特許 6618498 作業機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6618498

(24)【登録日】2019年11月22日

(45)【発行日】2019年12月11日

(54)【発明の名称】作業機械

(51)【国際特許分類】

   E02F 3/43 20060101AFI20191202BHJP

   E02F 9/22 20060101ALI20191202BHJP

   E02F 9/20 20060101ALI20191202BHJP

【ＦＩ】

   E02F3/43 A

   E02F9/22 K

   E02F9/20 N

【請求項の数】5

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2017-69582(P2017-69582)

(22)【出願日】2017年3月31日

(65)【公開番号】特開2018-172858(P2018-172858A)

(43)【公開日】2018年11月8日

【審査請求日】2018年12月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】特許業務法人開知国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】日田 真史

(72)【発明者】

【氏名】柴田 浩一

【審査官】 中村 圭伸

(56)【参考文献】

【文献】 特許第５８６４７７５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開平１０−００８４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１５８１０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１３０５９９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｆ ３／４３

Ｅ０２Ｆ ９／００−９／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

目標施工面の形成作業を行う多関節型の作業装置と、
制御信号に基づいて前記作業装置を駆動する複数の油圧アクチュエータと、
前記作業装置の動作軌跡が前記目標施工面の上方に保持されるように、前記複数の油圧アクチュエータに少なくとも１つ含まれる補正対象油圧アクチュエータの制御信号である軌跡補正制御信号を前記作業装置から前記目標施工面までの距離に基づいて算出する軌跡補正制御信号演算部を有する制御装置とを備える作業機械において、
前記制御装置は、前記複数の油圧アクチュエータに少なくとも１つ含まれる特定油圧アクチュエータの目標出力と実出力の差分が所定の出力値よりも大きいとき、前記特定油圧アクチュエータの駆動圧に基づいて前記補正対象油圧アクチュエータの制御信号である出力補正制御信号を算出する出力補正制御信号演算部をさらに有し、
前記補正対象油圧アクチュエータは、前記特定油圧アクチュエータの動作中、前記出力補正制御信号と前記軌跡補正制御信号のうち大きい方に基づいて制御されることを特徴とする作業機械。

【請求項2】

請求項１の作業機械において、
前記出力補正制御信号演算部は、前記特定油圧アクチュエータの駆動圧が所定の圧力値よりも大きいとき、前記補正対象油圧アクチュエータの動作により前記作業装置が前記目標施工面から遠ざかるように前記出力補正制御信号を算出することを特徴とする作業機械。

【請求項3】

請求項１の作業機械において、
前記出力補正制御信号演算部は、前記特定油圧アクチュエータの駆動圧が所定の圧力値よりも小さいとき、前記補正対象油圧アクチュエータの動作により前記作業装置が前記目標施工面に近づくように前記出力補正制御信号を算出することを特徴とする作業機械。

【請求項4】

請求項１の作業機械において、
前記作業装置は、ブーム、アーム及びバケットを有するフロント作業装置であり、
前記特定油圧アクチュエータには前記アームを駆動するアームシリンダが含まれており、
前記補正対象油圧アクチュエータは前記ブームを駆動するブームシリンダであることを特徴とする作業機械。

【請求項5】

請求項１の作業機械において、
前記作業装置が取り付けられた旋回体と、
前記旋回体を制御信号に基づいて旋回させる油圧モータとをさらに備え、
前記制御装置は、前記油圧モータの制御信号が出力されているとき、前記軌跡補正制御信号演算部及び前記出力補正制御信号演算部による前記軌跡補正制御信号及び前記出力補正制御信号の算出を中断することを特徴とする作業機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は作業機械に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、油圧ショベルを含む作業機械の分野では、施工の精度・効率向上を目的として、個々の車体が目標施工面の情報を保持し、作業装置で目標施工面が浸食されないように作業装置の動作を半自動的に制御するという情報化施工機の開発が活発となっている。

【0003】

特許第５８６４７７５号公報に記載の油圧ショベルでは、アームを操作してバケット爪先が目標施工面に到達した場合に、ブームを自動で上げることによりバケット爪先が目標施工面に沿う様に動作させている。このとき自動ブーム上げの速度を、目標施工面とバケット爪先との距離だけでなくアーム操作量も考慮して算出することで、ブームの余計な上下運動であるハンチングを抑え、目標施工面の施工精度の改善を狙っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５８６４７７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許第５８６４７７５号公報に記載の油圧ショベルでは、目標施工面の施工精度が改善される一方、燃費効率の良い施工作業という面では改良の余地がある。

【0006】

例えば、堅い土壌を目標施工面に沿って掘削しようとした場合、掘削途中でバケット先端の負荷が過大となってフロント作業装置の動作が止まってしまい、アームやバケットが仕事せず燃料を無駄に消費するおそれがある。逆に、このような事態を恐れて土壌の表面を軽く掘削することを繰り返して目標施工面を形成しようとすると、作業にかかる掘削回数が増えてしまうために、結果として余分に燃料を消費するおそれがある。

【0007】

本発明は以上の点を踏まえてなされたものであり、その目的は、目標施工面の施工精度と燃料消費量の低減の両立が可能な作業機械を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、目標施工面の形成作業を行う多関節型の作業装置と、制御信号に基づいて前記作業装置を駆動する複数の油圧アクチュエータと、前記作業装置の動作軌跡が前記目標施工面の上方に保持されるように、前記複数の油圧アクチュエータに少なくとも１つ含まれる補正対象油圧アクチュエータの制御信号である軌跡補正制御信号を前記作業装置から前記目標施工面までの距離に基づいて算出する軌跡補正制御信号演算部を有する制御装置とを備える作業機械において、前記制御装置は、前記複数の油圧アクチュエータに少なくとも１つ含まれる特定油圧アクチュエータの目標出力と実出力の差分が所定の出力値よりも大きいとき、前記特定油圧アクチュエータの駆動圧に基づいて前記補正対象油圧アクチュエータの制御信号である出力補正制御信号を算出する出力補正制御信号演算部をさらに有し、前記補正対象油圧アクチュエータは、前記特定油圧アクチュエータの動作中、前記出力補正制御信号と前記軌跡補正制御信号のうち大きい方に基づいて制御されるものとする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、目標施工面の施工精度と燃料消費量の低減の両立が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施の形態に係る油圧ショベルの概略構成図。

【図2】図１の油圧ショベルのシステム構成図。

【図3】コントローラ２０の演算構成図。

【図4】アクチュエータ目標出力演算部３ａの詳細図。

【図5】最大出力演算部４ａの詳細図。

【図6】旋回基本出力演算部４ｂの詳細図。

【図7】ブーム基本出力演算部４ｃの詳細図。

【図8】旋回ブーム出力配分演算部４ｆの詳細図。

【図9】アームバケット配分出力演算部４ｇの詳細図。

【図10】補正目標Ｐｉ圧演算部３ｂの詳細図。

【図11】出力補正Ｐｉ圧演算部１０ａの詳細図。

【図12】アームによる出力補正目標ブームＰｉ圧演算部１１ｂ。

【図13】出力補正目標ブームＰｉ圧選択部１１ｄの詳細図。

【図14】軌跡補正目標Ｐｉ圧演算部１０ｂの詳細図。

【図15】バケット爪先速度の垂直成分の制限値ａｙと距離Ｄとの関係を示す図。

【図16】バケット爪先軌跡補正の説明図。

【図17】補正目標Ｐｉ圧選択部１０ｃの詳細図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

【0012】

＜１．油圧ショベルのハードウェア構成＞
図１は本発明の実施の形態に係る油圧ショベルの概略構成図である。図１において、油圧ショベルは、クローラ式の走行体４０１と、走行体４０１の上部に旋回可能に取り付けられた旋回体４０２を備えている。走行体４０１は、走行油圧モータ３３によって駆動される。旋回体４０２は、旋回油圧モータ２８の発生するトルクによって駆動され、左右方向に旋回する。

【0013】

旋回体４０２上には運転席４０３が設置され、旋回体４０２の前方には目標施工面の形成作業を行うことの可能な多関節型のフロント作業装置４００が取り付けられている。

【0014】

フロント作業装置４００は、ブームシリンダ３３ａによって駆動されるブーム４０５と、アームシリンダ３３ｂによって駆動されるアーム４０６と、バケットシリンダ３３ｃによって駆動されるバケット４０７とを備える。

【0015】

運転席４０３には、ブームシリンダ３３ａ、アームシリンダ３３ｂ、バケットシリンダ３３ｃ、走行油圧モータ３３及び旋回油圧モータ２８に対する制御信号（ギヤポンプ２４（図２参照）から出力されるパイロット圧（以下ではＰｉ圧とも称する））を操作方向及び操作量に応じて発生し、その制御信号によりブーム４０５、アーム４０６、バケット４０７、旋回体４０２及び走行体４０１を動作させるための操作レバー２６と、エンジン２１（図２参照）の目標回転数を指令するエンジンコントロールダイヤル５１（図２参照）が設置されている。

【0016】

図２は図１の油圧ショベルのシステム構成図である。本実施形態の油圧ショベルは、エンジン２１と、エンジン２１を制御するためのコンピュータであるエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２２と、エンジン２１の出力軸に機械的に連結されエンジン２１によって駆動される油圧ポンプ２３及びギヤポンプ（パイロットポンプ）２４と、ギヤポンプ２４から吐出される圧油を操作量に応じて減圧したものを、各油圧アクチュエータ２８，３３，３３ａ，３３ｂ，３３ｃの制御信号として比例電磁弁２７を介してコントロールバルブ２５に出力する操作レバー２６と、油圧ポンプ２３から各油圧アクチュエータ２８，３３，３３ａ，３３ｂ，３３ｃに導入される作動油の流量及び方向を、操作レバー２６又は比例電磁弁２７から出力される制御信号（パイロット圧（以下ではＰｉ圧と称することがある））に基づいて制御する複数のコントロールバルブ２５と、各コントロールバルブ２５に作用するＰｉ圧の圧力値を検出する複数の圧力センサ４１と、フロント作業装置４００の位置・姿勢及びその他の車体情報に基づいて補正目標Ｐｉ圧を算出し、その補正目標Ｐｉ圧が発生可能な指令電圧を比例電磁弁２７に出力するコンピュータであるコントローラ（制御装置）２０と、フロント作業装置４００で形成する目標施工面の情報をコントローラ２０に入力するための目標施工面設定装置５０を備えている。

【0017】

油圧ポンプ２３は、各油圧アクチュエータ２８，３３，３３ａ，３３ｂ，３３ｃの目標出力（後述）の通りに車体が動作するよう、機械的にトルク・流量が制御されている。

【0018】

コントロールバルブ２５は、制御対象の油圧アクチュエータ２８，３３，３３ａ，３３ｂ，３３ｃと同数存在するが、図２ではそれらをまとめて１つで示している。各コントロールバルブには、その内部のスプールを軸方向の一方又は他方に移動させる２つのＰｉ圧が作用している。例えば、ブームシリンダ３３ａ用のコントロールバルブ２５には、ブーム上げのＰｉ圧と、ブーム下げのＰｉ圧が作用する。

【0019】

圧力センサ４１は、各コントロールバルブ２５に作用するＰｉ圧を検出するもので、コントロールバルブの２倍の数が存在している。圧力センサ４１は、コントロールバルブ２５の直下に設けられており、実際にコントロールバルブ２５に作用するＰｉ圧を検出している。

【0020】

比例電磁弁２７は複数存在するが、図２中ではまとめて１つのブロックで示している。比例電磁弁２７は２種類ある。１つは、操作レバー２６から入力されるＰｉ圧をそのまま出力又は指令電圧で指定される所望の補正目標Ｐｉ圧まで減圧して出力する減圧弁で、もう１つは、操作レバー２６の出力するＰｉ圧より大きなＰｉ圧が必要な場合にギヤポンプ２４から入力されるＰｉ圧を指令電圧で指定される所望の補正目標Ｐｉ圧まで減圧して出力する増圧弁である。或るコントロールバルブ２５に対するＰｉ圧に関して、操作レバー２６から出力されているＰｉ圧より大きなＰｉ圧が必要な場合には増圧弁を介してＰｉ圧を生成し、操作レバー２６から出力されているＰｉ圧より小さなＰｉ圧が必要な場合には減圧弁を介してＰｉ圧を生成し、操作レバー２６からＰｉ圧が出力されていない場合には増圧弁を介してＰｉ圧を生成する。つまり、減圧弁と増圧弁により、操作レバー２６から入力されるＰｉ圧（オペレータ操作に基づくＰｉ圧）と異なる圧力値のＰｉ圧をコントロールバルブ２５に作用させることができ、そのコントロールバルブ２５の制御対象の油圧アクチュエータに所望の動作をさせることができる。

【0021】

１つのコントロールバルブ２５につき、減圧弁と増圧弁はそれぞれ最大で２つ存在し得る。本実施形態では、ブームシリンダ３３ａのコントロールバルブ２５用に２つの減圧弁と２つの増圧弁が設けられている。具体的には、ブーム上げのＰｉ圧を操作レバー２６からコントロールバルブ２５に導く第１管路に設けられた第１減圧弁と、ブーム上げのＰｉ圧をギヤポンプ２４から操作レバー２６を迂回してコントロールバルブ２５に導く第２管路に設けられた第１増圧弁と、ブーム下げのＰｉ圧を操作レバー２６からコントロールバルブ２５に導く第３管路に設けられた第２減圧弁と、ブーム下げのＰｉ圧をギヤポンプ２４から操作レバー２６を迂回してコントロールバルブ２５に導く第４管路に設けられた第２増圧弁を油圧ショベルは備えている。

【0022】

本実施形態の比例電磁弁２７は、ブームシリンダ３３ａのコントロールバルブ２５用に設けられているのみであり、他のアクチュエータ２８，３３，３３ｂ、３３ｃのコントロールバルブ２５用の比例電磁２７は存在しない。したがって、アームシリンダ３３ｂ、バケットシリンダ３３ｃ、旋回油圧モータ２８及び走行油圧モータ３３は、操作レバー２６から出力されるＰｉ圧に基づいて駆動される。

【0023】

なお、本稿では、ブームシリンダ３３ａのコントロールバルブ２５に入力されるＰｉ圧（ブームに対する制御信号）は全て「補正Ｐｉ圧」（又は補正制御信号）と称し、比例電磁弁２７によるＰｉ圧の補正の有無は問わないものとする。

【0024】

コントローラ２０は、入力部と、プロセッサである中央処理装置（ＣＰＵ）と、記憶装置であるリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、出力部とを有している。入力部は、コントローラ２０に入力される各種情報を、ＣＰＵが演算可能なように変換する。ＲＯＭは、後述する演算処理を実行する制御プログラムと、当該演算処理の実行に必要な各種情報等が記憶された記録媒体であり、ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って入力部及びＲＯＭ、ＲＡＭから取り入れた信号に対して所定の演算処理を行う。出力部からは、エンジン２１を目標回転数で駆動するための指令や、比例電磁弁２７に指令電圧を作用させるために必要な指令等が出力される。なお、記憶装置は上記のＲＯＭ及びＲＡＭという半導体メモリに限られず、例えばハードディスクドライブ等の磁気記憶装置に代替可能である。

【0025】

コントローラ２０には、ＥＣＵ２２と、複数の圧力センサ４１と、２本のＧＮＳＳアンテナ４０と、バケット角センサ３８と、アーム角センサ３７と、ブーム角センサ３６と、車体傾斜角センサ３９と、各油圧アクチュエータ２８，３３，３３ａ，３３ｂ，３３ｃの圧力を検出するための複数の圧力センサ４２と、各油圧アクチュエータ２８，３３，３３ａ，３３ｂ，３３ｃの動作速度を検出するための複数の速度センサ４３と、目標施工面設定装置５０が接続されている。

【0026】

コントローラ２０は、ＧＮＳＳアンテナ４０から入力信号に基づいて目標施工面６０に対する車体位置を算出し、バケット角センサ３８、アーム角センサ３７、ブーム角センサ３６および車体傾斜角センサ３９からの入力信号に基づいてフロント作業装置４００の姿勢を算出する。つまり、本実施形態では、ＧＮＳＳアンテナ４０は位置センサとして機能し、バケット角センサ３８、アーム角センサ３７、ブーム角センサ３６および車体傾斜角センサ３９は姿勢センサとして機能している。なお、車体傾斜角は、２本のＧＮＳＳアンテナ４０からの入力信号から算出しても良い。

【0027】

本実施形態では、油圧シリンダ３３ａ，３３ｂ，３３ｃの速度センサ４３として、ストロークセンサを利用している。また、油圧シリンダ３３ａ，３３ｂ，３３ｃの圧力センサ４２として、各油圧シリンダ３３ａ，３３ｂ，３３ｃにボトム圧検出センサとロッド圧検出センサを備えている。

【0028】

なお、本稿で説明する車体位置、フロント作業装置４００の姿勢、各アクチュエータの圧力、各アクチュエータの速度の算出に際して利用する手段・方法は一例に過ぎず、公知の算出手段・方法が利用可能である。

【0029】

目標施工面設定装置５０は、目標施工面６０（図１５参照）に関する情報（各目標施工面の位置情報や傾斜角度情報を含む）を入力可能なインターフェースである。目標施工面設定装置５１は、グローバル座標系（絶対座標系）上に規定された目標施工面の３次元データを格納した外部端末（図示せず）と接続され、その外部端末から入力される目標施工面の情報が目標施工面設定装置５１を介してコントローラ２０内の記憶装置に格納される。なお、目標施工面設定装置５０を介した目標施工面の入力は、オペレータが手動で行っても良い。

【0030】

＜２．コントローラ２０の演算構成＞
図３はコントローラ２０の演算構成図である。コントローラ２０は、油圧シリンダ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ及び旋回油圧モータ２８の目標出力をそれぞれ演算するアクチュエータ目標出力演算部３ａと、ブームシリンダ３３ａ（ブーム４０５）の補正目標Ｐｉ圧を算出する補正目標Ｐｉ圧演算部３ｂと、補正目標Ｐｉ圧を基にブームシリンダ３３ａ用の４つの比例電磁弁２７（第１及び第２減圧弁と第１及び第２増圧弁）の指令電圧（比例電磁弁指令電圧）を算出する比例電磁弁指令電圧演算部３ｃと、ＥＣＵ２２に出力されるエンジン出力指令を算出するエンジン出力指令演算部３ｄとを備えている。

【0031】

＜２．１．アクチュエータ目標出力演算部３ａ＞
図４はアクチュエータ目標出力演算部３ａの詳細図である。アクチュエータ目標出力演算部３ａは、最大出力演算部４ａと、旋回基本出力演算部４ｂと、ブーム基本出力演算部４ｃと、アーム基本出力演算部４ｄと、バケット基本出力演算部４ｅと、旋回ブーム出力配分演算部４ｆと、アームバケット出力配分演算部４ｇとを有し、油圧シリンダ３３ａ，３３ｂ，３３ｃ及び旋回油圧モータ２８の目標出力を算出する。

【0032】

図５は最大出力演算部４ａの詳細図である。最大出力演算部４ａは、ＥＣＵ２２からエンジン目標回転数を入力する。最大出力演算部４ａは、エンジン目標回転数をエンジン回転数最大トルクテーブル５ａに入力して得られる最大トルクとエンジン目標回転数の積に出力の次元に変換する係数をＧａｉｎ部５ｂで作用させ、補機（油圧ショベルに搭載されるエアコン、ラジオなど）の消費出力を引いたものにさらにＥｆｆ部５ｃで効率を乗じることでアクチュエータの最大出力を算出する。Ｅｆｆ部５ｃで利用する「効率」は、油圧ポンプ２３に入力された出力がアクチュエータの仕事に変換される効率の典型的な値から決定することができるが、より詳細にはエンジン出力を入力とする効率テーブルで決定することもできる。以上の演算により、アクチュエータの合計最大出力が算出される。

【0033】

図６は旋回基本出力演算部４ｂの詳細図である。旋回基本出力演算部４ｂは、圧力センサ４１から取得した旋回体４０２の右旋回Ｐｉ圧（右旋回操作量）及び左旋回Ｐｉ圧（左旋回操作量）、速度センサ４３から取得した旋回体４０２の旋回速度を入力し、旋回単独操作である時の目標出力である旋回基本出力を算出する。まず、左右の旋回Ｐｉ圧の最大値を旋回最大基本出力テーブル６ａに入力して旋回最大基本出力を決定する。このテーブルは旋回Ｐｉ圧の増加に対して旋回最大基本出力が単調増加するように設定されている。次に、旋回速度を旋回出力減少ゲインテーブル６ｂに入力して出力減少ゲインを決定し、これと旋回最大基本出力との積をとることで旋回基本出力を決定する。旋回出力減少ゲインテーブル６ｂは、旋回速度の増加に対して出力減少ゲインが単調減少するように設定しているが、これは、旋回は動き始めに一番出力が必要で、動き始めてからは徐々に必要な出力が減少するからである。したがって、旋回操作感がスムーズになるよう、チューニングを行っておくことが好ましい。

【0034】

図７はブーム基本出力演算部４ｃの詳細図である。ブーム基本出力演算部４ｃは、ブーム上げＰｉ圧（ブーム上げ操作量）と、ブーム下げＰｉ圧（ブーム下げ操作量）を入力し、ブーム基本出力を算出する。ブーム上げＰｉ圧とブーム下げＰｉ圧はそれぞれ専用のブーム上げ基本出力テーブル７ａとブーム下げ基本出力テーブル７ｂに入力してブーム上げ基本出力とブーム下げ基本出力に変換し、両者のうち大きい方の値をブーム基本出力とする。旋回の場合と同様、Ｐｉ圧（操作量）の増加に対して基本出力が単調増加するように設定してあり、各基本出力は単独動作の時に必要な出力を示す。

【0035】

アーム基本出力演算部４ｄとバケット基本出力演算部４ｅは、ブーム基本出力演算部４ｃと同様の計算をしてそれぞれの基本出力を決定する。両演算部４ｄ，４ｅの演算は、図７中の「ブーム」という文字を「アーム」又は「バケット」と読み替えたものに相当するため説明は省略する。

【0036】

図８は旋回ブーム出力配分演算部４ｆの詳細図である。旋回ブーム出力配分演算部４ｆは、最大出力演算部４ａで算出した最大出力と、４つの基本出力演算部４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅで算出した旋回基本出力、ブーム基本出力、アーム基本出力及びバケット基本出力を入力として、旋回目標出力とブーム目標出力を算出する。

【0037】

まず、旋回ブーム出力配分演算部４ｆは、アーム基本出力とバケット基本出力の合計値をアームバケット配分出力テーブル８ａに入力して、アームバケット配分出力を算出する。アームバケット配分出力テーブル８ａも入力である基本出力の増加に対して出力が単調増加するように設定するが、出力は入力よりも常に小さい値とする。これは、本実施形態のシステムではブームと旋回の出力をアームとバケットの出力よりも優先するため、これらが同時に操作された場合に、予めアームとバケットのためにある程度出力を確保しておく、という意図に基づく。

【0038】

次に、旋回ブーム出力配分演算部４ｆは、旋回基本出力とブーム基本出力の合計に対する旋回基本出力の比を旋回比率演算部８ｂで算出し、旋回基本出力とブーム基本出力の合計に対するブーム基本出力の比をブーム比率演算部８ｃで算出する。そして、最大出力演算部４ａから入力される最大出力から、テーブル８ａの出力であるアームバケット配分出力を引く。その結果得られる値と旋回基本出力のうち小さい方を、比率演算部８ｂ，８ｃで算出した比に基づいて旋回とブームに配分して、旋回目標出力とブーム目標出力を決定する。

【0039】

図９はアームバケット配分出力演算部４ｇの詳細図である。アームバケット配分出力演算部４ｇは、最大出力演算部４ａで算出した最大出力と、旋回ブーム出力配分演算部４ｆで算出した旋回目標出力及びブーム目標出力と、アーム基本出力演算部４ｄで算出したアーム基本出力、バケット基本出力演算部４ｅで算出したバケット基本出力を入力して、アーム目標出力とバケット目標出力を算出する。

【0040】

アームバケット配分出力演算部４ｇは、アーム基本出力とバケット基本出力の合計に対するアーム基本出力の比をアーム比率演算部９ｂで算出し、アーム基本出力とバケット基本出力の合計に対するバケット基本出力の比をバケット比率演算部９ｃで算出する。そして、最大出力から旋回目標出力とブーム目標出力の合計値を引き、その結果得られる値とアーム基本出力のうち小さい方を、比率演算部９ｂ，９ｃで算出した比に基づいてアームとバケットに配分し、アーム目標出力とバケット目標出力を決定する。

【0041】

＜２．２．補正目標Ｐｉ圧演算部３ｂ＞
図１０は補正目標Ｐｉ圧演算部３ｂの詳細図である。補正目標Ｐｉ圧演算部３ｂは、出力補正Ｐｉ圧演算部１０ａと、軌跡補正Ｐｉ圧演算部１０ｂと、補正目標Ｐｉ圧選択部１０ｃとを備えている。補正目標Ｐｉ圧演算部３ｂは、アーム４０６又はバケット４０７の出力を適切にするためのブームシリンダ３３ａ（ブーム４０５）の補正目標Ｐｉ圧（「出力補正Ｐｉ圧」と称する）と、フロント作業装置４００の動作軌跡を目標施工面６０の上方に保持するためのブームシリンダ３３ａ（ブーム４０５）の補正目標Ｐｉ圧（「軌跡補正Ｐｉ圧」と称する）をそれぞれ計算し、両者のうち所定の条件に基づいて選択した１つをブームシリンダ３３ａ（ブーム４０５）の補正目標Ｐｉ圧として出力する。ただし、以下では、ブーム上げを指令するＰｉ圧を「正」とし、ブーム下げを指令するＰｉ圧を「負」とする。

【0042】

＜２．２．１．出力補正Ｐｉ圧演算部１０ａ＞
図１１は出力補正Ｐｉ圧演算部１０ａの詳細図である。出力補正Ｐｉ圧演算部１０ａは、アクチュエータ出力演算部１１ａと、アームによる出力補正目標ブームＰｉ圧演算部１１ｂと、バケットによる出力補正目標ブームＰｉ圧演算部１１ｃと、出力補正目標ブームＰｉ圧選択部１１ｄとを備えており、アーム４０６又はバケット４０７の出力を適切にするためのブームシリンダ３３ａ（ブーム４０５）の補正Ｐｉ圧（出力補正目標Ｐｉ圧）を算出する。

【0043】

出力補正Ｐｉ圧演算部１０ａは、下記の（１）―（４）の方針に基づいた演算がなされるように構成されている。

【0044】

（１）掘削時（アームクラウドとバケットクラウドの少なくとも一方が行われている時（以下同じ））、アーム４０６及びバケット４０７の目標アクチュエータ出力（目標出力）と実際のアクチュエータ出力（実出力）の差が所定の出力値Ｗ１より小さい時は、アーム４０６及びバケット４０７による作業を適切な負荷で行っている状態とみなし、コントローラ２０によるブーム４０５の自動上げ下げ（マシンコントロール）による負荷調整は行わない。つまり、この場合、ブーム４０５のＰｉ圧は補正しない。

【0045】

（２）掘削時、アーム４０６及びバケット４０７の目標アクチュエータ出力とアクチュエータ出力の差が所定の出力値Ｐ１より大きく、アーム４０６及びバケット４０７のアクチュエータ３３ｂ，３３ｃのボトム圧（駆動圧）が所定の圧力値Ｐ１より小さい場合は、負荷が小さすぎてアクチュエータ３３ｂ，３３ｃが十分に仕事を行っていない状態とみなし、ブーム下げを自動で行ってアクチュエータ３３ｂ，３３ｃの仕事率（所定の時間に掘削できる土砂量）を増加させる。つまり、この場合、ブーム４０５のＰｉ圧を負の値に補正する。

【0046】

（３）掘削時、アーム４０６及びバケット４０７の目標アクチュエータ出力とアクチュエータ出力の差が所定の出力値Ｗ１より大きく、アーム４０６及びバケット４０７のアクチュエータ圧が所定の圧力値Ｐ１より大きい場合は、負荷が大きすぎてアクチュエータ３３ｂ，３３ｃが仕事をできていない状態とみなし、ブーム上げを自動で行ってアクチュエータ３３ｂ，３３ｃの負荷を小さくすることでアクチュエータ３３ｂ，３３ｃの仕事率（所定の時間に掘削できる土砂量）を増加させる。つまり、この場合、ブーム４０５のＰｉ圧を正の値に補正する。

【0047】

（４）操作レバー２６による操作指示に旋回体４０２に対する旋回指示が含まれるときは、上記（２）と（３）の制御は行わない。つまり、ブーム４０５のＰｉ圧は補正しない。これは、掘削動作に旋回動作を加えることでバケット４０７を側面に押し付けながら掘削を行う溝掘りなどの場合を考えると、自動でブーム４０５が動作することはオペレータにとって不都合となり得るからである。

【0048】

次に各演算部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄにおける演算の詳細を説明する。
アクチュエータ出力演算部１１ａは、速度センサ４３の出力から算出されたアームシリンダ速度及びバケットシリンダ速度と、圧力センサ４２の出力から算出されたアームシリンダ３３ｂのボトム圧及びロッド圧並びにバケットシリンダ３３ｃのボトム圧及びロッド圧とを入力し、アーム４０６とバケット４０７の実出力（実際のアクチュエータ３３ｂ，３３ｃの出力）を算出する。実際のアクチュエータ出力（ＡｃｔＰｗｒ）は、一般に、シリンダのロッド半径をＲ_ｒｏｄ、ボトム半径をＲ_ｂｔｍ、シリンダ速度をＶ_ｓｙｌ、シリンダボトム圧をＰ_ｂｔｍ、シリンダロッド圧をＰ_ｒｏｄとして下記の式で表される。この式を用いて、アクチュエータ出力演算部１１ａはアーム４０６とバケット４０７の実出力をそれぞれ算出する。なお、アームダンプとバケットダンプのときは、後続の演算部１１ｂによる演算との関係上、出力の演算を省略しても良い。
ＡｃｔＰｗｒ＝｛Ｒ_ｂｔｍ^２×Ｐ_ｂｔｍ−（Ｒ_ｂｔｍ^２−Ｒ_ｒｏｄ^２）×Ｐ_ｒｏｄ｝×２πＶ_ｓｙｌ

【0049】

図１２はアームによる出力補正目標ブームＰｉ圧演算部１１ｂの詳細図である。アームによる出力補正目標ブームＰｉ圧演算部１１ｂは、アームクラウド時のアーム４０６の目標出力と実出力の差と、アームボトム圧（アームシリンダ３３ｂの駆動圧）と、アームによる出力補正目標ブームＰｉ圧テーブル１２ａとから、ブーム上げ及び下げを行うためのブーム４０５の出力補正目標Ｐｉ圧（アームによる出力補正目標ブームＰｉ圧）を演算する。

【0050】

アームによる出力補正目標ブームＰｉ圧テーブル１２ａは、上記の方針（１）−（３）に基づいて作成されており、第１の入力をアーム目標出力とアーム実出力の差分、第２の入力をアームボトム圧とする３次元テーブルであり、アームによる出力補正目標ブームＰｉ圧を出力する。テーブル１２ａ中の縦軸の＋側がブーム上げの補正目標Ｐｉ圧を、−側がブーム下げの補正目標Ｐｉ圧を表す。アーム目標出力とアーム実出力の差分が出力値Ｗ１を越えるとブーム４０５の補正目標Ｐｉ圧が発生する。テーブル１２ａ中の実線はアームボトム圧がリリーフ圧にあるとき（すなわち、アームボトム圧が最大値のとき）で、アームボトム圧が小さくなるに応じて点線の方にシフトする。テーブル１２ａ中の点線は空荷かつ空中動作時のアームボトム圧に当たる（すなわち、アームボトム圧が最小値のときに当たる）。テーブル１２ａは、アームボトム圧が圧力値Ｐ１のとき、補正目標ブームＰｉ圧を規定するグラフがテーブル１２ａの横軸と一致するように構成されている。これにより、ブームが自動的に動作する場合、アームボトム圧が圧力値Ｐ１より大きいときはブーム上げとなり、圧力値Ｐ１より小さいときはブーム下げとなる。アーム目標出力とアーム実出力の差分が出力値Ｗ１を越えると、アームによる出力補正目標ブームＰｉ圧の大きさは所定の値に達するまで単調に増加するように設定されている。この「所定の値」としては、例えば、操作レバー２６をフル操作の半分だけ操作したときに出力されるＰｉ圧相当の値が利用可能である。

【0051】

アームによる出力補正目標ブームＰｉ圧演算部１１ｂは、アームクラウドＰｉ圧を入力している。アームクラウドＰｉ圧が０のときはアームダンプ動作を行っているとき（掘削していないとき）であり本制御の狙いから外れるので、アーム目標出力とアーム実出力の差を０に固定している。この場合、テーブル１２ａにより、アームによる出力補正目標ブームＰｉ圧も０になる。

【0052】

バケットによる出力補正目標ブームＰｉ圧演算部１１ｃは、アームによる出力補正目標ブームＰｉ圧演算部１１ｂと同様の計算をしてバケットによる出力補正目標ブームＰｉ圧を決定する。バケットによる出力補正目標ブームＰｉ圧演算部１１ｃの演算は、図１２中の「アーム」という文字を「バケット」に読み替えたものに相当するため説明は省略する。なお、バケットによるブーム出力補正目標Ｐｉ圧演算部１１ｃも図１２のテーブル１２ａと同様のテーブルを利用するが、そのテーブルはテーブル１２ａと異なる特性を持たせても良い。

【0053】

図１３は出力補正目標ブームＰｉ圧選択部１１ｄの詳細図である。出力補正目標ブームＰｉ圧選択部１１ｄでは、演算部１１ｂで算出したアームによる出力補正目標ブームＰｉ圧と演算部１１ｃで算出したバケットによる出力補正目標ブームＰｉ圧のいずれか一方を選択して補正目標Ｐｉ圧選択部１０ｃに出力する。

【0054】

油圧ショベルでは掘削時（アームクラウド時）にアーム４０６が過負荷により動かなくなることが少なくない。そこで、本実施形態では、演算部１１ｂでの算出値を優先的に選択して、アーム４０６の要求するブーム動作を優先している。具体的には、アームによるブーム出力補正目標Ｐｉ圧が０以上、すなわちブーム上げを要求している場合は、アームによるブーム出力補正目標Ｐｉ圧とバケットによるブーム出力補正目標Ｐｉ圧の最大値を選択してブーム出力補正目標Ｐｉ圧とする。一方、アームによるブーム出力補正目標Ｐｉ圧が負、すなわちブーム下げを要求している場合は、両者の最小値を選択してブーム出力補正目標Ｐｉ圧とする。このように構成すると、アームによるブーム出力補正目標Ｐｉ圧とバケットによるブーム出力補正目標Ｐｉ圧の正負が異なる場合には、常にアームによるブーム出力補正目標Ｐｉ圧が選択されることになる。ただし、操作レバー２６を介して旋回操作が入力されているときは、上記方針（４）に基づきブーム出力補正目標Ｐｉ圧を０とする。

【0055】

＜２．２．２．軌跡補正目標Ｐｉ圧演算部１０ｂ＞
図１４は軌跡補正目標Ｐｉ圧演算部１０ｂの詳細図である。軌跡補正目標Ｐｉ圧演算部１０ｂは、目標施工断面演算部１４ａと、ベクトル制限値演算部１４ｃと、軌跡補正目標ブームＰｉ圧演算部１４ｂを有し、フロント作業装置４００の動作軌跡が目標施工面の上方に保持されるようにフロント作業装置４００から目標施工面までの距離Ｄに基づいてブームシリンダ３３ａ（ブーム４０５）の補正目標Ｐｉ圧（軌跡補正目標ブームＰｉ圧）を算出する。

【0056】

目標施工断面演算部１４ａは、目標施工面設定装置５０を介して入力された目標施工面の情報と、ＧＮＳＳアンテナ４０からの入力に基づいて算出される車体の位置情報と、角度センサ３６，３７，３８，３９からの入力に基づいて算出されるフロント作業装置４００の姿勢情報及び位置情報を入力する。目標施工断面演算部１４ａは、これらの入力情報から旋回軸に平行でバケット４０７の重心を通る平面で目標施工面６０を切断したときに得られる目標施工面の断面図を作成し、この断面においてバケット４０７の爪先位置と目標施工面６０の距離Ｄを算出する。

【0057】

ベクトル制限値演算部１４ｃは、距離Ｄと図１５のテーブルを基にバケット４０７の爪先の速度ベクトルの目標施工面６０に垂直な成分（以下、「垂直成分」と略する）の制限値Ｖ１’ｙを算出する。制限値Ｖ１’ｙは、距離Ｄが０のとき０であり、距離Ｄの増加に応じて単調に減少するように設定されており、距離Ｄが所定の値ｄ１を越えると−∞に設定される。制限値の決め方は図１５のテーブルに限らず、少なくとも距離Ｄが０から所定の正の値に至るまでの範囲で、制限値が単調減少するものであれば、代替可能である。

【0058】

図１６に示すように、本実施形態では、バケット４０７の爪先の速度ベクトルＶ１に対してブーム上げで発生する速度ベクトルＶ２を加えることで、バケット４０７の爪先の速度ベクトルの垂直成分が制限値Ｖ１’ｙ以上に保持されるようにバケット４０７の爪先の速度ベクトルを補正してＶ１’とする。軌跡補正目標ブームＰｉ圧演算部１４ｂでは、ブーム上げにより速度ベクトルＶ２を発生するために必要なブームシリンダ３３ａの補正目標Ｐｉ圧（軌跡補正目標ブームＰｉ圧）を算出する。また、予めブーム上げ特性を測定しておくことで軌跡補正目標ブームＰｉ圧とＶ２の相関を取得しておいても良い。なお、本実施形態では軌跡補正目標ブームＰｉ圧は０以上の値となる。

【0059】

例えば、図１６のＡの場合において、ベクトルＶ１は、フロント作業装置４００の姿勢情報や各シリンダ速度から算出される補正前のバケット爪先速度ベクトルである。このベクトルＶ１の垂直成分は制限値Ｖ１’ｙと方向が同じで、その大きさが制限値Ｖ１’ｙの大きさを超えているので、ブーム上げで発生する速度ベクトルＶ２を加えて、補正後のバケット爪先速度ベクトルの垂直成分がＶ１’ｙとなるようにベクトルＶ１を補正しなければならない。ベクトルＶ２の方向は、ブーム４０５の回動中心からバケット爪先４０７ａまでの距離を半径とする円の接線方向であり、そのときのフロント作業装置４００の姿勢から算出できる。そして、この算出した方向を有するベクトルであって、補正前のベクトルＶ１に加えることで補正後のベクトルＶ１’の垂直成分がＶ１’ｙになるような大きさを有するベクトルをＶ２として決定する。このベクトルＶ２は一意に決まるので、軌跡補正目標ブームＰｉ圧演算部１４ｂはベクトルＶ２の発生に必要なブームシリンダ３３ａの補正目標Ｐｉ圧（軌跡補正目標ブームＰｉ圧）を算出できる。

【0060】

図１６のＢの場合、距離Ｄが０であるため制限値Ｖ１’ｙは図１５のテーブルから０となり、補正後のベクトルＶ１’は目標施工面６０に沿ったベクトルとなる。ベクトルＶ１’を発生するためには、ベクトル演算により、爪先速度ベクトルＶ１にベクトルＶ２を加えて補正すればよいから、ベクトルＶ２の発生に必要なブーム上げのＰｉ圧（軌道補正目標ブーム上げＰｉ圧）を算出する。なお、Ｖ２の大きさは、Ｖ１とＶ１’の大きさと、Ｖ１とＶ１’のなす角θを用いて余弦定理を適用することにより求めても良い。

【0061】

図１５のテーブルのように爪先速度ベクトルの制限値を決定すると、バケット爪先４０７ａが目標施工面６０に近づくにつれて、爪先速度ベクトルの垂直成分が徐々に０に近づくので、目標施工面６０の下方に爪先４０７ａが侵入することを防止できる。

【0062】

なお、ベクトルＶ１の垂直成分が上向きの場合や、ベクトルＶ１の垂直成分が下向きであってもその大きさが制限値Ｖ１’ｙよりも小さい場合には補正は行わず、軌跡補正目標ブームＰｉ圧は０とする。

【0063】

＜２．２．３．補正目標Ｐｉ圧選択部１０ｃ＞
図１７は補正目標Ｐｉ圧選択部１０ｃの詳細図である。補正目標Ｐｉ圧選択部１０ｃは、フロント作業装置４００の動作軌跡を目標施工面６０の上方に保持するための軌跡補正目標ブームＰｉ圧と、フロント作業装置４００による仕事率が向上するようにアーム４０６又はバケット４０７の出力を調整するための出力補正目標ブームＰｉ圧のいずれか一方を選択することで最終的なブームの補正Ｐｉ圧（補正目標Ｐｉ圧）を決定する。

【0064】

補正目標Ｐｉ圧選択部１０ｃは、下記の（Ｉ）―（ＩＩ）の方針に基づいたＰｉ圧選択がなされるように構成されている。

【0065】

（Ｉ）軌跡補正目標ブームＰｉ圧と出力補正目標ブームＰｉ圧が共にブーム上げを要求している場合（つまり、両者の符号が正の場合）は、値の大きい方を採用する。

【0066】

（ＩＩ）軌跡補正目標ブームＰｉ圧が０（要求無し）の場合は、出力補正目標ブームＰｉ圧値を採用する。

【0067】

＜２．３．比例電磁弁指令電圧演算部３ｃ＞
ここで図３に戻る。比例電磁弁指令電圧演算部３ｃは、補正目標Ｐｉ演算部３ｂで算出した補正目標Ｐｉ圧から比例電磁弁への指令値を決定し、油圧アクチュエータ（ここではブームシリンダ３３ａ）のＰｉ圧を増圧しフロント作業装置４００の動作を補正する。比例電磁弁指令電圧演算部３ｃは、油圧アクチュエータに対応する比例電磁弁２７がどの程度電圧をかければ目標とするＰｉ圧を得られる開口となるかの特性マップを保持しており、その特性マップに基づいて比例電磁弁２７の指令値を算出する。

【0068】

＜３．動作＞
次に上記のように構成される油圧ショベルで目標施工面の形成作業を行った場合の典型的な動作について説明する。ここでは説明を簡略化するため、演算部１１ｂで算出されるバケットによる出力補正目標ブームＰｉ圧は０に保持されているものとする。

【0069】

［３．１．爪先４０７ａから目標施工面６０までの距離Ｄがｄ１を越えているとき］
まず、バケット爪先４０７ａから目標施工面６０までの距離がｄ１（図１５参照）を越えている掘削開始時の場合には、爪先４０７ａから目標施工面６０までの距離が十分あるためフロント作業装置４００が目標施工面６０の下方に侵入する可能性がなく、軌跡補正Ｐｉ圧演算部１０ｂで算出される軌跡補正目標ブームＰｉ圧は０に保持される。そのため、ブーム４０５の補正目標Ｐｉ圧は出力補正Ｐｉ圧演算部１０ａだけで生成されることになる。したがって、図１２のテーブル１２ａに基づいて、アーム４０６の目標出力と実出力の差分と、アームボトム圧（アームクラウド時のアームシリンダ３３ｂの駆動圧）の組合せに応じて出力補正目標ブームＰｉ圧が生成されることになる。

【0070】

［３．１．１．アーム４０６の目標出力との実出力の差分がＷ１以下のとき］
距離Ｄがｄ１を越えており、アーム４０６の目標出力との実出力の差分がＷ１以下のときは、想定どおりの作業が行われているとみなして、テーブル１２ａにより出力補正目標ブームＰｉ圧は０に保持され、強制的なブームの上げ・下げは行われない。

【0071】

［３．１．２．アーム４０６の目標出力との実出力の差分がＷ１を越えるとき］
しかし、アーム４０６の目標出力と実出力の差分がＷ１を越える場合には、想定どおりの作業が行われていないとみなして、アームボトム圧に応じて出力補正目標ブームＰｉ圧を算出して強制的なブーム４０５の上げ・下げが行われる。

【0072】

［３．１．２．１．アームボトム圧が所定値Ｐ１より大きいとき］
まず、出力の差分がＷ１を越えかつアームボトム圧が所定値Ｐ１より大きい場合には、バケット４０７が硬い地盤に当たる等してアームシリンダ３３ｂに負荷が掛かりすぎているとみなして、出力補正目標ブームＰｉ圧として正の値を出力し、フロント作業装置４００の動作にブーム上げを自動的に加える。このブーム上げによってフロント作業装置４００の操作は地表から浅い部分を掘削する動作に自動的に変更されるため、アームシリンダ３３ｂの負荷が低減して油圧ポンプ２３出力の無駄使いが抑制され、結果的に燃料消費量を抑制できる。

【0073】

ところで、この場合、掘削動作を繰り返して施工対象を掘り進めると距離Ｄがｄ１以下に達して、軌跡補正Ｐｉ圧演算部１０ｂが軌跡補正目標ブームＰｉ圧を発生可能となる。軌跡補正目標ブームＰｉ圧が発生した場合、軌跡補正目標ブームＰｉ圧と出力補正目標ブームＰｉ圧はともに正になるので、補正目標Ｐｉ圧選択部１０ｃが選択するのは２つの補正目標ブームＰｉ圧のうち値が大きい方となる。例えば、軌跡補正目標ブームＰｉ圧が選択された場合には、掘削時に爪先４０７ａが目標施工面６０に沿うようにフロント作業装置４００が動作し、精度良く目標施工面を形成できる。反対に出力補正目標ブームＰｉ圧が選択された場合には、掘削時に爪先４０７ａが目標施工面６０から離れるようにフロント作業装置４００が動作し、燃料消費量を抑制できる。したがって、いずれの場合も爪先４０７ａが目標施工面６０の下方に侵入することなく可能な限り目標施工面６０に沿った掘削ができ、アームシリンダ３３ｂに負荷が掛かり過ぎる場合にはブーム上げが自動的に加えられて負荷が小さくなるので無駄な燃料消費を抑制できる。

【0074】

［３．１．２．２．アームボトム圧が所定値Ｐ１より小さいとき］
一方、出力の差分がＷ１を越えかつアームボトム圧が所定値Ｐ１より小さい場合には、バケット４０７が軟らかい地盤を掘削している等してアームシリンダ３３ｂの負荷が軽すぎるとみなして、出力補正目標ブームＰｉ圧として負の値を出力し、フロント作業装置４００の動作にブーム下げを自動的に加える。このブーム下げによって地表から深い部分を掘削する動作に自動的に変更されるため、アームシリンダ３３ｂの仕事量が増加することで掘削回数が低減され、燃料消費量を抑制できる。

【0075】

ところで、この場合、掘削動作を繰り返して施工対象を掘り進めると距離Ｄがｄ１以下に達して、軌跡補正Ｐｉ圧演算部１０ｂが軌跡補正目標ブームＰｉ圧を発生可能となる。しかし、軌跡補正目標ブームＰｉ圧が発生した場合、軌跡補正目標ブームＰｉ圧は正で、出力補正目標ブームＰｉ圧は負となるので、補正目標Ｐｉ圧選択部１０ｃが選択するのは常に軌跡補正目標ブームＰｉ圧となる。軌跡補正目標ブームＰｉ圧に基づいてブームシリンダ３３ａを制御すると、掘削時に爪先４０７ａが目標施工面６０に沿うようにフロント作業装置４００が動作し精度良く目標施工面を形成できる。

【0076】

＜４．特徴と効果＞
上記の実施形態の特徴と効果をまとめる。
（１）上記の実施形態に係る油圧ショベルは、目標施工面６０の形成作業を行う多関節型のフロント作業装置（作業装置）４００と、Ｐｉ圧（制御信号）に基づいてフロント作業装置４００を駆動する複数の油圧アクチュエータ３３ａ，３３ｂ，３３ｃと、フロント作業装置４００の動作軌跡が目標施工面６０の上方に保持されるように、複数の油圧アクチュエータ３３ａ，３３ｂ，３３ｃに含まれるブームシリンダ（補正対象油圧アクチュエータ）３３ａの制御信号である軌跡補正Ｐｉ圧を作業装置４００から目標施工面６０までの距離Ｄに基づいて算出する軌跡補正Ｐｉ圧演算部１０ｂを有するコントローラ２０とを備え、コントローラ２０は、複数の油圧アクチュエータ３３ａ，３３ｂ，３３ｃに含まれるアームシリンダ３３ｂ又はバケットシリンダ３３ｃ（特定油圧アクチュエータ）の目標出力と実出力の差分が所定の出力値Ｗ１よりも大きいとき、アームシリンダ３３ｂ又はバケットシリンダ３３ｃの仕事率（所定時間に掘削できる土砂量）が増加するように、アームシリンダ３３ｂ又はバケットシリンダ３３ｃ（特定油圧アクチュエータ）のボトム圧（駆動圧）に基づいてブームシリンダ３３ａ（補正対象油圧アクチュエータ）の制御信号である出力補正Ｐｉ圧を算出する出力補正Ｐｉ圧演算部１０ａをさらに有し、ブームシリンダ３３ａ（補正対象油圧アクチュエータ）は、アームシリンダ３３ｂ又はバケットシリンダ３３ｃ（特定油圧アクチュエータ）の動作中、出力補正Ｐｉ圧と軌跡補正Ｐｉ圧のうち大きい方に基づいて制御されることとした。

【0077】

このようにブームシリンダ３３ａを制御すると、フロント作業装置４００を目標施工面６０の下方に侵入させることなく可能な限り目標施工面６０に沿った掘削ができるとともに、アームシリンダ３３ｂまたはバケットシリンダ３３ｃに負荷が掛かり過ぎる場合にはブーム上げが自動的に加えられて負荷が小さくなるので無駄な燃料消費を抑制できる。したがって、目標施工面の施工精度と燃料消費量の低減の両立が可能になる。

【0078】

（２）上記（１）の油圧ショベルにおいて、出力補正Ｐｉ圧演算部１０ａは、アームシリンダ３３ｂまたはバケットシリンダ３３ｃ（特定油圧アクチュエータ）のボトム圧（駆動圧）が所定の圧力値Ｐ１よりも大きいとき、ブームシリンダ３３ａ（補正対象油圧アクチュエータ）の動作により作業装置４００が目標施工面６０から遠ざかるように出力補正Ｐｉ圧を算出することとした。

【0079】

これにより、アームシリンダ３３ｂまたはバケットシリンダ３３ｃが掘削時に過負荷で仕事をしていないときには、自動で負荷を抜くような動作が入るため、油圧ポンプ２３の出力を無駄にすることがなく、燃料消費量を抑制できる。

【0080】

（３）上記（１）または（２）の油圧ショベルにおいて、出力補正Ｐｉ圧演算部１０ａは、アームシリンダ３３ｂまたはバケットシリンダ３３ｃ（特定油圧アクチュエータ）のボトム圧（駆動圧）が所定の圧力値Ｐ１よりも小さいとき、ブームシリンダ３３ａ（補正対象油圧アクチュエータ）の動作により作業装置４００が目標施工面６０に近づくように出力補正Ｐｉ圧を算出することとした。

【0081】

これにより、アームシリンダ３３ｂまたはバケットシリンダ３３ｃの負荷が掘削時に軽すぎた場合には、目標施工面６０に侵入しない範囲で自動で負荷をかけるような動作が入るため、掘削回数を無駄に増やすことがなく、燃料消費量を抑制できる。

【0082】

（４）上記（１）から（３）のいずれかの油圧ショベルにおいて、コントローラ２０は、旋回油圧モータ２８の制御信号が出力されているとき、軌跡補正Ｐｉ圧演算部１０ｂ及び出力補正Ｐｉ圧演算部１０ａによる出力補正Ｐｉ圧及び出力補正Ｐｉ圧の算出を中断することとした。

【0083】

これにより、溝掘りなどで側面に押し付けながら掘削を行うような場合でのオペレータの操作違和感を抑えることが可能になった。

【0084】

＜５．その他＞
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、ある実施の形態に係る構成の一部を、他の実施の形態に係る構成に追加又は置換することが可能である。

【0085】

上記では各アクチュエータの制御信号が油圧制御信号（Ｐｉ圧）の場合を例に挙げて説明したが、制御信号は油圧信号に限られず電気信号でも良い。

【0086】

上記では、図１１に示すように出力補正目標Ｐｉ圧演算部１０ａに演算部１１ｂと演算部１１ｃを備えたが、演算部１１ｃは省略しても構わない。この場合、図１３の出力補正目標ブームＰｉ圧選択部１１ｄでは、旋回操作の無い場合、常にアームによる出力補正目標ブームＰｉ圧が出力補正目標Ｐｉ圧として選択されることになる。

【0087】

図１２のテーブル１２ａでは、アームシリンダ３３ｂのボトム圧が圧力値Ｐ１より小さい場合、アームシリンダ３３ｂの目標出力と実出力の差が所定の出力値Ｗ１を越えないとブーム下げ用の出力補正目標ブームＰｉ圧を発生しない構成としたが、Ｗ１以下でもブーム下げ用の出力補正目標ブームＰｉ圧を発生するように構成しても良い。また、この場合、アームシリンダ３３ｂの目標出力と実出力の差の増加に応じて出力補正目標ブームＰｉ圧の大きさを増加させなくても良い。例えば、アームシリンダ３３ｂの目標出力と実出力の差に関係なく、アームボトム圧の減少に応じて出力補正目標ブームＰｉ圧の大きさを増加させるように構成しても良い。

【0088】

また、上記では、軌跡補正目標Ｐｉ圧演算部１０ｂでの制限値Ｖ１’ｙの算出について説明する箇所において、バケット爪先４０７ａから目標施工面６０までの距離を距離Ｄとすることとしたが、フロント作業装置４００側の基準点（制御点）はバケット爪先４０７ａに限らず、フロント作業装置４００上の任意の点に設定できる。

【0089】

また、上記では、油圧ショベルに搭載された複数の油圧アクチュエータ２８，３３，３３ａ，３３ｂ，３３ｃの中で、ブームシリンダ３３ａを自動的に作動させる場合について説明したが、その他の油圧アクチュエータを自動的に作動させても構わない。

【符号の説明】

【0090】

３ａ…アクチュエータ目標出力演算部、３ｂ…補正目標Ｐｉ圧演算部、３ｃ…比例電磁弁指令電圧演算部、４ａ…最大出力演算部、４ｂ…旋回基本出力演算部、４ｃ…ブーム基本出力演算部、４ｄ…アーム基本出力演算部、４ｅ…バケット基本出力演算部、４ｆ…旋回ブーム出力配分演算部、４ｇ…アームバケット出力配分演算部、５ａ…エンジン回転数最大トルクテーブル、６ａ旋回最大基本出力テーブル、６ｂ…旋回出力減少ゲインテーブル、７ａ…ブーム上げ基本出力テーブル、７ｂ…ブーム下げ基本出力テーブル、８ａ…アームバケット配分出力テーブル、１０ａ…出力補正Ｐｉ圧演算部、１０ｂ…軌跡補正Ｐｉ圧演算部、１０ｃ…補正目標Ｐｉ圧選択部、１１ａ…アクチュエータ出力演算部、１１ｂ…アームによる出力補正目標ブームＰｉ圧演算部、１１ｃ…バケットによる出力補正目標ブームＰｉ圧演算部、１１ｄ…出力補正目標ブームＰｉ圧選択部、１２ａ…アームによる出力補正目標ブームＰｉ圧テーブル、１４ａ…目標施工断面演算部、１４ｂ…軌跡補正目標ブームＰｉ圧演算部、１４ｃ…ベクトル制限値演算部、２０…コントローラ、２１…エンジン、２２…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、２３…油圧ポンプ、２４…ギヤポンプ、２５…コントロールバルブ、２６…操作レバー、２７…比例電磁弁、２８…旋回油圧モータ、３３…走行油圧モータ、３３ａ…ブームシリンダ、３３ｂ…アームシリンダ、３３ｃ…バケットシリンダ、３６…ブーム角センサ、３７…アーム角センサ、３８…バケット角センサ、３９…車体傾斜角センサ、４０…ＧＮＮＳアンテナ、４１…パイロット圧の圧力センサ、４２…各アクチュエータの圧力センサ、４３…各アクチュエータの速度センサ、５０…目標施工面設定装置、５１…エンジンコントロールダイヤル、４００…フロント作業装置、４０１…走行体、４０２…旋回体、４０３…運転席、４０５…ブーム、４０６…アーム、４０７…バケット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】