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(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】2024-09-27
(45)【発行日】2024-10-07
(54)【発明の名称】作業機械
(51)【国際特許分類】
E02F 9/20 20060101AFI20240930BHJP
F15B 11/08 20060101ALI20240930BHJP
F15B 11/042 20060101ALI20240930BHJP
F15B 11/044 20060101ALI20240930BHJP
E02F 9/22 20060101ALI20240930BHJP
【ＦＩ】
E02F9/20 Q
F15B11/08 A
F15B11/042
F15B11/044
E02F9/22 E
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2024512877
(86)(22)【出願日】2023-03-30
(86)【国際出願番号】 JP2023013434
(87)【国際公開番号】W WO2023191014
(87)【国際公開日】2023-10-05
【審査請求日】2024-02-29
(31)【優先権主張番号】P 2022060233
(32)【優先日】2022-03-31
(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】田中 宏明
(72)【発明者】
【氏名】福地 亮平
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 悠介
【審査官】湯本 照基
(56)【参考文献】
【文献】特開平１１－３５０５３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２０／２４１４１９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１０－０７１４１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００６／００９５１６３（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０２Ｆ ９／２０
Ｆ１５Ｂ １１／０８
Ｆ１５Ｂ １１／０４２
Ｆ１５Ｂ １１／０４４
Ｅ０２Ｆ ９／２２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
作動油を吐出する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される作動油によって駆動される油圧シリンダと、
前記油圧シリンダによって駆動される駆動対象部材と、
前記油圧ポンプから前記油圧シリンダに供給される作動油の流量を制御する流量制御弁と、
前記流量制御弁を操作する操作圧を生成する電磁弁と、
前記電磁弁を制御するコントローラと、
前記油圧シリンダの圧力を検出する圧力センサと、を備えた作業機械において、
前記コントローラには、前記操作圧と前記流量制御弁の開口面積との関係を規定する開口特性テーブルが記憶され、
前記コントローラは、
前記電磁弁により生成される前記操作圧を段階的に変化させるとともに、前記圧力センサによって検出された前記油圧シリンダの圧力または前記油圧シリンダの圧力の時間変化率が予め定められた基準値になったときの前記操作圧を記憶する学習処理を実行し、
前記流量制御弁の前後差圧を算出し、
算出された前記前後差圧と、前記流量制御弁を通過する作動油の目標流量とに基づいて、前記流量制御弁の目標開口面積を演算し、
前記開口特性テーブルと、演算された前記目標開口面積と、前記学習処理において記憶された前記操作圧である学習結果操作圧とに基づいて、前記電磁弁により生成する前記操作圧の目標値を演算し、
演算された前記操作圧の目標値に基づいて、前記電磁弁を制御する
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、前記コントローラは、
前記学習結果操作圧に基づいて前記開口特性テーブルを補正し、
補正された前記開口特性テーブルを参照し、前記目標開口面積に基づいて、前記操作圧の目標値を演算する
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、前記コントローラは、
前記開口特性テーブルを参照し、前記目標開口面積に基づいて、前記操作圧の目標値を演算し、
前記学習結果操作圧に基づいて前記操作圧の目標値を補正し、
補正された前記操作圧の目標値に基づいて、前記電磁弁を制御する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項4】
請求項１に記載の作業機械において前記コントローラは、
前記学習処理において、前記電磁弁により生成される前記操作圧を段階的に上昇させる過程で、前記油圧シリンダの出口側の圧力が前記基準値としての圧力閾値以下になったときの前記操作圧を前記学習結果操作圧として記憶し、
前記流量制御弁のメータアウト通路部の前後差圧を算出し、
算出された前記前後差圧と、前記メータアウト通路部を通過する作動油の目標流量とに基づいて、前記流量制御弁の前記メータアウト通路部の目標開口面積を演算し、
前記開口特性テーブルと、演算された前記目標開口面積と、前記学習結果操作圧とに基づいて、前記電磁弁により生成する前記操作圧の目標値を演算する
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、前記コントローラは、
前記学習処理において、前記電磁弁により生成される前記操作圧を段階的に上昇させる過程で、前記油圧シリンダの入口側の圧力の増加率が前記基準値としての増加率閾値以上になったときの前記操作圧を前記学習結果操作圧として記憶し、
前記流量制御弁のメータイン通路部の前後差圧を算出し、
算出された前記前後差圧と、前記メータイン通路部を通過する作動油の目標流量とに基づいて、前記流量制御弁の前記メータイン通路部の目標開口面積を演算し、
前記開口特性テーブルと、演算された前記目標開口面積と、前記学習結果操作圧とに基づいて、前記電磁弁により生成する前記操作圧の目標値を演算する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項6】
請求項４に記載の作業機械において、前記流量制御弁として、第１流量制御弁と第２流量制御弁とを備え、
前記第１流量制御弁及び前記第２流量制御弁は、前記油圧シリンダから排出される作動油が、前記第１流量制御弁及び前記第２流量制御弁を通過するように構成され、
前記コントローラは、
前記学習処理において、前記第１流量制御弁を開口させた状態で、前記第２流量制御弁に対応する前記電磁弁により生成される前記操作圧を段階的に上昇させ、
前記電磁弁により生成される前記操作圧を段階的に上昇させる過程で、前記油圧シリンダの出口側の圧力が前記圧力閾値以下になったときの前記操作圧を前記学習結果操作圧として記憶する
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、複数の前記油圧ポンプと、
複数の前記油圧シリンダと、
複数の前記油圧シリンダのそれぞれに対応する複数の前記流量制御弁と、
複数の前記流量制御弁のそれぞれを個別に制御可能な複数の前記電磁弁と、を備え、
複数の前記油圧ポンプのそれぞれが個別に複数の前記油圧シリンダのそれぞれに対応する複数の前記流量制御弁に１対１で接続可能であり、
前記コントローラは、
複数の前記電磁弁のそれぞれにより生成される複数の前記操作圧を同期的かつ段階的に変化させるとともに、前記圧力センサによって検出された複数の前記油圧シリンダの圧力を入力し、
複数の前記油圧シリンダの圧力または複数の前記油圧シリンダの圧力の時間変化率のそれぞれが複数の前記電磁弁ごとに定められた前記基準値になったときの前記操作圧を、複数の前記電磁弁ごとの前記学習結果操作圧として記憶する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項8】
請求項１に記載の作業機械において、複数の前記駆動対象部材が連結された作業装置の姿勢を検出する姿勢センサを備え、
前記コントローラは、
前記姿勢センサにより検出される前記作業装置の姿勢が予め定められた学習開始姿勢であるか否かを判定し、
少なくとも、前記作業装置の姿勢が前記学習開始姿勢であることを、前記学習処理を開始する条件の一つとする
ことを特徴とする作業機械。
【請求項9】
請求項１に記載の作業機械において、作動油の温度を検出する温度センサを備え、
前記コントローラは、
前記温度センサにより検出される作動油の温度が、予め定められた温度閾値以上であるか否かを判定し、
少なくとも、作動油の温度が前記温度閾値以上であることを、前記学習処理を開始する条件の一つとする
ことを特徴とする作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、作業機械に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、油圧ショベル等の作業機械に対して半自動運転、自動運転、遠隔操縦等の要望が高まっており、作業機械の電子制御化が進んでいる。作業機械の電子制御化の手法としては、電磁弁を用いて油圧アクチュエータを制御するものがある。例えば、油圧シリンダ、油圧モータ等の油圧アクチュエータを制御するための制御弁を、電磁弁により生成されたパイロット圧（操作圧）で操作する方法が知られている。
【0003】
ここで、作業機械の電子制御において、作業機械の個体差を考慮し、制御に用いるデータを較正し、掘削精度を向上させる技術が知られている（特許文献１参照）。
【0004】
特許文献１には、半自動運転における掘削精度の向上を目的とした発明が開示されている。特許文献１に記載の作業機械は、パイロット圧とシリンダの動作速度との関係を規定したデータを記憶したコントローラを備えている。コントローラは、電磁弁（電磁比例制御弁）に出力している電流の電流値を一時的に低下させた後に低下前よりも大きな電流値の電流を電磁弁に出力する処理を繰り返すことにより、電磁弁に出力する電流の電流値を段階的に上昇させる。コントローラは、電流値が段階的に上昇したときのシリンダの動作速度に基づいて、上記データにおけるパイロット圧とシリンダの動作速度との関係を較正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】国際公開ＷＯ２０１８／０８７８３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、作業機械に適用する油圧システムをオープンセンタシステムとした場合、電磁弁に出力する電流の電流値に対するシリンダの動作速度が油圧負荷に応じて変化してしまう。そのため、ある特定の油圧負荷条件(例えば空中動作)における油圧シリンダの動作速度を学習しても、実際の油圧負荷条件(例えば地面の掘削、押し付け)では油圧シリンダの動作速度が学習時から乖離してしまうおそれがある。この場合、掘削精度の向上を期待することができない。
【0007】
本発明は、油圧システムの構成に関わらず、作業機械の個体差に起因した油圧シリンダの動作のバラつきが抑制され、高い精度で作業が可能な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】
【0008】
本発明の一態様による作業機械は、作動油を吐出する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される作動油によって駆動される油圧シリンダと、前記油圧シリンダによって駆動される駆動対象部材と、前記油圧ポンプから前記油圧シリンダに供給される作動油の流量を制御する流量制御弁と、前記流量制御弁を操作する操作圧を生成する電磁弁と、前記電磁弁を制御するコントローラと、前記油圧シリンダの圧力を検出する圧力センサと、を備える。前記コントローラには、前記操作圧と前記流量制御弁の開口面積との関係を規定する開口特性テーブルが記憶されている。前記コントローラは、前記電磁弁により生成される前記操作圧を段階的に変化させるとともに、前記圧力センサによって検出された前記油圧シリンダの圧力または前記油圧シリンダの圧力の時間変化率が予め定められた基準値になったときの前記操作圧を記憶する学習処理を実行し、前記流量制御弁の前後差圧を算出し、算出された前記前後差圧と、前記流量制御弁を通過する作動油の目標流量とに基づいて、前記流量制御弁の目標開口面積を演算し、前記開口特性テーブルと、演算された前記目標開口面積と、前記学習処理において記憶された前記操作圧である学習結果操作圧とに基づいて、前記電磁弁により生成する前記操作圧の目標値を演算し、演算された前記操作圧の目標値に基づいて、前記電磁弁を制御する。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、油圧システムの構成に関わらず、作業機械の個体差に起因した油圧シリンダの動作のバラつきが抑制され、高い精度で作業が可能な作業機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
図面を参照して、本発明の実施形態に係る作業機械について説明する。
【0012】
＜第１実施形態＞
－油圧ショベル－
図１は、本発明の第１実施形態に係る作業機械の一例として示す油圧ショベルの側面図である。なお、本実施形態では作業装置の先端にアタッチメント（作業具）としてバケット１０を装着した油圧ショベルを例示して説明するが、バケット以外のアタッチメントを装着した油圧ショベルにも本発明は適用され得る。
－油圧ショベル－
図１は、本発明の第１実施形態に係る作業機械の一例として示す油圧ショベルの側面図である。なお、本実施形態では作業装置の先端にアタッチメント（作業具）としてバケット１０を装着した油圧ショベルを例示して説明するが、バケット以外のアタッチメントを装着した油圧ショベルにも本発明は適用され得る。
【0013】
図１に示すように、油圧ショベル１は、車体１Ｂと、車体１Ｂに取り付けられる多関節型の作業装置（フロント作業機）１Ａとを含んで構成されている。車体１Ｂは、左右の走行モータ（油圧モータ）により走行する走行体１１と、走行体１１の上に取り付けられた旋回体１２とを有する。旋回体１２は、旋回モータ（油圧モータ）により走行体１１に対して旋回する。旋回体１２の旋回中心軸は油圧ショベル１が水平地に停車した状態で鉛直である。旋回体１２には運転室１６が設けられている。
【0014】
作業装置１Ａは、鉛直面内でそれぞれ回動する複数の駆動対象部材（ブーム８、アーム９及びバケット１０）が連結された構成である。ブーム８の基端はブームピン９１を介して旋回体１２の前部に回動可能に連結されている。このブーム８の先端にはアームピン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の先端にはバケットピン９３を介してバケット１０が回動可能に連結されている。ブーム８は油圧シリンダであるブームシリンダ５によって駆動され、アーム９は油圧シリンダであるアームシリンダ６によって駆動され、バケット１０は油圧シリンダであるバケットシリンダ７によって駆動される。油圧シリンダ５，６，７は、一端が閉塞された有底筒状のシリンダチューブと、シリンダチューブの他端の開口を塞ぐヘッドカバーと、ヘッドカバーを貫通し、シリンダチューブに挿入されるシリンダロッドと、シリンダロッドの先端に設けられ、シリンダチューブ内をロッド室とボトム室とに区画するピストンと、を備える。
【0015】
ブームピン９１にはブーム角度センサ３０、アームピン９２にはアーム角度センサ３１、バケットリンク１３にはバケット角度センサ３２、旋回体１２には車体傾斜角度センサ３３が取り付けられている。角度センサ３０，３１，３２は、それぞれブーム８、アーム９、バケット１０の回動角度α，β，γ（図３）を検出し、検出結果を表す信号をコントローラ４０（後述）に出力する。車体傾斜角度センサ３３は、基準面（例えば水平面）に対する旋回体１２（車体１Ｂ）の車体傾斜角θ（図３）を検出し、検出結果を表す信号をコントローラ４０（後述）に出力する。
【0016】
旋回体１２には一対のＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System：全地球衛星測位システム）用のアンテナ（以下、ＧＮＳＳアンテナと記す）１４ａ，１４ｂが設けられている。コントローラ４０は、ＧＮＳＳアンテナ１４ａ，１４ｂで受信された複数の測位衛星からの衛星信号（ＧＮＳＳ電波）に基づいて、グローバル座標系における旋回体１２の位置及び方位を算出する。
【0017】
－油圧システム－
図２は、油圧ショベル１に搭載される油圧システムの構成を示す図である。図２では、ブームシリンダ５、アームシリンダ６及びバケットシリンダ７に関わる油圧回路について示し、走行モータ及び旋回モータに関わる油圧回路については図示を省略している。
図２は、油圧ショベル１に搭載される油圧システムの構成を示す図である。図２では、ブームシリンダ５、アームシリンダ６及びバケットシリンダ７に関わる油圧回路について示し、走行モータ及び旋回モータに関わる油圧回路については図示を省略している。
【0018】
運転室１６内には、電気操作レバー装置Ａ１～Ａ３が設置されている。電気操作レバー装置Ａ１，Ａ３は、運転席（不図示）の左右の一方側に配置された操作レバーＢ１を共有している。操作レバーＢ１によって電気操作レバー装置Ａ１が操作されると、コントローラ４０が電磁弁５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂを作動させる。これにより、ブームシリンダ５（ブーム８）が駆動される。操作レバーＢ１によって電気操作レバー装置Ａ３が操作されると、コントローラ４０が電磁弁５９ａ，５９ｂを作動させる。これにより、バケットシリンダ７（バケット１０）が駆動される。電気操作レバー装置Ａ２は、運転席の左右の他方側に配置された操作レバーＢ２を有している。操作レバーＢ２によって電気操作レバー装置Ａ２が操作されると、コントローラ４０が電磁弁５７ａ，５７ｂ，５８ａ，５８ｂを作動させる。これにより、アームシリンダ６（アーム９）が駆動される。
【0019】
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のそれぞれの入口側と出口側には、これらの油圧シリンダ５，６，７の入口側圧力と出口側圧力を検出する圧力センサ５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂが取り付けられている。圧力センサ５ａは、ブームシリンダ５のロッド室の作動油の圧力を検出し、圧力センサ５ｂは、ブームシリンダ５のボトム室の作動油の圧力を検出する。圧力センサ６ａは、アームシリンダ６のロッド室の作動油の圧力を検出し、圧力センサ６ｂは、アームシリンダ６のボトム室の作動油の圧力を検出する。圧力センサ７ａは、バケットシリンダ７のロッド室の作動油の圧力を検出し、圧力センサ７ｂは、バケットシリンダ７のボトム室の作動油の圧力を検出する。
【0020】
メインポンプ２０１，２０２，２０３の吐出口には、メインポンプ２０１，２０２，２０３の吐出圧を検出する圧力センサ２０１ｂ，２０２ｂ，２０３ｂが取り付けられている。タンクには、作動油の温度を検出する温度センサ１９が取り付けられている。
【0021】
旋回体１２には、原動機であるエンジン１８、第１メインポンプ２０１、第２メインポンプ２０２、第３メインポンプ２０３及びパイロットポンプ４８が搭載されている。第１メインポンプ２０１、第２メインポンプ２０２、第３メインポンプ２０３及びパイロットポンプ４８は、エンジン１８によって駆動され、タンクから吸引した作動油を吐出する。メインポンプ２０１，２０２，２０３は、レギュレータ２０１ａ，２０２ａ，２０３ａによって１回転当たりの吐出容量（押しのけ容積）が制御される可変容量型の油圧ポンプである。メインポンプ２０１，２０２，２０３は、例えば、斜板の傾転角によって吐出容量が制御される斜板式の油圧ポンプである。メインポンプ２０１，２０２，２０３は、複数の油圧アクチュエータ（ブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７等）を駆動する圧油を吐出する。パイロットポンプ４８は、１回転当たりの吐出容量が一定の固定容量型の油圧ポンプである。
【0022】
レギュレータ２０１ａ，２０２ａ，２０３ａは、電気操作レバー装置Ａ１～Ａ３の操作量に基づきコントローラ４０で演算されたレギュレータ圧の目標値（以下、目標レギュレータ圧とも記す）ＰＰｃ２０１，ＰＰｃ２０２，ＰＰｃ２０３に応じた油圧信号によって駆動され、油圧ポンプ２０１，２０２，２０３の吐出容量を制御する。
【0023】
具体的には、レギュレータ２０１ａ，２０２ａ，２０３ａは、それぞれレギュレータ電磁弁（不図示）を備えている。コントローラ４０は、目標レギュレータ圧に応じた電気信号（励磁電流）をレギュレータ電磁弁に出力する。これにより、レギュレータ電磁弁が駆動され、レギュレータ電磁弁によって、斜板を操作するレギュレータ圧が生成される。レギュレータ電磁弁は、パイロットポンプ４８の吐出圧（パイロット１次圧）を減圧することにより、コントローラ４０からの指令に応じたレギュレータ圧（パイロット２次圧）を生成する電磁比例減圧弁である。
【0024】
レギュレータ電磁弁により生成されるレギュレータ圧によって斜板の傾転角（すなわち吐出容量）が変化することにより、メインポンプ２０１，２０２，２０３の吐出流量が変化する。したがって、メインポンプ２０１，２０２，２０３の吐出流量は、コントローラ４０によって演算される目標レギュレータ圧に応じて変化する。
【0025】
油圧システムは、複数の電磁弁５５ａ～５９ｂを有する。複数の電磁弁５５ａ～５９ｂは、コントローラ４０からの指令（電気信号）に応じて、後述する流量制御弁Ｄ１～Ｄ６を操作する操作圧を生成する。複数の電磁弁５５ａ～５９ｂは、パイロットポンプ４８の吐出圧（パイロット１次圧）を減圧することにより、電気操作レバー装置Ａ１～Ａ３の操作方向及び操作量に応じた操作圧（パイロット２次圧）を生成する電磁比例減圧弁である。
【0026】
パイロットポンプ４８の吐出配管１７０にはロック弁３９が設けられる。吐出配管１７０におけるロック弁３９の下流側は、複数に分岐され電磁弁５５ａ～５９ｂに接続されている。本実施形態のロック弁３９は電磁切換弁であり、そのソレノイドは旋回体１２の運転室１６に配置されたゲートロックレバー（不図示）の位置センサ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センサで検出され、その位置センサからゲートロックレバーのポジションに応じた信号がロック弁３９に入力される。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が閉じて吐出配管１７０が遮断され、パイロットポンプ４８から電磁弁５５ａ～５９ｂへのパイロット圧の供給が遮断される。ゲートロックレバーのポジションがロック解除位置にあればロック弁３９が開いて吐出配管１７０が開通し、パイロットポンプ４８から電磁弁５５ａ～５９ｂへパイロット圧が供給される。吐出配管１７０が遮断された状態では電気操作レバー装置Ａ１～Ａ３による操作が無効化され、掘削等の動作が禁止される。
【0027】
コントローラ４０は、電気操作レバー装置Ａ１～Ａ３の操作レバーＢ１～Ｂ２の操作量と操作方向に応じて電磁弁５５ａ～５９ｂを駆動する電気信号（励磁電流）を生成し、操作レバーＢ１，Ｂ２の操作方向に対応する電磁弁５５ａ～５９ｂに出力する。油圧システムは、メインポンプ２０１，２０２，２０３から吐出され油圧シリンダ５～７へ供給される作動油の流れを制御する制御弁ユニット１５を備えている。制御弁ユニット１５は、複数の流量制御弁Ｄ１～Ｄ６を含んで構成されている。
【0028】
流量制御弁Ｄ１は、電気操作レバー装置Ａ１の操作に応じて、第１メインポンプ２０１からブームシリンダ５に供給される作動油の流量を制御する。コントローラ４０の指令によって駆動される電磁弁５５ａ，５５ｂによって生成された操作圧は、パイロットラインＣ１，Ｃ２を介して流量制御弁Ｄ１の受圧室Ｅ１，Ｅ２に入力される。流量制御弁Ｄ１のスプールは、受圧室Ｅ１，Ｅ２に入力される操作圧に応じて駆動される。流量制御弁Ｄ１のスプールが駆動されることにより、第１メインポンプ２０１からブームシリンダ５への圧油の供給方向及び流量が制御され、ブームシリンダ５が駆動される。
【0029】
流量制御弁Ｄ２は、電気操作レバー装置Ａ１の操作に応じて、第２メインポンプ２０２からブームシリンダ５に供給される作動油の流量を制御する。コントローラ４０の指令によって駆動される電磁弁５５ａ，５５ｂによって生成された操作圧は、パイロットラインＣ３，Ｃ４を介して流量制御弁Ｄ２の受圧室Ｅ３，Ｅ４に入力される。流量制御弁Ｄ２のスプールは、受圧室Ｅ３，Ｅ４に入力される操作圧に応じて駆動される。流量制御弁Ｄ２のスプールが駆動されることにより、第２メインポンプ２０２からブームシリンダ５への圧油の供給方向及び流量が制御され、ブームシリンダ５が駆動される。
【0030】
流量制御弁Ｄ３は、電気操作レバー装置Ａ１の操作に応じて、第３メインポンプ２０３からブームシリンダ５に供給される作動油の流量を制御する。コントローラ４０の指令によって駆動される電磁弁５６ａ，５６ｂによって生成された操作圧は、パイロットラインＣ５，Ｃ６を介して流量制御弁Ｄ３の受圧室Ｅ５，Ｅ６に入力される。流量制御弁Ｄ３のスプールは、受圧室Ｅ５，Ｅ６に入力される操作圧に応じて駆動される。流量制御弁Ｄ３のスプールが駆動されることにより、第３メインポンプ２０３からブームシリンダ５への圧油の供給方向及び流量が制御され、ブームシリンダ５が駆動される。
【0031】
このように、ブームシリンダ５は、３つのメインポンプ２０１，２０２，２０３から吐出される作動油の流量が３つの流量制御弁Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３によって制御されることで駆動される。なお、コントローラ４０が、電磁弁５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂのうち、電磁弁５６ａ，５６ｂにのみ指令を与えた場合、ブームシリンダ５は第３メインポンプ２０３から吐出される作動油のみによって駆動される。
【0032】
流量制御弁Ｄ４は、電気操作レバー装置Ａ２の操作に応じて、第２メインポンプ２０２からアームシリンダ６に供給される作動油の流量を制御する。コントローラ４０の指令によって駆動される電磁弁５７ａ，５７ｂによって生成された操作圧は、パイロットラインＣ７，Ｃ８を介して流量制御弁Ｄ４の受圧室Ｅ７，Ｅ８に入力される。流量制御弁Ｄ４のスプールは、受圧室Ｅ７，Ｅ８に入力される操作圧に応じて駆動される。流量制御弁Ｄ４のスプールが駆動されることにより、第２メインポンプ２０２からアームシリンダ６への圧油の供給方向及び流量が制御され、アームシリンダ６が駆動される。
【0033】
流量制御弁Ｄ５は、電気操作レバー装置Ａ２の操作に応じて、第１メインポンプ２０１からアームシリンダ６に供給される作動油の流量を制御する。コントローラ４０の指令によって駆動される電磁弁５８ａ，５８ｂによって生成された操作圧は、パイロットラインＣ９，Ｃ１０を介して流量制御弁Ｄ５の受圧室Ｅ９，Ｅ１０に入力される。流量制御弁Ｄ５のスプールは、受圧室Ｅ９，Ｅ１０に入力される操作圧に応じて駆動される。流量制御弁Ｄ５のスプールが駆動されることにより、第１メインポンプ２０１からアームシリンダ６への圧油の供給方向及び流量が制御され、アームシリンダ６が駆動される。
【0034】
このように、アームシリンダ６は、２つのメインポンプ２０１，２０２から供給される作動油の流量が２つの流量制御弁Ｄ４，Ｄ５によって制御されることで駆動される。なお、コントローラ４０が、電磁弁５７ａ，５７ｂ，５８ａ，５８ｂのうち、電磁弁５７ａ，５７ｂにのみ指令を与えた場合、アームシリンダ６は第２メインポンプ２０２から吐出される作動油のみによって駆動される。
【0035】
流量制御弁Ｄ６は、電気操作レバー装置Ａ３の操作に応じて、第１メインポンプ２０１からバケットシリンダ７に供給される作動油の流量を制御する。コントローラ４０の指令によって駆動される電磁弁５９ａ，５９ｂによって生成された操作圧は、パイロットラインＣ１１，Ｃ１２を介して流量制御弁Ｄ６の受圧室Ｅ１１，Ｅ１２に入力される。流量制御弁Ｄ６のスプールは、受圧室Ｅ１１，Ｅ１２に入力される操作圧に応じて駆動される。流量制御弁Ｄ６のスプールが駆動されることにより、第１メインポンプ２０１からバケットシリンダ７への圧油の供給方向及び流量が制御され、バケットシリンダ７が駆動される。このように、バケットシリンダ７は、第１メインポンプ２０１から吐出される作動油の流量が流量制御弁Ｄ６によって制御されることで駆動される。
【0036】
－バケット先端位置（作業装置の制御点）の演算方法－
図３は、バケット先端位置の演算方法の説明図である。作業装置１Ａの姿勢は、図３に示すショベル基準座標系に基づいて定義できる。図３のショベル基準座標系は、旋回体１２を基準に設定された座標系である。ショベル基準座標系では、ブームピン９１の中心軸に原点が設定され、旋回体１２の旋回中心軸と平行に（旋回体１２の真上方向に）Ｚ軸が設定され、Ｚ軸と直交する方向（旋回体１２の前方）にＸ軸が設定される。以下では、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と記す。また、水平面（基準面）に対する車体１Ｂ（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と記す。
図３は、バケット先端位置の演算方法の説明図である。作業装置１Ａの姿勢は、図３に示すショベル基準座標系に基づいて定義できる。図３のショベル基準座標系は、旋回体１２を基準に設定された座標系である。ショベル基準座標系では、ブームピン９１の中心軸に原点が設定され、旋回体１２の旋回中心軸と平行に（旋回体１２の真上方向に）Ｚ軸が設定され、Ｚ軸と直交する方向（旋回体１２の前方）にＸ軸が設定される。以下では、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と記す。また、水平面（基準面）に対する車体１Ｂ（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と記す。
【0037】
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を上限まで上げた状態（ブームシリンダ５が最伸長状態）で最小となり、ブーム８を下限まで下げた状態（ブームシリンダ５が最収縮状態）で最大となる。アーム角βは、アームシリンダ６が最収縮状態で最小となり、アームシリンダ６が最伸長状態で最大となる。バケット角γは、バケットシリンダ７が最収縮状態（図３の状態）で最小となり、バケットシリンダ７が最伸長状態で最大となる。
【0038】
ショベル基準座標系におけるバケット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），（式２）で表される。
Ｘｂｋ＝Ｌ１ｃｏｓ（α）＋Ｌ２ｃｏｓ（α＋β）＋Ｌ３ｃｏｓ（α＋β＋γ）…（式１）
Ｚｂｋ＝Ｌ１ｓｉｎ（α）＋Ｌ２ｓｉｎ（α＋β）＋Ｌ３ｓｉｎ（α＋β＋γ）…（式２）
ここで、Ｌ１は、旋回体１２とブーム８とを連結するブームピン９１の中心軸からブーム８とアーム９とを連結するアームピン９２の中心軸までの長さである。Ｌ２は、アームピン９２の中心軸からアーム９とバケット１０とを連結するバケットピン９３の中心軸までの長さである。Ｌ３は、バケットピン９３の中心軸からバケット１０の先端位置（例えば、バケット１０の爪先）Ｐｂまでの長さである。
Ｘｂｋ＝Ｌ１ｃｏｓ（α）＋Ｌ２ｃｏｓ（α＋β）＋Ｌ３ｃｏｓ（α＋β＋γ）…（式１）
Ｚｂｋ＝Ｌ１ｓｉｎ（α）＋Ｌ２ｓｉｎ（α＋β）＋Ｌ３ｓｉｎ（α＋β＋γ）…（式２）
ここで、Ｌ１は、旋回体１２とブーム８とを連結するブームピン９１の中心軸からブーム８とアーム９とを連結するアームピン９２の中心軸までの長さである。Ｌ２は、アームピン９２の中心軸からアーム９とバケット１０とを連結するバケットピン９３の中心軸までの長さである。Ｌ３は、バケットピン９３の中心軸からバケット１０の先端位置（例えば、バケット１０の爪先）Ｐｂまでの長さである。
【0039】
－油圧ショベルの制御システム－
図４を参照して、マシンコントロール（Machine Control：ＭＣ）及びマシンガイダンス（Machine Guidance：ＭＧ）を行う制御システム２１について説明する。図４は、油圧ショベル１の制御システム２１のハードウェア構成図である。
図４を参照して、マシンコントロール（Machine Control：ＭＣ）及びマシンガイダンス（Machine Guidance：ＭＧ）を行う制御システム２１について説明する。図４は、油圧ショベル１の制御システム２１のハードウェア構成図である。
【0040】
コントローラ４０は、電気操作レバー装置Ａ１～Ａ３の少なくとも１つが操作された場合に、一定条件下でオペレータの操作に介入して作業装置１Ａの動作を制限するＭＣ機能を備えている。ＭＣには、電気操作レバー装置Ａ２によるアーム操作、もしくは電気操作レバー装置Ａ１によるブーム操作をする際に実行される「領域制限制御」、及び、電気操作レバー装置Ａ１によるブーム下げ操作や電気操作レバー装置Ａ３によるバケット操作をする際に実行される「停止制御」が含まれる。
【0041】
領域制限制御は「整地制御」とも呼ばれる。領域制限制御が実行されている間、掘削目標面Ｓｔ（図３参照）から下側の領域を作業装置１Ａが掘削しないように、ブームシリンダ５、アームシリンダ６及びバケットシリンダ７の少なくとも１つが制御される。領域制限制御では、アーム操作やブーム操作によって、バケット１０の先端部が掘削目標面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。例えば、コントローラ４０は、アーム操作がなされた場合に、掘削目標面Ｓｔに垂直な方向のバケット１０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指令を行う。また、コントローラ４０は、ブーム操作がなされた場合に、掘削目標面Ｓｔに垂直な方向のバケット１０の先端部の速度ベクトルがゼロになるように、アーム引き又はアーム押しの指令を行う。これにより、回動運動であるアーム動作やブーム動作によるバケット１０の先端部の軌跡が、掘削目標面Ｓｔに沿う直線軌道に補正される。
【0042】
停止制御は、掘削目標面Ｓｔよりも下方の領域にバケット１０の先端部が侵入しないように、ブーム下げ動作やバケット動作を停止する制御である。停止制御では、コントローラ４０は、バケット１０の先端部が掘削目標面Ｓｔに接近するにつれブーム下げ動作やバケット動作を減速させる。
【0043】
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１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の最外部に制御点を設定してもよい。また、掘削目標面Ｓｔから最も距離の近いバケット１０上の点を制御点に設定してもよい。つまり、状況に応じて制御点は変化してもよい。
【0044】
ＭＣでは、電気操作レバー装置Ａ１～Ａ３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、電気操作レバー装置Ａ１～Ａ３の操作時にのみ作業装置１Ａの動作をコントローラ４０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。
【0045】
また、制御システム２１は、ＭＧとして、例えば、図５に示すように、掘削目標面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５３に表示する処理を実行する。
【0046】
図４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、車体位置検出装置１４、電気操作レバー装置Ａ１～Ａ３、外部入力装置９６、圧力センサ５ａ～７ｂ、及び温度センサ１９を有する。また、制御システム２１は、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５３、レギュレータ２０１ａ，２０２ａ，２０３ａ、及び電磁弁５５ａ～５９ｂを有する。
【0047】
姿勢検出装置５０は、ブーム角度センサ３０、アーム角度センサ３１、バケット角度センサ３２及び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、油圧ショベル１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、すなわち作業装置１Ａを構成する複数の駆動対象部材（ブーム８、アーム９、及びバケット１０）の姿勢を検出する姿勢センサとして機能している。なお、角度センサ３０，３１，３２には、例えば、姿勢に関する情報としてのブーム角α、アーム角β及びバケット角γ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、旋回体１２の姿勢に関する情報として直交３軸の角速度及び加速度を取得し、この情報に基づき車体傾斜角θを演算し、車体傾斜角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。
【0048】
なお、車体傾斜角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。また、角度センサ３０～３２はそれぞれ基準面に対する傾斜角を検出するセンサ（ＩＭＵ等）や油圧シリンダ５～７のストロークを検出するセンサで代替することもできる。
【0049】
目標面設定装置５１は、掘削目標面の位置情報、掘削目標面の基準面（水平面）に対する傾斜角度情報等の掘削目標面に関する情報をコントローラ４０に入力可能な装置である。例えば、目標面設定装置５１は、グローバル座標系（絶対座標系）で規定された掘削目標面の３次元データを格納した外部端末（不図示）に接続され、外部端末から掘削目標面の３次元データが入力される。なお、目標面設定装置５１を介したコントローラ４０への掘削目標面の入力は、オペレータが手動で行ってもよい。
【0050】
車体位置検出装置１４は、一対のＧＮＳＳアンテナ１４ａ，１４ｂを含み、車体１Ｂ（旋回体１２）の位置及び車体１Ｂ（旋回体１２）の方位を演算し、演算結果をコントローラ４０に出力する。
【0051】
外部入力装置９６は、オペレータによって操作され、操作に応じた入力信号をコントローラ４０に出力する入力装置である。外部入力装置９６は、例えば、表示装置５３の表示画面に設けられる静電容量式のタッチセンサである。また、外部入力装置９６は、複数のスイッチ、レバーを備えたものであってもよい。
【0052】
図５は、表示装置５３の表示画面の一例を示す図である。図５に示すように、表示装置５３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５３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、ＭＧ機能として、表示装置５３の表示画面に掘削目標面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。図に示す例では、掘削目標面Ｓｔ及びバケット１０を表す画像と、掘削目標面Ｓｔからバケット１０の先端部までの距離が目標面距離Ｈ１として表示されている。目標面距離Ｈ１は掘削目標面Ｓｔを基準に上方向に正の値、下方向に負の値をとる。なお、図５に示す表示画像は、オペレータに操作されるモード切替スイッチ（不図示）によりＭＣを実行するモードが設定されているか否かに関わらず、表示装置５３に表示させることができる。オペレータはこの表示画像を参考に、作業装置１Ａを操作することができる。
【0053】
図４に示すように、コントローラ４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等の処理装置４１、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ等の不揮発性メモリ４２、所謂ＲＡＭ（Random Access Memory）と呼ばれる揮発性メモリ４３、入力インターフェース４４、出力インターフェース４５、及び、その他の周辺回路を備えたコンピュータで構成される。これらのハードウェアは、協働してソフトウェアを動作させ、複数の機能を実現する。なお、コントローラ４０は、１つのコンピュータで構成してもよいし、複数のコンピュータで構成してもよい。また、処理装置４１としては、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などを用いることができる。
【0054】
不揮発性メモリ４２には、各種演算が実行可能なプログラム及び閾値などの各種データが格納されている。すなわち、不揮発性メモリ４２は、本実施形態の機能を実現するプログラムを読み取り可能な記憶媒体（記憶装置）である。揮発性メモリ４３は、処理装置４１による演算結果及び入力インターフェース４４から入力された信号を一時的に記憶する記憶媒体（記憶装置）である。処理装置４１は、不揮発性メモリ４２に記憶されたプログラムを揮発性メモリ４３に展開して演算実行する装置であって、プログラムに従って入力インターフェース４４、不揮発性メモリ４２及び揮発性メモリ４３から取り入れたデータに対して所定の演算処理を行う。
【0055】
入力インターフェース４４は、各種装置（姿勢検出装置５０、目標面設定装置５１、車体位置検出装置１４、電気操作レバー装置Ａ１～Ａ３、外部入力装置９６、圧力センサ５ａ～７ｂ，２０１ｂ，２０２ｂ，２０３ｂ、及び温度センサ１９）から入力された信号を処理装置４１で演算可能なデータに変換する。また、出力インターフェース４５は、処理装置４１での演算結果に応じた出力用の信号を生成し、その信号を各種装置（レギュレータ２０１ａ，２０２ａ，２０３ａ、電磁弁５５ａ～５９ｂ、及び表示装置５３）に出力する。
【0056】
コントローラ４０がレギュレータ２０１ａ～２０３ａを制御することによりメインポンプ２０１～２０３の吐出容量が変化する。コントローラ４０が電磁弁５５ａ～５９ｂを制御することにより、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のスプールが作動し、油圧シリンダ５～７が作動する。コントローラ４０が表示装置５３を制御することにより表示装置５３の表示画面に所定の画像が表示される。
【0057】
－コントローラの機能－
図６を参照して、コントローラ４０の機能の詳細について説明する。図６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、不揮発性メモリ４２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１４１、姿勢演算部１４２、目標面演算部１４３、目標速度演算部１４４、学習部１４５、目標圧演算部１４６、バルブ指令演算部１４７、及び表示制御部１４８として機能する。目標圧演算部１４６及びバルブ指令演算部１４７は、電磁弁５５ａ～５９ｂを制御することにより、油圧アクチュエータである油圧シリンダ５，６，７を制御する電磁弁制御部１４９として機能する。
図６を参照して、コントローラ４０の機能の詳細について説明する。図６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、不揮発性メモリ４２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１４１、姿勢演算部１４２、目標面演算部１４３、目標速度演算部１４４、学習部１４５、目標圧演算部１４６、バルブ指令演算部１４７、及び表示制御部１４８として機能する。目標圧演算部１４６及びバルブ指令演算部１４７は、電磁弁５５ａ～５９ｂを制御することにより、油圧アクチュエータである油圧シリンダ５，６，７を制御する電磁弁制御部１４９として機能する。
【0058】
－操作量演算部－
操作量演算部１４１は、電気操作レバー装置Ａ１，Ａ２，Ａ３の操作信号（操作量及び操作方向）に基づいて、電磁弁５５ａ～５９ｂにより生成する操作圧の目標値（以下、操作量操作圧とも記す）Ｐｉ０を演算する。操作量演算部１４１は、電気操作レバー装置Ａ１によってブーム上げ操作が行われた場合、電磁弁５５ａにより生成する操作圧の目標値ＰｉＢＭ１２Ｕ０及び電磁弁５６ａにより生成する操作圧の目標値ＰｉＢＭ３Ｕ０を演算する。操作量演算部１４１は、電気操作レバー装置Ａ１によってブーム下げ操作が行われた場合、電磁弁５５ｂにより生成する操作圧の目標値ＰｉＢＭ１２Ｄ０及び電磁弁５６ｂにより生成する操作圧の目標値ＰｉＢＭ３Ｄ０を演算する。
操作量演算部１４１は、電気操作レバー装置Ａ１，Ａ２，Ａ３の操作信号（操作量及び操作方向）に基づいて、電磁弁５５ａ～５９ｂにより生成する操作圧の目標値（以下、操作量操作圧とも記す）Ｐｉ０を演算する。操作量演算部１４１は、電気操作レバー装置Ａ１によってブーム上げ操作が行われた場合、電磁弁５５ａにより生成する操作圧の目標値ＰｉＢＭ１２Ｕ０及び電磁弁５６ａにより生成する操作圧の目標値ＰｉＢＭ３Ｕ０を演算する。操作量演算部１４１は、電気操作レバー装置Ａ１によってブーム下げ操作が行われた場合、電磁弁５５ｂにより生成する操作圧の目標値ＰｉＢＭ１２Ｄ０及び電磁弁５６ｂにより生成する操作圧の目標値ＰｉＢＭ３Ｄ０を演算する。
【0059】
操作量演算部１４１は、電気操作レバー装置Ａ２によってアーム引き（アームクラウド）操作が行われた場合、電磁弁５７ａにより生成する操作圧の目標値ＰｉＡＭ１Ｃ０及び電磁弁５８ａにより生成する操作圧の目標値ＰｉＡＭ２Ｃ０を演算する。操作量演算部１４１は、電気操作レバー装置Ａ２によってアーム押し（アームダンプ）操作が行われた場合、電磁弁５７ｂにより生成する操作圧の目標値ＰｉＡＭ１Ｄ０及び電磁弁５８ｂにより生成する操作圧の目標値ＰｉＡＭ２Ｄ０を演算する。
【0060】
操作量演算部１４１は、電気操作レバー装置Ａ３によってバケット引き（バケットクラウド）操作が行われた場合、電磁弁５９ａにより生成する操作圧の目標値ＰｉＢＫＣ０を演算する。操作量演算部１４１は、電気操作レバー装置Ａ３によってバケット押し（バケットダンプ）操作が行われた場合、電磁弁５９ｂにより生成する操作圧の目標値ＰｉＢＫＤ０を演算する。
【0061】
－姿勢演算部－
姿勢演算部１４２は、姿勢検出装置５０により検出された姿勢情報（角度情報）、及び、不揮発性メモリ４２に記憶されている作業装置１Ａの寸法情報（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）に基づき、ショベル基準座標系（ローカル座標系）における作業装置１Ａの姿勢と、バケット１０の先端位置Ｐｂを演算する。バケット１０の先端位置Ｐｂ（Ｘｂｋ，Ｚｂｋ）は、既述のとおり、（式１）及び（式２）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の先端位置が必要な場合には、姿勢演算部１４２は、車体位置検出装置１４により検出された旋回体１２のグローバル座標系における位置と方位に基づいて、ショベル基準座標系の座標をグローバル座標系の座標に変換する。
姿勢演算部１４２は、姿勢検出装置５０により検出された姿勢情報（角度情報）、及び、不揮発性メモリ４２に記憶されている作業装置１Ａの寸法情報（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）に基づき、ショベル基準座標系（ローカル座標系）における作業装置１Ａの姿勢と、バケット１０の先端位置Ｐｂを演算する。バケット１０の先端位置Ｐｂ（Ｘｂｋ，Ｚｂｋ）は、既述のとおり、（式１）及び（式２）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の先端位置が必要な場合には、姿勢演算部１４２は、車体位置検出装置１４により検出された旋回体１２のグローバル座標系における位置と方位に基づいて、ショベル基準座標系の座標をグローバル座標系の座標に変換する。
【0062】
－目標面演算部－
目標面演算部１４３は、目標面設定装置５１からの情報に基づき掘削目標面Ｓｔを設定する。具体的には、目標面演算部１４３は、目標面設定装置５１からの情報に基づき掘削目標面Ｓｔの位置情報を演算し、その演算結果を揮発性メモリ４３に記憶する。目標面演算部１４３は、目標面設定装置５１を介して３次元データで提供される掘削目標面を作業装置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（図３参照）を２次元の掘削目標面Ｓｔとして演算する。
目標面演算部１４３は、目標面設定装置５１からの情報に基づき掘削目標面Ｓｔを設定する。具体的には、目標面演算部１４３は、目標面設定装置５１からの情報に基づき掘削目標面Ｓｔの位置情報を演算し、その演算結果を揮発性メモリ４３に記憶する。目標面演算部１４３は、目標面設定装置５１を介して３次元データで提供される掘削目標面を作業装置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（図３参照）を２次元の掘削目標面Ｓｔとして演算する。
【0063】
なお、図３では掘削目標面Ｓｔが１つであるが、掘削目標面Ｓｔが複数存在する場合もある。掘削目標面Ｓｔが複数存在する場合、目標面演算部１４３は、バケット１０の先端部に最も近いもの、バケット１０の先端部の鉛直下方に位置するもの、あるいは、任意に選択したものを演算対象の掘削目標面Ｓｔとして設定する。
【0064】
－目標速度演算部－
目標速度演算部１４４は、領域制限制御（整地制御）において、作業装置１Ａによって掘削目標面Ｓｔを超えて掘削目標面Ｓｔよりも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。目標速度演算部１４４は、姿勢演算部１４２での演算結果及び操作量演算部１４１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１４４は、領域制限制御（整地制御）において、作業装置１Ａによって掘削目標面Ｓｔを超えて掘削目標面Ｓｔよりも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。目標速度演算部１４４は、姿勢演算部１４２での演算結果及び操作量演算部１４１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。
【0065】
図７を参照して、領域制限制御中の目標速度の演算方法について詳しく説明する。図７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７に示すように、Ｘｔ軸及びＹｔ軸を設定する。Ｘｔ軸は、掘削目標面Ｓｔに平行な軸であり、Ｙｔ軸は、掘削目標面Ｓｔに直交する軸である。
【0066】
目標速度演算部１４４は、操作量演算部１４１によって演算された電磁弁５５ａ～５９ｂの操作量操作圧Ｐｉ０（ＰｉＢＭ１２Ｕ０，ＰｉＢＭ３Ｕ０，ＰｉＢＭ１２Ｄ０，ＰｉＢＭ３Ｄ０，ＰｉＡＭ１Ｃ０，ＰｉＡＭ２Ｃ０，ＰｉＡＭ１Ｄ０，ＰｉＡＭ２Ｄ０，ＰｉＢＫＣ０，ＰｉＢＫＤ０）に基づいて、各油圧シリンダ５，６，７の一次目標速度を演算する。
【0067】
目標速度演算部１４４は、各油圧シリンダ５，６，７の一次目標速度と、姿勢演算部１４２によって演算されたバケット１０の先端位置Ｐｂと、不揮発性メモリ４２に記憶してある作業装置１Ａの寸法情報（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３等）とに基づいて、図７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。
【0068】
目標速度演算部１４４は、バケット１０の先端部と掘削目標面Ｓｔとの距離である目標面距離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における掘削目標面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。これにより、バケット１０の先端部の目標速度ベクトルＶｃが、補正後目標速度ベクトルＶｃａに変換される。目標面距離Ｈ１が０（ゼロ）のときの目標速度ベクトルＶｃａは掘削目標面Ｓｔに平行な成分Ｖｃｘ（Ｘｔ軸方向の速度成分）のみになる。このため、領域制限制御では、掘削目標面Ｓｔよりも下側の領域にバケット１０の先端部が侵入しないように、掘削目標面Ｓｔ上又はその上方にバケット１０の先端部（制御点）が保持される。以下、このように、バケット１０の先端部の速度ベクトルを変換（補正）する制御のことを方向変換制御とも記す。
【0069】
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と、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とがある。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１４４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１４４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。
【0070】
なお、モード切替スイッチ（不図示）により、領域制限制御（整地制御）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１４４は、電気操作レバー装置Ａ１～Ａ３の操作に応じた各油圧シリンダ５～７の一次目標速度に対する補正は行わない。
【0071】
このように、目標速度演算部１４４は、操作量演算部１４１及び姿勢演算部１４２の演算結果に基づいて、油圧シリンダ５，６，７の伸長速度／収縮速度の目標値である目標速度を演算する。
【0072】
－目標圧演算部－
目標圧演算部１４６は、圧力センサ５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ，２０１ｂ，２０２ｂ，２０３ｂの検出結果に基づき、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の前後差圧ΔＰを算出する。目標圧演算部１４６は、算出された流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の前後差圧ΔＰと、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の流量係数Ｃと、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６を通過する作動油の目標流量Ｑとに基づいて、以下の（式３）により、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の目標開口面積Ａを演算する。
Ａ＝Ｑ／Ｃ√ΔＰ …（式３）
なお、本実施形態において、Ａは流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータアウト通路部の目標開口面積（以下、メータアウト目標開口面積とも記す）Ａｏｕｔであり、Ｑは流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータアウト通路部を通過する作動油の目標流量Ｑｏｕｔである。また、Ｃは流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータアウト通路部の流量係数Ｃｏであり、ΔＰは流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータアウト通路部の前後差圧ΔＰｏである。
目標圧演算部１４６は、圧力センサ５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ，２０１ｂ，２０２ｂ，２０３ｂの検出結果に基づき、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の前後差圧ΔＰを算出する。目標圧演算部１４６は、算出された流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の前後差圧ΔＰと、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の流量係数Ｃと、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６を通過する作動油の目標流量Ｑとに基づいて、以下の（式３）により、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の目標開口面積Ａを演算する。
Ａ＝Ｑ／Ｃ√ΔＰ …（式３）
なお、本実施形態において、Ａは流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータアウト通路部の目標開口面積（以下、メータアウト目標開口面積とも記す）Ａｏｕｔであり、Ｑは流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータアウト通路部を通過する作動油の目標流量Ｑｏｕｔである。また、Ｃは流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータアウト通路部の流量係数Ｃｏであり、ΔＰは流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータアウト通路部の前後差圧ΔＰｏである。
【0073】
つまり、本実施形態に係る目標圧演算部１４６は、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔを以下のオリフィスの（式４）を用いて演算する。
Ａｏｕｔ＝Ｑｏｕｔ／Ｃｏ√ΔＰｏ…（式４）
ここで、前後差圧ΔＰｏは、圧力センサ５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂによって検出される油圧シリンダ５～７のメータアウト側（出口側）の圧力Ｐａｏから予め不揮発性メモリ４２に記憶されているタンク圧Ｐｔを減算することにより得られる（ΔＰｏ＝Ｐａｏ－Ｐｔ）。なお、タンク圧Ｐｔは、タンクあるいはタンクへの戻り配管に取り付けられる圧力センサ（不図示）により検出される圧力を採用してもよい。目標流量Ｑｏｕｔは、目標速度演算部１４４によって演算された油圧シリンダ５～７の目標速度を油圧シリンダ５～７のメータアウト側の流量に変換することにより得られる。
Ａｏｕｔ＝Ｑｏｕｔ／Ｃｏ√ΔＰｏ…（式４）
ここで、前後差圧ΔＰｏは、圧力センサ５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂによって検出される油圧シリンダ５～７のメータアウト側（出口側）の圧力Ｐａｏから予め不揮発性メモリ４２に記憶されているタンク圧Ｐｔを減算することにより得られる（ΔＰｏ＝Ｐａｏ－Ｐｔ）。なお、タンク圧Ｐｔは、タンクあるいはタンクへの戻り配管に取り付けられる圧力センサ（不図示）により検出される圧力を採用してもよい。目標流量Ｑｏｕｔは、目標速度演算部１４４によって演算された油圧シリンダ５～７の目標速度を油圧シリンダ５～７のメータアウト側の流量に変換することにより得られる。
【0074】
ブーム８及びアーム９を動作させる際に優先的に使用するメインポンプ(流量制御弁)は、予め定められている。油圧シリンダ５～７に供給される作動油の目標流量Ｑｉｎが、１つ目のメインポンプ（以下、優先第一ポンプとも記す）から吐出できる最大流量（最大吐出流量とも記す）を上回った場合に、２つ目のメインポンプ（以下、優先第二ポンプとも記す）が使用される。なお、目標流量Ｑｉｎは、目標速度演算部１４４により演算された各目標速度を油圧シリンダ５～７のメータイン側（入口側）の流量に変換することにより求められる。
【0075】
本実施形態では、ブーム８の優先第一ポンプは第３メインポンプ２０３であり、ブーム８の優先第二ポンプは第１メインポンプ２０１である。また、アーム９の優先第一ポンプは第２メインポンプ２０２であり、アーム９の優先第二ポンプは第１メインポンプ２０１である。なお、バケット１０を動作させる際、優先的に使用されるポンプはない。バケット１０は、常に第１メインポンプ２０１から供給される作動油によって動作される。
【0076】
本実施形態において、流量制御弁Ｄ１と流量制御弁Ｄ２は個別に制御可能な構成ではない。このため、ブーム８の優先第二ポンプは、実質的に第１メインポンプ２０１と第２メインポンプ２０２となる。しかしながら、第１メインポンプ２０１から作動油が供給される流量制御弁Ｄ１の方が流量制御弁Ｄ２よりも早く開き始めるように、流量制御弁Ｄ１，Ｄ２のメータイン通路部の開口を設計することで、第１メインポンプ２０１を優先第二ポンプとして使用できるようにしている。
【0077】
各油圧シリンダ５～７の目標流量Ｑは、優先第一ポンプの目標流量（以下、第一目標流量）Ｑ１と、優先第二ポンプの目標流量（以下、第二目標流量）Ｑ２と、に分配される。１つのメインポンプから吐出できる最大流量をＱｍａｘとすると、Ｑ＞Ｑｍａｘの場合、Ｑ１＝Ｑｍａｘ，Ｑ２＝Ｑ－Ｑｍａｘとなる。また、Ｑ＜Ｑｍａｘの場合、Ｑ１＝Ｑ，Ｑ２＝０となる。
【0078】
ブーム上げの場合、流量制御弁Ｄ３のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ｂｍ３Ｕは、第一目標流量Ｑｏｕｔ１ＢｍＵと、圧力センサ５ａによって検出されるブームシリンダ５のロッド室の圧力とに基づき、（式４）によって演算される。また、ブーム上げの場合、流量制御弁Ｄ１のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ｂｍ１Ｕは、第二目標流量Ｑｏｕｔ２ＢｍＵと、圧力センサ５ａによって検出されるブームシリンダ５のロッド室の圧力とに基づき、（式４）によって演算される。
【0079】
ブーム下げの場合、流量制御弁Ｄ３のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ｂｍ３Ｄは、第一目標流量Ｑｏｕｔ１ＢｍＤと、圧力センサ５ｂによって検出されるブームシリンダ５のボトム室の圧力とに基づき、（式４）によって演算される。また、ブーム下げの場合、流量制御弁Ｄ１のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ｂｍ１Ｄは、第二目標流量Ｑｏｕｔ２ＢｍＤと、圧力センサ５ｂによって検出されるブームシリンダ５のボトム室の圧力とに基づき、（式４）によって演算される。
【0080】
アーム引きの場合、流量制御弁Ｄ４のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ａｍ１Ｃは、第一目標流量Ｑｏｕｔ１ＡｍＣと、圧力センサ６ａによって検出されるアームシリンダ６のロッド室の圧力と基づき、（式４）によって演算される。また、アーム引きの場合、流量制御弁Ｄ５のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ａｍ２Ｃは、第二目標流量Ｑｏｕｔ２ＡｍＣと、圧力センサ６ａによって検出されるアームシリンダ６のロッド室の圧力とに基づき、（式４）によって演算される。
【0081】
アーム押しの場合、流量制御弁Ｄ４のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ａｍ１Ｄは、第一目標流量Ｑｏｕｔ１ＡｍＤと、圧力センサ６ｂによって検出されるアームシリンダ６のボトム室の圧力とに基づき、（式４）によって演算される。また、アーム押しの場合、流量制御弁Ｄ５のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ａｍ２Ｄは、第二目標流量Ｑｏｕｔ２ＡｍＤと、圧力センサ６ｂによって検出されるアームシリンダ６のボトム室の圧力と、に基づき、（式４）によって演算される。
【0082】
バケット引きの場合、流量制御弁Ｄ６のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿ＢｋＣは、第一目標流量Ｑｏｕｔ１ＢｋＣと、圧力センサ７ａによって検出されるバケットシリンダ７のロッド室の圧力とに基づき、（式４）によって演算される。また、バケット押しの場合、流量制御弁Ｄ６のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿ＢｋＤは、第一目標流量Ｑｏｕｔ１ＢｋＤと、圧力センサ７ｂによって検出されるバケットシリンダ７のボトム室の圧力とに基づき、（式４）によって演算される。
【0083】
このように、本実施形態では、ブーム８、アーム９、及びバケット１０のそれぞれのメータイン目標流量Ｑｉｎがメインポンプ１つの最大吐出流量以下の場合、１つの油圧シリンダに対して、１つのメインポンプを割り当てることができる。このため、分流の影響を受けずに、（式４）で導出された流量制御弁の開口によって、目標流量（目標速度）に非常に近い精度で各油圧シリンダ５～７を動作させることができる。
【0084】
図８を参照して、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータアウト通路部の開口特性の一例について説明する。図８は、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータアウト通路部の開口線図であり、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の受圧室Ｅ１～Ｅ１２に入力される操作圧と、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータアウト通路部の開口面積との関係を示す。図８に示すように、電磁弁５５ａ～５９ｂにより生成される操作圧が増加するほど、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータアウト通路部の開口面積は大きくなる。コントローラ４０の不揮発性メモリ４２には、操作圧と流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の開口面積との関係を規定する開口特性テーブルＴｏが記憶されている。
【0085】
目標圧演算部１４６は、開口特性テーブルＴｏを参照し、メータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ（Ａｏｕｔ＿Ｂｍ１Ｕ，Ａｏｕｔ＿Ｂｍ３Ｕ，Ａｏｕｔ＿Ｂｍ１Ｄ，Ａｏｕｔ＿Ｂｍ３Ｄ，Ａｏｕｔ＿Ａｍ１Ｃ，Ａｏｕｔ＿Ａｍ２Ｃ，Ａｏｕｔ＿Ａｍ１Ｄ，Ａｏｕｔ＿Ａｍ２Ｄ，Ａｏｕｔ＿ＢｋＣ，Ａｏｕｔ＿ＢｋＤ）に基づき、操作圧の目標値である目標操作圧Ｐｉ１（ＰｉＢＭ１２Ｕ１，ＰｉＢＭ３Ｕ１，ＰｉＢＭ１２Ｄ１，ＰｉＢＭ３Ｄ１，ＰｉＡＭ１Ｃ１，ＰｉＡＭ２Ｃ１，ＰｉＡＭ１Ｄ１，ＰｉＡＭ２Ｄ１，ＰｉＢＫＣ１，ＰｉＢＫＤ１）を演算する。
【0086】
本実施形態では、開口特性テーブルＴｏは、後述する学習処理の結果に基づき補正される。つまり、目標圧演算部１４６は、補正された開口特性テーブルＴｏを参照し、メータアウト目標開口面積Ａｏｕｔに基づいて、目標操作圧Ｐｉ１を演算する。開口特性テーブルＴｏの補正方法は後述する。
【0087】
目標圧演算部１４６は、各メインポンプ２０１，２０２，２０３に割り当てられる各油圧シリンダ５～７のメータイン側の目標流量の総和を各メインポンプ２０１，２０２，２０３の目標流量Ｑ２０１，Ｑ２０２，Ｑ２０３として演算する。つまり、目標圧演算部１４６は、以下の（式５）により第１メインポンプ２０１の目標流量Ｑ２０１を演算し、以下の（式６）により第２メインポンプ２０２の目標流量Ｑ２０２を演算し、以下の（式７）により第３メインポンプ２０３の目標流量Ｑ２０３を演算する。
Ｑ２０１＝Ｑｉｎ１Ｂｍ１Ｕ＋Ｑｉｎ１Ａｍ２Ｃ＋Ｑｉｎ１Ａｍ２Ｄ＋Ｑｉｎ１ＢｋＣ＋Ｑｉｎ１ＢｋＤ…（式５）
Ｑ２０２＝Ｑｉｎ２Ｂｍ２Ｕ＋Ｑｉｎ２Ａｍ１Ｃ＋Ｑｉｎ２Ａｍ１Ｄ…（式６）
Ｑ２０３＝Ｑｉｎ３Ｂｍ３Ｕ…（式７）
ここで、Ｑｉｎ１Ｂｍ１Ｕは、ブーム上げの場合の第１メインポンプ２０１から流量制御弁Ｄ１を通じてブームシリンダ５に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ１Ａｍ２Ｃは、アーム引きの場合の第１メインポンプ２０１から流量制御弁Ｄ５を通じてアームシリンダ６に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ１Ａｍ２Ｄは、アーム押しの場合の第１メインポンプ２０１から流量制御弁Ｄ５を通じてアームシリンダ６に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ１ＢｋＣは、バケット引きの場合の第１メインポンプ２０１から流量制御弁Ｄ６を通じてバケットシリンダ７に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ１ＢｋＤは、バケット押しの場合の第１メインポンプ２０１から流量制御弁Ｄ６を通じてバケットシリンダ７に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ２Ｂｍ２Ｕは、ブーム上げの場合の第２メインポンプ２０２から流量制御弁Ｄ２を通じてブームシリンダ５に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ２Ａｍ１Ｃは、アーム引きの場合の第２メインポンプ２０２から流量制御弁Ｄ４を通じてアームシリンダ６に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ２Ａｍ１Ｄは、アーム押しの場合の第２メインポンプ２０２から流量制御弁Ｄ４を通じてアームシリンダ６に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ３Ｂｍ３Ｕは、ブーム上げの場合の第３メインポンプ２０３から流量制御弁Ｄ３を通じてブームシリンダ５に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。
Ｑ２０１＝Ｑｉｎ１Ｂｍ１Ｕ＋Ｑｉｎ１Ａｍ２Ｃ＋Ｑｉｎ１Ａｍ２Ｄ＋Ｑｉｎ１ＢｋＣ＋Ｑｉｎ１ＢｋＤ…（式５）
Ｑ２０２＝Ｑｉｎ２Ｂｍ２Ｕ＋Ｑｉｎ２Ａｍ１Ｃ＋Ｑｉｎ２Ａｍ１Ｄ…（式６）
Ｑ２０３＝Ｑｉｎ３Ｂｍ３Ｕ…（式７）
ここで、Ｑｉｎ１Ｂｍ１Ｕは、ブーム上げの場合の第１メインポンプ２０１から流量制御弁Ｄ１を通じてブームシリンダ５に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ１Ａｍ２Ｃは、アーム引きの場合の第１メインポンプ２０１から流量制御弁Ｄ５を通じてアームシリンダ６に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ１Ａｍ２Ｄは、アーム押しの場合の第１メインポンプ２０１から流量制御弁Ｄ５を通じてアームシリンダ６に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ１ＢｋＣは、バケット引きの場合の第１メインポンプ２０１から流量制御弁Ｄ６を通じてバケットシリンダ７に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ１ＢｋＤは、バケット押しの場合の第１メインポンプ２０１から流量制御弁Ｄ６を通じてバケットシリンダ７に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ２Ｂｍ２Ｕは、ブーム上げの場合の第２メインポンプ２０２から流量制御弁Ｄ２を通じてブームシリンダ５に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ２Ａｍ１Ｃは、アーム引きの場合の第２メインポンプ２０２から流量制御弁Ｄ４を通じてアームシリンダ６に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ２Ａｍ１Ｄは、アーム押しの場合の第２メインポンプ２０２から流量制御弁Ｄ４を通じてアームシリンダ６に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ３Ｂｍ３Ｕは、ブーム上げの場合の第３メインポンプ２０３から流量制御弁Ｄ３を通じてブームシリンダ５に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。
【0088】
不揮発性メモリ４２には、メインポンプ２０１，２０２，２０３の目標流量Ｑ２０１，Ｑ２０２，Ｑ２０３と、レギュレータ２０１ａ，２０２ａ，２０３ａの目標レギュレータ圧との関係を規定するレギュレータ圧テーブルが予め記憶されている。レギュレータ圧テーブルは、メインポンプ２０１，２０２，２０３ごとに定められる。
【0089】
目標圧演算部１４６は、レギュレータ圧テーブルを参照し、演算したメインポンプ２０１，２０２，２０３の目標流量Ｑ２０１，Ｑ２０２，Ｑ２０３に基づき、目標レギュレータ圧ＰＰｃ２０１，ＰＰｃ２０２，ＰＰｃ２０３を演算する。
【0090】
－バルブ指令演算部－
バルブ指令演算部１４７は、目標圧演算部１４６により演算された目標操作圧Ｐｉ１（ＰｉＢＭ１２Ｕ１，ＰｉＢＭ３Ｕ１，ＰｉＢＭ１２Ｄ１，ＰｉＢＭ３Ｄ１，ＰｉＡＭ１Ｃ１，ＰｉＡＭ２Ｃ１，ＰｉＡＭ１Ｄ１，ＰｉＡＭ２Ｄ１，ＰｉＢＫＣ１，ＰｉＢＫＤ１）に基づく電気信号を演算し、演算した電気信号を対応する電磁弁５５ａ～５９ｂに出力する。また、バルブ指令演算部１４７は、目標圧演算部１４６により演算された目標レギュレータ圧ＰＰｃ（ＰＰｃ２０１，ＰＰｃ２０２，ＰＰｃ２０３）に基づく電気信号を演算し、演算した電気信号を対応するレギュレータ２０１ａ～２０３ａのレギュレータ電磁弁に出力する。
バルブ指令演算部１４７は、目標圧演算部１４６により演算された目標操作圧Ｐｉ１（ＰｉＢＭ１２Ｕ１，ＰｉＢＭ３Ｕ１，ＰｉＢＭ１２Ｄ１，ＰｉＢＭ３Ｄ１，ＰｉＡＭ１Ｃ１，ＰｉＡＭ２Ｃ１，ＰｉＡＭ１Ｄ１，ＰｉＡＭ２Ｄ１，ＰｉＢＫＣ１，ＰｉＢＫＤ１）に基づく電気信号を演算し、演算した電気信号を対応する電磁弁５５ａ～５９ｂに出力する。また、バルブ指令演算部１４７は、目標圧演算部１４６により演算された目標レギュレータ圧ＰＰｃ（ＰＰｃ２０１，ＰＰｃ２０２，ＰＰｃ２０３）に基づく電気信号を演算し、演算した電気信号を対応するレギュレータ２０１ａ～２０３ａのレギュレータ電磁弁に出力する。
【0091】
バルブ指令演算部１４７から出力された電気信号（励磁電流）によって、電磁弁５５ａ～５９ｂのソレノイドが励磁されることにより、電磁弁５５ａ～５９ｂが作動し、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６に作用する操作圧（パイロット圧）が、目標圧演算部１４６で演算された目標操作圧Ｐｉ１に制御される。これにより、油圧シリンダ５～７の動作速度が目標速度に制御される。また、バルブ指令演算部１４７から出力された電気信号（励磁電流）によって、レギュレータ２０１ａ～２０３ａのレギュレータ電磁弁のソレノイドが励磁されることにより、レギュレータ電磁弁が作動し、レギュレータ２０１ａ～２０３ａの受圧部に作用するレギュレータ圧（パイロット圧）が、目標圧演算部１４６で演算された目標レギュレータ圧ＰＰｃに制御される。これにより、メインポンプ２０１～２０３の吐出流量が目標流量Ｑ２０１，Ｑ２０２，Ｑ２０３に制御される。
【0092】
以上のように、本実施形態に係るコントローラ４０は、油圧シリンダ５～７の目標速度から流量制御弁Ｄ１～Ｄ６を通過する作動油の目標流量Ｑを演算し、オリフィスの（式３）を用いて、目標流量Ｑと、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の前後差圧ΔＰとに基づいて、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の目標開口面積Ａを演算する。流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の前後差圧ΔＰは、油圧シリンダ５～７の負荷圧（本実施形態では、油圧シリンダ５～７のメータアウト側の負荷圧）に基づいて算出される。なお、以下では、油圧シリンダ５～７の負荷圧のことをシリンダ圧とも記す。そして、コントローラ４０は、開口特性テーブルＴｏを参照し、目標開口面積Ａに基づいて、目標操作圧を演算する。さらに、コントローラ４０は、電磁弁５５ａ～５９ｂにより生成される操作圧が目標操作圧になるように、電磁弁５５ａ～５９ｂを制御する。
【0093】
このように、オリフィスの（式３）を用いて目標操作圧を演算することにより、油圧シリンダの負荷圧（油圧負荷条件）が変化したとしても、その負荷圧に応じた目標開口面積を求めることができる。このため、油圧システムにオープンセンタシステムを採用した場合であっても、演算した目標流量（目標速度）で精度よく油圧シリンダ５～７を動作させることができる。その結果、領域制限制御などのＭＣによる作業を精度よく行うことができる。
【0094】
ここで、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の開口面積と電磁弁５５ａ～５９ｂにより生成する操作圧との関係は、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の製造誤差によって油圧ショベル１ごとにバラつきが発生する。流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の製造誤差には、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のスプールの加工誤差、スプールを中立位置に保持するためのバネ（センタリングスプリング）のバネ係数のバラつき、スプールを摺動可能に保持するバルブケーシングの加工誤差等がある。
【0095】
そこで本実施形態では、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の製造誤差による油圧ショベル１ごとのバラつき（個体差）を抑えるため、コントローラ４０は、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の開口面積と電磁弁５５ａ～５９ｂにより生成する操作圧との関係を学習する。さらに、コントローラ４０は、その学習結果に基づいて、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の開口面積と電磁弁５５ａ～５９ｂにより生成する操作圧との関係を補正する。
【0096】
本実施形態では、１つの流量制御弁を一方に動作させるための操作圧を１つの電磁弁によって生成できる構成であり、コントローラ４０は以下のような学習処理を実行する。コントローラ４０は、学習処理において、メインポンプ２０１，２０２，２０３から一定の吐出流量を学習対象の流量制御弁Ｄ１～Ｄ６を通じて油圧シリンダ５～７に供給させている状態において、電磁弁５５ａ～５９ｂにより生成される操作圧を段階的に変化させるとともに、圧力センサ５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂによって検出された油圧シリンダ５～７の圧力を入力する。そして、コントローラ４０は、学習処理において、入力した油圧シリンダ５～７の圧力が予め定められた基準値Ｐｔａになったときの操作圧を学習結果操作圧Ｐｉｓｘとして記憶する。なお、基準値Ｐｔａは、予め試作機を用いた実験などで得た所定の開口面積Ａｄに対応する油圧シリンダ５～７の圧力である。
【0097】
学習処理によって得られた学習結果操作圧Ｐｉｓｘにおける流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の開口面積は、予め実験で取得していた開口面積Ａｄに相当する。コントローラ４０は、上記開口面積Ａｄに対応する操作圧（基準値）Ｐｉｔａが学習結果操作圧Ｐｉｓｘと一致するように、開口特性テーブルＴｏをオフセット補正する。コントローラ４０は、学習結果操作圧Ｐｉｓｘに基づいて補正された開口特性テーブルＴｏを参照し、目標開口面積Ａに基づいて、目標操作圧Ｐｉ１を演算する。
【0098】
このようにして得られた目標操作圧Ｐｉ１に基づいて、電磁弁５５ａ～５９ｂを制御することにより、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６に加工誤差等がある場合でも、精度よく油圧シリンダ５～７を動作させることができる。以下、本実施形態に係るコントローラ４０による学習処理及び補正処理について詳しく説明する。
【0099】
－学習部－
図６に示すように、学習部１４５は、外部入力装置９６により学習モードの実行指令が入力されると、学習モードを実行する。学習モードにおいて、学習部１４５は、外部入力装置９６により学習対象とする流量制御弁と、その流量制御弁の動作方向が入力されると、姿勢演算部１４２の演算結果に基づき、作業装置１Ａの姿勢が予め定められた学習開始姿勢であるか否かを判定する。本実施形態では、少なくとも、作業装置１Ａの姿勢が学習開始姿勢であることを、学習処理を開始する条件の一つとする。
図６に示すように、学習部１４５は、外部入力装置９６により学習モードの実行指令が入力されると、学習モードを実行する。学習モードにおいて、学習部１４５は、外部入力装置９６により学習対象とする流量制御弁と、その流量制御弁の動作方向が入力されると、姿勢演算部１４２の演算結果に基づき、作業装置１Ａの姿勢が予め定められた学習開始姿勢であるか否かを判定する。本実施形態では、少なくとも、作業装置１Ａの姿勢が学習開始姿勢であることを、学習処理を開始する条件の一つとする。
【0100】
学習部１４５は、作業装置１Ａの姿勢が学習開始姿勢であると判定され、電気操作レバー装置Ａ１～Ａ３が操作されると、学習部１４５は、学習開始条件が成立したものとして、学習処理を開始する。学習処理において、学習部１４５は、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の学習用の目標操作圧である学習操作圧Ｐｉｓ（ＰｉＢＭ１２Ｕｓ，ＰｉＢＭ３Ｕｓ，ＰｉＢＭ１２Ｄｓ，ＰｉＢＭ３Ｄｓ，ＰｉＡＭ１Ｃｓ，ＰｉＡＭ２Ｃｓ，ＰｉＡＭ１Ｄｓ，ＰｉＡＭ２Ｄｓ，ＰｉＢＫＣｓ，ＰｉＢＫＤｓ）と、各レギュレータ２０１ａ，２０２ａ，２０３ａの学習用の目標レギュレータ圧である学習レギュレータ圧ＰＰｃｓ（ＰＰｃ２０１ｓ，ＰＰｃ２０２ｓ，ＰＰｃ２０３ｓ）を演算する。学習部１４５は、演算した学習操作圧Ｐｉｓ及び学習レギュレータ圧ＰＰｃｓをバルブ指令演算部１４７に出力する。
【0101】
バルブ指令演算部１４７は、学習部１４５で演算された学習操作圧Ｐｉｓに基づく電気信号を演算し、演算した電気信号を学習対象の流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の動作方向に対応する電磁弁５５ａ～５９ｂに出力する。また、バルブ指令演算部１４７は、学習部１４５で演算された学習レギュレータ圧ＰＰｃｓに基づく電気信号を演算し、演算した電気信号を学習対象の流量制御弁Ｄ１～Ｄ６に対応するメインポンプ２０１～２０３のレギュレータ２０１ａ～２０３ａのレギュレータ電磁弁に出力する。
【0102】
学習部１４５は、学習処理が行われている間、圧力センサ５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂから取得したシリンダ圧力を学習操作圧Ｐｉｓと紐付けて記憶する。学習部１４５は、学習操作圧Ｐｉｓを段階的に変化させる。
【0103】
－学習処理－
図９を参照して、コントローラ４０により実行される学習処理の流れの一例について説明する。図９は、コントローラ４０により実行される学習処理の流れの一例について示すフローチャートである。オペレータによって外部入力装置９６が操作され、外部入力装置９６から学習モードの実行指令が入力されると、コントローラ４０は学習モードを開始する（ステップＳ１０１）。
図９を参照して、コントローラ４０により実行される学習処理の流れの一例について説明する。図９は、コントローラ４０により実行される学習処理の流れの一例について示すフローチャートである。オペレータによって外部入力装置９６が操作され、外部入力装置９６から学習モードの実行指令が入力されると、コントローラ４０は学習モードを開始する（ステップＳ１０１）。
【0104】
ステップＳ１０１において、表示制御部１４８は、表示装置５３に学習モードの初期画面を表示させる。初期画面には、複数の流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の中から学習対象とする流量制御弁を選択するための弁選択操作部と、選択された流量制御弁の動作方向を選択する動作方向選択部と、選択の完了を指示するための選択完了操作部とが含まれる。オペレータにより、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の中から学習対象とする流量制御弁が選択され、選択された流量制御弁の動作方向が選択され、選択の完了が指示されると、処理がステップＳ１０５に進む。
【0105】
以下、ステップＳ１０１において、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のうち「流量制御弁Ｄ３」が学習対象の流量制御弁として選択され、流量制御弁の動作方向として「ブーム上げ方向」が選択されている場合を例に説明する。ステップＳ１０１において、学習対象の流量制御弁Ｄ３及び流量制御弁Ｄ３の動作方向としてブーム上げ方向が選択された場合、学習部１４５は、ブーム上げ動作による学習に紐付けられた学習開始姿勢データを不揮発性メモリ４２から読み出す。
【0106】
図１０は、ブーム上げ、ブーム下げ、アーム引き、アーム押し、バケット引き、バケット押しの動作に対応する学習開始姿勢を示す図である。不揮発性メモリ４２には、図１０に示す学習開始姿勢を規定する学習開始姿勢データが記憶されている。不揮発性メモリ４２には、ブーム上げ動作による学習を行うための学習開始姿勢データと、ブーム下げ動作による学習を行うための学習開始姿勢データと、アーム引き動作による学習を行うための学習開始姿勢データと、アーム押し動作による学習を行うための学習開始姿勢データと、バケット引き動作による学習を行うための学習開始姿勢データと、バケット押し動作による学習を行うための学習開始姿勢データとが記憶されている。
【0107】
学習開始姿勢データは、ブーム角αの目標範囲（下限値及び上限値）、アーム角βの目標（下限値及び上限値）及びバケット角γの目標範囲（下限値及び上限値）を含む。図１０に示すように、ブーム上げに対応する学習開始姿勢データは、バケット１０が地面につかない程度にブーム８が下がっている状態の学習開始姿勢を規定する。
【0108】
図９に示すように、ステップＳ１０５において、表示制御部１４８は、表示装置５３に学習開始姿勢画面５３ａ（図１１参照）を表示させる。図１１は、学習開始姿勢画面５３ａの一例について示す図である。図１１に示すように、学習開始姿勢画面５３ａには、作業装置１Ａの姿勢を学習開始姿勢とするための操作をオペレータに促すメッセージ「作業装置の姿勢を目標範囲に合わせてください。」が表示される。また、学習開始姿勢画面５３ａには、角度センサ３０，３１，３２により検出されたブーム角α、アーム角β及びバケット角γの現在値と、学習開始姿勢データに含まれるブーム角α、アーム角β及びバケット角γの目標範囲（下限値及び上限値）が表示される。
【0109】
図９のステップＳ１０５において、学習開始姿勢画面５３ａが表示装置５３に表示されると、処理がステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０において、学習部１４５は、作業装置１Ａの姿勢が学習開始姿勢であるか否かを判定する。現在のブーム角α、アーム角β及びバケット角γのそれぞれが、ブーム上げの学習開始姿勢データで規定されるブーム角α、アーム角β及びバケット角γの目標範囲内にある場合、学習部１４５は、作業装置１Ａの姿勢は学習開始姿勢であると判定し、処理をステップＳ１２０に進める。現在のブーム角α、アーム角β及びバケット角γのうちの少なくとも一つが、ブーム上げの学習開始姿勢データで規定される目標範囲内にない場合、学習部１４５は、作業装置１Ａの姿勢が学習開始姿勢でないと判定する。ステップＳ１１０の学習開始姿勢判定処理は、肯定判定されるまで所定の制御周期で繰り返し実行される。
【0110】
ステップＳ１２０において、表示制御部１４８は、表示装置５３に操作指示画面を表示させる。操作指示画面には、「ブーム操作レバーを上げ側に５秒以上操作してください」といった操作指示が表示される。ステップＳ１２０において、操作指示画面が表示されると、処理がステップＳ１３０に進む。
【0111】
ステップＳ１３０において、オペレータにより電気操作レバー装置Ａ１がブーム上げ側に操作されると、学習処理が開始され、電気操作レバー装置Ａ１が操作されている間、学習部１４５は、学習レギュレータ圧ＰＰｃｓ及び学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）をバルブ指令演算部１４７に出力するとともに、シリンダ圧の計測を行う。したがって、学習レギュレータ圧ＰＰｃｓと学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）とは同期して出力される。ここで、ブーム上げの学習時に計測されるシリンダ圧は、圧力センサ５ａにより検出されるブームシリンダ５のメータアウト側の圧力である。また、学習操作圧Ｐｉｓは、ブーム上げ用の電磁弁５６ａの制御に用いられる学習操作圧ＰｉＢＭ３Ｕｓである。
【0112】
学習レギュレータ圧ＰＰｃｓは、第３メインポンプ２０３の第３レギュレータ２０３ａの制御に用いられる学習レギュレータ圧ＰＰｃ２０３ｓである。学習部１４５が学習レギュレータ圧ＰＰｃ２０３ｓをバルブ指令演算部１４７に出力することにより、第３メインポンプ２０３からある一定以上の流量Ｑｃの作動油が吐出される。
【0113】
流量Ｑｃは、スタンバイ時の流量（最小傾転での流量）よりも大きく、ブームシリンダ５を一定以上の速度で安定して動かすことのできる流量である。例えば、流量Ｑｃは、メータアウト開口が十分に開いていてもブームシリンダ５に１０[ＭＰａ]程度のある程度の負荷を立てられることが可能な流量である。なお、学習部１４５は、スタンバイ時の流量を第１メインポンプ２０１及び第２メインポンプ２０２から吐出させるために、第１レギュレータ２０１ａ及び第２レギュレータ２０２ａのレギュレータ圧の目標値として、レギュレータ圧の最小値をバルブ指令演算部１４７に出力する。
【0114】
学習部１４５は、ブーム上げ操作が行われている時間Δｔａだけ学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）をバルブ指令演算部１４７に出力する。なお、ｉは、自然数であり、後述する学習ステップ数を示す。学習ステップ数ｉは、ステップＳ１０１において、１が設定される（ｉ＝１）。なお、学習部１４５は、流量制御弁Ｄ３以外の流量制御弁Ｄ１，Ｄ２，Ｄ４～Ｄ６の操作圧の目標値として、操作圧の最小値をバルブ指令演算部１４７に出力する。
【0115】
ステップＳ１３０において、バルブ指令演算部１４７は、学習部１４５から出力されるレギュレータ圧の目標値（学習レギュレータ圧）に応じた電気信号を演算し、演算した電気信号を対応するレギュレータ電磁弁に出力する。また、バルブ指令演算部１４７は、学習部１４５から出力される操作圧の目標値（学習操作圧）に応じた電気信号を演算し、演算した電気信号を対応する電磁弁５５ａ～５９ｂに出力する。
【0116】
学習部１４５は、時刻と、圧力センサ５ａによって検出されるブームシリンダ５のメータアウト側のシリンダ圧と、学習レギュレータ圧ＰＰｃｓと、学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）とを対応付けて記憶する。このように、ステップＳ１３０において、コントローラ４０は、学習レギュレータ圧ＰＰｃｓ及び学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）を発生させるための電気信号を電気操作レバー装置Ａ１が操作されている時間Δｔａだけ出力するとともに、シリンダ圧の計測を行い、処理をステップＳ１４０に進める。
【0117】
ステップＳ１４０において、学習部１４５は、ステップＳ１３０で計測されたシリンダ圧に基づいて、シリンダ圧の平均値（以下、平均シリンダ圧とも記す）Ｐａｖ（ｉ）を演算し、処理をステップＳ１５０に進める。
【0118】
ステップＳ１５０において、学習部１４５は、ステップＳ１４０で演算された平均シリンダ圧Ｐａｖ（ｉ）が予め定められた圧力閾値Ｐｔａ以下であるか否かを判定する。なお、圧力閾値Ｐｔａは、第３メインポンプ２０３から流量Ｑｃの作動油が吐出され、ブーム上げ用の学習開始姿勢から流量制御弁Ｄ３を所定の開口面積Ａｄとするために所定の操作圧Ｐｉｔａを流量制御弁Ｄ３に入力させたときのブームシリンダ５の圧力の基準値（設計値）である。圧力閾値Ｐｔａは、例えば、領域制限制御において使用頻度の高い速度領域におけるブーム上げ空中動作での流量制御弁Ｄ３のメータアウト側のシリンダ圧であり、事前に机上計算あるいは試作機を用いた実験などに基づいて定められる。
【0119】
ステップＳ１５０において、平均シリンダ圧Ｐａｖ（ｉ）が圧力閾値Ｐｔａよりも大きいと判定されると、学習部１４５は、ブームシリンダ５の圧力は基準値（Ｐｔａ）になっていないと判定して処理をステップＳ１６０に進める。
【0120】
ステップＳ１６０において、学習部１４５は、学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）に所定の上昇圧力ΔＰｉｓを加算することにより、次の学習において用いる学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ＋１）を演算し、処理をステップＳ１７０に進める。ステップＳ１７０において、学習部１４５は、学習ステップ数ｉに１を加算して、新たなｉとするカウントアップ処理を行い、ステップＳ１０５に戻る。
【0121】
ステップＳ１５０において、平均シリンダ圧Ｐａｖ（ｉ）が圧力閾値Ｐｔａ以下であると判定されると、学習部１４５は、ブームシリンダ５の圧力は基準値（Ｐｔａ）になったと判定して処理をステップＳ１８０に進める。ステップＳ１８０において、学習部１４５は、ブームシリンダ５の圧力が基準値になったときの学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）を学習結果操作圧Ｐｉｓｘとして記憶し、図９のフローチャートに示す処理を終了する。なお、表示制御部１４８は、学習処理が終了したことを表示装置５３に表示させる。
【0122】
図１２は、学習部１４５からバルブ指令演算部１４７に出力される学習レギュレータ圧及び学習操作圧と、圧力センサ５ａ～７ｂにより検出されるメータアウト側のシリンダ圧の時間変化について示す図である。図１２に示すように、学習部１４５は、第一学習ステップ（学習ステップ数ｉ＝１）において、時刻ｔ１からブーム上げ操作が行われている時間Δｔａ（例えば、５秒間）だけ、学習レギュレータ圧ＰＰｃｓをバルブ指令演算部１４７に出力する。また、学習部１４５は、時刻ｔ１から時間Δｔａだけ、学習操作圧Ｐｉｓ（１）をバルブ指令演算部１４７に出力する。
【0123】
シリンダ圧は、時刻ｔ１から上昇し始め、その後、ほぼ一定値で保持され、時刻ｔ１＋５から減少し始める。学習部１４５は、ほぼ一定値で保持されているときのシリンダ圧の平均値を演算する。具体的には、学習部１４５は、時刻ｔ１＋２から時刻ｔ１＋４までに取得したシリンダ圧の平均値Ｐａｖ（１）を演算する。
【0124】
平均シリンダ圧Ｐａｖ（１）が圧力閾値Ｐｔａよりも大きい場合には、第一学習ステップから第二学習ステップに移行する。なお、第１実施形態において、オペレータは、学習ステップが完了する度に、作業装置１Ａを学習開始姿勢に戻すために電気操作レバー装置Ａ１の操作を行う。
【0125】
学習部１４５は、第二学習ステップ（学習ステップ数ｉ＝２）において、第一学習ステップと同様、時刻ｔ２から時間Δｔａ（例えば、５秒間）だけ、学習レギュレータ圧ＰＰｃｓをバルブ指令演算部１４７に出力する。また、学習部１４５は、時刻ｔ２から時間Δｔａだけ、学習操作圧Ｐｉｓ（２）をバルブ指令演算部１４７に出力する。
【0126】
ここで、学習操作圧Ｐｉｓ（２）は、学習操作圧Ｐｉｓ（１）よりも上昇圧力ΔＰｉｓ（例えば、０．０５ＭＰａ）だけ高い圧力である（Ｐｉｓ（２）＝Ｐｉｓ（１）＋ΔＰｉｓ）。
【0127】
学習部１４５は、学習ステップごとに学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）を上昇圧力ΔＰｉｓだけ増加させる（Ｐｉｓ（ｉ＋１）＝Ｐｉｓ（ｉ）＋ΔＰｉｓ）。そして、第Ｘ学習ステップ（学習ステップ数ｉ＝ｘ）において、平均シリンダ圧Ｐａｖ（ｘ）が圧力閾値Ｐｔａ以下であると判定されると、学習部１４５は、このときに出力されている学習操作圧Ｐｉｓ（ｘ）を学習結果操作圧Ｐｉｓｘとして記憶する。
【0128】
以上、ブーム上げの場合の学習手順について説明したが、ブーム下げ、アーム引き、アーム押し、バケット引き、及びバケット押しの場合の学習手順も同様である。つまり、全ての流量制御弁の各動作方向に対して同様の学習を行うことができる。なお、圧力閾値Ｐｔａは、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の動作方向ごとに設定される。
【0129】
このように、本実施形態において、学習部１４５は、学習処理において、電磁弁５５ａ～５９ｂにより生成される操作圧を段階的に上昇させる過程で、油圧シリンダ５～７の出口側の圧力が基準値としての圧力閾値Ｐｔａ以下になったときの学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）を学習結果操作圧Ｐｉｓｘとして記憶する。記憶した学習結果操作圧Ｐｉｓｘは、補正処理で用いられる。
【0130】
－補正処理－
学習部１４５は、上記学習処理の結果に基づき、開口特性テーブルＴｏの補正を行う。図１３を参照して、開口特性テーブルＴｏの補正処理の内容について詳しく説明する。図１３は、開口特性テーブルＴｏの補正方法について説明する図である。図１３では、開口特性テーブルＴｏの基準データ（設計データ）、すなわち補正前の開口特性テーブルを破線で示している。また、図１３では、補正後の開口特性テーブルを実線で示している。
学習部１４５は、上記学習処理の結果に基づき、開口特性テーブルＴｏの補正を行う。図１３を参照して、開口特性テーブルＴｏの補正処理の内容について詳しく説明する。図１３は、開口特性テーブルＴｏの補正方法について説明する図である。図１３では、開口特性テーブルＴｏの基準データ（設計データ）、すなわち補正前の開口特性テーブルを破線で示している。また、図１３では、補正後の開口特性テーブルを実線で示している。
【0131】
学習部１４５には、メータアウト側のシリンダ圧が圧力閾値Ｐｔａになるときの操作圧（設計値）Ｐｉｔａ及び開口面積Ａｄが記憶されている。操作圧（設計値）Ｐｉｔａは、事前に机上計算あるいは試作機を用いた実験などにより定められる。操作圧（設計値）Ｐｉｔａは、圧力閾値Ｐｔａと同様、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の動作方向ごとに設定される。
【0132】
学習部１４５は、開口面積Ａｄに対応する操作圧（設計値）Ｐｉｔａの位置が学習結果操作圧Ｐｉｓｘの位置と一致するように開口特性テーブルＴｏをオフセット補正する。別の言い方をすれば、学習部１４５は、学習結果操作圧Ｐｉｓｘと操作圧（設計値）Ｐｉｔａとの差分（偏差）だけ、開口特性テーブルＴｏをオフセットさせる。これにより、例えば、開口面積Ａｄに紐づけられる操作圧がＰｉｔａからＰｉｓｘに変更され、開口特性テーブルＴｏが破線の特性から実線の特性へと補正される。
【0133】
学習処理及び補正処理の後、領域制限制御が実行された場合には、目標圧演算部１４６は、補正後の開口特性テーブルＴｏ（図１３の実線で示す特性）に基づいて、目標操作圧Ｐｉ１を演算し、バルブ指令演算部１４７に出力する。
【0134】
なお、上記学習処理は、工場出荷時、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のスプールの交換時、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の経年劣化に起因してスプールストロークが工場出荷時の特性からある程度変化したときなどに行うことが好ましい。これにより、長期に亘って、ＭＣを精度よく行うことができる。
【0135】
－効果－
上述した第１実施形態によれば、次の作用効果を奏する。
上述した第１実施形態によれば、次の作用効果を奏する。
【0136】
（１）コントローラ４０は、電磁弁５５ａ～５９ｂにより生成される操作圧を段階的に変化させるとともに、圧力センサ５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂによって検出された油圧シリンダ５～７の圧力を入力し、入力した油圧シリンダ５～７の圧力（平均シリンダ圧Ｐａｖ）が予め定められた基準値Ｐｔａになったときの操作圧Ｐｉｓを記憶する学習処理を実行する。コントローラ４０は、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の前後差圧ΔＰ（本実施形態では流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータアウト通路部の前後差圧ΔＰｏ）を算出する。コントローラ４０は、算出された前後差圧ΔＰと、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６を通過する作動油の目標流量Ｑとに基づいて、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の目標開口面積Ａを演算する。具体的には、コントローラ４０は、算出された前後差圧ΔＰ（本実施形態ではメータアウト通路部の前後差圧ΔＰｏ）と、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の流量係数Ｃ（本実施形態ではメータアウト通路部の流量係数Ｃｏ）と、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６を通過する作動油の目標流量Ｑ（本実施形態ではメータアウト通路部を通過する作動油の目標流量Ｑｏｕｔ）とに基づいて、（式３）により（本実施形態では（式４）により）、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の目標開口面積Ａ（本実施形態ではメータアウト通路部の目標開口面積Ａｏｕｔ）を演算する。
【0137】
コントローラ４０は、補正前の開口特性テーブルＴｏ（図１３の破線で示す特性）と、演算された目標開口面積Ａ（本実施形態ではＡｏｕｔ）と、学習処理において記憶された操作圧Ｐｉｓである学習結果操作圧Ｐｉｓｘとに基づいて、電磁弁５５ａ～５９ｂにより生成する操作圧の目標値（目標操作圧）Ｐｉ１を演算する。本実施形態に係るコントローラ４０は、学習結果操作圧Ｐｉｓｘに基づいて開口特性テーブルＴｏ（図１３の破線で示す特性）を補正し、補正された開口特性テーブルＴｏ（図１３の実線で示す特性）を参照し、目標開口面積Ａ（本実施形態ではＡｏｕｔ）に基づいて、操作圧の目標値Ｐｉ１を演算する。コントローラ４０は、演算された操作圧の目標値Ｐｉ１に基づいて、電磁弁５５ａ～５９ｂを制御する。
【0138】
この構成によれば、学習及び補正により、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の製造誤差の影響を低減し、事前に試作機で使用していた流量制御弁の開口特性を再現して、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６を制御することができる。その結果、領域制限制御などにおいて、バケット１０の爪先（制御点）を精度よく動かすことができる。
【0139】
なお、油圧システムは、クローズドセンタシステムとしてもよいし、オープンセンタシステムとしてもよい。本実施形態に係るコントローラ４０は、所定の目標流量によって油圧シリンダ５～７を動作させたい場合に、目標流量と油圧シリンダ５～７の負荷圧を考慮したオリフィスの式を用いて目標開口面積を演算する。このため、油圧システムにオープンセンタシステムを採用した場合であっても、軽負荷、重負荷など問わずに目標流量通りに油圧シリンダ５～７を動作させることができる。
【0140】
このように、本実施形態によれば、油圧システムの構成に関わらず、作業機械の個体差に起因した油圧シリンダの動作のバラつきが抑制され、高い精度で作業が可能な作業機械を提供することができる。
【0141】
（２）コントローラ４０は、少なくとも、作業装置１Ａの姿勢が学習開始姿勢であることを、学習処理を開始する条件の一つとしている。これにより、コントローラ４０は、学習結果操作圧Ｐｉｓｘを適切に取得することができ、開口特性テーブルＴｏを精度よく補正することができる。
【0142】
＜第１実施形態の変形例＞
上述では、コントローラ４０は、１度の学習処理において、１つの流量制御弁（例えば、ブーム用の流量制御弁Ｄ３）を学習対象とする例について説明した。しかしながら、１度の学習処理において、複数の流量制御弁を学習対象としてもよい。油圧ショベル（作業機械）１は、複数の油圧シリンダ５～７のそれぞれに対応する複数の流量制御弁Ｄ１～Ｄ６と、複数の流量制御弁Ｄ３～Ｄ６のそれぞれを個別に制御可能な複数の電磁弁５６ａ～５９ｂとを備える。また、３つのメインポンプ２０１，２０２，２０３のそれぞれが個別にブームシリンダ５、アームシリンダ６及びバケットシリンダ７のそれぞれに対応する３つの流量制御弁（例えば、流量制御弁Ｄ６，Ｄ４，Ｄ３）に１対１で接続可能に構成されている。
上述では、コントローラ４０は、１度の学習処理において、１つの流量制御弁（例えば、ブーム用の流量制御弁Ｄ３）を学習対象とする例について説明した。しかしながら、１度の学習処理において、複数の流量制御弁を学習対象としてもよい。油圧ショベル（作業機械）１は、複数の油圧シリンダ５～７のそれぞれに対応する複数の流量制御弁Ｄ１～Ｄ６と、複数の流量制御弁Ｄ３～Ｄ６のそれぞれを個別に制御可能な複数の電磁弁５６ａ～５９ｂとを備える。また、３つのメインポンプ２０１，２０２，２０３のそれぞれが個別にブームシリンダ５、アームシリンダ６及びバケットシリンダ７のそれぞれに対応する３つの流量制御弁（例えば、流量制御弁Ｄ６，Ｄ４，Ｄ３）に１対１で接続可能に構成されている。
【0143】
このため、コントローラ４０は、学習処理において、複数の電磁弁（例えば、電磁弁５６ａ，５７ａ，５９ａ）のそれぞれにより生成される複数の操作圧を同期的かつ段階的に変化させるとともに、圧力センサ５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂによって検出された複数の油圧シリンダ５～７の圧力を入力することができる。この場合、コントローラ４０は、複数の油圧シリンダ５～７の圧力のそれぞれが複数の電磁弁（例えば、電磁弁５６ａ，５７ａ，５９ａ）ごとに定められた基準値になったときの学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）を、複数の電磁弁（例えば、電磁弁５６ａ，５７ａ，５９ａ）ごとの学習結果操作圧として記憶する。
【0144】
例えば、第１メインポンプ２０１と流量制御弁Ｄ６、第２メインポンプ２０２と流量制御弁Ｄ４、及び、第３メインポンプ２０３と流量制御弁Ｄ３は、個別の油路を確保できる構成のため、同時に学習処理を実施することができる。同時に学習処理を実施することにより、短時間で多くの流量制御弁の学習処理を完了させることができる。
【0145】
＜第２実施形態＞
図２、図６、図１４～図１７を参照して、本発明の第２実施形態に係る油圧ショベル１について説明する。なお、第１実施形態で説明した構成と同一もしくは相当する構成には同一の参照記号を付し、相違点を主に説明する。第１実施形態では、コントローラ４０が、メータアウト側の開口特性テーブルＴｏを用いて目標操作圧Ｐｉ１を決定する例について説明した。これに対して、第２実施形態では、コントローラ４０が、メータイン側の開口特性テーブルＴｉを用いて目標操作圧Ｐｉ１を決定する。
図２、図６、図１４～図１７を参照して、本発明の第２実施形態に係る油圧ショベル１について説明する。なお、第１実施形態で説明した構成と同一もしくは相当する構成には同一の参照記号を付し、相違点を主に説明する。第１実施形態では、コントローラ４０が、メータアウト側の開口特性テーブルＴｏを用いて目標操作圧Ｐｉ１を決定する例について説明した。これに対して、第２実施形態では、コントローラ４０が、メータイン側の開口特性テーブルＴｉを用いて目標操作圧Ｐｉ１を決定する。
【0146】
また、第１実施形態では、学習処理において、コントローラ４０が、油圧シリンダ５～７の圧力が予め定められた基準値Ｐｔａになったときの学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）を学習結果操作圧Ｐｉｓｘとして記憶する例について説明した。これに対して、第２実施形態では、学習処理において、コントローラ４０が、油圧シリンダ５～７の圧力の時間変化率が予め定められた基準値になったときの学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）を学習結果操作圧Ｐｉｓｘとして記憶する。
【0147】
－目標圧演算部－
図２及び図６に示すように、第２実施形態に係る目標圧演算部１４６は、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータイン通路部の前後差圧ΔＰｉを算出する。目標圧演算部１４６は、算出された前後差圧ΔＰｉと、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータイン通路部の流量係数Ｃｉと、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータイン通路部を通過する作動油の目標流量Ｑｉｎとに基づいて、以下のオリフィスの（式８）により、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータイン通路部の目標開口面積（以下、メータイン目標開口面積）Ａｉｎを演算する。
Ａｉｎ＝Ｑｉｎ／Ｃｉ√ΔＰｉ …（式８）
つまり、本第２実施形態において用いられるオリフィスの（式８）は、（式３）のＡ，Ｑ，Ｃ，ΔＰのそれぞれをＡｉｎ，Ｑｉｎ，Ｃｉ，ΔＰｉとしたものである。
図２及び図６に示すように、第２実施形態に係る目標圧演算部１４６は、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータイン通路部の前後差圧ΔＰｉを算出する。目標圧演算部１４６は、算出された前後差圧ΔＰｉと、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータイン通路部の流量係数Ｃｉと、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータイン通路部を通過する作動油の目標流量Ｑｉｎとに基づいて、以下のオリフィスの（式８）により、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータイン通路部の目標開口面積（以下、メータイン目標開口面積）Ａｉｎを演算する。
Ａｉｎ＝Ｑｉｎ／Ｃｉ√ΔＰｉ …（式８）
つまり、本第２実施形態において用いられるオリフィスの（式８）は、（式３）のＡ，Ｑ，Ｃ，ΔＰのそれぞれをＡｉｎ，Ｑｉｎ，Ｃｉ，ΔＰｉとしたものである。
【0148】
ここで、前後差圧ΔＰｉは、圧力センサ２０１ｂ，２０２ｂ，２０３ｂによって検出されるメインポンプ２０１，２０２，２０３の吐出圧（ポンプ圧）Ｐｐから圧力センサ５ａ～７ｂによって検出される油圧シリンダ５～７のメータイン側の圧力Ｐａｉを減算することにより得られる（ΔＰｉ＝Ｐｐ－Ｐａｉ）。
【0149】
目標流量Ｑｉｎは、目標速度演算部１４４によって演算された油圧シリンダ５～７の目標速度を油圧シリンダ５～７のメータイン側の流量に変換することにより得られる。
【0150】
図１４を参照して、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータイン通路部の開口特性の一例について説明する。図１４は、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータイン通路部の開口線図であり、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の受圧室Ｅ１～Ｅ１２に入力される操作圧と、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータイン通路部の開口面積との関係を示す。図１４に示すように、電磁弁５５ａ～５９ｂにより生成される操作圧が増加するほど、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータイン通路部の開口面積は大きくなる。コントローラ４０の不揮発性メモリ４２には、操作圧と流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の開口面積との関係を規定する開口特性テーブルＴｉが記憶されている。
【0151】
目標圧演算部１４６は、開口特性テーブルＴｉを参照し、メータイン目標開口面積Ａｉｎに基づき、目標操作圧Ｐｉ１を演算する。なお、本第２実施形態では、第１実施形態と同様、学習処理の結果に基づき開口特性テーブルＴｉが補正される。つまり、目標圧演算部１４６は、補正された開口特性テーブルＴｉを参照し、メータイン目標開口面積Ａｉｎに基づいて、目標操作圧Ｐｉ１を演算する。
【0152】
－学習処理－
図１５を参照して、第２実施形態に係るコントローラ４０により実行される学習処理の流れの一例について説明する。図１５は、図９と同様の図であり、第２実施形態に係るコントローラ４０により実行される学習処理の流れの一例について示すフローチャートである。図１５のフローチャートでは、図９のフローチャートのステップＳ１２０，Ｓ１３０，Ｓ１４０，Ｓ１５０，Ｓ１７０の処理に代えて、ステップＳ２２０，Ｓ２３０，Ｓ２４０，Ｓ２５０，Ｓ２７０の処理が実行される。
図１５を参照して、第２実施形態に係るコントローラ４０により実行される学習処理の流れの一例について説明する。図１５は、図９と同様の図であり、第２実施形態に係るコントローラ４０により実行される学習処理の流れの一例について示すフローチャートである。図１５のフローチャートでは、図９のフローチャートのステップＳ１２０，Ｓ１３０，Ｓ１４０，Ｓ１５０，Ｓ１７０の処理に代えて、ステップＳ２２０，Ｓ２３０，Ｓ２４０，Ｓ２５０，Ｓ２７０の処理が実行される。
【0153】
第１実施形態と同様、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のうち「流量制御弁Ｄ３」が学習対象の流量制御弁として選択され、流量制御弁の動作方向として「ブーム上げ方向」が選択されている場合を例に説明する。
【0154】
ステップＳ２２０において、表示制御部１４８は、表示装置５３に操作指示画面を表示させる。操作指示画面には、「学習が終わるまで、ブーム操作レバーを上げ側に操作してください」といった操作指示が表示される。ステップＳ２２０において、操作指示画面が表示されると、処理がステップＳ２３０に進む。
【0155】
ステップＳ２３０において、オペレータにより電気操作レバー装置Ａ１がブーム上げ側に操作されると、学習処理が開始され、電気操作レバー装置Ａ１が操作されている間、学習部１４５は、学習レギュレータ圧ＰＰｃｓ及び学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）をバルブ指令演算部１４７に出力するとともに、シリンダ圧の計測を行う。ここで、ブーム上げの学習時に計測されるシリンダ圧は、圧力センサ５ｂにより検出されるブームシリンダ５のメータイン側の圧力である。また、学習操作圧Ｐｉｓは、ブーム上げ用の電磁弁５６ａの制御に用いられる学習操作圧ＰｉＢＭ３Ｕｓである。
【0156】
学習レギュレータ圧ＰＰｃｓは、第３メインポンプ２０３の第３レギュレータ２０３ａの制御に用いられる学習レギュレータ圧ＰＰｃ２０３ｓである。学習部１４５が学習レギュレータ圧ＰＰｃ２０３ｓをバルブ指令演算部１４７に出力することにより、第３メインポンプ２０３からある一定以上の流量Ｑｃの作動油が吐出される。
【0157】
ステップＳ２３０において、学習レギュレータ圧及び学習操作圧の出力、並びにシリンダ圧の測定が開始されると、ステップＳ２４０において、学習部１４５は、ステップＳ２３０で計測されたシリンダ圧に基づいて、メータイン側のシリンダ圧の増加率ΔＰｘ（ｉ）を演算し、処理をステップＳ２５０に進める。シリンダ圧の増加率ΔＰｘ（ｉ）とは、単位時間当たりのシリンダ圧の増加量、すなわちシリンダ圧の時間変化率のことを指す。
【0158】
ステップＳ２５０において、学習部１４５は、ステップＳ２４０で演算されたシリンダ圧の増加率ΔＰｘ（ｉ）が予め定められた増加率閾値ΔＰｔａ以上であるか否かを判定する。なお、増加率閾値ΔＰｔａは、第３メインポンプ２０３から流量Ｑｃの作動油が吐出され、ブーム上げ用の学習開始姿勢から流量制御弁Ｄ３のメータイン通路部（開口）が開き始めたときのブームシリンダ５の圧力の時間変化率に相当する。増加率閾値ΔＰｔａは、シリンダ圧の時間変化率の基準値（設計値）であり、事前に机上計算あるいは試作機を用いた実験などに基づいて定められ、流量制御弁Ｄ３の開き始めを検出するために用いられる。
【0159】
ステップＳ２５０において、シリンダ圧の増加率ΔＰｘ（ｉ）が増加率閾値ΔＰｔａ未満であると判定されると、学習部１４５は、ブームシリンダ５の圧力の時間変化率は基準値（ΔＰｔａ）になっていないと判定して処理をステップＳ１６０に進める。
【0160】
ステップＳ１６０において、第１実施形態と同様、学習部１４５は、学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）に所定の上昇圧力ΔＰｉｓを加算することにより、次の学習において用いる学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ＋１）を演算し、処理をステップＳ２７０に進める。ステップＳ２７０において、学習部１４５は、学習ステップ数ｉに１を加算して、新たなｉとするカウントアップ処理を行い、ステップＳ２３０に戻る。
【0161】
ステップＳ２５０において、シリンダ圧の増加率ΔＰｘ（ｉ）が増加率閾値ΔＰｔａ以上であると判定されると、学習部１４５は、ブームシリンダ５の圧力の時間変化率は基準値（ΔＰｔａ）になったと判定して処理をステップＳ１８０に進める。ステップＳ１８０において、学習部１４５は、ブームシリンダ５の圧力の時間変化率が基準値（ΔＰｔａ）になったときの学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）を学習結果操作圧Ｐｉｓｘとして記憶し、図１５のフローチャートに示す処理を終了する。
【0162】
図１６は、学習部１４５からバルブ指令演算部１４７に出力される学習レギュレータ圧及び学習操作圧と、圧力センサ５ａ～７ｂにより検出されるメータイン側のシリンダ圧の時間変化について示す図である。図１６に示すように、学習部１４５は、時刻ｔ１から学習レギュレータ圧ＰＰｃｓをバルブ指令演算部１４７に出力する。
【0163】
学習部１４５は、第一学習ステップ（学習ステップ数ｉ＝１）において、時刻ｔ１から予め定められた所定時間Δｔｂ（例えば、３秒間）だけ、学習操作圧Ｐｉｓ（１）をバルブ指令演算部１４７に出力する。
【0164】
シリンダ圧は、流量制御弁Ｄ３からの僅かなリーク（漏れ）に起因して時刻ｔ１から上昇し始める。学習部１４５は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までのシリンダ圧の増加率ΔＰｘ（１）を演算する。
【0165】
シリンダ圧の増加率ΔＰｘ（１）が増加率閾値ΔＰｔａ未満の場合には、第一学習ステップから第二学習ステップに移行する。なお、第２実施形態では、オペレータにより一度の電気操作レバー装置Ａ１のブーム上げ操作が行われている間において、学習ステップ数が増加する。
【0166】
学習部１４５は、第二学習ステップ（学習ステップ数ｉ＝２）において、第一学習ステップと同様、時刻ｔ２から所定時間Δｔｂ（例えば、３秒間）だけ、学習操作圧Ｐｉｓ（２）をバルブ指令演算部１４７に出力する。
【0167】
ここで、学習操作圧Ｐｉｓ（２）は、学習操作圧Ｐｉｓ（１）よりも上昇圧力ΔＰｉｓ（例えば、０．０５ＭＰａ）だけ高い圧力である（Ｐｉｓ（２）＝Ｐｉｓ（１）＋ΔＰｉｓ）。
【0168】
学習部１４５は、学習ステップごとに学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）を上昇圧力ΔＰｉｓだけ増加させる（Ｐｉｓ（ｉ＋１）＝Ｐｉｓ（ｉ）＋ΔＰｉｓ）。そして、第Ｘ学習ステップ（学習ステップ数ｉ＝ｘ）において、シリンダ圧の増加率ΔＰｘ（ｘ）が増加率閾値ΔＰｔａ以上であると判定されると、学習部１４５は、このときに出力されている学習操作圧Ｐｉｓ（ｘ）を学習結果操作圧Ｐｉｓｘとして記憶する。
【0169】
以上、ブーム上げの場合の学習手順について説明したが、ブーム下げ、アーム引き、アーム押し、バケット引き、及びバケット押しの場合の学習手順も同様である。つまり、全ての流量制御弁の各動作方向に対して同様の学習を行うことができる。なお、増加率閾値ΔＰｔａは、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の動作方向ごとに設定される。
【0170】
このように、本実施形態において、学習部１４５は、学習処理において、電磁弁５５ａ～５９ｂにより生成される操作圧を段階的に上昇させる過程で、油圧シリンダ５～７の入口側の圧力の増加率が基準値としての増加率閾値ΔＰｔａ以上になったときの学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）を学習結果操作圧Ｐｉｓｘとして記憶する。記憶した学習結果操作圧Ｐｉｓｘは、補正処理で用いられる。
【0171】
－補正処理－
学習部１４５は、上記学習処理の結果に基づき、開口特性テーブルＴｉの補正を行う。図１７を参照して、開口特性テーブルＴｉの補正処理の内容について詳しく説明する。図１７は、開口特性テーブルＴｉの補正方法について説明する図である。図１７では、開口特性テーブルＴｉの基準データ（設計データ）、すなわち補正前の開口特性テーブルを破線で示している。また、図１７では、補正後の開口特性テーブルを実線で示している。
学習部１４５は、上記学習処理の結果に基づき、開口特性テーブルＴｉの補正を行う。図１７を参照して、開口特性テーブルＴｉの補正処理の内容について詳しく説明する。図１７は、開口特性テーブルＴｉの補正方法について説明する図である。図１７では、開口特性テーブルＴｉの基準データ（設計データ）、すなわち補正前の開口特性テーブルを破線で示している。また、図１７では、補正後の開口特性テーブルを実線で示している。
【0172】
学習部１４５には、メータイン側のシリンダ圧の増加率が増加率閾値ΔＰｔａになるときの操作圧（設計値）Ｐｉｔａが記憶されている。操作圧（設計値）Ｐｉｔａは、事前に机上計算あるいは試作機を用いた実験などにより定められる。操作圧（設計値）Ｐｉｔａは、増加率閾値ΔＰｔａと同様、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の動作方向ごとに設定される。
【0173】
学習部１４５は、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の開き始めの操作圧（設計値）Ｐｉｔａの位置が学習結果操作圧Ｐｉｓｘの位置と一致するように開口特性テーブルＴｉをオフセット補正する。別の言い方をすれば、学習部１４５は、学習結果操作圧Ｐｉｓｘと操作圧（設計値）Ｐｉｔａとの差分（偏差）だけ、開口特性テーブルＴｉをオフセットさせる。これにより、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の開き始めの操作圧がＰｉｔａからＰｉｓｘに変更され、開口特性テーブルＴｉが破線の特性から実線の特性へと補正される。
【0174】
学習処理及び補正処理の後、領域制限制御が実行された場合には、目標圧演算部１４６は、補正後の開口特性テーブルＴｉ（図１７の実線で示す特性）に基づいて、目標操作圧Ｐｉ１を演算する。このように、本第２実施形態では、コントローラ４０は、補正前の開口特性テーブルＴｉと、演算された目標開口面積Ａｉｎと、学習結果操作圧Ｐｉｓｘとに基づいて、電磁弁５５ａ～５９ｂにより生成する操作圧の目標値（目標操作圧）Ｐｉ１を演算する。コントローラ４０は、操作圧の目標値Ｐｉ１に基づいて、電磁弁５５ａ～５９ｂを制御する。
【0175】
－効果－
このような第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
このような第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
【0176】
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、上述の異なる実施形態で説明した構成同士を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせることも可能である。
【0177】
＜変形例１＞
図１８を参照して、本発明の実施形態の変形例１について説明する。図１８は、図９と同様の図であり、変形例１に係るコントローラ４０により実行される学習処理の流れの一例について示すフローチャートである。油圧シリンダ５～７のメータイン側の圧力、及びメータアウト側の圧力は、作動油の温度によって変化する。このため、本変形例に係るコントローラ４０は、作動油の温度が予め定められた温度閾値以上である場合に限り、学習処理を実行する。
図１８を参照して、本発明の実施形態の変形例１について説明する。図１８は、図９と同様の図であり、変形例１に係るコントローラ４０により実行される学習処理の流れの一例について示すフローチャートである。油圧シリンダ５～７のメータイン側の圧力、及びメータアウト側の圧力は、作動油の温度によって変化する。このため、本変形例に係るコントローラ４０は、作動油の温度が予め定められた温度閾値以上である場合に限り、学習処理を実行する。
【0178】
図１８のフローチャートでは、図９のフローチャートのステップＳ１０５の後にステップＳ３０７の処理が追加されている。図１８に示すように、学習部１４５は、ステップＳ３０７において、温度センサ１９により検出される作動油の温度Ｔｅが、温度閾値Ｔｔｅ以上であるか否かを判定する。温度閾値Ｔｔｅは、不揮発性メモリ４２に予め記憶されている。
【0179】
ステップＳ３０７において、作動油の温度Ｔｅが温度閾値Ｔｔｅ以上であると判定されると、処理がステップＳ１１０に進む。ステップＳ３０７の判定処理は、肯定判定されるまで所定の制御周期で繰り返し実行される。ステップＳ１１０において、学習部１４５は、第１実施形態と同様、作業装置１Ａの姿勢が学習開始姿勢であるか否かを判定する。ステップＳ１１０において、作業装置１Ａの姿勢が学習開始姿勢でないと判定されると、処理がステップＳ３０７に戻る。
【0180】
このように、本変形例では、作業装置１Ａの姿勢が学習開始姿勢であること、及び、作動油の温度Ｔｅが温度閾値Ｔｔｅ以上であることを、学習処理を開始する条件としている。このように、少なくとも、作動油の温度Ｔｅが温度閾値Ｔｔｅ以上であることを、学習処理（Ｓ１３０～Ｓ１８０）を開始する条件の一つとすることにより、作動油の温度Ｔｅが温度閾値Ｔｔｅ未満であるときに、学習処理が行われることが防止される。これにより、領域制限制御での作業精度の向上を図ることができる。なお、第１実施形態において、作動油温度の判定処理（Ｓ３０７）を追加する例について説明したが、第２実施形態において、作動油温度の判定処理（Ｓ３０７）を追加してもよい。
【0181】
＜変形例２＞
上記実施形態で説明した３ポンプシステムでは、３つのメインポンプ２０１，２０２，２０３と、３つの油圧シリンダに対応する３つの流量制御弁とを１対１で個別に接続することが可能である。このため、例えば、第２実施形態において、姿勢を一定に保つようシリンダエンドでの姿勢で学習を開始する場合、相互に分流や負荷の影響が出にくいため、複数の流量制御弁を同時に学習することが可能となる。例えば、第１メインポンプ２０１と流量制御弁Ｄ６、第２メインポンプ２０２と流量制御弁Ｄ４、及び、第３メインポンプ２０３と流量制御弁Ｄ３は、個別の油路を確保できる構成であるため、これらを一度の学習処理における学習対象とすることができる。
上記実施形態で説明した３ポンプシステムでは、３つのメインポンプ２０１，２０２，２０３と、３つの油圧シリンダに対応する３つの流量制御弁とを１対１で個別に接続することが可能である。このため、例えば、第２実施形態において、姿勢を一定に保つようシリンダエンドでの姿勢で学習を開始する場合、相互に分流や負荷の影響が出にくいため、複数の流量制御弁を同時に学習することが可能となる。例えば、第１メインポンプ２０１と流量制御弁Ｄ６、第２メインポンプ２０２と流量制御弁Ｄ４、及び、第３メインポンプ２０３と流量制御弁Ｄ３は、個別の油路を確保できる構成であるため、これらを一度の学習処理における学習対象とすることができる。
【0182】
コントローラ４０は、学習処理において、複数の油圧シリンダ５～７の圧力の時間変化率のそれぞれが複数の電磁弁（例えば、電磁弁５６ａ，５７ａ，５９ａ）ごとに定められた基準値になったときの操作圧Ｐｉｓ（ｉ）を、複数の電磁弁（例えば、電磁弁５６ａ，５７ａ，５９ａ）ごとの学習結果操作圧として記憶する。同時に複数の流量制御弁の学習処理を実施することにより、短時間で多くの流量制御弁の学習処理を完了させることができる。
【0183】
また、油圧システムは、３ポンプシステムとする場合に限定されない。例えば、図１９に示すような２ポンプシステムでも同様の学習が可能である。ただし、２ポンプシステムの場合はブーム８、アーム９、バケット１０の３複合動作を実施すると、第１メインポンプ２０１から吐出される作動油は、流量制御弁Ｄ１と流量制御弁Ｄ６に分流が生じるため、同時に学習することができない。
【0184】
＜変形例３＞
油圧システムの構成は、図２及び図１９に示した例に限定されない。油圧シリンダ５～７から排出される作動油が、複数の流量制御弁を通過してタンクに戻る油圧システムを備えた油圧ショベル１に本発明を適用してもよい。例えば、図２０に示す油圧システムは、ブームシリンダ５に供給される作動油の流量を制御する流量制御弁として、第１流量制御弁Ｄ１と第２流量制御弁Ｄ２とを備える。第１流量制御弁Ｄ１及び第２流量制御弁Ｄ２は、ブームシリンダ５のロッド室から排出される作動油が、第１流量制御弁Ｄ１及び第２流量制御弁Ｄ２を通過するように構成されている。つまり、この油圧システムでは、ブーム上げ動作時に、ブームシリンダ５のロッド室から排出される作動油が、第１流量制御弁Ｄ１及び第２流量制御弁Ｄ２を通じてタンクに流れるメータアウト流路が形成される。
油圧システムの構成は、図２及び図１９に示した例に限定されない。油圧シリンダ５～７から排出される作動油が、複数の流量制御弁を通過してタンクに戻る油圧システムを備えた油圧ショベル１に本発明を適用してもよい。例えば、図２０に示す油圧システムは、ブームシリンダ５に供給される作動油の流量を制御する流量制御弁として、第１流量制御弁Ｄ１と第２流量制御弁Ｄ２とを備える。第１流量制御弁Ｄ１及び第２流量制御弁Ｄ２は、ブームシリンダ５のロッド室から排出される作動油が、第１流量制御弁Ｄ１及び第２流量制御弁Ｄ２を通過するように構成されている。つまり、この油圧システムでは、ブーム上げ動作時に、ブームシリンダ５のロッド室から排出される作動油が、第１流量制御弁Ｄ１及び第２流量制御弁Ｄ２を通じてタンクに流れるメータアウト流路が形成される。
【0185】
この構成において、第２流量制御弁Ｄ２を学習対象とする場合、コントローラ４０は、学習処理において、第１流量制御弁Ｄ１を開口させた状態で、第２流量制御弁Ｄ２に対応する電磁弁５６ａにより生成される操作圧を段階的に上昇させる。例えば、コントローラ４０は、第１流量制御弁Ｄ１のメータアウト通路部を最大開口面積で保持するための一定の指令（電気信号）を出力しておく。この状態で、コントローラ４０は、電磁弁５６ａにより生成する操作圧を段階的に上昇させる学習処理を実行する。コントローラ４０は、電磁弁５６ａにより生成される操作圧を段階的に上昇させる過程で、圧力センサ５ａにより検出されるブームシリンダ５の出口側の圧力が基準値としての圧力閾値Ｐｔａ以下になったときの学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）を学習結果操作圧Ｐｉｓｘとして記憶する。これにより、流量制御弁Ｄ２のメータアウト通路部の開口特性を学習し、開口特性テーブルＴｏを補正することができる。
【0186】
＜変形例４＞
上記実施形態では、開口特性テーブルＴｏ，Ｔｉを補正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。コントローラ４０は、開口特性テーブル（基準データ）Ｔを参照し、目標開口面積Ａに基づいて、操作圧の目標値である目標操作圧を演算し、演算された目標操作圧を学習結果操作圧に基づいて補正してもよい。
上記実施形態では、開口特性テーブルＴｏ，Ｔｉを補正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。コントローラ４０は、開口特性テーブル（基準データ）Ｔを参照し、目標開口面積Ａに基づいて、操作圧の目標値である目標操作圧を演算し、演算された目標操作圧を学習結果操作圧に基づいて補正してもよい。
【0187】
図２１は、目標圧演算部４４６の制御ブロック線図であり、目標操作圧の補正方法について示す。図２１に示すように、目標圧演算部４４６は、流量制御弁のメータイン通路部もしくはメータアウト通路部の目標開口面積Ａに対して、マイナスの値を取らないように、目標開口面積Ａと０[ｍｍ２]の最大値を選択する（Ｌ１０１）。目標圧演算部４４６は、不揮発性メモリ４２に記憶されている開口特性テーブルＴ（基準データ）を参照し、目標開口面積Ａに基づいて目標操作圧を演算する（Ｌ１０２）。目標圧演算部４４６は、演算した目標操作圧に対し、操作圧(設計値)Ｐｉｔａと学習結果操作圧Ｐｉｓｘとの差分（Ｐｉｔａ－Ｐｉｓｘ）を加算した値を、補正後の目標操作圧として出力する。バルブ指令演算部１４７は、補正された目標操作圧に基づいて、電磁弁５５ａ～５９ｂを制御する。この構成によれば、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0188】
＜変形例５＞
上記実施形態では、学習処理において出力される学習レギュレータ圧ＰＰｃｓ及び学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）がステップ波形状である例（図１２、図１６参照）について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。学習レギュレータ圧ＰＰｃｓ及び学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）の立ち上がり、及び立ち下がりをなだらかに変化させてもよい。これにより、学習時における油圧ショベル１のショックを軽減できる。
上記実施形態では、学習処理において出力される学習レギュレータ圧ＰＰｃｓ及び学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）がステップ波形状である例（図１２、図１６参照）について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。学習レギュレータ圧ＰＰｃｓ及び学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）の立ち上がり、及び立ち下がりをなだらかに変化させてもよい。これにより、学習時における油圧ショベル１のショックを軽減できる。
【0189】
＜変形例６＞
第１実施形態、第２実施形態ともに、学習レギュレータ圧に対応するメインポンプ２０１，２０２，２０３の吐出流量の目標流量（設計値）Ｑｃに対するバラつきは、小さい方が学習の精度がよくなる。このため、メインポンプ２０１，２０２，２０３の吐出流量に対するレギュレータ圧の較正を行ってから、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の目標開口面積に対する目標操作圧の較正（学習及び補正）を行うことが好ましい。メインポンプ２０１，２０２，２０３の吐出流量が、目標流量（設計値）Ｑｃに対してばらついた場合、計測されるシリンダ圧もばらついてしまい、狙いの圧力（圧力閾値）Ｐｔａに対応する開口面積が得られているのかが分からなくなってしまう。このため、メインポンプ２０１，２０２，２０３の吐出流量がほぼ設計値通りに作動油を吐出している状態にした上で、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６に対して学習処理を実施することが望ましい。
第１実施形態、第２実施形態ともに、学習レギュレータ圧に対応するメインポンプ２０１，２０２，２０３の吐出流量の目標流量（設計値）Ｑｃに対するバラつきは、小さい方が学習の精度がよくなる。このため、メインポンプ２０１，２０２，２０３の吐出流量に対するレギュレータ圧の較正を行ってから、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の目標開口面積に対する目標操作圧の較正（学習及び補正）を行うことが好ましい。メインポンプ２０１，２０２，２０３の吐出流量が、目標流量（設計値）Ｑｃに対してばらついた場合、計測されるシリンダ圧もばらついてしまい、狙いの圧力（圧力閾値）Ｐｔａに対応する開口面積が得られているのかが分からなくなってしまう。このため、メインポンプ２０１，２０２，２０３の吐出流量がほぼ設計値通りに作動油を吐出している状態にした上で、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６に対して学習処理を実施することが望ましい。
【0190】
＜変形例７＞
コントローラ４０は、第１実施形態で説明した学習処理と、第２実施形態で説明した学習処理の双方を実行可能な構成としてもよい。これにより、油圧シリンダ５～７の動き始めの領域では、第２実施形態の補正後の開口特性テーブルＴｉを使用して目標操作圧Ｐｉ１を演算し、ある程度流量制御弁を開いた領域では、第１実施形態の補正後の開口特性テーブルＴｏを使用して目標操作圧Ｐｉ１を演算してもよい。これにより、油圧シリンダ５～７が動き始めるとき、及び、領域制限制御での使用頻度の高い速度領域での作業装置１Ａの動作の精度を向上することができる。
コントローラ４０は、第１実施形態で説明した学習処理と、第２実施形態で説明した学習処理の双方を実行可能な構成としてもよい。これにより、油圧シリンダ５～７の動き始めの領域では、第２実施形態の補正後の開口特性テーブルＴｉを使用して目標操作圧Ｐｉ１を演算し、ある程度流量制御弁を開いた領域では、第１実施形態の補正後の開口特性テーブルＴｏを使用して目標操作圧Ｐｉ１を演算してもよい。これにより、油圧シリンダ５～７が動き始めるとき、及び、領域制限制御での使用頻度の高い速度領域での作業装置１Ａの動作の精度を向上することができる。
【0191】
＜変形例８＞
上記実施形態では、学習処理において、学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）を段階的に上昇させる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。第１実施形態において、コントローラ４０は、学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）を段階的に下降させてもよい。この場合、コントローラ４０は、学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）を段階的に下降させる過程で、油圧シリンダの出口側の圧力が基準値としての圧力閾値Ｐｔａ以上になったときの学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）を学習結果操作圧Ｐｉｓｘとして記憶すればよい。
上記実施形態では、学習処理において、学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）を段階的に上昇させる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。第１実施形態において、コントローラ４０は、学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）を段階的に下降させてもよい。この場合、コントローラ４０は、学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）を段階的に下降させる過程で、油圧シリンダの出口側の圧力が基準値としての圧力閾値Ｐｔａ以上になったときの学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）を学習結果操作圧Ｐｉｓｘとして記憶すればよい。
【0192】
また、第２実施形態において、コントローラ４０は、学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）を段階的に下降させてもよい。この場合、コントローラ４０は、学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）を段階的に下降させる過程で、油圧シリンダの入口側の圧力の時間変化率（＜０）が基準値としての時間変化率閾値以下になったときの学習操作圧Ｐｉｓ（ｉ）を学習結果操作圧Ｐｉｓｘとして記憶すればよい。ここで用いられる時間変化率閾値は、流量制御弁が閉じ始めたときの油圧シリンダの圧力の時間変化率に相当する。時間変化率閾値は、シリンダ圧の時間変化率の基準値（設計値）であり、事前に机上計算あるいは試作機を用いた実験などに基づいて定められ、流量制御弁の閉じ始めを検出するために用いられる。
【0193】
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】
【0194】
１…油圧ショベル（作業機械）、１Ａ…作業装置、１Ｂ…車体、５…ブームシリンダ（油圧シリンダ）、５ａ，５ｂ…圧力センサ、６…アームシリンダ（油圧シリンダ）、６ａ，６ｂ…圧力センサ、７…バケットシリンダ（油圧シリンダ）、７ａ，７ｂ…圧力センサ、８…ブーム（駆動対象部材）、９…アーム（駆動対象部材）、１０…バケット（駆動対象部材）、１１…走行体、１２…旋回体、１４…車体位置検出装置、１４ａ，１４ｂ…ＧＮＳＳアンテナ、１５…制御弁ユニット、１８…エンジン、１９…温度センサ、２１…制御システム、３０…ブーム角度センサ（角度センサ、姿勢センサ）、３１…アーム角度センサ（角度センサ、姿勢センサ）、３２…バケット角度センサ（角度センサ、姿勢センサ）、３３…車体傾斜角度センサ（角度センサ、姿勢センサ）、４０…コントローラ、４１…処理装置、４２…不揮発性メモリ、４３…揮発性メモリ、４８…パイロットポンプ、５０…姿勢検出装置、５１…目標面設定装置、５３…表示装置、５３ａ…学習開始姿勢画面、５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂ，５７ａ，５７ｂ，５８ａ，５８ｂ，５９ａ，５９ｂ…電磁弁、９６…外部入力装置、１４１…操作量演算部、１４２…姿勢演算部、１４３…目標面演算部、１４４…目標速度演算部、１４５…学習部、１４６…目標圧演算部、１４７…バルブ指令演算部、１４８…表示制御部、１４９…電磁弁制御部、１７０…吐出配管、２０１…第１メインポンプ（油圧ポンプ）、２０１ａ…第１レギュレータ、２０１ｂ…圧力センサ、２０２…第２メインポンプ（油圧ポンプ）、２０２ａ…第２レギュレータ、２０２ａ…レギュレータ、２０２ｂ…圧力センサ、２０３…第３メインポンプ（油圧ポンプ）、２０３ａ…第３レギュレータ、２０３ｂ…圧力センサ、４４６…目標圧演算部、Ａ…目標開口面積、Ａ１，Ａ２，Ａ３…電気操作レバー装置（操作装置）、Ａｉｎ…メータイン目標開口面積（目標開口面積）、Ａｏｕｔ…メータアウト目標開口面積（目標開口面積）、Ｄ１…流量制御弁（第１流量制御弁）、Ｄ２…流量制御弁（第２流量制御弁）、Ｄ３～Ｄ６…流量制御弁、Ｐａｉ…油圧シリンダのメータイン側の圧力（シリンダ圧）、Ｐａｏ…油圧シリンダのメータアウト側の圧力（シリンダ圧）、Ｐａｖ…平均シリンダ圧（シリンダ圧の平均値）、Ｐｂ…バケットの先端位置（作業装置の制御点の位置）、Ｐｉ０…操作量操作圧（操作量に応じた操作圧の目標値）、Ｐｉ１…目標操作圧（目標速度に応じた操作圧の目標値）、Ｐｉｓ…学習操作圧（学習処理において演算される操作圧の目標値）、Ｐｉｓｘ…学習結果操作圧、Ｐｉｔａ…操作圧（設計値）、Ｐｐ…吐出圧（ポンプ圧）、ＰＰｃ２０１，ＰＰｃ２０２，ＰＰｃ２０３…目標レギュレータ圧、ＰＰｃｓ…学習レギュレータ圧、Ｐｔ…タンク圧、Ｐｔａ…圧力閾値（基準値）、Ｑ，Ｑｉｎ，Ｑｏｕｔ…目標流量、Ｓｔ…掘削目標面、Ｔ，Ｔｉ，Ｔｏ…開口特性テーブル、Ｔｔｅ…温度閾値、ΔＰ，ΔＰｉ，ΔＰｏ…前後差圧、ΔＰｔａ…増加率閾値（基準値）、ΔＰｘ…増加率
【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】
【図21】