JPH11350536A

JPH11350536A - 油圧作業機械の制御装置

Info

Publication number: JPH11350536A
Application number: JP15891898A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Fujishima; 一雄藤島; Hiroshi Watanabe; 洋渡邊; Masakazu Haga; 正和羽賀; Sadahisa Tomita; ▲禎▼久冨田
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1998-06-08
Filing date: 1998-06-08
Publication date: 1999-12-21

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の油圧アクチュエータを複合操作して作業
装置の動作を制御するときに、油圧機器の製品毎のバラ
ツキや油圧の相互干渉に係わらず、指令電流−流量特性
を適切に補正して作業装置の動作を精度よく制御できる
ようにする。【解決手段】制御ユニット９の複合操作補正演算部９ｊ
でブームとアームの複合操作による領域制限掘削制御で
指令電流−流量特性の学習補正処理を行う。この処理は
スイッチ７ａからの信号が領域制限掘削制御を指示して
いる状態でスイッチ７ｃで学習補正モードに切り換え、
領域制限掘削制御を行いながら行う。補正の対象はブー
ム用流量制御弁５ａの指令電流−流量特性であり、アー
ム用流量制御弁５ｂの指令電流−流量特性のバラツキは
ブームの特性補正で吸収する。また、学習補正モードで
は操作速度指示スイッチ７ｄにより操作速度を切り換え
て流量制御弁５ａの指令電流−流量特性の補正値を求め
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の油圧アクチ
ュエータを複合操作して作業装置の動作を制御する油圧
作業機械の制御装置に係わり、更に詳しくは、多関節型
のフロント作業機、特にアーム、ブーム、バケット等の
フロント部材からなるフロント作業機を備えた油圧ショ
ベル等の油圧作業機械の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の油圧アクチュエータを複合的に操
作して作業装置を駆動する油圧作業機械の一例として、
油圧ショベルなどの建設機械がある。この建設機械は、
下部走行体と、この下部走行体上に設けた上部旋回体
と、ブーム、アーム、バケット等の複数のフロント部材
からなり、上部旋回体に装架されたフロント作業機とで
構成されている。この種の建設機械においては、フロン
ト作業機を構成する各フロント部材はそれぞれが関節部
によって連結され回転運動を行うものであるため、これ
らフロント部材を操作して、法面の直線掘削、配管埋設
のための深さ制限掘削等、所定の領域を直線状に掘削す
ることは、非常に困難な作業である。

【０００３】そこでこのような作業を容易にするため領
域制限掘削制御や軌跡制御が提案されている。領域制限
掘削制御は例えば特開平８−３３３７６８号公報に示さ
れている。これらの制御では、電気油圧変換弁（例えば
比例電磁弁）によって流量制御弁の駆動パイロット圧を
調整して油圧シリンダや油圧モータに供給される圧油の
流量を制御し、フロント作業機の動作を制御している。

【０００４】また、一般に、電気油圧変換弁や流量制御
弁を用いてフロント作業機を動かす場合、油圧シリンダ
や油圧モータを駆動するための指令値は電気油圧変換弁
や流量制御弁の入出力特性をコントローラに予め設定し
ておき、その入出力特性を用いて算出、生成する。この
ような指令値の算出に際して、入出力特性のバラツキを
補正するための方法が特開平４−１１９２０３号公報に
提案されている。この従来技術では、ある基準指令電流
値を与えた時のアクチュエータの実際の動作から実流量
を求めてそれを指令電流−流量特性により指令電流値に
変換し、基準指令電流値と指令電流値との偏差を補正値
として求め、指令電流−流量特性をその補正値分平行移
動させて、バラツキの補正を行うものである。また、補
正点を複数設定することにより補正の精度を上げてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】領域制限掘削制御や軌
跡制御を行う場合、油圧シリンダや油圧モータを駆動す
るための指令値はコントローラに予め設定した電気油圧
変換弁や流量制御弁の入出力特性を用いて算出、生成す
るため、指令値を正確に計算し制御精度を上げるために
は電気油圧変換弁や流量制御弁の入出力特性を正確に把
握しておく必要がある。しかし、電気油圧変換弁や流量
制御弁は、そのスプールや弁本体の加工誤差及びばね力
のバラツキによってある程度のバラツキを伴うのは避け
られない。このバラツキは領域制限掘削制御や軌跡制御
を行う際の制御精度の低下となってあらわれる。

【０００６】特開平４−１１９２０３号公報に記載の補
正方法は、個々の油圧アクチュエータに対する指令電流
−流量特性を実際の特性に一致させるよう補正するもの
であるため、個々のアクチュエータの動作が他のアクチ
ュエータの動作に干渉されないという条件下、すなわち
圧力補償付き流量制御弁を備えた油圧システムを備えた
機械では有効であるが、個々のアクチュエータの動作が
他のアクチュエータの動作に干渉されるような油圧シス
テムでは、必ずしも正確な補正がなされているかどうか
分からないという問題がある。

【０００７】つまり、領域制限掘削制御や軌跡制御では
フロント作業機の構成要素であるブームとアームの複合
操作が必須であり、圧力補償付き流量制御弁を備えない
油圧駆動装置でブームとアームを複合操作する場合、そ
れぞれのアクチュエータ間の油圧が干渉する現象が生じ
る。このようにアクチュエータ間の油圧が干渉すると、
それぞれのアクチュエータの速度は、各アクチュエータ
に作用する負荷の影響により、指令値に対して常に一定
の値となる保証はない。換言すれば、単独動作時と複合
動作時では指令電流−流量特性は異なるのが通常であ
る。その結果、ブームとアームを複合操作した場合、ア
ーム先端のバケットは、意図していた移動軌跡とは異な
る軌跡で移動することになり、設定した掘削面を掘削形
成することができなくなる。

【０００８】本発明の目的は、複数の油圧アクチュエー
タを複合操作して作業装置の動作を制御するときに、油
圧機器の製品毎のバラツキや油圧の相互干渉に係わら
ず、指令電流−流量特性を適切に補正して作業装置の動
作を精度よく制御できる油圧作業機械の制御装置を提供
することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、予め設定した指令電流−制御量特
性に従って制御量の目標値から指令電流の値を計算し、
この指令電流の値を用いて流量制御弁を切り換え操作し
油圧アクチュエータを駆動することにより、その油圧ア
クチュエータを含む複数の油圧アクチュエータを複合操
作して作業装置の動作を制御する油圧作業機械の制御装
置において、複合操作補正指示手段と、複合操作最大速
度指示手段と、前記複合操作補正指示手段からの指令に
より、前記複数の油圧アクチュエータを複合操作して作
業装置の動作を制御する時の位置情報から前記作業装置
の制御動作の誤差を計算し、この誤差に基づいて前記指
令電流−制御量特性の補正値を求める補正値演算手段
と、前記補正値を用いて前記指令電流−制御量特性を補
正する特性補正手段と、前記補正値演算手段で補正値を
求めるとき、前記複合操作最大速度指示手段で指示され
た最大速度を越えないよう前記複数の油圧アクチュエー
タの複合操作速度を制御する速度制御手段とを備えるも
のとする。

【００１０】このように補正値演算手段で複数の油圧ア
クチュエータの複合操作による作業装置の制御動作の誤
差から補正値を求めることにより、その補正値には複数
の油圧アクチュエータ間の油圧の干渉による負荷の影響
が含まれることとなり、特性補正手段でその負荷の影響
を含んだ補正値を用いて指令電流―制御量特性を補正す
ることにより、油圧機器の製品毎のバラツキや複数の油
圧アクチュエータの複合操作による油圧の相互干渉があ
っても作業装置の動作を精度良く制御することができ
る。

【００１１】また、補正値演算手段で補正値を求めると
き、速度制御手段で複合操作最大速度指示手段で指示さ
れた最大速度を越えないよう複数の油圧アクチュエータ
の複合操作速度を制御するすることにより、その指示最
大速度に対応して指令電流―制御量特性の特定の領域の
みを使用するようになり、その特定の領域における補正
値の演算精度が向上し、速度制御手段を適宜切り換えて
補正値を求めることにより、指令電流―制御量特性の広
い電流範囲にわたって補正値の演算精度が向上する。

【００１２】（２）また、上記目的を達成するために、
本発明は、予め設定した指令電流−制御量特性に従って
制御量の目標値から指令電流の値を計算し、この指令電
流の値を用いて流量制御弁を切り換え操作し油圧アクチ
ュエータを駆動することにより、その油圧アクチュエー
タを含む複数の油圧アクチュエータを複合操作して作業
装置の動作を制御する油圧作業機械の制御装置におい
て、複合操作補正指示手段と、複合操作速度指示手段
と、前記複合操作補正指示手段からの指令により、前記
複数の油圧アクチュエータを複合操作して作業装置の動
作を制御する時の位置情報から前記作業装置の制御動作
の誤差を計算し、この誤差に基づいて前記指令電流−制
御量特性の補正値を求める補正値演算手段と、前記補正
値を用いて前記指令電流−制御量特性を補正する特性補
正手段と、前記補正値演算手段で補正値を求めるとき、
前記複合操作速度指示手段で指示された操作速度になる
よう前記複数の油圧アクチュエータの複合操作速度を制
御する速度制御手段とを備えるものとする。

【００１３】このように補正値演算手段と特性補正手段
を設けることにより、上記（１）で述べたように油圧機
器の製品毎のバラツキや複数の油圧アクチュエータの複
合操作による油圧の相互干渉があっても作業装置の動作
を精度良く制御することができる。

【００１４】また、補正値演算手段で補正値を求めると
き、速度制御手段で複合操作速度指示手段で指示された
操作速度になるよう複数の油圧アクチュエータの複合操
作速度を制御することにより、その指示速度に対応して
指令電流―制御量特性の特定の領域のみを使用するよう
になり、その特定の領域における補正値の演算精度が向
上し、速度制御手段を適宜切り換えて補正値を求めるこ
とにより、指令電流―制御量特性の広い電流範囲にわた
って補正値の演算精度が向上する。

【００１５】（３）上記（１）又は（２）において、好
ましくは、前記補正値演算手段は、前記複数の油圧アク
チュエータを複合操作して前記作業装置の動作を制御す
る時のその作業装置の現在位置と目標制御範囲とを比較
し、現在位置が目標制御範囲外にあるかどうかと、その
目標制御範囲外のいずれの側にあるかを演算する第１演
算手段と、この第１演算手段の演算結果に基づき前記指
令電流−制御量特性の補正値を演算する第２演算手段と
を有する。

【００１６】このように、第１演算手段で複数の油圧ア
クチュエータを複合操作して作業装置の動作を制御する
時のその作業装置の現在位置と目標制御範囲とを比較
し、現在位置が目標制御範囲外にあるかどうか、またそ
の目標制御範囲外のいずれの側にあるかを演算すること
により、複数の油圧アクチュエータの複合操作による作
業装置の制御動作の誤差が求まり、第２演算手段でその
演算結果に基づき指令電流−制御量特性の補正値を演算
することにより、その制御動作の誤差に基づいて指令電
流−制御量特性の補正値を求めることができる。

【００１７】（４）上記（３）において、好ましくは、
前記作業装置は、建設機械の多関節型のフロント作業機
を構成するブーム及びアームを含み、前記第１演算手段
は、ブーム上げ・アームクラウド又はブーム下げ・アー
ムダンプによる複合操作で前記作業装置の動作を制御す
る時のその作業装置の現在位置と目標制御範囲とを比較
して前記演算を行い、前記第２演算手段は、前記指令電
流−制御量特性として、ブーム用流量制御弁のブーム上
げ方向又はブーム下げ方向の指令電流−流量特性の補正
値を演算する。

【００１８】これにより、ブーム上げ・アームクラウド
又はブーム下げ・アームダンプによる複合操作による作
業装置の制御動作での補正値が求まる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。本実施形態は、油圧作業機械として油
圧ショベルを例に取り、かつブームとアームの複合操作
で領域制限掘削制御をする油圧ショベルに本発明を適用
した場合のものである。

【００２０】図１において、本発明が適用される油圧シ
ョベルの油圧駆動装置は、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３
ａ、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を含む複数
の油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータ３ａ〜３
ｆ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〜３ｆ間に接続され、操作レバー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とを有している。

【００２１】本実施形態では、操作レバー４ａ〜４ｆは
油圧パイロット方式であり、それぞれパイロットポンプ
４３のパイロット圧により操作レバー４０の操作量と操
作方向に応じたパイロット圧を生成し、このパイロット
圧をパイロットライン４４ａ，４４ｂ；４５ａ，４５
ｂ；４６ａ，４６ｂ；４７ａ，４７ｂ；４８ａ，４８
ｂ；４９ａ，４９ｂを介して対応する流量制御弁の油圧
駆動装置の油圧駆動部５０ａ，５０ｂ；５１ａ，５１
ｂ；５２ａ，５２ｂ；５３ａ，５３ｂ；５４ａ，５４
ｂ；５５ａ，５５ｂに供給し、これら流量制御弁５ａ〜
５ｆを切り換え操作する。

【００２２】ここで、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作業機
１Ａ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、フロント作業機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１ａ、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３
ｄ及び左右の走行モータ３ｅ，３ｆによりそれぞれ駆動
され、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。

【００２３】以上のような油圧ショベルに領域制限掘削
制御機能と複合操作補正機能を備えた本実施形態の制御
装置が設けられている。この制御装置は、領域制限掘削
制御モードの選択を指示する領域制限スイッチ７ａと、
領域制限掘削制御モードで掘削領域（目標掘削面）の設
定を指示する設定スイッチ７ｂと、領域制限掘削制御モ
ードで複合操作の学習補正モードの選択を指示する複合
操作補正スイッチ７ｃと、領域制限掘削制御モードで複
合操作の学習補正モード時の最大操作速度を標準速度と
低速度の２種類選択して指示する操作速度指示スイッチ
７ｄ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、フロント作業機１Ａ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、一次ポート側がパ
イロットポンプ４３に接続され電気信号に応じてパイロ
ットポンプ４３からのパイロット圧を減圧して出力する
比例電磁弁１０ａと、ブーム用の操作レバー装置４ａの
パイロットライン４４ａと比例電磁弁１０ａの二次ポー
ト側に接続され、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に導くシ
ャトル弁１２ａと、ブーム用の操作レバー装置４ａのパ
イロットライン４４ｂに設置され、電気信号に応じてパ
イロットライン４４ｂ内のパイロット圧を減圧して出力
する比例電磁弁１０ｂと、アーム用の操作レバー装置４
ｂのパイロットライン４５ａ，４５ｂにそれぞれ設置さ
れ、電気信号に応じてパイロットライン４５ａ，４５ｂ
内のパイロット圧を減圧して出力する比例電磁弁１１
ａ，１１ｂと、パイロットライン４５ａ，４５ｂに設置
され、操作レバー装置４ｂの操作量としてそのパイロッ
ト圧を検出する圧力検出器６１ａ，６１ｂと、領域制限
スイッチ７ａ、設定スイッチ７ｂ、複合操作補正スイッ
チ７ｃ、操作速度指示スイッチ７ｄからの信号及び角度
検出器８ａ，８ｂ，８ｃの検出信号及び圧力検出器６１
ａ，６１ｂの検出信号を入力し、比例電磁弁１０ａ，１
０ｂ及び１１ａ，１１ｂに信号を出力する制御ユニット
９とを備えている。

【００２４】領域制限スイッチ７ａ、設定スイッチ７
ｂ、複合操作補正スイッチ７ｃ、操作速度指示スイッチ
７ｄは運転席前方の操作パネルに表示装置等の他の補助
手段と共に設けられても良いし、任意の操作レバー４０
のグリップ上に設けられても良い。

【００２５】制御ユニット９の処理機能の概略を図３に
示す。制御ユニット９は、領域設定演算部９ａ、フロン
ト姿勢演算部９ｂ、アームシリンダ速度演算部９ｃ、ア
ームによる速度ベクトル演算部９ｄ、方向変換制御補正
速度ベクトル演算部９ｅ、補正用目標ブームシリンダ速
度演算部９ｆ、バルブ指令演算部９ｇ、出力部９ｈ、複
合操作補正演算部９ｊ、アームシリンダ速度低速指令演
算部９ｌの各機能を有し、かつ複合操作補正演算部９ｊ
の演算値（補正値）を記憶するメモリ、例えばＥＥＰＲ
ＯＭ９ｋを有している。

【００２６】領域設定演算部９ａでは、設定スイッチ７
ｂからの指示でフロント姿勢演算部９ｂと協働し、バケ
ット１ｃの先端が動き得る掘削領域の設定演算を行う。
その一例を図４を用いて説明する。なお、本実施形態は
垂直面内に掘削領域を設定するものである。

【００２７】図４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、設定スイッ
チ７ｂからの指示でその時のバケット１ｃの先端位置を
計算し、次に設定スイッチ７ｂを操作してその位置から
の深さｈ１を入力して、深さにより設定すべき掘削領域
の境界上の点Ｐ１＊を指定する。次に、バケット１ｃの
先端をＰ２の位置に動かした後、設定スイッチ７ｂから
の指示でその時のバケット１ｃの先端位置を計算し、同
様に設定スイッチ７ｂを操作してその位置からの深さｈ
２を入力して、深さにより設定すべき掘削領域の境界上
の点Ｐ２＊を指定する。そして、Ｐ１＊，Ｐ２＊の２点
を結んだ直線式を計算して掘削領域の境界とする。

【００２８】制御ユニット９にはフロント作業機１Ａ及
び車体１Ｂの各部寸法が記憶されており、制御ユニット
９はこれらのデータと、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２点Ｐ１，Ｐ２
の位置を計算する。この時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に固定した直行座標系であり、垂直面
内にあるとする。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、
回動角α，β，γから下記の式より求まる。

【００２９】Ｘ＝Ｌ１ｓｉｎα＋Ｌ２ｓｉｎ（α＋β）＋Ｌ３ｓｉｎ（α＋β＋γ）…（１）Ｙ＝Ｌ１ｃｏｓα＋Ｌ２ｃｏｓ（α＋β）＋Ｌ３ｃｏｓ（α＋β＋γ）…（２）制御ユニット９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−ｈ１Ｙ２＊＝Ｙ２−ｈ２を行うことにより求める。また、Ｐ１＊，Ｐ２＊の２点
を結んだ直線式は下記の式により計算する。

【００３０】Ｙ＝（Ｙ２＊−Ｙ１＊）Ｘ／（Ｘ２−Ｘ１）＋（Ｘ２Ｙ１＊−Ｘ１Ｙ２＊）／（Ｘ２−Ｘ１） …（３）更に、上記直線上に原点を持ち当該直線を一軸とする直
行座標系、例えば点Ｐ２＊を原点とするＸａＹａ座標系
をたて、ＸＹ座標系から当該直行座標への変換データを
求める。

【００３１】フロント姿勢演算部９ｂでは、上記のよう
に制御ユニット９に記憶したフロント作業機１Ａ及び車
体１Ｂの各部寸法と、角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃで検
出した回動角α，β，γに値を用いてバケットの先端位
置等、フロント作業機１Ａの所定部位の位置をＸＹ座標
系の値として演算する。

【００３２】アームシリンダ速度演算部９ｃでは、圧力
検出器６１ａ，６１ｂで検出したパイロット圧の値を入
力し、流量制御弁５ｂの吐出流量Ｖ_Aを求め、更にこの
吐出流量からアームシリンダ３ｂの速度Ｖａを計算す
る。制御ユニット９には、図５に示すようなパイロット
圧Ｐ_AC，Ｐ_ADと流量制御弁５ｂの吐出流量Ｖ_Aとの関係
が記憶されており、アームシリンダ速度演算部９ｃはこ
の関係を用いて流量制御弁５ｂの吐出流量Ｖ_Aを求め
る。なお、制御ユニット９に事前に計算したパイロット
圧Ｐ_AC，Ｐ_ADとアームシリンダ速度Ｖａとの関係を記憶
しておき、パイロット圧Ｐ_AC，Ｐ_ADから直接アームシリ
ンダ速度Ｖａを求めてもよい。

【００３３】また、アームシリンダ速度演算部９ｃはア
ームシリンダ速度低速指令演算部９ｌを含み、操作速度
指示スイッチ７ｄからの信号が最大操作速度として低速
度を指示している場合は、圧力検出器６１ａ，６１ｂで
検出したパイロット圧の値が予め定めておいたある値Ｐ
o以上ならば、パイロット圧をＰoとし、このパイロット
圧Ｐoから図５に示す関係を用いて流量制御弁５ｂの吐
出流量Ｖ_Aを求め、アームシリンダ３ｂの速度Ｖａを演
算する。

【００３４】図６にアームシリンダ速度演算部９ｃ及び
アームシリンダ速度低速指令演算部９ｌの処理内容の詳
細をフローチャートで示す。まず、手順８１において、
操作速度指示スイッチ７ｄからの信号が最大操作速度と
して低速度を指示しているかどうかを判断し、低速度を
指示している場合は手順８２に進み、圧力検出器６１
ａ，６１ｂで検出したパイロット圧の値Ｐ_AC，Ｐ_ADが予
め定めておいたＰ_AC，Ｐ_ADより小さい、低速度対応のパ
イロット圧の値Ｐo以上（即ち、Ｐ_AC≧Ｐo，Ｐ_AD≧Ｐ
o）であるかどうかを判断し、パイロット圧の値Ｐ_AC，
Ｐ_ADが値Ｐo以上であれば手順８３に進み、パイロット
圧をその値Ｐoとし、このパイロット圧Ｐoから図５に示
す関係を用いて流量制御弁５ｂの吐出流量ＶＡを計算
し、更に手順８５でその吐出流量ＶＡからアームシリン
ダ速度Ｖａを演算する。一方、手順８１において、操作
速度指示スイッチ７ｄからの信号が低速度を指示してい
ない場合、又は手順８２において、圧力検出器６１ａ，
６１ｂで検出したパイロット圧の値Ｐ_AC，Ｐ_ADがＰo未
満である場合は、手順８４において通常の通り検出した
パイロット圧の値Ｐ_AC，Ｐ_ADから図５に示す関係を用い
て流量制御弁５ｂの吐出流量ＶＡを計算し、更に手順８
５でその吐出流量ＶＡからアームシリンダ速度Ｖａを演
算する。手順８１，８２，８３，８５がアームシリンダ
速度低速指令演算部９ｌに対応する。

【００３５】アームによる速度ベクトル演算部９ｄで
は、フロント姿勢演算部９ｂで求めたバケットの先端位
置及びアームシリンダ速度演算部９ｃで求めたアームシ
リンダ速度Ｖａと、制御ユニット９に記憶してある先の
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３等の各部寸法とからアームによるバケ
ット１ｃの先端の速度ベクトルＶｃを求める。この時、
速度ベクトルＶｃは、まず図４に示すＸＹ座標系の値と
して求め、次にこの値を領域設定演算部９ａで先に求め
た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、ＸａＹａ座標系の値として求
める。ここで、ＸａＹａ座標系での速度ベクトルＶｃの
Ｘａ座標値Ｖｃｘは速度ベクトルＶｃの設定領域の境界
に平行な方向のベクトルとなり、Ｙａ座標値Ｖｃｙは速
度ベクトルＶｃの設定領域の境界に垂直な方向のベクト
ル成分となる。

【００３６】方向変換制御補正速度ベクトル演算部９ｅ
では、バケット１ｃの先端が設定領域の境界近傍にある
場合、バケット１ｃの先端が設定領域の境界に近づきな
がら設定領域の境界に沿って動くように、アームによる
バケット先端の速度ベクトルＶｃの設定領域の境界に接
近する方向の成分を補正する補正速度ベクトルＶｃｙ
ａ′を計算する。

【００３７】図７に演算部９ｅでの処理内容の全体概要
をフローチャートで示す。まず、手順９０において、領
域設定演算部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、フロント姿勢演算部９
ｂで求めたバケット１ｃの先端位置をＸａＹａ座標系に
変換し、そのＹａ座標値からバケット１ｃの先端と設定
領域の境界との距離Ｙａを求める。次いで、手順９１で
距離Ｙａの正負を判定する。ここで、距離Ｙａが正の場
合、バケット先端が設定領域内にあるので手順９２に進
み、設定領域内の方向変換制御の処理をする。距離Ｙａ
が負の場合はバケット先端が設定領域の境界の外に出た
ので、手順９３に進み、設定領域外の方向変換制御の処
理をする。

【００３８】手順９２の設定領域内方向変換制御の処理
の詳細を図８に示す。この処理は、アームによるバケッ
ト先端の速度ベクトルＶｃが設定領域の境界に接近する
方向の成分を持つ場合、そのベクトル成分を設定領域の
境界に近づくにつれて減じるように補正するための補正
速度ベクトルＶｃｙａ′を演算するものである。

【００３９】まず、手順１００において、バケット１ｃ
の先端と設定領域の境界との距離Ｙａから図９に示す関
係を用いて係数ｈを計算する。ここで、係数ｈは、距離
Ｙａが設定値Ｙａ１より大きいときは１であり、距離Ｙ
ａが設定値Ｙａ１より小さくなると、距離Ｙａが小さく
なるに従って１より小さくなり、距離Ｙａが０になる
と、即ちバケット先端が設定領域の境界上に達すると０
となり、更に距離Ｙａが０より小さくなると、即ちバケ
ット先端が設定領域の外に出て距離Ｙａが負の値になる
と、距離Ｙａが小さくなるに従って（距離Ｙａの絶対値
が大きくなるに従って）０より小さくなる（絶対値が大
きくなる）値であり、制御ユニット９の記憶装置にはこ
のようなｈとＹａの関係が記憶されている。ここでの計
算では図８のＹａ≧０の領域が使われる。

【００４０】次いで、手順１０１において、速度ベクト
ルＶｃの設定領域の境界に対して垂直な成分、即ちＸａ
Ｙａ座標系でのＹａ座標値Ｖｃｙの正負を判定し、Ｖｃ
ｙが負の場合は、バケット先端が設定領域の境界に接近
する方向の速度ベクトルであるので、手順１０２に進
み、速度ベクトルＶｃのＹａ座標値Ｖｃｙに係数ｈを乗
じ、この値を補正後の垂直方向のベクトル成分Ｖｃｙａ
とする。

【００４１】Ｖｃｙが正の場合はバケット先端が設定領
域の境界から離れる方向の速度ベクトルであるので、手
順１０４に進み、速度ベクトルＶｃのＹａ座標値Ｖｃｙ
に係数―ｈを乗じた値を補正後の垂直方向のベクトル成
分Ｖｃｙａとする。

【００４２】次いで手順１０６において、Ｖｃｙａ′＝
Ｖｃｙａ−Ｖｃｙを計算し、Ｖｃｙａを得るための補正
速度ベクトルＶｃｖａ′を求める。ここで、Ｖｃｙが負
の場合は補正速度ベクトルＶｃｙａ′は正の値（バケッ
ト先端が設定領域の境界から離れる方向の速度ベクト
ル）となり、Ｖｃｙが正の場合は補正速度ベクトルＶｃ
ｙａ′は負の値（バケット先端が設定領域の境界に接近
する方向の速度ベクトル）となる。

【００４３】以上の補正速度ベクトルＶｃｙａ′により
アームによるバケット先端の速度ベクトルＶｃの垂直方
向のベクトル成分ＶｃｙをＶｃｙａに補正することによ
り、バケット１ｃの先端が設定領域の境界に近づく場合
は、図１０（ａ）に示すように距離Ｙａが小さくなるに
従って垂直方向のベクトル成分Ｖｃｙの減少量が大きく
なるよう、速度ベクトルＶｃはＶｃａに補正される。そ
の結果、Ｖｃａによるバケット先端の移動軌跡は、設定
領域の境界に近づくにつれて平行となる曲線状となり、
設定領域の境界上での補正後の速度ベクトルＶｃａは平
行成分Ｖｃｘに一致する。

【００４４】バケット１ｃの先端が設定領域の境界から
離れる場合は、図１０（ｂ）に示すように、距離Ｙａが
小さくなるに従って垂直方向のベクトル成分Ｖｃｙの−
方向の減少量が小さくなるよう、速度ベクトルＶｃはＶ
ｃａに補正され、Ｖｃａによるバケット先端の軌跡はや
はり設定領域の境界に近づくにつれて平行となる曲線状
となる。

【００４５】手順９３の設定領域外方向変換制御の処理
の詳細を図１１に示す。この処理は、バケット１ｃの先
端が設定領域の境界の外に出た時、設定領域の境界から
の距離に関係して、バケット先端が設定領域に戻るよう
にバケット先端の動きを補正するための補正シリンダ速
度Ｖｃｙａ′を演算するものである。

【００４６】まず、手順１１２において、図８の手順１
００と同様、バケット１ｃの先端と設定領域の境界との
距離Ｙａから図８に示す関係を用いて係数ｈを計算す
る。ここでの計算では図８のＹａ＜０の領域が使われ
る。

【００４７】次に手順１１３において、アームによるバ
ケット先端の速度ベクトルＶｃの設定領域の境界に対し
て垂直な成分、即ちＸａＹａ座標系でのＹａ座標値Ｖｃ
ｙの正負を判定し、Ｖｃｙが負の場合は、バケット先端
が設定領域の境界から離れる方向の速度ベクトルである
ので、手順１１４に進み、速度ベクトルＶｃのＹａ座標
値Ｖｃｙに上記の係数ｈ及びＫを乗じ、この値を補正後
の垂直方向のベクトル成分Ｖｃｙａとする。係数Ｋは制
御上の特性から決められる任意の値であり、一種のフィ
ードバックゲインである。次いで手順１１６において、
Ｖｃｙａ′＝Ｖｃｙａ−Ｖｃｙを計算し、Ｖｃｙａを得
るための補正速度ベクトルＶｃｙａ′を求める。

【００４８】手順１１３でＶｃｙが正の場合は、バケッ
ト先端が設定領域の境界に接近する方向の速度ベクトル
であるので、手順１１５に進み、速度ベクトルＶｃのＹ
ａ座標値Ｖｃｙに上記の係数−ｈ及びＫを乗じ、この値
を補正後の垂直方向のベクトル成分Ｖｃｙａとする。次
いで手順１１７において、Ｖｃｙａ′＝Ｖｃｙａ−Ｖｃ
ｙを計算し、Ｖｃｙａを得るための補正速度ベクトルＶ
ｃｙａ′を求める。ただし、Ｖｃｙａ′＞０ならばＶｃ
ｙａ′＝０とする。なぜならば、この動作はブーム下げ
を制御する動作であるので、Ｖｃｙａ′が正の値ではブ
ーム下げの制御にならないからである。

【００４９】以上の補正速度ベクトルＶｃｙａ′により
アームによるバケット先端の速度ベクトルＶｃの垂直方
向のベクトル成分ＶｃｙはＶｃｙａに補正され、図１２
（ａ）及び（ｂ）に示すように、設定領域の境界に近づ
くにつれてバケット先端の移動軌跡は平行となるよう、
速度ベクトルＶｃはＶｃａに補正される。

【００５０】即ち、バケット１ｃの先端が設定領域の境
界から離れる方向の場合は、図１２（ａ）に示すよう
に、アームによるバケット先端の速度ベクトルＶｃが斜
め下方に一定であるとすると、その平行な方向のベクト
ル成分Ｖｃｘは一定となり、垂直方向のベクトル成分Ｖ
ｃｙはＶｃｙａ′（＝Ｖｃｙａ−Ｖｃｙ）によりＶｃｙ
ａ（＝Ｋ・ｈ・Ｖｃｙ）に補正され、その結果垂直成分
Ｖｃｙはバケット１ｃの先端が設定領域に近づくに従っ
て（距離Ｙａが小さくなるに従って）小さくなるので、
それらの合成である補正後の目標速度ベクトルＶｃａに
よるバケット先端の移動軌跡は、設定領域の境界に近づ
くにつれて平行となる曲線状となり、設定領域の境界上
での補正後の速度ベクトルＶｃａは平行成分Ｖｃｘに一
致する。

【００５１】バケット１ｃの先端が設定領域の境界に接
近する方向の場合も、図１２（ｂ）に示すように、垂直
方向のベクトル成分ＶｃｙはＶｃｙａ′（＝Ｖｃｙａ−
Ｖｃｙ）によりＶｃｙａ（＝Ｋ・ｈ・Ｖｃｙ）に補正さ
れ、その結果垂直成分Ｖｃｙはバケット１ｃの先端が設
定領域に近づくに従って（距離Ｙａが小さくなるに従っ
て）小さくなるので、補正後の目標速度ベクトルＶｃａ
によるバケット先端の移動軌跡は、設定領域の境界に近
づくにつれて平行となる曲線状となる。

【００５２】補正用目標ブームシリンダ速度演算部９ｆ
では、演算部９ｅで求めた補正速度ベクトルＶｃｙａ′
とフロント姿勢演算部９ｂで求めたバケットの先端位置
とから補正速度ベクトルＶｃｙａ′を得るためのブーム
シリンダ３ａの補正用目標シリンダ速度Ｖｂｒを演算す
る。これは、アームがブームに変わっている点を除いて
アームによる速度ベクトル演算部９ｄの逆演算である。
また、補正速度ベクトルＶｃｙａ′が正の値のときはバ
ケット先端が設定領域の境界から離れる方向の速度ベク
トルであるので、ブームシリンダ３ａの補正用目標シリ
ンダ速度Ｖｂｒとしてブーム上げ方向の目標シリンダ速
度（ブームシリンダ３ａの伸長方向の目標シリンダ速
度）が計算され、補正速度ベクトルＶｃｙａ′が負の値
のときはバケット先端が設定領域の境界に接近する方向
の速度ベクトルであるので、ブームシリンダ３ａの補正
用目標シリンダ速度としてブーム下げ方向の目標シリン
ダ速度（ブームシリンダ３ａの縮み方向の目標シリンダ
速度）が計算される。

【００５３】バルブ指令演算部９ｇでは、演算部９ｆで
求めたブームシリンダ３ａの補正用目標シリンダ速度Ｖ
ｂｒがブーム上げ方向のものである場合は流量制御弁５
ａのブーム上げの目標流量Ｑ_BUを求め、ブーム下げ方向
のものである場合はブーム下げの目標流量Ｑ_BDを求め、
更にこれらの目標流量から比例電磁弁１０ａ，１０ｂの
指令値（指令電流）を計算する。

【００５４】ここで、制御ユニット９には、比例電磁弁
１０ａと流量制御弁５ａの指令電流−流量特性及び比例
電磁弁１０ｂと流量制御弁５ａの指令電流−流量特性と
して図１３に示すようなブーム上げの指令電流Ｉ_BUと目
標流量Ｑ_BU及びブーム下げの指令電流Ｉ_BDと目標流量Ｑ
_BDとの関係が記憶されており、バルブ指令演算部９ｇで
はこの関係を用いて比例電磁弁１０ａ，１０ｂの指令電
流を計算する。

【００５５】なお、制御ユニット９に、事前に計算した
ブーム上げの指令電流と目標シリンダ速度及びブーム下
げの指令電流と目標シリンダ速度との関係を記憶してお
き、目標シリンダ速度から直接指令電流を求めてもよ
い。また、制御ユニット９にブーム上げの目標パイロッ
ト圧と目標流量Ｉ_BU及びブーム下げの目標パイロット圧
と目標流量Ｉ_BDとの関係を記憶しておき、流量制御弁５
ａの吐出流量（目標流量）から一旦目標パイロット圧を
計算し、この目標パイロット圧から比例電磁弁１０ａ，
１０ｂの指令電流を計算してもよい。

【００５６】出力部９ｈでは、領域制限スイッチ７ａか
らの信号が領域制限掘削制御モードの選択を指示してい
る場合は、バルブ指令演算部９ｇで計算した指令値を増
幅器で増幅し、電気信号として比例電磁弁１０ａ，１０
ｂに出力する。また、操作速度指示スイッチ７ｄからの
信号が最大操作速度として低速度を指示している場合
は、アームのパイロット圧を予め定めておいた前述の値
Ｐoとし、アームのパイロットライン４５ａ，４５ｂに
設けられた比例電磁弁１１ａ，１１ｂにパイロット圧Ｐ
oに相当する電気信号を出力する。領域制限スイッチ７
ａからの信号が領域制限掘削制御モードの選択を指示し
ていない場合は、比例電磁弁１０ａを全閉にし、比例電
磁弁１０ｂ，１１ａ，１１ｂを全開するための電気信号
を出力する。

【００５７】図１４に出力部９ｈの処理内容の詳細をフ
ローチャートで示す。まず、手順１５１において領域制
限スイッチ７ａからの信号が領域制限掘削制御モードを
指示しているかどうかを判断し、当該制御モードを指示
している場合は手順１５２に進み、操作速度指示スイッ
チ７ｄからの信号が最大操作速度として低速度を指示し
ているかどうかを判断し、低速度を指示していない場合
は、手順１５３に進み、バルブ指令演算部９ｇで計算し
た指令電流の値Ｉ_BU, Ｉ_BDを増幅し、電気信号として比
例電磁弁１０ａ，１０ｂに出力すると共に、比例電磁弁
１１ａ，１１ｂにこれを全開にする電気信号Ｉ_ACmax，
Ｉ_ADmaxを出力する。

【００５８】また、操作速度指示スイッチ７ｄからの信
号が低速度を指示している場合は、手順１５４に進み、
予め定めたパイロット圧Ｐoからこれに対応する比例電
磁弁１１ａ，１１ｂの指令電流の値Ｉ_AC，Ｉ_ADを計算
し、手順１５５において、バルブ指令演算部９ｇで計算
した指令電流の値Ｉ_BU, Ｉ_BDを増幅し、電気信号として
比例電磁弁１０ａ，１０ｂに出力すると共に、手順１５
４で計算した指令電流の値Ｉ_AC，Ｉ_ADを増幅し、電気信
号として比例電磁弁１１ａ，１１ｂに出力する。これに
より、アームシリンダ速度低速指令演算部９ｌでパイロ
ット圧Ｐoからアームシリンダ速度Ｖａを演算し（図５
の手順８３，８５）、このアームシリンダ速度に基づい
て方向変換制御補正速度ベクトル演算部９ｅで補正速度
ベクトルＶｃｙａ′を求め、バルブ指令演算部９ｇでそ
れを実現する指令電流の値Ｉ_BU, Ｉ_BDを計算したのに対
応して、実際のアームシリンダ速度もパイロット圧Ｐo
に対応する速度に制限される。

【００５９】手順１５１で領域制限スイッチ７ａからの
信号が領域制限掘削制御モードを指示していない場合
は、手順１５６に進み、比例電磁弁１０ａを全閉にする
電気信号Ｉ_BUminを出力すると共に、比例電磁弁１０
ｂ，１１ａ，１１ｂを全開する電気信号Ｉ_BDmax，Ｉ
_ACmax，Ｉ_ADmaxを出力する。

【００６０】以上により操作レバー装置４ｂの操作レバ
ー４０をアームクラウド方向に操作した場合は、バケッ
ト先端が設定領域の境界に近づくと補正速度ベクトルＶ
ｃｙａ′が正の値として演算され（図８の手順１０２，
１０６）、対応する電気信号が比例電磁弁１０ａに出力
されることによりブームが上げ方向に動かされ、図１０
（ａ）で説明したように、バケット先端は設定領域の境
界に近づくにつれて平行となるように移動し、最終的に
設定領域の境界に沿って移動する。万一、バケット先端
が設定領域の境界を越えて設定領域の外に出た場合は、
バケット先端を設定領域に戻すように補正速度ベクトル
Ｖｃｙａ′が正の値として演算され（図１１の手順１１
４，１１６）、対応する電気信号が比例電磁弁１０ａに
出力されることによりブームが上げ方向に動かされ、図
１２（ａ）に示すようにバケット先端が設定領域の境界
に近づくにつれて平行となるように移動しながら戻され
る。これにより、バケット先端を設定領域の境界に沿っ
て動かすことができる。

【００６１】また、バケット先端を設定領域の境界付近
に位置づけた状態で、操作レバー装置４０ａの操作レバ
ー４０をブーム下げ方向にフル操作しかつこれと同時に
操作レバー装置４ｂの操作レバー４０をアームダンプ方
向に操作した場合、バケット先端が設定領域の境界から
離れようとすると補正速度ベクトルＶｃｙａ′が負の値
として演算され（図８の手順１０４，１０６）、対応す
る電気信号が比例電磁弁１０ｂに出力されることによ
り、ブーム下げ方向のフル操作のパイロット圧が減圧し
て出力され、これによりブームが下げ方向に動かされ、
図１０（ｂ）で説明したように、バケット先端は設定領
域の境界に近づくにつれて平行となるように移動し、最
終的に設定領域の境界に沿って移動する。万一、バケッ
ト先端が設定領域の境界を越えて設定領域の外に出た場
合は、バケット先端を設定領域に戻すように補正速度ベ
クトルＶｃｙａ′が正の値として演算され（図１１の手
順１１５，１１７）、対応する電気信号が比例電磁弁１
０ａに出力されることによりブームが上げ方向に動かさ
れ、図１２（ｂ）に示すようにバケット先端が設定領域
の境界に近づくにつれて平行となるように移動しながら
戻される。これにより、バケット先端を設定領域の境界
に沿って動かすことができる。

【００６２】なお、後者のブーム下げによる方向変換制
御に際して、バケット先端を設定領域の境界付近に位置
づける操作はブーム下げの範囲制限制御により行う。こ
のブーム下げの範囲制限制御では、操作レバー装置４０
ａの操作レバー４０がブーム下げ方向に操作されると比
例電磁弁１０ｂを開き、バケット先端が設定領域の境界
付近に達すると比例電磁弁１０ｂを閉じてブーム下げを
停止させる。なお、この制御は本発明とは直接関係がな
いので、詳細は省略する。

【００６３】また、以上の方向変換制御において、操作
速度指示スイッチ７ｄからの信号が低速度を指示してい
ない場合、即ち標準速度を指示している場合は、操作レ
バー装置４ｂで生成されたパイロット圧に基づいて方向
変換制御が行われる。操作レバー装置４ｂの操作レバー
４０の操作量に応じた速度でバケット先端を動かすこと
ができると共に、操作速度指示スイッチ７ｄからの信号
が低速度を指示している場合は、予め設定したパイロッ
ト圧Ｐoに基づいて方向変換制御が行われ、操作レバー
装置４ｂの操作レバー４０の操作量に係わらずパイロッ
ト圧Ｐoに応じた速度でバケット先端を動かすことがで
き、複合操作補正演算部９ｊにおける指令電流−流量特
性の学習補正処理において、補正値の演算精度を高める
ことができる（後述）。

【００６４】複合操作補正演算部９ｊでは、上記のブー
ムとアームの複合操作による領域制限掘削制御でバルブ
指令演算部９ｇで用いる図１３に示したブーム上げとブ
ーム下げの指令電流−流量特性の学習補正処理を行う。

【００６５】まず、本発明の学習補正処理の考え方を説
明する。

【００６６】本発明の学習補正処理は、領域制限スイッ
チ７ａからの信号が領域制限掘削制御モードの選択を指
示している状態で複合操作補正スイッチ７ｃをＯＮにし
て制御モードを学習補正モードに切り換え、フロント作
業機１Ａの動き得る領域を制限する制御（領域制限掘削
制御）を行いながら行う点に特徴がある。また、補正の
対象は図１２に示したブーム用流量制御弁５ａのブーム
上げ方向の指令電流−流量特性とブーム下げ方向の指令
電流−流量特性であり、アーム用流量制御弁５ｂの指令
電流−流量特性のバラツキはブームの指令電流−流量特
性の補正で吸収する点にも特徴がある。更に、学習補正
処理をするときは、操作速度指示スイッチ７ｄを適宜切
り換えて最大操作速度として標準速度と低速度の２種類
を指示し、操作レバーをフル操作することにより、指令
電流−流量特性の広い電流範囲にわたって補正値の演算
精度を向上させる点にも特徴がある。

【００６７】そして、補正の対象であるブーム上げ又は
ブーム下げの指令電流−流量特性は図１５（ａ）及び
（ｂ）に示すように、複数本、例えば４本の直線で近似
して表し、直線の折れ点ｍ１〜ｍ８を補正することによ
り指令電流−流量特性を補正する。

【００６８】例えば、図１５（ａ）に示すブーム上げの
流量制御弁５ａの指令電流−流量特性の直線の折れ点ｍ
１〜ｍ４が次のように（ｘ，ｙ）座標で表されていると
する。

【００６９】ｍ１→（ｍ１ｘ，ｍ１ｙ）ｍ２→（ｍ２ｘ，ｍ２ｙ）ｍ３→（ｍ３ｘ，ｍ３ｙ）ｍ４→（ｍ４ｘ，ｍ４ｖ）更に、ｍ１−ｍ２間の直線、ｍ２−ｍ３間の直線、ｍ３
−ｍ４間の直線をそれぞれ次の式で表すものとする。

【００７０】ｙ＝ａ１ｘ＋ｂｌｙ＝ａ２ｘ＋ｂ２ｙ＝ａ３ｘ＋ｂ３バルブ指令演算部９ｇでの制御演算中における目標流量
→指令電流への変換においては、上記の直線の式を使っ
て電流値を求める。ブーム下げの場合も同様である。

【００７１】上記指令電流−流量特性のバラツキによる
制御動作の誤差を算出するためには、領域制限掘削制御
の設定領域の境界すなわち目標掘削面に対し、図１６に
示すように目標掘削面を挟んで目標制御範囲を設定す
る。この目標制御範囲は制御の誤差の許容範囲に相当す
る。また、上記指令電流−流量特性の直線の折れ点ｍ１
〜ｍ８に対応して電流範囲１〜８を設定する。

【００７２】アームクラウドとブーム上げの動作による
領域制限掘削制御でバケット先端が目標掘削領域の下を
通る場合、その時の電流範囲における指令電流が足りな
いことになる。例えば、図１５（ａ）の電流範囲３なら
ば、ｍ３点を右あるいは下に補正することにより、同じ
目標流量に対して大きな電流値が出力される。本実施形
態では、ｍ１〜ｍ４を左右に補正することとし、ｍ１ｘ
〜ｍ４ｘに対する補正値をｄｍｌｘ〜ｄｍ４ｘとする。

【００７３】補正値の記憶の仕方としては何通りかあ
る。例えばｄｍ１ｘ〜ｄｍ４ｘをそのまま記憶する方法
や、ｍ１ｘ＋ｄｍ１ｘ〜ｍ４ｘ＋ｄｍ４ｘを新たにｍ１
ｘ〜ｍ４ｘとして記憶する方法がある。前者では、記憶
したｄｍ１ｘ〜ｄｍ４ｘを読み出して折れ点のｘ座標値
をｍ１ｘ＋ｄｍ１ｘ〜ｍ４ｘ＋ｄｍ４ｘと補正し、補正
後の各折れ点の座標値からａ１，ｂ１，ａ２，ｂ２，ａ
３，ｂ３を求め各直線の一次式を演算することにより、
指令電流−流量特性を補正する。後者では、記憶したｍ
１ｘ〜ｍ４ｘを読み出して直接ａ１，ｂ１，ａ２，ｂ
２，ａ３，ｂ３を求め各直線の一次式を演算することに
より、指令電流−流量特性を補正する。バルブ指令演算
部９ｇでは制御演算に際してこの補正後の特性を用い
る。

【００７４】図１７に複合操作補正演算部９ｊにおける
学習補正処理の全体をフローチャートで示す。

【００７５】まず、手順１２１で制御ユニット９が電源
を入れた直後の立ち上げ時であるかどうかを判断し、立
ち上げ時でなければ手順１２２に進み、複合操作補正ス
イッチ７ｃからの信号が複合操作の学習補正モードの選
択を指示してるか否かを判断する。学習補正モードの選
択を指示している場合は手順１２３に進み、学習補正処
理による補正値の演算・記憶処理を行い、学習補正モー
ドの選択を指示していない場合はその演算サイクルでの
処理を終了する。手順１２１で制御ユニット９が立ち上
げ時であると判断されると手順１２４に進み、手順１２
３で演算・記憶した補正値を用いて指令電流−流量特性
の補正処理を行う。

【００７６】図１８及び図１９に手順１２３の補正値演
算・記憶処理の詳細をフローチャートで示す。

【００７７】まず、手順１３１で圧力検出器６１ａから
の信号を入力しアームクラウド動作が指示されているか
どうかを判断し、アームクラウド動作が指示されていれ
ば手順１３２に進み、ブーム上げの学習補正処理をし、
指示されていなければ手順１３３で圧力検出器６１ｂか
らの信号を入力しアームダンプ動作が指示されているか
どうかを判断し、アームダンプ動作が指示されていれば
手順１３４に進み、ブーム下げの学習補正処理を行う。

【００７８】図１９に手順１３２，１３４のブーム上
げ、ブーム下げの学習補正処理の詳細をフローチャート
で示す。

【００７９】まず、手順１４１でアームクラウド動作又
はアームダンプ動作の指示後所定の時間、例えば３秒経
過したかどうかを判断する。これは、バケット先端が目
標掘削面に沿って動くよう制御されている状態に確実に
するためのものである。バケット先端が目標掘削面から
離れるアームダンプ動作の場合は、前述したように同時
に操作レバー装置４ａの操作レバー４０をブーム下げ方
向にフル操作してブーム下げを行うことにより、バケッ
ト先端が目標掘削面に沿って動くよう制御される状態に
する。

【００８０】手順１４１で所定時間経過したと判断され
ると手順１４２に進み、バケット先端が図１４に示した
目標制御範囲の下であるかどうかを判断し、バケット先
端が目標制御範囲の下であったら手順１４３に進み、そ
うでないなら手順１４４に進む。手順１４４ではバケッ
ト先端が目標制御範囲の上であるかどうかを判断し、バ
ケット先端が目標制御範囲の上であったら手順１４５に
進む。

【００８１】手順１４３では現在比例電磁弁１０ａ又は
１０ｂに出力されている指令電流値が図１５（ａ）又は
（ｂ）中のいずれの範囲であるかを判断し、手順１４６
でその指令電流範囲に対応したカウンタ１〜８のいずれ
かを１つ加算する。

【００８２】手順１４５では手順１４３と同様に、現在
比例電磁弁１０ａ又は１０ｂに出力されている指令電流
値が図１５（ａ）又は（ｂ）中のいずれの範囲であるか
を判断し、手順１４７でその指令電流範囲に対応したカ
ウンタ１〜８のいずれかを１つ減算する。

【００８３】手順１４８では１回のアームクラウド動作
又はアームダンプ動作による１つの制御動作が終了した
かどうかを判断し、終了していなければ上記手順１４２
〜１４７を繰り返す。

【００８４】このように学習補正の制御演算を進めてい
くと、ある時点で制御動作が終了する。例えば、アーム
クラウド動作によってブーム上げを自動的に行っていく
場合、アームが目標掘削面に対して鉛直を過ぎればブー
ム上げ動作が終了し、アームダンプ動作によってブーム
下げを自動的に行っていく場合は、最後にアームシリン
ダがストロークエンドになって動作が終了する。手順１
４８ではこのような状態になったか否かで１つの制御動
作が終了したかどうかを判断する。１つの制御動作が終
了したならば手順１４９に進む。

【００８５】手順１４９では最終的なカウンタ１〜８の
値に従い、上記折れ点ｍ１〜ｍ８の指令電流方向の補正
値を演算する。例えば、ｍ１点に対応するカウンタ１が
最終的に＋１０ならば、この指令電流範囲において、バ
ケット先端が目標制御範囲の下にある頻度が多かったた
め、この指令電流範囲においてもう少しブーム上げを強
くしなければならないことになる。即ち、ｍ１点に対し
＋の値を補正値とする。ｍ２〜ｍ８点も同様にカウンタ
２〜８の値が＋であるか−であるかに従って、＋あるい
は−の補正値を求める。カウンタが０である場合は補正
を行う必要はないので、補正値は０となる。ここで、補
正値はあまり大きな値にすると次の学習で逆方向に補正
しなければならなくなるので、比較的小さな値にしてお
くのが良い。例えば指令電流が最大で６００ｍＡ程度な
らば１回の補正値は２〜３ｍＡ程度と小さな値で少しず
つ補正する。この場合、カウンタの値に係わらず補正値
は一定であっても良いし、カウンタの値の大小に応じて
補正値も変えてやっても良い。

【００８６】ここで、領域制限掘削制御により水平引
き、水平押しの複合操作を行った場合、操作速度によっ
て図１５における指令電流範囲のいずれの範囲を使用す
るか異なってくる。具体的には水平引きの場合、操作速
度が速ければブーム上げでは図１５（ａ）中の３，４の
電流範囲を、操作速度が遅ければ１，２の電流範囲を主
に使用する。水平押しの場合、操作速度が速ければブー
ム下げでは図１５（ｂ）中の７，８の電流範囲を、操作
速度が遅ければ５，６の電流範囲を主に使用する。

【００８７】従って、全ての電流範囲において指令電流
−流量特性の補正を行うには、レバーによる操作速度を
変えて広い範囲で補正値を算出する必要がある。しか
し、レバー操作は操作者により異なり、また、同じ操作
者でも常に万遍なく全ての電流範囲で操作することは難
しい。本実施形態では操作速度指示スイッチ７ｄからの
指示により、操作速度として標準速度と低速度という２
種類の最大操作速度が指示されるようにしており、操作
速度指示スイッチ７ｄを適宜切り換えてアーム用の操作
レバー装置４ｂの操作レバー４０をフル操作すれば、指
令電流−流量特性のほぼ全ての電流範囲で操作すること
ができる。よって、指令電流−流量特性の各折れ点ｍ１
〜ｍ８に対する補正値の演算精度を容易に高めることが
可能となる。

【００８８】このようにして補正値を求めたならば、手
順１５０に進み、その補正値を用いて上述のような考え
方で指令電流−流量特性の補正を行う。

【００８９】再び同様の制御を行い、一回の制御動作を
行う毎に少しずつ指令電流−流量特性を補正し、最終的
にバケット先端が全ての指令電流範囲において目標制御
範囲内におさまるまで学習補正処理を行う。

【００９０】指令電流−流量特性の学習補正が完了する
と、最後は補正値を制御ユニット９のメモリ９ｋに記憶
し、制御ユニット９の立ち上げ時に図１７に示すフロー
チャートの手順１２４でその補正値をメモリ９ｋから読
み出し、図１５に示すブーム上げ及びブーム下げの指令
電流−流量特性の補正を行う。

【００９１】以上のように構成した本実施形態では、実
際に複数の油圧アクチュエータの複合操作により作業装
置の動作を制御して指令電流−制御量特性の補正値を求
めるので、得られた補正値の精度は高く、油圧機器の製
品毎のバラツキや複数の油圧アクチュエータの複合操作
による油圧の相互干渉があっても作業装置の動作を精度
良く制御することができる。また、この補正は、複合操
作補正スイッチ７ｃをＯＮにすることで通常の制御動作
中に自動的に行われるので、手間がかからず、短い時間
で行うことができる。更に、この補正は圧力補償をして
いるか否かという油圧システムの違いにも係わらず適用
できる。

【００９２】また、本実施形態によれば、操作速度指示
スイッチ７ｄを切り換えて制御を行うことにより指令電
流−制御量特性の広い電流範囲にわたって補正値の演算
精度が向上し、学習補正処理の精度が向上する。

【００９３】本発明の他の実施形態を図２０〜図２５に
より説明する。図中、先の実施形態に係わる図１、図３
等に示したものと同等の部材、機能には同じ符号を付し
てある。本実施形態は電気レバー方式の操作レバー装置
を用いた油圧駆動装置に本発明を適用したものである。

【００９４】図２０において、１０４ａ〜１０４ｆは油
圧アクチュエータ３ａ〜３ｆのそれぞれに対応して設け
られた電気レバー方式の操作レバー装置であり、これら
操作レバー装置１０４ａ〜１０４ｆからの操作信号（電
気信号）は制御ユニット９Ａに入力され、所定の処理を
施された後、指令信号として出力される。流量制御弁１
０５ａ〜１０５ｆは電気信号をパイロット圧に変換する
電気油圧変換手段、例えば比例電磁弁１５０ａ，１５０
ｂ〜１５５ａ，１５５ｂを両端に備えた電気・油圧操作
方式の弁であり、制御ユニット９Ａから出力された指令
信号はその比例電磁弁に入力される。

【００９５】制御ユニット９Ａは図２１に示すように通
常演算部９０ａ、設定・制御演算部９０ｂ、切換出力部
９０ｃ、出力部９０ｄの各機能を有している。

【００９６】通常演算部９０ａは操作レバー装置１０４
ａ〜１０４ｆからの操作信号を比例電磁弁１５０ａ，１
５０ｂ〜１５５ａ，１５５ｂの指令値に変換する。設定
・制御演算部８０ｂは上記実施形態で述べた掘削領域の
境界（目標掘削面）の設定、領域制限掘削制御、複合操
作の学習補正の各演算処理を行う（後述）。切換出力部
９０ｃは、先の実施形態の図３に示す出力部９ｈに相当
するものであり、ブーム用の比例電磁弁１５０ａ，１５
０ｂ及びアーム用の比例電磁弁１５１ａ，１５１ｂの指
令値として、領域制限スイッチ７ａからの信号に応じて
通常演算部９０ａで計算した指令値と設定・制御演算部
９０ｂで計算した指令値のいずれかを選択し、これを増
幅して出力する（後述）。出力部９０ｄは通常演算部９
０ａで計算したブーム及びアーム以外の比例電磁弁の指
令値を増幅して出力する。

【００９７】設定・制御演算部９０ｂの処理機能の概略
を図２２に示す。設定・制御演算部９０ｂは、領域設定
演算部９ａ、フロント姿勢演算部９ｂ、アームシリンダ
速度演算部９Ａｃ、アームによる速度ベクトル演算部９
ｄ、方向変換制御補正速度ベクトル演算部９ｅ、補正用
目標ブームシリンダ速度演算部９ｆ、バルブ指令演算部
９Ａｇ、複合操作補正演算部９ｊ、アームシリンダ速度
低速指令演算部９Ａｌの各機能を有し、かつ複合操作補
正演算部９ｊの演算値（補正値）を記憶するメモリ、例
えばＥＥＰＲＯＭ９ｋを有している。

【００９８】領域設定演算部９ａ、フロント姿勢演算部
９ｂの処理機能は先の実施形態に係わる図３に示したも
のと同じである。

【００９９】アームシリンダ速度演算部９Ａｃでは、ア
ーム用の操作レバー装置１０４ｂからのアームの操作信
号（電気信号）Ｓ_Aを入力し、この操作信号Ｓ_Aのレベル
範囲からその操作信号Ｓ_Aをアームクラウドの操作信号
Ｓ_AC及びアームダンプの操作信号Ｓ_ADのいずれかに分類
した後、制御ユニット９Ａに記憶した図５に示したのと
同様な操作信号Ｓ_AC，Ｓ_ADと流量制御弁１０５ｂの吐出
流量Ｖ_Aとの関係から、操作信号Ｓ_AC又はＳ_ADに対応す
る流量制御弁１０５ｂの吐出流量Ｖ_Aを求め、更にこの
吐出流量からアームシリンダ３ｂの目標速度（以下、目
標アームシリンダ速度という）Ｖａｒを計算する。制御
ユニット９Ａに操作信号Ｓ_AC，Ｓ_ADと目標アームシリン
ダ速度Ｖａｒとの関係を記憶しておき、操作信号Ｓ_AC，
Ｓ_ADから直接目標アームシリンダ速度Ｖａｒを求めても
よい。

【０１００】また、アームシリンダ速度演算部９Ａｃは
アームシリンダ速度低速指令演算部９Ａｌを含み、操作
速度指示スイッチ７ｄからの信号が最大操作速度として
低速度を指示している場合は、操作信号Ｓ_AC，Ｓ_ADに代
え、予め定めておいた低速度対応の操作信号の値Ｓoを
用い、この値Ｓoから目標アームシリンダ速度Ｖａｒを
演算する。

【０１０１】図２３にアームシリンダ速度演算部９Ａｃ
及びアームシリンダ速度低速指令演算部９Ａｌの処理内
容の詳細をフローチャートで示す。まず、手順８７にお
いて、操作信号Ｓ_Aをそのレベル範囲に応じてアームク
ラウドの操作信号Ｓ_AC及びアームダンプの操作信号Ｓ_AD
のいずれかに分類し、次いで手順８１において、操作速
度指示スイッチ７ｄからの信号が最大操作速度として低
速度を指示しているかどうかを判断し、低速度を指示し
ている場合は手順８３に進み、予め定めておいた低速度
対応の操作信号の値Ｓoから流量制御弁１０５ｂの吐出
流量ＶＡを計算し、更に手順８５Ａでその吐出流量ＶＡ
から目標アームシリンダ速度Ｖａｒを演算する。一方、
手順８１において、操作速度指示スイッチ７ｄからの信
号が低速度を指示していない場合は、手順８４Ａにおい
て通常の通り検出した操作信号Ｓ_AC，Ｓ_ADから流量制御
弁１０５ｂの吐出流量ＶＡを計算し、更に手順８５Ａで
その吐出流量ＶＡから目標アームシリンダ速度Ｖａｒを
演算する。手順８１，８３，８５Ａがアームシリンダ速
度低速指令演算部９ｌに対応する。

【０１０２】なお、図２３に示した上記の例では、操作
速度指示スイッチ７ｄからの信号が最大操作速度として
低速度を指示している場合は、操作信号Ｓ_AC，Ｓ_ADの如
何に係わらず予め定めておいた低速度対応の操作信号の
値Ｓoを用いたが、図５に示した先の実施形態と同様、
操作信号Ｓ_AC，Ｓ_ADがＳoを越える場合のみ低速度対応
の操作信号の値Ｓoを用いてもよい。

【０１０３】アームによる速度ベクトル演算部９ｄ、方
向変換制御補正速度ベクトル演算部９ｅ、補正用目標ブ
ームシリンダ速度演算部９ｆの処理内容は、先の実施形
態に係わる図３の演算部９ｄ，９ｅ，９ｆと同じであ
る。ただし、アームによる速度ベクトル演算部９ｄでは
アームシリンダ速度Ｖａに代え目標アームシリンダ速度
Ｖａｒからバケット１ｃの先端の速度ベクトルＶｃを求
める。

【０１０４】バルブ指令演算部９Ａｇでは、演算部９ｆ
で求めたブームシリンダ３ａの補正用目標シリンダ速度
Ｖｂｒから比例電磁弁１５０ａ，１５０ｂの指令電流Ｉ
_BU，Ｉ_BDを計算し、かつ演算部９Ａｃで求めたアームシ
リンダ３ｂの目標シリンダ速度Ｖａｒから比例電磁弁１
５１ａ，１５１ｂの指令電流Ｉ_AC，Ｉ_ADを計算する。

【０１０５】図２４にバルブ指令演算部９Ａｇの処理内
容の詳細を示す。まず、手順１７１において、ブームシ
リンダ３ａの補正用目標シリンダ速度Ｖｂｒがブーム上
げ方向のものである場合は流量制御弁１０５ａのブーム
上げの目標流量Ｑ_BUを求め、ブーム下げ方向のものであ
る場合はブーム下げの目標流量Ｑ_BDを求め、手順１７２
において、これらの目標流量から比例電磁弁１５０ａ，
１５０ｂの指令電流Ｉ_BU，Ｉ_BDを計算する。

【０１０６】ここで、制御ユニット９Ａには、比例電磁
弁１５０ａと流量制御弁１０５ａの指令電流−流量特性
及び比例電磁弁１５０ｂと流量制御弁１０５ａの指令電
流−流量特性として図１３に示したのと同様なブーム上
げの指令電流Ｉ_BUと目標流量Ｑ_BU及びブーム下げの指令
電流Ｉ_BDと目標流量Ｑ_BDとの関係が記憶されており、手
順１７２ではこの関係を用いて比例電磁弁１５０ａ，１
５０ｂの指令電流Ｉ_BU，Ｉ_BDを計算する。

【０１０７】次に、手順１７３において、アームシリン
ダ３ｂの目標シリンダ速度Ｖａｒがアームクラウド方向
のものである場合は流量制御弁１０５ｂのアームクラウ
ドの目標流量Ｑ_ACを求め、アームダンプ方向のものであ
る場合はアームダンプの目標流量Ｑ_ADを求め、手順１７
４において、これらの目標流量から比例電磁弁１５１
ａ，１５１ｂの指令電流Ｉ_AC，Ｉ_ADを計算する。この場
合も、制御ユニット９Ａには、比例電磁弁１５１ａと流
量制御弁１０５ｂの指令電流−流量特性及び比例電磁弁
１５１ｂと流量制御弁１０５ｂの指令電流−流量特性と
して指令電流Ｉ_ACと目標流量Ｑ_AC及び指令電流Ｉ_ADと目
標流量Ｑ_ADの関係が記憶されており、手順１７４ではこ
の関係を用いて指令電流Ｉ_AC，Ｉ_ADを計算する。

【０１０８】なお、制御ユニット９に、ブーム上げ、ブ
ーム下げ、アームクラウド、アームダンプに関しそれぞ
れ指令電流と目標シリンダ速度の関係を記憶しておき、
目標シリンダ速度から直接指令電流を求めてもよい。ま
た、制御ユニット９に、ブーム上げ、ブーム下げ、アー
ムクラウド、アームダンプに関しそれぞれ目標パイロッ
ト圧と目標流量の関係を記憶しておき、流量制御弁の吐
出流量（目標流量）から一旦目標パイロット圧を計算
し、この目標パイロット圧から比例電磁弁の指令電流を
計算してもよい。

【０１０９】複合操作補正演算部９ｊでは、上記のブー
ムとアームの複合操作による領域制限掘削制御でバルブ
指令演算部９Ａｇで用いる、図１３に示したのと同様な
ブーム上げとブーム下げの指令電流−流量特性の学習補
正処理を行う。この演算部９ｊの処理内容は先の実施形
態に係わる図３の演算部９ｊと同じである。

【０１１０】図２５に切換出力部９０ｃの処理内容の詳
細を示す。まず、手順１８１において、領域制限スイッ
チ７ａからの信号が領域制限掘削制御モードの選択を指
示しているかどうかを判断し、領域制限掘削制御モード
を指示していない場合は、手順１８２に進み、ブーム用
の比例電磁弁１５０ａ，１５０ｂ及びアーム用の比例電
磁弁１５１ａ，１５１ｂの指令値として通常演算部９０
ａで計算した指令電流Ｉ_BU，Ｉ_BD，Ｉ_AC，Ｉ_ADを選択
し、これを増幅して出力し、領域制限掘削制御モードの
選択を指示している場合は、手順１８３に進み、ブーム
用の比例電磁弁１５０ａ，１５０ｂ及びアーム用の比例
電磁弁１５１ａ，１５１ｂの指令値として設定・制御演
算部９０ｂで計算した指令電流Ｉ_BU，Ｉ_BD，Ｉ_AC，Ｉ_AD
を選択し、これを増幅して出力する。

【０１１１】以上のように構成した本実施形態によって
も、電気レバー方式の操作レバー装置を用いた油圧駆動
装置において、ブームとアームによる複合操作で領域制
限掘削制御を行うとき、油圧機器の製品毎のバラツキや
油圧の相互干渉に係わらず、指令電流−流量特性を適切
に補正してフロント作業機１Ａの動作を精度よく制御で
きるなど、先の実施形態と同様の効果が得られる。

【０１１２】特に、本実施形態においても、アームシリ
ンダ速度演算部９ｃにアームシリンダ速度低速指令演算
部９ｌを設け、操作速度指示スイッチ７ｄからの信号が
最大操作速度として低速度を指示している場合は、その
目標アームシリンダ速度を低速度とし、この低速度の目
標アームシリンダ速度により方向変換制御を行うように
したので、操作速度指示スイッチ７ｄを適宜切り換えて
アーム用の操作レバー装置１０４ｂの操作レバーをフル
操作すれば、指令電流−流量特性のほぼ全ての電流範囲
で操作することができ、図１５に示した指令電流−流量
特性の各折れ点ｍ１〜ｍ８に対する補正値の演算精度を
容易に高めることが可能となり、以て学習補正処理の精
度が向上する。

【０１１３】なお、本発明は上記実施形態に限定され
ず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態で
は、フロント作業機１Ａの位置と姿勢に関する状態量を
検出する手段として角度検出器を用いたが、シリンダの
ストロークを検出するストローク計を用いても良い。

【０１１４】また、指令電流−流量特性は４本の直線で
近似したが、それ以上あるいはそれ以下の数の直線で近
似しても良い。更に、カウンタが＋か−かで補正値を求
めたが、カウンタの値に不感帯を設けてカウンタ値があ
る値以上あるいは以下の場合に補正値を求めるようにし
ても良い。

【０１１５】また、上記実施形態では、学習補正モード
時にメモリ９ｋに補正値を記憶し、制御モード時にその
補正値を用いて指令電流−制御量特性を補正するように
したが、学習補正モード時に補正値を用いて指令電流−
制御量特性を補正してしまい、その補正後の指令電流−
制御量特性をメモリ９ｋに記憶し、制御モード時にその
補正後の指令電流−制御量特性を用いてもよい。

【０１１６】更に、上記実施形態では、操作速度指示ス
イッチ７ｄによる指示速度は２種類としたが、それ以上
の速度の種類があっても良い。

【０１１７】また、上記実施形態では、指令電流−流量
特性を補正したが、バルブ指令演算部９ｇ，９Ａｇで指
令電流−流量特性ではなく指令電流−アクチュエータ速
度特性を用いる場合は、指令電流−アクチュエータ速度
特性等、その他の特性を補正しても良い。

【０１１８】更に、上記実施形態では、領域制限掘削制
御を行う油圧ショベルに本発明を適用したが、軌跡制御
等あるいはそれ以外の制御を行う油圧ショベルに本発明
を適用しても良い。

【０１１９】

【発明の効果】本発明によれば、実際に複数の油圧アク
チュエータの複合操作により作業装置の動作を制御して
指令電流−制御量特性の補正値を求めるので、得られた
補正値の精度は高く、油圧機器の製品毎のバラツキや複
数の油圧アクチュエータの複合操作による油圧の相互干
渉があっても作業装置の動作を精度良く制御することが
できる。また、この補正は通常の制御動作中に自動的に
行われるので、手間がかからず、短時間で行うことがで
きる。更に、この補正は圧力補償をしているか否かとい
う油圧システムの違いにも係わらず適用でき、汎用性に
優れる。

【０１２０】また、指令電流−制御量特性の補正値を求
める際、速度制御手段を適宜切り換えて補正値を求める
ことができるので、指令電流―制御量特性の広い電流範
囲にわたって補正値の演算精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による油圧作業機械の制御
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とその
周囲の設定領域の形状を示す図である。

【図３】制御ユニットの制御機能を示すブロック図であ
る。

【図４】本実施形態の領域制限掘削で用いる座標系と領
域の設定方法を示す図である。

【図５】パイロット圧とアーム用の流量制御弁の吐出流
量との関係を示す図である。

【図６】アームシリンダ速度演算部及びアームシリンダ
速度低速指令演算部における全体の処理内容を示すフロ
ーチャートである。

【図７】方向変換制御補正速度ベクトル演算部における
全体の処理内容を示すフローチャートである。

【図８】方向変換制御補正速度ベクトル演算部における
設定領域内での方向変換制御演算の処理内容を示すフロ
ーチャートである。

【図９】方向変換制御演算におけるバケット先端と設定
領域の境界との距離Ｙａと係数ｈとの関係を示す図であ
る。

【図１０】バケット先端が設定領域内で方向変換制御さ
れた時の軌跡の一例を示す図で、（ａ）がバケット先端
が設定領域の境界に近づく場合、（ｂ）がバケット先端
が設定領域の境界から離れる場合である。

【図１１】方向変換制御補正速度ベクトル演算部におけ
る設定領域外での方向変換制御演算の処理内容を示すフ
ローチャートである。

【図１２】バケット先端が設定領域内で方向変換制御さ
れた時の軌跡の一例を示す図で、（ａ）がバケット先端
が設定領域の境界から離れる場合、（ｂ）がバケット先
端が設定領域の境界に近づく場合である。

【図１３】ブーム上げの目標流量と指令電流との関係、
及びブーム下げの目標流量と指令電流との関係を示す図
である。

【図１４】出力部における全体の処理内容を示すフロー
チャートである。

【図１５】指令電流−流量特性の補正の考え方を示す図
である。

【図１６】指令電流−流量特性の補正値を求めるのに使
用する目標制御範囲を示す図である。

【図１７】複合操作補正演算部における学習補正処理の
全体の処理内容を示すフローチャートである。

【図１８】学習モード処理を示すフローチャートであ
る。

【図１９】学習モード処理におけるブーム上げ、ブーム
下げの学習補正処理の詳細を示すフローチャートであ
る。

【図２０】本発明の他の実施形態による油圧作業機械の
制御装置を示す、図１と同様な図である。

【図２１】制御ユニットの制御機能を示すブロック図で
ある。

【図２２】制御ユニットの設定・制御演算部の処理機能
を示すブロック図である。

【図２３】アームシリンダ速度演算部及びアームシリン
ダ速度低速指令演算部での処理内容を示すフローチャー
トである。

【図２４】バルブ指令演算部の処理内容を示すフローチ
ャートである。

【図２５】切換出力部の処理内容を示すフローチャート
である。

【符号の説明】

１Ａフロント作業機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５ａ〜５ｆ流量制御弁６リリーフ弁７ａ領域制限スイッチ７ｂ設定スイッチ７ｃ複合操作補正スイッチ７ｄ操作速度指示スイッチ８ａ，８ｂ，８ｃ角度検出器９制御ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者冨田 ▲禎▼久茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】予め設定した指令電流−制御量特性に従っ
て制御量の目標値から指令電流の値を計算し、この指令
電流の値を用いて流量制御弁を切り換え操作し油圧アク
チュエータを駆動することにより、その油圧アクチュエ
ータを含む複数の油圧アクチュエータを複合操作して作
業装置の動作を制御する油圧作業機械の制御装置におい
て、複合操作補正指示手段と、複合操作最大速度指示手段と、前記複合操作補正指示手段からの指令により、前記複数
の油圧アクチュエータを複合操作して作業装置の動作を
制御する時の位置情報から前記作業装置の制御動作の誤
差を計算し、この誤差に基づいて前記指令電流−制御量
特性の補正値を求める補正値演算手段と、前記補正値を用いて前記指令電流−制御量特性を補正す
る特性補正手段と、前記補正値演算手段で補正値を求めるとき、前記複合操
作最大速度指示手段で指示された最大速度を越えないよ
う前記複数の油圧アクチュエータの複合操作速度を制御
する速度制御手段とを備えることを特徴とする油圧作業
機械の制御装置。
【請求項２】予め設定した指令電流−制御量特性に従っ
て制御量の目標値から指令電流の値を計算し、この指令
電流の値を用いて流量制御弁を切り換え操作し油圧アク
チュエータを駆動することにより、その油圧アクチュエ
ータを含む複数の油圧アクチュエータを複合操作して作
業装置の動作を制御する油圧作業機械の制御装置におい
て、複合操作補正指示手段と、複合操作速度指示手段と、前記複合操作補正指示手段からの指令により、前記複数
の油圧アクチュエータを複合操作して作業装置の動作を
制御する時の位置情報から前記作業装置の制御動作の誤
差を計算し、この誤差に基づいて前記指令電流−制御量
特性の補正値を求める補正値演算手段と、前記補正値を用いて前記指令電流−制御量特性を補正す
る特性補正手段と、前記補正値演算手段で補正値を求めるとき、前記複合操
作速度指示手段で指示された操作速度になるよう前記複
数の油圧アクチュエータの複合操作速度を制御する速度
制御手段とを備えることを特徴とする油圧作業機械の制
御装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の油圧作業機械の制御
装置において、前記補正値演算手段は、前記複数の油圧
アクチュエータを複合操作して前記作業装置の動作を制
御する時のその作業装置の現在位置と目標制御範囲とを
比較し、現在位置が目標制御範囲外にあるかどうかと、
その目標制御範囲外のいずれの側にあるかを演算する第
１演算手段と、この第１演算手段の演算結果に基づき前
記指令電流−制御量特性の補正値を演算する第２演算手
段とを有することを特徴とする油圧作業機械の制御装
置。
【請求項４】請求項３記載の油圧作業機械の制御装置に
おいて、前記作業装置は、建設機械の多関節型のフロン
ト作業機を構成するブーム及びアームを含み、前記第１
演算手段は、ブーム上げ・アームクラウド又はブーム下
げ・アームダンプによる複合操作で前記作業装置の動作
を制御する時のその作業装置の現在位置と目標制御範囲
とを比較して前記演算を行い、前記第２演算手段は、前
記指令電流−制御量特性として、ブーム用流量制御弁の
ブーム上げ方向又はブーム下げ方向の指令電流−流量特
性の補正値を演算することを特徴とする油圧作業機械の
制御装置。