CN116917578A - 作业机械 - Google Patents

Abstract

一种作业机械，其具备：作业装置，其具有多个液压致动器和多个驱动对象部件；姿势检测装置，其检测作业装置的姿势信息；控制阀单元，其控制从液压泵向多个液压致动器供给的工作油的流动；多个电磁阀，其生成用于驱动控制阀单元的先导压；以及控制器，其运算由电磁阀生成的先导压的指令值，并将与指令值对应的控制信号输出至电磁阀。控制器基于由姿势检测装置检测出的姿势信息来运算驱动对象部件的动作方向向量的重力方向分量，当指令值超过预定压力时，基于动作方向向量的重力方向分量来校正先导压的指令值，并将与校正后的指令值对应的控制信号输出至电磁阀。

Description

作业机械

技术领域

本发明涉及作业机械。

背景技术

已知一种作业机械，其具备：用于驱动动臂、斗杆以及铲斗等的多个液压致动器、用于控制多个液压致动器的控制阀单元、生成用于驱动控制阀单元的先导压的多个电磁阀、以及控制电磁阀的控制器。在这样的作业机械中，若从控制器向电磁阀输出了控制信号后直到液压致动器开始驱动为止的延迟时间长，则有可能导致作业精度的降低。

在专利文献1中，作为用于减少将控制信号输出到电磁阀后直到液压致动器开始驱动为止的延迟时间的方法，公开了如下方法：在开始驱动电磁阀时使螺线管中流过过励磁电流来使电磁阀高速地开阀，在开阀后为了保持所需的液压力而流过保持电流。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2018-528899号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在专利文献1所记载的技术中，由于作业装置的重力的影响，从控制器向电磁阀输出控制信号后直到液压致动器进行驱动为止的延迟时间有可能产生偏差。例如，在作业机械中，与使驱动对象部件不克服重力地进行动作的情况相比，在使驱动对象部件克服重力地进行动作的情况下，从控制器向电磁阀输出控制信号后直到液压致动器进行驱动为止的延迟时间有可能变长。其结果，作业机械有可能无法高精度地进行作业。

本发明的目的在于，将作用于作业装置的重力的影响引起的延迟时间的偏差均匀化，从而实现作业精度的提高。

用于解决课题的手段

本发明的一个方式的作业装置具有：作业装置，其具有多个液压致动器和由所述多个液压致动器驱动的多个驱动对象部件；姿势检测装置，其检测所述作业装置的姿势信息；液压泵，其向所述多个液压致动器供给工作油；控制阀单元，其控制从所述液压泵向所述多个液压致动器供给的工作油的流动；电磁阀单元，其具有多个电磁阀，该多个电磁阀生成用于驱动所述控制阀单元的先导压；以及控制器，其运算由所述电磁阀生成的先导压的指令值，并将与所述指令值对应的控制信号输出至所述电磁阀。所述控制器基于由所述姿势检测装置检测出的姿势信息，运算所述驱动对象部件的动作方向向量的重力方向分量，当所述指令值超过预定压力时，基于所述动作方向向量的重力方向分量来校正所述先导压的指令值，向所述电磁阀输出与校正后的所述指令值对应的控制信号。

发明效果

根据本发明，将作用于作业装置的重力的影响引起的延迟时间的偏差均匀化，从而能够实现作业精度的提高。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的液压挖掘机的侧视图。

图2表示液压挖掘机所具备的液压系统。

图3是作业装置的基准点的运算方法的说明图。

图4是液压挖掘机的控制器的硬件结构图。

图5表示显示装置的显示画面的一例。

图6是本发明的第一实施方式的控制器的功能框图。

图7表示按照校正后的目标速度向量Vca来控制铲斗的爪尖时的铲斗的爪尖的轨迹的一例。

图8表示目标面距离H与控制介入比率a的关系。

图9A示意性地表示操作先导压Pi0和校正操作先导压Pi0’的时刻履历波形。

图9B示意性地表示目标先导压Pi1和校正目标先导压Pi1’的时刻履历波形。

图10表示驱动对象部件的动作方向向量及其重力方向分量。

图11表示动作方向向量的重力方向分量与校正压力的关系。

图12是表示本发明的第二实施方式的由控制器执行的目标面距离H的运算处理到区域限制比率c的运算处理的流程的流程图。

图13是表示考虑了驱动对象部件的动作方向的指令先导压的运算处理的内容的流程图。

图14A表示铲斗倾卸操作时的铲斗的动作方向向量VBkD相对于目标面St的角度φBkD。

图14B表示铲斗铲装操作时的铲斗的动作方向向量VBkC相对于目标面St的角度φBkC。

图15表示动作方向向量VD相对于目标面St的角度φ与目标面侵蚀率b的关系。

图16是本发明的第三实施方式的控制器的功能框图。

图17表示校正系数表。

具体实施方式

参照附图，对本发明的实施方式的作业机械进行说明。

＜第一实施方式＞

－液压挖掘机－

图1是本发明的第一实施方式的液压挖掘机1的侧视图。此外，在本实施方式中，例示在作业装置1A的前端安装有铲斗10来作为附属装置(作业工具)的液压挖掘机来进行说明，但本发明也能够应用于安装有铲斗以外的附属装置的液压挖掘机。

如图1所示，液压挖掘机1具备车体(机体)1B和安装在车体1B的多关节型的作业装置1A。车体1B具有通过左右的行驶马达(液压马达)3a、3b(参照图2)行驶的行驶体11、可旋转地安装在行驶体11的旋转体12。作业装置1A安装在旋转体12。旋转体12通过旋转马达(液压马达)4(参照图2)相对于行驶体11旋转。行驶体11具有左右一对履带。行驶马达3a驱动右侧的履带，行驶马达3b驱动左侧的履带。旋转体12的旋转中心轴在液压挖掘机1停在水平地面上的状态下为铅垂方向。在旋转体12设置有驾驶室16。在驾驶室16内设置有用于操作作业装置1A、行驶体11以及旋转体12的电气式的操作装置A1～A6。在旋转体12搭载有作为原动机的发动机18(参照图2)、由发动机18驱动的主泵2(参照图2)和先导泵48(参照图2)、以及用于控制液压挖掘机1的各部的控制器140。

作业装置1A具备多个液压缸(动臂缸5、斗杆缸6、铲斗缸7)和由多个液压缸(5～7)驱动的多个驱动对象部件(动臂8、斗杆9以及铲斗10)。多个驱动对象部件(8～10)被串联地连结并在铅垂面内分别转动。动臂8的基端部经由动臂销可转动地连结在旋转体12的前部。在动臂8的前端部经由斗杆销可转动地连结有斗杆9。在斗杆9的前端部经由铲斗销可转动地连结有铲斗10。动臂8由作为液压致动器的动臂缸5驱动，斗杆9由作为液压致动器的斗杆缸6驱动，铲斗10由作为液压致动器的铲斗缸7驱动。

在动臂销安装有动臂角度传感器30，在斗杆销安装有斗杆角度传感器31，在铲斗连杆13安装有铲斗角度传感器32，在旋转体12安装有车体倾斜角度传感器33。角度传感器30、31、32分别检测表示动臂8、斗杆9、铲斗10的转动角度α、β、γ(参照图3)的信息来作为作业装置1A的姿势信息，并将其检测结果输出至控制器140。角度传感器30、31、32例如是输出与驱动对象部件的转动角度对应的信号(电压)的电位计。此外，角度传感器30、31、32也可以是对地角传感器。车体倾斜角度传感器33检测用于表示旋转体12(车体1B)相对于基准面(例如水平面)的倾斜角度θ(参照图3)的信息，来作为旋转体12的姿势信息，并将其检测结果输出至控制器140。车体倾斜角度传感器33能够采用IMU(Inertial Measurement Unit：惯性测量装置)，该IMU取得正交三轴的角速度及加速度来作为与姿势相关的信息，并基于该信息来运算倾斜角度θ，并将表示倾斜角度θ的信号向控制器140输出。此外，倾斜角度θ的运算也可以由控制器140基于IMU的输出信号来进行。

这样，角度传感器30～33作为用于检测与液压挖掘机1的姿势相关的信息的姿势传感器发挥功能。此外，关于作业装置1A的姿势传感器，也可以代替角度传感器30～32而设为能够测定相对于基准面的倾斜角度的IMU等传感器。另外，作业装置1A的姿势传感器也可以是检测液压缸的行程的行程传感器来代替角度传感器30～32。

在旋转体12设置有多个GNSS(Global Navigation Satellite System：全球卫星定位系统)用的天线(以下，记为GNSS天线)G1、G2。对GNSS天线G1、G2连接了定位运算装置(未图示)。定位运算装置基于由GNSS天线G1、G2接收到的来自多个定位卫星的卫星信号(GNSS电波)，运算地理坐标系(全球坐标系)中的旋转体12(车体1B)的位置坐标(位置信息)以及相对于基准方位的角度即方位角(方位信息)。另外，定位运算装置基于来自GNSS天线G1、G2的信息，运算地理坐标系(全球坐标系)中的作业装置1A的基准点的位置。定位运算装置将旋转体12在地理坐标系中的位置信息及方位信息输出至控制器140。

此外，在本实施方式中，以将作业装置1A的基准点设为铲斗10的爪尖的情况为例进行说明。但是，基准点的位置能够适当变更。例如，基准点也可以设定在铲斗10的背侧面(外表面)或铲斗连杆13。另外，也可以将整个铲斗中与挖掘目标面的距离最短的点设定为基准点。在该情况下，基准点的位置根据状况而变化。

－液压系统－

图2表示液压挖掘机1所具备的液压系统。如图2所示，液压系统具备主泵2、先导泵48、控制阀单元61、电磁阀单元62、驱动动臂8的动臂缸5、驱动斗杆9的斗杆缸6、驱动铲斗10的铲斗缸7、驱动旋转体12的旋转马达4、以及驱动行驶体11的行驶马达3a、3b。

主泵2是由调节器2a控制容量的可变容量型的液压泵。主泵2由发动机18驱动，吸入并排出罐内的工作油。主泵2向多个液压致动器(3a、3b、4～7)供给工作油。先导泵48是固定容量型的液压泵。

控制阀单元61具有对从主泵2向多个液压致动器(3a、3b、4～7)供给的工作油的流动进行控制的多个流量控制阀D1～D6。电磁阀单元62具有多个电磁阀54a～59b，该多个电磁阀54a～59b生成用于驱动控制阀单元61的先导压。向电磁阀54a～59b的螺线管供给的控制电流越大，由电磁阀54a～59b生成的先导压越高。

通过从控制器140输出的控制信号来控制电磁阀54a～59b。电磁阀54a～59b是通过将先导泵48的排出压即一次压减压至与来自控制器140的控制信号对应的二次压，生成用于驱动流量控制阀D1～D6的先导压的电磁比例减压阀。控制器140基于操作装置A1～A6的操作量及操作方向，运算由电磁阀54a～59b生成的先导压的指令值，将与指令值对应的控制信号(驱动电压)向电磁阀54a～59b输出。电磁阀54a～59b根据操作装置A1～A6的操作方向以及操作量，向流量控制阀D1～D6的受压室(E1～E12)输出所生成的先导压。关于控制器140进行的先导压的指令值的运算方法的详细内容，将在后面叙述。

流量控制阀D1～D6控制从主泵2向动臂缸5、斗杆缸6、铲斗缸7、旋转马达4及行驶马达3a、3b供给的工作油的流动。将根据操作装置A1的操作而从电磁阀54a、54b输出的先导压经过先导管线C1、C2输入到受压室E1、E2，由此来驱动流量控制阀D1。由此，流量控制阀D1控制从主泵2向动臂缸5供给的工作油的方向及流量来驱动动臂缸5。将根据操作装置A2的操作而从电磁阀55a、55b输出的先导压经过先导管线C3、C4输入到受压室E3、E4，由此来驱动流量控制阀D2。由此，流量控制阀D2控制从主泵2向斗杆缸6供给的工作油的方向及流量来驱动斗杆缸6。将根据操作装置A3的操作而从电磁阀56a、56b输出的先导压经过先导管线C5、C6输入到受压室E5、E6，由此来驱动流量控制阀D3。由此，流量控制阀D3控制从主泵2向铲斗缸7供给的工作油的方向及流量来驱动铲斗缸7。

将根据操作装置A4的操作而从电磁阀57a、57b输出的先导压经过先导管线C7、C8输入到受压室E7、E8，由此来驱动流量控制阀D4。由此，流量控制阀D4控制从主泵2向旋转马达4供给的工作油的方向及流量来驱动旋转马达4。将根据操作装置A5的操作而从电磁阀58a、58b输出的先导压经过先导管线C9、C10输入到受压室E9、E10，由此来驱动流量控制阀D5。由此，流量控制阀D5控制从主泵2向行驶马达3a供给的工作油的方向及流量，从而驱动行驶马达3a。将根据操作装置A6的操作从电磁阀59a、59b输出的先导压经过先导管线C11、C12输入到受压室E11、E12，由此来驱动流量控制阀D6。由此，流量控制阀D6控制从主泵2向行驶马达3b供给的工作油的方向及流量，从而驱动行驶马达3b。

操作装置A1、A3例如共有配置在驾驶席右侧的操作杆B1。当通过操作杆B1操作操作装置A1时，通过控制器140使电磁阀54a、54b动作，驱动动臂缸5(动臂8)。当通过操作杆B1操作操作装置A3时，通过控制器140使电磁阀56a、56b动作，驱动铲斗缸7(铲斗10)。操作装置A2、A4例如共有配置在驾驶席左侧的操作杆B2。当通过操作杆B2操作操作装置A2时，通过控制器140使电磁阀55a、55b动作，驱动斗杆缸6(斗杆9)。当通过操作杆B2操作操作装置A4时，通过控制器140使电磁阀57a、57b动作，驱动旋转马达4(旋转体12)。

操作装置A5具有操作杆B3，操作装置A6具有操作杆B4。操作杆B3、B4在驾驶席前方的右侧和左侧排列配置。当通过操作杆B3对操作装置A5进行操作时，通过控制器140使电磁阀58a、58b动作，驱动行驶马达3a(行驶体11右侧的履带)。当通过操作杆B4对操作装置A6进行操作时，通过控制器140使电磁阀59a、59b动作，驱动行驶马达3b(行驶体11的左侧的履带)。

控制器140基于操作装置A1～A6的操作量来驱动调节器2a，控制主泵2的吐出流量。

在作为先导泵48的排出配管的泵管线170设置有锁定阀39。泵管线170的锁定阀39的下游侧分支为多个先导管线C1～C12而与电磁阀54a～59b连接。本实施方式的锁定阀39是电磁切换阀，其螺线管与在旋转体12的驾驶室16(参照图1)配置的门锁定杆(未图示)的位置传感器电连接。门锁定杆的位置由该位置传感器检测，从位置传感器向锁定阀39输入与门锁定杆的位置对应的信号。如果门锁定杆的位置处于锁定位置，则锁定阀39关闭，从先导泵48向电磁阀54a～59b的工作油的供给被切断。如果门锁定杆的位置处于锁定解除位置，则锁定阀39打开，从先导泵48向电磁阀54a～59b供给工作油。即，在泵管线170被锁定阀39切断的状态下，使操作装置A1～A6的操作无效化，并禁止各液压致动器(3a、3b、4～7)的动作。

－作业装置的基准点的运算方法－

图3是作业装置1A的基准点的运算方法的说明图。如图3所示，作业装置1A的姿势能够用挖掘机基准的局部坐标系来定义。图3所示的局部坐标系是以旋转体12为基准而设定的坐标系。在本实施方式中，该局部坐标系以动臂8的支点(动臂销的中心点)为原点O，与旋转体12的旋转中心轴平行地(在旋转体12的正上方)设定Z轴，在与Z轴正交的方向(旋转体12的前方)设定X轴。

由上述动臂角度传感器30检测出的动臂角度α是动臂8相对于X轴的倾斜角度。由上述斗杆角度传感器31检测出的斗杆角度β是斗杆9相对于动臂8的倾斜角度。由上述铲斗角度传感器32检测出的铲斗角度γ是铲斗10相对于斗杆9的倾斜角度。由上述车体倾斜角度传感器33检测出的倾斜角度θ是车体1B(旋转体12)相对于水平面(基准面)的倾斜角度。

动臂角度α是在使动臂8上升到上限的状态(动臂缸5为最伸长状态)下为最小，在使动臂8下降到下限的状态(动臂缸5为最收缩状态)下为最大的值。斗杆角度β是在斗杆缸6最收缩状态下为最小，在斗杆缸6最伸长状态下为最大的值。铲斗角度γ是在铲斗缸7最收缩状态(图3所示的状态)下为最小，在铲斗缸7最伸长状态下为最大的值。

局部坐标系中的作业装置1A的基准点Pbk的位置(Xbk，Zbk)由下式(1)、(2)表示。

Xbk＝L1cos(α)+L2cos(α+β)+L3cos(α+β+γ)…(1)

Zbk＝L1sin(α)+L2sin(α+β)+L3sin(α+β+γ)…(2)

L1是从原点O(动臂销的中心点)到动臂8与斗杆9的连结部(斗杆销的中心点)的长度，L2是从斗杆9与动臂8的连结部(斗杆销的中心点)到斗杆9与铲斗10的连结部(铲斗销的中心点)的长度，L3是从斗杆9与铲斗10的连结部(铲斗销的中心点)到基准点Pbk(铲斗10的爪尖)的长度。

-机器控制-

控制器140具备MC(Machine Control：机器控制)的功能，在对操作装置A1～A3中的至少一个进行了操作的情况下，该MC在一定条件下介入操作员的操作来限制作业装置1A的动作。MC包含“区域限制控制”和“停止控制”。在通过操作装置A2进行斗杆操作或通过操作装置A1进行动臂操作时，由控制器140执行区域限制控制。在通过操作装置A1进行动臂下降操作或通过操作装置A3进行铲斗操作时，由控制器140执行停止控制。

区域限制控制也被称为“整地控制”。在区域限制控制中，在由操作员进行了斗杆操作或动臂操作时，控制动臂缸5、斗杆缸6及铲斗缸7中的至少一个，使得作业装置1A不挖掘目标面St下侧的区域。由此，铲斗爪尖(铲斗10的基准点Pbk)沿着目标面St移动。具体而言，在正在进行斗杆操作时，控制器140以与目标面St垂直的方向的铲斗爪尖的速度向量成为零的方式进行动臂抬升或动臂下降动作的指令。另外，控制器140还进行使与操作员的斗杆操作对应的斗杆9的动作减速的指令。在正在进行动臂操作时，控制器140进行斗杆铲装或斗杆倾卸的动作指令。由此，将基于作为转动运动的斗杆动作、动臂动作的铲斗爪尖的轨迹校正为沿着目标面St的直线轨道。

在停止控制中，在操作员进行了动臂下降操作时，以铲斗爪尖(铲斗10的基准点Pbk)不侵入目标面St下方的区域的方式控制动臂缸5及铲斗缸7中的至少一个。由此，在铲斗爪尖侵入目标面St下方的区域之前，使动臂下降动作、铲斗动作停止。在停止控制中，控制器140随着铲斗爪尖接近目标面St而使动臂下降动作、铲斗动作减速。

MC具有在操作装置A1～A3的非操作时通过控制器140控制作业装置1A的动作的“自动控制”、在操作装置A1～A3的操作时通过控制器140控制作业装置1A的动作的“半自动控制”。此外，关于半自动控制，根据目标面St与铲斗10的位置关系，控制器140的控制介入操作员的操作，因此也被称为“介入控制”。以下，将作业装置1A通过介入控制而正在进行动作的运转状态记为“半自动运转状态”。将不执行介入控制而作业装置1A根据操作装置A1～A4的操作量以及操作方向正在进行动作的运转状态称为“手动运转状态”。

－控制器(硬件)－

图4是液压挖掘机1的控制器140的硬件结构图。如图4所示，对控制器140连接了姿势检测装置50、目标面数据输入装置51、位置检测装置52、操作装置A1～A6、模式切换开关96、显示装置53以及电磁阀54a～59b。

控制器140由计算机构成，该计算机具备CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)、MPU(Micro Processing Unit，微处理单元)、DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)等处理器92、ROM(Read Only Memory，只读存储器)、闪存、作为磁存储装置的硬盘驱动器等非易失性存储器93、被称为所谓RAM(Random AccesSMemory，随机存取存储器)的易失性存储器94、输入接口91、输出接口95以及其他周边电路。此外，控制器140可以由一个计算机构成，也可以由多个计算机构成。

在非易失性存储器93中存储有执行各种处理所需的程序、数据等信息，其中，执行各种处理所需的程序包含用于实现MC功能的控制程序。即，非易失性存储器93是能够读取用于实现本实施方式的功能的程序的存储介质(存储装置)。处理器92是将存储在非易失性存储器93的程序在易失性存储器94中展开来执行运算的处理装置，按照程序对从输入接口91、非易失性存储器93以及易失性存储器94取入的数据进行预定的运算处理。

输入接口91将从各装置(姿势检测装置50、目标面数据输入装置51、位置检测装置52、操作装置A1～A6、模式切换开关96等)输入的信号变换为能够由处理器92运算的数据。另外，输出接口95生成与处理器92中的运算结果对应的输出用信号，并将该信号输出到各装置(显示装置53、电磁阀54a～59b等)。由此，各装置(显示装置53、电磁阀54a～59b等)进行动作。

显示装置53例如是触摸面板式的液晶监视器，设置在驾驶室16内。图5表示显示装置53的显示画面的一例。如图5所示，显示装置53基于来自控制器140的显示控制信号，将各种显示图像显示在显示画面。控制器140能够使用于表示目标面St与作业装置1A(例如铲斗10)的位置关系的显示图像显示在显示装置53的显示画面中。在图示的例子中，显示了表示目标面St和铲斗10的图像以及从目标面St到铲斗10的基准点Pbk(例如爪尖)的距离(以下，也记为目标面距离)H。目标面距离H以目标面St为基准向上取正值，向下取负值。操作员能够参考显示装置53的显示画面来操作作业装置1A。这样，控制器140控制显示装置53，使显示装置53的显示画面显示操作员的操作所需的信息、促使操作员进行预定操作的信息等。即，控制器140具有对操作员的操作进行辅助的机器引导功能。

图4所示的姿势检测装置50具有上述的动臂角度传感器30、斗杆角度传感器31、铲斗角度传感器32以及车体倾斜角度传感器33。这些角度传感器(30、31、32、33)取得与作业装置1A的姿势有关的信息，输出与该信息相对应的信号。操作装置A1～A6具有用于检测操作杆B1～B4的操作方向和操作量的操作传感器，将操作传感器的检测结果作为操作信号输出到控制器140。

目标面数据输入装置51是能够向控制器140输入目标形状数据(目标面St的位置、目标面St相对于基准面(水平面)的倾斜角度等)的接口。例如，目标面数据输入装置51是存储有由地理坐标系(绝对坐标系)规定的三维目标形状数据的闪速存储器、作为磁存储装置的硬盘驱动器等非易失性存储器。另外，目标面数据输入装置51可以具有通信装置和计算机，该通信装置能够与外部终端(未图示)进行通信，该计算机控制通信装置从外部终端取得三维的目标形状数据，能够更新非易失性存储器内的三维数据。

位置检测装置52具有上述的多个GNSS天线G1、G2以及定位运算装置(未图示)。位置检测装置52检测地理坐标系中的车体1B的位置信息及方位信息，并将检测结果输出至控制器140。模式切换开关96是设定控制模式(作业模式)的输入装置，设置在驾驶室16内。模式切换开关96用于对以下的控制模式进行切换：通过控制器140执行整地控制的整地控制模式、通过控制器140执行停止控制的停止控制模式、不通过控制器140执行整地控制和停止控制中的任何控制的手动控制模式、通过控制器140进行预定动作的自动驾驶控制模式。

－控制器(功能)－

参照图6等，对控制器140的主要功能进行说明。图6是控制器140的功能框图。控制器140通过执行存储在作为存储装置的非易失性存储器93中的程序，作为操作量运算部141、姿势运算部142、目标面设定部143、目标速度运算部144、目标先导压运算部145、指令先导压校正部146、阀指令运算部147以及显示控制部148发挥功能。目标先导压运算部145、指令先导压校正部146及阀指令运算部147作为通过控制电磁阀54a～59b来控制液压致动器(3a、3b、4～7)的致动器控制部149发挥功能。

－操作量运算部－

操作量运算部141基于从操作装置A1输出的动臂抬升、动臂下降的操作信号，计算作用于流量控制阀D1的受压室E1、E2的操作先导压PiBMU0、PiBMD0。操作量运算部141基于从操作装置A2输出的斗杆铲装(收斗杆)、斗杆倾卸(伸斗杆)的操作信号，计算作用于流量控制阀D2的受压室E3、E4的操作先导压PiAMC0，PiAMD0。操作量运算部141基于从操作装置A3输出的铲斗铲装(铲斗挖掘)、铲斗倾卸(铲斗放土)的操作信号，计算作用于流量控制阀D3的受压室E5、E6的操作先导压PiBKC0，PiBKD0。

操作量运算部141基于从操作装置A4输出的右旋转、左旋转的操作信号，计算作用于流量控制阀D4的受压室E7、E8的操作先导压PiSR0，PiSL0。操作量运算部141基于从操作装置A5输出的右行驶体前进、右行驶体后退的操作信号，计算作用于流量控制阀D5的受压室E9、E10的操作先导压PiRF0，PiRR0。操作量运算部141基于从操作装置A6输出的左行驶体前进、左行驶体后退的操作信号，计算作用于流量控制阀D6的受压室E11、E12的操作先导压PiLF0，PiLR0。这样，操作量运算部141基于操作装置A1～A6的操作量，运算作为由电磁阀54a～59b生成的先导压的第一指令值的操作先导压PiBMU0、PiBMD0、PiAMC0、PiAMD0、PiBKC0、PiBKD0。

－姿势运算部－

姿势运算部142基于由姿势检测装置50检测出的姿态信息，运算动臂角度α、斗杆角度β、铲斗角度γ及倾斜角度(俯仰角)θ。姿势运算部142基于动臂角度α、斗杆角度β、铲斗角度γ以及存储在非易失性存储器93的作业装置1A的各部的尺寸(L1、L2、L3)，运算在局部坐标系(挖掘机基准坐标系)中的作业装置1A的姿势和铲斗10的基准点Pbk(Xbk，Zbk)。如上所述，铲斗10的基准点Pbk(Xbk，Zbk)能够通过式(1)及式(2)来运算。在需要地理坐标系中的作业装置1A的姿势和铲斗10的基准点Pbk的位置的情况下，姿势运算部142基于由位置检测装置52检测出的地理坐标系中的旋转体12的位置信息及方位信息以及由姿势检测装置50检测出的车体1B的倾斜角度，计算旋转体12在地理坐标系中的位置和姿势，并将局部坐标系坐标变换为地理坐标系坐标。

姿势运算部142运算从铲斗10的基准点Pbk到由后述的目标面设定部143设定的目标面St的距离即目标面距离H。此外，目标面距离H可以设为铲斗10的基准点Pbk与目标面St的铅垂方向的距离，也可以设为铲斗10的基准点Pbk与目标面St的最短距离。

－目标面设定部－

目标面设定部143从目标面数据输入装置51取得三维的目标形状数据。目标面设定部143基于目标形状数据，运算目标面St的位置信息，将运算结果存储在作为存储装置的易失性存储器94。目标面设定部143将通过作业装置1A的动作平面切断的目标形状数据的截面形状作为目标面St(图3所示的二维的目标面)，并运算其位置信息。

基于由姿势运算部142运算出的地理坐标系的作业装置1A的各部的位置坐标来运算作业装置1A的动作平面。此外，如上所述，基于车体1B的位置信息和液压挖掘机1的姿势信息来运算作业装置1A的各部的位置坐标。即，目标面设定部143基于从目标面数据输入装置51取得的目标形状数据、车体1B的位置信息及液压挖掘机1的姿势信息来设定目标面St。

此外，在图3所示的例子中，目标面St为一个，但也有存在多个目标面St的情况。在存在多个目标面St的情况下，例如，可以将最接近铲斗10的基准点Pbk的面设定为目标面St，也可以将位于铲斗10的基准点Pbk的铅垂下方的面设定为目标面St，还可以将任意选择的面设定为目标面St。

－显示控制部－

图6所示的显示控制部148生成显示控制信号，该显示控制信号用于使显示装置53的显示画面显示用于表示由目标面设定部143设定的目标面St与姿势运算部142运算出的铲斗10的基准点(铲斗爪尖)的位置关系的图像(参照图5)。显示控制部148将生成的显示控制信号输出到显示装置53。

－目标速度运算部－

目标速度运算部144基于姿势运算部142的运算结果及操作量运算部141的运算结果，运算各液压缸(5、6、7)的伸缩速度的目标值(以下，也记为目标速度)。目标速度运算部144在通过模式切换开关96(参照图4)设定了区域限制控制(整地控制)模式的情况下，运算各液压缸(5、6、7)的目标速度，使得不会由作业装置1A越过目标面St而挖掘地面。

以下，参照图7对整地控制中的目标速度的运算方法进行详细说明。图7表示按照校正后的目标速度向量Vca控制了铲斗10的爪尖时的铲斗10的爪尖的轨迹的一例。在这里的说明中，如图所示，设定Xt轴和Yt轴。Xt轴是与目标面St平行的轴，Yt轴是与目标面St正交的轴。

目标速度运算部144基于由操作量运算部141运算出的操作先导压，运算各液压缸(5、6、7)的一次目标速度。目标速度运算部144基于各液压缸(5、6、7)的一次目标速度、由姿势运算部142运算出的铲斗10的爪尖(基准点Pbk)的位置、以及存储在非易失性存储器93的作业装置1A的各部的尺寸(L1、L2、L3等)，来运算铲斗10的爪尖的目标速度向量Vc。目标速度运算部144根据铲斗10的爪尖与目标面St的距离即目标面距离H来校正一次目标速度，由此运算二次目标速度。目标速度运算部144以随着目标面距离H接近0(零)从而铲斗10的爪尖的目标速度向量Vc中的与目标面St正交的分量Vcy(Yt轴方向的速度分量)接近0(零)的方式运算液压缸(5、6、7)中的所需的液压缸的二次目标速度。由此，将铲斗10的爪尖的速度向量Vc变换为Vca。目标面距离H为0(零)时的目标速度向量Vca(≠0)仅为与目标面St平行的分量Vcx(Xt轴方向的速度分量)。由此，将铲斗10的爪尖保持在目标面St上或其上侧的区域，使得铲斗10的爪尖不侵入相对于目标面St靠下侧的区域。

这样，目标速度运算部144进行将速度向量Vc变换为Vca的控制(以下，也记为方向变换控制)。在方向变换控制中，例如，在通过操作装置A2单独进行斗杆铲装的操作时，使斗杆缸6伸长，并且使动臂缸5伸长，由此使速度向量Vc变换为Vca。此外，目标速度运算部144根据需要对基于斗杆9的操作先导压而运算的斗杆缸6的一次目标速度进行校正，运算比一次目标速度低的二次目标速度。由此，使斗杆铲装动作减速，因此能够防止动臂抬升动作来不及从而铲斗10越过目标面St将地面挖掘至目标面St的下方的情况。

方向变换控制存在通过动臂抬升或动臂下降与斗杆铲装的组合来执行的情况以及通过动臂抬升或动臂下降与斗杆倾卸的组合来执行的情况。在任一情况下，在目标速度向量Vc包含接近目标面St的向下分量(Vcy＜0)时，目标速度运算部144运算用于抵消该向下分量的动臂抬升方向的动臂缸5的目标速度。相反，在目标速度向量Vc包含离开目标面St的向上分量(Vcy＞0)时，目标速度运算部144运算用于抵消该向上分量的动臂下降方向的动臂缸5的目标速度。

此外，在通过模式切换开关96(参照图4)设定了手动控制模式的情况下，目标速度运算部144运算与操作装置A1～A3的操作对应的各液压缸(5～7)的目标速度。即，在设定了手动控制模式的情况下，目标速度运算部144不执行方向变换控制。

－目标先导压运算部－

图6所示的目标先导压运算部145基于存储在非易失性存储器93的作用于各液压缸(5～7)的流量控制阀D1～D3的先导压与各液压缸(5～7)的伸缩速度的关系，将由目标速度运算部144运算出的各目标速度变换为目标先导压。目标先导压运算部145基于与动臂抬升动作、动臂下降动作对应的动臂缸5的目标速度来运算目标先导压PiBMU1、PiBMD1。目标先导压运算部145基于与斗杆铲装动作、斗杆倾卸动作对应的斗杆缸6的目标速度来运算目标先导压PiAMC1、PiAMD1。目标先导压运算部145基于与铲斗铲装动作、铲斗倾卸动作对应的铲斗缸7的目标速度来运算目标先导压PiBKC1、PiBKD1。这样，目标先导压运算部145基于由目标速度运算部144运算出的目标速度，运算由电磁阀54a～56b生成的先导压的第二指令值即目标先导压PiBMU1、PiBMD1、PiAMC1、PiAMD1、PiBKC1、PiBKD1。

－指令先导压校正部－

指令先导压校正部146基于姿势运算部142的运算结果，对由操作量运算部141运算出的各操作先导压PiBMU0、PiBMD0、PiAMC0、PiAMD0、PiBKC0、PiBKD0以及由目标先导压运算部145运算出的目标先导压PiBMU1、PiBMD1、PiAMC1、PiAMD1、PiBKC1、PiBKD1进行校正，由此运算指令先导压PiBMU2、PiBMD2、PiAMC2、PiAMD2、PiBKC2、PiBKD2。以下，对指令先导压的运算方法进行详细说明。

以下，将操作先导压PiBMU0、PiBMD0、PiAMC0、PiAMD0、PiBKC0、PiBKD0统称为操作先导压Pi0，将目标先导压PiBMU1、PiBMD1、PiAMC1、PiAMD1、PiBKC1、PiBKD1统称为目标先导压Pi1。

指令先导压校正部146在操作先导压Pi0超过致动器非驱动相当压ps而达到致动器驱动相当压时(Pi0＞ps)，进行暂时提高操作先导压Pi0的校正。指令先导压校正部146设想不执行介入控制，运算用于降低对电磁阀54a～56b施加了与操作装置A1～A3的操作对应的控制电流后直到液压缸(5～7)进行驱动为止的延迟时间的校正操作先导压PiBMU0’、PiBMD0’、PiAMC0’、PiAMD0’、PiBKC0’、PiBKD0’。校正操作先导压PiBMU0’、PiBMD0’、PiAMC0’、PiAMD0’、PiBKC0’、PiBKD0’是比各操作先导压PiBMU0、PiBMD0、PiAMC0、PiAMD0、PiBKC0、PiBKD0大的值。如后所述，指令先导压校正部146使校正操作先导压PiBMU0’、PiBMD0’、PiAMC0’、PiAMD0’、PiBKC0’、PiBKD0’随着时间的经过逐渐接近操作先导压PiBMU0、PiBMD0、PiAMC0、PiAMD0、PiBKC0、PiBKD0。

指令先导压校正部146在目标先导压Pi1超过致动器非驱动相当压ps而达到致动器驱动相当压时(Pi1＞ps)，进行暂时提高目标先导压Pi1的校正。指令先导压校正部146假定执行介入控制，运算用于使对电磁阀54a～56b施加了与控制器140的指令对应的控制电流后直到液压缸(5～7)进行驱动为止的延迟时间与驱动对象部件(8～10)的姿势无关地恒定的校正目标先导压PiBMU1’、PiBMD1’、PiAMC1’、PiAMD1’、PiBKC1’、PiBKD1’。校正目标先导压PiBMU1’、PiBMD1’、PiAMC1’、PiAMD1’、PiBKC1’、PiBKD1’是比各目标先导压PiBMU1、PiBMD1、PiAMC1、PiAMD1、PiBKC1、PiBKD1大的值。如后所述，指令先导压校正部146使校正目标先导压PiBMU1’、PiBMD1’、PiAMC1’、PiAMD1’、PiBKC1’、PiBKD1’随着时间的经过逐渐接近目标先导压PiBMU1、PiBMD1、PiAMC1、PiAMD1、PiBKC1、PiBKD1。

以下，将校正操作先导压PiBMU0’、PiBMD0’、PiAMC0’、PiAMD0’、PiBKC0’、PiBKD0’统称为校正操作先导压Pi0’，将校正目标先导压PiBMU1’、PiBMD1’、PiAMC1’、PiAMD1’、PiBKC1’、PiBKD1’统称为校正目标先导压Pi1’。

指令先导压校正部146为了进行校正操作先导压Pi0’与校正目标先导压Pi1’的协调，根据目标面距离H来运算控制介入比率(先导比率)a。图8表示目标面距离H与控制介入比率a的关系。在图8中，横轴表示目标面距离H，纵轴表示控制介入比率a。如图8所示，在目标面距离H为第二距离H2(例如1000mm)以上的情况下，控制介入比率a为0.0。在目标面距离H为第一距离H1(例如300mm)以下的情况下，控制介入比率a为1.0。在第一距离H1至第二距离H2的范围内，目标面距离H越小则控制介入比率a越大。图8所示的目标面距离H与控制介入比率a的关系以表形式存储在非易失性存储器93中。指令先导压校正部146参照图8所示的比率运算表，基于由姿势运算部142运算出的目标面距离H来运算控制介入比率a。

图6所示的指令先导压校正部146通过以下的式(3)来运算指令先导压Pi2。

Pi2＝Pi0’×(1-a)+Pi1’×a…(3)

根据式(3)运算出的指令先导压Pi2即PiBMU2、PiBMD2、PiAMC2、PiAMD2、PiBKC2、PiBKD2用于阀指令运算部147中的运算。如式(3)所示，控制介入比率a是用于决定校正目标先导压Pi1’以及校正操作先导压Pi0’分别对指令先导压Pi2造成的影响程度的参数。控制介入比率a越大，校正目标先导压Pi1’对指令先导压Pi2的影响程度越大，校正操作先导压Pi0’对指令先导压Pi2的影响程度越小。关于指令先导压校正部146对校正操作先导压Pi0’和校正目标先导压Pi1’的运算方法的详细内容，将在后面叙述。

此外，指令先导压校正部146基于姿势运算部142的运算结果，对于与操作量运算部141运算出的右旋转、左旋转、右行驶体前进、右行驶体后退、左行驶体前进、左行驶体后退的操作信号对应的操作先导压PiSR0、PiSL0、PiRF0、PiRR0、PiLF0、PiLR0进行校正，由此运算指令先导压PiSR2、PiSL2、PiRF2、PiRR2、PiLF2、PiLR2。

操作先导压PiSR0、PiSL0、PiRF0、PiRR0、PiLF0、PiLR0的校正与上述的PiBMU0、PiBMD0、PiAMC0、PiAMD0、PiBKC0、PiBKD0的校正相同，因此省略说明。指令先导压校正部146运算与右旋转、左旋转、右行驶体前进、右行驶体后退、左行驶体前进、左行驶体后退的操作信号对应的校正后的操作先导压PiSR0’、PiSL0’、PiRF0’、PiRR0’、PiLF0’、PiLR0’来作为指令先导压PiSR2、PiSL2、PiRF2、PiRR2、PiLF2、PiLR2。

－阀指令运算部－

阀指令运算部147基于由指令先导压校正部146运算出的指令先导压PiBMU2、PiBMD2、PiAMC2、PiAMD2、PiBKC2、PiBKD2、PiSR2、PiSL2、PiRF2、PiRR2、PiLF2、PiLR2来运算控制电流值。阀指令运算部147向电磁阀54a～59b输出控制信号(驱动电压)，使得与运算结果对应的控制电流流过电磁阀54a～59b的螺线管。由此，通过电磁阀54a～59b生成相当于指令先导压的先导压。当电磁阀54a～59b生成的先导压作用于流量控制阀D1～D6的受压室E1～E12时，流量控制阀D1～D6进行动作。

例如，在设定了整地控制模式的状态下，当进行了意图水平挖掘的斗杆铲装操作时，控制电磁阀54a、55a使得铲斗10的爪尖不侵入目标面St的下方区域。在该情况下，在与操作员的操作对应的斗杆铲装动作中自动地合成斗杆铲装的减速动作、动臂抬升动作。其结果，仅通过斗杆铲装操作进行水平挖掘动作。

－校正操作先导压Pi0’和校正目标先导压Pi1’－

对指令先导压校正部146运算校正操作先导压Pi0’、校正目标先导压Pi1’的方法的详细内容进行说明。指令先导压校正部146判定操作先导压Pi0和目标先导压Pi1是否超过了致动器非驱动相当压ps(例如，0.3MPa)。致动器非驱动相当压ps是比液压致动器(3a、3b、4～7)开始动作的先导压(致动器驱动相当压)稍小的压力，预先存储在非易失性存储器93中。针对每个液压致动器(3a、3b、4～7)确定了致动器非驱动相当压ps。

指令先导压校正部146在操作先导压Pi0从致动器非驱动相当压ps以下的状态切换为比致动器非驱动相当压ps高的状态时，判定为操作先导压Pi0超过了致动器非驱动相当压ps。指令先导压校正部146从判定为操作先导压Pi0超过了致动器非驱动相当压ps的时间点起校正操作先导压Pi0。指令先导压校正部146在操作先导压Pi0超过了致动器非驱动相当压ps时，运算比操作先导压Pi0高的校正操作先导压Pi0’。

同样地，指令先导压校正部146在目标先导压Pi1从致动器非驱动相当压ps以下的状态切换为比致动器非驱动相当压ps高的状态时，判定为目标先导压Pi1超过了致动器非驱动相当压ps。指令先导压校正部146从判定为目标先导压Pi1超过了致动器非驱动相当压ps的时间点起校正目标先导压Pi1。指令先导压校正部146在目标先导压Pi1超过了致动器非驱动相当压ps时，运算比目标先导压Pi1高的校正目标先导压Pi1’。

图9A示意性地表示操作先导压Pi0和校正操作先导压Pi0’的时刻履历波形。图9B示意性地表示目标先导压Pi1和校正目标先导压Pi1’的时刻履历波形。

如图9A中实线所示，操作先导压Pi0在时间点ta0从致动器非驱动相当压ps开始上升。因此，如图9A中虚线所示，从时间点ta0开始对操作先导压Pi0的校正。

时间点ta0是操作先导压Pi0从致动器非驱动相当压ps以下的状态切换为比致动器非驱动相当压ps高的状态的时刻，以下记为驱动开始时间点。将从该驱动开始时间点ta0到时刻t为止的经过时间设为τa(即τa＝t-ta0)，指令先导压校正部146通过以下的式(4)来运算校正操作先导压Pi0’。

Pi0′＝(Pma×0-Pi0)e×p(-Ka·τa)+Pi0…(4)

校正压力Pmax0是t＝ta0时的输出压力，是电磁阀54a～56b的使用范围内的最大输出压力。Ka是正的预定值。函数exp(x)表示将纳皮尔数作为指数的底数，将x作为指数的指数函数。

式(4)的右边第一项包含指数函数exp(-Ka·τa)，该指数由从驱动开始时间点ta0起的经过时间τa与常数值之积来表示。因此，在驱动开始时间点ta0，经过时间τa＝0，指数函数exp(-Ka·τa)成为1，因此校正操作先导压Pi0’成为校正压力Pmax0。

指数函数exp(-Ka·τa)的底数为exp(-Ka)，指数为τa。另外，Ka是正的预定值，因此exp(-Ka)是小于1的值。因此，随着从驱动开始时间点ta0起的经过时间τa的增加，指数函数exp(-Ka·τa)逐渐接近0(零)。因此，校正操作先导压Pi0’随着经过时间τa的增加而逐渐接近操作先导压Pi0，在时间点ta1其差大致为0。此外，校正操作先导压Pi0’向操作先导压Pi0的渐近的程度能够通过变更预定值Ka来调整。另外，关于预定值Ka，可以对各液压缸(5～7)设定共同的值，也可以对每个液压缸(5～7)设定不同的值。

如图9A所示，校正压力Pmax0在从时间点ta0到时间点ta1的进行校正的控制范围内成为校正操作先导压Pi0’的最大值。校正压力Pmax0越大，越能够减小对电磁阀54a～56b施加控制电流后直到液压缸(5～7)进行驱动为止的延迟时间。关于校正压力Pmax0，针对每个液压缸(5～7)设定不同的参数，使得符合各液压缸(5～7)的操作开始时的操作感。此外，关于校正压力Pmax0，也可以对各液压缸(5～7)设定共同的参数。

如图9B中实线所示，目标先导压Pil在时间点tb0从致动器非驱动相当压ps开始上升。因此，如图9B中虚线所示，从时间点tb0开始进行对目标先导压Pi1的校正。

时间点tb0是目标先导压Pi1从致动器非驱动相当压ps以下的状态切换为比致动器非驱动相当压ps高的状态的时刻，以下记为驱动开始时间点。将从该驱动开始时间点tb0到时刻t为止的经过时间设为τb(即τb＝t-tb0)，指令先导压校正部146通过以下的式(5)运算校正目标先导压Pi1’。

Pi1’＝(Pmax1-Pi1)exp(-Kb·τb)+Pi1…(5)

校正压力Pmax1是t＝tb0时的输出压力。Kb是正的预定值。函数exp(x)表示将纳皮尔数作为指数的底数，将x作为指数的指数函数。

式(5)的右边第一项包含指数函数exp(-Kb·τb)，该指数由从驱动开始时间点tb0起的经过时间τb与常数值之积来表示。因此，在驱动开始时间点tb0，经过时间τb＝0，指数函数exp(-Kb·τb)为1，因此校正目标先导压Pi1’为校正压力Pmax1。

指数函数exp(-Kb·τb)的底数为exp(-Kb)，指数为τb。另外，Kb是正的预定值，因此exp(-Kb)是小于1的值。因此，随着从驱动开始时间点tb0起的经过时间τb的增加，指数函数exp(-Kb·τb)逐渐接近0(零)。因此，校正目标先导压Pi1’随着经过时间τb的增加而逐渐接近目标先导压Pi1，在时间点tb1其差大致为0。此外，校正目标先导压Pi1’向目标先导压Pi1的渐近的程度能够通过变更预定值Kb来调整。另外，预定值Kb可以对各液压缸(5～7)设定共同的值，也可以对每个液压缸(5～7)设定不同的值。

如图9B所示，校正压力Pmax1在从时间点tb0到时间点tb1的进行校正的控制范围内成为校正操作先导压Pi0’的最大值。校正压力Pmax1是在执行区域限制控制时，为了与作业装置1A的姿势无关地使对电磁阀54a～56b施加了控制电流后直到液压缸(5～7)进行驱动为止的延迟时间恒定而设定的。校正压力Pmax1基于构成作业装置1A的驱动对象部件(8～10)的姿势来运算。

详细说明计算校正压力Pmax1的方法。图10表示驱动对象部件(8～10)的动作方向向量及其重力方向分量。如图10所示，指令先导压校正部146基于姿势运算部142的运算结果，运算各驱动对象部件(8～10)的动作方向向量VBmU、VBmD、VAmC、VAmD、VBkC、VBkD。以下，将动作方向向量VBmU、VBmD、VAmC、VAmD、VBkC、VBkD统称为动作方向向量VD。

动作方向向量VBmU是设想了动臂抬升动作的动臂8的前端部的动作方向的单位向量。动作方向向量VBmD是设想了动臂下降动作的动臂8的前端部的动作方向的单位向量。动作方向向量VBmU、VBmD在与连结动臂销和斗杆销的线段正交的方向上从斗杆销开始延伸。动作方向向量VAmC是设想了斗杆铲装动作的斗杆9的前端部的动作方向的单位向量。动作方向向量VAmD是设想了斗杆倾卸动作的斗杆9的前端部的动作方向的单位向量。动作方向向量VAmC、VAmD在与连结斗杆销和铲斗销的线段正交的方向上从铲斗销开始延伸。动作方向向量VBkC是设想了铲斗铲装动作的铲斗10的前端部(爪尖)的动作方向的单位向量。动作方向向量VBkD是设想了铲斗倾卸动作的铲斗10的前端部(爪尖)的动作方向的单位向量。动作方向向量VBkC、VBkD在与连结铲斗销和铲斗爪尖的线段正交的方向上从铲斗爪尖开始延伸。

指令先导压校正部146基于姿势运算部142的运算结果，通过以下的式(6)～(11)来运算驱动对象部件(8～10)的动作方向向量的重力方向分量VGBmU、VGBmD、VGAmC、VGAmD、VGBkC、VGBkD。

VGBmU＝VBm∪cos(α+θ)…(6)

VGBmD＝VBmDcos(α+θ)…(7)

VGAmC＝VAmCcos(α+β+θ)…(8)

VGAmD＝VAmDcos(α+β+θ)…(9)

VGBkC＝VBkCcos(α+β+γ+θ)…(10)

VGBkD＝VBkDcos(α+β+γ+θ)…(11)

α是由姿势运算部142运算的动臂角度，β是由姿势运算部142运算的斗杆角度，γ是由姿势运算部142运算的铲斗角度，θ是由姿势运算部142运算的旋转体12(车体1B)的前后方向的倾斜角度(俯仰角)。

在本实施方式中，动作方向向量VD的重力方向分量VGBmU、VGBmD、VGAmC、VGAmD、VGBkC、VGBkD在重力的方向(铅垂下方向)的情况下为负值，在与重力的方向相反的方向(铅垂上方向)的情况下为正值。动作方向向量VD的重力方向分量VGBmU、VGBmD、VGAmC、VGAmD、VGBkC、VGBkD能够用﹣1到1.0的数值来表示。以下，将动作方向向量VD的重力方向分量VGBmU，VGBmD，VGAmC，VGAmD，VGBkC，VGBkD统称为重力方向分量VG。

图11表示动作方向向量VD的重力方向分量VG与校正压力Pmax1的关系。在图11中，横轴表示动作方向向量VD的重力方向分量VG，纵轴表示校正压力Pmax1。如图11所示，校正压力Pmax1在动作方向向量VD的重力方向分量VG为预定值Vn以下时为0(零)，在动作方向向量VD的重力方向分量VG为预定值Vp以上时为Px(＞0)。在从预定值Vn到预定值Vp的范围内，校正压力Pmax1随着动作方向向量VD的重力方向分量VG的值变大而变高。此外，预定值Vn是﹣1以下的值，预定值Vp是1以上的值。

图11所示的动作方向向量VD的重力方向分量VG与校正压力Pmax1的关系以表形式存储在非易失性存储器93中。指令先导压校正部146参照图11所示的校正压力表，基于动作方向向量VD的重力方向分量VG来运算校正压力Pmax1。

在指令先导压校正部146，与操作员对操作装置A1～A3的操作状态无关地以预定的控制周期反复运算动作方向向量VD及其重力方向分量VG、以及校正压力Pmax1。即，在指令先导压校正部146，包括操作装置A1～A3未被操作的状态时在内，始终运算动作方向向量VD及其重力方向分量VG、以及校正压力Pmax1。

在动作方向向量VD的重力方向分量VG为正值的情况下，驱动对象部件(8～10)克服重力进行动作。因此，在校正压力Pmax1与液压挖掘机1的姿势无关而为恒定值的情况下，正值的动作方向向量VD的重力方向分量VG越大，对电磁阀54a～56b施加了控制电流后直到液压缸(5～7)实际开始驱动为止的延迟时间越大。

在动作方向向量VD的重力方向分量VG为负值的情况下，驱动对象部件(8～10)不抵抗重力地进行动作。因此，在校正压力Pmax1与液压挖掘机1的姿势无关而为恒定值的情况下，负值的动作方向向量VD的重力方向分量VG越小(重力方向分量VG的绝对值越大)，对电磁阀54a～56b施加了控制电流后直到液压缸(5～7)实际开始驱动为止的延迟时间越小。

本实施方式的控制器140在目标先导压Pi1超过了致动器非驱动相当压ps时，动作方向向量VD的重力方向分量VG越大，使校正压力Pmax1越高。由此，基于动作方向向量VD的重力方向分量VG来校正目标先导压Pi1。因此，动作方向向量VD的重力方向分量VG越大，越能够减少对电磁阀54a～56b施加了控制电流后直到液压缸(5～7)实际开始驱动为止的延迟时间。其结果是，与作业装置1A的姿势无关地，可实现在重力方向上进行动作的致动器的延迟时间的均匀化。

图11所示的校正压力表基于各液压缸(5～7)的延迟时间的实测值，考虑各液压缸(5～7)的延迟时间的平衡，对每个液压缸(5～7)设定不同的表。此外，也可以对各液压缸(5～7)设定共用的表。

在此，作为本实施方式的比较例，在与作业装置1A的姿势以及动作方向无关地将校正压力Pmax1设为恒定值的情况下，在驱动对象部件(8～10)向重力方向进行动作时延迟时间变小，在驱动对象部件(8～10)向与重力方向相反的方向进行动作时延迟时间变大。即，在比较例中，根据作业装置1A的姿势以及动作方向，延迟时间产生偏差。因此，在作业装置1A开始动作时，有可能无法高精度地使作业装置1A沿着目标面St移动。

与此相对，在本实施方式中，根据作业装置1A的姿势以及动作方向来调整校正压力Pmax1。因此，与驱动对象部件的姿势以及动作方向无关地，能够使对电磁阀54a～56b输出了控制信号后直到液压缸(5～7)开始驱动为止的延迟时间恒定，在作业装置1A开始动作时，能够高精度地使作业装置1A沿着目标面St移动。

－效果－

根据上述实施方式，起到以下的作用效果。

(1)液压挖掘机(作业机械)1具备：作业装置1A，其具有多个液压致动器(动臂缸5、斗杆缸6、铲斗缸7)以及由多个液压致动器驱动的多个驱动对象部件(动臂8、斗杆9、铲斗10)；姿势检测装置50，其检测作业装置1A的姿势信息(动臂角度、斗杆角度、铲斗角度)及旋转体12的姿势信息(车体倾斜角度)；主泵(液压泵)2，其向多个液压致动器供给工作油；控制阀单元61，其控制从主泵2向多个液压致动器供给的工作油的流动；电磁阀单元62，其具有多个电磁阀54a～56b，该多个电磁阀54a～56b生成用于驱动控制阀单元61的先导压；控制器140，其运算由电磁阀54a～56b生成的先导压的指令值即指令先导压Pi2，并将与指令先导压Pi2对应的控制信号向电磁阀54a～56b输出。

控制器140基于操作装置A1～A3的操作量，运算由电磁阀54a～56b生成的先导压的第一指令值即操作先导压Pi0。控制器140运算由电磁阀54a～56b生成的先导压的第二指令值即目标先导压Pi1，使得在作业装置1A中预先决定的基准点Pbk沿着目标面St而不越过目标面St。而且，控制器140基于操作先导压Pi0及目标先导压Pi1运算指令先导压Pi2。

控制器140基于由姿势检测装置50检测出的姿势信息，运算驱动对象部件(8～10)的动作方向向量VD的重力方向分量VG。若目标先导压Pi1超过预定压力(致动器非驱动相当压)ps，则控制器140基于动作方向向量VD的重力方向分量VG来校正目标先导压Pi1。若操作先导压Pi0超过预定压力(致动器非驱动相当压)ps，则控制器140校正操作先导压Pi0。控制器140基于校正后的目标先导压Pi1’及校正后的操作先导压Pi0’来运算指令先导压Pi2。控制器140将考虑了根据驱动对象部件(8～10)的动作方向向量VD的重力方向分量VG而运算的校正的指令先导压Pi2所对应的控制信号输出至多个电磁阀54a～56b。

根据该结构，通过使作用于作业装置1A的重力的影响所导致的延迟时间的偏差均匀化，能够实现作业精度的提高。

(2)在本实施方式中，控制器140在将与重力方向相反的方向(铅垂上方向)的动作方向向量VD的重力方向分量VG设为正值，将重力方向(铅垂下方向)的动作方向向量VD的重力方向分量VG设为负值时，动作方向向量VD的重力方向分量VG越大，将先导压的指令值即目标先导压Pi1校正为越高的值。在本实施方式中，动作方向向量VD的重力方向分量VG越大，控制器140使校正压力Pmax1越高。

控制器140在驱动对象部件(8～10)向与重力方向相反的方向进行动作的情况下，与驱动对象部件(8～10)向重力方向进行动作的情况相比，提高成为校正后的目标先导压Pi1’的最大值的校正压力Pmax1。由此，能够减少驱动对象部件(8～10)向与重力方向相反的方向进行动作时的延迟时间。另外，在驱动对象部件(8～10)向重力方向进行动作的情况下，与驱动对象部件(8～10)向与重力方向相反的方向动作的情况相比，降低成为校正后的目标先导压Pi1’的最大值的校正压力Pmax1。由此，能够防止驱动对象部件(8～10)向重力方向动作时的延迟时间变得过小。因此，能够使驱动对象部件(8～10)向与重力方向相反的方向动作时的延迟时间和驱动对象部件(8～10)向重力方向动作时的延迟时间为相同程度。即，与驱动对象部件(8～10)的姿势以及动作方向无关地，能够使延迟时间均匀。其结果，可高精度地使作业装置1A动作。

(3)控制器140在校正前的操作先导压Pi0超过致动器非驱动相当压ps时，将比校正前的操作先导压Pi0高的预定的校正压力(在本实施方式中为校正后的操作先导压Pi0’的最大值)Pmax0设定为校正后的操作先导压Pi0’，并且以随着经过时间τa的增加而校正后的操作先导压Pi0’逐渐接近校正前的操作先导压Pi0的方式运算校正后的操作先导压Pi0’。由此，在开始手动驾驶时，能够减少对电磁阀54a～56b施加了与操作装置A1～A3的操作对应的控制电流后直到液压缸(5～7)进行驱动为止的延迟时间。并且，能够使电磁阀54a～56b生成的先导压迅速地追随与操作装置A1～A3的操作对应的操作先导压Pi0。其结果，手动驾驶时的操作感提高，能够提高作业效率。此外，如上所述，在对每个驱动对象部件(8～10)设定校正压力Pmax0的情况下，与在驱动对象部件(8～10)中使校正压力Pmax0相同的情况相比，能够提高操作感。

(4)控制器140在校正前的目标先导压Pi1超过致动器非驱动相当压ps时，将比校正前的目标先导压Pi1高的预定的校正压力(在本实施方式中为校正后的目标先导压Pi1’的最大值)Pmax1设定为校正后的目标先导压Pi1’，并且以随着经过时间τb的增加而校正后的目标先导压Pi1’逐渐接近校正前的目标先导压Pi1的方式运算校正后的目标先导压Pi1’。由此，在开始半自动驾驶时，能够减少对电磁阀54a～56b施加了与控制器140的指令对应的控制电流后直到液压缸(5～7)进行驱动为止的延迟时间。而且，能够使电磁阀54a～56b生成的先导压迅速地追随以沿着目标面St的方式运算出的目标先导压Pi1。其结果，通过半自动驾驶而作业装置1A开始驱动时的液压缸(5～7)的响应性提高。此外，如上所述，在对每个驱动对象部件(8～10)设定用于校正压力Pmax1的运算的校正压力表(参照图11)时，与在驱动对象部件(8～10)中使校正压力表相同的情况相比，能够使延迟时间均匀。其结果，能够更高精度地使作业装置1A动作，能够提高挖掘面的加工精度。

(5)液压挖掘机1具备检测车体1B的位置信息的位置检测装置52和用于操作作业装置1A的操作装置A1～A3。控制器140取得目标形状数据，基于取得的目标形状数据、车体1B的位置信息及作业装置1A的姿势信息来设定目标面St。控制器140基于操作装置A1～A3的操作量，以沿着目标面St的方式运算操作先导压Pi0。控制器140运算目标先导压Pi，使得在作业装置1A中预先决定的基准点Pbk沿着目标面St不超过目标面St。控制器140运算从作业装置1A的基准点Pbk到目标面St的距离(目标面距离)H越小则越大的控制介入比率a。控制器140基于操作先导压Pi0、目标先导压Pi1以及控制介入比率a来运算指令先导压Pi2，并将与指令先导压Pi2对应的控制信号输出至电磁阀54a～56b。控制器140在目标先导压Pi1超过致动器非驱动相当压ps而达到致动器驱动相当压时，基于动作方向向量VD的重力方向分量VG来校正目标先导压Pi1。

如式(3)所示，控制介入比率a越大，校正目标先导压Pi1’对指令先导压Pi2的影响程度越大。由此，防止在半自动驾驶(基于介入控制的驾驶)状态与手动驾驶状态之间状态迁移时指令先导压Pi2的骤变。其结果，不会产生冲击而顺畅地进行驾驶状态的转变。

＜第二实施方式＞

参照图12～图15，对本发明的第二实施方式的液压挖掘机1进行说明。此外，对与第一实施方式中说明的结构相同或相当的结构标注相同的参照标记，主要说明不同点。

第二实施方式的液压挖掘机1具有与第一实施方式的液压挖掘机1相同的结构(参照图4、图6等)。在第一实施方式的液压挖掘机1中，基于校正操作先导压Pi0’、校正目标先导压Pi1’以及控制介入比率a来运算指令先导压Pi2(参照式(3))。与此相对，在第二实施方式的液压挖掘机1中，即使在目标面距离H小于第二距离H2的情况下，在驱动对象部件(8～10)以离开目标面St的方式进行动作时，将校正操作先导压Pi0’设为指令先导压Pi2。

第二实施方式的液压挖掘机1的控制器140运算驱动对象部件(动臂8、斗杆9及铲斗10)相对于目标面St的动作方向向量VBmU、VBmD、VAmC、VAmD、VBkC、VBkD的角度φBmU、φBmD、φAmC、φAmD、φBkC、φBkD。以下，也将角度φBmU、φBmD、φAmC、φAmD、φBkC、φBkD统称为角度φ。

控制器140在通过操作装置A1～A3操作了驱动对象部件(8～10)的情况下，基于被操作的驱动对象部件(8～10)的动作方向向量VD的角度φ以及控制介入比率a，判定针对驱动对象部件(8～10)的操作是否是侵蚀目标面St的方向的操作，即接近目标面St的方向的操作。

控制器140在判定为针对驱动对象部件(8～10)的操作不是侵蚀目标面St的方向的操作的情况下，基于操作先导压Pi0运算指令先导压(第一指令先导压)Pi2，将与指令先导压(第一指令先导压)Pi2对应的控制信号输出至电磁阀54a～56b。

控制器140在判定为针对驱动对象部件(8～10)的操作是侵蚀目标面St的方向的操作的情况下，基于操作先导压Pi0、目标先导压Pi1以及控制介入比率a，运算指令先导压(第二指令先导压)Pi2，并将与指令先导压(第二指令先导压)Pi2对应的控制信号输出至电磁阀54a～56b。

以下，参照图12及图13，对由第二实施方式的控制器140进行的处理的内容进行详细说明。图12是表示从目标面距离H的运算处理到区域限制比率c的运算处理的流程的流程图。图13是表示考虑了驱动对象部件的动作方向的指令先导压的运算处理的内容的流程图。图12及图13所示的流程图的处理例如通过接通未图示的点火开关而开始，在进行了未图示的初始设定之后，以预定的控制周期反复执行。

如图12所示，在步骤S105中，姿势运算部142基于姿势信息来运算铲斗10的基准点Pbk的位置坐标。并且，姿势运算部142运算由目标面设定部143运算出的目标面St与铲斗10的基准点Pbk之间的距离即目标面距离H，并进入步骤110。

在步骤S110中，指令先导压校正部146参照存储在非易失性存储器93的比率运算表(参照图8)，基于在步骤S105中运算出的目标面距离H来运算控制介入比率a，并进入步骤S120。

在步骤S120中，指令先导压校正部146首先运算相对于目标面St的驱动对象部件(8～10)的动作方向向量VBmU、VBmD、VAmC、VAmD、VBkC、VBkD的角度φBmU、φBmD、φAmC、φAmD、φBkC、φBkD。

参照图14A、图14B来说明相对于目标面St的驱动对象部件的动作方向向量VD的角度φ的一例。图14A表示铲斗倾卸操作时的铲斗10的动作方向向量VBkD相对于目标面St的角度φBkD。图14B表示铲斗铲装操作时的铲斗10的动作方向向量VBkC相对于目标面St的角度φBkC。

如图14A以及图14B所示，角度φ相当于动作方向向量VD与目标面向量Vst所成的角度，即根据动作方向向量VD与目标面向量Vst的内积求出的角度。目标面向量Vst是与目标面St平行且朝向液压挖掘机1的方向的单位向量。以目标面向量Vst为基准，从目标面向量Vst到动作方向向量VD的图示逆时针的角度用正值表示。以目标面向量Vst为基准，从目标面向量Vst到动作方向向量VD的图示顺时针的角度用负值表示。

动作方向向量VBmU、VBmD、VAmC、VAmD、VBkC、VBkD与目标面向量Vst所成的角度φBmU、φBmD、φAmC、φAmD、φBkC、φBkD是在使动作方向向量VD的起点与目标面向量Vst的起点重叠的情况下由两个向量VD、Vst生成的角度中的、由-180°以上且180°以下的范围内的值表示的角度。在图14A所示的例子中，铲斗倾卸操作时的铲斗10的动作方向向量VBkD与目标面向量Vst所成的角度φBkD约为150°。在图14B所示的例子中，铲斗铲装操作时的铲斗10的动作方向向量VBkC与目标面向量Vst所成的角度φBkC约为-30°。

指令先导压校正部146根据动作方向向量VD与目标面向量Vst的内积来运算角度φ。指令先导压校正部146基于角度φBmU、φBmD、φAmC、φAmD、φBkC、φBkD来运算目标面侵蚀率bBmU、bBmD、bAmC、bAmD、bBkC、bBkD。以下，将目标面侵蚀率bBmU、bBmD、bAmC、bAmD、bBkC、bBkD统称为目标面侵蚀率b。

图15表示动作方向向量VD相对于目标面St的角度φ与目标面侵蚀率b的关系。在图15中，横轴表示动作方向向量VD相对于目标面St的角度φ，纵轴表示目标面侵蚀率b。目标面侵蚀率b是表示驱动对象部件(8～10)相对于目标面St的动作方向的参数。目标面侵蚀率b用于判定对驱动对象部件(8～10)的操作是否是侵蚀目标面St的方向的操作。图15所示的目标面侵蚀率b与角度φ的关系预先以表形式存储在非易失性存储器93中。

如图15所示，在角度φ为﹣180°以上0°以下时，目标面侵蚀率b为1。即，在向接近目标面St的方向(侵蚀目标面St的方向)操作作业装置1A的驱动对象部件(8～10)的情况下，目标面侵蚀率b为1。换言之，在向远离目标面St的方向(不侵蚀目标面St的方向)操作驱动对象部件(8～10)的情况下，目标面侵蚀率b成为小于1的值。在角度φ大于0°且小于φ1的范围内，角度φ越大，则目标面侵蚀率b越小。在角度φ为φ1以上且φ2以下的范围内，目标面侵蚀率b为0。在角度φ大于φ2且180°以下的范围内，角度φ越大，则目标面侵蚀率b越大。

φ1例如是10°～20°左右的值，φ2例如是160°～170°左右的值。在此，在0°以上且180°以下的范围内，目标面侵蚀率b为0°的情况下，由于后述的与操作装置A1～A3的操作对应的驱动对象部件的动作的误差等的影响，铲斗10有可能意外地与目标面St接触。与此相对，在本实施方式中，以在比0°大的φ1以上且比180°小的φ2以下的范围内目标面侵蚀率b为0的方式来决定目标面侵蚀率表。因此，能够防止铲斗10意外地与目标面St接触。

在图12所示的步骤S120中，指令先导压校正部146参照图15所示的目标面侵蚀率表，基于各角度φBmU、φBmD、φAmC、φAmD、φBkC、φBkD来运算目标面侵蚀率b，并进入步骤S130。

在步骤S130中，指令先导压校正部146选择在步骤S110中运算出的控制介入比率a和在步骤S120中运算出的目标面侵蚀率b中小的一方来作为区域限制比率c。即，指令先导压校正部146将目标面侵蚀率bBmU、bBmD、bAmC、bAmD、bBkC、bBkD分别与控制介入比率a进行比较，选择最小值，由此运算区域限制比率cBmU、cBmD、cAmC、cAmD、cBkC、cBkD。以下，具体说明区域限制比率cBmU、cBmD、cAmC、cAmD、cBkC、cBkD的运算方法。

指令先导压校正部146通过以下的式(12)，选择根据设想了动臂抬升操作的动臂8的动作方向向量VBmU而求出的目标面侵蚀率bBmU以及控制介入比率a中的最小值，由此来运算区域限制比率cBmU。指令先导压校正部146通过以下的式(13)，选择根据设想了动臂下降操作的动臂8的动作方向向量VBmD而求出的目标面侵蚀率bBmD以及控制介入比率a中的最小值，由此来运算区域限制比率cBmD。指令先导压校正部146通过以下的式(14)，选择根据设想了斗杆铲装操作的斗杆9的动作方向向量VAmC而求出的目标面侵蚀率bAmC以及控制介入比率a中的最小值，由此来运算区域限制比率cAmC。指令先导压校正部146通过以下的式(15)，选择根据设想了斗杆倾卸操作的斗杆9的动作方向向量VAmD而求出的目标面侵蚀率bAmD以及控制介入比率a中的最小值，由此来运算区域限制比率cAmD。指令先导压校正部146通过以下的式(16)，选择根据设想了铲斗铲装操作的铲斗10的动作方向向量VBkC而求出的目标面侵蚀率bBkC以及控制介入比率a中的最小值，由此来运算区域限制比率cBkC。指令先导压校正部146通过以下的式(17)，选择根据设想了铲斗倾卸操作的铲斗10的动作方向向量VBkD而求出的目标面侵蚀率bBkD以及控制介入比率a中的最小值，由此来运算区域限制比率cBkD。

cBmU＝min(a，bBmU)…(12)

cBmD＝min(a，bBmD)…(13)

cAmC＝min(a，bAmC)…(14)

cAmD＝min(a，bAmD)…(15)

cBkC＝min(a，bBkC)…(16)

cBkD＝min(a，bBkD)…(17)

以下，将区域限制比率cBmU、cBmD、cAmC、cAmD、cBkC、cBkD统称为区域限制比率c。

在目标面距离H为第一距离H1(例如，300mm)以下且驱动对象部件(8～10)的动作方向向量VD的角度φ为-180°以上且0°以下的情况下，区域限制比率c为1.0。在目标面距离H大于第一距离H1(例如，300mm)的情况下，或者，在驱动对象部件(8～10)的动作方向向量VD的角度φ大于0°且为180°以下的情况下，区域限制比率c为小于1.0的值。在目标面距离H为第二距离H2(例如，1000mm)以上的情况下，或者，在驱动对象部件(8～10)的动作方向向量VD的角度φ为φ1以上且φ2以下的情况下，区域限制比率c为0.0。

在步骤S130中，当区域限制比率cBmU、cBmD、cAmC、cAmD、cBkC、cBkD的运算处理完成时，结束图12的流程图所示的处理。即，进入下一个控制周期(运算循环)中的步骤S105。这样，控制器140以预定的控制周期进行重复来运算区域限制比率cBmU、cBmD、cAmC、cAmD、cBkC、cBkD。此外，将运算出的区域限制比率cBmU、cBmD、cAmC、cAmD、cBkC、cBkD存储在作为存储装置的易失性存储器94。

如图13所示，在步骤S140中，操作量运算部141基于操作装置A1～A3的操作方向以及操作量来运算操作先导压Pi0，并进入步骤S145。在步骤S145中，目标速度运算部144基于姿势运算部142的运算结果以及操作量运算部141的运算结果，运算各液压缸(5、6、7)的目标速度，并进入步骤S150。在步骤S150中，目标先导压运算部145基于在步骤S145中运算出的目标速度来运算目标先导压Pi1，并进入步骤S155。

在步骤S155中，指令先导压校正部146基于操作量运算部141的运算结果，从易失性存储器94读出与被操作的全部驱动对象部件的动作方向对应的区域限制比率c，并进入步骤S160。例如，在进行了斗杆铲装操作的情况下，指令先导压校正部146从易失性存储器94读出区域限制比率cAmC。另外，在进行了斗杆倾卸操作的情况下，指令先导压校正部146从易失性存储器94读出区域限制比率cAmD。

在步骤S160中，指令先导压校正部146基于在步骤S155中从易失性存储器94读出的区域限制比率c，判定对驱动对象部件(8～10)的操作是否是侵蚀目标面St的方向的操作。在此，侵蚀目标面St的方向的操作是指在该操作持续的情况下，若未执行介入控制，则铲斗10的基准点Pbk侵入目标面St的操作。另外，侵蚀目标面St的操作也可以说是铲斗10的基准点Pbk接近目标面St的操作。

具体而言，指令先导压校正部146判定区域限制比率c是否大于0.0。在步骤S160中，指令先导压校正部146在区域限制比率c大于0.0的情况下，判定为对驱动对象部件(8～10)的操作是侵蚀目标面St的方向的操作，进入步骤S170。在步骤S160中，指令先导压校正部146在判定为区域限制比率c为0.0以下的情况下(即c＝0的情况下)，判定为对驱动对象部件(8～10)的操作不是侵入目标面St的方向的操作而进入步骤S180。

在步骤S170中，指令先导压校正部146基于以下的式(18)，运算指令先导压Pi2并结束图13的流程图所示的处理。

Pi2＝Pi0’×(1-a)+Pi1’×a…(18)

另外，式(18)是与上述式(3)相同的式子。基于校正压力Pmax0和操作先导压Pi0通过式(4)来运算校正操作先导压Pi0’，基于校正压力Pmax1和目标先导压Pi1通过式(5)来运算校正目标先导压Pi1’。

在步骤S180中，指令先导压校正部146基于以下的式(19)，运算指令先导压Pi2并结束图13的流程图所示的处理。

Pi2＝Pi0’…(19)

即，指令先导压Pi2成为校正操作先导压Pi0’。

－效果－

如上所述，本第二实施方式的控制器140在判定为针对驱动对象部件(8～10)的操作不是接近目标面St的方向(侵蚀目标面St的方向)的操作的情况下(图13的步骤S160中的“否”)，执行基于操作先导压Pi0运算指令先导压(第一指令先导压)Pi2(图13的步骤S180)，并将与指令先导压(第一指令先导压)Pi2对应的控制信号输出至电磁阀54a～56b的手动控制。控制器140在判定为针对驱动对象部件(8～10)的操作是接近目标面St的方向(侵蚀目标面St的方向)的操作的情况下(图13的步骤S160中的“是”)，执行基于操作先导压Pi0、目标先导压Pi1以及控制介入比率a来运算指令先导压(第二指令先导压)Pi2(图13的步骤S170)，并将与指令先导压(第二指令先导压)Pi2对应的控制信号输出至电磁阀54a～56b的介入控制。

根据本第二实施方式，除了起到与第一实施方式相同的作用效果之外，还起到以下的作用效果。

(6)在操作装置A1～A3的操作不是侵蚀目标面St的方向的操作的情况下，运算校正操作先导压Pi0’来作为指令先导压(第一指令先导压)Pi2。因此，即使在设定了整地控制模式，铲斗10的基准点Pbk接近目标面St的情况下，在以铲斗10的基准点Pbk远离目标面St的方式操作驱动对象部件(8～10)时，作业装置1A按照操作员的意图进行动作。由此，不会给操作员带来不适感，能够提高作业的效率。

(7)基于各驱动对象部件(8～10)的动作方向向量VBmU、VBmD、VAmC、VAmD、VBkC、VBkD与目标面向量Vst所成的角度φBmU、φBmD、φAmC、φAmD、φBkC、φBkD来运算目标面侵蚀率b。区域限制比率c是基于控制介入比率a和目标面侵蚀率b来运算的，用于判定是执行使用了式(19)的手动控制还是执行使用了式(18)的介入控制。从操作员的操作开始前开始运算区域限制比率c(参照图12)。因此，能够简单地进行操作开始时间点的先导压的协调，因此能够防止介入控制与手动控制的切换所引起的冲击的产生。

＜第三实施方式＞

参照图16及图17，对本发明的第三实施方式的液压挖掘机1进行说明。此外，对与第一实施方式中说明的结构相同或相当的结构标注相同的参照标记，主要说明不同点。图16是第三实施方式的控制器340的功能框图。

第三实施方式的液压挖掘机1除了具有与第一实施方式中说明的液压挖掘机1相同的结构之外，如图16所示，还具备将驱动对象部件(8～10)的重量信息输入到控制器340的重量输入装置60。重量输入装置60例如具有由操作员操作的多个开关、操纵杆操作部件等。另外，重量输入装置60也可以是在显示装置53的显示画面上设置的触摸传感器。操作员通过操作重量输入装置60，能够将驱动对象部件(8～10)的重量信息输入到控制器340。

控制器340除了具有在第一实施方式中说明的功能之外，还具有作为重量设定部360的功能。当进行通过重量输入装置60开始输入重量的操作时，显示控制部348使显示装置53显示用于选择铲斗10的种类的画面。在非易失性存储器93中预先存储有多个铲斗10的种类和与各铲斗10的种类对应的重量。在非易失性存储器93中预先存储有多个斗杆9的种类和与各斗杆9的种类对应的重量。在非易失性存储器93中预先存储有多个动臂8的种类和与各动臂8的种类对应的重量。

当操作员进行了铲斗10的种类的选择操作时，重量输入装置60将所选择的铲斗10的种类作为重量信息输入到控制器340。重量设定部360参照非易失性存储器93，将与选择的铲斗10的种类对应的重量设定为当前安装在液压挖掘机1的铲斗10的重量(以下，称为第一设定重量)。

当操作员进行了斗杆9的种类的选择操作时，重量输入装置60将所选择的斗杆9的种类作为重量信息输入至控制器340。重量设定部360参照非易失性存储器93，将与选择的斗杆9的种类对应的重量设定为当前安装在液压挖掘机1的斗杆9的重量。并且，重量设定部360将对所设定的斗杆9的重量加上第一设定重量而得到的重量设定为第二设定重量。

当操作员进行了动臂8的种类的选择操作时，重量输入装置60将所选择的动臂8的种类作为重量信息输入到控制器340。重量设定部360参照非易失性存储器93，将与选择的动臂8的种类对应的重量设定为当前安装在液压挖掘机1的动臂8的重量。并且，重量设定部360将对所设定的动臂8的重量加上第二设定重量而得到的重量设定为第三设定重量。

指令先导压校正部346基于由重量设定部360设定的第一设定重量～第三设定重量，来运算对驱动对象部件(8～10)的动作方向向量VD的重力方向分量VG进行校正的第一校正系数～第三校正系数。以下，将第一设定重量～第三设定重量统称为设定重量，将第一校正系数～第三校正系数统称为校正系数。

参照图17来说明用于对驱动对象部件(8～10)的动作方向向量VD的重力方向分量VG进行校正的校正系数的运算方法。图17表示校正系数表。校正系数表是决定了针对设定重量的校正系数的数据表。在非易失性存储器93中存储有决定第一设定重量与第一校正系数的关系的第一校正系数表、决定第二设定重量与第二校正系数的关系的第二校正系数表、决定第三设定重量与第三校正系数的关系的第三校正系数表。

指令先导压校正部346参照第一校正系数表，基于第一设定重量运算第一校正系数。指令先导压校正部346参照第二校正系数表，基于第二设定重量运算第二校正系数。指令先导压校正部346参照第三校正系数表，基于第三设定重量运算第三校正系数。

如图17所示，在设定重量为第一重量W1以上且第二重量W2以下的情况下，校正系数为1.0。在设定重量小于第一重量W1的情况下，随着设定重量变小，校正系数也变小。即，在设定重量小于第一重量W1的情况下，校正系数小于1.0。在设定重量大于第二重量W2的情况下，随着设定重量变大，校正系数也变大。即，在设定重量大于第二重量W2的情况下，校正系数成为大于1.0的值。

在本实施方式中，将驱动对象部件(8～10)的特定种类(使用频率高的种类)的重量设为基准重量W0，将基准重量W0减去预定重量而得的值设定为第一重量W1。另外，将基准重量W0加上预定重量而得的值设定为第二重量W2。此外，第一校正系数表中的基准重量W0是特定种类的铲斗10的重量。第二校正系数表中的基准重量W0是将特定种类的铲斗10的重量与特定种类的斗杆9的重量相加而得的合计重量。第三校正系数表中的基准重量W0是将特定种类的铲斗10的重量、特定种类的斗杆9的重量以及特定种类的动臂8的重量相加而得的合计重量。

指令先导压校正部346与第一实施方式相同，基于作业装置1A的姿势信息以及旋转体12的姿势信息，运算动作方向向量VD的重力方向分量VG。指令先导压校正部346通过对驱动对象部件(8～10)的动作方向向量VD的重力方向分量VGBmU、VGBmD、VGAmC、VGAmD、VGBkC、VGBkD分别乘以根据驱动对象部件(8～10)的重量求出的校正系数，来运算校正后的重力方向分量VGBmU’、VGBmD’、VGAmC’、VGAmD’、VGBkC’、VGBkD’。指令先导压校正部346参照图11所示的校正压力表，基于校正后的重力方向分量VGBmU’、VGBmD’、VGAmC’、VGAmD’、VGBkC’、VGBkD’来计算校正压力Pmax1。

在第一实施方式中，重力方向分量为﹣1以上且1以下的范围的值。与此相对，在本第三实施方式中，存在校正后的重力方向分量小于﹣1的情况以及大于1的情况。

－效果－

如上所述，该第三实施方式的控制器340基于从作为外部装置的重量输入装置60输入的重量信息来设定驱动对象部件(8～10)的重量。控制器340基于驱动对象部件(8～10)的重量，校正动作方向向量VD的重力方向分量VG。

根据本第三实施方式，除了起到与第一实施方式相同的作用效果之外，还起到以下的作用效果。

(8)根据该第三实施方式，即使在更换驱动对象部件(例如，铲斗10)等而使得设定重量变重或变轻的情况下，也能够防止延迟时间的变化。在由于更换驱动对象部件而设定重量变重的情况下，延迟时间如下。在该第三实施方式中，在向重力方向操作了驱动对象部件(例如，铲斗10)的情况下，与更换前相比，校正压力Pmax1变小。因此，能够防止延迟时间比更换前小，能够在更换前后设为相同程度的延迟时间。在向与重力方向相反的方向操作了驱动对象部件(例如，铲斗10)的情况下，与更换前相比，校正压力Pmax1变大。因此，能够防止延迟时间比更换前大，能够在更换前后设为相同程度的延迟时间。

在通过更换驱动对象部件而设定重量变轻的情况下，延迟时间如下。在该第三实施方式中，在向重力方向操作了驱动对象部件(例如铲斗10)的情况下，与更换前相比，校正压力Pmax1变大。因此，能够防止延迟时间比更换前大，能够在更换前后设为相同程度的延迟时间。在向与重力方向相反的方向操作了驱动对象部件(例如铲斗10)的情况下，与更换前相比，校正压力Pmax1变小。因此，能够防止延迟时间比更换前小，能够在更换前后设为相同程度的延迟时间。即，根据该第三实施方式，无论驱动对象部件的动作方向及重量如何，都能够使延迟时间均匀。其结果，能够使作业装置1A高精度地动作。

以下那样的变形例也在本发明的范围内，也能够将变形例所示的结构与在上述实施方式中说明的结构组合，或者将在上述的不同实施方式中说明的结构彼此组合，或者将在以下的不同的变形例中说明的结构彼此组合。

＜变形例1＞

在上述实施方式中，对于控制器140、340基于动作方向向量VD的重力方向分量VG来校正目标先导压Pi1的例子进行了说明，但本发明并不限于此。控制器140、340也可以基于动作方向向量VD的重力方向分量VG来校正操作先导压Pi0。在该结构中，能够使开始手动操作时的由作用于作业装置1A的重力的影响引起的延迟时间的偏差均匀化。其结果，能够提高操作感。即，本发明也能够应用于不具有MC功能的液压挖掘机，通过在操作开始时校正操作先导压Pi0，能够提高操作开始时的操作感，提高作业精度。

＜变形例2＞

在上述实施方式中，以具备电动式的操作装置A1～A6的液压挖掘机1为例进行了说明，但本发明并不限于此。也可以将本发明应用于具备液压先导式的操作装置且能够执行介入控制的液压挖掘机1。在该液压挖掘机1，与从操作装置的减压阀输出操作先导压的先导管线不同地还具备从通过来自控制器的控制信号而驱动的电磁阀(电磁比例减压阀)输出目标先导压的先导管线。在该液压挖掘机1中，通过在执行介入控制时与上述实施方式同样地校正目标先导压，能够与各驱动对象部件的姿势以及动作方向无关地使直到液压致动器开始驱动为止的延迟时间均匀。

＜变形例3＞

控制器140、340也可以在自动控制开始时基于动作方向向量VD的重力方向分量VG来校正目标先导压Pi1。由此，可使作用于作业装置1A的重力的影响造成的延迟时间的偏差均匀化。其结果，能够实现液压挖掘机1的基于自动控制的作业精度的提高。

＜变形例4＞

在上述实施方式中，对于以铲斗爪尖为基准点(控制点)来进行用于运算控制介入比率a的目标面距离H及铲斗10的动作方向向量VBkC、VBkD的运算的例子进行了说明，但本发明并不限于此。例如，也可以将铲斗后端侧的任意的点作为基准点(控制点)来运算目标面距离H及铲斗10的动作方向向量VBkC、VBkD。

＜变形例5＞

也可以考虑旋转体12的左右方向的倾斜角度(滚动角)来运算旋转体12的动作方向向量的重力方向分量，并基于该运算结果来校正由用于使旋转体12动作的电磁阀57a、57b生成的先导压的指令值。

本变形例的控制器140具有与第一实施方式相同的结构(参照图4、图6等)。姿势检测装置50的车体倾斜角度传感器33不仅检测旋转体12的前后方向的倾斜角度(俯仰角)，还检测表示旋转体12的左右方向的倾斜角度(滚动角)的信息来作为旋转体12的姿势信息，并将其检测结果输出至控制器140。

控制器140基于由姿势检测装置50检测出的作业装置1A的姿势信息及旋转体12的姿势信息，运算旋转体12的动作方向向量的重力方向分量。以下，具体地进行说明。成为旋转体12的动作方向向量的起点的旋转体12的基准点例如是包含作业装置1A的旋转体12的重心的位置。控制器140基于姿势检测装置50的检测结果和存储在非易失性存储器93的各驱动对象部件的重量、旋转体12的重量、各部件的尺寸等信息，运算旋转体12的基准点的位置。控制器140将以旋转中心轴为中心的圆上的旋转体12的基准点处的切线方向作为动作方向来运算动作方向向量。控制器140还运算旋转体12的动作方向向量的重力方向分量。

控制器140在由电磁阀(马达用电磁阀)57a、57b生成并作用于流量控制阀(马达控制阀)D4的受压室E7、E8的先导压的指令值即操作先导压超过旋转马达4的非驱动相当压(预定压力)而达到驱动相当压时，基于旋转体12的动作方向向量的重力方向分量，校正电磁阀(马达用电磁阀)57a、57b的操作先导压。控制器140将与电磁阀(马达用电磁阀)57a、57b的校正后的操作先导压对应的控制信号向电磁阀(马达用电磁阀)57a、57b输出。

根据本变形例5，例如，在从旋转体12以旋转体12的左侧与右侧相比位于下方的方式倾斜的状态开始进行旋转体12的左回转的情况和开始进行右回转的情况下，能够使对电磁阀57a、57b施加了与操作装置A4对应的控制电流后直到旋转马达4进行驱动为止的延迟时间均匀化。

＜变形例6＞

在上述实施方式中，说明了对于斗杆9以仅能够向一个方向转动的方式连结铲斗10的结构，但本发明并不限于此。也可以对斗杆9以能够向多个方向转动的方式连结铲斗10。例如，铲斗10可以构成为在将铲斗销的中心轴方向设为第一方向时，能够向与第一方向正交的第二方向转动，且能够向与第一方向及第二方向正交的第三方向转动。在该情况下，控制器可以在执行区域限制控制时，与上述实施方式同样地校正与铲斗10的向第二方向的操作(倾斜操作)以及向第三方向的操作(旋转操作)对应的操作先导压。

＜变形例7＞

目标面数据输入装置51也可以是操作员能够输入表示目标面的多个坐标值的开关、键盘等输入装置。目标面数据输入装置51也可以是如下装置：基于操作员的操作从控制器140取得铲斗10的爪尖的位置，并输入用于表示从该位置开始的深度的数值，由此能够向控制器140输入表示目标面的坐标值。

＜变形例8＞

在上述实施方式中，对作业机械为液压挖掘机1的例子进行了说明，但本发明并不限于此。本发明能够应用于具备液压致动器、用于控制从液压泵向液压致动器供给的工作油的流动的控制阀、以及向控制阀输出先导压的电磁阀的各种作业机械。

＜变形例9＞

控制器140、340的各结构、该各结构的功能以及执行处理等的一部分或者全部可以通过硬件(例如通过集成电路来设计执行各功能的逻辑等)来实现。

＜变形例10＞

在上述实施方式中，示出了认为说明所需的控制线、信息线，但未必示出产品所涉及的全部控制线、信息线。实际上可以认为几乎所有的结构相互连接。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式只不过示出了本发明的应用例的一部分，本发明的技术范围并不限于上述实施方式的具体结构。

附图标记的说明

1…液压挖掘机、1A…作业装置、1B…车体(机体)、2…主泵(液压泵)、4…旋转马达(液压马达)、5…动臂缸(液压致动器)、6…斗杆缸(液压致动器)、7…铲斗缸(液压致动器)、8…动臂(驱动对象部件)、9…斗杆(驱动对象部件)、10…铲斗(驱动对象部件)、11…行驶体、12…旋转体、18…发动机、30…动臂角度传感器(姿势传感器)、31…斗杆角度传感器(姿势传感器)、32…铲斗角度传感器(姿势传感器)、33…车体倾斜角度传感器(姿势传感器)、48…先导泵、50…姿势检测装置、51…目标面数据输入装置、52…位置检测装置、53…显示装置、54a、54b、55a、55b、56a、56b…电磁阀、57a、57b…电磁阀(马达用电磁阀)、58a、58b、59a、59b…电磁阀、60…重量输入装置、61…控制阀单元、62…电磁阀单元、92…处理器、93…非易失性存储器(存储装置)、94…易失性存储器(存储装置)、96…模式切换开关、140…控制器、141…操作量运算部、142…姿势运算部、143…目标面设定部、144…目标速度运算部、145…目标先导压运算部、146…指令先导压校正部、147…阀指令运算部、148…显示控制部、149…致动器控制部、340…控制器、346…指令先导压校正部、348…显示控制部、360…重量设定部、A1～A6…操作装置、a…控制介入比率、b…目标面侵蚀率、c…区域限制比率、D1～D3…流量控制阀、D4…流量控制阀(马达控制阀)、D5、D6…流量控制阀、G1…GNSS天线、G2…GNSS天线、H…目标面距离、O…原点、Pbk…基准点、Pi0…操作先导压、Pi0’…校正操作先导压、Pi1…目标先导压、Pi1’…校正目标先导压、Pi2…指令先导压，Pmax0、Pmax1…校正压力、ps…预定压力(致动器非驱动相当压)、St…目标面、VD…动作方向向量、VG…动作方向向量的重力分量、Vst…目标面向量、α…动臂角度、β…斗杆角度，γ…铲斗角度、θ…倾斜角度(俯仰角)、φ…动作方向向量相对于目标面的角度。

Claims (8)

1.一种作业机械，其具备：

作业装置，其具有多个液压致动器和由所述多个液压致动器驱动的多个驱动对象部件；

姿势检测装置，其检测所述作业装置的姿势信息；

液压泵，其向所述多个液压致动器供给工作油；

控制阀单元，其控制从所述液压泵向所述多个液压致动器供给的工作油的流动；

电磁阀单元，其具有多个电磁阀，该多个电磁阀生成用于驱动所述控制阀单元的先导压；以及

控制器，其运算由所述电磁阀生成的先导压的指令值，并将与所述指令值对应的控制信号输出至所述电磁阀，

其特征在于，

所述控制器基于由所述姿势检测装置检测出的姿势信息，运算所述驱动对象部件的动作方向向量的重力方向分量，

当所述指令值超过预定压力时，所述控制器基于所述动作方向向量的重力方向分量来校正所述先导压的指令值，

所述控制器向所述电磁阀输出与校正后的所述指令值对应的控制信号。

2.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

在将与重力的方向相反的方向的所述动作方向向量的重力方向分量设为正值，将重力的方向的所述动作方向向量的重力方向分量设为负值时，所述动作方向向量的重力方向分量越大，所述控制器将所述先导压的指令值校正为越高的值。

3.根据权利要求2所述的作业机械，其特征在于，

当校正前的所述指令值超过所述预定压力时，所述控制器将比所述校正前的所述指令值高的预定的校正压力设定为所述校正后的指令值，并以随着经过时间的增加而所述校正后的指令值逐渐接近所述校正前的指令值的方式运算所述校正后的指令值。

4.根据权利要求3所述的作业机械，其特征在于，

所述动作方向向量的重力方向分量越大，所述控制器使所述校正压力越高。

5.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

所述控制器基于从外部装置输入的重量信息来设定所述驱动对象部件的重量，

所述控制器基于所述驱动对象部件的重量来校正所述动作方向向量的重力方向分量。

6.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

所述作业机械具备：

位置检测装置，其检测所述作业机械的车体的位置信息；以及

操作装置，其用于操作所述作业装置，

所述控制器取得目标形状数据，

所述控制器基于所取得的所述目标形状数据、所述车体的位置信息以及所述作业装置的姿势信息来设定目标面，

所述控制器基于所述操作装置的操作量，以沿着所述目标面的方式运算操作先导压，

所述控制器以在所述作业装置中预先确定的基准点沿着所述目标面不越过所述目标面的方式运算目标先导压，

所述控制器运算从所述作业装置的所述基准点到所述目标面的距离越小则越大的控制介入比率，

所述控制器基于所述操作先导压、所述目标先导压以及所述控制介入比率，运算指令先导压，

所述控制器将与所述指令先导压对应的控制信号输出至所述电磁阀，

当所述目标先导压超过所述预定压力时，所述控制器基于所述动作方向向量的重力方向分量，校正所述目标先导压，

所述控制介入比率越大，所述目标先导压对所述指令先导压造成的影响程度越大。

7.根据权利要求6所述的作业机械，其特征在于，

所述控制器运算所述驱动对象部件的动作方向向量相对于所述目标面的角度，

在通过所述操作装置操作了所述驱动对象部件的情况下，所述控制器基于被操作的所述驱动对象部件的动作方向向量的所述角度以及所述控制介入比率，判定针对所述驱动对象部件的操作是否是接近所述目标面的方向的操作，

所述控制器在判定为针对所述驱动对象部件的操作不是接近所述目标面的方向的操作的情况下，基于所述操作先导压运算第一指令先导压，并将与所述第一指令先导压对应的控制信号输出至所述电磁阀，

所述控制器在判定为针对所述驱动对象部件的操作是接近所述目标面的方向的操作的情况下，基于所述操作先导压、所述目标先导压以及所述控制介入比率，运算第二指令先导压，并将与所述第二指令先导压对应的控制信号输出至所述电磁阀。

8.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

所述作业机械具备：

行驶体；

旋转体，其以能够旋转的方式安装在所述行驶体；

液压马达，其驱动所述旋转体；以及

所述作业装置，其安装在所述旋转体，

所述控制阀单元具有对从所述液压泵向所述液压马达供给的工作油的流动进行控制的马达控制阀，

所述电磁阀单元具有马达用电磁阀，该马达用电磁阀生成用于驱动所述马达控制阀的先导压，

所述姿势检测装置检测所述旋转体的姿势信息，

所述控制器基于由所述姿势检测装置检测出的所述作业装置的姿势信息以及所述旋转体的姿势信息，运算所述旋转体的动作方向向量的重力方向分量，

在由所述马达用电磁阀生成的先导压的指令值超过预定压力时，所述控制器基于所述旋转体的动作方向向量的重力方向分量，校正所述马达用电磁阀的先导压的指令值，

所述控制器将与所述马达用电磁阀的校正后的所述指令值对应的控制信号向所述马达用电磁阀输出。