动臂角度、发动机转速、吐出流量及斗杆角度的推移的图。

图13是表示搭载于液压挖土机的液压系统的结构例的概要图（之二）。

图14是表示动作状态切换判断处理的流程的流程图（之三）。

图15是表示本发明的实施例所涉及的液压挖土机的结构例的图（之二）。

图16是表示液压挖土机的驱动系统的结构例的框图（之二）。

图17是表示上部作业区域的例子的概要图（之二）。

图18是表示混合式挖土机的驱动系统的结构例的框图。

图19是表示动作状态切换判断处理的流程的流程图（之四）。

图20是表示液压挖土机的驱动系统的结构例的框图（之三）。

图21是表示搭载于液压挖土机的液压系统的结构例的概要图（之三）。

图22是表示需控制状态的例子的图。

图23是表示发电开始判断处理的流程的流程图（之一）。

图24是表示将用于驱动主泵的发动机输出的一部分转用于电动发电机的驱动时的各种物理量的推移的图。

图25是表示发电开始判断处理的流程的流程图（之二）。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的优选实施例进行说明。

实施例1

图1是表示本发明的第一实施例所涉及的液压挖土机的侧视图。

液压挖土机在履带式下部行驶体1上经回转机构2回转自如地搭载上部回转体3。

上部回转体3上安装有作为前方工作设备的动臂4。动臂4的前端安装有作为前方工作设备的斗杆5，斗杆5的前端安装有作为前方工作设备及端部附属装置的铲斗6。由动臂4、斗杆5及铲斗6构成附属装置。另外，动臂4、斗杆5及铲斗6分别通过动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9液压驱动。上部回转体3上设置有驾驶室10，且搭载有发动机等动力源。在此，图1中作为端部附属装置示出了铲斗6，但也可以以起重磁铁、破碎器、叉子替换铲斗6。

动臂4支承为相对于上部回转体3可上下转动，转动支承部（关节）上安装有作为前方工作设备状态检测部（动臂操作状态检测部）的动臂角度传感器S1（参考图2）。通过动臂角度传感器S1，能够检测动臂4的倾斜角度即动臂角度α（自完全降低动臂4的状态的上升角度）。

图2是表示液压挖土机的驱动系统的结构例的框图，分别以双重线、实线、虚线及点线表示机械动力系统、高压液压管路、先导管路及电力驱动/控制系统。

液压挖土机的驱动系统主要由发动机11、主泵12、调节器13、先导泵14、控制阀15、操作装置16、压力传感器17及控制器30构成。

发动机11为液压挖土机的驱动源，例如为以维持预定转速的方式动作的发动机，发动机11的输出轴与主泵12及先导泵14的输入轴连接。

主泵12为用于经高压液压管路向控制阀15供给压力液的装置，例如为斜板式可变容量型液压泵。

调节器13为用于控制主泵12的吐出量的装置，例如通过根据主泵12的吐出压力或来自控制器30的控制信号等调节主泵12的斜板偏转角来控制主泵12的吐出量。

先导泵14为用于经先导管路向各种液压控制机器供给压力液的装置，例如为固定容量型液压泵。

控制阀15为控制液压挖土机中的液压系统的液压控制装置。控制阀15例如对动臂缸7、斗杆缸8、铲斗缸9、行驶用液压马达20L（左用）、行驶用液压马达20R（右用）及回转用液压马达21中的一个或多个选择性地供给从主泵12接收的压力液。另外，以下内容中，将动臂缸7、斗杆缸8、铲斗缸9、行驶用液压马达20L（左用）、行驶用液压马达20R（右用）及回转用液压马达21总称为“液压驱动器”。

操作装置16是操作人员为了操作液压驱动器而使用的装置，经先导管路将从先导泵14接收的压力液供给至与各液压驱动器对应的流量控制阀的先导端口。另外，供给至各先导端口的压力液的压力（先导压）为与各液压驱动器对应的操作装置16的操纵杆或踏板（未图示）的操作方向及操作量相应的压力。

压力传感器17为用于检测利用操作装置16的操作者的操作内容的传感器，例如以压力形式检测与各液压驱动器对应的操作装置16的操纵杆或踏板的操作方向及操作量，并对控制器30输出检测出的值。另外，操作装置16的操作内容还可利用压力传感器以外的其他传感器检测。

动臂缸压力传感器18a检测动臂缸7的底侧腔室中的压力，并对控制器30输出检测出的值。

吐出压力传感器18b检测主泵12的吐出压力，并对控制器30输出检测出的值。

控制器30为用于控制液压驱动器的动作速度的控制装置，例如由具备CPU（CentralProcessingUnit）、RAM（RandomAccessMemory）、ROM（ReadOnlyMemory）等的计算机构成。并且，控制器30从ROM读出分别与附属装置状态判定部300及动作状态切换部301对应的程序并向RAM展开，并使CPU执行分别与其对应的处理。

具体而言，控制器30接收动臂角度传感器S1及压力传感器17等输出的检测值，根据这些检测值执行分别基于附属装置状态判定部300及动作状态切换部301的处理。之后，控制器30适当地对调节器13输出与附属装置状态判定部300及动作状态切换部301各自的处理结果相应的控制信号。

附属装置状态判定部300是为了取得铲斗6的位置而检测附属装置的状态来判定附属装置是否存在于预定的作业区域内的功能要件。具体而言，附属装置状态判定部300根据来自动臂角度传感器S1的检测值计算动臂4的上升角度。并且，能够通过判定为动臂4被抬起至预先设定的角度以上，从而判定附属装置是否存在于预定的作业区域内。由此，还能够取得铲斗6的大致位置，并能够判定铲斗6是否存在于预定的作业区域内（例如，能够检测铲斗6的转动中心的离地高度为预定值以上）。另外，附属装置状态判定部300可根据检测动臂4上升到预定的上升角度（检测动臂4的靠近）的非接触式传感器等的输出判定附属装置的状态。利用非接触式传感器时，能够通过检测动臂4进入非接触式传感器所反应的上升角度以内来判定动臂4被抬起的附属装置的状态。由此，还能够取得铲斗6的大致位置，并能够判定铲斗6是否存在于作业区域内。

动作状态切换部301为根据来自附属装置状态判定部300的信号对发动机11或调节器13输出控制信号，以便改变主泵12L、12R的马力的功能要件。具体而言，附属装置状态判定部300中，若判定为附属装置存在于预定的作业区域内，则动作状态切换部301对发动机11或调节器13输出控制信号。并且，因主泵12L、12R的马力下降，从而向斗杆缸8的压力液的供给量也减少。由此，不仅斗杆5的动作变慢，还能够使铲斗6的动作也迟缓。

在此，参考图3对减少向斗杆缸8的压力液的供给量来使斗杆5或铲斗6的动作迟缓的机构进行说明。另外，图3是表示搭载于第1实施例所涉及的液压挖土机的液压系统的结构例的概要图，与图2相同，分别以双重线、实线、虚线及点线表示机械动力系统、高压液压管路、先导管路及电力驱动/控制系统。

第1实施例中，液压系统从通过发动机11驱动的主泵12（2个主泵12L、12R）分别经中间旁通管路40L、40R使压力液循环至压力液罐。

中间旁通管路40L是连通配置于控制阀15内的流量控制阀151、153、155及157的高压液压管路，中间旁通管路40R是连通配置于控制阀15内的流量控制阀150、152、154、156及158的高压液压管路。

流量控制阀153、154是向动臂缸7供给主泵12L、12R吐出的压力液且为了向压力液罐排出动臂缸7内的压力液而切换压力液的流动的线轴阀。另外，流量控制阀154是在操作动臂操作杆时始终运转的线轴阀（以下，称为“第1速动臂流量控制阀”），流量控制阀153为仅在以预定操作量以上操作动臂操作杆时运转的线轴阀（以下，称为“第2速动臂流量控制阀”）。

另外，流量控制阀155、156是向斗杆缸8供给主泵12L、12R吐出的压力液且为了向压力液罐排出斗杆缸8内的压力液而切换压力液的流动的线轴阀。另外，流量控制阀155是在操作斗杆操作杆16A时始终运转的阀（以下，称为“第1速斗杆流量控制阀”），流量控制阀156是仅在以预定操作量以上操作斗杆操作杆16A时运转的阀（以下，称为“第2速斗杆流量控制阀”）。

另外，流量控制阀157是为了使主泵12L吐出的压力液在回转用液压马达21中循环而切换压力液的流动的线轴阀。

另外，流量控制阀158是用于向铲斗缸9供给主泵12R吐出的压力液且向压力液罐排出铲斗缸9内的压力液的线轴阀。

另外，调节器13L、13R设为通过根据主泵12L、12R的吐出压力调节主泵12L、12R的斜板偏转角（通过全马力控制）来控制主泵12L、12R的吐出量。具体而言，调节器13L、13R在主泵12L、12R的吐出压力变成预定值以上时调节主泵12L、12R的斜板偏转角来减少吐出量，使以吐出压力与吐出量之积表示的泵马力不超过发动机11的输出马力。

斗杆操作杆16A为操作装置16的一例，是用于操作斗杆5的开闭的操作装置，利用先导泵14吐出的压力液使与操纵杆操作量相应的控制压导入第1速斗杆流量控制阀155的左右任一先导端口。另外，第1实施例中，操纵杆操作量为预定操作量以上时，斗杆操作杆16A还向第2速斗杆流量控制阀156的左右任一先导端口导入压力液。

压力传感器17A为压力传感器17的一例，以压力形式检测操作者对斗杆操作杆16A的操作内容（为操纵杆操作方向及操纵杆操作量（操纵杆操作角度）），并对控制器30输出已检测出的值。

左右行驶操纵杆（或踏板）、动臂操作杆、铲斗操作杆及回转操作杆（均未图示）分别为用于操作下部行驶体2的行驶、动臂4的升降、铲斗6的开闭及上部回转体3的回转的操作装置。这些操作装置与斗杆操作杆16A相同地，利用先导泵14吐出的压力液向与各液压驱动器对应的流量控制阀的左右任一先导端口导入与操纵杆操作量（或踏板操作量）对应的控制压。另外，与压力传感器17A相同地，通过所对应的压力传感器以压力形式检测操作者对这些各个操作装置的操作内容（为操纵杆操作方向及操纵杆操作量），并对控制器30输出检测值。

控制器30除了接收动臂角度传感器S1及压力传感器17的输出以外，还接收动臂缸压力传感器18a、吐出压力传感器18b及检测负控压的压力传感器（未图示）等其他传感器的输出，并对调节器13L、13R输出控制信号。

对于这种结构的液压系统，控制器30的动作状态切换部301根据需要对调节器13L、13R输出控制信号，并根据控制信号改变来自主泵12的吐出流量，并改变主泵12的马力。由此，改变向第1速斗杆流量控制阀155供给的压力液的流量。另外，第2速斗杆流量控制阀156在运转期间时，向第2速斗杆流量控制阀156供给的压力液的流量也改变。由此，压力液向斗杆缸8的流量也改变，因此与此相应地斗杆5的动作也发生变化。其结果，铲斗6的动作也发生变化。另外，在以下内容中，将减少主泵12的吐出量的状态称为“吐出量减少状态”，将切换成吐出量减少状态之前的状态称为“正常状态”。

其中，可设为不仅改变压力液向斗杆缸8的流量，还改变压力液向铲斗缸9的流量。

“上部作业区域”是由操作者观察时处于上方的作业区域，操作者难以确认存在于该作业区域内的端部附属装置，因此为不需要端部附属装置的迅速动作的区域，并且是按照驾驶室10的形状或液压挖土机的机种（规模）等预先设定的区域。

图4是表示上部作业区域的例子的概要图，上部作业区域UWR根据通过动臂角度传感器S1或非接触式传感器（未图示）等检测出的动臂角度α的值而决定。

上部作业区域UWR被定为例如动臂角度α达到预定值α_TH以上时的附属装置的存在区域。优选上部作业区域UWR被设定为动臂角度α从最大角度α_END（动臂4完全上升的状态下的动臂角度）达到10度以内(α_END-α_TH≤10°)时的附属装置的存在区域。更优选上部作业区域UWR被设定为动臂角度α从最大角度α_END达到5度以内（α_END-α_TH≤5°）时的附属装置的存在区域。

在此，参考图5对动作状态切换部301将液压挖土机的动作状态从正常状态切换为吐出量减少状态，以使斗杆5或铲斗6的动作变慢的处理（以下，称为“动作状态切换判断处理”）进行说明。另外，图5是表示动作状态切换判断处理的流程的流程图，控制器30以预定周期反复执行该动作状态切换判断处理，直至液压挖土机的动作状态通过动作状态切换部301从正常状态切换为吐出量减少状态。

首先，附属装置状态判定部300根据由动臂角度传感器S1检测的动臂角度α的值判定动臂角度α是否为预定值α_TH以上（步骤ST1）。由此，能够判定附属装置是否存在于上部作业区域UWR内，还能够判定铲斗6是否存在于上部作业区域UWR内。

通过附属装置状态判定部300判定为铲斗6不存在于上部作业区域UWR内时，即动臂角度α小于预定值α_TH时（步骤ST1的否），动作状态切换部301不会将液压挖土机的状态从正常状态切换为吐出量减少状态就结束此次的动作状态切换判断处理。

另一方面，通过附属装置状态判定部300判定为铲斗6存在于上部作业区域UWR内时，即动臂角度α为预定值α_TH以上时（步骤ST1的是），动作状态切换部301判定回转机构2是否处于停止状态（步骤ST2）。具体而言，动作状态切换部301根据压力传感器17的检测值检测回转操作杆（未图示）的操纵杆操作量，判定回转机构2是否处于停止状态。

判定为回转结构2不处于停止状态（上部回转体3在回转）（步骤ST2的否）时，动作状态切换部301不会将液压挖土机的状态从正常状态切换为吐出量减少状态就结束此次的动作状态切换判断处理。

另一方面，判定为回转机构2处于停止状态（上部回转体3未回转）（步骤ST2的是）时，动作状态切换部301减少主泵12L、12R的吐出量，以使液压驱动器的动作变慢（步骤ST3）。具体而言，动作状态切换部301对调节器13L、13R输出控制信号，对调节器13L、13R进行调节，从而减少主泵12L、12R的吐出量。

如此，通过附属装置状态判定部300判定为动臂角度α为预定值α_TH以上时，动作状态切换部301通过减少主泵12L、12R的吐出量来使在斗杆缸8内循环的压力液的流量比通常减少。

具体而言，即使是操作斗杆操作杆16A而第1速斗杆流量控制阀155处于动作状态时，动作状态切换部301也使流入第1速斗杆流量控制阀155的压力液的流量比通常减少。并且，即使是以预定操作量以上操作斗杆操作杆16A而第1速斗杆流量控制阀155及第2速斗杆流量控制阀156两者处于动作状态时，也同样使分别流入第1速斗杆流量控制阀155及第2速斗杆流量控制阀156的压力液的流量比通常减少。其结果，动作状态切换部301能够使流入斗杆缸8的压力液的流量减少，并使斗杆5的动作迟缓。

如此，动作状态切换部301能够抑制由于尽管无需斗杆5或铲斗6的迅速动作但仍使斗杆5或铲斗6迅速动作而产生的不必要的能源消耗（例如，为燃料的消耗），并改善能源效率。

在此，参考图6对动作状态切换部301将液压挖土机的状态从正常状态切换为吐出量减少状态时的动臂角度α、吐出流量Q及斗杆角度（自完全收起斗杆5的状态的张开角度）β的时间推移进行说明。另外，图6中，假设液压挖土机的操作者进行使动臂4上升且张开斗杆5的复合操作，并假设动臂操作杆（未图示）及斗杆操作杆16A的各个操纵杆操作量为恒定。并且，假设吐出量减少状态通过对调节器13L、13R进行调节来实现，并假设吐出流量Q同时表示主泵12L、12R的各个吐出流量（即，主泵12L、12R的吐出流量设为遵循相同的趋势）。

如图6所示，附属装置状态判定部300判定为在时刻t1动臂角度α达到预定值α_TH（比动臂4完全上升的状态下的动臂角度α_END仅小预定角度（例如5度）的值）以上而附属装置进入上部作业区域UWR内的状态。由此，判定为铲斗6进入上部作业区域UWR内。

之后，动作状态切换部301对调节器13L、13R进行调节，将主泵12L、12R的吐出流量Q从正常状态下的吐出流量Q1（例如，每分钟220升）减少至预定的吐出流量Q2（例如，每分钟160升）。如此，能够通过减少主泵12L、12R的吐出量Q来降低主泵12L、12R的马力。降低主泵12L、12R的马力的结果，斗杆角度β如以实线表示，与吐出流量未减少时（虚线）相比，使斗杆角度β的增大（张开）速度下降。

另外，设为图6所示的推移还能够适用于进行使动臂4上升且收回斗杆5的复合操作之类的其他复合操作的情况。

另外，第1实施例中，即使是通过附属装置状态判定部300判定为动臂角度α为预定值α_TH以上的情况，当判定为回转机构2不处于停止状态（上部回转体3在回转）时，动作状态切换部301不会使斗杆5或铲斗6的动作变慢就结束动作状态切换判断处理。这是为了防止如下现象，使上部回转体3回转的同时使动臂4上升时，当铲斗6刚进入上部作业区域UWR内就使上部回转体3的回转速度下降而使操作者感到不协调。

关于这一点，为了得到相同的效果，动作状态切换部301也可如下，即使是通过附属装置状态判定部300判定为动臂角度α为预定值α_TH以上的情况，当判定为行驶用液压马达20L、20R或代替铲斗6安装的其他端部附属装置（例如为破碎器等）处于动作状态时，不切换动作状态就结束动作状态切换判断处理。此时，例如动作状态切换部301可如下，即使是通过附属装置状态判定部300判定为动臂角度α为预定值α_TH以上的情况，当判定为处于行驶状态时，不使斗杆5或铲斗6的动作变慢就结束动作状态切换判断处理。

如此，动作状态切换部301能够通过减少主泵12的吐出量来使附属装置的动作速度变慢。

另一方面，使附属装置的动作变慢之后，进行预定操作（例如为使回转机构2回转的操作）时或判定为动臂角度α小于预定值α_TH时，动作状态切换部301使附属装置的动作速度复原到原来的状态。

在此，参考图7对动作状态切换部301为了使端部附属装置的动作复原到原来的状态而将液压挖土机的动作状态从吐出量减少状态切换为正常状态的处理（以下，称为“动作状态复原处理”）进行说明。另外，图7是表示动作状态复原处理的流程的流程图，控制器30以预定周期反复执行该动作状态复原处理，直至液压挖土机的动作状态通过动作状态切换部301复原为原来的状态。

首先，动作状态切换部301根据压力传感器17的检测值检测回转操作杆（未图示）的操纵杆操作量，判定回转机构2是否被操作（步骤ST11）。

判定为回转机构2未被操作（上部回转体3未回转）时（步骤ST11的否），动作状态切换部301根据附属装置状态判定部300所取得的动臂角度α的值判定动臂角度α是否小于预定值α_TH，由此判定铲斗6有无脱离上部作业区域UWR（步骤ST12）。

判定为铲斗6尚未脱离上部作业区域UWR时，即动臂角度α为预定值α_TH以上时（步骤ST12的否），动作状态切换部301不会使液压挖土机的状态从吐出量减少状态回到正常状态就结束此次的动作状态复原处理。

另一方面，动臂角度α小于预定值α_TH时（步骤ST12的是），动作状态切换部301使液压挖土机的动作状态从吐出量减少状态复原到正常状态（步骤ST13）。具体而言，动作状态切换部301为了使斗杆5或铲斗6的动作回到原来的状态，以使调节器13L、13R回到原来的状态的方式进行调节。

另外，即使在动臂角度α变得小于预定值α_TH之前，当判定为回转机构2被操作时（步骤ST11的否），动作状态切换部301仍使液压挖土机的动作状态从吐出量减少状态复原到正常状态（步骤ST13）。这是为了使回转机构2以正常状态下的速度回转，并且是为了防止因降低回转速度而使操作者感到不协调。

另外，基于同样的理由，即使在动臂角度α变得小于预定值α_TH之前，当判定为动臂4或行驶用液压马达20L、20R被操作时，动作状态切换部301也可以使液压挖土机的动作状态从吐出量减少状态复原到正常状态。这是为了使动臂4或行驶用液压马达20L、20R以正常状态下的速度动作。

对于以上内容，换句话说，只要动臂角度α为预定值α_TH以上，则即使是斗杆5或铲斗6被操作的情况，动作状态切换部301也使斗杆5或铲斗6持续低速动作。

在此，参考图8对动作状态切换部301将液压挖土机的状态从吐出量减少状态切换为正常状态时的动臂角度α、吐出流量Q及斗杆角度β的时间推移进行说明。另外，图8中，假设液压挖土机的操作者进行使动臂4下降且收回斗杆5的复合操作，并假设动臂操作杆及斗杆操作杆16A的各个操纵杆操作量为恒定。并且，假设吐出量减少状态通过对调节器13L、13R进行调节来实现，并假设吐出流量Q同时表示主泵12L、12R的各个吐出流量。

如图8所示，动作状态切换部301在时刻t2判定为动臂角度α变得小于预定值α_TH而铲斗6脱离上部作业区域UWR内。

之后，动作状态切换部301使调节器13L、13R复原到原来的状态，并使主泵12L、12R的吐出流量Q从吐出量减少状态下的吐出流量Q2（例如每分钟160升）复原到正常状态下的吐出流量Q1（例如每分钟220升）。主泵12L、12R的吐出流量Q复原的结果，斗杆角度β如以实线表示，与吐出流量未复原时（虚线）相比，能够增大斗杆角度β的减小（收回）速度。

另外，设为图8所示的推移还能适用于进行使动臂4下降且张开斗杆5的复合操作之类的其他复合操作的情况。

另外，即使是判定为动臂角度α变得小于预定值α_TH的情况，当根据压力传感器17的检测值检测到液压驱动器的任一个处于动作状态时，动作状态切换部301也可以禁止向正常状态复原。这是为了防止如下现象，即例如使动臂4下降时，当动臂角度α变得小于预定值α_TH就立刻加大动臂4的下降速度而使操作者感到不协调。

另外，控制器30也可如下，即液压挖土机的动作状态通过动作状态切换部301切换时，对设置于驾驶室10内的显示装置或语音输出装置（均未图示）等输出控制信号，通知操作者动作状态已被切换。

通过以上结构，动臂角度α为预定值α_TH以上时，第1实施例所涉及的液压挖土机使主泵12的吐出量减少。其结果，能够抑制由于尽管无需斗杆5或铲斗6的迅速动作但仍使斗杆5或铲斗6迅速动作而产生的不必要的能源消耗（例如，燃料的消耗），并改善液压挖土机的能源效率。

另外，即使是动臂角度α为预定值α_TH以上的情况，当上部回转体3在回转时，第1实施例所涉及的液压挖土机仍禁止从正常状态向吐出量减少状态的切换。其结果，能够防止以下现象，即由于使上部回转体3回转的同时使动臂4上升，当斗杆5或铲斗6刚进入上部作业区域UWR内的时候就使上部回转体3的回转速度及动臂4的上升速度下降而使操作者感到不协调。

另外，从正常状态向吐出量减少状态切换之后，即使是斗杆5或铲斗6被操作的情况，第1实施例所涉及的液压挖土机仍持续吐出量减少状态。其结果，能够更长期抑制不必要的能源消耗（例如，燃料的消耗），并进一步改善液压挖土机的能源效率。

并且，第1实施例所涉及的液压挖土机能够通过基于动臂4的上升角度的附属装置状态的判定来推断铲斗6的大致位置，并判定铲斗6是否存在于上部作业区域UWR内。其结果，能够通过简单的装置结构实现上述效果。

在此，示出了作为动臂操作状态检测部利用动臂角度传感器S1的例子，但还可利用动臂缸压力传感器18a（参考图2）来作为动臂操作状态检测部。若动臂4上升则附属装置的重心发生变化，由此动臂缸压力传感器18a（参考图2）的压力检测值也发生变化。因此，通过对动臂缸7的压力设置阈值，能够判定动臂4是否被抬起至预先设定的角度以上，进一步能够判定附属装置是否存在于上部作业区域UWR内。由此，能够取得铲斗6的大致位置，还能够判定铲斗6是否存在于上部作业区域UWR内。

另外，动臂缸压力传感器18a（参考图2）的压力上升时，主泵12的吐出压力也上升，因此可利用吐出压力传感器18b（参考图2）作为动臂操作状态检测部，判定动臂4是否被抬起至预先设定的角度以上。

而且，还可利用检测动臂缸7的冲程量的传感器作为动臂操作状态检测部来判定动臂4是否被抬起至预先设定的角度以上。

另外，第1实施例所涉及的液压挖土机通过对调节器13进行调节来减少主泵12的吐出量，因此能够简单且可靠地改善吐出量减少状态下的液压挖土机的能源效率。

如此，第1实施例所涉及的液压挖土机中，即使是判定为动臂4存在于上部作业区域UWR的情况，斗杆5也维持为能够以全角度转动，因此即使是需要工作时，也能够在降低输出的状态下继续工作。

另外，第1实施例所涉及的液压挖土机中，与铲斗6距驾驶室10的距离无关地，只要进入上部作业区域UWR内就仅降低主泵12的马力，因此即使在驾驶室10靠近建筑物或岩石等工作对象物的状态下也能够继续工作。

另外，第1实施例所涉及的挖土机中，记载有判定附属装置状态并对调节器进行调节来减少吐出量的情况和使吐出量复原的情况，但实现本申请发明的目的时，未必一定要使吐出量复原。

实施例2

接着，参考图9～图12对本发明的第2实施例所涉及的液压挖土机进行说明。

第2实施例所涉及的液压挖土机通过控制器30的动作状态切换部301，根据需要对发动机11输出控制信号，降低发动机11的转速（例如，将以1800rpm旋转的发动机11的转速降低100～200rpm）。

如此，第2实施例所涉及的液压挖土机在通过降低发动机11的转速来使斗杆5或铲斗6的动作迟缓这一点上与利用调节器13L、13R的调节的第1实施例所涉及的液压挖土机不同，在其他点上共同。

因此，省略共同点的说明，并对不同点进行详细说明。另外，使用与为了说明第1实施例所涉及的液压挖土机而使用的参考符号相同的参考符号。

图9是表示第2实施例所涉及的液压挖土机中的动作状态切换判断处理的流程的流程图。

图9中，步骤ST23中用于减少主泵12L、12R的吐出量的构件为基于发动机转速的下降的构件，与图5的步骤ST3中基于调节器13L、13R的调节的构件不同，在这一点上具有特征。

具体而言，判定为回转机构2处于停止状态（上部回转体3未回转）时（步骤ST22的是），动作状态切换部301对发动机11输出控制信号来降低发动机11的转速，以使液压驱动器的动作迟缓，由此减少主泵12L、12R的吐出量（步骤ST23）。

这是为了通过减少主泵12L、12R的吐出量，抑制尽管无需斗杆5或铲斗6的迅速动作但仍然使斗杆5或铲斗6迅速动作而产生的不必要的能源消耗（例如，燃料的消耗），并改善能源效率。

图10表示动作状态切换部301通过降低发动机转速来将液压挖土机的状态从正常状态切换为吐出量减少状态时的动臂角度α、发动机转速N、吐出流量Q及斗杆角度β的时间推移。另外，图10中，假设液压挖土机的操作者进行使动臂4上升且张开斗杆5的复合操作，并假设动臂操作杆（未图示）及斗杆操作杆16A的各个操纵杆操作量为恒定。另外，假设吐出量减少状态通过降低发动机11的转速来实现，并假设吐出流量Q同时表示主泵12L、12R的各个吐出流量。

如图10所示，附属装置状态判定部300在时刻t1判定为动臂角度α达到预定值α_TH（比动臂4完全上升的状态下的动臂角度α_END仅小预定角度（例如5度）的值）以上而铲斗6进入上部作业区域UWR内。

之后，动作状态切换部301将主泵12L、12R的吐出量Q从正常状态下的吐出流量Q1（例如，每分钟220升）减少至预定的吐出流量Q2（例如，每分钟160升）。具体而言，动作状态切换部301将发动机11的发动机转速N从正常状态下的发动机转速N1（例如，1800rpm）降低至预定的发动机转速N2（例如，1700rpm）。发动机11的输出轴直接连接于主泵12L、12R的输入轴，这是因为若降低发动机11的输出轴的转速，则主泵12L、12R的输入轴的转速也降低。并且是因为，若降低主泵12L、12R的输入轴的转速，则能减少主泵12L、12R的吐出流量。如此，能够通过减少主泵12L、12R的吐出流量Q来降低主泵12L、12R的马力。另外，假设发动机转速N3表示怠速时的发动机转速（例如，1000rpm）。

降低主泵12L、12R的马力的结果，斗杆角度β如以实线表示，与未减少吐出流量时（虚线）相比，能够降低斗杆角度β的增大（张开）速度。

图11是表示第2实施例所涉及的液压挖土机中的动作状态复原处理的流程的流程图。

图11中，步骤ST33中用于使主泵12L、12R的吐出量复原的构件为基于发动机转速的增大的构件，与图7的步骤ST13中基于调节器13L、13R的调节的构件不同，在这一点上具有特征。

具体而言，判定为动臂角度α变得小于预定值α_TH时，即动臂角度α小于预定值α_TH时（步骤ST32的是），动作状态切换部301使液压挖土机的动作状态从吐出量减少状态复原到正常状态（步骤ST33）。具体而言，动作状态切换部301为了使斗杆5或铲斗6的动作回到原来的状态，使发动机11的发动机转速回到原来的状态。

另外，即使是在铲斗6脱离上部作业区域UWR之前，当判定为回转机构2被操作时（步骤ST31的否），动作状态切换部301也会使液压挖土机的动作状态从吐出量减少状态复原到正常状态（步骤ST33）。这是为了使回转机构2以正常状态下的速度回转，并且是为了防止由于降低回转速度而使操作者感到不协调。

图12表示动作状态切换部301通过增大发动机转速来将液压挖土机的状态从吐出量减少状态切换为正常状态时的动臂角度α、发动机转速N、吐出流量Q及斗杆角度β的时间推移。

如图12所示，动作状态切换部301在时刻t2判定为动臂角度α变得小于预定值α_TH而铲斗6已从上部作业区域UWR内脱离。

之后，动作状态切换部301将主泵12L、12R的吐出流量Q从吐出量减少状态下的吐出流量Q2（例如，每分钟160升）复原到正常状态下的吐出流量Q1（例如，每分钟220升）。具体而言，动作状态切换部301将发动机11的发动机转速N从吐出量减少状态下的发动机转速N2（例如，1700rpm）复原到正常状态下的发动机转速N1（例如，1800rpm）。主泵12L、12R的吐出流量Q复原的结果，斗杆角度β如以实线表示，与吐出流量未复原时（虚线）相比，能够增大斗杆角度β的减少（收回）速度。

通过以上结构，第2实施例所涉及的液压挖土机能够实现与第1实施例所涉及的液压挖土机所具有的上述效果相同的效果。

在此，示出了利用动臂角度传感器S1作为动臂操作状态检测部的例子，但也可利用动臂缸压力传感器18a（参考图2）作为动臂操作状态检测部。若动臂4上升则附属装置的重心发生变化，由此动臂缸压力传感器18a（参考图2）的压力检测值也发生变化。因此，通过对动臂缸7的压力设置阈值能够判定动臂4是否被抬起至预先设定的角度以上，进一步能够判定附属装置是否存在于上部作业区域UWR内。由此，还能够取得铲斗6的大致位置，还能够判定铲斗6是否存在于上部作业区域UWR内。

另外，动臂缸压力传感器18a（参考图2）的压力上升时，主泵12的吐出压力也上升，因此可利用吐出压力传感器18b（参考图2）作为动臂操作状态检测部来判定动臂4是否被抬起至预先设定的角度以上。

另外，第2实施例所涉及的液压挖土机通过降低发动机11的转速来减少主泵12的吐出量，因此能够简单且可靠地改善吐出量减少状态下的液压挖土机的能源效率。

另外，第2实施例所涉及的挖土机中存在判定附属装置状态并改变发动机转速来减少吐出量的情况和使吐出量复原的情况，但在实现本申请发明的目的时，未必一定要使吐出量复原。

实施例3

接着，参考图13及图14对本发明的第3实施例所涉及的液压挖土机进行说明。

第3实施例所涉及的液压挖土机通过控制器30的动作状态切换部301抑制压力液向预定的液压驱动器的流动（以下，将抑制压力液向预定的液压驱动器的流动的状态称为“供给量抑制状态”）。

如此，第3实施例所涉及的液压挖土机通过抑制压力液向预定的液压驱动器的流动来使铲斗6的动作变慢，在这一点上与第1及第2实施例各自所涉及的液压挖土机不同，在其他点上共同。

图13是表示搭载于第3实施例所涉及的液压挖土机的液压系统的结构例的概要图，与图2及图3相同，分别以双重线、实线、虚线及点线表示机械动力系统、高压液压管路、先导管路及电力驱动/控制系统。另外，图13中，在具有电磁切换阀19及控制器30对电磁切换阀19输出控制信号这两点上与图3所示的液压系统不同，在其他点上共同。

电磁切换阀19为能够与流量控制阀150～158分开地（即，与操作装置16的操作内容无关地）控制压力液向液压驱动器的流动的装置。电磁切换阀19例如配置于连结斗杆缸8的杆侧腔室与流量控制阀155的高压液压管路，根据来自控制器30的控制信号控制压力液向斗杆缸8的流动。

控制器30的附属装置状态判定部300判定铲斗6是否已进入上部作业区域UWR内。通过附属装置状态判定部300判定为铲斗6进入上部作业区域UWR内时，动作状态切换部301对电磁切换阀19输出控制信号，抑制压力液向斗杆缸8的流动，使斗杆5的动作迟缓，由此使铲斗6的动作变慢。

另外，动作状态切换部301也可在如第1及第2实施例各自所涉及的液压挖土机那样减少主泵12L、12R的吐出量的基础上，对电磁切换阀19输出控制信号，从而使铲斗6的动作变慢。具体而言，动作状态切换部301也可在减少主泵12L、12R的吐出量的基础上抑制压力液向斗杆缸8的流动，通过使斗杆5的动作迟缓来使铲斗6的动作变慢。

另外，电磁切换阀19也可配置于连结斗杆缸8的底侧腔室与流量控制阀155的高压液压管路，也可配置于这2个高压液压管路双方。另外，电磁切换阀19也可配置于连结流量控制阀158与铲斗缸9的高压液压管路。这是为了选择性且直接地使铲斗6的动作迟缓。

另外，通过将电磁切换阀19设为运转状态来抑制压力液向斗杆缸8的流动时，动作状态切换部301通过根据需要将电磁切换阀19设为非运转状态，使液压挖土机的动作状态从供给量抑制状态复原到正常状态。

另外，电磁切换阀19基于动作状态切换部301的运转在供给量抑制状态下的主泵12L、12R的吐出量大于基于负控压控制的吐出量（每分钟50升）时执行或继续。另一方面，电磁切换阀19基于动作状态切换部301的运转在供给量抑制状态下的主泵12L、12R的吐出量小于基于负控压控制的吐出量时停止或中断。这是因为，铲斗6的慢动作通过抑制基于负控压控制的吐出量来实现。

图14是表示第3实施例所涉及的液压挖土机中的动作状态切换判断处理的流程的流程图。

图14中步骤ST43中的斗杆缸8的压力液供给量的抑制与图5的步骤ST3或图9的步骤ST23中的主泵12L、12R的吐出量的减少不同，在这一点上具有特征。

具体而言，附属装置状态判定部300根据由动臂角度传感器S1检测的动臂角度α的值判定动臂角度α是否为预定值α_TH以上（步骤ST41）。由此，能够判定附属装置是否存在于上部作业区域UWR内，还能够判定铲斗6是否存在于上部作业区域UWR内。

动臂角度α为预定值α_TH以上时（步骤ST41的是），动作状态切换部301判定回转机构2是否处于停止状态（步骤ST42）。

判定为回转机构2处于停止状态（上部回转体3未回转）时（步骤ST42的是），动作状态切换部301对电磁切换阀19输出控制信号，抑制压力液向斗杆缸8的流动（步骤ST43）。

其结果，动作状态切换部301能够通过使斗杆5的动作迟缓来使铲斗6的动作变慢。

通过以上结构，第3实施例所涉及的液压挖土机通过电磁切换阀19的运转抑制向斗杆缸8的压力液的量。其结果，与其他液压驱动器相比能够选择性地降低斗杆缸8的动作速度，且不会影响其他液压驱动器的动作就能够选择性地使铲斗6的动作迟缓。

实施例4

接着，参考图15～图17对本发明的第4实施例所涉及的液压挖土机进行说明。

第4实施例所涉及的液压挖土机在斗杆5相对于动臂4的连结点上具备斗杆角度传感器S2及附属装置状态判定部300取得端部附属装置的详细的位置坐标这两点上与第1～第3实施例所涉及的液压挖土机不同，在其他点上共同。

图15是表示第4实施例所涉及的液压挖土机的侧视图，图16是表示第4实施例所涉及的液压挖土机的驱动系统的结构例的框图。另外，图16与图2及图3相同，分别以双重线、实线、虚线及点线表示机械动力系统、高压液压管路、先导管路及电力驱动/控制系统。

斗杆角度传感器S2为用于检测斗杆5的转动角度的传感器，例如检测斗杆角度β并对控制器30输出已检测出的值。

控制器30接收动臂角度传感器S1、斗杆角度传感器S2及压力传感器17等输出的检测值，根据这些检测值执行分别基于附属装置状态判定部300及动作状态切换部301的处理。之后，控制器30适当地对发动机11或调节器13输出与该处理结果相应的控制信号。

附属装置状态判定部300例如根据各种预定值及各种检测值，取得二维坐标系中的端部附属装置的位置坐标（例如为铲斗6的转动中心的、即铲斗6相对于斗杆5的连结点的位置坐标）。

另外，各种预定值例如为动臂4的转动中心与斗杆5的转动中心之间的距离及斗杆5的转动中心与铲斗6的转动中心之间的距离等，各种检测值例如为动臂角度传感器S1及斗杆角度传感器S2的检测值等。

另外，二维坐标系例如为如下二维直角坐标系，即在包含动臂4的中心线的铅垂面上，以动臂4的转动中心为原点，在水平方向上配设X轴，在铅垂方向上配设Y轴。

另外，附属装置状态判定部300可代替二维直角坐标系利用二维极坐标系等其他坐标系来取得端部附属装置的位置坐标，也可利用三维坐标系取得端部附属装置的位置坐标。

另外，附属装置状态判定部300可代替动臂角度传感器S1及斗杆角度传感器S2的输出，根据检测与端部附属装置相关的物理量的其他任意检测装置的输出，取得端部附属装置的位置坐标。

另外，任意检测装置的输出包含检测动臂缸7及斗杆缸8的冲程量的传感器的输出或接收安装于铲斗6的发信器所发出的电波的安装于驾驶室10的接收器的输出等。

图17是表示第4实施例所涉及的液压挖土机所采用的上部作业区域UWR的例子的概要图，假设坐标点P1、P2、MP、直线L1及动臂4的中心线均存在于相同的铅垂面上。

坐标点P1为操作者就坐于驾驶室10内的坐席时与该操作者的眼睛位置对应的预定坐标点，坐标点P2为与驾驶室10的顶棚的前缘（前端玻璃的上缘）对应的坐标点。

另外，坐标点MP为与铲斗6相对于斗杆5的连结点（铲斗6的转动中心）对应的坐标点。

另外，直线L1为通过坐标点P1及坐标点P2的直线，是成为划分上部作业区域UWR与除此以外的区域的边界线的直线。

图17的例子中，上部作业区域（直线L1的铅垂上方的区域）UWR表示为如下区域，即铲斗6的转动中心存在于上部作业区域UWR内时，就坐于驾驶室10内的操作者因驾驶室10的框架或顶棚的存在而变得难以观察铲斗6的状态的区域。

即，上部作业区域UWR是指即便斗杆5或铲斗6的动作变慢也不会使操作者感到压力的区域。

另外，上部作业区域UWR可设定为比通过坐标点P1或坐标点P2的水平线靠上的区域。

通过以上结构，第4实施例所涉及的液压挖土机能够实现与第1、第2及第3实施例各自所涉及的液压挖土机所具有的上述效果相同的效果。

另外，第4实施例所涉及的液压挖土机能够根据动臂角度传感器S1及斗杆角度传感器S2的检测值更准确地判定铲斗6是否存在于上部作业区域UWR内。

实施例5

接着，参考图18及图19对本发明的第5实施例所涉及的混合式挖土机进行说明。

图18是表示混合式挖土机的驱动系统的结构例的框图。

混合式挖土机的驱动系统主要具备电动发电机25、变速器26、逆变器27、蓄电系统28及回转用电动机构，在这一点上与第1实施例所涉及的液压挖土机的驱动系统（参考图2）不同，在其他点上共同。因此，省略共同点的说明，并对不同点进行详细说明。另外，使用与为了说明第1实施例所涉及的液压挖土机而使用的参考符号相同的参考符号。

电动发电机25为选择性地执行通过发动机11驱动并旋转来进行发电的发电运行及通过在蓄电系统28中蓄电的电力旋转并辅助发动机输出的辅助运行的装置。

变速器26为具备2个输入轴及1个输出轴的变速机构，输入轴的其中一方连接于发动机11的输出轴，输入轴的另一方连接于电动发电机25的旋转轴，输出轴连接于主泵12的旋转轴。

逆变器27为相互转换交流电力与直流电力的装置，将由电动发电机25发电的交流电力转换为直流电力并在蓄电系统28中蓄电（充电动作），将在蓄电系统28中蓄电的直流电力转换为交流电力来供给给电动发电机25（放电动作）。另外，逆变器27根据控制器30输出的控制信号控制充放电动作的停止、切换、开始等，并对控制器30输出与充放电动作相关的信息。

蓄电系统28为用于对直流电力进行蓄电的系统，例如包含电容器、升降压转换器及DC母线。DC母线控制电容器与电动发电机25之间的电力的授受。电容器具备用于检测电容器电压值的电容器电压检测部及用于检测电容器电流值的电容器电流检测部。电容器电压检测部及电容器电流检测部分别对控制器30输出电容器电压值及电容器电流值。在此，将电容器作为例子进行了说明，但是可代替电容器利用锂离子电池等可充放电的二次电池或可进行电力的授受的其他形态的电源。

回转用电动机构主要由逆变器35、回转变速器36、回转用电动发电机37、分解器38及机械制动器39构成。

逆变器35为相互转换交流电力与直流电力的装置，将由回转用电动发电机37发电的交流电力转换为直流电力并在蓄电系统28中蓄电（充电动作），将在蓄电系统28中蓄电的直流电力转换为交流电力并供给给回转用电动发电机37（放电动作）。另外，逆变器35根据控制器30输出的控制信号控制充放电动作的停止、切换、开始等，并对控制器30输出与充放电动作相关的信息。

回转变速器36为具备输入轴及输出轴的变速机构，输入轴连接于回转用电动发电机37的旋转轴，输出轴连接于回转机构2的旋转轴。

回转用电动发电机37是选择性地执行通过在蓄电系统28中蓄电的电力旋转来使回转机构2回转的动力运行及将回转的回转机构2的动能转换为电能的再生运行的装置。

分解器38为用于检测回转机构2的回转速度的装置，对控制器30输出已检测出的值。

机械制动器39为用于对回转机构2进行制动的装置，且根据控制器30输出的控制信号机械性地使回转机构2无法回转。

接着，参考图19对第5实施例所涉及的混合式挖土机中的动作状态切换判断处理的流程进行说明。

混合式挖土机中的动作状态切换判断处理与回转机构2是否为停止无关地减少主泵12的吐出量，在这一点上与液压挖土机中的动作状态切换判断处理不同。这是因为，回转机构2通过回转用电动机构回转，不会受到因主泵12的吐出量的减少而产生的影响。

首先，附属装置状态判定部300根据由动臂角度传感器S1检测出的动臂角度α的值判定动臂角度α是否为预定值α_TH以上（步骤ST51）。由此，能够判定附属装置是否存在于上部作业区域UWR内，还能够判定铲斗6是否存在于上部作业区域UWR内。

通过附属装置状态判定部300判定为铲斗6不存在于上部作业区域UWR内时，即动臂角度α小于预定值α_TH时（步骤ST51的否），动作状态切换部301不将混合式挖土机的状态从正常状态切换为吐出量减少状态就结束此次的动作状态切换判断处理。

另一方面，通过附属装置状态判定部300判定为铲斗6存在于上部作业区域UWR内时，即动臂角度α为预定值α_TH以上时（步骤ST51的是），动作状态切换部301减少主泵12的吐出量（步骤ST52），以使液压驱动器的动作变慢。具体而言，动作状态切换部301对调节器13输出控制信号，对调节器13进行调节来减少主泵12的吐出量。如此，能够通过减少主泵12的吐出量来降低主泵12的马力。

这是为了通过降低主泵12的马力，抑制尽管无需斗杆5或铲斗6的迅速动作但仍使斗杆5或铲斗6迅速动作而产生的不必要的能源消耗（例如，燃料的消耗），并改善能源效率。

通过以上结构，第5实施例所涉及的混合式挖土机能够实现与第1实施例所涉及的液压挖土机所具有的效果相同的效果。

另外，第5实施例所涉及的混合式挖土机可通过降低发动机11的转速来降低主泵12的马力。

另外，第5实施例所涉及的混合式挖土机可通过电磁切换阀19的运转来抑制向斗杆缸8的压力液的量。

实施例6

接着，参考图20对本发明的第6实施例所涉及的液压挖土机进行说明。另外，图20是表示液压挖土机的驱动系统的结构例的框图，分别以双重线、实线、虚线及点线表示机械动力系统、高压液压管路、先导管路及电力驱动/控制系统。

具体而言，控制器30接收由动臂角度传感器S1、压力传感器17、动臂缸压力传感器18a、吐出压力传感器18b、逆变器27及蓄电系统28等输出的检测值，根据这些检测值执行分别基于作为附属装置状态判定部的转用可否判定部300及作为动作切换部的发电控制部301的处理。之后，控制器30适当地对调节器13及逆变器27输出与转用可否判定部300及发电控制部301各自的处理结果相应的控制信号。

更具体而言，控制器30通过转用可否判定部300判定能否将利用于驱动主泵12的发动机11的输出的一部分转用于电动发电机25的驱动。并且，判定为能够转用时，控制器30通过发电控制部301对调节器13进行调节来减少主泵12的吐出量且开始基于电动发电机25的发电。另外，在以下内容中，将减少主泵12的吐出量来开始发电的状态称为“吐出量减少/发电状态”，将切换为吐出量减少/发电状态之前的状态称为“正常状态”。

在此，参考图21对减少主泵12的吐出量来开始发电的机构进行说明。另外，图21是表示搭载于第6实施例所涉及的液压挖土机的液压系统的结构例的概要图，与图20相同，分别以双重线、实线、虚线及点线表示机械动力系统、高压液压管路、先导管路及电力驱动/控制系统。

控制器30接收动臂角度传感器S1、压力传感器17A、动臂缸压力传感器18a、吐出压力传感器18b等的输出，根据需要对调节器13L、13R及逆变器27输出控制信号。这是为了减少主泵12L、12R的吐出量且开始基于电动发电机25的发电。

在此，参考图22对控制器30所具有的转用可否判定部300及发电控制部301的详细内容进行说明。

图22是表示通过转用可否判定部300判定为能够将利用于驱动主泵12的发动机11的输出的一部分转用于电动发电机25的驱动时的液压挖土机的状态（以下，称为“需控制状态”）的例子的概要图，与图4对应。

第6实施例中，需控制状态例如设定为端部附属装置存在于上部作业区域UWR内时的液压挖土机的状态。

转用可否判定部300判定能否将利用于驱动主泵12的发动机11的输出的一部分转用于电动发电机25的驱动。

具体而言，当判断为动臂角度α达到阈值α_TH以上而铲斗6进入上部作业区域UWR内时，转用可否判定部300判定为能够将利用于驱动主泵12的发动机11的输出的一部分转用于电动发电机25的驱动。这是因为，通过主泵12的马力的降低即主泵12的吐出量的减少，即便使难以观察的铲斗6的动作迟缓也不会使操作者感到压力。

另外，转用可否判定部300可根据检测动臂4上升到预定状态（检测动臂4的靠近）的非接触式传感器等的输出，取得端部附属装置的大致位置，从而判断铲斗6是否已进入上部作业区域UWR内。

发电控制部301控制基于利用发动机11的输出的电动发电机25的发电。

具体而言，通过转用可否判定部300判定为能够将利用于驱动主泵12的发动机11的输出的一部分转用于电动发电机25的驱动时，发电控制部301将利用于驱动主泵12的发动机11的输出的一部分转用于电动发电机25的驱动。

更具体而言，发电控制部301对调节器13L、13R输出控制信号，对调节器13L、13R进行调节来减少主泵12L、12R的吐出量。这是为了降低主泵12L、12R的马力。

另外，发电控制部301对逆变器27输出控制信号，开始基于电动发电机25的发电。这是为了利用通过降低主泵12L、12R的马力而产生的能够转用的发动机输出来执行发电。

在此，参考图23对控制器30将利用于驱动主泵12L、12R的发动机11的输出的一部分转用于电动发电机25的驱动来开始发电的处理（以下，称为“发电开始判断处理”）进行说明。另外，图23是表示发电开始判断处理的流程的流程图，控制器30以预定周期反复执行该发电开始判断处理，直至通过发电控制部301开始基于电动发电机25的发电。

首先，控制器30通过转用可否判定部300根据由动臂角度传感器S1检测出的动臂角度α的值判定动臂角度α是否为预定值α_TH以上（步骤ST61）。由此，能够判定附属装置是否存在于上部作业区域UWR内，还能够判定铲斗6是否存在于上部作业区域UWR内。

判定为铲斗6不存在于上部作业区域UWR内时，即动臂角度α小于阈值α_TH时（步骤ST61的否），控制器30不开始基于电动发电机25的发电就结束此次的发电开始判断处理。

另一方面，判定为铲斗6存在于上部作业区域UWR内时，即动臂角度α为阈值α_TH以上时（步骤ST61的是），控制器30判定回转机构2是否处于停止状态（步骤ST62）。具体而言，控制器30根据压力传感器17的检测值检测回转操作杆（未图示）的操纵杆操作量，从而判定回转机构2是否处于停止状态。

判定为回转机构2不处于停止状态（上部回转体3在回转）时（步骤ST62的否），控制器30不开始基于电动发电机25的发电就结束此次的发电开始判断处理。

另一方面，判定为回转机构2处于停止状态（上部回转体3未回转）时（步骤ST62的是），控制器30为了降低主泵12的马力而减少主泵12的吐出量（步骤ST63）。具体而言，控制器30通过发电控制部301对调节器13输出控制信号，对调节器13进行调节，从而减少主泵12的吐出量。

之后，控制器30通过发电控制部301对逆变器27输出控制信号，开始基于电动发电机25的发电（步骤ST64）。其中，已进行发电运行时，在步骤ST64中进一步增加基于电动发电机25的发电输出。

如此，通过转用可否判定部300判定为能够转用时，控制器30减少主泵12的吐出量，使利用于驱动主泵12的发动机11的输出的一部分能够转用于电动发电机25的驱动，并开始基于电动发电机25的发电。

另外，即使是通过转用可否判定部300判定为能够转用的情况，当判定为回转机构2不处于停止状态（上部回转体3在回转）时，控制器30不开始发电就结束发电开始判断处理。这是为了防止使上部回转体3回转的同时使动臂4上升时，铲斗6刚进入上部作业区域UWR内就使上部回转体3的回转速度下降而使操作者感到不协调。同样，判定为行驶用液压马达20L、20R或代替铲斗6而安装的其他端部附属装置（例如为破碎器等）处于动作状态时，控制器30也可以不开始发电就结束发电开始判断处理。具体而言，即使通过转用可否判定部300判定为能够转用的情况下，当判定为处于行驶状态时，控制器30也可以不开始发电就结束发电开始判断处理。

图24是表示控制器30将利用于驱动主泵12的发动机输出的一部分转用于电动发电机25的驱动时的动臂角度α、吐出流量Q、电动发电机输出P及斗杆角度β（自完全收回斗杆5的状态的张开角度）的时间推移的图。另外，图24中，假设液压挖土机的操作者进行使动臂4上升且张开斗杆5的复合操作，并假设动臂操作杆（未图示）及斗杆操作杆16A各自的操纵杆操作量为恒定。另外，假设吐出流量Q同时表示主泵12L、12R各自的吐出流量（即，主泵12L、12R的吐出流量遵循相同的趋势）。

图24（A）的实线表示在以吐出量减少/发电状态控制的情况及未以吐出量减少/发电状态控制的情况下共同的动臂角度α的变化。

图24（B）的实线表示在以吐出量减少/发电状态控制的情况下的主泵12的吐出流量Q的变化，虚线表示在未以吐出量减少/发电状态控制时的主泵12的吐出流量Q的变化。吐出流量Q1为正常状态下的吐出流量，在第6实施例中为最大吐出流量。另外，吐出流量Q2为吐出量减少/发电状态下的吐出流量。

图24（C）的实线表示在以吐出量减少/发电状态控制的情况下的电动发电机输出P的变化，虚线表示在未以吐出量减少/发电状态控制的情况下的电动发电机输出P的变化。

图24（D）的实线表示在以吐出量减少/发电状态控制的情况下的斗杆角度β的变化，虚线表示在未以吐出量减少/发电状态控制的情况下的斗杆角度β的变化。

在时刻0的时点，动臂角度α达到小于阈值α_TH的角度，液压挖土机呈使动臂4下降的状态。之后，动臂角度α在时刻t1达到阈值α_TH以上，转用可否判定部300判定为附属装置已进入上部作业区域UWR内。由此，判定为铲斗6已进入上部作业区域UWR内。

此时，吐出流量Q从正常状态下的吐出流量Q1开始减少，达到吐出量减少/发电状态下的吐出流量Q2。其结果，斗杆角度β的增大（张开）速度在大约经过时刻t1时减少。

另外，电动发电机输出P从正常状态下的零值开始向发电方向增加，达到吐出量减少/发电状态下的发电输出P1。另外，本实施例中，将发电方向设为负方向，将辅助方向设为正方向。其他实施例中也相同。

这是因为，在时刻t1，控制器30通过转用可否判定部300判定为能够将利用于驱动主泵12的发动机11的输出的一部分转用于电动发电机25的驱动，通过发电控制部301减少主泵12的吐出量且开始基于电动发电机25的发电。

具体而言，这是因为转用可否判定部300判定为动臂角度α为阈值α_TH以上。并且是因为，通过发电控制部301对调节器13输出控制信号，对调节器13进行调节来减少主泵12的吐出量，而且是因为通过对逆变器27输出控制信号来开始基于电动发电机25的发电。

另外，未以吐出量减少/发电状态控制的情况下，在时刻t1，主泵12的吐出流量Q没有任何变化，持续吐出最大吐出量即Q1。其结果，斗杆角度β以与在时刻0至t1之间移动的角速度相同的角速度持续上升。另外，电动发电机输出P也没有任何变化，在零值的状态下推移。

另外，图24（A）～图24（D）中以实线表示的推移还能够适用于使动臂4上升且收回斗杆5的复合操作。此时，斗杆角度β（参考图24（D））的正负相反，增大（张开）速度替换为减少（收回）速度。

通过以上结构，第6实施例所涉及的液压挖土机中，端部附属装置存在于上部作业区域UWR内时，即动臂角度α为预定值α_TH以上时，减少主泵12的吐出量。其结果，第6实施例所涉及的液压挖土机能够抑制尽管无需斗杆5或铲斗6迅速动作但仍使斗杆5或铲斗6迅速动作而消耗的发动机输出。

另外，第6实施例所涉及的液压挖土机中，通过减少主泵12的吐出量来降低用于驱动主泵12的发动机11的负载，使发动机11的输出能够转用于电动发电机25的驱动，在此基础上开始基于电动发电机25的发电。其结果，第6实施例所涉及的液压挖土机能够通过利用被浪费的发动机输出进行发电来改善能源效率。如此，第6实施例所涉及的液压挖土机能够通过控制发电时期来改善能源效率。

另外，即使是动臂角度α为预定值α_TH以上的情况下，当上部回转体3在回转时，第6实施例所涉及的液压挖土机也禁止从正常状态向吐出量减少/发电状态的切换。其结果，能够防止如下现象，即由于使上部回转体3回转的同时使动臂4上升，当斗杆5或铲斗6刚进入上部作业区域UWR内就使上部回转体3的回转速度下降而使操作者感到不协调。

另外，第6实施例所涉及的液压挖土机中，从正常状态切换为吐出量减少/发电状态之后，即使是斗杆5或铲斗6被操作时，也持续吐出量减少/发电状态。其结果，能够更长期抑制发动机输出的同时利用发动机输出的抑制量执行发电，并能够进一步改善能源效率。

另外，第6实施例所涉及的液压挖土机能够通过基于动臂4的上升角度的附属装置状态的判定推断铲斗6的大致位置，并判定铲斗6是否存在于上部作业区域UWR内。其结果，能够通过简单的装置结构实现上述效果。

另外，第6实施例中示出了利用动臂角度传感器S1作为动臂操作状态检测部的例子，但也可利用动臂缸压力传感器18a（参考图20）作为动臂操作状态检测部。若动臂4上升则附属装置的重心发生变化，由此动臂缸压力传感器18a（参考图20）的压力检测值也发生变化。因此，通过对动臂缸7的压力设置阈值而能够判定动臂4是否被抬起至预先设定的角度以上，进一步能够判定附属装置是否存在于上部作业区域UWR内。由此，还能够取得铲斗6的大致位置，还能够判定铲斗6是否存在于上部作业区域UWR内。

另外，动臂缸压力传感器18a（参考图20）的压力上升时，主泵12的吐出压力也上升，因此可利用吐出压力传感器18b（参考图20）作为动臂操作状态检测部，判定动臂4是否被抬起至预先设定的角度以上。

而且，还可利用检测动臂缸7的冲程量的传感器作为动臂操作状态检测部来判定动臂4是否抬起至预先设定的角度以上。

另外，第6实施例所涉及的液压挖土机通过对调节器13进行调节来减少主泵12的吐出量，因此能够简单且可靠地改善吐出量减少/发电状态下的液压挖土机的能源效率。

实施例7

接着，参考图25对第7实施例所涉及的混合式挖土机中的发电开始判断处理的流程进行说明。另外，第7实施例所涉及的混合式挖土机的驱动系统与图18所示的第5实施例所涉及的混合式挖土机的驱动系统相同。

混合式挖土机中的发电开始判断处理与回转机构2是否为停止无关地减少主泵12的吐出量且开始基于电动发电机25的发电，在这一点上与液压挖土机中的发电开始判断处理不同。这是因为，回转机构2通过回转用电动机构回转，不受因主泵12的吐出量的减少而产生的影响。

首先，控制器30通过转用可否判定部300根据由动臂角度传感器S1检测出的动臂角度α的值判定动臂角度α是否为预定值α_TH以上（步骤ST71）。由此，能够判定附属装置是否存在于上部作业区域UWR内，并能够判定铲斗6是否存在于上部作业区域UWR内。

动臂角度α小于预定值α_TH时（步骤ST71的否），控制器30不会通过发电控制部301将混合式挖土机的状态从正常状态切换为吐出量减少/发电状态就结束此次的发电开始判断处理。

另一方面，动臂角度α为预定值α_TH以上时（步骤ST71的是），控制器30通过发电控制部301减少主泵12的吐出量（步骤ST72）并开始基于电动发电机25的发电（步骤ST73）。

如此，控制器30通过减少主泵12的吐出量，抑制尽管无需斗杆5或铲斗6的迅速动作但仍使斗杆5或铲斗6迅速动作而消耗的发动机输出，能够转用发动机输出的抑制量来执行发电。

通过以上结构，第7实施例所涉及的混合式挖土机能够实现与第6实施例所涉及的液压挖土机所具有的效果相同的效果。

另外，第6及第7实施例中，示出了通过发电控制部301开始基于电动发电机25的发电运行的事例，但是在进入上部作业区域UWR之前已进行发电运行时，在进入上部作业区域UWR之后进一步增加基于电动发电机25的发电输出。由此，能够降低主泵12的马力来有效地进行基于电动发电机25的发电运行。

以上，对本发明的优选实施例进行了详细说明，但本发明并不局限于上述实施例，在不脱离本发明的范围内能够对上述实施例加以各种变形及置换。

例如，上述实施例中，动作状态切换部301也可根据需要对发动机11及调节器13L、13R双方输出控制信号。这是为了通过降低发动机11的转速且对调节器13L、13R进行调节来减少主泵12L、12R的吐出量，从而使铲斗6的动作变慢。

另外，上述实施例中，坐标点MP设定于与铲斗6相对斗杆5的连结点对应的坐标点，但是也可设定于该连结点以外的坐标点（例如为与铲斗6的前端对应的坐标点）。

另外，上述实施例中，动作状态切换部301以两阶段切换主泵12的吐出量或以两阶段切换发动机11的发动机转速，但也可设为进行三阶段以上的切换。

另外，上述实施例中，发电控制部301分别以两阶段切换主泵12的吐出流量及基于电动发电机25的发电输出，但也可设为进行三阶段以上的切换。

另外，本申请主张分别基于2011年3月8日申请的日本专利申请2011-050790号、2011年3月24日申请的日本专利申请2011-066732号及2011年4月22日申请的日本专利申请2011-096414号的优先权，该各个日本申请的全部内容通过参考援用于本申请中。

符号说明

1-下部行驶体，2-回转机构，3-上部回转体，4-动臂，5-斗杆，6-铲斗，7-动臂缸，8-斗杆缸，9-铲斗缸，10-驾驶室，11-发动机，12、12L、12R-主泵，13、13L、13R-调节器，14-先导泵，15-控制阀，16-操作装置，16A-斗杆操作杆，17、17A-压力传感器，18a-动臂缸压力传感器，18b-吐出压力传感器，19-电磁切换阀，20L、20R-行驶用液压马达，21-回转用液压马达，25-电动发电机，26-变速器，27-逆变器，28-蓄电系统，30-控制器，35-逆变器，36-回转变速器，37-回转用电动发电机，38-分解器，39-机械制动器，40L、40R-中间旁通管路，150～158-流量控制阀，300-附属装置状态判定部、转用可否判定部，301-动作状态切换部、发电控制部，S1-动臂角度传感器，S2-斗杆角度传感器。

Claims

1.一种挖土机，其具备：

下部行驶体；

上部回转体，回转自如地搭载在所述下部行驶体上；

驾驶室，设置于所述上部回转体，具有操作者就坐的坐席；

主泵；

前方工作设备，包含通过由所述主泵吐出的压力液驱动的动臂、斗杆及端部附属装置；

行驶用液压马达，由所述主泵吐出的压力液驱动；

前方工作设备状态检测部，检测所述前方工作设备的状态；

附属装置状态判定部，根据所述前方工作设备状态检测部的检测值判定所述端部附属装置是否存在于预定的比所述驾驶室靠上方的上部作业区域内；及

动作状态切换部，切换该挖土机的动作状态，

所述挖土机的特征在于，

通过所述附属装置状态判定部判定为所述端部附属装置在所述预定的上部作业区域内、且判定为所述行驶用液压马达不动作时，所述动作状态切换部通过降低所述主泵的马力来使所述端部附属装置的动作迟缓。

2.根据权利要求1所述的挖土机，其特征在于，

所述主泵通过发动机驱动，

所述动作状态切换部通过降低发动机转速来降低所述主泵的马力。

3.根据权利要求1所述的挖土机，其特征在于，

所述主泵为斜板式可变容量型液压泵，

所述动作状态切换部通过对调节器进行调节来降低所述主泵的马力。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的挖土机，其特征在于，

该挖土机还具备能够选择性地抑制从所述主泵供给至所述斗杆的压力液的量的切换阀，

所述动作状态切换部通过利用所述切换阀抑制从所述主泵供给至所述斗杆的压力液的量而使所述端部附属装置的动作迟缓。

5.根据权利要求1～3中的任一项所述的挖土机，其特征在于，

所述前方工作设备状态检测部为动臂操作状态检测部，

所述预定的上部作业区域利用所述动臂的转动角度设定。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的挖土机，其特征在于，

在所述动臂的角度最大或接近最大时，所述附属装置状态判定部判定为所述动臂存在于所述上部作业区域，

所述动作状态切换部在将所述斗杆维持为能够在整个区域转动的状态下降低所述主泵的马力。

7.根据权利要求1～3中任一项所述的挖土机，其特征在于，

与距驾驶室的距离无关地，只要进入所述上部作业区域，所述动作状态切换部就降低所述主泵的马力。

8.根据权利要求1所述的挖土机，其特征在于，

所述主泵通过发动机驱动，

所述挖土机具备通过发动机驱动的电动发电机，

所述附属装置状态判定部根据所述前方工作设备的状态，判定是否能够将用于驱动所述主泵的所述发动机的输出的一部分转用于所述电动发电机的驱动，

所述动作状态切换部将用于驱动所述主泵的所述发动机的输出的一部分转用于所述电动发电机的驱动。

9.根据权利要求8所述的挖土机，其特征在于，

在判定为能够将用于驱动所述主泵的所述发动机的输出的一部分转用于所述电动发电机的驱动时，所述动作状态切换部降低所述主泵的马力，开始基于所述电动发电机的发电。

10.根据权利要求8或9所述的挖土机，其特征在于，

所述前方工作设备状态检测部为动臂操作状态检测部，

在所述动臂操作状态检测部检测出的所述动臂的上升角度为阈值以上时，所述附属装置状态判定部判定为能够将用于驱动所述主泵的所述发动机的输出的一部分转用于所述电动发电机的驱动。

11.根据权利要求8或9所述的挖土机，其特征在于，

在判断为所述端部附属装置在预定的上部作业区域内时，所述附属装置状态判定部判定为能够将用于驱动所述主泵的所述发动机的输出的一部分转用于所述电动发电机的驱动。