WO2012121252A1

WO2012121252A1 - ショベル及びショベルの制御方法

Info

Publication number: WO2012121252A1
Application number: PCT/JP2012/055702
Authority: WO
Inventors: 曲木　秀人; 竜二白谷
Original assignee: 住友建機株式会社
Priority date: 2011-03-08
Filing date: 2012-03-06
Publication date: 2012-09-13
Also published as: EP2685010B1; WO2012121253A1; KR20130124364A; US20130345939A1; KR101613560B1; US20140088839A1; EP2685011A4; US8972122B2; JPWO2012121252A1; CN103415664B; JP5836362B2; EP2685011A1; KR101768662B1; JP5823492B2; EP2685010A1; JPWO2012121253A1; EP2685011B1; KR20130129261A; KR20150098687A; US9249556B2

Abstract

本発明に係る油圧ショベルは、下部走行体１と、下部走行体１に対して旋回自在に搭載された上部旋回体３と、上部旋回体３に回動自在に取り付けられるブーム４と、ブーム４に回動自在に取り付けられるアーム５と、アーム５に取り付けられるバケット６と、ブーム４の状態を検出するブーム角度センサＳ１と、ブーム角度センサＳ１の検出値に基づいて、ブーム４が所定の上部作業領域内に存在するか否かを判定するアタッチメント状態判定部３００と、油圧ショベルの動作状態を切り替える動作状態切り替え部３０１とを備え、動作状態切り替え部３０１は、アタッチメント状態判定部３００によりアタッチメントが所定の上部作業領域ＵＷＲ内にあると判定された場合に、バケット６の動きを遅くする。

Description

ショベル及びショベルの制御方法

　本発明は、ブーム、アーム、及びエンドアタッチメント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、エンドアタッチメントの迅速な動きが必要とされない場合の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、バケット閉じ、アーム閉じ、及びブーム上げを同時操作する場合に、ブーム上げに必要な圧油を十分確保してブームの動きを円滑にし、作業性を向上させるようにした油圧ショベルが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

　この油圧ショベルは、バケット用パイロット弁、アーム用パイロット弁、及びブーム用パイロット弁が同時に操作された場合に、アーム用方向制御弁に圧油が過度に流入するのを抑制しながらブーム用方向制御弁に流入する圧油を増大させる。

　これにより、この油圧ショベルは、バケットの動作速度を著しく遅くすることなく、バケット閉じ、アーム閉じ、及びブーム上げを同時操作する場合のブームの動きを円滑にする。

特開２００２－４３３９号公報

　しかしながら、特許文献１は、バケット閉じ、アーム閉じ、及びブーム上げを同時操作する場合のバケットの動作速度の著しい低下を防止する制御に言及するのみであり、バケットの迅速な操作が必要とされない作業を行う場合の制御については言及していない。

　上述の点に鑑み、本発明は、エンドアタッチメントの迅速な動きが必要とされない場合のエネルギー効率を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、下部走行体と、前記下部走行体に対して旋回自在に搭載された上部旋回体と、ブーム、アーム、及びエンドアタッチメントを含むフロント作業機と、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状態検出部の検出値に基づいて、前記ブームが所定の上部作業領域内に存在するか否かを判定するアタッチメント状態判定部と、当該ショベルの動作状態を切り替える動作状態切り替え部と、を備えるショベルであって、前記動作状態切り替え部は、前記アタッチメント状態判定部により前記エンドアタッチメントが前記所定の上部作業領域内にあると判定された場合に、前記エンドアタッチメントの動きを遅くす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、下部走行体と、前記下部走行体に対して旋回自在に搭載された上部旋回体と、ブーム、アーム、及びエンドアタッチメントを含むフロント作業機とを備える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状態検出ステップにおいて検出される検出値に基づいて、前記ブームが所定の上部作業領域内に存在するか否かを判定するアタッチメント状態判定ステップと、前記ショベルの動作状態を切り替える動作状態切り替えステップと、を備え、前記動作状態切り替えステップにおいて、前記エンドアタッチメントの動きは、前記アタッチメント状態判定ステップにおいて前記エンドアタッチメントが前記所定の上部作業領域内にあると判定された場合に、遅くなることを特徴とする。

　上述の手段により、本発明は、エンドアタッチメントの迅速な動きが必要とされない場合のエネルギー効率を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（その１）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。上部作業領域の例を示す概略図（その１）である。動作状態切り替え判断処理の流れを示すフローチャート（その１）である。通常状態からレギュレータの調節による吐出量低減状態への切り替えの際のブーム角度、吐出流量、及びアーム角度の推移を示す図である。動作状態復元処理の流れを示すフローチャート（その１）である。レギュレータの調節による吐出量低減状態から通常状態への切り替えの際のブーム角度、吐出流量、及びアーム角度の推移を示す図である。動作状態切り替え判断処理の流れを示すフローチャート（その２）である。通常状態からエンジン回転数の低減による吐出量低減状態への切り替えの際のブーム角度、エンジン回転数、吐出流量、及びアーム角度の推移を示す図である。動作状態復元処理の流れを示すフローチャート（その２）である。エンジン回転数の低減による吐出量低減状態から通常状態への切り替えの際のブーム角度、エンジン回転数、吐出流量、及びアーム角度の推移を示す図である。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。動作状態切り替え判断処理の流れを示すフローチャート（その３）である。本発明の実施例に係る油圧ショベルの構成例を示す図（その２）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。上部作業領域の例を示す概略図（その２）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。動作状態切り替え判断処理の流れを示すフローチャート（その４）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３）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（その１）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である。発電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。

　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、且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（図２参照。）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。

　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、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、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３００及び動作状態切り替え部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及び圧力センサ１７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３００及び動作状態切り替え部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、アタッチメント状態判定部３００及び動作状態切り替え部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に対して出力する。

　アタッチメント状態判定部３００は、バケット６の位置を取得するために、アタッチメントの状態を検出してアタッチメントが所定の作業領域内に存在するか否かを判定する機能要素である。具体的には、アタッチメント状態判定部３００は、ブーム角度センサＳ１からの検出値に基づいてブーム４の上昇角度を算出する。そして、ブーム４があらかじめ定められた角度以上に持ち上げられていると判定することで、アタッチメントが所定の作業領域内に存在するか否かを判定することができる。これにより、バケット６の大まかな位置も取得することができ、バケット６が所定の作業領域内に存在しているか否かも判定できる（例えば、バケット６の回動中心の地上高が所定値以上であることを検知することができる。）。なお、アタッチメント状態判定部３００は、ブーム４が所定の上昇角度まで上昇したことを検知する（ブーム４の接近を検出する）近接センサ等の出力に基づいて、アタッチメントの状態を判定してもよい。近接センサを用いる場合には、近接センサが反応する上昇角度以内にブーム４が進入したことを検知することにより、ブーム４が持ち上げられているアタッチメントの状態を判定することができる。これにより、バケット６の大まかな位置も取得することができ、バケット６が作業領域内に存在しているか否かも判定できる。

　動作状態切り替え部３０１は、アタッチメント状態判定部３００からの信号に基づき、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの馬力を変更するように制御信号をエンジン１１又はレギュレータ１３に対して出力する機能要素である。具体的には、アタッチメント状態判定部３００において、アタッチメントが所定の作業領域内に存在すると判定されると、動作状態切り替え部３０１は、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。そして、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの馬力が低減されることで、アームシリンダ８への圧油の供給量も低減される。これにより、アーム５の動きが遅くなるだけでなく、バケット６の動きも遅くすることができる。

　ここで、図３を参照しながら、アームシリンダ８への圧油の供給量を低減して、アーム５又はバケット６の動きを遅くす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り、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、且つ、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。）であり、流量制御弁１５３は、ブ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スプール弁（以下、「第二速ブーム流量制御弁」とする。）である。

　また、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、且つ、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１６Ａ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。）であり、流量制御弁１５６は、アーム操作レバー１６Ａが所定操作量以上で操作された場合にのみ作動する弁（以下、「第二速アーム流量制御弁」とする。）である。

　また、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。

　また、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、且つ、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。

　また、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ものとする。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、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。

　アーム操作レバー１６Ａは、操作装置１６の一例であり、アーム５の開閉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アーム流量制御弁１５５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、アーム操作レバー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１５６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、アーム操作レバー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）、ブーム操作レバー、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、ブーム４の上げ下げ、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、アーム操作レバー１６Ａと同様、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及び圧力センサ１７の出力以外にも、ブームシリンダ圧センサ１８ａ、吐出圧センサ１８ｂ、ネガコン圧を検出する圧力センサ（図示せず。）等の他のセンサの出力を受信し、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒに対して制御信号を出力する。

　このような構成の油圧システムに対し、コントローラ３０の動作状態切り替え部３０１は、必要に応じてレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒに対し制御信号を出力し、制御信号に応じてメインポンプ１２からの吐出流量を変更し、メインポンプ１２の馬力を変更する。これにより、第一速アーム流量制御弁１５５へ供給される圧油の流量が変更される。また、第二速アーム流量制御弁１５６が作動中のときには、第二速アーム流量制御弁１５６へ供給される圧油の流量も変更される。したがって、アームシリンダ８への圧油の流量も変更されるので、それに応じてアーム５の動きも変化する。その結果、バケット６の動きも変化する。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、アームシリンダ８への圧油の流量だけでなく、バケットシリンダ９への圧油の流量を変更するようにしてもよい。

　「上部作業領域」とは、操作者から見て上方にある作業領域であり、その作業領域内に存在するエンドアタッチメントを操作者が視認し難いため、エンドアタッチメントの迅速な動きが必要とされない領域であって、キャビン１０の形状又は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。

　図４は、上部作業領域の例を示す概略図であり、上部作業領域ＵＷＲは、ブーム角度センサＳ１又は近接センサ（図示せず。）等によって検出されるブーム角度αの値に基づいて定められる。

　上部作業領域ＵＷＲは、例えば、ブーム角度αが所定値α_ＴＨ以上となったときのアタッチメントの存在領域として定められる。好ましくは、上部作業領域ＵＷＲは、ブーム角度αが最大角度α_ＥＮＤ（ブーム４が最も上昇した状態におけるブーム角度）から１０度以内（α_ＥＮＤ－α_ＴＨ≦１０°）となったときのアタッチメントの存在領域として定められる。より好ましくは、上部作業領域ＵＷＲは、ブーム角度αが最大角度α_ＥＮＤから５度以内（α_ＥＮＤ－α_ＴＨ≦５°）となったときのアタッチメントの存在領域として定められる。

　ここで、図５を参照しながら、アーム５又はバケット６の動きが遅くなるように、動作状態切り替え部３０１が油圧ショベルの動作状態を通常状態から吐出量低減状態に切り替える処理（以下、「動作状態切り替え判断処理」とする。）について説明する。なお、図５は、動作状態切り替え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、動作状態切り替え部３０１によって油圧ショベルの動作状態が通常状態から吐出量低減状態に切り替えられるまで、この動作状態切り替え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、アタッチメント状態判定部３００は、ブーム角度センサＳ１で検出したブーム角度αの値に基づいて、ブーム角度αが所定値α_ＴＨ以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ１）。これにより、アタッチメントが上部作業領域ＵＷＲ内に存在するか否かを判定でき、バケット６が上部作業領域ＵＷＲ内に存在するか否かも判定できる。

　アタッチメント状態判定部３００によりバケット６が上部作業領域ＵＷＲ内に存在しないと判定された場合、すなわち、ブーム角度αが所定値α_ＴＨ未満の場合（ステップＳＴ１のＮＯ）、動作状態切り替え部３０１は、油圧ショベルの状態を通常状態から吐出量低減状態に切り替えることなく、今回の動作状態切り替え判断処理を終了させる。

　一方、アタッチメント状態判定部３００によりバケット６が上部作業領域ＵＷＲ内に存在すると判定された場合、すなわち、ブーム角度αが所定値α_ＴＨ以上の場合（ステップＳＴ１のＹＥＳ）、動作状態切り替え部３０１は、旋回機構２が停止中であるか否かを判定する（ステップＳＴ２）。具体的には、動作状態切り替え部３０１は、圧力センサ１７の検出値に基づいて旋回操作レバー（図示せず。）のレバー操作量を検知し、旋回機構２が停止中であるか否かを判定する。

　旋回機構２が停止中でない（上部旋回体３が旋回している）と判定した場合（ステップＳＴ２のＮＯ）、動作状態切り替え部３０１は、油圧ショベルの状態を通常状態から吐出量低減状態に切り替えることなく、今回の動作状態切り替え判断処理を終了させる。

　一方、旋回機構２が停止中である（上部旋回体３が旋回していない）と判定した場合（ステップＳＴ２のＹＥＳ）、動作状態切り替え部３０１は、油圧アクチュエータの動きが遅くなるように、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を低減させる（ステップＳＴ３）。具体的には、動作状態切り替え部３０１は、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒに対して制御信号を出力し、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒを調節して、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を低減させる。

　このように、動作状態切り替え部３０１は、アタッチメント状態判定部３００によりブーム角度αが所定値α_ＴＨ以上であると判定された場合には、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を低減させることによって、アームシリンダ８を循環する圧油の流量を通常よりも減少させるようにする。

　具体的には、動作状態切り替え部３０１は、アーム操作レバー１６Ａが操作され第一速アーム流量制御弁１５５が作動中の場合であっても、第一速アーム流量制御弁１５５へ流入する圧油の流量を通常よりも減少させるようにする。また、アーム操作レバー１６Ａが所定操作量以上で操作され第一速アーム流量制御弁１５５及び第二速アーム流量制御弁１５６の双方が作動中の場合であっても同様に、第一速アーム流量制御弁１５５及び第二速アーム流量制御弁１５６のそれぞれに流入する圧油の流量を通常よりも減少させるようにする。その結果、動作状態切り替え部３０１は、アームシリンダ８に流入する圧油の流量を減少させ、アーム５の動きを遅くすることができる。

　このように、動作状態切り替え部３０１は、アーム５又はバケット６の迅速な動きが不要であるにもかかわらずアーム５又はバケット６を迅速に動作させることによる不要なエネルギー消費（例えば、燃料の消費である。）を抑制し、エネルギー効率を改善することができる。

　ここで、図６を参照しながら、動作状態切り替え部３０１が油圧ショベルの状態を通常状態から吐出量低減状態に切り替える際のブーム角度α、吐出流量Ｑ、及びアーム角度（アーム５を最も閉じた状態からの開き角度）βの時間的推移について説明する。なお、図６において、油圧ショベルの操作者は、ブーム４を上昇させ且つアーム５を開く複合操作を行っているものとし、ブーム操作レバー（図示せず。）及びアーム操作レバー１６Ａのそれぞれのレバー操作量は一定であるものとする。また、吐出量低減状態は、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒを調節することによって実現されるものとし、吐出流量Ｑは、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのそれぞれの吐出流量を同時に示すものとする（すなわち、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出流量は、同じ推移を辿るものとする。）。

　図６で示されるように、アタッチメント状態判定部３００は、時刻ｔ１において、ブーム角度αが所定値α_ＴＨ（ブーム４が最も上昇した状態におけるブーム角度α_ＥＮＤより所定角度（例えば５度）だけ小さい値）以上となり、アタッチメントが上部作業領域ＵＷＲ内に進入した状態であると判定する。これにより、バケット６が上部作業領域ＵＷＲ内に進入したと判定する。

　その後、動作状態切り替え部３０１は、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒを調節し、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出流量Ｑを通常状態における吐出流量Ｑ１（例えば毎分２２０リットル）から所定の吐出流量Ｑ２（例えば毎分１６０リットル）まで低減させる。このようにして、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出流量Ｑを低減させることで、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの馬力を低減させることができる。メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの馬力が低減された結果、アーム角度βは、実線で示されるように、吐出流量が低減されない場合（破線）に比べ、アーム角度βの増大（開き）速度を低下する。

　なお、図６で示される推移は、ブーム４を上昇させ且つアーム５を閉じる複合操作といった他の複合操作を行っている場合にも適用可能なものとする。

　また、第一の実施例において、動作状態切り替え部３０１は、アタッチメント状態判定部３００によりブーム角度αが所定値α_ＴＨ以上であると判定された場合であっても旋回機構２が停止中でない（上部旋回体３が旋回している）と判定した場合にはアーム５又はバケット６の動きが遅くなるようにすることなく動作状態切り替え判断処理を終了させる。これは、上部旋回体３を旋回させながらブーム４を上昇させた場合にバケット６が上部作業領域ＵＷＲ内に進入した途端に上部旋回体３の旋回速度が低下して操作者に違和感を抱かせてしまうのを防止するためである。

　この点に関し、動作状態切り替え部３０１は、同様の効果を得るために、アタッチメント状態判定部３００によりブーム角度αが所定値α_ＴＨ以上であると判定された場合であっても、走行用油圧モータ２０Ｌ、２０Ｒやバケット６の代わりに取り付けられた他のエンドアタッチメント（例えば、ブレーカ等である。）が動作中であると判定した場合には動作状態を切り替えることなく動作状態切り替え判断処理を終了させるようにしてもよい。この場合、例えば、動作状態切り替え部３０１は、アタッチメント状態判定部３００によりブーム角度αが所定値α_ＴＨ以上であると判定された場合であっても、走行中であると判定した場合には、アーム５又はバケット６の動きが遅くなるようにすることなく動作状態切り替え判断処理を終了させるようにしてもよい。

　このように、動作状態切り替え部３０１は、メインポンプ１２の吐出量を低減させることによって、アタッチメントの動作速度が遅くなるようにできる。

　一方で、動作状態切り替え部３０１は、アタッチメントの動きが遅くなるようにした後、所定の操作（例えば、旋回機構２を旋回させる操作である。）が行われた場合、或いは、ブーム角度αが所定値α_ＴＨより小さいと判定した場合に、アタッチメントの動作速度を元の状態に復元させるようにする。

　ここで、図７を参照しながら、動作状態切り替え部３０１が、エンドアタッチメントの動きを元の状態に復元させるために、油圧ショベルの動作状態を吐出量低減状態から通常状態に切り替える処理（以下、「動作状態復元処理」とする。）について説明する。なお、図７は、動作状態復元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、動作状態切り替え部３０１によって油圧ショベルの動作状態が元の状態に復元されるまで、この動作状態復元処理を所定周期で繰り返し実行するものとする。

　最初に、動作状態切り替え部３０１は、圧力センサ１７の検出値に基づいて旋回操作レバー（図示せず。）のレバー操作量を検知し、旋回機構２が操作されたか否かを判定する（ステップＳＴ１１）。

　旋回機構２が操作されていない（上部旋回体３が旋回していない）と判定した場合（ステップＳＴ１１のＮＯ）、動作状態切り替え部３０１は、アタッチメント状態判定部３００が取得したブーム角度αの値に基づいて、ブーム角度αが所定値α_ＴＨより小さいか否かを判定することにより、バケット６が上部作業領域ＵＷＲから逸脱したか否かを判定する（ステップＳＴ１２）。

　バケット６が未だ上部作業領域ＵＷＲから逸脱していないと判定した場合、すなわち、ブーム角度αが所定値α_ＴＨ以上の場合（ステップＳＴ１２のＮＯ）、動作状態切り替え部３０１は、油圧ショベルの状態を吐出量低減状態から通常状態に戻すことなく、今回の動作状態復元処理を終了させる。

　一方、ブーム角度αが所定値α_ＴＨ未満の場合（ステップＳＴ１２のＹＥＳ）、動作状態切り替え部３０１は、油圧ショベルの動作状態を吐出量低減状態から通常状態に復元させるようにする（ステップＳＴ１３）。具体的には、動作状態切り替え部３０１は、アーム５又はバケット６の動きを元の状態に戻すべく、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒを元の状態に戻すよう調節する。

　また、動作状態切り替え部３０１は、ブーム角度αが所定値α_ＴＨより小さくなる前であっても、旋回機構２が操作されたと判定した場合には（ステップＳＴ１１のＮＯ）、油圧ショベルの動作状態を吐出量低減状態から通常状態に復元させるようにする（ステップＳＴ１３）。旋回機構２を通常状態における速度で旋回させるためであり、また、旋回速度を低減させることによって操作者に違和感を抱かせてしまうのを防止するためである。

　なお、動作状態切り替え部３０１は、同様の理由により、ブーム角度αが所定値α_ＴＨより小さくなる前であっても、ブーム４又は走行用油圧モータ２０Ｌ、２０Ｒが操作されたと判定した場合には、油圧ショベルの動作状態を吐出量低減状態から通常状態に復元させるようにしてもよい。ブーム４又は走行用油圧モータ２０Ｌ、２０Ｒを通常状態における速度で動作させるためである。

　以上のことを換言すると、動作状態切り替え部３０１は、ブーム角度αが所定値α_ＴＨ以上である限り、アーム５又はバケット６が操作された場合であっても、アーム５又はバケット６の低速動作を継続させることとなる。

　ここで、図８を参照しながら、動作状態切り替え部３０１が油圧ショベルの状態を吐出量低減状態から通常状態に切り替える際のブーム角度α、吐出流量Ｑ、及びアーム角度βの時間的推移について説明する。なお、図８において、油圧ショベルの操作者は、ブーム４を下降させ且つアーム５を閉じる複合操作を行っているものとし、ブーム操作レバー及びアーム操作レバー１６Ａのそれぞれのレバー操作量は一定であるものとする。また、吐出量低減状態は、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒを調節することによって実現されるものとし、吐出流量Ｑは、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのそれぞれの吐出流量を同時に示すものとする。

　図８で示されるように、動作状態切り替え部３０１は、時刻ｔ２において、ブーム角度αが所定値α_ＴＨ未満となり、バケット６が上部作業領域ＵＷＲ内から逸脱したと判定する。

　その後、動作状態切り替え部３０１は、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒを元の状態まで復元させ、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出流量Ｑを吐出量低減状態における吐出流量Ｑ２（例えば毎分１６０リットル）から通常状態における吐出流量Ｑ１（例えば毎分２２０リットル）まで復元させる。メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出流量Ｑが復元された結果、アーム角度βは、実線で示されるように、吐出流量が復元されない場合（破線）に比べ、アーム角度βの減少（閉じ）速度を増大させることが可能となる。

　なお、図８で示される推移は、ブーム４を下降させ且つアーム５を開く複合操作といった他の複合操作を行っている場合にも適用可能なものとする。

　また、動作状態切り替え部３０１は、ブーム角度αが所定値α_ＴＨより小さくなったと判定した場合であっても、圧力センサ１７の検出値に基づいて油圧アクチュエータの何れかが動作中であることを検知した場合には、通常状態への復元を禁止するようにしてもよい。これは、例えばブーム４を下降させた場合にブーム角度αが所定値α_ＴＨより小さくなった途端にブーム４の下降速度を増大させ操作者に違和感を抱かせてしまうのを防止するためである。

　なお、コントローラ３０は、動作状態切り替え部３０１により油圧ショベルの動作状態が切り替えられた場合に、キャビン１０内に設置された表示装置や音声出力装置（何れも図示せず。）等に対して制御信号を出力し、動作状態が切り替えられた旨を操作者に通知す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、ブーム角度αが所定値α_ＴＨ以上である場合に、メインポンプ１２の吐出量を低減させる。その結果、アーム５又はバケット６の迅速な動きが不要であるにもかかわらずアーム５又はバケット６を迅速に動作させることによる不要なエネルギー消費（例えば、燃料の消費）を抑制し、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、第一の実施例に係る油圧ショベルは、ブーム角度αが所定値α_ＴＨ以上である場合であっても、上部旋回体３が旋回している場合には、通常状態から吐出量低減状態への切り替えを禁止する。その結果、上部旋回体３を旋回させながらブーム４を上昇させることによってアーム５又はバケット６が上部作業領域ＵＷＲ内に進入した途端に上部旋回体３の旋回速度及びブーム４の上昇速度を低減させ操作者に違和感を抱かせてしまうのを防止することができる。

　また、第一の実施例に係る油圧ショベルは、通常状態から吐出量低減状態への切り替え後には、アーム５又はバケット６が操作された場合であっても、吐出量低減状態を継続させる。その結果、不要なエネルギー消費（例えば、燃料の消費）をより長期に亘って抑制し、油圧ショベルのエネルギー効率を更に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、ブーム４の上昇角度に基づくアタッチメント状態の判定により、バケット６の大まかな位置を推定し、バケット６が上部作業領域ＵＷＲ内に存在するか否かを判定できる。その結果、簡易な装置構成によって上述の効果を実現させることができる。

　ここでは、ブーム操作状態検出部としてブーム角度センサＳ１を用いた例を示したが、ブーム操作状態検出部としてブームシリンダ圧センサ１８ａ（図２参照。）を用いてもよい。ブーム６が上昇するとアタッチメントの重心が変化することで、ブームシリンダ圧センサ１８ａ（図２参照。）の圧力検出値も変化する。このため、ブームシリンダ７の圧力に閾値を設けることで、ブーム４があらかじめ定められた角度以上に持ち上げられているか否かを判定でき、さらに、アタッチメントが上部作業領域ＵＷＲ内に存在するか否かを判定することができる。これにより、バケット６の大まかな位置も取得することができ、バケット６が上部作業領域ＵＷＲ内に存在しているか否かも判定できる。

　また、ブームシリンダ圧センサ１８ａ（図２参照。）の圧力が上昇する際には、メインポンプ１２の吐出圧も上昇するため、ブーム操作状態検出部として吐出圧センサ１８ｂ（図２参照。）を用い、ブーム４があらかじめ定められた角度以上に持ち上げられているか否かを判定してもよい。

　さらに、ブーム操作状態検出部としてブームシリンダ７のストローク量を検出するセンサを用いてブーム４があらかじめ定められた角度以上に持ち上げられているか否かを判定してもよい。

　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、吐出量低減状態における油圧ショベルのエネルギー効率を簡易且つ確実に改善することができる。

　このように、第一の実施例に係る油圧ショベルは、ブーム４が上部作業領域ＵＷＲに存在すると判定した場合であっても、アーム５が全角度で回動可能に維持されるので、作業が必要な場合であっても、出力を低下した状態で作業を継続させることができる。

　また、第一の実施例に係る油圧ショベルは、バケット６とキャビン１０との間の距離とは無関係に、上部作業領域ＵＷＲに入ったらメインポンプ１２の馬力を低減させるだけであるため、キャビン１０が建物や岩等の作業対象物に接近した状態でも作業を継続させることができる。

　なお、第一の実施例に係るショベルは、アタッチメント状態を判定してレギュレータを調節し吐出量を低減する場合と吐出量を復元する場合とを記載したが、本願発明の目的を達成するためには、必ずしも吐出量を復元する必要はない。

　次に、図９～図１２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の動作状態切り替え部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）。

　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アーム５又はバケット６の動きが遅くなるようにする点で、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒの調節を利用す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９は、第二の実施例に係る油圧ショベルにおける動作状態切り替え判断処理の流れを示すフローチャートである。

　図９は、ステップＳＴ２３におけるメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を低減させるための手段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１３Ｌ、１３Ｒ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、旋回機構２が停止中である（上部旋回体３が旋回していない）と判定した場合（ステップＳＴ２２のＹＥＳ）、動作状態切り替え部３０１は、油圧アクチュエータの動きが遅くなるように、エンジン１１に対して制御信号を出力しエンジン１１の回転数を低減させることにより、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を低減させる（ステップＳＴ２３）。

　メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を低減させることによって、アーム５又はバケット６の迅速な動きが不要であるにもかかわらずアーム５又はバケット６を迅速に動作させることによる不要なエネルギー消費（例えば、燃料の消費）を抑制し、エネルギー効率を改善するためである。

　図１０は、動作状態切り替え部３０１がエンジン回転数を低減させることによって油圧ショベルの状態を通常状態から吐出量低減状態に切り替える際のブーム角度α、エンジン回転数Ｎ、吐出流量Ｑ、及びアーム角度βの時間的推移を示す。なお、図１０において、油圧ショベルの操作者は、ブーム４を上昇させ且つアーム５を開く複合操作を行っているものとし、ブーム操作レバー（図示せず。）及びアーム操作レバー１６Ａのそれぞれのレバー操作量は一定であるものとする。また、吐出量低減状態は、エンジン１１の回転数を低減させることによって実現されるものとし、吐出流量Ｑは、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのそれぞれの吐出流量を同時に示すものとする。

　図１０で示されるように、アタッチメント状態判定部３００は、時刻ｔ１において、ブーム角度αが所定値α_ＴＨ（ブーム４が最も上昇した状態におけるブーム角度α_ＥＮＤより所定角度（例えば５度）だけ小さい値）以上となり、バケット６が上部作業領域ＵＷＲ内に進入したと判定する。

　その後、動作状態切り替え部３０１は、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出流量Ｑを通常状態における吐出流量Ｑ１（例えば毎分２２０リットル）から所定の吐出流量Ｑ２（例えば毎分１６０リットル）まで低減させる。具体的には、動作状態切り替え部３０１は、エンジン１１のエンジン回転数Ｎを通常状態におけるエンジン回転数Ｎ１（例えば１８００ｒｐｍ）から所定のエンジン回転数Ｎ２（例えば１７００ｒｐｍ）まで低減させる。エンジン１１の出力軸は、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの入力軸に直結されており、エンジン１１の出力軸の回転数を低減させると、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの入力軸の回転数をも低減させることとなるからである。また、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの入力軸の回転数を低減させると、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出流量を低減させることができるからである。このようにして、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出流量Ｑを低減させることで、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの馬力を低減させることができる。なお、エンジン回転数Ｎ３は、アイドリング時のエンジン回転数（例えば１０００ｒｐｍ）を表すものとする。

　メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの馬力が低減された結果、アーム角度βは、実線で示されるように、吐出流量が低減されない場合（破線）に比べ、アーム角度βの増大（開き）速度を低下させることが可能となる。

　図１１は、第二の実施例に係る油圧ショベルにおける動作状態復元処理の流れを示すフローチャートである。

　図１１は、ステップＳＴ３３におけるメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を復元させるための手段がエンジン回転数の増大によるものであり、図７のステップＳＴ１３におけるレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒ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、ブーム角度αが所定値α_ＴＨより小さくなったと判定した場合、すなわち、ブーム角度αが所定値α_ＴＨ未満の場合（ステップＳＴ３２のＹＥＳ）、動作状態切り替え部３０１は、油圧ショベルの動作状態を吐出量低減状態から通常状態に復元させるようにする（ステップＳＴ３３）。具体的には、動作状態切り替え部３０１は、アーム５又はバケット６の動きを元の状態に戻すべく、エンジン１１のエンジン回転数を元の状態に戻すようにする。

　また、動作状態切り替え部３０１は、バケット６が上部作業領域ＵＷＲから逸脱する前であっても、旋回機構２が操作されたと判定した場合には（ステップＳＴ３１のＮＯ）、油圧ショベルの動作状態を吐出量低減状態から通常状態に復元させるようにする（ステップＳＴ３３）。旋回機構２を通常状態における速度で旋回させるためであり、また、旋回速度を低減させることによって操作者に違和感を抱かせてしまうのを防止するためである。

　図１２は、動作状態切り替え部３０１がエンジン回転数を増大させることによって油圧ショベルの状態を吐出量低減状態から通常状態に切り替える際のブーム角度α、エンジン回転数Ｎ、吐出流量Ｑ、及びアーム角度βの時間的推移を示す。

　図１２で示されるように、動作状態切り替え部３０１は、時刻ｔ２において、ブーム角度αが所定値α_ＴＨ未満となり、バケット６が上部作業領域ＵＷＲ内から逸脱したと判定する。

　その後、動作状態切り替え部３０１は、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出流量Ｑを吐出量低減状態における吐出流量Ｑ２（例えば毎分１６０リットル）から通常状態における吐出流量Ｑ１（例えば毎分２２０リットル）まで復元させる。具体的には、動作状態切り替え部３０１は、エンジン１１のエンジン回転数Ｎを吐出量低減状態におけるエンジン回転数Ｎ２（例えば１７００ｒｐｍ）から通常状態におけるエンジン回転数Ｎ１（例えば１８００ｒｐｍ）まで復元させる。メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出流量Ｑが復元された結果、アーム角度βは、実線で示されるように、吐出流量が復元されない場合（破線）に比べ、アーム角度βの減少（閉じ）速度を増大させることが可能となる。

　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、吐出量低減状態における油圧ショベルのエネルギー効率を簡易且つ確実に改善することができる。

　なお、第二の実施例に係るショベルは、アタッチメント状態を判定してエンジン回転数を変更して吐出量を低減する場合と吐出量を復元する場合とがあるが、本願発明の目的を達成するためには、必ずしも吐出量を復元する必要はない。

　次に、図１３及び図１４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、コントローラ３０の動作状態切り替え部３０１により、所定の油圧アクチュエータへの圧油の流れを抑制する（以下、所定の油圧アクチュエータへの圧油の流れを抑制した状態を「供給量抑制状態」とする。）。

　このように、第三の実施例に係る油圧ショベルは、所定の油圧アクチュエータへの圧油の流れを抑制することによってバケット６の動きが遅くなるようにする点で、第一及び第二の実施例のそれぞれ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１３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１３は、電磁切換弁１９を有する点、及び、コントローラ３０が電磁切換弁１９に対して制御信号を出力する点において、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。

　電磁切換弁１９は、流量制御弁１５０～１５８とは別に（すなわち、操作装置１６における操作内容にかかわらず）、油圧アクチュエータへの圧油の流れを制御可能な装置である。電磁切換弁１９は、例えば、アームシリンダ８のロッド側チャンバと流量制御弁１５５とを繋ぐ高圧油圧ラインに配置され、コントローラ３０からの制御信号に応じてアームシリンダ８への圧油の流れを制御する。

　コントローラ３０のアタッチメント状態判定部３００は、バケット６が上部作業領域ＵＷＲ内に進入した否かを判定する。アタッチメント状態判定部３００によりバケット６が上部作業領域ＵＷＲ内に進入したと判定された場合、動作状態切り替え部３０１は、電磁切換弁１９に対し制御信号を出力し、アームシリンダ８への圧油の流れを抑制し、アーム５の動きを遅くすることによって、バケット６の動きが遅くなるようにする。

　また、動作状態切り替え部３０１は、第一及び第二の実施例のそれぞれに係る油圧ショベルのようにメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を低減させた上で、電磁切換弁１９に対し制御信号を出力し、バケット６の動きが遅くなるようにしてもよい。具体的には、動作状態切り替え部３０１は、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を低減させた上でアームシリンダ８への圧油の流れを抑制し、アーム５の動きを遅くすることによってバケット６の動きが遅くなるようにしてもよい。

　なお、電磁切換弁１９は、アームシリンダ８のボトム側チャンバと流量制御弁１５５とを繋ぐ高圧油圧ラインに配置されてもよく、それら二つの高圧油圧ラインの双方に配置されてもよい。また、電磁切換弁１９は、流量制御弁１５８とバケットシリンダ９とを繋ぐ高圧油圧ラインに配置されてもよい。ブーム６の動きを選択的に且つ直接的に遅くするためである。

　また、動作状態切り替え部３０１は、電磁切換弁１９を作動状態にすることによってアームシリンダ８への圧油の流れを抑制した場合には、必要に応じて電磁切換弁１９を非作動状態にすることによって、油圧ショベルの動作状態を供給量抑制状態から通常状態に復元させるようにする。

　また、動作状態切り替え部３０１による電磁切換弁１９の作動は、供給量抑制状態におけるメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量がネガコン圧制御による吐出量（毎分５０リットル）よりも大きい場合に実行或いは継続されるものとする。一方で、動作状態切り替え部３０１による電磁切換弁１９の作動は、供給量抑制状態におけるメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量がネガコン圧制御による吐出量以下となった場合には、キャンセル或いは中断されるものとする。ネガコン圧制御による吐出量の抑制によってバケット６の遅い動きが実現されるからである。

　図１４は、第三の実施例に係る油圧ショベルにおける動作状態切り替え判断処理の流れを示すフローチャートである。

　図１４は、ステップＳＴ４３におけるアームシリンダ８の圧油供給量の抑制が、図５のステップＳＴ３又は図９のステップＳＴ２３におけるメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量の低減とは異なる点に特徴を有する。

　具体的には、アタッチメント状態判定部３００は、ブーム角度センサＳ１で検出したブーム角度αの値に基づいて、ブーム角度αが所定値α_ＴＨ以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ４１）。これにより、アタッチメントが上部作業領域ＵＷＲ内に存在するか否かを判定でき、バケット６が上部作業領域ＵＷＲ内に存在するか否かも判定できる。

　ブーム角度αが所定値αＴＨ以上である場合（ステップＳＴ４１のＹＥＳ）、動作状態切り替え部３０１は、旋回機構２が停止中であるか否かを判定する（ステップＳＴ４２）。

　旋回機構２が停止中である（上部旋回体３が旋回していない）と判定した場合（ステップＳＴ４２のＹＥＳ）、動作状態切り替え部３０１は、電磁切換弁１９に対して制御信号を出力し、アームシリンダ８への圧油の流れを抑制する（ステップＳＴ４３）。

　その結果、動作状態切り替え部３０１は、アーム５の動きを遅くすることによって、バケット６の動きが遅くなるようにすることができる。

　以上の構成により、第三の実施例に係る油圧ショベルは、電磁切換弁１９の作動によりアームシリンダ８への圧油の量を抑制する。その結果、他の油圧アクチュエータに比べアームシリンダ８の動作速度を選択的に低減させることができ、他の油圧アクチュエータの動きに影響を与えることなく、バケット６の動きを選択的に遅くすることができる。

　次に、図１５～図１７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、ブーム４に対するアーム５の連結点にアーム角度センサＳ２を備える点、及び、アタッチメント状態判定部３００がエンドアタッチメントの詳細な位置座標を取得する点で第一～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。

　図１５は、第四の実施例に係る油圧ショベルを示す側面図であり、図１６は、第四の実施例に係る油圧ショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。なお、図１６は、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。

　アーム角度センサＳ２は、アーム５の回動角度を検出するためのセンサであり、例えば、アーム角度β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、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及び圧力センサ１７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３００及び動作状態切り替え部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、その処理結果に応じた制御信号を適宜にエンジン１１やレギュレータ１３等に対して出力する。

　アタッチメント状態判定部３００は、例えば、各種所定値と各種検出値とに基づいて、二次元座標系におけるエンドアタッチメントの位置座標（例えば、バケット６の回動中心、すなわちアーム５に対するバケット６の連結点の位置座標である。）を取得する。

　なお、各種所定値は、例えば、ブーム４の回動中心とアーム５の回動中心との間の距離、及び、アーム５の回動中心とバケット６の回動中心との間の距離等であり、各種検出値は、例えば、ブーム角度センサＳ１及びアーム角度センサＳ２の検出値等である。

　また、二次元座標系は、例えば、ブーム４の中心線を含む鉛直面上で、ブーム４の回動中心を原点とし、水平方向にＸ軸、鉛直方向にＹ軸を配する二次元直交座標系である。

　また、アタッチメント状態判定部３００は、二次元直交座標系の代わりに、二次元極座標系等の他の座標系を用いてエンドアタッチメントの位置座標を取得するようにしてもよく、三次元座標系を用いてエンドアタッチメントの位置座標を取得するようにしてもよい。

　また、アタッチメント状態判定部３００は、ブーム角度センサＳ１及びアーム角度センサＳ２の出力の代わりに、エンドアタッチメントに関する物理量を検出する他の任意の検出装置の出力に基づいて、エンドアタッチメントの位置座標を取得するようにしてもよい。

　なお、任意の検出装置の出力は、ブームシリンダ７及びアームシリンダ８のストローク量を検出するセンサの出力、又は、ブーム６に取り付けた発信機が発する電波を受信するキャビン１０に取り付けられた受信器の出力等を含むものとする。

　図１７は、第四の実施例に係る油圧ショベルが採用する上部作業領域ＵＷＲの例を示す概略図であり、座標点Ｐ１、Ｐ２、ＭＰ、直線Ｌ１、及び、ブーム４の中心線が何れも同一の鉛直面上に存在するものとする。

　座標点Ｐ１は、操作者がキャビン１０内の座席に着座したときのその操作者の目の位置に対応する所定の座標点であり、座標点Ｐ２は、キャビン１０の天井の前縁（フロントガラスの上縁）に対応する座標点である。

　また、座標点ＭＰは、アーム５に対するバケット６の連結点（バケット６の回動中心）に対応する座標点である。

　また、直線Ｌ１は、座標点Ｐ１及び座標点Ｐ２を通る直線であり、上部作業領域ＵＷＲとそれ以外の領域とを区切る境界線となる直線である。

　図１７の例において、上部作業領域（直線Ｌ１より鉛直上方の領域）ＵＷＲは、バケット６の回動中心が上部作業領域ＵＷＲ内に存在する場合にはキャビン１０のフレームや天井の存在によってキャビン１０内に着座する操作者がバケット６の状態を視認し難くなる領域として表される。

　すなわち、上部作業領域ＵＷＲは、アーム５又はバケット６の動きが遅くなったとしても操作者にストレスを感じさせることのない領域を意味する。

　なお、上部作業領域ＵＷＲは、座標点Ｐ１又は座標点Ｐ２を通る水平線より上の領域として設定されてもよい。

　以上の構成により、第四の実施例に係る油圧ショベルは、第一、第二、及び第三の実施例のそれぞれ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、ブーム角度センサＳ１及びアーム角度センサＳ２の検出値に基づいて、バケット６が上部作業領域ＵＷＲ内に存在するか否かをより正確に判定することができる。

　次に、図１８及び図１９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１８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。

　次に、図１９を参照しながら、第五の実施例に係るハイブリッド型ショベルにおける動作状態切り替え判断処理の流れについて説明する。

　ハイブリッド型ショベルにおける動作状態切り替え判断処理は、旋回機構２が停止しているか否かにかかわらずメインポンプ１２の吐出量を低減させる点で、油圧ショベルにおける動作状態切り替え判断処理と相違する。旋回機構２が旋回用電動機構によって旋回させられ、メインポンプ１２の吐出量の低減による影響を受けないためである。

　最初に、アタッチメント状態判定部３００は、ブーム角度センサＳ１で検出したブーム角度αの値に基づいて、ブーム角度αが所定値α_ＴＨ以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ５１）。これにより、アタッチメントが上部作業領域ＵＷＲ内に存在するか否かを判定でき、バケット６が上部作業領域ＵＷＲ内に存在するか否かも判定できる。

　アタッチメント状態判定部３００によりバケット６が上部作業領域ＵＷＲ内に存在しないと判定された場合、すなわち、ブーム角度αが所定値α_ＴＨ未満の場合（ステップＳＴ５１のＮＯ）、動作状態切り替え部３０１は、ハイブリッド型ショベルの状態を通常状態から吐出量低減状態に切り替えることなく、今回の動作状態切り替え判断処理を終了させる。

　一方、アタッチメント状態判定部３００によりバケット６が上部作業領域ＵＷＲ内に存在すると判定された場合、すなわち、ブーム角度αが所定値α_ＴＨ以上の場合（ステップＳＴ５１のＹＥＳ）、動作状態切り替え部３０１は、油圧アクチュエータの動きが遅くなるように、メインポンプ１２の吐出量を低減させる（ステップＳＴ５２）。具体的には、動作状態切り替え部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の吐出量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。

　メインポンプ１２の馬力を低減させることによって、アーム５又はバケット６の迅速な動きが不要であるにもかかわらずアーム５又はバケット６を迅速に動作させることによる不要なエネルギー消費（例えば、燃料の消費）を抑制し、エネルギー効率を改善するためである。

　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。

　また、第五の実施例に係るハイブリッド型ショベルは、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の馬力を低減させるようにしてもよい。

　また、第五の実施例に係るハイブリッド型ショベルは、電磁切換弁１９の作動によりアームシリンダ８への圧油の量を抑制するようにしてもよい。

　次に、図２０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２０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２１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２１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２０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、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２２を参照しながら、コントローラ３０が有する転用可否判定部３００及び発電制御部３０１の詳細について説明する。

　図２２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の駆動に転用可能である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り、図４に対応する。

　第六の実施例において、要制御状態は、例えば、エンドアタッチメントが上部作業領域ＵＷＲ内に存在するときの油圧ショベルの状態として定められる。

　転用可否判定部３００は、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。

　具体的には、転用可否判定部３００は、ブーム角度αが閾値α_ＴＨ以上となり、バケット６が上部作業領域ＵＷＲ内に進入したと判断した場合に、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の駆動に転用可能であると判定する。メインポンプ１２の馬力の低減、すなわち、メインポンプ１２の吐出量の低減によって、視認し難いバケット６の動きを遅くしたとしても操作者にストレスを感じさせることがないからである。

　なお、転用可否判定部３００は、ブーム４が所定状態まで上昇したことを検知する（ブーム４の接近を検出する）近接センサ等の出力に基づいて、エンドアタッチメントの大まかな位置を取得し、バケット６が上部作業領域ＵＷＲ内に進入したか否かを判断するようにしてもよい。

　発電制御部３０１は、エンジン１１の出力を利用した発電発電機２５による発電を制御する。

　具体的には、発電制御部３０１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の出力の一部が電動発電機２５の駆動に転用可能であると判定された場合に、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の駆動に転用する。

　より具体的には、発電制御部３０１は、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒに対して制御信号を出力し、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒを調節してメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を低減させる。メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの馬力を低減させるためである。

　また、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。メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの馬力の低減によって生じた転用可能なエンジン出力を用いて発電を実行させるためである。

　ここで、図２３を参照しながら、コントローラ３０が、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒ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の駆動に転用して発電を開始させる処理（以下、「発電開始判断処理」とする。）について説明する。なお、図２３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、ブーム角度センサＳ１で検出したブーム角度αの値に基づいて、ブーム角度αが所定値α_ＴＨ以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ６１）。これにより、アタッチメントが上部作業領域ＵＷＲ内に存在するか否かを判定でき、バケット６が上部作業領域ＵＷＲ内に存在するか否かも判定できる。

　バケット６が上部作業領域ＵＷＲ内に存在しないと判定した場合、すなわち、ブーム角度αが閾値α_ＴＨ未満の場合（ステップＳＴ６１のＮＯ）、コントローラ３０は、電動発電機２５による発電を開始させることなく、今回の発電開始判断処理を終了させる。

　一方、バケット６が上部作業領域ＵＷＲ内に存在すると判定された場合、すなわち、ブーム角度αが閾値α_ＴＨ以上の場合（ステップＳＴ６１のＹＥＳ）、コントローラ３０は、旋回機構２が停止中であるか否かを判定する（ステップＳＴ６２）。具体的には、コントローラ３０は、圧力センサ１７の検出値に基づいて旋回操作レバー（図示せず。）のレバー操作量を検知し、旋回機構２が停止中であるか否かを判定する。

　旋回機構２が停止中でない（上部旋回体３が旋回している）と判定した場合（ステップＳＴ６２のＮＯ）、コントローラ３０は、電動発電機２５による発電を開始させることなく、今回の発電開始判断処理を終了させる。

　一方、旋回機構２が停止中である（上部旋回体３が旋回していない）と判定した場合（ステップＳＴ６２のＹＥＳ）、コントローラ３０は、メインポンプ１２の馬力を低減させるために、メインポンプ１２の吐出量を低減させる（ステップＳＴ６３）。具体的には、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、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、コントローラ３０は、発電制御部３０１により、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（ステップＳＴ６４）。ここで、既に発電運転を行っている場合には、ステップＳＴ６４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、コントローラ３０は、転用可否判定部３００により転用可能と判定された場合、メインポンプ１２の吐出量を低減させ、メインポンプ１２の駆動に利用されていたエンジン１１の出力の一部を電動発電機２５の駆動に転用できるようにし、電動発電機２５による発電を開始させるようにする。

　また、コントローラ３０は、転用可否判定部３００により転用可能と判定された場合であっても旋回機構２が停止中でない（上部旋回体３が旋回している）と判定した場合には発電を開始させることなく発電開始判断処理を終了させる。これは、上部旋回体３を旋回させながらブーム４を上昇させた場合にバケット６が上部作業領域ＵＷＲ内に進入した途端に上部旋回体３の旋回速度が低下して操作者に違和感を抱かせてしまうのを防止するためである。同様に、コントローラ３０は、走行用油圧モータ２０Ｌ、２０Ｒ、又は、バケット６の代わりに取り付けられた他のエンドアタッチメント（例えば、ブレーカ等である。）が動作中であると判定した場合に、発電を開始させることなく発電開始判断処理を終了させるようにしてもよい。具体的には、コントローラ３０は、転用可否判定部３００により転用が可能であると判定された場合であっても、走行中であると判定した場合には、発電を開始させることなく発電開始判断処理を終了させるようにしてもよい。

　図２４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ブーム角度α、吐出流量Ｑ、電動発電機出力Ｐ、及びアーム角度β（アーム５を最も閉じた状態からの開き角度である。）の時間的推移を示す図である。なお、図２４において、油圧ショベルの操作者は、ブーム４を上昇させかつアーム５を開く複合操作を行っているものとし、ブーム操作レバー（図示せず。）及びアーム操作レバー１６Ａのそれぞれのレバー操作量は一定であるものとする。また、吐出流量Ｑは、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのそれぞれの吐出流量を同時に示すものとする（すなわち、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出流量は、同じ推移を辿るものとする。）。

　図２４（Ａ）の実線は、吐出量低減・発電状態で制御される場合及び吐出量低減・発電状態で制御されない場合で共通のブーム角度αの変化を示す。

　図２４（Ｂ）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の変化を示す。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２４（Ｃ）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の変化を示す。

　図２４（Ｄ）の実線は吐出量低減・発電状態で制御される場合のアーム角度β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アーム角度βの変化を示す。

　時刻０の時点において、ブーム角度αは閾値α_ＴＨを下回る角度となっており、油圧ショベルはブーム４を下降させた状態になっている。その後、ブーム角度αは、時刻ｔ１において、閾値α_ＴＨ以上となり、転用可否判定部３００は、アタッチメントが上部作業領域ＵＷＲ内に進入したと判定する。これにより、バケット６が上部作業領域ＵＷＲ内に進入したと判定する。

　このとき、吐出流量Ｑは、通常状態における吐出流量Ｑ１から減少し始め、吐出量低減・発電状態における吐出流量Ｑ２に至る。その結果、アーム角度βの増大（開き）速度は、時刻ｔ１を過ぎた辺りで減少する。

　また、電動発電機出力Ｐは、通常状態における値ゼロから発電方向に増加し始め、吐出量低減・発電状態における発電出力Ｐ１に至る。なお、本実施例は、発電方向をマイナス方向とし、アシスト方向をプラス方向とする。他の実施例においても同様である。

　これは、時刻ｔ１において、コントローラ３０が、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の駆動に転用可能であると判定し、発電制御部３０１により、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たためである。

　具体的には、転用可否判定部３００が、ブーム角度αが閾値α_ＴＨ以上であると判定したためである。また、発電制御部３０１が、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、レギュレータ１３を調節し、メインポンプ１２の吐出量を低減させたためであり、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、電動発電機２５による発電を開始させたためである。

　なお、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、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。その結果、アーム角度β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上昇し続ける。また、電動発電機出力Ｐもなんら変化せずに、値ゼロのまま推移する。

　また、図２４（Ａ）～図２４（Ｄ）の実線で示される推移は、ブーム４を上昇させかつアーム５を閉じる複合操作にも適用可能なものとする。その場合、アーム角度β（図２４（Ｄ）参照。）は正負が逆となり、増大（開き）速度は、減少（閉じ）速度で読み替えられるものとする。

　以上の構成により、第六の実施例に係る油圧ショベルは、エンドアタッチメントが上部作業領域ＵＷＲ内に存在する場合、すなわち、ブーム角度αが所定値α_ＴＨ以上である場合に、メインポンプ１２の吐出量を低減させる。その結果、第六の実施例に係る油圧ショベルは、アーム５又はバケット６の迅速な動きが不要であるにもかかわらずアーム５又はバケット６を迅速に動作させることによって消費されるエンジン出力を抑制することができる。

　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。このように、第六の実施例に係る油圧ショベルは、発電時期を制御することで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、ブーム角度αが所定値α_ＴＨ以上である場合であっても、上部旋回体３が旋回している場合には、通常状態から吐出量低減・発電状態への切り替えを禁止する。その結果、上部旋回体３を旋回させながらブーム４を上昇させることによってアーム５又はバケット６が上部作業領域ＵＷＲ内に進入した途端に上部旋回体３の旋回速度を低減させ操作者に違和感を抱かせてしまうのを防止することができる。

　また、第六の実施例に係る油圧ショベルは、通常状態から吐出量低減・発電状態への切り替え後には、アーム５又はバケット６が操作された場合であっても、吐出量低減・発電状態を継続させる。その結果、エンジン出力をより長期に亘って抑制しながらエンジン出力の抑制分を利用して発電を実行することができ、エネルギー効率を更に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、ブーム４の上昇角度に基づくアタッチメント状態の判定により、バケット６の大まかな位置を推定し、バケット６が上部作業領域ＵＷＲ内に存在するか否かを判定できる。その結果、簡易な装置構成によって上述の効果を実現させることができる。

　なお、第六の実施例では、ブーム操作状態検出部としてブーム角度センサＳ１を用いた例を示したが、ブーム操作状態検出部としてブームシリンダ圧センサ１８ａ（図２０参照。）を用いてもよい。ブーム６が上昇するとアタッチメントの重心が変化することで、ブームシリンダ圧センサ１８ａ（図２０参照。）の圧力検出値も変化する。このため、ブームシリンダ７の圧力に閾値を設けることで、ブーム４があらかじめ定められた角度以上に持ち上げられているか否かを判定でき、さらに、アタッチメントが上部作業領域ＵＷＲ内に存在するか否かを判定することができる。これにより、バケット６の大まかな位置も取得することができ、バケット６が上部作業領域ＵＷＲ内に存在しているか否かも判定できる。

　また、ブームシリンダ圧センサ１８ａ（図２０参照。）の圧力が上昇する際には、メインポンプ１２の吐出圧も上昇するため、ブーム操作状態検出部として吐出圧センサ１８ｂ（図２０参照。）を用い、ブーム４があらかじめ定められた角度以上に持ち上げられているか否かを判定してもよい。

　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、吐出量低減・発電状態における油圧ショベルの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２５を参照しながら、第七の実施例に係るハイブリッド型ショベルにおける発電開始判断処理の流れについて説明する。なお、第七の実施例に係るハイブリッド型ショベルの駆動系は、図１８に示す第五の実施例に係るハイブリッド型ショベルの駆動系と同じである。

　ハイブリッド型ショベルにおける発電開始判断処理は、旋回機構２が停止しているか否かにかかわらずメインポンプ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点で、油圧ショベルにおける発電開始判断処理と相違する。旋回機構２が旋回用電動機構によって旋回させられ、メインポンプ１２の吐出量の低減による影響を受けないためである。

　最初に、コントローラ３０は、転用可否判定部３００により、ブーム角度センサＳ１で検出したブーム角度αの値に基づいて、ブーム角度αが所定値α_ＴＨ以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ７１）。これにより、アタッチメントが上部作業領域ＵＷＲ内に存在するか否かを判定でき、バケット６が上部作業領域ＵＷＲ内に存在するか否かも判定できる。

　ブーム角度αが所定値α_ＴＨ未満の場合（ステップＳＴ７１のＮＯ）、コントローラ３０は、発電制御部３０１により、ハイブリッド型ショベルの状態を通常状態から吐出量低減・発電状態に切り替えることなく、今回の発電開始判断処理を終了させる。

　一方、ブーム角度αが所定値α_ＴＨ以上の場合（ステップＳＴ７１のＹＥＳ）、コントローラ３０は、発電制御部３０１により、メインポンプ１２の吐出量を低減させ（ステップＳＴ７２）、電動発電機２５による発電を開始させる（ステップＳＴ７３）。

　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ることによって、アーム５又はバケット６の迅速な動きが不要であるにもかかわらずアーム５又はバケット６を迅速に動作させることによって消費されるエンジン出力を抑制し、エンジン出力の抑制分を転用して発電を実行できるようにする。

　以上の構成により、第七の実施例に係るハイブリッド型ショベルは、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、上部作業領域ＵＷＲへの進入前において既に発電運転を行っている場合には、上部作業領域ＵＷＲへの進入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。

　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、動作状態切り替え部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、且つ、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、バケット６の動きが遅くなるようにするためである。

　また、上述の実施例において、座標点ＭＰは、アーム５に対するバケット６の連結点に対応する座標点に設定されるが、その連結点以外の座標点（例えば、バケット６の先端に対応する座標点である。）に設定されてもよい。

　また、上述の実施例において、動作状態切り替え部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・・・アーム操作レバー　１７、１７Ａ・・・圧力センサ　１８ａ・・・ブームシリンダ圧センサ　１８ｂ・・・吐出圧センサ　１９・・・電磁切換弁　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　１５０～１５８・・・流量制御弁　３００・・・アタッチメント状態判定部、転用可否判定部　３０１・・・動作状態切り替え部、発電制御部　Ｓ１・・・ブーム角度センサ　Ｓ２・・・アーム角度センサ

Claims

　下部走行体と、
　前記下部走行体に対して旋回自在に搭載された上部旋回体と、
　ブーム、アーム、及びエンドアタッチメントを含むフロント作業機と、
　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状態検出部の検出値に基づいて、前記ブームが所定の上部作業領域内に存在するか否かを判定するアタッチメント状態判定部と、
　当該ショベルの動作状態を切り替える動作状態切り替え部と、を備えるショベルであって、
　前記動作状態切り替え部は、前記アタッチメント状態判定部により前記エンドアタッチメントが前記所定の上部作業領域内にあると判定された場合に、前記エンドアタッチメントの動きを遅くする、
　ことを特徴とするショベル。
　前記アームは、油圧ポンプが吐出する圧油によって駆動され、
　前記動作状態切り替え部は、前記油圧ポンプの馬力を低減することによって、前記エンドアタッチメントの動きを遅くする、
　ことを特徴とする請求項１に記載のショベル。
　前記油圧ポンプは、エンジンによって駆動され、
　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って、前記油圧ポンプの馬力を低減させる、
　ことを特徴とする請求項２に記載のショベル。
　前記油圧ポンプは、斜板式可変容量型油圧ポンプであり、
　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って、前記油圧ポンプの馬力を低減させる、
　ことを特徴とする請求項２に記載のショベル。
　前記アームは、油圧ポンプが吐出する圧油によって駆動され、
　当該ショベルは、前記油圧ポンプから前記アームに供給される圧油の量を選択的に抑制可能な切換弁を更に備え、
　前記動作状態切り替え部は、前記切換弁を用いて前記油圧ポンプから前記アームに供給される圧油の量を抑制することによって、前記エンドアタッチメントの動きを遅くする、
　ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のショベル。
　フロント作業機状態検出部は、ブーム操作状態検出部であり、
　前記所定の上部作業領域は、前記ブームの回動角度を用いて設定される、
　ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のショベル。
　前記アタッチメント状態判定部は、前記ブームの角度が最大又は最大近傍のときに、前記ブームが前記上部作業領域に存在すると判定し、
　前記動作状態切り替え部は、前記アームを全領域で回動可能に維持した状態で、前記油圧ポンプの馬力を低減させる、
　ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のショベル。
　前記動作状態切り替え部は、キャビンとの距離に無関係に前記上部作業領域に入ったら、前記油圧ポンプの馬力を低減させる、
　ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のショベル。
　前記ショベルは、エンジンによって駆動されるメインポンプ及び電動発電機を備え、
　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９に記載のショベル。
　前記フロント作業機状態検出部は、ブーム操作状態検出部であって、
　前記アタッチメント状態判定部は、前記ブーム操作状態検出部で検出される前記ブームの上昇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９又は１０に記載のショベル。
　前記アタッチメント状態判定部は、前記エンドアタッチメントが所定の上部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９又は１０に記載のショベル。
　下部走行体と、前記下部走行体に対して旋回自在に搭載された上部旋回体と、ブーム、アーム、及びエンドアタッチメントを含むフロント作業機とを備える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状態検出ステップにおいて検出される検出値に基づいて、前記ブームが所定の上部作業領域内に存在するか否かを判定するアタッチメント状態判定ステップと、
　前記ショベルの動作状態を切り替える動作状態切り替えステップと、を備え、
　前記動作状態切り替えステップにおいて、前記エンドアタッチメントの動きは、前記アタッチメント状態判定ステップにおいて前記エンドアタッチメントが前記所定の上部作業領域内にあると判定された場合に、遅くなる、
　ことを特徴とする制御方法。
　前記アームは、油圧ポンプが吐出する圧油によって駆動され、
　前記動作状態切り替えステップにおいて、前記エンドアタッチメントの動きは、前記油圧ポンプの馬力が低減することによって、遅くなる、
　ことを特徴とする請求項１３に記載の制御方法。
　前記油圧ポンプは、エンジンによって駆動され、
　前記動作状態切り替えステップにおいて、前記油圧ポンプの馬力は、エンジン回転数が低減することによって、低減する、
　ことを特徴とする請求項１４に記載の制御方法。
　前記油圧ポンプは、斜板式可変容量型油圧ポンプであり、
　前記動作状態切り替えステップにおいて、前記油圧ポンプの馬力は、レギュレータが調節されることによって、低減する、
　ことを特徴とする請求項１４に記載の制御方法。
　前記ショベルは、エンジンによって駆動されるメインポンプ及び電動発電機を備え、
　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１３に記載の制御方法。