(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】2022-11-07
(45)【発行日】2022-11-15
(54)【発明の名称】作業機械
(51)【国際特許分類】
E02F 3/43 20060101AFI20221108BHJP
E02F 9/20 20060101ALI20221108BHJP
E02F 9/22 20060101ALI20221108BHJP
【ＦＩ】
E02F3/43 A
E02F9/20 N
E02F9/22 Q
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2018162052
(22)【出願日】2018-08-30
(65)【公開番号】P2020033781
(43)【公開日】2020-03-05
【審査請求日】2021-08-30
(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】千葉 孝昭
(72)【発明者】
【氏名】田中 宏明
(72)【発明者】
【氏名】中野 寿身
【審査官】高橋 雅明
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１６／１３３２２５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１６－０９８５３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－１９７４８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－１０５０７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１１１３８４（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０２Ｆ ３／４３
Ｅ０２Ｆ ９／２０
Ｅ０２Ｆ ９／２２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ブーム、アーム及びバケットを有する作業装置と、
前記作業装置を駆動する複数の油圧アクチュエータと、
オペレータの操作に応じた操作信号を出力して前記複数の油圧アクチュエータの動作を指示する操作装置と、
前記操作装置の操作時に前記作業装置が所定の設計面上またはその上方に位置するように前記作業装置が前記設計面に近づく速度を所定の制限速度以下に制限するコントローラとを備える作業機械において、
前記コントローラは、
前記バケットの底面と前記設計面とのなす角が所定値以上であり、前記操作信号が前記作業装置を前記設計面に近づけることを指示する操作信号のとき、前記作業装置による作業局面が転圧作業であると判定し、
前記作業装置による作業局面が転圧作業であると判定されたとき、前記作業装置による作業局面が転圧作業以外であると判定されたときよりも前記制限速度を大きくすることを特徴とする作業機械。
【請求項2】
ブーム、アーム及びバケットを有する作業装置と、
前記作業装置を駆動する複数の油圧アクチュエータと、
オペレータの操作に応じた操作信号を出力して前記複数の油圧アクチュエータの動作を指示する操作装置と、
前記操作装置の操作時に前記作業装置が所定の設計面上またはその上方に位置するように前記作業装置が前記設計面に近づく速度を所定の制限速度以下に制限するコントローラとを備える作業機械において、
前記コントローラは、
前記バケットの底面における後端が前記バケットの底面における先端よりも前記設計面に近いとき、かつ、前記操作信号が前記作業装置を前記設計面に近づけることを指示する操作信号のとき、前記作業装置による作業局面が転圧作業であると判定し、
前記作業装置による作業局面が転圧作業であると判定されたとき、前記作業装置による作業局面が転圧作業以外であると判定されたときよりも前記制限速度を大きくすることを特徴とする作業機械。
【請求項3】
ブーム、アーム及びバケットを有する作業装置と、
前記作業装置を駆動する複数の油圧アクチュエータと、
オペレータの操作に応じた操作信号を出力して前記複数の油圧アクチュエータの動作を指示する操作装置と、
前記操作装置の操作時に前記作業装置が所定の設計面上またはその上方に位置するように前記作業装置が前記設計面に近づく速度を所定の制限速度以下に制限するコントローラとを備える作業機械において、
前記コントローラは、
前記バケットの底面と前記設計面とのなす角が所定値以上であり、前記操作信号がブーム下げ、アームダンプ及びアームクラウドのいずれか１つを指示する操作信号のとき、前記作業装置による作業局面が転圧作業であると判定し、
前記作業装置による作業局面が転圧作業であると判定されたとき、前記作業装置による作業局面が転圧作業以外であると判定されたときよりも前記制限速度を大きく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、前記コントローラは、前記作業装置による作業局面が転圧作業であると判定されたとき、かつ、前記設計面の上方に設定した第１境界と、前記設計面上または前記設計面の下方に設定した第２境界とで囲まれた第１領域に前記作業装置の先端が位置するとき、前記作業装置による作業局面が転圧作業以外であると判定されたときよりも前記制限速度を大きくする
ことを特徴とする作業機械。
【請求項5】
ブーム、アーム及びバケットを有する作業装置と、
前記作業装置を駆動する複数の油圧アクチュエータと、
オペレータの操作に応じた操作信号を出力して前記複数の油圧アクチュエータの動作を指示する操作装置と、
前記操作装置の操作時に前記作業装置が所定の設計面上またはその上方に位置するように前記作業装置が前記設計面に近づく速度を所定の制限速度以下に制限するコントローラとを備える作業機械において、
前記コントローラは、
前記操作装置によって前記設計面に前記作業装置を近づけることが指示される場合の前記設計面に対する前記バケットの姿勢に基づいて、前記作業装置による作業局面が転圧作業であるか否かを判定し、
前記作業装置による作業局面が転圧作業であると判定されたとき、前記作業装置による作業局面が転圧作業以外であると判定されたときよりも前記制限速度を大きくし、
前記制限速度の速度方向に関して、前記作業装置が前記設計面の下方に侵入する方向を正とするとき、
前記コントローラは、前記操作信号がアームダンプ及びアームクラウドのいずれか１つを指示する操作信号のときに前記作業装置による作業局面が転圧作業であると判定された場合、前記設計面の下方に設定した第２境界の上方かつ前記設計面の下方に設定した第３境界と前記設計面とで囲まれた第２領域に前記作業装置が位置するとき、前記制限速度の方向を正に設定する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項6】
請求項１の作業機械において、前記複数の油圧アクチュエータには前記ブームを駆動するブームシリンダが含まれており、
前記コントローラは、前記作業装置によるによって作業局面が転圧作業であると判定された場合、前記ブームシリンダのロッド側の圧力に基づいて前記制限速度の大きさを変更する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項7】
ブーム、アーム及びバケットを有する作業装置と、
前記作業装置を駆動する複数の油圧アクチュエータと、
オペレータの操作に応じた操作信号を出力して前記複数の油圧アクチュエータの動作を指示する操作装置と、
前記操作装置の操作時に前記作業装置が所定の設計面上またはその上方に位置するように前記作業装置が前記設計面に近づく速度を所定の制限速度以下に制限するコントローラとを備える作業機械において、
前記コントローラは、
前記操作装置によって前記設計面に前記作業装置を近づけることが指示される場合の前記設計面に対する前記バケットの姿勢に基づいて、前記作業装置による作業局面が転圧作業であるか否かを判定し、
前記作業装置による作業局面が転圧作業であると判定されたとき、前記作業装置による作業局面が転圧作業以外であると判定されたときよりも前記制限速度を大きくし、
前記複数の油圧アクチュエータには前記ブームを駆動するブームシリンダが含まれており、
前記コントローラは、前記作業装置による作業局面が転圧作業であると判定された場合、前記ブームシリンダのロッド側の圧力の増加に応じて前記制限速度の大きさを低減する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項8】
ブーム、アーム及びバケットを有する作業装置と、
前記作業装置を駆動する複数の油圧アクチュエータと、
オペレータの操作に応じた操作信号を出力して前記複数の油圧アクチュエータの動作を指示する操作装置と、
前記操作装置の操作時に前記作業装置が所定の設計面上またはその上方に位置するように前記作業装置が前記設計面に近づく速度を所定の制限速度以下に制限するコントローラとを備える作業機械において、
前記コントローラは、
前記操作装置によって前記設計面に前記作業装置を近づけることが指示される場合の前記設計面に対する前記バケットの姿勢に基づいて、前記作業装置による作業局面が転圧作業であるか否かを判定し、
前記作業装置による作業局面が転圧作業であると判定されたとき、前記作業装置による作業局面が転圧作業以外であると判定されたときよりも前記制限速度を大きくし、
前記複数の油圧アクチュエータには前記ブームを駆動するブームシリンダが含まれており、
前記制限速度の速度方向に関して、前記作業装置が前記設計面の下方に侵入する方向を正とするとき、
前記コントローラは、前記操作信号がアームダンプ及びアームクラウドのいずれか１つを指示する操作信号のときに前記作業装置による作業局面が転圧作業であると判定された場合、前記設計面の下方に設定した第２境界の上方かつ前記設計面の下方に設定した第３境界と前記設計面とで囲まれた第２領域に前記作業装置の先端が位置するとき、前記制限速度の方向を正に設定するとともに、前記ブームシリンダのロッド側の圧力に基づいて前記制限速度の大きさを変更する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項9】
請求項１の作業機械において、前記バケットの底面と前記設計面とのなす角は、前記バケットの底面が基準面となす角から前記設計面が前記基準面となす角を減じた値であり、前記基準面から反時計回りの角度を正とすることを特徴とする作業機械。
【請求項10】
請求項１の作業機械において、前記コントローラによって前記作業装置による作業局面が転圧作業であると判定されたとき、前記コントローラによって作業局面が転圧作業以外であると判定されたときよりも前記制限速度を大きくする処理の有効と無効とを切り換え可能なスイッチをさらに備え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】
作業機械の一形態である油圧ショベルにおいて、多関節型のフロント作業装置（単に作業装置と称することがある）の制御点（例えばバケット爪先）が設計面へ侵入することを防止するように作業装置の制御を行う領域制限機能が知られている。
【0003】
このような領域制限機能では、作業装置の制御点と設計面との距離が小さくなるほど作業装置が設計面に向かう速度を小さくし、作業装置の制御点と設計面との距離が０であるときに作業装置が設計面に向かう速度を０にすることで、作業装置の制御点を設計面上に保持することが可能である。
【0004】
しかしながら、実際の作業においては設計面に沿って制御点（バケット爪先）を移動させて平坦な面を形成する仕上げ作業だけでなく、ブーム下げ動作によってバケットの背面を地面に押し付けて土砂を締め固める土羽打ちなどの転圧作業が必要となることがある。そのため、転圧作業が必要な場面で上記のような領域制限機能により設計面方向の速度が設計面付近で小さくされると、バケットの背面で地面を押し付ける力が弱くなりオペレータの意図する作業ができない又は操作に違和感が生じるという問題が発生する。
【0005】
例えば特許文献１は、実際のブーム操作信号（Ａ１）に対するローパスフィルタ処理されたブーム操作信号（ａ１）の比（ａ１／Ａ１）が１未満の定数（ｒ１）より小さい場合に作業局面が転圧作業であると判定している。そして、転圧作業と判定された時は、転圧作業以外のときに比べて作業装置の制限速度を大きくする、または制限を解除することで良好な転圧作業が可能であるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】国際公開第２０１６／１３３２２５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献１ではブーム操作信号のみによって作業局面が転圧作業か否かを判定いる。そのため、ブーム操作信号が上記条件を満たせば、例えばバケット背面と設計面のなす角が直角でバケット爪先が設計面に対して垂直に立っている場合であっても転圧作業と判定され作業装置の速度制限（すなわち領域制限機能）が緩和又は解除される可能性がある。この状態において作業装置の速度制限が緩和又は解除されるとバケット爪先が設計面の下方に侵入しオペレータの作業意図に反して実際の施工面が傷つく可能性がある。
【0008】
本発明の目的は、作業局面を精度良く判定するとともに、転圧作業を良好に行うこと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】
【0009】
本発明は、上記目的を達成するために、ブーム、アーム及びバケットを有する作業装置と、前記作業装置を駆動する複数の油圧アクチュエータと、オペレータの操作に応じた操作信号を出力して前記複数の油圧アクチュエータの動作を指示する操作装置と、前記操作装置の操作時に前記作業装置が所定の設計面上またはその上方に位置するように前記作業装置が前記設計面に近づく速度を所定の制限速度以下に制限するコントローラとを備える作業機械において、前記コントローラは、前記バケットの底面と前記設計面とのなす角が所定値以上であり、前記操作信号が前記作業装置を前記設計面に近づけることを指示する操作信号のとき、前記作業装置による作業局面が転圧作業であると判定し、前記作業装置による作業局面が転圧作業であると判定されたとき、前記作業装置による作業局面が転圧作業以外であると判定されたときよりも前記制限速度を大きくするものとする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、作業局面を精度良く判定するとともに、転圧作業を良好に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施形態に係る作業機械の一例である油圧ショベル１の側面図。
【図2】ブーム角度θ１、アーム角度θ２、バケット角度θ３、車体前後傾斜角θ４等の説明図。
【図3】油圧ショベル１の車体制御システム２３の構成図。
【図4】コントローラ２５のハードウェア構成の概略図。
【図5】油圧ショベル１の油圧回路２７の概略図。
【図6】第１実施形態に係るコントローラ２５の機能ブロック図。
【図7】バケット底面と設計面のなす角αの説明図。
【図8】角度αと転圧作業判定フラグとの関係を示すテーブル。
【図9】本発明の第１実施形態におけるバケット先端Ｐ４と設計面６０の距離Ｄと速度補正係数ｋ１，ｋ２との関係を表すグラフ。
【図10】バケット先端Ｐ４における距離Ｄに応じた補正前後の速度ベクトルを表す模式図。
【図11】通常作業時と転圧作業時のバケット先端Ｐ４における距離Ｄに応じた補正後の速度ベクトルを表す模式図。
【図12】第１実施形態のコントローラ２５による制御フローを表すフローチャート。
【図13】本発明の第２実施形態に係る作業機械のコントローラ２５の機能ブロック図。
【図14】本発明の第２実施形態におけるバケット先端Ｐ４と設計面６０の距離Ｄと速度補正係数ｋ１，ｋ２，ｋ３との関係を表すグラフ。
【図15】ブームロッド圧が高圧のときの転圧作業時のバケット先端Ｐ４における補正後の速度ベクトルを表す模式図。
【図16】第２実施形態のコントローラ２５による制御フローを表すフローチャート。
【図17】第３実施形態に係るコントローラ２５の機能ブロック図。
【図18】バケット先端又はバケット後端から設計面までの距離の説明図。
【図19】第３実施形態のコントローラ２５による制御フローを表すフローチャート。
【図20】第１実施形態の変形例におけるコントローラ２５による制御フローを表すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態に係る作業機械について図に基づいて説明する。
図１は本発明の実施形態に係る作業機械の一例である油圧ショベル１の側面図である。油圧ショベル１は、左右側部のそれぞれに設けられる履帯を油圧モータ（図示せず）により駆動させて走行する走行体（下部走行体）２と、走行体２上に旋回可能に設けられる旋回体（上部旋回体）３とを備えている。
図１は本発明の実施形態に係る作業機械の一例である油圧ショベル１の側面図である。油圧ショベル１は、左右側部のそれぞれに設けられる履帯を油圧モータ（図示せず）により駆動させて走行する走行体（下部走行体）２と、走行体２上に旋回可能に設けられる旋回体（上部旋回体）３とを備えている。
【0013】
旋回体３は、運転室４、機械室５、カウンタウェイト６を有する。運転室４は、旋回体３の前部における左側部に設けられている。機械室５は、運転室４の後方に設けられている。カウンタウェイトは、機械室５の後方、すなわち旋回体３の後端に設けられている。
【0014】
また、旋回体３は、多関節型の作業装置７を装備している。作業装置７は、旋回体３の前部における運転室４の右側、すなわち旋回体３の前部における略中央部に設けられている。作業装置７は、ブーム８と、アーム９と、バケット（作業具）１０と、ブームシリンダ１１と、アームシリンダ１２と、バケットシリンダ１３とを有する。ブーム８の基端部は、ブームピンＰ１（図２参照）を介して、旋回体３の前部に回動可能に取り付けられている。アーム９の基端部は、アームピンＰ２（図２参照）を介して、ブーム８の先端部に回動可能に取り付けられている。バケット１０の基端部は、バケットピンＰ３（図２参照）を介して、アーム９の先端部に回動可能に取り付けられている。ブームシリンダ１１と、アームシリンダ１２と、バケットシリンダ１３とはそれぞれ作動油によって駆動される油圧シリンダである。ブームシリンダ１１は伸縮してブーム８を駆動し、アームシリンダ１２は伸縮したアーム９を駆動し、バケットシリンダ１３は伸縮してバケット１０を駆動する。なお、以下では、ブーム８、アーム９及びバケット（作業具）１０をそれぞれフロント部材と称することがある。
【0015】
【0016】
運転室４の内部には車体傾斜センサ１７、ブーム８にはブーム傾斜センサ１８、アーム９にはアーム傾斜センサ１９、バケット１０にはバケット傾斜センサ２０が取り付けられている。例えば、車体傾斜センサ１７、ブーム傾斜センサ１８、アーム傾斜センサ１９、バケット傾斜センサ２０はＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ：慣性計測装置）である。車体傾斜センサ１７は水平面に対する旋回体（車体）３の角度（対地角度）を、ブーム傾斜センサ１８はブーム８の対地角度を、アーム傾斜センサ１９はアーム９の対地角度を、バケット傾斜センサ２０はバケット１０の対地角度を計測する。
【0017】
旋回体３の後部の左右に第１ＧＮＳＳアンテナ２１（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）と第２ＧＮＳＳアンテナ２２が取り付けられている。第１ＧＮＳＳアンテナ２１と第２ＧＮＳＳアンテナ２２がそれぞれ複数の航法衛星（好ましくは４基以上の航法衛星）から受信した航法信号からグローバル座標系における所定の２点（例えば、アンテナ２１，２２の基端部の位置）の位置情報が算出できる。そして、算出した２点のグローバル座標系における位置情報（座標値）により、油圧ショベル１に設定したローカル座標系（車体基準座標系）の原点Ｐ０（図２参照）のグローバル座標系における座標値と、ローカル座標系を構成する３軸のグローバル座標系における姿勢（すなわち図２の例では走行体２及び旋回体３の姿勢・方位）を計算することが可能である。このような航法信号に基づく各種位置の演算処理は後述するコントローラ２５で行うことができる。
【0018】
図２は油圧ショベル１の側面図である。図２に示すように、ブーム８の長さ、つまり、ブームピンＰ１からアームピンＰ２までの長さをＬ１とする。また、アーム９の長さ、つまり、アームピンＰ２からバケットピンＰ３までの長さをＬ２とする。また、バケット１０の長さ、つまり、バケットピンＰ３からバケット先端（バケット１０の爪先）Ｐ４までの長さをＬ３とする。また、グローバル座標系に対する旋回体３の傾斜、つまり、水平面鉛直方向（水平面に垂直な方向）と車体鉛直方向（旋回体３の旋回中心軸方向）のなす角度をθ４とする。以下、車体前後傾斜角θ４という。ブームピンＰ１とアームピンＰ２を結んだ線分と車体鉛直方向のなす角度をθ１とし、以下、ブーム角度θ１という。アームピンＰ２とバケットピンＰ３を結んだ線分と、ブームピンＰ１とアームピンＰ２からなる直線とのなす角度をθ２とし、以下、アーム角度θ２という。バケットピンＰ３とバケット先端Ｐ４を結んだ線分と、アームピンＰ２とバケットピンＰ３からなる直線とのなす角度をθ３とし、以下、バケット角度θ３という。
【0019】
図３は油圧ショベル１の車体制御システム２３の構成である。車体制御システム２３は、作業装置７を操作するための操作装置２４と、第１，第２油圧ポンプ１４，１５を駆動するエンジン１６と、第１，第２油圧ポンプ１４，１５からブームシリンダ１１、アームシリンダ１２及びバケットシリンダ１３に供給する作動油の流量と方向を制御する流量制御弁装置２６と、流量制御弁装置２６を制御する制御装置であるコントローラ２５とを備えている。
【0020】
操作装置２４は、ブーム８（ブームシリンダ１１）を操作するためのブーム操作レバー２４ａと、アーム９（アームシリンダ１２）を操作するためのアーム操作レバー２４ｂと、バケット１０（バケットシリンダ１３）を操作するためのバケット操作レバー２４ｃとを有する。例えば、各操作レバー２４ａ，２４ｂ，２４ｃは電気レバーであり、各レバーの傾倒量（操作量）に応じた電圧値をコントローラ２５に出力する。ブーム操作レバー２４ａはブームシリンダ１１の目標動作量をブーム操作レバー２４ａの操作量に応じた電圧値として出力する（以下、ブーム操作量とする）。アーム操作レバー２４ｂはアームシリンダ１２の目標動作量をアーム操作レバー２４ｂの操作量に応じた電圧値として出力する（以下、アーム操作量とする）。バケット操作レバー２４ｃはバケットシリンダ１３の目標動作量をバケット操作レバー２４ｃに応じた電圧値として出力する（以下、バケット操作量とする）。また、各操作レバー２４ａ，２４ｂ，２４ｃを油圧パイロットレバーとし、各レバー２４ａ，２４ｂ，２４ｃの傾倒量に応じて生成されるパイロット圧力を圧力センサ（図示せず）で電圧値に変換してコントローラ２５に出力することで各操作量を検出してもよい。
【0021】
コントローラ２５は、操作装置２４から出力された操作量と、作業装置７に予め設定した所定の制御点であるバケット先端Ｐ４の位置情報（制御点位置情報）と、コントローラ２５内に予め記憶された設計面６０（図２参照）の位置情報（設計面情報）とに基づいて制御指令を演算し、その制御指令を流量制御弁装置２６に出力する。本実施形態のコントローラ２５は、操作装置２４の操作時に、作業装置７の動作範囲が設計面６０上及びその上方に制限されるようにアームシリンダ１２及びブームシリンダ１１の目標速度をバケット先端Ｐ４（制御点）と設計面６０の距離（設計面距離）Ｄ（図２参照）に応じて演算する。なお、本実施形態では作業装置７の制御点としてバケット先端Ｐ４（バケット１０の爪先）を設定したが、作業装置７上の任意の点を制御点に設定でき、例えば作業装置７においてアーム９より先の部分で設計面６０に最も近い点を制御点に設定しても良い。
【0022】
ブームシリンダ１１には、ブームシリンダ１１のロッド圧力を取得するブームロッド圧センサ６１と、同じくボトム圧を取得する取得するブームボトム圧センサ６２が取り付けられている。アームシリンダ１２には、アームシリンダ１２のロッド圧力を取得するアームロッド圧センサ６３と、同じくボトム圧を取得する取得するアームボトム圧センサ６４が取り付けられている。バケットシリンダ１３には、バケットシリンダ１３のロッド圧力を取得するバケットロッド圧センサ６５と、同じくボトム圧を取得する取得するバケットボトム圧センサ６６が取り付けられている。これら圧力センサ６１－６６の検出信号はコントローラ２５に出力されている。
【0023】
図４はコントローラ２５のハードウェア構成の概略図である。図４においてコントローラ２５は，入力インターフェース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，出力インターフェース９５とを有している。入力インターフェース９１には，作業装置７の姿勢を検出する作業装置姿勢検出装置５０である傾斜センサ１７，１８，１９，２０からの信号と，各操作レバー２４ａ，２４ｂ，２４ｃの操作量を示す操作装置２４からの電圧値（信号）と、作業装置７による掘削作業や盛土作業の基準となる設計面６０を設定するための装置である設計面設定装置５１からの信号と、各油圧シリンダ１１，１２，１３のロッド圧及びボトム圧を検出する圧力センサ６１－６６からの信号が入力され，ＣＰＵ９２が演算可能なように変換する。ＲＯＭ９３は，後述するフローチャートに係る処理を含めコントローラ２５が各種制御処理を実行するための制御プログラムと，当該各種制御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る。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ーフェース９１及びＲＯＭ９３，ＲＡＭ９４から取り入れた信号に対して所定の演算処理を行う。出力インターフェース９５は，ＣＰＵ９２での演算結果に応じた出力用の信号を作成して出力する。出力インターフェース９５の出力用の信号としては電磁弁３２，３３，３４，３５（図５参照）の制御指令があり、電磁弁３２，３３，３４，３５はその制御指令に基づいて動作して油圧シリンダ１１，１２，１３を制御する。なお，図４のコントローラ２５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が，記憶装置であれば特に代替可能であり，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ても良い。
【0024】
流量制御弁装置２６は、電磁駆動可能な複数のスプールを備えており、コントローラ２５により出力された制御指令に基づいて各スプールの開口面積（絞り開度）を変化させることで、油圧シリンダ１１，１２，１３を含む油圧ショベル１に搭載された複数の油圧アクチュエータを駆動する。
【0025】
図５は油圧ショベル１の油圧回路２７の概略図である。油圧回路２７は、第１油圧ポンプ１４と、第２油圧ポンプ１５と、流量制御弁装置２６と、作動油タンク３６ａ、３６ｂを備えている。
【0026】
流量制御弁装置２６は、第１油圧ポンプ１４からアームシリンダ１２に供給する作動油の流量を制御する第１流量制御弁である第１アームスプール２８と、第２油圧ポンプ１５からアームシリンダ１２に供給する作動油の流量を制御する第３流量制御弁である第２アームスプール２９と、第１油圧ポンプ１４からバケットシリンダ１３に供給する作動油の流量を制御するバケットスプール３０と、第２油圧ポンプ１５からブームシリンダ１１に供給する作動油の流量を制御する第２流量制御弁であるブームスプール（第１ブームスプール）３１と、第１アームスプール２８を駆動する第１アームスプール駆動電磁弁３２ａ、３２ｂと、第２アームスプール２９を駆動する第２アームスプール駆動電磁弁３３ａ、３３ｂと、バケットスプール３０を駆動するバケットスプール駆動電磁弁３４ａ、３４ｂと、ブームスプール３１を駆動するブームスプール駆動電磁弁（第１ブームスプール駆動電磁弁）３５ａ、３５ｂとを備えている。
【0027】
第１アームスプール２８とバケットスプール３０は第１油圧ポンプ１４に並列接続されており、第２アームスプール２９とブームスプール３１は第２油圧ポンプ１５に並列接続されている。
【0028】
流量制御弁装置２６はいわゆるオープンセンタ式（センタバイパス式）である。各スプール２８，２９，３０，３１は、中立位置から所定のスプール位置に達するまで油圧ポンプ１４，１５から吐出された作動油を作動油タンク３６ａ，３６ｂへ導く流路であるセンタバイパス部２８ａ，２９ａ，３０ａ，３１ａを有している。本実施形態では、第１油圧ポンプ１４と、第１アームスプール２８のセンタバイパス部２８ａと、バケットスプール３０のセンタバイパス部３０ａと、タンク３６ａは、この順序で直列接続されており、センタバイパス部２８ａとセンタバイパス部３０ａは第１油圧ポンプ１４から吐出される作動油をタンク３６ａに導くセンタバイパス流路を構成している。また、第２油圧ポンプ１５と、第２アームスプール２９のセンタバイパス部２９ａと、ブームスプール３１のセンタバイパス部３１ａと、タンク３６ｂは、この順序で直列接続されており、センタバイパス部２９ａとセンタバイパス部３１ａは第２油圧ポンプ１５から吐出される作動油をタンク３６ｂに導くセンタバイパス流路を構成している。
【0029】
各電磁弁３２，３３，３４，３５には、エンジン１６によって駆動されるパイロットポンプ（図示せず）が吐出した圧油が導かれている。操作装置２４の操作と連動してコントローラ２５から制御信号が出力されると、各電磁弁３２，３３，３４，３５は、その制御指令に基づいて適宜動作してパイロットポンプからの圧油を各スプール２８，２９，３０，３１の駆動部に作用させ、これにより各スプール２８，２９，３０，３１が駆動されて油圧シリンダ１１，１２，１３が動作する。
【0030】
例えば、オペレータによりアーム操作レバー２４ａがアームクラウド方向に操作される等して、コントローラ２５からアームシリンダ１２の伸長方向に指令が出た場合は、第１アームスプール駆動電磁弁３２ａと、第２アームスプール駆動電磁弁３３ａとに指令が出力されてアーム９がクラウド動作する。反対にアームシリンダ１２の短縮方向（アームダンプ方向）に指令が出た場合は、第１アームスプール駆動電磁弁３２ｂと、第２アームスプール駆動電磁弁３３ｂとに指令が出力されてアーム９がダンプ動作する。同様にバケット操作レバー２４ｃがバケットクラウド方向に操作される等してバケットシリンダ１３の伸長方向に指令が出た場合は、バケットスプール駆動電磁弁３４ａに指令が出力されてバケット１０がクラウド動作し、反対にバケットシリンダ１３の短縮方向（バケットダンプ方向）に指令が出た場合は、バケットスプール駆動電磁弁３４ｂに指令が出力されてバケット１０がダンプ動作する。また同様にブーム操作レバー２４ａがブーム上げ方向に操作される等してブームシリンダ１１の伸長方向に指令が出力された場合は、ブームスプール駆動電磁弁３５ａに指令が出力されてブーム８が上げ動作し、反対にブームシリンダ１１の短縮方向（ブーム下げ方向）に指令が出力された場合は、ブームスプール駆動電磁弁３５ｂに指令が出力されてブーム８が下げ動作する。
【0031】
図６に本実施形態に係るコントローラ２５が実行する処理を機能的側面から複数のブロックに分類してまとめた機能ブロック図を示す。この図に示すようにコントローラ２５になされる処理は、制御点位置演算部５３と、設計面記憶部５４と、距離演算部３７と、角度演算部７１と、作業局面判定部７２と、制限速度決定部３８と、流量制御弁制御部４０とに区分できる。
【0032】
制御点位置演算部５３は，グローバル座標系における本実施形態の制御点であるバケット先端Ｐ４の位置と、グローバル座標系における作業装置７の各フロント部材８，９，１０の姿勢を演算する。演算は公知の方法に基づけば良いが、例えば、まず、第１，第２ＧＮＳＳアンテナ２１，２２で受信された航法信号から、ローカル座標系（車体基準座標系）の原点Ｐ０（図２参照）のグローバル座標系における座標値と、グローバル座標系における走行体２と旋回体３の姿勢情報・方位情報を計算する。そして、この演算結果と、作業装置姿勢検出装置５０からの傾斜角θ１，θ２，θ３，θ４の情報と、ローカル座標系におけるブームフートピンＰ１の座標値と、ブーム長さＬ１及びアーム長さＬ２及びバケット長さＬ３を利用して、グローバル座標系における本実施形態の制御点であるバケット先端Ｐ４の位置と、グローバル座標系における作業装置７の各フロント部材８，９，１０の姿勢を演算する。なお、作業装置７の制御点の座標値は、レーザー測量計などの外部計測機器により計測し、その外部計測機器との通信により取得されてもよい。
【0033】
設計面記憶部５４は，運転室４内にある設計面設定装置５１からの情報に基づき演算された設計面６０のグローバル座標系における位置情報（設計面データ）を記憶している。本実施形態では，図２に示すように，作業装置７の各フロント部材８，９，１０が動作する平面（作業装置７の動作平面）で設計面の３次元データを切断した断面形状を設計面６０（２次元の設計面）として利用する。なお，図２の例では設計面６０は１つだが，設計面が複数存在する場合もある。設計面が複数存在する場合には，例えば，作業装置７の制御点から距離の最も近いものを設計面と設定する方法や，バケット先端Ｐ４の鉛直下方に位置するものを設計面とする方法や，任意に選択したものを設計面とする方法等がある。また、設計面６０の位置情報は、グローバル座標系における作業装置７の制御点の位置情報に基づいて、油圧ショベル１の周辺の設計面６０の位置情報を外部サーバから通信により取得して設計面記憶部５４に記憶してもよい。また、設計面６０はオペレータが設定しても良い。
【0034】
距離演算部３７は、制御点位置演算部５３で演算された作業装置７の制御点（例えば作業装置７の先端に位置するバケット爪先）の位置情報と、設計面記憶部５４から取得した設計面６０の位置情報とから作業装置７の制御点と設計面６０との距離Ｄ（図２参照）を演算する。
【0035】
角度演算部７１は、作業装置姿勢検出装置５０と設計面記憶部５４から入力する情報に基づいて、所定の基準面に対するバケット底面の角度（対地角度）αｂｋと同じ基準面に対する設計面６０の角度αｓｆとのなす角αを演算する部分である。本実施形態の基準面は水平面であり、バケット底面の角度αｂｋと設計面６０の角度αｓｆは水平面上に設定されたｘ軸を基準として図７のように設定される。バケット底面と設計面６０のなす角αは、バケット底面が水平面となす角αｂｋから設計面が水平面となす角αｓｆを減じた値、すなわち「α＝αｂｋ－αｓｆ」で定義される。図７に示すように、角度αは基準面（ｘ軸）から反時計回りの角度を正としている。すなわち、ｘｚ平面における＋ｘ軸を始線（０度）として、そこから反時計回りに回転する方向の角度を正とし、時計回りに回転する方向の角度を負としている。本実施形態では＋ｘ軸を基準として±１８０度の範囲で角度を定義し、１つの角度に対して正負２つの表記（例えば、＋α、－１８０＋α）があるが絶対値の小さい方を選択するものとする。なお、図７の角度αｂｋ，αｓｆは始線（＋ｘ軸）から時計回りにとっているのでいずれも負の角度となる。
【0036】
バケット底面の対地角度αｂｋは、車体前後傾斜角θ４と、ブーム角度θ１と、アーム角度θ２と、バケット角度θ３と、バケットピン位置Ｐ３と爪先座標Ｐ４とを結ぶ線分とバケット底面を側面視したときの線分とのなす角βとから計算できる。角度βはバケット形状から規定される角度であり事前に把握可能である。設計面６０の角度αｓｆは、設計面記憶部５４に記憶された設計面６０上の２点の位置から計算できる。
【0037】
作業局面判定部７２は、角度演算部７１で演算した角度αと、操作装置２４から出力される操作信号と基づいて作業装置７による作業局面が転圧作業であるか否かを判定する部分である。作業局面判定部７２は角度αに応じて転圧作業判定フラグを出力する。転圧作業判定フラグは、作業局面判定部７２が作業局面が転圧作業であると判定する条件の１つである。転圧作業フラグは角度αが所定値φ０以上であるときに１と出力され、所定値φ０未満であるときには０と出力される。所定値φ０はゼロまたはゼロに近い値が好ましく、負の値でも良い。すなわちバケット底面と設計面６０が平行または平行に近い状態で転圧作業フラグとして１が出力される設定であれば良い。転圧作業と判定され得る範囲（フラグが１と出力される範囲）を大きくする場合にはφ０をゼロに近い負の値に設定することが好ましい。本実施形態では図８に示すようにゼロに設定している。図８は本実施形態における角度αと転圧作業判定フラグとの関係を示すテーブルである。
【0038】
作業局面判定部７２は、上記の転圧作業フラグが１であり、さらに、操作信号が作業装置７を設計面６０に近づけることを指示する操作信号のときに、作業装置７による作業局面が転圧作業であると判定する。ここで「操作信号が作業装置７を設計面６０に近づけることを指示する操作信号」とは、ブーム下げ、アームダンプ及びアームクラウドのいずれか１つを指示する操作信号である。すなわち、ブーム操作レバー２４ａからブーム下げの操作信号か、アーム操作レバー２４ｂからアーム９の操作信号が入力されている場合である。ブーム下げの操作信号はブーム下げでバケット底面を地面（施工面）に打ち付ける土羽打ち動作と判定し、アームダンプ又はアームクラウドの操作信号はアームダンプ又はクラウドでバケット底面を設計面６０の近傍で地面（施工面）に押し付けながら設計面６０に沿ってバケット１０を移動させる床付け転圧動作と判定する。
【0039】
制限速度決定部３８は、操作装置２４の操作時に、作業装置７の動作範囲が設計面６０上及びその上方に制限されるように各油圧シリンダ１１，１２，１３の目標速度（制限速度）を距離Ｄに応じて演算する部分である。本実施の形態では下記の演算を行う。
【0040】
まず、制限速度決定部３８は、まず、操作レバー２４ａから入力される電圧値（ブーム操作量）からブームシリンダ１１への要求速度（ブームシリンダ要求速度）を計算し、操作レバー２４ｂから入力される電圧値（アーム操作量）からアームシリンダ１２への要求速度を計算し、操作レバー２４ｃから入力される電圧値（バケット操作量）からバケットシリンダ１３への要求速度を計算する。この３つの要求速度と制御点位置演算部５３で演算された作業装置７の各フロント部材８，９，１０の姿勢から、バケット先端Ｐ４における作業装置７の速度ベクトル（要求速度ベクトル）Ｖ０を計算する。そして、速度ベクトルＶ０の設計面鉛直方向の速度成分Ｖ０ｚと設計面水平方向の速度成分Ｖ０ｘも計算する。
【0041】
次に、制限速度決定部３８は、距離Ｄに応じて決定される補正係数ｋ１，ｋ２を演算する。図９はバケット先端Ｐ４と設計面６０の距離Ｄと速度補正係数ｋ１，ｋ２との関係を表すグラフである。バケット爪先座標Ｐ４（作業装置７の制御点）が設計面６０の上方に位置している時の距離を正、設計面６０の下方に位置している時の距離を負として、速度補正係数ｋ１，ｋ２は距離Ｄが小さくなるにつれて単調に減少するように設定されている。目標速度（制限速度）の速度方向に関して、作業装置７が設計面６０の下方に侵入する方向を正としており、例えば設計面６０が水平面の場合には鉛直下向き成分を有する速度の方向は正となる。
【0042】
速度補正係数ｋには通常作業時（転圧作業時以外の作業時）の値ｋ１と転圧作業時の値ｋ２の２つの設定がある。通常作業時の速度補正係数ｋ１は、図中に実線で示しており、距離Ｄが０のときに０になるように設定されている。
【0043】
一方、転圧作業時の速度補正係数ｋ２は、図中の破線で示すように、距離Ｄが所定の範囲（図９の例ではＤ２≦Ｄ≦Ｄ１で規定される第１領域）に含まれるときに通常作業時の速度補正係数ｋ１よりも大きくなるように設定されている。これにより転圧作業時の制限速度（目標速度）は通常作業時に比べて大きくなる。本実施形態では「所定の範囲」として、設計面の上方の距離Ｄ１（例えば＋数十センチ程度）の位置に設定した第１境界と、設計面の下方の距離Ｄ２（例えば－５センチ程度）の位置に設定した第２境界とで囲まれた領域（「第１領域」と称する）を採用している。なお、設計面６０の下方に制御点（バケット爪先）が侵入しない作業を行う場合等はＤ２をゼロ、すなわち設計面６０上に第２境界を設定しても良い。
【0044】
また、アーム操作が入っている場合（すなわち、操作信号がアームダンプ及びアームクラウドのいずれか１つを指示する操作信号の場合）の転圧作業（床付け転圧作業）のために、転圧作業時の速度補正係数ｋ２は、通常作業時の速度補正係数ｋ１が負に設定されている所定の範囲（図９の例ではＤ３≦Ｄ≦０で規定される第２領域）に距離Ｄが含まれるときに正の値になるように設定されている。これにより設計面６０の下方に制御点が移動した場合の制限速度が正となるので、概ね設計面６０を形成した後の仕上げ作業時等にアームによる床付け転圧動作で設計面６０を転圧することが可能となる。本実施形態では「所定の範囲」として、設計面６０の下方の距離Ｄ２の位置に設定した第２境界の上方かつ設計面６０の下方の距離Ｄ３の位置に設定した第３境界と設計面６０で囲まれた領域（「第２領域」と称する）を採用している。なお、土羽打ちのような作業を行わない場合等には、第２領域における第３境界と反対側の境界（図９の例では設計面６０）は設計面の上方に設定しても良い。
【0045】
なお、第１領域外（Ｄ＜Ｄ２，Ｄ１＜Ｄ）の転圧作業時の速度補正係数ｋ２は、通常作業時の速度補正係数ｋ１と同じ値に設定されている。
【0046】
次に、制限速度決定部３８は、距離Ｄに応じて決定される補正係数ｋ１，ｋ２を、速度ベクトルＶ０の設計面鉛直方向の速度成分Ｖ０ｚに乗ずることによって速度成分Ｖ１ｚを計算する。この速度成分Ｖ１ｚと、速度ベクトルＶ０の設計面水平方向の速度成分Ｖ０ｘとを合成することで合成速度ベクトル（目標速度ベクトル）Ｖ１を計算し、この合成速度ベクトルＶ１を発生可能なブームシリンダ速度と、アームシリンダ速度（Ｖａ１）と、バケットシリンダ速度をそれぞれ目標速度（制限速度）として演算する。この目標速度の演算の際には、制御点位置演算部５３で演算された作業装置７の各フロント部材８，９，１０の姿勢を利用しても良い。
【0047】
図１０はバケット先端Ｐ４における距離Ｄに応じた補正前後の速度ベクトルを表す模式図である。要求速度ベクトルＶ０の設計面鉛直方向の成分Ｖ０ｚ（図８の左の図参照）に速度補正係数ｋ１，ｋ２を乗じることにより、Ｖ０ｚ以下の設計面鉛直方向の速度ベクトルＶ１ｚ（図８の右の図参照）が得られる。Ｖ１ｚと要求速度ベクトルＶ０の設計面水平方向の成分のＶ０ｘとの合成速度ベクトルＶ１を計算し、Ｖ１を出力可能なアームシリンダ目標速度Ｖａ１と、ブームシリンダ目標速度と、バケットシリンダ目標速度とが計算される。
【0048】
図１１は通常作業時と転圧作業時のバケット先端Ｐ４における距離Ｄに応じた補正後の速度ベクトルを表す模式図である。通常作業時（図中左）は、バケット爪先座標Ｐ４と設計面６０との距離Ｄがゼロのとき、速度補正係数ｋ１が図９のテーブルによりゼロとなるため、Ｖ１ｚはゼロとなる。しかし、転圧作業時（図中右）は、速度補正係数ｋ２が図９のテーブルによりゼロから正の値に変更されるので、Ｖ１ｚは正の値となる。
【0049】
流量制御弁制御部４０は、制限速度決定部３８で演算された各油圧シリンダ１１，１２，１３の目標速度に基づいて、電磁弁３２，３３，３４，３５への制御指令を演算し、その制御指令を対応する電磁弁３２，３３，３４，３５に出力することで各流量制御弁（各スプール）２８，２９，３０，３１を制御する部分である。
【0050】
アームシリンダ１２の制御に関して、流量制御弁制御部４０は、制限速度決定部３８で演算されたアームシリンダ１２の目標速度を入力し、その目標速度に対応する第１アームスプール駆動電磁弁３２ａ、３２ｂと第２アームスプール駆動電磁弁３３ａ，３３ｂの制御指令（具体的には第１アームスプール駆動電磁弁３２ａ、３２ｂと第２アームスプール駆動電磁弁３３ａ，３３ｂの弁開度を規定する指令電流値）を演算して出力する。第１アームスプール駆動電磁弁３２ａ、３２ｂと第２アームスプール駆動電磁弁３３ａ，３３ｂの制御指令の演算に際して、本実施形態では、アームシリンダ１２の目標速度と、第１アームスプール駆動電磁弁３２ａ、３２ｂ及び第２アームスプール駆動電磁弁３３ａ，３３ｂの制御指令との相関関係が一対一で規定されたテーブルを利用する。このテーブルには、まず、アームシリンダ１２を伸長する場合に利用される２つのテーブルとして、第１アームスプール駆動電磁弁３２ａ用のテーブルと、第２アームスプール駆動電磁弁３３ａ用のテーブルがある。また、アームシリンダ１２を縮短する場合に利用される２つのテーブルとして、第１アームスプール駆動電磁弁３２ｂ用のテーブルと、第２アームスプール駆動電磁弁３３ｂ用のテーブルがある。これらの４つのテーブルでは，あらかじめ実験やシミュレーションで求めた電磁弁３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂへの電流値とアームシリンダ１２の実速度の関係に基づいて，アームシリンダ目標速度の大きさの増加とともに電磁弁３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂへの電流値が単調に増加するように目標速度と電流値の相関関係が規定されている。
【0051】
ブームシリンダ１１の制御に関して、流量制御弁制御部４０は、制限速度決定部３８で演算されたブームシリンダ１１の目標速度を入力し、その目標速度に対応するブームスプール駆動電磁弁３５ａ、３５ｂの制御指令（具体的にはブームスプール駆動電磁弁３５ａ、３５ｂの弁開度を規定する指令電流値）を演算して出力する。ブームスプール駆動電磁弁３５ａ、３５ｂの制御指令の演算に際して、本実施形態では、ブームシリンダ１１の目標速度とブームスプール駆動電磁弁３５ａ、３５ｂの制御指令の相関関係が一対一で規定されたテーブルを利用する。テーブルは、ブームシリンダ１１を伸長する場合に利用されるブームスプール駆動電磁弁３５ａ用のテーブルと、ブームシリンダ１１を短縮する場合に利用されるブームスプール駆動電磁弁３５ｂ用のテーブルがある。これらの２つのテーブルでは，あらかじめ実験やシミュレーションで求めた電磁弁３５ａ，３５ｂへの電流値とブームシリンダ１１の実速度の関係に基づいて，ブームシリンダ目標速度の大きさの増加とともに電磁弁３５ａ，３５ｂへの電流値が単調に増加するように目標速度と電流値の相関関係が規定されている。
【0052】
バケットシリンダ１３の制御に関して、流量制御弁制御部４０は、制限速度決定部３８で演算されたバケットシリンダ１３の目標速度を入力し、その目標速度に対応するバケットスプール駆動電磁弁３４ａ、３４ｂの制御指令（具体的にはバケットスプール駆動電磁弁３４ａ、３４ｂの弁開度を規定する指令電流値）を演算して出力する。バケットスプール駆動電磁弁３４ａ、３４ｂの制御指令の演算に際して、本実施形態では、バケットシリンダ１３の目標速度とバケットスプール駆動電磁弁３４ａ、３４ｂの制御指令の相関関係が一対一で規定されたテーブルを利用する。テーブルは、バケットシリンダ１３を伸長する場合に利用されるバケットスプール駆動電磁弁３４ａ用のテーブルと、バケットシリンダ１３を短縮する場合に利用されるバケットスプール駆動電磁弁３４ｂ用のテーブルがある。これらの２つのテーブルでは，あらかじめ実験やシミュレーションで求めた電磁弁３４ａ，３４ｂへの電流値とバケットシリンダ１３の実速度の関係に基づいて，バケットシリンダ目標速度の大きさの増加とともに電磁弁３４ａ，３４ｂへの電流値が単調に増加するように目標速度と電流値の相関関係が規定されている。
【0053】
流量制御弁制御部４０は、例えば、アームシリンダ目標速度とブームシリンダ目標速度の指令があるときは、電磁弁３２，３３，３５の制御指令を生成して、第１アームスプール２８と第２アームスプール２９とブームスプール３１とを駆動する。
【0054】
図１２はコントローラ２５による制御フローを表すフローチャートである。コントローラ２５は操作装置２４がオペレータにより操作されると図１２の処理を開始し，作業局面判定部７２と制限速度決定部３８はその操作装置２４の操作によって出力された操作信号を取得する（手順Ｓ１）。
【0055】
手順Ｓ２では、まず、制御点位置演算部５３は、作業装置姿勢検出装置５０から傾斜角θ１，θ２，θ３，θ４の情報や、ＧＮＳＳアンテナ２１，２２の航法信号から演算される油圧ショベル１の位置情報、姿勢情報（角度情報）及び方位情報や、予め記憶されている各フロント部材の寸法情報Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３等に基づきグローバル座標系におけるバケット先端Ｐ４（制御点）の位置情報を演算する。次に、距離演算部３７が，制御点位置演算部５３で演算されたグローバル座標系におけるバケット先端Ｐ４の位置情報（油圧ショベル１の位置情報を利用しても良い）を基準として所定の範囲に含まれる設計面の位置情報（設計面データ）を設計面記憶部５４から抽出・取得する。そして、その中からバケット先端Ｐ４に最も近い位置に在る設計面を制御対象の設計面６０、すなわち距離Ｄを演算する設計面６０として設定する。
【0056】
そして、距離演算部３７は、バケット先端Ｐ４の位置情報と設計面６０の位置情報に基づいて距離Ｄを演算し、手順Ｓ３に処理を移行する。
【0057】
手順Ｓ３では、バケット底面の対地角度αｂｋと設計面６０の角度αｓｆのなす角αが演算される。それに際し、角度演算部７１は、まず、作業装置姿勢検出装置５０から取得した情報とコントローラ２５の記憶装置に予め記憶したバケットの角度βからバケット底面の対地角（バケット角度）αｂｋを演算する。次に、角度演算部７１は、設計面記憶部５４に記憶された距離Ｄを演算する設計面６０上の２点の位置に基づいて設計面６０の角度αｓｆ（設計面角度）を演算する。そして、バケット底面の対地角度αｂｋから設計面６０の角度αｓｆを減じることで両者のなす角αを演算する。
【0058】
手順Ｓ４では、作業局面判定部７２は、手順Ｓ３で演算した角度αと、手順Ｓ１で取得した操作信号と基づいて作業装置７による作業局面が転圧作業であるか否かを判定する。この作業局面の判定に際して、作業局面判定部７２は、まず手順Ｓ３で演算した角度αが所定値φ０（＝０）以上であるか否かを判定し、角度αが所定値φ０以上の場合には転圧作業フラグとして１を出力し、所定値φ０未満の場合には転圧作業フラグとして０を出力する。転圧作業フラグとして１が出力された場合には、作業局面判定部７２は、手順Ｓ１で取得した操作信号がブーム下げ、アームダンプ及びアームクラウドのいずれか１つを指示する操作信号であるか否かを判定し、操作信号がこれらのいずれか１つに該当する場合には、現在の作業局面が転圧作業であると判定し、手順Ｓ６に進む。一方、転圧作業フラグが０の場合や、１であっても操作信号が先述の３種以外の場合には、現在の作業局面は通常作業であると判定し、手順Ｓ５に進む。
【0059】
手順Ｓ５では、制限速度決定部３８は、手順Ｓ２で演算した距離Ｄに対応する通常作業時の速度補正係数ｋ１を図９のテーブル（実線）を利用して演算する。そして、制限速度決定部３８は、手順Ｓ１で取得した操作装置２４から入力される各操作レバーの操作信号（電圧値）と各フロント部材８，９，１０の姿勢から、バケット先端Ｐ４における作業装置７の速度ベクトルＶ０を演算し、その速度ベクトルＶ０の設計面鉛直方向の速度成分Ｖ０ｚと設計面水平方向の速度成分Ｖ０ｘも演算する。次に、制限速度決定部３８は、先に演算した通常作業時の速度補正係数ｋ１を設計面鉛直方向の速度成分Ｖ０ｚに乗ずることによって速度成分Ｖ１ｚを計算する。この速度成分Ｖ１ｚと、速度ベクトルＶ０の設計面水平方向の速度成分Ｖ０ｘとを合成することで合成速度ベクトル（目標速度ベクトル）Ｖ１を計算し、この合成速度ベクトルＶ１を発生可能なブームシリンダ速度と、アームシリンダ速度と、バケットシリンダ速度をそれぞれ目標速度（制限速度）として演算する。
【0060】
手順Ｓ６では、制限速度決定部３８は、手順Ｓ２で演算した距離Ｄに対応する転圧作業時の速度補正係数ｋ２を図９のテーブル（破線）を利用して演算する。そして、制限速度決定部３８は、手順Ｓ１で取得した操作装置２４から入力される各操作レバーの操作信号（電圧値）と各フロント部材８，９，１０の姿勢から、バケット先端Ｐ４における作業装置７の速度ベクトルＶ０を演算し、その速度ベクトルＶ０の設計面鉛直方向の速度成分Ｖ０ｚと設計面水平方向の速度成分Ｖ０ｘも演算する。次に、制限速度決定部３８は、先に演算した転圧作業機の速度補正係数ｋ２を設計面鉛直方向の速度成分Ｖ０ｚに乗ずることによって速度成分Ｖ１ｚを計算する。この速度成分Ｖ１ｚと、速度ベクトルＶ０の設計面水平方向の速度成分Ｖ０ｘとを合成することで合成速度ベクトル（目標速度ベクトル）Ｖ１を計算し、この合成速度ベクトルＶ１を発生可能なブームシリンダ速度と、アームシリンダ速度と、バケットシリンダ速度をそれぞれ目標速度（制限速度）として演算する。
【0061】
手順Ｓ７では、流量制御弁制御部４０は、手順Ｓ５または手順Ｓ６で演算した各シリンダ１１，１２，１３の目標速度（制限速度）から対応する流量制御弁２８－３１を駆動する信号を演算し、その信号を対応する電磁弁３２－３５に出力する。具体的には、流量制御弁制御部４０は、アームシリンダ速度の目標速度から、第１流量制御弁（第１アームスプール）２８と第３流量制御弁（第２アームスプール）２９を駆動する信号を演算し、その信号を電磁弁３２ａ及び電磁弁３３ａまたは電磁弁３２ｂ及び電磁弁３３ｂに出力する。ブームシリンダ速度の目標速度からは、第２流量制御弁（ブームスプール）３１を駆動する信号を演算し、その信号を電磁弁３５ａまたは電磁弁３５ｂに出力し、手順Ｓ１２に進む。バケットシリンダ速度の目標速度からは、流量制御弁（バケットスプール）３０を駆動する信号を演算し、その信号を電磁弁３４ａまたは電磁弁３４ｂに出力する。
【0062】
手順Ｓ７の処理が終了したら、操作装置２４の操作が継続していることを確認してはじめに戻り手順Ｓ１以降の処理を繰り返す。なお、図１２のフローの途中であっても操作装置２４の操作が終了した場合には処理を終了して次回の操作装置２４の操作が開始されるまで待機する。
【0063】
＜動作・効果＞
（１）通常作業時（掘削作業時）
通常作業に含まれる掘削作業時には、一般的に、アームダンプ操作によりショベルの前方に位置する掘削開始位置までバケット１０を移動させバケット爪先を設計面６０に対して立てた状態からアームクラウド操作を入力することで掘削作業を開始する。このとき、バケット底面と設計面６０のなす角αは－９０度に近い値であり転圧作業判定フラグは０となる。そのため操作信号に関わらず図１２の手順Ｓ４で通常作業と判定されるため、通常作業時の速度補正係数ｋ１に基づいて各シリンダ１１，１２，１３の速度が制限される（手順Ｓ５）。すなわち、設計面６０にバケット先端Ｐ４が近づくほど作業装置７の速度の設計面鉛直成分が０に近づくように制御され、作業装置７が設計面６０上またはその上方に保持される。
（１）通常作業時（掘削作業時）
通常作業に含まれる掘削作業時には、一般的に、アームダンプ操作によりショベルの前方に位置する掘削開始位置までバケット１０を移動させバケット爪先を設計面６０に対して立てた状態からアームクラウド操作を入力することで掘削作業を開始する。このとき、バケット底面と設計面６０のなす角αは－９０度に近い値であり転圧作業判定フラグは０となる。そのため操作信号に関わらず図１２の手順Ｓ４で通常作業と判定されるため、通常作業時の速度補正係数ｋ１に基づいて各シリンダ１１，１２，１３の速度が制限される（手順Ｓ５）。すなわち、設計面６０にバケット先端Ｐ４が近づくほど作業装置７の速度の設計面鉛直成分が０に近づくように制御され、作業装置７が設計面６０上またはその上方に保持される。
【0064】
（２－１）転圧作業時（土羽打ち）
転圧作業に含まれる土羽打ち作業時には、バケット底面と設計面６０のなす角αがゼロに近い状態（すなわちバケット底面と設計面６０が平行に近い状態）にバケット１０の姿勢を固定してブーム下げ操作を入力することで作業を開始する。本実施形態ではバケット底面と設計面６０のなす角αが０以上のとき（すなわち、バケット底面が設計面６０と平行のとき、または、バケット爪先がバケット底面よりも上方に位置する姿勢のとき）に転圧作業判定フラグが１となる。転圧作業判定フラグが１でさらにブーム下げ操作が入力された場合には図１２の手順Ｓ４で作業局面が転圧作業と判定され、距離Ｄが第１領域（Ｄ２≦Ｄ≦Ｄ１）にある場合には通常作業時よりも大きな速度補正係数ｋ２（転圧作業時の速度補正係数）に基づいて各シリンダ１１，１２，１３の速度が制限される（手順Ｓ６）。すなわち、設計面６０上で作業装置７の速度の設計面鉛直成分が正の値となることが許容されるため、土羽打ち時にバケット底面で地面（施工面）を良好に転圧できる。特に本実施形態では作業局面の判定にバケット底面と設計面６０のなす角αを利用しており、なす角αが０未満でバケット爪先が設計面６０に突き刺さり得る姿勢の場合には通常作業時と同じ制御を行う。すなわち設計面６０にバケット先端Ｐ４が近づくほど作業装置７の速度の設計面鉛直成分が０に近づくように作業装置７が制御されるので、施工面を傷つけることを防止できる。
転圧作業に含まれる土羽打ち作業時には、バケット底面と設計面６０のなす角αがゼロに近い状態（すなわちバケット底面と設計面６０が平行に近い状態）にバケット１０の姿勢を固定してブーム下げ操作を入力することで作業を開始する。本実施形態ではバケット底面と設計面６０のなす角αが０以上のとき（すなわち、バケット底面が設計面６０と平行のとき、または、バケット爪先がバケット底面よりも上方に位置する姿勢のとき）に転圧作業判定フラグが１となる。転圧作業判定フラグが１でさらにブーム下げ操作が入力された場合には図１２の手順Ｓ４で作業局面が転圧作業と判定され、距離Ｄが第１領域（Ｄ２≦Ｄ≦Ｄ１）にある場合には通常作業時よりも大きな速度補正係数ｋ２（転圧作業時の速度補正係数）に基づいて各シリンダ１１，１２，１３の速度が制限される（手順Ｓ６）。すなわち、設計面６０上で作業装置７の速度の設計面鉛直成分が正の値となることが許容されるため、土羽打ち時にバケット底面で地面（施工面）を良好に転圧できる。特に本実施形態では作業局面の判定にバケット底面と設計面６０のなす角αを利用しており、なす角αが０未満でバケット爪先が設計面６０に突き刺さり得る姿勢の場合には通常作業時と同じ制御を行う。すなわち設計面６０にバケット先端Ｐ４が近づくほど作業装置７の速度の設計面鉛直成分が０に近づくように作業装置７が制御されるので、施工面を傷つけることを防止できる。
【0065】
（２－２）転圧作業時（床付け転圧）
転圧作業に含まれる床付け転圧作業時は、設計面６０を概ね形成した後にバケット背面を地面に接触させた状態（すなわちバケット底面と設計面６０のなす角αはゼロに近い状態）でアームクラウド操作またはアームダンプ操作を入力することで作業を開始する。そして、そのアーム操作によりバケット背面を地面に押し付けながらバケット１０を移動させることで設計面６０を転圧していく。床付け転圧作業では、設計面形成後に行われることが多いという作業の性質上、転圧開始時に既にバケット爪先が設計面６０上に位置していることが少なくなく、その場合には転圧動作（アーム操作）によりバケット爪先が設計面６０の若干下方に移動することが通常である。本実施形態では、転圧作業判定フラグが１でさらにアーム操作が入力された場合には図１２の手順Ｓ４で作業局面が転圧作業と判定され、距離Ｄが第２領域（Ｄ３≦Ｄ≦０）にある場合には、通常作業時に負の値である速度補正係数が正の値に変更される。すなわち、設計面６０の直下の第２領域での作業装置７の速度の設計面鉛直成分が正の値となることが許容されるため、設計面６０上またはその極めて近傍にバケット爪先が位置する状態からアーム操作を開始してもバケット底面で地面（施工面）を良好に転圧できる。
転圧作業に含まれる床付け転圧作業時は、設計面６０を概ね形成した後にバケット背面を地面に接触させた状態（すなわちバケット底面と設計面６０のなす角αはゼロに近い状態）でアームクラウド操作またはアームダンプ操作を入力することで作業を開始する。そして、そのアーム操作によりバケット背面を地面に押し付けながらバケット１０を移動させることで設計面６０を転圧していく。床付け転圧作業では、設計面形成後に行われることが多いという作業の性質上、転圧開始時に既にバケット爪先が設計面６０上に位置していることが少なくなく、その場合には転圧動作（アーム操作）によりバケット爪先が設計面６０の若干下方に移動することが通常である。本実施形態では、転圧作業判定フラグが１でさらにアーム操作が入力された場合には図１２の手順Ｓ４で作業局面が転圧作業と判定され、距離Ｄが第２領域（Ｄ３≦Ｄ≦０）にある場合には、通常作業時に負の値である速度補正係数が正の値に変更される。すなわち、設計面６０の直下の第２領域での作業装置７の速度の設計面鉛直成分が正の値となることが許容されるため、設計面６０上またはその極めて近傍にバケット爪先が位置する状態からアーム操作を開始してもバケット底面で地面（施工面）を良好に転圧できる。
【0066】
以上のように、本実施形態によれば、バケット底面と設計面６０のなす角αが所定値φ０以上であり、かつ、アーム操作信号またはブーム下げ操作信号が出力されているときに転圧作業と判定するため、精度良く転圧作業を判定することが可能である。また、ブーム下げ操作による転圧作業時（土羽打ち時）には、距離Ｄが第１領域（Ｄ２≦Ｄ≦Ｄ１）にあるときに通常作業時に比して作業装置７の速度補正係数を大きくすることにより、土羽打ちによる転圧作業を良好に行うことが可能である。また、アーム操作による転圧作業時（床付け転圧作業時）には距離Ｄが第２領域（Ｄ３≦Ｄ≦０）にあるときに速度補正係数ｋを正の値とすることで、設計面鉛直方向の速度を生成することが可能であり、床付け転圧作業を良好に行うことが可能である。
【0067】
本発明の第２実施形態について説明する。ハードウェア構成は第１実施形態と同じであるため説明は省略し、ここでは異なる点について説明していく。図１３は本発明の第２実施形態におけるコントローラ２５の機能ブロック図である。制限速度決定部３８がさらにブームシリンダのロッド圧（ブームロッド圧と称することがある）を考慮して制限速度を演算している点に特徴がある。本実施形態の制限速度決定部３８は圧力センサ６１から取得するブームロッド圧情報を利用して転圧作業判定を実施している。
【0068】
また、本実施形態の制限速度決定部３８は、図１４に示すように、ブームロッド圧が所定の圧力Ｐ１以上の高いとき（以下、単に「高圧時」と称することがある）における転圧作業時の速度補正係数ｋ３を通常の転圧作業時の値ｋ２（図中の破線（すなわち第１実施形態の転圧作業時の速度補正係数））よりも小さくなるように補正している。
【0069】
図１５はブームロッド圧が高圧のときの転圧作業時のバケット先端Ｐ４における補正後の速度ベクトルを表す模式図である。この図に示すように、例えば距離Ｄが０となる設計面６０上の点では、通常の転圧作業時の速度ベクトルの設計面鉛直方向成分Ｖ１ｚ（図中左）に比べて、ブームロッド圧高圧時の速度ベクトルの設計面鉛直方向成分Ｖ１ｚ（図中右）は小さくなる（すなわち制限速度が小さくなる）。
【0070】
【0071】
手順Ｓ１１では、制限速度決定部３８は、ブームロッド圧センサ６１の検出信号を入力してブームシリンダ１１のロッド圧力を取得する。
【0072】
手順Ｓ１４では、制限速度決定部３８は、手順Ｓ１１で取得したブームロッド圧が所定値Ｐ１未満かどうかを判定し、ブームロッド圧がＰ１未満の場合には手順Ｓ６へ、Ｐ１以上の場合には手順Ｓ１６に進む。
【0073】
手順Ｓ１６では、制限速度決定部３８は、手順Ｓ２で演算した距離Ｄに対応するブームロッド圧が高圧のときの転圧作業時の速度補正係数ｋ３を図１４のテーブル（一点鎖線）を利用して演算する。そして、制限速度決定部３８は、手順Ｓ１で取得した操作装置２４から入力される各操作レバーの操作信号（電圧値）と各フロント部材８，９，１０の姿勢から、バケット先端Ｐ４における作業装置７の速度ベクトルＶ０を演算し、その速度ベクトルＶ０の設計面鉛直方向の速度成分Ｖ０ｚと設計面水平方向の速度成分Ｖ０ｘも演算する。次に、制限速度決定部３８は、先に演算した速度補正係数ｋ３を設計面鉛直方向の速度成分Ｖ０ｚに乗ずることによって速度成分Ｖ１ｚを計算する。この速度成分Ｖ１ｚと、速度ベクトルＶ０の設計面水平方向の速度成分Ｖ０ｘとを合成することで合成速度ベクトル（目標速度ベクトル）Ｖ１を計算し、この合成速度ベクトルＶ１を発生可能なブームシリンダ速度と、アームシリンダ速度と、バケットシリンダ速度をそれぞれ目標速度（制限速度）として演算する。
【0074】
＜動作・効果＞
アーム操作によりバケット底面を現況地形に押し付けて締め固める床付け転圧作業時には、アーム９による転圧を支持する力がブームシリンダ１１のロッド側の油圧室に作用するためブームロッド圧が上昇する。そのためアーム９による転圧力が過大になった場合にはショベルの走行体２が地面から浮き上がるおそれがある。そこで本実施形態においてはブームロッド圧がＰ１以上となった場合には転圧作業時の速度補正係数ｋ３をＰ１未満の場合よりも小さく設定するようにした。このように速度補正係数を変更すると床付け転圧作業時に転圧力が過大になって走行体２が地面から浮き上がることを防止できる。
アーム操作によりバケット底面を現況地形に押し付けて締め固める床付け転圧作業時には、アーム９による転圧を支持する力がブームシリンダ１１のロッド側の油圧室に作用するためブームロッド圧が上昇する。そのためアーム９による転圧力が過大になった場合にはショベルの走行体２が地面から浮き上がるおそれがある。そこで本実施形態においてはブームロッド圧がＰ１以上となった場合には転圧作業時の速度補正係数ｋ３をＰ１未満の場合よりも小さく設定するようにした。このように速度補正係数を変更すると床付け転圧作業時に転圧力が過大になって走行体２が地面から浮き上がることを防止できる。
【0075】
なお、走行体２の浮き上がりが問題となるのはアーム操作による床付け転圧作業時であるため、ブームロッド圧がＰ１以上となった場合に速度補正係数ｋ３を小さくするのは第２領域（すなわちＤ３≦Ｄ≦０のとき）に限定し、その他の領域では第１実施形態と同じ速度補正係数ｋ２を利用する構成を採用しても良い。
【0076】
また、上記の説明ではブームロッド圧がＰ１以上となった場合のみ転圧作業時の速度補正係数ｋ３を小さくしたが、ブームロッド圧の増加に応じて転圧作業時の速度補正係数ｋ３を徐々に小さくする，すなわちブームロッド圧の増加に応じて各シリンダの制限速度の大きさを低減するように設定しても良い。さらに換言すれば、転圧作業時にはブームロッド圧の圧力に基づいて各シリンダの制限速度の大きさを変更する構成としても良い。
【0077】
また、図１４の例では、高圧のときの転圧作業時の速度補正係数ｋ３を、転圧作業時の速度補正係数ｋ２が正となる範囲（Ｄ３≦Ｄ≦Ｄ１）のみでｋ２よりも小さくしたが、第１領域（Ｄ２≦Ｄ≦Ｄ１）の全域にわたってｋ２よりも小さくして良い。
【0078】
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態では，操作装置２４によって設計面６０に作業装置７を近づけることが指示される場合の設計面６０に対するバケット１０の姿勢に基づいて作業局面が転圧作業か否かを判定している点に特徴がある。具体的には，本実施形態では，バケット先端Ｐ４に加えてバケット後端Ｐ５（図１８参照）も制御点としており，コントローラ２５はこの２つの制御点Ｐ４，Ｐ５と設計面６０との距離Ｄｐ４，Ｄｐ５（図１８参照）をそれぞれ演算し，距離Ｄｐ４が距離Ｄｐ５以上の場合（つまりバケット後端Ｐ５がバケット先端Ｐ４よりも設計面６０に近い場合）には転圧作業と，距離Ｄｐ４が距離Ｄｐ５より小さい場合（つまりバケット先端Ｐ４がバケット後端Ｐ５よりも設計面６０に近い場合）には通常作業（掘削作業）と判定している。バケット後端Ｐ５は，バケット先端Ｐ４から開始する略平坦な部分の終点であり，この略平坦な部分がバケット底面と称されることがある。つまり，バケット底面の先端が先端Ｐ４であり，バケット底面の後端が後端Ｐ５である。ハードウェア構成は第１実施形態と同じであるため説明は省略し、ここでは異なる点について主に説明していく。
【0079】
図１７は本発明の第３実施形態におけるコントローラ２５の機能ブロック図である。この図のコントローラ２５は，制御点位置演算部５３Ａと，距離演算部３７Ａと，作業局面判定部７２Ａと，制限速度決定部３８Ａを備えている。
【0080】
制御点位置演算部５３Ａは，グローバル座標系における本実施形態の制御点であるバケット先端Ｐ４及びバケット後端Ｐ５（図１８参照）の位置と、グローバル座標系における作業装置７の各フロント部材８，９，１０の姿勢を演算する。演算は公知の方法及び先述の方法に基づけば良い。
【0081】
距離演算部３７Ａは、制御点位置演算部５３で演算された作業装置７の２つの制御点Ｐ４，Ｐ５の位置情報と、設計面記憶部５４から取得した設計面６０の位置情報とから作業装置７の制御点Ｐ４，Ｐ５と設計面６０との距離Ｄｐ４，Ｄｐ５（図１８参照）を演算する。
【0082】
作業局面判定部７２Ａは、距離演算部３７Ａで演算された距離Ｄｐ４，Ｄｐ５と、操作装置２４から出力される操作信号とに基づいて作業装置７による作業局面が転圧作業であるか否かを判定する。作業局面判定部７２Ａは距離Ｄｐ４，Ｄｐ５に応じて転圧作業判定フラグを制限速度決定部３８Ａに出力する。転圧作業判定フラグは、作業局面判定部７２が作業局面が転圧作業であると判定する条件の１つである。転圧作業フラグは距離Ｄｐ４が距離Ｄｐ５以上であるとき（つまりバケット後端Ｐ５がバケット先端Ｐ４よりも設計面６０に近いとき）に１と出力され、距離Ｄｐ４が距離Ｄｐ５未満であるとき（つまりバケット先端Ｐ４がバケット後端Ｐ５よりも設計面６０に近いとき）には０と出力される。
【0083】
作業局面判定部７２Ａは、上記の転圧作業フラグが１であり、さらに、操作信号が作業装置７を設計面６０に近づけることを指示する操作信号のときに、作業装置７による作業局面が転圧作業であると判定する。
【0084】
制限速度決定部３８Ａは、操作装置２４の操作時に、作業装置７の動作範囲が設計面６０上及びその上方に制限されるような各油圧シリンダ１１，１２，１３の目標速度（制限速度）を２つの距離Ｄｐ４，Ｄｐ５のうち小さい方の距離に基づいて演算する部分である。すなわち，２つの制御点Ｐ４，Ｐ５のうち設計面６０に近い方を基準として目標速度を算出する。さらに換言すると，作業局面判定部７２Ａから転圧作業フラグとして１が入力されている場合には距離Ｄｐ５を利用し，転圧作業フラグとして０が入力されている場合には距離Ｄｐ４を利用する。
【0085】
まず、制限速度決定部３８は、まず、操作レバー２４ａから入力される電圧値（ブーム操作量）からブームシリンダ１１への要求速度（ブームシリンダ要求速度）を計算し、操作レバー２４ｂから入力される電圧値（アーム操作量）からアームシリンダ１２への要求速度を計算し、操作レバー２４ｃから入力される電圧値（バケット操作量）からバケットシリンダ１３への要求速度を計算する。この３つの要求速度と制御点位置演算部５３で演算された作業装置７の各フロント部材８，９，１０の姿勢から、制御点Ｐ４又はＰ５における作業装置７の速度ベクトル（要求速度ベクトル）Ｖ０を計算する。そして、速度ベクトルＶ０の設計面鉛直方向の速度成分Ｖ０ｚと設計面水平方向の速度成分Ｖ０ｘも計算する。
【0086】
次に、制限速度決定部３８は、２つの距離Ｄｐ４，Ｄｐ５のうち小さい方の距離に応じて決定される補正係数ｋ１，ｋ２を演算する。補正係数ｋ１，ｋ２の演算に利用される距離が２つの距離Ｄｐ４，Ｄｐ５のうち小さい方の距離になる点以外は第１実施形態と演算プロセスは同じである。
【0087】
次に、制限速度決定部３８は、２つの距離Ｄｐ４，Ｄｐ５のうち小さい方の距離に応じて決定される補正係数ｋ１，ｋ２を、速度ベクトルＶ０の設計面鉛直方向の速度成分Ｖ０ｚに乗ずることによって速度成分Ｖ１ｚを計算する。この速度成分Ｖ１ｚと、速度ベクトルＶ０の設計面水平方向の速度成分Ｖ０ｘとを合成することで合成速度ベクトル（目標速度ベクトル）Ｖ１を計算し、この合成速度ベクトルＶ１を発生可能なブームシリンダ速度と、アームシリンダ速度（Ｖａ１）と、バケットシリンダ速度をそれぞれ目標速度（制限速度）として演算する。この目標速度の演算の際には、制御点位置演算部５３Ａで演算された作業装置７の各フロント部材８，９，１０の姿勢を利用しても良い。
【0088】
【0089】
手順Ｓ２では、まず、制御点位置演算部５３Ａは、作業装置姿勢検出装置５０から傾斜角θ１，θ２，θ３，θ４の情報や、ＧＮＳＳアンテナ２１，２２の航法信号から演算される油圧ショベル１の位置情報、姿勢情報（角度情報）及び方位情報や、予め記憶されている各フロント部材の寸法情報Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３等に基づきグローバル座標系におけるバケット先端Ｐ４（第１制御点）の位置情報を演算する。次に、距離演算部３７Ａが，制御点位置演算部５３Ａで演算されたグローバル座標系におけるバケット先端Ｐ４の位置情報（油圧ショベル１の位置情報を利用しても良い）を基準として所定の範囲に含まれる設計面の位置情報（設計面データ）を設計面記憶部５４から抽出・取得する。そして、その中からバケット先端Ｐ４に最も近い位置に在る設計面を制御対象の設計面６０、すなわち距離Ｄｐ４を演算する設計面６０として設定する。そして、距離演算部３７Ａは、バケット先端Ｐ４の位置情報と設計面６０の位置情報に基づいて距離Ｄｐ４を演算し、手順Ｓ２１に処理を移行する。
【0090】
手順Ｓ２１では、制御点位置演算部５３Ａは、手順Ｓ２と同様に，傾斜角θ１，θ２，θ３，θ４の情報や、油圧ショベル１の位置情報、姿勢情報（角度情報）及び方位情報や、各フロント部材の寸法情報Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３等に基づきグローバル座標系におけるバケット後端Ｐ５（第２制御点）の位置情報を演算する。次に、距離演算部３７Ａが，制御点位置演算部５３Ａで演算されたバケット後端Ｐ５の位置情報を基準として所定の範囲に含まれる設計面の位置情報（設計面データ）を設計面記憶部５４から抽出・取得する。そして、その中からバケット後端Ｐ５に最も近い位置に在る設計面を制御対象の設計面６０として設定する。そして、距離演算部３７Ａは、バケット後端Ｐ５の位置情報と設計面６０の位置情報に基づいて距離Ｄｐ５を演算し、手順Ｓ２２に処理を移行する。
【0091】
手順Ｓ２２では、作業局面判定部７２は、手順Ｓ２で演算した距離Ｄｐ４と、手順Ｓ２１で演算した距離Ｄｐ５と、手順Ｓ１で取得した操作信号と基づいて作業装置７による作業局面が転圧作業であるか否かを判定する。この作業局面の判定に際して、作業局面判定部７２Ａは、まず距離Ｄｐ４が距離Ｄｐ５以上であるか否かを判定し、距離Ｄｐ４が距離Ｄｐ５以上の場合には転圧作業フラグとして１を出力し、距離Ｄｐ４が距離Ｄｐ５より小さい場合には転圧作業フラグとして０を出力する。転圧作業フラグとして１が出力された場合には、作業局面判定部７２Ａは、手順Ｓ１で取得した操作信号がブーム下げ、アームダンプ及びアームクラウドのいずれか１つを指示する操作信号であるか否かを判定し、操作信号がこれらのいずれか１つに該当する場合には、現在の作業局面が転圧作業であると判定し、手順Ｓ２４に進む。一方、転圧作業フラグが０の場合や、１であっても操作信号が先述の３種以外の場合には、現在の作業局面は通常作業であると判定し、手順Ｓ２３に進む。
【0092】
手順Ｓ２３では、制限速度決定部３８Ａは、手順Ｓ２で演算した距離Ｄｐ４に対応する通常作業時の速度補正係数ｋ１を図９のテーブル（実線）を利用して演算する。そして、制限速度決定部３８Ａは、手順Ｓ１で取得した操作装置２４から入力される各操作レバーの操作信号（電圧値）と各フロント部材８，９，１０の姿勢から、バケット先端Ｐ４における作業装置７の速度ベクトルＶ０を演算し、その速度ベクトルＶ０の設計面鉛直方向の速度成分Ｖ０ｚと設計面水平方向の速度成分Ｖ０ｘも演算する。次に、制限速度決定部３８Ａは、先に演算した通常作業時の速度補正係数ｋ１を設計面鉛直方向の速度成分Ｖ０ｚに乗ずることによって速度成分Ｖ１ｚを計算する。この速度成分Ｖ１ｚと、速度ベクトルＶ０の設計面水平方向の速度成分Ｖ０ｘとを合成することで合成速度ベクトル（目標速度ベクトル）Ｖ１を計算し、この合成速度ベクトルＶ１を発生可能なブームシリンダ速度と、アームシリンダ速度と、バケットシリンダ速度をそれぞれ目標速度（制限速度）として演算する。
【0093】
手順Ｓ２４では、制限速度決定部３８Ａは、手順Ｓ２１で演算した距離Ｄｐ５に対応する転圧作業時の速度補正係数ｋ２を図９のテーブル（破線）を利用して演算する。そして、制限速度決定部３８Ａは、手順Ｓ１で取得した操作装置２４から入力される各操作レバーの操作信号（電圧値）と各フロント部材８，９，１０の姿勢から、バケット後端Ｐ５における作業装置７の速度ベクトルＶ０を演算し、その速度ベクトルＶ０の設計面鉛直方向の速度成分Ｖ０ｚと設計面水平方向の速度成分Ｖ０ｘも演算する。次に、制限速度決定部３８Ａは、先に演算した転圧作業機の速度補正係数ｋ２を設計面鉛直方向の速度成分Ｖ０ｚに乗ずることによって速度成分Ｖ１ｚを計算する。この速度成分Ｖ１ｚと、速度ベクトルＶ０の設計面水平方向の速度成分Ｖ０ｘとを合成することで合成速度ベクトル（目標速度ベクトル）Ｖ１を計算し、この合成速度ベクトルＶ１を発生可能なブームシリンダ速度と、アームシリンダ速度と、バケットシリンダ速度をそれぞれ目標速度（制限速度）として演算する。
【0094】
以上のように構成した本実施形態によれば、距離Ｄｐ４が距離Ｄｐ５以上であり、かつ、アーム操作信号またはブーム下げ操作信号が出力されているときに転圧作業と判定するため、第１実施形態と同様に精度良く転圧作業を判定することが可能である。また、ブーム下げ操作による転圧作業時（土羽打ち時）には、距離Ｄｐ５が第１領域（Ｄ２≦Ｄ≦Ｄ１）にあるときに通常作業時に比して作業装置７の速度補正係数を大きくすることにより、土羽打ちによる転圧作業を良好に行うことが可能である。また、アーム操作による転圧作業時（床付け転圧作業時）には距離Ｄｐ５が第２領域（Ｄ３≦Ｄ≦０）にあるときに速度補正係数ｋを正の値とすることで、設計面鉛直方向の速度を生成することが可能であり、床付け転圧作業を良好に行うことが可能である。
【0095】
ここで第１実施形態の変形例について説明する。図３，図４及び図６に示すように，第１実施形態で説明した油圧ショベル１の車体制御システム２３は，図１２等を利用して説明した，作業局面判定部７２によって作業局面が転圧作業であると判定されたとき、作業局面判定部７２によって作業局面が転圧作業以外であると判定されたときよりも制限速度を大きくする処理（制限速度変更処理）の有効と無効とを切り換えるＯＮ／ＯＦＦスイッチ８０をさらに備えても良い。ＯＮ／ＯＦＦスイッチ８０は，例えば運転室４内において油圧ショベル１の操作中のオペレータの手の届く範囲に設けられたスイッチであり，ＯＮ／ＯＦＦスイッチ８０がＯＮに切り換えられているとコントローラ２５による制限速度変更処理が実行可能（有効）になり，ＯＦＦに切り換えられているとコントローラ２５による制限速度変更処理が実行不能（無効）になる。
【0096】
【0097】
コントローラ２５は，手順Ｓ３１において，ＯＮ／ＯＦＦスイッチ８０から入力されるＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦスイッチ８０がＯＮか否かを判定する。ここでＯＮ／ＯＦＦスイッチ８０がＯＮの場合には手順Ｓ３に進んで図１２の場合と同様に手順Ｓ３以降の処理が実行される。一方，ＯＦＦの場合には手順Ｓ５に進むため制限速度変更処理は実行されない。
【0098】
このように油圧ショベル１を構成した場合には，オペレータの希望に応じて制限速度変更処理の実行の有無を変更することができる。これにより様々な作業ニーズに柔軟に対応できるようになる。なお，ここでは第１実施形態にＯＮ／ＯＦＦスイッチ８０を搭載する場合について説明したが，他の実施形態にもＯＮ／ＯＦＦスイッチ８０を搭載することでオペレータの要望に応じて制限速度変更処理をＯＮ／ＯＦＦすることが可能であることはいうまでもない。
【0099】
＜その他＞
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。
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。
【0100】
上記の図９，１４の例では、速度補正係数ｋ２を、Ｄ＝０の前後で傾きの異なる２つの直線を接続した形状で設定したが、速度補正係数ｋ２の設定は直線に限られず種々の変更が可能である。例えば曲線状に設定しても良い。他の速度補正係数ｋ１，ｋ３についても同様である。
【0101】
上記では、速度補正係数ｋ１，ｋ２，ｋ３の設定に関し、土羽打ち作業と床付け転圧作業の双方が可能な作業機械を構成するために、作業局面に応じて速度補正係数ｋが変化する第１領域の下端（Ｄ２）を、速度補正係数ｋ１が負に設定された範囲で速度補正係数ｋ２を正に設定する第２領域の下端（Ｄ３）より小さくすることで、第１領域内に第２領域が含まれるようにしたが、第１領域と第２領域は個別に設けることが可能である。例えば、第１領域の下端を第２領域の上端（０）に一致させ、両者に包含関係がないようにすることが可能である。また、土羽打ち作業と床付け転圧作業のいずれか一方に特化した作業機械を構成する場合には、第１領域と第２領域のいずれか一方を設けることも可能である。
【0102】
上記のコントローラ２５に係る各構成や当該各構成の機能及び実行処理等は，それらの一部又は全部をハードウェア（例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等）で実現しても良い。また，上記のコントローラ２５に係る構成は，演算処理装置（例えばＣＰＵ）によって読み出し・実行されることで当該コントローラ２５の構成に係る各機能が実現されるプログラム（ソフトウェア）としてもよい。当該プログラムに係る情報は，例えば，半導体メモリ（フラッシュメモリ，ＳＳＤ等），磁気記憶装置（ハードディスクドライブ等）及び記録媒体（磁気ディスク，光ディスク等）等に記憶することができる。
【符号の説明】
【0103】
１…油圧ショベル（作業機械）、２…走行体、３…旋回体、４…運転室、５…機械室、６…カウンタウェイト、７…作業装置、８…ブーム、９…アーム、１０…バケット、１１…ブームシリンダ、１２…アームシリンダ、１３…バケットシリンダ、１４…第１油圧ポンプ、１５…第２油圧ポンプ、１６…エンジン（原動機）、１７…車体傾斜センサ、１８…ブーム傾斜センサ、１９…アーム傾斜センサ、２０…バケット傾斜センサ、２１…第１ＧＮＳＳアンテナ、２２…第２ＧＮＳＳアンテナ、２３…車体制御システム、２４…操作装置、２５…コントローラ、２６…流量制御弁装置、２７…油圧回路、２８…第１アームスプール（第１流量制御弁）、２９…第２アームスプール（第３流量制御弁）、３０…バケットスプール、３１…ブームスプール（第２流量制御弁）、３２ａ、３２ｂ…第１アームスプール駆動電磁弁、３３ａ、３３ｂ…第２アームスプール駆動電磁弁、３４ａ、３４ｂ…バケットスプール駆動電磁弁、３５ａ、３５ｂ…ブームスプール駆動電磁弁、３６ａ、３６ｂ…作動油タンク、３７…距離演算部、３８…制限速度決定部、４０…流量制御弁制御部、５０…作業装置姿勢検出装置、５１…設計面設定装置、５３…制御点位置演算部、５４…設計面記憶部、６０…設計面、６１…ブームシリンダロッド圧検出センサ、７１…角度演算部、７２…作業局面判定部
【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】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】