JP2019105137A - 作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＣのＯＮ／ＯＦＦの切り替えについてオペレータに操作ストレスを与えない作業機械を提供すること。【解決手段】コントローラ２０は，マシンコントロールＯＮ／ＯＦＦ切替スイッチ３０がＯＮ位置に切り替えられているときは，操作レバー２６が生成する第１制御信号とブームＰｉ圧制限値演算部４ｂが演算する第２制御信号のいずれか一方を出力し，切替スイッチがＯＦＦ位置に切り替えられているときは第１制御信号を出力する第１切換部８ｉと，切替スイッチ３０がＯＦＦ位置からＯＮ位置またはＯＮ位置からＯＦＦ位置に切り替わる際，第１切換部８ｉから出力される制御信号に対してレートリミットをかけ，その制限後の制御信号をブームシリンダの制御信号として出力するレートリミット部８ｊとを備える。【選択図】図８

Description

本発明は予め定めた条件に従って作業装置を動作させる作業機械に関する。

油圧アクチュエータで駆動される作業装置（例えばフロント作業装置）を備える作業機械（例えば油圧ショベル）の作業効率を向上する技術としてマシンコントロール（Ｍａｃｈｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＭＣ）がある。ＭＣは，操作装置（操作レバー）がオペレータに操作された場合に，予め定めた条件に従って作業装置を動作させる半自動制御を実行することでオペレータの操作支援を行う技術である。

近年，施工の精度・効率向上を目的として，個々の車体が目標施工面の情報を保持し，作業装置で目標施工面が浸食されないように作業装置の動作を半自動的に制御するという情報化施工機の開発が活発となっている。情報化施工機において，オペレータはこの半自動制御のＯＮ／ＯＦＦを切り替えながら施工作業を進めることとなる。

例えば，特許第６０７２９９３号公報には，作業機の第１操作レバーと，第１操作レバーに設けられた第１操作部材と，作業機の自動制御を行うコントローラとを備え，コントローラは，第１操作レバーが中立位置にあることを含む実行条件が満たされているときに，第１操作部材の操作に応じて，第１操作部材に割り当てられた自動制御の機能を実行する作業車両の制御システムが開示されている。そして，この作業車両の制御システムによれば，「第１操作レバーが中立位置にあることを含む実行条件が満たされているときに，第１操作部材の操作に応じて第１操作部材に割り当てられた自動制御の機能が実行される。そのため，第１操作部材の操作中に第１操作レバーが動いたとしても，第１操作部材に割り当てられた自動制御の機能の実行と，第１操作レバーによる作業機の動作とが同時に行われることを防止することができる。それにより，誤操作による意図しない作業機の動作を防止することができ，自動制御による品質の良い施工を行うことができる。」と記載されている。

特許第６０７２９９３号公報

一般に，作業機械の操縦に慣れたオペレータは，常に操作レバーのうち少なくとも一つを操作していることが多い。したがって，自動制御のＯＮ／ＯＦＦの切り替えの度に操作レバーを中立にしなければならないとする特許６０７２９９３号公報に記載の技術では，オペレータの自然な操縦を中断させ，操作ストレスを与える可能性がある。

本発明の目的は，ＭＣのＯＮ／ＯＦＦの切り替えについてオペレータに操作ストレスを与えない作業機械を提供することにある。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが，その一例を挙げるならば，作業装置と，前記作業装置を駆動する第１油圧アクチュエータと，前記第１油圧アクチュエータの第１制御信号をオペレータの操作に応じて出力する操作装置と，前記操作装置が操作されている間，前記第１油圧アクチュエータを予め定めた条件に従って動作させる第２制御信号を演算する第２制御信号演算部を有し，前記操作装置から前記第１制御信号が出力された際，前記第１制御信号及び前記第２制御信号のいずれか一方に基づいて前記第１油圧アクチュエータを制御する制御装置と，前記第２制御信号に基づく前記第１油圧アクチュエータの制御を有効にするＯＮ位置，及び前記第２制御信号に基づく前記第１油圧アクチュエータの制御を無効にするＯＦＦ位置のいずれか一方の切替位置が選択可能である切替装置とを備える作業機械において，前記制御装置は，前記切替装置が前記ＯＮ位置に切り替えられているときは，前記第１制御信号と前記第２制御信号のいずれか一方を出力し，前記切替装置が前記ＯＦＦ位置に切り替えられているときは前記第１制御信号を出力する制御信号切換部と，前記切替装置が前記ＯＦＦ位置から前記ＯＮ位置または前記ＯＮ位置から前記ＯＦＦ位置に切り替わる際，前記制御信号切換部から出力される制御信号に対して，その制御信号の時間変化率を所定の変化率に制限し，その制限後の制御信号を前記第１油圧アクチュエータの制御信号として出力するレートリミット部とを備えるものとする。

本発明によれば，オペレータに操作ストレスをかけることなくＭＣのＯＮ／ＯＦＦの切り替えが可能となる。

本発明の実施の形態に係る油圧ショベルの概略構成図。 図１の油圧ショベルのシステム構成図。 コントローラ２０の演算構成図。 補正Ｐｉ圧演算部の詳細図。 バケット爪先軌跡補正の説明図。 目標速度垂直成分Ｖ１ｙ’の演算テーブル。 Ｐｉ圧補正レートの演算テーブル。 ブームＰｉ圧補正部の詳細図。 アームクラウドＰｉ圧補正部の詳細図。 アクチュエータ目標出力演算部３ｂの詳細図。 最大出力演算部１０ａの詳細図。 旋回基本出力演算部１０ｂの詳細図。 ブーム基本出力演算部１０ｃの詳細図。 旋回ブーム出力配分演算部１０ｆの詳細図。 アームバケット配分出力演算部１０ｇの詳細図。 操作レバー２６の側面図。

以下，本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

＜１．油圧ショベルのハードウェア構成＞
図１は本発明の実施の形態に係る油圧ショベルの概略構成図である。図１において，油圧ショベルは，クローラ式の走行体４０１と，走行体４０１の上部に旋回可能に取り付けられた旋回体４０２を備えている。走行体４０１は，走行油圧モータ３３によって駆動される。旋回体４０２は，旋回油圧モータ２８の発生するトルクによって駆動され，左右方向に旋回する。

旋回体４０２上には運転席４０３が設置され，旋回体４０２の前方には目標施工面の形成作業を行うことの可能な多関節型のフロント作業装置４００が取り付けられている。

フロント作業装置４００は，ブームシリンダ（第１油圧アクチュエータ）３２ａによって駆動されるブーム４０５と，アームシリンダ（第２油圧アクチュエータ）３２ｂによって駆動されるアーム４０６と，バケットシリンダ３２ｃによって駆動されるバケット４０７とを備える。

運転席４０３には，ブームシリンダ３２ａ，アームシリンダ３２ｂ，バケットシリンダ３２ｃ，走行油圧モータ３３及び旋回油圧モータ２８に対する制御信号（ギヤポンプ２４（図２参照）から出力されるパイロット圧（以下では「Ｐｉ圧」とも称する））を操作方向及び操作量に応じて発生し，その制御信号によりブーム４０５，アーム４０６，バケット４０７，旋回体４０２及び走行体４０１を動作させるための操作レバー２６と，エンジン２１（図２参照）の目標回転数を指令するエンジンコントロールダイヤル５１（図２参照）が設置されている。本稿では，操作レバー２６が発生するブームシリンダ３２ａに対するパイロット圧を第１制御信号，アームシリンダ３２ｂに対するパイロット圧を第３制御信号と称することがある。

図２は図１の油圧ショベルのシステム構成図である。本実施形態の油圧ショベルは，エンジン２１と，エンジン２１を制御するためのコントローラであるエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２２と，エンジン２１の出力軸に機械的に連結されエンジン２１によって駆動される油圧ポンプ２３及びギヤポンプ（パイロットポンプ）２４と，ギヤポンプ２４から吐出される圧油を操作量に応じて減圧したものを，各油圧アクチュエータ２８，３３，３２ａ，３２ｂ，３２ｃの制御信号として比例電磁弁２７を介してコントロールバルブ２５に出力する操作レバー２６と，油圧ポンプ２３から各油圧アクチュエータ２８，３３，３２ａ，３２ｂ，３２ｃに導入される作動油の流量及び方向を，操作レバー２６又は比例電磁弁２７から出力される制御信号（パイロット圧（以下ではＰｉ圧と称することがある））に基づいて制御する複数のコントロールバルブ２５と，各コントロールバルブ２５に作用するＰｉ圧の圧力値を検出する複数の圧力センサ４１と，フロント作業装置４００の位置・姿勢及びその他の車体情報に基づいて補正Ｐｉ圧を算出し，その補正Ｐｉ圧が発生可能な指令電圧を比例電磁弁２７に出力するコンピュータであるコントローラ（制御装置）２０と，フロント作業装置４００の作業対象の目標形状である目標施工面の情報をコントローラ２０に入力するための目標施工面設定装置５０を備えている。

油圧ポンプ２３は，各油圧アクチュエータ２８，３３，３２ａ，３２ｂ，３２ｃの目標出力（後述）の通りに車体が動作するよう，機械的にトルク・流量が制御されている。

コントロールバルブ２５は，制御対象の油圧アクチュエータ２８，３３，３２ａ，３２ｂ，３２ｃと同数存在するが，図２ではそれらをまとめて１つで示している。各コントロールバルブには，その内部のスプールを軸方向の一方又は他方に移動させる２つのＰｉ圧が作用している。例えば，ブームシリンダ３２ａ用のコントロールバルブ２５には，ブーム上げのＰｉ圧と，ブーム下げのＰｉ圧が作用する。

圧力センサ４１は，各コントロールバルブ２５に作用するＰｉ圧を検出するもので，コントロールバルブの２倍の数が存在している。圧力センサ４１は，コントロールバルブ２５の直下に設けられており，実際にコントロールバルブ２５に作用するＰｉ圧を検出している。

比例電磁弁２７は複数存在するが，図２中ではまとめて１つのブロックで示している。比例電磁弁２７は２種類ある。１つは，操作レバー２６から入力されるＰｉ圧をそのまま出力又は指令電圧で指定される所望の補正Ｐｉ圧まで減圧して出力する減圧弁で，もう１つは，操作レバー２６の出力するＰｉ圧より大きなＰｉ圧が必要な場合にギヤポンプ２４から入力されるＰｉ圧を指令電圧で指定される所望の補正Ｐｉ圧まで減圧して出力する増圧弁である。或るコントロールバルブ２５に対するＰｉ圧に関して，操作レバー２６から出力されているＰｉ圧より大きなＰｉ圧が必要な場合には増圧弁を介してＰｉ圧を生成し，操作レバー２６から出力されているＰｉ圧より小さなＰｉ圧が必要な場合には減圧弁を介してＰｉ圧を生成し，操作レバー２６からＰｉ圧が出力されていない場合には増圧弁を介してＰｉ圧を生成する。つまり，減圧弁と増圧弁により，操作レバー２６から入力されるＰｉ圧（オペレータ操作に基づくＰｉ圧）と異なる圧力値のＰｉ圧をコントロールバルブ２５に作用させることができ，そのコントロールバルブ２５の制御対象の油圧アクチュエータに所望の動作をさせることができる。

１つのコントロールバルブ２５につき，減圧弁と増圧弁はそれぞれ最大で２つ存在し得る。本実施形態では，ブームシリンダ３２ａのコントロールバルブ２５用に２つの減圧弁と２つの増圧弁が設けられており，アームシリンダ３２ｂのコントロールバルブ２５用に１つの減圧弁が設けられている。具体的には，ブーム上げのＰｉ圧を操作レバー２６からコントロールバルブ２５に導く第１管路に設けられた第１減圧弁と，ブーム上げのＰｉ圧をギヤポンプ２４から操作レバー２６を迂回してコントロールバルブ２５に導く第２管路に設けられた第１増圧弁と，ブーム下げのＰｉ圧を操作レバー２６からコントロールバルブ２５に導く第３管路に設けられた第２減圧弁と，ブーム下げのＰｉ圧をギヤポンプ２４から操作レバー２６を迂回してコントロールバルブ２５に導く第４管路に設けられた第２増圧弁と，アームクラウドのＰｉ圧を操作レバー２６からコントロールバルブ２５に導く第５管路に設けられた第３減圧弁とを油圧ショベルは備えている。

本実施形態の比例電磁弁２７は，ブームシリンダ３２ａとアームシリンダ３２ｂのコントロールバルブ２５用に設けられているのみであり，他のアクチュエータ２８，３３，３２ｃのコントロールバルブ２５用の比例電磁弁２７は存在しない。したがって，バケットシリンダ３２ｃ，旋回油圧モータ２８及び走行油圧モータ３３は，操作レバー２６から出力されるＰｉ圧に基づいて駆動される。

なお，本稿では，ブームシリンダ３２ａとアームシリンダ３２ｂのコントロールバルブ２５に入力されるＰｉ圧（ブーム及びアームに対する制御信号）は全て「補正Ｐｉ圧」（又は補正制御信号）と称し，比例電磁弁２７によるＰｉ圧の補正の有無は問わないものとする。

また，本稿では，操作レバー２６の操作中にフロント作業装置４００を予め定められた条件に従って動作させるために，比例電磁弁２７によって補正されたＰｉ圧に基づいてブームシリンダ３２ａやアームシリンダ３２ｂを制御することをマシンコントロール（Ｍａｃｈｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＭＣ）と称することがある。例えば本実施形態では任意に設定した目標施工面６０（図５参照）上又はその上方の領域にバケット４０７を保持するＭＣが可能である。また，本稿ではＭＣを，操作レバー２６の非操作時にフロント作業装置４００の動作をコントローラ２０により制御する「自動制御」に対して，操作レバー２６の操作時にのみフロント作業装置４００の動作をコントローラ２０により制御する「半自動制御」と称することがある。

操作レバー２６はジョイスティック形状をしており，その把持部の背面側には図１６に示すようにマシンコントロールＯＮ／ＯＦＦ切替スイッチ（以下，単に「切替スイッチ」と称することがある）３０が設けられている。切替スイッチ３０は，例えばシーソースイッチで構成可能であり，比例電磁弁２７に補正Ｐｉ圧に基づくＭＣを有効にするＯＮ位置と，比例電磁弁２７に補正Ｐｉ圧に基づくＭＣを無効にするＯＦＦ位置のいずれか一方の切替位置が選択可能である。切替スイッチ３０は，例えば操作レバー２６を握るオペレータの人差し指により押下され，操作レバー２６の操作中にスイッチの切替位置の変更が可能になっている。切替スイッチ３０はシーソースイッチである必要性は無く，上記２位置を切り替え可能なものであれば他のものでも構わない。切替スイッチ３０はコントローラ２０に接続されており，切替スイッチ３０の切替位置はコントローラ２０に出力されている。

コントローラ２０は，入力部と，プロセッサである中央処理装置（ＣＰＵ）と，記憶装置であるリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と，出力部とを有している。入力部は，コントローラ２０に入力される各種情報を，ＣＰＵが演算可能なように変換する。ＲＯＭは，後述する演算処理を実行する制御プログラムと，当該演算処理の実行に必要な各種情報等が記憶された記録媒体であり，ＣＰＵは，ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って入力部及びＲＯＭ，ＲＡＭから取り入れた信号に対して所定の演算処理を行う。出力部からは，エンジン２１を目標回転数で駆動するための指令や，比例電磁弁２７に指令電圧を作用させるために必要な指令等が出力される。なお，記憶装置は上記のＲＯＭ及びＲＡＭという半導体メモリに限られず，例えばハードディスクドライブ等の磁気記憶装置に代替可能である。

コントローラ２０には，ＥＣＵ２２と，複数の圧力センサ４１と，２本のＧＮＳＳアンテナ４０と，バケット角センサ３８と，アーム角センサ３７と，ブーム角センサ３６と，車体傾斜角センサ３９と，各油圧アクチュエータ２８，３３，３２ａ，３２ｂ，３２ｃの圧力を検出するための複数の圧力センサ４２と，各油圧アクチュエータ２８，３３，３２ａ，３２ｂ，３２ｃの動作速度を検出するための複数の速度センサ４３と，目標施工面設定装置５０が接続されている。

コントローラ２０は，ＧＮＳＳアンテナ４０から入力信号に基づいて目標施工面６０に対する車体位置を算出し，バケット角センサ３８，アーム角センサ３７，ブーム角センサ３６および車体傾斜角センサ３９からの入力信号に基づいてフロント作業装置４００の姿勢を算出する。つまり，本実施形態では，ＧＮＳＳアンテナ４０は位置センサとして機能し，バケット角センサ３８，アーム角センサ３７，ブーム角センサ３６および車体傾斜角センサ３９は姿勢センサとして機能している。なお，車体傾斜角は，２本のＧＮＳＳアンテナ４０からの入力信号から算出しても良い。

本実施形態では，油圧シリンダ３２ａ，３２ｂ，３２ｃの速度センサ４３として，ストロークセンサを利用している。また，油圧シリンダ３２ａ，３２ｂ，３２ｃの圧力センサ４２として，各油圧シリンダ３２ａ，３２ｂ，３２ｃにボトム圧検出センサとロッド圧検出センサを備えている。

なお，本稿で説明する車体位置，フロント作業装置４００の姿勢，各アクチュエータの圧力，各アクチュエータの速度の算出に際して利用する手段・方法は一例に過ぎず，公知の算出手段・方法が利用可能である。

目標施工面設定装置５０は，目標施工面６０（図５参照）に関する情報（各目標施工面の位置情報や傾斜角度情報を含む）を入力可能なインターフェースである。目標施工面設定装置５０は，グローバル座標系（絶対座標系）上に規定された目標施工面の３次元データを格納した外部端末（図示せず）と接続され，その外部端末から入力される目標施工面の情報が目標施工面設定装置５０を介してコントローラ２０内の記憶装置に格納される。なお，目標施工面設定装置５０を介した目標施工面の入力は，オペレータが手動で行っても良い。

＜２．コントローラ２０の演算構成＞
図３はコントローラ２０の演算構成図である。コントローラ２０は，油圧シリンダ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ及び旋回油圧モータ２８の目標出力をそれぞれ演算するアクチュエータ目標出力演算部３ｂと，ブームシリンダ３２ａ（ブーム４０５）とアームシリンダ３２ｂ（アーム４０６）の補正Ｐｉ圧を算出する補正Ｐｉ圧演算部３ａと，ブームシリンダ３２ａ用の４つの比例電磁弁２７（第１及び第２減圧弁と第１及び第２増圧弁）とアームシリンダ３２ｂ用の１つの比例電磁弁２７（第３減圧弁）の指令電圧（比例電磁弁指令電圧）を補正Ｐｉ圧を基に算出する比例電磁弁指令電圧演算部３ｄと，ＥＣＵ２２に出力されるエンジン出力指令を算出するエンジン出力指令演算部３ｃとを備えている。

＜２．１．補正Ｐｉ圧演算部３ａ＞
図４は補正Ｐｉ圧演算部３ａの詳細図である。補正Ｐｉ圧演算部３ａは，目標施工面距離演算部４ａと，ブームＰｉ圧制限値演算部４ｂと，Ｐｉ圧補正レート演算部４ｃと，Ｐｉ圧補正部４ｄとを備えている。以下では，ブーム上げ，アームクラウド，バケットクラウド，右旋回を指令するＰｉ圧を「正」とし，ブーム下げ，アームダンプ，バケットダンプ，左旋回を指令するＰｉ圧を「負」とする。

＜２．１．１．目標施工面距離演算部４ａ＞
目標施工面距離演算部４ａは，目標施工面設定装置５０を介して入力された目標施工面６０の情報と，ＧＮＳＳアンテナ４０からの入力に基づいて算出される車体の位置情報と，角度センサ３６，３７，３８，３９からの入力に基づいて算出されるフロント作業装置４００の姿勢情報及び位置情報を入力する。目標施工面距離演算部４ａは，これらの入力情報から旋回軸に平行でバケット４０７の重心を通る平面で目標施工面６０を切断したときに得られる目標施工面の断面図を作成し，この断面においてバケット４０７の爪先位置と目標施工面６０の距離Ｄを算出する。距離Ｄは，バケット４０７の爪先から目標施工面６０に下ろした垂線とこの断面の交点とバケット４０７の爪先（先端）との距離とする。

＜２．１．２．ブームＰｉ圧制限値演算部４ｂ＞
ブームＰｉ圧制限値演算部（第２制御信号演算部）４ｂは，目標施工面距離演算部４ａで算出した目標施工面距離Ｄに基づいて，ＭＣ時のブームのＰｉ圧制限値（「第２制御信号」と称することがある）を算出する。ただし，操作レバー２６が中立の場合には距離Ｄに係わらずブームＰｉ圧制限値演算部４ｂはブームＰｉ圧制限値としてゼロを出力する。その他の場合，ブームＰｉ圧制限値演算部４ｂは次のようにブームＰｉ圧制限値を演算する。

まず，ブームＰｉ圧制限値演算部４ｂは，距離Ｄと図６のテーブルを基にバケット４０７の爪先の速度ベクトルの目標施工面６０に垂直な成分（以下，「垂直成分」と略する）の目標値（目標速度垂直成分）Ｖ１’ｙを算出する。目標速度垂直成分Ｖ１’ｙは，距離Ｄが０のとき０であり，距離Ｄの増加に応じて単調に減少するように設定されており，距離Ｄが所定の値ｄ１を越えると−∞に設定される。目標速度垂直成分Ｖ１’ｙの決め方は図６のテーブルに限らず，少なくとも距離Ｄが０から所定の正の値に至るまでの範囲で，目標速度垂直成分Ｖ１’ｙが単調減少するものであれば，代替可能である。

図５に示すように，本実施形態では，バケット４０７の爪先の速度ベクトルＶ１に対してブーム上げで発生する速度ベクトルＶ２を加えることで，バケット４０７の爪先の速度ベクトルの垂直成分が目標速度垂直成分Ｖ１’ｙに保持されるようにバケット４０７の爪先の速度ベクトルを補正してＶ１’とする。ブームＰｉ圧制限値演算部４ｂでは，ブーム上げにより速度ベクトルＶ２を発生するために必要なブームＰｉ圧（ブームＰｉ圧制限値）を算出する。また，予めブーム上げ特性を測定しておくことでブームＰｉ圧制限値とＶ２の相関を取得しておいても良い。なお，本実施形態ではブームＰｉ圧制限値は０以上の値，すなわちブーム上げが行われるＰｉ圧となる。

例えば，図５の場合において，ベクトルＶ１は，フロント作業装置４００の姿勢情報や各シリンダ速度から算出される補正前のバケット爪先速度ベクトルである。このベクトルＶ１の垂直成分は目標速度垂直成分Ｖ１’ｙと方向が同じで，その大きさが制限値Ｖ１’ｙの大きさを超えているので，ブーム上げで発生する速度ベクトルＶ２を加えて，補正後のバケット爪先速度ベクトルの垂直成分がＶ１’ｙとなるようにベクトルＶ１を補正しなければならない。ベクトルＶ２の方向は，ブーム４０５の回動中心からバケット爪先４０７ａまでの距離を半径とする円の接線方向であり，そのときのフロント作業装置４００の姿勢から算出できる。そして，この算出した方向を有するベクトルであって，補正前のベクトルＶ１に加えることで補正後のベクトルＶ１’の垂直成分がＶ１’ｙになるような大きさを有するベクトルをＶ２として決定する。このベクトルＶ２は一意に決まるので，ブームＰｉ圧制限値演算部４ｂはベクトルＶ２の発生に必要なブームＰｉ圧制限値を算出できる。なお，Ｖ２の大きさは，Ｖ１とＶ１’の大きさと，Ｖ１とＶ１’のなす角θを用いて余弦定理を適用することにより求めても良い。

図６のテーブルのように爪先速度ベクトルの目標速度垂直成分Ｖ１’ｙを決定すると，バケット爪先４０７ａが目標施工面６０に近づくにつれて，爪先速度ベクトルの垂直成分が徐々に０に近づくので，目標施工面６０の下方に爪先４０７ａが侵入することを防止できる。

＜２．１．３．Ｐｉ圧補正部４ｄ＞
Ｐｉ圧補正部４ｄは，切替スイッチ３０の切替位置と，操作レバー２６から出力されるＰｉ圧と，ブームＰｉ圧制限値演算部４ｂで演算されたブームＰｉ圧制限値と，Ｐｉ圧補正レート演算部４ｃで演算されたＰｉ圧補正レートとに基づいて，各油圧アクチュエータ２８，３３，３２ａ，３２ｂ，３２ｃのコントロールバルブ２５に作用されるＰｉ圧（補正Ｐｉ圧）を演算する部分である。Ｐｉ圧補正部４ｄは油圧アクチュエータ２８，３３，３２ａ，３２ｂ，３２ｃごとに設けることができる。ここでは図８及び図９を用いてブーム上げ下げ用とアームクラウド用のＰｉ圧補正部４ｄの詳細を説明する。

まず，図８を用いてブーム４０５（ブームシリンダ３２ａ（第１油圧アクチュエータ））の補正Ｐｉ圧の演算について説明する。ここでは，操作レバー２６が発生したブームＰｉ圧を「第１制御信号」と，ブームＰｉ圧制限値演算部４ｂが演算したブームＰｉ圧制限値を「第２制御信号」と称することがある。図８のブームＰｉ圧補正部４ｄは，切り替わり検出部８ａと，減算部８ｂと，絶対値演算部８ｃと，比較部８ｄと，Ｆｌｉｐ−Ｆｌｏｐ部８ｅと，最大値選択部８ｆと，ブーム上げＰｉ圧制限値記憶部８ｇと，最小値選択部８ｈと，第１切換部８ｉと，レートリミット部８ｊと，第２切換部８ｋを備えている。

切り替わり検出部８ａには，切替スイッチ３０の切替位置が入力されており，一方の切替位置から他方の切替位置への変更が検出された場合，Ｆｌｉｐ−Ｆｌｏｐ部８ｅにＳＥＴ値として１を出力する。他方，切替位置の変更が検出されない場合には，Ｆｌｉｐ−Ｆｌｏｐ部８ｅにＳＥＴ値として０を出力する。

減算部８ｂは，ブームＰｉ圧制限値演算部４ｂが演算したブームＰｉ圧制限値（第２制御信号）から，操作レバー２６が発生したブームＰｉ圧（第１制御信号）を減じた値を出力する。絶対値演算部８ｃは，減算部８ｂの出力（ブームＰｉ圧とブームＰｉ圧制限値の差）の絶対値を出力する。比較部８ｄは，絶対値演算部８ｃの出力値（ブームＰｉ圧とブームＰｉ圧制限値の差の絶対値）と所定値Ｚの比較を行い，絶対値演算部８ｃの出力値が所定値Ｚ以下の場合にＦｌｉｐ−Ｆｌｏｐ部８ｅにＲＥＳＥＴ値として１を出力する。他方，絶対値演算部８ｃの出力値が所定値Ｚより大きい場合には，Ｆｌｉｐ−Ｆｌｏｐ部８ｅにＲＥＳＥＴ値として０を出力する。例えば，所定値Ｚは０．５［ＭＰａ］以下の値に設定することが好ましい。

Ｆｌｉｐ−Ｆｌｏｐ部８ｅは，ＳＥＴ値とＲＥＳＥＴ値の双方が１の場合はＦＡＬＳＥ（０）を出力し，ＳＥＴ値が１でＲＥＳＥＴ値が０の場合はＴＲＵＥ（１）を出力し，ＳＥＴ値が０でＲＥＳＥＴ値が１の場合はＦＡＬＳＥ（０）を出力し，ＳＥＴ値とＲＥＳＥＴ値の双方が０の場合は直前と同じ値を出力する。

最大値選択部８ｆは，ブームＰｉ圧とブームＰｉ圧制限値のうち大きい方（ＭＡＸ値）を出力する。

ブーム上げＰｉ圧制限値記憶部８ｇには，操作レバー２６の操作量が最大時（いわゆるフルレバー時）のＰｉ圧よりも小さい任意の値に設定されたブーム上げＰｉ圧制限値が記憶されている。この制限値の設定は，ＭＣの精度を確保するためにアクチュエータ速度を落とすことを目的としており，ハーフレバー時のＰｉ圧程度に設定することが一般的である。ただし，例えば，精度を求めない場合や，より高機能なシステムにより速度を落とさなくても精度が達成できる場合などには，制限値の設定と最小値選択部８ｈを省略しても良い。

最小値選択部８ｈは，最大値選択部８ｆの出力値とブーム上げＰｉ圧制限値のうち小さい方（ＭＩＮ値）を出力する。

第１切替部８ｉは，切替スイッチ３０がＯＮ位置に在る場合に最小値選択部８ｈの出力を出力し，切替スイッチ３０がＯＦＦ位置に在る場合にはブームＰｉ圧を出力する。
レートリミット部８ｊは，第１切換部８ｉの出力に対して，Ｐｉ圧補正レート演算部４ｃから出力されるブームＰｉ圧補正レートで規定されるレートリミットをかけて出力する。すなわち，第１切換部８ｉから出力される制御信号（ブームＰｉ圧，ブームＰｉ圧制限値及びブーム上げＰｉ圧制限値のいずれか１つ）に対して，その制御信号の時間変化率を所定の変化率であるブームＰｉ圧補正レートに制限し，その制限後の制御信号を出力する。

第２切替部８ｋは，Ｆｌｉｐ−Ｆｌｏｐ部８ｅからの出力がＦＡＬＳＥの場合に第１切替器８ｉの出力を出力し，Ｆｌｉｐ−Ｆｌｏｐ部８ｅからの出力がＴＲＵＥの場合にはレートリミット部８ｊの出力を出力する。第２切替部８ｋの出力は補正Ｐｉ圧（補正ブームＰｉ圧）として補正Ｐｉ圧演算部３ａから外部へ出力される。

図８のように構成されたブームＰｉ圧補正部４ｄのロジックにより以下の機能が実現される。
（１−１）切替スイッチ３０がＯＦＦ位置からＯＮ位置に切り替えられた場合，第１切換部８ｉは図８中のＯＮの位置に切り替えられて最小値選択部８ｈの出力（すなわち，ブームＰｉ圧，ブームＰｉ圧制限値及びブーム上げＰｉ圧制限値のいずれか１つ）を出力する。また，このとき，ＳＥＴ値が１でＲＥＳＥＴ値が０となるのでＦｌｉｐ−Ｆｌｏｐ部８ｅはＴＲＵＥを出力し，これにより第２切換部が図８中のＴＲＵＥの位置に切り替えられ，最小値選択部８ｈからの出力にブームＰｉ圧補正レートで制限をかけた値が補正ブームＰｉ圧として出力される。これによりブーム操作中に切替スイッチ３０をＯＮ位置に切り替えても，補正ブームＰｉ圧が急峻に変動することがなくなるため，ブームシリンダ３２ａの速度変化も急峻に変動することがなくなる。

（１−２）切替スイッチ３０がＯＮ位置からＯＦＦ位置に切り替えられた場合，第１切換部８ｉは図８中のＯＦＦの位置に切り替えられてブームＰｉ圧を出力する。また，このとき，ＳＥＴ値が１でＲＥＳＥＴ値が０となるのでＦｌｉｐ−Ｆｌｏｐ部８ｅはＴＲＵＥを出力し，これにより第２切換部が図８中のＴＲＵＥの位置に切り替えられ，ブームＰｉ圧にブームＰｉ圧補正レートで制限をかけた値が補正ブームＰｉ圧として出力される。これによりブーム操作中に切替スイッチ３０をＯＦＦ位置に切り替えても，補正ブームＰｉ圧が急峻に変動することがなくなるため，ブームシリンダ３２ａの速度変化も急峻に変動することがなくなる。

（２）切替スイッチ３０の切替後しばらく経過してブームＰｉ圧とブームＰｉ圧制限値の差が一定値（＝Ｚ）以下になった場合に補正ブームＰｉ圧はブームＰｉ圧補正レートをかけない値となる。これにより，切替スイッチ３０の切り替え直後のみレートリミットが効くことになり，ブーム操作のレスポンスが悪いままとなることを防ぐことができる。

次に，図９を用いてアーム４０６（アームシリンダ３２ｂ（第２油圧アクチュエータ））のクラウド操作用の補正Ｐｉ圧の演算について説明する。実現したいことはブームとほぼ同じであるが，ブームの時と同様に精度向上のためにアームクラウドＰｉ圧制限値を設定している。ここでは，操作レバー２６が発生したアームクラウドＰｉ圧を「第３制御信号」と，アームクラウドＰｉ圧制限値記憶部９ｇに記憶されたアームクラウドＰｉ圧制限値を「第４制御信号」と称することがある。図９のアームクラウドＰｉ圧補正部４ｄは，切り替わり検出部９ａと，減算部９ｂと，絶対値演算部９ｃと，比較部９ｄと，Ｆｌｉｐ−Ｆｌｏｐ部９ｅと，アームクラウドＰｉ圧制限値記憶部９ｇと，最小値選択部９ｈと，第１切換部９ｉと，レートリミット部９ｊと，第２切換部９ｋを備えている。

切り替わり検出部９ａには，切替スイッチ３０の切替位置が入力されており，一方の切替位置から他方の切替位置への変更が検出された場合，Ｆｌｉｐ−Ｆｌｏｐ部９ｅにＳＥＴ値として１を出力する。他方，切替位置の変更が検出されない場合には，Ｆｌｉｐ−Ｆｌｏｐ部９ｅにＳＥＴ値として０を出力する。

減算部９ｂは，アームクラウドＰｉ圧制限値記憶部９ｇに記憶されたアームクラウドＰｉ圧制限値（第４制御信号）から，操作レバー２６が発生したアームクラウドＰｉ圧（第３制御信号）を減じた値を出力する。絶対値演算部９ｃは，減算部９ｂの出力（アームクラウドＰｉ圧とアームクラウドＰｉ圧制限値の差）の絶対値を出力する。比較部９ｄは，絶対値演算部９ｃの出力値（アームクラウドＰｉ圧とアームクラウドＰｉ圧制限値の差の絶対値）と所定値Ｚの比較を行い，絶対値演算部９ｃの出力値が所定値Ｚ以下の場合にＦｌｉｐ−Ｆｌｏｐ部９ｅにＲＥＳＥＴ値として１を出力する。他方，絶対値演算部９ｃの出力値が所定値Ｚより大きい場合には，Ｆｌｉｐ−Ｆｌｏｐ部９ｅにＲＥＳＥＴ値として０を出力する。例えば，所定値Ｚは０．５［ＭＰａ］以下の値に設定することが好ましい。

Ｆｌｉｐ−Ｆｌｏｐ部９ｅは，ＳＥＴ値とＲＥＳＥＴ値の双方が１の場合はＦＡＬＳＥ（０）を出力し，ＳＥＴ値が１でＲＥＳＥＴ値が０の場合はＴＲＵＥ（１）を出力し，ＳＥＴ値が０でＲＥＳＥＴ値が１の場合はＦＡＬＳＥ（０）を出力し，ＳＥＴ値とＲＥＳＥＴ値の双方が０の場合は直前と同じ値を出力する。

アームクラウドＰｉ圧制限値記憶部９ｇには，操作レバー２６の操作量が最大時（いわゆるフルレバー時）のＰｉ圧よりも小さい任意の値に設定されたアームクラウドＰｉ圧制限値が記憶されている。この制限値の設定は，ＭＣの精度を確保するためにアクチュエータ速度を落とすことを目的としており，ハーフレバー時のＰｉ圧程度に設定することが一般的である。ただし，例えば，精度を求めない場合や，より高機能なシステムにより速度を落とさなくても精度が達成できる場合などには，制限値の設定と最小値選択部９ｈを省略しても良い。すなわち，アームクラウドＰｉ圧補正部は省略可能である。

最小値選択部９ｈは，アームクラウドＰｉ圧とアームクラウドＰｉ圧制限値のうち小さい方（ＭＩＮ値）を出力する。

第１切替部９ｉは，切替スイッチ３０がＯＮ位置に在る場合に最小値選択部９ｈの出力を出力し，切替スイッチ３０がＯＦＦ位置に在る場合にはアームクラウドＰｉ圧を出力する。
レートリミット部９ｊは，第１切換部９ｉの出力に対して，Ｐｉ圧補正レート演算部４ｃから出力されるアームクラウドＰｉ圧補正レートで規定されるレートリミットをかけて出力する。すなわち，第１切換部９ｉから出力される制御信号（アームクラウドＰｉ圧とアームクラウドＰｉ圧制限値のいずれか１つ）に対して，その制御信号の時間変化率を所定の変化率であるアームクラウドＰｉ圧補正レートに制限し，その制限後の制御信号を出力する。

第２切替部９ｋは，Ｆｌｉｐ−Ｆｌｏｐ部９ｅからの出力がＦＡＬＳＥの場合に第１切替器９ｉの出力を出力し，Ｆｌｉｐ−Ｆｌｏｐ部９ｅからの出力がＴＲＵＥの場合にはレートリミット部９ｊの出力を出力する。第２切替部９ｋの出力は補正Ｐｉ圧（補正アームクラウドＰｉ圧）として補正Ｐｉ圧演算部３ａから外部へ出力される。

なお，説明は省略するが，上記以外のアームダンプ，バケットクラウド，バケットダンプ，左旋回，右旋回についても正の値をとるＰｉ圧として，図９と同様のロジックで補正を行うことができる。

＜２．１．４．Ｐｉ圧補正レート演算部４ｃ＞
Ｐｉ圧補正レート演算部４ｃでは，目標施工面距離演算部４ａで算出した目標施工面距離Ｄと図７のテーブルに基づいて，Ｐｉ圧補正部４ｄのレートリミット部（例えば，図８の“８ｊ”や図９の“９ｊ”）で利用されるＰｉ圧補正レート［ＭＰａ／ｓｅｃ］を計算する。このＰｉ圧補正レートが切替スイッチ３０の切り替え時に効くことによってアクチュエータ速度の急峻な変動が緩和される。

Ｐｉ圧補正レートの計算は，バケット先端の速度ベクトルにおける目標施工面６０に垂直な成分の方向と目標施工面距離Ｄに基づく。具体的には，バケット先端が目標施工面６０に近付く場合は接近方向のＰｉ圧補正レート演算テーブル７ａ（図７参照）を使用し，バケット先端が目標施工面６０から離れる方向の時は離反方向のＰｉ圧補正レート演算テーブル７ｂ（図７参照）を使用する。すなわち，本実施形態では，バケット先端が目標施工面６０に近づく場合と離れる場合とで使用するテーブルを変えてＰｉ圧補正レートを異ならせている。このようにテーブルを使い分ける理由は，バケット先端が目標施工面６０に接近する方向に動作している場合にはバケット４０７が目標施工面６０の下方に侵入するおそれがあるためである。

離反方向のテーブル７ｂでは，Ｐｉ圧補正レートは目標施工面距離Ｄに係わらず一定値に設定されている。一方，接近方向のテーブル７ａでは，目標施工面距離Ｄがｘ２を超える範囲ではＰｉ圧補正レートは離反方向のテーブルと同じ値に設定されており，その値は全範囲における最小値になっている。また，目標施工面距離Ｄがｘ１以上かつｘ２以下の範囲では目標施工面距離Ｄが減少するにつれてＰｉ圧補正レートは単調増加するように設定されている。さらに，目標施工面距離Ｄがｘ１未満の範囲ではＰｉ圧補正レートは再び一定の値ｙ１に設定されており，その値は全範囲における最大値になっている。ｘ２は図６のｄ１以下の値に設定することが好ましい。

接近方向の場合にＰｉ圧補正レートの変動をなだらかにしすぎると目標施工面６０の下方にバケット４０７が侵入してしまうため，接近方向のＰｉ圧補正レート演算テーブル７ａに基づいて目標施工面距離Ｄがｘ２からｘ１に減少するにつれて単調増加するようにＰｉ圧補正レートを設定することで，バケット４０７が目標施工面６０の下方に侵入してしまうことを防止している。逆に，離れる方向のときはそのような心配はないため，アクチュエータ速度の急変を防止するためにレートを小さい値に固定した離反方向のＰｉ圧補正レート演算テーブル７ｂを用いる。

ちなみに，接近方向のＰｉ圧補正レート演算テーブル７ａにおけるｙ１の値は，バケット先端が目標施工面６０に侵入しないために十分な値を設定することとする。したがってｘ１の値は，製品に要求される半自動制御の精度に基づいて決定するとよい（例えば，要求精度が目標面に対して±１００［ｍｍ］であれば，ｘ１＝１００［ｍｍ］）。なお，この２つのＰｉ圧補正レート演算テーブル７ａ，７ｂはそれぞれ同様な振る舞いをするものであれば，アクチュエータごとに異なる定義をしても良い。

＜２．２．アクチュエータ目標出力演算部３ｂ＞
図１０はアクチュエータ目標出力演算部３ｂの詳細図である。アクチュエータ目標出力演算部３ｂは，最大出力演算部１０ａと，旋回基本出力演算部１０ｂと，ブーム基本出力演算部１０ｃと，アーム基本出力演算部１０ｄと，バケット基本出力演算部１０ｅと，旋回ブーム出力配分演算部１０ｆと，アームバケット配分出力演算部１０ｇとを有し，油圧シリンダ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ及び旋回油圧モータ２８の目標出力を算出する。

図１１は最大出力演算部１０ａの詳細図である。最大出力演算部１０ａは，ＥＣＵ２２からエンジン目標回転数を入力する。最大出力演算部１０ａは，エンジン目標回転数をエンジン回転数最大トルクテーブル１１ａに入力して得られる最大トルクとエンジン目標回転数の積に出力の次元に変換する係数をＧａｉｎ部１１ｂで作用させ，補機（油圧ショベルに搭載されるエアコン，ラジオなど）の消費出力を引いたものにさらにＥｆｆ部１１ｃで効率を乗じることでアクチュエータの最大出力を算出する。Ｅｆｆ部１１ｃで利用する「効率」は，油圧ポンプ２３に入力された出力がアクチュエータの仕事に変換される効率の典型的な値から決定することができるが，より詳細にはエンジン出力を入力とする効率テーブルで決定することもできる。以上の演算により，アクチュエータの合計最大出力が算出される。

図１２は旋回基本出力演算部１０ｂの詳細図である。旋回基本出力演算部１０ｂは，圧力センサ４１から取得した旋回体４０２の右旋回Ｐｉ圧（右旋回操作量）及び左旋回Ｐｉ圧（左旋回操作量），速度センサ４３から取得した旋回体４０２の旋回速度を入力し，旋回単独操作である時の目標出力である旋回基本出力を算出する。まず，左右の旋回Ｐｉ圧の最大値を旋回最大基本出力テーブル１２ａに入力して旋回最大基本出力を決定する。このテーブルは旋回Ｐｉ圧の増加に対して旋回最大基本出力が単調増加するように設定されている。次に，旋回速度を旋回出力減少ゲインテーブル１２ｂに入力して出力減少ゲインを決定し，これと旋回最大基本出力との積をとることで旋回基本出力を決定する。旋回出力減少ゲインテーブル１２ｂは，旋回速度の増加に対して出力減少ゲインが単調減少するように設定しているが，これは，旋回は動き始めに一番出力が必要で，動き始めてからは徐々に必要な出力が減少するからである。したがって，旋回操作感がスムーズになるよう，チューニングを行っておくことが好ましい。

図１３はブーム基本出力演算部１０ｃの詳細図である。ブーム基本出力演算部１０ｃは，ブーム上げＰｉ圧（ブーム上げ操作量）と，ブーム下げＰｉ圧（ブーム下げ操作量）を入力し，ブーム基本出力を算出する。ブーム上げＰｉ圧とブーム下げＰｉ圧はそれぞれ専用のブーム上げ基本出力テーブル１３ａとブーム下げ基本出力テーブル１３ｂに入力してブーム上げ基本出力とブーム下げ基本出力に変換し，両者のうち大きい方の値をブーム基本出力とする。旋回の場合と同様，Ｐｉ圧（操作量）の増加に対して基本出力が単調増加するように設定してあり，各基本出力は単独動作の時に必要な出力を示す。

アーム基本出力演算部１０ｄとバケット基本出力演算部１０ｅは，ブーム基本出力演算部１０ｃと同様の計算をしてそれぞれの基本出力を決定する。両演算部１０ｄ，１０ｅの演算は，図１３中の「ブーム」という文字を「アーム」又は「バケット」と読み替えたものに相当するため説明は省略する。

図１４は旋回ブーム出力配分演算部１０ｆの詳細図である。旋回ブーム出力配分演算部１０ｆは，最大出力演算部１０ａで算出した最大出力と，４つの基本出力演算部１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅで算出した旋回基本出力，ブーム基本出力，アーム基本出力及びバケット基本出力を入力として，旋回目標出力とブーム目標出力を算出する。

まず，旋回ブーム出力配分演算部１０ｆは，アーム基本出力とバケット基本出力の合計値をアームバケット配分出力テーブル１４ａに入力して，アームバケット配分出力を算出する。アームバケット配分出力テーブル１４ａも入力である基本出力の増加に対して出力が単調増加するように設定するが，出力は入力よりも常に小さい値とする。これは，本実施形態のシステムではブームと旋回の出力をアームとバケットの出力よりも優先するため，これらが同時に操作された場合に，予めアームとバケットのためにある程度出力を確保しておく，という意図に基づく。

次に，旋回ブーム出力配分演算部１０ｆは，旋回基本出力とブーム基本出力の合計に対する旋回基本出力の比を旋回比率演算部１４ｂで算出し，旋回基本出力とブーム基本出力の合計に対するブーム基本出力の比をブーム比率演算部１４ｃで算出する。そして，最大出力演算部１０ａから入力される最大出力から，テーブル１４ａの出力であるアームバケット配分出力を引く。その結果得られる値と旋回基本出力のうち小さい方を，比率演算部１４ｂ，１４ｃで算出した比に基づいて旋回とブームに配分して，旋回目標出力とブーム目標出力を決定する。

図１５はアームバケット配分出力演算部１０ｇの詳細図である。アームバケット配分出力演算部１０ｇは，最大出力演算部１０ａで算出した最大出力と，旋回ブーム出力配分演算部１０ｆで算出した旋回目標出力及びブーム目標出力と，アーム基本出力演算部１０ｄで算出したアーム基本出力，バケット基本出力演算部１０ｅで算出したバケット基本出力を入力して，アーム目標出力とバケット目標出力を算出する。

アームバケット配分出力演算部１０ｇは，アーム基本出力とバケット基本出力の合計に対するアーム基本出力の比をアーム比率演算部１５ｂで算出し，アーム基本出力とバケット基本出力の合計に対するバケット基本出力の比をバケット比率演算部１５ｃで算出する。そして，最大出力から旋回目標出力とブーム目標出力の合計値を引き，その結果得られる値とアーム基本出力のうち小さい方を，比率演算部１５ｂ，１５ｃで算出した比に基づいてアームとバケットに配分し，アーム目標出力とバケット目標出力を決定する。

＜２．３．エンジン出力指令演算部３ｃ＞
エンジン出力指令演算部３ｃでは，アクチュエータ目標出力演算部３ｂで算出した各アクチュエータの目標出力の合計値を典型的なポンプ効率（たとえば，０．８５）で除算し，さらに典型的な補機負荷（数ｋＷ）を加えることで，目標動作に必要なエンジン出力を算出し，それをエンジン出力指令として出力する。

＜２．４．比例電磁弁指令電圧演算部３ｄ＞
比例電磁弁指令電圧演算部３ｄ（図３参照）は，補正Ｐｉ演算部３ａで算出した補正Ｐｉ圧から比例電磁弁への指令値を決定し，油圧アクチュエータ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３３のＰｉ圧を増圧しフロント作業装置４００の動作を補正する。比例電磁弁指令電圧演算部３ｄは，油圧アクチュエータに対応する比例電磁弁２７がどの程度電圧をかければ目標とするＰｉ圧を得られる開口となるかの特性マップを保持しており，その特性マップに基づいて比例電磁弁２７の指令値を算出する。

＜３．動作＞
次に上記のように構成される油圧ショベルにおいてブーム操作中に切替スイッチ３０を操作してＭＣのＯＮ／ＯＦＦを切り替えた場合の動作について説明する。

３．１．バケット先端が目標施工面６０から遠ざかるようなブームＰｉ圧で駆動している場合（典型的にはブーム上げの場合でブームＰｉ圧は正）のＭＣ切り替え
（３．１．１）ＭＣがＯＦＦからＯＮに切り替えられた場合
この場合，ブーム動作はＭＣで補正する必要が無いので，ブームＰｉ圧制限値演算部４ｂによりブームＰｉ圧制限値は０［Ｍｐａ］と算出される。この状態で切替スイッチ３０によりＭＣがＯＦＦからＯＮに切り替わった場合，その瞬間は第１切換部８ｉがＯＮ側に，第２切換部８ｋがＴＲＵＥ側に切り替わるので，出力である補正ブームＰｉ圧はブームＰｉ圧（第１制御信号）とブーム上げＰｉ圧制限値のＭＩＮ値にレートリミット（ブームＰｉ圧補正レート）をかけた値となる。その後，レバー操作を中断してブームＰｉ圧が０［ＭＰａ］近くになると，ブームＰｉ圧≒ブームＰｉ圧制限値となるのでＦｌｉｐ−Ｆｌｏｐ部８ｅにＲＥＳＥＴ値として１が入る。これにより，第２切換部８ｋがＦＡＬＳＥ側に切り替わりレートリミットが効かなくなり，それ以後は通常のＭＣが実施される。

（３．１．２）ＭＣがＯＮからＯＦＦに切り替えられた場合
上記の（１）の場合と同様に，ブームＰｉ圧制限値は０［ＭＰａ］と算出される。切替スイッチ３０によりＭＣがＯＦＦからＯＮに切り替わった場合，その瞬間は第１切換部８ｉがＯＦＦ側に，第２切換部８ｋがＴＲＵＥ側になるので，出力である補正ブームＰｉ圧はブームＰｉ圧（第１制御信号）にレートリミット（ブームＰｉ圧補正レート）をかけた値となる。その後，レバー操作を中断してブームＰｉ圧が０［ＭＰａ］になると，第２切換部８ｋがＦＡＬＳＥ側に切り替わりレートリミットが効かなくなり，それ以後は通常制御（非ＭＣ）でフロント動作が行われる。

３．２．バケット先端が目標施工面６０に近づくようなブームＰｉ圧で駆動している場合（典型的にはブーム下げの場合でブームＰｉ圧は負）のＭＣ切り替え
（３．２．１）ＭＣがＯＦＦからＯＮに切り替えられた場合
この場合のＭＣはバケット先端の下げ速度を落とすためにブーム上げを入れようとし，ブームＰｉ圧制限値は正の値となる。したがって，ＭＣがＯＮの時は，ブームＰｉ圧制限値＞ブームＰｉ圧となる。切替スイッチ３０によりＭＣがＯＮに切り替わった瞬間は第１切換部８ｉがＯＮ側に，第２切換部８ｋがＴＲＵＥ側に切り替えられるので，出力である補正ブームＰｉ圧はブームＰｉ圧制限値とブーム上げＰｉ圧制限値のＭＩＮ値にレートリミット（ブームＰｉ圧補正レート）をかけた値となる。ブームＰｉ圧の値がブームＰｉ圧制限値とほぼ等しくなると，ＦｌｉｐＦｌｏｐ部８ｅにＲＥＳＥＴ値として１が入力される。これにより第２切換部８ｋがＦＡＬＳＥ側に切り替わってレートリミットが効かなくなり，それ以後は通常のＭＣが実施される。

（３．２．２）ＭＣがＯＮからＯＦＦに切り替えられた場合
この場合もＭＣがＯＮの時は，ブームＰｉ圧制限値＞ブームＰｉ圧の状態となる。切替スイッチ３０によりＭＣがＯＦＦに切り替わった瞬間は第１切換部８ｉがＯＦＦ側に，第２切換部８ｋがＴＲＵＥ側になるので，出力である補正ブームＰｉ圧はブームＰｉ圧にレートリミット（ブームＰｉ圧補正レート）をかけた値となる。レバー操作を中断してブームＰｉ圧が０［ＭＰａ］になると，第２切換部８ｋがＦＡＬＳＥ側に切り替わってレートリミッタが効かなくなり，それ以後は通常制御（非ＭＣ）でフロント動作を行うことができる。

＜４．効果＞
以上で説明した本実施の形態によれば，以下のような作用効果を得ることができる。
（１）上記の実施形態では，レートリミット部８ｊ，９ｊを設けることで，切替スイッチ３０によりＭＣのＯＮ／ＯＦＦが切り替わるときに切り替わり前後の補正Ｐｉ圧の時間変化量を制限する制御をコントローラ２０の制御として加えた。これにより，作業装置４００を動作させながらＭＣのＯＮ／ＯＦＦを切り替えた場合でもアクチュエータ速度が急変動しなくなり，従来技術では作業装置４００を動作させながらＭＣのＯＮ／ＯＦＦを切り替えができないというオペレータの操作ストレスを解消することが可能となった。

（２）上記の実施形態では，バケット先端が目標施工面６０に近づく場合にはＰｉ圧補正レート演算部４ｃがテーブル７ａ（図７参照）を利用してＰｉ圧補正レートを算出するようにしたことで，バケット先端が目標施工面６０に近づくにつれてＭＣのＯＮ／ＯＦＦ切り替わりの際のＰｉ圧の時間変化量の制限を緩和する制御をコントローラ２０の制御に加えた。これにより，バケット先端が目標施工面６０に接近している場合はＰｉ圧の時間変化量の制限が緩和されるので，アクチュエータのＭＣ対応が遅れてバケット先端が目標施工面６０に侵入することを防ぐことが可能となった。

（３）上記の実施形態では，操作レバー２６が中立位置にあるときはブームＰｉ圧とブームＰｉ圧制限値がともにゼロでＦｌｉｐ−Ｆｌｏｐ部８ｅにＲＥＳＥＴ値として１が入力されるようにしたことで，ＭＣのＯＮ／ＯＦＦ切り替わりの際，操作レバー２６が中立にあるときＰｉ圧の時間変化量の制限を行わない制御をコントローラ２０の制御に加えた。これにより，操作レバー２６が中立にあるときはＰｉ圧の時間変化量の制限が行われず従来通りの動作となるので，オペレータに操作ストレスを与えることがない。

（４）上記の実施形態では，最小値選択部８ｈ，９ｈを設けて制限値記憶部８ｇ，９ｇに設定した制限値以下のＰｉ圧が必ず第１切換部８ｉ，９ｉに出力されるように構成したことで，ＭＣがＯＮのときは，油圧シリンダ３２ａ，３２ｂの速度をＭＣがＯＦＦの時の最大速度よりも小さく制限する制御をコントローラ２０の制御に加えた。これによりＭＣによってより精度よく目標施工面６０の掘削を実現できる。

＜５．その他＞
なお，本発明は，上記の実施の形態に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば，本発明は，上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず，その構成の一部を削除したものも含まれる。また，ある実施の形態に係る構成の一部を，他の実施の形態に係る構成に追加又は置換することが可能である。

上記では各アクチュエータの制御信号が油圧制御信号（Ｐｉ圧）の場合を例に挙げて説明したが，制御信号は油圧信号に限られず電気信号でも良い。

また，上記では，ブームＰｉ圧制限値演算部４ｂでの制限値Ｖ１’ｙの算出について説明する箇所において，バケット爪先から目標施工面６０までの距離を距離Ｄとすることとしたが，フロント作業装置４００側の基準点（制御点）はバケット爪先に限らず，フロント作業装置４００上の任意の点に設定できる。

また，上記では，油圧ショベルに搭載された複数の油圧アクチュエータ２８，３３，３２ａ，３２ｂ，３２ｃの中で，ブームシリンダ３２ａを自動的に作動させる場合について説明したが，その他の油圧アクチュエータを自動的に作動させても構わない。

３ａ…補正Ｐｉ圧演算部，３ｂ…アクチュエータ目標出力演算部，３ｃ…エンジン出力指令演算部，３ｄ…比例電磁弁指令電圧演算部，４ａ…目標施工面距離演算部，４ｂ…ブームＰｉ圧制限値演算部（第２制御信号演算部），４ｃ…Ｐｉ圧補正レート演算部，４ｄ…Ｐｉ圧補正部，８ａ…切り替わり検出部，８ｂ…減算部，８ｃ…絶対値演算部，８ｄ…比較部，８ｅ…Ｆｌｉｐ−Ｆｌｏｐ部，８ｆ…最大値選択部，８ｇ…ブーム上げＰｉ圧制限値記憶部，８ｈ…最小値選択部，８ｉ…第１切換部（制御信号切換部），８ｊ…レートリミット部，８ｋ…第２切換部，９ａ…切り替わり検出部，９ｂ…減算部，９ｃ…絶対値演算部，９ｄ…比較部，９ｅ…Ｆｌｉｐ−Ｆｌｏｐ部，９ｇ…アームクラウドＰｉ圧制限値記憶部，９ｈ…最小値選択部，９ｉ…第１切換部（制御信号切換部），９ｊ…レートリミット部，９ｋ…第２切換部，２０…コントローラ，２１…エンジン，２２…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ），２３…油圧ポンプ，２４…ギヤポンプ，２５…コントロールバルブ，２６…操作レバー，２７…比例電磁弁，２８…旋回油圧モータ，３０…マシンコントロールＯＮ／ＯＦＦ切替スイッチ（切替装置），３３…走行油圧モータ，３２ａ…ブームシリンダ（第１油圧アクチュエータ），３２ｂ…アームシリンダ（第２油圧アクチュエータ），３２ｃ…バケットシリンダ，３６…ブーム角センサ，３７…アーム角センサ，３８…バケット角センサ，３９…車体傾斜角センサ，４０…ＧＮＮＳアンテナ，４１…パイロット圧の圧力センサ，４２…各アクチュエータの圧力センサ，４３…各アクチュエータの速度センサ，５０…目標施工面設定装置，５１…エンジンコントロールダイヤル，４００…フロント作業装置（作業装置），４０１…走行体，４０２…旋回体，４０３…運転席，４０５…ブーム，４０６…アーム，４０７…バケット

Claims (6)

1. 作業装置と，
   前記作業装置を駆動する第１油圧アクチュエータと，
   前記第１油圧アクチュエータの第１制御信号をオペレータの操作に応じて出力する操作装置と，
   前記操作装置が操作されている間，前記第１油圧アクチュエータを予め定めた条件に従って動作させる第２制御信号を演算する第２制御信号演算部を有し，前記操作装置から前記第１制御信号が出力された際，前記第１制御信号及び前記第２制御信号のいずれか一方に基づいて前記第１油圧アクチュエータを制御する制御装置と，
   前記第２制御信号に基づく前記第１油圧アクチュエータの制御を有効にするＯＮ位置，及び前記第２制御信号に基づく前記第１油圧アクチュエータの制御を無効にするＯＦＦ位置のいずれか一方の切替位置が選択可能である切替装置とを備える作業機械において，
   前記制御装置は，
   前記切替装置が前記ＯＮ位置に切り替えられているときは，前記第１制御信号と前記第２制御信号のいずれか一方を出力し，前記切替装置が前記ＯＦＦ位置に切り替えられているときは前記第１制御信号を出力する制御信号切換部と，
   前記切替装置が前記ＯＦＦ位置から前記ＯＮ位置または前記ＯＮ位置から前記ＯＦＦ位置に切り替わる際，前記制御信号切換部から出力される制御信号に対して，その制御信号の時間変化率を所定の変化率に制限し，その制限後の制御信号を前記第１油圧アクチュエータの制御信号として出力するレートリミット部とを備える
   ことを特徴とする作業機械。
2. 請求項１の作業機械において，
   前記制御装置は，前記作業装置の作業対象の目標形状である目標施工面の情報を有し，
   前記第２制御信号演算部により演算される前記第２制御信号は，前記操作装置が操作されている間，前記作業装置が前記目標施工面の上方に位置するように前記第１油圧アクチュエータを動作させる制御信号であり，
   前記作業装置の先端が前記目標施工面に近づく場合，前記所定の変化率は，前記作業装置の先端と前記目標施工面の距離が小さくなるほど大きくなるように設定されている
   ことを特徴とする作業機械。
3. 請求項１の作業機械において，
   前記操作装置が操作されていない場合，前記制御装置は，前記切替装置が前記ＯＦＦ位置から前記ＯＮ位置または前記ＯＮ位置から前記ＯＦＦ位置に切り替わる際，前記制御信号切換部から出力される制御信号を前記第１油圧アクチュエータの制御信号として出力する
   ことを特徴とする作業機械。
4. 請求項１の作業機械において，
   前記切替装置が前記ＯＮ位置に切り替えられているとき，前記制御装置は，前記第１油圧アクチュエータの動作速度を最大速度より小さい値に制御する
   ことを特徴とする作業機械。
5. 請求項１の作業機械において，
   前記切替装置は，前記操作装置の把持部に設けられている
   ことを特徴とする作業機械。
6. 請求項１の作業機械において，
   前記作業装置を駆動する第２油圧アクチュエータと，
   前記操作装置は，前記第２油圧アクチュエータの第３制御信号をオペレータの操作に応じて出力可能であり，
   前記制御装置は，前記操作装置が操作されている間，前記第２油圧アクチュエータを予め定めた条件に従って動作させる第４制御信号を演算する第４制御信号演算部を有し，前記操作装置から前記第３制御信号が出力された際，前記第３制御信号及び前記第４制御信号のいずれか一方に基づいて前記第２油圧アクチュエータを制御し，
   前記制御信号切換部は，さらに，前記切替装置が前記ＯＮ位置に切り替えられているときは，前記第３制御信号と前記第４制御信号のいずれか一方を出力し，前記切替装置が前記ＯＦＦ位置に切り替えられているときは前記第３制御信号を出力する
   ことを特徴とする作業機械。

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