CN111511993A

CN111511993A - 挖土机

Info

Publication number: CN111511993A
Application number: CN201780097670.1A
Authority: CN
Inventors: 吴春男
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2020-08-07
Anticipated expiration: 2037-12-12
Also published as: WO2019116451A1; US20200299933A1; EP3725959A1; KR102460502B1; EP3725959A4; US11572676B2; CN111511993B; EP3725959B1; KR20200090804A

Abstract

本发明的实施例所涉及的挖土机具有：下部行走体(1)；上部回转体(3)，搭载于下部行走体(1)；挖掘附属装置，安装于上部回转体(3)；姿势检测装置(M1)，检测挖掘附属装置的姿势；缸压传感器(S1)，检测与由挖掘负荷引起的上部回转体(3)的不稳定状态相关的信息；及控制器(30)，校正挖掘附属装置的姿势。控制器(30)以如下方式构成，即，当根据姿势检测装置(M1)及缸压传感器(S1)的输出判定为深挖掘中的挖掘负荷大于规定值时，打开构成挖掘附属装置的斗杆(5)或铲斗(6)。

Description

挖土机

技术领域

本公开涉及一种能够检测挖掘附属装置的姿势的挖土机。

背景技术

已知有无需在动臂、斗杆及铲斗等工作要件中安装荷载检测器而从工作要件的位置及姿势求出挖掘反作用力，由此能够判定挖掘动作中有无产生过负荷，并控制工作要件的动作的挖土机(参考专利文献1。)。

当计算出的挖掘反作用力大于预先设定的上限值时，该挖土机在挖掘动作的中途自动提升动臂而使挖掘深度变浅以减少挖掘反作用力，由此防止挖掘动作在中途停止。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-252338号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

然而，若在进行深挖掘时提升动臂而使挖掘深度变浅，则反而会导致增大挖掘反作用力。关于这一点，专利文献1的挖土机只要计算出的挖掘反作用力大于预先设定的上限值则与进行深挖掘还是进行常规挖掘无关地使动臂上升。因此，可能会在进行深挖掘时欲减少挖掘反作用力而反而导致增大挖掘反作用力，并导致无法继续进行深挖掘而降低工作效率。

鉴于上述情况，希望提供一种在进行深挖掘时能够更适当地控制挖掘附属装置的挖土机。

用于解决技术课题的手段

本发明的实施例所涉及的挖土机具有：下部行走体；上部回转体，搭载于所述下部行走体；挖掘附属装置，安装于所述上部回转体；姿势检测装置，检测所述挖掘附属装置的姿势；不稳定状态检测装置，检测与由挖掘负荷引起的所述上部回转体的不稳定状态相关的信息；及控制装置，校正所述挖掘附属装置的姿势，所述控制装置以如下方式构成，即，当根据所述姿势检测装置及所述不稳定状态检测装置的输出判定为深挖掘中的挖掘负荷大于规定值时，打开构成所述挖掘附属装置的斗杆或铲斗。

发明效果

根据上述机构，提供一种在进行深挖掘时能够更适当地控制挖掘附属装置的挖土机。

附图说明

图1是本发明的实施例所涉及的挖土机的侧视图。

图2是表示与图1的挖土机的挖掘附属装置关联的各种物理量的挖土机的侧视图。

图3是表示搭载于图1的挖土机的基本系统的结构例的图。

图4是表示搭载于图1的挖土机的挖掘控制系统的结构例的图。

图5是表示挖掘附属装置的姿势的变化的挖土机的侧视图。

图6是判定处理的流程图。

图7是表示计算处理的流程的一例的流程图。

图8是表示计算处理的流程的另一例的流程图。

图9是表示进行斗杆闭合操作及动臂提升操作的复合操作时的铲斗角度及挖掘反作用力随时间的变化的图。

具体实施方式

最初，参考图1对作为本发明的实施例所涉及的施工机械的挖土机(挖掘机)进行说明。图1是本发明的实施例所涉及的挖土机的侧视图。在图1所示的挖土机的下部行走体1上上部回转体3经由回转机构2能够回转地搭载。在上部回转体3中安装有动臂4。在动臂4的前端安装有斗杆5，在斗杆5的前端安装有铲斗6。作为工作要件的动臂4、斗杆5及铲斗6构成附属装置的一例即挖掘附属装置。动臂4、斗杆5及铲斗6分别由动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9液压驱动。在上部回转体3中设置有驾驶室10，且搭载有发动机11等动力源。

在挖掘附属装置中安装有姿势检测装置M1。姿势检测装置M1为检测挖掘附属装置的姿势的装置。在本实施例中，姿势检测装置M1包含动臂角度传感器M1a、斗杆角度传感器M1b及铲斗角度传感器M1c。

动臂角度传感器M1a为获取动臂角度的传感器，例如包含检测动臂脚销的旋转角度的旋转角度传感器、检测动臂缸7的行程量的行程传感器及检测动臂4的倾斜角度的倾斜(加速度)传感器等。动臂角度传感器M1a可以是由陀螺仪传感器与加速度传感器的组合构成的惯性测量装置。关于斗杆角度传感器M1b及铲斗角度传感器M1c也相同。

图2是表示与挖掘附属装置关联的各种物理量的挖土机的侧视图。动臂角度传感器M1a例如获取动臂角度(θ1)。动臂角度(θ1)为在XZ平面上连结动臂脚销位置P1与斗杆连结销位置P2的线段P1-P2相对于水平线的角度。斗杆角度传感器M1b例如获取斗杆角度(θ2)。斗杆角度(θ2)为在XZ平面上连结斗杆连结销位置P2与铲斗连结销位置P3的线段P2-P3相对于水平线的角度。铲斗角度传感器M1c例如获取铲斗角度(θ3)。铲斗角度(θ3)为在XZ平面上连结铲斗连结销位置P3与铲斗铲尖位置P4的线段P3-P4相对于水平线的角度。

接着，参考图3对挖土机的基本系统进行说明。挖土机的基本系统主要包含发动机11、主泵14、先导泵15、控制阀17、操作装置26、控制器30及发动机控制装置74等。

发动机11为挖土机的驱动源，例如为以维持规定转速的方式进行动作的柴油引擎。发动机11的输出轴与主泵14及先导泵15的输入轴连接。

主泵14为将工作油经由工作油管路16供给至控制阀17的液压泵，例如为斜板式可变容量型液压泵。在斜板式可变容量型液压泵中，根据斜板倾斜角的变化而确定排量的活塞的行程长度发生变化并且每旋转一周的排出流量发生变化。斜板倾斜角由调节器14a控制。调节器14a根据来自控制器30的控制电流的变化而改变斜板倾斜角。例如，调节器14a根据控制电流的增加而加大斜板倾斜角以增大主泵14的排出流量。或者，调节器14a根据控制电流的减少而减小斜板倾斜角以减少主泵14的排出流量。排出压力传感器14b检测主泵14的排出压力。油温传感器14c检测主泵14吸入的工作油的温度。

先导泵15为用于将工作油经由先导管路25供给至操作装置26等各种液压控制机械的液压泵，例如为固定容量型液压泵。

控制阀17为控制与液压致动器相关的工作油的流动的流量控制阀组。控制阀17根据与操作装置26的操作方向及操作量对应的先导压的变化，将从主泵14通过工作油管路16接收的工作油选择性地供给至1个或多个液压致动器。液压致动器例如包含动臂缸7、斗杆缸8、铲斗缸9、左行走用液压马达1A、右行走用液压马达1B及回转用液压马达2A等。

操作装置26为操作人员为了操作液压致动器而使用的装置，且包含操纵杆26A、操纵杆26B及踏板26C等。操作装置26经由先导管路25从先导泵15接收工作油的供给而生成先导压。而且，通过先导管路25a使该先导压作用于所对应的流量控制阀的先导端口。先导压根据操作装置26的操作方向及操作量而发生变化。也可以对操作装置26进行远程操作。在该情况下，操作装置26根据通过无线通信接收的与操作方向及操作量相关的信息而生成先导压。

控制器30为用于控制挖土机的控制装置。在本实施例中，控制器30由具备CPU、RAM及ROM等的计算机构成。控制器30的CPU将与各种功能对应的程序从ROM读取并载至RAM来执行，由此实现分别与这些程序对应的功能。

例如，控制器30实现控制主泵14的排出流量的功能。具体而言，控制器30根据负控阀的负控压改变对调节器14a的控制电流，并经由调节器14a控制主泵14的排出流量。

发动机控制装置74为控制发动机11的装置。发动机控制装置74例如以实现经由输入装置设定的发动机转速的方式控制燃料喷射量等。

动作模式切换转盘75为用于切换挖土机的动作模式的转盘，且设置于驾驶室10内。在本实施例中，操作人员能够切换M(手动)模式及SA(半自动)模式。控制器30例如根据动作模式切换转盘75的输出来切换挖土机的动作模式。图3表示通过动作模式切换转盘75选择了SA模式的状态。

M模式为根据基于操作人员对操作装置26的操作输入的内容而使挖土机动作的模式。例如为根据基于操作人员对操作装置26的操作输入的内容而使动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9等动作的模式。SA模式为当满足规定条件时与对操作装置26的操作输入的内容无关地使挖土机自动动作的模式。例如为当满足规定条件时与对操作装置26的操作输入的内容无关地使动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9等自动动作的模式。动作模式切换转盘75也可以构成为能够切换3个以上的动作模式。

显示装置40为显示各种信息的装置，且配置于驾驶室10内的驾驶座附近。在本实施例中，显示装置40具有图像显示部41及输入部42。操作人员利用输入部42能够将信息或命令输入至控制器30。并且，观察图像显示部41而能够掌握挖土机的驾驶状况或控制信息。显示装置40经由CAN等通信网络与控制器30连接。但是，显示装置40也可以经由专用线与控制器30连接。

显示装置40从蓄电池70接收电力的供给而进行动作。蓄电池70通过交流发电机11a发电的电力而得到充电。蓄电池70的电力除了控制器30及显示装置40以外也供给至挖土机的电气安装件72等。发动机11的启动装置11b通过来自蓄电池70的电力驱动而启动发动机11。

发动机11由发动机控制装置74控制。发动机控制装置74将表示发动机11的状态的各种数据(例如，表示通过水温传感器11c检测的冷却水温(物理量)的数据)发送至控制器30。控制器30在临时存储部(存储器)30a存储这些数据，并根据需要能够发送至显示装置40。关于表示调节器14a输出的斜板倾斜角的数据、表示排出压力传感器14b输出的主泵14的排出压力的数据、表示油温传感器14c输出的工作油温度的数据及表示先导压传感器15a、15b输出的先导压的数据等也相同。

缸压传感器S1为检测与由挖掘负荷引起的上部回转体3的不稳定状态相关的信息的不稳定状态检测装置的一例，检测液压缸的缸压，并对控制器30输出检测数据。上部回转体3的不稳定状态例如包含上部回转体3的后端容易翘起的状态。缸压例如包含动臂缸压、斗杆缸压及铲斗缸压。在本实施例中，缸压传感器S1包含缸压传感器S11～S16。具体而言，缸压传感器S11检测动臂缸7的底侧油室中的工作油的压力即动臂底压。并且，缸压传感器S12检测动臂缸7的杆侧油室中的工作油的压力即动臂杆压。同样地，缸压传感器S13检测斗杆底压，缸压传感器S14检测斗杆杆压，缸压传感器S15检测铲斗底压，缸压传感器S16检测铲斗杆压。动臂缸压包含动臂杆压及动臂底压。斗杆缸压包含斗杆杆压及斗杆底压。铲斗缸压包含铲斗杆压及铲斗底压。

控制阀E1为根据来自控制器30的命令而进行动作的阀。在本实施例中，控制阀E1用于与对操作装置26的操作输入的内容无关地使规定的液压缸的流量控制阀强制动作。

图4是表示搭载于图1的挖土机的挖掘控制系统的结构例的图。挖掘控制系统主要由姿势检测装置M1、缸压传感器S1、控制器30及控制阀E1构成。控制器30包含判定部31。

判定部31为判定是否需校正挖掘中的挖掘附属装置的姿势的功能要件。例如，当判定为会导致挖掘负荷变得过大时，判定部31判定为需校正挖掘中的挖掘附属装置的姿势。

在本实施例中，判定部31根据缸压传感器S1的输出导出挖掘负荷并进行记录。并且，导出与姿势检测装置M1检测到的挖掘附属装置的姿势对应的空挖掘负荷。而且，判定部31从挖掘负荷减去空挖掘负荷而计算净挖掘负荷，并根据净挖掘负荷判定是否需校正挖掘附属装置的姿势。判定部31在导出空挖掘负荷时还可以考虑不稳定状态检测装置的另一例即车身倾斜传感器S2检测到的上部回转体3的倾斜。车身倾斜传感器S2例如由加速度传感器、陀螺仪传感器及惯性测量装置等构成。

“挖掘”表示一边使挖掘附属装置与沙土等挖掘对象接触一边使挖掘附属装置动作，“空挖掘”表示使挖掘附属装置不与任何地上物接触而使挖掘附属装置动作。

“挖掘负荷”表示一边与挖掘对象接触一边使挖掘附属装置动作时的负荷，“空挖掘负荷”表示不与任何地上物接触而使挖掘附属装置动作时的负荷。“挖掘负荷”也被称为“挖掘阻力”。

“挖掘负荷”、“空挖掘负荷”及“净挖掘负荷”分别以缸压、缸推力、挖掘转矩(挖掘力的力矩)及挖掘反作用力等任意物理量来表示。例如，作为净挖掘负荷的净缸压以从作为挖掘负荷的缸压减去作为空挖掘负荷的空挖掘缸压的值来表示。关于利用缸推力、挖掘转矩(挖掘力的力矩)及挖掘反作用力等的情况也相同。

作为缸压，例如可利用缸压传感器S1的检测值。缸压传感器S1的检测值例如为缸压传感器S11～S16检测的动臂底压(P11)、动臂杆压(P12)、斗杆底压(P13)、斗杆杆压(P14)、铲斗底压(P15)及铲斗杆压(P16)。

缸推力例如根据缸压及在缸内滑动的活塞的受压面积计算。例如，如图2所示，动臂缸推力(f1)以动臂底压(P11)与动臂底侧油室中的活塞的受压面积(A11)的乘积(P11×A11)即缸伸长力和动臂杆压(P12)与动臂杆侧油室中的活塞的受压面积(A12)的乘积(P12×A12)即缸收缩力之差(P11×A11-P12×A12)来表示。关于斗杆缸推力(f2)及铲斗缸推力(f3)也相同。

挖掘转矩例如根据挖掘附属装置的姿势及缸推力计算。例如，如图2所示，铲斗挖掘转矩(τ3)的大小以对铲斗缸推力(f3)的大小乘以该铲斗缸推力(f3)的作用线与铲斗连结销位置P3的距离G3的值来表示。距离G3为铲斗角度(θ3)的函数，是链路增益的一例。关于动臂挖掘转矩(τ1)及斗杆挖掘转矩(τ2)也相同。

挖掘反作用力例如根据挖掘附属装置的姿势及挖掘负荷计算。例如，挖掘反作用力F根据将表示挖掘附属装置的姿势的物理量设为自变量的函数(结构函数)及将表示挖掘负荷的物理量设为自变量的函数计算。具体而言，如图2所示，挖掘反作用力F作为如下函数的乘积来计算：将动臂角度(θ1)、斗杆角度(θ2)及铲斗角度(θ3)设为自变量的结构函数；将动臂挖掘转矩(τ1)、斗杆挖掘转矩(τ2)及铲斗挖掘转矩(τ3)设为自变量的函数。将动臂挖掘转矩(τ1)、斗杆挖掘转矩(τ2)及铲斗挖掘转矩(τ3)设为自变量的函数也可以是将动臂缸推力(f1)、斗杆缸推力(f2)及铲斗缸推力(f3)设为自变量的函数。

将动臂角度(θ1)、斗杆角度(θ2)及铲斗角度(θ3)设为自变量的函数可以是基于力平衡式的函数，也可以是基于雅可比行列式的函数，还可以是基于虚功原理的函数。

如此，挖掘负荷根据各种传感器的当前的检测值导出。例如，缸压传感器S1的检测值也可以直接用作挖掘负荷。或者，根据缸压传感器S1的检测值计算出的缸推力也可以用作挖掘负荷。或者，由根据缸压传感器S1的检测值计算出的缸推力及根据姿势检测装置M1的检测值导出的挖掘附属装置的姿势计算出的挖掘转矩也可以用作挖掘负荷。关于挖掘反作用力也相同。

另一方面，空挖掘负荷也可以与挖掘附属装置的姿势建立对应关系并预先存储。例如也可以利用与动臂角度(θ1)、斗杆角度(θ2)及铲斗角度(θ3)的组合建立对应关系并能够参考地存储作为空挖掘负荷的空挖掘缸压的空挖掘缸压表。或者，也可以利用与动臂角度(θ1)、斗杆角度(θ2)及铲斗角度(θ3)的组合建立对应关系并能够参考地存储作为空挖掘负荷的空挖掘缸推力的空挖掘缸推力表。关于空挖掘转矩表及空挖掘反作用力表等也相同。空挖掘缸压表、空挖掘缸推力表、空挖掘转矩表及空挖掘反作用力表等例如也可以根据通过实际的挖土机进行空挖掘时获取的数据而生成，并预先存储于控制器30的ROM等。或者，也可以根据挖土机模拟器等模拟器装置导出的模拟结果而生成。并且，也可以代替参考表使用基于多元回归分析的多元回归公式等计算式。当使用多元回归公式时，空挖掘负荷例如根据当前的动臂角度(θ1)、斗杆角度(θ2)及铲斗角度(θ3)的组合而被实时计算。

并且，空挖掘缸压表、空挖掘缸推力表、空挖掘转矩表及空挖掘反作用力表也可以按高速、中速及低速等挖掘附属装置的每个动作速度准备。并且，也可以按斗杆闭合时、斗杆打开时、动臂提升时及动臂下降时等挖掘附属装置的每个动作内容准备。

当当前的净挖掘负荷成为规定值(规定负荷)以上时，判定部31判定为会导致挖掘负荷变得过大。例如，当作为净挖掘负荷的净缸压成为规定的缸压以上时，判定部31判定为会导致作为挖掘负荷的缸压变得过大。规定的缸压可以是根据挖掘附属装置的姿势的变化而发生变化的变动值，也可以是不会根据挖掘附属装置姿势的变化而发生变化的固定值。

而且，在动作模式为SA(半自动)模式时判定为会导致挖掘负荷变得过大的情况下，判定部31判定为需校正挖掘中的挖掘附属装置的姿势，并对控制阀E1输出命令。

与对操作装置26的操作输入的内容无关地，接收了来自判定部31的命令的控制阀E1使与规定的液压缸相关的流量控制阀强制动作而强制伸缩规定的液压缸。在本实施例中，例如，即使在未操作动臂操纵杆的情况下，控制阀E1也通过使与动臂缸7相关的流量控制阀强制动作而强制伸长动臂缸7。其结果，通过强制提升动臂4，能够使挖掘深度变浅。或者，即使在未操作铲斗操纵杆的情况下，控制阀E1也可以通过使与铲斗缸9相关的流量控制阀强制动作而强制伸长铲斗缸9。在该情况下，通过强制闭合铲斗6，能够调整铲斗铲尖角度而使挖掘深度变浅。铲斗铲尖角度例如为相对于水平面的铲斗6的铲尖的角度。如此，控制阀E1通过强制伸缩动臂缸7及铲斗缸9中的至少一个，能够使挖掘深度变浅。

然而，若在进行深挖掘时强制提升动臂4或者闭合铲斗6而使挖掘深度变浅，则反而会导致增大挖掘反作用力。因此，判定部31使进行深挖掘时的挖掘附属装置的姿势的校正内容与进行常规挖掘时的如上述那样的校正内容不同。

例如，判定部31根据挖掘附属装置的姿势判定是在深挖掘中还是在常规挖掘中。判定部31也可以根据动臂4的姿势或根据动臂4的姿势及斗杆5的姿势判定是在深挖掘中还是在常规挖掘中。

在此，参考图5对常规挖掘与深挖掘的差异进行说明。图5是表示挖掘附属装置的姿势的变化的挖土机的侧视图。图5(A1)～图5(A3)表示进行了常规挖掘时的挖掘附属装置的姿势的变化，图5(B1)～图5(B3)表示进行了深挖掘时的挖掘附属装置的姿势的变化。

“常规挖掘”表示欲使挖土机向前转的挖掘反作用力的力矩不会大于使挖土机无法向前转的挖土机自重的力矩时的挖掘。典型地，如图5(A1)～图5(A3)所示，是挖掘深度D1小于规定深度(例如2米)的挖掘。挖掘深度例如表示下部行走体1相对于包含接触地面的水平面的挖掘反作用力的作用点的深度。另外，当挖掘反作用力的作用点高于水平面时，挖掘深度成为负值，且表示挖掘高度。

“深挖掘”表示会导致欲使挖土机向前转的挖掘反作用力的力矩大于使挖土机无法前转的挖土机自重的力矩时的挖掘。典型地，如图5(B1)～图5(B3)所示，是挖掘深度D2为规定深度(例如2米)以上的挖掘。与铲斗铲尖位置P4等工作部位的位置无关地，当动臂角度(θ1)小于规定值时，判定部31也可以判定为“深挖掘”。

判定部31例如根据先导压传感器15a、15b及缸压传感器S11～S16等的输出判定铲斗6是否与地面接触。这是为了判定是否在挖掘中。

而且，判定部31根据姿势检测装置M1的检测值导出铲斗铲尖位置P4，当铲斗铲尖位置P4的Z坐标的值为负值时，将该绝对值设为挖掘深度。而且，若该挖掘深度为规定深度以上，则判定为深挖掘，若该挖掘深度小于规定深度，则判定为常规挖掘。

然后，判定部31判定是否会导致挖掘负荷变得过大。而且，当判定为在常规挖掘中会导致挖掘负荷变得过大时，如上所述，判定部31使动臂缸7强制伸长而强制提升动臂4。

另一方面，当判定为在深挖掘中会导致挖掘负荷变得过大时，判定部31代替使动臂4强制上升，而使斗杆缸8强制收缩以强制打开斗杆5。或者，使铲斗缸9强制收缩而强制打开铲斗6。也可以同时打开斗杆5及铲斗6。这是为了减少挖掘反作用力，是因为，若在进行深挖掘时强制提升动臂4而使挖掘深度变浅，则反而会导致增大挖掘反作用力。

另外，判定部31也可以根据安装于上部回转体3的后端的车身倾斜传感器S2的输出判定在深挖掘中是否会导致挖掘负荷变得过大即是否会导致上部回转体3成为不稳定状态。这是因为，判定部31根据上部回转体3的倾斜能够判定是否会导致欲使挖土机前转的挖掘反作用力的力矩大于使挖土机无法向前转的挖土机自重的力矩。具体而言，例如，当根据车身倾斜传感器S2的输出检测到上部回转体3的后端开始翘起时，判定部31判定为会导致挖掘负荷变得过大即会导致上部回转体3成为不稳定状态。

并且，判定部31也可以在判定为会导致挖掘负荷变得过大之后，进行是常规挖掘还是深挖掘的判定。并且，也可以省略是否为挖掘中的判定。或者，也可以同时进行是否为挖掘中的判定、是常规挖掘还是深挖掘的判定及是否会导致挖掘负荷变得过大的判定。

接着，参考图6对控制器30判定基于斗杆闭合动作的挖掘中是否需要校正挖掘附属装置的姿势的处理(以下称为“判定处理”。)的流程进行说明。图6是判定处理的流程图。控制器30在动作模式设定为SA(半自动)模式时以规定的控制周期重复执行该判定处理。

最初，控制器30的判定部31获取与挖掘附属装置相关的数据(步骤ST1)。判定部31例如获取动臂角度(θ1)、斗杆角度(θ2)、铲斗角度(θ3)及缸压(P11～P16)等。

然后，判定部31执行与净挖掘负荷相关的计算处理并计算净挖掘负荷(步骤ST2)。关于计算处理的详细内容将在后面叙述。

然后，判定部31判定铲斗6是否与地面接触(步骤ST3)。这是为了判定是否为挖掘状态。判定部31例如根据先导压传感器15a、15b及缸压传感器S11～S16等的输出判定铲斗6是否与地面接触。例如，当斗杆闭合操作中的伸长侧油室中的工作油的压力即斗杆底压(P13)成为规定值以上时，判定为铲斗6与地面接触。根据先导压传感器15a、15b的输出判定是否进行斗杆闭合操作。

当判定为铲斗6与地面接触时(步骤ST3的“是”)，判定部31判定是否会导致挖掘负荷变得过大(步骤ST4)。例如，当通过计算处理计算出的净挖掘负荷为规定值(规定负荷)以上时，判定部31判定为会导致挖掘负荷变得过大。也可以根据车身倾斜传感器S2的输出判定在进行深挖掘中是否会导致挖掘负荷变得过大即是否会导致上部回转体3成为不稳定状态。并且，也可以以根据车身倾斜传感器S2的输出值变更规定负荷的方式构成。而且，当力向上部回转体3的配重翘起的方向作用而车身倾斜传感器S2的输出值的变动幅度成为规定的判定阈值以上时，判定部31也可以判定为会导致挖掘负荷变得过大。车身倾斜传感器S2的输出值的变动幅度例如为判定为铲斗6与地面接触时的车身倾斜传感器S2的输出值与当前的输出值之差。

并且，判定部31也可以根据判定为铲斗6与地面接触时的车身倾斜传感器S2的输出值来变更判定阈值。例如，即使在对工作部位施加相同的负荷的情况下，与在平地上向前方倾斜的同时继续进行工作的情况相比，在倾斜地面上向前方倾斜的同时继续进行工作时，挖土机更容易成为不稳定的状态。因此，希望根据上部回转体3的倾斜变更判定阈值。

当判定为会导致挖掘负荷变得过大时(步骤ST4的：“是”)，判定部31判定是常规挖掘还是深挖掘(步骤ST5)。判定部31例如根据姿势检测装置M1检测到的挖掘附属装置的姿势判定是常规挖掘还是深挖掘。具体而言，例如，当挖掘深度为规定深度以上时，判定部31判定为深挖掘，当小于规定深度时，判定部31判定为常规挖掘。

当判定为常规挖掘时(步骤ST5的常规挖掘)，判定部31判定为在常规挖掘中需要校正挖掘附属装置的姿势而执行常规挖掘时的调整处理(步骤ST6)。判定部31例如对控制阀E1输出命令，并通过使与动臂缸7相关的流量控制阀强制动作而强制伸长动臂缸7。其结果，与有无对动臂操纵杆的操作输入无关地，通过强制提升动臂4，能够使挖掘深度变浅。或者，判定部31也可以通过使与铲斗缸9相关的流量控制阀强制动作而强制伸长铲斗缸9。其结果，与有无对铲斗操纵杆的操作输入无关地，通过强制闭合铲斗6，能够使挖掘深度变浅。

当判定为深挖掘时(步骤ST5的深挖掘)，判定部31判定为在深挖掘中需要校正挖掘附属装置的姿势而执行深挖掘时的调整处理(步骤ST7)。判定部31例如对控制阀E1输出命令，并通过使与斗杆缸8相关的流量控制阀强制动作而强制收缩斗杆缸8。其结果，与有无对斗杆操纵杆的操作输入无关地，通过强制打开斗杆5，能够减少挖掘负荷。或者，判定部31也可以通过使与铲斗缸9相关的流量控制阀强制动作而强制收缩铲斗缸9。其结果，与有无对铲斗操纵杆的操作输入无关地，通过强制打开铲斗6，能够减少挖掘负荷。

当判定为铲斗6未与地面接触时(步骤ST3的“否”)或者判定为挖掘负荷不会变得过大时(步骤ST4的“否”)，判定部31无需执行调整处理而结束这次的判定处理。

在图6的例子中，判定部31在判定为铲斗6与地面接触之后判定是否会导致挖掘负荷变得过大，而且在判定为会导致挖掘负荷变得过大之后判定是常规挖掘还是深挖掘。然而，判定部31也可以在判定是常规挖掘还是深挖掘之后判定是否会导致挖掘负荷变得过大。并且，也可以省略铲斗6是否与地面接触的判定。

并且，判定部31判定是否会导致挖掘负荷变得过大，但也可以判定是否会导致挖掘负荷变得过小。

而且，即使在判定为会导致挖掘负荷变得过小的情况下，判定部31也可以判定为需要校正挖掘附属装置的姿势而执行调整处理。

例如，当判定为在常规挖掘中会导致挖掘负荷变得过小时，判定部31对控制阀E1输出命令，并通过使与动臂缸7相关的流量控制阀强制动作而强制收缩动臂缸7。其结果，与有无对动臂操纵杆的操作输入无关地，通过强制降低动臂4，能够使挖掘深度变深。或者，判定部31也可以通过使与铲斗缸9相关的流量控制阀强制动作而强制伸长铲斗缸9。其结果，与有无对铲斗操纵杆的操作输入无关地，通过强制打开铲斗6，能够使挖掘深度变深。

接着，参考图7对与净挖掘负荷相关的计算处理的流程进行说明。图7是表示计算处理的流程的一例的流程图。

最初，判定部31获取作为当前的挖掘负荷的缸压(步骤ST11)。当前的缸压例如包含缸压传感器S11检测的动臂底压(P11)。关于动臂杆压(P12)、斗杆底压(P13)、斗杆杆压(P14)、铲斗底压(P15)及铲斗杆压(P16)含义也相同。

然后，判定部31获取与当前的挖掘附属装置的姿势对应的空挖掘负荷即空挖掘缸压(步骤ST12)。例如，通过将当前的动臂角度(θ1)、斗杆角度(θ2)及铲斗角度(θ3)作为关键词而参考空挖掘缸压表，导出预先存储的空挖掘缸压。空挖掘缸压例如包含空挖掘动臂底压、空挖掘动臂杆压、空挖掘斗杆底压、空挖掘斗杆杆压、空挖掘铲斗底压及空挖掘铲斗杆压中的至少一个。

然后，判定部31从当前的缸压减去与当前的挖掘附属装置的姿势对应的空挖掘缸压并计算净缸压(步骤ST13)。净缸压例如包含从动臂底压(P11)减去空挖掘动臂底压的净动臂底压。关于净动臂杆压、净斗杆底压、净斗杆杆压、净铲斗底压及净铲斗杆压也相同。

然后，判定部31将计算出的净缸压作为净挖掘负荷来进行输出(步骤ST14)。

例如，当将6个净缸压作为净挖掘负荷来导出时，判定部31根据6个净缸压中的至少一个判定是否会导致挖掘负荷变得过大。6个净缸压为净动臂底压、净动臂杆压、净斗杆底压、净斗杆杆压、净铲斗底压及净铲斗杆压。例如，在进行斗杆闭合操作及动臂提升操作的复合操作时净斗杆底压为第1规定压力值以上且净动臂底压为第2规定压力值以上的情况下，判定部31也可以判定为会导致挖掘负荷变得过大。或者，在进行斗杆闭合操作时净斗杆底压为第1规定压力值以上的情况下，判定部31也可以判定为会导致挖掘负荷变得过大。或者，在进行动臂提升操作时净动臂底压为第2规定压力值以上的情况下，判定部31也可以判定为会导致挖掘负荷变得过大。

接着，参考图8对净挖掘负荷相关的计算处理的另一例进行说明。图8是表示计算处理的流程的另一例的流程图。图8的处理在作为当前的挖掘负荷利用缸推力这一点上，与利用缸压的图7的处理不同。

最初，判定部31计算当前的缸压作为挖掘负荷的缸推力(步骤ST21)。当前的缸推力例如为动臂缸推力(f1)。动臂缸推力(f1)为动臂底压(P11)与动臂底侧油室中的活塞的受压面积(A11)的乘积(P11×A11)即缸伸长力和动臂杆压(P12)与动臂杆侧油室中的活塞的受压面积(A12)的乘积(P12×A12)即缸收缩力之差(P11×A11-P12×A12)。关于斗杆缸推力(f2)及铲斗缸推力(f3)也相同。

然后，判定部31获取作为与当前的挖掘附属装置的姿势对应的空挖掘负荷的空挖掘缸推力(步骤ST22)。例如，通过将当前的动臂角度(θ1)、斗杆角度(θ2)及铲斗角度(θ3)作为关键词而参考空挖掘缸推力表，导出预先存储的空挖掘缸推力。空挖掘缸推力例如包含空挖掘动臂缸推力、空挖掘斗杆缸推力及空挖掘铲斗缸推力中的至少一个。

然后，判定部31从当前的缸推力减去空挖掘缸推力并计算净缸推力(步骤ST23)。净缸推力例如包含从当前的动臂缸推力(f1)减去空挖掘动臂缸推力的净动臂缸推力。关于净斗杆缸推力及净铲斗缸推力也相同。

然后，判定部31将计算出的净缸推力作为净挖掘负荷来进行输出(步骤ST24)。

例如，当将3个净缸推力作为净挖掘负荷来导出时，判定部31根据3个净缸推力中的至少一个判定是否会导致挖掘负荷变得过大。3个净缸推力为净动臂缸推力、净斗杆缸推力及净铲斗缸推力。例如，当净斗杆缸推力为第1规定推力值以上且净动臂缸推力为第2规定推力值以上时，判定部31也可以判定为会导致挖掘负荷变得过大。或者，当净斗杆缸推力为第1规定推力值以上时，判定部31也可以判定为会导致挖掘负荷变得过大。

或者，当将3个净挖掘转矩作为净挖掘负荷来导出时，判定部31也可以根据3个净挖掘转矩中的至少一个判定是否会导致挖掘负荷变得过大。3个净挖掘转矩为净动臂挖掘转矩、净斗杆挖掘转矩及净铲斗挖掘转矩。例如，当净斗杆挖掘转矩为第1规定转矩值以上且净动臂挖掘转矩为第2规定转矩值以上时，判定部31也可以判定为会导致挖掘负荷变得过大。或者，当净斗杆挖掘转矩为第1规定转矩值以上时，判定部31也可以判定为会导致挖掘负荷变得过大。

接着，参考图9对进行斗杆闭合操作及动臂提升操作的复合操作时的铲斗角度(θ3)及挖掘反作用力F随时间的变化进行说明。图9(A)表示铲斗角度(θ3)随时间的变化，图9(B)表示挖掘反作用力F随时间的变化。图9(A)及图9(B)的实线表示深挖掘中的变化，虚线表示常规挖掘中的变化。

挖土机的操作人员在时刻t0使铲斗6的铲尖与地面接触，并且一边闭合斗杆5及铲斗6，一边从时刻t0至时刻t3的期间进行挖掘。

与是常规挖掘还是深挖掘无关地，铲斗角度(θ3)从时刻t0至时刻t1的期间增大。同样地，与是常规挖掘还是深挖掘无关地，挖掘反作用力F从时刻t0至时刻t1的期间增大而达到值F1。

若在时刻t0判定为铲斗6与地面接触，且在时刻t1判定为会导致挖掘负荷变得过大，则判定部31判定是常规挖掘还是深挖掘。

而且，当在时刻t1判定为常规挖掘时，与对操作装置26的操作输入的内容无关地，判定部31使动臂缸7强制伸长而强制提升动臂4。

若强制提升动臂4，则如图9(A)的虚线所示，铲斗角度(θ3)从时刻t1至时刻t2的期间减少。并且，如图9(B)的虚线所示，挖掘反作用力F从时刻t1至时刻t2的期间减少。这是因为挖掘深度变浅。

另一方面，当在时刻t1判定为深挖掘时，与对操作装置26的操作输入的内容无关地，判定部31使斗杆缸8强制收缩而强制打开斗杆5。这是因为，假如与常规挖掘的情况相同地强制提升动臂4时，反而会导致增大挖掘反作用力F。图9(B)的单点划线表示判定为深挖掘的情况下强制提升了动臂4时的挖掘反作用力F的变化。在该情况下，挖掘反作用力F从时刻t1至时刻t11的期间增大而达到值F2。值F2例如为挖土机的后端翘起时的挖掘反作用力F的值。

若强制打开斗杆5，则如图9(A)的实线所示，铲斗角度(θ3)从时刻t1至时刻t2的期间减少。并且，如图9(B)的实线所示，挖掘反作用力F从时刻t1至时刻t2的期间减少。

若在常规挖掘中使动臂4仅上升规定的动臂角度，则判定部31停止该上升动作。同样地，若在深挖掘中将斗杆5仅打开规定的斗杆角度，则判定部31停止该打开动作。

然后，伴随与操作人员的复合操作相应的持续挖掘，与是常规挖掘还是深挖掘无关地，铲斗角度(θ3)从时刻t2至时刻t3的期间增大。同样地，与是常规挖掘还是深挖掘无关地，挖掘反作用力F从时刻t2至时刻t3的期间增大。

根据上述结构，控制器30通过以高精度导出当前的净挖掘负荷，能够以高精度判定是否会导致挖掘负荷变得过大。而且，当判定为会导致挖掘负荷变得过大时，能够以使挖掘负荷变小的方式自动校正挖掘附属装置的姿势。其结果，能够防止因挖掘动作中的过负荷而导致挖掘附属装置的动作停止，从而能够实现效率良好的挖掘动作。

并且，控制器30通过高精度导出当前的净挖掘负荷，能够以高精度判定是否会导致挖掘负荷变得过小。而且，当判定会导致挖掘负荷变得过小时，能够以使挖掘负荷变大的方式自动校正挖掘附属装置的姿势。其结果，能够防止导致基于1次挖掘动作的挖掘量变得过小，从而能够实现效率良好的挖掘动作。

如此，控制器30能够以挖掘反作用力成为适当的大小的方式在挖掘动作中自动校正挖掘附属装置的姿势。因此，防止挖土机的姿势、动作等变得不稳定，从而能够实现铲斗6的铲尖的正确的定位控制。

并且，控制器30在进行常规挖掘时与进行深挖掘时，能够使挖掘附属装置的姿势的校正内容不同。因此，能够防止因在进行深挖掘时强制提升动臂4而反而导致增大挖掘反作用力。

并且，控制器30不仅考虑铲斗挖掘转矩，还能够考虑动臂挖掘转矩及斗杆挖掘转矩来计算挖掘反作用力。因此，能够以更高精度导出挖掘反作用力。

以上，对本发明的优选实施例进行了详细说明。然而，本发明并不受上述实施例的限制。上述实施例在不脱离本发明的范围内，能够适用各种变形及替换等。并且，分开说明的特征只要在技术上不发生矛盾，便能够进行组合。

例如，在上述实施例中，作为不稳定状态检测装置的一例采用了缸压传感器，但也可以将转矩传感器等其他传感器用作不稳定状态检测装置。

符号说明

1-下部行走体，1A-左行走用液压马达，1B-右行走用液压马达，2-回转机构，2A-回转用液压马达，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，11a-交流发电机，11b-启动装置，11c-水温传感器，14-主泵，14a-调节器，14b-排出压力传感器，14c-油温传感器，15-先导泵，15a、15b-先导压传感器，16-工作油管路，17-控制阀，25、25a-先导管路，26-操作装置，26A、26B-操纵杆，26C-踏板，30-控制器，30a-临时存储部，31-判定部，40-显示装置，41-图像显示部，42-输入部，70-蓄电池，72-电气安装件，74-发动机控制装置，75-动作模式切换转盘，E1-控制阀，M1-姿势检测装置，M1a-动臂角度传感器，M1b-斗杆角度传感器，M1c-铲斗角度传感器，S1、S11～S16-缸压传感器，S2-车身倾斜传感器。

Claims

1.一种挖土机，其具有：

下部行走体；

上部回转体，搭载于所述下部行走体；

挖掘附属装置，安装于所述上部回转体；

姿势检测装置，检测所述挖掘附属装置的姿势；

不稳定状态检测装置，检测与由挖掘负荷引起的所述上部回转体的不稳定状态相关的信息；及

控制装置，校正所述挖掘附属装置的姿势，

所述控制装置以如下方式构成，根据所述姿势检测装置及所述不稳定状态检测装置的输出判定为深挖掘中的挖掘负荷大于规定值时，打开构成所述挖掘附属装置的斗杆或铲斗。

2.根据权利要求1所述的挖土机，其中，

所述控制装置至少根据构成所述挖掘附属装置的动臂的姿势判定是否为深挖掘中。

3.根据权利要求1所述的挖土机，其中，

所述控制装置根据所述挖掘附属装置的姿势及挖掘负荷计算挖掘反作用力，并根据计算出的挖掘反作用力判定挖掘负荷是否大于所述规定值。

4.根据权利要求1所述的挖土机，其中，

所述控制装置根据动臂缸压判定挖掘负荷是否大于所述规定值。

5.根据权利要求1所述的挖土机，其中，

所述控制装置根据斗杆缸压判定挖掘负荷是否大于所述规定值。

6.根据权利要求1所述的挖土机，其中，

所述控制装置根据所述上部回转体的倾斜判定挖掘负荷是否大于所述规定值。

7.根据权利要求1所述的挖土机，其中，

所述不稳定状态检测装置包含车身倾斜传感器。

8.根据权利要求1所述的挖土机，其中，

所述控制装置以如下方式构成，根据车身倾斜传感器的输出值变更所述规定值。