特許 7149917 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】

(24)【登録日】2022-09-29

(45)【発行日】2022-10-07

(54)【発明の名称】作業機械

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/22 20060101AFI20220930BHJP

【ＦＩ】

E02F9/22 Q

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2019180039

(22)【出願日】2019-09-30

(65)【公開番号】P2021055423

(43)【公開日】2021-04-08

【審査請求日】2021-11-26

(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】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】秋田 太郎

(72)【発明者】

【氏名】小林 敬弘

(72)【発明者】

【氏名】楢▲崎▼ 昭広

(72)【発明者】

【氏名】伊東 勝道

【審査官】五十幡 直子

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／１８０７９８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／１２３５１１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１５／１８６１８０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｆ ９／２０－９／２２

Ｅ０２Ｆ ３／４３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基端を上部旋回体に回動可能に連結されたブーム、前記ブームの先端に一端を回動可能に連結されたアーム、及び、前記アームの他端に回動可能に連結された作業具を含む複数の被駆動部材で構成された多関節型の作業装置と、
操作信号に基づいて前記ブームを駆動するブームシリンダ、前記アームを駆動するアームシリンダ、及び、前記作業具を駆動する作業具シリンダを含む複数の油圧アクチュエータと、
複数の前記油圧アクチュエータを駆動するための圧油を吐出する複数の油圧ポンプと、
複数の前記油圧アクチュエータのうちオペレータの所望する油圧アクチュエータを操作するための前記操作信号を出力する操作装置と、
複数の前記油圧アクチュエータに対応して各々設けられ、前記操作装置からの操作信号に基づいて前記油圧ポンプから複数の前記油圧アクチュエータに供給される圧油の方向および流量を制御する複数の流量制御弁と、
前記作業装置による作業対象について設定された目標面およびその上方の領域内で前記作業装置が動くように、複数の前記油圧アクチュエータのうち少なくとも１つに対応する前記流量制御弁を制御する制御信号を出力するか、又は、前記操作装置から複数の前記油圧アクチュエータのうち少なくとも１つに対応する前記流量制御弁を制御するために出力された前記制御信号を補正する領域制限制御を実行するコントローラとを備えた作業機械において、
前記コントローラは、
前記ブームシリンダに対応する前記操作装置の操作量が前記アームシリンダに対応する操作装置の操作量以下の場合には、前記アームシリンダに対応する操作装置の操作量と前記アームシリンダの推定速度との関係を予め定めた第１の条件に基づいて、前記領域制限制御に用いる前記アームシリンダの推定速度を算出し、
前記ブームシリンダに対応する前記操作装置の操作量が前記アームシリンダに対応する操作装置の操作量よりも大きい場合には、前記領域制限制御に用いる前記アームシリンダの推定速度を前記第１の条件に基づいて算出される前記アームシリンダの推定速度よりも大きい速度として算出することを特徴とする作業機械。

【請求項2】

請求項１記載の作業機械において、
前記ブームシリンダに対応する前記操作装置の操作量が前記アームシリンダに対応する操作装置の操作量よりも大きい場合に算出される前記アームシリンダの推定速度を、前記ブームシリンダに対応する前記操作装置の操作に基づいてポジティブコントロールされる前記油圧ポンプの吐出流量と、前記アームシリンダに対応する前記操作装置の操作に基づいてポジティブコントロールされる前記油圧ポンプの吐出流量とに基づいて算出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】

油圧アクチュエータで駆動される作業装置（例えば、ブーム、アーム、及びバケットから成る作業装置）を備える、作業機械（例えば油圧ショベル）の作業効率を向上する技術としてマシンコントロール（ＭＣ：Machine Control）がある。マシンコントロール（以降、単にＭＣと称する）とは、オペレータによる操作装置の操作と、予め定めた条件とに従って作業装置の動作を半自動的に制御することでオペレータの操作支援を行う技術である。

【0003】

このようなＭＣに係る技術として、例えば、特許文献１には、ブームと、アームと、バケットと、前記アームを駆動するアームシリンダと、移動可能なスプールを有し、前記スプールの移動により前記アームシリンダに作動油を供給して前記アームシリンダを動作させる方向制御弁と、アーム操作レバーの操作量に従う前記方向制御弁のスプールの移動量と前記アームシリンダの速度との相関関係に基づいて前記アームシリンダの推定速度を算出する算出部と、前記アームシリンダの推定速度に基づいて、前記ブームの目標速度を決定する速度決定部とを備え、前記算出部は、前記アーム操作レバーの操作量が所定量未満の場合には、前記アーム操作レバーの操作量に従う前記方向制御弁のスプールの移動量と前記アームシリンダの速度との相関関係に従う前記アームシリンダの速度よりも大きい速度を、前記アームシリンダの推定速度として算出する、作業車両が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１５／０２５９８５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記従来技術においては、アームシリンダの速度に影響を及ぼす作業装置の自重を考慮することで、アームシリンダの速度をより正確に推定しようとしている。しかしながら、例えば、オープンセンタ・ポジティブコントロール制御の油圧システムを用いる作業機械に上記従来技術を適用した場合、複合操作時には操作量の大きい方のアクチュエータを優先してポンプ流量を制御するため、操作量の小さい方のアクチュエータに供給されるポンプ流量が増える場合があり、実速度が単独操作時のメータリング特性から算出される推定速度よりも速くなってしまう場合がある。すなわち、複合動作時にアクチュエータの実速度が測定速度と異なってしまい、作業装置の動作にハンチング等が生じて挙動が不安定となるおそれがある。

【0006】

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、作業装置の挙動を安定させることができる作業機械を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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、基端を上部旋回体に回動可能に連結されたブーム、前記ブームの先端に一端を回動可能に連結されたアーム、及び、前記アームの他端に回動可能に連結された作業具を含む複数の被駆動部材で構成された多関節型の作業装置と、操作信号に基づいて前記ブームを駆動するブームシリンダ、前記アームを駆動するアームシリンダ、及び、前記作業具を駆動する作業具シリンダを含む複数の油圧アクチュエータと、複数の前記油圧アクチュエータを駆動するための圧油を吐出する複数の油圧ポンプと、複数の前記油圧アクチュエータのうちオペレータの所望する油圧アクチュエータを操作するための前記操作信号を出力する操作装置と、複数の前記油圧アクチュエータに対応して各々設けられ、前記操作装置からの操作信号に基づいて前記油圧ポンプから複数の前記油圧アクチュエータに供給される圧油の方向および流量を制御する複数の流量制御弁と、前記作業装置による作業対象について設定された目標面およびその上方の領域内で前記作業装置が動くように、複数の前記油圧アクチュエータのうち少なくとも１つに対応する前記流量制御弁を制御する制御信号を出力するか、又は、前記操作装置から複数の前記油圧アクチュエータのうち少なくとも１つに対応する前記流量制御弁を制御するために出力された前記制御信号を補正する領域制限制御を実行するコントローラとを備えた作業機械において、前記コントローラは、前記ブームシリンダに対応する前記操作装置の操作量が前記アームシリンダに対応する操作装置の操作量以下の場合には、前記アームシリンダに対応する操作装置の操作量と前記アームシリンダの推定速度との関係を予め定めた第１の条件に基づいて、前記領域制限制御に用いる前記アームシリンダの推定速度を算出し、前記ブームシリンダに対応する前記操作装置の操作量が前記アームシリンダに対応する操作装置の操作量よりも大きい場合には、前記領域制限制御に用いる前記アームシリンダの推定速度を前記第１の条件に基づいて算出される前記アームシリンダの推定速度よりも大きい速度として算出するものとする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、作業装置の挙動を安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】作業機械の一例である油圧ショベルの外観を模式的に示す図である。

【図2】油圧ショベルの油圧回路システムをコントローラを含む周辺構成とともに抜き出して示す図である。

【図3】図２中のフロント制御用油圧ユニットを関連構成とともに抜き出して詳細に示す図である。

【図4】コントローラのハードウェア構成図である。

【図5】コントローラの処理機能を示す機能ブロック図である。

【図6】図５におけるＭＣ制御部の処理機能の詳細を示す機能ブロック図である。

【図7】コントローラによるＭＣのブームについての処理内容を示すフローチャートである。

【図8】油圧ショベルについて設定するショベル座標系について説明する図である。

【図9】バケットにおける速度成分の一例を示す図である。

【図10】操作量に対するシリンダ速度の設定テーブルの一例を示す図である。

【図11】ポンプコントロール圧とポンプ流量の関係を示す図である。

【図12】バケット爪先速度の垂直成分の制限値と距離との関係を示す図である。

【図13】アームシリンダ速度補正処理の処理内容を示すフローチャートである。

【図14】油圧ショベルにおける作業状態の変化の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の説明においては、作業機械の一例として、作業装置の先端に作業具（アタッチメント）としてバケットを備える油圧ショベルを例示して説明するが、バケット以外のアタッチメントを備える作業機械に本発明を適用することが可能である。また、複数の被駆動部材（アタッチメント、アーム、ブーム等）を連結して構成される多関節型の作業装置を有するものであれば、油圧ショベル以外の作業機械への適用も可能である。

【0011】

また、以下の説明においては、ある形状を示す用語（例えば、目標面、設計面等）とともに用いられる「上」、「上方」又は「下方」という語の意味に関し、「上」は当該或る形状の「表面」を意味し、「上方」は当該或る形状の「表面より高い位置」を意味し、「下方」は当該或る形状の「表面より低い位置」を意味することとする。

【0012】

また、以下の説明においては、同一の構成要素が複数存在する場合、符号（数字）の末尾にアルファベットを付すことがあるが、当該アルファベットを省略して当該複数の構成要素をまとめて表記することがある。すなわち、例えば、２つの油圧ポンプ２ａ，２ｂが存在するとき、これらをまとめて油圧ポンプ２と表記することがある。

【0013】

＜基本構成＞
図１は、本実施の形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルの外観を模式的に示す図である。また、図２は、油圧ショベルの油圧回路システムをコントローラを含む周辺構成とともに抜き出して示す図であり、図３は、図２中のフロント制御用油圧ユニットを関連構成とともに抜き出して詳細に示す図である。

【0014】

図１において、油圧ショベル１は、多関節型の作業装置１Ａと、本体１Ｂで構成されている。油圧ショベル１の本体１Ｂは、左右の走行油圧モータ３ａ，３ｂにより走行する下部走行体１１と、下部走行体１１の上に取り付けられ、旋回油圧モータ４により旋回する上部旋回体１２とからなる。

【0015】

作業装置１Ａは、垂直方向にそれぞれ回動する複数の被駆動部材（ブーム８、アーム９、及び、バケット１０）を連結して構成されている。ブーム８の基端は上部旋回体１２の前部においてブームピンを介して回動可能に支持されている。ブーム８の先端にはアームピンを介してアーム９が回動可能に連結されており、アーム９の先端にはバケットピンを介してバケット１０が回動可能に連結されている。ブーム８はブームシリンダ５によって駆動され、アーム９はアームシリンダ６によって駆動され、バケット１０はバケットシリンダ７によって駆動される。なお、以降の説明において、ブームシリンダ５、アームシリンダ６、及び、バケットシリンダ７をまとめて油圧シリンダ５，６，７や油圧アクチュエータ５，６，７と称することがある。

【0016】

図８は、油圧ショベルについて設定するショベル座標系について説明する図である。

【0017】

図８に示すように、本実施の形態においては、油圧ショベル１に対して、ショベル座標系（ローカル座標系）を定義する。ショベル座標系は、上部旋回体１２に対して相対的に固定で定義されるＸＹ座標系であり、上部旋回体１２に回動支持されているブーム８の基端を原点とし、上部旋回体１２の旋回軸に沿う方向に原点を通って上方を正とするＺ軸を、作業装置１Ａの稼動する平面に沿う方向であってＺ軸に垂直にブームの基端を通って前方を正とするＸ軸を有する車体座標系を設定する。

【0018】

また、ブーム８の長さ（両端の連結部の間の直線距離）をＬ１、アーム９の長さ（両端の連結部の間の直線距離）をＬ２、バケット１０の長さ（アームとの連結部と爪先の間の直線距離）をＬ３とし、ブーム８とＸ軸との成す角（長さ方向の直線とＸ軸との相対角度）を回動角度α、アーム９とブーム８との成す角（長さ方向の直線の相対角度）を回動角度β、バケット１０とアーム９との成す角（長さ方向の直線の相対角度）を回動角度γと定義する。これにより、ショベル座標系におけるバケット爪先位置の座標および作業装置１Ａの姿勢はＬ１，Ｌ２，Ｌ３，α，β，γで表現することができる。

【0019】

さらに、油圧ショベル１の本体１Ｂの水平面に対する前後方向の傾きを角度θ、作業装置１Ａのバケット１０の爪先と目標面６０との距離をＤとする。なお、目標面６０とは、掘削作業の目標として施工現場の設計情報などに基づいて設定される目標掘削面である。

【0020】

作業装置１Ａには、ブーム８、アーム９、バケット１０の回動角度α，β，γを測定する姿勢検出装置として、ブームピンにブーム角度センサ３０、アームピンにアーム角度センサ３１、バケットリンク１３にバケット角度センサ３２がそれぞれ取付けられ、また、上部旋回体１２には基準面（例えば水平面）に対する上部旋回体１２（油圧ショベル１の本体１Ｂ）の傾斜角θを検出する車体傾斜角センサ３３が取付けられている。なお、角度センサ３０，３１，３２は、複数の被駆動部材８，９，１０の連結部における相対角度を検出するものを例示して説明するが、複数の被駆動部材８，９，１０の基準面（例えば水平面）に対する相対角度をそれぞれ検出する慣性計測装置（IMU: Inertial Measurement Unit）に代替可能である。

【0021】

また、図１及び図２において、上部旋回体１２に設けられた運転室内には、右走行操作レバー２３ａ（図１）を有し右走行油圧モータ３ａ（すなわち、下部走行体１１）を操作するための操作装置４７ａ（図２）と、左走行操作レバー２３ｂ（図１）を有し左走行油圧モータ３ｂ（すなわち、下部走行体１１）を操作するための操作装置４７ｂ（図２）と、右操作レバー１ａ（図１）を共有しブームシリンダ５（すなわち、ブーム８）及びバケットシリンダ７（すなわち、バケット１０）を操作するための操作装置４５ａ，４６ａ（図２）と、左操作レバー１ｂ（図１）を共有しアームシリンダ６（すなわち、アーム９）及び旋回油圧モータ４（すなわち、上部旋回体１２）を操作するための操作装置４５ｂ，４６ｂ（図２）とが設置されている。なお、以下では、右走行操作レバー２３ａ及び左走行操作レバー２３ｂを走行操作レバー２３ａ，２３ｂ、右操作レバー１ａ及び左操作レバー１ｂを操作レバー１ａ，１ｂと総称することがある。

【0022】

また、運転室内には、目標面６０と作業装置１Ａの位置関係が表示可能な表示装置（例えば液晶ディスプレイ）５３と、マシンコントロール（以下、ＭＣと称する）による動作制御の許可・禁止（ＯＮ／ＯＦＦ）を択一的に選択するためのＭＣ制御ＯＮ／ＯＦＦスイッチ９８と、ＭＣによるバケット角度制御（作業具角度制御とも称する）の許可・禁止（ＯＮ／ＯＦＦ）を択一的に選択するための制御選択スイッチ９７と、ＭＣによるバケット角度制御における目標面６０に対するバケット１０の角度（目標角度）を設定するための目標角度設定装置９６と、目標面６０に関する情報（各目標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フェースである目標面設定装置５１とが配置されている（後の図４及び図５を参照）。

【0023】

制御選択スイッチ９７は、例えば、ジョイスティック形状の操作レバー１ａにおける前面の上端部に設けられており、操作レバー１ａを握るオペレータの親指により押下操作される。また、制御選択スイッチ９７は、例えば、モーメンタリスイッチであり、押下される度にバケット角度制御（作業具角度制御）の有効（ＯＮ）と無効（ＯＦＦ）が切り替えられる。なお、制御選択スイッチ９７の設置箇所は操作レバー１ａ（１ｂ）に限られず、その他の場所に設けても良い。また、制御選択スイッチ９７は、ハードウェアで構成する必要は無く、例えば表示装置５３をタッチパネル化し、その表示画面上に表示されるグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）で構成しても良い。

【0024】

目標面設定装置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）と接続されており、この外部端末からの情報に基づいて目標面６０の設定を行う。なお、目標面設定装置５１を介した目標面６０の入力は、オペレータが手動で行っても良い。

【0025】

図２に示すように、上部旋回体１２に搭載された原動機であるエンジン１８は、油圧ポンプ２ａ，２ｂとパイロットポンプ４８を駆動する。油圧ポンプ２ａ，２ｂはレギュレータ２ａａ，２ｂａによって容量が制御される可変容量型ポンプであり、パイロットポンプ４８は固定容量型ポンプである。油圧ポンプ２およびパイロットポンプ４８は作動油タンク２００より作動油を吸引する。

【0026】

操作装置４５，４６，４７から操作信号として出力される油圧信号を伝達するパイロットライン１４４，１４５，１４６，１４７，１４８，１４９の途中にはシャトルブロック１６２が設けられている。操作装置４５，４６，４７から出力された油圧信号がシャトルブロック１６２を介してレギュレータ２ａａ，２ｂａにも入力される。シャトルブロック１６２は、パイロットライン１４４，１４５，１４６，１４７，１４８，１４９の油圧信号を選択的に抽出するための複数のシャトル弁等により構成されるものであるが、詳細構成の説明は省略する。操作装置４５，４６，４７からの油圧信号がシャトルブロック１６２を介してレギュレータ２ａａ，２ｂａに入力されており、油圧ポンプ２ａ，２ｂの吐出流量が当該油圧信号に応じて制御される。

【0027】

パイロットポンプ４８の吐出配管であるポンプライン４８ａは、ロック弁３９を通った後、複数に分岐して操作装置４５，４６，４７、及び、フロント制御用油圧ユニット１６０内の各弁に接続されている。ロック弁３９は、例えば、電磁切換弁であり、その電磁駆動部は運転室（図１）に配置された図示しないゲートロックレバーの位置検出器と電気的に接続されている。ゲートロックレバーのポジションは位置検出器で検出され、その位置検出器からロック弁３９に対してゲートロックレバーのポジションに応じた信号が入力される。ゲートロックレバーのポジションがロック位置にあればロック弁３９が閉じてポンプライン４８ａが遮断され、ロック解除位置にあればロック弁３９が開いてポンプライン４８ａが開通する。つまり、ゲートロックレバーがロック位置に操作されてポンプライン４８ａが遮断された状態では、操作装置４５，４６，４７による操作が無効化されて、旋回および掘削等の動作が禁止される。

【0028】

操作装置４５，４６，４７は、油圧パイロット方式であり、パイロットポンプ４８から吐出される圧油をもとに、オペレータにより操作される操作レバー１ａ１ｂ，２３ａ，２３ｂの操作量（例えば、レバーストローク）と操作方向に応じたパイロット圧（操作圧と称することがある）を油圧信号として生成する。このようにして生成されたパイロット圧（油圧信号）は、対応する流量制御弁１５ａ～１５ｈ（図２，図３参照）の油圧駆動部１５０ａ～１５７ｂにパイロットライン１４４ａ～１４９ｂ（図３参照）を介して供給され、これら流量制御弁１５ａ～１５ｈを駆動する操作信号として利用される。

【0029】

油圧ポンプ２から吐出された圧油は、流量制御弁１５ａ～１５ｈ（図２参照）を介して右走行油圧モータ３ａ、左走行油圧モータ３ｂ、旋回油圧モータ４、ブームシリンダ５、アームシリンダ６、及び、バケットシリンダ７に供給されるともに、各流量制御弁１５ａ～１５ｈを結ぶセンタバイパス管路１５８ａ～１５８ｄを介して作動油タンク２００に導かれる。油圧ポンプ２から流量制御弁１５ａ，１５ｂを介して供給される圧油によってブームシリンダ５、流量制御弁１５ｃ，１５ｄを介して供給される圧油によってアームシリンダ６、及び、流量制御弁１５ｃを介して供給される圧油によってバケットシリンダ７がそれぞれ伸縮することにより、ブーム８、アーム９、及び、バケット１０がそれぞれ回動されてバケット１０の位置及び姿勢が変化する。また、油圧ポンプ２から流量制御弁１５ｆを介して供給される圧油によって旋回油圧モータ４が回転することで、下部走行体１１に対して上部旋回体１２が旋回する。また、油圧ポンプ２から流量制御弁１５ｇ，１５ｈを介して供給される圧油によって右走行油圧モータ３ａ及び左走行油圧モータ３ｂが回転することで、下部走行体１１が走行する。

【0030】

＜フロント制御用油圧ユニット１６０＞
図３に示すように、フロント制御用油圧ユニット１６０は、ブーム８用の操作装置４５ａのパイロットライン１４４ａ，１４４ｂに設けられ、操作レバー１ａの操作量としてパイロット圧（第１制御信号）を検出するオペレータ操作検出装置としての圧力センサ７０ａ，７０ｂと、一次ポート側がポンプライン４８ａを介してパイロットポンプ４８に接続されパイロットポンプ４８からのパイロット圧を減圧して出力する電磁比例弁５４ａと、ブーム８用の操作装置４５ａのパイロットライン１４４ａと電磁比例弁５４ａの二次ポート側に接続され、パイロットライン１４４ａ内のパイロット圧と電磁比例弁５４ａから出力される制御圧（第２制御信号）の高圧側を選択し、流量制御弁１５ａ，１５ｂの油圧駆動部１５０ａ，１５１ａに導くシャトル弁８２ａと、ブーム８用の操作装置４５ａのパイロットライン１４４ｂに設置され、コントローラ４０からの制御信号を基にパイロットライン１４４ｂ内のパイロット圧（第１制御信号）を低減して流量制御弁１５ａ，１５ｂの油圧駆動部１５０ｂ，１５１ｂに導く電磁比例弁５４ｂとを備えている。

【0031】

フロント制御用油圧ユニット１６０は、アーム９用のパイロットライン１４５ａ，１４５ｂに設置され、操作レバー１ｂの操作量としてパイロット圧（第１制御信号）を検出してコントローラ４０に出力するオペレータ操作検出装置としての圧力センサ７１ａ，７１ｂと、パイロットライン１４５ｂに設置され、コントローラ４０からの制御信号を基にパイロット圧（第１制御信号）を低減して流量制御弁１５ｃ，１５ｄの油圧駆動部１５２ｂ，１５３ｂに導く電磁比例弁５５ｂと、パイロットライン１４５ａに設置され、コントローラ４０からの制御信号を基にパイロットライン１４５ａ内のパイロット圧（第１制御信号）を低減して流量制御弁１５ｃ，１５ｄの油圧駆動部１５２ａ，１５３ａに導く電磁比例弁５５ａとを備えている。

【0032】

また、フロント制御用油圧ユニット１６０は、バケット１０用のパイロットライン１４６ａ，１４６ｂに設置され、操作レバー１ａの操作量としてパイロット圧（第１制御信号）を検出してコントローラ４０に出力するオペレータ操作検出装置としての圧力センサ７２ａ，７２ｂと、コントローラ４０からの制御信号を基にパイロット圧（第１制御信号）を低減して出力する電磁比例弁５６ａ，５６ｂと、一次ポート側がパイロットポンプ４８に接続されパイロットポンプ４８からのパイロット圧を減圧して出力する電磁比例弁５６ｃ，５６ｄと、パイロットライン１４６ａ，１４６ｂ内のパイロット圧と電磁比例弁５６ｃ，５６ｄから出力される制御圧の高圧側を選択し、流量制御弁１５ｅの油圧駆動部１５４ａ，１５４ｂに導くシャトル弁８３ａ，８３ｂとを備えている。

【0033】

なお、図３においては図示の簡単のため、同一のパイロットラインに複数の流量制御弁が接続される場合については一つのみを図示し、他の流量制御弁についてはその符号を括弧書きで示す。また、図３においては、圧力センサ７０，７１，７２とコントローラ４０との接続線は紙面の都合上省略している。

【0034】

電磁比例弁５４ｂ，５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂは、非通電時には開度が最大で、コントローラ４０からの制御信号である電流が増大するほど開度が小さくなる。一方、電磁比例弁５４ａ，５６ｃ，５６ｄは、非通電時には開度がゼロであり、通電時にはコントローラ４０からの制御信号である電流が増大するほど開度が大きくなる。すなわち、各電磁比例弁５４，５５，５６の開度はコントローラ４０からの制御信号に応じたものとなる。

【0035】

以降、本実施の形態においては、流量制御弁１５ａ～１５ｅに対する制御信号のうち、操作装置４５ａ，４５ｂ，４６ａの操作によって発生したパイロット圧を「第１制御信号」と称する。また、流量制御弁１５ａ～１５ｅに対する制御信号のうち、コントローラ４０で電磁比例弁５４ｂ，５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂを駆動して第１制御信号を補正（低減）して生成したパイロット圧と、コントローラ４０で電磁比例弁５４ａ，５６ｃ，５６ｄを駆動して第１制御信号とは別に新たに生成したパイロット圧を「第２制御信号」と称する。

【0036】

＜コントローラ４０＞
図４は、コントローラのハードウェア構成図である。

【0037】

図４において、コントローラ４０は、入力インタフェース９１と、プロセッサである中央処理装置（ＣＰＵ）９２と、記憶装置であるリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）９３及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９４と、出力インタフェース９５とを有している。入力インタフェース９１は、姿勢検出装置（ブーム角度センサ３０、アーム角度センサ３１、バケット角度センサ３２、車体傾斜角センサ３３）からの信号、目標面設定装置５１からの信号、オペレータ操作検出装置（圧力センサ７０ａ，７０ｂ，７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂ）、制御選択スイッチ９７からの信号、目標角度設定装置９６からの目標角度を示す信号、制御選択スイッチ９７からのバケット角度制御の有効又は無効の選択状態を示す信号、及び、ＭＣ制御ＯＮ／ＯＦＦスイッチ９８からのＭＣの許可・禁止（ＯＮ／ＯＦＦ）の選択状態を示す信号を入力し、Ａ／Ｄ変換を行う。ＲＯＭ９３は、後述するフローチャートを実行するための制御プログラムと、当該フローチャート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、ＣＰＵ９２は、ＲＯＭ９３に記憶された制御プログラムに従って入力インタフェース９１及びメモリ９３、９４から取り入れた信号に対して所定の演算処理を行う。出力インタフェース９５は、ＣＰＵ９２での演算結果に応じた出力用の信号を作成し、その信号を表示装置５３や電磁比例弁５４，５５，５６に出力することで、油圧アクチュエータ３ａ，３ｂ，３ｃを駆動・制御したり、油圧ショベル１の本体１Ｂ、バケット１０及び目標面６０等の画像を表示装置５３の表示画面上に表示させたりする。なお、図４のコントローラ４０は、記憶装置としてＲＯＭ９３及びＲＡＭ９４という半導体メモリを備えている場合を例示しているが、記憶機能を有する装置であれば代替可能であり、例えばハードディスクドライブ等の磁気記憶装置を備える構成としても良い。

【0038】

本実施の形態におけるコントローラ４０は、マシンコントロール（ＭＣ）として、操作装置４５，４６がオペレータに操作されたとき、作業装置１Ａを予め定められた条件に基づいて制御する処理を実行する。本実施の形態におけるＭＣは、操作装置４５ａ，４５ｂ，４６ａ，４６ｂの非操作時に作業装置１Ａの動作をコンピュータにより制御する「自動制御」に対して、操作装置４５ａ，４５ｂ，４６ａ，４６ｂの操作時にのみ作業装置１Ａの動作をコンピュータにより制御する「半自動制御」と称することがある。

【0039】

作業装置１ＡのＭＣとしては、操作装置４５ｂ，４６ａを介して掘削操作（具体的には、アームクラウド、バケットクラウド及びバケットダンプのうち少なくとも１つの指示）が入力された場合、目標面６０と作業装置１Ａの先端（本実施形態ではバケット１０の爪先とする）の位置関係に基づいて、作業装置１Ａの先端の位置が目標面６０上及びその上方の領域内に保持されるように油圧アクチュエータ５，６，７のうち少なくとも１つを強制的に動作させる制御信号（例えば、ブームシリンダ５を伸ばして強制的にブーム上げ動作を行う）を該当する流量制御弁１５ａ～１５ｅに出力する、所謂、領域制限制御を行う。

【0040】

このようなＭＣによりバケット１０の爪先が目標面６０の下方に侵入することが防止されるので、オペレータの技量の程度に関わらず目標面６０に沿った掘削が可能となる。なお、本実施の形態では、ＭＣ時の作業装置１Ａの制御点を、油圧ショベルのバケット１０の爪先（作業装置１Ａの先端）に設定しているが、制御点は作業装置１Ａの先端部分の点であればバケット爪先以外にも変更可能である。すなわち、例えば、バケット１０の底面や、バケットリンク１３の最外部に制御点を設定しても良い。

【0041】

フロント制御用油圧ユニット１６０において、コントローラ４０から制御信号を出力して電磁比例弁５４ａ，５６ｃ，５６ｄを駆動すると、対応する操作装置４５ａ，４６ａのオペレータ操作が無い場合にもパイロット圧（第２制御信号）を発生できるので、ブーム上げ動作、バケットクラウド動作、バケットダンプ動作を強制的に発生できる。また、これと同様にコントローラ４０により電磁比例弁５４ｂ，５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂを駆動すると、操作装置４５ａ，４５ｂ，４６ａのオペレータ操作により発生したパイロット圧（第１制御信号）を減じたパイロット圧（第２制御信号）を発生することができ、ブーム下げ動作、アームクラウド／ダンプ動作、バケットクラウド／ダンプ動作の速度をオペレータ操作の値から強制的に低減できる。

【0042】

第２制御信号は、第１制御信号によって発生される作業装置１Ａの制御点の速度ベクトルが所定の条件に反するときに生成され、当該所定の条件に反しない作業装置１Ａの制御点の速度ベクトルを発生させる制御信号として生成される。なお、同一の流量制御弁１５ａ～１５ｅにおける一方の油圧駆動部に対して第１制御信号が、他方の油圧駆動部に対して第２制御信号が生成される場合は、第２制御信号を優先的に油圧駆動部に作用させるものとし、第１制御信号を電磁比例弁で遮断し、第２制御信号を当該他方の油圧駆動部に入力する。したがって、流量制御弁１５ａ～１５ｅのうち第２制御信号が演算されたものについては第２制御信号を基に制御され、第２制御信号が演算されなかったものについては第１制御信号を基に制御され、第１及び第２制御信号の双方が発生しなかったものについては制御（駆動）されないことになる。すなわち、本実施の形態におけるＭＣとは、第２制御信号に基づく流量制御弁１５ａ～１５ｅの制御ということもできる。

【0043】

図５は、コントローラの処理機能を示す機能ブロック図である。また、図６は、図５におけるＭＣ制御部の処理機能を関連構成とともに詳細に示す機能ブロック図である。

【0044】

図５に示すように、コントローラ４０は、ＭＣ制御部４３と、電磁比例弁制御部４４と、表示制御部３７４とを備えている。

【0045】

表示制御部３７４は、ＭＣ制御部４３から出力される作業装置姿勢及び目標面を基に表示装置５３を制御する機能部である。表示制御部３７４には、作業装置１Ａの画像及びアイコンを含む表示関連データが多数格納されている表示ＲＯＭが備えられており、表示制御部３７４が、入力情報に含まれるフラグに基づいて所定のプログラムを読み出すとともに、表示装置５３における表示制御をする。

【0046】

図６に示すように、ＭＣ制御部４３は、操作量演算部４３ａと、姿勢演算部４３ｂと、目標面演算部４３ｃと、アクチュエータ制御部８１とを備えている。また、アクチュエータ制御部８１は、ブーム制御部８１ａとバケット制御部８１ｂとを有している。

【0047】

操作量演算部４３ａは、オペレータ操作検出装置（圧力センサ７０，７１，７２）からの入力を基に操作装置４５ａ，４５ｂ，４６ａ（操作レバー１ａ，１ｂ）の操作量を算出する。操作量演算部４３ａでは、圧力センサ７０，７１，７２の検出値から操作装置４５ａ，４５ｂ，４６ａの操作量を算出する。なお、本実施の形態で示す圧力センサ７０，７１，７２による操作量の算出は一例に過ぎず、例えば、各操作装置４５ａ，４５ｂ，４６ａの操作装置の回転変位を検出する位置センサ（例えば、ロータリーエンコーダ）で当該操作装置の操作量を検出しても良い。

【0048】

姿勢演算部４３ｂは姿勢検出装置（ブーム角度センサ３０、アーム角度センサ３１、バケット角度センサ３２、車体傾斜角センサ３３）からの情報に基づき、ローカル座標系における作業装置１Ａの姿勢と、バケット１０の爪先の位置を演算する。

【0049】

目標面演算部４３ｃは、目標面設定装置５１からの情報に基づき目標面６０の位置情報を演算し、これをＲＯＭ９３内に記憶する。本実施の形態では、図８に示すように、３次元の目標面を作業装置１Ａが移動する平面（作業装置１Ａの動作平面）で切断した断面形状を目標面６０（２次元の目標面）として利用する。

【0050】

なお、図８では、目標面６０が１つである場合を例示しているが、目標面が複数存在する場合もある。目標面が複数存在する場合には、例えば、作業装置１Ａから最も近いものを目標面と設定する方法や、バケット爪先の下方に位置するものを目標面とする方法、或いは、任意に選択したものを目標面とする方法等がある。

【0051】

ブーム制御部８１ａ及びバケット制御部８１ｂは、操作装置４５ａ，４５ｂ，４６ａの操作時に、予め定めた条件に従って複数の油圧アクチュエータ５，６，７のうち少なくとも１つを制御するアクチュエータ制御部８１を構成する。アクチュエータ制御部８１は、各油圧シリンダ５，６，７の流量制御弁１５ａ～１５ｅの目標パイロット圧を演算し、その演算した目標パイロット圧を電磁比例弁制御部４４に出力する。

【0052】

ブーム制御部８１ａは、操作装置４５ａ，４５ｂ，４６ａの操作時に、目標面６０の位置と、作業装置１Ａの姿勢及びバケット１０の爪先の位置と、操作装置４５ａ，４５ｂ，４６ａの操作量とに基づいて、目標面６０上またはその上方にバケット１０の爪先（制御点）が位置するようにブームシリンダ５（ブーム８）の動作を制御するＭＣを実行するための機能部である。ブーム制御部８１ａでは、ブームシリンダ５の流量制御弁１５ａ，１５ｂの目標パイロット圧が演算される。

【0053】

バケット制御部８１ｂは、操作装置４５ａ，４５ｂ，４６ａの操作時に、ＭＣによるバケット角度制御を実行するための機能部である。具体的には、目標面６０とバケット１０の爪先の距離が所定値以下のとき、目標面６０に対するバケット１０の角度（角度θ，φから算出可能）が目標角度設定装置９６で予め設定した対目標面バケット角度となるようにバケットシリンダ７（すなわち、バケット１０）の動作を制御するＭＣ（バケット角度制御）が実行される。バケット制御部８１ｂでは、バケットシリンダ７の流量制御弁１５ｅの目標パイロット圧が演算される。

【0054】

電磁比例弁制御部４４は、ＭＣ制御部４３のアクチュエータ制御部８１から出力される各流量制御弁１５ａ～１５ｅへの目標パイロット圧を基に、各電磁比例弁５４～５６への指令を演算する。なお、オペレータ操作に基づくパイロット圧（第１制御信号）と、アクチュエータ制御部８１で算出された目標パイロット圧が一致する場合には，該当する電磁比例弁５４～５６への電流値（指令値）はゼロとなり、該当する電磁比例弁５４～５６の動作は行われない。

【0055】

＜ＭＣに係るブーム制御（ブーム制御部８１ａ）＞
ここで、ＭＣに係るブーム制御の詳細を説明する。

【0056】

図７は、コントローラによるＭＣのブームについての処理内容を示すフローチャートである。また、図９はバケットにおける速度成分の一例を、図１０は操作装置の操作量に対するシリンダ速度の設定テーブルの一例をそれぞれ示す図である。

【0057】

コントローラ４０は、ＭＣにおけるブーム制御として、ブーム制御部８１ａによるブーム上げ制御を実行する。ブーム制御部８１ａによる処理は、操作装置４５ａ，４５ｂ，４６ａがオペレータにより操作されると開始される。

【0058】

図７において、ブーム制御部８１ａは、操作装置４５ａ，４５ｂ，４６ａがオペレータにより操作されると、まず、操作量演算部４３ａで演算された操作量を基に各油圧シリンダ５，６，７の動作速度（シリンダ速度）を演算するシリンダ速度算出処理を行う（ステップＳ１００）。具体的には、図１０で示すように、あらかじめ実験やシミュレーションで求めた、例えば、ブーム８、アーム９、バケット１０等の操作レバーの操作量に対するブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７等のシリンダ速度をテーブルとして設定し、これに従って各油圧シリンダ５，６，７についてシリンダ速度を算出する。また、アームシリンダ６の速度については、後述のアームシリンダ速度補正処理において、補正ゲインｋを用いることで補正を行う。

【0059】

続いて、ブーム制御部８１ａは、ステップＳ１００で演算された各油圧シリンダ５，６，７の動作速度と、姿勢演算部４３ｂで演算された作業装置１Ａの姿勢とに基づいて、オペレータ操作によるバケット先端（爪先）の速度ベクトルＢを演算する（ステップＳ１１０）。

【0060】

続いて、ブーム制御部８１ａは、バケット１０の爪先の目標面６０からの距離Ｄと制限値ａｙとの予め定めた関係に基づいて、距離Ｄを用いてバケット先端の速度ベクトルの目標面６０に垂直な成分の制限値ａｙを算出する（ステップＳ１２０）。

【0061】

続いて、ブーム制御部８１ａは、ステップＳ１２０で算出したオペレータ操作によるバケット先端の速度ベクトルＢについて、目標面６０に垂直な成分ｂｙを取得する（ステップＳ１３０）。

【0062】

続いて、ブーム制御部８１ａは、ステップＳ１３０で算出した制限値ａｙが０以上か否かを判定する（ステップＳ１４０）。なお、図９に示したように、バケット１０に対してｘｙ座標を設定する。図９のｘｙ座標では、ｘ軸は目標面６０と平行で図中右方向を正とし、ｙ軸は目標面６０に垂直で図中上方向を正とする。図９では、垂直成分ｂｙ及び制限値ａｙは負であり、水平成分ｂｘ及び水平成分ｃｘ及び垂直成分ｃｙは正である。そして、図１２から明らかであるが、制限値ａｙが０のときは距離Ｄが０、すなわち爪先が目標面６０上に位置する場合であり、制限値ａｙが正のときは距離Ｄが負、すなわち爪先が目標面６０より下方に位置する場合であり、制限値ａｙが負のときは距離Ｄが正、すなわち爪先が目標面６０より上方に位置する場合である。

【0063】

ステップＳ１４０での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、制限値ａｙが０以上と判定された場合であって、爪先が目標面６０上またはその下方に位置する場合には、ブーム制御部８１ａは、オペレータ操作による爪先の速度ベクトルＢの垂直成分ｂｙが０以上か否かを判定する（ステップＳ１５０）。垂直成分ｂｙが正の場合は速度ベクトルＢの垂直成分ｂｙが上向きであることを示し、垂直成分ｂｙが負の場合は速度ベクトルＢの垂直成分ｂｙが下向きであることを示す。

【0064】

ステップＳ１５０での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、垂直成分ｂｙが０以上と判定された場合であって、垂直成分ｂｙが上向きの場合には、ブーム制御部８１ａは、制限値ａｙの絶対値が垂直成分ｂｙの絶対値以上か否かを判定し、（ステップＳ１６０）、判定結果がＹＥＳの場合には、ブーム制御部８１ａは、マシンコントロールによるブーム８の動作で発生すべきバケット先端の速度ベクトルＣの目標面６０に垂直な成分ｃｙを算出する式として「ｃｙ＝ａｙ－ｂｙ」を選択し、その式とステップＳ１４０で算出した制限値ａｙとステップＳ１５０で算出した垂直成分ｂｙを基に垂直成分ｃｙを算出する（ステップＳ１７０）。

【0065】

続いて、ブーム制御部８１ａは、ステップＳ１７０で算出した垂直成分ｃｙを出力可能な速度ベクトルＣを算出し、その水平成分をｃｘとする（ステップＳ１８０）。

【0066】

続いて、ブーム制御部８１ａは、目標速度ベクトルＴを算出し（ステップＳ１９０）、ステップＳ２００に進む。目標速度ベクトルＴは、目標面６０に垂直な成分をｔｙ、水平な成分ｔｘとし、それぞれ「ｔｙ＝ｂｙ＋ｃｙ，ｔｘ＝ｂｘ＋ｃｘ」とすることで表すことができる。これに、ステップＳ１７０で算出したｃｙ＝ａｙ－ｂｙを代入すると目標速度ベクトルＴは「ｔｙ＝ａｙ，ｔｘ＝ｂｘ＋ｃｘ」となる。つまり、ステップＳ１９０の処理に至った場合の目標速度ベクトルの垂直成分ｔｙは制限値ａｙに制限され、マシンコントロールによる強制ブーム上げの制御が発動される。

【0067】

ステップＳ１４０での判定結果がＮＯの場合、すなわち、制限値ａｙが０未満の場合には、ブーム制御部８１ａは、オペレータ操作による爪先の速度ベクトルＢの垂直成分ｂｙが０以上か否かを判定する（ステップＳ１４１）。ステップＳ１４１での判定結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ１４３に進み、判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１４２に進む。

【0068】

ステップＳ１４１での判定結果がＮＯの場合、すなわち、垂直成分ｂｙが０未満の場合には、ブーム制御部８１ａは、制限値ａｙの絶対値がと垂直成分ｂｙの絶対値以上か否かを判定し（ステップＳ１４２）、判定結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ１４３に進み、判定結果がＮＯの場合にはステップＳ１７０に進む。

【0069】

ステップＳ１４１での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、垂直成分ｂｙが０以上と判定された場合（垂直成分ｂｙが上向きの場合）、又は、ステップＳ１４２での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、制限値ａｙの絶対値が垂直成分ｂｙの絶対値未満の場合には、ブーム制御部８１ａは、マシンコントロールでブーム８を動作させる必要が無いとし、速度ベクトルＣをゼロとする（ステップＳ１４３）。

【0070】

続いて、ブーム制御部８１ａは、目標速度ベクトルＴをステップＳ１９０と同様の式（ｔｙ＝ｂｙ＋ｃｙ，ｔｘ＝ｂｘ＋ｃｘ）に基づいて「ｔｙ＝ｂｙ，ｔｘ＝ｂｘ」とする（ステップＳ１４４）。これは、オペレータ操作による速度ベクトルＢと一致する。

【0071】

ステップＳ１９０、又は、ステップＳ１４４の処理が終了すると、続いて、ブーム制御部８１ａは、ステップＳ５２０又はステップＳ５４０で決定した目標速度ベクトルＴ（ｔｙ，ｔｘ）に基づいて各油圧シリンダ５，６，７の目標速度を演算する（ステップＳ２００）。なお、上記説明から明らかであるが、目標速度ベクトルＴが速度ベクトルＢに一致しないときには、マシンコントロールによるブーム８の動作で発生する速度ベクトルＣを速度ベクトルＢに加えることで目標速度ベクトルＴを実現する。

【0072】

続いて、ブーム制御部８１ａは、ステップＳ２００で算出された各シリンダ５，６，７の目標速度を基に各油圧シリンダ５，６，７の流量制御弁１５ａ～１５ｅへの目標パイロット圧を演算する（ステップＳ２１０）。

【0073】

続いて、ブーム制御部８１ａは、各油圧シリンダ５，６，７の流量制御弁１５ａ～１５ｅへの目標パイロット圧を電磁比例弁制御部４４に出力し（ステップＳ２２０）、処理を終了する。

【0074】

このように、図７に示したフローチャートの処理を行うことにより、電磁比例弁制御部４４は、各油圧シリンダ５，６，７の流量制御弁１５ａ～１５ｅに目標パイロット圧が作用するように電磁比例弁５４，５５，５６を制御し、作業装置１Ａによる掘削が行われる。例えば、オペレータが操作装置４５ｂを操作してアームクラウド動作によって水平掘削を行う場合には、バケット１０の先端が目標面６０に侵入しないように電磁比例弁５５ｃが制御され、ブーム８の上げ動作が自動的に行われる。

【0075】

＜アームシリンダ速度補正処理＞
続いて、図７のステップＳ１００で示したアームシリンダ速度補正処理について説明する。

【0076】

図１３は、アームシリンダ速度補正処理の処理内容を示すフローチャートである。

【0077】

図１３では、まず、ブームの操作量Ｑｂｍがアームの操作量Ｑａｍよりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ３００）。ステップＳ３００での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、ブームの操作量Ｑｂｍがアームの操作量Ｑａｍよりも大きい場合には、あらかじめ定めた関数ｋ＝Ｋｐｃ（Ｑｂｍ，Ｑａｍ）に従って補正ゲインｋを算出する（ステップＳ３１０）。なお、関数Ｋｐｃは、ブーム操作量Ｑｂｍに基づくポジディブコントロールによるポンプ流量およびアーム操作量Ｑａｍに基づくポジディブコントロールによるポンプ流量と相関のある関数である。

【0078】

また、ステップＳ３００での判定結果がＮＯの場合、すなわち、ブームの操作量Ｑｂｍがアームの操作量Ｑａｍ以下である場合には、補正ゲインｋ＝０（ゼロ）とする。

【0079】

ステップＳ３１０又はステップＳ３０１において補正ゲインｋが算出されると、続いて、アーム速度Ｖａｍ＝Ｖａｍｔ＋ｋとする補正を行い（ステップＳ３２０）、処理を終了する。このアームシリンダ速度補正処理により算出されるＶａｍが図７のステップＳ１００で算出されるアームシリンダ速度となる。

【0080】

以上のように構成した本実施の形態における作用効果を説明する。

【0081】

図１４は、油圧ショベルにおける作業状態の変化の一例を示す図である。

【0082】

図１４においては、状態Ｓ１（ブームの操作量＞アームの操作量）から状態Ｓ２（ブームの操作量≦アームの操作量）に遷移する場合のオペレータの操作とコントローラ４０（ブーム制御部８１ａ）によるＭＣとについて説明する。

【0083】

図１４の状態Ｓ１から状態Ｓ２に遷移する間、オペレータはアーム９のダンプ操作を行う。アーム９のダンプ操作によりバケット１０が目標面６０に侵入すると判断されるときには、ブーム制御部８１ａから電磁比例弁５４ａに指令を出すことでブーム８を上昇させる制御（ＭＣ）を実行する。

【0084】

また、状態Ｓ１のようにブームの操作量がアームの操作量より大きい状態でＭＣが実行されるときは、アームシリンダ速度補正処理（図１３参照）により、想定よりも大きなアームシリンダ速度の推定値が算出することによって実際のポンプ流量がアーム単独操作時よりも増加して想定よりもアームシリンダ速度が大きくなることを抑制することができ、ブーム上げ操作量をより的確に算出することができる。

【0085】

また、状態Ｓ２のようにブームの操作量がアームの操作量より小さい状態でＭＣが実行されるときは、実際のポンプ流量はアーム単独操作時と一致しており、アームシリンダ速度に対するポンプ流量の影響はほぼなく、アームシリンダ速度補正処理（図１３参照）によってもブーム上げ操作量をより的確に算出することができる。

【0086】

すなわち、以上のように構成した本実施の形態においては、ブーム操作量に基づくポジコンによるポンプ流量とアーム操作量に基づくポンプ流量を考慮して，想定していたアーム速度に対して適切な補正量を加算するので、実際のアームシリンダ速度との乖離が小さくなり、適切なブーム上げ操作量を算出でき、ＭＣを安定させることができる。

【0087】

なお、本実施の形態においては、ブーム８、アーム９、バケット１０の角度を検出する角度センサを用いたが、角度センサではなくシリンダストロークセンサによりショベルの姿勢情報を算出するように構成しても良い。また、油圧パイロット式の油圧ショベルを例示して説明したが、電気レバー式の油圧ショベルにも適用可能であり、例えば、電気レバーから生成される指令電流を制御するような構成としても良い。また、作業装置１Ａの速度ベクトルは、オペレータ操作によるパイロット圧ではなく、ブーム８、アーム９、バケット１０の角度を微分することで算出される角速度から求めても良い。

【0088】

次に上記の各実施の形態の特徴について説明する。

【0089】

（１）上記の実施の形態では、基端を上部旋回体１２に回動可能に連結されたブーム８、前記ブームの先端に一端を回動可能に連結されたアーム９、及び、前記アームの他端に回動可能に連結された作業具（例えば、バケット１０）を含む複数の被駆動部材で構成された多関節型の作業装置１Ａと、操作信号に基づいて前記ブームを駆動するブームシリンダ５、前記アームを駆動するアームシリンダ６、及び、前記作業具を駆動する作業具シリンダ（例えば、バケットシリンダ７）を含む複数の油圧アクチュエータと、複数の前記油圧アクチュエータを駆動するための圧油を吐出する複数の油圧ポンプ２ａ，２ｂと、複数の前記油圧アクチュエータのうちオペレータの所望する油圧アクチュエータを操作するための前記操作信号を出力する操作装置４５ａ，４５ｂ，４６ａ，４６ｂと、複数の前記油圧アクチュエータに対応して各々設けられ、前記操作装置からの操作信号に基づいて前記油圧ポンプから複数の前記油圧アクチュエータに供給される圧油の方向および流量を制御する複数の流量制御弁１５ａ～１５ｅと、前記作業装置による作業対象について設定された目標面およびその上方の領域内で前記作業装置が動くように、複数の前記油圧アクチュエータのうち少なくとも１つに対応する前記流量制御弁を制御する制御信号を出力するか、又は、前記操作装置から複数の前記油圧アクチュエータのうち少なくとも１つに対応する前記流量制御弁を制御するために出力された前記制御信号を補正する領域制限制御を実行するコントローラ４０とを備えた作業機械において、前記コントローラは、前記ブームシリンダに対応する前記操作装置の操作量が前記アームシリンダに対応する操作装置の操作量以下の場合には、前記操作装置の操作量と前記アームシリンダの推定速度との関係を予め定めた第１の条件に基づいて、前記領域制限制御に用いる前記アームシリンダの推定速度を算出し、前記ブームシリンダに対応する前記操作装置の操作量が前記アームシリンダに対応する操作装置の操作量よりも大きい場合には、前記領域制限制御に用いる前記アームシリンダの推定速度を前記第１の条件に基づいて算出される前記アームシリンダの推定速度よりも大きい速度として算出するものとした。

【0090】

これにより、作業装置の挙動を安定させることができる。

【0091】

（２）また、上記の実施の形態では、（１）の作業機械（例えば、油圧ショベル１）において、前記ブームシリンダ５に対応する前記操作装置の操作量が前記アームシリンダ６に対応する操作装置４５ａの操作量よりも大きい場合に算出される前記アームシリンダの推定速度を、前記ブームシリンダに対応する前記操作装置４５ｂの操作に基づいてポジティブコントロールされる前記油圧ポンプの吐出流量と、前記アームシリンダに対応する前記操作装置の操作に基づいてポジティブコントロールされる前記油圧ポンプの吐出流量とに基づいて算出するものとした。

【0092】

＜付記＞
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や組み合わせが含まれる。また、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、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。

【符号の説明】

【0093】

１…油圧ショベル、１ａ，１ｂ…操作レバー，１Ａ…作業装置、１Ｂ…本体、２…油圧ポンプ、２ａａ，２ｂａ…レギュレータ、３ａ，３ｂ…走行油圧モータ、４…旋回油圧モータ、５…ブームシリンダ、６…アームシリンダ、７…バケットシリンダ、８…ブーム、９…アーム、１０…バケット、１１…下部走行体、１２…上部旋回体、１３…バケットリンク、１５ａ～１５ｈ…流量制御弁、１８…エンジン、２３ａ，２３ｂ…走行操作レバー、３０…ブーム角度センサ、３１…アーム角度センサ、３２…バケット角度センサ、３３…車体傾斜角センサ、３９…ロック弁、４０…コントローラ、４３…ＭＣ制御部、４３ａ…操作量演算部、４３ｂ…姿勢演算部、４３ｃ…目標面演算部、４４…電磁比例弁制御部、４５～４７…操作装置、４８…パイロットポンプ、５０…姿勢検出装置、５１…目標面設定装置、５３…表示装置、５４～５６…電磁比例弁、６０…目標面、７０～７２…圧力センサ、８１…アクチュエータ制御部、８１ａ…ブーム制御部、８１ｂ…バケット制御部、８１ｃ…バケット制御判定部、８２ａ，８３ａ，８３ｂ…シャトル弁、９１…入力インタフェース、９２…中央処理装置（ＣＰＵ）、９３…リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、９４…ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、９５…出力インタフェース、９６…目標角度設定装置、９７…制御選択スイッチ、１４４～１４９…パイロットライン、１５０ａ～１５７ａ，１５０ｂ～１５７ｂ…油圧駆動部、１６０…フロント制御用油圧ユニット、１６２…シャトルブロック、２００…作動油タンク、３７４…表示制御部

【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】