(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】2022-11-24
(45)【発行日】2022-12-02
(54)【発明の名称】作業機械
(51)【国際特許分類】
E02F 9/20 20060101AFI20221125BHJP
E02F 3/43 20060101ALI20221125BHJP
【ＦＩ】
E02F9/20 N
E02F3/43 A
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2021550519
(86)(22)【出願日】2020-09-08
(86)【国際出願番号】 JP2020034010
(87)【国際公開番号】W WO2021065384
(87)【国際公開日】2021-04-08
【審査請求日】2021-07-27
(31)【優先権主張番号】P 2019180334
(32)【優先日】2019-09-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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】五十嵐 輝樹
(72)【発明者】
【氏名】楢▲崎▼ 昭広
(72)【発明者】
【氏名】廻谷 修一
【審査官】松本 泰典
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－１５１９７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１５５０７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－０３２３３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３４３８２０（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０２Ｆ ９／２０
Ｅ０２Ｆ ３／４３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車体と、ブーム、アームおよび作業具を有し、前記車体に取り付けられる多関節型の作業装置と、前記車体および前記作業装置を操作する操作装置と、前記車体の位置を検出する位置センサと、前記作業装置の姿勢を検出する姿勢センサと、目標面を設定し、前記位置センサおよび前記姿勢センサからの信号に基づいて、前記作業具から前記目標面までの距離である作業具－目標面間距離を演算し、前記操作装置により前記アームの操作がなされ前記作業具－目標面間距離が所定の距離よりも小さくなった場合に、前記作業具が前記目標面を越えて地面を掘削しないように、前記ブームを制御するとともに前記アームを減速させる減速制御を実行する制御装置と、を備える作業機械において、前記制御装置は、
設定された前記目標面と前記位置センサおよび前記姿勢センサからの信号とに基づいて、前記作業装置の姿勢が、前記アームの操作がなされたときに前記作業具が前記目標面に侵入する侵入姿勢であるか否かを判定し、
前記作業装置の姿勢が前記侵入姿勢でないと判定された場合には、前記作業具－目標面間距離が前記所定の距離よりも小さい場合であっても前記減速制御を実行しない、
ことを特徴とする作業機械。
【請求項2】
請求項１に記載の作業機械において、前記制御装置は、
前記姿勢センサからの信号に基づいて、前記ブームと前記アームとを連結するアームピンから前記作業具までの距離であるピン－作業具間距離を演算し、
設定された前記目標面と前記位置センサおよび前記姿勢センサからの信号とに基づいて、前記アームピンから前記目標面までの距離であるピン－目標面間距離を演算し、
前記ピン－作業具間距離および前記ピン－目標面間距離に基づいて、前記作業装置の姿勢が前記侵入姿勢であるか否かを判定する、
ことを特徴とする作業機械。
【請求項3】
請求項１に記載の作業機械において、前記制御装置は、
設定された前記目標面と前記位置センサおよび前記姿勢センサからの信号とに基づいて、前記ブームと前記アームとを連結するアームピンと前記作業具とを結ぶ線分と前記目標面とのなす角度を演算し、
前記線分と前記目標面とのなす角度に基づいて、前記作業装置の姿勢が前記侵入姿勢であるか否かを判定する、
ことを特徴とする作業機械。
【請求項4】
請求項３に記載の作業機械において、前記制御装置は、
前記作業装置の姿勢が前記侵入姿勢でないと判定された場合に、前記線分と前記目標面とのなす角度の変化に応じて前記アームの速度を変化させる、
ことを特徴とする作業機械。
【請求項5】
請求項１に記載の作業機械において、前記制御装置は、
設定されている複数の前記目標面のうち、前記作業具の作業範囲内に存在する目標面であって、前記アームの操作がなされたときの前記作業具の進行方向に存在する目標面に対して、前記作業装置の姿勢が、前記アームの操作がなされたときに前記作業具が前記目標面に侵入する侵入姿勢であるか否かを判定する、
ことを特徴とする作業機械。
【請求項6】
請求項１に記載の作業機械において、前記制御装置は、
前記ブームの下げ操作と前記アームの操作の複合操作がなされているときには、前記作業装置の姿勢が前記侵入姿勢でない場合であっても、前記アームを減速させる減速制御を実行する、
ことを特徴とする作業機械。
【請求項7】
請求項１に記載の作業機械において、前記制御装置は、
前記姿勢センサからの信号に基づいて、前記ブームと前記アームとを連結するアームピンから前記作業具までの距離であるピン－作業具間距離を演算するとともに、設定された前記目標面と前記位置センサおよび前記姿勢センサからの信号とに基づいて、前記アームピンから前記目標面までの距離であるピン－目標面間距離を演算し、前記ピン－作業具間距離および前記ピン－目標面間距離に基づいて前記作業装置の姿勢が前記侵入姿勢であるか否かを判定し、前記作業装置の姿勢が前記侵入姿勢でないと判定された場合、
または、設定された前記目標面と前記位置センサおよび前記姿勢センサからの信号とに基づいて、前記アームピンと前記作業具とを結ぶ線分と前記目標面とのなす角度を演算し、前記線分と前記目標面とのなす角度に基づいて前記作業装置の姿勢が前記侵入姿勢であるか否かを判定し、前記作業装置の姿勢が前記侵入姿勢でないと判定された場合には、前記作業具－目標面間距離が前記所定の距離よりも小さい場合であっても前記減速制御を実行せず、
前記ピン－作業具間距離および前記ピン－目標面間距離に基づいて前記作業装置の姿勢が前記侵入姿勢であるか否かを判定し、前記作業装置の姿勢が前記侵入姿勢であると判定され、かつ、前記線分と前記目標面とのなす角度に基づいて前記作業装置の姿勢が前記侵入姿勢であるか否かを判定し、前記作業装置の姿勢が前記侵入姿勢であると判定された場合には、前記作業具－目標面間距離が前記所定の距離よりも小さい場合に前記減速制御を実行する、
ことを特徴とする作業機械。
【請求項8】
車体と、ブーム、アームおよび作業具を有し、前記車体に取り付けられる多関節型の作業装置と、前記車体および前記作業装置を操作する操作装置と、前記車体の位置を検出する位置センサと、前記作業装置の姿勢を検出する姿勢センサと、目標面を設定し、前記位置センサおよび前記姿勢センサからの信号に基づいて、前記作業具から前記目標面までの距離である作業具－目標面間距離を演算し、前記操作装置により前記アームの操作がなされ前記作業具－目標面間距離が所定の距離よりも小さくなった場合に、前記作業具が前記目標面を越えて地面を掘削しないように、前記ブームを制御するとともに前記アームを減速させる減速制御を実行する制御装置と、を備える作業機械において、前記制御装置は、
設定された前記目標面と前記位置センサおよび前記姿勢センサからの信号とに基づいて、前記アームの操作がなされたときに、前記作業具の移動軌跡上に前記目標面が存在するか否かを判別することによって、前記作業具が前記目標面に侵入する可能性があるか否かを判定し、
前記作業具が前記目標面に侵入する可能性がないと判定された場合には、前記作業具－目標面間距離が前記所定の距離よりも小さい場合であっても前記減速制御を実行しない、
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】
油圧ショベル等の作業機械には、オペレータによるフロント作業装置の操作を補助するマシンコントロール（以下、適宜ＭＣと記載する）機能を備えたものが知られている（特許文献１参照）。特許文献１には、バケットの先端の動き得る領域を設定する領域設定手段と、フロント作業装置の位置と姿勢に基づき、設定領域の境界（目標面）からバケットの先端までの距離が所定の閾値よりも小さくなると、アームの移動速度を減じる減速制御を行う領域制限掘削制御装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平８－３１１９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載の技術では、目標面からバケットの先端までの距離が所定の閾値よりも小さい場合には、バケットが目標面に侵入することが想定されないようなときにもアームの移動速度が減じられることになるので、作業機械による作業の効率が低下するおそれがある。
【0005】
本発明は、作業機械による作業の効率を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様による作業機械は、車体と、ブーム、アームおよび作業具を有し、車体に取り付けられる多関節型の作業装置と、車体および作業装置を操作する操作装置と、車体の位置を検出する位置センサと、作業装置の姿勢を検出する姿勢センサと、目標面を設定し、位置センサおよび姿勢センサからの信号に基づいて、作業具から目標面までの距離である作業具－目標面間距離を演算し、操作装置によりアームの操作がなされ作業具－目標面間距離が所定の距離よりも小さくなった場合に、作業具が目標面を越えて地面を掘削しないように、ブームを制御するとともにアームを減速させる減速制御を実行する制御装置と、を備える。制御装置は、設定された目標面と位置センサおよび姿勢センサからの信号とに基づいて、作業装置の姿勢が、アームの操作がなされたときに作業具が目標面に侵入する侵入姿勢であるか否かを判定し、作業装置の姿勢が侵入姿勢でないと判定された場合には、作業具－目標面間距離が所定の距離よりも小さい場合であっても減速制御を実行しない。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、作業機械による作業の効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】油圧ショベルの側面図。
【図2】油圧ショベルのコントローラを油圧駆動装置と共に示す図。
【図5】油圧ショベルの制御システムの構成を示す図。
【図6】表示装置の表示画面の一例の図。
【図7】コントローラの機能ブロック図。
【図8】作業装置と目標面との位置関係を表す各種データについて示す図。
【図9】バケットの先端が補正後の目標速度ベクトルＶｃａの通りに制御されたときのバケットの先端の軌跡の一例を示す図。
【図10】第１実施形態に係るコントローラにより実行されるアームクラウド用の介入解除フラグＦｃ（ｎ）の設定処理の内容について示すフローチャート。
【図11】第１実施形態に係るコントローラにより実行されるアームダンプ用の介入解除フラグＦｄ（ｎ）の設定処理の内容について示すフローチャート。
【図12】アームクラウド操作によってバケットが進行する方向に設定される目標面Ｓｔ（－１）に対して、バケットが侵入する可能性があるものと判定される場合について説明する図。
【図13A】線分Ｌｐｂと目標面Ｓｔ（０）とのなす角度φが９０°以上であることにより、アームクラウド減速制御が解除されている状態について示す図。
【図13B】ピン－目標面間距離Ｈ２（０）がピン－バケット間距離Ｄｐｂ以上であることにより、アームクラウド減速制御が解除されている状態について示す図。
【図14】第２実施形態に係る油圧ショベルが水平引き（水平押し）を行う様子を示す図。
【図15A】第１実施形態に係る油圧ショベルにおいて、アームクラウド操作（最大操作）がなされたときの目標パイロット圧と、角度φとの関係を示す図。
【図15B】第１実施形態に係る油圧ショベルにおいて、アームダンプ操作（最大操作）がなされたときの目標パイロット圧と、角度φとの関係を示す図。
【図16】第２実施形態に係るコントローラにより実行されるアームクラウド用の遷移制御実行フラグＦｃｔ（ｎ）の設定処理の内容について示すフローチャート。
【図17】第２実施形態に係るコントローラにより実行されるアームダンプ用の遷移制御実行フラグＦｄｔ（ｎ）の設定処理の内容について示すフローチャート。
【図18】第２実施形態に係る介入解除演算部の制御ブロック線図であり、アームクラウド遷移圧力の演算について示す。
【図19A】アームクラウド角度比率テーブルについて示す図。
【図19B】アームクラウド遷移圧力について示す図。
【図20】第２実施形態に係る介入解除演算部の制御ブロック線図であり、アームダンプ遷移圧力の演算について示す。
【図21A】アームダンプ角度比率テーブルについて示す図。
【図21B】アームダンプ遷移圧力について示す図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
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、以下では、作業装置の先端の作業具（アタッチメント）としてバケット１０を備える油圧ショベルを例示するが、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しても構わない。さらに、ブーム、アームおよび作業具を有する多関節型の作業装置を備え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。
【0010】
また、本稿では、或る形状を示す用語（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。また、以下の説明では、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。例えば、３つのポンプ３００ａ，３００ｂ，３００ｃが存在するとき、これらをまとめてポンプ３００と表記することがある。
【0011】
＜第１実施形態＞
－油圧ショベルの全体構成－
図１は本発明の実施形態に係る油圧ショベルの側面図であり、図２は本発明の実施形態に係る油圧ショベルのコントローラを油圧駆動装置と共に示す図であり、図３は図２に示す油圧ユニット１６０の詳細図である。
－油圧ショベルの全体構成－
図１は本発明の実施形態に係る油圧ショベルの側面図であり、図２は本発明の実施形態に係る油圧ショベルのコントローラを油圧駆動装置と共に示す図であり、図３は図２に示す油圧ユニット１６０の詳細図である。
【0012】
図１に示すように、油圧ショベル１０１は、車体１Ｂと、車体１Ｂに取り付けられる多関節型のフロント作業装置（以下、単に作業装置と記す）１Ａと、を備える。車体１Ｂは、左右の走行油圧モータ３ａ，３ｂ（図２参照）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（図２参照）により旋回する上部旋回体１２と、を有する。
【0013】
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およびバケット１０）が直列的に連結されている。ブーム８の基端部は上部旋回体１２の前部においてブームピン９１を介して回動可能に支持されている。ブーム８の先端部にはアームピン９２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の先端部にはバケットピン９３を介して作業具としてのバケット１０が回動可能に連結されている。ブーム８はアクチュエータである油圧シリンダ（以下、ブームシリンダ５とも記す）によって駆動され、アーム９はアクチュエータである油圧シリンダ（以下、アームシリンダ６とも記す）によって駆動され、バケット１０はアクチュエータである油圧シリンダ（以下、バケットシリンダ７とも記す）によって駆動される。
【0014】
ブーム８、アーム９、バケット１０の回動角度α，β，γ（図４参照）を測定可能なように、ブームピン９１にブーム角度センサ３０、アームピン９２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が取り付けられ、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（車体１Ｂ）の傾斜角θ（図４参照）を検出する車体傾斜角度センサ３３が取付けられている。なお、角度センサ３０，３１，３２は、それぞれ基準面（水平面）に対する傾斜角（すなわち対地角）を検出可能な角度センサに代替可能である。
【0015】
上部旋回体１２に設けられた運転室１６内には、走行右レバー２３ａ（図２）を有し走行右油圧モータ３ａ（下部走行体１１）を操作するための操作装置４８（図２）と、走行左レバー２３ｂ（図２）を有し走行左油圧モータ３ｂ（下部走行体１１）を操作するための操作装置４９（図２）と、操作右レバー２２ａ（図２）を共有しブームシリンダ５（ブーム８）およびバケットシリンダ７（バケット１０）を操作するための操作装置４４，４６（図２）と、操作左レバー２２ｂ（図２）を共有しアームシリンダ６（アーム９）および旋回油圧モータ４（上部旋回体１２）を操作するための操作装置４５，４７（図２）が設置されている。以下では、走行右レバー２３ａおよび走行左レバー２３ｂを総称して操作レバー２３とも記し、操作右レバー２２ａおよび操作左レバー２２ｂを総称して操作レバー２２とも記す。
【0016】
上部旋回体１２には、原動機であるエンジン１８（図２参照）が搭載されている。図２に示すように、エンジン１８は、油圧ポンプであるメインポンプ２およびパイロットポンプ１９を駆動する。メインポンプ２はレギュレータ２ａ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１９は固定容量型ポンプである。本実施形態においては、パイロットライン１４４～１４９の途中にシャトルブロック１６２が設けられている。操作装置４４～４９から出力された油圧信号が、このシャトルブロック１６２を介してレギュレータ２ａにも入力される。シャトルブロック１６２の詳細構成は省略するが、油圧信号がシャトルブロック１６２を介してレギュレータ２ａに入力されており、メインポンプ２の吐出流量が当該油圧信号に応じて制御される。
【0017】
パイロットポンプ１９の吐出配管であるポンプライン１７０にはロック弁３９が設けられる。ポンプライン１７０におけるロック弁３９の下流側は、複数に分岐されて操作装置４４～４９、および作業装置１Ａを制御するための油圧ユニット１６０内の各弁に接続されている。ロック弁３９は本例では電磁切換弁であり、その電磁駆動部は上部旋回体１２の運転室１６に配置されたゲートロックレバー（不図示）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１７０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１７０が開通する。つまり、ポンプライン１７０が遮断された状態では操作装置４４～４９による操作が無効化され、旋回、掘削等の動作が禁止される。
【0018】
操作装置４４～４９は、それぞれ油圧パイロット方式の一対の減圧弁を含んでいる。これら操作装置４４～４９は、パイロットポンプ１９の吐出圧を元圧として、それぞれオペレータにより操作される操作レバー２２，２３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もある）を発生する。このように発生したパイロット圧は、コントロールバルブユニット２０内の対応する流量制御弁１５ａ～１５ｆの油圧駆動部１５０ａ～１５５ｂにパイロットライン１４４ａ～１４９ｂを介して供給され、これら流量制御弁１５ａ～１５ｆを駆動する制御信号として利用される。
【0019】
メインポンプ２から吐出された圧油は、流量制御弁１５ａ～１５ｆを介して、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、旋回油圧モータ４、走行右油圧モータ３ａ、走行左油圧モータ３ｂに供給される。供給された圧油によってブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７が伸縮することで、ブーム８、アーム９、バケット１０がそれぞれ回動し、バケット１０の位置および作業装置１Ａの姿勢が変化する。供給された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。供給された圧油によって走行右油圧モータ３ａおよび走行左油圧モータ３ｂが回転することで、下部走行体１１が走行する。
【0020】
作業装置１Ａの姿勢は、図４のショベル基準座標系に基づいて定義できる。図４は、図１の油圧ショベルにおける座標系を示す図である。図４のショベル基準座標系は、上部旋回体１２に対して設定される座標系であり、ブームピン９１の中心軸を原点とし、上部旋回体１２における鉛直方向にＺ軸、水平方向にＸ軸が設定される。Ｘ軸に対するブーム８の傾斜角をブーム角α、ブーム８に対するアーム９の傾斜角をアーム角β、アーム９に対するバケット１０の傾斜角をバケット角γとした。水平面（基準面）に対する車体１Ｂ（上部旋回体１２）の傾斜角、すなわち水平面（基準面）とＸ軸とのなす角を車体傾斜角θとした。ブーム角αはブーム角度センサ３０により、アーム角βはアーム角度センサ３１により、バケット角γはバケット角度センサ３２により、車体傾斜角θは車体傾斜角度センサ３３により検出される。ブーム角αは、ブーム８を最大（最高）まで上げたとき（ブームシリンダ５が上げ方向のストロークエンドのとき、つまりブームシリンダ長が最長のとき）に最小となり、ブーム８を最小（最低）まで下げたとき（ブームシリンダ５が下げ方向のストロークエンドのとき、つまりブームシリンダ長が最短のとき）に最大となる。アーム角βは、アームシリンダ長が最短のときに最小となり、アームシリンダ長が最長のときに最大となる。バケット角γは、バケットシリンダ長が最短のとき（図４のとき）に最小となり、バケットシリンダ長が最長のときに最大となる。
【0021】
上部旋回体１２とブーム８とを連結するブームピン９１の中心位置からブーム８とアーム９とを連結するアームピン９２の中心位置までの長さをＬ１、アームピン９２の中心位置からアーム９とバケット１０とを連結するバケットピン９３の中心位置までの長さをＬ２、バケットピン９３の中心位置からバケット１０の先端部（例えば、バケット１０の爪先）までの長さをＬ３とすると、ショベル基準座標におけるバケット１０の先端部の位置（以下、先端位置Ｐｂと記す）は、ＸｂｋをＸ方向位置、ＺｂｋをＺ方向位置として、以下の式（１），（２）で表すことができる。
Ｘｂｋ＝Ｌ１ｃｏｓ（α）＋Ｌ２ｃｏｓ（α＋β）＋Ｌ３ｃｏｓ（α＋β＋γ）…式（１）
Ｚｂｋ＝Ｌ１ｓｉｎ（α）＋Ｌ２ｓｉｎ（α＋β）＋Ｌ３ｓｉｎ（α＋β＋γ）…式（２）
Ｘｂｋ＝Ｌ１ｃｏｓ（α）＋Ｌ２ｃｏｓ（α＋β）＋Ｌ３ｃｏｓ（α＋β＋γ）…式（１）
Ｚｂｋ＝Ｌ１ｓｉｎ（α）＋Ｌ２ｓｉｎ（α＋β）＋Ｌ３ｓｉｎ（α＋β＋γ）…式（２）
【0022】
同様に、ショベル基準座標におけるアームピン９２の中心位置Ｐｐは、ＸｐをＸ方向位置、ＺｐをＺ方向位置として、以下の式（３），（４）で表すことができる。
Ｘｐ＝Ｌ１ｃｏｓ（α）…式（３）
Ｚｐ＝Ｌ１ｓｉｎ（α）…式（４）
Ｘｐ＝Ｌ１ｃｏｓ（α）…式（３）
Ｚｐ＝Ｌ１ｓｉｎ（α）…式（４）
【0023】
また、油圧ショベル１０１は、図４に示すように、上部旋回体１２に一対のＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｔｅｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）アンテナ１４（１４Ａ，１４Ｂ）を備えている。ＧＮＳＳアンテナ１４からの情報に基づき、グローバル座標系における油圧ショベル１０１の車体１Ｂの位置、およびバケット１０の位置を算出することができる。つまり、ＧＮＳＳアンテナ１４は、車体１Ｂの位置を検出する位置センサとして機能する。
【0024】
図５を参照して、マシンガイダンス（Ｍａｃｈｉｎｅ Ｇｕｉｄａｎｃｅ：ＭＧ）およびマシンコントロール（Ｍａｃｈｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＭＣ）を行う制御システム２１について説明する。図５は、油圧ショベル１０１の制御システム２１の構成を示す図である。図５に示すように、制御システム２１は、コントローラ４０と、コントローラ４０に接続されコントローラ４０に信号を出力する姿勢検出装置５０、目標面設定装置５１、ＧＮＳＳアンテナ１４およびオペレータ操作検出装置５２ａと、コントローラ４０に接続されコントローラ４０からの信号に基づいて制御される表示装置５３ａおよび油圧ユニット１６０と、を有する。
【0025】
本制御システム２１では、操作装置４４，４５，４６の少なくとも１つが操作されたときに予め定めた条件に従って作業装置１Ａを動作させるＭＣが実行される。ＭＣにおける油圧アクチュエータ（５，６，７）の制御は、該当する流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃに制御信号（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）を強制的に出力することで行われる。本制御システム２１で実行されるＭＣとしては、操作装置４５でアーム操作をする際に実行される「整地制御（領域制限制御）」と、アーム操作を行わずにブーム下げ操作をする際に実行される「停止制御」」とが含まれる。
【0026】
整地制御（領域制限制御）は、所定の目標面Ｓｔ（図４および図９参照）上またはその上方に作業装置１Ａが位置す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つを制御するＭＣである。整地制御では、アーム操作によってバケット１０の先端部が目標面Ｓｔに沿って移動するように、作業装置１Ａの動作が制御される。具体的には、コントローラ４０は、アーム操作がなされているときに、目標面Ｓｔに垂直な方向のバケット１０の先端部（作業装置１Ａの先端部）の速度ベクトルがゼロになるようにブーム上げ又はブーム下げの微動の指令を行う。なお、整地制御（領域制限制御）は、図示しない制御モード切替スイッチ等によって、整地制御モードが設定され、バケット１０と目標面Ｓｔとの間の距離Ｈ１が予め定められた所定の距離よりも小さくなった場合に行われる。
【0027】
停止制御は、目標面Ｓｔよりも下方にバケット１０の先端部が侵入しないように、ブーム下げ動作を停止するＭＣである。停止制御では、コントローラ４０は、ブーム下げ操作中に、バケット１０の先端部が目標面Ｓｔに接近するにつれブーム下げ動作を徐々に減速させる。
【0028】
なお、本実施形態では、ＭＣ時の作業装置１Ａの制御点を、油圧ショベル１０１のバケット１０の爪先に設定しているが、制御点は作業装置１Ａの先端部分の点であればバケット１０の爪先以外にも変更可能である。例えば、バケット１０の底面やバケットリンク１３の最外部を制御点として設定してもよい。また、目標面Ｓｔから最も距離の近いバケット１０上の点を適宜制御点とする構成を採用してもよい。ＭＣでは、操作装置４４，４５，４６の非操作時に作業装置１Ａの動作をコントローラ４０により制御する「自動制御」と、操作装置４４，４５，４６の操作時にのみ作業装置１Ａの動作をコントローラにより制御する「半自動制御」と、がある。なお、ＭＣは、オペレータ操作にコントローラ４０による制御が介入するため「介入制御」とも呼ばれる。
【0029】
また、本制御システム２１での作業装置１ＡのＭＧとしては、例えば図６に示すように、目標面Ｓｔと作業装置１Ａ（例えば、バケット１０）との位置関係を表示装置５３ａに表示する処理が行われる。
【0030】
図５に示すように、制御システム２１は、姿勢検出装置５０と、目標面設定装置５１と、ＧＮＳＳアンテナ１４と、オペレータ操作検出装置５２ａと、表示装置５３ａと、複数の電磁比例弁（電磁減圧弁）を有する油圧ユニット１６０と、ＭＧおよびＭＣを司るコントローラ（制御装置）４０と、を備えている。
【0031】
姿勢検出装置５０は、ブーム８に取り付けられるブーム角度センサ３０、アーム９に取り付けられるアーム角度センサ３１、バケット１０に取り付けられるバケット角度センサ３２および車体１Ｂに取り付けられる車体傾斜角度センサ３３を有する。これらの角度センサ（３０，３１，３２，３３）は、作業装置１Ａの姿勢に関する情報を取得し、その情報に応じた信号を出力する。すなわち、角度センサ（３０，３１，３２，３３）は、作業装置１Ａの姿勢を検出する姿勢センサとして機能している。例えば、角度センサ３０，３１，３２には、姿勢に関する情報としてブーム角、アーム角およびバケット角を取得し、取得した角度に応じた信号（電圧）を出力するポテンショメータを採用することができる。また、車体傾斜角度センサ３３には、姿勢に関する情報として直交３軸の角速度および加速度を取得し、この情報に基づき傾斜角θを演算し、傾斜角θを表す信号をコントローラ４０に出力するＩＭＵ（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）を採用することができる。なお、傾斜角θの演算は、ＩＭＵの出力信号に基づき、コントローラ４０が行うようにしてもよい。
【0032】
目標面設定装置５１は、目標面Ｓｔに関する情報（１つの目標面または複数の目標面の位置情報、目標面の基準面（水平面）に対する傾斜角度の情報等）をコントローラ４０に入力可能な装置である。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）と接続されている。なお、目標面設定装置５１を介した目標面の入力は、オペレータが手動で行ってもよい。
【0033】
オペレータ操作検出装置５２ａは、オペレータによる操作レバー２２ａ，２２ｂ（操作装置４４，４５，４６）の操作によってパイロットライン１４４，１４５，１４６に生じる操作圧（第１制御信号）を取得する圧力センサ７０ａ，７０ｂ，７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂ（図３参照）を有する。すなわち、オペレータ操作検出装置５２ａは、作業装置１Ａに係る油圧シリンダ５，６，７に対する操作を検出している。
【0034】
図３に示すように、圧力センサ７０ａ，７０ｂは、ブーム８用の操作装置４４のパイロットライン１４４ａ，１４４ｂに設けられ、操作レバー２２ａの操作量としてのパイロット圧（第１制御信号）を検出する操作センサである。圧力センサ７１ａ，７１ｂは、アーム９用のパイロットライン１４５ａ，１４５ｂに設けられ、操作レバー２２ｂの操作量としてのパイロット圧（第１制御信号）を検出する操作センサである。圧力センサ７２ａ，７２ｂは、バケット１０用のパイロットライン１４６ａ，１４６ｂに設けられ、操作レバー２２ａの操作量としてのパイロット圧（第１制御信号）を検出する操作センサである。
【0035】
図６は、表示装置５３ａの表示画面の一例の図である。図６に示すように、表示装置５３ａは、コントローラ４０からの表示制御信号に基づいて、様々な表示画像を表示画面に表示する。表示装置５３ａは、例えば、タッチパネル式の液晶モニタであり、運転室１６内に設置されている。コントローラ４０は、表示装置５３ａの表示画面に目標面Ｓｔと作業装置１Ａ（例えば、バケット１０）の位置関係を表す表示画像を表示させることができる。図に示す例では、目標面Ｓｔおよびバケット１０を表す画像と、目標面Ｓｔからバケット１０の先端部までの距離が目標面距離として表示されている。
【0036】
図３に示すように、作業装置制御用の油圧ユニット１６０は、一次ポート側がポンプライン１７０を介してパイロットポンプ１９に接続されパイロットポンプ１９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４４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の油圧駆動部１５０ａに導くシャトル弁８２ａと、ブーム８用の操作装置４４のパイロットライン１４４ｂに設けられ、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の油圧駆動部１５０ｂに出力する電磁比例弁５４ｂと、を備えている。
【0037】
また、油圧ユニット１６０は、パイロットライン１４５ａに設けられ、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１５ｂの油圧駆動部１５１ａに出力する電磁比例弁５５ａと、パイロットライン１４５ｂに設けられ、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１４５ｂ内のパイロット圧（第１制御信号）を低減して流量制御弁１５ｂの油圧駆動部１５１ｂに出力する電磁比例弁５５ｂと、を備えている。
【0038】
さらに、油圧ユニット１６０は、パイロットライン１４６ａ，１４６ｂに設けられ、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１４６ａ，１４６ｂ内のパイロット圧（第１制御信号）を低減して出力する電磁比例弁５６ａ，５６ｂと、一次ポート側がポンプライン１７０を介してパイロットポンプ１９に接続されパイロットポンプ１９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、バケット１０用の操作装置４６のパイロットライン１４６ａ，１４６ｂと電磁比例弁５６ｃ，５６ｄの二次ポート側に接続され、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１５ｃの油圧駆動部１５２ａ，１５２ｂに導くシャトル弁８３ａ，８３ｂと、を備えている。
【0039】
電磁比例弁５４ｂ，５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂは、非通電時には開度が最大であり、コントローラ４０からの制御信号である電流を増大させるほど開度は小さくなる。一方、電磁比例弁５４ａ，５６ｃ，５６ｄは、非通電時には開度が最小（例えば０（ゼロ））であり、コントローラ４０からの制御信号である電流を増大させるほど開度は大きくなる。このように各電磁比例弁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。
【0040】
上記のように構成される油圧ユニット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４４，４６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実行できる。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４４，４５，４６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。
【0041】
本稿では、流量制御弁１５ａ～１５ｃに対する制御信号のうち、操作装置４４，４５，４６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。そして、流量制御弁１５ａ～１５ｃ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。
【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（本実施形態では、バケット１０の先端部）の速度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～１５ｃ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～１５ｃ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および第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。上記のように第１制御信号と第２制御信号を定義すると、ＭＣは、第２制御信号に基づく流量制御弁１５ａ～１５ｃの制御ということもできる。
【0043】
図５に示すように、コントローラ４０は、入力インターフェース６１と、プロセッサである中央処理装置（ＣＰＵ）６２と、記憶装置であるリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）６３およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）６４と、出力インターフェース６５と、を有している。入力インターフェース６１には、姿勢検出装置５０である角度センサ３０～３３からの信号と、目標面Ｓｔを設定するための装置である目標面設定装置５１からの信号と、ＧＮＳＳアンテナ１４からの信号と、オペレータ操作検出装置５２ａである圧力センサ７０ａ，７０ｂ，７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂからの信号が入力され、ＣＰＵ６２が演算可能なように変換する。ＲＯＭ６３は、後述する処理を含めＭＣおよびＭＧを実行するための制御プログラムと、当該処理の実行に必要な各種情報等が記憶された記憶媒体である。ＣＰＵ６２は、ＲＯＭ６３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６１およびＲＯＭ６３，ＲＡＭ６４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、ＣＰＵ６２での演算結果に応じた出力用の信号を生成し、その信号を油圧ユニット１６０および表示装置５３ａに出力する。油圧ユニット１６０の電磁比例弁にコントローラ４０からの信号（励磁電流）が入力されると、電磁比例弁が信号に基づいて作動する。表示装置５３ａにコントローラ４０からの信号（表示制御信号）が入力されると、表示装置５３ａは信号に基づいて、表示画面に表示画像を表示する。
【0044】
なお、図５に示すコントローラ４０は、記憶装置としてＲＯＭ６３およびＲＡＭ６４という半導体メモリを備えているが、記憶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てもよい。
【0045】
コントローラ４０は、上述したように、図示しない制御モード切替スイッチ等によって、整地制御モードが設定され、バケット１０と目標面Ｓｔとの間の距離Ｈ１が予め定められた所定の距離よりも小さくなると、整地制御（領域制限制御）が実行される。
【0046】
整地制御モードが設定されると、コントローラ４０は、目標面Ｓｔを設定し、ＧＮＳＳアンテナ１４および角度センサ３０～３３からの信号に基づいて、バケット１０から目標面Ｓｔまでの距離であるバケット－目標面間距離Ｈ１を演算し、操作装置４５によりアーム９の操作がなされバケット－目標面間距離Ｈ１が所定の距離Ｙａよりも小さくなった場合に、バケット１０が目標面Ｓｔを越えて地面を掘削しないように、ブーム８を制御するとともにアーム９を減速させる減速制御を実行する。
【0047】
ここで、バケット－目標面間距離Ｈ１が所定の距離Ｙａよりも小さい場合に、一律に、アーム９を減速させる減速制御を実行することとすると、アーム９を減速させる必要がない場合、例えば、作業装置１Ａの姿勢および作業装置１Ａと目標面Ｓｔとの位置関係からバケット１０が目標面に侵入すること（すなわちバケット１０が目標面Ｓｔを越えて地面を掘削してしまうこと）が想定されないような場合においても減速制御が実行され、作業効率が低下するおそれがある。
【0048】
そこで、本実施形態に係るコントローラ４０は、設定された目標面ＳｔとＧＮＳＳアンテナ１４および角度センサ３０～３３からの信号とに基づいて、アーム９の操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔに侵入する可能性があるか否かを判定し、バケット１０が目標面Ｓｔに侵入する可能性がないと判定された場合には、バケット－目標面間距離Ｈ１が所定の距離Ｙａよりも小さい場合であってもアーム９の減速制御を実行しないように構成されている。以下、コントローラ４０の機能について、詳しく説明する。
【0049】
図７はコントローラ４０の機能ブロック図である。コントローラ４０は、記憶装置に記憶されているプログラムを実行することにより、操作量演算部４３ａ、姿勢演算部４３ｂ、目標面設定部４３ｃ、目標速度演算部４３ｄ、目標パイロット圧演算部４３ｅ、介入解除演算部４３ｆ、バルブ指令演算部４３ｇ、および表示制御部４３ｈとして機能する。目標パイロット圧演算部４３ｅ、介入解除演算部４３ｆおよびバルブ指令演算部４３ｇは、油圧ユニット１６０の電磁比例弁を制御することにより、アクチュエータである油圧シリンダ（５，６，７）を制御するアクチュエータ制御部８１として機能する。
【0050】
操作量演算部４３ａは、オペレータ操作検出装置５２ａからの信号（すなわち、圧力センサ７０，７１，７２の検出値を表す信号）に基づいて、操作装置４４，４５，４６（操作レバー２２ａ，２２ｂ）の操作量を算出する。圧力センサ７０ａの検出値からはブーム８を上げ動作させるための操作であるブーム上げ操作の操作量、圧力センサ７０ｂの検出値からはブーム８を下げ動作させるための操作であるブーム下げ操作の操作量、圧力センサ７１ａの検出値からはアーム９をクラウド動作させるための操作であるアームクラウド（アーム引き）操作の操作量、圧力センサ７１ｂの検出値からはアーム９をダンプ動作させるための操作であるアームダンプ（アーム押し）操作の操作量が算出される。このように圧力センサ７０，７１，７２の検出値から変換された操作量は、目標速度演算部４３ｄに出力される。また、図７での図示は省略しているが、操作量演算部４３ａは圧力センサ７２の検出値からバケットクラウド／ダンプの操作量も演算しており、その演算結果は目標速度演算部４３ｄに出力される。
【0051】
なお、操作量の算出方法は、圧力センサ７０，７１，７２の検出結果に基づき、操作量を算出する場合に限定されない。例えば各操作装置４４，４５，４６の操作レバー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）を操作センサとして設け、この位置センサの検出結果に基づいて、当該操作レバーの操作量を算出してもよい。
【0052】
目標面設定部４３ｃは、目標面設定装置５１からの情報に基づき目標面Ｓｔを設定する。すなわち、目標面設定部４３ｃは、目標面設定装置５１からの情報に基づき目標面Ｓｔの位置情報を演算し、これをＲＡＭ６４内に記憶する。本実施形態では、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（作業装置の動作平面）で切断した断面形状を目標面Ｓｔ（２次元の目標面）として利用する。
【0053】
図７に示すように、姿勢演算部４３ｂは、姿勢検出装置５０からの信号（角度に関する情報）および記憶装置に記憶されている作業装置１Ａの幾何学情報（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）に基づき、ローカル座標系（ショベル基準座標）における作業装置１Ａの姿勢と、バケット１０の先端位置Ｐｂ（Ｘｂｋ，Ｚｂｋ）と、アームピン９２の中心位置Ｐｐ（Ｘｐ，Ｚｐ）を演算する。既述のとおり、バケット１０の先端位置Ｐｂ（Ｘｂｋ，Ｚｂｋ）は、式（１）および式（２）により演算できる。また、アームピン９２の中心位置Ｐｐ（Ｘｐ，Ｚｐ）は、式（３）および式（４）により演算できる。なお、グローバル座標系における作業装置１Ａの姿勢と、バケット１０の先端の位置が必要な場合には、姿勢演算部４３ｂは、ＧＮＳＳアンテナ１４の信号から車体１Ｂを構成する上部旋回体１２のグローバル座標系における位置と姿勢を算出してローカル座標をグローバル座標に変換する。
【0054】
さらに、姿勢演算部４３ｂは、目標面設定部４３ｃによって設定された目標面Ｓｔと、ＧＮＳＳアンテナ１４からの信号（車体１Ｂの位置に関する情報）と、姿勢検出装置５０からの信号（角度に関する情報）と、記憶装置に記憶されている作業装置１Ａの幾何学情報（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）と、に基づき、目標面Ｓｔと作業装置１Ａとの位置関係を表す各種データ（Ｈ１，Ｈ２，Ｄｐｂ，φ）を演算する。以下、これらの演算について、図８を参照して詳しく説明する。図８は、作業装置１Ａと目標面Ｓｔとの位置関係を表す各種データ（Ｈ１，Ｈ２，Ｄｐｂ，φ）について示す図である。
【0055】
図８に示すように、姿勢演算部４３ｂは、設定された目標面Ｓｔと、ＧＮＳＳアンテナ１４および姿勢検出装置５０からの信号と、記憶装置に記憶されている作業装置１Ａの幾何学情報と、に基づいて、バケット１０の先端位置Ｐｂ（Ｘｂｋ，Ｚｂｋ）から目標面Ｓｔまでの最短距離をバケット－目標面間距離Ｈ１として演算する。本実施形態では、複数の目標面Ｓｔが連なって設定される。姿勢演算部４３ｂは、全ての目標面Ｓｔに対してバケット－目標面間距離Ｈ１を演算し、この演算結果からバケット１０の先端部との距離が最も短い目標面、すなわちバケット１０の先端部に最も近い目標面を、最近接目標面として設定する。なお、姿勢演算部４３ｂは、作業装置１Ａの最大作業範囲を演算し、設定された複数の目標面Ｓｔのうち、最大作業範囲内に存在する目標面に対してのみ、バケット－目標面間距離Ｈ１を演算し、最近接目標面を設定してもよい。姿勢演算部４３ｂは、バケット１０の先端位置Ｐｂから目標面Ｓｔに垂線が下ろせる場合には、その垂線の長さをバケット－目標面間距離Ｈ１として設定する。姿勢演算部４３ｂは、バケット１０の先端位置Ｐｂから目標面Ｓｔに垂線が下ろせない場合には、バケット１０の先端位置Ｐｂと目標面Ｓｔの両端位置とを結ぶ線分の長さのうち短い方をバケット－目標面間距離Ｈ１として設定する。
【0056】
以下、各目標面を区別するために符号ｎを用いて、複数の目標面Ｓｔ（ｎ）について説明する。上記最近接目標面Ｓｔは、Ｓｔ（０）（すなわちＳｔ（ｎ），ｎ＝０）と記す。また、車体１Ｂから見て最近接目標面Ｓｔ（０）よりも奥側にある目標面を奥側目標面Ｓｔ（ｎ）とも記し、ｎは、最近接目標面Ｓｔ（０）に近いものから遠くなるにしたがって順番に１ずつ大きくなる１以上の正の整数である。つまり、最近接目標面Ｓｔ（０）に最も近い奥側の目標面は奥側目標面Ｓｔ（１）であり、次に近い奥側の目標面は奥側目標面Ｓｔ（２）である。一方、車体１Ｂから見て最近接目標面Ｓｔ（０）よりも手前側にある目標面を手前側目標面Ｓｔ（ｎ）とも記し、ｎは、最近接目標面Ｓｔ（０）に近いものから遠くなるにしたがって順番に１ずつ小さくなる－１以下の負の整数である。つまり、最近接目標面Ｓｔ（０）に最も近い手前側の目標面は手前側目標面Ｓｔ（－１）であり、次に近い手前側の目標面は手前側目標面Ｓｔ（－２）である。
【0057】
図８に示す例では、バケット１０の先端位置Ｐｂから最近接目標面Ｓｔ（０）までの最短距離Ｈ１（０）は、バケット１０の先端位置Ｐｂから最近接目標面Ｓｔ（０）へ下ろされた垂線の長さに相当する。バケット１０の先端位置Ｐｂから奥側目標面Ｓｔ（１）までの最短距離Ｈ１（１）は、バケット１０の先端位置Ｐｂと奥側目標面Ｓｔ（１）の手前側端点とを結ぶ線分の長さに相当する。バケット１０の先端位置Ｐｂから手前側目標面Ｓｔ（－１）までの最短距離Ｈ１（－１）は、バケット１０の先端位置Ｐｂと手前側目標面Ｓｔ（－１）の奥側端点とを結ぶ線分の長さに相当する。
【0058】
姿勢演算部４３ｂは、設定された目標面Ｓｔと、ＧＮＳＳアンテナ１４および姿勢検出装置５０からの信号と、記憶装置に記憶されている作業装置１Ａの幾何学情報と、に基づいて、アームピン９２の中心位置Ｐｐ（Ｘｐ，Ｚｐ）から目標面Ｓｔ（ｎ）までの最短距離であるピン－目標面間距離Ｈ２（ｎ）を演算する。姿勢演算部４３ｂは、アームピン９２の中心位置Ｐｐから目標面Ｓｔ（ｎ）に垂線が下ろせる場合には、その垂線の長さをピン－目標面間距離Ｈ２（ｎ）として演算する。姿勢演算部４３ｂは、アームピン９２の中心位置Ｐｐから目標面Ｓｔ（ｎ）に垂線が下ろせない場合には、アームピン９２の中心位置Ｐｐと目標面Ｓｔ（ｎ）の両端位置とを結ぶ線分の長さのうち短い方をピン－目標面間距離Ｈ２（ｎ）として演算する。
【0059】
図８に示す例では、アームピン９２の中心位置Ｐｐから最近接目標面Ｓｔ（０）までの最短距離Ｈ２（０）は、アームピン９２の中心位置Ｐｐから最近接目標面Ｓｔ（０）へ下ろされた垂線の長さに相当する。アームピン９２の中心位置Ｐｐから奥側目標面Ｓｔ（１）までの最短距離Ｈ２（１）は、アームピン９２の中心位置Ｐｐと奥側目標面Ｓｔ（１）の手前側端点とを結ぶ線分の長さに相当する。アームピン９２の中心位置Ｐｐから手前側目標面Ｓｔ（－１）までの最短距離Ｈ２（－１）は、アームピン９２の中心位置Ｐｂから手前側目標面Ｓｔ（－１）へ下ろされた垂線の長さに相当する。
【0060】
姿勢演算部４３ｂは、姿勢検出装置５０からの信号と、記憶装置に記憶されている作業装置１Ａの幾何学情報と、に基づいて、アームピン９２の中心位置Ｐｐ（Ｘｐ，Ｚｐ）からバケット１０の先端位置Ｐｂ（Ｘｂｋ，Ｚｂｋ）までの最短距離（直線距離）をピン－バケット間距離Ｄｐｂとして演算する。ピン－バケット間距離Ｄｐｂは、中心位置Ｐｐと先端位置Ｐｂとを結ぶ線分Ｌｐｂの長さに相当する。
【0061】
姿勢演算部４３ｂは、設定された目標面Ｓｔと、ＧＮＳＳアンテナ１４および姿勢検出装置５０からの信号と、記憶装置に記憶されている作業装置１Ａの幾何学情報と、に基づいて、アームピン９２の中心位置Ｐｐ（Ｘｐ，Ｚｐ）とバケット１０の先端位置Ｐｂ（Ｘｂｋ，Ｚｂｋ）とを結ぶ線分Ｌｐｂと、その線分Ｌｐｂと目標面Ｓｔ（ｎ）とのなす角度φ（ｎ）と、を演算する。以下、線分Ｌｐｂと目標面Ｓｔ（ｎ）とのなす角度を、単に角度φ（ｎ）とも記す。なお、本実施形態において、角度φ（ｎ）は、図示するように線分Ｌｐｂと平行な直線Ｌｐを目標面Ｓｔ（ｎ）上に位置させたとき、その直線Ｌｐとその直線Ｌｐよりも車体１Ｂ側の目標面Ｓｔ（ｎ）とのなす角度のことを指す。
【0062】
図７に示すように、表示制御部４３ｈは、目標面設定部４３ｃで設定された目標面Ｓｔと、姿勢演算部４３ｂで演算されたバケット１０の先端部との位置関係を表す表示画像（図６参照）を表示装置５３ａに表示する処理を実行する。
【0063】
目標速度演算部４３ｄは、姿勢演算部４３ｂでの演算結果および操作量演算部４３ａでの演算結果に基づいて、各油圧シリンダ５，６，７の目標速度を演算する。目標速度演算部４３ｄは、整地制御（領域制限制御）において、作業装置１Ａによって目標面Ｓｔの下側を掘削してしまわないように、各油圧シリンダ５，６，７の目標速度を演算する。以下、図９を参照して、詳しく説明する。図９は、バケット１０の先端が補正後の目標速度ベクトルＶｃａの通りに制御されたときの、バケット１０の先端の軌跡の一例を示す図である。ここでの説明では、図９に示すように、Ｘｔ軸およびＹｔ軸を設定する。Ｘｔ軸は、目標面Ｓｔに平行な軸であり、Ｙｔ軸は、目標面Ｓｔに直交する軸である。
【0064】
目標速度演算部４３ｄは、操作量演算部４３ａによって演算された操作装置４４，４５，４６の操作量に基づいて、各油圧シリンダ５，６，７の目標速度（一次目標速度）を演算する。次に、目標速度演算部４３ｄは、各油圧シリンダ５，６，７の目標速度（一次目標速度）と、姿勢演算部４３ｂで演算されたバケット１０の先端位置Ｐｐと、ＲＯＭ６３に記憶してある作業装置１Ａの各部寸法（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３等）とに基づいて、図９に示すバケット１０の先端部の目標速度ベクトルＶｃを演算する。バケット１０の先端部と最近接目標面Ｓｔ（０）との距離（目標面距離）Ｈ１が０（ゼロ）に近づくにつれて、バケット１０の先端部の目標速度ベクトルＶｃにおける目標面Ｓｔに垂直な成分Ｖｃｙ（Ｙｔ軸方向の速度成分）が０（ゼロ）に近づくように油圧シリンダ５，６，７のうち必要な油圧シリンダの一次目標速度を補正して、二次目標速度を演算することにより、バケット１０の先端部の速度ベクトルをＶｃａに変換する制御（方向変換制御）を行う。目標面距離Ｈ１が０（ゼロ）のときの目標速度ベクトルＶｃａは目標面Ｓｔに平行な成分Ｖｃｘ（Ｘｔ軸方向の速度成分）のみになる。これにより目標面Ｓｔ上またはその上方にバケット１０の先端部（制御点）が位置するように保持される。
【0065】
方向変換制御では、例えば、図９に示すように、操作装置４５によってアームクラウドの操作が単独で行われたときには、アームシリンダ６を伸長させるとともに、ブームシリンダ５を伸長させることにより、速度ベクトルＶｃをＶｃａに変換させる。ここで、アームクラウドの操作量（例えば、最大操作量）に応じた速度（例えば、最大速度）でアームシリンダ６が駆動すると、ブームシリンダ５の伸長動作が間に合わず、バケット１０の先端部が目標面Ｓｔを越えて目標面Ｓｔの下方まで地山を掘削してしまうおそれがある。このため、本実施形態では、目標速度演算部４３ｄは、オペレータのアーム９の操作量に基づいて演算される一次目標速度を補正して、一次目標速度よりも低い二次目標速度をアームシリンダ６の目標速度として設定する。
【0066】
なお、方向変換制御は、ブーム上げ又はブーム下げとアームクラウドとの組み合わせにより実行される場合、および、ブーム上げ又はブーム下げとアームダンプとの組み合わせにより実行される場合がある。いずれの場合においても、目標速度ベクトルＶｃが掘削目標面Ｓｔに接近する下向き成分（Ｖｃｙ＜０）を含むとき、目標速度演算部４３ｄは、その下向き成分を打ち消すブーム上げ方向のブームシリンダ５の目標速度を演算する。反対に目標速度ベクトルＶｃが掘削目標面Ｓｔから離れる上向き成分（Ｖｃｙ＞０）を含むとき、目標速度演算部４３ｄは、その上向き成分を打ち消すブーム下げ方向のブームシリンダ５の目標速度を演算する。
【0067】
なお、図示しない制御モード切替スイッチにより、整地制御（領域制限制御）が行われないモードが設定されている場合、目標速度演算部４３ｄは、操作装置４４～４６の操作に応じた各油圧シリンダ５～７の目標速度を出力する。
【0068】
図７に示すように、目標パイロット圧演算部４３ｅは、目標速度演算部４３ｄで演算された各シリンダ５，６，７の目標速度に基づいて、各油圧シリンダ５，６，７の流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃへの目標パイロット圧を演算する。
【0069】
ここで、アームシリンダ６の動作を制御する流量制御弁１５ｂに対する目標パイロット圧とは、例えば、アーム９の操作装置４５の操作レバー２２ｂが最大に操作されたときに操作装置４５から出力されるパイロット圧（第１制御信号）を減圧することにより生成するパイロット圧（第２制御信号）の目標値に相当する。
【0070】
このため、目標速度演算部４３ｄによって、オペレータのアーム９の操作量（最大操作量）に基づいて演算される一次目標速度よりも低い二次目標速度が設定されていると、目標パイロット圧演算部４３ｅは、操作装置４５から出力されるパイロット圧よりも低い目標パイロット圧を設定する。その結果、後述するバルブ指令演算部４３ｇからの制御信号によって電磁比例弁５５が動作し、電磁比例弁５５によって操作装置４５から出力されるパイロット圧（第１制御信号）が減圧されてパイロット圧（第２制御信号）が生成される。これにより、操作装置４５に対するオペレータの操作量（例えば、最大操作量）に応じた速度よりも低い速度でアーム９が動作することになる。つまり、本実施形態に係るコントローラ４０では、所定の条件が成立した場合に、オペレータの操作に介入して、アーム９を減速させる減速制御が実行可能である。
【0071】
介入解除演算部４３ｆは、アーム９の減速制御をオペレータの操作に介入して実行するか否かを決定する。換言すれば、介入解除演算部４３ｆは、アーム９の操作装置４５に対するオペレータの操作に介入して行われるアーム９の減速制御を解除するか否かを決定する。介入解除演算部４３ｆは、操作量演算部４３ａでの演算結果、姿勢演算部４３ｂでの演算結果、および目標面設定部４３ｃで設定された目標面Ｓｔに基づいて、オペレータの操作への介入（アーム９の減速制御）を解除する条件（以下、介入解除条件と記す）が成立しているか否かを判定する。
【0072】
介入解除条件が成立していない場合、介入解除演算部４３ｆは、アーム９の減速制御を解除しないと決定する。この場合、介入解除演算部４３ｆは、目標パイロット圧演算部４３ｅで演算された目標パイロット圧（流量制御弁１５ｂへの目標パイロット圧）をバルブ指令演算部４３ｇにそのまま出力する。一方、介入解除条件が成立している場合、介入解除演算部４３ｆは、目標パイロット圧演算部４３ｅで演算された目標パイロット圧（流量制御弁１５ｂへの目標パイロット圧）を最大圧力Ｐｍａｘに補正してバルブ指令演算部４３ｇに出力する。
【0073】
アームシリンダ６の流量制御弁１５ｂへの目標パイロット圧に最大圧力Ｐｍａｘが設定されると、後述するバルブ指令演算部４３ｇからの制御信号によって電磁比例弁５５が全開の状態となる。つまり、アーム９の操作装置４５の操作レバー２２ｂが最大に操作されたときには、操作装置４５から出力されるパイロット圧（最大圧力Ｐｍａｘ）が減圧されることなく、そのまま流量制御弁１５ｂに作用する。これにより、操作装置４５に対するオペレータの操作量（例えば、最大操作量）に応じた速度でアーム９が動作することになる。
【0074】
なお、介入解除演算部４３ｆは、目標パイロット圧演算部４３ｅで演算された、流量制御弁１５ａ，１５ｃへの目標パイロット圧については、介入解除条件の成立要否にかかわらず、そのままバルブ指令演算部４３ｇに出力する。
【0075】
本実施形態において、介入解除条件は、以下の（条件１）および（条件２）のいずれかが満たされると成立し、（条件１）および（条件２）の双方が満たされていない場合には成立しない。
（条件１）バケット－目標面間距離Ｈ１が所定の距離Ｙａ以上である。
（条件２）アーム９の操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔに侵入する可能性がない。
（条件１）バケット－目標面間距離Ｈ１が所定の距離Ｙａ以上である。
（条件２）アーム９の操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔに侵入する可能性がない。
【0076】
－条件１について－
整地制御において、アーム９の減速制御は、バケット１０の先端部と目標面Ｓｔとの距離が近い場合にのみ行い、バケット１０の先端部と目標面Ｓｔとの距離がある程度離れている場合には、アーム９の減速制御を行わないようにすることが好ましい。これにより、整地制御において、作業装置１Ａの作業効率を向上することができる。
整地制御において、アーム９の減速制御は、バケット１０の先端部と目標面Ｓｔとの距離が近い場合にのみ行い、バケット１０の先端部と目標面Ｓｔとの距離がある程度離れている場合には、アーム９の減速制御を行わないようにすることが好ましい。これにより、整地制御において、作業装置１Ａの作業効率を向上することができる。
【0077】
本実施形態では、介入解除演算部４３ｆは、バケット－目標面間距離Ｈ１が所定の距離Ｙａ未満である場合には介入解除条件は成立していないと判定し、バケット－目標面間距離Ｈ１が所定の距離Ｙａ以上である場合には介入解除条件が成立していると判定する。所定の距離Ｙａは、バケット１０の先端部が目標面Ｓｔの近くに位置しているか否かを判定するための閾値であり、予めコントローラ４０の記憶装置に記憶されている。なお、本実施形態では、アームクラウド操作がなされたときに用いられる閾値ＹａとしてＹａ１が記憶装置に記憶され、アームダンプ操作がなされたときに用いられる閾値Ｙａとして閾値Ｙａ２が記憶装置に記憶されている。閾値Ｙａ１および閾値Ｙａ２は、互いに同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。
【0078】
－条件２について－
整地制御において、バケット－目標面間距離Ｈ１が所定の距離Ｙａよりも小さい場合であっても、アーム９の操作によって、バケット１０が目標面Ｓｔに侵入する可能性がないと判定される場合には、アーム９の減速制御を行わないようにすることが好ましい。これにより、整地制御において、作業装置１Ａの作業効率を向上することができる。そこで、本実施形態では、介入解除演算部４３ｆは、作業装置１Ａの姿勢が、アーム９の操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔに侵入する姿勢（以下、侵入姿勢と記す）であるか否かを判定する。作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢でないと判定された場合、介入解除演算部４３ｆは、アーム９の操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔに侵入する可能性がないものと判定する。作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢であると判定された場合、介入解除演算部４３ｆは、アーム９の操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔに侵入する可能性があるものと判定する。
整地制御において、バケット－目標面間距離Ｈ１が所定の距離Ｙａよりも小さい場合であっても、アーム９の操作によって、バケット１０が目標面Ｓｔに侵入する可能性がないと判定される場合には、アーム９の減速制御を行わないようにすることが好ましい。これにより、整地制御において、作業装置１Ａの作業効率を向上することができる。そこで、本実施形態では、介入解除演算部４３ｆは、作業装置１Ａの姿勢が、アーム９の操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔに侵入する姿勢（以下、侵入姿勢と記す）であるか否かを判定する。作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢でないと判定された場合、介入解除演算部４３ｆは、アーム９の操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔに侵入する可能性がないものと判定する。作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢であると判定された場合、介入解除演算部４３ｆは、アーム９の操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔに侵入する可能性があるものと判定する。
【0079】
－第１の侵入姿勢判定処理（第１のバケット侵入判定処理）－
本実施形態では、介入解除演算部４３ｆは、姿勢演算部４３ｂで演算されたピン－バケット間距離Ｄｐｂおよびピン－目標面間距離Ｈ２に基づいて、作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢であるか否かを判定する処理（第１の侵入姿勢判定処理）を実行する。第１の侵入姿勢判定処理は、アーム９の操作がなされたときにバケット１０の先端部の移動軌跡上に目標面Ｓｔが存在するか否かを判別することにより、バケット１０が目標面Ｓｔに侵入する可能性があるか否かを判定する処理（第１のバケット侵入判定処理）に相当する。
本実施形態では、介入解除演算部４３ｆは、姿勢演算部４３ｂで演算されたピン－バケット間距離Ｄｐｂおよびピン－目標面間距離Ｈ２に基づいて、作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢であるか否かを判定する処理（第１の侵入姿勢判定処理）を実行する。第１の侵入姿勢判定処理は、アーム９の操作がなされたときにバケット１０の先端部の移動軌跡上に目標面Ｓｔが存在するか否かを判別することにより、バケット１０が目標面Ｓｔに侵入する可能性があるか否かを判定する処理（第１のバケット侵入判定処理）に相当する。
【0080】
本実施形態では、例えば、整地制御において、アームクラウド操作がなされると、電磁比例弁５４ａにおいてパイロット圧（第２制御信号）が生成され、ブーム上げ動作が行われる。一方、オペレータが操作を行わない限り、ブーム下げ動作が行われることはない。したがって、オペレータによりブーム下げ操作がなされないことを前提とすれば、ピン－目標面間距離Ｈ２がピン－バケット間距離Ｄｐｂ以上であれば、アーム９の操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔに侵入する可能性はないものと判定することができ、そのときの作業装置１Ａの姿勢は侵入姿勢でないといえる。
【0081】
そこで、本実施形態に係る介入解除演算部４３ｆは、ピン－目標面間距離Ｈ２がピン－バケット間距離Ｄｐｂ以上である場合には、作業装置１Ａの姿勢は侵入姿勢でないと判定し、ピン－目標面間距離Ｈ２がピン－バケット間距離Ｄｐｂ未満の場合には、作業装置１Ａの姿勢は侵入姿勢であると判定する。
【0082】
－第２の侵入姿勢判定処理（第２のバケット侵入判定処理）－
さらに、介入解除演算部４３ｆは、姿勢演算部４３ｂで演算された角度φに基づいて、作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢であるか否かを判定する処理（第２の侵入姿勢判定処理）を実行する。第２の侵入姿勢判定処理は、アーム９の操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔに対して接近する方向に移動するのか、遠ざかる方向に移動するのかを判別することにより、バケット１０が目標面Ｓｔに侵入する可能性があるか否かを判定する処理（第２のバケット侵入判定処理）に相当する。
さらに、介入解除演算部４３ｆは、姿勢演算部４３ｂで演算された角度φに基づいて、作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢であるか否かを判定する処理（第２の侵入姿勢判定処理）を実行する。第２の侵入姿勢判定処理は、アーム９の操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔに対して接近する方向に移動するのか、遠ざかる方向に移動するのかを判別することにより、バケット１０が目標面Ｓｔに侵入する可能性があるか否かを判定する処理（第２のバケット侵入判定処理）に相当する。
【0083】
角度φが９０°よりも大きい場合にアームクラウド操作がなされると、バケット１０の進行方向（車体１Ｂから見て手前側に向かう方向）に存在する目標面Ｓｔに対して、バケット１０の先端部が遠ざかる方向に移動する。このため、アーム９の操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔに侵入する可能性がないものと判定することができ、そのときの作業装置１Ａの姿勢は侵入姿勢でないといえる。角度φが９０°よりも小さい場合にアームクラウド操作がなされると、バケット１０の進行方向（車体１Ｂから見て手前側に向かう方向）に存在する目標面Ｓｔに対して、バケット１０の先端部が接近する方向に移動する。このため、アーム９の操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔに侵入する可能性があるものと判定することができ、そのときの作業装置１Ａの姿勢は侵入姿勢であるといえる。
【0084】
角度φが９０°よりも大きい場合にアームダンプ操作がなされると、バケット１０の進行方向（車体１Ｂから見て奥側に向かう方向）に存在する目標面Ｓｔに対して、バケット１０の先端部が接近する方向に移動する。このため、アーム９の操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔに侵入する可能性があるものと判定することができ、そのときの作業装置１Ａの姿勢は侵入姿勢であるといえる。角度φが９０°よりも小さい場合にアームダンプ操作がなされると、バケット１０の進行方向（車体１Ｂから見て奥側に向かう方向）に存在する目標面Ｓｔに対して、バケット１０の先端部が遠ざかる方向に移動する。このため、アーム９の操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔに侵入する可能性がないものと判定することができ、そのときの作業装置１Ａの姿勢は侵入姿勢でないといえる。
【0085】
そこで、本実施形態に係る介入解除演算部４３ｆは、角度φが９０°以上である場合には、作業装置１Ａの姿勢は、アームクラウド操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔに侵入する侵入姿勢でないと判定する。また、介入解除演算部４３ｆは、角度φが９０°未満である場合には、作業装置１Ａの姿勢はアームクラウド操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔに侵入する侵入姿勢であると判定する。さらに、介入解除演算部４３ｆは、角度φが９０°未満である場合には、作業装置１Ａの姿勢は、アームダンプ操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔに侵入する侵入姿勢でないと判定する。また、介入解除演算部４３ｆは、角度φが９０°以上である場合には、作業装置１Ａの姿勢はアームダンプ操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔに侵入する侵入姿勢であると判定する。
【0086】
なお、第２の侵入姿勢判定処理は、第１の侵入姿勢判定処理と同様、ブーム８の下げ操作とアーム９の操作の複合操作がなされていないことを前提としている。このため、介入解除演算部４３ｆは、ブーム８の下げ操作とアーム９の操作の複合操作がなされているときには、作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢でない場合であっても、バケット１０が目標面Ｓｔに侵入する可能性があるものと判定することが好ましい。すなわち、介入解除演算部４３ｆは、（条件２）は満たされていないと判定することが好ましい。
【0087】
つまり、本実施形態において、（条件２）は、次の（ａ１）または（ｂ１）が満たされたときに成立し、（ａ１）および（ｂ１）の双方が満たされていないときには成立しない。
（ａ１）ブーム８の下げ操作とアーム９の操作の複合操作がなされていない、かつ、第１の侵入姿勢判定処理において、作業装置１Ａの姿勢は侵入姿勢でないと判定される。
（ｂ１）ブーム８の下げ操作とアーム９の操作の複合操作がなされていない、かつ、第２の侵入姿勢判定処理において、作業装置１Ａの姿勢は侵入姿勢でないと判定される。
（ａ１）ブーム８の下げ操作とアーム９の操作の複合操作がなされていない、かつ、第１の侵入姿勢判定処理において、作業装置１Ａの姿勢は侵入姿勢でないと判定される。
（ｂ１）ブーム８の下げ操作とアーム９の操作の複合操作がなされていない、かつ、第２の侵入姿勢判定処理において、作業装置１Ａの姿勢は侵入姿勢でないと判定される。
【0088】
なお、制御モード切替スイッチにより整地制御モードが設定された場合、ＭＧによって、表示装置５３ａにブーム下げ操作を行わずにアーム操作のみを行うように指示する画像を表示したり、ブーム下げ操作を無効にしたりする構成とすれば、ブーム下げ操作とアーム操作の複合操作がなされているか否かにかかわらず、作業姿勢が侵入姿勢であるか否かによって、条件（２）の成立要否を判定してもよい。
【0089】
つまり、この場合には、（条件２）は、次の（ａ２）または（ｂ２）が満たされたときに成立し、（ａ２）および（ｂ２）の双方が満たされていないときには成立しない。
（ａ２）第１の侵入姿勢判定処理において、作業装置１Ａの姿勢は侵入姿勢でないと判定される。
（ｂ２）第２の侵入姿勢判定処理において、作業装置１Ａの姿勢は侵入姿勢でないと判定される。
（ａ２）第１の侵入姿勢判定処理において、作業装置１Ａの姿勢は侵入姿勢でないと判定される。
（ｂ２）第２の侵入姿勢判定処理において、作業装置１Ａの姿勢は侵入姿勢でないと判定される。
【0090】
バルブ指令演算部４３ｇは、介入解除演算部４３ｆから出力された目標パイロット圧を各流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃに作用させるために、電磁比例弁５４，５５，５６に出力する電気信号を演算し、演算した電気信号（励磁電流）を電磁比例弁５４，５５，５６に出力する。バルブ指令演算部４３ｇから出力された電気信号（励磁電流）によって、電磁比例弁５４，５５，５６のソレノイドが励磁されることにより、電磁比例弁５４，５５，５６が作動し、流量制御弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃに作用するパイロット圧が、介入解除演算部４３ｆで設定された目標パイロット圧に制御される。
【0091】
したがって、整地制御モードが設定されている状態でアーム９の操作（フル操作）がなされているときであって、介入解除条件が成立していない場合には、電磁比例弁５５によって第１制御信号としてのパイロット圧が減圧され、第２制御信号としてのパイロット圧が生成される制御、すなわちアーム９がオペレータの操作に応じた速度よりも低い速度で制御される減速制御が実行されることになる。別の言い方をすれば、整地制御モードが設定されている場合において、オペレータが操作レバー２２ｂを最大に操作してアーム９を動作させることにより、バケット－目標面間距離Ｈ１が予め定められた所定の距離Ｙａよりも大きい状態から小さい状態になると、（条件２）が成立していない場合には、アーム９の速度が減速するように制御されることになる。一方、整地制御が行われている場合であって、介入解除条件が成立している場合には、電磁比例弁５５が開放状態（本実施形態では全開状態）とされ、アーム９がオペレータの操作に応じた速度で制御されることになる。すなわちアーム９の減速制御は実行されず、減速制御が解除された状態となる。
【0092】
さらに、本実施形態では、介入解除条件の成立要否の判定処理を最近接目標面Ｓｔに対してのみ行うのではなく、アーム９の操作がなされたときのバケット１０の進行方向に存在する目標面Ｓｔに対して行う。以下、図１０および図１１のフローチャートを参照して、姿勢演算部４３ｂおよび介入解除演算部４３ｆとしてのコントローラ４０によって行われる演算処理について詳しく説明する。
【0093】
図１０は、コントローラ４０により実行されるアームクラウド用の介入解除フラグＦｃ（ｎ）の設定処理の内容について示すフローチャートである。図１１は、コントローラ４０により実行されるアームダンプ用の介入解除フラグＦｄ（ｎ）の設定処理の内容について示すフローチャートである。図１０および図１１に示すフローチャートの処理は、図示しない制御モード切替スイッチ等によって、整地制御モードが設定されることにより開始され、図示しない初期設定が行われた後、所定の制御周期で繰り返し実行される。
【0094】
図１０に示すように、ステップＳ１０５において、介入解除演算部４３ｆは、作業装置１Ａの最大作業範囲を演算する。また、ステップＳ１０５において、介入解除演算部４３ｆは、最大作業範囲内に存在し、かつ、アームクラウド操作がなされたときにバケット１０の進行方向に存在する目標面である最近接目標面Ｓｔ（０）および手前側目標面Ｓｔ（ｎ），（ｎ＜０）を演算対象として設定し、ステップＳ１１０へ進む。演算対象として設定された目標面Ｓｔ（ｎ）のうち、最も手前側に位置する目標面Ｓｔ（ｎ）に付される符号ｎをｍ（ｍ＜０）とすると、演算対象となる目標面Ｓｔ（ｎ）に付される符号ｎ＝ｍ，ｍ＋１，・・・－１，０となる。図８に示す例では、目標面Ｓｔ（ｎ），（ｎ＝－３，－２，－１，０）が演算対象として設定される。なお、最大作業範囲とは、バケット１０の先端部が届く最大の範囲であり、ブーム８、アーム９、およびバケット１０を直線状に伸ばした最大作業半径Ｒおよび作業装置１Ａを構成する各部材の回動範囲等によって演算される。最大作業半径Ｒおよび作業装置１Ａを構成する各部材の回動範囲は、予め、コントローラ４０の記憶装置に記憶されている。
【0095】
作業範囲内の目標面Ｓｔ（ｎ）を演算対象に設定する処理（Ｓ１０５）が完了すると、コントローラ４０は、ステップＳ１２０からステップＳ１７０またはステップＳ１８０までの一連の処理を繰り返し行うループ処理を実行する（ステップＳ１１０，Ｓ１９０）。ステップＳ１１０はループの開始を表し、ステップＳ１９０はループの終了を表す。このループ処理（ステップＳ１１０，Ｓ１９０）は、演算対象とされた目標面Ｓｔ（ｎ），（ｎ＝ｍ～０）の全てに対して、介入解除フラグＦｃ（ｎ）が設定されると終了し、ループ処理が終了すると、ステップＳ１９５へ進む。
【0096】
ステップＳ１２０において、介入解除演算部４３ｆは、操作量演算部４３ａでの演算結果に基づいて、アームクラウド操作がなされているか否かを判定する。介入解除演算部４３ｆは、操作量演算部４３ａで演算されたアームクラウドの操作量Ａｃが閾値Ａｃ０以上である場合、アームクラウド操作がなされていると判定し、ステップＳ１３０へ進む。介入解除演算部４３ｆは、操作量演算部４３ａで演算されたアームクラウド操作量Ａｃが閾値Ａｃ０未満である場合、アームクラウド操作がなされていないと判定し、ステップＳ１３５へ進む。閾値Ａｃ０は、アームクラウド操作がなされているか否かを判定するための閾値であり、予め、コントローラ４０の記憶装置に記憶されている。
【0097】
ステップＳ１３０において、介入解除演算部４３ｆは、操作量演算部４３ａでの演算結果に基づいて、ブーム下げ操作がなされているか否かを判定する。介入解除演算部４３ｆは、操作量演算部４３ａで演算されたブーム下げの操作量Ｂｌが閾値Ｂｌ０以上である場合、ブーム下げ操作がなされていると判定し、ステップＳ１５５へ進む。介入解除演算部４３ｆは、操作量演算部４３ａで演算されたブーム下げ操作量Ｂｌが閾値Ｂｌ０未満である場合、ブーム下げ操作がなされていないと判定し、ステップＳ１３５へ進む。閾値Ｂｌ０は、ブーム下げ操作がなされているか否かを判定するための閾値であり、予め、コントローラ４０の記憶装置に記憶されている。
【0098】
ステップＳ１３５において、姿勢演算部４３ｂは、ピン－目標面間距離Ｈ２（ｎ）およびピン－バケット間距離Ｄｐｂを演算し、ステップＳ１４０へ進む。ステップＳ１４０において、介入解除演算部４３ｆは、姿勢演算部４３ｂで演算されたピン－目標面間距離Ｈ２（ｎ）が、姿勢演算部４３ｂで演算されたピン－バケット間距離Ｄｐｂ以上であるか否かを判定する。
【0099】
ステップＳ１４０において、ピン－目標面間距離Ｈ２（ｎ）がピン－バケット間距離Ｄｐｂ以上であると判定されると、すなわち、作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢ではなく、アームクラウド操作によってバケット１０が目標面Ｓｔ（ｎ）に侵入する可能性がないものと判定されると、ステップＳ１８０へ進む。ステップＳ１４０において、ピン－目標面間距離Ｈ２（ｎ）がピン－バケット間距離Ｄｐｂ未満であると判定されると、すなわち、作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢であり、アームクラウド操作によってバケット１０が目標面Ｓｔ（ｎ）に侵入する可能性があるものと判定されると、ステップＳ１４５へ進む。
【0100】
ステップＳ１４５において、姿勢演算部４３ｂは、角度φ（ｎ）を演算し、ステップＳ１５０へ進む。ステップＳ１５０において、介入解除演算部４３ｆは、姿勢演算部４３ｂで演算された角度φ（ｎ）が９０°以上であるか否かを判定する。
【0101】
ステップＳ１５０において、角度φ（ｎ）が９０°以上であると判定されると、すなわち、作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢ではなく、アームクラウド操作によってバケット１０が目標面Ｓｔ（ｎ）に侵入する可能性がないものと判定されると、ステップＳ１８０へ進む。ステップＳ１５０において、角度φ（ｎ）が９０°未満であると判定されると、すなわち、作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢であり、アームクラウド操作によってバケット１０が目標面Ｓｔ（ｎ）に侵入する可能性があるものと判定されると、ステップＳ１５５へ進む。
【0102】
ステップＳ１５５において、姿勢演算部４３ｂは、バケット－目標面間距離Ｈ１（ｎ）を演算し、ステップＳ１６０へ進む。ステップＳ１６０において、介入解除演算部４３ｆは、姿勢演算部４３ｂで演算されたバケット－目標面間距離Ｈ１（ｎ）が閾値Ｙａ１未満であるか否かを判定する。ステップＳ１６０において、距離Ｈ１（ｎ）が閾値Ｙａ１未満であると判定されるとステップＳ１７０へ進み、距離Ｈ１（ｎ）が閾値Ｙａ１以上であると判定されるとステップＳ１８０へ進む
【0103】
ステップＳ１７０において、介入解除演算部４３ｆは、介入解除条件は成立していない（換言すれば、アームクラウド減速条件が成立している）と判定して介入解除フラグＦｃ（ｎ）を０に設定し（Ｆｃ（ｎ）＝０）、ステップＳ１９０へ進み、当該目標面Ｓｔ（ｎ）に対する一連の処理を終了する。
【0104】
ステップＳ１８０において、介入解除演算部４３ｆは、介入解除条件は成立している（換言すれば、アームクラウド減速条件が成立していない）と判定して介入解除フラグＦｃ（ｎ）を１に設定し（Ｆｃ（ｎ）＝１）、ステップＳ１９０へ進み、当該目標面Ｓｔ（ｎ）に対する一連の処理を終了する。
【0105】
ループ処理が完了すると、ステップＳ１９５へ進み、目標パイロット圧出力処理が実行される。ステップＳ１９５において、介入解除演算部４３ｆは、介入解除フラグＦｃ（ｎ），（ｎ＝ｍ～０）の全てがＦｃ（ｎ）＝１に設定されているか否かを判定し、その判定結果に基づいて目標パイロット圧を出力する。介入解除フラグＦｃ（ｎ）の全てがＦｃ（ｎ）＝１に設定されていないと判定された場合、すなわち、介入解除フラグＦｃ（ｎ），（ｎ＝ｍ～０）のうち、１つでもＦｃ（ｎ）＝０に設定されていると判定された場合、介入解除演算部４３ｆは、目標パイロット圧演算部４３ｅで演算された流量制御弁１５ｂの油圧駆動部１５１ａに対する目標パイロット圧をそのままバルブ指令演算部４３ｇに出力する。これにより、アーム９の減速制御が実行され、オペレータの操作に応じた速度よりも低い速度でアームクラウド動作が行われる。
【0106】
一方、介入解除フラグＦｃ（ｎ），（ｎ＝ｍ～０）の全てがＦｃ（ｎ）＝１に設定されていると判定された場合、介入解除演算部４３ｆは、目標パイロット圧演算部４３ｅでの演算結果にかかわらず、流量制御弁１５ｂの油圧駆動部１５１ａに対する目標パイロット圧に最大圧力Ｐｍａｘに設定し、バルブ指令演算部４３ｇに出力する。これにより、アームクラウド動作を制御可能な電磁比例弁５５ａが全開状態に制御される。すなわち、アーム９の減速制御は実行されない。その結果、オペレータの操作に応じた速度でアームクラウド動作が行われる。目標パイロット圧出力処理（Ｓ１９５）が終了すると、図１０のフローチャートに示す処理が終了する。
【0107】
図１１に示すように、ステップＳ２０５において、介入解除演算部４３ｆは、作業装置１Ａの最大作業範囲を演算する。また、ステップＳ２０５において、介入解除演算部４３ｆは、最大作業範囲内に存在し、かつ、アームダンプ操作がなされたときにバケット１０の進行方向に存在する目標面である最近接目標面Ｓｔ（０）および奥側目標面Ｓｔ（ｎ），（ｎ＞０）を演算対象として設定し、ステップＳ２１０へ進む。演算対象として設定された目標面Ｓｔ（ｎ）のうち、最も奥側に位置する目標面Ｓｔ（ｎ）に付される符号ｎをｑ（ｑ＞０）とすると、演算対象となる目標面Ｓｔ（ｎ）に付される符号ｎ＝０，１，・・・ｑ－１，ｑとなる。図８に示す例では、目標面Ｓｔ（ｎ），（ｎ＝０，１）が演算対象として設定される。
【0108】
作業範囲内の目標面Ｓｔ（ｎ）を演算対象に設定する処理（Ｓ２０５）が完了すると、コントローラ４０は、ステップＳ２２０からステップＳ２７０またはステップＳ２８０までの一連の処理を繰り返し行うループ処理を実行する（ステップＳ２１０，Ｓ２９０）。ステップＳ２１０はループの開始を表し、ステップＳ２９０はループの終了を表す。このループ処理（ステップＳ２１０，Ｓ２９０）は、演算対象とされた目標面Ｓｔ（ｎ），（ｎ＝０～ｑ）の全てに対して、介入解除フラグＦｄ（ｎ）が設定されると終了し、ループ処理が終了すると、ステップＳ２９５へ進む。
【0109】
ステップＳ２２０において、介入解除演算部４３ｆは、操作量演算部４３ａでの演算結果に基づいて、アームダンプ操作がなされているか否かを判定する。介入解除演算部４３ｆは、操作量演算部４３ａで演算されたアームダンプの操作量Ａｄが閾値Ａｄ０以上である場合、アームダンプ操作がなされていると判定し、ステップＳ２３０へ進む。介入解除演算部４３ｆは、操作量演算部４３ａで演算されたアームダンプ操作量Ａｄが閾値Ａｄ０未満である場合、アームダンプ操作がなされていないと判定し、ステップＳ２３５へ進む。閾値Ａｄ０は、アームダンプ操作がなされているか否かを判定するための閾値であり、予め、コントローラ４０の記憶装置に記憶されている。
【0110】
ステップＳ２３０では、ステップＳ１３０と同様の処理が実行される。ステップＳ２３０において、ブーム下げ操作がなされていると判定されるとステップＳ２５５へ進み、ブーム下げ操作がなされていないと判定されるとステップＳ２３５へ進む。
【0111】
ステップＳ２３５において、姿勢演算部４３ｂは、ピン－目標面間距離Ｈ２（ｎ）およびピン－バケット間距離Ｄｐｂを演算し、ステップＳ２４０へ進む。ステップＳ２４０において、介入解除演算部４３ｆは、姿勢演算部４３ｂで演算されたピン－目標面間距離Ｈ２（ｎ）が、姿勢演算部４３ｂで演算されたピン－バケット間距離Ｄｐｂ以上であるか否かを判定する。
【0112】
ステップＳ２４０において、ピン－目標面間距離Ｈ２（ｎ）がピン－バケット間距離Ｄｐｂ以上であると判定されると、すなわち、作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢ではなく、アームダンプ操作によってバケット１０が目標面Ｓｔ（ｎ）に侵入する可能性がないものと判定されると、ステップＳ２８０へ進む。ステップＳ２４０において、ピン－目標面間距離Ｈ２（ｎ）がピン－バケット間距離Ｄｐｂ未満であると判定されると、すなわち、作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢であり、アームダンプ操作によってバケット１０が目標面Ｓｔ（ｎ）に侵入する可能性があるものと判定されると、ステップＳ２４５へ進む。
【0113】
ステップＳ２４５において、姿勢演算部４３ｂは、角度φ（ｎ）を演算し、ステップＳ２５０へ進む。ステップＳ２５０において、介入解除演算部４３ｆは、姿勢演算部４３ｂで演算された角度φ（ｎ）が９０°未満であるか否かを判定する。
【0114】
ステップＳ２５０において、角度φ（ｎ）が９０°未満であると判定されると、すなわち、作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢ではなく、アームダンプ操作によってバケット１０が目標面Ｓｔ（ｎ）に侵入する可能性がないものと判定されると、ステップＳ２８０へ進む。ステップＳ２５０において、角度φ（ｎ）が９０°以上であると判定されると、すなわち、作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢であり、アームダンプ操作によってバケット１０が目標面Ｓｔ（ｎ）に侵入する可能性があるものと判定されると、ステップＳ２５５へ進む。
【0115】
ステップＳ２５５において、姿勢演算部４３ｂは、バケット－目標面間距離Ｈ１（ｎ）を演算し、ステップＳ２６０へ進む。ステップＳ２６０において、介入解除演算部４３ｆは、姿勢演算部４３ｂで演算されたバケット－目標面間距離Ｈ１（ｎ）が閾値Ｙａ２未満であるか否かを判定する。ステップＳ２６０において、距離Ｈ１（ｎ）が閾値Ｙａ２未満であると判定されるとステップＳ２７０へ進み、距離Ｈ１（ｎ）が閾値Ｙａ２以上であると判定されるとステップＳ２８０へ進む
【0116】
ステップＳ２７０において、介入解除演算部４３ｆは、介入解除条件は成立していない（換言すれば、アームダンプ減速条件が成立している）と判定して介入解除フラグＦｄ（ｎ）を０に設定し（Ｆｄ（ｎ）＝０）、ステップＳ２９０へ進み、当該目標面Ｓｔ（ｎ）に対する一連の処理を終了する。
【0117】
ステップＳ２８０において、介入解除演算部４３ｆは、介入解除条件は成立している（換言すれば、アームダンプ減速条件が成立していない）と判定して介入解除フラグＦｄ（ｎ）を１に設定し（Ｆｄ（ｎ）＝１）、ステップＳ２９０へ進み、当該目標面Ｓｔ（ｎ）に対する一連の処理を終了する。
【0118】
ループ処理が完了すると、ステップＳ２９５へ進み、目標パイロット圧出力処理を実行する。ステップＳ２９５において、介入解除演算部４３ｆは、介入解除フラグＦｄ（ｎ），（ｎ＝０～ｑ）の全てがＦｄ（ｎ）＝１に設定されているか否かを判定し、その判定結果に基づいて目標パイロット圧を出力する。介入解除フラグＦｄ（ｎ）の全てがＦｄ（ｎ）＝１に設定されていないと判定された場合、すなわち、介入解除フラグＦｄ（ｎ），（ｎ＝０～ｑ）のうち、１つでもＦｄ（ｎ）＝０に設定されていると判定された場合、介入解除演算部４３ｆは、目標パイロット圧演算部４３ｅで演算された流量制御弁１５ｂの油圧駆動部１５１ｂに対する目標パイロット圧をそのままバルブ指令演算部４３ｇに出力する。これにより、アーム９の減速制御が実行され、オペレータの操作に応じた速度よりも低い速度でアームダンプ動作が行われる。
【0119】
一方、介入解除フラグＦｄ（ｎ），（ｎ＝０～ｑ）の全てがＦｄ（ｎ）＝１に設定されていると判定された場合、介入解除演算部４３ｆは、目標パイロット圧演算部４３ｅでの演算結果にかかわらず、流量制御弁１５ｂの油圧駆動部１５１ｂに対する目標パイロット圧に最大圧力Ｐｍａｘに設定し、バルブ指令演算部４３ｇに出力する。これにより、アームダンプ動作を制御可能な電磁比例弁５５ｂが全開状態に制御される。すなわち、アーム９の減速制御は実行されない。その結果、オペレータの操作に応じた速度でアームダンプ動作が行われる。目標パイロット圧出力処理（Ｓ２９５）が終了すると、図１１のフローチャートに示す処理が終了する。
【0120】
作業装置１Ａの動作の具体例、および作業装置１Ａの姿勢に応じた減速制御の実行可否の具体例について、図８、図９、図１２、図１３Ａおよび図１３Ｂを参照して説明する。図１２は、アームクラウド操作によってバケット１０が進行する方向に設定される目標面Ｓｔ（－１）に対して、バケット１０が侵入する可能性があるものと判定される場合について説明する図である。図１３Ａは、線分Ｌｐｂと目標面Ｓｔ（０）とのなす角度φが９０°以上であることにより、アームクラウド減速制御が解除されている状態について示す図である。図１３Ｂは、ピン－目標面間距離Ｈ２（０）がピン－バケット間距離Ｄｐｂ以上であることにより、アームクラウド減速制御が解除されている状態について示す図である。
【0121】
図９に示すように、例えばオペレータがアームクラウド動作による水平掘削を意図して操作装置４５を操作したときには、バケット１０の先端部が目標面Ｓｔの下方領域に侵入しないように状況に応じて電磁比例弁５４ａ，５５ａが制御される。この場合、オペレータの操作に応じたアームクラウド動作にアームクラウドの減速動作やブーム上げ動作が自動的に合成され、コントローラ４０のアシストを得てアームクラウド操作のみで水平掘削動作が実行される。
【0122】
なお、本実施形態では、ブーム８の下げ操作とアーム９の操作の複合操作がなされていないときに、作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢でないと判定されると、すなわちアーム９の操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔに侵入する可能性がないものと判定されると、流量制御弁１５ｂに対する目標パイロット圧が最大圧力に設定され、電磁比例弁５５の開度が全開になる。
【0123】
アーム９の操作がなされていないとき（目標パイロット圧が最小値として演算されている場合）において、第１の侵入姿勢判定処理および第２の侵入姿勢判定処理のそれぞれで作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢であると判定され（すなわち、アーム９の操作がなされたときにバケット１０が目標面に侵入する可能性があるものと判定され）、バケット－目標面間距離Ｈ１（ｎ）が所定の距離Ｙａよりも小さいと判定された場合には、電磁比例弁５５の開度は最小開度に設定されている（例えば、図１０のＳ１２０でＮ→Ｓ１４０でＮ→Ｓ１５０でＮ→Ｓ１６０でＹ→Ｓ１７０）。このため、アーム非操作状態からアーム操作状態へ遷移したときにアーム９が急に飛び出してバケット１０の先端部が目標面Ｓｔへ侵入するのを防ぐことができる。
【0124】
アーム９が操作されていないときにおいて、作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢でないと判定された場合には、電磁比例弁５５の開度は最大開度（全開）に設定されている（例えば、図１０のＳ１２０でＮ→Ｓ１４０でＹ→Ｓ１８０、またはＳ１２０でＮ→Ｓ１４０でＮ→Ｓ１５０でＹ→Ｓ１８０）。また、アーム９が操作されていないときにおいて、第１の侵入姿勢判定処理および第２の侵入姿勢判定処理のそれぞれで作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢であると判定されている場合に、バケット－目標面間距離Ｈ１（ｎ）が所定の距離Ｙａ以上であると判定された場合には、電磁比例弁５５の開度は最大開度（全開）に設定されている（例えば、図１０のＳ１２０でＮ→Ｓ１４０でＮ→Ｓ１５０でＮ→Ｓ１６０でＮ→Ｓ１８０）。したがって、アーム非操作状態からアーム操作状態へ遷移したときにオペレータの操作に応じてアーム９を速やかに動作させることができる。このため、効率的に掘削、整地等の作業を行うことができる。
【0125】
図８に示すように、複数の目標面Ｓｔ（ｎ）が設定されている場合、コントローラ４０は、設定されている複数の目標面Ｓｔ（ｎ）のうち、バケット１０の最大作業範囲内に存在する目標面Ｓｔ（ｎ），（ｎ＝－３，－２，－１，０，１）に対して、バケット１０が侵入する可能性があるか否かを判定する。
【0126】
したがって、設定されている複数の目標面Ｓｔ（ｎ）の全てに対して、バケット１０が侵入する可能性があるか否かを判定するための各種演算処理を行う必要がないので、コントローラ４０による演算負荷を低減することができる。
【0127】
また、アームクラウド用の介入解除フラグＦｃ（ｎ）の設定処理では、バケット１０の最大作業範囲内に存在する目標面であって、アームクラウド操作がなされたときのバケット１０の進行方向に存在する目標面Ｓｔ（ｎ），（ｎ＝－３，－２，－１，０）に対して、アームクラウド操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔ（ｎ），（ｎ＝－３，－２，－１，０）に侵入する可能性があるか否かを判定する。同様に、アームダンプ用の介入解除フラグＦｄ（ｎ）の設定処理では、、バケット１０の最大作業範囲内に存在する目標面であって、アームダンプ操作がなされたときのバケット１０の進行方向に存在する目標面Ｓｔ（ｎ），（ｎ＝０，１）に対して、アームダンプ操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔ（ｎ），（ｎ＝０，１）に侵入する可能性があるか否かを判定する。
【0128】
最近接目標面Ｓｔ（０）に対してのみ、アーム９の操作によってバケット１０が侵入する可能性があるか否かを判定する場合、最近接目標面Ｓｔ（０）が隣の目標面Ｓｔ（１），Ｓｔ（－１）に切り替わったときに、減速制御状態（減速制御を実行している状態）と減速制御の解除状態（減速制御を実行していないときの状態）との間での状態の遷移に起因するショックが発生するおそれがある。これに対して、本実施形態に係るコントローラ４０は、最近接目標面Ｓｔ（０）だけでなく、バケット１０が進行する方向に設定されている目標面Ｓｔ（ｎ）に対して、バケット１０が侵入する可能性があるか否かを判定する。そして、コントローラ４０は、その判定結果に基づいて、減速制御を実行するか、実行しないか（減速制御を解除するか）を決定している。本実施形態では、バケット－目標面間距離Ｈ１（ｎ）が閾値Ｙａ未満であって、バケット１０の進行方向に存在する目標面Ｓｔ（ｎ）のうち、アーム９の操作がなされたときにバケット１０が侵入する可能性のある目標面Ｓｔ（ｎ）が１つでも存在すると判定される場合には、アーム９の減速制御を実行する。このため、複数の目標面が設定されている場合において、アーム９の操作がなされることにより、最近接目標面Ｓｔ（０）が隣の目標面Ｓｔ（１），Ｓｔ（－１）に切り替わったときに、減速制御状態と減速制御の解除状態との間での状態の遷移に起因するショックの発生を防止することができる。これにより、アーム９をスムーズに動作させることができるので、操作性がよく、作業効率の向上を図ることができる。
【0129】
図８に示す例では、距離Ｈ２（０），Ｈ２（－１），Ｈ２（－２），Ｈ２（－３）が距離Ｄｐｂ以上であるため、ｎ＝－３，－２，－１，０における介入解除フラグＦｃ（ｎ）はそれぞれ１に設定される（Ｆｃ（ｎ）＝１，ｎ＝－３，－２，－１，０）。したがって、アームクラウド操作がなされたとき、アーム９の減速制御は実行されない（図１０のＳ１４０でＹ→Ｓ１８０）。
【0130】
また、図８に示す例では、距離Ｈ２（０）および距離Ｈ２（１）が距離Ｄｐｂ以上であるため、ｎ＝０，１における介入解除フラグＦｄ（ｎ）はそれぞれ１に設定される（Ｆｄ（ｎ）＝１，ｎ＝０，１）。したがって、アームダンプ操作がなされたとき、アーム９の減速制御は実行されない（図１１のＳ２４０でＹ→Ｓ２８０）。
【0131】
図１２に示す例では、距離Ｈ２（０）が距離Ｄｐｂ以上であり、介入解除フラグＦｃ（０）は１に設定されている（図１０のＳ１４０でＹ→Ｓ１８０）。しかしながら、距離Ｈ２（－１）が距離Ｄｐｂ未満であり、かつ、角度φ（－１）が９０°未満である。このため、アームクラウド操作がなされたときに、バケット１０が、その進行方向（車体１Ｂから見て手前側に向かう方向）に存在する目標面Ｓｔ（－１）に向かって接近し、バケット１０が目標面Ｓｔ（－１）に対して侵入する可能性があるものと判定される。そして、この例では、図示はしないが距離Ｈ１（－１）が閾値Ｙａ１未満であるため、介入解除フラグＦｃ（－１）が０に設定される（Ｆｃ（－１）＝０）。したがって、図１２に示す例では、アームクラウド操作がなされたときにはアーム９の減速制御が実行される（図１０に示すフローチャートにおける、ｎ＝－１に対するＳ１４０でＮ→Ｓ１５０でＮ→Ｓ１６０でＹ→Ｓ１７０）。
【0132】
図１３Ａに示す例では、距離Ｈ２（０）は距離Ｄｐｂ未満であるが、角度φ（０）は９０°以上であるため、アームクラウド操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔ（０）に侵入する可能性はないものと判定される。このため、図１３Ａに示す例では、アームクラウド操作がなされたときには、距離Ｈ１（０）が距離Ｙａよりも小さい場合であってもアーム９の減速制御は実行されない（図１０のＳ１４０でＮ→Ｓ１５０でＹ→Ｓ１８０）。なお、図１３Ａに示す例では、角度φ（０）が９０°以上であるため、アームダンプ操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔ（０）に侵入する可能性があるものと判定される。このため、図１３Ａに示す例では、アームダンプ操作がなされたときにはアーム９の減速制御が実行される（図１１のＳ２４０でＮ→Ｓ２５０でＮ→Ｓ２６０でＹ→Ｓ２７０）。
【0133】
図１３Ｂに示す例では、角度φ（０）は９０°未満であるが、距離Ｈ２（０）は距離Ｄｐｂ以上であるため、アームクラウド操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔ（０）に侵入する可能性はないものと判定される。このため、図１３Ｂに示す例では、距離Ｈ１（０）が距離Ｙａよりも小さい場合であってもアーム９の減速制御は実行されない（図１０のＳ１４０でＹ→Ｓ１８０）。同様に、図１３Ｂに示す例では、距離Ｈ２（０）が距離Ｄｐｂ以上であるため、アームダンプ操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔ（０）に侵入する可能性はないものと判定される。このため、図１３Ｂに示す例では、アームダンプ操作がなされたときにはアーム９の減速制御は実行されない（図１１のＳ２４０でＹ→Ｓ２８０）。
【0134】
このように、本実施形態によれば、整地制御モードが設定された状態での作業において、バケット－目標面間距離Ｈ１（ｎ）が所定の距離Ｙａよりも小さくなった場合に一律にアーム９の減速制御を実行する場合に比べて、アーム９の減速制御が実行される機会を低減することができる。これにより、例えば、掘削、整地作業において、それらの作業開始点にバケット１０を戻す作業、目標面Ｓｔの上方を掘削する作業、および、バケット１０から土を振り落とす作業等が減速領域内（Ｈ１（ｎ）＜Ｙａ）において行われた場合に、アーム９の動作が制限されることが抑制され、オペレータの意図に応じた動作を作業装置１Ａに行わせることができる。つまり、本来的にはＭＣによりアーム９の動作速度が制限される条件下（すなわち、Ｈ１（ｎ）＜Ｙａのとき）でも、アームクラウドおよびアームダンプの各動作についての制限が緩和される。したがって、本実施形態によれば、アーム引きによる掘削、整地作業、およびアーム押しによる整地作業の作業効率を向上することができる。
【0135】
上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。
【0136】
（１）本実施形態に係る油圧ショベル（作業機械）１０１は、目標面Ｓｔを設定し、ＧＮＳＳアンテナ（位置センサ）１４および角度センサ（姿勢センサ）３０～３３からの信号に基づいて、バケット（作業具）１０から目標面Ｓｔまでの距離であるバケット－目標面間距離Ｈ１を演算し、操作装置４５によりアーム９の操作がなされバケット－目標面間距離Ｈ１が閾値（所定の距離）Ｙａよりも小さくなった場合に、バケット１０が目標面Ｓｔを越えて地面を掘削しないように、ブーム８を制御するとともにアーム９を減速させる減速制御を実行するコントローラ（制御装置）４０を備える。そして、コントローラ４０は、設定された目標面ＳｔとＧＮＳＳアンテナ１４および角度センサ３０～３３からの信号とに基づいて、アーム９の操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔに侵入する可能性があるか否かを判定し、アーム９の操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔに侵入する可能性がないと判定された場合には、バケット－目標面間距離Ｈ１が所定の距離Ｙａよりも小さい場合であっても減速制御を実行しない。
【0137】
したがって、本実施形態によれば、目標面Ｓｔにバケット１０が侵入する可能性があると判定される場合には、アームクラウド（アーム引き）の減速制御およびアームダンプ（アーム押し）の減速制御が実行される。このため、マシンコントロールによって確実に整地作業を行うことができる。その一方で、バケット１０が目標面Ｓｔに侵入する可能性がないと判定される場合には、アームクラウド（アーム引き）の減速制御およびアームダンプ（アーム押し）の減速制御が実行されない。つまり、本実施形態によれば、アーム９の減速制御が行われる機会を減らすことができるので、油圧ショベル１０１による掘削、整地等の作業の効率を向上することができる。
【0138】
（２）ブーム８の下げ操作とアーム９の操作の複合操作がなされているときには、作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢でない場合であっても、バケット－目標面間距離Ｈ１（ｎ）が所定の距離Ｙａよりも小さい場合には、通常のＭＣによるアーム９の減速制御が実行される（例えば、図１０のＳ１２０でＹ→Ｓ１３０でＹ→Ｓ１６０でＹ→Ｓ１７０）。
【0139】
図１０に示すステップＳ１４０およびステップＳ１５０は、アーム９の操作のみを想定して目標面Ｓｔ（ｎ）に対してバケット１０が侵入する侵入姿勢であるか否かを判定する処理である。このため、ブーム８の下げ操作とアーム９の操作の複合操作がなされているときには、通常のＭＣによるアーム９の減速制御を実行することにより、目標面Ｓｔ（ｎ）にバケット１０が侵入してしまうことを防止することができる。
【0140】
＜第２実施形態＞
図１４～図２１Ｂを参照して、第２実施形態に係る油圧ショベル２０１について説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。図１４は、第２実施形態に係る油圧ショベル２０１が水平引き（水平押し）を行う様子を示す図である。図１５Ａは、第１実施形態に係る油圧ショベル１０１において、アームクラウド操作（最大操作）がなされたときの目標パイロット圧と、角度φとの関係を示す図である。図１５Ｂは、第１実施形態に係る油圧ショベル１０１において、アームダンプ操作（最大操作）がなされたときの目標パイロット圧と、角度φとの関係を示す図である。
図１４～図２１Ｂを参照して、第２実施形態に係る油圧ショベル２０１について説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。図１４は、第２実施形態に係る油圧ショベル２０１が水平引き（水平押し）を行う様子を示す図である。図１５Ａは、第１実施形態に係る油圧ショベル１０１において、アームクラウド操作（最大操作）がなされたときの目標パイロット圧と、角度φとの関係を示す図である。図１５Ｂは、第１実施形態に係る油圧ショベル１０１において、アームダンプ操作（最大操作）がなされたときの目標パイロット圧と、角度φとの関係を示す図である。
【0141】
第２実施形態に係る油圧ショベル２０１は、第１実施形態と同様の構成を備えている。ここで、図１４に示すように、アームクラウド操作を行って、水平面に平行に設定された目標面Ｓｔに沿ってバケット１０の先端部を移動させる作業（水平引き）を行う際、線分Ｌｐｂと目標面Ｓｔとのなす角度φは徐々に大きくなる。また、アームダンプ操作を行って、水平面に平行に設定された目標面Ｓｔに沿ってバケット１０の先端部を移動させる作業（水平押し）を行う際、線分Ｌｐｂと目標面Ｓｔとのなす角度φは徐々に小さくなる。
【0142】
このような作業を行う場合、上記第１実施形態の構成では、角度φが９０°を越えたときに、アーム９の急動作が生じるおそれがある。第１実施形態では、例えば、図１５Ａに示すように、角度φが９０°以上のときには、電磁比例弁５５ａで生成するパイロット圧の目標値である目標パイロット圧には最大圧力Ｐｍａｘが設定される。このため、アームクラウド動作に伴って、角度φが９０°よりも小さい状態から９０°よりも大きい状態となったときに、目標パイロット圧が急上昇することによりアームクラウド動作が急加速するおそれがある。
【0143】
同様に、図１５Ｂに示すように、アームダンプ操作を行う際、角度φが９０°未満のときには、電磁比例弁５５ｂで生成するパイロット圧の目標値である目標パイロット圧には最大圧力Ｐｍａｘが設定される。このため、アームダンプ動作に伴って、角度φが９０°よりも大きい状態から９０°よりも小さい状態となったときに、目標パイロット圧が急上昇することによりアームダンプ動作が急加速するおそれがある。
【0144】
そこで、本第２実施形態では、作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢でないと判定された場合、線分Ｌｐｂと目標面Ｓｔとのなす角度φの変化に応じてアーム９の速度を変化させる遷移制御を実行する。遷移制御は、遷移制御実行フラグＦｃｔ（ｎ），Ｆｄｔ（ｎ）の設定状態に応じて、実行可否が決定される。
【0145】
図１６は、第２実施形態に係るコントローラ４０により実行されるアームクラウド用の遷移制御実行フラグＦｃｔ（ｎ）の設定処理の内容について示すフローチャートである。図１７は、第２実施形態に係るコントローラ４０により実行されるアームダンプ用の遷移制御実行フラグＦｄｔ（ｎ）の設定処理の内容について示すフローチャートである。図１６および図１７に示すフローチャートの処理は、図示しない制御モード切替スイッチ等によって、整地制御モードが設定されることにより開始され、図示しない初期設定が行われた後、所定の制御周期で繰り返し実行される。
【0146】
図１６に示すステップＳ３０５，Ｓ３２０，Ｓ３３０，Ｓ３４５，Ｓ３５０，Ｓ３５５，Ｓ３６０は、図１０に示すステップＳ１０５，Ｓ１２０，Ｓ１３０，Ｓ１４５，Ｓ１５０，Ｓ１５５，Ｓ１６０と同様の処理のため、説明を省略する。
【0147】
図１６に示すループ処理（Ｓ３１０，Ｓ３９０）は、演算対象とされた目標面Ｓｔ（ｎ），（ｎ＝ｍ～０）の全てに対して、一連の処理が行われて遷移制御実行フラグＦｃｔ（ｎ）が設定されると終了し、ループ処理が終了すると、ステップＳ３９５へ進む。
【0148】
ステップＳ３５０において、角度φ（ｎ）が９０°以上であると判定されるとステップＳ３８０へ進む。また、ステップＳ３６０において、距離Ｈ１（ｎ）が閾値Ｙａ１未満であると判定されるとステップＳ３７０へ進み、距離Ｈ１（ｎ）が閾値Ｙａ１以上であると判定されるとステップＳ３８０へ進む。
【0149】
ステップＳ３７０において、コントローラ４０は、遷移制御実行フラグＦｃｔ（ｎ）を０に設定し（Ｆｃｔ（ｎ）＝０）、ステップＳ３９０へ進み、当該目標面Ｓｔ（ｎ）に対する一連の処理を終了する。ステップＳ３８０において、コントローラ４０は、遷移制御実行フラグＦｃｔ（ｎ）を１に設定し（Ｆｃｔ（ｎ）＝１）、ステップＳ３９０へ進み、当該目標面Ｓｔ（ｎ）に対する一連の処理を終了する。
【0150】
つまり、コントローラ４０は、角度φ（ｎ）が９０°以上であると判定されることにより、アームクラウド操作によってバケット１０が目標面Ｓｔ（ｎ）に侵入する可能性がないものと判定された場合、遷移制御実行フラグＦｃｔ（ｎ）を１に設定する（Ｆｃｔ（ｎ）＝１）。
【0151】
ループ処理が完了すると、ステップＳ３９５へ進み、モード設定処理を実行する。ステップＳ３９５において、コントローラ４０は、遷移制御実行フラグＦｃｔ（ｎ），（ｎ＝ｍ～０）の全てがＦｃｔ（ｎ）＝１に設定されているか否かを判定し、その判定結果に基づいて遷移制御の実行可否を判定する。遷移制御実行フラグＦｃｔ（ｎ）の全てがＦｃｔ（ｎ）＝１に設定されていないと判定された場合、すなわち、遷移制御実行フラグＦｃｔ（ｎ），（ｎ＝ｍ～０）のうち、１つでもＦｃｔ（ｎ）＝０に設定されていると判定された場合、コントローラ４０は、遷移制御を実行しないモードを設定する。遷移制御実行フラグＦｃｔ（ｎ），（ｎ＝ｍ～０）の全てがＦｃｔ（ｎ）＝１に設定されていると判定された場合、コントローラ４０は、遷移制御を実行するモードを設定する。モード設定処理（Ｓ３９５）が終了すると、図１６のフローチャートに示す処理が終了する。
【0152】
図１７に示すステップＳ４０５，Ｓ４２０，Ｓ４３０，Ｓ４４５，Ｓ４５０，Ｓ４５５，Ｓ４６０は、図１１に示すステップＳ２０５，Ｓ２２０，Ｓ２３０，Ｓ２４５，Ｓ２５０，Ｓ２５５，Ｓ２６０と同様の処理のため、説明を省略する。
【0153】
図１７に示すループ処理（Ｓ４１０，Ｓ４９０）は、演算対象とされた目標面Ｓｔ（ｎ），（ｎ＝０～ｑ）の全てに対して、一連の処理が行われて遷移制御実行フラグＦｄｔ（ｎ）が設定されると終了し、ループ処理が終了すると、ステップＳ４９５へ進む。
【0154】
ステップＳ４５０において、角度φ（ｎ）が９０°未満であると判定されるとステップＳ４８０へ進む。また、ステップＳ４６０において、距離Ｈ１（ｎ）が閾値Ｙａ２未満であると判定されるとステップＳ４７０へ進み、距離Ｈ１（ｎ）が閾値Ｙａ２以上であると判定されるとステップＳ４８０へ進む。
【0155】
ステップＳ４７０において、コントローラ４０は、遷移制御実行フラグＦｄｔ（ｎ）を０に設定し（Ｆｄｔ（ｎ）＝０）、ステップＳ４９０へ進み、当該目標面Ｓｔ（ｎ）に対する一連の処理を終了する。ステップＳ４８０において、コントローラ４０は、遷移制御実行フラグＦｄｔ（ｎ）を１に設定し（Ｆｄｔ（ｎ）＝１）、ステップＳ４９０へ進み、当該目標面Ｓｔ（ｎ）に対する一連の処理を終了する。
【0156】
つまり、コントローラ４０は、角度φ（ｎ）が９０°未満であると判定されることにより、アームダンプ操作によってバケット１０が目標面Ｓｔ（ｎ）に侵入する可能性がないものと判定された場合、遷移制御実行フラグＦｄｔ（ｎ）を１に設定する（Ｆｄｔ（ｎ）＝１）。
【0157】
ループ処理が完了すると、ステップＳ４９５へ進み、モード設定処理を実行する。ステップＳ４９５において、コントローラ４０は、遷移制御実行フラグＦｄｔ（ｎ），（ｎ＝０～ｑ）の全てがＦｄｔ（ｎ）＝１に設定されているか否かを判定し、その判定結果に基づいて遷移制御の実行可否を判定する。遷移制御実行フラグＦｄｔ（ｎ）の全てがＦｄｔ（ｎ）＝１に設定されていないと判定された場合、すなわち、遷移制御実行フラグＦｄｔ（ｎ），（ｎ＝０～ｑ）のうち、１つでもＦｄｔ（ｎ）＝０に設定されていると判定された場合、コントローラ４０は、遷移制御を実行しないモードを設定する。遷移制御実行フラグＦｄｔ（ｎ），（ｎ＝０～ｑ）の全てがＦｄｔ（ｎ）＝１に設定されていると判定された場合、コントローラ４０は、遷移制御を実行するモードを設定する。モード設定処理（Ｓ４９５）が終了すると、図１７のフローチャートに示す処理が終了する。
【0158】
図１８～図２１Ｂを参照して、第２実施形態に係る介入解除演算部２４３ｆにより実行される遷移制御について詳しく説明する。図１８は、介入解除演算部２４３ｆの制御ブロック線図であり、アームクラウド遷移圧力の演算について示す。図１８に示すように、介入解除演算部２４３ｆには、姿勢演算部４３ｂで演算された線分Ｌｐｂと目標面Ｓｔ（ｎ）とのなす角度φ（ｎ）が入力され（Ｌ１０１）、アームクラウド角度比率テーブルを参照し、角度φに基づいて最大圧力比率αｐを出力する（Ｌ１０２）。アームクラウド角度比率テーブルは、角度φと最大圧力比率αｐとが対応付けられているテーブルであり、コントローラ４０の記憶装置に記憶されている。
【0159】
図１９Ａは、アームクラウド角度比率テーブルについて示す図である。図１９Ａに示すように、アームクラウド角度比率テーブルには、角度φが９０°未満では最大圧力比率αｐ＝０．０であり、角度φが所定の角度φｃｘ以上では最大圧力比率αｐ＝１．０となり、角度φが９０°以上、φｃｘ未満の範囲では、角度φが大きくなるほど最大圧力比率αｐが大きくなる特性が記憶されている。なお、所定の角度φｃｘは、９０°よりも大きく１８０°よりも小さい値が設定される。最大圧力比率αｐは、角度φが９０°以上φｃｘ未満の範囲で、角度φの増加に応じて０（ゼロ）から１まで単調増加する関数である。
【0160】
図１８に示すように、介入解除演算部２４３ｆは、記憶装置から最大圧力Ｐｍａｘを取得し（Ｌ１０３）、最大圧力比率αｐに最大圧力Ｐｍａｘを乗算する（Ｌ１０５）。介入解除演算部２４３ｆには、目標パイロット圧演算部４３ｅで演算された目標パイロット圧Ｐｃｔが入力される（Ｌ１０４）。そして、介入解除演算部２４３ｆは、電磁比例弁５５ａで生成するパイロット圧の目標値であるアームクラウド目標パイロット圧Ｐｃｔに１から最大圧力比率αｐを減じた値（１－αｐ）を乗じる（Ｌ１０６）。（１－αｐ）は、角度φが９０°以上φｃｘ未満の範囲で角度φの増加に応じて１から０（ゼロ）まで単調減少する関数である。
【0161】
介入解除演算部２４３ｆは、アームクラウド目標パイロット圧Ｐｃｔと（１－αｐ）の乗算値を、最大圧力Ｐｍａｘとαｐの乗算値に加算し（Ｌ１０７）、この演算結果であるアームクラウド遷移圧力を目標パイロット圧として出力する（Ｌ１０８）。
【0162】
図１９Ｂは、アームクラウド遷移圧力について示す図である。介入解除演算部２４３ｆが、上述のとおり、角度φに応じた遷移圧力を演算し、その遷移圧力を目標パイロット圧として出力する。これにより、図１９Ｂに示すように、線分Ｌｐｂと目標面Ｓｔ（ｎ）とのなす角度φが９０°以上φｃｘ未満の範囲では、角度φが大きくなるにしたがって、目標パイロット圧（遷移圧力）が徐々に大きくなり、角度φがφｃｘ以上になると目標パイロット圧が最大圧力Ｐｍａｘとなる。これにより、角度φの変化によって、減速制御を実行している状態から減速制御を実行しない状態に移行したときに、アームクラウドの速度が急変することが防止される。
【0163】
図２０は、介入解除演算部２４３ｆの制御ブロック線図であり、アームダンプ遷移圧力の演算について示す。図２０に示すように、介入解除演算部２４３ｆには、姿勢演算部４３ｂで演算された線分Ｌｐｂと目標面Ｓｔ（ｎ）とのなす角度φ（ｎ）が入力され（Ｌ２０１）、アームダンプ角度比率テーブルを参照し、角度φに基づいて最大圧力比率βｐを出力する（Ｌ２０２）。アームダンプ角度比率テーブルは、角度φと最大圧力比率βｐとが対応付けられているテーブルであり、コントローラ４０の記憶装置に記憶されている。
【0164】
図２１Ａは、アームダンプ角度比率テーブルについて示す図である。図２１Ａに示すように、アームダンプ角度比率テーブルには、角度φが９０°以上では最大圧力比率βｐ＝０．０であり、角度φが所定の角度φｄｘ未満では最大圧力比率βｐ＝１．０となり、角度φがφｄｘ以上９０°未満の範囲では、角度φが小さくなるほど最大圧力比率βｐが大きくなる特性が記憶されている。なお、所定の角度φｄｘは、０°よりも大きく９０°よりも小さい値が設定される。最大圧力比率βｐは、角度φがφｄｘ以上９０°未満の範囲で、角度φの増加に応じて１から０（ゼロ）まで単調減少する関数である。
【0165】
図２０に示すように、介入解除演算部２４３ｆは、記憶装置から最大圧力Ｐｍａｘを取得し（Ｌ２０３）、最大圧力比率βｐに最大圧力Ｐｍａｘを乗算する（Ｌ２０５）。介入解除演算部２４３ｆには、目標パイロット圧演算部４３ｅで演算された目標パイロット圧Ｐｄｔが入力される（Ｌ２０４）。そして、介入解除演算部２４３ｆは、電磁比例弁５５ｂで生成するパイロット圧の目標値であるアームダンプ目標パイロット圧Ｐｄｔに１から最大圧力比率βｐを減じた値（１－βｐ）を乗じる（Ｌ２０６）。（１－βｐ）は、角度φがφｄｘ以上９０°未満の範囲で角度φの増加に応じて０（ゼロ）から１まで単調増加する関数である。
【0166】
介入解除演算部２４３ｆは、アームダンプ目標パイロット圧Ｐｄｔと（１－βｐ）の乗算値を、最大圧力Ｐｍａｘとβｐの乗算値に加算し（Ｌ２０７）、この演算結果であるアームダンプ遷移圧力を目標パイロット圧として出力する（Ｌ２０８）。
【0167】
図２１Ｂは、アームダンプ遷移圧力について示す図である。介入解除演算部２４３ｆが、上述のとおり、角度φに応じた遷移圧力を演算し、その遷移圧力を目標パイロット圧として出力する。これにより、図２１Ｂに示すように、線分Ｌｐｂと目標面Ｓｔ（ｎ）とのなす角度φがφｄｘ以上９０°未満の範囲では、角度φが小さくなるにしたがって、目標パイロット圧（遷移圧力）が徐々に大きくなり、角度φがφｄｘ未満になると目標パイロット圧が最大圧力Ｐｍａｘとなる。これにより、角度φの変化によって、減速制御を実行している状態から減速制御を実行しない状態に移行したときに、アームダンプの速度が急変することが防止される。
【0168】
このような第２実施形態によれば、アーム９が動作し、角度φが９０°を越えることにより、作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢でないと判定され、減速制御が解除されると、角度φの変化に応じて、徐々に目標パイロット圧を大きくすることによりアーム９の速度を変化させることができる。つまり、角度φの変化によって、減速制御を実行している状態から減速制御を実行しない状態に移行したときに、アーム９の速度が急変することを防止することができる。
【0169】
次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせたりすることも可能である。
【0170】
＜変形例１＞
上記実施形態では、ピン－目標面間距離Ｈ２（ｎ）とピン－バケット間距離Ｄｐｂの大小関係をそのまま比較し、距離Ｈ２（ｎ）が距離Ｄｐｂ以上の場合には、アーム９の減速制御を実行しないようにする例（図１０のステップＳ１４０および図１１のステップＳ２４０参照）について説明したが、本発明はこれに限定されない。距離Ｄｐｂに余裕量ΔＤを加算し、補正してから比較を行ってもよい。つまり、距離Ｈ２（ｎ）が補正後の距離Ｄｐｂ´（＝Ｄｐｂ＋ΔＤ）以上の場合には、アーム９の減速制御を実行しないようにしてもよい。また、距離Ｈ２に余裕量ΔＨを減算し、補正してから比較を行ってもよい。つまり、補正後の距離Ｈ２（ｎ）´（＝Ｈ２（ｎ）－ΔＨ）が距離Ｄｐｂ以上の場合には、アーム９の減速制御を実行しないようにしてもよい。余裕量ΔＤ，ΔＨを持たせることにより、バケット１０の先端が目標面Ｓｔに侵入することをより効果的に防止することができる。
上記実施形態では、ピン－目標面間距離Ｈ２（ｎ）とピン－バケット間距離Ｄｐｂの大小関係をそのまま比較し、距離Ｈ２（ｎ）が距離Ｄｐｂ以上の場合には、アーム９の減速制御を実行しないようにする例（図１０のステップＳ１４０および図１１のステップＳ２４０参照）について説明したが、本発明はこれに限定されない。距離Ｄｐｂに余裕量ΔＤを加算し、補正してから比較を行ってもよい。つまり、距離Ｈ２（ｎ）が補正後の距離Ｄｐｂ´（＝Ｄｐｂ＋ΔＤ）以上の場合には、アーム９の減速制御を実行しないようにしてもよい。また、距離Ｈ２に余裕量ΔＨを減算し、補正してから比較を行ってもよい。つまり、補正後の距離Ｈ２（ｎ）´（＝Ｈ２（ｎ）－ΔＨ）が距離Ｄｐｂ以上の場合には、アーム９の減速制御を実行しないようにしてもよい。余裕量ΔＤ，ΔＨを持たせることにより、バケット１０の先端が目標面Ｓｔに侵入することをより効果的に防止することができる。
【0171】
＜変形例２＞
上記実施形態では、コントローラ４０が、ピン－バケット間距離Ｄｐｂを演算するとともに、ピン－目標面間距離Ｈ２を演算し、ピン－バケット間距離Ｄｐｂおよびピン－目標面間距離Ｈ２に基づいて作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢であるか否かを判定し、作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢でないと判定された場合、または、角度φを演算し、角度φに基づいて作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢であるか否かを判定し、作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢でないと判定された場合には、アーム９の操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔに侵入する可能性がないものと判定する例について説明した。また、上記実施形態では、コントローラ４０が、ピン－バケット間距離Ｄｐｂおよびピン－目標面間距離Ｈ２に基づいて作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢であるか否かを判定し、作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢であると判定され、かつ、角度φに基づいて作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢であるか否かを判定し、作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢であると判定された場合には、アーム９の操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔに侵入する可能性があるものと判定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１０のステップＳ１４５，Ｓ１５０および図１１のステップＳ２４５，Ｓ２５０を省略してもよい。この場合、アーム操作によってバケット１０の先端部が目標面Ｓｔへ接近する方向に移動するか否かによって、目標面Ｓｔにバケット１０が侵入する可能性があるか否かの判定は行わない。したがって、目標面Ｓｔからバケット１０の先端部が離れる方向にアーム９が動作するときであっても、ピン－目標面間距離Ｈ２（ｎ）がピン－バケット間距離Ｄｐｂ未満であって、かつ、バケット－目標面間距離Ｈ１（ｎ）が、閾値Ｙａ１未満の場合には、アーム９の減速制御が実行される。しかしながら、ピン－目標面間距離Ｈ２（ｎ）がピン－バケット間距離Ｄｐｂ以上である場合には、アーム９の減速制御は行われないため、作業効率の向上を図ることができる。同様に、図１０のステップＳ１３５，Ｓ１４０および図１１のステップＳ２３５，Ｓ２４０を省略してもよい。この場合、ステップＳ１５０およびステップＳ２５０において、アーム操作によって目標面Ｓｔにバケット１０が侵入する可能性がないものと判定される場合には、アーム９の減速制御は行われないため、作業効率の向上を図ることができる。
上記実施形態では、コントローラ４０が、ピン－バケット間距離Ｄｐｂを演算するとともに、ピン－目標面間距離Ｈ２を演算し、ピン－バケット間距離Ｄｐｂおよびピン－目標面間距離Ｈ２に基づいて作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢であるか否かを判定し、作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢でないと判定された場合、または、角度φを演算し、角度φに基づいて作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢であるか否かを判定し、作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢でないと判定された場合には、アーム９の操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔに侵入する可能性がないものと判定する例について説明した。また、上記実施形態では、コントローラ４０が、ピン－バケット間距離Ｄｐｂおよびピン－目標面間距離Ｈ２に基づいて作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢であるか否かを判定し、作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢であると判定され、かつ、角度φに基づいて作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢であるか否かを判定し、作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢であると判定された場合には、アーム９の操作がなされたときにバケット１０が目標面Ｓｔに侵入する可能性があるものと判定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１０のステップＳ１４５，Ｓ１５０および図１１のステップＳ２４５，Ｓ２５０を省略してもよい。この場合、アーム操作によってバケット１０の先端部が目標面Ｓｔへ接近する方向に移動するか否かによって、目標面Ｓｔにバケット１０が侵入する可能性があるか否かの判定は行わない。したがって、目標面Ｓｔからバケット１０の先端部が離れる方向にアーム９が動作するときであっても、ピン－目標面間距離Ｈ２（ｎ）がピン－バケット間距離Ｄｐｂ未満であって、かつ、バケット－目標面間距離Ｈ１（ｎ）が、閾値Ｙａ１未満の場合には、アーム９の減速制御が実行される。しかしながら、ピン－目標面間距離Ｈ２（ｎ）がピン－バケット間距離Ｄｐｂ以上である場合には、アーム９の減速制御は行われないため、作業効率の向上を図ることができる。同様に、図１０のステップＳ１３５，Ｓ１４０および図１１のステップＳ２３５，Ｓ２４０を省略してもよい。この場合、ステップＳ１５０およびステップＳ２５０において、アーム操作によって目標面Ｓｔにバケット１０が侵入する可能性がないものと判定される場合には、アーム９の減速制御は行われないため、作業効率の向上を図ることができる。
【0172】
＜変形例３＞
上記実施形態では、オペレータによるブーム８の下げ操作とアーム９の操作の複合操作がなされているときには、作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢でない場合（例えば、距離Ｈ２が距離Ｄｐｂ以上の場合）であったとしても、アーム９の減速制御を行う例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１０のステップＳ１３０および図１１のステップ２３０において、コントローラ４０からのブーム下げ操作指令が出力されているか否かを判定するようにしてもよい。
上記実施形態では、オペレータによるブーム８の下げ操作とアーム９の操作の複合操作がなされているときには、作業装置１Ａの姿勢が侵入姿勢でない場合（例えば、距離Ｈ２が距離Ｄｐｂ以上の場合）であったとしても、アーム９の減速制御を行う例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１０のステップＳ１３０および図１１のステップ２３０において、コントローラ４０からのブーム下げ操作指令が出力されているか否かを判定するようにしてもよい。
【0173】
油圧ショベル１０１は、図３に示す、ブーム上げ側の油圧回路に設けられる電磁比例弁５４ａおよびシャトル弁８２ａと同様の構成の電磁比例弁およびシャトル弁をブーム下げ側の油圧回路に設ける場合がある。この場合、この電磁比例弁によって、ブーム下げ動作を自動制御することができる。ブーム下げ動作の自動制御は、ブーム下げ増圧機能がモード設定スイッチによって有効に設定されている場合に実行される。ブーム下げ増圧機能のために設けた電磁比例弁をコントローラ４０によって制御することにより、オペレータによるブーム下げ操作のための操作圧（第１制御信号）よりも大きい制御圧（第２制御信号）を生成し、流量制御弁１５ａの油圧駆動部１５０ｂに作用させることができる。
【0174】
本変形例３では、図１０のステップＳ１３０において、例えば、ブーム下げ増圧機能が有効に設定され、かつ、ブーム下げ増圧機能が発揮される条件が成立しているか否かを判定する。そして、ステップＳ１３０において、ブーム下げ増圧機能が有効に設定され、かつ、ブーム下げ増圧機能が発揮される条件が成立しているときには、コントローラ４０によるブーム下げ操作が行われていると判定して、ステップＳ１５５へ進み、ブーム下げ増圧機能が無効に設定されている場合、またはブーム下げ増圧機能が有効に設定されているが、ブーム下げ増圧機能が発揮される条件が成立していないときには、コントローラ４０によるブーム下げ操作は行われていないと判定して、ステップＳ１３５へ進む。なお、図１１のステップＳ２３０の処理についても同様の処理とすることができる。
【0175】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【0176】
１Ａ…作業装置、１Ｂ…車体、８…ブーム、９…アーム、１０…バケット（作業具）、１４…ＧＮＳＳアンテナ（位置センサ）、３０～３３…角度センサ（姿勢センサ）、４０…コントローラ（制御装置）、４４，４５…操作装置、９２…アームピン、１０１，２０１…油圧ショベル（作業機械）、Ｓｔ…目標面、Ｈ１…バケット－目標面間距離（作業具－目標面間距離）、Ｈ２…ピン－目標面間距離、Ｄｐｂ…ピン－バケット間距離（ピン－作業具間距離）、Ｌｐｂ…線分、φ…角度（線分と目標面とのなす角度）
【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13A】
【図13B】
【図14】
【図15A】
【図15B】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19A】
【図19B】
【図20】
【図21A】
【図21B】