(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】2023-04-25
(45)【発行日】2023-05-08
(54)【発明の名称】作業機械
(51)【国際特許分類】
E02F 9/20 20060101AFI20230426BHJP
E02F 3/43 20060101ALI20230426BHJP
E02F 9/22 20060101ALI20230426BHJP
【ＦＩ】
E02F9/20 Q
E02F3/43 B
E02F9/22 Q
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2022071500
(22)【出願日】2022-04-25
(62)【分割の表示】P 2021508564の分割
【原出願日】2019-03-27
(65)【公開番号】P2022090088
(43)【公開日】2022-06-16
【審査請求日】2022-04-25
(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】武内 弘樹
(72)【発明者】
【氏名】泉 枝穂
(72)【発明者】
【氏名】成川 理優
(72)【発明者】
【氏名】廻谷 修一
(72)【発明者】
【氏名】五十嵐 輝樹
【審査官】亀谷 英樹
(56)【参考文献】
【文献】再公表特許第２０１５／１３７５２８（ＪＰ，Ａ１）
【文献】特開２００６－１８３４１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－０８５１９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１６７７３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１６３０７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１７２８５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第９８／０５９１１８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平０８－０８１９７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２３３９９６（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０２Ｆ ９／２０－９／２２
Ｅ０２Ｆ ３／４２－３／４３
Ｅ０２Ｆ ３／８４－３／８５
Ｆ１５Ｂ １１／００－１１／２２
Ｆ１５Ｂ ２１／１４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ブーム、アーム、バケットから構成されるフロント作業装置と、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、前記バケットを駆動するバケットシリンダを含む複数の油圧アクチュエータと、
前記複数の油圧アクチュエータへの操作信号を出力する操作装置と、
前記フロント作業装置による作業対象に対して予め設定された目標面上およびその上方の領域内で前記バケットが動くように、前記アームシリンダの速度に基づいて前記ブームシリンダに前記操作信号を出力するか、または出力された前記操作信号を補正するブーム上げ増圧制御を実行する制御装置とを備え、
前記アームシリンダは、前記操作装置によりアームダンプ操作が行われたときには、ロッド側に圧油が供給されて収縮側に駆動することにより前記アームを回動させると共に、前記操作装置によりアームクラウド操作が行われた時は、ボトム側に圧油が供給されて伸長側に駆動することにより前記アームを回動させて掘削施工を行う作業機械において、
前記制御装置は、
前記操作装置によるアームクラウド操作直後は、アームクラウド操作直前の前記アームシリンダのロッド圧の大小によってアームクラウド操作に対する立ち上がりを補正した前記アームシリンダの速度に基づいて、前記ブーム上げ増圧制御を行う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、前記制御装置は、前記ブーム上げ増圧制御を行う直前の前記アームシリンダのボトム側とロッド側の差圧に基づいて、アームクラウド操作に対する立ち上がりを補正した前記アームシリンダの速度により前記ブーム上げ増圧制御を行うことを特徴とする作業機械。
【請求項3】
請求項２記載の作業機械において、前記制御装置は、前記ブーム上げ増圧制御を行う直前の前記アームシリンダのボトム側とロッド側の差圧に基づいて、前記アームシリンダに入力される操作信号に基づく前記アームシリンダの速度に応じた前記操作信号の補正と、前記アームシリンダの目標速度に基づく前記操作信号の補正のいずれか一方を選択することを特徴とする作業機械。
【請求項4】
請求項２記載の作業機械において、前記制御装置は、前記ブーム上げ増圧制御を行う直前の前記アームシリンダのボトム側とロッド側の差圧に基づいて、前記アームシリンダに入力される操作信号に基づく前記アームシリンダの速度と前記アームシリンダの目標速度との比率を求め、前記比率に応じた前記アームシリンダの速度と前記アームシリンダの目標速度とに基づいて前記操作信号を補正することを特徴とする作業機械。
【請求項5】
請求項１記載の作業機械において、前記制御装置は、前記ブーム上げ増圧制御を行う直前の前記アームシリンダに応じた前記操作装置の操作量に基づいて、前記アームシリンダに入力される操作信号に基づく前記アームシリンダの速度に応じた前記操作信号の補正と、前記アームシリンダの目標速度に基づく前記操作信号の補正との何れか一方を選択することを特徴とする作業機械。
【請求項6】
請求項１記載の作業機械において、前記制御装置は、前記ブーム上げ増圧制御を行う直前の前記アームシリンダに応じた前記操作装置の操作量に基づいて、前記アームシリンダに入力される操作信号に基づく前記アームシリンダの速度と前記アームシリンダの目標速度との比率を求め、前記比率に応じた前記アームシリンダの速度と前記アームシリンダの目標速度とに基づいて前記操作信号を補正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】
建設機械等の作業機械では、オペレータがブームやアームなどで構成されるフロント作業機を、それぞれの操作レバーで操作を行なっているが、これらフロント作業機を複合操作して所定の領域をある程度の精度で掘削することは、操作に不慣れなオペレータにとっては非常に困難である。そこで、近年、作業機械では、外部または内部から設計面情報を取得した上で作業機械のバケットの位置検出を行ない、検出された作業機械のバケット位置に基づき、例えば、目標としている面よりも下方を掘削しないようにフロント作業機を半自動制御する施工手法（マシンコントロール）が知られている。
【0003】
このようなマシンコントロールに関するものとして、例えば、特許文献１には、複数のフロント作業装置駆動用のアクチュエータに対応してそれぞれ設けられ、これら各アクチュエータの駆動をそれぞれ指令する複数の操作部材と、前記各操作部材の操作による駆動指令に応じて前記アクチュエータをそれぞれ駆動する駆動手段とを備えた建設機械において、前記フロント作業装置の作業目標面を設定する設定手段と、前記各操作部材の操作により前記フロント作業装置が前記作業目標面に接近する場合に、前記フロント作業装置の前記作業目標面への接近の度合いと動作方向に応じて、前記作業目標面に沿った動作となるような操作をオペレータに教示する操作教示手段とを備える建設機械が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００７－００９４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
マシンコントロール機能を備えた油圧ショベルなどの作業機械においては、フロント作業機が半自動制御にて目標面に沿って掘削施工が行なわれる。しかしながら、フロント作業機が駆動し始める箇所においては、掘削施工の精度にばらつきが生じる場合がある。その一因としては、動作サイクルごとの駆動開始直前のシリンダ内部圧力の大きさの違いが挙げられる。すなわち、マシンコントロールにおける駆動開始直前のシリンダ内部圧力が動作サイクルごとに異なると、フロント作業機の駆動開始時の駆動速度の精度に差異が発生し、結果としてマシンコントロールにおける掘削施工の精度にばらつきが生じてしまう。
【0006】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、マシンコントロールにおける掘削施工の精度を向上す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、ブーム、アーム、バケットから構成されるフロント作業装置と、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、前記バケットを駆動するバケットシリンダを含む複数の油圧アクチュエータと、前記複数の油圧アクチュエータへの操作信号を出力する操作装置と、前記フロント作業装置による作業対象に対して予め設定された目標面上およびその上方の領域内で前記バケットが動くように、前記アームシリンダの速度に基づいて前記ブームシリンダに前記操作信号を出力するか、または出力された前記操作信号を補正するブーム上げ増圧制御を実行する制御装置とを備え、前記アームシリンダは、前記操作装置によりアームダンプ操作が行われたときには、ロッド側に圧油が供給されて収縮側に駆動することにより前記アームを回動させると共に、前記操作装置によりアームクラウド操作が行われた時は、ボトム側に圧油が供給されて伸長側に駆動することにより前記アームを回動させて掘削施工を行う作業機械において、前記制御装置は、前記操作装置によるアームクラウド操作直後は、アームクラウド操作直前の前記アームシリンダのロッド圧の大小によってアームクラウド操作に対する立ち上がりを補正した前記アームシリンダの速度に基づいて、前記ブーム上げ増圧制御を行うことを特徴とする作業機械。
ものとする。
ものとする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、マシンコントロールにおける掘削施工の精度を向上することができる。
【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側面図である。
【図2】油圧ショベルの駆動装置をその制御装置とともに示す図である。
【図5】油圧ショベルにおける掘削施工の一例を示す図である。
【図6】油圧ショベルにおける掘削施工の一例を示す図である。
【図7】、駆動装置のうちアームシリンダの駆動に係る構成を抜き出して示す図である。
【図8】従来技術におけるアームクラウド時のバケットのツメ先の軌跡を示す図である。
【図9】掘削施工目標面上にてアームクラウド操作を入力したときの、アームクラウド操作圧、アームクラウド減圧指令圧、及びアームクラウド減圧弁後圧の波形を示す図である。
【図10】第１の実施の形態に係る制御装置の処理機能を示す機能ブロック図である。
【図11】第１の実施の形態に係るアームシリンダ速度補正処理を示すフローチャートである。
【図12】第１の実施の形態におけるアームクラウド時のバケットのツメ先の軌跡を比較例である従来技術の軌跡とともに示す図である。
【図13】第１の実施の形態の変形例に係るアームシリンダ速度補正処理を示すフローチャートである。
【図14】アームシリンダのボトム圧とロッド圧の差圧とアームシリンダ速度の比率との関係を予め定めた比率テーブルの一例を示す図である。
【図15】第２の実施の形態に係る駆動装置のうちアームシリンダの駆動に係る構成を抜き出して示す図である。
【図16】第２の実施の形態に係る制御装置の処理機能を示す機能ブロック図である。
【図17】第２の実施の形態に係るアームシリンダ速度補正処理を示すフローチャートである。
【図18】第２の実施の形態の変形例に係るアームシリンダ速度補正処理を示すフローチャートである。
【図19】アームダンプ操作量とアームシリンダ速度の比率との関係を予め定めた比率テーブルの一例を示す図である。
【図20】第３の実施の形態に係るアームシリンダのストローク長とアームダンプ減圧指令圧との関係を予め定めた指令圧算出テーブル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、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、本実施の形態では、作業機械の一例として、作業フロントを備える油圧ショベルを例示して説明するが、同様の作業フロントを備える作業機械であれば、ホイールローダのような油圧ショベル以外の作業機械にも本発明を適用することが可能である。
【0011】
【0012】
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側面図である。また、図２～図４は、油圧ショベルの駆動装置をその制御装置とともに示す図であり、図３は図２における切替用油圧ユニットの詳細を、図４は図２におけるマシンコントロール用油圧ユニットの詳細をそれぞれ示す図である。
【0013】
図１において、油圧ショベル１００は、下部走行体１と、この下部走行体１の上部に配置される上部旋回体２と、この上部旋回体２に接続されているフロント作業機３から概略構成されている。
【0014】
下部走行体１は、左右の走行履帯４を有し、この左右の走行履帯４は図示しない走行油圧モータにより駆動する。
【0015】
上部旋回体２は、下部走行体１に旋回装置５を介して連結されており、この旋回装置５が図示しない旋回油圧モータにより駆動されて、上部旋回体２を下部走行体１に対して水平方向に旋回させることができる。
【0016】
フロント作業機３は、土砂の掘削（掘削施工）などの作業を行うためのものであり、上部旋回体２に俯仰動作可能に設けられたブーム６と、ブーム６の先端に上下方向に回動可能に設けられたアーム７と、アーム７の先端に回動可能に連結されたフロントアタッチメントとしてのバケット８とから構成されている。また、フロント作業機３には、ブーム６を俯仰動作可能に駆動するブームシリンダ９、アーム７を上下方向に回動可能に駆動するアームシリンダ１０、バケット８を回動可能に駆動するバケットシリンダ１１が設けられており、ブームシリンダ９、アームシリンダ１０、バケットシリンダ１１のシリンダロッドがそれぞれ伸縮することでフロント作業機３が動作し、土砂の掘削などの作業を可能にする。
【0017】
図２に示すように、油圧ショベル１００の駆動装置においては、可変容量型ポンプ２１および固定容量型パイロットポンプ２２が、原動機２３によって駆動される。
【0018】
可変容量型ポンプ２１は、ブームシリンダ９、アームシリンダ１０、バケットシリンダ１１、旋回用モータ１２などの油圧アクチュエータを駆動するための駆動源となる。なお、図２では可変容量型ポンプ２１は１個のみ表記しているが、複数個あってもよい。
【0019】
固定容量型パイロットポンプ２２は、ブーム用流量制御弁４８、アーム用流量制御弁４９、バケット用流量制御弁５０、旋回用流量制御弁５１などの制御弁を駆動させるための駆動源となる。
【0020】
可変容量型ポンプ２１から吐出された作動油は、それぞれ、ブーム用流量制御弁４８、アーム用流量制御弁４９、バケット用流量制御弁５０、旋回用流量制御弁５１、などを経由して、それぞれ、ブームシリンダ９、アームシリンダ１０、バケットシリンダ１１、旋回用モータ１２、などの油圧アクチュエータ（以降、油圧アクチュエータ９～１２と称することがある）に供給される。
【0021】
油圧アクチュエータ９～１２に供給された作動油は、ブーム用流量制御弁４８、アーム用流量制御弁４９、バケット用流量制御弁５０、旋回用流量制御弁５１などを経由して、タンク２４に排出される。なお、図２では図示しないが、同様の方法で、走行用モータやブレード、アタッチメント関係の油圧アクチュエータも駆動可能である。
【0022】
固定容量型パイロットポンプ２２は、ロック弁２５に接続されている。運転者により、運転室に設けられるロックレバーなどの操作によってロック弁２５を通流状態に切り換えなければ、固定容量型パイロットポンプ２２から吐出される作動油はロック弁２５の下流側には流れないようになっている。
【0023】
ロック弁２５は、ブーム上げ用パイロット圧制御弁３１、ブーム下げ用パイロット圧制御弁３２、アームクラウド用パイロット圧制御弁３３、アームダンプ用パイロット圧制御弁３４、バケットクラウド用パイロット圧制御弁３５、バケットダンプ用パイロット圧制御弁３６、旋回右回転用パイロット圧制御弁３７、旋回左回転用パイロット圧制御弁３８、図示しない右走行用パイロット圧制御弁および左走行用パイロット圧制御弁などに接続されている。
【0024】
ブーム上げ用パイロット圧制御弁３１およびブーム下げ用パイロット圧制御弁３２は、ブーム用操作部材２７により開閉することが可能である。アームクラウド用パイロット圧制御弁３３およびアームダンプ用パイロット圧制御弁３４は、アーム用操作部材２８により開閉することが可能である。バケットクラウド用パイロット圧制御弁３５およびバケットダンプ用パイロット圧制御弁３６は、バケット用操作部材２９により開閉することが可能である。旋回右回転用パイロット圧制御弁３７および旋回左回転用パイロット圧制御弁３８は、旋回用操作部材３０により開閉することが可能である。
【0025】
ブーム上げ用パイロット圧制御弁３１、ブーム下げ用パイロット圧制御弁３２、アームクラウド用パイロット圧制御弁３３、アームダンプ用パイロット圧制御弁３４、バケットクラウド用パイロット圧制御弁３５、バケットダンプ用パイロット圧制御弁３６、旋回右回転用パイロット圧制御弁３７、旋回左回転用パイロット圧制御弁３８の下流側には、シャトルブロック３９が接続されている。各パイロット圧制御弁３１～３８から排出される作動油は、シャトルブロック３９に一旦導入される。シャトルブロック３９の下流側には、ブーム上げ用パイロット配管４０、ブーム下げ用パイロット配管４１、アームクラウド用パイロット配管４２、アームダンプ用パイロット配管４３、バケットクラウド用パイロット配管４４、バケットダンプ用パイロット配管４５、旋回右回転用パイロット配管４６、旋回左回転用パイロット配管４７などが接続されている。
【0026】
ブーム上げ用パイロット配管４０およびブーム下げ用パイロット配管４１の下流側には、ブーム用流量制御弁４８が接続されている。アームクラウド用パイロット配管４２およびアームダンプ用パイロット配管４３の下流側には、アーム用流量制御弁４９が接続されている。バケットクラウド用パイロット配管４４およびバケットダンプ用パイロット配管４５の下流側には、バケット用流量制御弁５０が接続されている。旋回右回転用パイロット配管４６および旋回左回転用パイロット配管４７の下流側には、旋回用流量制御弁５１が接続されている。
【0027】
シャトルブロック３９の下流側には、可変容量型ポンプ２１に取り付けられているレギュレータ２６も接続されている。レギュレータ２６は、各操作部材（ブーム用操作部材２７、アーム用操作部材２８、バケット用操作部材２９、旋回用操作部材３０）の操作量に応じて、可変容量型ポンプ２１の傾転を変化させ、吐出流量を調整する機能を備えている。すなわち、シャトルブロック３９は、各パイロット圧制御弁３１～３８からの操作信号圧力に基づいて、レギュレータ２６へ供給されるための信号圧力を生成する役割を持つ。
【0028】
各流量制御弁（ブーム用流量制御弁４８、アーム用流量制御弁４９、バケット用流量制御弁５０、旋回用流量制御弁５１）は、各操作部材（ブーム用操作部材２７、アーム用操作部材２８、バケット用操作部材２９、旋回用操作部材３０）の操作量に応じて、切換量を調整できるようになっている。
【0029】
また、油圧ショベル１００の駆動装置においては、制御装置６７、シャトル弁１１４、切替用油圧ユニットＡ１、およびマシンコントロール用油圧ユニットＡ２が備えられている。
【0030】
制御装置６７で各フロントの位置情報を受信し、その信号を基に、マシンコントロールを可能とする適切なパイロット圧力となるように、切替用油圧ユニットＡ１及びマシンコントロール用油圧ユニットＡ２に指令信号を送信して制御している。
【0031】
図３に示すように、切替用油圧ユニットＡ１には、切替弁５０１、切替弁５０２、切替弁５０３、切替弁５０４、切替弁５０５が配置されている。切替弁５０１～５０５は、消磁（非通電）時には中立位置にあり、励磁（通電）時にその開度を切り替える。
【0032】
マシンコントロールを実施しない場合は、制御装置６７からは指令信号６０１～６０５が出力されず、切替弁５０１～５０５は中立位置に保持される。このとき、ブーム下げ用パイロット圧制御弁３２からの作動油は、パイロット配管２０２を通過後、切替用油圧ユニットＡ１内部のパイロット配管２１２、パイロット配管２２２、切替用油圧ユニットＡ１外部のパイロット配管２３２を経由し、シャトルブロック３９に到達する。また、アームクラウド用パイロット圧制御弁３３からの作動油は、パイロット配管２０３を通過後、切替用油圧ユニットＡ１内部のパイロット配管２１３、パイロット配管２２３、切替用油圧ユニットＡ１外部のパイロット配管２３３を経由し、シャトルブロック３９に到達する。また、アームダンプ用パイロット圧制御弁３４からの作動油は、パイロット配管２０４を通過後、切替用油圧ユニットＡ１内部のパイロット配管２１４．パイロット配管２２４、切替用油圧ユニットＡ１外部のパイロット配管２３４を経由し、シャトルブロック３９に到達する。また、バケットクラウド用パイロット圧制御弁３５からの作動油は、パイロット配管２０５を通過後、切替用油圧ユニットＡ１内部のパイロット配管２１５、パイロット配管２２５、切替用油圧ユニットＡ１外部のパイロット配管２３５を経由し、シャトルブロック３９に到達する。また、バケットダンプ用パイロット圧制御弁３６からの作動油は、パイロット配管２０６を通過後、切替用油圧ユニットＡ１内部のパイロット配管２１６、パイロット配管２２６、切替用油圧ユニットＡ１外部のパイロット配管２３６を経由し、シャトルブロック３９に到達する。すなわち、マシンコントロールを実施しない場合は、油圧ショベル１００の駆動装置は、作動油がマシンコントロール用油圧ユニットＡ２を経由しない回路となる。
【0033】
マシンコントロールを実施する場合は、制御装置６７から指令信号６０１～６０５を出力することで、切替弁５０１～５０５の開度を切り替える。このとき、ブーム下げ用パイロット圧制御弁３２からの作動油は、パイロット配管２０２を通過後、切替用油圧ユニットＡ１内部のパイロット配管２１２、パイロット配管２４２を経由し、マシンコントロール用油圧ユニットＡ２に流入する。マシンコントロール用油圧ユニットＡ２に流入した後は、切替用油圧ユニットＡ１内部のパイロット配管２５２、パイロット配管２２２、切替用油圧ユニットＡ１外部のパイロット配管２３２を経由し、シャトルブロック３９に到達する。また、アームクラウド用パイロット圧制御弁３３からの作動油は、パイロット配管２０３を通過後、切替用油圧ユニットＡ１内部のパイロット配管２１３、パイロット配管２４３を経由し、マシンコントロール用油圧ユニットＡ２に流入する。マシンコントロール用油圧ユニットＡ２に流入した後は、切替用油圧ユニットＡ１内部のパイロット配管２５３、パイロット配管２２３、切替用油圧ユニットＡ１外部のパイロット配管２３３を経由し、シャトルブロック３９に到達する。また、アームダンプ用パイロット圧制御弁３４からの作動油は、パイロット配管２０４を通過後、切替用油圧ユニットＡ１内部のパイロット配管２１４、パイロット配管２４４を経由し、マシンコントロール用油圧ユニットＡ２に流入する。マシンコントロール用油圧ユニットＡ２に流入した後は、切替用油圧ユニットＡ１内部のパイロット配管２５４、パイロット配管２２４、切替用油圧ユニットＡ１外部のパイロット配管２３４を経由し、シャトルブロック３９に到達する。また、バケットクラウド用パイロット圧制御弁３５からの作動油は、パイロット配管２０５を通過後、切替用油圧ユニットＡ１内部のパイロット配管２１５、パイロット配管２４５を経由し、マシンコントロール用油圧ユニットＡ２に流入する。マシンコントロール用油圧ユニットＡ２に流入した後は、切替用油圧ユニットＡ１内部のパイロット配管２５５、パイロット配管２２５、切替用油圧ユニットＡ１外部のパイロット配管２３５を経由し、シャトルブロック３９に到達する。また、バケットダンプ用パイロット圧制御弁３６からの作動油は、パイロット配管２０６を通過後、切替用油圧ユニットＡ１内部のパイロット配管２１６、パイロット配管２４６を経由し、マシンコントロール用油圧ユニットＡ２に流入する。マシンコントロール用油圧ユニットＡ２に流入した後は、切替用油圧ユニットＡ１内部のパイロット配管２５６、パイロット配管２２６、切替用油圧ユニットＡ１外部のパイロット配管２３６を経由し、シャトルブロック３９に到達する。すなわち、マシンコントロールを実施する場合は、油圧ショベル１００の駆動装置は、作動油がマシンコントロール用油圧ユニットＡ２を経由する回路となるので、マシンコントロール用油圧ユニットＡ２の各比例電磁弁（後の図５参照）を制御することで、マシンコントロールを可能とする。
【0034】
図４に示すように、マシンコントロール用油圧ユニットＡ２には、電磁切替弁７０１が配置されている。電磁切替弁７０１は、消磁（非通電）時にはその開度はゼロ（全閉）であり、励磁（通電）時にその開度をオープンにする。マシンコントロールを実施する際に、制御装置６７から出力された指令信号３０１を受けてその開度をオープンにし、マシンコントロールを実施しない際には、電磁切替弁７０１は消磁（非通電）となり、その開度をゼロ（全閉）とさせる。
【0035】
ブーム上げ用パイロット圧制御弁３１の下流側には、上流側から、パイロット配管２０１、シャトル弁１１４、パイロット配管２１１が配置されている。
【0036】
シャトル弁１１４は高圧優先形のシャトル弁であり、２つの入口ポートと１つの出口ポートを有している。シャトル弁１１４の入口ポートの一方はパイロット配管２０１に接続され、出口ポートにパイロット配管２１１が接続されている。ブーム上げ用パイロット圧制御弁３１に供給された作動油は、パイロット配管２０１、シャトル弁１１４を介して、パイロット配管２１１に供給される。
【0037】
シャトル弁１１４の入口ポートの他方には、上流側から、ロック弁２５、パイロット配管２０７、電磁切替弁７０１、パイロット配管２０８、比例電磁弁７０７、パイロット配管２７７が配置されている。シャトル弁１１４の入口ポートの他方には、ブーム上げ用パイロット圧制御弁３１を介さず固定容量型パイロットポンプ２２から流入されるようになっている。すなわち、ブーム用操作部材２７の操作量に依存せずパイロット配管２１１に作動油が供給される。
【0038】
比例電磁弁７０７は、マシンコントロール時に目標面下を掘削することのないように、ブーム上げを強制的に行わせるための弁である。比例電磁弁７０７は、消磁（非通電）時にはその開度はゼロ（全閉）であり、励磁（通電）時にその開度をオープンにする。励磁力を増加させるほどその開度が大きくなる。比例電磁弁７０７は、制御装置６７から出力された指令信号３０７を受けてその開度を調整する。
【0039】
比例電磁弁７０２は、マシンコントロール時に目標面下を掘削することのないように、ブーム下げ速度を減速させるための弁である。比例電磁弁７０２は、消磁（非通電）時にはその開度は全開であり、励磁（通電）時にその開度をクローズにする。励磁力を増加させるほどその開度が小さくなる。比例電磁弁７０２は、制御装置６７から出力された指令信号３０２を受けてその開度を調整する。
【0040】
比例電磁弁７０３は、マシンコントロール時に目標面下を掘削することのないように、また精度良くマシンコントロールを行なわせるように、アームクラウド速度を減速させるための弁である。比例電磁弁７０３は、消磁（非通電）時にはその開度は全開であり、励磁（通電）時にその開度をクローズにする。励磁力を増加させるほどその開度が小さくなる。比例電磁弁７０３は、制御装置６７から出力された指令信号３０３を受けてその開度を調整する。
【0041】
比例電磁弁７０４は、マシンコントロール時に目標面下を掘削することのないように、また精度良くマシンコントロールを行なわせるように、アームダンプ速度を減速させるための弁である。比例電磁弁７０４は、消磁（非通電）時にはその開度は全開であり、励磁（通電）時にその開度をクローズにする。励磁力を増加させるほどその開度が小さくなる。比例電磁弁７０４は、制御装置６７から出力された指令信号３０４を受けてその開度を調整する。
【0042】
比例電磁弁７０５は、マシンコントロール時に目標面下を掘削することのないように、また精度良くマシンコントロールを行なわせるように、バケットクラウド速度を減速させるための弁である。比例電磁弁７０５は、消磁（非通電）時にはその開度は全開であり、励磁（通電）時にその開度をクローズにする。励磁力を増加させるほどその開度が小さくなる。比例電磁弁７０５は、制御装置６７から出力された指令信号３０５を受けてその開度を調整する。
【0043】
比例電磁弁７０６は、マシンコントロール時に目標面下を掘削することのないように、また精度良くマシンコントロールを行なわせるように、バケットダンプ速度を減速させるための弁である。比例電磁弁７０６は、消磁（非通電）時にはその開度は全開であり、励磁（通電）時にその開度をクローズにする。励磁力を増加させるほどその開度が小さくなる。比例電磁弁７０６は、制御装置６７から出力された指令信号３０６を受けてその開度を調整する。
【0044】
比例電磁弁７０８は、マシンコントロール時にバケット８の角度を一定に保ちながら施工面を仕上げるように、バケットダンプを強制的に行わせるための弁である。比例電磁弁７０８は、消磁（非通電）時にはその開度はゼロ（全閉）であり、励磁（通電）時にその開度をオープンにする。励磁力を増加させるほどその開度が大きくなる。比例電磁弁７０８は、制御装置６７から出力された指令信号３０８を受けてその開度を調整する。
【0045】
比例電磁弁７０９は、マシンコントロール時にバケット８の角度を一定に保ちながら施工面を仕上げるように、バケットクラウドを強制的に行わせるための弁である。比例電磁弁７０９は、消磁（非通電）時にはその開度はゼロ（全閉）であり、励磁（通電）時にその開度をオープンにする。励磁力を増加させるほどその開度が大きくなる。比例電磁弁７０９は、制御装置６７から出力された指令信号３０９を受けてその開度を調整する。
【0046】
シャトル弁１１５は高圧優先形のシャトル弁であり、２つの入口ポートと１つの出口ポートを有している。シャトル弁１１５の入口ポートの一方は、比例電磁弁７０５からのパイロット配管２８５に接続され、出口ポートにパイロット配管２７５が接続されている。シャトル弁１１５の入口ポートの他方は、比例電磁弁７０９からのパイロット配管２９５に接続されている。パイロット配管２９５からの作動油は、バケットクラウド用パイロット圧制御弁３５を介さず固定容量型パイロットポンプ２２から流入されるようになっている。すなわち、バケット用操作部材２９の操作量に依存せずパイロット配管２９５に作動油が供給される。
【0047】
シャトル弁１１６は高圧優先形のシャトル弁であり、２つの入口ポートと１つの出口ポートを有している。シャトル弁１１６の入口ポートの一方は、比例電磁弁７０６からのパイロット配管２８６に接続され、出口ポートにパイロット配管２７６が接続されている。シャトル弁１１６の入口ポートの他方は、比例電磁弁７０８からのパイロット配管２９６に接続されている。パイロット配管２９６からの作動油は、バケットダンプ用パイロット圧制御弁３６を介さず固定容量型パイロットポンプ２２から流入されるようになっている。すなわち、バケット用操作部材２９の操作量に依存せずパイロット配管２９６に作動油が供給される。
【0048】
なお、切替用油圧ユニットＡ１、およびマシンコントロール用油圧ユニットＡ２は、必ずしもユニットになっている必要はない。また、切替弁５０１などの油圧部品の一部がそれぞれユニットＡ１、およびＡ２の外に配置されていても良い。
【0049】
【0050】
【0051】
図５及び図６に示すように、油圧ショベル１００における掘削施工においては、例えば、まず、ブーム用操作部材２７によりブームシリンダ９を伸長側に駆動してブーム６を十分な高さまで回動させた状態で（図５：ブーム上げ）、アーム用操作部材２８によりアームシリンダ１０が完全に収縮するまで収縮側に駆動してアーム７を回動させ（図５：アームダンプ）、続いて、ブーム用操作部材２７によりブームシリンダ９を収縮側に駆動してフロント作業機３を回動させることでバケット８の先端を掘削施工の目標面の位置まで下げる（図５：ブーム下げ）。続いて、アームシリンダ１０を収縮側に駆動してアーム７を回動させ（図６：アームクラウド）、掘削施工を行う。ここで、マシンコントロールにおいては、制御装置６７の制御によってブームシリンダ９の伸長側への駆動の制限（図５のブーム下げ時など）やブームシリンダ９の収縮側への駆動（図６のアームクラウド時）を行うことにより、フロント作業機３の例えばバケット８の先端を掘削施工の目標面に沿って移動させる（領域制限制御）。
【0052】
図７は、駆動装置のうちアームシリンダの駆動に係る構成を抜き出して示す図である。
【0053】
図７に示すように、アームシリンダ１０の駆動に係る駆動装置には、アームシリンダ１０のボトム側の圧力を検出するボトム圧センサ５２、ロッド側の圧力を検出するロッド圧センサ５３、アーム用操作部材２８により駆動されるアームクラウド用パイロット圧制御弁３３とアームシリンダ１０とを接続するアームクラウド用パイロット配管４２における比例電磁弁７０３の下流側の圧力を検出するアームクラウド減圧弁後圧センサ５４、及び、アームダンプ用パイロット圧制御弁３４とアームシリンダ１０とを接続するアームダンプ用パイロット配管４３における比例電磁弁７０４の下流側の圧力を検出するアームダンプ減圧弁後圧センサ５５が設けられている。なお、図７においては、説明の簡単のためにシャトルブロック３９を含むいくつかの構成を省略して示している。
【0054】
アームダンプ操作時、固定容量型パイロットポンプ２２からの圧油は、ロック弁２５、アームダンプ用パイロット圧制御弁３４、アームダンプ用パイロット配管４３を介し、アーム用流量制御弁４９に作用する。これにより、可変容量型ポンプ２１からの圧油は、アーム用流量制御弁４９を介し、アームシリンダ１０のロッド側に流入する。アームシリンダ１０のロッド側には、アームシリンダ１０のストロークが最収縮するまで圧油が流入され続け、最収縮後は、アームシリンダ１０のロッド側にさらに流入されようとしていた圧油は、可変容量型ポンプ２１とアーム用流量制御弁４９の間に配置されている図示しないリリーフ弁を通じてタンク２４に排出される。
【0055】
ここで、アームシリンダ１０のストロークが最収縮となるに至るまでのアームダンプ操作の操作量や操作方法により、アームシリンダ１０のロッド側の内部圧力の大きさが異なってくる。例えば、アームシリンダ１０のストロークが最伸長の状態から最収縮となるに至るまで、アームダンプ操作をフルレバー操作で行なった場合は、アームシリンダ１０が比較的勢いよく最収縮状態となるので、アームシリンダ１０のロッド側は比較的高圧となる。また、アームダンプ操作を微操作にしてアームシリンダ１０のストロークを最収縮とした場合は、アームシリンダ１０のロッド側は比較的低圧となる。
【0056】
次に、アームシリンダ１０が最収縮の状態から、ブーム下げ操作を行ないバケット８の爪先を掘削施工の目標面上に位置合わせしたのち、アームクラウド操作をすることでアームシリンダ１０を伸長側に駆動させる。アームクラウド操作時の固定容量型パイロットポンプ２２からの圧油は、ロック弁２５、アームクラウド用パイロット圧制御弁３３、アームクラウド用パイロット配管４２を介し、アーム用流量制御弁４９に作用する。これにより、可変容量型ポンプ２１からの圧油は、アーム用流量制御弁４９を介し、アームシリンダ１０のボトム側に流入する。アームシリンダ１０のロッド側の圧油はタンク２４に流れるので、次第に推力は増加することになる。アームクラウド操作直前のアームシリンダ１０のロッド圧が大きいほど、アームクラウド操作直後のシリンダ伸長方向の推力は小さくなる。
【0057】
マシンコントロールの機能が有効である場合、アームクラウド操作を行うと、バケット８の爪先の目標面下への侵入を回避して爪先が目標面に沿って移動するようにブーム上げ増圧制御が行われる。ブーム上げ増圧量は、アームクラウド操作量や、アーム用流量制御弁４９に作用する圧力などから決定される。
【0058】
ここで、同じようにアームクラウド操作を行なったとしても、アームシリンダ１０のロッド圧の大小によって、アームシリンダ１０の駆動の様子に差異が現れることがある。つまり、アームシリンダ１０のロッド圧が大きいときは、アームクラウド操作直後にはアームシリンダ１０は比較的ゆっくり駆動し、その間にブーム増圧が作用するので、バケット８の爪先の軌跡は、掘削施工目標面に比較的追従する、もしくは掘削施工目標面に対して比較的浮き上がる傾向となる。また、アームシリンダ１０のロッド圧が小さいときは、アームクラウド操作直後にはアームシリンダ１０は比較的速く駆動するため、アームクラウド操作直後のバケット爪先の軌跡は、掘削施工目標面に対して比較的沈み込む傾向となる。ここに本発明に関する課題がある。アームロッド圧によって制御方法を切り分ける必要がある。
【0059】
図８は、従来技術におけるアームクラウド時のバケットのツメ先の軌跡を示す図である。
【0060】
図８に示すように、アームダンプ操作を微操作で行なった後のアームクラウド時の爪先の軌跡は、目標面に沿っている。一方、アームダンプ操作をフルレバー操作で行なった後のアームクラウド時の爪先の軌跡は、目標面への進入が見られる。これは、アームシリンダ１０のロッド圧が小さい場合、アームクラウド操作直後にアーム７（アームシリンダ１０）が機敏に動きやすくなることが要因であり、図８の例では、ブーム増圧制御の応答遅れの影響がバケット８の爪先の軌跡に顕著に現れている。このように、アームダンプ時の操作状況によって、アームクラウド操作直後のアームシリンダ１０の挙動にばらつきが生じる可能性がある。さらに、従来技術においては、ブーム増圧制御にアームクラウド減圧弁後圧に基づくアームシリンダ速度Ｖａを用いているが、この制御方法では、アームクラウド操作直後において、アームクラウド減圧弁後圧が立ち上がってからブーム増圧制御が作用することになる。そのため、ブーム増圧制御の応答遅れに起因するアームクラウド操作直後のバケット８の爪先の目標面下への侵入が発生する。
【0061】
図９は、掘削施工目標面上にてアームクラウド操作を入力したときの、アームクラウド操作圧Ｌ１、アームクラウド減圧指令圧Ｌ２、及びアームクラウド減圧弁後圧Ｌ３の波形を示す図である。アームクラウド操作直後、アームクラウド減圧指令圧の立ち上がりに対して、アームクラウド減圧弁後圧の立ち上がりが遅れていることが確認できる。本実施の形態においては、アームクラウド減圧指令圧Ｌ２とアームクラウド減圧弁後圧Ｌ３の立ち上がりの違いを利用して、アームクラウド減圧弁後圧に基づくアームシリンダ速度Ｖａと、アームクラウド減圧指令圧に基づくアームシリンダ速度Ｖｂにより、ブーム増圧制御を行うものである。
【0062】
図１０は、制御装置の処理機能を示す機能ブロック図である。
【0063】
図１０に示すように、制御装置６７は、フロント姿勢演算部６７ａ、領域設定演算部６７ｂ、バケット先端速度の制限値演算部６７ｃ、アームシリンダ速度演算部６７ｄ、アームによるバケット先端速度演算部６７ｅ、ブームによるバケット先端速度の制限値演算部６７ｆ、ブームシリンダ速度の制限値演算部６７ｇ、ブーム指令の制限値演算部６７ｈ、ブーム用バルブ指令演算部６７ｉ、ブーム指令の最大値演算部６７ｊ、アーム用バルブ指令演算部６７ｋ、及び、アームシリンダ内差圧演算部６７ｌの各機能部を有している。
【0064】
フロント姿勢演算部６７ａでは、ブーム６、アーム７、バケット８に設けられた角度検出器３ａ～３ｃ（例えば、ＩＭＵ：慣性計測装置など）及び上部旋回体２に設けられた傾斜角検出器３ｄで検出したブーム６、アーム７、バケット８の回動角及び上部旋回体２の前後の傾斜角に基づきフロント作業機３の各部の位置と姿勢を演算する。
【0065】
領域設定演算部６７ｂでは、オペレータによる設定器２００の操作により、バケット８の先端が動き得る掘削領域の設定演算を行う。また、設定器２００で指示された傾斜角により目標面を設定する。
【0066】
ここで、制御装置６７の図示しない記憶装置には、フロント作業機３や上部旋回体２、下部走行体１などの油圧ショベル１００の各部の寸法が記憶されており、領域設定演算部６７ｂではフロント姿勢演算部６７ａにてこれらのデータと、角度検出器３ａ，３ｂ，３ｃで検出した回動角及び傾斜角検出器３ｄで検出した上部旋回体２の傾斜角を用いてバケット８の先端の位置を計算する
バケット先端速度の制限値演算部６７ｃでは、バケット８の先端の目標面からの距離に基づき、バケット先端速度の目標面に垂直な成分の制限値を計算する。
バケット先端速度の制限値演算部６７ｃでは、バケット８の先端の目標面からの距離に基づき、バケット先端速度の目標面に垂直な成分の制限値を計算する。
【0067】
アームシリンダ速度演算部６７ｄでは、アーム用操作部材２８によるアーム用流量制御弁４９への指令値（アームクラウド減圧弁後圧センサ５４およびアームダンプ減圧弁後圧センサ５５の検出結果）と、アーム用流量制御弁４９の流量特性とに基づいてアームシリンダ速度Ｖａを推定する。
【0068】
アームによるバケット先端速度演算部６７ｅでは、アームシリンダ速度とフロント姿勢演算部６７ａで求めたフロント作業機３の各部の位置と姿勢によりアーム７によるバケット先端速度を演算する。
【0069】
アームシリンダ内差圧演算部６７ｌでは、アームシリンダ１０のボトム側の圧力を検出するボトム圧センサ５２の検出結果とロッド側の圧力を検出するロッド圧センサ５３の検出結果とから、アームシリンダ１０のボトム側とロッド側の差圧Ｐを演算する。
【0070】
ブームによるバケット先端速度の制限値演算部６７ｆでは、演算部６７ｅで求めたアーム７によるバケット先端速度を演算部６７ｌで求めた差圧Ｐに基づいて補正（アームシリンダ速度補正処理）し、領域設定演算部６７ｂで求めた変換データを用いてＸＹ座標系からＸａＹａ座標系へ変換し、アーム７によるバケット先端速度の目標面に垂直な成分（ｂｘ，ｂｙ）を演算し、演算部６７ｃで求めたバケット先端速度の目標面に垂直な成分の制限値とそのアームによるバケット先端速度の目標面に垂直な成分により、ブームによるバケット先端速度の目標面に垂直な成分の制限値を演算する。
【0071】
図１１は、アームシリンダ速度補正処理を示すフローチャートである。
【0072】
図１１において、制御装置６７のブームによるバケット先端速度の制限値演算部６７ｆは、まず、施工動作開始姿勢としたとき（最収縮でなくても良い）のアームシリンダ１０のボトム圧とロッド圧の差圧Ｐが予め定めた値（閾値Ｐ０）以上であるかどうかを判定し（ステップＳ１００）、判定結果がＹＥＳの場合には、アームクラウド操作直後はアームクラウド減圧弁後圧Ｌ３に基づくバケット先端速度（アームシリンダ速度Ｖａを用いて演算）によりブーム増圧制御を行う（ステップＳ１１０）。すなわち、アームクラウド操作直前のアームシリンダロッド圧が高圧のため、アームクラウド操作直後のアームシリンダは比較的ゆっくりした速度で駆動し、アームクラウド操作に対する立ち上がりが遅いアームクラウド減圧弁後圧に基づくアームシリンダ速度Ｖａによりブーム増圧制御を行う。
【0073】
また、ステップＳ１００での判定結果がＮＯの場合には、アームクラウド操作直後はアームクラウド減圧指令圧Ｌ２に基づくバケット先端速度（アームシリンダ速度Ｖｂを用いて演算）によりブーム増圧制御を行う（ステップＳ１０１）。すなわち、アームクラウド操作直前のアームシリンダロッド圧が低圧のため、アームクラウド操作直後のアームシリンダは比較的機敏に駆動し、アームクラウド操作に対する立ち上がりが早いアームクラウド減圧指令圧に基づくアームシリンダ速度Ｖｂによりブーム増圧制御を行う。
【0074】
図１０に戻る。
【0075】
ブームシリンダ速度の制限値演算部６７ｇでは、ブーム６によるバケット先端速度の目標面に垂直な成分の制限値とフロント作業機３の各部の位置と姿勢に基づき、変換データを用いた座標変換によりブームシリンダ速度の制限値を演算する。
【0076】
ブーム指令の制限値演算部６７ｈでは、ブーム用流量制御弁４８の流量特性に基づき、演算部６７ｇで求めたブームシリンダ速度の制限値に対応するブーム６の指令制限値を求める。
【0077】
ブーム指令の最大値演算部６７ｊでは、演算部６７ｈで求めたブーム指令の制限値とブーム用操作部材２７によるブーム用流量制御弁４８への指令値（アームシリンダ１０に対応するものと同様に設けられたブーム上げクラウド減圧弁後圧センサ５６およびブーム下げ減圧弁後圧センサ５７の検出結果）とを比較し、大きい方を出力する。
【0078】
ブーム用バルブ指令演算部６７ｉでは、ブーム指令の最大値演算部６７ｊから出力された指令値が正の値の場合にはブーム用流量制御弁４８のブーム上げ側への駆動に係る比例電磁弁７０７に対応する電圧を出力する。
【0079】
アーム用バルブ指令演算部６７ｋでは、アーム用操作部材２８によるアーム用流量制御弁４９への指令値（アームクラウド減圧弁後圧センサ５４およびアームダンプ減圧弁後圧センサ５５の検出結果）を入力し、当該指令値がアームクラウドの指令値である場合にはアーム用流量制御弁４９のアームクラウド側への駆動に係る比例電磁弁７０３に対応する電圧を出力し、アームダンプ側への駆動に係る比例電磁弁７０４には０の電圧を出力し、指令値がアームダンプの指令値である場合には逆にする。
【0080】
以上のように構成した本実施の形態の効果を説明する。
【0081】
マシンコントロール機能を備えた油圧ショベルなどの作業機械においては、フロント作業機の自動制御にて目標面に沿って掘削施工が行なわれる。しかしながら、フロント作業機が駆動し始める箇所においては、マシンコントロールにおいて掘削施工の精度にばらつきがあり、その一因としては、動作サイクルごとの駆動開始直前のシリンダ内部圧力の大きさの違いが挙げられる。すなわち、マシンコントロールにおける駆動開始直前のシリンダ内部圧力が動作サイクルごとに異なると、フロント作業機の駆動開始時の駆動速度の精度に差異が発生し、結果としてマシンコントロールにおける掘削施工の精度にばらつきが生じてしまう。
【0082】
これに対して本実施の形態においては、複数の被駆動部材（ブーム６、アーム７、バケット８）を連結して構成された多関節型のフロント作業機３と、操作信号に基づいて複数の被駆動部材をそれぞれ駆動する複数の油圧アクチュエータ（ブームシリンダ９、アームシリンダ１０、バケットシリンダ１１）と、複数の油圧アクチュエータのうち操作者の所望する油圧アクチュエータに操作信号を出力する操作装置（ブーム用操作部材２７、アーム用操作部材２８、バケット用操作部材２９）と、フロント作業機３による作業対象に対して予め設定された目標面上およびその上方の領域内でフロント作業機が動くように、複数の油圧アクチュエータのうち少なくとも１つの油圧アクチュエータに操作信号を出力するか、又は出力された操作信号を補正する領域制限制御を実行する制御装置６７とを備えた油圧ショベル１００において、制御装置６７は、領域制限制御を行う油圧アクチュエータの領域制限制御を行う直前の動作に係る情報に基づいて操作信号を補正するように構成した。
【0083】
図１２は、本実施の形態におけるアームクラウド時のバケットのツメ先の軌跡を比較例である従来技術の軌跡とともに示す図である。図１２に示すように、本実施の形態においては、従来技術と比較して、バケット８の先端の軌跡がより目標面に沿って移動することがわかる。このように、本実施の形態においては、マシンコントロールにおける掘削施工の精度を向上することができる。
【0084】
【0085】
本変形例は、第１の実施の形態に対して、アームシリンダのボトム圧とロッド圧の差圧Ｐに基づいて求められる比率に応じてアームシリンダ速度Ｖａ，Ｖｂを用いたバケット先端速度の演算を行うものである。
【0086】
図１３は、本変形例に係るアームシリンダ速度補正処理を示すフローチャートである。また、図１４は、アームシリンダのボトム圧とロッド圧の差圧とアームシリンダ速度の比率との関係を予め定めた比率テーブルの一例を示す図である。図中、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。
【0087】
図１３において、制御装置６７のブームによるバケット先端速度の制限値演算部６７ｆは、まず、施工動作開始姿勢としたとき（アームシリンダ１０のストロークが最収縮にいたる直前）のアームシリンダ１０のボトム圧とロッド圧の差圧Ｐを計測し（ステップＳ２００）、アームシリンダのボトム圧とロッド圧の差圧Ｐにより、図１２に示す比率テーブルを用いて、アームクラウド減圧弁後圧に基づくアームシリンダ速度Ｖａとアームクラウド減圧指令圧に基づくアームシリンダ速度Ｖｂの重み付けを決定し（ステップＳ２１０）、重み付けγにより算出したアームシリンダ速度を（γ×Ｖａ＋（１－γ）×Ｖｂ）を用いてブーム増圧制御を行う（ステップＳ２２０）。例えば、差圧Ｐが比較的低圧であった場合にアームクラウド減圧指令圧に基づくアームシリンダ速度Ｖｂを積極的に用いるように比率テーブルは設定されている。例えば、ブーム増圧制御に用いるアームシリンダ速度は、γ＝０．２の場合には、０．２Ｖａ＋０．８Ｖｂで表される。
【0088】
その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【0089】
以上のように講師した本変形例においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0090】
【0091】
本実施の形態は、ストロークが最収縮となるに至る直前のアームダンプ操作の操作量αに基づいて操作信号を補正するものである。
【0092】
図１５は、本実施の形態に係る駆動装置のうちアームシリンダの駆動に係る構成を抜き出して示す図である。また、図１６は本実施の形態に係る制御装置の処理機能を示す機能ブロック図であり、図１７は本実施の形態に係るアームシリンダ速度補正処理を示すフローチャートである。図中、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。
【0093】
図１５に示すように、アームシリンダ１０の駆動に係る駆動装置には、アーム用操作部材２８により駆動されるアームクラウド用パイロット圧制御弁３３とアームシリンダ１０とを接続するアームクラウド用パイロット配管４２における比例電磁弁７０３の下流側の圧力を検出するアームクラウド減圧弁後圧センサ５４、アームダンプ用パイロット圧制御弁３４とアームシリンダ１０とを接続するアームダンプ用パイロット配管４３における比例電磁弁７０４の下流側の圧力を検出するアームダンプ減圧弁後圧センサ５５、及び、アームシリンダ１０のストローク長（ロッド位置）を検出するアームシリンダストロークセンサ１１０が設けられている。なお、本実施の形態におけるアームシリンダ１０の駆動に係る駆動装置は、第１の実施の形態と比較して、アームシリンダ１０のボトム側の圧力を検出するボトム圧センサ５２およびロッド側の圧力を検出するロッド圧センサ５３を有しない構成となっている。
【0094】
図１６に示すように、制御装置６７は、フロント姿勢演算部６７ａ、領域設定演算部６７ｂ、バケット先端速度の制限値演算部６７ｃ、アームシリンダ速度演算部６７ｄ、アームによるバケット先端速度演算部６７ｅ、ブームによるバケット先端速度の制限値演算部６７ｆ、ブームシリンダ速度の制限値演算部６７ｇ、ブーム指令の制限値演算部６７ｈ、ブーム用バルブ指令演算部６７ｉ、ブーム指令の最大値演算部６７ｊ、アーム用バルブ指令演算部６７ｋ、及び、アームシリンダ内差圧推定演算部６７ｍの各機能部を有している。
【0095】
アームシリンダ内差圧推定演算部６７ｍでは、アームダンプ用パイロット配管４３における比例電磁弁７０４の下流側の圧力を検出するアームダンプ減圧弁後圧センサ５５の検出結果とアームシリンダストロークセンサ１１０の検出結果とから、アームシリンダ１０のアームダンプ操作量αを演算する。
【0096】
図１７において、制御装置６７のブームによるバケット先端速度の制限値演算部６７ｆは、まず、施工動作開始姿勢としたとき（アームシリンダ１０のストロークが最収縮にいたる直前）のアームシリンダ１０のアームダンプ操作量αが予め定めた値（閾値α０）以上であるかどうかを判定し（ステップＳ３００）、判定結果がＹＥＳの場合には、アームクラウド操作直後はアームクラウド減圧弁後圧Ｌ３に基づくバケット先端速度（アームシリンダ速度Ｖａを用いて演算）によりブーム増圧制御を行う（ステップＳ３１０）。すなわち、アームクラウド操作直前のアームシリンダロッド圧が高圧のため、アームクラウド操作直後のアームシリンダは比較的ゆっくりした速度で駆動し、アームクラウド操作に対する立ち上がりが遅いアームクラウド減圧弁後圧に基づくアームシリンダ速度Ｖａによりブーム増圧制御を行う。
【0097】
また、ステップＳ３００での判定結果がＮＯの場合には、アームクラウド操作直後はアームクラウド減圧指令圧Ｌ２に基づくバケット先端速度（アームシリンダ速度Ｖｂを用いて演算）によりブーム増圧制御を行う（ステップＳ３０１）。すなわち、アームクラウド操作直前のアームシリンダロッド圧が低圧のため、アームクラウド操作直後のアームシリンダは比較的機敏に駆動し、アームクラウド操作に対する立ち上がりが早いアームクラウド減圧指令圧に基づくアームシリンダ速度Ｖｂによりブーム増圧制御を行う。
【0098】
その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【0099】
以上のように講師した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0100】
なお、本実施の形態に置いては、アームシリンダストロークセンサ１１０によりアームシリンダ１０のストローク長を検出するように構成したが、例えば、フロント作業機３のブーム６及びアーム７にそれぞれ設けられた角度検出器３ａ，３ｂの検出結果からブーム６とアーム７の相対角度を算出し、その算出結果からアームシリンダのストローク長を算出するように構成してもよい。
【0101】
【0102】
本変形例は、第２の実施の形態に対して、アームシリンダのアームダンプ操作量αに基づいて求められる比率に応じてアームシリンダ速度Ｖａ，Ｖｂを用いたバケット先端速度の演算を行うものである。
【0103】
図１８は、本変形例に係るアームシリンダ速度補正処理を示すフローチャートである。また、図１９は、アームダンプ操作量とアームシリンダ速度の比率との関係を予め定めた比率テーブルの一例を示す図である。図中、第１及び第２の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。
【0104】
図１８において、制御装置６７のブームによるバケット先端速度の制限値演算部６７ｆは、まず、施工動作開始姿勢としたとき（アームシリンダ１０のストロークが最収縮にいたる直前）のアームシリンダ１０のアームダンプ操作量を計測し（ステップＳ４００）、アームダンプ操作量αにより、図１９に示す比率テーブルを用いて、アームクラウド減圧弁後圧に基づくアームシリンダ速度Ｖａとアームクラウド減圧指令圧に基づくアームシリンダ速度Ｖｂの重み付けを決定し（ステップＳ４１０）、重み付けβにより算出したアームシリンダ速度を（β×Ｖａ＋（１－β）×Ｖｂ）を用いてブーム増圧制御を行う（ステップＳ４２０）。
【0105】
その他の構成は第１及び第２の実施の形態と同様である。
【0106】
以上のように講師した本変形例においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0107】
＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態を図２０を参照しつつ説明する。
第３の実施の形態を図２０を参照しつつ説明する。
【0108】
本実施の形態は、アームダンプ操作圧によらずアームシリンダロッド圧が一定となるように、アームダンプ操作圧をアームダンプ比例電磁弁で減圧制御するものである。
【0109】
図２０は、アームシリンダのストローク長とアームダンプ減圧指令圧との関係を予め定めた指令圧算出テーブルの一例を示す図である。図中、他の実施の形態および変形例と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。
【0110】
アームダンプ操作によりアームシリンダを収縮させる際、最収縮までの長さが一定値Ｄ１以内になった場合にアームダンプ比例電磁弁でアームダンプ操作圧を減圧させる。そして一定値Ｄ０以内ではアームダンプ比例電磁弁を全閉にして、アームダンプ操作入力をしてもアームシリンダを駆動させないようにする。そうすることで、アームダンプ操作量によらず、アームシリンダロッド圧を一律で低圧とすることが可能となるため、施工動作の度にアームクラウド操作直後の挙動に現れる差異を防止することができる。
【0111】
その他の構成は他の実施の形態および変形例と同様である。
【0112】
以上のように構成した本実施の形態においても他の実施の形態および変形例と同様の効果を得ることができる。
【0113】
次に上記の各実施の形態の特徴について説明する。
【0114】
（１）上記の実施の形態では、ブーム６、アーム７、バケット８から構成されるフロント作業装置（例えば、フロント作業機３）と、ブームを駆動するブームシリンダ９、アームを駆動するアームシリンダ１０、バケットを駆動するバケットシリンダ１１を含む複数の油圧アクチュエータと、複数の油圧アクチュエータへの操作信号を出力する操作装置（例えば、ブーム用操作部材２７、アーム用操作部材２８、バケット用操作部材２９）と、フロント作業装置による作業対象に対して予め設定された目標面上およびその上方の領域内でバケットが動くように、アームシリンダの速度に基づいてブームシリンダに操作信号を出力するか、または出力された操作信号を補正するブーム上げ増圧制御を実行する制御装置６７とを備え、アームシリンダは、操作装置によりアームダンプ操作が行われたときには、ロッド側に圧油が供給されて収縮側に駆動することによりアームを回動させると共に、操作装置によりアームクラウド操作が行われた時は、ボトム側に圧油が供給されて伸長側に駆動することによりアームを回動させて掘削施工を行う作業機械（例えば、油圧ショベル１００）において、制御装置は、操作装置によるアームクラウド操作直後は、アームクラウド操作直前のアームシリンダのロッド圧の大小によってアームクラウド操作に対する立ち上がりを補正したアームシリンダの速度に基づいて、ブーム上げ増圧制御を行うものとした。
【0115】
これにより、これにより、マシンコントロールにおける掘削施工の精度を向上することができる。
【0116】
（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１００）において、制御装置６７は、ブーム上げ増圧制御を行う直前のアームシリンダ１０のボトム側とロッド側の差圧に基づいて、アームクラウド操作に対する立ち上がりを補正したアームシリンダの速度によりブーム上げ増圧制御を行うものとした。
【0117】
（３）また、上記の実施の形態では、（２）の作業機械（例えば、油圧ショベル１００）において、制御装置６７は、ブーム上げ増圧制御を行う直前のアームシリンダ１０のボトム側とロッド側の差圧に基づいて、アームシリンダに入力される操作信号に基づくアームシリンダの速度に応じた操作信号の補正と、アームシリンダの目標速度に基づく操作信号の補正のいずれか一方を選択するものとした。
【0118】
（４）また、上記の実施の形態では、（２）の作業機械（例えば、油圧ショベル１００）において、制御装置６７は、ブーム上げ増圧制御を行う直前のアームシリンダ１０のボトム側とロッド側の差圧に基づいて、アームシリンダに入力される操作信号に基づくアームシリンダの速度とアームシリンダの目標速度との比率を求め、比率に応じたアームシリンダの速度とアームシリンダの目標速度とに基づいて操作信号を補正するものとした。
【0119】
（５）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１００）において、制御装置６７は、ブーム上げ増圧制御を行う直前のアームシリンダ１０に応じた操作装置（例えば、ブーム用操作部材２７、アーム用操作部材２８、バケット用操作部材２９）の操作量に基づいて、アームシリンダに入力される操作信号に基づくアームシリンダの速度に応じた操作信号の補正と、アームシリンダの目標速度に基づく操作信号の補正との何れか一方を選択するものとした。
【0120】
（６）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１００）において、制御装置６７は、ブーム上げ増圧制御を行う直前のアームシリンダ１０に応じた操作装置（例えば、ブーム用操作部材２７、アーム用操作部材２８、バケット用操作部材２９）の操作量に基づいて、アームシリンダに入力される操作信号に基づくアームシリンダの速度とアームシリンダの目標速度との比率を求め、比率に応じたアームシリンダの速度とアームシリンダの目標速度とに基づいて操作信号を補正するものとした。
【0121】
＜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。
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】
【0122】
１…下部走行体、２…上部旋回体、３…フロント作業機、３ａ～３ｃ…角度検出器、３ｄ…傾斜角検出器、４…走行履帯、５…旋回装置、６…ブーム、７…アーム、８…バケット、９…ブームシリンダ、１０…アームシリンダ、１１…バケットシリンダ、１２…旋回用モータ、２１…可変容量型ポンプ、２２…固定容量型パイロットポンプ、２３…原動機、２４…タンク、２５…ロック弁、２６…レギュレータ、２７…ブーム用操作部材、２８…アーム用操作部材、２９…バケット用操作部材、３０…旋回用操作部材、３１…ブーム上げ用パイロット圧制御弁、３２…ブーム下げ用パイロット圧制御弁、３３…アームクラウド用パイロット圧制御弁、３４…アームダンプ用パイロット圧制御弁、３５…バケットクラウド用パイロット圧制御弁、３６…バケットダンプ用パイロット圧制御弁、３７…旋回右回転用パイロット圧制御弁、３８…旋回左回転用パイロット圧制御弁、３９…シャトルブロック、４０…ブーム上げ用パイロット配管、４１…ブーム下げ用パイロット配管、４２…アームクラウド用パイロット配管、４３…アームダンプ用パイロット配管、４４…バケットクラウド用パイロット配管、４５…バケットダンプ用パイロット配管、４６…旋回右回転用パイロット配管、４７…旋回左回転用パイロット配管、４８…ブーム用流量制御弁、４９…アーム用流量制御弁、５０…バケット用流量制御弁、５１…旋回用流量制御弁、５２…ボトム圧センサ、５３…ロッド圧センサ、５４…アームクラウド減圧弁後圧センサ、５５…アームダンプ減圧弁後圧センサ、５６…クラウド減圧弁後圧センサ、５７…減圧弁後圧センサ、６７…制御装置、６７ａ…フロント姿勢演算部、６７ｂ…領域設定演算部、６７ｃ…演算部、６７ｃ…制限値演算部、６７ｄ…アームシリンダ速度演算部、６７ｅ…演算部、６７ｅ…バケット先端速度演算部、６７ｆ…制限値演算部、６７ｇ…演算部、６７ｇ…制限値演算部、６７ｈ…演算部、６７ｈ…制限値演算部、６７ｉ…ブーム用バルブ指令演算部、６７ｊ…最大値演算部、６７ｋ…アーム用バルブ指令演算部、６７ｌ…演算部、６７ｌ…アームシリンダ内差圧演算部、６７ｍ…アームシリンダ内差圧推定演算部、１００…油圧ショベル、１１０…アームシリンダストロークセンサ、１１４～１１６…シャトル弁、２００…設定器、２０１～２０８，２１１～２１６，２２２～２２６，２３２～２３６，２４２～２４６，２５２～２５６，２７５～２７７，２８５，２８６，２９６…パイロット配管、３０１～３０９…指令信号、５０１～５０５…切替弁、６０１～６０５…指令信号、７０１…電磁切替弁、７０２～７０９…比例電磁弁
【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】