JPH09291560A - 建設機械の軌跡制御装置 - Google Patents
建設機械の軌跡制御装置Info
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- JPH09291560A JPH09291560A JP8107212A JP10721296A JPH09291560A JP H09291560 A JPH09291560 A JP H09291560A JP 8107212 A JP8107212 A JP 8107212A JP 10721296 A JP10721296 A JP 10721296A JP H09291560 A JPH09291560 A JP H09291560A
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- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 60
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
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- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
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- 238000013459 approach Methods 0.000 description 4
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Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
- E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
- E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
- E02F3/36—Component parts
- E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
- E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
- E02F3/435—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
- E02F3/437—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like providing automatic sequences of movements, e.g. linear excavation, keeping dipper angle constant
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/20—Drives; Control devices
- E02F9/2025—Particular purposes of control systems not otherwise provided for
Landscapes
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- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Paleontology (AREA)
- Operation Control Of Excavators (AREA)
- Component Parts Of Construction Machinery (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】オペレータの操作量に関係なく、フロント装置
先端を、常に人間のフィーリングに合致した良好な軌道
を経て目標軌跡に収束させる。 【解決手段】油圧ショベルの軌跡制御装置において、フ
ロント装置１Ａの目標軌跡を予め設定しておき、制御ユ
ニット９で角度検出器８ａ〜ｃからの信号に基づきフロ
ント装置１Ａの位置と姿勢を演算し、操作レバー装置４
ａ，ｂからの信号に基づきフロント装置１Ａの目標速度
ベクトルＶcを演算し、フロント装置１Ａが目標軌跡近
傍にないときにはＶcを維持し、目標軌跡近傍にあると
きは、Ｖcを、フロント装置１Ａ先端Ｐ3から最短距離に
ある目標軌跡上の点Ｐ4から距離ｌ1だけ掘削進行方向前
方に進んだ点Ｐ5に向かうＶc＋ＫＶdに補正する。これ
により、人間のフィーリングに合致した良好な軌道を経
て、フロント装置１Ａ先端を目標軌跡に比較的早くかつ
安定的に収束させることができる。
先端を、常に人間のフィーリングに合致した良好な軌道
を経て目標軌跡に収束させる。 【解決手段】油圧ショベルの軌跡制御装置において、フ
ロント装置１Ａの目標軌跡を予め設定しておき、制御ユ
ニット９で角度検出器８ａ〜ｃからの信号に基づきフロ
ント装置１Ａの位置と姿勢を演算し、操作レバー装置４
ａ，ｂからの信号に基づきフロント装置１Ａの目標速度
ベクトルＶcを演算し、フロント装置１Ａが目標軌跡近
傍にないときにはＶcを維持し、目標軌跡近傍にあると
きは、Ｖcを、フロント装置１Ａ先端Ｐ3から最短距離に
ある目標軌跡上の点Ｐ4から距離ｌ1だけ掘削進行方向前
方に進んだ点Ｐ5に向かうＶc＋ＫＶdに補正する。これ
により、人間のフィーリングに合致した良好な軌道を経
て、フロント装置１Ａ先端を目標軌跡に比較的早くかつ
安定的に収束させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベル等の
建設機械の制御装置に係わり、例えば、バケット先端に
目標軌跡に沿った動きを行わせる建設機械の制御装置に
関する。
建設機械の制御装置に係わり、例えば、バケット先端に
目標軌跡に沿った動きを行わせる建設機械の制御装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の建設機械の制御装置に関する公
知技術としては、例えば、国際公開番号ＷＯ９５／３０
０５９号記載のものがある。この公知技術は、油圧ショ
ベルの領域制限制御装置において、フロント装置が動き
得る領域を予め設定しておき、角度検出器からの信号に
基づき、制御ユニットでフロント装置の位置と姿勢を演
算し、操作レバー装置からの信号に基づきフロント装置
の目標速度ベクトルを演算する。そして、フロント装置
が設定領域内でその境界近傍にないときには目標速度ベ
クトルを維持し、フロント装置が設定領域内でその境界
近傍にあるときは設定領域の境界に接近する方向のベク
トル成分を減じるように目標速度ベクトルを補正し、フ
ロント装置が設定領域外にあるときにはフロント装置が
設定領域に戻るように目標速度ベクトルを補正すること
により、領域を制限した掘削を能率よく円滑に行うもの
である。
知技術としては、例えば、国際公開番号ＷＯ９５／３０
０５９号記載のものがある。この公知技術は、油圧ショ
ベルの領域制限制御装置において、フロント装置が動き
得る領域を予め設定しておき、角度検出器からの信号に
基づき、制御ユニットでフロント装置の位置と姿勢を演
算し、操作レバー装置からの信号に基づきフロント装置
の目標速度ベクトルを演算する。そして、フロント装置
が設定領域内でその境界近傍にないときには目標速度ベ
クトルを維持し、フロント装置が設定領域内でその境界
近傍にあるときは設定領域の境界に接近する方向のベク
トル成分を減じるように目標速度ベクトルを補正し、フ
ロント装置が設定領域外にあるときにはフロント装置が
設定領域に戻るように目標速度ベクトルを補正すること
により、領域を制限した掘削を能率よく円滑に行うもの
である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に、オペレータが
実際にフロント装置先端をある目標軌跡に沿って動かそ
うとする場合には、目標軌跡までどのような軌道で到達
させるかを無意識のうちに考えながら動かすのが通常で
ある。例えば、フロント装置先端の動作速度が比較的遅
い場合は、早く到達させることを再優先させ、最短距離
で目標軌跡に到達するような軌道を選んで目標速度ベク
トルを設定し、フロント装置先端の動作速度が比較的速
い場合には、目標軌跡へソフトランディングすることを
再優先させ、最短距離ではなく掘削進行方向やや前方側
で目標軌跡に到達するような軌道を選んで目標速度ベク
トルを設定する。したがって、軌跡制御・領域制限制御
等を行う場合は、このように実際にオペレータが動かす
場合と同じような制御を行い、フロント装置先端の動き
が人間のフィーリングになるべく合致させることが望ま
しい。
実際にフロント装置先端をある目標軌跡に沿って動かそ
うとする場合には、目標軌跡までどのような軌道で到達
させるかを無意識のうちに考えながら動かすのが通常で
ある。例えば、フロント装置先端の動作速度が比較的遅
い場合は、早く到達させることを再優先させ、最短距離
で目標軌跡に到達するような軌道を選んで目標速度ベク
トルを設定し、フロント装置先端の動作速度が比較的速
い場合には、目標軌跡へソフトランディングすることを
再優先させ、最短距離ではなく掘削進行方向やや前方側
で目標軌跡に到達するような軌道を選んで目標速度ベク
トルを設定する。したがって、軌跡制御・領域制限制御
等を行う場合は、このように実際にオペレータが動かす
場合と同じような制御を行い、フロント装置先端の動き
が人間のフィーリングになるべく合致させることが望ま
しい。
【０００４】ここにおいて、上記公知技術の制御におい
ては、例えば図１６に示すように、まずオペレータが、
車体１Ｂに回動可能に連結されたフロント装置１Ａ（ブ
ーム１ａ、アーム１ｂ、バケット１ｃ）の先端、すなわ
ちバケット１ｃの先端に目標軌跡に沿った動きをさせよ
うとして、操作レバーを操作してある速度指令ベクトル
Ａを指令したとすると、その速度指令ベクトルＡの目標
軌跡に垂直な成分のベクトルはＡｙとなる。しかしこの
Ａｙはバケット１ｃ先端と目標軌跡との距離ｙに比し大
きすぎることから、これを減速させるべく、ブーム１ａ
を上方向へ動作させるためのＹ成分ベクトルＢｙが求め
られる。そしてこのＢｙを基に、実際のブーム１ａの動
作方向への速度指令ベクトルＢが求めれら、ブーム１ａ
が動かされる。これにより、結果的にバケット１ｃ先端
の目標速度ベクトルは、図中のＡ＋Ｂとなる。すなわ
ち、上記制御では、バケット１ｃ先端の最終的な目標速
度ベクトルは、オペレータの操作後に行われる計算の結
果決まるので、オペレータの操作次第でバケット１ｃ先
端がどのような軌道を経て目標軌跡に収束していくかは
分からない。
ては、例えば図１６に示すように、まずオペレータが、
車体１Ｂに回動可能に連結されたフロント装置１Ａ（ブ
ーム１ａ、アーム１ｂ、バケット１ｃ）の先端、すなわ
ちバケット１ｃの先端に目標軌跡に沿った動きをさせよ
うとして、操作レバーを操作してある速度指令ベクトル
Ａを指令したとすると、その速度指令ベクトルＡの目標
軌跡に垂直な成分のベクトルはＡｙとなる。しかしこの
Ａｙはバケット１ｃ先端と目標軌跡との距離ｙに比し大
きすぎることから、これを減速させるべく、ブーム１ａ
を上方向へ動作させるためのＹ成分ベクトルＢｙが求め
られる。そしてこのＢｙを基に、実際のブーム１ａの動
作方向への速度指令ベクトルＢが求めれら、ブーム１ａ
が動かされる。これにより、結果的にバケット１ｃ先端
の目標速度ベクトルは、図中のＡ＋Ｂとなる。すなわ
ち、上記制御では、バケット１ｃ先端の最終的な目標速
度ベクトルは、オペレータの操作後に行われる計算の結
果決まるので、オペレータの操作次第でバケット１ｃ先
端がどのような軌道を経て目標軌跡に収束していくかは
分からない。
【０００５】本発明の目的は、オペレータの操作量に関
係なく、フロント装置先端を、常に人間のフィーリング
に合致した良好な軌道を経て目標軌跡に収束させること
ができる建設機械の制御装置を提供することである。
係なく、フロント装置先端を、常に人間のフィーリング
に合致した良好な軌道を経て目標軌跡に収束させること
ができる建設機械の制御装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、多関節型のフロント装置を構成す
る上下方向に回動可能な複数のフロント部材を含む複数
の被駆動部材と、これら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と、前記複数の被駆動
部材の動作を指示する複数の操作手段と、前記複数の操
作手段の操作信号に応じて駆動され、前記複数の油圧ア
クチュエータに供給される圧油の流量を制御する複数の
油圧制御弁とを備えた建設機械に設けられ、前記フロン
ト装置の動作目標とする目標軌跡を設定する軌跡設定手
段と、前記フロント装置の位置と姿勢に関する状態量を
検出する第１の検出手段と、前記第１の検出手段からの
信号に基づき前記フロント装置の位置と姿勢を演算する
第１の演算手段と、前記複数の操作手段のうち特定のフ
ロント部材に係わる操作手段の操作信号及び前記第１の
演算手段の演算値に基づき、前記フロント装置が前記目
標軌跡近傍にあるとき、該フロント装置を該目標軌跡上
に到達させるように前記特定のフロント部材に係わる操
作手段の操作信号を補正する信号補正手段とを有する建
設機械の軌跡制御装置において、前記信号補正手段は、
前記目標軌跡上で前記フロント装置から第１の距離にあ
る第１の点から該目標軌跡上で第２の距離だけ掘削進行
方向前方に進んだ第２の点に向かって、前記フロント装
置が動くように、前記操作信号を補正することを特徴と
する建設機械の軌跡制御装置が提供される。すなわち、
フロント装置がその動作目標として予め軌跡設定手段で
設定された目標軌跡に近づき目標軌跡近傍に至ると、信
号補正手段が、特定のフロント部材、例えばブームとア
ームに係わる操作手段の操作信号及び第１の演算手段で
のフロント装置の位置・姿勢に係わる演算値に基づき、
そのブームとアームに係わる操作手段の操作信号を補正
し、最終的にフロント装置を目標軌跡上に到達させる。
ここで、本発明においては、上記のようにフロント装置
を目標軌道に到達させる際に、信号補正手段による補正
は、フロント装置が、第２の点、すなわちフロント装置
から第１の距離例えば最短距離にある目標軌跡上の第１
の点から目標軌跡上に第２の距離だけ掘削進行方向前方
に離れた点、に向かって動くように行われる。例えば具
体的には、ブーム・アームに係わる操作手段からの操作
信号に基づき、第２の演算手段でフロント装置の目標速
度ベクトルを演算し、第１及び第２の演算手段の演算結
果に基づき、第３の演算手段で目標速度ベクトルの方向
が第２の点に向くように補正する。これにより、フロン
ト装置が目標軌跡近傍にある場合に、オペレータがどの
ように操作したかに関係なく、フロント装置の動く方
向、すなわち目標ベクトルの方向が必ず第２の点に向か
うように制御される。そして、この第２の点の決定に関
して、例えば、第１の点から第２の点までの第２の距離
を、ある固定値に設定したり、第１の距離に応じて可変
に設定したり、ブーム又はアームに係わる操作信号に応
じて可変に設定したり、ブーム又はアームの動作速度に
応じて可変に設定したりする。これにより、作業用途や
作業状況等に応じ、第２の距離を小さくとって現在のフ
ロント装置を目標軌跡の位置まで素早く移動させたり、
あるいは第２の距離を大きくとってフロント装置を徐々
に目標軌跡に近づけたりして、現在のフロント装置の位
置から目標軌跡に到達するまでの軌道を、適宜、所望の
軌道に設定することができる。したがって、オペレータ
の操作次第でフロント装置先端が目標軌跡までどのよう
な軌道をとるかわからない従来構造と異なり、人間のフ
ィーリングに合致した良好な軌道を経て、フロント装置
先端を目標軌跡に比較的早くかつ安定的に収束させるこ
とができる。
に、本発明によれば、多関節型のフロント装置を構成す
る上下方向に回動可能な複数のフロント部材を含む複数
の被駆動部材と、これら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と、前記複数の被駆動
部材の動作を指示する複数の操作手段と、前記複数の操
作手段の操作信号に応じて駆動され、前記複数の油圧ア
クチュエータに供給される圧油の流量を制御する複数の
油圧制御弁とを備えた建設機械に設けられ、前記フロン
ト装置の動作目標とする目標軌跡を設定する軌跡設定手
段と、前記フロント装置の位置と姿勢に関する状態量を
検出する第１の検出手段と、前記第１の検出手段からの
信号に基づき前記フロント装置の位置と姿勢を演算する
第１の演算手段と、前記複数の操作手段のうち特定のフ
ロント部材に係わる操作手段の操作信号及び前記第１の
演算手段の演算値に基づき、前記フロント装置が前記目
標軌跡近傍にあるとき、該フロント装置を該目標軌跡上
に到達させるように前記特定のフロント部材に係わる操
作手段の操作信号を補正する信号補正手段とを有する建
設機械の軌跡制御装置において、前記信号補正手段は、
前記目標軌跡上で前記フロント装置から第１の距離にあ
る第１の点から該目標軌跡上で第２の距離だけ掘削進行
方向前方に進んだ第２の点に向かって、前記フロント装
置が動くように、前記操作信号を補正することを特徴と
する建設機械の軌跡制御装置が提供される。すなわち、
フロント装置がその動作目標として予め軌跡設定手段で
設定された目標軌跡に近づき目標軌跡近傍に至ると、信
号補正手段が、特定のフロント部材、例えばブームとア
ームに係わる操作手段の操作信号及び第１の演算手段で
のフロント装置の位置・姿勢に係わる演算値に基づき、
そのブームとアームに係わる操作手段の操作信号を補正
し、最終的にフロント装置を目標軌跡上に到達させる。
ここで、本発明においては、上記のようにフロント装置
を目標軌道に到達させる際に、信号補正手段による補正
は、フロント装置が、第２の点、すなわちフロント装置
から第１の距離例えば最短距離にある目標軌跡上の第１
の点から目標軌跡上に第２の距離だけ掘削進行方向前方
に離れた点、に向かって動くように行われる。例えば具
体的には、ブーム・アームに係わる操作手段からの操作
信号に基づき、第２の演算手段でフロント装置の目標速
度ベクトルを演算し、第１及び第２の演算手段の演算結
果に基づき、第３の演算手段で目標速度ベクトルの方向
が第２の点に向くように補正する。これにより、フロン
ト装置が目標軌跡近傍にある場合に、オペレータがどの
ように操作したかに関係なく、フロント装置の動く方
向、すなわち目標ベクトルの方向が必ず第２の点に向か
うように制御される。そして、この第２の点の決定に関
して、例えば、第１の点から第２の点までの第２の距離
を、ある固定値に設定したり、第１の距離に応じて可変
に設定したり、ブーム又はアームに係わる操作信号に応
じて可変に設定したり、ブーム又はアームの動作速度に
応じて可変に設定したりする。これにより、作業用途や
作業状況等に応じ、第２の距離を小さくとって現在のフ
ロント装置を目標軌跡の位置まで素早く移動させたり、
あるいは第２の距離を大きくとってフロント装置を徐々
に目標軌跡に近づけたりして、現在のフロント装置の位
置から目標軌跡に到達するまでの軌道を、適宜、所望の
軌道に設定することができる。したがって、オペレータ
の操作次第でフロント装置先端が目標軌跡までどのよう
な軌道をとるかわからない従来構造と異なり、人間のフ
ィーリングに合致した良好な軌道を経て、フロント装置
先端を目標軌跡に比較的早くかつ安定的に収束させるこ
とができる。
【０００７】好ましくは、前記建設機械の軌跡制御装置
において、前記信号補正手段は、前記目標軌跡上で前記
フロント装置の掘削部分から第１の距離にある第１の点
から該目標軌跡上で第２の距離だけ掘削進行方向前方に
進んだ第２の点に向かって、前記フロント装置が動くよ
うに、前記操作信号を補正することを特徴とする建設機
械の軌跡制御装置が提供される。
において、前記信号補正手段は、前記目標軌跡上で前記
フロント装置の掘削部分から第１の距離にある第１の点
から該目標軌跡上で第２の距離だけ掘削進行方向前方に
進んだ第２の点に向かって、前記フロント装置が動くよ
うに、前記操作信号を補正することを特徴とする建設機
械の軌跡制御装置が提供される。
【０００８】また好ましくは、前記建設機械の軌跡制御
装置において、前記信号補正手段は、前記第１の距離と
して、前記目標軌跡と前記フロント装置との最短距離を
用いることを特徴とする建設機械の軌跡制御装置が提供
される。
装置において、前記信号補正手段は、前記第１の距離と
して、前記目標軌跡と前記フロント装置との最短距離を
用いることを特徴とする建設機械の軌跡制御装置が提供
される。
【０００９】また好ましくは、前記建設機械の軌跡制御
装置において、前記信号補正手段は、前記第２の距離が
固定値として設定されていることを特徴とする建設機械
の軌跡制御装置が提供される。
装置において、前記信号補正手段は、前記第２の距離が
固定値として設定されていることを特徴とする建設機械
の軌跡制御装置が提供される。
【００１０】また好ましくは、前記建設機械の軌跡制御
装置において、前記信号補正手段は、前記第２の距離
を、前記第１の距離に応じて可変に設定することを特徴
とする建設機械の軌跡制御装置が提供される。これによ
り、例えば、第１の距離が比較的大きい場合に第２の距
離を小さくすることで目標軌跡に素早く収束させること
ができる。
装置において、前記信号補正手段は、前記第２の距離
を、前記第１の距離に応じて可変に設定することを特徴
とする建設機械の軌跡制御装置が提供される。これによ
り、例えば、第１の距離が比較的大きい場合に第２の距
離を小さくすることで目標軌跡に素早く収束させること
ができる。
【００１１】また好ましくは、前記建設機械の軌跡制御
装置において、前記信号補正手段は、前記第２の距離
を、前記フロント装置に係わる操作手段の操作信号に応
じて可変に設定することを特徴とする建設機械の軌跡制
御装置が提供される。これにより、例えば、操作信号の
指示する操作量が比較的大きい場合に第２の距離を大き
くすることで、ハンチング等を防止し制御における安定
性を増すことができる。
装置において、前記信号補正手段は、前記第２の距離
を、前記フロント装置に係わる操作手段の操作信号に応
じて可変に設定することを特徴とする建設機械の軌跡制
御装置が提供される。これにより、例えば、操作信号の
指示する操作量が比較的大きい場合に第２の距離を大き
くすることで、ハンチング等を防止し制御における安定
性を増すことができる。
【００１２】また好ましくは、前記建設機械の軌跡制御
装置において、前記信号補正手段は、前記第２の距離
を、前記フロント装置の動作速度に応じて可変に設定す
ることを特徴とする建設機械の軌跡制御装置が提供され
る。これにより、例えば、フロント装置先端の速度が速
い場合に第２の距離を大きくすることで、ハンチング等
を防止し制御における安定性を増すことができる。
装置において、前記信号補正手段は、前記第２の距離
を、前記フロント装置の動作速度に応じて可変に設定す
ることを特徴とする建設機械の軌跡制御装置が提供され
る。これにより、例えば、フロント装置先端の速度が速
い場合に第２の距離を大きくすることで、ハンチング等
を防止し制御における安定性を増すことができる。
【００１３】また好ましくは、前記建設機械の軌跡制御
装置において、前記信号補正手段は、前記特定のフロン
ト部材に係わる操作手段からの操作信号に基づき前記フ
ロント装置の目標速度ベクトルを演算する第２の演算手
段と、前記第１及び第２の演算手段の演算値を入力し、
前記フロント装置が前記目標軌跡近傍にあるとき、前記
目標速度ベクトルの該目標軌跡に沿った方向のベクトル
成分及び、前記目標速度ベクトルの前記目標軌跡に接近
する方向のベクトル成分をともに修正することにより、
前記目標ベクトルの方向が前記第２の点に向くように補
正する第３の演算手段と、この第３の演算手段で補正さ
れた目標速度ベクトルに応じて前記フロント装置が動く
ように対応する油圧制御弁を駆動するバルブ制御手段と
を備えることを特徴とする建設機械の軌跡制御装置が提
供される。
装置において、前記信号補正手段は、前記特定のフロン
ト部材に係わる操作手段からの操作信号に基づき前記フ
ロント装置の目標速度ベクトルを演算する第２の演算手
段と、前記第１及び第２の演算手段の演算値を入力し、
前記フロント装置が前記目標軌跡近傍にあるとき、前記
目標速度ベクトルの該目標軌跡に沿った方向のベクトル
成分及び、前記目標速度ベクトルの前記目標軌跡に接近
する方向のベクトル成分をともに修正することにより、
前記目標ベクトルの方向が前記第２の点に向くように補
正する第３の演算手段と、この第３の演算手段で補正さ
れた目標速度ベクトルに応じて前記フロント装置が動く
ように対応する油圧制御弁を駆動するバルブ制御手段と
を備えることを特徴とする建設機械の軌跡制御装置が提
供される。
【００１４】さらに好ましくは、前記建設機械の領域軌
跡制御装置において、前記第３の演算手段は、前記フロ
ント装置が前記目標軌跡近傍にないときには、前記目標
速度ベクトルを維持することを特徴とする建設機械の軌
跡制御装置が提供される。これにより、フロント装置が
目標軌跡近傍にない場合には、通常の作業と同様に作業
することができる。
跡制御装置において、前記第３の演算手段は、前記フロ
ント装置が前記目標軌跡近傍にないときには、前記目標
速度ベクトルを維持することを特徴とする建設機械の軌
跡制御装置が提供される。これにより、フロント装置が
目標軌跡近傍にない場合には、通常の作業と同様に作業
することができる。
【００１５】さらに好ましくは、前記複数の操作手段の
うち少なくとも前記特定のフロント部材に係わる操作手
段は前記操作信号としてパイロット圧を出力する油圧パ
イロット方式であり、この油圧パイロット方式の操作手
段を含む操作システムが対応する油圧制御弁を駆動する
上記建設機械の軌跡制御装置において、前記油圧パイロ
ット方式の操作手段の操作量を検出する第２の検出手段
を更に備え、かつ、前記第２の演算手段は、前記第２の
検出手段からの信号に基づき前記フロント装置の目標速
度ベクトルを演算する手段であり、前記バルブ制御手段
は、前記補正した目標速度ベクトルに基づいて対応する
油圧制御弁を駆動するための目標パイロット圧を計算す
る第４の演算手段と、この目標パイロット圧が得られる
よう前記操作システムを制御するパイロット制御手段と
を含むことを特徴とする建設機械の軌跡制御装置が提供
される。
うち少なくとも前記特定のフロント部材に係わる操作手
段は前記操作信号としてパイロット圧を出力する油圧パ
イロット方式であり、この油圧パイロット方式の操作手
段を含む操作システムが対応する油圧制御弁を駆動する
上記建設機械の軌跡制御装置において、前記油圧パイロ
ット方式の操作手段の操作量を検出する第２の検出手段
を更に備え、かつ、前記第２の演算手段は、前記第２の
検出手段からの信号に基づき前記フロント装置の目標速
度ベクトルを演算する手段であり、前記バルブ制御手段
は、前記補正した目標速度ベクトルに基づいて対応する
油圧制御弁を駆動するための目標パイロット圧を計算す
る第４の演算手段と、この目標パイロット圧が得られる
よう前記操作システムを制御するパイロット制御手段と
を含むことを特徴とする建設機械の軌跡制御装置が提供
される。
【００１６】さらに好ましくは、前記建設機械の軌跡制
御装置において、前記操作システムは、前記フロント装
置が前記目標軌跡から遠ざかる方向に動くよう対応する
油圧制御弁にパイロット圧を導く第１のパイロットライ
ンを含み、前記第４の演算手段は、前記補正した目標速
度ベクトルに基づいて前記第１のパイロットラインにお
ける目標パイロット圧を計算する手段を含み、前記パイ
ロット制御手段は、前記目標パイロット圧に対応する第
１の電気信号を出力する手段と、前記第１の電気信号を
油圧に変換し前記目標パイロット圧に相当する制御圧を
出力する電気油圧変換手段と、前記第１のパイロットラ
イン内のパイロット圧と前記電気油圧変換手段から出力
された制御圧の高圧側を選択し対応する油圧制御弁に導
く高圧選択手段とを含むことを特徴とする建設機械の軌
跡制御装置が提供される。
御装置において、前記操作システムは、前記フロント装
置が前記目標軌跡から遠ざかる方向に動くよう対応する
油圧制御弁にパイロット圧を導く第１のパイロットライ
ンを含み、前記第４の演算手段は、前記補正した目標速
度ベクトルに基づいて前記第１のパイロットラインにお
ける目標パイロット圧を計算する手段を含み、前記パイ
ロット制御手段は、前記目標パイロット圧に対応する第
１の電気信号を出力する手段と、前記第１の電気信号を
油圧に変換し前記目標パイロット圧に相当する制御圧を
出力する電気油圧変換手段と、前記第１のパイロットラ
イン内のパイロット圧と前記電気油圧変換手段から出力
された制御圧の高圧側を選択し対応する油圧制御弁に導
く高圧選択手段とを含むことを特徴とする建設機械の軌
跡制御装置が提供される。
【００１７】さらに好ましくは、前記建設機械の軌跡制
御装置において、前記操作システムは、前記フロント装
置が前記目標軌跡に接近する方向に動くよう対応する油
圧制御弁にパイロット圧を導く第２のパイロットライン
を含み、前記第４の演算手段は、前記補正した目標速度
ベクトルに基づいて前記第２のパイロットラインにおけ
る目標パイロット圧を計算する手段を含み、前記パイロ
ット制御手段は、前記目標パイロット圧に対応する第２
の電気信号を出力する手段と、前記第２のパイロットラ
インに設置され、前記第２の電気信号により作動して前
記第２のパイロットライン内のパイロット圧力を前記目
標パイロット圧まで減圧する減圧手段とを含むことを特
徴とする建設機械の軌跡制御装置が提供される。
御装置において、前記操作システムは、前記フロント装
置が前記目標軌跡に接近する方向に動くよう対応する油
圧制御弁にパイロット圧を導く第２のパイロットライン
を含み、前記第４の演算手段は、前記補正した目標速度
ベクトルに基づいて前記第２のパイロットラインにおけ
る目標パイロット圧を計算する手段を含み、前記パイロ
ット制御手段は、前記目標パイロット圧に対応する第２
の電気信号を出力する手段と、前記第２のパイロットラ
インに設置され、前記第２の電気信号により作動して前
記第２のパイロットライン内のパイロット圧力を前記目
標パイロット圧まで減圧する減圧手段とを含むことを特
徴とする建設機械の軌跡制御装置が提供される。
【００１８】さらに好ましくは、前記建設機械の軌跡制
御装置において、前記操作システムは、前記フロント装
置が前記目標軌跡から遠ざかる方向に動くよう対応する
油圧制御弁にパイロット圧を導く第１のパイロットライ
ンと、前記フロント装置が前記目標軌跡に接近する方向
に動くよう対応する油圧制御弁にパイロット圧を導く第
２のパイロットラインとを含み、前記第４の演算手段
は、前記補正した目標速度ベクトルに基づいて前記第１
及び第２のパイロットラインにおける目標パイロット圧
を計算する手段を含み、前記パイロット制御手段は、前
記目標パイロット圧に対応する第１及び第２の電気信号
を出力する手段と、前記第１の電気信号を油圧に変換し
前記目標パイロット圧に相当する制御圧を出力する電気
油圧変換手段と、前記第１のパイロットライン内のパイ
ロット圧と前記電気油圧変換手段から出力された制御圧
の高圧側を選択し対応する油圧制御弁に導く高圧選択手
段と、前記第２のパイロットラインに設置され、前記第
２の電気信号により作動して前記第２のパイロットライ
ン内のパイロット圧力を前記目標パイロット圧まで減圧
する減圧手段とを含むことを特徴とする建設機械の軌跡
制御装置が提供される。
御装置において、前記操作システムは、前記フロント装
置が前記目標軌跡から遠ざかる方向に動くよう対応する
油圧制御弁にパイロット圧を導く第１のパイロットライ
ンと、前記フロント装置が前記目標軌跡に接近する方向
に動くよう対応する油圧制御弁にパイロット圧を導く第
２のパイロットラインとを含み、前記第４の演算手段
は、前記補正した目標速度ベクトルに基づいて前記第１
及び第２のパイロットラインにおける目標パイロット圧
を計算する手段を含み、前記パイロット制御手段は、前
記目標パイロット圧に対応する第１及び第２の電気信号
を出力する手段と、前記第１の電気信号を油圧に変換し
前記目標パイロット圧に相当する制御圧を出力する電気
油圧変換手段と、前記第１のパイロットライン内のパイ
ロット圧と前記電気油圧変換手段から出力された制御圧
の高圧側を選択し対応する油圧制御弁に導く高圧選択手
段と、前記第２のパイロットラインに設置され、前記第
２の電気信号により作動して前記第２のパイロットライ
ン内のパイロット圧力を前記目標パイロット圧まで減圧
する減圧手段とを含むことを特徴とする建設機械の軌跡
制御装置が提供される。
【００１９】さらに好ましくは、前記建設機械の軌跡制
御装置において、前記特定のフロント部材は油圧ショベ
ルのブームとアームを含み、前記第１のパイロットライ
ンはブーム上げ側のパイロットラインであることを特徴
とする建設機械の軌跡制御装置が提供される。
御装置において、前記特定のフロント部材は油圧ショベ
ルのブームとアームを含み、前記第１のパイロットライ
ンはブーム上げ側のパイロットラインであることを特徴
とする建設機械の軌跡制御装置が提供される。
【００２０】また好ましくは、前記建設機械の軌跡制御
装置において、前記特定のフロント部材は油圧ショベル
のブームとアームを含み、前記第２のパイロットライン
はブーム下げ側及びアームクラウド側のパイロットライ
ンであることを特徴とする建設機械の軌跡制御装置が提
供される。
装置において、前記特定のフロント部材は油圧ショベル
のブームとアームを含み、前記第２のパイロットライン
はブーム下げ側及びアームクラウド側のパイロットライ
ンであることを特徴とする建設機械の軌跡制御装置が提
供される。
【００２１】また好ましくは、前記建設機械の軌跡制御
装置において、前記特定のフロント部材は油圧ショベル
のブームとアームを含み、前記第２パイロットラインは
ブーム下げ側、アームクラウド側及びアームダンプ側の
パイロットラインであることを特徴とする建設機械の軌
跡制御装置が提供される。
装置において、前記特定のフロント部材は油圧ショベル
のブームとアームを含み、前記第２パイロットラインは
ブーム下げ側、アームクラウド側及びアームダンプ側の
パイロットラインであることを特徴とする建設機械の軌
跡制御装置が提供される。
【００２２】また好ましくは、前記建設機械の軌跡制御
装置において、前記第１の検出手段は、前記複数のフロ
ント部材の回動角を検出する複数の角度検出器を含むこ
とを特徴とする建設機械の軌跡制御装置が提供される。
装置において、前記第１の検出手段は、前記複数のフロ
ント部材の回動角を検出する複数の角度検出器を含むこ
とを特徴とする建設機械の軌跡制御装置が提供される。
【００２３】また好ましくは、前記建設機械の軌跡制御
装置において、前記第１の検出手段は、前記複数のアク
チュエータのストロークを検出する複数の変位検出器を
含むことを特徴とする建設機械の軌跡制御装置が提供さ
れる。
装置において、前記第１の検出手段は、前記複数のアク
チュエータのストロークを検出する複数の変位検出器を
含むことを特徴とする建設機械の軌跡制御装置が提供さ
れる。
【００２４】さらに好ましくは、前記建設機械の軌跡制
御装置において、前記第２の検出手段は、前記操作シス
テムのパイロットラインに設けられた圧力検出器である
ことを特徴とする建設機械の軌跡制御装置が提供され
る。
御装置において、前記第２の検出手段は、前記操作シス
テムのパイロットラインに設けられた圧力検出器である
ことを特徴とする建設機械の軌跡制御装置が提供され
る。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を油圧ショベルに適
用した場合の一実施形態を図１〜図１５により説明す
る。図１において、本発明が適用される油圧ショベル
は、油圧ポンプ２と、この油圧ポンプ２からの圧油によ
り駆動されるブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３
ｂ、バケットシリンダ３ｃ、旋回モータ３ｄ及び左右の
走行モータ３ｅ，３ｆを含む複数の油圧アクチュエータ
と、これら油圧アクチュエータ３ａ〜３ｆのそれぞれに
対応して設けられた複数の操作レバー装置４ａ〜４ｆ
と、油圧ポンプ２と複数の油圧アクチュエータ３ａ〜３
ｆ間に接続され、操作レバー装置４ａ〜４ｆの操作信号
によって制御され、油圧アクチュエータ３ａ〜３ｆに供
給される圧油の流量を制御する複数の流量制御弁５ａ〜
５ｆと、油圧ポンプ２と流量制御弁５ａ〜５ｆの間の圧
力が設定値以上になった場合に開くリリーフ弁６とを有
し、これらは油圧ショベルの被駆動部材を駆動する油圧
駆動装置を構成している。
用した場合の一実施形態を図１〜図１５により説明す
る。図１において、本発明が適用される油圧ショベル
は、油圧ポンプ２と、この油圧ポンプ２からの圧油によ
り駆動されるブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３
ｂ、バケットシリンダ３ｃ、旋回モータ３ｄ及び左右の
走行モータ３ｅ，３ｆを含む複数の油圧アクチュエータ
と、これら油圧アクチュエータ３ａ〜３ｆのそれぞれに
対応して設けられた複数の操作レバー装置４ａ〜４ｆ
と、油圧ポンプ２と複数の油圧アクチュエータ３ａ〜３
ｆ間に接続され、操作レバー装置４ａ〜４ｆの操作信号
によって制御され、油圧アクチュエータ３ａ〜３ｆに供
給される圧油の流量を制御する複数の流量制御弁５ａ〜
５ｆと、油圧ポンプ２と流量制御弁５ａ〜５ｆの間の圧
力が設定値以上になった場合に開くリリーフ弁６とを有
し、これらは油圧ショベルの被駆動部材を駆動する油圧
駆動装置を構成している。
【００２６】また、油圧ショベルは、図２に示すよう
に、垂直方向にそれぞれ回動するブーム１ａ、アーム１
ｂ及びバケット１ｃからなる多関節型のフロント装置１
Ａと、上部旋回体１ｄ及び下部走行体１ｅからなる車体
１Ｂとで構成され、フロント装置１Ａのブーム１ａの基
端は上部旋回体１ｄの前部に支持されている。ブーム１
ａ、アーム１ｂ、バケット１ｃ、上部旋回体１ｄ及び下
部走行体１ｅはそれぞれブームシリンダ３ａ、アームシ
リンダ３ｂ、バケットシリンダ３ｃ、旋回モータ３ｄ及
び左右の走行モータ３ｅ，３ｆによりそれぞれ駆動され
る被駆動部材を構成し、それらの動作は上記操作レバー
装置４ａ〜４ｆにより指示される。
に、垂直方向にそれぞれ回動するブーム１ａ、アーム１
ｂ及びバケット１ｃからなる多関節型のフロント装置１
Ａと、上部旋回体１ｄ及び下部走行体１ｅからなる車体
１Ｂとで構成され、フロント装置１Ａのブーム１ａの基
端は上部旋回体１ｄの前部に支持されている。ブーム１
ａ、アーム１ｂ、バケット１ｃ、上部旋回体１ｄ及び下
部走行体１ｅはそれぞれブームシリンダ３ａ、アームシ
リンダ３ｂ、バケットシリンダ３ｃ、旋回モータ３ｄ及
び左右の走行モータ３ｅ，３ｆによりそれぞれ駆動され
る被駆動部材を構成し、それらの動作は上記操作レバー
装置４ａ〜４ｆにより指示される。
【００２７】操作レバー装置４ａ〜４ｆはパイロット圧
により対応する流量制御弁５ａ〜５ｆを駆動する油圧パ
イロット方式であり、それぞれ、図３に示すように、オ
ペレータにより操作される操作レバー４０と、操作レバ
ー４０の操作量と操作方向に応じたパイロット圧を生成
する１対の減圧弁４１，４２とより構成され、減圧弁４
１，４２の一次ポート側はパイロットポンプ４３に接続
され、二次ポート側はパイロットライン４４ａ，４４
ｂ；４５ａ，４５ｂ；４６ａ，４６ｂ；４７ａ，４７
ｂ；４８ａ，４８ｂ；４９ａ，４９ｂを介して対応する
流量制御弁の油圧駆動部５０ａ，５０ｂ；５１ａ，５１
ｂ；５２ａ，５２ｂ；５３ａ，５３ｂ；５４ａ，５４
ｂ；５５ａ，５５ｂに接続されている。
により対応する流量制御弁５ａ〜５ｆを駆動する油圧パ
イロット方式であり、それぞれ、図３に示すように、オ
ペレータにより操作される操作レバー４０と、操作レバ
ー４０の操作量と操作方向に応じたパイロット圧を生成
する１対の減圧弁４１，４２とより構成され、減圧弁４
１，４２の一次ポート側はパイロットポンプ４３に接続
され、二次ポート側はパイロットライン４４ａ，４４
ｂ；４５ａ，４５ｂ；４６ａ，４６ｂ；４７ａ，４７
ｂ；４８ａ，４８ｂ；４９ａ，４９ｂを介して対応する
流量制御弁の油圧駆動部５０ａ，５０ｂ；５１ａ，５１
ｂ；５２ａ，５２ｂ；５３ａ，５３ｂ；５４ａ，５４
ｂ；５５ａ，５５ｂに接続されている。
【００２８】以上のような油圧ショベルに本実施形態に
よる軌跡制御装置が設けられている。この制御装置は、
予め作業に応じてフロント装置の所定部位、例えばバケ
ット１ｃの先端の動作目標とする目標軌跡の設定を指示
する設定器７と、ブーム１ａ、アーム１ｂ及びバケット
１ｃのそれぞれの回動支点に設けられ、フロント装置１
Ａの位置と姿勢に関する状態量としてそれぞれの回動角
を検出する角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃと、車体１Ｂの
前後方向の傾斜角θを検出する傾斜角検出器８ｄと、ブ
ーム用及びアーム用の操作レバー装置４ａ，４ｂのパイ
ロットライン４４ａ，４４ｂ；４５ａ，４５ｂに設けら
れ、操作レバー装置４ａ，４ｂの操作量としてそれぞれ
のパイロット圧を検出する圧力検出器６０ａ，６０ｂ；
６１ａ，６１ｂと、設定器７の設定信号、角度検出器８
ａ，８ｂ，８ｃ及び傾斜角検出器８ｄの検出信号及び圧
力検出器６０ａ，６０ｂ；６１ａ，６１ｂの検出信号を
入力し、バケット１ｃの先端の動作目標とする目標軌跡
を設定すると共に、目標軌跡に沿って掘削する制御を行
うための電気信号を出力する制御ユニット９と、この電
気信号により駆動される比例電磁弁１０ａ，１０ｂ，１
１ａ，１１ｂと、シャトル弁１２とで構成されている。
よる軌跡制御装置が設けられている。この制御装置は、
予め作業に応じてフロント装置の所定部位、例えばバケ
ット１ｃの先端の動作目標とする目標軌跡の設定を指示
する設定器７と、ブーム１ａ、アーム１ｂ及びバケット
１ｃのそれぞれの回動支点に設けられ、フロント装置１
Ａの位置と姿勢に関する状態量としてそれぞれの回動角
を検出する角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃと、車体１Ｂの
前後方向の傾斜角θを検出する傾斜角検出器８ｄと、ブ
ーム用及びアーム用の操作レバー装置４ａ，４ｂのパイ
ロットライン４４ａ，４４ｂ；４５ａ，４５ｂに設けら
れ、操作レバー装置４ａ，４ｂの操作量としてそれぞれ
のパイロット圧を検出する圧力検出器６０ａ，６０ｂ；
６１ａ，６１ｂと、設定器７の設定信号、角度検出器８
ａ，８ｂ，８ｃ及び傾斜角検出器８ｄの検出信号及び圧
力検出器６０ａ，６０ｂ；６１ａ，６１ｂの検出信号を
入力し、バケット１ｃの先端の動作目標とする目標軌跡
を設定すると共に、目標軌跡に沿って掘削する制御を行
うための電気信号を出力する制御ユニット９と、この電
気信号により駆動される比例電磁弁１０ａ，１０ｂ，１
１ａ，１１ｂと、シャトル弁１２とで構成されている。
【００２９】比例電磁弁１０ａの一次ポート側はパイロ
ットポンプ４３に接続され、二次ポート側はシャトル弁
１２に接続されている。シャトル弁１２はパイロットラ
イン４４ａに設置され、パイロットライン４４ａ内のパ
イロット圧と比例電磁弁１０ａから出力される制御圧の
高圧側を選択し、流量制御弁５ａの油圧駆動部５０ａに
導く。比例電磁弁１０ｂ，１１ａ，１１ｂはそれぞれパ
イロットライン４４ｂ，４５ａ，４５ｂに設置され、そ
れぞれの電気信号に応じてパイロットライン内のパイロ
ット圧を減圧して出力する。
ットポンプ４３に接続され、二次ポート側はシャトル弁
１２に接続されている。シャトル弁１２はパイロットラ
イン４４ａに設置され、パイロットライン４４ａ内のパ
イロット圧と比例電磁弁１０ａから出力される制御圧の
高圧側を選択し、流量制御弁５ａの油圧駆動部５０ａに
導く。比例電磁弁１０ｂ，１１ａ，１１ｂはそれぞれパ
イロットライン４４ｂ，４５ａ，４５ｂに設置され、そ
れぞれの電気信号に応じてパイロットライン内のパイロ
ット圧を減圧して出力する。
【００３０】設定器７は、操作パネルあるいはグリップ
上に設けられたスイッチ等の操作手段により設定信号を
制御ユニット９に出力し目標軌跡の設定を指示するもの
で、操作パネル上には表示装置等、他の補助手段があっ
てもよい。また、ＩＣカードによる方法、バーコードに
よる方法、レーザによる方法、無線通信による方法等、
他の方法を用いてもよい。
上に設けられたスイッチ等の操作手段により設定信号を
制御ユニット９に出力し目標軌跡の設定を指示するもの
で、操作パネル上には表示装置等、他の補助手段があっ
てもよい。また、ＩＣカードによる方法、バーコードに
よる方法、レーザによる方法、無線通信による方法等、
他の方法を用いてもよい。
【００３１】制御ユニット９の制御機能を図４に示す。
制御ユニット９は、目標軌跡設定演算部９ａ、フロント
姿勢演算部９ｂ、目標シリンダ速度演算部９ｃ、目標先
端速度ベクトル演算部９ｄ、ベクトル方向補正部９ｅ、
補正後目標シリンダ速度演算部９ｆ、目標パイロット圧
演算部９ｇ、バルブ指令演算部９ｈの各機能を有してい
る。
制御ユニット９は、目標軌跡設定演算部９ａ、フロント
姿勢演算部９ｂ、目標シリンダ速度演算部９ｃ、目標先
端速度ベクトル演算部９ｄ、ベクトル方向補正部９ｅ、
補正後目標シリンダ速度演算部９ｆ、目標パイロット圧
演算部９ｇ、バルブ指令演算部９ｈの各機能を有してい
る。
【００３２】目標軌跡設定演算部９ａでは、設定器７か
らの指示でバケット１ｃの先端の動作目標となる目標軌
跡の設定演算を行う。その一例を図５を用いて説明す
る。なお、本実施形態は垂直面内に目標軌跡を設定する
ものである。
らの指示でバケット１ｃの先端の動作目標となる目標軌
跡の設定演算を行う。その一例を図５を用いて説明す
る。なお、本実施形態は垂直面内に目標軌跡を設定する
ものである。
【００３３】図５において、オペレータの操作でバケッ
ト１ｃの先端を点Ｐ１の位置に動かした後、設定器７か
らの指示でそのときのバケット１ｃの先端位置を計算
し、次に設定器７を操作してその位置からの深さｈ１を
入力して設定すべき目標軌跡上の点Ｐ1*を指定する。次
に、バケット１ｃの先端を点Ｐ2の位置に動かした後、
設定器７からの指示でそのときのバケット１ｃの先端位
置を計算し、同様に設定器７を操作してその位置からの
深さｈ2を入力して設定すべき目標軌跡上の点Ｐ2*を指
定する。そして、Ｐ1*，Ｐ2*の２点を結んだ線分の直線
式を計算して目標軌跡とする。
ト１ｃの先端を点Ｐ１の位置に動かした後、設定器７か
らの指示でそのときのバケット１ｃの先端位置を計算
し、次に設定器７を操作してその位置からの深さｈ１を
入力して設定すべき目標軌跡上の点Ｐ1*を指定する。次
に、バケット１ｃの先端を点Ｐ2の位置に動かした後、
設定器７からの指示でそのときのバケット１ｃの先端位
置を計算し、同様に設定器７を操作してその位置からの
深さｈ2を入力して設定すべき目標軌跡上の点Ｐ2*を指
定する。そして、Ｐ1*，Ｐ2*の２点を結んだ線分の直線
式を計算して目標軌跡とする。
【００３４】ここで、２点Ｐ1，Ｐ2の位置は後述するフ
ロント姿勢演算部９ｂにて計算し、目標軌跡設定演算部
９ａはその位置情報を用いて上記直線式を計算する。す
なわち、制御ユニット９にはフロント装置１Ａ及び車体
１Ｂの各部寸法が記憶されており、フロント姿勢演算部
９ｂは、これらのデータと、角度検出器８ａ，８ｂ，８
ｃで検出した回動角α，β，γの値を用いて２点Ｐ1，
Ｐ2の位置を計算する。このとき、２点Ｐ1，Ｐ2の位置
は例えばブーム１ａの回動支点を原点としたＸＹ座標系
の座標値（Ｘ1，Ｙ1）（Ｘ2，Ｙ2）として求める。ＸＹ
座標系は本体１Ｂに固定した直交座標系であり、垂直面
内にあるとする。回動角α、β、γからＸＹ座標系の座
標値（Ｘ1，Ｙ1）（Ｘ2，Ｙ2）は、ブーム１ａの回動支
点とアーム１ｂの回動支点との距離をＬ1、アーム１ｂ
の回動支点とバケット１ｃの回動支点との距離をＬ2、
バケット１ｃの回動支点とバケット１ｃの先端との距離
をＬ3とすれば、下記の式より求まる。
ロント姿勢演算部９ｂにて計算し、目標軌跡設定演算部
９ａはその位置情報を用いて上記直線式を計算する。す
なわち、制御ユニット９にはフロント装置１Ａ及び車体
１Ｂの各部寸法が記憶されており、フロント姿勢演算部
９ｂは、これらのデータと、角度検出器８ａ，８ｂ，８
ｃで検出した回動角α，β，γの値を用いて２点Ｐ1，
Ｐ2の位置を計算する。このとき、２点Ｐ1，Ｐ2の位置
は例えばブーム１ａの回動支点を原点としたＸＹ座標系
の座標値（Ｘ1，Ｙ1）（Ｘ2，Ｙ2）として求める。ＸＹ
座標系は本体１Ｂに固定した直交座標系であり、垂直面
内にあるとする。回動角α、β、γからＸＹ座標系の座
標値（Ｘ1，Ｙ1）（Ｘ2，Ｙ2）は、ブーム１ａの回動支
点とアーム１ｂの回動支点との距離をＬ1、アーム１ｂ
の回動支点とバケット１ｃの回動支点との距離をＬ2、
バケット１ｃの回動支点とバケット１ｃの先端との距離
をＬ3とすれば、下記の式より求まる。
【００３５】Ｘ＝Ｌ1ｓｉｎα＋Ｌ2ｓｉｎ（α＋β）＋
Ｌ3ｓｉｎ（α＋β＋γ） Ｙ＝Ｌ1ｃｏｓα＋Ｌ2ｃｏｓ（α＋β）＋Ｌ3ｃｏｓ
（α＋β＋γ） 目標軌跡設定演算部９ａでは、掘削領域の境界上の２点
Ｐ1*，Ｐ2*の座標値を、それぞれ、Ｙ座標の下記の計
算、 Ｙ1*＝Ｙ1−ｈ1 Ｙ2*＝Ｙ2−ｈ2 を行うことにより求める。また、Ｐ1*，Ｐ2*の２点を結
んだ線分の直線式は下記の式により計算する。
Ｌ3ｓｉｎ（α＋β＋γ） Ｙ＝Ｌ1ｃｏｓα＋Ｌ2ｃｏｓ（α＋β）＋Ｌ3ｃｏｓ
（α＋β＋γ） 目標軌跡設定演算部９ａでは、掘削領域の境界上の２点
Ｐ1*，Ｐ2*の座標値を、それぞれ、Ｙ座標の下記の計
算、 Ｙ1*＝Ｙ1−ｈ1 Ｙ2*＝Ｙ2−ｈ2 を行うことにより求める。また、Ｐ1*，Ｐ2*の２点を結
んだ線分の直線式は下記の式により計算する。
【００３６】Ｙ＝（Ｙ2*−Ｙ1*）Ｘ／（Ｘ2−Ｘ1）＋
（Ｘ2Ｙ1*−Ｘ1Ｙ2*）／（Ｘ2−Ｘ1） そして、上記直線上に原点を持ち当該直線を一軸とする
直交座標系、例えば点Ｐ2*を原点とするＸａＹａ座標系
を設定し、ＸＹ座標系からＸａＹａ座標系への座標変換
データを求める。
（Ｘ2Ｙ1*−Ｘ1Ｙ2*）／（Ｘ2−Ｘ1） そして、上記直線上に原点を持ち当該直線を一軸とする
直交座標系、例えば点Ｐ2*を原点とするＸａＹａ座標系
を設定し、ＸＹ座標系からＸａＹａ座標系への座標変換
データを求める。
【００３７】ここで、また、例えば図６に示すように車
体１Ｂが傾いたときは、バケットと先端と地面との相対
位置関係が変化するので、掘削領域の設定が正しく行え
なくなる。そこで本実施形態では、車体１Ｂの傾斜角θ
を傾斜角検出器８ｄで検出し、フロント姿勢演算部９ｂ
でその傾斜角θの値を入力し、ＸＹ座標系を角度θ回転
させたＸｂＹｂ座標系でバケット先端の位置を計算す
る。これにより、車体１Ｂが傾いていても正しい領域設
定が行える。なお、車体が傾いたときには車体の傾きを
修正してから作業するとか、車体が傾斜しないような作
業現場で用いる場合には、必ずしも傾斜角検出器は必要
としない。
体１Ｂが傾いたときは、バケットと先端と地面との相対
位置関係が変化するので、掘削領域の設定が正しく行え
なくなる。そこで本実施形態では、車体１Ｂの傾斜角θ
を傾斜角検出器８ｄで検出し、フロント姿勢演算部９ｂ
でその傾斜角θの値を入力し、ＸＹ座標系を角度θ回転
させたＸｂＹｂ座標系でバケット先端の位置を計算す
る。これにより、車体１Ｂが傾いていても正しい領域設
定が行える。なお、車体が傾いたときには車体の傾きを
修正してから作業するとか、車体が傾斜しないような作
業現場で用いる場合には、必ずしも傾斜角検出器は必要
としない。
【００３８】以上は１本の直線で掘削領域の境界を設定
した例であるが、複数本の直線を組み合わせることによ
り垂直面内で任意の形状の掘削領域を設定できる。図７
はその一例を示すもので、３本の直線Ａ1，Ａ2，Ａ3を
用いて掘削領域を設定している。この場合も、各直線Ａ
1，Ａ2，Ａ3について上記と同様の操作及び演算を行う
ことにより掘削領域の境界を設定できる。
した例であるが、複数本の直線を組み合わせることによ
り垂直面内で任意の形状の掘削領域を設定できる。図７
はその一例を示すもので、３本の直線Ａ1，Ａ2，Ａ3を
用いて掘削領域を設定している。この場合も、各直線Ａ
1，Ａ2，Ａ3について上記と同様の操作及び演算を行う
ことにより掘削領域の境界を設定できる。
【００３９】上記したように、フロント姿勢演算部９ｂ
では、制御ユニット９の記憶装置に記憶したフロント装
置１Ａ及び車体１Ｂの各部寸法と、角度検出器８ａ，８
ｂ，８ｃで検出した回動角α，β，γの値を用いてフロ
ント装置１Ａの所定部位の位置をＸＹ座標系の値として
演算する。
では、制御ユニット９の記憶装置に記憶したフロント装
置１Ａ及び車体１Ｂの各部寸法と、角度検出器８ａ，８
ｂ，８ｃで検出した回動角α，β，γの値を用いてフロ
ント装置１Ａの所定部位の位置をＸＹ座標系の値として
演算する。
【００４０】目標シリンダ速度演算部９ｃでは圧力検出
器６０ａ，６０ｂ，６１ａ，６１ｂで検出したパイロッ
ト圧の値を入力し、流量制御弁５ａ，５ｂの吐出流量を
求め、更にこの吐出流量からブームシリンダ３ａ及びア
ームシリンダ３ｂの目標速度を計算する。制御ユニット
９の記憶装置には図８に示すようなパイロット圧力ＰB
U，ＰBD，ＰAC，ＰADと流量制御弁５ａ，５ｂの吐出流
量ＶB，ＶAとの関係が記憶されており、目標シリンダ速
度演算部９ｃはこの関係を用いて流量制御弁５ａ，５ｂ
の吐出流量を求める。なお、制御ユニット９の記憶装置
に事前に計算したパイロット圧と目標シリンダ速度との
関係を記憶しておき、パイロット圧から直接目標シリン
ダ速度を求めてもよい。
器６０ａ，６０ｂ，６１ａ，６１ｂで検出したパイロッ
ト圧の値を入力し、流量制御弁５ａ，５ｂの吐出流量を
求め、更にこの吐出流量からブームシリンダ３ａ及びア
ームシリンダ３ｂの目標速度を計算する。制御ユニット
９の記憶装置には図８に示すようなパイロット圧力ＰB
U，ＰBD，ＰAC，ＰADと流量制御弁５ａ，５ｂの吐出流
量ＶB，ＶAとの関係が記憶されており、目標シリンダ速
度演算部９ｃはこの関係を用いて流量制御弁５ａ，５ｂ
の吐出流量を求める。なお、制御ユニット９の記憶装置
に事前に計算したパイロット圧と目標シリンダ速度との
関係を記憶しておき、パイロット圧から直接目標シリン
ダ速度を求めてもよい。
【００４１】目標先端速度ベクトル演算部９ｄでは、フ
ロント姿勢演算部９ｂで求めたバケット１ｃの先端位置
及び目標シリンダ速度演算部９ｃで求めた目標シリンダ
速度と、制御ユニット９の記憶装置に記憶してある先の
Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3等の各部寸法とからバケット１ｃの先端
の目標速度ベクトルＶCを求める。このとき、目標速度
ベクトルＶCは、まず図５に示すＸＹ座標系の値として
求め、次にこの値を用いて目標軌跡設定演算部９ａで先
に求めたＸＹ座標系からＸａＹａ座標系への変換データ
を用いてＸａＹａ座標系に変換することにより、ＸａＹ
ａ座標系の値として求める。ここで、ＸａＹａ座標系で
の目標速度ベクトルＶCのＸａ座標値ＶCｘは目標速度ベ
クトルＶCの目標軌跡に平行な方向のベクトル成分とな
り、Ｙａ座標値ＶCｙは目標速度ベクトルＶCの目標軌跡
に垂直な方向のベクトル成分となる。
ロント姿勢演算部９ｂで求めたバケット１ｃの先端位置
及び目標シリンダ速度演算部９ｃで求めた目標シリンダ
速度と、制御ユニット９の記憶装置に記憶してある先の
Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3等の各部寸法とからバケット１ｃの先端
の目標速度ベクトルＶCを求める。このとき、目標速度
ベクトルＶCは、まず図５に示すＸＹ座標系の値として
求め、次にこの値を用いて目標軌跡設定演算部９ａで先
に求めたＸＹ座標系からＸａＹａ座標系への変換データ
を用いてＸａＹａ座標系に変換することにより、ＸａＹ
ａ座標系の値として求める。ここで、ＸａＹａ座標系で
の目標速度ベクトルＶCのＸａ座標値ＶCｘは目標速度ベ
クトルＶCの目標軌跡に平行な方向のベクトル成分とな
り、Ｙａ座標値ＶCｙは目標速度ベクトルＶCの目標軌跡
に垂直な方向のベクトル成分となる。
【００４２】ベクトル方向補正部９ｅでは、バケット１
ｃの先端が目標軌跡近傍にあるとき、バケット１ｃ先端
を目標軌跡上に収束させるように目標速度ベクトルＶC
を補正する。このとき、目標速度ベクトルＶCの目標軌
跡に垂直な方向のベクトル成分ＶCｙ及び目標軌跡に平
行な方向のベクトル成分ＶCｘをともに修正することに
なる。
ｃの先端が目標軌跡近傍にあるとき、バケット１ｃ先端
を目標軌跡上に収束させるように目標速度ベクトルＶC
を補正する。このとき、目標速度ベクトルＶCの目標軌
跡に垂直な方向のベクトル成分ＶCｙ及び目標軌跡に平
行な方向のベクトル成分ＶCｘをともに修正することに
なる。
【００４３】ベクトル方向補正部９ｅでの制御内容を表
すブロック図を図９に示す。図９において、まず、目標
先端速度ベクトル演算部９ｄで算出された目標速度ベク
トルＶCと、目標軌跡設定演算部９ａで設定された目標
軌跡と、あらかじめ制御ユニット９内に設定され記憶さ
れていた第２の距離、例えばｌ1とに基づき、補正用ブ
ーム上げ・下げベクトル演算部９ｅ1で、目標速度ベク
トルＶCを補正するための、ブーム上げベクトルＶDが演
算される。この演算手順を表すフローチャートを図１０
に、演算内容を表す説明図を図１１に示す。図１０にお
いて、まず、手順１００で、目標軌跡上におけるバケッ
ト１ｃの先端Ｐ3から第１の距離、例えば最短距離にあ
る点Ｐ4を求める（図１１参照）。つぎに、手順１０１
で、目標軌跡上において点Ｐ4から距離ｌ1だけ掘削進行
方向前方に進んだ点Ｐ5を求める。その後、手順１０２
で、ブーム上げベクトルＶDの大きさを（方向はブーム
上げ方向に一意的に決定される）、ＶC＋ＶD＝ｍＰ3Ｐ5
（ｍは定数）となるように、すなわちＶC＋ＶDの方向が
ベクトルＰ3Ｐ5の方向になるように、決定する。なおこ
のとき、図より明らかなように、ベクトル成分ＶCｙ及
びＶCｘがともに修正されることになる。
すブロック図を図９に示す。図９において、まず、目標
先端速度ベクトル演算部９ｄで算出された目標速度ベク
トルＶCと、目標軌跡設定演算部９ａで設定された目標
軌跡と、あらかじめ制御ユニット９内に設定され記憶さ
れていた第２の距離、例えばｌ1とに基づき、補正用ブ
ーム上げ・下げベクトル演算部９ｅ1で、目標速度ベク
トルＶCを補正するための、ブーム上げベクトルＶDが演
算される。この演算手順を表すフローチャートを図１０
に、演算内容を表す説明図を図１１に示す。図１０にお
いて、まず、手順１００で、目標軌跡上におけるバケッ
ト１ｃの先端Ｐ3から第１の距離、例えば最短距離にあ
る点Ｐ4を求める（図１１参照）。つぎに、手順１０１
で、目標軌跡上において点Ｐ4から距離ｌ1だけ掘削進行
方向前方に進んだ点Ｐ5を求める。その後、手順１０２
で、ブーム上げベクトルＶDの大きさを（方向はブーム
上げ方向に一意的に決定される）、ＶC＋ＶD＝ｍＰ3Ｐ5
（ｍは定数）となるように、すなわちＶC＋ＶDの方向が
ベクトルＰ3Ｐ5の方向になるように、決定する。なおこ
のとき、図より明らかなように、ベクトル成分ＶCｙ及
びＶCｘがともに修正されることになる。
【００４４】以上のようにして、補正用のブーム上げベ
クトルＶDが求められる。
クトルＶDが求められる。
【００４５】一方、最短距離検出部９ｅ2において、目
標軌跡設定演算部９ａで設定された目標軌跡と、フロン
ト姿勢演算部９ｂで求めたバケット１ｃの先端位置とに
より、バケット先端から目標軌跡までの最短距離Δｈが
求められる。そしてこの最短距離Δｈに基づき、制御ゲ
イン設定部９ｅ3で、制御ゲインＫが設定される。図示
されるように、この制御ゲインの値は、Δｈの値がある
所定値Δｈoより大きいときは０であり、Δｈの値があ
る所定値Δｈiより小さいときは１であり、Δｈi≦Δｈ
≦ΔｈoのときにはΔｈが小さくなるにつれて連続的に
０から１まで大きくなるようになっている。
標軌跡設定演算部９ａで設定された目標軌跡と、フロン
ト姿勢演算部９ｂで求めたバケット１ｃの先端位置とに
より、バケット先端から目標軌跡までの最短距離Δｈが
求められる。そしてこの最短距離Δｈに基づき、制御ゲ
イン設定部９ｅ3で、制御ゲインＫが設定される。図示
されるように、この制御ゲインの値は、Δｈの値がある
所定値Δｈoより大きいときは０であり、Δｈの値があ
る所定値Δｈiより小さいときは１であり、Δｈi≦Δｈ
≦ΔｈoのときにはΔｈが小さくなるにつれて連続的に
０から１まで大きくなるようになっている。
【００４６】このようにして求められた制御ゲインＫ
は、乗算部９ｅ4で、前述した方法で補正用ブーム上げ
・下げベクトル演算部９ｅ1で求められたブーム上げベ
クトルＶDに乗じられる。
は、乗算部９ｅ4で、前述した方法で補正用ブーム上げ
・下げベクトル演算部９ｅ1で求められたブーム上げベ
クトルＶDに乗じられる。
【００４７】そして、目標先端速度ベクトル演算部９ｄ
からのブーム上げベクトル演算部９ｅ1からの目標速度
ベクトルＶCと、乗算部９ｅ4からのＫＶDとが加えら
れ、ＶC＋ＫＶDとなって出力される。このときこの制御
ゲインＫの値は、制御ゲイン設定部９ｅ3で前述のよう
に設定されていることから、出力値は、Δｈ＞Δｈoの
ときはＶC、Δｈ＜ΔｈiのときはＶC＋ＶD、Δｈi≦Δ
ｈ≦ΔｈoのときはＶC〜ＶC＋ＶDの間の値をとる。すな
わち、バケット１ｃ先端から目標軌跡までの最短距離Δ
ｈがΔｈoより大きい場合が補正は全く行われない非補
正領域であり、最短距離ΔｈがΔｈi〜Δｈoの間は距離
が小さくなるほど補正が行われる度合いが大きくなる過
渡的領域、最短距離ΔｈがΔｈi以下になると補正が完
全に行われる補正領域となる。
からのブーム上げベクトル演算部９ｅ1からの目標速度
ベクトルＶCと、乗算部９ｅ4からのＫＶDとが加えら
れ、ＶC＋ＫＶDとなって出力される。このときこの制御
ゲインＫの値は、制御ゲイン設定部９ｅ3で前述のよう
に設定されていることから、出力値は、Δｈ＞Δｈoの
ときはＶC、Δｈ＜ΔｈiのときはＶC＋ＶD、Δｈi≦Δ
ｈ≦ΔｈoのときはＶC〜ＶC＋ＶDの間の値をとる。すな
わち、バケット１ｃ先端から目標軌跡までの最短距離Δ
ｈがΔｈoより大きい場合が補正は全く行われない非補
正領域であり、最短距離ΔｈがΔｈi〜Δｈoの間は距離
が小さくなるほど補正が行われる度合いが大きくなる過
渡的領域、最短距離ΔｈがΔｈi以下になると補正が完
全に行われる補正領域となる。
【００４８】以上のように目標速度ベクトルＶCに補正
用のブーム上げベクトルＶDを加えることにより、目標
速度ベクトルＶCは目標速度ベクトルＶC＋ＫＶDに補正
される。
用のブーム上げベクトルＶDを加えることにより、目標
速度ベクトルＶCは目標速度ベクトルＶC＋ＫＶDに補正
される。
【００４９】上記のような補正が行われ、目標速度ベク
トルＶC＋ＶDに制御されるとき（Δｈ≦Δｈi）のバケ
ット１ｃ先端の軌跡の一例を図１２に示す。この図１２
に示されるように、目標速度ベクトルＶCが斜め下方に
一定であるとすると、バケット１ｃの先端位置直下の目
標軌跡上の点からｌ1進んだ点を目指すような目標速度
ベクトルＶC＋ＶDに常に補正されていく。すなわち例え
ば、最初のバケット１ｃの先端位置が点Ｐ3aとすると、
目標軌跡上直下の点が点Ｐ4a、進行方向にｌ1進んだ点
が点Ｐ5aとなって、目標速度ベクトルは、この点Ｐ5aに
向かう目標速度ベクトルＶC＋ＶDになり、その後バケッ
ト１ｃの先端位置が点Ｐ3bに来たときは点Ｐ5bに向かう
目標速度ベクトルＶC＋ＶDになり、さらにバケット１ｃ
先端が点Ｐ3cに来たときには点Ｐ5cへ、点Ｐ3dに来たと
きには点Ｐ5dへ向かうような目標速度ベクトルＶC＋ＶD
となり、軌跡は、最終的には図１２に示されるように、
目標軌跡に近づくにつれ目標軌跡と平行になりなめらか
に目標軌跡に収束するような曲線形状となる。
トルＶC＋ＶDに制御されるとき（Δｈ≦Δｈi）のバケ
ット１ｃ先端の軌跡の一例を図１２に示す。この図１２
に示されるように、目標速度ベクトルＶCが斜め下方に
一定であるとすると、バケット１ｃの先端位置直下の目
標軌跡上の点からｌ1進んだ点を目指すような目標速度
ベクトルＶC＋ＶDに常に補正されていく。すなわち例え
ば、最初のバケット１ｃの先端位置が点Ｐ3aとすると、
目標軌跡上直下の点が点Ｐ4a、進行方向にｌ1進んだ点
が点Ｐ5aとなって、目標速度ベクトルは、この点Ｐ5aに
向かう目標速度ベクトルＶC＋ＶDになり、その後バケッ
ト１ｃの先端位置が点Ｐ3bに来たときは点Ｐ5bに向かう
目標速度ベクトルＶC＋ＶDになり、さらにバケット１ｃ
先端が点Ｐ3cに来たときには点Ｐ5cへ、点Ｐ3dに来たと
きには点Ｐ5dへ向かうような目標速度ベクトルＶC＋ＶD
となり、軌跡は、最終的には図１２に示されるように、
目標軌跡に近づくにつれ目標軌跡と平行になりなめらか
に目標軌跡に収束するような曲線形状となる。
【００５０】補正後目標シリンダ速度演算部９ｆでは、
ベクトル方向補正部９ｅで求めた補正後の目標速度ベク
トルＶC＋ＫＶDからブームシリンダ３ａ及びアームシリ
ンダ３ｂの目標シリンダ速度を演算する。これは目標先
端速度ベクトル演算部９ｄでの演算の逆演算である。
ベクトル方向補正部９ｅで求めた補正後の目標速度ベク
トルＶC＋ＫＶDからブームシリンダ３ａ及びアームシリ
ンダ３ｂの目標シリンダ速度を演算する。これは目標先
端速度ベクトル演算部９ｄでの演算の逆演算である。
【００５１】目標パイロット圧演算部９ｇでは、補正後
目標シリンダ速度演算部９ｆからの目標シリンダ速度か
らパイロットライン４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂの
目標パイロット圧を演算する。これは目標シリンダ速度
演算部９ｃでの演算の逆演算である。
目標シリンダ速度演算部９ｆからの目標シリンダ速度か
らパイロットライン４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂの
目標パイロット圧を演算する。これは目標シリンダ速度
演算部９ｃでの演算の逆演算である。
【００５２】バルブ指令演算部９ｈでは、目標パイロッ
ト圧演算部９ｇで計算した目標パイロット圧からそのパ
イロット圧を得るための比例電磁弁１０ａ，１０ｂ，１
１ａ，１１ｂの指令値を演算する。この指令値は増幅器
で増幅され、電気信号として比例電磁弁に出力される。
ここで、図１０のフローチャートの手順１０２に示した
ように、目標速度ベクトルＶCの補正は、常にブーム上
げ方向のベクトルＶDで行われ、ブーム上げ側のパイロ
ットライン４４ａに係わる比例電磁弁１０ａに電気信号
が出力される。その他の比例電磁弁１０ｂ，１１ａ，１
１ｂには関連するパイロットラインのパイロット圧に応
じた電気信号が出力され、当該パイロット圧をそのまま
出力できるようにする。
ト圧演算部９ｇで計算した目標パイロット圧からそのパ
イロット圧を得るための比例電磁弁１０ａ，１０ｂ，１
１ａ，１１ｂの指令値を演算する。この指令値は増幅器
で増幅され、電気信号として比例電磁弁に出力される。
ここで、図１０のフローチャートの手順１０２に示した
ように、目標速度ベクトルＶCの補正は、常にブーム上
げ方向のベクトルＶDで行われ、ブーム上げ側のパイロ
ットライン４４ａに係わる比例電磁弁１０ａに電気信号
が出力される。その他の比例電磁弁１０ｂ，１１ａ，１
１ｂには関連するパイロットラインのパイロット圧に応
じた電気信号が出力され、当該パイロット圧をそのまま
出力できるようにする。
【００５３】以上の構成において、操作レバー装置４ａ
〜４ｆは複数の被駆動部材であるブーム１ａ、アーム１
ｂ、バケット１ｃ、上部旋回体１ｄ及び下部走行体１ｅ
の動作を指示する油圧パイロット方式の操作手段を構成
し、設定器７と目標軌跡設定演算部９ａはフロント装置
１ａの動作目標とする目標軌跡を設定する軌跡設定手段
を構成し、角度検出器８ａ〜８ｃ及び傾斜角検出器８ｄ
はフロント装置１Ａの位置と姿勢に関する状態量を検出
する第１の検出手段を構成し、フロント姿勢演算部９ｂ
は第１の検出手段からの信号に基づきフロント装置１Ａ
の位置と姿勢を演算する第１の演算手段を構成する。
〜４ｆは複数の被駆動部材であるブーム１ａ、アーム１
ｂ、バケット１ｃ、上部旋回体１ｄ及び下部走行体１ｅ
の動作を指示する油圧パイロット方式の操作手段を構成
し、設定器７と目標軌跡設定演算部９ａはフロント装置
１ａの動作目標とする目標軌跡を設定する軌跡設定手段
を構成し、角度検出器８ａ〜８ｃ及び傾斜角検出器８ｄ
はフロント装置１Ａの位置と姿勢に関する状態量を検出
する第１の検出手段を構成し、フロント姿勢演算部９ｂ
は第１の検出手段からの信号に基づきフロント装置１Ａ
の位置と姿勢を演算する第１の演算手段を構成する。
【００５４】また、点Ｐ4，Ｐ4a…は、目標軌跡上でフ
ロント装置１Ａから第１の距離にある第１の点を構成
し、点Ｐ5，Ｐ5a，Ｐ5b，Ｐ5c，Ｐ5d…は、前記第１の
点から目標軌跡上でｌ1だけ進行方向前方に進んだ第２
の点を構成し、目標シリンダ速度演算部９ｃ、目標先端
速度ベクトル演算部９ｄ、ベクトル方向補正部９ｅ、補
正後目標シリンダ速度演算部９ｆ、目標パイロット圧演
算部９ｇ、バルブ指令演算部９ｈ及び比例電磁弁１０ａ
〜１１ｂは、複数の操作手段４ａ〜４ｆのうち特定のフ
ロント部材１ａ，１ｂに係わる操作手段４ａ，４ｂの操
作信号と上記第１演算手段９ｂの演算値に基づき、フロ
ント装置１Ａが目標軌跡近傍にあるとき、点Ｐ5，Ｐ5
a，Ｐ5b，Ｐ5c，Ｐ5d…に向かってフロント装置１Ａが
動くように、フロント装置１Ａに係わる操作手段４ａ，
４ｂの操作信号を補正することにより、フロント装置１
Ａを目標軌跡上に収束させるように操作信号を補正する
信号補正手段を構成する。
ロント装置１Ａから第１の距離にある第１の点を構成
し、点Ｐ5，Ｐ5a，Ｐ5b，Ｐ5c，Ｐ5d…は、前記第１の
点から目標軌跡上でｌ1だけ進行方向前方に進んだ第２
の点を構成し、目標シリンダ速度演算部９ｃ、目標先端
速度ベクトル演算部９ｄ、ベクトル方向補正部９ｅ、補
正後目標シリンダ速度演算部９ｆ、目標パイロット圧演
算部９ｇ、バルブ指令演算部９ｈ及び比例電磁弁１０ａ
〜１１ｂは、複数の操作手段４ａ〜４ｆのうち特定のフ
ロント部材１ａ，１ｂに係わる操作手段４ａ，４ｂの操
作信号と上記第１演算手段９ｂの演算値に基づき、フロ
ント装置１Ａが目標軌跡近傍にあるとき、点Ｐ5，Ｐ5
a，Ｐ5b，Ｐ5c，Ｐ5d…に向かってフロント装置１Ａが
動くように、フロント装置１Ａに係わる操作手段４ａ，
４ｂの操作信号を補正することにより、フロント装置１
Ａを目標軌跡上に収束させるように操作信号を補正する
信号補正手段を構成する。
【００５５】また、目標シリンダ速度演算部９ｃ及び目
標先端速度ベクトル演算部９ｄは特定のフロント部材１
ａ，１ｂに係わる操作手段４ａ，４ｂからの操作信号に
基づきフロント装置１Ａの目標速度ベクトルを演算する
第２の演算手段を構成し、ベクトル方向補正部９ｅは上
記第１及び第２演算手段の演算値を入力し、フロント装
置１Ａが目標軌跡近傍にあるとき、目標速度ベクトルＶ
Cの目標軌跡に沿った方向のベクトル成分ＶCｘ及び、目
標速度ベクトルＶCの目標軌跡に接近する方向のベクト
ル成分ＶCｙをともに修正することにより、目標速度ベ
クトルＶCの方向が第２の点Ｐ5に向くように補正する第
３の演算手段を構成し、補正後目標シリンダ速度演算部
９ｆ、目標パイロット圧演算部９ｇ、バルブ指令演算部
９ｈ及び比例電磁弁１０ａ〜１１ｂは、補正された目標
速度ベクトルＶC＋ＫＶDに応じてフロント装置１Ａが動
くように対応する油圧制御弁５ａ，５ｂを駆動するバル
ブ制御手段を構成する。
標先端速度ベクトル演算部９ｄは特定のフロント部材１
ａ，１ｂに係わる操作手段４ａ，４ｂからの操作信号に
基づきフロント装置１Ａの目標速度ベクトルを演算する
第２の演算手段を構成し、ベクトル方向補正部９ｅは上
記第１及び第２演算手段の演算値を入力し、フロント装
置１Ａが目標軌跡近傍にあるとき、目標速度ベクトルＶ
Cの目標軌跡に沿った方向のベクトル成分ＶCｘ及び、目
標速度ベクトルＶCの目標軌跡に接近する方向のベクト
ル成分ＶCｙをともに修正することにより、目標速度ベ
クトルＶCの方向が第２の点Ｐ5に向くように補正する第
３の演算手段を構成し、補正後目標シリンダ速度演算部
９ｆ、目標パイロット圧演算部９ｇ、バルブ指令演算部
９ｈ及び比例電磁弁１０ａ〜１１ｂは、補正された目標
速度ベクトルＶC＋ＫＶDに応じてフロント装置１Ａが動
くように対応する油圧制御弁５ａ，５ｂを駆動するバル
ブ制御手段を構成する。
【００５６】また、操作レバー装置４ａ〜４ｆ及びパイ
ロットライン４４ａ〜４９ｂは油圧制御弁５ａ〜５ｆを
駆動する操作システムを構成し、圧力検出器６０ａ〜６
１ｂはフロント装置の操作手段の操作量を検出する第２
の検出手段を構成し、上記第２の演算手段を構成する目
標シリンダ速度演算部９ｃ及び目標先端速度ベクトル演
算部９ｄは、第２の検出手段からの信号に基づきフロン
ト装置１Ａの目標速度ベクトルを演算する手段であり、
上記バルブ制御手段を構成する要素のうち補正後目標シ
リンダ速度演算部９ｆ、目標パイロット圧演算部９ｇは
上記補正した目標速度ベクトルに基づいて対応する油圧
制御弁５ａ，５ｂを駆動するための目標パイロット圧を
計算する第４の演算手段を構成し、バルブ指令演算部９
ｈ及び比例電磁弁１０ａ〜１１ｂはその目標パイロット
圧が得られるよう上記操作システムを制御するパイロッ
ト制御手段を構成する。
ロットライン４４ａ〜４９ｂは油圧制御弁５ａ〜５ｆを
駆動する操作システムを構成し、圧力検出器６０ａ〜６
１ｂはフロント装置の操作手段の操作量を検出する第２
の検出手段を構成し、上記第２の演算手段を構成する目
標シリンダ速度演算部９ｃ及び目標先端速度ベクトル演
算部９ｄは、第２の検出手段からの信号に基づきフロン
ト装置１Ａの目標速度ベクトルを演算する手段であり、
上記バルブ制御手段を構成する要素のうち補正後目標シ
リンダ速度演算部９ｆ、目標パイロット圧演算部９ｇは
上記補正した目標速度ベクトルに基づいて対応する油圧
制御弁５ａ，５ｂを駆動するための目標パイロット圧を
計算する第４の演算手段を構成し、バルブ指令演算部９
ｈ及び比例電磁弁１０ａ〜１１ｂはその目標パイロット
圧が得られるよう上記操作システムを制御するパイロッ
ト制御手段を構成する。
【００５７】また、パイロットライン４４ａはフロント
装置１Ａが設定領域から遠ざかる方向に動くよう対応す
る油圧制御弁５ａにパイロット圧を導く第１のパイロッ
トラインを構成し、補正後目標シリンダ速度演算部９ｆ
及び目標パイロット圧演算部９ｇは補正した目標速度ベ
クトルに基づいて第１のパイロットラインにおける目標
パイロット圧を計算する手段を構成し、バルブ指令演算
部９ｈはその目標パイロット圧に対応する第１の電気信
号を出力する手段を構成し、比例電磁弁１０ａは第１の
電気信号を油圧に変換し目標パイロット圧に相当する制
御圧を出力する電気油圧変換手段を構成し、シャトル弁
１２は第１のパイロットライン内のパイロット圧と電気
油圧変換手段から出力された制御圧の高圧側を選択し対
応する油圧制御弁５ａに導く高圧選択手段を構成する。
装置１Ａが設定領域から遠ざかる方向に動くよう対応す
る油圧制御弁５ａにパイロット圧を導く第１のパイロッ
トラインを構成し、補正後目標シリンダ速度演算部９ｆ
及び目標パイロット圧演算部９ｇは補正した目標速度ベ
クトルに基づいて第１のパイロットラインにおける目標
パイロット圧を計算する手段を構成し、バルブ指令演算
部９ｈはその目標パイロット圧に対応する第１の電気信
号を出力する手段を構成し、比例電磁弁１０ａは第１の
電気信号を油圧に変換し目標パイロット圧に相当する制
御圧を出力する電気油圧変換手段を構成し、シャトル弁
１２は第１のパイロットライン内のパイロット圧と電気
油圧変換手段から出力された制御圧の高圧側を選択し対
応する油圧制御弁５ａに導く高圧選択手段を構成する。
【００５８】更に、パイロットライン４４ｂ，４５ａ，
４５ｂはフロント装置１Ａが設定領域に接近する方向に
動くよう対応する油圧制御弁５ａ，５ｂにパイロット圧
を導く第２のパイロットラインを構成し、補正後目標シ
リンダ速度演算部９ｆ及び目標パイロット圧演算部９ｇ
は補正した目標速度ベクトルに基づいて第２のパイロッ
トラインにおける目標パイロット圧を計算する手段を構
成し、バルブ指令演算部９ｈはその目標パイロット圧に
対応する第２の電気信号を出力する手段を構成し、比例
電磁弁１０ｂ，１１ａ，１１ｂは第２のパイロットライ
ンに設置され、第２の電気信号により作動して第２のパ
イロットライン内のパイロット圧力を目標パイロット圧
まで減圧する減圧手段を構成する。
４５ｂはフロント装置１Ａが設定領域に接近する方向に
動くよう対応する油圧制御弁５ａ，５ｂにパイロット圧
を導く第２のパイロットラインを構成し、補正後目標シ
リンダ速度演算部９ｆ及び目標パイロット圧演算部９ｇ
は補正した目標速度ベクトルに基づいて第２のパイロッ
トラインにおける目標パイロット圧を計算する手段を構
成し、バルブ指令演算部９ｈはその目標パイロット圧に
対応する第２の電気信号を出力する手段を構成し、比例
電磁弁１０ｂ，１１ａ，１１ｂは第２のパイロットライ
ンに設置され、第２の電気信号により作動して第２のパ
イロットライン内のパイロット圧力を目標パイロット圧
まで減圧する減圧手段を構成する。
【００５９】次に、以上のように構成した本実施形態の
動作を説明する。作業の一例として、手前方向に掘削し
ようとして、（１）ブーム上げ・アームクラウドの複合
操作でバケット先端を水平方向に引き操作する（いわゆ
る水平引き）場合、（２）ブーム下げ・アームクラウド
の複合操作でバケット先端を車体側で水平方向に引き操
作する（いわゆる水平引き込み）場合、（３）ブーム上
げ・アームダンプの複合操作でバケット先端を車体側か
ら水平方向に押し操作する（いわゆる水平押し）場合、
（４）ブーム下げ・アームダンプの複合操作でバケット
先端を反車体側で水平方向に押し操作する（いわゆる水
平押し出し）場合、について説明する。 （１）水平引き（ブーム上げ・アームクラウド操作） オペレータがフロント装置１Ａ前方から手前方向に水平
引きを行おうとして、ブーム上げとアームクラウドとの
複合操作を行い、目標軌跡より上方からバケット１ｃの
先端を目標軌跡に近づけていく場合、通常は、目標軌跡
より下方へはみ出すような目標ベクトルを与えることと
なる。そして、バケット先端と目標軌跡との最短距離Δ
ｈがΔｈoより小さくなると、ベクトル方向補正部９ｅ
において、バケット先端の目標速度ベクトルＶCに対
し、バケット１ｃの先端位置直下の目標軌跡上の点Ｐ4
等からｌ1進んだ点Ｐ5等を目指すための補正用ブーム上
げベクトルＶDが生成され、制御ゲインを乗じたＫＶDが
ＶCに加えられ補正が開始される。バケット先端と目標
軌跡との最短距離ΔｈがΔｈiに近づくにつれＫの値は
大きくなり、Δｈ＝ΔｈiとなるとＫ＝１となって、こ
れ以降、目標速度ベクトルＶCは常にＶC＋ＶDとなるよ
うに補正される。そして、補正後目標シリンダ速度演算
部９ｆにおいて、補正後の目標ベクトルＶC＋ＶDに対応
するブームシリンダ３ａの伸長方向及びアームシリンダ
３ｂの伸長方向のシリンダ速度を演算し、目標パイロッ
ト圧演算部９ｇで、ブーム上げ側のパイロットライン４
４ａ及びアームクラウド側のパイロットライン４５ａの
目標パイロット圧を計算し、バルブ指令演算部９ｈでは
比例電磁弁１０ａ及び１１ａに電気信号を出力する。こ
れにより、比例電磁弁１０ａは目標パイロット圧演算部
９ｇで演算した目標パイロット圧に相当する制御圧を出
力し、この制御圧がシャトル弁１２で選択され、ブーム
用流量制御弁５ａのブーム上げ側油圧駆動部５０ａに導
かれる。また比例電磁弁１１ａも目標パイロット圧演算
部９ｇで演算した目標パイロット圧に相当する制御圧を
出力し、アーム用流量制御弁５ｂのアームクラウド側油
圧駆動部５１ａに導かれる。このとき、比例電磁弁１０
ａの動作においては、目標速度ベクトルＶCを補正する
ブーム上げベクトルＶD分が加算されているので、結果
として、図１２に示すように、目標軌跡に沿ってバケッ
ト１ｃの先端を動かすことができる。したがって、オペ
レータの操作次第でバケット先端１ｃが目標軌跡までど
のような軌道をとるかわからない従来構造と異なり、人
間のフィーリングに合致した良好な軌道を経て、バケッ
ト１ｃ先端を目標軌跡に比較的早くかつ安定的に収束さ
せることができる。
動作を説明する。作業の一例として、手前方向に掘削し
ようとして、（１）ブーム上げ・アームクラウドの複合
操作でバケット先端を水平方向に引き操作する（いわゆ
る水平引き）場合、（２）ブーム下げ・アームクラウド
の複合操作でバケット先端を車体側で水平方向に引き操
作する（いわゆる水平引き込み）場合、（３）ブーム上
げ・アームダンプの複合操作でバケット先端を車体側か
ら水平方向に押し操作する（いわゆる水平押し）場合、
（４）ブーム下げ・アームダンプの複合操作でバケット
先端を反車体側で水平方向に押し操作する（いわゆる水
平押し出し）場合、について説明する。 （１）水平引き（ブーム上げ・アームクラウド操作） オペレータがフロント装置１Ａ前方から手前方向に水平
引きを行おうとして、ブーム上げとアームクラウドとの
複合操作を行い、目標軌跡より上方からバケット１ｃの
先端を目標軌跡に近づけていく場合、通常は、目標軌跡
より下方へはみ出すような目標ベクトルを与えることと
なる。そして、バケット先端と目標軌跡との最短距離Δ
ｈがΔｈoより小さくなると、ベクトル方向補正部９ｅ
において、バケット先端の目標速度ベクトルＶCに対
し、バケット１ｃの先端位置直下の目標軌跡上の点Ｐ4
等からｌ1進んだ点Ｐ5等を目指すための補正用ブーム上
げベクトルＶDが生成され、制御ゲインを乗じたＫＶDが
ＶCに加えられ補正が開始される。バケット先端と目標
軌跡との最短距離ΔｈがΔｈiに近づくにつれＫの値は
大きくなり、Δｈ＝ΔｈiとなるとＫ＝１となって、こ
れ以降、目標速度ベクトルＶCは常にＶC＋ＶDとなるよ
うに補正される。そして、補正後目標シリンダ速度演算
部９ｆにおいて、補正後の目標ベクトルＶC＋ＶDに対応
するブームシリンダ３ａの伸長方向及びアームシリンダ
３ｂの伸長方向のシリンダ速度を演算し、目標パイロッ
ト圧演算部９ｇで、ブーム上げ側のパイロットライン４
４ａ及びアームクラウド側のパイロットライン４５ａの
目標パイロット圧を計算し、バルブ指令演算部９ｈでは
比例電磁弁１０ａ及び１１ａに電気信号を出力する。こ
れにより、比例電磁弁１０ａは目標パイロット圧演算部
９ｇで演算した目標パイロット圧に相当する制御圧を出
力し、この制御圧がシャトル弁１２で選択され、ブーム
用流量制御弁５ａのブーム上げ側油圧駆動部５０ａに導
かれる。また比例電磁弁１１ａも目標パイロット圧演算
部９ｇで演算した目標パイロット圧に相当する制御圧を
出力し、アーム用流量制御弁５ｂのアームクラウド側油
圧駆動部５１ａに導かれる。このとき、比例電磁弁１０
ａの動作においては、目標速度ベクトルＶCを補正する
ブーム上げベクトルＶD分が加算されているので、結果
として、図１２に示すように、目標軌跡に沿ってバケッ
ト１ｃの先端を動かすことができる。したがって、オペ
レータの操作次第でバケット先端１ｃが目標軌跡までど
のような軌道をとるかわからない従来構造と異なり、人
間のフィーリングに合致した良好な軌道を経て、バケッ
ト１ｃ先端を目標軌跡に比較的早くかつ安定的に収束さ
せることができる。
【００６０】以上のように目標軌跡に沿って掘削中、例
えばバケット１ｃの中に土砂が十分に入ったとか、途中
に障害物があったとか、掘削抵抗が大きくフロント装置
が停止してしまったため掘削抵抗を小さくするとか、ブ
ーム１ａを手動で上昇させたい場合がある、このような
場合には、ブーム用の操作レバー装置４ａをブーム上げ
方向に操作すると、ブーム上げ側のパイロットライン４
４ａにパイロット圧が立ち、そのパイロット圧が比例電
磁弁１０ａの制御圧より高くなるとそのパイロット圧が
シャトル弁１２で選択され、ブームを上昇することがで
きる。
えばバケット１ｃの中に土砂が十分に入ったとか、途中
に障害物があったとか、掘削抵抗が大きくフロント装置
が停止してしまったため掘削抵抗を小さくするとか、ブ
ーム１ａを手動で上昇させたい場合がある、このような
場合には、ブーム用の操作レバー装置４ａをブーム上げ
方向に操作すると、ブーム上げ側のパイロットライン４
４ａにパイロット圧が立ち、そのパイロット圧が比例電
磁弁１０ａの制御圧より高くなるとそのパイロット圧が
シャトル弁１２で選択され、ブームを上昇することがで
きる。
【００６１】（２）水平引き込み（ブーム下げ・アーム
クラウド操作） オペレータが水平引き込みを行おうとしてブーム下げ・
アームクラウドの複合操作を行い、目標軌跡より上方か
らバケット１ｃ先端を目標軌跡に近づけていく場合、通
常は、目標軌跡より上方へずれ目標軌跡から離れるよう
な目標ベクトルを与えることとなる。そこで、バケット
先端と目標軌跡との最短距離ΔｈがΔｈoより小さくな
っていれば、ベクトル方向補正部９ｅにより目標速度ベ
クトルをＶC＋ＫＶD（但しこの場合ＶDはブーム下げ方
向のベクトル）とする補正が行われ、ΔｈがΔｈi以下
になれば、目標速度ベクトルが常にＶC＋ＶDとなるよう
に補正される。そして、補正後目標シリンダ速度演算部
９ｆにおいて、補正後の目標ベクトルＶC＋ＶDに対応す
るブームシリンダ３ａの収縮方向及びアームシリンダ３
ｂのクラウド方向のシリンダ速度を演算し、目標パイロ
ット圧演算部９ｇで、ブーム下げ側のパイロットライン
４４ｂ及びアームクラウド側のパイロットライン４５ａ
の目標パイロット圧を計算し、バルブ指令演算部９ｈで
は比例電磁弁１０ｂ及び１１ａに電気信号を出力する。
これにより、比例電磁弁１０ｂ，１１ａは目標パイロッ
ト圧演算部９ｇで演算した目標パイロット圧に相当する
制御圧を出力し、ブーム用流量制御弁５ａのブーム下げ
側油圧駆動部５０ｂ、及びアーム用流量制御弁５ｂのア
ームクラウド側油圧駆動部５１ａに導かれる。このと
き、比例電磁弁１０ｂの動作においては、目標速度ベク
トルＶCを補正するブーム下げベクトルＶD分が加算され
ているので、結果として、目標軌跡より上方に離れるこ
となく、上記（１）同様目標軌跡に沿ってバケット１ｃ
の先端を動かすことができる。
クラウド操作） オペレータが水平引き込みを行おうとしてブーム下げ・
アームクラウドの複合操作を行い、目標軌跡より上方か
らバケット１ｃ先端を目標軌跡に近づけていく場合、通
常は、目標軌跡より上方へずれ目標軌跡から離れるよう
な目標ベクトルを与えることとなる。そこで、バケット
先端と目標軌跡との最短距離ΔｈがΔｈoより小さくな
っていれば、ベクトル方向補正部９ｅにより目標速度ベ
クトルをＶC＋ＫＶD（但しこの場合ＶDはブーム下げ方
向のベクトル）とする補正が行われ、ΔｈがΔｈi以下
になれば、目標速度ベクトルが常にＶC＋ＶDとなるよう
に補正される。そして、補正後目標シリンダ速度演算部
９ｆにおいて、補正後の目標ベクトルＶC＋ＶDに対応す
るブームシリンダ３ａの収縮方向及びアームシリンダ３
ｂのクラウド方向のシリンダ速度を演算し、目標パイロ
ット圧演算部９ｇで、ブーム下げ側のパイロットライン
４４ｂ及びアームクラウド側のパイロットライン４５ａ
の目標パイロット圧を計算し、バルブ指令演算部９ｈで
は比例電磁弁１０ｂ及び１１ａに電気信号を出力する。
これにより、比例電磁弁１０ｂ，１１ａは目標パイロッ
ト圧演算部９ｇで演算した目標パイロット圧に相当する
制御圧を出力し、ブーム用流量制御弁５ａのブーム下げ
側油圧駆動部５０ｂ、及びアーム用流量制御弁５ｂのア
ームクラウド側油圧駆動部５１ａに導かれる。このと
き、比例電磁弁１０ｂの動作においては、目標速度ベク
トルＶCを補正するブーム下げベクトルＶD分が加算され
ているので、結果として、目標軌跡より上方に離れるこ
となく、上記（１）同様目標軌跡に沿ってバケット１ｃ
の先端を動かすことができる。
【００６２】（３）水平押し（ブーム上げ・アームダン
プ操作） オペレータが車体側で水平押しを行おうとしてブーム上
げ・アームダンプの複合操作を行い、目標軌跡より上方
からバケット１ｃ先端を目標軌跡に近づけていく場合、
通常は、目標軌跡より下方へはみ出すような目標ベクト
ルを与えることとなる。そして、バケット先端と目標軌
跡との最短距離ΔｈがΔｈoより小さくなるとベクトル
方向補正部９ｅにおける目標速度ベクトルＶCの同様の
補正が行われ、ΔｈがΔｈi以下になると、目標速度ベ
クトルＶCは常にＶC＋ＶDとなるように補正される。そ
して、補正後目標シリンダ速度演算部９ｆにおいて、補
正後の目標ベクトルＶC＋ＶDに対応するブームシリンダ
３ａの伸長方向及びアームシリンダ３ｂのダンプ方向の
シリンダ速度を演算し、目標パイロット圧演算部９ｇ
で、ブーム上げげ側のパイロットライン４４ａ及びアー
ムダンプ側のパイロットライン４５ｂの目標パイロット
圧を計算し、バルブ指令演算部９ｈでは比例電磁弁１０
ａ及び１１ｂに電気信号を出力する。これにより、比例
電磁弁１０ａは目標パイロット圧演算部９ｇで演算した
目標パイロット圧に相当する制御圧を出力し、この制御
圧がシャトル弁１２で選択され、ブーム用流量制御弁５
ａのブーム上げ側油圧駆動部５０ａに導かれる。また比
例電磁弁１１ｂも目標パイロット圧演算部９ｇで演算し
た目標パイロット圧に相当する制御圧を出力し、アーム
用流量制御弁５ｂのアームダンプ側油圧駆動部５１ｂに
導かれる。このとき、比例電磁弁１０ａの動作において
は、目標速度ベクトルＶCを補正するブーム上げベクト
ルＶD分が加算されているので、結果として、上記
（１）同様目標軌跡より上方に離れることなく、目標軌
跡に沿ってバケット１ｃの先端を動かすことができる。
プ操作） オペレータが車体側で水平押しを行おうとしてブーム上
げ・アームダンプの複合操作を行い、目標軌跡より上方
からバケット１ｃ先端を目標軌跡に近づけていく場合、
通常は、目標軌跡より下方へはみ出すような目標ベクト
ルを与えることとなる。そして、バケット先端と目標軌
跡との最短距離ΔｈがΔｈoより小さくなるとベクトル
方向補正部９ｅにおける目標速度ベクトルＶCの同様の
補正が行われ、ΔｈがΔｈi以下になると、目標速度ベ
クトルＶCは常にＶC＋ＶDとなるように補正される。そ
して、補正後目標シリンダ速度演算部９ｆにおいて、補
正後の目標ベクトルＶC＋ＶDに対応するブームシリンダ
３ａの伸長方向及びアームシリンダ３ｂのダンプ方向の
シリンダ速度を演算し、目標パイロット圧演算部９ｇ
で、ブーム上げげ側のパイロットライン４４ａ及びアー
ムダンプ側のパイロットライン４５ｂの目標パイロット
圧を計算し、バルブ指令演算部９ｈでは比例電磁弁１０
ａ及び１１ｂに電気信号を出力する。これにより、比例
電磁弁１０ａは目標パイロット圧演算部９ｇで演算した
目標パイロット圧に相当する制御圧を出力し、この制御
圧がシャトル弁１２で選択され、ブーム用流量制御弁５
ａのブーム上げ側油圧駆動部５０ａに導かれる。また比
例電磁弁１１ｂも目標パイロット圧演算部９ｇで演算し
た目標パイロット圧に相当する制御圧を出力し、アーム
用流量制御弁５ｂのアームダンプ側油圧駆動部５１ｂに
導かれる。このとき、比例電磁弁１０ａの動作において
は、目標速度ベクトルＶCを補正するブーム上げベクト
ルＶD分が加算されているので、結果として、上記
（１）同様目標軌跡より上方に離れることなく、目標軌
跡に沿ってバケット１ｃの先端を動かすことができる。
【００６３】（４）水平押し出し（ブーム下げ・アーム
ダンプ操作） オペレータが反車体側で水平押し出しを行おうとしてブ
ーム下げ・アームダンプの複合操作を行い、目標軌跡よ
り上方からバケット１ｃ先端を目標軌跡に近づけていく
場合、通常は、目標軌跡より上方へずれ目標軌跡から離
れるような目標ベクトルを与えることとなる。
ダンプ操作） オペレータが反車体側で水平押し出しを行おうとしてブ
ーム下げ・アームダンプの複合操作を行い、目標軌跡よ
り上方からバケット１ｃ先端を目標軌跡に近づけていく
場合、通常は、目標軌跡より上方へずれ目標軌跡から離
れるような目標ベクトルを与えることとなる。
【００６４】そこで、バケット先端と目標軌跡との最短
距離ΔｈがΔｈoより小さくなっていれば、ベクトル方
向補正部９ｅにより目標速度ベクトルをＶC＋ＫＶD（但
しこの場合ＶDはブーム下げ方向のベクトル）とする補
正が行われ、ΔｈがΔｈi以下になれば、目標速度ベク
トルが常にＶC＋ＶDとなるように補正される。そして、
補正後目標シリンダ速度演算部９ｆにおいて、補正後の
目標ベクトルＶC＋ＶDに対応するブームシリンダ３ａの
収縮方向及びアームシリンダのダンプ方向のシリンダ速
度を演算し、目標パイロット圧演算部９ｇで、ブーム下
げ側のパイロットライン４４ｂ及びアームダンプ側のパ
イロットライン４５ｂの目標パイロット圧を計算し、バ
ルブ指令演算部９ｈでは比例電磁弁１０ｂ及び１１ｂに
電気信号を出力する。これにより、比例電磁弁１０ｂ，
１１ｂは目標パイロット圧演算部９ｇで演算した目標パ
イロット圧に相当する制御圧を出力し、ブーム用流量制
御弁５ａのブーム下げ側油圧駆動部５０ｂ、及びアーム
用流量制御弁５ｂのアームダンプ側油圧駆動部５１ｂに
導かれる。このとき、比例電磁弁１０ｂの動作において
は、目標速度ベクトルＶCを補正するブーム下げベクト
ルＶD分が加算されているので、結果として、目標軌跡
より上方に離れることなく、上記（１）同様目標軌跡に
沿ってバケット１ｃの先端を動かすことができる。
距離ΔｈがΔｈoより小さくなっていれば、ベクトル方
向補正部９ｅにより目標速度ベクトルをＶC＋ＫＶD（但
しこの場合ＶDはブーム下げ方向のベクトル）とする補
正が行われ、ΔｈがΔｈi以下になれば、目標速度ベク
トルが常にＶC＋ＶDとなるように補正される。そして、
補正後目標シリンダ速度演算部９ｆにおいて、補正後の
目標ベクトルＶC＋ＶDに対応するブームシリンダ３ａの
収縮方向及びアームシリンダのダンプ方向のシリンダ速
度を演算し、目標パイロット圧演算部９ｇで、ブーム下
げ側のパイロットライン４４ｂ及びアームダンプ側のパ
イロットライン４５ｂの目標パイロット圧を計算し、バ
ルブ指令演算部９ｈでは比例電磁弁１０ｂ及び１１ｂに
電気信号を出力する。これにより、比例電磁弁１０ｂ，
１１ｂは目標パイロット圧演算部９ｇで演算した目標パ
イロット圧に相当する制御圧を出力し、ブーム用流量制
御弁５ａのブーム下げ側油圧駆動部５０ｂ、及びアーム
用流量制御弁５ｂのアームダンプ側油圧駆動部５１ｂに
導かれる。このとき、比例電磁弁１０ｂの動作において
は、目標速度ベクトルＶCを補正するブーム下げベクト
ルＶD分が加算されているので、結果として、目標軌跡
より上方に離れることなく、上記（１）同様目標軌跡に
沿ってバケット１ｃの先端を動かすことができる。
【００６５】以上のように本実施形態によれば、バケッ
ト１ｃの先端が目標軌跡から離れているときは、目標速
度ベクトルＶCは補正されず、通常作業と同じように作
業できるとともに、バケット１ｃの先端が目標軌跡近傍
に近づくと目標速度ベクトルの方向を補正する制御が行
われ、人間のフィーリングに合致した良好な軌道を経
て、バケット１ｃ先端を目標軌跡に比較的早くかつ安定
的に収束させることができる。また、比例電磁弁１０
ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ及びシャトル弁１２をパイ
ロットライン４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂに組み込
み、パイロット圧を制御して軌跡制御を行うので、領域
を制限した掘削を能率良く行える機能を油圧パイロット
方式の操作レバー装置４ａ，４ｂを備えたものに容易に
付加することができる。
ト１ｃの先端が目標軌跡から離れているときは、目標速
度ベクトルＶCは補正されず、通常作業と同じように作
業できるとともに、バケット１ｃの先端が目標軌跡近傍
に近づくと目標速度ベクトルの方向を補正する制御が行
われ、人間のフィーリングに合致した良好な軌道を経
て、バケット１ｃ先端を目標軌跡に比較的早くかつ安定
的に収束させることができる。また、比例電磁弁１０
ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ及びシャトル弁１２をパイ
ロットライン４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂに組み込
み、パイロット圧を制御して軌跡制御を行うので、領域
を制限した掘削を能率良く行える機能を油圧パイロット
方式の操作レバー装置４ａ，４ｂを備えたものに容易に
付加することができる。
【００６６】なお、上記では、制御ユニット９のベクト
ル方向補正部９ｅにおいて、目標軌跡上の距離ｌ1を固
定値としたが、これを可変とする変形例もありうる。例
えば、ｌ1をΔｈに応じて可変とする場合、ｌ1をブーム
又はアームに係わる操作信号に応じて可変とする場合、
ｌ1をブーム又はアームの動作速度に応じて可変とする
場合、等が考えられる。以下、これらのうちの少なくと
も１つを用い、また必要に応じて制御ユニット９に機能
を付加した変形例をいくつか説明する。
ル方向補正部９ｅにおいて、目標軌跡上の距離ｌ1を固
定値としたが、これを可変とする変形例もありうる。例
えば、ｌ1をΔｈに応じて可変とする場合、ｌ1をブーム
又はアームに係わる操作信号に応じて可変とする場合、
ｌ1をブーム又はアームの動作速度に応じて可変とする
場合、等が考えられる。以下、これらのうちの少なくと
も１つを用い、また必要に応じて制御ユニット９に機能
を付加した変形例をいくつか説明する。
【００６７】ｌ1をΔｈに応じて可変とする場合 この場合における、ベクトル方向補正部９ｅでの制御内
容を表すブロック図を図１３に示す。この図１３が図４
の構成と異なる主要な点は、最短距離検出部９ｅ2で検
出されたΔｈに応じてｌ1を可変に設定するｌ1設定部９
ｅ6を設けたことである。そして、図示のようなテーブ
ルでΔｈが小さいほどｌ1を大きく、Δｈが大きいほど
ｌ1を小さく設定し、これを補正用ブーム上げ・下げベ
クトル演算部９ｅ1へ出力する。この変形例によれば、
最短距離Δｈが比較的大きい場合に距離ｌ1を小さくす
ることで目標軌跡に素早く収束させることができ、また
最短距離Δｈが比較的小さい場合に距離ｌ1を大きくす
ることで目標軌跡により円滑かつソフトに収束させるこ
とができる。
容を表すブロック図を図１３に示す。この図１３が図４
の構成と異なる主要な点は、最短距離検出部９ｅ2で検
出されたΔｈに応じてｌ1を可変に設定するｌ1設定部９
ｅ6を設けたことである。そして、図示のようなテーブ
ルでΔｈが小さいほどｌ1を大きく、Δｈが大きいほど
ｌ1を小さく設定し、これを補正用ブーム上げ・下げベ
クトル演算部９ｅ1へ出力する。この変形例によれば、
最短距離Δｈが比較的大きい場合に距離ｌ1を小さくす
ることで目標軌跡に素早く収束させることができ、また
最短距離Δｈが比較的小さい場合に距離ｌ1を大きくす
ることで目標軌跡により円滑かつソフトに収束させるこ
とができる。
【００６８】ｌ1を、ブーム・アームに係わる操作信
号及びブーム・アームの動作速度に応じて可変とする場
合（両者の一方を選択） この場合における、ベクトル方向補正部９ｅでの制御内
容を表すブロック図を図１４に示す。なお、対応して制
御ユニット９に新たに付加される機能も併せて示す。こ
の図１４が図１３の構成と異なる主要な点は、まず、制
御ユニット９に、目標シリンダ速度演算部９ｃで求めた
目標シリンダ速度、及び制御ユニット９の記憶装置に記
憶してある先のＬ1，Ｌ2，Ｌ3等の各部寸法からブーム
１ａの目標先端速度ｖ1を求める目標先端速度演算部９
ｉと、同様にＬ1，Ｌ2，Ｌ3等の各部寸法、及び角度検
出器８ａ，８ｂ，８ｃで検出した回動角α，β，γの値
を用いてブーム１ａ先端の実際の速度ｖ2を求める実際
速度演算部９ｊを設けたことと、ベクトル方向補正部９
ｅ内に、目標先端速度演算部９ｉからの目標先端速度ｖ
1に基づき補正ゲインＫ1を求める補正ゲイン算出部９ｅ
7と、実際速度演算部９ｊからの実際の速度ｖ２に基づ
き補正ゲインＫ2を求める補正ゲイン算出部９ｅ8と、こ
れら補正ゲインＫ1，Ｋ2のうち最大のものを選択する最
大値選択部９ｅ9と、選択されたＫ1又はＫ2を、ｌ1設定
部９ｅ6からのｌ1に乗じてｌ2とする乗算部９ｅ10とを
設け、補正用ブーム上げ・下げベクトル演算部９ｅ1が
この乗算部９ｅ10からのｌ2を用いて、ブーム上げベク
トルＶDを演算することである。この変形例において
は、上記の変形例の効果に加え、ブーム操作量すなわ
ちブーム１ａの目標速度ｖ１が比較的大きい場合や、ブ
ーム１ａ先端の実際の速度ｖ2が速い場合に、距離ｌ2を
大きくすることにより、ハンチング等を防止し制御にお
ける安定性を増すことができる効果がある。またこの場
合、目標速度ｖ1と実際の速度ｖ2とを併用することで、
前者の高応答性、後者の正確性を生かすことができる。
号及びブーム・アームの動作速度に応じて可変とする場
合（両者の一方を選択） この場合における、ベクトル方向補正部９ｅでの制御内
容を表すブロック図を図１４に示す。なお、対応して制
御ユニット９に新たに付加される機能も併せて示す。こ
の図１４が図１３の構成と異なる主要な点は、まず、制
御ユニット９に、目標シリンダ速度演算部９ｃで求めた
目標シリンダ速度、及び制御ユニット９の記憶装置に記
憶してある先のＬ1，Ｌ2，Ｌ3等の各部寸法からブーム
１ａの目標先端速度ｖ1を求める目標先端速度演算部９
ｉと、同様にＬ1，Ｌ2，Ｌ3等の各部寸法、及び角度検
出器８ａ，８ｂ，８ｃで検出した回動角α，β，γの値
を用いてブーム１ａ先端の実際の速度ｖ2を求める実際
速度演算部９ｊを設けたことと、ベクトル方向補正部９
ｅ内に、目標先端速度演算部９ｉからの目標先端速度ｖ
1に基づき補正ゲインＫ1を求める補正ゲイン算出部９ｅ
7と、実際速度演算部９ｊからの実際の速度ｖ２に基づ
き補正ゲインＫ2を求める補正ゲイン算出部９ｅ8と、こ
れら補正ゲインＫ1，Ｋ2のうち最大のものを選択する最
大値選択部９ｅ9と、選択されたＫ1又はＫ2を、ｌ1設定
部９ｅ6からのｌ1に乗じてｌ2とする乗算部９ｅ10とを
設け、補正用ブーム上げ・下げベクトル演算部９ｅ1が
この乗算部９ｅ10からのｌ2を用いて、ブーム上げベク
トルＶDを演算することである。この変形例において
は、上記の変形例の効果に加え、ブーム操作量すなわ
ちブーム１ａの目標速度ｖ１が比較的大きい場合や、ブ
ーム１ａ先端の実際の速度ｖ2が速い場合に、距離ｌ2を
大きくすることにより、ハンチング等を防止し制御にお
ける安定性を増すことができる効果がある。またこの場
合、目標速度ｖ1と実際の速度ｖ2とを併用することで、
前者の高応答性、後者の正確性を生かすことができる。
【００６９】ｌ1を、ブーム・アームに係わる操作信
号及びブーム・アームの動作速度に応じて可変とする場
合 この場合における、ベクトル方向補正部９ｅでの制御内
容を表すブロック図を図１５に示す。この図１５が図１
４の構成と異なる点は、制御ゲインＫ1，Ｋ2の両方を、
それぞれ乗算部９ｅ11，９ｅ12でｌ1設定部９ｅ6からの
ｌ1に乗じ、最終的にｌ3＝Ｋ1×Ｋ2×ｌ1として補正用
ブーム上げ・下げベクトル演算部９ｅ1へ出力し、補正
用ブーム上げ・下げベクトル演算部９ｅ1はこのｌ3を用
いて、ブーム上げベクトルＶDを演算することである。
この変形例によっても、上記の変形例と同様の効果を
得る。
号及びブーム・アームの動作速度に応じて可変とする場
合 この場合における、ベクトル方向補正部９ｅでの制御内
容を表すブロック図を図１５に示す。この図１５が図１
４の構成と異なる点は、制御ゲインＫ1，Ｋ2の両方を、
それぞれ乗算部９ｅ11，９ｅ12でｌ1設定部９ｅ6からの
ｌ1に乗じ、最終的にｌ3＝Ｋ1×Ｋ2×ｌ1として補正用
ブーム上げ・下げベクトル演算部９ｅ1へ出力し、補正
用ブーム上げ・下げベクトル演算部９ｅ1はこのｌ3を用
いて、ブーム上げベクトルＶDを演算することである。
この変形例によっても、上記の変形例と同様の効果を
得る。
【００７０】また、上記実施形態においては、フロント
装置の位置と姿勢に関する状態量を検出する第１の検出
手段として、フロント部材１Ａの回動角を検出する角度
検出器８ａ，８ｂ，８ｃを用いたが、これに限られず、
例えばストロークを検出する変位検出器を設けても良
い。さらに、上記実施形態においては、油圧パイロット
方式の操作レバー装置を持つ油圧ショベルに適用した場
合について説明したが、電気レバー装置を持つ油圧ショ
ベルにも同様に適用可能であり、同様の効果が得られ
る。
装置の位置と姿勢に関する状態量を検出する第１の検出
手段として、フロント部材１Ａの回動角を検出する角度
検出器８ａ，８ｂ，８ｃを用いたが、これに限られず、
例えばストロークを検出する変位検出器を設けても良
い。さらに、上記実施形態においては、油圧パイロット
方式の操作レバー装置を持つ油圧ショベルに適用した場
合について説明したが、電気レバー装置を持つ油圧ショ
ベルにも同様に適用可能であり、同様の効果が得られ
る。
【００７１】
【発明の効果】本発明によれば、フロント装置を目標軌
道に到達させる際に、信号補正手段により、フロント装
置が第２の点に向かって動くような補正が行われる。よ
って、この第２の点を、作業用途や作業状況等に応じて
決定することで、現在のフロント装置の位置から目標軌
跡に到達するまでの軌道を、適宜、所望の軌道に設定す
ることができる。したがって、オペレータの操作次第で
フロント装置先端が目標軌跡までどのような軌道をとる
かわからない従来構造と異なり、人間のフィーリングに
合致した良好な軌道を経て、フロント装置先端を目標軌
跡に比較的早くかつ安定的に収束させることができる。
道に到達させる際に、信号補正手段により、フロント装
置が第２の点に向かって動くような補正が行われる。よ
って、この第２の点を、作業用途や作業状況等に応じて
決定することで、現在のフロント装置の位置から目標軌
跡に到達するまでの軌道を、適宜、所望の軌道に設定す
ることができる。したがって、オペレータの操作次第で
フロント装置先端が目標軌跡までどのような軌道をとる
かわからない従来構造と異なり、人間のフィーリングに
合致した良好な軌道を経て、フロント装置先端を目標軌
跡に比較的早くかつ安定的に収束させることができる。
【図１】本発明の一実施形態による建設機械の軌跡制御
装置をその油圧駆動装置と共に示す図である。
装置をその油圧駆動装置と共に示す図である。
【図２】本発明が適用される油圧ショベルの外観を示す
図である。
図である。
【図３】油圧パイロット方式の操作レバー装置の詳細を
示す図である。
示す図である。
【図４】制御ユニットの制御機能を示す機能ブロック図
である。
である。
【図５】図５は本実施形態の軌跡制御で用いる座標系と
領域の設定方法を示す図である。
領域の設定方法を示す図である。
【図６】傾斜角の補正方法を示す図である。
【図７】本実施形態で設定される目標軌跡の一例を示す
図である。
図である。
【図８】目標シリンダ速度演算部におけるパイロット圧
と流量制御弁の吐出流量との関係を示す図である。
と流量制御弁の吐出流量との関係を示す図である。
【図９】ベクトル方向補正部での制御内容を表すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図１０】補正用ブーム上げ・下げベクトル演算部での
演算手順を表すフローチャートである。
演算手順を表すフローチャートである。
【図１１】補正用ブーム上げ・下げベクトル演算部での
演算内容を表す説明図である。
演算内容を表す説明図である。
【図１２】バケット先端の軌跡の一例を表す図である。
【図１３】ベクトル方向補正部の変形例での制御内容を
表すブロック図である。
表すブロック図である。
【図１４】ベクトル方向補正部の変形例での制御内容を
表すブロック図である。
表すブロック図である。
【図１５】ベクトル方向補正部の変形例での制御内容を
表すブロック図である。
表すブロック図である。
【図１６】従来の制御方法を説明する図である。
１Ａ フロント装置 １Ｂ 車体 １ａ ブーム １ｂ アーム １ｃ バケット １ｄ 上部旋回体 １ｅ 下部走行体 ２ 油圧ポンプ ３ａ〜３ｆ 油圧アクチュエータ ４ａ〜４ｆ 操作レバー装置（操作手段） ５ａ〜５ｆ 流量制御弁 ６ リリーフ弁 ７ 設定器 ８ａ，８ｂ，８ｃ 角度検出器 ８ｄ 傾斜角検出器 ９ 制御ユニット ９ａ 領域設定演算部 ９ｂ フロント姿勢演算部 ９ｃ 目標シリンダ速度演算部 ９ｄ 目標先端速度ベクトル演算部 ９ｅ ベクトル方向補正部 ９ｆ 補正後目標シリンダ速度演算部 ９ｇ 目標パイロット圧演算部 ９ｈ バルブ指令演算部 ９ｉ 目標先端速度演算部 ９ｊ 実際速度演算部 １０ａ〜１１ｂ 比例電磁弁 １２ シャトル弁 ４４ａ，４４ｂ〜４９ａ，４９ｂ パイロットライン ６０ａ，６０ｂ，６１ａ，６１ｂ 圧力検出器
Claims (19)
- 【請求項１】 多関節型のフロント装置を構成する上下
方向に回動可能な複数のフロント部材を含む複数の被駆
動部材と、これら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と、前記複数の被駆動部材の
動作を指示する複数の操作手段と、前記複数の操作手段
の操作信号に応じて駆動され、前記複数の油圧アクチュ
エータに供給される圧油の流量を制御する複数の油圧制
御弁とを備えた建設機械に設けられ、前記フロント装置
の動作目標とする目標軌跡を設定する軌跡設定手段と、
前記フロント装置の位置と姿勢に関する状態量を検出す
る第１の検出手段と、前記第１の検出手段からの信号に
基づき前記フロント装置の位置と姿勢を演算する第１の
演算手段と、前記複数の操作手段のうち特定のフロント
部材に係わる操作手段の操作信号及び前記第１の演算手
段の演算値に基づき、前記フロント装置が前記目標軌跡
近傍にあるとき、該フロント装置を該目標軌跡上に到達
させるように前記特定のフロント部材に係わる操作手段
の操作信号を補正する信号補正手段とを有する建設機械
の軌跡制御装置において、 前記信号補正手段は、前記目標軌跡上で前記フロント装
置から第１の距離にある第１の点から該目標軌跡上で第
２の距離だけ掘削進行方向前方に進んだ第２の点に向か
って、前記フロント装置が動くように、前記操作信号を
補正することを特徴とする建設機械の軌跡制御装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の建設機械の軌跡制御装置
において、前記信号補正手段は、前記目標軌跡上で前記
フロント装置の掘削部分から第１の距離にある第１の点
から該目標軌跡上で第２の距離だけ掘削進行方向前方に
進んだ第２の点に向かって、前記フロント装置が動くよ
うに、前記操作信号を補正することを特徴とする建設機
械の軌跡制御装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の建設機械の軌跡制御装置
において、前記信号補正手段は、前記第１の距離とし
て、前記目標軌跡と前記フロント装置との最短距離を用
いることを特徴とする建設機械の軌跡制御装置。 - 【請求項４】 請求項１記載の建設機械の軌跡制御装置
において、前記信号補正手段は、前記第２の距離が固定
値として設定されていることを特徴とする建設機械の軌
跡制御装置。 - 【請求項５】 請求項１記載の建設機械の軌跡制御装置
において、前記信号補正手段は、前記第２の距離を、前
記第１の距離に応じて可変に設定することを特徴とする
建設機械の軌跡制御装置。 - 【請求項６】 請求項１記載の建設機械の軌跡制御装置
において、前記信号補正手段は、前記第２の距離を、前
記フロント装置に係わる操作手段の操作信号に応じて可
変に設定することを特徴とする建設機械の軌跡制御装
置。 - 【請求項７】 請求項１記載の建設機械の軌跡制御装置
において、前記信号補正手段は、前記第２の距離を、前
記フロント装置の動作速度に応じて可変に設定すること
を特徴とする建設機械の軌跡制御装置。 - 【請求項８】 請求項１記載の建設機械の軌跡制御装置
において、前記信号補正手段は、前記特定のフロント部
材に係わる操作手段からの操作信号に基づき前記フロン
ト装置の目標速度ベクトルを演算する第２の演算手段
と、前記第１及び第２の演算手段の演算値を入力し、前
記フロント装置が前記目標軌跡近傍にあるとき、前記目
標速度ベクトルの該目標軌跡に沿った方向のベクトル成
分及び、前記目標速度ベクトルの前記目標軌跡に接近す
る方向のベクトル成分をともに修正することにより、前
記目標ベクトルの方向が前記第２の点に向くように補正
する第３の演算手段と、この第３の演算手段で補正され
た目標速度ベクトルに応じて前記フロント装置が動くよ
うに対応する油圧制御弁を駆動するバルブ制御手段とを
備えることを特徴とする建設機械の軌跡制御装置。 - 【請求項９】 請求項８記載の建設機械の領域軌跡制御
装置において、前記第３の演算手段は、前記フロント装
置が前記目標軌跡近傍にないときには、前記目標速度ベ
クトルを維持することを特徴とする建設機械の軌跡制御
装置。 - 【請求項１０】 前記複数の操作手段のうち少なくとも
前記特定のフロント部材に係わる操作手段は前記操作信
号としてパイロット圧を出力する油圧パイロット方式で
あり、この油圧パイロット方式の操作手段を含む操作シ
ステムが対応する油圧制御弁を駆動する請求項７記載の
建設機械の軌跡制御装置において、前記油圧パイロット
方式の操作手段の操作量を検出する第２の検出手段を更
に備え、かつ、前記第２の演算手段は、前記第２の検出
手段からの信号に基づき前記フロント装置の目標速度ベ
クトルを演算する手段であり、前記バルブ制御手段は、
前記補正した目標速度ベクトルに基づいて対応する油圧
制御弁を駆動するための目標パイロット圧を計算する第
４の演算手段と、この目標パイロット圧が得られるよう
前記操作システムを制御するパイロット制御手段とを含
むことを特徴とする建設機械の軌跡制御装置。 - 【請求項１１】 請求項１０記載の建設機械の軌跡制御
装置において、前記操作システムは、前記フロント装置
が前記目標軌跡から遠ざかる方向に動くよう対応する油
圧制御弁にパイロット圧を導く第１のパイロットライン
を含み、前記第４の演算手段は、前記補正した目標速度
ベクトルに基づいて前記第１のパイロットラインにおけ
る目標パイロット圧を計算する手段を含み、前記パイロ
ット制御手段は、前記目標パイロット圧に対応する第１
の電気信号を出力する手段と、前記第１の電気信号を油
圧に変換し前記目標パイロット圧に相当する制御圧を出
力する電気油圧変換手段と、前記第１のパイロットライ
ン内のパイロット圧と前記電気油圧変換手段から出力さ
れた制御圧の高圧側を選択し対応する油圧制御弁に導く
高圧選択手段とを含むことを特徴とする建設機械の軌跡
制御装置。 - 【請求項１２】 請求項１０記載の建設機械の軌跡制御
装置において、前記操作システムは、前記フロント装置
が前記目標軌跡に接近する方向に動くよう対応する油圧
制御弁にパイロット圧を導く第２のパイロットラインを
含み、前記第４の演算手段は、前記補正した目標速度ベ
クトルに基づいて前記第２のパイロットラインにおける
目標パイロット圧を計算する手段を含み、前記パイロッ
ト制御手段は、前記目標パイロット圧に対応する第２の
電気信号を出力する手段と、前記第２のパイロットライ
ンに設置され、前記第２の電気信号により作動して前記
第２のパイロットライン内のパイロット圧力を前記目標
パイロット圧まで減圧する減圧手段とを含むことを特徴
とする建設機械の軌跡制御装置。 - 【請求項１３】 請求項１０記載の建設機械の軌跡制御
装置において、前記操作システムは、前記フロント装置
が前記目標軌跡から遠ざかる方向に動くよう対応する油
圧制御弁にパイロット圧を導く第１のパイロットライン
と、前記フロント装置が前記目標軌跡に接近する方向に
動くよう対応する油圧制御弁にパイロット圧を導く第２
のパイロットラインとを含み、前記第４の演算手段は、
前記補正した目標速度ベクトルに基づいて前記第１及び
第２のパイロットラインにおける目標パイロット圧を計
算する手段を含み、前記パイロット制御手段は、前記目
標パイロット圧に対応する第１及び第２の電気信号を出
力する手段と、前記第１の電気信号を油圧に変換し前記
目標パイロット圧に相当する制御圧を出力する電気油圧
変換手段と、前記第１のパイロットライン内のパイロッ
ト圧と前記電気油圧変換手段から出力された制御圧の高
圧側を選択し対応する油圧制御弁に導く高圧選択手段
と、前記第２のパイロットラインに設置され、前記第２
の電気信号により作動して前記第２のパイロットライン
内のパイロット圧力を前記目標パイロット圧まで減圧す
る減圧手段とを含むことを特徴とする建設機械の軌跡制
御装置。 - 【請求項１４】 請求項１１又は１３記載の建設機械の
軌跡制御装置において、前記特定のフロント部材は油圧
ショベルのブームとアームを含み、前記第１のパイロッ
トラインはブーム上げ側のパイロットラインであること
を特徴とする建設機械の軌跡制御装置。 - 【請求項１５】 請求項１２又は１３記載の建設機械の
軌跡制御装置において、前記特定のフロント部材は油圧
ショベルのブームとアームを含み、前記第２のパイロッ
トラインはブーム下げ側及びアームクラウド側のパイロ
ットラインであることを特徴とする建設機械の軌跡制御
装置。 - 【請求項１６】 請求項１２又は１３記載の建設機械の
軌跡制御装置において、前記特定のフロント部材は油圧
ショベルのブームとアームを含み、前記第２パイロット
ラインはブーム下げ側、アームクラウド側及びアームダ
ンプ側のパイロットラインであることを特徴とする建設
機械の軌跡制御装置。 - 【請求項１７】 請求項１記載の建設機械の軌跡制御装
置において、前記第１の検出手段は、前記複数のフロン
ト部材の回動角を検出する複数の角度検出器を含むこと
を特徴とする建設機械の軌跡制御装置。 - 【請求項１８】 請求項１記載の建設機械の軌跡制御装
置において、前記第１の検出手段は、前記複数のアクチ
ュエータのストロークを検出する複数の変位検出器を含
むことを特徴とする建設機械の軌跡制御装置。 - 【請求項１９】 請求項１０記載の建設機械の軌跡制御
装置において、前記第２の検出手段は、前記操作システ
ムのパイロットラインに設けられた圧力検出器であるこ
とを特徴とする建設機械の軌跡制御装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10721296A JP3571142B2 (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 建設機械の軌跡制御装置 |
| DE69736149T DE69736149T2 (de) | 1996-04-26 | 1997-04-22 | Einrichtung zum Steuern des geometrischen Ortes für Baumaschinen |
| EP97106649A EP0803614B1 (en) | 1996-04-26 | 1997-04-22 | Locus control system for construction machines |
| US08/842,042 US5918527A (en) | 1996-04-26 | 1997-04-23 | Locus control system for construction machines |
| KR1019970015481A KR100221237B1 (ko) | 1996-04-26 | 1997-04-25 | 건설기계의 궤적 제어장치 |
| CN97113209A CN1068398C (zh) | 1996-04-26 | 1997-04-25 | 建筑机械的轨迹控制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10721296A JP3571142B2 (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 建設機械の軌跡制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09291560A true JPH09291560A (ja) | 1997-11-11 |
| JP3571142B2 JP3571142B2 (ja) | 2004-09-29 |
Family
ID=14453337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10721296A Expired - Lifetime JP3571142B2 (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 建設機械の軌跡制御装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5918527A (ja) |
| EP (1) | EP0803614B1 (ja) |
| JP (1) | JP3571142B2 (ja) |
| KR (1) | KR100221237B1 (ja) |
| CN (1) | CN1068398C (ja) |
| DE (1) | DE69736149T2 (ja) |
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| CN104480985B (zh) | 2011-04-29 | 2017-10-27 | 哈尼施费格尔技术公司 | 控制工业机械的挖掘操作 |
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