JPWO2012121253A1

JPWO2012121253A1 - ショベル及びショベルの制御方法

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Publication number: JPWO2012121253A1
Application number: JP2013503557A
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Inventors: 曲木　秀人; 秀人曲木; 竜二白谷
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: 2014-07-17
Anticipated expiration: 2032-03-06
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Abstract

メインポンプ１２が吐出する圧油によって駆動されるブーム４及びアーム５を備えたショベルは、ブーム４の操作状態を検出する圧力センサ１７Ａと、アーム角度βを検出するアーム角度センサＳ１と、アーム角度βとブーム４の操作状態とに基づいてショベルの機体安定度を判定する機体安定度判定部３００と、機体安定度判定部３００により機体安定度が所定レベル以下になると判定された場合に、メインポンプ１２の馬力を低減させる吐出量制御部３０１と、を備える。

Description

本発明は、ブーム及びアームを含むアタッチメントを備えたショベル及びその制御方法に関し、特に、不安定な姿勢にあるアタッチメントを操作する際の機体安定度及びエネルギー効率を改善するショベル及びその制御方法に関する。

従来、操作性を悪化させることなく、アタッチメントの姿勢に起因する油圧ショベルに対するショックを軽減する建設機械用油圧回路制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

具体的には、特許文献１の油圧回路制御装置は、作業半径が所定値以上でかつアーム開き角度が所定角度以上となる場合においてブームを動作させる際に、ブーム制御値の変化量を所定の制限値内に制限する。

これにより、特許文献１の建設機械用油圧回路制御装置は、ブームの動きを鈍化させることによって、ブーム停止時における油圧ショベルに対するショックを軽減させるようにしている。

特開２００４−１００８１４号公報

しかしながら、特許文献１の油圧回路制御装置は、ブーム制御値の変化量を所定の制限値内に制限することによって、ブーム制御値自体を直接的に変更し、ブームの動きを鈍化させている。そのため、ブーム停止時の油圧ショベルに対するショックを軽減することはできても、主ポンプやエンジンをそのまま動作させているためにエネルギー効率を改善することはない。

上述の点に鑑み、本発明は、不安定な姿勢にあるアタッチメントを操作する際の機体安定度及びエネルギー効率を同時に改善するショベル及びその制御方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係るショベルは、メインポンプが吐出する圧油によって駆動されるフロント作業機を備えたショベルであって、前記フロント作業機の状態を検出するフロント作業機状態検出部と、前記フロント作業機の状態に基づいて当該ショベルの機体安定度を判定するアタッチメント状態判定部と、前記アタッチメント状態判定部により機体安定度が所定レベル以下になると判定された場合に、前記メインポンプの馬力を低減させる動作状態切り替え部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の実施例に係るショベルの制御方法は、メインポンプが吐出する圧油によって駆動されるフロント作業機を備えたショベルの制御方法であって、前記フロント作業機の状態を検出するフロント作業機状態検出ステップと、前記フロント作業機の状態に基づいて前記ショベルの機体安定度を判定するアタッチメント状態判定ステップと、前記アタッチメント状態判定ステップにおいて、機体安定度が所定レベル以下になると判定された場合に、前記メインポンプの馬力を低減させる動作状態切り替えステップと、を備えることを特徴とする。

上述の手段により、本発明は、不安定な姿勢にあるアタッチメントを操作する際の機体安定度及びエネルギー効率を同時に改善するショベル及びその制御方法を提供することができる。

本発明の実施例に係る油圧ショベルの構成例を示す図である。油圧ショベルの駆動系の構成例を示すブロック図（その１）である。油圧ショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す概略図（その１）である。要制御状態の例を示す図である。吐出量低減開始判断処理の流れを示すフローチャート（その１）である。下降するブームを停止させる際のアーム角度、ブーム操作レバー角度、吐出流量、及びブーム角度の推移を示す図（その１）である。吐出量低減開始判断処理の流れを示すフローチャート（その２）である。下降するブームを停止させる際のアーム角度、ブーム操作レバー角度、吐出流量、及びブーム角度の推移を示す図（その２）である。油圧ショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す概略図（その２）である。下降するブームを停止させる際のアーム角度、ブーム操作レバー角度、吐出流量、及びブーム角度の推移を示す図（その３）である。下降するブームを停止させる際のアーム角度、ブーム操作レバー角度、吐出流量、及びブーム角度の推移を示す図（その４）である。ハイブリッド型ショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。油圧ショベルの駆動系の構成例を示すブロック図（その２）である。油圧ショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す概略図（その３）である。要制御状態の例を示す図である。発電開始判断処理の流れを示すフローチャートである。メインポンプの駆動に利用されているエンジン出力の一部を電動発電機の駆動に転用する際の各種物理量の推移を示す図（その１）である。油圧ショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す概略図（その４）である。メインポンプの駆動に利用されているエンジン出力の一部を電動発電機の駆動に転用する際の各種物理量の推移を示す図（その２）である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施例について説明する。

図１は、本発明の第一の実施例に係る油圧ショベルを示す側面図である。油圧ショベルは、クローラ式の下部走行体１の上に、旋回機構２を介して、上部旋回体３を旋回自在に搭載する。

上部旋回体３には、フロント作業機としてのブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端にはフロント作業機としてのアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはフロント作業機及びエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられている。ブーム４、アーム５及びバケット６によりアタッチメントが構成される。また、ブーム４、アーム５、バケット６は、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。上部旋回体３には、キャビン１０が設けられ、かつエンジン等の動力源が搭載される。ここで、図１ではエンドアタッチメントとしてのバケット６を示したが、バケット６は、リフティングマグネット、ブレーカ、フォーク等で置き換えられてもよい。

ブーム４は、上部旋回体３に対して上下に回動可能に支持されており、回動支持部（関節）にフロント作業機状態検出部（ブーム操作状態検出部）としてのブーム角度センサＳ１が取り付けられている。ブーム角度センサＳ１により、ブーム４の傾き角度であるブーム角度α（ブーム４を最も下降させた状態からの上昇角度）を検出することができる。

アーム５は、ブーム４に対して回動可能に支持されており、回動支持部（関節）にアーム操作状態検出部としてのアーム角度センサＳ２が取り付けられている。アーム角度センサＳ２により、アーム４の傾き角度であるアーム角度β（アーム５を最も閉じた状態からの開き角度）を検出することができる。

図２は、油圧ショベルの駆動系の構成例を示すブロック図であり、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気駆動・制御系をそれぞれ二重線、実線、破線、及び点線で示す。

油圧ショベルの駆動系は、主に、エンジン１１、メインポンプ１２、レギュレータ１３、パイロットポンプ１４、コントロールバルブ１５、操作装置１６、圧力センサ１７、ブームシリンダ圧センサ１８a、吐出圧センサ１８ｂ、及びコントローラ３０で構成される。

エンジン１１は、油圧ショベルの駆動源であり、例えば、所定の回転数を維持するように動作するエンジンであって、エンジン１１の出力軸がメインポンプ１２及びパイロットポンプ１４の入力軸に接続される。

メインポンプ１２は、高圧油圧ラインを介して圧油をコントロールバルブ１５に供給するための装置であり、例えば、斜板式可変容量型油圧ポンプである。

レギュレータ１３は、メインポンプ１２の吐出量を制御するための装置であり、例えば、メインポンプ１２の吐出圧、又はコントローラ３０からの制御信号等に応じてメインポンプ１２の斜板傾転角を調節することによって、メインポンプ１２の吐出量を制御する。

パイロットポンプ１４は、パイロットラインを介して各種油圧制御機器に圧油を供給するための装置であり、例えば、固定容量型油圧ポンプである。

コントロールバルブ１５は、油圧ショベルにおける油圧システムを制御する油圧制御装置である。コントロールバルブ１５は、例えば、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、走行用油圧モータ２０Ｌ（左用）、走行用油圧モータ２０Ｒ（右用）、及び旋回用油圧モータ２１のうちの一又は複数のものに対しメインポンプ１２から受け入れた圧油を選択的に供給する。なお、以下では、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、走行用油圧モータ２０Ｌ（左用）、走行用油圧モータ２０Ｒ（右用）、及び旋回用油圧モータ２１を集合的に「油圧アクチュエータ」と称するものとする。

操作装置１６は、操作者が油圧アクチュエータの操作のために用いる装置であり、パイロットラインを介して、パイロットポンプ１４から受け入れた圧油を油圧アクチュエータのそれぞれに対応する流量制御弁のパイロットポートに供給する。なお、パイロットポートのそれぞれに供給される圧油の圧力（パイロット圧）は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置１６のレバー又はペダル（図示せず。）の操作方向及び操作量に応じた圧力とされる。

圧力センサ１７は、操作装置１６を用いた操作者の操作内容を検出するためのセンサであり、例えば、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置１６のレバー又はペダルの操作方向及び操作量を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。なお、操作装置１６の操作内容は、圧力センサ以外の他のセンサを用いて検出されてもよい。

ブームシリンダ圧センサ１８ａは、ブーム操作レバーの状態を検出するブーム操作状態検出部の一例であり、例えば、ブームシリンダ７のボトム側チャンバにおける圧力を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

吐出圧センサ１８ｂは、ブーム操作状態検出部の別の一例であり、例えば、メインポンプ１２の吐出圧を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

コントローラ３０は、油圧アクチュエータの動作速度を制御するための制御装置であり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えたコンピュータで構成される。また、コントローラ３０は、アタッチメント状態判定部としての機体安定度判定部３００及び動作状態切り替え部としての吐出量制御部３０１のそれぞれに対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭに展開しながら、それぞれに対応する処理をＣＰＵに実行させる。

具体的には、コントローラ３０は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、圧力センサ１７、ブームシリンダ圧センサ１８ａ、吐出圧センサ１８ｂ等が出力する検出値を受信し、それら検出値に基づいて機体安定度判定部３００及び吐出量制御部３０１のそれぞれによる処理を実行する。その後、コントローラ３０は、機体安定度判定部３００及び吐出量制御部３０１のそれぞれの処理結果に応じた制御信号を適宜にエンジン１１又はレギュレータ１３に対して出力する。

より具体的には、コントローラ３０の機体安定度判定部３００は、ブーム４を停止させるときの油圧ショベルの機体安定度が所定レベル以下になるか否かを判定する。そして、油圧ショベルの機体安定度が所定レベル以下になると判定された場合に、コントローラ３０の吐出量制御部３０１は、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒを調節し、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を低減させる。なお、以下では、メインポンプ１２の吐出量を低減させた状態を「吐出量低減状態」とし、吐出量低減状態に切り替わる前の状態を「通常状態」とする。

ここで、図３を参照しながら、メインポンプ１２の吐出量を変化させる機構について説明する。なお、図３は、第一の実施例に係る油圧ショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す概略図であり、図２と同様に、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気駆動・制御系を、それぞれ二重線、実線、破線、及び点線で示すものとする。

第一の実施例において、油圧システムは、エンジン１１によって駆動されるメインポンプ１２（二つのメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒ）から、センターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒのそれぞれを経て圧油タンクまで圧油を循環させる。

センターバイパス管路４０Ｌは、コントロールバルブ１５内に配置された流量制御弁１５１、１５３、１５５及び１５７を連通する高圧油圧ラインである。

センターバイパス管路４０Ｒは、コントロールバルブ１５内に配置された流量制御弁１５０、１５２、１５４、１５６及び１５８を連通する高圧油圧ラインである。

流量制御弁１５３、１５４は、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する圧油をブームシリンダ７へ供給し、かつ、ブームシリンダ７内の圧油を圧油タンクへ排出するために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。なお、流量制御弁１５４は、ブーム操作レバー１６Ａが操作された場合に常に作動するスプール弁（以下、「第一速ブーム流量制御弁」とする。）である。また、流量制御弁１５３は、ブーム操作レバー１６Ａが所定操作量以上で操作された場合にのみ作動するスプール弁（以下、「第二速ブーム流量制御弁」とする。）である。

流量制御弁１５５、１５６は、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する圧油をアームシリンダ８へ供給し、かつ、アームシリンダ８内の圧油を圧油タンクへ排出するために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。なお、流量制御弁１５５は、アーム操作レバー（図示せず。）が操作された場合に常に作動する弁（以下、「第一速アーム流量制御弁」とする。）である。また、流量制御弁１５６は、アーム操作レバーが所定操作量以上で操作された場合にのみ作動する弁（以下、「第二速アーム流量制御弁」とする。）である。

流量制御弁１５７は、メインポンプ１２Ｌが吐出する圧油を旋回用油圧モータ２１で循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。

流量制御弁１５８は、メインポンプ１２Ｒが吐出する圧油をバケットシリンダ９へ供給し、かつ、バケットシリンダ９内の圧油を圧油タンクへ排出するためのスプール弁である。

レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧に応じてメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの斜板傾転角を調節することによって（全馬力制御によって）、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を制御する。具体的には、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧が所定値以上となった場合にメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの斜板傾転角を調節して吐出量を減少させる。吐出圧と吐出量との積で表されるポンプ馬力がエンジン１１の出力馬力を超えないようにするためである。

ブーム操作レバー１６Ａは、操作装置１６の一例であり、ブーム４を操作するための操作装置であって、コントロールポンプ１４が吐出する圧油を利用して、レバー操作量に応じた制御圧を第一速ブーム流量制御弁１５４の左右何れかのパイロットポートに導入させる。なお、第一の実施例では、ブーム操作レバー１６Ａは、レバー操作量が所定操作量以上の場合には、第二速アーム流量制御弁１５３の左右何れかのパイロットポートにも圧油を導入させるようにする。

圧力センサ１７Ａは、圧力センサ１７の一例であり、ブーム操作レバー１６Ａに対する操作者の操作内容（レバー操作方向及びレバー操作量（レバー操作角度）である。）を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

左右走行レバー（又はペダル）、アーム操作レバー、バケット操作レバー及び旋回操作レバー（何れも図示せず。）はそれぞれ、下部走行体２の走行、アーム５の開閉、バケット６の開閉、及び、上部旋回体３の旋回を操作するための操作装置である。これらの操作装置は、ブーム操作レバー１６Ａと同様に、コントロールポンプ１４が吐出する圧油を利用して、レバー操作量（又はペダル操作量）に応じた制御圧を油圧アクチュエータのそれぞれに対応する流量制御弁の左右何れかのパイロットポートに導入させる。また、これらの操作装置のそれぞれに対する操作者の操作内容（レバー操作方向及びレバー操作量である。）は、圧力センサ１７Ａと同様に、対応する圧力センサによって圧力の形で検出され、検出値がコントローラ３０に対して出力される。

コントローラ３０は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、圧力センサ１７Ａ、ブームシリンダ圧センサ１８ａ、吐出圧センサ１８ｂ等の出力を受信し、必要に応じてレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒに対して制御信号を出力し、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を変化させるようにする。

ここで、図４を参照しながら、コントローラ３０が有する機体安定度判定部３００及び吐出量制御部３０１の詳細について説明する。

図４は、機体安定度判定部３００により、油圧ショベルの機体安定度が所定レベル以下になるものと判定され、メインポンプ１２の吐出量の低減が必要と判定される場合の油圧ショベルの状態（以下、「要制御状態」とする。）の例を示す概略図である。

要制御状態は、ブーム角度αが閾値α_ＴＨ以上であり、アーム角度βが閾値β_ＴＨ以上であり、かつ、上下何れかのレバー操作方向に操作されたブーム操作レバーが中立位置の方向に戻されたときの状態として定められる。なお、閾値β_ＴＨは、好ましくは、最大角度β_ＥＮＤ（アーム５が最も開いた状態におけるアーム角度）から１０度以内（β_ＥＮＤ−β_ＴＨ≦１０°）とされ、より好ましくは、最大角度β_ＥＮＤから５度以内（β_ＥＮＤ−β_ＴＨ≦５°）とされる。

機体安定度判定部３００は、油圧ショベルの機体安定度が所定レベル以下になるか否かを判定するための機能要素である。

「機体安定度」とは、油圧ショベルの機体の安定性の度合いを意味する。機体安定度は、例えば、アーム角度βを閾値β_ＴＨ以上としながらブーム４を停止させるときには、アーム角度βを閾値β_ＴＨ未満としながらブーム４を停止させるときよりも低いものとなる。アーム角度βが閾値β_ＴＨ以上のときのアタッチメントの慣性モーメントが、アーム角度βが閾値β_ＴＨ未満のときよりも大きく、ブーム４を停止させたときの反動がより大きなものとなるためである。

具体的には、機体安定度判定部３００は、ブーム角度センサＳ１が出力するブーム角度αが閾値α_ＴＨ以上であるか否かを判定する。アタッチメントが掘削作業を行っているか否かを判定するためである。この場合、ブーム角度αが閾値α_ＴＨ未満であれば、バケット６がクローラの接地面より下にあり、アタッチメントが掘削作業中であると判定される。一方で、ブーム角度αが閾値α_ＴＨ以上であれば、バケット６がクローラの接地面より上にあり、アタッチメントが掘削作業中でないと判定される。なお、機体安定度判定部３００は、ブーム角度αの代わりに、ブームシリンダ７内の圧力を検出するブームシリンダ圧センサ１８ａ、メインポンプ１２の吐出圧を検出する吐出圧センサ１８ｂ、ブームシリンダ７のストローク量を検出するストロークセンサ（図示せず。）等の出力に基づいて、掘削作業中であるか否かを判定するようにしてもよい。

また、機体安定度判定部３００は、アーム角度センサＳ２が出力するアーム角度βが閾値β_ＴＨ以上であるか否かを判定する。

更に、機体安定度判定部３００は、圧力センサ１７Ａ（図３参照。）が出力するブーム操作レバー１６Ａ（図３参照。）の操作量の推移に基づいて、ブーム操作レバー１６Ａが中立位置の方向に戻されたか否かを判定する。操作者がブーム４を停止させようとしているか否かを判定するためである。

なお、ブーム角度αが閾値α_ＴＨ以上であるか否かの判定、アーム角度βが閾値β_ＴＨ以上であるか否かの判定、及び、ブーム操作レバー１６Ａが中立位置の方向に戻されたか否かの判定の順番は不同であり、三つの判定が同時に行われてもよい。

その後、機体安定度判定部３００は、ブーム角度αが閾値α_ＴＨ以上であり、アーム角度βが閾値β_ＴＨ以上であり、かつ、ブーム操作レバー１６Ａが中立位置の方向に戻されたと判定した場合に、油圧ショベルの機体安定度が所定レベル以下になるものと判定する。アーム５が大きく開かれた状態でブーム４を停止させた場合には、アタッチメントに対する反動が大きくなるものと推定されるからである。

なお、機体安定度判定部３００は、ブーム角度αの値にかかわらず、アーム角度βが閾値β_ＴＨ以上であり、かつ、ブーム操作レバー１６Ａが中立位置の方向に戻されたと判定した場合には、油圧ショベルの機体安定度が所定レベル以下になると判定するようにしてもよい。バケット６がクローラの接地面より下にある場合であっても、アタッチメントが掘削作業中であるとは限らないからである。

また、機体安定度判定部３００は、ブーム４、アーム５が所定角度まで開いたことを検知する近接センサやストロークセンサ（何れも図示せず。）等の出力に基づいて、ブーム角度αが閾値α_ＴＨ以上であるか否か、アーム角度βが閾値β_ＴＨ以上であるか否かを判定するようにしてもよい。

また、機体安定度判定部３００は、ブーム角度センサＳ１が出力するブーム角度αの推移に基づいて、ブーム角度αの単位時間当たりの変化Δαの減少が始まったか否かを判定し、操作者がブーム４を停止させ始めたか否かを判定するようにしてもよい。この場合、機体安定度判定部３００は、アーム角度βが閾値β_ＴＨ以上であり、かつ、Δαの減少が始まったと判定した場合に、ブーム４を停止させたときの油圧ショベルの機体安定度が所定レベル以下になるものと判定するようにしてもよい。

吐出量制御部３０１は、メインポンプ１２の吐出量を制御するための機能要素であり、例えば、エンジン１１又はレギュレータ１３に対して制御信号を出力することによってメインポンプ１２の吐出量を変化させる。

具体的には、吐出量制御部３０１は、機体安定度判定部３００により、油圧ショベルの機体安定度が所定レベル以下になるものと判定された場合に、エンジン１１又はレギュレータ１３に対して制御信号を出力する。

ここで、図５を参照しながら、コントローラ３０がメインポンプ１２の吐出量の低減を開始させる処理（以下、「吐出量低減開始判断処理」とする。）について説明する。なお、図５は、吐出量低減開始判断処理の流れを示すフローチャートであり、コントローラ３０は、吐出量制御部３０１によってメインポンプ１２の吐出量の低減が開始されるまで、この吐出量低減開始判断処理を所定周期で繰り返し実行するものとする。

最初に、コントローラ３０は、機体安定度判定部３００により、ブーム４を停止させるときの油圧ショベルの機体安定度が所定レベル以下となるか否か、すなわち、アーム５を大きく開いたままの状態でブーム４を停止させようとしているか否かを判定する。

具体的には、コントローラ３０は、機体安定度判定部３００により、ブーム角度αが閾値α_ＴＨ以上であり、かつ、アーム角度βが閾値β_ＴＨ以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ１）。

ブーム角度αが閾値α_ＴＨ未満であり、或いは、アーム角度βが閾値β_ＴＨ未満であると判定した場合（ステップＳＴ１のＮＯ）、コントローラ３０は、メインポンプ１２の吐出量を低減させることなく、今回の吐出量低減開始判断処理を終了させる。動作中のブーム４を停止させたとしても油圧ショベルの機体安定度が所定レベル以下にはならないためである。

一方、ブーム角度αが閾値α_ＴＨ以上であり、かつ、アーム角度βが閾値β_ＴＨ以上であると判定した場合（ステップＳＴ１のＹＥＳ）、コントローラ３０は、ブーム操作レバー１６Ａが中立位置の方向に戻されたか否かを判定する（ステップＳＴ２）。具体的には、コントローラ３０は、機体安定度判定部３００により、上下何れかのレバー操作方向に操作されているブーム操作レバー１６Ａが中立位置の方向に戻されたか否かを判定する。

ブーム操作レバー１６Ａが中立位置の方向に戻されていないと判定した場合（ステップＳＴ２のＮＯ）、コントローラ３０は、メインポンプ１２の吐出量を低減させることなく、今回の吐出量低減開始判断処理を終了させる。ブーム４を加速させ或いは定速で動作させている最中であり、油圧ショベルの姿勢が比較的安定しているためである。

一方、ブーム操作レバー１６Ａが中立位置の方向に戻されたと判定した場合（ステップＳＴ２のＹＥＳ）、コントローラ３０は、吐出量制御部３０１により、レギュレータ１３に対して制御信号を出力し、メインポンプ１２の吐出量を低減させる（ステップＳＴ３）。ブーム停止前のブーム４の動きを鈍化させることによって、ブーム停止時の反動が大きくなるのを防止するためである。

具体的には、吐出量制御部３０１は、レギュレータ１３に対して制御信号を出力し、レギュレータ１３を調節して、メインポンプ１２の吐出量を低減させる。このようにして、メインポンプ１２の吐出流量Ｑを低減させることで、メインポンプ１２の馬力を低減させることができる。

このようにして、コントローラ３０は、メインポンプ１２の吐出量を低減させ、停止傾向にあるブーム４の動きを鈍化させることによって、ブーム停止時の反動を和らげ、油圧ショベルの機体安定度を改善することができる。

また、コントローラ３０は、メインポンプ１２の吐出量を低減させることによって、エンジン１１の負荷を低減させ、エンジン１１の出力をメインポンプ１２の駆動以外の用途に利用できるようにし、油圧ショベルのエネルギー効率を改善させることができる。

図６はコントローラ３０がメインポンプ１２の吐出流量Ｑを低減させる際のアーム角度β、ブーム操作レバー角度θ、メインポンプ１２の吐出流量Ｑ、ブーム角度αの時間的推移を示す図である。

図６（Ａ）にはアーム角度βの変化が、図６（Ｂ）にはブーム操作レバー角度θの変化が示される。ここで、図６（Ｂ）中の中立位置０から第一境界角度θｂの範囲は不感帯領域であり、ブーム操作レバー１６Ａが操作されてもブーム４は動かず、また、メインポンプ１２の吐出流量Ｑも増加しない領域である。図６（Ｂ）中の角度θａから第一境界角度θｂの範囲は通常運転領域であり、ブーム操作レバー１６Ａに対応してブーム４が動く領域である。

図６（Ｃ）の実線は吐出量低減状態で制御される場合のメインポンプ１２の吐出流量Ｑの変化を示し、破線は吐出量低減状態で制御されない場合のメインポンプ１２の吐出流量Ｑの変化を示している。吐出流量Ｑ１は通常運転状態における吐出流量であり、第一の実施例では最大吐出流量である。また、吐出流量Ｑ２は、吐出量低減状態における吐出流量である。

図６（Ｄ）の実線は吐出量低減状態で制御される場合のブーム角度αの変化を示し、破線は吐出量低減状態で制御されない場合のブーム角度αの変化を示している。

時刻０の時点において、アーム角度βが閾値β_ＴＨを超えた最大角度β_ＥＮＤの近くまで到達しており、油圧ショベルはアーム５が大きく開いた状態になっている。この状態で、オペレータはブーム操作レバー１６Ａをブーム４が下がる方向に最大に傾けているため、ブーム操作レバー角度θは最大角度θａとなっている。

時刻０からｔ１において、オペレータはブーム操作レバー１６Ａをブーム４が下がる方向に最大に傾けているので、ブーム角度αは時間が進むにしたがい小さくなる。このとき、メインポンプ１２の吐出流量Ｑは、最大吐出量であるＱ１を吐出している。ここで、吐出量低減状態で制御されない場合には、時刻ｔ１において、オペレータがブーム操作レバー１６Ａを最大角度θａから中立位置０の方向へ戻し始めても、メインポンプ１２の吐出流量Ｑはなんら変化せずに、最大吐出量であるＱ１を吐出し続ける。したがって、ブーム角度αは時刻０からｔ１の間で動かされていた角速度と同じ角速度で下降し続ける。

そして、時刻ｔ２において、ブーム操作レバー角度θが第一境界角度θｂを超えて不感帯領域に入ると、メインポンプ１２の吐出流量Ｑは急激に減少し、時刻ｔ３で最小の吐出流量Ｑ_ＭＩＮとなる。このように、メインポンプ１２の吐出流量Ｑが最小の吐出流量Ｑ_ＭＩＮへ急減に減少したため、一定の角速度で下降していたブーム４は、時刻ｔ３において急に停止してしまう。

吐出量低減状態で制御される場合、時刻ｔ１において、オペレータがブーム操作レバー１６Ａを最大角度θａから中立位置０の方向へ戻し始めると、吐出量制御部３０１からレギュレータ１３に対して制御信号が出力される。これによって、レギュレータ１３が調節され、メインポンプ１２の吐出流量ＱがＱ１から吐出量低減状態における吐出流量Ｑ２まで低減される。メインポンプ１２の吐出流量Ｑの減少にともない、一定の角速度で下降していたブーム４は、角速度を小さくして下降し続ける。

そして、時刻ｔ２において、ブーム操作レバー角度θが不感帯領域に入ると、メインポンプ１２の吐出流量Ｑは吐出量低減状態における吐出流量Ｑ２から最小の吐出流量Ｑ_ＭＩＮへ減少する。つまり、メインポンプ１２の馬力が減少する。これにしたがって、ブーム４の角速度はゼロとなり、ブーム４の下降は停止する。

このように、吐出量低減状態で制御されない場合には、ブーム４の角速度の変化量は、時刻ｔ３においてγ１と大きくなるが、吐出量低減状態で制御される場合には、γ２及びγ３と段階的に変化される。このため、吐出量低減状態で制御される場合には、ブーム４は大きな振動を発生させずに滑らかに停止することができる。

なお、図６（Ａ）〜図６（Ｄ）で示される推移は、上昇中のブーム４を停止させる場合にも適用可能なものとする。その場合、ブーム操作レバー角度θ（図６（Ｂ）参照。）は正負が逆となり、ブーム角度α（図６（Ｄ）参照。）の減少率は、増加率で読み替えられるものとする。

また、第一の実施例において、コントローラ３０は、ブーム角度αが閾値α_ＴＨ以上であり、アーム角度βが閾値β_ＴＨ以上であり、かつ、ブーム操作レバー１６Ａが中立位置の方向に戻されたと判定した場合であっても、掘削中であると判定した場合には、吐出量の低減を中止するようにしてもよい。掘削中にアタッチメントの動きが鈍るのを防止するためである。なお、掘削中であるか否かの判断は、例えば、ブームシリンダ圧センサ１８ａ、吐出圧センサ１８ｂ、ブームシリンダ７のストローク量を検出するストロークセンサ（図示せず。）等の出力に基づいて行われるものとする。

反対に、コントローラ３０は、ブーム角度αが閾値α_ＴＨ未満であったとしても、掘削中でないと判定した場合には、アーム角度βが閾値β_ＴＨ以上であり、かつ、ブーム操作レバー１６Ａが中立位置の方向に戻されたと判定したときにメインポンプ１２の吐出量を低減させるようにしてもよい。

以上の構成により、第一の実施例に係る油圧ショベルは、アーム５を大きく開いたままブーム４を停止させる際の油圧ショベルの機体安定度が所定レベル以下になると判定した場合に、レギュレータ１３を調節してメインポンプ１２の吐出量を低減させる。その結果、ブーム４の動きを段階的に鈍化させてブーム４を停止させることができ、ブーム停止時の油圧ショベルの機体安定度を改善することができる。

また、第一の実施例に係る油圧ショベルは、メインポンプ１２の吐出量を低減させることによってエンジン１１の負荷を低減させ、エンジン１１の出力を他の用途に利用できるようにし、エネルギー効率を改善することができる。

また、第一の実施例に係る油圧ショベルは、レギュレータ１３を調節することによってメインポンプ１２の吐出量を低減させるので、ブーム４を停止させる際の油圧ショベルの機体安定度及びエネルギー効率を簡易かつ確実に改善することができる。

次に、図７及び図８を参照しながら、本発明の第二の実施例に係る油圧ショベルについて説明する。

第二の実施例に係る油圧ショベルは、コントローラ３０の吐出量制御部３０１により、必要に応じてエンジン１１に対し制御信号を出力し、エンジン１１の回転数を低減させる（例えば、１８００ｒｐｍで回転するエンジン１１の回転数を１００〜２００ｒｐｍだけ低減させる）。その結果、第二の実施例に係る油圧ショベルは、メインポンプ１２の回転数を低減させることができ、ひいては、メインポンプ１２の吐出量を低減させることができる。

このように、第二の実施例に係る油圧ショベルは、エンジン１１の回転数を低減させることによってメインポンプ１２の吐出量を低減させる点で、レギュレータ１３の調節によってメインポンプ１２の吐出量を低減させる第一の実施例に係る油圧ショベルと異なるが、その他の点で共通する。

そのため、共通点の説明を省略しながら、相違点を詳細に説明するものとする。また、第一の実施例に係る油圧ショベルを説明するために用いた参照符号と同じ参照符号を用いるものとする。

図７は、第二の実施例に係る油圧ショベルにおける吐出量低減開始判断処理の流れを示すフローチャートである。

図７は、ステップＳＴ１３におけるメインポンプ１２の吐出量を低減させるための処理がエンジン回転数の低減によるものであり、図５のステップＳＴ３におけるレギュレータ１３の調節によるものとは異なる点に特徴を有する。

具体的には、コントローラ３０は、機体安定度判定部３００により、ブーム角度αが閾値α_ＴＨ以上であり、かつ、アーム角度βが閾値β_ＴＨ以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ１１）。

ブーム角度αが閾値α_ＴＨ以上であり、かつ、アーム角度βが閾値β_ＴＨ以上であると判定した場合（ステップＳＴ１１のＹＥＳ）、コントローラ３０は、機体安定度判定部３００により、ブーム操作レバー１６Ａが中立位置の方向に戻されたか否かを判定する（ステップＳＴ１２）。

ブーム操作レバー１６Ａが中立位置の方向に戻されたと判定した場合（ステップＳＴ１２のＹＥＳ）、コントローラ３０は、吐出量制御部３０１により、エンジン１１に対して制御信号を出力し、エンジン回転数を低減させて、メインポンプ１２の吐出量を低減させる（ステップＳＴ１３）。このようにして、メインポンプ１２の吐出流量Ｑを低減させることで、メインポンプ１２の馬力を低減させることができる。

図８は図６と同様に、コントローラ３０がメインポンプ１２の吐出流量Ｑを低減させる際のアーム角度β、ブーム操作レバー角度θ、メインポンプ１２の吐出流量Ｑ、ブーム角度αの時間的推移に加え、図８（Ｃ）でエンジン回転数Ｎの時間的推移を示す。エンジン回転数Ｎ１は通常運転状態におけるエンジン回転数であり、エンジン回転数Ｎ２は吐出量低減状態におけるエンジン回転数である。

図８（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）の実線は、吐出量低減状態で制御される場合のエンジン回転数Ｎ、メインポンプ１２の吐出流量Ｑ、及びブーム角度αの変化を示し、破線は吐出量低減状態で制御されない場合のエンジン回転数Ｎ、メインポンプ１２の吐出流量Ｑ、及びブーム角度αの変化を示している。

時刻０からｔ１において、オペレータはブーム操作レバー１６Ａをブーム４が下がる方向に最大に傾けているので、ブーム角度αは時間が進むにしたがい小さくなる。このとき、エンジン１１の回転数Ｎは通常運転時の回転数Ｎ１で回転し、メインポンプ１２の吐出流量Ｑは最大吐出量であるＱ１を吐出している。ここで、吐出量低減状態で制御されない場合には、時刻ｔ１において、オペレータがブーム操作レバー１６Ａを最大角度θａから中立位置０の方向へ戻し始めても、エンジン１１の回転数Ｎは通常運転時の回転数Ｎ１を維持し続ける。したがって、メインポンプ１２の吐出流量Ｑはなんら変化せずに、最大吐出量であるＱ１を吐出し続ける。このため、ブーム角度αは時刻０からｔ１の間で動かされていた角速度と同じ角速度で下降し続ける。

そして、時刻ｔ２において、ブーム操作レバー角度θが第一境界角度θｂを超えて不感帯領域に入ると、レギュレータ１３の調整により、メインポンプ１２の吐出流量は急激に減少し、時刻ｔ３で最小の吐出流量Ｑ_ＭＩＮとなる。このように、メインポンプ１２の吐出流量Ｑが最小の吐出流量Ｑ_ＭＩＮへ急減に減少したため、一定の角速度で下降していたブーム４は、時刻ｔ３において急に停止してしまう。

吐出量低減状態で制御される場合、時刻ｔ１において、オペレータがブーム操作レバー１６Ａを最大角度θａから中立位置０の方向へ戻し始めると、吐出量制御部３０１からエンジン１１に対して制御信号が出力される。これによって、エンジン回転数Ｎは、吐出量低減状態に規定された回転数Ｎ２まで低減する。エンジン回転数Ｎの低減に伴い、メインポンプ１２の吐出流量ＱがＱ１から吐出量低減状態における吐出流量Ｑ２まで減少するとともに、一定の角速度で下降していたブーム４は、角速度を小さくして下降し続ける。

そして、時刻ｔ２において、ブーム操作レバー角度θが不感帯領域に入ると、レギュレータ１３の調整により、メインポンプ１２の吐出流量Ｑは吐出量低減状態における吐出流量Ｑ２から最小の吐出流量Ｑ_ＭＩＮへ減少する。つまり、メインポンプ１２の馬力が減少する。これにしたがって、ブーム４の角速度はゼロとなり、ブーム４の下降は停止する。

以上の構成により、第二の実施例に係る油圧ショベルは、第一の実施例に係る油圧ショベルが有する上述の効果と同様の効果を実現させることができる。

また、第二の実施例に係る油圧ショベルは、エンジン１１の回転数を低減させることによってメインポンプ１２の吐出量を低減させるので、ブーム４を停止させる際の油圧ショベルの機体安定度及びエネルギー効率を簡易かつ確実に改善することができる。

次に、図９及び図１０を参照しながら、本発明の第三の実施例に係る油圧ショベルについて説明する。

第三の実施例に係る油圧ショベルは、ネガティブコントロール制御を用いてメインポンプ１２の吐出量を変化させる点で、第一の実施例に係る油圧ショベルと異なるが、その他の点で共通する。

図９は、第三の実施例に係る油圧ショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す概略図であり、図２及び図３と同様に、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気駆動・制御系を、それぞれ二重線、実線、破線、及び点線で示すものとする。また、図９は、ネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒ、及びネガコン圧管路４１Ｌ、４１Ｒを有する点において、図３で示される油圧システムと異なるが、その他の点で共通する。

センターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒは、最も下流にある流量制御弁１５７、１５８のそれぞれと圧油タンクとの間にネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒを備える。メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出した圧油の流れは、ネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒで制限されることとなる。このようにして、ネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒは、レギュレータ１３（１３Ｌ、１３Ｒ）を制御するための制御圧（以下、「ネガコン圧」とする。）を発生させる。

破線で示されるネガコン圧管路４１Ｌ、４１Ｒは、ネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒの上流で発生させたネガコン圧をレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒに伝達するためのパイロットラインである。

レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、ネガコン圧に応じてメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの斜板傾転角を調節することによって、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を制御する（以下、この制御を「ネガコン制御」とする。）。また、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、導入されるネガコン圧が大きいほどメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を減少させ、導入されるネガコン圧が小さいほどメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を増大させるようにする。

具体的には、図９で示されるように、油圧ショベルにおける油圧アクチュエータが何れも操作されていない場合（以下、「待機モード」とする。）、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する圧油は、センターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒを通ってネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒに至る。そして、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する圧油の流れは、ネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒの上流で発生するネガコン圧を増大させる。その結果、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を許容最小吐出量（例えば、毎分５０リットルである。）まで減少させ、吐出した圧油がセンターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制する。

一方、油圧ショベルにおける何れかの油圧アクチュエータが操作された場合、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する圧油は、操作対象の油圧アクチュエータに対応する流量制御弁を介して、操作対象の油圧アクチュエータに流れ込む。そして、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する圧油の流れは、ネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒに至る量を減少或いは消滅させ、ネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒの上流で発生するネガコン圧を低下させる。その結果、低下したネガコン圧を受けるレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を増大させ、操作対象の油圧アクチュエータに十分な圧油を循環させ、操作対象の油圧アクチュエータの駆動を確かなものとする。

上述のような構成により、図９の油圧システムは、待機モードにおいては、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒにおける無駄なエネルギー消費（メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する圧油がセンターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒで発生させるポンピングロス）を抑制することができる。

また、図９の油圧システムは、油圧アクチュエータを作動させる場合には、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒから必要十分な圧油を作動対象の油圧アクチュエータに確実に供給できるようにする。

図１０は図６と同様に、コントローラ３０がメインポンプ１２の吐出流量Ｑを低減させる際のアーム角度β、ブーム操作レバー角度θ、メインポンプ１２の吐出流量Ｑ、ブーム角度αの時間的推移を示す。

図１０（Ｃ）、（Ｄ）の実線は、吐出量低減状態で制御された後にネガコン制御される場合のメインポンプ１２の吐出流量Ｑ及びブーム角度αの変化を示し、一点鎖線は吐出量低減状態で制御された後にネガコン制御が適用されない場合のメインポンプ１２の吐出流量Ｑ及びブーム角度αの変化を示し、破線は吐出量低減状態での制御もネガコン制御も適用されない場合のメインポンプ１２の吐出流量Ｑ及びブーム角度αの変化を示している。また、図１０（Ｂ）中の中立位置０から第一境界角度θｂの範囲は不感帯領域であり、第一境界角度θｂから第二境界角度θｃの範囲はネガコン制御が実行されるネガコン制御領域である。

時刻０の時点において、図６同様に、アーム角度βが閾値β_ＴＨを超えた最大角度β_ＥＮＤの近くまで到達しており、油圧ショベルはアーム５が大きく開いた状態になっている。この状態で、オペレータはブーム操作レバー１６Ａをブーム４が下がる方向に最大に傾けているため、ブーム操作レバー角度θは最大角度θａとなっている。

時刻０からｔ１においては、オペレータはブーム操作レバー１６Ａをブーム４が下がる方向に最大に傾けているので、ブーム角度αは時間が進むにしたがい小さくなる。このとき、メインポンプ１２の吐出流量Ｑは、最大吐出量であるＱ１を吐出している。

そして、吐出量低減状態で制御される場合には、時刻ｔ１において、オペレータがブーム操作レバー１６Ａを最大角度θａから中立位置０の方向へ戻し始めると、吐出量制御部３０１からレギュレータ１３に対して制御信号が出力される。これによって、レギュレータ１３が調節され、メインポンプ１２の吐出流量ＱがＱ１から吐出量低減状態における吐出流量Ｑ２まで低減され、メインポンプ１２の馬力も減少する。したがって、一定の角速度で下降していたブーム４は、メインポンプ１２の吐出流量Ｑの減少にともない、γ２だけ角速度を小さくして下降し続ける。

ここで、ネガコン制御が実行されない場合には、一点鎖線で示されるように、時刻ｔ２において、ブーム操作レバー角度θが第二境界角度θｃより小さくなっても、メインポンプ１２の吐出流量Ｑは変化せず、メインポンプ１２は吐出量低減状態における吐出流量Ｑ２を吐出し続ける。したがって、ブーム角度αは時刻ｔ１からｔ２の間で動かされていた角速度と同じ角速度で下降し続ける。

そして、時刻ｔ３において、ブーム操作レバー角度θが第一境界角度θｂを超えて不感帯領域に入ると、メインポンプ１２の吐出流量Ｑは減少し、最小の吐出流量Ｑ_ＭＩＮとなる。このように、メインポンプ１２の吐出流量Ｑが最小の吐出流量Ｑ_ＭＩＮに減少したため、一定の角速度で下降していたブーム４は、時刻ｔ３において停止する。このときのブーム角速度の変化量はγ３である。

吐出量低減状態で制御された後に、ネガコン制御が実行される場合には、実線で示されるように、時刻ｔ２において、ブーム操作レバー角度θが第二境界角度θｃより小さくなると、ネガコン制御が実行される。その結果、吐出流量Ｑは、ブーム操作レバー１６Ａが中立位置の方向に戻されるにつれて徐々に上昇するネガコン圧に応じて減少する。メインポンプ１２の吐出流量Ｑの減少にともない、一定の角速度で下降していたブーム４は、角速度を小さくして下降し続ける。

そして、時刻ｔ３において、ブーム操作レバー角度θが不感帯領域に入ると、メインポンプ１２の吐出流量Ｑは最小の吐出流量Ｑ_ＭＩＮとなる。つまり、メインポンプ１２の馬力が減少する。したがって、ブーム４の角速度はゼロとなり、ブーム４の下降は停止する。

このように、吐出量低減状態で制御された後にネガコン制御が実行される場合には、時刻ｔ２以降においてネガコン圧の上昇に伴ってメインポンプ１２の吐出流量Ｑが徐々に減少するため、ブーム角速度は徐々に小さくなる。このため、ネガコン制御されない場合よりも、ブーム４の振動を抑制することができ、滑らかに停止させることができる。

なお、図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）で示される推移は、上昇中のブーム４を停止させる場合にも適用可能なものとする。その場合、ブーム操作レバー角度θ（図１０（Ｂ）参照。）は正負が逆となり、ブーム角度α（図１０（Ｄ）参照。）の減少率は、増加率で読み替えられるものとする。

また、第三の実施例において、コントローラ３０は、ブーム角度αが閾値α_ＴＨ以上であり、アーム角度βが閾値β_ＴＨ以上であり、かつ、ブーム操作レバー１６Ａが中立位置の方向に戻されたと判定した場合であっても、掘削中であると判定した場合には、吐出量の低減を中止するようにしてもよい。掘削中にアタッチメントの動きが鈍るのを防止するためである。なお、掘削中であるか否かの判断は、例えば、ブームシリンダ圧センサ１８ａ、吐出圧センサ１８ｂ、ブームシリンダ７のストローク量を検出するストロークセンサ（図示せず。）等の出力に基づいて行われるものとする。

以上の構成により、第三の実施例に係る油圧ショベルは、アーム５を大きく開いたままブーム４を停止させる際の油圧ショベルの機体安定度が所定レベル以下になると判定した場合に、レギュレータ１３を調節してメインポンプ１２の吐出量を低減させる。その後、第三の実施例に係る油圧ショベルは、ブーム操作レバー角度θがネガコン制御領域に進入したときにネガコン制御を開始させメインポンプ１２の吐出量を更に低減させる。その結果、ブーム４の動きを段階的に鈍化させてブーム４を停止させることができ、ブーム停止時の油圧ショベルの機体安定度を改善することができる。

また、第三の実施例に係る油圧ショベルは、メインポンプ１２の吐出量を低減させることによってエンジン１１の負荷を低減させ、エンジン１１の出力を他の用途に利用できるようにし、油圧ショベルのエネルギー効率を改善することができる。

また、第三の実施例に係る油圧ショベルは、レギュレータ１３を調節することによってメインポンプ１２の吐出量を低減させるので、ブーム４を停止させる際の油圧ショベルの機体安定度及びエネルギー効率を簡易かつ確実に改善することができる。

次に、図１１を参照しながら、本発明の第四の実施例に係る油圧ショベルについて説明する。

第四の実施例に係る油圧ショベルは、コントローラ３０の吐出量制御部３０１により、必要に応じてエンジン１１に対し制御信号を出力し、エンジン１１の回転数を低減させる（例えば、１８００ｒｐｍで回転するエンジン１１の回転数を１００〜２００ｒｐｍだけ低減させる）。その結果、第四の実施例に係る油圧ショベルは、メインポンプ１２の回転数を低減させることができ、ひいては、メインポンプ１２の吐出量を低減させることができる。

このように、第四の実施例に係る油圧ショベルは、エンジン１１の回転数を低減させることによってメインポンプ１２の吐出量を低減させる点で、レギュレータ１３の調節によってメインポンプ１２の吐出量を低減させる第三の実施例に係る油圧ショベルと異なるが、その他の点で共通する。

そのため、共通点の説明を省略しながら、相違点を詳細に説明するものとする。また、第三の実施例に係る油圧ショベルを説明するために用いた参照符号と同じ参照符号を用いるものとする。

図１１は図１０と同様に、コントローラ３０がメインポンプ１２の吐出流量Ｑを低減させる際のアーム角度β 、ブーム操作レバー角度θ、メインポンプ１２の吐出流量Ｑ、ブーム角度αの時間的推移に加え、図１１（Ｃ）でエンジン回転数Ｎの時間的推移を示す。

図１１（Ｃ）の実線は、吐出量低減状態で制御される場合のエンジン回転数Ｎの変化を示し、破線は吐出量低減状態で制御されない場合のエンジン回転数Ｎの変化を示している。

また、図１１（Ｄ）、（Ｅ）の実線は吐出量低減状態で制御される場合のエンジン回転数Ｎ、メインポンプ１２の吐出流量Ｑ及びブーム角度αの変化を示し、破線は吐出量低減状態で制御されない場合のエンジン回転数Ｎ、メインポンプ１２の吐出流量Ｑ及びブーム角度αの変化を示している。

時刻０の時点において、図１０同様に、アーム角度βが閾値β_ＴＨを超えた最大角度β_ＥＮＤの近くまで到達しており、油圧ショベルはアーム５が大きく開いた状態になっている。この状態で、オペレータはブーム操作レバー１６Ａをブーム４が下がる方向に最大に傾けているため、ブーム操作レバー角度θは最大角度θａとなっている。

時刻０からｔ１において、オペレータはブーム操作レバー１６Ａをブーム４が下がる方向に最大に傾けているので、ブーム角度αは時間が進むにしたがい小さくなる。このとき、メインポンプ１２の吐出流量Ｑは、最大吐出量であるＱ１を吐出している。

そして、吐出量低減状態で制御される場合、時刻ｔ１において、オペレータがブーム操作レバー１６Ａを最大角度θａから中立位置０の方向へ戻し始めると、吐出量制御部３０１からエンジン１１に対して制御信号が出力される。これによって、エンジン回転数Ｎは、吐出量低減状態に規定された回転数Ｎ２まで低減する。エンジン回転数の低減に伴い、メインポンプ１２の吐出流量ＱがＱ１から吐出量低減状態における吐出流量Ｑ２まで減少するとともに、一定の角速度で下降していたブーム４は、γ２だけ角速度を小さくして下降し続ける。

吐出量低減状態で制御された後に、ネガコン制御が実行される場合には、図１０同様に、実線で示されるように、時刻ｔ２において、ブーム操作レバー角度θが第二境界角度θｃより小さくなると、ネガコン制御が実行される。その結果、吐出流量Ｑは、ブーム操作レバー１６Ａが中立位置の方向に戻されるにつれて徐々に上昇するネガコン圧に応じて減少する。メインポンプ１２の吐出流量Ｑの減少にともない、一定の角速度で下降していたブーム４は、角速度を小さくして下降し続ける。

そして、時刻ｔ３において、ブーム操作レバー角度θが不感帯領域に入ると、メインポンプ１２の吐出流量Ｑは最小の吐出流量Ｑ_ＭＩＮとなる。したがって、ブーム４の角速度はゼロとなり、ブーム４の下降は停止する。

以上の構成により、第四の実施例に係る油圧ショベルは、第三の実施例に係る油圧ショベルが有する上述の効果と同様の効果を実現させることができる。

また、第四の実施例に係る油圧ショベルは、エンジン１１の回転数を低減させることによってメインポンプ１２の吐出量を低減させるので、ブーム４を停止させる際の油圧ショベルの機体安定度及びエネルギー効率を簡易かつ確実に改善することができる。

次に、図１２を参照しながら、本発明の第五の実施例に係るハイブリッド型ショベルについて説明する。

図１２は、ハイブリッド型ショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。

ハイブリッド型ショベルの駆動系は、主に、電動発電機２５、変速機２６、インバータ２７、蓄電系２８及び旋回用電動機構を備える点で、第一の実施例に係る油圧ショベルの駆動系（図２参照。）と相違するがその他の点で共通する。そのため、共通点の説明を省略しながら、相違点を詳細に説明するものとする。また、第一の実施例に係る油圧ショベルを説明するために用いた参照符号と同じ参照符号を用いるものとする。

電動発電機２５は、エンジン１１により駆動されて回転し発電を行う発電運転と、蓄電系２８に蓄電された電力によって回転しエンジン出力をアシストするアシスト運転とを選択的に実行する装置である。

変速機２６は、二つの入力軸と一つの出力軸とを備えた変速機構であり、入力軸の一方がエンジン１１の出力軸に接続され、入力軸の他方が電動発電機２５の回転軸に接続され、出力軸がメインポンプ１２の回転軸に接続される。

インバータ２７は、交流電力と直流電力とを相互に変換する装置であり、発電電動機２５が発電する交流電力を直流電力に変換して蓄電系２８に蓄電し（充電動作）、蓄電系２８に蓄電された直流電力を交流電力に変換して発電電動機２５に供給する（放電動作）。また、インバータ２７は、コントローラ３０が出力する制御信号に応じて充放電動作の停止、切り替え、開始等を制御し、充放電動作に関する情報をコントローラ３０に対して出力する。

蓄電系２８は、直流電力を蓄電するためのシステムであり、例えば、キャパシタ、昇降圧コンバータ、及びＤＣバスを含む。ＤＣバスは、キャパシタと電動発電機２５との間における電力の授受を制御する。キャパシタは、キャパシタ電圧値を検出するためのキャパシタ電圧検出部と、キャパシタ電流値を検出するためのキャパシタ電流検出部を備える。キャパシタ電圧検出部及びキャパシタ電流検出部はそれぞれ、キャパシタ電圧値及びキャパシタ電流値をコントローラ３０に対して出力する。ここで、キャパシタを例にとって説明したが、キャパシタの代わりに、リチウムイオン電池等の充放電可能な二次電池、又は、電力の授受が可能なその他の形態の電源を用いてもよい。

旋回用電動機構は、主に、インバータ３５、旋回変速機３６、旋回用電動発電機３７、レゾルバ３８、及びメカニカルブレーキ３９で構成される。

インバータ３５は、交流電力と直流電力とを相互に変換する装置であり、旋回用電動発電機３７が発電する交流電力を直流電力に変換して蓄電系２８に蓄電し（充電動作）、蓄電系２８に蓄電された直流電力を交流電力に変換して旋回用電動発電機３７に供給する（放電動作）。また、インバータ３５は、コントローラ３０が出力する制御信号に応じて充放電動作の停止、切り替え、開始等を制御し、充放電動作に関する情報をコントローラ３０に対して出力する。

旋回変速機３６は、入力軸と出力軸とを備えた変速機構であり、入力軸が旋回用電動発電機３７の回転軸に接続され、出力軸が旋回機構２の回転軸に接続される。

旋回用電動発電機３７は、蓄電系２８に蓄電された電力によって回転し旋回機構２を旋回させる力行運転と、旋回する旋回機構２の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する回生運転とを選択的に実行する装置である。

レゾルバ３８は、旋回機構２の旋回速度を検出するための装置であり、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

メカニカルブレーキ３９は、旋回機構２を制動するための装置であり、コントローラ３０が出力する制御信号に応じて旋回機構２を機械的に旋回不能にする。

以上の構成により、第五の実施例に係るハイブリッド型ショベルは、第一の実施例に係る油圧ショベルが有する効果と同様の効果を実現させることができる。

次に、図１３を参照しながら、本発明の第六の実施例に係る油圧ショベルについて説明する。なお、図１３は、油圧ショベルの駆動系の構成例を示すブロック図であり、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気駆動・制御系をそれぞれ二重線、実線、破線、及び点線で示す。

具体的には、コントローラ３０は、ブーム角度センサＳ１、圧力センサ１７、ブームシリンダ圧センサ１８ａ、吐出圧センサ１８ｂ、インバータ２７、及び蓄電系２８等が出力する検出値を受信し、それら検出値に基づいてアタッチメント状態判定部としての転用可否判定部３００及び動作切り替え部としての発電制御部３０１のそれぞれによる処理を実行する。その後、コントローラ３０は、転用可否判定部３００及び発電制御部３０１のそれぞれの処理結果に応じた制御信号を適宜にレギュレータ１３及びインバータ２７に対して出力する。

より具体的には、コントローラ３０は、転用可否判定部３００により、メインポンプ１２の駆動に利用されているエンジン１１の出力の一部を電動発電機２５の駆動に転用可能か否かを判定する。そして、転用可能であると判定した場合に、コントローラ３０は、発電制御部３０１により、レギュレータ１３を調節してメインポンプ１２の吐出量を低減させ、かつ、電動発電機２５による発電を開始させる。なお、以下では、メインポンプ１２の吐出量を低減させて発電を開始させた状態を「吐出量低減・発電状態」とし、吐出量低減・発電状態に切り替わる前の状態を「通常状態」とする。

ここで、図１４を参照しながら、メインポンプ１２の吐出量を低減させて発電を開始させる機構について説明する。なお、図１４は、第六の実施例に係る油圧ショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す概略図であり、図１３と同様に、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気駆動・制御系を、それぞれ二重線、実線、破線、及び点線で示すものとする。

コントローラ３０は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、圧力センサ１７Ａ、ブームシリンダ圧センサ１８ａ、吐出圧センサ１８ｂ等の出力を受信し、必要に応じてレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒ及びインバータ２７に対して制御信号を出力する。メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を低減させ、かつ、電動発電機２５による発電を開始させるためである。

ここで、図１５〜図１７を参照しながら、第六の実施例に係る油圧ショベルの詳細について説明する。なお、図１５は、第六の実施例に係る油圧ショベルで採用される要制御状態の例を示す概略図であり、図４に対応する。

第六の実施例に係る油圧ショベルは、アーム５の回動支持部（関節）にフロント作業機状態検出部（アーム操作状態検出部）としてのアーム角度センサＳ２を備え、アーム５の傾き角度であるアーム角度β（アーム５を最も閉じた状態からの開き角度）を検出することができる。

また、第六の実施例に係る油圧ショベルは、先端作業領域での作業中に、油圧ショベルの機体安定度が所定レベル以下になる状態を要制御状態とする。

なお、「先端作業領域」とは、キャビン１０から離れたところにある作業領域であり、例えば、アーム５を大きく開くことによって到達可能となる作業領域であって、油圧ショベルの機種（サイズ）等に応じて予め設定される領域である。

具体的には、転用可否判定部３００は、ブーム角度センサＳ１が出力するブーム角度αが閾値α_ＴＨ以上であるか否かを判定する。アタッチメントが掘削作業を行っているか否かを判断するためである。この場合、転用可否判定部３００は、ブーム角度αが閾値α_ＴＨ未満であれば、バケット６がクローラの接地面より下にあり、アタッチメントが掘削作業中であると判断する。一方で、ブーム角度αが閾値α_ＴＨ以上であれば、バケット６がクローラの接地面より上にあり、アタッチメントが掘削作業中でないと判断する。なお、転用可否判定部３００は、ブーム角度αの代わりに、ブームシリンダ７内の圧力を検出するブームシリンダ圧センサ１８ａ、メインポンプ１２の吐出圧を検出する吐出圧センサ１８ｂ、ブームシリンダ７のストローク量を検出するストロークセンサ（図示せず。）等の出力に基づいて、掘削作業中であるか否かを判断するようにしてもよい。

また、転用可否判定部３００は、アーム角度センサＳ２が出力するアーム角度βが閾値β_ＴＨ以上であるか否かを判定する。

更に、転用可否判定部３００は、圧力センサ１７が出力するブーム操作レバー（図示せず。）の操作量の推移に基づいて、ブーム操作レバーが中立位置の方向に戻されたか否かを判定する。操作者がブーム４を停止させようとしているか否かを判断するためである。

なお、ブーム角度αが閾値α_ＴＨ以上であるか否かの判定、アーム角度βが閾値β_ＴＨ以上であるか否かの判定、及び、ブーム操作レバーが中立位置の方向に戻されたか否かの判定の順番は不同であり、三つの判定が同時に行われてもよい。

その後、転用可否判定部３００は、ブーム角度αが閾値α_ＴＨ以上であり、アーム角度βが閾値β_ＴＨ以上であり、かつ、ブーム操作レバーが中立位置の方向に戻されたと判定した場合に、油圧ショベルの機体安定度が所定レベル以下になり、要制御状態であると判定する。アーム５が大きく開かれた状態でブーム４を停止させた場合には、アタッチメントに対する反動が大きくなるものと推定されるからである。

なお、転用可否判定部３００は、ブーム角度αの値にかかわらず、アーム角度βが閾値β_ＴＨ以上であり、かつ、ブーム操作レバーが中立位置の方向に戻されたと判定した場合には、油圧ショベルの機体安定度が所定レベル以下になり、要制御状態であると判定するようにしてもよい。バケット６がクローラの接地面より下にある場合であっても、アタッチメントが掘削作業中であるとは限らないからである。

また、転用可否判定部３００は、ブーム４、アーム５が所定角度まで開いたことを検知する近接センサやストロークセンサ（何れも図示せず。）等の出力に基づいて、ブーム角度αが閾値α_ＴＨ以上であるか否か、アーム角度βが閾値β_ＴＨ以上であるか否かを判定するようにしてもよい。

また、転用可否判定部３００は、ブーム角度センサＳ１が出力するブーム角度αの推移に基づいて、ブーム角度αの単位時間当たりの変化Δαの減少が始まったか否かを判断し、操作者がブーム４を停止させ始めたか否かを判断するようにしてもよい。この場合、転用可否判定部３００は、アーム角度βが閾値β_ＴＨ以上であり、かつ、Δαの減少が始まったと判断した場合に、ブーム４を停止させたときの油圧ショベルの機体安定度が所定レベル以下になり、要制御状態であると判定するようにしてもよい。

発電制御部３０１は、転用可否判定部３００により、要制御状態であると判定された場合に、レギュレータ１３及びインバータ２７に対して制御信号を出力することによってメインポンプ１２の吐出量を低減させながら発電を開始させる。

ここで、図１６を参照しながら、第六の実施例で実行される発電開始判断処理について説明する。なお、図１６は、発電開始判断処理の流れを示すフローチャートであり、コントローラ３０は、発電制御部３０１によってメインポンプ１２の吐出量が低減され、かつ、電動発電機２５による発電が開始されるまで、この発電開始判断処理を所定周期で繰り返し実行するものとする。

最初に、コントローラ３０は、転用可否判定部３００により、ブーム４を停止させるときの油圧ショベルの機体安定度が所定レベル以下となるか否か、すなわち、アーム５を大きく開いたままの状態でブーム４を停止させようとしているか否かを判定する。

具体的には、コントローラ３０は、転用可否判定部３００により、ブーム角度αが閾値α_ＴＨ以上であり、かつ、アーム角度βが閾値β_ＴＨ以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ２１）。

ブーム角度αが閾値α_ＴＨ未満であり、或いは、アーム角度βが閾値β_ＴＨ未満であると判定した場合（ステップＳＴ２１のＮＯ）、コントローラ３０は、メインポンプ１２の吐出量を低減させることなく、今回の発電開始判断処理を終了させる。動作中のブーム４を停止させたとしても油圧ショベルの機体安定度が所定レベル以下にはならないためである。

一方、ブーム角度αが閾値α_ＴＨ以上であり、かつ、アーム角度βが閾値β_ＴＨ以上であると判定した場合（ステップＳＴ２１のＹＥＳ）、コントローラ３０は、ブーム操作レバーが中立位置の方向に戻されたか否かを判定する（ステップＳＴ２２）。具体的には、コントローラ３０は、転用可否判定部３００により、上下何れかのレバー操作方向に操作されているブーム操作レバーが中立位置の方向に戻されたか否かを判定する。

ブーム操作レバーが中立位置の方向に戻されていないと判定した場合（ステップＳＴ２２のＮＯ）、コントローラ３０は、メインポンプ１２の吐出量を低減させることなく、今回の発電開始判断処理を終了させる。ブーム４を加速させ或いは定速で動作させている最中であり、油圧ショベルの姿勢が比較的安定しているためである。

一方、ブーム操作レバーが中立位置の方向に戻されたと判定した場合（ステップＳＴ２２のＹＥＳ）、コントローラ３０は、発電制御部３０１により、レギュレータ１３に対して制御信号を出力し、メインポンプ１２の吐出量を低減させる（ステップＳＴ２３）。ブーム停止前のブーム４の動きを鈍化させることによって、ブーム停止時の反動が大きくなるのを防止するためである。

具体的には、発電制御部３０１は、レギュレータ１３に対して制御信号を出力し、レギュレータ１３を調節して、メインポンプ１２の吐出量を低減させる。このようにして、メインポンプ１２の吐出流量Ｑを低減させることで、メインポンプ１２の馬力を低減させることができる。

その後、発電制御部３０１は、インバータ２７に対して制御信号を出力し、電動発電機２５による発電を開始させるようにする（ステップＳＴ２４）。ここで、既に発電運転を行っている場合には、ステップＳＴ２４において電動発電機２５による発電出力を更に増加させる。

このようにして、コントローラ３０は、メインポンプ１２の吐出量を低減させ、停止傾向にあるブーム４の動きを遅くすることによって、ブーム停止時の反動を和らげ、油圧ショベルの機体安定度を改善することができる。

また、コントローラ３０は、メインポンプ１２の吐出量を低減させることによって、エンジン１１の負荷を低減させ、エンジン１１の出力を電動発電機２５の駆動に転用できるようにし、油圧ショベルのエネルギー効率を改善させることができる。

図１７はコントローラ３０がメインポンプ１２の駆動に利用されているエンジン出力の一部を電動発電機２５の駆動に転用する際のアーム角度β、ブーム操作レバー角度θ、メインポンプ１２の吐出流量Ｑ、電動発電機出力Ｐ、ブーム角度αの時間的推移を示す図である。

図１７（Ａ）にはアーム角度βの変化が、図１７（Ｂ）にはブーム操作レバー角度θの変化が示される。ここで、図１７（Ｂ）中の中立位置０から第一境界角度θｂの範囲は不感帯領域であり、ブーム操作レバーが操作されてもブーム４は動かず、また、メインポンプ１２の吐出流量Ｑも増加しない領域である。図１７（Ｂ）中の角度θａから第一境界角度θｂの範囲は通常運転領域であり、ブーム操作レバーに対応してブーム４が動く領域である。

図１７（Ｃ）の実線は吐出量低減・発電状態で制御される場合のメインポンプ１２の吐出流量Ｑの変化を示し、破線は吐出量低減・発電状態で制御されない場合のメインポンプ１２の吐出流量Ｑの変化を示している。吐出流量Ｑ１は通常状態における吐出流量であり、第六の実施例では最大吐出流量である。また、吐出流量Ｑ２は、吐出量低減・発電状態における吐出流量である。

図１７（Ｄ）の実線は吐出量低減・発電状態で制御される場合の電動発電機出力Ｐの変化を示し、破線は吐出量低減・発電状態で制御されない場合の電動発電機出力Ｐの変化を示している。

図１７（Ｅ）の実線は吐出量低減・発電状態で制御される場合のブーム角度αの変化を示し、破線は吐出量低減・発電状態で制御されない場合のブーム角度αの変化を示している。

時刻０の時点において、アーム角度βが閾値β_ＴＨを超えた最大角度β_ＥＮＤの近くまで到達しており、油圧ショベルはアーム５が大きく開いた状態になっている。この状態で、オペレータはブーム操作レバーをブーム４が下がる方向に最大に傾けているため、ブーム操作レバー角度θは最大角度θａとなっている。

時刻０からｔ１において、オペレータはブーム操作レバーをブーム４が下がる方向に最大に傾けているので、ブーム角度αは時間が進むにしたがい小さくなる。このとき、メインポンプ１２の吐出流量Ｑは、最大吐出量であるＱ１を吐出している。

ここで、吐出量低減・発電状態で制御されない場合には、時刻ｔ１において、オペレータがブーム操作レバーを最大角度θａから中立位置０の方向へ戻し始めても、メインポンプ１２の吐出流量Ｑはなんら変化せずに、最大吐出量であるＱ１を吐出し続ける。したがって、ブーム角度αは時刻０からｔ１の間で動かされていた角速度と同じ角速度で下降し続ける。また、電動発電機出力Ｐもなんら変化せず、値ゼロのまま推移する。

吐出量低減・発電状態で制御される場合、時刻ｔ１において、オペレータがブーム操作レバーを最大角度θａから中立位置０の方向へ戻し始めると、発電制御部３０１からレギュレータ１３及びインバータ２７に対して制御信号が出力される。これによって、レギュレータ１３が調節され、メインポンプ１２の吐出流量ＱがＱ１から吐出量低減・発電状態における吐出流量Ｑ２まで低減される。メインポンプ１２の吐出流量Ｑの減少にともない、一定の角速度で下降していたブーム４は、角速度を小さくして下降し続ける。また、電動発電機２５による発電が開始され、電動発電機出力Ｐが値ゼロから吐出量低減・発電状態における発電出力Ｐ１まで増大される。

そして、時刻ｔ２において、ブーム操作レバー角度θが不感帯領域に入ると、メインポンプ１２の吐出流量Ｑは吐出量低減・発電状態における吐出流量Ｑ２から最小の吐出流量Ｑ_ＭＩＮへ減少する。つまり、メインポンプ１２の馬力が減少する。これにしたがって、ブーム４の角速度はゼロとなり、ブーム４の下降は停止する。また、電動発電機出力Ｐは、吐出量低減・発電状態における発電出力Ｐ１から値ゼロへ減少する。

このように、吐出量低減・発電状態で制御されない場合には、ブーム４の角速度の変化量は、時刻ｔ３においてγ１と大きくなるが、吐出量低減・発電状態で制御される場合には、γ２及びγ３と段階的に変化される。このため、吐出量低減・発電状態で制御される場合には、ブーム４は大きな振動を発生させずに滑らかに停止することができる。

なお、図１７（Ａ）〜図１７（Ｅ）で示される推移は、上昇中のブーム４を停止させる場合にも適用可能なものとする。その場合、ブーム操作レバー角度θ（図１７（Ｂ）参照。）及びブーム角度α（図１７（Ｅ）参照。）は正負が逆となり、ブーム角度α（図１７（Ｅ）参照。）の減少率は、増加率で読み替えられるものとする。

また、第六の実施例において、コントローラ３０は、ブーム角度αが閾値α_ＴＨ以上であり、アーム角度βが閾値β_ＴＨ以上であり、かつ、ブーム操作レバーが中立位置の方向に戻されたと判定した場合であっても、掘削中であると判定した場合には、吐出量の低減及び発電の開始を中止するようにしてもよい。掘削中にアタッチメントの動きが鈍るのを防止するためである。なお、掘削中であるか否かの判断は、例えば、ブームシリンダ圧センサ１８ａ、吐出圧センサ１８ｂ、ブームシリンダ７のストローク量を検出するストロークセンサ（図示せず。）等の出力に基づいて行われるものとする。

反対に、コントローラ３０は、ブーム角度αが閾値α_ＴＨ未満であったとしても、掘削中でないと判定した場合には、アーム角度βが閾値β_ＴＨ以上であり、かつ、ブーム操作レバーが中立位置の方向に戻されたと判定したときにメインポンプ１２の吐出量を低減させ、発電を開始させるようにしてもよい。

以上の構成により、第六の実施例に係る油圧ショベルは、アーム５を大きく開いたままブーム４を停止させる際の油圧ショベルの機体安定度が所定レベル以下になると判定した場合に、レギュレータ１３を調節してメインポンプ１２の吐出量を低減させる。その結果、ブーム４の動きを段階的に鈍化させてブーム４を停止させることができ、ブーム停止時の油圧ショベルの機体安定度を改善することができる。

また、第六の実施例に係る油圧ショベルは、メインポンプ１２の吐出量を低減させることによってメインポンプ１２の駆動のためのエンジン１１の負荷を低減させ、エンジン１１の出力を電動発電機２５の駆動に転用できるようにした上で、電動発電機２５による発電を開始させる。その結果、第六の実施例に係る油圧ショベルは、無駄に消費されていたエンジン出力を用いて発電を行うことによって、エネルギー効率を改善することができる。

また、第六の実施例に係る油圧ショベルは、レギュレータ１３を調節することによってメインポンプ１２の吐出量を低減させるので、ブーム４を停止させる際の油圧ショベルの機体安定度及びエネルギー効率を簡易かつ確実に改善することができる。

なお、第六の実施例では、アーム操作状態検出部としてアーム角度センサＳ２を用いた例を示したが、アームシリンダ８のストローク量を検出するセンサ、アーム５が所定角度まで開いたことを検知する近接センサ等をアーム操作状態検出部として用いるようにしてもよい。

次に、図１８及び図１９を参照しながら、本発明の第七の実施例に係る油圧ショベルについて説明する。

第七の実施例に係る油圧ショベルは、ネガティブコントロール制御を用いてメインポンプ１２の吐出量を変化させる点で、第六の実施例に係る油圧ショベルと異なるが、その他の点で共通する。

そのため、共通点の説明を省略しながら、相違点を詳細に説明するものとする。また、第六の実施例に係る油圧ショベルを説明するために用いた参照符号と同じ参照符号を用いるものとする。なお、第七の実施例に係る油圧ショベルは、図１３で示される駆動系を搭載するものとする。

図１８は、第七の実施例に係る油圧ショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す概略図であり、図１３及び図１４と同様に、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気駆動・制御系を、それぞれ二重線、実線、破線、及び点線で示すものとする。また、図１８は、ネガティブコントロール絞り１９Ｌ、１９Ｒ、及びネガコン圧管路４１Ｌ、４１Ｒを有する点において、図１４で示される油圧システムと異なるが、その他の点で共通する。

センターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒは、最も下流にある流量制御弁１５７、１５８のそれぞれと圧油タンクとの間にネガティブコントロール絞り１９Ｌ、１９Ｒを備える。メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出した圧油の流れは、ネガティブコントロール絞り１９Ｌ、１９Ｒで制限されることとなる。このようにして、ネガティブコントロール絞り１９Ｌ、１９Ｒは、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒを制御するための制御圧（以下、「ネガコン圧」とする。）を発生させる。

破線で示されるネガコン圧管路４１Ｌ、４１Ｒは、ネガティブコントロール絞り１９Ｌ、１９Ｒの上流で発生させたネガコン圧をレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒに伝達するためのパイロットラインである。

具体的には、図１８で示されるように、油圧ショベルにおける油圧アクチュエータが何れも操作されていない場合（以下、「待機モード」とする。）、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する圧油は、センターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒを通ってネガティブコントロール絞り１９Ｌ、１９Ｒに至る。そして、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する圧油の流れは、ネガティブコントロール絞り１９Ｌ、１９Ｒの上流で発生するネガコン圧を増大させる。その結果、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、吐出した圧油がセンターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制する。

一方、油圧ショベルにおける何れかの油圧アクチュエータが操作された場合、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する圧油は、操作対象の油圧アクチュエータに対応する流量制御弁を介して、操作対象の油圧アクチュエータに流れ込む。そして、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する圧油の流れは、ネガティブコントロール絞り１９Ｌ、１９Ｒに至る量を減少或いは消滅させ、ネガティブコントロール絞り１９Ｌ、１９Ｒの上流で発生するネガコン圧を低下させる。その結果、低下したネガコン圧を受けるレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を増大させ、操作対象の油圧アクチュエータに十分な圧油を循環させ、操作対象の油圧アクチュエータの駆動を確かなものとする。

上述のような構成により、図１８の油圧システムは、待機モードにおいては、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒにおける無駄なエネルギー消費（メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する圧油がセンターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒで発生させるポンピングロス）を抑制することができる。

また、図１８の油圧システムは、油圧アクチュエータを作動させる場合には、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒから必要十分な圧油を作動対象の油圧アクチュエータに確実に供給できるようにする。

図１９は図１７と同様に、コントローラ３０がメインポンプ１２の駆動に利用されているエンジン出力の一部を電動発電機２５の駆動に転用する際のアーム角度β、ブーム操作レバー角度θ、メインポンプ１２の吐出流量Ｑ、電動発電機出力Ｐ、ブーム角度αの時間的推移を示す。

図１９（Ｃ）、（Ｅ）の実線は、吐出量低減・発電状態で制御された後にネガコン制御される場合のメインポンプ１２の吐出流量Ｑ及びブーム角度αの変化を示し、一点鎖線は吐出量低減・発電状態で制御された後にネガコン制御が適用されない場合のメインポンプ１２の吐出流量Ｑ及びブーム角度αの変化を示し、破線は吐出量低減・発電状態での制御もネガコン制御も適用されない場合のメインポンプ１２の吐出流量Ｑ及びブーム角度αの変化を示している。また、図１９（Ｂ）中の中立位置０から第一境界角度θｂの範囲は不感帯領域であり、第一境界角度θｂから第二境界角度θｃの範囲はネガコン制御が実行されるネガコン制御領域である。

時刻０の時点において、図１７同様に、アーム角度βが閾値β_ＴＨを超えた最大角度β_ＥＮＤの近くまで到達しており、油圧ショベルはアーム５が大きく開いた状態になっている。この状態で、オペレータはブーム操作レバーをブーム４が下がる方向に最大に傾けているため、ブーム操作レバー角度θは最大角度θａとなっている。

時刻０からｔ１においては、オペレータはブーム操作レバーをブーム４が下がる方向に最大に傾けているので、ブーム角度αは時間が進むにしたがい小さくなる。このとき、メインポンプ１２の吐出流量Ｑは、最大吐出量であるＱ１を吐出している。

そして、吐出量低減・発電状態で制御される場合には、時刻ｔ１において、オペレータがブーム操作レバーを最大角度θａから中立位置０の方向へ戻し始めると、発電制御部３０１からレギュレータ１３及びインバータ２７に対して制御信号が出力される。これによって、レギュレータ１３が調節され、メインポンプ１２の吐出流量ＱがＱ１から吐出量低減状態における吐出流量Ｑ２まで低減され、メインポンプ１２の馬力も減少する。したがって、一定の角速度で下降していたブーム４は、メインポンプ１２の吐出流量Ｑの減少にともない、γ２だけ角速度を小さくして下降し続ける。また、電動発電機２５による発電が開始され、電動発電機出力Ｐが値ゼロから吐出量低減・発電状態における発電出力Ｐ１まで増大される。

ここで、ネガコン制御が実行されない場合には、一点鎖線で示されるように、時刻ｔ２において、ブーム操作レバー角度θが第二境界角度θｃより小さくなっても、メインポンプ１２の吐出流量Ｑは変化せず、メインポンプ１２は吐出量低減・発電状態における吐出流量Ｑ２を吐出し続ける。したがって、ブーム角度αは時刻ｔ１からｔ２の間で動かされていた角速度と同じ角速度で下降し続ける。

そして、時刻ｔ３において、ブーム操作レバー角度θが第一境界角度θｂを超えて不感帯領域に入ると、メインポンプ１２の吐出流量Ｑは減少し、最小の吐出流量Ｑ_ＭＩＮとなる。このように、メインポンプ１２の吐出流量Ｑが最小の吐出流量Ｑ_ＭＩＮに減少したため、一定の角速度で下降していたブーム４は、時刻ｔ３を過ぎたところで停止する。このときのブーム角速度の変化量はγ３である。

吐出量低減・発電状態で制御された後に、ネガコン制御が実行される場合には、実線で示されるように、時刻ｔ２において、ブーム操作レバー角度θが第二境界角度θｃより小さくなると、ネガコン制御が実行される。その結果、吐出流量Ｑは、ブーム操作レバーが中立位置の方向に戻されるにつれて徐々に上昇するネガコン圧に応じて減少する。メインポンプ１２の吐出流量Ｑの減少にともない、一定の角速度で下降していたブーム４は、角速度を小さくして下降し続ける。また、電動発電機出力Ｐは、吐出量低減・発電状態における発電出力Ｐ１から値ゼロに減少する。

このように、吐出量低減・発電状態で制御された後にネガコン制御が実行される場合には、時刻ｔ２以降においてネガコン圧の上昇に伴ってメインポンプ１２の吐出流量Ｑが徐々に減少するため、ブーム角速度は徐々に小さくなる。このため、ネガコン制御されない場合よりも、ブーム４の振動を抑制することができ、滑らかに停止させることができる。

なお、図１９（Ａ）〜図１９（Ｅ）で示される推移は、上昇中のブーム４を停止させる場合にも適用可能なものとする。その場合、ブーム操作レバー角度θ（図１９（Ｂ）参照。）及びブーム角度α（図１９（Ｅ）参照。）は正負が逆となり、ブーム角度α（図１９（Ｅ）参照。）の減少率は、増加率で読み替えられるものとする。

また、第七の実施例において、コントローラ３０は、ブーム角度αが閾値α_ＴＨ以上であり、アーム角度βが閾値β_ＴＨ以上であり、かつ、ブーム操作レバーが中立位置の方向に戻されたと判定した場合であっても、掘削中であると判定した場合には、吐出量の低減及び発電の開始を中止するようにしてもよい。掘削中にアタッチメントの動きが鈍るのを防止するためである。なお、掘削中であるか否かの判断は、例えば、ブームシリンダ圧センサ１８ａ、吐出圧センサ１８ｂ、ブームシリンダ７のストローク量を検出するストロークセンサ（図示せず。）等の出力に基づいて行われるものとする。

以上の構成により、第七の実施例に係る油圧ショベルは、第六の実施例に係る油圧ショベルが有する効果と同様の効果を実現させることができる。

また、第七の実施例に係る油圧ショベルは、ブーム操作レバー角度θがネガコン制御領域に進入したときにネガコン制御を開始させメインポンプ１２の吐出量を更に低減させる。その結果、第七の実施例に係る油圧ショベルは、ブーム４の動きを更に段階的に鈍化させてブーム４を停止させることができ、ブーム停止時の油圧ショベルの機体安定度を更に改善することができる。

また、第六及び第七の実施例では、発電制御部３０１により、電動発電機２５による発電運転が開始される事例を示したが、先端作業領域における作業中に機体安定度が所定レベル以下となる前において既に発電運転を行っている場合には、機体安定度が所定レベル以下となった後において電動発電機２５による発電出力を更に増加させる。これにより、メインポンプ１２の馬力を低減させて電動発電機２５による発電運転を効率的に行うことができる。

また、第五の実施例に係るハイブリッド型ショベルは、第六、第七の実施例と同様に、先端作業領域における作業中に、ハイブリッド型ショベルの機体安定度が所定レベル以下になる場合に、メインポンプ１２の吐出量を低減させ、電動発電機２５による発電を開始させるようにしてもよい。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例において、吐出量制御部３０１は、必要に応じてエンジン１１及びレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒの双方に対し制御信号を出力するようにしてもよい。エンジン１１の回転数を低減させ、かつ、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒを調節することによって、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を低減させるためである。

また、上述の実施例において、吐出量制御部３０１は、メインポンプ１２の吐出量を二段階で切り替え、或いは、エンジン１１のエンジン回転数を二段階で切り替えるようにするが、三段階以上の切り替えを行うようにしてもよい。

また、上述の実施例において、発電制御部３０１は、メインポンプ１２の吐出流量及び電動発電機２５による発電出力をそれぞれ二段階で切り替えるようにするが、三段階以上の切り替えを行うようにしてもよい。

また、本願は、２０１１年３月８日に出願した日本国特許出願２０１１−０５０７９０号、２０１１年３月２４日に出願した日本国特許出願２０１１−０６６７３２号、及び、２０１１年４月２２日に出願した日本国特許出願２０１１−０９６４１４号のそれぞれに基づく優先権を主張するものでありそれら日本国出願のそれぞれの全内容を本願に参照により援用する。

１・・・下部走行体２・・・旋回機構３・・・上部旋回体４・・・ブーム５・・・アーム６・・・バケット７・・・ブームシリンダ８・・・アームシリンダ９・・・バケットシリンダ１０・・・キャビン１１・・・エンジン１２、１２Ｌ、１２Ｒ・・・メインポンプ１３、１３Ｌ、１３Ｒ・・・レギュレータ１４・・・パイロットポンプ１５・・・コントロールバルブ１６・・・操作装置１６Ａ・・・ブーム操作レバー１７、１７Ａ・・・圧力センサ１８、１８Ｌ、１８Ｒ・・・ネガティブコントロール絞り１８ａ・・・ブームシリンダ圧センサ１８ｂ・・・吐出圧センサ１９Ｌ、１９Ｒ・・・ネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒ・・・走行用油圧モータ２１・・・旋回用油圧モータ２５・・・電動発電機２６・・・変速機２７・・・インバータ２８・・・蓄電系３０・・・コントローラ３５・・・インバータ３６・・・旋回変速機３７・・・旋回用電動発電機３８・・・レゾルバ３９・・・メカニカルブレーキ４０Ｌ、４０Ｒ・・・センターバイパス管路４１Ｌ、４１Ｒ・・・ネガコン圧管路１５０〜１５８・・・流量制御弁３００・・・アタッチメント状態判定部、機体安定度判定部、転用可否判定部３０１・・・動作状態切り替え部、吐出量制御部、発電制御部Ｓ１・・・ブーム角度センサＳ２・・・アーム角度センサ

アーム５は、ブーム４に対して回動可能に支持されており、回動支持部（関節）にアーム操作状態検出部としてのアーム角度センサＳ２が取り付けられている。アーム角度センサＳ２により、アーム５の傾き角度であるアーム角度β（アーム５を最も閉じた状態からの開き角度）を検出することができる。

ブーム操作レバー１６Ａは、操作装置１６の一例であり、ブーム４を操作するための操作装置であって、パイロットポンプ１４が吐出する圧油を利用して、レバー操作量に応じた制御圧を第一速ブーム流量制御弁１５４の左右何れかのパイロットポートに導入させる。なお、第一の実施例では、ブーム操作レバー１６Ａは、レバー操作量が所定操作量以上の場合には、第二速ブーム流量制御弁１５３の左右何れかのパイロットポートにも圧油を導入させるようにする。

左右走行レバー（又はペダル）、アーム操作レバー、バケット操作レバー及び旋回操作レバー（何れも図示せず。）はそれぞれ、下部走行体１の走行、アーム５の開閉、バケット６の開閉、及び、上部旋回体３の旋回を操作するための操作装置である。これらの操作装置は、ブーム操作レバー１６Ａと同様に、パイロットポンプ１４が吐出する圧油を利用して、レバー操作量（又はペダル操作量）に応じた制御圧を油圧アクチュエータのそれぞれに対応する流量制御弁の左右何れかのパイロットポートに導入させる。また、これらの操作装置のそれぞれに対する操作者の操作内容（レバー操作方向及びレバー操作量である。）は、圧力センサ１７Ａと同様に、対応する圧力センサによって圧力の形で検出され、検出値がコントローラ３０に対して出力される。

図６（Ｃ）の実線は吐出量低減状態で吐出流量Ｑが制御される場合のメインポンプ１２の吐出流量Ｑの変化を示し、破線は吐出量低減状態で吐出流量Ｑが制御されない場合のメインポンプ１２の吐出流量Ｑの変化を示している。吐出流量Ｑ１は通常状態における吐出流量であり、第一の実施例では最大吐出流量である。また、吐出流量Ｑ２は、吐出量低減状態における吐出流量である。

図６（Ｄ）の実線は吐出量低減状態で吐出流量Ｑが制御される場合のブーム角度αの変化を示し、破線は吐出量低減状態で吐出流量Ｑが制御されない場合のブーム角度αの変化を示している。

時刻０からｔ１において、オペレータはブーム操作レバー１６Ａをブーム４が下がる方向に最大に傾けているので、ブーム角度αは時間が進むにしたがい小さくなる。このとき、メインポンプ１２の吐出流量Ｑは、最大吐出量であるＱ１を吐出している。ここで、吐出量低減状態で吐出流量Ｑが制御されない場合には、時刻ｔ１において、オペレータがブーム操作レバー１６Ａを最大角度θａから中立位置０の方向へ戻し始めても、メインポンプ１２の吐出流量Ｑはなんら変化せずに、最大吐出量であるＱ１を吐出し続ける。したがって、ブーム角度αは時刻０からｔ１の間で動かされていた角速度と同じ角速度で下降し続ける。

吐出量低減状態で吐出流量Ｑが制御される場合、時刻ｔ１において、オペレータがブーム操作レバー１６Ａを最大角度θａから中立位置０の方向へ戻し始めると、吐出量制御部３０１からレギュレータ１３に対して制御信号が出力される。これによって、レギュレータ１３が調節され、メインポンプ１２の吐出流量ＱがＱ１から吐出量低減状態における吐出流量Ｑ２まで低減される。メインポンプ１２の吐出流量Ｑの減少にともない、一定の角速度で下降していたブーム４は、角速度を小さくして下降し続ける。

このように、吐出量低減状態で吐出流量Ｑが制御されない場合には、ブーム４の角速度の変化量は、時刻ｔ３においてγ１と大きくなるが、吐出量低減状態で吐出流量Ｑが制御される場合には、γ２及びγ３と段階的に変化される。このため、吐出量低減状態で吐出流量Ｑが制御される場合には、ブーム４は大きな振動を発生させずに滑らかに停止することができる。

図８は図６と同様に、コントローラ３０がメインポンプ１２の吐出流量Ｑを低減させる際のアーム角度β、ブーム操作レバー角度θ、メインポンプ１２の吐出流量Ｑ、ブーム角度αの時間的推移に加え、図８（Ｃ）でエンジン回転数Ｎの時間的推移を示す。エンジン回転数Ｎ１は通常状態におけるエンジン回転数であり、エンジン回転数Ｎ２は吐出量低減状態におけるエンジン回転数である。

図８（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）の実線は、吐出量低減状態で吐出流量Ｑが制御される場合のエンジン回転数Ｎ、メインポンプ１２の吐出流量Ｑ、及びブーム角度αの変化を示し、破線は吐出量低減状態で吐出流量Ｑが制御されない場合のエンジン回転数Ｎ、メインポンプ１２の吐出流量Ｑ、及びブーム角度αの変化を示している。

時刻０からｔ１において、オペレータはブーム操作レバー１６Ａをブーム４が下がる方向に最大に傾けているので、ブーム角度αは時間が進むにしたがい小さくなる。このとき、エンジン１１の回転数Ｎは通常状態での回転数Ｎ１で回転し、メインポンプ１２の吐出流量Ｑは最大吐出量であるＱ１を吐出している。ここで、吐出量低減状態で吐出流量Ｑが制御されない場合には、時刻ｔ１において、オペレータがブーム操作レバー１６Ａを最大角度θａから中立位置０の方向へ戻し始めても、エンジン１１の回転数Ｎは通常状態での回転数Ｎ１を維持し続ける。したがって、メインポンプ１２の吐出流量Ｑはなんら変化せずに、最大吐出量であるＱ１を吐出し続ける。このため、ブーム角度αは時刻０からｔ１の間で動かされていた角速度と同じ角速度で下降し続ける。

吐出量低減状態で吐出流量Ｑが制御される場合、時刻ｔ１において、オペレータがブーム操作レバー１６Ａを最大角度θａから中立位置０の方向へ戻し始めると、吐出量制御部３０１からエンジン１１に対して制御信号が出力される。これによって、エンジン回転数Ｎは、吐出量低減状態に規定された回転数Ｎ２まで低減する。エンジン回転数Ｎの低減に伴い、メインポンプ１２の吐出流量ＱがＱ１から吐出量低減状態における吐出流量Ｑ２まで減少するとともに、一定の角速度で下降していたブーム４は、角速度を小さくして下降し続ける。

図１０（Ｃ）、（Ｄ）の実線は、吐出量低減状態で吐出流量Ｑが制御された後にネガコン制御される場合のメインポンプ１２の吐出流量Ｑ及びブーム角度αの変化を示し、一点鎖線は吐出量低減状態で吐出流量Ｑが制御された後にネガコン制御が適用されない場合のメインポンプ１２の吐出流量Ｑ及びブーム角度αの変化を示し、破線は吐出量低減状態での吐出流量Ｑの制御もネガコン制御も適用されない場合のメインポンプ１２の吐出流量Ｑ及びブーム角度αの変化を示している。また、図１０（Ｂ）中の中立位置０から第一境界角度θｂの範囲は不感帯領域であり、第一境界角度θｂから第二境界角度θｃの範囲はネガコン制御が実行されるネガコン制御領域である。

そして、吐出量低減状態で吐出流量Ｑが制御される場合には、時刻ｔ１において、オペレータがブーム操作レバー１６Ａを最大角度θａから中立位置０の方向へ戻し始めると、吐出量制御部３０１からレギュレータ１３に対して制御信号が出力される。これによって、レギュレータ１３が調節され、メインポンプ１２の吐出流量ＱがＱ１から吐出量低減状態における吐出流量Ｑ２まで低減され、メインポンプ１２の馬力も減少する。したがって、一定の角速度で下降していたブーム４は、メインポンプ１２の吐出流量Ｑの減少にともない、γ２だけ角速度を小さくして下降し続ける。

吐出量低減状態で吐出流量Ｑが制御された後に、ネガコン制御が実行される場合には、実線で示されるように、時刻ｔ２において、ブーム操作レバー角度θが第二境界角度θｃより小さくなると、ネガコン制御が実行される。その結果、吐出流量Ｑは、ブーム操作レバー１６Ａが中立位置の方向に戻されるにつれて徐々に上昇するネガコン圧に応じて減少する。メインポンプ１２の吐出流量Ｑの減少にともない、一定の角速度で下降していたブーム４は、角速度を小さくして下降し続ける。

このように、吐出量低減状態で吐出流量Ｑが制御された後にネガコン制御が実行される場合には、時刻ｔ２以降においてネガコン圧の上昇に伴ってメインポンプ１２の吐出流量Ｑが徐々に減少するため、ブーム角速度は徐々に小さくなる。このため、ネガコン制御されない場合よりも、ブーム４の振動を抑制することができ、滑らかに停止させることができる。

図１１（Ｃ）の実線は、吐出量低減状態で吐出流量Ｑが制御される場合のエンジン回転数Ｎの変化を示し、破線は吐出量低減状態で吐出流量Ｑが制御されない場合のエンジン回転数Ｎの変化を示している。

また、図１１（Ｄ）、（Ｅ）の実線は吐出量低減状態で吐出流量Ｑが制御される場合のメインポンプ１２の吐出流量Ｑ及びブーム角度αの変化を示し、破線は吐出量低減状態で吐出流量Ｑが制御されない場合のメインポンプ１２の吐出流量Ｑ及びブーム角度αの変化を示している。

そして、吐出量低減状態で吐出流量Ｑが制御される場合、時刻ｔ１において、オペレータがブーム操作レバー１６Ａを最大角度θａから中立位置０の方向へ戻し始めると、吐出量制御部３０１からエンジン１１に対して制御信号が出力される。これによって、エンジン回転数Ｎは、吐出量低減状態に規定された回転数Ｎ２まで低減する。エンジン回転数の低減に伴い、メインポンプ１２の吐出流量ＱがＱ１から吐出量低減状態における吐出流量Ｑ２まで減少するとともに、一定の角速度で下降していたブーム４は、γ２だけ角速度を小さくして下降し続ける。

吐出量低減状態で吐出流量Ｑが制御された後に、ネガコン制御が実行される場合には、図１０同様に、実線で示されるように、時刻ｔ２において、ブーム操作レバー角度θが第二境界角度θｃより小さくなると、ネガコン制御が実行される。その結果、吐出流量Ｑは、ブーム操作レバー１６Ａが中立位置の方向に戻されるにつれて徐々に上昇するネガコン圧に応じて減少する。メインポンプ１２の吐出流量Ｑの減少にともない、一定の角速度で下降していたブーム４は、角速度を小さくして下降し続ける。

インバータ２７は、交流電力と直流電力とを相互に変換する装置であり、電動発電機２５が発電する交流電力を直流電力に変換して蓄電系２８に蓄電し（充電動作）、蓄電系２８に蓄電された直流電力を交流電力に変換して電動発電機２５に供給する（放電動作）。また、インバータ２７は、コントローラ３０が出力する制御信号に応じて充放電動作の停止、切り替え、開始等を制御し、充放電動作に関する情報をコントローラ３０に対して出力する。

図１７（Ｃ）の実線は吐出量低減・発電状態で吐出流量Ｑが制御される場合のメインポンプ１２の吐出流量Ｑの変化を示し、破線は吐出量低減・発電状態で吐出流量Ｑが制御されない場合のメインポンプ１２の吐出流量Ｑの変化を示している。吐出流量Ｑ１は通常状態における吐出流量であり、第六の実施例では最大吐出流量である。また、吐出流量Ｑ２は、吐出量低減・発電状態における吐出流量である。

図１７（Ｄ）の実線は吐出量低減・発電状態で吐出流量Ｑが制御される場合の電動発電機出力Ｐの変化を示し、破線は吐出量低減・発電状態で吐出流量Ｑが制御されない場合の電動発電機出力Ｐの変化を示している。

図１７（Ｅ）の実線は吐出量低減・発電状態で吐出流量Ｑが制御される場合のブーム角度αの変化を示し、破線は吐出量低減・発電状態で吐出流量Ｑが制御されない場合のブーム角度αの変化を示している。

ここで、吐出量低減・発電状態で吐出流量Ｑが制御されない場合には、時刻ｔ１において、オペレータがブーム操作レバーを最大角度θａから中立位置０の方向へ戻し始めても、メインポンプ１２の吐出流量Ｑはなんら変化せずに、最大吐出量であるＱ１を吐出し続ける。したがって、ブーム角度αは時刻０からｔ１の間で動かされていた角速度と同じ角速度で下降し続ける。また、電動発電機出力Ｐもなんら変化せず、値ゼロのまま推移する。

吐出量低減・発電状態で吐出流量Ｑが制御される場合、時刻ｔ１において、オペレータがブーム操作レバーを最大角度θａから中立位置０の方向へ戻し始めると、発電制御部３０１からレギュレータ１３及びインバータ２７に対して制御信号が出力される。これによって、レギュレータ１３が調節され、メインポンプ１２の吐出流量ＱがＱ１から吐出量低減・発電状態における吐出流量Ｑ２まで低減される。メインポンプ１２の吐出流量Ｑの減少にともない、一定の角速度で下降していたブーム４は、角速度を小さくして下降し続ける。また、電動発電機２５による発電が開始され、電動発電機出力Ｐが値ゼロから吐出量低減・発電状態における発電出力Ｐ１まで増大される。

このように、吐出量低減・発電状態で吐出流量Ｑが制御されない場合には、ブーム４の角速度の変化量は、時刻ｔ３においてγ１と大きくなるが、吐出量低減・発電状態で吐出流量Ｑが制御される場合には、γ２及びγ３と段階的に変化される。このため、吐出量低減・発電状態で吐出流量Ｑが制御される場合には、ブーム４は大きな振動を発生させずに滑らかに停止することができる。

図１９（Ｃ）、（Ｅ）の実線は、吐出量低減・発電状態で吐出流量Ｑが制御された後にネガコン制御される場合のメインポンプ１２の吐出流量Ｑ及びブーム角度αの変化を示し、一点鎖線は吐出量低減・発電状態で吐出流量Ｑが制御された後にネガコン制御が適用されない場合のメインポンプ１２の吐出流量Ｑ及びブーム角度αの変化を示し、破線は吐出量低減・発電状態での吐出流量Ｑの制御もネガコン制御も適用されない場合のメインポンプ１２の吐出流量Ｑ及びブーム角度αの変化を示している。また、図１９（Ｂ）中の中立位置０から第一境界角度θｂの範囲は不感帯領域であり、第一境界角度θｂから第二境界角度θｃの範囲はネガコン制御が実行されるネガコン制御領域である。

そして、吐出量低減・発電状態で吐出流量Ｑが制御される場合には、時刻ｔ１において、オペレータがブーム操作レバーを最大角度θａから中立位置０の方向へ戻し始めると、発電制御部３０１からレギュレータ１３及びインバータ２７に対して制御信号が出力される。これによって、レギュレータ１３が調節され、メインポンプ１２の吐出流量ＱがＱ１から吐出量低減・発電状態における吐出流量Ｑ２まで低減され、メインポンプ１２の馬力も減少する。したがって、一定の角速度で下降していたブーム４は、メインポンプ１２の吐出流量Ｑの減少にともない、γ２だけ角速度を小さくして下降し続ける。また、電動発電機２５による発電が開始され、電動発電機出力Ｐが値ゼロから吐出量低減・発電状態における発電出力Ｐ１まで増大される。

吐出量低減・発電状態で吐出流量Ｑが制御された後に、ネガコン制御が実行される場合には、実線で示されるように、時刻ｔ２において、ブーム操作レバー角度θが第二境界角度θｃより小さくなると、ネガコン制御が実行される。その結果、吐出流量Ｑは、ブーム操作レバーが中立位置の方向に戻されるにつれて徐々に上昇するネガコン圧に応じて減少する。メインポンプ１２の吐出流量Ｑの減少にともない、一定の角速度で下降していたブーム４は、角速度を小さくして下降し続ける。また、電動発電機出力Ｐは、吐出量低減・発電状態における発電出力Ｐ１から値ゼロに減少する。

このように、吐出量低減・発電状態で吐出流量Ｑが制御された後にネガコン制御が実行される場合には、時刻ｔ２以降においてネガコン圧の上昇に伴ってメインポンプ１２の吐出流量Ｑが徐々に減少するため、ブーム角速度は徐々に小さくなる。このため、ネガコン制御されない場合よりも、ブーム４の振動を抑制することができ、滑らかに停止させることができる。

Claims

メインポンプが吐出する圧油によって駆動されるフロント作業機を備えたショベルであって、
前記フロント作業機の状態を検出するフロント作業機状態検出部と、
前記フロント作業機の状態に基づいて当該ショベルの機体安定度を判定するアタッチメント状態判定部と、
前記アタッチメント状態判定部により機体安定度が所定レベル以下になると判定された場合に、前記メインポンプの馬力を低減させる動作状態切り替え部と、
を備えることを特徴とするショベル。
前記フロント作業機状態検出部は、アーム角度検出部を含み、
前記アーム角度検出部は、アームの開き角度を検出し、
前記アタッチメント状態判定部は、前記アームの開き角度が所定値以上の場合に、機体安定度が所定レベル以下になると判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のショベル。
前記動作状態切り替え部は、エンジン回転数を低減させることにより、前記メインポンプの馬力を低減させる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のショベル。
前記動作状態切り替え部は、レギュレータを調節することにより、前記メインポンプの馬力を低減させる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のショベル。
前記ショベルは、電動発電機を備え、
前記メインポンプ及び前記電動発電機は、エンジンによって駆動され、
前記アタッチメント状態判定部は、前記フロント作業機の状態に基づいて、前記メインポンプの駆動に利用されている前記エンジンの出力の一部を前記電動発電機の駆動に転用可能か否かを判定し、
前記動作状態切り替え部は、前記メインポンプの駆動に利用されている前記エンジンの出力の一部を前記電動発電機の駆動に転用する、
ことを特徴とする請求項１に記載のショベル。
前記動作状態切り替え部は、前記メインポンプの駆動に利用されている前記エンジンの出力の一部が前記電動発電機の駆動に転用可能であると判定された場合、前記メインポンプの馬力を低減させ、前記電動発電機による発電を開始させる、
ことを特徴とする請求項５に記載のショベル。
前記フロント作業機状態検出部は、アームの開き角度を検出するアーム角度検出部を含み、
前記アタッチメント状態判定部は、前記アーム角度検出部で検出される前記アームの開き角度が閾値以上の場合に、前記メインポンプの駆動に利用されている前記エンジンの出力の一部を前記電動発電機の駆動に転用可能であると判定する、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載のショベル。
前記アタッチメント状態判定部は、前記フロント作業機のエンドアタッチメントが所定の先端作業領域内にあると判断するときに、前記メインポンプの駆動に利用されている前記エンジンの出力の一部を前記電動発電機の駆動に転用可能であると判定する、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載のショベル。
メインポンプが吐出する圧油によって駆動されるフロント作業機を備えたショベルの制御方法であって、
前記フロント作業機の状態を検出するフロント作業機状態検出ステップと、
前記フロント作業機の状態に基づいて前記ショベルの機体安定度を判定するアタッチメント状態判定ステップと、
前記アタッチメント状態判定ステップにおいて、機体安定度が所定レベル以下になると判定された場合に、前記メインポンプの馬力を低減させる動作状態切り替えステップと、
を備えることを特徴とする制御方法。
前記フロント作業機状態検出ステップにおいて、アームの開き角度が検出され、
前記アタッチメント状態判定ステップにおいて、機体安定度は、前記アームの開き角度が所定値以上の場合に、所定レベル以下と判定される、
ことを特徴とする請求項９に記載の制御方法。
前記動作状態切り替えステップにおいて、前記メインポンプの馬力は、エンジン回転数を低減させることにより低減される、
ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の制御方法。
前記動作状態切り替えステップにおいて、前記メインポンプの馬力は、レギュレータを調節することにより低減される、
ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の制御方法。
前記ショベルは、電動発電機を備え、
前記メインポンプ及び前記電動発電機は、エンジンによって駆動され、
前記アタッチメント状態判定ステップにおいて、前記フロント作業機の状態に基づいて、前記メインポンプの駆動に利用されている前記エンジンの出力の一部を前記電動発電機の駆動に転用可能か否かが判定され、
前記動作状態切り替えステップにおいて、前記メインポンプの駆動に利用されている前記エンジンの出力の一部が前記電動発電機の駆動に転用される、
ことを特徴とする請求項９に記載の制御方法。
前記動作状態切り替えステップにおいて、前記メインポンプの駆動に利用されている前記エンジンの出力の一部が前記電動発電機の駆動に転用可能であると判定された場合、前記メインポンプの馬力が低減され、前記電動発電機による発電が開始される、
ことを特徴とする請求項１３に記載の制御方法。