JP2022067532A - Work machine - Google Patents

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修一 廻谷
Shuichi Meguriya
輝樹 五十嵐
Teruki Igarashi
昭広 楢▲崎▼
Akihiro Narasaki
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Abstract

To prevent an occurrence of a shock when an intervention control is switched to a manual control.SOLUTION: A control device of a work machine: calculates a primary target speed based on an operation amount of an operation device; and, when a distance between a work tool and a target surface is smaller than a first threshold value, performs an intervention control of calculating a secondary target speed based on a positional relationship between the target surface and the work tool, setting the secondary target speed as a command speed of an actuator, and controlling a speed of the actuator based on the command speed. When a first condition is established in a case where the intervention control is performed and the primary target speed is larger than the secondary target speed, the control device gradually increases the command speed of the actuator from the secondary target speed to the primary target speed. The first condition is established when a variation of a distance is larger than a second threshold value and a distance between the work tool and the target surface is larger than a third threshold value.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は、作業機械に関する。 The present invention relates to a working machine.

特許文献1には、バケット等の作業具を有する作業装置を備える作業機械において、作業装置に対する介入制御と、操作装置からの操作指令に基づく作業装置の制御との切り替えのタイミングにおける作業装置の移動速度に応じて、作業装置の移動速度の変化率を変化させる作業機械が開示されている。 In Patent Document 1, in a work machine provided with a work device having a work tool such as a bucket, the movement of the work device at the timing of switching between intervention control for the work device and control of the work device based on an operation command from the operation device. A work machine that changes the rate of change in the moving speed of a work device according to the speed is disclosed.

特許文献1に記載の作業機械では、例えば、バケットの刃先が目標掘削地形に侵入しないように、ブームを上昇させる介入制御が実行されている場合において、目標掘削地形が存在している領域からバケットが外れ、介入制御が不要になると、作業機コントローラが、ブームの上昇速度を時間の経過とともに減少させる。 In the work machine described in Patent Document 1, for example, when the intervention control for raising the boom is executed so that the cutting edge of the bucket does not invade the target excavation terrain, the bucket is formed from the area where the target excavation terrain exists. The work equipment controller reduces the boom climb rate over time when it is disengaged and intervention control is no longer needed.

国際公開第2016/111384号International Publication No. 2016/111384

作業機械には、オペレータによるアームクラウド操作が行われた場合に、目標面に作業具が侵入しないようにブームを上昇させる介入制御を実行するものがある。この作業機械では、目標面から作業具までの距離が所定の距離よりも小さくなると、アームの移動速度を減じる減速制御を行う場合がある。 Some work machines perform intervention control that raises the boom so that the work tool does not enter the target surface when the arm cloud is operated by the operator. In this work machine, when the distance from the target surface to the work tool becomes smaller than a predetermined distance, deceleration control may be performed to reduce the moving speed of the arm.

このように、介入制御が実行されることにより、アーム等の被駆動部材が減速される場合では、目標面からバケットが外れるなどして、介入制御が実行されている状態から介入制御が実行されない状態に遷移したときに、減速制御の対象の被駆動部材がオペレータの操作量に応じた速度まで急激に増加し、ショックが発生するおそれがある。 In this way, when the driven member such as the arm is decelerated by executing the intervention control, the intervention control is not executed from the state where the intervention control is executed because the bucket is removed from the target surface. When the state is changed, the driven member to be decelerated controlled suddenly increases to a speed corresponding to the operation amount of the operator, and a shock may occur.

本発明は、介入制御が実行されている状態から介入制御が実行されない状態に遷移したときの被駆動部材の速度の急増に伴うショックの発生を防止することを目的とする。 It is an object of the present invention to prevent the occurrence of a shock due to a rapid increase in the speed of the driven member when the state in which the intervention control is executed is changed to the state in which the intervention control is not executed.

本発明の一態様による作業機械は、機体と、前記機体に取り付けられ、作業具を含む複数の被駆動部材及び前記被駆動部材を駆動する複数のアクチュエータを有する多関節型の作業装置と、前記作業装置を操作する操作装置と、前記機体の位置情報を検出する位置検出装置と、作業機械の姿勢に関する情報を検出する姿勢検出装置と、目標形状データを取得し、取得した前記目標形状データ、前記機体の位置情報及び前記作業機械の姿勢に関する情報に基づいて目標面を設定し、前記作業具と前記目標面との間の距離が第1閾値よりも小さくなった場合に、前記作業具が前記目標面を越えて地面を掘削しないように、前記操作装置の操作に介入して前記作業装置の動作を制御する介入制御を実行する制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記操作装置の操作量に基づいて前記アクチュエータの一次目標速度を演算し、前記作業具と前記目標面との間の距離が前記第1閾値よりも小さいときには、前記目標面と前記作業具の位置関係に基づいて前記アクチュエータの二次目標速度を演算し、前記二次目標速度を前記アクチュエータの指令速度として設定し、前記指令速度に基づいて前記アクチュエータの速度を制御する前記介入制御を実行し、前記作業具と前記目標面との間の距離と、その変化量を監視し、前記作業具と前記目標面との間の距離と、その変化量に基づいて、第1条件が成立したか否かを判定し、前記介入制御が実行されている場合であって、前記一次目標速度が前記二次目標速度よりも大きい場合に、前記第1条件が成立したときには、前記アクチュエータの指令速度を前記二次目標速度から前記一次目標速度まで、時間の経過に応じて徐々に増加させ、前記第1条件は、前記距離の変化量が第2閾値よりも大きく、かつ、前記作業具と前記目標面との間の距離が第3閾値よりも大きいときに成立し、前記第2閾値及び前記第3閾値は、前記第1閾値以上の値である。 The work machine according to one aspect of the present invention includes a machine body, an articulated work device attached to the machine body and having a plurality of driven members including a work tool and a plurality of actuators for driving the driven member, and the above-mentioned articulated work apparatus. An operating device that operates the work device, a position detection device that detects the position information of the machine, an attitude detection device that detects information about the posture of the work machine, and the target shape data acquired by acquiring the target shape data. The target surface is set based on the position information of the machine and the information on the attitude of the work machine, and when the distance between the work tool and the target surface becomes smaller than the first threshold value, the work tool is set. It is provided with a control device that performs intervention control that intervenes in the operation of the operation device and controls the operation of the work device so as not to excavate the ground beyond the target surface. The control device calculates the primary target speed of the actuator based on the operation amount of the operation device, and when the distance between the work tool and the target surface is smaller than the first threshold value, the control device and the target surface. The intervention that calculates the secondary target speed of the actuator based on the positional relationship of the work tool, sets the secondary target speed as the command speed of the actuator, and controls the speed of the actuator based on the command speed. Control is executed, the distance between the work tool and the target surface and the amount of change thereof are monitored, and the first condition is based on the distance between the work tool and the target surface and the amount of change thereof. When the first condition is satisfied when it is determined whether or not the above is satisfied and the intervention control is executed and the primary target speed is larger than the secondary target speed, the actuator is used. The command speed is gradually increased from the secondary target speed to the primary target speed with the passage of time, and the first condition is that the amount of change in the distance is larger than the second threshold value and the work is performed. It is established when the distance between the tool and the target surface is larger than the third threshold value, and the second threshold value and the third threshold value are values equal to or higher than the first threshold value.

本発明によれば、介入制御が実行されている状態から介入制御が実行されない状態に遷移したときの被駆動部材の速度の急増に伴うショックの発生を防止することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the occurrence of a shock due to a rapid increase in the speed of the driven member when the state in which the intervention control is executed is changed to the state in which the intervention control is not executed.

本発明の実施形態に係る油圧ショベルの斜視図。The perspective view of the hydraulic excavator which concerns on embodiment of this invention. 油圧ショベルに搭載された油圧駆動装置の概略構成図。Schematic block diagram of the hydraulic drive system mounted on the hydraulic excavator. 油圧制御ユニットの構成図。Configuration diagram of the hydraulic control unit. コントローラの機能ブロック図。Functional block diagram of the controller. 油圧ショベルにおける座標系(ショベル基準座標系)を示す図。The figure which shows the coordinate system (excavator reference coordinate system) in a hydraulic excavator. バケットの先端部が補正後の目標速度ベクトルVcaの通りに制御されたときの、バケットの先端部の軌跡の一例を示す図。The figure which shows an example of the locus of the tip part of a bucket when the tip part of a bucket is controlled according to the target velocity vector Vca after correction. マシンコントロールによる水平掘削動作の例を示す図。The figure which shows the example of the horizontal excavation operation by a machine control. 距離監視部の機能の詳細について説明する図。The figure explaining the details of the function of the distance monitoring unit. コントローラにより実行される速度切替制御の内容について示すフローチャート。The flowchart which shows the content of the speed switching control executed by a controller. 高い位置の目標面の上方から低い位置の目標面の上方へバケットが移動したときの目標面距離及び距離変化量について示す図。The figure which shows the target surface distance and the distance change amount when the bucket moves from the upper part of the target surface of a high position to the upper part of the target surface of a low position. 目標面が存在する領域の上方から目標面が存在しない領域の上方へバケットが移動したときの目標面距離及び距離変化量について示す図。The figure which shows the target plane distance and the amount of distance change when a bucket moves from above the area where a target plane exists to above the region where a target plane does not exist. 第1条件が成立したときのアームシリンダの伸長方向の指令速度の変化及びブームシリンダの伸長方向の指令速度の変化について示す図。The figure which shows the change of the command speed in the extension direction of an arm cylinder, and the change of the command speed in the extension direction of a boom cylinder when the first condition is satisfied. 第1条件が成立したときのアームシリンダの収縮方向の指令速度の変化及びブームシリンダの収縮方向の指令速度の変化について示す図。The figure which shows the change of the command speed in the contraction direction of an arm cylinder, and the change of the command speed in the contraction direction of a boom cylinder when the first condition is satisfied. 低い位置の目標面の上方から高い位置の目標面の上方へバケットが移動したときの目標面距離及び距離変化量について示す図。The figure which shows the target surface distance and the distance change amount when the bucket moves from the upper part of the target surface of a low position to the upper part of the target surface of a high position. 目標面が存在しない領域の上方から目標面が存在する領域の上方へバケットが移動したときの目標面距離及び距離変化量について示す図。The figure which shows the target plane distance and the distance change amount when a bucket moves from above the area where a target plane does not exist, and above the region where a target plane exists. 第2条件が成立したときのアームシリンダの伸長方向の指令速度の変化について示す図。The figure which shows the change of the command speed in the extension direction of an arm cylinder when the 2nd condition is satisfied. 第2条件が成立したときのアームシリンダの収縮方向の指令速度の変化について示す図。The figure which shows the change of the command speed in the contraction direction of an arm cylinder when the 2nd condition is satisfied.

以下、本発明の実施の形態に係る作業機械として油圧ショベルを例に挙げ、図面を参照して説明する。なお、各図中、同等の部材には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。 Hereinafter, a hydraulic excavator will be taken as an example of the working machine according to the embodiment of the present invention, and the description will be made with reference to the drawings. In each figure, the same members are designated by the same reference numerals, and duplicated description will be omitted as appropriate.

図1は、本実施の形態に係る油圧ショベル1の斜視図である。図1に示すように、油圧ショベル(作業機械)1は、車体(機体)1Aと、車体1Aに取り付けられる多関節型のフロント作業装置(以下、単に作業装置と記す)1Bと、を備える。車体1Aは、走行体11と、走行体11上に旋回可能に取り付けられる旋回体12と、を備える。走行体11は、走行右モータ(不図示)及び走行左モータ3bによって走行駆動される。旋回体12は、旋回油圧モータ4によって旋回駆動される。 FIG. 1 is a perspective view of the hydraulic excavator 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the hydraulic excavator (working machine) 1 includes a vehicle body (machine) 1A and an articulated front working device (hereinafter, simply referred to as a working device) 1B attached to the vehicle body 1A. The vehicle body 1A includes a traveling body 11 and a turning body 12 that is rotatably mounted on the traveling body 11. The traveling body 11 is driven by a traveling right motor (not shown) and a traveling left motor 3b. The swivel body 12 is swiveled by a swivel hydraulic motor 4.

作業装置1Bは、回動可能に連結される複数の被駆動部材(8,9,10)及び被駆動部材を駆動する複数のアクチュエータ(5,6,7)を有し、旋回体12に取り付けられる。本実施形態では、3つの被駆動部材としてのブーム8、アーム9及びバケット10が、直列的に連結される。ブーム8は、その基端部が旋回体12の前部においてブームピン91(図5参照)によって回動可能に連結される。アーム9は、その基端部がブーム8の先端部においてアームピン92(図5参照)によって回動可能に連結される。作業具であるバケット10は、アーム9の先端部においてバケットピン93(図5参照)によって回動可能に連結される。ブームピン91、アームピン92、バケットピン93は、互いに平行に配置され、各被駆動部材(8,9,10)は同一面内で相対回転可能とされている。 The working device 1B has a plurality of driven members (8, 9, 10) rotatably connected and a plurality of actuators (5, 6, 7) for driving the driven members, and is attached to the swivel body 12. Be done. In the present embodiment, the boom 8, the arm 9, and the bucket 10 as the three driven members are connected in series. The boom 8 has its base end rotatably connected by a boom pin 91 (see FIG. 5) at the front of the swivel body 12. The base end of the arm 9 is rotatably connected to the tip of the boom 8 by an arm pin 92 (see FIG. 5). The bucket 10, which is a work tool, is rotatably connected by a bucket pin 93 (see FIG. 5) at the tip of the arm 9. The boom pin 91, arm pin 92, and bucket pin 93 are arranged in parallel with each other, and each driven member (8, 9, 10) can rotate relative to each other in the same plane.

ブーム8は、ブームシリンダ5の伸縮動作によって回動(駆動)する。アーム9は、アームシリンダ6の伸縮動作によって回動(駆動)する。バケット10は、バケットシリンダ7の伸縮動作によって回動(駆動)する。ブームシリンダ5は、油圧シリンダであって、その一端側がブーム8に接続され他端側が旋回体12のフレームに接続されている。アームシリンダ6は、油圧シリンダであって、その一端側がアーム9に接続され他端側がブーム8に接続されている。バケットシリンダ7は、油圧シリンダであって、その一端側がバケットリンク(リンク部材)を介してバケット10に接続され他端側がアーム9に接続されている。 The boom 8 is rotated (driven) by the expansion / contraction operation of the boom cylinder 5. The arm 9 rotates (drives) by the expansion / contraction operation of the arm cylinder 6. The bucket 10 is rotated (driven) by the expansion / contraction operation of the bucket cylinder 7. The boom cylinder 5 is a hydraulic cylinder, one end of which is connected to the boom 8 and the other end of which is connected to the frame of the swivel body 12. The arm cylinder 6 is a hydraulic cylinder, one end of which is connected to the arm 9 and the other end of which is connected to the boom 8. The bucket cylinder 7 is a hydraulic cylinder, one end of which is connected to the bucket 10 via a bucket link (link member) and the other end of which is connected to the arm 9.

旋回体12の前部左側には、オペレータが搭乗する運転室1Cが設けられている。運転室1Cには、走行体11への動作指示を行うための走行右レバー13a及び走行左レバー13bと、ブーム8、アーム9、バケット10及び旋回体12への動作指示を行うための操作右レバー14a及び操作左レバー14bとが配置されている。 A driver's cab 1C on which the operator is boarded is provided on the left side of the front portion of the swivel body 12. In the driver's cab 1C, the traveling right lever 13a and the traveling left lever 13b for giving an operation instruction to the traveling body 11 and the operation right for giving an operation instruction to the boom 8, the arm 9, the bucket 10 and the turning body 12 are provided. A lever 14a and an operation left lever 14b are arranged.

ブーム8を旋回体12に連結するブームピン91には、ブーム8の回動角度(ブーム角度α)を検出する角度センサ21が取り付けられている。アーム9をブーム8に連結するアームピン92には、アーム9の回動角度(アーム角度β)を検出する角度センサ22が取り付けられている。バケット10をアーム9に連結するバケットピン93には、バケット10の回動角度(バケット角度γ)を検出する角度センサ23が取り付けられている。旋回体12には、基準面(例えば水平面)に対する旋回体12(車体1A)の前後方向の傾斜角(ピッチ角度φ)及び左右方向の傾斜角(ロール角度ψ)、並びに、旋回中心軸に直交する平面内における走行体11に対する旋回体12の相対角度(旋回角度θ)を検出する角度センサ24が取り付けられている。角度センサ21~24から出力される角度信号は、後述のコントローラ20(図2参照)に入力される。 An angle sensor 21 for detecting the rotation angle (boom angle α) of the boom 8 is attached to the boom pin 91 that connects the boom 8 to the swivel body 12. An angle sensor 22 for detecting the rotation angle (arm angle β) of the arm 9 is attached to the arm pin 92 that connects the arm 9 to the boom 8. An angle sensor 23 that detects the rotation angle (bucket angle γ) of the bucket 10 is attached to the bucket pin 93 that connects the bucket 10 to the arm 9. The swivel body 12 has a tilt angle (pitch angle φ) in the front-rear direction and a tilt angle (roll angle ψ) in the left-right direction of the swivel body 12 (vehicle body 1A) with respect to a reference plane (for example, a horizontal plane), and is orthogonal to the swivel center axis. An angle sensor 24 for detecting the relative angle (turning angle θ) of the turning body 12 with respect to the traveling body 11 in the plane is attached. The angle signals output from the angle sensors 21 to 24 are input to the controller 20 (see FIG. 2) described later.

図2は、図1に示す油圧ショベル1に搭載された油圧駆動装置100の概略構成図である。なお、説明の簡略化のため、図2では、ブームシリンダ5、アームシリンダ6、バケットシリンダ7及び旋回油圧モータ4の駆動に関わる部分のみを示し、その他の油圧アクチュエータの駆動に関わる部分は省略している。 FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a hydraulic drive device 100 mounted on the hydraulic excavator 1 shown in FIG. For the sake of simplification of the explanation, FIG. 2 shows only the parts related to the drive of the boom cylinder 5, the arm cylinder 6, the bucket cylinder 7, and the swing hydraulic motor 4, and omits the parts related to the drive of the other hydraulic actuators. ing.

図2に示すように、油圧駆動装置100は、油圧アクチュエータ(4~7)と、原動機49と、原動機49によって駆動される油圧ポンプ2及びパイロットポンプ48と、油圧ポンプ2から油圧アクチュエータ4~7に供給される作動油(作動流体)の方向及び流量を制御する流量制御弁16a~16dと、流量制御弁16a~16dを操作するための油圧パイロット方式の操作装置15A~15Dと、油圧制御ユニット60と、シャトルブロック17と、油圧ショベル1の各部を制御する制御装置としてのコントローラ20と、を備えている。 As shown in FIG. 2, the hydraulic drive device 100 includes a hydraulic actuator (4 to 7), a prime mover 49, a hydraulic pump 2 and a pilot pump 48 driven by the prime mover 49, and hydraulic actuators 4 to 7 from the hydraulic pump 2. The flow control valves 16a to 16d for controlling the direction and flow rate of the hydraulic oil (working fluid) supplied to the hydraulic pressure control valves 16a to 16d, the hydraulic pilot type operating devices 15A to 15D for operating the flow control valves 16a to 16d, and the hydraulic control unit. It includes 60, a shuttle block 17, and a controller 20 as a control device for controlling each part of the hydraulic excavator 1.

原動機49は、油圧ショベル1の動力源であり、例えば、ディーゼルエンジン等の内燃機関により構成される。油圧ポンプ2は、一対の入出力ポートを有する傾転斜板機構(不図示)と、斜板の傾斜角を調整して吐出容量(押しのけ容積)を調整するレギュレータ18と、を備えている。レギュレータ18は、後述のシャトルブロック17から供給されるパイロット圧によって操作される。 The prime mover 49 is a power source for the hydraulic excavator 1, and is composed of, for example, an internal combustion engine such as a diesel engine. The hydraulic pump 2 includes a tilting swash plate mechanism (not shown) having a pair of input / output ports, and a regulator 18 that adjusts the tilt angle of the swash plate to adjust the discharge capacity (pushing volume). The regulator 18 is operated by the pilot pressure supplied from the shuttle block 17, which will be described later.

パイロットポンプ48は、ロック弁51を介して後述のパイロット圧制御弁52~59及び油圧制御ユニット60に接続されている。ロック弁51は、運転室1Cの入口付近に設けられたゲートロックレバー(不図示)の操作に応じて開閉する。ゲートロックレバーが運転室1Cの入口を制限する下げ位置(ロック解除位置)に操作されたときは、コントローラ20からの指令によってロック弁51が開く。これにより、パイロットポンプ48の吐出圧(以下、パイロット一次圧)がパイロット圧制御弁52~59及び油圧制御ユニット60に供給され、操作装置15A~15Dによる流量制御弁16a~16dの操作が可能となる。一方、ゲートロックレバーが運転室1Cの入口を開放する上げ位置(ロック位置)に操作されたときは、コントローラ20からの指令によってロック弁51が閉じる。これにより、パイロットポンプ48からパイロット圧制御弁52~59及び油圧制御ユニット60へのパイロット一次圧の供給が停止し、操作装置15A~15Dによる流量制御弁16a~16dの操作が不能となる。 The pilot pump 48 is connected to the pilot pressure control valves 52 to 59 and the hydraulic control unit 60, which will be described later, via the lock valve 51. The lock valve 51 opens and closes according to the operation of a gate lock lever (not shown) provided near the entrance of the driver's cab 1C. When the gate lock lever is operated to the lowered position (unlocking position) that limits the entrance of the driver's cab 1C, the lock valve 51 is opened by a command from the controller 20. As a result, the discharge pressure of the pilot pump 48 (hereinafter referred to as the pilot primary pressure) is supplied to the pilot pressure control valves 52 to 59 and the hydraulic control unit 60, and the flow control valves 16a to 16d can be operated by the operating devices 15A to 15D. Become. On the other hand, when the gate lock lever is operated to the raised position (lock position) for opening the inlet of the driver's cab 1C, the lock valve 51 is closed by a command from the controller 20. As a result, the supply of the pilot primary pressure from the pilot pump 48 to the pilot pressure control valves 52 to 59 and the hydraulic control unit 60 is stopped, and the flow control valves 16a to 16d cannot be operated by the operating devices 15A to 15D.

操作装置15Aは、ブーム8(ブームシリンダ5)を操作する操作装置であって、ブーム用操作レバー15aと、ブーム上げ用パイロット圧制御弁52と、ブーム下げ用パイロット圧制御弁53とを有する。ここで、ブーム用操作レバー15aは、例えば前後方向に操作されるときの操作右レバー14a(図1参照)に相当する。 The operating device 15A is an operating device for operating the boom 8 (boom cylinder 5), and includes a boom operating lever 15a, a boom raising pilot pressure control valve 52, and a boom lowering pilot pressure control valve 53. Here, the boom operating lever 15a corresponds to, for example, an operating right lever 14a (see FIG. 1) when operated in the front-rear direction.

ブーム上げ用パイロット圧制御弁52は、ロック弁51を介して供給されるパイロット一次圧を減圧し、ブーム用操作レバー15aのブーム上げ方向のレバーストローク(以下、操作量)に応じたパイロット圧(以下、ブーム上げ用パイロット圧)を生成する。ブーム上げ用パイロット圧制御弁52から出力されたブーム上げ用パイロット圧は、油圧制御ユニット60、シャトルブロック17及びパイロット配管529を介してブーム用流量制御弁16aの一方(図示左側)のパイロット受圧部に導かれ、ブーム用流量制御弁16aを図示右方向に駆動する。これにより、油圧ポンプ2から吐出された作動油がブームシリンダ5のボトム側に供給されると共にロッド側の作動油がタンク50に排出され、ブームシリンダ5が伸長する。 The boom raising pilot pressure control valve 52 reduces the pilot primary pressure supplied via the lock valve 51, and the pilot pressure (hereinafter referred to as the operating amount) corresponding to the lever stroke (hereinafter referred to as the operating amount) of the boom operating lever 15a in the boom raising direction. Hereinafter, the pilot pressure for raising the boom) is generated. The boom raising pilot pressure output from the boom raising pilot pressure control valve 52 is the pilot pressure receiving portion of one of the boom flow rate control valves 16a (left side in the figure) via the hydraulic control unit 60, the shuttle block 17 and the pilot pipe 529. Drives the boom flow control valve 16a to the right in the figure. As a result, the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 2 is supplied to the bottom side of the boom cylinder 5, the hydraulic oil on the rod side is discharged to the tank 50, and the boom cylinder 5 expands.

ブーム下げ用パイロット圧制御弁53は、ロック弁51を介して供給されるパイロット一次圧を減圧し、ブーム用操作レバー15aのブーム下げ方向の操作量に応じたパイロット圧(以下、ブーム下げ用パイロット圧)を生成する。ブーム下げ用パイロット圧制御弁53から出力されたブーム下げ用パイロット圧は、油圧制御ユニット60、シャトルブロック17及びパイロット配管539を介してブーム用流量制御弁16aの他方(図示右側)のパイロット受圧部に導かれ、ブーム用流量制御弁16aを図示左方向に駆動する。これにより、油圧ポンプ2から吐出された作動油がブームシリンダ5のロッド側に供給されると共にボトム側の作動油がタンク50に排出され、ブームシリンダ5が収縮する。 The boom lowering pilot pressure control valve 53 reduces the pilot primary pressure supplied via the lock valve 51, and the pilot pressure according to the operation amount of the boom operating lever 15a in the boom lowering direction (hereinafter, the boom lowering pilot). Pressure) is generated. The boom lowering pilot pressure output from the boom lowering pilot pressure control valve 53 is the pilot pressure receiving portion of the other side (right side in the figure) of the boom flow rate control valve 16a via the hydraulic control unit 60, the shuttle block 17 and the pilot pipe 539. Drives the boom flow control valve 16a to the left in the figure. As a result, the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 2 is supplied to the rod side of the boom cylinder 5, the hydraulic oil on the bottom side is discharged to the tank 50, and the boom cylinder 5 contracts.

操作装置15Bは、アーム9(アームシリンダ6)を操作する操作装置であって、アーム用操作レバー15bと、アームクラウド用パイロット圧制御弁54と、アームダンプ用パイロット圧制御弁55とを有する。ここで、アーム用操作レバー15bは、例えば左右方向に操作されるときの操作左レバー14b(図1参照)に相当する。 The operating device 15B is an operating device for operating the arm 9 (arm cylinder 6), and includes an arm operating lever 15b, an arm cloud pilot pressure control valve 54, and an arm dump pilot pressure control valve 55. Here, the arm operation lever 15b corresponds to, for example, the operation left lever 14b (see FIG. 1) when operated in the left-right direction.

アームクラウド用パイロット圧制御弁54は、ロック弁51を介して供給されるパイロット一次圧を減圧し、アーム用操作レバー15bのアームクラウド方向の操作量に応じたパイロット圧(以下、アームクラウド用パイロット圧)を生成する。アームクラウド用パイロット圧制御弁54から出力されたアームクラウド用パイロット圧は、油圧制御ユニット60、シャトルブロック17及びパイロット配管549を介してアーム用流量制御弁16bの一方(図示左側)のパイロット受圧部に導かれ、アーム用流量制御弁16bを図示右方向に駆動する。これにより、油圧ポンプ2から吐出された作動油がアームシリンダ6のボトム側に供給されると共にロッド側の作動油がタンク50に排出され、アームシリンダ6が伸長する。 The pilot pressure control valve 54 for the arm cloud reduces the pilot primary pressure supplied via the lock valve 51, and the pilot pressure according to the operation amount of the operation lever 15b for the arm in the arm cloud direction (hereinafter referred to as the pilot for the arm cloud). Pressure) is generated. The pilot pressure for the arm cloud output from the pilot pressure control valve 54 for the arm cloud is the pilot pressure receiving portion of one of the flow control valves 16b for the arm (left side in the figure) via the hydraulic control unit 60, the shuttle block 17 and the pilot pipe 549. The flow control valve 16b for the arm is driven to the right in the drawing. As a result, the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 2 is supplied to the bottom side of the arm cylinder 6, the hydraulic oil on the rod side is discharged to the tank 50, and the arm cylinder 6 is extended.

アームダンプ用パイロット圧制御弁55は、ロック弁51を介して供給されるパイロット一次圧を減圧し、アーム用操作レバー15bのアームダンプ方向の操作量に応じたパイロット圧(以下、アームダンプ用パイロット圧)を生成する。アームダンプ用パイロット圧制御弁55から出力されたアームダンプ用パイロット圧は、油圧制御ユニット60、シャトルブロック17及びパイロット配管559を介してアーム用流量制御弁16bの他方(図示右側)のパイロット受圧部に導かれ、アーム用流量制御弁16bを図示左方向に駆動する。これにより、油圧ポンプ2から吐出された作動油がアームシリンダ6のロッド側に供給されると共にボトム側の作動油がタンク50に排出され、アームシリンダ6が収縮する。 The pilot pressure control valve 55 for arm dump reduces the pilot primary pressure supplied via the lock valve 51, and the pilot pressure according to the operation amount of the arm operation lever 15b in the arm dump direction (hereinafter referred to as arm dump pilot). Pressure) is generated. The arm dump pilot pressure output from the arm dump pilot pressure control valve 55 is the pilot pressure receiving portion of the other side (right side in the figure) of the arm flow control valve 16b via the hydraulic control unit 60, the shuttle block 17, and the pilot pipe 559. The flow control valve 16b for the arm is driven to the left in the figure. As a result, the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 2 is supplied to the rod side of the arm cylinder 6, the hydraulic oil on the bottom side is discharged to the tank 50, and the arm cylinder 6 contracts.

操作装置15Cは、バケット10(バケットシリンダ7)を操作する操作装置であって、バケット用操作レバー15cと、バケットクラウド用パイロット圧制御弁56と、バケットダンプ用パイロット圧制御弁57とを有する。ここで、バケット用操作レバー15cは、例えば左右方向に操作されるときの操作右レバー14a(図1参照)に相当する。 The operating device 15C is an operating device for operating the bucket 10 (bucket cylinder 7), and includes a bucket operating lever 15c, a bucket cloud pilot pressure control valve 56, and a bucket dump pilot pressure control valve 57. Here, the bucket operation lever 15c corresponds to, for example, the operation right lever 14a (see FIG. 1) when operated in the left-right direction.

バケットクラウド用パイロット圧制御弁56は、ロック弁51を介して供給されるパイロット一次圧を減圧し、バケット用操作レバー15cのバケットクラウド方向の操作量に応じたパイロット圧(以下、バケットクラウド用パイロット圧)を生成する。バケットクラウド用パイロット圧制御弁56から出力されたバケットクラウド用パイロット圧は、油圧制御ユニット60、シャトルブロック17及びパイロット配管569を介してバケット用流量制御弁16cの一方(図示左側)のパイロット受圧部に導かれ、バケット用流量制御弁16cを図示右方向に駆動する。これにより、油圧ポンプ2から吐出された作動油がバケットシリンダ7のボトム側に供給されると共にロッド側の作動油がタンク50に排出され、バケットシリンダ7が伸長する。 The pilot pressure control valve 56 for the bucket cloud reduces the pilot primary pressure supplied via the lock valve 51, and the pilot pressure according to the operation amount of the bucket operating lever 15c in the bucket cloud direction (hereinafter, the pilot for the bucket cloud). Pressure) is generated. The pilot pressure for the bucket cloud output from the pilot pressure control valve 56 for the bucket cloud is the pilot pressure receiving portion of one of the flow control valves 16c for the bucket (left side in the figure) via the hydraulic control unit 60, the shuttle block 17 and the pilot pipe 569. The flow control valve 16c for the bucket is driven to the right in the figure. As a result, the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 2 is supplied to the bottom side of the bucket cylinder 7, the hydraulic oil on the rod side is discharged to the tank 50, and the bucket cylinder 7 is extended.

バケットダンプ用パイロット圧制御弁57は、ロック弁51を介して供給されるパイロット一次圧を減圧し、バケット用操作レバー15cのバケットダンプ方向の操作量に応じたパイロット圧(以下、バケットダンプ用パイロット圧)を生成する。バケットダンプ用パイロット圧制御弁57から出力されたバケットダンプ用パイロット圧は、油圧制御ユニット60、シャトルブロック17及びパイロット配管579を介してバケット用流量制御弁16cの他方(図示右側)のパイロット受圧部に導かれ、バケット用流量制御弁16cを図示左方向に駆動する。これにより、油圧ポンプ2から吐出された作動油がバケットシリンダ7のロッド側に供給されると共にボトム側の作動油がタンク50に排出され、バケットシリンダ7が収縮する。 The bucket dump pilot pressure control valve 57 reduces the pilot primary pressure supplied via the lock valve 51, and the pilot pressure according to the operation amount of the bucket operating lever 15c in the bucket dump direction (hereinafter, bucket dump pilot). Pressure) is generated. The bucket dump pilot pressure output from the bucket dump pilot pressure control valve 57 is the pilot pressure receiving portion of the other side (right side in the figure) of the bucket flow control valve 16c via the hydraulic control unit 60, the shuttle block 17, and the pilot pipe 579. The flow control valve 16c for the bucket is driven to the left in the figure. As a result, the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 2 is supplied to the rod side of the bucket cylinder 7, the hydraulic oil on the bottom side is discharged to the tank 50, and the bucket cylinder 7 contracts.

操作装置15Dは、旋回用操作レバー15dと、右旋回用パイロット圧制御弁58と、左旋回用パイロット圧制御弁59とを有する。ここで、旋回用操作レバー15dは、例えば前後方向に操作されるときの操作左レバー14b(図1参照)に相当する。 The operating device 15D includes a turning operation lever 15d, a right turning pilot pressure control valve 58, and a left turning pilot pressure control valve 59. Here, the turning operation lever 15d corresponds to, for example, the operation left lever 14b (see FIG. 1) when operated in the front-rear direction.

右旋回用パイロット圧制御弁58は、ロック弁51を介して供給されるパイロット一次圧を減圧し、旋回用操作レバー15dの右旋回方向の操作量に応じたパイロット圧(以下、右旋回用パイロット圧)を生成する。右旋回用パイロット圧制御弁58から出力された右旋回用パイロット圧は、シャトルブロック17及びパイロット配管589を介して旋回用流量制御弁16dの一方(図示右側)のパイロット受圧部に導かれ、旋回用流量制御弁16dを図示左方向に駆動する。これにより、油圧ポンプ2から吐出された作動油が旋回油圧モータ4の一方(図示右側)の出入口ポートに流入すると共に他方(図示左側)の出入口ポートから流出した作動油がタンク50に排出され、旋回油圧モータ4が一方向(旋回体12を右旋回させる方向)に回転する。 The right-turning pilot pressure control valve 58 reduces the pilot primary pressure supplied via the lock valve 51, and the pilot pressure according to the amount of operation of the turning operation lever 15d in the right-handed turning direction (hereinafter, right-handed turning). Generates a diversion pilot pressure). The right turning pilot pressure output from the right turning pilot pressure control valve 58 is guided to the pilot pressure receiving portion of one of the turning flow rate control valves 16d (on the right side in the figure) via the shuttle block 17 and the pilot pipe 589. , The flow rate control valve 16d for turning is driven to the left in the figure. As a result, the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 2 flows into the inlet / outlet port of one (right side in the figure) of the swing hydraulic motor 4, and the hydraulic oil flowing out from the inlet / outlet port of the other (left side in the figure) is discharged to the tank 50. The swivel hydraulic motor 4 rotates in one direction (the direction in which the swivel body 12 is swiveled to the right).

左旋回用パイロット圧制御弁59は、ロック弁51を介して供給されるパイロット一次圧を減圧し、旋回用操作レバー15dの左旋回方向の操作量に応じたパイロット圧(以下、左旋回用パイロット圧)を生成する。左旋回用パイロット圧制御弁59から出力された左旋回用パイロット圧は、シャトルブロック17及びパイロット配管599を介して旋回用流量制御弁16dの他方(図示左側)のパイロット受圧部に導かれ、旋回用流量制御弁16dを図示右方向に駆動する。これにより、油圧ポンプ2から吐出された作動油が旋回油圧モータ4の他方(図示左側)の出入口ポートに流入すると共に一方(図示右側)の出入口ポートから流出した作動油がタンク50に排出され、旋回油圧モータ4が他方向(旋回体12を左旋回させる方向)に回転する。 The left turning pilot pressure control valve 59 reduces the pilot primary pressure supplied via the lock valve 51, and the pilot pressure according to the amount of operation of the turning operation lever 15d in the left turning direction (hereinafter, left turning pilot). Pressure) is generated. The left turning pilot pressure output from the left turning pilot pressure control valve 59 is guided to the pilot pressure receiving portion on the other side (left side in the figure) of the turning flow rate control valve 16d via the shuttle block 17 and the pilot pipe 599, and turns. The flow rate control valve 16d is driven to the right in the figure. As a result, the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 2 flows into the inlet / outlet port of the other side (left side in the figure) of the swing hydraulic motor 4, and the hydraulic oil flowing out from the inlet / outlet port of one side (right side in the figure) is discharged to the tank 50. The swivel hydraulic motor 4 rotates in the other direction (the direction in which the swivel body 12 is swiveled to the left).

油圧制御ユニット60は、マシンコントロール(MC)を実行するための装置であり、パイロット圧制御弁52~57から入力されたパイロット圧をコントローラ20からの指令に応じて補正し、シャトルブロック17に出力する。これにより、オペレータのレバー操作に関わらず、作業装置1Bに所望の動作をさせることが可能となる。 The hydraulic control unit 60 is a device for executing machine control (MC), corrects the pilot pressure input from the pilot pressure control valves 52 to 57 in response to a command from the controller 20, and outputs the pilot pressure to the shuttle block 17. do. This makes it possible for the working device 1B to perform a desired operation regardless of the lever operation of the operator.

シャトルブロック17は、油圧制御ユニット60から入力されたパイロット圧をパイロット配管529,539,549,559,569,579に出力する。また、シャトルブロック17は、入力されたパイロット圧のうちの最大のパイロット圧を選択し、油圧ポンプ2のレギュレータ18に出力する。これにより、操作レバー15a~15dの操作量に応じて油圧ポンプ2の吐出流量を制御することが可能となる。 The shuttle block 17 outputs the pilot pressure input from the hydraulic control unit 60 to the pilot pipes 529, 539, 549, 559, 569, 579. Further, the shuttle block 17 selects the maximum pilot pressure among the input pilot pressures and outputs the maximum pilot pressure to the regulator 18 of the hydraulic pump 2. This makes it possible to control the discharge flow rate of the hydraulic pump 2 according to the operation amount of the operation levers 15a to 15d.

図3は、図2に示す油圧制御ユニット60の構成図である。図3に示すように、油圧制御ユニット60は、電磁遮断弁61と、シャトル弁522,534,564,574と、電磁比例弁525,532,537,542,552,562,567,572,577と、を備えている。 FIG. 3 is a block diagram of the hydraulic control unit 60 shown in FIG. As shown in FIG. 3, the hydraulic control unit 60 includes an electromagnetic isolation valve 61, a shuttle valve 522,534,564,574, and an electromagnetic proportional valve 525,532,537,542,552,562,567,572,557. And have.

電磁遮断弁61の入口ポートは、ロック弁51(図2参照)の出口ポートに接続されている。電磁遮断弁61の出口ポートは、電磁比例弁525,537,567,577の入口ポートに接続されている。電磁遮断弁61は、非通電時は開度をゼロとし、コントローラ20からの電流供給により開度を最大とする。マシンコントロールを有効にする場合は、電磁遮断弁61の開度を最大とし、電磁比例弁525,537,567,577へのパイロット一次圧の供給を開始する。一方、マシンコントロールを無効にする場合は、電磁遮断弁61の開度をゼロとし、電磁比例弁525,537,567,577へのパイロット一次圧の供給を停止する。 The inlet port of the electromagnetic isolation valve 61 is connected to the outlet port of the lock valve 51 (see FIG. 2). The outlet port of the electromagnetic isolation valve 61 is connected to the inlet port of the electromagnetic proportional valves 525,537,567,577. The opening degree of the electromagnetic isolation valve 61 is set to zero when the power is off, and the opening degree is maximized by supplying a current from the controller 20. When the machine control is enabled, the opening degree of the electromagnetic isolation valve 61 is maximized, and the supply of the pilot primary pressure to the electromagnetic proportional valves 525, 537, 567, 577 is started. On the other hand, when the machine control is disabled, the opening degree of the electromagnetic isolation valve 61 is set to zero, and the supply of the pilot primary pressure to the electromagnetic proportional valves 525, 537, 567, 577 is stopped.

マシンコントロールの有効と無効の切り替えは、運転室1C内に設けられるMCスイッチ26(図2参照)からの操作信号に基づいて行われる。MCスイッチ26は、例えば、操作右レバー14aあるいは操作左レバー14bに設けられるオルタネイト動作型のスイッチである。コントローラ20は、MCスイッチ26からマシンコントロールを有効とする操作信号が入力されると、電磁遮断弁61のソレノイドへ制御電流を供給し、電磁遮断弁61の開度を最大にする。コントローラ20は、MCスイッチ26からマシンコントロールを無効とする操作信号が入力されると、電磁遮断弁61のソレノイドへの制御電流の供給を停止し、電磁遮断弁61の開度をゼロにする。 Switching between valid and invalid machine control is performed based on an operation signal from the MC switch 26 (see FIG. 2) provided in the driver's cab 1C. The MC switch 26 is, for example, an alternate operation type switch provided on the operation right lever 14a or the operation left lever 14b. When the operation signal for enabling machine control is input from the MC switch 26, the controller 20 supplies a control current to the solenoid of the electromagnetic isolation valve 61 to maximize the opening degree of the electromagnetic isolation valve 61. When the operation signal for disabling the machine control is input from the MC switch 26, the controller 20 stops the supply of the control current to the solenoid of the electromagnetic isolation valve 61 and makes the opening degree of the electromagnetic isolation valve 61 zero.

シャトル弁522は、2つの入口ポートと1つの出口ポートを有しており、2つの入口ポートから入力された圧力のうち高圧側を出口ポートから出力する。シャトル弁522の一方の入口ポートは、パイロット配管521を介してブーム上げ用パイロット圧制御弁52に接続されている。シャトル弁522の他方の入口ポートは、パイロット配管524を介して電磁比例弁525の出口ポートに接続されている。シャトル弁522の出口ポートは、パイロット配管523を介してシャトルブロック17に接続されている。 The shuttle valve 522 has two inlet ports and one outlet port, and outputs the high pressure side of the pressure input from the two inlet ports from the outlet port. One inlet port of the shuttle valve 522 is connected to the boom raising pilot pressure control valve 52 via the pilot pipe 521. The other inlet port of the shuttle valve 522 is connected to the outlet port of the electromagnetic proportional valve 525 via a pilot pipe 524. The outlet port of the shuttle valve 522 is connected to the shuttle block 17 via the pilot pipe 523.

電磁比例弁525の入口ポートは、電磁遮断弁61の出口ポートに接続されている。電磁比例弁525の出口ポートは、パイロット配管524を介してシャトル弁522の他方の入口ポートに接続されている。電磁比例弁525は、非通電時は開度をゼロとし、コントローラ20から供給される電流に応じて開度を増大させる。電磁比例弁525は、電磁遮断弁61を介して供給されたパイロット一次圧をその開度に応じて減圧し、パイロット配管524に出力する。これにより、ブーム上げ用パイロット圧制御弁52からパイロット配管521にブーム上げパイロット圧が供給されていない場合でも、パイロット配管523にブーム上げパイロット圧を供給することが可能となる。なお、ブーム上げ動作に対するマシンコントロールを実行しない場合は、電磁比例弁525は非通電状態とされ、電磁比例弁525の開度はゼロとなる。このとき、ブーム上げ用パイロット圧制御弁52から供給されたブーム上げ用パイロット圧がブーム用流量制御弁16aの一方のパイロット受圧部に導かれるため、オペレータのレバー操作に応じたブーム上げ動作が可能となる。 The inlet port of the electromagnetic proportional valve 525 is connected to the outlet port of the electromagnetic isolation valve 61. The outlet port of the electromagnetic proportional valve 525 is connected to the other inlet port of the shuttle valve 522 via a pilot pipe 524. The opening degree of the electromagnetic proportional valve 525 is set to zero when the power is off, and the opening degree is increased according to the current supplied from the controller 20. The electromagnetic proportional valve 525 reduces the pilot primary pressure supplied via the electromagnetic isolation valve 61 according to its opening degree, and outputs the pressure to the pilot pipe 524. As a result, even when the boom raising pilot pressure is not supplied from the boom raising pilot pressure control valve 52 to the pilot pipe 521, the boom raising pilot pressure can be supplied to the pilot pipe 523. When the machine control for the boom raising operation is not executed, the electromagnetic proportional valve 525 is in a non-energized state, and the opening degree of the electromagnetic proportional valve 525 becomes zero. At this time, since the boom raising pilot pressure supplied from the boom raising pilot pressure control valve 52 is guided to one of the pilot pressure receiving portions of the boom flow rate control valve 16a, the boom raising operation can be performed according to the lever operation of the operator. Will be.

シャトル弁534は、2つの入口ポートと1つの出口ポートを有しており、2つの入口ポートから入力された圧力のうち高圧側を出口ポートから出力する。シャトル弁534の一方の入口ポートは、パイロット配管533を介して電磁比例弁532の出口ポートに接続されている。シャトル弁534の他方の入口ポートはパイロット配管536を介して電磁比例弁537の出口ポートに接続されている。シャトル弁534の出口ポートは、パイロット配管535を介してシャトルブロック17に接続されている。 The shuttle valve 534 has two inlet ports and one outlet port, and outputs the high pressure side of the pressure input from the two inlet ports from the outlet port. One inlet port of the shuttle valve 534 is connected to the outlet port of the electromagnetic proportional valve 532 via a pilot pipe 533. The other inlet port of the shuttle valve 534 is connected to the outlet port of the electromagnetic proportional valve 537 via a pilot pipe 536. The outlet port of the shuttle valve 534 is connected to the shuttle block 17 via the pilot pipe 535.

電磁比例弁532の入口ポートは、パイロット配管531を介してブーム下げ用パイロット圧制御弁53に接続されている。電磁比例弁532の出口ポートは、パイロット配管533を介してシャトル弁534の一方の入口ポートに接続されている。電磁比例弁532は、非通電時は開度を最大とし、コントローラ20から供給される電流に応じて開度を最大からゼロまで減少させる。電磁比例弁532は、パイロット配管531を介して入力されたブーム下げ用パイロット圧をその開度に応じて減圧し、パイロット配管533に出力する。これにより、オペレータのレバー操作によるブーム下げ用パイロット圧を減圧したり、ゼロにしたりすることが可能となる。 The inlet port of the electromagnetic proportional valve 532 is connected to the boom lowering pilot pressure control valve 53 via the pilot pipe 531. The outlet port of the electromagnetic proportional valve 532 is connected to one inlet port of the shuttle valve 534 via the pilot pipe 533. The electromagnetic proportional valve 532 has a maximum opening when not energized, and the opening is reduced from the maximum to zero according to the current supplied from the controller 20. The electromagnetic proportional valve 532 reduces the boom lowering pilot pressure input via the pilot pipe 531 according to the opening degree, and outputs the pressure to the pilot pipe 533. This makes it possible to reduce or reduce the boom lowering pilot pressure by operating the lever of the operator to zero.

電磁比例弁537の入口ポートは、電磁遮断弁61の出口ポートに接続されており、電磁比例弁537の出口ポートは、パイロット配管536を介してシャトル弁534の他方の入口ポートに接続されている。電磁比例弁537は、非通電時は開度をゼロとし、コントローラ20から供給される電流に応じて開度を増大させる。電磁比例弁537は、電磁遮断弁61を介して供給されたパイロット一次圧をその開度に応じて減圧し、パイロット配管536に出力する。これにより、ブーム下げ用パイロット圧制御弁53からパイロット配管531にブーム下げ用パイロット圧が供給されていない場合でも、パイロット配管535にブーム下げ用パイロット圧を供給することが可能となる。なお、ブーム下げ動作に対するマシンコントロールを実行しない場合は、電磁比例弁532,537は非通電状態とされ、電磁比例弁532の開度は全開となり、電磁比例弁537の開度はゼロとなる。このとき、ブーム下げ用パイロット圧制御弁53から供給されたブーム下げ用パイロット圧がブーム用流量制御弁16aの他方のパイロット受圧部に導かれるため、オペレータのレバー操作に応じたブーム下げ動作が可能となる。 The inlet port of the electromagnetic proportional valve 537 is connected to the outlet port of the electromagnetic isolation valve 61, and the outlet port of the electromagnetic proportional valve 537 is connected to the other inlet port of the shuttle valve 534 via the pilot pipe 536. .. The opening degree of the electromagnetic proportional valve 537 is set to zero when the power is off, and the opening degree is increased according to the current supplied from the controller 20. The electromagnetic proportional valve 537 reduces the pilot primary pressure supplied via the electromagnetic isolation valve 61 according to its opening degree, and outputs the pressure to the pilot pipe 536. This makes it possible to supply the boom lowering pilot pressure to the pilot pipe 535 even when the boom lowering pilot pressure is not supplied from the boom lowering pilot pressure control valve 53 to the pilot pipe 531. When the machine control for the boom lowering operation is not executed, the electromagnetic proportional valve 532 and 537 are in a non-energized state, the opening degree of the electromagnetic proportional valve 532 is fully opened, and the opening degree of the electromagnetic proportional valve 537 is zero. At this time, since the boom lowering pilot pressure supplied from the boom lowering pilot pressure control valve 53 is guided to the other pilot pressure receiving portion of the boom flow rate control valve 16a, the boom lowering operation can be performed according to the lever operation of the operator. Will be.

電磁比例弁542の入口ポートは、パイロット配管541を介してアームクラウド用パイロット圧制御弁54に接続されている。電磁比例弁542の出口ポートは、パイロット配管543を介してシャトルブロック17に接続されている。電磁比例弁542は、非通電時は開度を最大とし、コントローラ20から供給される電流に応じて開度を最大からゼロまで減少させる。電磁比例弁542は、パイロット配管541を介して入力されたアームクラウド用パイロット圧をその開度に応じて減圧し、パイロット配管543に出力する。これにより、オペレータのレバー操作によるアームクラウド用パイロット圧を減圧したり、ゼロにしたりすることが可能となる。なお、アームクラウド動作に対するマシンコントロールを実行しない場合は、電磁比例弁542は非通電状態とされ、電磁比例弁542の開度は全開となる。このとき、アームクラウド用パイロット圧制御弁54から供給されたアームクラウド用パイロット圧がアーム用流量制御弁16bの一方のパイロット受圧部に導かれるため、オペレータのレバー操作に応じたアームクラウド動作が可能となる。 The inlet port of the electromagnetic proportional valve 542 is connected to the pilot pressure control valve 54 for the arm cloud via the pilot pipe 541. The outlet port of the electromagnetic proportional valve 542 is connected to the shuttle block 17 via the pilot pipe 543. The electromagnetic proportional valve 542 maximizes the opening degree when not energized, and reduces the opening degree from the maximum to zero according to the current supplied from the controller 20. The electromagnetic proportional valve 542 reduces the arm cloud pilot pressure input via the pilot pipe 541 according to the opening degree, and outputs the pressure to the pilot pipe 543. This makes it possible to reduce or reduce the arm cloud pilot pressure by operating the operator's lever. When the machine control for the arm cloud operation is not executed, the electromagnetic proportional valve 542 is in a non-energized state, and the opening degree of the electromagnetic proportional valve 542 is fully opened. At this time, since the pilot pressure for the arm cloud supplied from the pilot pressure control valve 54 for the arm cloud is guided to one of the pilot pressure receiving portions of the flow control valve 16b for the arm, the arm cloud operation according to the lever operation of the operator is possible. Will be.

電磁比例弁552の入口ポートは、パイロット配管551を介してアームダンプ用パイロット圧制御弁55に接続されている。電磁比例弁552の出口ポートは、パイロット配管553を介してシャトルブロック17に接続されている。電磁比例弁552は、非通電時は開度を最大とし、コントローラ20から供給される電流に応じて開度を最大からゼロまで減少させる。電磁比例弁552は、パイロット配管551を介して入力されたアームダンプ用パイロット圧をその開度に応じて減圧し、パイロット配管553に出力する。これにより、オペレータのレバー操作によるアームダンプ用パイロット圧を減圧したり、ゼロにしたりすることが可能となる。なお、アームダンプ動作に対するマシンコントロールを実行しない場合は、電磁比例弁552は非通電状態とされ、電磁比例弁552の開度は全開となる。このとき、アームダンプ用パイロット圧制御弁55から供給されたアームダンプ用パイロット圧がアーム用流量制御弁16bの他方のパイロット受圧部に導かれるため、オペレータのレバー操作に応じたアームダンプ動作が可能となる。 The inlet port of the electromagnetic proportional valve 552 is connected to the pilot pressure control valve 55 for arm dump via the pilot pipe 551. The outlet port of the electromagnetic proportional valve 552 is connected to the shuttle block 17 via the pilot pipe 553. The electromagnetic proportional valve 552 maximizes the opening degree when not energized, and reduces the opening degree from the maximum to zero according to the current supplied from the controller 20. The electromagnetic proportional valve 552 reduces the arm dump pilot pressure input via the pilot pipe 551 according to the opening degree, and outputs the pressure to the pilot pipe 553. This makes it possible to reduce or reduce the arm dump pilot pressure by operating the lever of the operator to zero. When the machine control for the arm dump operation is not executed, the electromagnetic proportional valve 552 is in a non-energized state, and the opening degree of the electromagnetic proportional valve 552 is fully opened. At this time, since the arm dump pilot pressure supplied from the arm dump pilot pressure control valve 55 is guided to the other pilot pressure receiving portion of the arm flow control valve 16b, the arm dump operation can be performed according to the lever operation of the operator. Will be.

シャトル弁564は、2つの入口ポートと1つの出口ポートを有しており、2つの入口ポートから入力された圧力のうち高圧側を出口ポートから出力する。シャトル弁564の一方の入口ポートは、パイロット配管563を介して電磁比例弁562の出口ポートに接続されている。シャトル弁564の他方の入口ポートはパイロット配管566を介して電磁比例弁567の出口ポートに接続されている。シャトル弁564の出口ポートは、パイロット配管565を介してシャトルブロック17に接続されている。 The shuttle valve 564 has two inlet ports and one outlet port, and outputs the high pressure side of the pressure input from the two inlet ports from the outlet port. One inlet port of the shuttle valve 564 is connected to the outlet port of the electromagnetic proportional valve 562 via a pilot pipe 563. The other inlet port of the shuttle valve 564 is connected to the outlet port of the electromagnetic proportional valve 567 via a pilot pipe 566. The outlet port of the shuttle valve 564 is connected to the shuttle block 17 via the pilot pipe 565.

電磁比例弁562の入口ポートは、パイロット配管561を介してバケットクラウド用パイロット圧制御弁56に接続されている。電磁比例弁562の出口ポートは、パイロット配管563を介してシャトル弁564の一方の入口ポートに接続されている。電磁比例弁562は、非通電時は開度を最大とし、コントローラ20から供給される電流に応じて開度を最大からゼロまで減少させる。電磁比例弁562は、パイロット配管561を介して入力されたバケットクラウド用パイロット圧をその開度に応じて減圧し、パイロット配管563に出力する。これにより、オペレータのレバー操作によるバケットクラウド用パイロット圧を減圧したり、ゼロにしたりすることが可能となる。 The inlet port of the electromagnetic proportional valve 562 is connected to the bucket cloud pilot pressure control valve 56 via the pilot pipe 561. The outlet port of the electromagnetic proportional valve 562 is connected to one inlet port of the shuttle valve 564 via the pilot pipe 563. The electromagnetic proportional valve 562 maximizes the opening degree when not energized, and reduces the opening degree from the maximum to zero according to the current supplied from the controller 20. The electromagnetic proportional valve 562 reduces the bucket cloud pilot pressure input via the pilot pipe 561 according to the opening degree, and outputs the pressure to the pilot pipe 563. This makes it possible to reduce or reduce the pilot pressure for the bucket cloud by operating the lever of the operator.

電磁比例弁567の入口ポートは、電磁遮断弁61の出口ポートに接続されており、電磁比例弁567の出口ポートは、パイロット配管566を介してシャトル弁564の他方の入口ポートに接続されている。電磁比例弁567は、非通電時は開度をゼロとし、コントローラ20から供給される電流に応じて開度を増大させる。電磁比例弁567は、電磁遮断弁61を介して供給されたパイロット一次圧をその開度に応じて減圧し、パイロット配管566に出力する。これにより、バケットクラウド用パイロット圧制御弁56からパイロット配管561にバケットクラウド用パイロット圧が供給されていない場合でも、パイロット配管565にバケットクラウド用パイロット圧を供給することが可能となる。なお、バケットクラウド動作に対するマシンコントロールを実行しない場合は、電磁比例弁562,567は非通電状態とされ、電磁比例弁562の開度は全開となり、電磁比例弁567の開度はゼロとなる。このとき、バケットクラウド用パイロット圧制御弁56から供給されたバケットクラウド用パイロット圧がバケット用流量制御弁16cの一方のパイロット受圧部に導かれるため、オペレータのレバー操作に応じたバケットクラウド動作が可能となる。 The inlet port of the electromagnetic proportional valve 567 is connected to the outlet port of the electromagnetic isolation valve 61, and the outlet port of the electromagnetic proportional valve 567 is connected to the other inlet port of the shuttle valve 564 via the pilot pipe 566. .. The opening degree of the electromagnetic proportional valve 567 is set to zero when the power is off, and the opening degree is increased according to the current supplied from the controller 20. The electromagnetic proportional valve 567 reduces the pilot primary pressure supplied via the electromagnetic isolation valve 61 according to its opening degree, and outputs the pressure to the pilot pipe 566. As a result, even when the bucket cloud pilot pressure is not supplied from the bucket cloud pilot pressure control valve 56 to the pilot pipe 561, the bucket cloud pilot pressure can be supplied to the pilot pipe 565. When the machine control for the bucket cloud operation is not executed, the electromagnetic proportional valve 562 and 567 are in a non-energized state, the opening degree of the electromagnetic proportional valve 562 is fully opened, and the opening degree of the electromagnetic proportional valve 567 is zero. At this time, since the pilot pressure for the bucket cloud supplied from the pilot pressure control valve 56 for the bucket cloud is guided to one of the pilot pressure receiving portions of the flow control valve 16c for the bucket, the bucket cloud operation according to the lever operation of the operator is possible. Will be.

シャトル弁574は、2つの入口ポートと1つの出口ポートを有しており、2つの入口ポートから入力された圧力のうち高圧側を出口ポートから出力する。シャトル弁574の一方の入口ポートはパイロット配管573を介して電磁比例弁572の出口ポートに接続されている。シャトル弁574の他方の入口ポートは、パイロット配管576を介して電磁比例弁577の出口ポートに接続されている。シャトル弁574の出口ポートは、パイロット配管575を介してシャトルブロック17に接続されている。 The shuttle valve 574 has two inlet ports and one outlet port, and outputs the high pressure side of the pressure input from the two inlet ports from the outlet port. One inlet port of the shuttle valve 574 is connected to the outlet port of the electromagnetic proportional valve 572 via a pilot pipe 573. The other inlet port of the shuttle valve 574 is connected to the outlet port of the electromagnetic proportional valve 577 via a pilot pipe 576. The outlet port of the shuttle valve 574 is connected to the shuttle block 17 via a pilot pipe 575.

電磁比例弁572の入口ポートは、パイロット配管571を介してバケットダンプ用パイロット圧制御弁57に接続されている。電磁比例弁572の出口ポートは、パイロット配管573を介してシャトル弁574の一方の入口ポートに接続されている。電磁比例弁572は、非通電時は開度を最大とし、コントローラ20から供給される電流に応じて開度を最大からゼロまで減少させる。電磁比例弁572は、パイロット配管571を介して入力されたバケットダンプ用パイロット圧をその開度に応じて減圧し、パイロット配管573に供給する。これにより、オペレータのレバー操作によるバケットダンプ用パイロット圧を減圧したり、ゼロにしたりすることが可能となる。 The inlet port of the electromagnetic proportional valve 572 is connected to the bucket dump pilot pressure control valve 57 via the pilot pipe 571. The outlet port of the electromagnetic proportional valve 572 is connected to one inlet port of the shuttle valve 574 via the pilot pipe 573. The electromagnetic proportional valve 572 maximizes the opening degree when not energized, and reduces the opening degree from the maximum to zero according to the current supplied from the controller 20. The electromagnetic proportional valve 572 reduces the bucket dump pilot pressure input via the pilot pipe 571 according to its opening degree and supplies it to the pilot pipe 573. This makes it possible to reduce or reduce the bucket dump pilot pressure by operating the lever of the operator to zero.

電磁比例弁577の入口ポートは、電磁遮断弁61の出口ポートに接続されている。電磁比例弁577の出口ポートは、パイロット配管576を介してシャトル弁574の他方の入口ポートに接続されている。電磁比例弁577は、非通電時は開度をゼロとし、コントローラ20から供給される電流に応じて開度を増大させる。電磁比例弁577は、電磁遮断弁61を介して供給されたパイロット一次圧をその開度に応じて減圧し、パイロット配管576に供給する。これにより、バケットダンプ用パイロット圧制御弁57からパイロット配管571にバケットダンプ用パイロット圧が供給されていない場合でも、パイロット配管575にバケットダンプ用パイロット圧を供給することが可能となる。なお、バケットダンプ操作に対するマシンコントロールを実行しない場合は、電磁比例弁572,577は非通電状態とされ、電磁比例弁572の開度は全開となり、電磁比例弁577の開度はゼロとなる。このとき、バケットダンプ用パイロット圧制御弁57から供給されたバケットダンプ用パイロット圧がバケット用流量制御弁16cの他方のパイロット受圧部に導かれるため、オペレータのレバー操作に応じたバケットダンプ動作が可能となる。 The inlet port of the electromagnetic proportional valve 577 is connected to the outlet port of the electromagnetic isolation valve 61. The outlet port of the electromagnetic proportional valve 577 is connected to the other inlet port of the shuttle valve 574 via a pilot pipe 576. The electromagnetic proportional valve 577 has an opening degree of zero when not energized, and increases the opening degree according to the current supplied from the controller 20. The electromagnetic proportional valve 577 reduces the pilot primary pressure supplied via the electromagnetic isolation valve 61 according to its opening degree and supplies it to the pilot pipe 576. As a result, even when the bucket dump pilot pressure is not supplied from the bucket dump pilot pressure control valve 57 to the pilot pipe 571, the bucket dump pilot pressure can be supplied to the pilot pipe 575. When the machine control for the bucket dump operation is not executed, the electromagnetic proportional valve 572, 577 is in a non-energized state, the opening degree of the electromagnetic proportional valve 572 is fully opened, and the opening degree of the electromagnetic proportional valve 577 is zero. At this time, since the bucket dump pilot pressure supplied from the bucket dump pilot pressure control valve 57 is guided to the other pilot pressure receiving portion of the bucket flow control valve 16c, the bucket dump operation can be performed according to the operator's lever operation. Will be.

パイロット配管521には、ブーム上げ用パイロット圧制御弁52から供給されたブーム上げ用パイロット圧を検出する圧力センサ526が設けられている。パイロット配管531には、ブーム下げ用パイロット圧制御弁53から供給されたブーム下げパイロット圧を検出する圧力センサ538が設けられている。パイロット配管541には、アームクラウド用パイロット圧制御弁54から供給されたアームクラウド用パイロット圧を検出する圧力センサ544が設けられている。パイロット配管551には、アームダンプ用パイロット圧制御弁55から供給されたアームダンプ用パイロット圧を検出する圧力センサ554が設けられている。パイロット配管561には、バケットクラウド用パイロット圧制御弁56から供給されたバケットクラウドパイロット圧を検出する圧力センサ568が設けられている。パイロット配管571には、バケットダンプ用パイロット圧制御弁57から供給されたバケットダンプ用パイロット圧を検出する圧力センサ578が設けられている。圧力センサ526,538,544,554,568,578で検出されたパイロット圧は、作業装置1Bを操作する操作装置15A~15Cの操作方向及び操作量を表す操作信号としてコントローラ20に入力される。 The pilot pipe 521 is provided with a pressure sensor 526 that detects the boom raising pilot pressure supplied from the boom raising pilot pressure control valve 52. The pilot pipe 531 is provided with a pressure sensor 538 that detects the boom lowering pilot pressure supplied from the boom lowering pilot pressure control valve 53. The pilot pipe 541 is provided with a pressure sensor 544 that detects the arm cloud pilot pressure supplied from the arm cloud pilot pressure control valve 54. The pilot pipe 551 is provided with a pressure sensor 554 that detects the arm dump pilot pressure supplied from the arm dump pilot pressure control valve 55. The pilot pipe 561 is provided with a pressure sensor 568 that detects the bucket cloud pilot pressure supplied from the bucket cloud pilot pressure control valve 56. The pilot pipe 571 is provided with a pressure sensor 578 that detects the bucket dump pilot pressure supplied from the bucket dump pilot pressure control valve 57. The pilot pressure detected by the pressure sensors 526,538,544,554,568,578 is input to the controller 20 as an operation signal indicating the operation direction and the operation amount of the operation devices 15A to 15C for operating the work device 1B.

図2に示すように、コントローラ20は、動作回路としてのCPU(Central Processing Unit)20a、記憶装置としてのROM(Read Only Memory)20b、記憶装置としてのRAM(Random Access Memory)20c、入力インタフェース20d及び出力インタフェース20e、その他の周辺回路を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ20は、1つのマイクロコンピュータで構成してもよいし、複数のマイクロコンピュータで構成してもよい。 As shown in FIG. 2, the controller 20 includes a CPU (Central Processing Unit) 20a as an operating circuit, a ROM (Read Only Memory) 20b as a storage device, a RAM (Random Access Memory) 20c as a storage device, and an input interface 20d. It is composed of a microcomputer equipped with an output interface 20e and other peripheral circuits. The controller 20 may be configured by one microcomputer or may be configured by a plurality of microcomputers.

ROM20bは、EEPROM等の不揮発性メモリであり、各種演算が実行可能なプログラムが格納されている。すなわち、ROM20bは、本実施形態の機能を実現するプログラムを読み取り可能な記憶媒体である。RAM20cは揮発性メモリであり、CPU20aとの間で直接的にデータの入出力を行うワークメモリである。RAM20cは、CPU20aがプログラムを演算実行している間、必要なデータを一時的に記憶する。なお、コントローラ20は、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ等の記憶装置をさらに備えていてもよい。 The ROM 20b is a non-volatile memory such as an EEPROM, and stores a program capable of executing various operations. That is, the ROM 20b is a storage medium capable of reading a program that realizes the functions of the present embodiment. The RAM 20c is a volatile memory, and is a work memory that directly inputs and outputs data to and from the CPU 20a. The RAM 20c temporarily stores necessary data while the CPU 20a calculates and executes the program. The controller 20 may further include a storage device such as a flash memory or a hard disk drive.

CPU20は、ROM20bに記憶されたプログラムをRAM20cに展開して演算実行する処理装置であって、プログラムに従って入力インタフェース20d及びROM20b,RAM20cから取り入れた信号に対して所定の演算処理を行う。入力インタフェース20dには、MCスイッチ26、姿勢検出装置35、目標面設定装置36、操作検出装置34、位置検出装置47等からの信号が入力される。 The CPU 20 is a processing device that expands the program stored in the ROM 20b into the RAM 20c and executes the calculation, and performs predetermined calculation processing on the signals taken from the input interface 20d and the ROM 20b and the RAM 20c according to the program. Signals from the MC switch 26, the attitude detection device 35, the target surface setting device 36, the operation detection device 34, the position detection device 47, and the like are input to the input interface 20d.

入力インタフェース20dは、入力された信号をCPU20aで演算可能なように変換する。また、出力インタフェース20eは、CPU20aでの演算結果に応じた出力用の信号を生成し、その信号を電磁比例弁525,532,537,542,552,562,567,572,577、及び電磁遮断弁61(図3参照)等に出力する。 The input interface 20d converts the input signal so that the CPU 20a can calculate it. Further, the output interface 20e generates a signal for output according to the calculation result of the CPU 20a, and uses the signal as an electromagnetic proportional valve 525,532,537,542,552,562,567,572,577, and an electromagnetic isolation valve. Output to a valve 61 (see FIG. 3) or the like.

姿勢検出装置35は、角度センサ21~24(図1参照)を有する。これらの角度センサ21~24は、油圧ショベル1の姿勢に関する情報を検出し、その情報に応じた信号を出力する。すなわち、角度センサ21~24は、油圧ショベル1の姿勢に関する情報を検出する姿勢センサとして機能している。 The attitude detection device 35 has angle sensors 21 to 24 (see FIG. 1). These angle sensors 21 to 24 detect information about the posture of the hydraulic excavator 1 and output a signal corresponding to the information. That is, the angle sensors 21 to 24 function as posture sensors that detect information regarding the posture of the hydraulic excavator 1.

角度センサ21,22,23には、作業装置1Bの姿勢に関する情報としてブーム角度α、アーム角度β及びバケット角度γを取得し、取得した角度に応じた信号(電圧)を出力するポテンショメータを採用することができる。 For the angle sensors 21, 22, and 23, a potentiometer that acquires a boom angle α, an arm angle β, and a bucket angle γ as information on the posture of the work device 1B and outputs a signal (voltage) according to the acquired angles is adopted. be able to.

角度センサ24には、旋回体12の姿勢に関する情報として、直交3軸の角速度及び加速度を取得し、この情報に基づき、旋回体12のロール角度(旋回体12の左右方向の傾斜角度)ψ、ピッチ角度(旋回体12の前後方向の傾斜角度)φ及び旋回角度θを演算し、演算結果(角度ψ,φ,θに関する情報)をコントローラ20に出力するIMU(Inertial Measurement Unit:慣性計測装置)を採用することができる。なお、旋回体12の姿勢を表す角度ψ,φ,θの演算は、IMUの出力信号に基づき、コントローラ20が行うようにしてもよい。また、角度センサ24として、3つのセンサ、すなわちロール角度ψを検出するセンサ、ピッチ角度φを検出するセンサ、及び、旋回角度θを検出するセンサを設けるようにしてもよい。 The angle sensor 24 acquires angular speeds and accelerations of three orthogonal axes as information on the posture of the swivel body 12, and based on this information, the roll angle of the swivel body 12 (tilt angle in the left-right direction of the swivel body 12) ψ, IMU (Inertial Measurement Unit) that calculates the pitch angle (tilt angle of the swivel body 12 in the front-rear direction) φ and the swivel angle θ and outputs the calculation result (information about the angles ψ, φ, θ) to the controller 20. Can be adopted. The calculation of the angles ψ, φ, and θ representing the posture of the swivel body 12 may be performed by the controller 20 based on the output signal of the IMU. Further, as the angle sensor 24, three sensors, that is, a sensor for detecting the roll angle ψ, a sensor for detecting the pitch angle φ, and a sensor for detecting the turning angle θ may be provided.

操作検出装置34は、圧力センサ526,538,544,554,568,578(図3参照)を有する。 The operation detection device 34 has a pressure sensor 526,538,544,554,568,578 (see FIG. 3).

位置検出装置47は、油圧ショベル1の旋回体12の現在の位置情報を検出するために用いられる。図4に示すように、位置検出装置47は、複数のGNSS(Global Navigation Satellite Systems:全地球衛星測位システム)用のアンテナ(以下、GNSSアンテナと記す)47a,47bと、GNSSアンテナ47a,47bで受信された複数の測位衛星からの衛星信号(GNSS電波)に基づいて、地理座標系(グローバル座標系)における旋回体12の位置及び方位を演算する測位演算装置47cと、を有する。GNSSアンテナ47a,47bは、旋回体12の上部において、旋回体12の左右方向に離れた位置に設けられる。 The position detecting device 47 is used to detect the current position information of the swivel body 12 of the hydraulic excavator 1. As shown in FIG. 4, the position detection device 47 includes antennas (hereinafter referred to as GNSS antennas) 47a and 47b for a plurality of GNSS (Global Navigation Satellite Systems) and GNSS antennas 47a and 47b. It has a positioning calculation device 47c that calculates the position and orientation of the swivel body 12 in the geographic coordinate system (global coordinate system) based on satellite signals (GNSS radio waves) from a plurality of received positioning satellites. The GNSS antennas 47a and 47b are provided at positions separated from each other in the left-right direction of the swivel body 12 in the upper part of the swivel body 12.

GNSSアンテナ47aは、自身の位置の演算に用いられる基準位置データを測位衛星から受信する。GNSSアンテナ47bは、自身の位置の演算に用いられる基準位置データを測位衛星から受信する。GNSSアンテナ47a,47bは、例えば10Hz周期で基準位置データを受信する。GNSSアンテナ47a,47bは、基準位置データを受信する度に、測位演算装置47cに出力する。 The GNSS antenna 47a receives reference position data used for calculating its own position from the positioning satellite. The GNSS antenna 47b receives reference position data used for calculating its own position from the positioning satellite. The GNSS antennas 47a and 47b receive reference position data at, for example, a 10 Hz cycle. Each time the GNSS antennas 47a and 47b receive the reference position data, they output the reference position data to the positioning calculation device 47c.

測位演算装置47cは、GNSSアンテナ47a,47bで受信された信号(基準位置データ)に基づいて、グローバル座標系で表されるGNSSアンテナ47aの基準位置P1及びGNSSアンテナ47bの基準位置P2を演算する。測位演算装置47cは、基準位置P1と基準位置P2とを結ぶ基線ベクトルを演算する。測位演算装置47cは、基準位置P1,P2及び基線ベクトルに基づいて、旋回体12の位置及び旋回体12の方位を演算する。旋回体12の方位は、例えば、グローバル座標の基準方位(例えば北)に対する角度によって表される。測位演算装置47cは、例えば10Hzの周波数でGNSSアンテナ47a,47bから2つの基準位置データを取得する度に、旋回体12の位置及び方位を演算して、コントローラ20に出力する。 The positioning arithmetic unit 47c calculates the reference position P1 of the GNSS antenna 47a and the reference position P2 of the GNSS antenna 47b represented by the global coordinate system based on the signals (reference position data) received by the GNSS antennas 47a and 47b. .. The positioning calculation device 47c calculates a baseline vector connecting the reference position P1 and the reference position P2. The positioning calculation device 47c calculates the position of the swivel body 12 and the orientation of the swivel body 12 based on the reference positions P1 and P2 and the baseline vector. The orientation of the swivel body 12 is represented, for example, by an angle of global coordinates with respect to a reference orientation (eg, north). The positioning arithmetic unit 47c calculates the position and orientation of the swivel body 12 each time it acquires two reference position data from the GNSS antennas 47a and 47b at a frequency of, for example, 10 Hz, and outputs the data to the controller 20.

なお、旋回体12の位置とは、旋回体12の任意の位置であり、例えば、旋回中心軸上の位置、ブームピン91の中心軸上の位置等に設定される。測位演算装置47cの記憶装置(例えば、ROM)には、車体座標系におけるGNSSアンテナ47a,47bの位置の座標と、任意に設定される旋回体12の位置の座標との関係を表す幾何学情報(寸法データ等)が記憶されている。このため、測位演算装置47cは、2つの基準位置P1,P2、基線ベクトル及び上記幾何学情報に基づいて、地理座標系における旋回体12の位置の座標及び方位を算出することができる。 The position of the swivel body 12 is an arbitrary position of the swivel body 12, and is set to, for example, a position on the swivel center axis, a position on the center axis of the boom pin 91, and the like. In the storage device (for example, ROM) of the positioning calculation device 47c, geometric information representing the relationship between the coordinates of the positions of the GNSS antennas 47a and 47b in the vehicle body coordinate system and the coordinates of the position of the swivel body 12 arbitrarily set is shown. (Dimension data, etc.) is stored. Therefore, the positioning calculation device 47c can calculate the coordinates and orientation of the position of the swivel body 12 in the geographic coordinate system based on the two reference positions P1 and P2, the baseline vector, and the geometric information.

図2に示すコントローラ20は、予め定めた条件が満たされると、目標面Stに基づいて作業装置1Bを制御するマシンコントロールを実行する。マシンコントロールでは、コントローラ20が該当する流量制御弁16a,16b,16cを駆動させるための制御信号を油圧制御ユニット60に出力する。例えば、コントローラ20は、流量制御弁16aを動作させるための制御信号を電磁比例弁525(図3参照)に出力することにより、ブームシリンダ5を伸ばして、強制的にブーム上げ動作を行わせる。マシンコントロールとしては、例えば、操作装置15Bによってアーム操作がなされた場合に実行される領域制限制御(整地制御)と、アーム操作がなされずに操作装置15Aによってブーム下げ操作がなされた場合に実行される停止制御と、が含まれる。 When the predetermined condition is satisfied, the controller 20 shown in FIG. 2 executes machine control for controlling the work apparatus 1B based on the target surface St. In machine control, the controller 20 outputs a control signal for driving the corresponding flow rate control valves 16a, 16b, 16c to the hydraulic control unit 60. For example, the controller 20 extends the boom cylinder 5 by outputting a control signal for operating the flow rate control valve 16a to the electromagnetic proportional valve 525 (see FIG. 3) to forcibly perform the boom raising operation. The machine control is, for example, an area limitation control (ground leveling control) executed when the arm operation is performed by the operating device 15B, and a boom lowering operation executed when the boom lowering operation is performed by the operating device 15A without the arm operation. Includes stop control and.

コントローラ20は、図7に示すように、所定の目標面Stまたはその上方にバケット10の先端部(例えば爪先)が位置するように油圧アクチュエータ(5,6,7)のうち少なくとも1つを制御する。領域制限制御では、アーム操作によってバケット10の先端部が目標面Stに沿って移動するように、作業装置1Bの動作が制御される。具体的には、コントローラ20は、アーム操作がなされているときに、目標面Stに垂直な方向のバケット10の先端部の速度ベクトルがゼロになるようにブーム上げまたはブーム下げの指令を行う。領域制限制御は、MCスイッチ26によってマシンコントロールが有効とされている状態で、バケット10の先端部と目標面Stとの間の距離(目標面距離)が予め定められた所定の距離Ya1(図6参照)よりも小さくなったときに行われる。 As shown in FIG. 7, the controller 20 controls at least one of the hydraulic actuators (5, 6, 7) so that the tip end portion (for example, a toe) of the bucket 10 is located on or above the predetermined target surface St. do. In the area limitation control, the operation of the work apparatus 1B is controlled so that the tip end portion of the bucket 10 moves along the target surface St by the arm operation. Specifically, the controller 20 issues a boom up or boom down command so that the velocity vector at the tip of the bucket 10 in the direction perpendicular to the target surface St becomes zero when the arm is operated. In the area limitation control, the distance (target surface distance) between the tip of the bucket 10 and the target surface St is a predetermined distance Ya1 (Fig.) With the machine control enabled by the MC switch 26. It is performed when it becomes smaller than 6).

なお、本実施形態では、マシンコントロールで用いられる作業装置1Bの制御点を、油圧ショベル1のバケット10の爪先に設定しているが、制御点は作業装置1Bの先端部分の点であればバケット10の爪先以外にも変更可能である。例えば、バケット10の底面、またはバケットリンクの最外部を制御点として設定してもよい。目標面Stから最も距離の近いバケット10の外表面の点を適宜制御点とする構成を採用してもよい。 In the present embodiment, the control point of the work device 1B used in the machine control is set to the toe of the bucket 10 of the hydraulic excavator 1, but if the control point is the point of the tip portion of the work device 1B, the bucket. It is possible to change other than the 10 toes. For example, the bottom surface of the bucket 10 or the outermost side of the bucket link may be set as a control point. A configuration may be adopted in which a point on the outer surface of the bucket 10 closest to the target surface St is appropriately set as a control point.

図4は、図2に示すコントローラ20の機能ブロック図である。 FIG. 4 is a functional block diagram of the controller 20 shown in FIG.

図4に示すように、コントローラ20は、ROM20bに記憶されているプログラムを実行することにより、姿勢演算部30、目標面設定部37、目標動作演算部32、電磁弁制御部33、距離監視部40及び指令値切替部39として機能する。図4に示す電磁比例弁500は、電磁比例弁525,532,537,542,552,562,567,572,577(図3参照)を代表したものである。 As shown in FIG. 4, the controller 20 executes a program stored in the ROM 20b to execute a posture calculation unit 30, a target surface setting unit 37, a target operation calculation unit 32, a solenoid valve control unit 33, and a distance monitoring unit. It functions as 40 and a command value switching unit 39. The electromagnetic proportional valve 500 shown in FIG. 4 is representative of the electromagnetic proportional valve 525,532,537,542,552,562,567,572,577 (see FIG. 3).

姿勢演算部30は、姿勢検出装置35からの姿勢情報及び位置検出装置47からの位置情報に基づき、油圧ショベル1の姿勢(作業装置1B及び旋回体12の姿勢)を演算する。姿勢演算部30は、姿勢検出装置35からの姿勢情報及びROM20bに記憶されている作業装置1Bの幾何学情報(例えば、図5に示す被駆動部材の長さL1,L2,L3)に基づき、ローカル座標系(ショベル基準座標系)におけるバケット10の先端部(例えば、バケット10の爪先)の位置(以下、先端位置とも記す)Pbを演算する。 The posture calculation unit 30 calculates the posture of the hydraulic excavator 1 (posture of the work device 1B and the swivel body 12) based on the posture information from the posture detection device 35 and the position information from the position detection device 47. The posture calculation unit 30 is based on the posture information from the posture detection device 35 and the geometric information of the work device 1B stored in the ROM 20b (for example, the lengths L1, L2, L3 of the driven member shown in FIG. 5). The position (hereinafter, also referred to as the tip position) Pb of the tip portion (for example, the tip of the bucket 10) of the bucket 10 in the local coordinate system (excavator reference coordinate system) is calculated.

作業装置1Bの姿勢は、図5のショベル基準座標系に基づいて定義できる。図5は、油圧ショベル1における座標系(ショベル基準座標系)を示す図である。図5のショベル基準座標系は、旋回体12に対して設定される座標系である。ショベル基準座標系では、ブームピン91の中心軸を原点Oとし、旋回体12の旋回中心軸に平行な軸がY軸として設定され、Y軸及びブームピン91に直交する軸がX軸として設定される。X軸に対するブーム8の傾斜角度をブーム角度α、ブーム8に対するアーム9の傾斜角度をアーム角度β、アーム9に対するバケット10の傾斜角度をバケット角度γとする。水平面(基準面)に対する車体1A(旋回体12)の前後方向の傾斜角度、すなわち水平面(基準面)とX軸とのなす角をピッチ角度φとする。 The posture of the working device 1B can be defined based on the excavator reference coordinate system of FIG. FIG. 5 is a diagram showing a coordinate system (excavator reference coordinate system) in the hydraulic excavator 1. The excavator reference coordinate system of FIG. 5 is a coordinate system set for the swivel body 12. In the excavator reference coordinate system, the central axis of the boom pin 91 is set as the origin O, the axis parallel to the turning central axis of the swivel body 12 is set as the Y axis, and the Y axis and the axis orthogonal to the boom pin 91 are set as the X axis. .. The tilt angle of the boom 8 with respect to the X axis is defined as the boom angle α, the tilt angle of the arm 9 with respect to the boom 8 is defined as the arm angle β, and the tilt angle of the bucket 10 with respect to the arm 9 is defined as the bucket angle γ. The tilt angle of the vehicle body 1A (swivel body 12) with respect to the horizontal plane (reference plane) in the front-rear direction, that is, the angle formed by the horizontal plane (reference plane) and the X-axis is defined as the pitch angle φ.

ブーム角度αは角度センサ21により、アーム角度βは角度センサ22により、バケット角度γは角度センサ23により、ピッチ角度φは角度センサ24により検出される。 The boom angle α is detected by the angle sensor 21, the arm angle β is detected by the angle sensor 22, the bucket angle γ is detected by the angle sensor 23, and the pitch angle φ is detected by the angle sensor 24.

ブームピン91の中心位置からアームピン92の中心位置までの長さをL1、アームピン92の中心位置からバケットピン93の中心位置までの長さをL2、バケットピン93の中心位置からバケット10の先端部(爪先)までの長さをL3とすると、ショベル基準座標におけるバケット10の先端位置Pbは、XbkをX方向位置、YbkをY方向位置として、以下の式(1),(2)で表すことができる。 The length from the center position of the boom pin 91 to the center position of the arm pin 92 is L1, the length from the center position of the arm pin 92 to the center position of the bucket pin 93 is L2, and the length from the center position of the bucket pin 93 to the tip of the bucket 10 ( Assuming that the length to the tip of the toe is L3, the tip position Pb of the bucket 10 in the excavator reference coordinates can be expressed by the following equations (1) and (2) with Xbk as the X-direction position and Ybk as the Y-direction position. can.

Figure 2022067532000002
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Figure 2022067532000003
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図4に示す姿勢演算部30は、ショベル基準座標系におけるバケット10の先端位置Pbと、旋回体12のピッチ角度φと、測位演算装置47cで演算されたグローバル座標系における油圧ショベル1の位置及び方位とに基づき、グローバル座標系におけるバケット10の先端位置Pbを算出する。つまり、姿勢演算部30は、ショベル基準座標系における先端位置Pbをグローバル座標系の先端位置Pbに変換する。 The posture calculation unit 30 shown in FIG. 4 includes the tip position Pb of the bucket 10 in the excavator reference coordinate system, the pitch angle φ of the swivel body 12, the position of the hydraulic excavator 1 in the global coordinate system calculated by the positioning calculation device 47c, and the position of the hydraulic excavator 1. The tip position Pb of the bucket 10 in the global coordinate system is calculated based on the orientation. That is, the posture calculation unit 30 converts the tip position Pb in the shovel reference coordinate system into the tip position Pb in the global coordinate system.

また、姿勢演算部30は、バケット10の先端位置Pbの他、作業装置1Bの姿勢を表すブームピン91、アームピン92及びバケットピン93、原点Oのグローバル座標系における位置等についても算出し、これらを油圧ショベル1の姿勢情報として、目標面設定部37、目標動作演算部32及び距離監視部40へ出力する。なお、姿勢演算部30は、演算結果の他、姿勢検出装置35で検出された角度情報(α,β,γ,θ,φ,ψ)を姿勢情報として、目標面設定部37及び目標動作演算部32へ出力する。 In addition to the tip position Pb of the bucket 10, the posture calculation unit 30 also calculates the boom pin 91, the arm pin 92 and the bucket pin 93, the position of the origin O in the global coordinate system, etc., which represents the posture of the work device 1B, and calculates these. The posture information of the hydraulic excavator 1 is output to the target surface setting unit 37, the target motion calculation unit 32, and the distance monitoring unit 40. In addition to the calculation result, the attitude calculation unit 30 uses the angle information (α, β, γ, θ, φ, ψ) detected by the attitude detection device 35 as the attitude information, and the target surface setting unit 37 and the target motion calculation. Output to unit 32.

目標面設定装置36は、マシンコントロールで用いられる目標面Stを設定するために用いられる目標形状データをコントローラ20に入力するための装置である。目標面設定装置36は、グローバル座標系(絶対座標系)上に規定された3次元の目標形状データを記憶した記憶装置を備えている。目標面設定部37は、目標面設定装置36からの3次元の目標形状データを取得し、取得した目標形状データ、及び姿勢演算部30からの姿勢情報(グローバル座標系における油圧ショベル1の姿勢を表す情報)に基づいて、目標面Stを設定する。目標面設定部37は、目標形状データを作業装置1Bが移動する平面(作業装置1Bの動作平面(X-Y平面))で切断した断面形状を2次元の目標面として設定する。なお、作業装置1Bの動作平面は、例えば、ブームピン91、アームピン92及びバケットピン93の位置等に基づいて演算可能である。 The target surface setting device 36 is a device for inputting target shape data used for setting the target surface St used in machine control to the controller 20. The target surface setting device 36 includes a storage device that stores three-dimensional target shape data defined on the global coordinate system (absolute coordinate system). The target surface setting unit 37 acquires three-dimensional target shape data from the target surface setting device 36, and obtains the acquired target shape data and attitude information from the attitude calculation unit 30 (the attitude of the hydraulic excavator 1 in the global coordinate system). The target surface St is set based on the information to be represented). The target surface setting unit 37 sets the cross-sectional shape obtained by cutting the target shape data on the plane on which the work device 1B moves (the operation plane (XY plane) of the work device 1B) as the two-dimensional target surface. The operating plane of the working device 1B can be calculated based on, for example, the positions of the boom pin 91, the arm pin 92, and the bucket pin 93.

目標動作演算部32は、姿勢演算部30、目標面設定部37及び操作検出装置34からの情報に基づき、バケット10が目標面Stに侵入することなく移動するよう作業装置1Bの目標動作を演算する。 The target motion calculation unit 32 calculates the target motion of the work device 1B so that the bucket 10 moves without invading the target surface St, based on the information from the posture calculation unit 30, the target surface setting unit 37, and the operation detection device 34. do.

具体的には、目標動作演算部32は、目標面設定部37で設定された目標面St、姿勢演算部30の演算結果(姿勢情報)及び操作検出装置34の検出結果(操作情報)に基づいて、各アクチュエータ(5,6,7)の目標速度を演算する。目標動作演算部32は、マシンコントロールにおいて、作業装置1Bによって目標面Stの下側を掘削してしまわないように、各アクチュエータ(5,6,7)の目標速度を演算する。以下、図6を参照して、詳しく説明する。図6は、バケット10の先端部が補正後の目標速度ベクトルVcaの通りに制御されたときの、バケット10の先端部の軌跡の一例を示す図である。ここでの説明では、図6に示すように、Xt軸及びYt軸を設定する。Xt軸は、目標面Stに平行な軸であり、Yt軸は、目標面Stに直交する軸である。 Specifically, the target motion calculation unit 32 is based on the target surface St set by the target surface setting unit 37, the calculation result (attitude information) of the attitude calculation unit 30, and the detection result (operation information) of the operation detection device 34. Then, the target speed of each actuator (5, 6, 7) is calculated. The target motion calculation unit 32 calculates the target speed of each actuator (5, 6, 7) in the machine control so that the work device 1B does not excavate the lower side of the target surface St. Hereinafter, a detailed description will be given with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing an example of the locus of the tip portion of the bucket 10 when the tip portion of the bucket 10 is controlled according to the corrected target velocity vector Vca. In the description here, the Xt axis and the Yt axis are set as shown in FIG. The Xt axis is an axis parallel to the target surface St, and the Yt axis is an axis orthogonal to the target surface St.

目標動作演算部32は、操作装置15A,15B,15Cの操作量に基づいて、各アクチュエータ(5,6,7)の一次目標速度Vt1を演算する。次に、目標動作演算部32は、各アクチュエータ(5,6,7)の一次目標速度Vt1と、姿勢演算部30で演算されたバケット10の先端位置Pbを含む油圧ショベル1の姿勢情報と、ROM20bに記憶してある作業装置1Bの各部寸法(L1,L2,L3等)とに基づいて、バケット10の先端部の目標速度ベクトルVca0を演算する。また、目標動作演算部32は、姿勢演算部30で演算されたバケット10の先端位置Pbと目標面設定部37で設定された目標面Stとの間のYt軸方向の距離(目標面距離H)を演算する。 The target motion calculation unit 32 calculates the primary target speed Vt1 of each actuator (5, 6, 7) based on the operation amount of the operation devices 15A, 15B, 15C. Next, the target motion calculation unit 32 receives the primary target speed Vt1 of each actuator (5, 6, 7), the attitude information of the hydraulic excavator 1 including the tip position Pb of the bucket 10 calculated by the attitude calculation unit 30, and the attitude information. The target speed vector Vca0 at the tip of the bucket 10 is calculated based on the dimensions (L1, L2, L3, etc.) of each part of the working device 1B stored in the ROM 20b. Further, the target motion calculation unit 32 is a distance in the Yt axis direction (target surface distance H) between the tip position Pb of the bucket 10 calculated by the attitude calculation unit 30 and the target surface St set by the target surface setting unit 37. ) Is calculated.

目標動作演算部32は、目標面距離Hが所定の距離Ya1よりも小さいときには、バケット10の先端部の目標速度ベクトルVca0と、目標面Stとバケット10の位置関係に基づいてアクチュエータ(5,6,7)の二次目標速度Vt2を演算する。具体的には、目標動作演算部32は、目標面距離が0(ゼロ)に近づくにつれて、バケット10の先端部の目標速度ベクトルVca0における目標面Stに垂直な成分Vcay(Yt軸方向の速度成分)が0(ゼロ)に近づくようにアクチュエータ(5,6,7)のうち必要なアクチュエータの一次目標速度Vt1を補正して、二次目標速度Vt2を演算することにより、バケット10の先端部の速度ベクトルをVcaに変換する制御(方向変換制御)を行う。目標面距離Hが0(ゼロ)のときの目標速度ベクトルVcaは目標面Stに平行な成分Vcax(Xt軸方向の速度成分)のみになる。これにより目標面Stまたはその上方にバケット10の先端部(制御点)が位置するように保持される。 When the target surface distance H is smaller than the predetermined distance Ya1, the target motion calculation unit 32 has an actuator (5, 6) based on the target velocity vector Vca0 at the tip of the bucket 10 and the positional relationship between the target surface St and the bucket 10. , 7) Calculate the secondary target velocity Vt2. Specifically, the target motion calculation unit 32 has a component Vcay (velocity component in the Yt axis direction) perpendicular to the target surface St in the target velocity vector Vca0 at the tip of the bucket 10 as the target surface distance approaches 0 (zero). ) Is corrected to the required primary target velocity Vt1 of the actuators (5, 6, 7) so as to approach 0 (zero), and the secondary target velocity Vt2 is calculated to obtain the tip of the bucket 10. Control to convert the velocity vector to Vca (direction conversion control) is performed. When the target surface distance H is 0 (zero), the target velocity vector Vca is only the component Vcax (velocity component in the Xt axis direction) parallel to the target surface St. As a result, the tip end portion (control point) of the bucket 10 is held so as to be located at or above the target surface St.

目標動作演算部32は、例えば、アームクラウドの操作が単独で行われ、目標面距離Hが所定の距離Ya1以下になると(すなわち、目標面Stと目標面StからYt軸方向にYa1だけ離れた面によって形成される設定領域にバケット10の先端部が侵入すると)、アームシリンダ6を伸長させるとともに、ブームシリンダ5を伸長させることにより、速度ベクトルVca0をVcaに変換する方向変換制御を実行する。このように、所定の距離Ya1は、介入制御が実行される設定領域の幅を規定するものである。このため、所定の距離Ya1を設定幅Ya1とも記す。 For example, when the target motion calculation unit 32 operates the arm cloud independently and the target surface distance H becomes a predetermined distance Ya1 or less (that is, the target surface St and the target surface St are separated by Ya1 in the Yt axis direction). When the tip of the bucket 10 enters the set area formed by the surface), the arm cylinder 6 is extended and the boom cylinder 5 is extended to execute the direction change control for converting the velocity vector Vca0 into Vca. As described above, the predetermined distance Ya1 defines the width of the setting area in which the intervention control is executed. Therefore, the predetermined distance Ya1 is also referred to as the set width Ya1.

なお、方向変換制御は、ブーム上げまたはブーム下げとアームクラウドとの組み合わせにより実行される場合、及び、ブーム上げまたはブーム下げとアームダンプとの組み合わせにより実行される場合もある。いずれの場合においても、バケット10の先端部が目標面Stの上方に位置している状態において、目標速度ベクトルVcaが目標面Stに接近する下向き成分(Vcay<0)を含むとき、目標動作演算部32は、その下向き成分を打ち消すブーム上げ方向のブームシリンダ5の二次目標速度を演算する。反対に目標速度ベクトルVcaが目標面Stから離れる上向き成分(Vcay>0)を含むとき、目標動作演算部32は、その上向き成分を打ち消すブーム下げ方向のブームシリンダ5の二次目標速度を演算する。また、バケット10の先端部が目標面Stの下方に位置している状態において、目標速度ベクトルVcaが目標面Stに接近する上向き成分(Vcay>0)を含むとき、目標動作演算部32は、その上向き成分を打ち消すブーム下げ方向のブームシリンダ5の二次目標速度を演算する。反対に目標速度ベクトルVcaが目標面Stから離れる上向き成分(Vcay<0)を含むとき、目標動作演算部32は、その下向き成分を打ち消すブーム上げ方向のブームシリンダ5の二次目標速度を演算する。 The direction change control may be executed by a combination of boom raising or boom lowering and an arm cloud, or may be executed by a combination of boom raising or boom lowering and an arm dump. In any case, when the tip of the bucket 10 is located above the target surface St and the target velocity vector Vca contains a downward component (Vcay <0) approaching the target surface St, the target motion calculation The unit 32 calculates the secondary target speed of the boom cylinder 5 in the boom raising direction that cancels the downward component. On the contrary, when the target velocity vector Vca includes an upward component (Vcay> 0) away from the target surface St, the target motion calculation unit 32 calculates the secondary target velocity of the boom cylinder 5 in the boom lowering direction that cancels the upward component. .. Further, when the target velocity vector Vca contains an upward component (Vcay> 0) approaching the target surface St in a state where the tip end portion of the bucket 10 is located below the target surface St, the target motion calculation unit 32 receives the target motion calculation unit 32. The secondary target speed of the boom cylinder 5 in the boom lowering direction that cancels the upward component is calculated. On the contrary, when the target velocity vector Vca includes an upward component (Vcay <0) away from the target surface St, the target motion calculation unit 32 calculates the secondary target velocity of the boom cylinder 5 in the boom raising direction that cancels the downward component. ..

図4に示す指令値切替部39は、目標動作演算部32で演算された二次目標速度Vt2をアクチュエータ(5,6,7)の指令速度Vtとして設定する。また、指令値切替部39は、後述する距離監視部40での監視結果に基づいて、アクチュエータ(5,6,7)の指令速度Vtを目標動作演算部32で演算された二次目標速度Vt2から一次目標速度Vt1へ、あるいは一次目標速度Vt1から二次目標速度Vt2へ、時間の経過に応じて徐々に変化させる速度切替制御を実行する。速度切替制御の詳細については、後述する。 The command value switching unit 39 shown in FIG. 4 sets the secondary target speed Vt2 calculated by the target operation calculation unit 32 as the command speed Vt of the actuators (5, 6, 7). Further, the command value switching unit 39 has a secondary target speed Vt2 calculated by the target operation calculation unit 32 for the command speed Vt of the actuator (5, 6, 7) based on the monitoring result of the distance monitoring unit 40 described later. To the primary target speed Vt1 or from the primary target speed Vt1 to the secondary target speed Vt2, the speed switching control that gradually changes with the passage of time is executed. The details of the speed switching control will be described later.

電磁弁制御部33は、指令値切替部39で設定されたアクチュエータ(5,6,7)の指令速度Vtに基づき、電磁遮断弁61及び電磁比例弁500に対して指令を出力することにより、アクチュエータ(5,6,7)の速度を制御する。 The solenoid valve control unit 33 outputs a command to the solenoid shutoff valve 61 and the solenoid proportional valve 500 based on the command speed Vt of the actuator (5, 6, 7) set by the command value switching unit 39. It controls the speed of the actuators (5, 6, 7).

図7を参照して、マシンコントロールが実行されたときの油圧ショベル1の動作の一例について説明する。図7は、マシンコントロールによる水平掘削動作の例を示す図である。 An example of the operation of the hydraulic excavator 1 when the machine control is executed will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a diagram showing an example of a horizontal excavation operation by machine control.

掘削作業開始時、バケット10を所定位置(掘削開始地点)に配置させるために、オペレータが操作装置15Aによるブーム下げ単独操作を行うと、コントローラ20によって停止制御が実行される。コントローラ20は、バケット10が目標面Stに近づくと、バケット10が目標面Stよりも下方に侵入しないように、電磁比例弁532(図3参照)を制御して、ブーム8の速度を減速させる。コントローラ20は、バケット10が目標面Stに到達した状態では、ブーム8の速度がゼロとなるように電磁比例弁532(図3参照)を制御する。 At the start of excavation work, when the operator performs a boom lowering independent operation by the operating device 15A in order to arrange the bucket 10 at a predetermined position (excavation starting point), the controller 20 executes stop control. When the bucket 10 approaches the target surface St, the controller 20 controls the electromagnetic proportional valve 532 (see FIG. 3) so that the bucket 10 does not enter below the target surface St, and decelerates the speed of the boom 8. .. The controller 20 controls the electromagnetic proportional valve 532 (see FIG. 3) so that the speed of the boom 8 becomes zero when the bucket 10 reaches the target surface St.

オペレータが操作装置15Bを操作して、アーム9の矢印A方向への引き動作(クラウド動作)によって水平掘削を行うと、コントローラ20は、領域制限制御を実行する。コントローラ20は、バケット10の先端部が目標面Stよりも下方に侵入しないように、電磁比例弁525(図3参照)を制御して、ブーム8の上げ動作を自動的に行う。このとき、掘削精度向上のため、電磁比例弁542(図3参照)を制御して、アーム9の速度を減速させる。なお、バケット10の目標面Stに対する角度Bが一定値となり、均し作業が容易となるように、コントローラ20は、電磁比例弁577(図3参照)を制御してバケット10が自動で矢印C方向に回動するようにしてもよい。 When the operator operates the operating device 15B to perform horizontal excavation by the pulling motion (cloud motion) of the arm 9 in the arrow A direction, the controller 20 executes the area limitation control. The controller 20 controls the electromagnetic proportional valve 525 (see FIG. 3) so that the tip of the bucket 10 does not enter below the target surface St, and automatically raises the boom 8. At this time, in order to improve the excavation accuracy, the electromagnetic proportional valve 542 (see FIG. 3) is controlled to reduce the speed of the arm 9. The controller 20 controls the electromagnetic proportional valve 577 (see FIG. 3) so that the angle B of the bucket 10 with respect to the target surface St becomes a constant value and the leveling work becomes easy, and the bucket 10 automatically has an arrow C. It may rotate in a direction.

アーム9の矢印A方向への引き動作によって水平掘削を行う際に、バケット10が目標面Stよりも下方に侵入した場合には、コントローラ20は、バケット10が目標面St上に復帰するように、電磁比例弁525(図3参照)を制御して、ブーム8の上げ動作を自動的に行う。 When the bucket 10 enters below the target surface St during horizontal excavation by pulling the arm 9 in the arrow A direction, the controller 20 causes the bucket 10 to return to the target surface St. , The electromagnetic proportional valve 525 (see FIG. 3) is controlled to automatically raise the boom 8.

このように、コントローラ20は、MCスイッチ26によりマシンコントロールが有効に設定されると、目標面Stを設定し、バケット10の先端部と目標面Stとの間の距離(目標面距離)Hが設定幅(第1閾値)Ya1よりも小さくなった場合に、バケット10が目標面Stを越えて地面を掘削しないように、作業装置1Bの動作を制御する。 In this way, when the machine control is effectively set by the MC switch 26, the controller 20 sets the target surface St, and the distance (target surface distance) H between the tip end portion of the bucket 10 and the target surface St is set. When it becomes smaller than the set width (first threshold value) Ya1, the operation of the working device 1B is controlled so that the bucket 10 does not excavate the ground beyond the target surface St.

アクチュエータ(5,6,7)は、目標面距離Hが設定幅Ya1よりも大きいときには、操作装置15A,15B,15Cからの操作指令(パイロット圧)に基づいて、速度が制御される。このため、目標面距離Hが設定幅Ya1よりも大きいときに、操作装置15A,15B,15Cの操作に応じてアクチュエータ(5,6,7)が制御されることをマニュアル制御と記す。これに対して、目標面距離Hが設定幅Ya1よりも小さいときには、コントローラ20が、オペレータによる操作装置15A,15B,15Cの操作に介入して作業装置1Bの動作を制御する介入制御を実行する。介入制御では、コントローラ20は、バケット10が目標面Stを越えて地面を掘削しないように、電磁比例弁500を制御することにより、必要なアクチュエータ(5,6,7)の速度を制御する。 When the target surface distance H is larger than the set width Ya1, the speed of the actuators (5, 6, 7) is controlled based on the operation command (pilot pressure) from the operating devices 15A, 15B, 15C. Therefore, when the target surface distance H is larger than the set width Ya1, the actuator (5, 6, 7) is controlled according to the operation of the operating devices 15A, 15B, 15C, which is referred to as manual control. On the other hand, when the target surface distance H is smaller than the set width Ya1, the controller 20 intervenes in the operation of the operating devices 15A, 15B, 15C by the operator and executes intervention control to control the operation of the working device 1B. .. In intervention control, the controller 20 controls the speed of the required actuators (5, 6, 7) by controlling the electromagnetic proportional valve 500 so that the bucket 10 does not excavate the ground beyond the target surface St.

ところで、作業装置1Bと目標面Stとの位置関係によっては、油圧ショベル1の動作により、目標面距離Hが大きく変化して、介入制御とマニュアル制御とが切り替えられる場合がある。例えば、図10A及び図12Aに示すように、作業装置1Bが動作することにより、高低差のある目標面St1,St2の上方をバケット10の先端部が移動する場合には、目標面距離Hが大きく変化する。 By the way, depending on the positional relationship between the working device 1B and the target surface St, the target surface distance H may be significantly changed by the operation of the hydraulic excavator 1, and the intervention control and the manual control may be switched. For example, as shown in FIGS. 10A and 12A, when the tip portion of the bucket 10 moves above the target surfaces St1 and St2 having a height difference due to the operation of the working device 1B, the target surface distance H is set. It changes a lot.

また、目標面が存在しない領域の上方にバケット10の先端部が位置している場合、目標面距離Hには無効値∞が設定される。なお、無効値∞には、設定幅Ya1、後述する変化量判定値Hja、及び距離判定値Hjbよりも大きい値が設定される。このため、図10Bに示すように、作業装置1Bが動作することにより、目標面St1の上方から目標面が存在しない領域の上方にバケット10の先端部が移動する場合、目標面距離Hが大きく変化する。図12Bに示すように、作業装置1Bが動作することにより、目標面が存在しない領域の上方から目標面St2の上方にバケット10の先端部が移動する場合にも、目標面距離Hが大きく変化する。 Further, when the tip end portion of the bucket 10 is located above the region where the target surface does not exist, an invalid value ∞ is set for the target surface distance H. The invalid value ∞ is set to a value larger than the set width Ya1, the change amount determination value Hja described later, and the distance determination value Hjb. Therefore, as shown in FIG. 10B, when the tip portion of the bucket 10 moves from above the target surface St1 to above the region where the target surface does not exist due to the operation of the work device 1B, the target surface distance H is large. Change. As shown in FIG. 12B, when the working device 1B operates, the target surface distance H changes significantly even when the tip of the bucket 10 moves from above the region where the target surface does not exist to above the target surface St2. do.

目標面距離Hが大きく変化することにより介入制御とマニュアル制御とが切り替えられる際、後述する速度切替制御を実行しない場合には、アクチュエータ(5,6,7)の速度が急激に変化することに伴って、ショックが発生するおそれがある。 When the intervention control and the manual control are switched due to a large change in the target surface distance H, the speed of the actuator (5, 6, 7) changes abruptly if the speed switching control described later is not executed. Along with this, a shock may occur.

本実施形態に係るコントローラ20は、バケット10と目標面Stとの間の距離(目標面距離H)と、その変化量(距離変化量ΔH)を監視し、バケット10と目標面Stとの間の距離(目標面距離H)と、その変化量(距離変化量ΔH)に基づいて、以下の第1条件及び第2条件が成立したか否かを判定し、その判定結果に応じて、アクチュエータ(5,6,7)の速度を徐々に変化させる速度切替制御を実行する。 The controller 20 according to the present embodiment monitors the distance between the bucket 10 and the target surface St (target surface distance H) and the amount of change thereof (distance change amount ΔH), and between the bucket 10 and the target surface St. Based on the distance (target surface distance H) and the amount of change (distance change amount ΔH), it is determined whether or not the following first and second conditions are satisfied, and the actuator is determined according to the determination result. The speed switching control that gradually changes the speed of (5, 6, 7) is executed.

第1条件は、介入制御からマニュアル制御へ切り替わることを推定するための条件であり、距離変化量ΔHが変化量判定値Hjaよりも大きく、かつ、目標面距離Hが距離判定値Hjbよりも大きいときに成立する。第2条件は、マニュアル制御から介入制御へ切り替わることを推定するための条件であり、距離変化量ΔHが変化量判定値Hjaよりも大きく、かつ、目標面距離Hが距離判定値Hjbよりも小さいときに成立する。 The first condition is a condition for estimating the switch from intervention control to manual control, in which the distance change amount ΔH is larger than the change amount determination value Hja and the target surface distance H is larger than the distance judgment value Hjb. Sometimes it holds. The second condition is a condition for estimating the switch from manual control to intervention control, in which the distance change amount ΔH is larger than the change amount determination value Hja and the target surface distance H is smaller than the distance determination value Hjb. Sometimes it holds.

コントローラ20は、介入制御が実行されている場合(すなわち、二次目標速度Vt2が指令速度Vtとして設定され、この指令速度Vtに基づいてアクチュエータ(5,6,7)の速度が制御されている場合)に、第1条件が成立したときには、指令速度Vtを二次目標速度Vt2から一次目標速度Vt1まで、時間の経過に応じて徐々に変化させることにより、アクチュエータ(5,6,7)の速度を徐々に変化させる。また、コントローラ20は、介入制御が実行されていない場合(すなわち、操作装置15A,15B,15Cからの操作指令に基づいてアクチュエータ(5,6,7)の速度が制御されている場合)に、第2条件が成立したときには、指令速度Vtを一次目標速度Vt1から二次目標速度Vt2まで、時間の経過に応じて徐々に変化させることにより、アクチュエータ(5,6,7)の速度を徐々に変化させる。 The controller 20 controls the speed of the actuator (5, 6, 7) when the intervention control is executed (that is, the secondary target speed Vt2 is set as the command speed Vt, and the command speed Vt is used as the command speed Vt. In the case), when the first condition is satisfied, the command speed Vt is gradually changed from the secondary target speed Vt2 to the primary target speed Vt1 according to the passage of time, so that the actuator (5, 6, 7) can be used. Gradually change the speed. Further, the controller 20 determines that the intervention control is not executed (that is, the speed of the actuator (5, 6, 7) is controlled based on the operation command from the operating devices 15A, 15B, 15C). When the second condition is satisfied, the speed of the actuator (5, 6, 7) is gradually changed by gradually changing the command speed Vt from the primary target speed Vt1 to the secondary target speed Vt2 according to the passage of time. Change.

以下、図4、図8~図13Bを参照して、速度切替制御の内容について詳しく説明する。図8は、距離監視部40の機能の詳細について説明する図である。図8に示すように、距離監視部40は、目標面選択部41、目標面距離演算部42、距離変化量演算部43、距離判定部44、及び距離変化量判定部45として機能する。 Hereinafter, the content of the speed switching control will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 8 to 13B. FIG. 8 is a diagram illustrating details of the function of the distance monitoring unit 40. As shown in FIG. 8, the distance monitoring unit 40 functions as a target surface selection unit 41, a target surface distance calculation unit 42, a distance change amount calculation unit 43, a distance determination unit 44, and a distance change amount determination unit 45.

目標面選択部41は、目標面設定部37で設定された複数の目標面Stのうち、目標面距離演算部42で演算の対象となる目標面Stを選択する。本実施形態では、目標面選択部41は、目標面設定部37で設定された複数の目標面Stのうち、姿勢演算部30で演算されたバケット10の先端位置Pbから鉛直方向(重力の方向)に下した直線上にある目標面Stを演算対象の目標面Stとして選択する。 The target surface selection unit 41 selects the target surface St to be calculated by the target surface distance calculation unit 42 from among the plurality of target surface Sts set by the target surface setting unit 37. In the present embodiment, the target surface selection unit 41 is in the vertical direction (direction of gravity) from the tip position Pb of the bucket 10 calculated by the attitude calculation unit 30 among the plurality of target surface Sts set by the target surface setting unit 37. ) Is selected as the target surface St on the straight line to be calculated.

目標面距離演算部42は、目標面選択部41で選択された目標面Stとバケット10の先端位置Pbとの間の選択された目標面Stに垂直な方向の距離(目標面距離)Hを演算する。目標面距離演算部42は、所定の制御周期で(すなわち、所定時間tc毎に)繰り返し目標面距離Hを演算する。なお、目標面距離演算部42は、目標面選択部41で目標面Stが選択されなかった場合には、目標面距離Hに無効値∞を設定する。 The target surface distance calculation unit 42 calculates the distance (target surface distance) H in the direction perpendicular to the selected target surface St between the target surface St selected by the target surface selection unit 41 and the tip position Pb of the bucket 10. Calculate. The target surface distance calculation unit 42 repeatedly calculates the target surface distance H in a predetermined control cycle (that is, every predetermined time ct). When the target surface St is not selected by the target surface selection unit 41, the target surface distance calculation unit 42 sets an invalid value ∞ for the target surface distance H.

距離変化量演算部43は、目標面距離演算部42で所定時間tc毎に繰り返し演算された目標面距離Hの変化量(距離変化量)ΔHを演算する。距離変化量ΔHは、予め定められた所定時間tcが経過したときの目標面距離Hの変化量を表す。距離変化量ΔHは、所定の演算サイクルにおいて演算された目標面距離H2と、一つ前の演算サイクルにおいて演算された目標面距離H1との差の絶対値をとることで算出される(ΔH=|H2-H1|)。 The distance change amount calculation unit 43 calculates the change amount (distance change amount) ΔH of the target surface distance H, which is repeatedly calculated by the target surface distance calculation unit 42 at predetermined time tc intervals. The distance change amount ΔH represents the change amount of the target surface distance H when a predetermined predetermined time tc has elapsed. The distance change amount ΔH is calculated by taking the absolute value of the difference between the target surface distance H2 calculated in the predetermined calculation cycle and the target surface distance H1 calculated in the previous calculation cycle (ΔH =). | H2-H1 |).

距離変化量判定部45は、距離変化量演算部43で演算された距離変化量ΔHが変化量判定値Hja以上であるか否かを判定する。変化量判定値Hjaは、介入制御とマニュアル制御の切り替えが行われるか否かを判定する(推定する)ための閾値であり、予めROM20bに記憶されている。つまり、変化量判定値Hjaは、マシンコントロール(介入制御)が実行される設定幅Ya1の設定領域に対して、バケット10の先端部の出入りが発生するか否かを判定する(推定する)ための閾値といえる。変化量判定値(第2閾値)Hjaは、設定幅(第1閾値)Ya1以上の値が設定されることが好ましい。 The distance change amount determination unit 45 determines whether or not the distance change amount ΔH calculated by the distance change amount calculation unit 43 is equal to or greater than the change amount determination value Hja. The change amount determination value Hja is a threshold value for determining (estimating) whether or not the intervention control and the manual control are switched, and is stored in the ROM 20b in advance. That is, the change amount determination value Hja determines (estimates) whether or not the tip portion of the bucket 10 moves in and out of the set area of the set width Ya1 where the machine control (intervention control) is executed. It can be said that it is the threshold value of. It is preferable that the change amount determination value (second threshold value) Hja is set to a value equal to or larger than the set width (first threshold value) Ya1.

距離判定部44は、目標面距離演算部42で演算された目標面距離Hが距離判定値Hjb以上であるか否かを判定する。距離判定値Hjbは、バケット10の先端部がマシンコントロール(介入制御)が実行される設定幅Ya1の設定領域内に位置しているか否かを判定するための閾値であり、予めROM20bに記憶されている。距離判定値(第3閾値)Hjbは、設定幅(第1閾値)Ya1以上の値が設定されることが好ましい。本実施形態では、変化量判定値Hjaと距離判定値Hjbには同じ値が設定されている。なお、変化量判定値Hjaと距離判定値Hjbには異なる値を設定してもよい。 The distance determination unit 44 determines whether or not the target surface distance H calculated by the target surface distance calculation unit 42 is equal to or greater than the distance determination value Hjb. The distance determination value Hjb is a threshold value for determining whether or not the tip of the bucket 10 is located within the setting area of the setting width Ya1 where machine control (intervention control) is executed, and is stored in the ROM 20b in advance. ing. The distance determination value (third threshold value) Hjb is preferably set to a value equal to or larger than the set width (first threshold value) Ya1. In the present embodiment, the same value is set for the change amount determination value Hja and the distance determination value Hjb. It should be noted that different values may be set for the change amount determination value Hja and the distance determination value Hjb.

図4に示す指令値切替部39は、距離監視部40の距離変化量判定部45及び距離判定部44での判定結果に基づいて、目標動作演算部32で演算された一次目標速度Vt1及び二次目標速度Vt2のうちのいずれかを指令速度Vtの目標値Vtaとして設定する。 The command value switching unit 39 shown in FIG. 4 has primary target speeds Vt1 and 2 calculated by the target motion calculation unit 32 based on the determination results of the distance change amount determination unit 45 and the distance determination unit 44 of the distance monitoring unit 40. One of the next target speeds Vt2 is set as the target value Vta of the command speed Vt.

指令値切替部39は、距離変化量判定部45で演算された距離変化量ΔHが変化量判定値Hja以上であると判定され、かつ、目標面距離演算部42で演算された目標面距離Hが距離判定値Hjb以上であると判定されると、第1条件が成立したものとみなして(すなわち、介入制御からマニュアル制御に切り替わると推定して)、一次目標速度Vt1を指令速度Vtの目標値Vtaとして設定するとともに、二次目標速度Vt2を現在の指令速度Vtcとして設定する。 The command value switching unit 39 determines that the distance change amount ΔH calculated by the distance change amount determination unit 45 is equal to or greater than the change amount determination value Hja, and the target surface distance H calculated by the target surface distance calculation unit 42. When it is determined that is equal to or greater than the distance determination value Hjb, it is considered that the first condition is satisfied (that is, it is estimated that the intervention control is switched to the manual control), and the primary target speed Vt1 is set as the target of the command speed Vt. Along with setting the value Vta, the secondary target speed Vt2 is set as the current command speed Vtc.

指令値切替部39は、距離変化量判定部45で演算された距離変化量ΔHが変化量判定値Hja以上であると判定され、かつ、目標面距離演算部42で演算された目標面距離Hが距離判定値Hjb未満である判定されると、第2条件が成立したものとみなして(すなわち、マニュアル制御から介入制御に切り替わると推定して)、二次目標速度Vt2を指令速度Vtの目標値Vtaとして設定するとともに、一次目標速度Vt1を現在の指令速度Vtcとして設定する。 The command value switching unit 39 determines that the distance change amount ΔH calculated by the distance change amount determination unit 45 is equal to or greater than the change amount determination value Hja, and the target surface distance H calculated by the target surface distance calculation unit 42. If is determined to be less than the distance determination value Hjb, it is considered that the second condition is satisfied (that is, it is estimated that the manual control is switched to the intervention control), and the secondary target speed Vt2 is set as the target of the command speed Vt. Along with setting the value Vta, the primary target speed Vt1 is set as the current command speed Vtc.

第1条件あるいは第2条件が成立すると、指令値切替部39は、指令速度Vtの目標値Vtaから現在の指令速度Vtcを減算することにより速度差ΔVを演算する(ΔV=Vta-Vtc)。指令値切替部39は、速度差ΔVをROM20bに記憶されている所定時間Δtaで除することにより、速度の時間変化率(以下、速度変化率とも記す)Vrを算出する。所定時間Δtaは、介入制御時の速度とマニュアル制御時の速度との間の切り替わり時間であり、実験等により予め定められる。指令値切替部39は、第1条件あるいは第2条件が成立したときの指令速度Vtcを初期値として設定する。指令値切替部39は、初期値Vtcと、速度変化率Vrと、第1条件あるいは第2条件が成立してからの経過時間tと、に基づいて、指令速度Vtを演算し(Vt=Vtc+Vr×t)、演算した指令速度Vtを電磁弁制御部33に出力する。 When the first condition or the second condition is satisfied, the command value switching unit 39 calculates the speed difference ΔV by subtracting the current command speed Vtc from the target value Vta of the command speed Vt (ΔV = Vta-Vtc). The command value switching unit 39 calculates the time change rate (hereinafter, also referred to as the speed change rate) Vr of the speed by dividing the speed difference ΔV by the predetermined time Δta stored in the ROM 20b. The predetermined time Δta is a switching time between the speed at the time of intervention control and the speed at the time of manual control, and is predetermined by an experiment or the like. The command value switching unit 39 sets the command speed Vtc when the first condition or the second condition is satisfied as an initial value. The command value switching unit 39 calculates the command speed Vt based on the initial value Vtc, the speed change rate Vr, and the elapsed time t since the first condition or the second condition is satisfied (Vt = Vtc + Vr). × t), the calculated command speed Vt is output to the solenoid valve control unit 33.

本実施形態では、油圧シリンダ(5,6,7)が伸長方向に動作する場合、一次目標速度Vt1、二次目標速度Vt2及び指令速度Vtは、正の値となる。このため、油圧シリンダ(5,6,7)が伸長方向に動作する場合であって、速度変化率Vrが正の値であるときには、速度変化率Vrは速度増加率を表し、速度変化率Vrが負の値であるときには、速度変化率Vrは速度減少率を表す。 In the present embodiment, when the hydraulic cylinders (5, 6, 7) operate in the extension direction, the primary target speed Vt1, the secondary target speed Vt2, and the command speed Vt are positive values. Therefore, when the hydraulic cylinders (5, 6, 7) operate in the extension direction and the speed change rate Vr is a positive value, the speed change rate Vr represents the speed increase rate, and the speed change rate Vr. When is a negative value, the rate of change in velocity Vr represents the rate of decrease in velocity.

本実施形態では、油圧シリンダ(5,6,7)が収縮方向に動作する場合、一次目標速度Vt1、二次目標速度Vt2及び指令速度Vtは、負の値となる。このため、油圧シリンダ(5,6,7)が収縮方向に動作する場合であって、速度変化率Vrが負の値であるときには、速度変化率Vrは速度増加率を表し、速度変化率Vrが正の値であるときには、速度変化率Vrは速度減少率を表す。 In the present embodiment, when the hydraulic cylinders (5, 6, 7) operate in the contraction direction, the primary target speed Vt1, the secondary target speed Vt2, and the command speed Vt have negative values. Therefore, when the hydraulic cylinders (5, 6, 7) operate in the contraction direction and the speed change rate Vr is a negative value, the speed change rate Vr represents the speed increase rate, and the speed change rate Vr. When is a positive value, the rate of change in velocity Vr represents the rate of decrease in velocity.

図9のフローチャートを参照して、距離監視部40及び指令値切替部39として機能するコントローラ20によって行われる速度切替制御の内容について説明する。図9は、コントローラ20により実行される速度切替制御の内容について示すフローチャートである。図9に示すフローチャートの処理は、MCスイッチ26により、マシンコントロールが有効に設定されることにより開始され、図示しない初期設定が行われた後、所定の制御周期で(所定時間tc毎に)繰り返し実行される。 With reference to the flowchart of FIG. 9, the content of the speed switching control performed by the controller 20 functioning as the distance monitoring unit 40 and the command value switching unit 39 will be described. FIG. 9 is a flowchart showing the contents of the speed switching control executed by the controller 20. The processing of the flowchart shown in FIG. 9 is started when the machine control is effectively set by the MC switch 26, and after the initial setting (not shown) is performed, the process is repeated in a predetermined control cycle (every tk for a predetermined time). Will be executed.

図9に示すように、ステップS105において、目標面選択部41は、複数の目標面Stの中からバケット10の先端部の鉛直下方にある目標面Stを選択し、ステップS110へ進む。ステップS110において、目標面距離演算部42は、ステップS105で選択された目標面Stとバケット10の先端部との間の距離(目標面距離)Hを演算し、ステップS120へ進む。 As shown in FIG. 9, in step S105, the target surface selection unit 41 selects the target surface St vertically below the tip of the bucket 10 from the plurality of target surface St, and proceeds to step S110. In step S110, the target surface distance calculation unit 42 calculates the distance (target surface distance) H between the target surface St selected in step S105 and the tip end portion of the bucket 10, and proceeds to step S120.

ステップS120において、距離変化量演算部43は、今回の演算サイクルのステップS110で演算された目標面距離H=H2(今回値)と、前回(例えば、一つ前)の演算サイクルのステップS110で演算された目標面距離H=H1(前回値)との差の絶対値をとることにより、距離変化量ΔHを算出し(ΔH=|H2-H1|)、ステップS130へ進む。 In step S120, the distance change amount calculation unit 43 takes the target surface distance H = H2 (current value) calculated in step S110 of the current calculation cycle and step S110 of the previous (for example, one previous) calculation cycle. By taking the absolute value of the difference from the calculated target surface distance H = H1 (previous value), the distance change amount ΔH is calculated (ΔH = | H2-H1 |), and the process proceeds to step S130.

ステップS130において、距離変化量判定部45は、ステップS120で演算された距離変化量ΔHが変化量判定値Hja以上であるか否かを判定する。ステップS130において、距離変化量ΔHが変化量判定値Hja以上であると判定されるとステップS140へ進み、ステップS130において、距離変化量ΔHが変化量判定値Hja未満であると判定されると図9のフローチャートに示す処理を終了する。 In step S130, the distance change amount determination unit 45 determines whether or not the distance change amount ΔH calculated in step S120 is equal to or greater than the change amount determination value Hja. In step S130, if it is determined that the distance change amount ΔH is equal to or greater than the change amount determination value Hja, the process proceeds to step S140, and in step S130, it is determined that the distance change amount ΔH is less than the change amount determination value Hja. The process shown in the flowchart of 9 is terminated.

ステップS140において、距離判定部44は、ステップS110で演算された目標面距離Hが距離判定値Hjb以上であるか否かを判定する。ステップS140において、目標面距離Hが距離判定値Hjb以上であると判定されるとステップS150へ進み、ステップS140において、目標面距離Hが距離判定値Hjb未満であると判定されるとステップS160へ進む。 In step S140, the distance determination unit 44 determines whether or not the target surface distance H calculated in step S110 is equal to or greater than the distance determination value Hjb. If it is determined in step S140 that the target surface distance H is equal to or greater than the distance determination value Hjb, the process proceeds to step S150, and if it is determined in step S140 that the target surface distance H is less than the distance determination value Hjb, the process proceeds to step S160. move on.

ステップS150において、指令値切替部39は、第1指令値切替処理を実行し、ステップS170へ進む。第1指令値切替処理(ステップS150)において、指令値切替部39は、第1条件が成立しているものとして、アクチュエータ(5,6,7)の一次目標速度Vt1をそのアクチュエータ(5,6,7)の指令速度Vtの目標値Vtaとして設定するとともに、アクチュエータ(5,6,7)の二次目標速度Vt2を現在の指令速度(初期値)Vtcとして設定する。なお、現在の指令速度Vtcとして設定される二次目標速度Vt2は、第1条件の成立直前に目標動作演算部32で演算された二次目標速度Vt2である。また、指令速度Vtの目標値Vtaとして設定される一次目標速度Vt1は、第1条件の成立直後に目標動作演算部32で演算された一次目標速度Vt1である。第1指令値切替処理(ステップS150)において、指令値切替部39は、速度変化率Vrを演算する。 In step S150, the command value switching unit 39 executes the first command value switching process and proceeds to step S170. In the first command value switching process (step S150), the command value switching unit 39 sets the primary target speed Vt1 of the actuator (5, 6, 7) to the actuator (5, 6) assuming that the first condition is satisfied. , 7) The target value Vta of the command speed Vt is set, and the secondary target speed Vt2 of the actuator (5, 6, 7) is set as the current command speed (initial value) Vtc. The secondary target speed Vt2 set as the current command speed Vtc is the secondary target speed Vt2 calculated by the target operation calculation unit 32 immediately before the first condition is satisfied. Further, the primary target speed Vt1 set as the target value Vta of the command speed Vt is the primary target speed Vt1 calculated by the target operation calculation unit 32 immediately after the first condition is satisfied. In the first command value switching process (step S150), the command value switching unit 39 calculates the speed change rate Vr.

ステップS160において、指令値切替部39は、第2指令値切替処理を実行し、ステップS170へ進む。第2指令値切替処理(ステップS160)において、指令値切替部39は、第2条件が成立しているものとして、アクチュエータ(5,6,7)の二次目標速度Vt2をそのアクチュエータ(5,6,7)の指令速度Vtの目標値Vtaとして設定するとともに、アクチュエータ(5,6,7)の一次目標速度Vt1を現在の指令速度(初期値)Vtcとして設定する。なお、現在の指令速度Vtcとして設定される一次目標速度Vt1は、第2条件の成立直前に目標動作演算部32で演算された一次目標速度Vt1である。また、指令速度Vtの目標値Vtaとして設定される二次目標速度Vt2は、第2条件の成立直後に目標動作演算部32で演算された二次目標速度Vt2である。第2指令値切替処理(ステップS160)において、指令値切替部39は、速度変化率Vrを演算する。 In step S160, the command value switching unit 39 executes the second command value switching process, and proceeds to step S170. In the second command value switching process (step S160), the command value switching unit 39 sets the secondary target speed Vt2 of the actuator (5, 6, 7) to the actuator (5, 5, 7) assuming that the second condition is satisfied. The target value Vta of the command speed Vt of 6 and 7) is set, and the primary target speed Vt1 of the actuator (5, 6, 7) is set as the current command speed (initial value) Vtc. The primary target speed Vt1 set as the current command speed Vtc is the primary target speed Vt1 calculated by the target operation calculation unit 32 immediately before the second condition is satisfied. Further, the secondary target speed Vt2 set as the target value Vta of the command speed Vt is the secondary target speed Vt2 calculated by the target operation calculation unit 32 immediately after the second condition is satisfied. In the second command value switching process (step S160), the command value switching unit 39 calculates the speed change rate Vr.

ステップS170において、指令値切替部39は、アクチュエータ(5,6,7)の指令速度Vtを初期値Vtcから目標値Vtaまで、時間の経過に応じて徐々に変化させる速度演算処理を実行する。指令値切替部39は、初期値Vtc、速度変化率Vr及び第1条件あるいは第2条件が成立してからの経過時間tに基づいて指令速度Vtを演算する。速度演算処理(ステップS170)は、指令速度Vtが目標値Vtaに達すると完了し、図9のフローチャートに示す処理を終了する。 In step S170, the command value switching unit 39 executes a speed calculation process that gradually changes the command speed Vt of the actuator (5, 6, 7) from the initial value Vtc to the target value Vta with the passage of time. The command value switching unit 39 calculates the command speed Vt based on the initial value Vtc, the speed change rate Vr, and the elapsed time t after the first condition or the second condition is satisfied. The speed calculation process (step S170) is completed when the command speed Vt reaches the target value Vta, and the process shown in the flowchart of FIG. 9 ends.

本実施形態の動作の一例について説明する。オペレータがMCスイッチ26を操作してマシンコントロールを有効にすると、GNSSアンテナ47a,47bで受信した衛星信号に基づいて演算される旋回体12の位置及び方位と、姿勢検出装置35で検出される姿勢情報と、に基づいて、目標面Stが設定される。 An example of the operation of this embodiment will be described. When the operator operates the MC switch 26 to enable machine control, the position and orientation of the swivel body 12 calculated based on the satellite signals received by the GNSS antennas 47a and 47b and the attitude detected by the attitude detection device 35. The target surface St is set based on the information.

図7に示すように、オペレータが所定の操作量(例えば、最大操作量)でアームクラウド単独操作を行うことにより、アーム9をクラウド動作させた場合において、目標面距離Hが設定幅Ya1よりも小さい場合には、目標面Stに垂直な方向のバケット10の先端部の速度ベクトルがゼロになるようにブーム上げ動作が行われる介入制御が実行される。その結果、バケット10の先端部が、目標面Stに沿って移動する。なお、本実施形態では、介入制御において、アーム9の減速制御も行われる。介入制御において、コントローラ20は、アームシリンダ6の一次目標速度Vt1の絶対値|Vt1|よりも絶対値|Vt2|が小さいアームシリンダ6の二次目標速度Vt2を演算し、アームシリンダ6の二次目標速度Vt2をアームシリンダ6の指令速度Vtとして設定し、アームシリンダ6の指令速度に基づいてアームシリンダ6の速度を制御する。 As shown in FIG. 7, when the arm 9 is operated in the cloud by the operator performing the arm cloud independent operation with a predetermined operation amount (for example, the maximum operation amount), the target surface distance H is larger than the set width Ya1. If it is small, intervention control is executed in which the boom raising operation is performed so that the velocity vector at the tip of the bucket 10 in the direction perpendicular to the target surface St becomes zero. As a result, the tip of the bucket 10 moves along the target surface St. In the present embodiment, the deceleration control of the arm 9 is also performed in the intervention control. In the intervention control, the controller 20 calculates the secondary target speed Vt2 of the arm cylinder 6 whose absolute value | Vt2 | is smaller than the absolute value | Vt1 | of the primary target speed Vt1 of the arm cylinder 6, and the secondary target speed Vt2 of the arm cylinder 6. The target speed Vt2 is set as the command speed Vt of the arm cylinder 6, and the speed of the arm cylinder 6 is controlled based on the command speed of the arm cylinder 6.

ここで、図10Aに示すように、所定の目標面St1に沿うようにバケット10の先端部を移動させる介入制御が実行されている状態から、高低差の大きい別の目標面St2の上方にバケット10の先端部が位置すると、介入制御が解除される。 Here, as shown in FIG. 10A, from the state in which the intervention control for moving the tip of the bucket 10 along the predetermined target surface St1 is executed, the bucket is above another target surface St2 having a large height difference. When the tip of 10 is located, the intervention control is released.

図10Aに示す例では、コントローラ20によって選択される目標面Stが、目標面St1から目標面St1よりも低い位置に設定される目標面St2に変更される。図10Aに示す例では、時点t1において演算された目標面St1とバケット10の先端部との間の距離HがH1であり、時点t1から所定時間tcだけ経過した後の時点t2において演算された目標面St2とバケット10の先端部との間の距離HがH2である。(図9のS105→S110→S120)。 In the example shown in FIG. 10A, the target surface St selected by the controller 20 is changed from the target surface St1 to the target surface St2 set at a position lower than the target surface St1. In the example shown in FIG. 10A, the distance H between the target surface St1 calculated at the time point t1 and the tip of the bucket 10 is H1, and the distance H is calculated at the time point t2 after a predetermined time tc has elapsed from the time point t1. The distance H between the target surface St2 and the tip end portion of the bucket 10 is H2. (S105 → S110 → S120 in FIG. 9).

図10Aに示す例では、距離変化量ΔHが変化量判定値Hja以上であり、かつ、目標面距離Hが距離判定値Hjb以上であるため(図9のステップS130でY→S140でY)、第1条件が成立する。コントローラ20は、介入制御が実行されている場合(すなわち、二次目標速度Vt2が指令速度Vtとして設定され、この指令速度Vtに基づいてアクチュエータ(5,6,7)の速度が制御されている場合)であって、一次目標速度Vt1の絶対値|Vt1|が二次目標速度Vt2の絶対値|Vt2|よりも大きい場合に、第1条件が成立したときには、指令速度Vtを二次目標速度Vt2から一次目標速度Vt1まで、時間の経過に応じて徐々に増加させる(図9のステップS150,S170)。つまり、コントローラ20は、時点t2(ta1)において第1条件が成立した場合には、図11Aに示すように、アームシリンダ6の指令速度Vtをアームシリンダ6の二次目標速度Vt2acからアーム用操作レバー15bの操作量に応じたアームシリンダ6の一次目標速度Vt1acまで、時間の経過に応じて徐々に増加させることにより、アームシリンダ6の速度を徐々に増加させる。アームシリンダ6の指令速度Vtは、時点ta1から所定時間Δta経過後の時点ta2で一次目標速度Vt1acに達する。また、コントローラ20は、介入制御が実行されている場合(すなわち、二次目標速度Vt2が指令速度Vtとして設定され、この指令速度Vtに基づいてアクチュエータ(5,6,7)の速度が制御されている場合)であって、一次目標速度Vt1の絶対値|Vt1|が二次目標速度Vt2の絶対値|Vt2|よりも小さい場合に、第1条件が成立したときには、指令速度Vtを二次目標速度Vt2から一次目標速度Vt1まで、時間の経過に応じて徐々に減少させる(図9のステップS150,S170)。つまり、コントローラ20は、時点t2(ta1)において第1条件が成立した場合には、ブームシリンダ5の指令速度Vtをブームシリンダ5の二次目標速度Vt2brから一次目標速度Vt1br(すなわち、0)まで、時間の経過に応じて徐々に減少させることにより、ブームシリンダ5の速度を徐々に減少させる。ブームシリンダ5の指令速度Vtは、時点ta2で一次目標速度Vt1br(すなわち、0)に達する。 In the example shown in FIG. 10A, since the distance change amount ΔH is the change amount determination value Hja or more and the target surface distance H is the distance determination value Hjb or more (Y in step S130 of FIG. 9 → Y in S140). The first condition is satisfied. The controller 20 controls the speed of the actuator (5, 6, 7) when the intervention control is executed (that is, the secondary target speed Vt2 is set as the command speed Vt, and the command speed Vt is used as the command speed Vt. When the first condition is satisfied when the absolute value | Vt1 | of the primary target speed Vt1 is larger than the absolute value | Vt2 | of the secondary target speed Vt2, the command speed Vt is set to the secondary target speed. From Vt2 to the primary target speed Vt1, the speed is gradually increased with the passage of time (steps S150 and S170 in FIG. 9). That is, when the first condition is satisfied at the time point t2 (ta1), the controller 20 operates the command speed Vt of the arm cylinder 6 for the arm from the secondary target speed Vt2ac of the arm cylinder 6, as shown in FIG. 11A. The speed of the arm cylinder 6 is gradually increased by gradually increasing the primary target speed Vt1ac of the arm cylinder 6 according to the operation amount of the lever 15b with the passage of time. The command speed Vt of the arm cylinder 6 reaches the primary target speed Vt1ac at the time point ta2 after a predetermined time Δta has elapsed from the time point ta1. Further, the controller 20 controls the speed of the actuator (5, 6, 7) when the intervention control is executed (that is, the secondary target speed Vt2 is set as the command speed Vt, and the command speed Vt is used as the command speed Vt. When the first condition is satisfied when the absolute value | Vt1 | of the primary target speed Vt1 is smaller than the absolute value | Vt2 | of the secondary target speed Vt2, the command speed Vt is secondary. From the target speed Vt2 to the primary target speed Vt1, the speed is gradually reduced with the passage of time (steps S150 and S170 in FIG. 9). That is, when the first condition is satisfied at the time point t2 (ta1), the controller 20 sets the command speed Vt of the boom cylinder 5 from the secondary target speed Vt2br of the boom cylinder 5 to the primary target speed Vt1br (that is, 0). , The speed of the boom cylinder 5 is gradually reduced by gradually reducing it with the passage of time. The command speed Vt of the boom cylinder 5 reaches the primary target speed Vt1br (that is, 0) at the time point ta2.

したがって、介入制御が解除されてマニュアル制御に移行する際に、アームシリンダ6の速度が急増することが防止される。その結果、アームシリンダ6の速度の急増に伴うショックの発生を防止することができる。また、介入制御が解除されてマニュアル制御に移行する際に、ブームシリンダ5の速度が急減することが防止される。その結果、ブームシリンダ5の速度の急減に伴うショックの発生を防止することができる。 Therefore, when the intervention control is released and the manual control is started, the speed of the arm cylinder 6 is prevented from suddenly increasing. As a result, it is possible to prevent the occurrence of a shock due to a rapid increase in the speed of the arm cylinder 6. Further, when the intervention control is released and the manual control is started, the speed of the boom cylinder 5 is prevented from suddenly decreasing. As a result, it is possible to prevent the occurrence of a shock due to a sudden decrease in the speed of the boom cylinder 5.

図10Bに示す例では、時点t1では目標面St1が選択されているが、時点t2では目標面が存在している領域からバケット10が外れ、目標面が存在していない領域の上方にバケット10の先端部が位置している。このような場合も、図11Aに示すように、アームシリンダ6の指令速度Vtが二次目標速度Vt2acからアーム用操作レバー15bの操作量に応じた一次目標速度Vt1acまで徐々に増加する。また、ブームシリンダ5の指令速度Vtが二次目標速度Vt2brから一次目標速度Vt1br(すなわち、0)まで徐々に減少する。 In the example shown in FIG. 10B, the target surface St1 is selected at the time point t1, but at the time point t2, the bucket 10 is removed from the area where the target surface exists, and the bucket 10 is above the area where the target surface does not exist. The tip of is located. Even in such a case, as shown in FIG. 11A, the command speed Vt of the arm cylinder 6 gradually increases from the secondary target speed Vt2ac to the primary target speed Vt1ac according to the operation amount of the arm operation lever 15b. Further, the command speed Vt of the boom cylinder 5 gradually decreases from the secondary target speed Vt2br to the primary target speed Vt1br (that is, 0).

したがって、介入制御が解除されてマニュアル制御に移行する際に、アームシリンダ6の速度が急増することが防止される。その結果、アームシリンダ6の速度の急増に伴うショックの発生を防止することができる。また、介入制御が解除されてマニュアル制御に移行する際に、ブームシリンダ5の速度が急減することが防止される。その結果、ブームシリンダ5の速度の急減に伴うショックの発生を防止することができる。 Therefore, when the intervention control is released and the manual control is started, the speed of the arm cylinder 6 is prevented from suddenly increasing. As a result, it is possible to prevent the occurrence of a shock due to a rapid increase in the speed of the arm cylinder 6. Further, when the intervention control is released and the manual control is started, the speed of the boom cylinder 5 is prevented from suddenly decreasing. As a result, it is possible to prevent the occurrence of a shock due to a sudden decrease in the speed of the boom cylinder 5.

次に、所定の操作量(例えば、最大操作量)でアームダンプとブーム下げの複合操作が行われることにより、アームシリンダ6及びブームシリンダ5を減速させる介入制御(領域制限制御)が実行されている状態からマニュアル制御に移行する際の指令速度の変化について説明する。この場合、図11Bに示すように、アームシリンダ6の指令速度Vtの大きさ(絶対値|Vt|)が二次目標速度Vt2adからアーム用操作レバー15bの操作量に応じた一次目標速度Vt1adまで徐々に増加する。また、ブームシリンダ5の指令速度Vtの大きさ(絶対値|Vt|)が二次目標速度Vt2blから一次目標速度Vt1blまで徐々に増加する。したがって、このような操作がなされた場合に、介入制御からマニュアル制御に移行したときのアームシリンダ6の速度の急増に伴うショックの発生を防止することができる。また、ブームシリンダ5の速度の急増に伴うショックの発生を防止することができる。 Next, intervention control (region limitation control) for decelerating the arm cylinder 6 and the boom cylinder 5 is executed by performing a combined operation of arm dump and boom lowering with a predetermined operation amount (for example, maximum operation amount). The change in the command speed when shifting from the state to manual control will be described. In this case, as shown in FIG. 11B, the magnitude (absolute value | Vt |) of the command speed Vt of the arm cylinder 6 is from the secondary target speed Vt2ad to the primary target speed Vt1ad according to the operation amount of the arm operation lever 15b. Gradually increase. Further, the magnitude (absolute value | Vt |) of the command speed Vt of the boom cylinder 5 gradually increases from the secondary target speed Vt2bl to the primary target speed Vt1bl. Therefore, when such an operation is performed, it is possible to prevent the occurrence of a shock due to a rapid increase in the speed of the arm cylinder 6 when shifting from the intervention control to the manual control. In addition, it is possible to prevent the occurrence of a shock due to a rapid increase in the speed of the boom cylinder 5.

次に、所定の操作量で旋回操作とブーム下げの複合操作が行われることにより、ブームシリンダ5を減速させる介入制御(停止制御)が実行されている状態からマニュアル制御に移行する際の指令速度の変化について説明する。例えば、旋回操作により、バケット10の先端部が目標面Stから外れると、ブームシリンダ5の指令速度Vtの大きさ(絶対値|Vt|)が二次目標速度Vt2blから一次目標速度Vt1blまで徐々に増加する。したがって、このような操作がなされた場合に、介入制御からマニュアル制御に移行したときのブームシリンダ5の速度の急増に伴うショックの発生を防止することができる。 Next, the command speed at the time of shifting from the state in which the intervention control (stop control) for decelerating the boom cylinder 5 to the manual control is performed by performing the combined operation of the turning operation and the boom lowering with a predetermined operation amount. The change of is explained. For example, when the tip of the bucket 10 deviates from the target surface St by a turning operation, the magnitude (absolute value | Vt |) of the command speed Vt of the boom cylinder 5 gradually changes from the secondary target speed Vt2bl to the primary target speed Vt1bl. To increase. Therefore, when such an operation is performed, it is possible to prevent the occurrence of a shock due to a rapid increase in the speed of the boom cylinder 5 when shifting from the intervention control to the manual control.

図12Aを参照して、オペレータが所定の操作量(例えば、最大操作量)でアームクラウドの操作を行うことにより、アーム9をクラウド動作させた場合において、目標面St1の上方にバケット10の先端部が位置している状態から、高低差の大きい別の目標面St2の上方にバケット10の先端部が位置することにより、介入制御が実行される例について説明する。 With reference to FIG. 12A, when the arm 9 is operated in the cloud by operating the arm cloud with a predetermined operation amount (for example, the maximum operation amount), the tip of the bucket 10 is above the target surface St1. An example in which intervention control is executed by locating the tip of the bucket 10 above another target surface St2 having a large height difference from the state where the portion is located will be described.

図12Aに示す例では、時点t1における目標面距離H1と時点t2における目標面距離H2との差である距離変化量ΔHが変化量判定値Hja以上であり、かつ、時点t2における目標面距離H(=H2)が距離判定値Hjb未満であるため(図9のステップS130でY→S140でN)、第2条件が成立する。コントローラ20は、介入制御が実行されていない場合(すなわち、操作装置15A,15B,15Cからの操作指令に基づいてアクチュエータ(5,6,7)の速度が制御されている場合)であって、第2条件が成立したときには、図13Aに示すように、アームシリンダ6の指令速度Vtをアーム用操作レバー15bの操作量に応じたアームシリンダ6の一次目標速度Vt1acからアームシリンダ6の二次目標速度Vt2acまで、時間の経過に応じて徐々に減少させることにより、アームシリンダ6の速度を徐々に減少させる。 In the example shown in FIG. 12A, the distance change amount ΔH, which is the difference between the target surface distance H1 at the time point t1 and the target surface distance H2 at the time point t2, is equal to or more than the change amount determination value Hja, and the target surface distance H at the time point t2. Since (= H2) is less than the distance determination value Hjb (Y in step S130 of FIG. 9 and N in S140), the second condition is satisfied. The controller 20 is the case where the intervention control is not executed (that is, the speed of the actuator (5, 6, 7) is controlled based on the operation command from the operating devices 15A, 15B, 15C). When the second condition is satisfied, as shown in FIG. 13A, the command speed Vt of the arm cylinder 6 is changed from the primary target speed Vt1ac of the arm cylinder 6 according to the operation amount of the arm operation lever 15b to the secondary target of the arm cylinder 6. The speed of the arm cylinder 6 is gradually reduced by gradually reducing the speed up to Vt2ac with the passage of time.

したがって、マニュアル制御から介入制御に移行する際に、アームシリンダ6の速度が急減することが防止される。その結果、アームシリンダ6の速度の急減に伴うショックの発生を防止することができる。 Therefore, it is possible to prevent the speed of the arm cylinder 6 from suddenly decreasing when shifting from manual control to intervention control. As a result, it is possible to prevent the occurrence of a shock due to a sudden decrease in the speed of the arm cylinder 6.

なお、図12Bに示すように、目標面Stが存在しない領域から目標面St(St2)が存在する領域の上方にバケット10の先端部が位置した場合、図12Aで示す例と同様に、第2条件が成立する。このため、アームシリンダ6の指令速度がアーム用操作レバー15bの操作量に応じた一次目標速度Vt1acから二次目標速度Vt2acまで徐々に減少する。したがって、マニュアル制御から介入制御に移行する際に、アームシリンダ6の速度が急減することが防止される。その結果、アームシリンダ6の速度の急減に伴うショックの発生を防止することができる。 As shown in FIG. 12B, when the tip of the bucket 10 is located above the region where the target surface St (St2) exists from the region where the target surface St does not exist, the first is the same as the example shown in FIG. 12A. Two conditions are met. Therefore, the command speed of the arm cylinder 6 gradually decreases from the primary target speed Vt1ac according to the operation amount of the arm operation lever 15b to the secondary target speed Vt2ac. Therefore, it is possible to prevent the speed of the arm cylinder 6 from suddenly decreasing when shifting from manual control to intervention control. As a result, it is possible to prevent the occurrence of a shock due to a sudden decrease in the speed of the arm cylinder 6.

また、オペレータが所定の操作量(例えば、最大操作量)でアームダンプの操作を行っているときに、第2条件が成立した場合には、図13Bに示すように、アームシリンダ6の指令速度Vtの大きさ(絶対値|Vt|)がアーム用操作レバー15bの操作量に応じた一次目標速度Vt1adから二次目標速度Vt2adまで徐々に減少する。したがって、アームシリンダ6の速度の急減に伴うショックの発生を防止することができる。 Further, if the second condition is satisfied while the operator is operating the arm dump with a predetermined operation amount (for example, the maximum operation amount), the command speed of the arm cylinder 6 is as shown in FIG. 13B. The magnitude of Vt (absolute value | Vt |) gradually decreases from the primary target speed Vt1ad according to the operation amount of the arm operating lever 15b to the secondary target speed Vt2ad. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of a shock due to a sudden decrease in the speed of the arm cylinder 6.

上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。 According to the above-described embodiment, the following effects are exhibited.

(1)油圧ショベル(作業機械)1は、車体(機体)1Aと、車体1Aに取り付けられ、バケット(作業具)10を含む複数の被駆動部材(8,9,10)及び被駆動部材(8,9,10)を駆動する複数のアクチュエータ(5,6,7)を有する多関節型の作業装置1Bと、作業装置1Bを操作する操作装置15A,15B,15Cと、車体1Aの位置情報を検出する位置検出装置47と、油圧ショベル1の姿勢に関する情報を検出する姿勢検出装置35と、目標形状データを取得し、取得した目標形状データ、車体1Aの位置情報及び油圧ショベル1の姿勢に関する情報に基づいて目標面Stを設定し、バケット10と目標面Stとの間の距離である目標面距離Hが設定幅(第1閾値)Ya1よりも小さくなった場合に、バケット10が目標面Stを越えて地面を掘削しないように、操作装置15A,15B,15Cの操作に介入して作業装置1Bの動作を制御する介入制御を実行するコントローラ(制御装置)20と、を備えている。 (1) The hydraulic excavator (working machine) 1 is attached to a vehicle body (machine) 1A and a vehicle body 1A, and has a plurality of driven members (8, 9, 10) including a bucket (working tool) 10 and a driven member ( Position information of the articulated work device 1B having a plurality of actuators (5, 6, 7) for driving 8, 9, 10), the operation devices 15A, 15B, 15C for operating the work device 1B, and the vehicle body 1A. 47, a posture detecting device 35 for detecting information about the posture of the hydraulic excavator 1, a target shape data acquired, the position information of the vehicle body 1A, and the posture of the hydraulic excavator 1 The target surface St is set based on the information, and when the target surface distance H, which is the distance between the bucket 10 and the target surface St, becomes smaller than the set width (first threshold value) Ya1, the bucket 10 becomes the target surface. It is provided with a controller (control device) 20 that executes intervention control to control the operation of the work device 1B by intervening in the operation of the operation devices 15A, 15B, 15C so as not to excavate the ground beyond St.

コントローラ20は、操作装置15A,15B,15Cの操作量に基づいてアクチュエータ(5,6,7)の一次目標速度Vt1を演算する。コントローラ20は、目標面距離Hが設定幅Ya1よりも小さいときには、目標面Stとバケット10の位置関係に基づいてアクチュエータ(5,6,7)の二次目標速度Vt2を演算し、二次目標速度Vt2をアクチュエータ(5,6,7)の指令速度Vtとして設定し、指令速度Vtに基づいてアクチュエータ(5,6,7)の速度を制御する介入制御を実行する。 The controller 20 calculates the primary target speed Vt1 of the actuator (5, 6, 7) based on the operation amount of the operating devices 15A, 15B, 15C. When the target surface distance H is smaller than the set width Ya1, the controller 20 calculates the secondary target speed Vt2 of the actuator (5, 6, 7) based on the positional relationship between the target surface St and the bucket 10, and the secondary target. The speed Vt2 is set as the command speed Vt of the actuator (5, 6, 7), and the intervention control for controlling the speed of the actuator (5, 6, 7) is executed based on the command speed Vt.

コントローラ20は、目標面距離Hと、その変化量(距離変化量ΔH)を監視し、目標面距離Hと、その変化量(距離変化量ΔH)に基づいて、第1条件が成立したか否かを判定する。第1条件は、距離変化量ΔHが変化量判定値(第2閾値)Hjaよりも大きく(ΔH>Hja)、かつ、目標面距離Hが距離判定値(第3閾値)Hjbよりも大きいとき(H>Hjb)に成立する。変化量判定値(第2閾値)Hja及び距離判定値(第3閾値)Hjbは、設定幅(第1閾値)Ya1以上の値である(Hja≧Ya1,Hjb≧Ya1)。コントローラ20は、介入制御が実行されている場合(すなわち、二次目標速度Vt2が指令速度Vtとして設定され、この指令速度Vtに基づいてアクチュエータ(5,6,7)の速度が制御されている場合)であって、一次目標速度Vt1の絶対値|Vt1|が二次目標速度Vt2の絶対値|Vt2|よりも大きい場合に、第1条件が成立したときには、アクチュエータ(5,6,7)の指令速度Vtを二次目標速度Vt2から一次目標速度Vt1まで、時間の経過に応じて徐々に増加させる。 The controller 20 monitors the target surface distance H and its change amount (distance change amount ΔH), and whether or not the first condition is satisfied based on the target surface distance H and its change amount (distance change amount ΔH). Is determined. The first condition is when the distance change amount ΔH is larger than the change amount determination value (second threshold value) Hja (ΔH> Hja) and the target surface distance H is larger than the distance determination value (third threshold value) Hjb ( H> Hjb). The change amount determination value (second threshold value) Hja and the distance determination value (third threshold value) Hjb are values of the set width (first threshold value) Ya1 or more (Hja ≧ Ya1, Hjb ≧ Ya1). The controller 20 controls the speed of the actuator (5, 6, 7) when the intervention control is executed (that is, the secondary target speed Vt2 is set as the command speed Vt, and the command speed Vt is used as the command speed Vt. When the first condition is satisfied when the absolute value | Vt1 | of the primary target velocity Vt1 is larger than the absolute value | Vt2 | of the secondary target velocity Vt2, the actuator (5, 6, 7) The command speed Vt of is gradually increased from the secondary target speed Vt2 to the primary target speed Vt1 with the passage of time.

この構成によれば、例えば、図10Aに示すように、目標面St1に対してマシンコントロール(介入制御)が実行されている場合において、高低差の大きい別の目標面St2の上方にバケット10の先端部が位置したとき、あるいは、図10Bに示すように、目標面St1に対してマシンコントロール(介入制御)が実行されている場合において、目標面Stが存在しない領域の上方にバケット10の先端部が位置したときに、アクチュエータ(5,6,7)の速度を二次目標速度Vt2から一次目標速度Vt1まで徐々に増加させることができる。したがって、本実施形態によれば、介入制御が実行されている状態から介入制御が実行されない状態に遷移したときの被駆動部材の速度の急増に伴うショックの発生を防止することができる。 According to this configuration, for example, as shown in FIG. 10A, when machine control (intervention control) is executed for the target surface St1, the bucket 10 is placed above another target surface St2 having a large height difference. When the tip is located, or as shown in FIG. 10B, when machine control (intervention control) is executed for the target surface St1, the tip of the bucket 10 is above the region where the target surface St does not exist. When the portion is positioned, the speed of the actuator (5, 6, 7) can be gradually increased from the secondary target speed Vt2 to the primary target speed Vt1. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to prevent the occurrence of a shock due to a rapid increase in the speed of the driven member when the state in which the intervention control is executed is changed to the state in which the intervention control is not executed.

(2)コントローラ20は、介入制御が実行されている場合(すなわち、二次目標速度Vt2が指令速度Vtとして設定され、この指令速度Vtに基づいてアクチュエータ(5,6,7)の速度が制御されている場合)であって、一次目標速度Vt1の絶対値|Vt1|が二次目標速度Vt2の絶対値|Vt2|よりも小さい場合に、第1条件が成立したときには、アクチュエータ(5,6,7)の指令速度Vtを二次目標速度Vt2から一次目標速度Vt1まで、時間の経過に応じて徐々に減少させる。 (2) The controller 20 controls the speed of the actuator (5, 6, 7) when the intervention control is executed (that is, the secondary target speed Vt2 is set as the command speed Vt, and the command speed Vt is used as the command speed Vt. When the first condition is satisfied when the absolute value | Vt1 | of the primary target velocity Vt1 is smaller than the absolute value | Vt2 | of the secondary target velocity Vt2, the actuator (5, 6) , 7) The command speed Vt is gradually decreased from the secondary target speed Vt2 to the primary target speed Vt1 with the passage of time.

この構成によれば、例えば、図10Aに示すように、目標面St1に対してマシンコントロール(介入制御)が実行されている場合において、高低差の大きい別の目標面St2の上方にバケット10の先端部が位置したとき、あるいは、図10Bに示すように、目標面St1に対してマシンコントロール(介入制御)が実行されている場合において、目標面Stが存在しない領域の上方にバケット10の先端部が位置したときに、アクチュエータ(5,6,7)の速度を二次目標速度Vt2から一次目標速度Vt1まで徐々に減少させることができる。したがって、本実施形態によれば、介入制御が実行されている状態から介入制御が実行されない状態に遷移したときの被駆動部材の速度の急減に伴うショックの発生を防止することができる。 According to this configuration, for example, as shown in FIG. 10A, when machine control (intervention control) is executed for the target surface St1, the bucket 10 is placed above another target surface St2 having a large height difference. When the tip is located, or as shown in FIG. 10B, when machine control (intervention control) is executed for the target surface St1, the tip of the bucket 10 is above the region where the target surface St does not exist. When the portion is positioned, the speed of the actuator (5, 6, 7) can be gradually reduced from the secondary target speed Vt2 to the primary target speed Vt1. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to prevent the occurrence of a shock due to a sudden decrease in the speed of the driven member when the state in which the intervention control is executed is changed to the state in which the intervention control is not executed.

(3)コントローラ20は、目標面距離Hと、その変化量(距離変化量ΔH)に基づいて、第2条件が成立したか否かを判定する。第2条件は、距離変化量ΔHが変化量判定値Hjaよりも大きく、かつ、目標面距離Hが距離判定値Hjbよりも小さいときに成立する。コントローラ20は、介入制御が実行されていない場合(すなわち、操作装置15A,15B,15Cからの操作指令に基づいてアクチュエータ(5,6,7)の速度が制御されている場合)に、第2条件が成立したときには、アクチュエータ(5,6,7)の指令速度Vtを一次目標速度Vt1から二次目標速度Vt2まで、時間の経過に応じて徐々に変化させる。 (3) The controller 20 determines whether or not the second condition is satisfied based on the target surface distance H and the amount of change thereof (distance change amount ΔH). The second condition is satisfied when the distance change amount ΔH is larger than the change amount determination value Hja and the target surface distance H is smaller than the distance determination value Hjb. The controller 20 is the second when the intervention control is not executed (that is, when the speed of the actuator (5, 6, 7) is controlled based on the operation command from the operating devices 15A, 15B, 15C). When the condition is satisfied, the command speed Vt of the actuator (5, 6, 7) is gradually changed from the primary target speed Vt1 to the secondary target speed Vt2 with the passage of time.

この構成によれば、例えば、図12Aに示すように、目標面St1の上方から高低差の大きい別の目標面St2の上方にバケット10の先端部が位置したとき、あるいは、図12Bに示すように、目標面Stが存在しない領域の上方から目標面St(St2)が存在する領域の上方にバケット10の先端部が位置したときに、アクチュエータ(5,6,7)の速度を一次目標速度Vt1から二次目標速度Vt2まで徐々に変化させることができる。したがって、本実施形態によれば、介入制御が実行されていない状態から介入制御が実行される状態に遷移したときの被駆動部材の速度の急変に伴うショックの発生を防止することができる。 According to this configuration, for example, when the tip of the bucket 10 is located above the target surface St1 and above another target surface St2 having a large height difference, as shown in FIG. 12A, or as shown in FIG. 12B. When the tip of the bucket 10 is located above the area where the target surface St (St2) exists from above the area where the target surface St does not exist, the speed of the actuator (5, 6, 7) is set to the primary target speed. It can be gradually changed from Vt1 to the secondary target speed Vt2. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to prevent the occurrence of a shock due to a sudden change in the speed of the driven member when the state in which the intervention control is not executed is changed to the state in which the intervention control is executed.

(4)複数の被駆動部材は、車体1Aに連結されるブーム8、ブーム8に連結されるアーム9及びアーム9に連結されるバケット10を有する。複数のアクチュエータ(5,6,7)は、ブーム8を駆動するブームシリンダ5、アーム9を駆動するアームシリンダ6、及びバケット(作業具)10を駆動するバケットシリンダ(作業具シリンダ)7を有する。 (4) The plurality of driven members have a boom 8 connected to the vehicle body 1A, an arm 9 connected to the boom 8, and a bucket 10 connected to the arm 9. The plurality of actuators (5, 6, 7) have a boom cylinder 5 for driving the boom 8, an arm cylinder 6 for driving the arm 9, and a bucket cylinder (working tool cylinder) 7 for driving the bucket (working tool) 10. ..

コントローラ20は、操作装置15Bの操作量に基づいてアームシリンダ6の一次目標速度Vt1を演算する。コントローラ20は、操作装置15Bによりアーム9に対する操作がなされ、目標面距離Hが設定幅Ya1よりも小さい場合には、アームシリンダ6の一次目標速度Vt1の絶対値|Vt1|よりも絶対値|Vt2|が小さいアームシリンダ6の二次目標速度Vt2を演算し、アームシリンダ6の二次目標速度Vt2をアームシリンダ6の指令速度Vtとして設定し、アームシリンダ6の指令速度Vtに基づいてアームシリンダ6の速度を制御する介入制御を実行する。コントローラ20は、介入制御が実行されているとき(すなわち、アームシリンダ6の二次目標速度Vt2がアームシリンダ6の指令速度Vtとして設定され、この指令速度Vtに基づいてアームシリンダ6の速度が制御されているとき)に、第1条件が成立した場合には、アームシリンダ6の指令速度Vtをアームシリンダ6の二次目標速度Vt2からアームシリンダ6の一次目標速度Vt1まで、時間の経過に応じて徐々に増加させる。 The controller 20 calculates the primary target speed Vt1 of the arm cylinder 6 based on the operation amount of the operating device 15B. The controller 20 is operated with respect to the arm 9 by the operating device 15B, and when the target surface distance H is smaller than the set width Ya1, the absolute value | Vt2 is larger than the absolute value | Vt1 | of the primary target speed Vt1 of the arm cylinder 6. | Is small. The secondary target speed Vt2 of the arm cylinder 6 is calculated, the secondary target speed Vt2 of the arm cylinder 6 is set as the command speed Vt of the arm cylinder 6, and the arm cylinder 6 is based on the command speed Vt of the arm cylinder 6. Perform intervention control to control the speed of. The controller 20 controls the speed of the arm cylinder 6 when the intervention control is being executed (that is, the secondary target speed Vt2 of the arm cylinder 6 is set as the command speed Vt of the arm cylinder 6 and the speed of the arm cylinder 6 is controlled based on this command speed Vt. When the first condition is satisfied, the command speed Vt of the arm cylinder 6 is changed from the secondary target speed Vt2 of the arm cylinder 6 to the primary target speed Vt1 of the arm cylinder 6 according to the passage of time. And gradually increase.

この構成によれば、図10Aに示すように、目標面St1に対してマシンコントロールが実行されている場合において、高低差の大きい別の目標面St2の上方にバケット10の先端部が位置したとき、あるいは、図10Bに示すように、目標面St1に対してマシンコントロールが実行されている場合において、目標面Stが存在しない領域の上方にバケット10の先端部が位置したときに、アームシリンダ6の速度を二次目標速度Vt2から一次目標速度Vt1まで徐々に増加させることができる。したがって、本実施形態によれば、介入制御が実行されている状態から介入制御が実行されない状態に遷移したときのアーム9の速度の急増に伴うショックの発生を防止することができる。 According to this configuration, as shown in FIG. 10A, when the machine control is executed for the target surface St1, when the tip of the bucket 10 is located above another target surface St2 having a large height difference. Alternatively, as shown in FIG. 10B, when machine control is executed for the target surface St1 and the tip of the bucket 10 is located above the region where the target surface St does not exist, the arm cylinder 6 The speed can be gradually increased from the secondary target speed Vt2 to the primary target speed Vt1. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to prevent the occurrence of a shock due to a rapid increase in the speed of the arm 9 when the state in which the intervention control is executed is changed to the state in which the intervention control is not executed.

(5)コントローラ20は、介入制御が実行されていないとき(すなわち、操作装置15Bからの操作指令に基づいてアームシリンダ6の速度が制御されているとき)に、第2条件が成立した場合には、アームシリンダ6の指令速度Vtを一次目標速度Vt1からアームシリンダ6の二次目標速度Vt2まで、時間の経過に応じて徐々に減少させる。 (5) The controller 20 satisfies the second condition when the intervention control is not executed (that is, when the speed of the arm cylinder 6 is controlled based on the operation command from the operation device 15B). Gradually reduces the command speed Vt of the arm cylinder 6 from the primary target speed Vt1 to the secondary target speed Vt2 of the arm cylinder 6 with the passage of time.

この構成によれば、図12Aに示すように、目標面St1の上方から高低差の大きい別の目標面St2の上方にバケット10の先端部が位置したとき、あるいは、図12Bに示すように、目標面Stが存在しない領域の上方から目標面St(St2)が存在する領域の上方にバケット10の先端部が位置したときに、アームシリンダ6の速度を一次目標速度Vt1から二次目標速度Vt2まで徐々に減少させることができる。したがって、本実施形態によれば、介入制御が実行されていない状態から介入制御が実行される状態に遷移したときのアーム9の速度の急減に伴うショックの発生を防止することができる。 According to this configuration, as shown in FIG. 12A, when the tip of the bucket 10 is located above the target surface St1 and above another target surface St2 having a large height difference, or as shown in FIG. 12B. When the tip of the bucket 10 is located above the area where the target surface St (St2) exists from above the area where the target surface St does not exist, the speed of the arm cylinder 6 is changed from the primary target speed Vt1 to the secondary target speed Vt2. Can be gradually reduced to. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to prevent the occurrence of a shock due to a sudden decrease in the speed of the arm 9 when the state in which the intervention control is not executed is changed to the state in which the intervention control is executed.

(6)また、本実施形態によれば、介入制御によるアクチュエータ(5,6,7)の速度からマニュアル制御によるアクチュエータ(5,6,7)の速度へ、あるいはマニュアル制御によるアクチュエータ(5,6,7)の速度から介入制御によるアクチュエータ(5,6,7)の速度へ、スムーズに遷移させることができるのでオペレータが違和感を抱くことを抑制することができる。 (6) Further, according to the present embodiment, the speed of the actuator (5,6,7) under intervention control is changed to the speed of the actuator (5,6,7) under manual control, or the speed of the actuator (5,6) under manual control. Since the speed of, 7) can be smoothly transitioned to the speed of the actuator (5, 6, 7) by intervention control, it is possible to suppress the operator from feeling uncomfortable.

次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせたりすることも可能である。 The following modifications are also within the scope of the present invention, and it is possible to combine the configurations shown in the modifications with the configurations described in the above-described embodiment, or to combine the configurations described in the following different modifications. Is.

<変形例1>
位置検出装置47の測位演算装置47cの機能は、コントローラ(制御装置)20が有していてもよい。
<Modification 1>
The controller (control device) 20 may have the function of the positioning calculation device 47c of the position detection device 47.

<変形例2>
上記実施形態では、作業機械がクローラ式の油圧ショベル1である場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。ホイール式の油圧ショベル等、多関節型の作業装置を備える種々の作業機械に本発明を適用することができる。
<Modification 2>
In the above embodiment, the case where the work machine is a crawler type hydraulic excavator 1 has been described as an example, but the present invention is not limited thereto. The present invention can be applied to various work machines equipped with an articulated work device such as a wheel type hydraulic excavator.

<変形例3>
上記実施形態では、操作装置15A~15Dが油圧パイロット式の操作装置である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。電気式の操作装置を備え、操作装置からの電気信号に基づいて、コントローラが電磁比例弁を制御することにより、流量制御弁16a~16dを駆動させるようにしてもよい。この場合、コントローラ20は、目標面距離Hが設定幅Ya1よりも大きいときには、操作装置15A,15B,15Cの操作量に基づいてアクチュエータ(5,6,7)の一次目標速度Vt1を演算し、一次目標速度Vt1をアクチュエータ(5,6,7)の指令速度Vtとして設定し、指令速度Vtに基づいてアクチュエータ(5,6,7)の速度を制御する。
<Modification 3>
In the above embodiment, an example in which the operating devices 15A to 15D are hydraulic pilot type operating devices has been described, but the present invention is not limited thereto. An electric operation device may be provided, and the flow control valves 16a to 16d may be driven by the controller controlling the electromagnetic proportional valve based on the electric signal from the operation device. In this case, when the target surface distance H is larger than the set width Ya1, the controller 20 calculates the primary target speed Vt1 of the actuator (5, 6, 7) based on the operation amount of the operating devices 15A, 15B, 15C. The primary target speed Vt1 is set as the command speed Vt of the actuator (5, 6, 7), and the speed of the actuator (5, 6, 7) is controlled based on the command speed Vt.

<変形例4>
上記実施形態では、ブーム8、アーム9及びバケット10を駆動するアクチュエータが油圧シリンダである例について説明したが、本発明はこれに限定されない。ブーム8、アーム9及びバケット10を駆動するアクチュエータは、電動シリンダであってもよい。
<Modification example 4>
In the above embodiment, an example in which the actuator for driving the boom 8, the arm 9, and the bucket 10 is a hydraulic cylinder has been described, but the present invention is not limited thereto. The actuator that drives the boom 8, arm 9, and bucket 10 may be an electric cylinder.

<変形例5>
上記実施形態で説明した制御装置(コントローラ20)の機能は、それらの一部または全部をハードウェア(例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等)で実現してもよい。
<Modification 5>
The functions of the control device (controller 20) described in the above embodiment may be partially or wholly realized by hardware (for example, the logic for executing each function is designed by an integrated circuit).

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments show only a part of the application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above-described embodiments. not.

1…油圧ショベル(作業機械)、1A…車体(機体)、1B…作業装置、5…ブームシリンダ(アクチュエータ)、6…アームシリンダ(アクチュエータ)、7…バケットシリンダ(アクチュエータ)、8…ブーム(被駆動部材)、9…アーム(被駆動部材)、10…バケット(作業具、被駆動部材)、15A,15B,15C…操作装置、20…コントローラ(制御装置)、21,22,23,24…角度センサ(姿勢センサ)、34…操作検出装置、35…姿勢検出装置、36…目標面設定装置、47…位置検出装置、61…電磁遮断弁、500…電磁比例弁、H…目標面距離(作業具と目標面との間の距離)、Hja…変化量判定値(第2閾値)、Hjb…距離判定値(第3閾値)、St…目標面、Vt…指令速度、Vt1…一次目標速度、Vt2…二次目標速度、Vta…目標値、Ya1…設定幅(第1閾値)、ΔH…距離変化量 1 ... Hydraulic excavator (working machine), 1A ... Body (machine), 1B ... Working equipment, 5 ... Boom cylinder (actuator), 6 ... Arm cylinder (actuator), 7 ... Bucket cylinder (actuator), 8 ... Boom (covered) Drive member), 9 ... Arm (driven member), 10 ... Bucket (working tool, driven member), 15A, 15B, 15C ... Operating device, 20 ... Controller (control device), 21, 22, 23, 24 ... Angle sensor (attitude sensor), 34 ... operation detection device, 35 ... attitude detection device, 36 ... target surface setting device, 47 ... position detection device, 61 ... electromagnetic shutoff valve, 500 ... electromagnetic proportional valve, H ... target surface distance ( Distance between the work tool and the target surface), Hja ... Change amount determination value (second threshold value), Hjb ... Distance determination value (third threshold value), St ... Target surface, Vt ... Command speed, Vt1 ... Primary target speed , Vt2 ... Secondary target speed, Vta ... Target value, Ya1 ... Set width (first threshold value), ΔH ... Distance change amount

Claims (5)

機体と、前記機体に取り付けられ、作業具を含む複数の被駆動部材及び前記被駆動部材を駆動する複数のアクチュエータを有する多関節型の作業装置と、前記作業装置を操作する操作装置と、前記機体の位置情報を検出する位置検出装置と、作業機械の姿勢に関する情報を検出する姿勢検出装置と、目標形状データを取得し、取得した前記目標形状データ、前記機体の位置情報及び前記作業機械の姿勢に関する情報に基づいて目標面を設定し、前記作業具と前記目標面との間の距離が第1閾値よりも小さくなった場合に、前記作業具が前記目標面を越えて地面を掘削しないように、前記操作装置の操作に介入して前記作業装置の動作を制御する介入制御を実行する制御装置と、を備えた作業機械において、
前記制御装置は、
前記操作装置の操作量に基づいて前記アクチュエータの一次目標速度を演算し、
前記作業具と前記目標面との間の距離が前記第1閾値よりも小さいときには、前記目標面と前記作業具の位置関係に基づいて前記アクチュエータの二次目標速度を演算し、前記二次目標速度を前記アクチュエータの指令速度として設定し、前記指令速度に基づいて前記アクチュエータの速度を制御する前記介入制御を実行し、
前記作業具と前記目標面との間の距離と、その変化量を監視し、
前記作業具と前記目標面との間の距離と、その変化量に基づいて、第1条件が成立したか否かを判定し、
前記介入制御が実行されている場合であって、前記一次目標速度が前記二次目標速度よりも大きい場合に、前記第1条件が成立したときには、前記アクチュエータの指令速度を前記二次目標速度から前記一次目標速度まで、時間の経過に応じて徐々に増加させ、
前記第1条件は、前記距離の変化量が第2閾値よりも大きく、かつ、前記作業具と前記目標面との間の距離が第3閾値よりも大きいときに成立し、
前記第2閾値及び前記第3閾値は、前記第1閾値以上の値である、
ことを特徴とする作業機械。
An articulated work device having a machine body, a plurality of driven members attached to the machine body including a work tool, and a plurality of actuators for driving the driven member, an operation device for operating the work device, and the above-mentioned. A position detection device that detects the position information of the machine, an attitude detection device that detects information about the posture of the work machine, and the target shape data acquired by acquiring the target shape data, the position information of the machine, and the work machine. The target surface is set based on the information on the posture, and when the distance between the work tool and the target surface becomes smaller than the first threshold value, the work tool does not excavate the ground beyond the target surface. As described above, in a work machine provided with a control device that performs intervention control that intervenes in the operation of the operation device and controls the operation of the work device.
The control device is
The primary target speed of the actuator is calculated based on the operation amount of the operating device.
When the distance between the work tool and the target surface is smaller than the first threshold value, the secondary target speed of the actuator is calculated based on the positional relationship between the target surface and the work tool, and the secondary target is calculated. The speed is set as the command speed of the actuator, and the intervention control for controlling the speed of the actuator based on the command speed is executed.
Monitor the distance between the work tool and the target surface and the amount of change thereof.
Based on the distance between the work tool and the target surface and the amount of change thereof, it is determined whether or not the first condition is satisfied.
When the intervention control is executed and the primary target speed is larger than the secondary target speed and the first condition is satisfied, the command speed of the actuator is set from the secondary target speed. Gradually increase over time to the primary target speed,
The first condition is satisfied when the amount of change in the distance is larger than the second threshold value and the distance between the work tool and the target surface is larger than the third threshold value.
The second threshold value and the third threshold value are values equal to or higher than the first threshold value.
A work machine characterized by that.
請求項1に記載の作業機械において、
前記制御装置は、
前記介入制御が実行されている場合であって、前記一次目標速度が前記二次目標速度よりも小さい場合に、前記第1条件が成立したときには、前記アクチュエータの指令速度を前記二次目標速度から前記一次目標速度まで、時間の経過に応じて徐々に減少させる、
ことを特徴とする作業機械。
In the work machine according to claim 1,
The control device is
When the intervention control is executed and the primary target speed is smaller than the secondary target speed and the first condition is satisfied, the command speed of the actuator is set from the secondary target speed. Gradually decrease over time to the primary target speed,
A work machine characterized by that.
請求項1に記載の作業機械において、
前記制御装置は、
前記作業具と前記目標面との間の距離と、その変化量に基づいて、第2条件が成立したか否かを判定し、
前記介入制御が実行されていない場合に、前記第2条件が成立したときには、前記アクチュエータの指令速度を前記一次目標速度から前記二次目標速度まで、時間の経過に応じて徐々に変化させ、
前記第2条件は、前記距離の変化量が前記第2閾値よりも大きく、かつ、前記作業具と前記目標面との間の距離が前記第3閾値よりも小さいときに成立する、
ことを特徴とする作業機械。
In the work machine according to claim 1,
The control device is
Based on the distance between the work tool and the target surface and the amount of change thereof, it is determined whether or not the second condition is satisfied.
When the second condition is satisfied when the intervention control is not executed, the command speed of the actuator is gradually changed from the primary target speed to the secondary target speed with the passage of time.
The second condition is satisfied when the amount of change in the distance is larger than the second threshold value and the distance between the work tool and the target surface is smaller than the third threshold value.
A work machine characterized by that.
請求項1に記載の作業機械において、
前記複数の被駆動部材は、前記機体に連結されるブーム、前記ブームに連結されるアーム及び前記アームに連結される前記作業具を有し、
前記複数のアクチュエータは、前記ブームを駆動するブームシリンダ、前記アームを駆動するアームシリンダ、及び前記作業具を駆動する作業具シリンダを有し、
前記制御装置は、
前記操作装置により前記アームに対する操作がなされ、前記作業具と前記目標面との間の距離が前記第1閾値よりも小さい場合には、前記アームシリンダの前記一次目標速度のよりも小さい前記アームシリンダの前記二次目標速度を演算し、前記アームシリンダの前記二次目標速度を前記アームシリンダの前記指令速度として設定し、前記アームシリンダの前記指令速度に基づいて前記アームシリンダの速度を制御する前記介入制御を実行し、
前記介入制御が実行されているときに、前記第1条件が成立した場合には、前記アームシリンダの前記指令速度を前記アームシリンダの前記二次目標速度から前記アームシリンダの前記一次目標速度まで、時間の経過に応じて徐々に増加させる、
ことを特徴とする作業機械。
In the work machine according to claim 1,
The plurality of driven members include a boom connected to the machine body, an arm connected to the boom, and the work tool connected to the arm.
The plurality of actuators include a boom cylinder for driving the boom, an arm cylinder for driving the arm, and a work tool cylinder for driving the work tool.
The control device is
When the operation device operates the arm and the distance between the work tool and the target surface is smaller than the first threshold value, the arm cylinder is smaller than the primary target speed of the arm cylinder. The secondary target speed of the arm cylinder is calculated, the secondary target speed of the arm cylinder is set as the command speed of the arm cylinder, and the speed of the arm cylinder is controlled based on the command speed of the arm cylinder. Perform intervention control,
When the first condition is satisfied while the intervention control is being executed, the command speed of the arm cylinder is set from the secondary target speed of the arm cylinder to the primary target speed of the arm cylinder. Gradually increase over time,
A work machine characterized by that.
請求項3に記載の作業機械において、
前記複数の被駆動部材は、前記機体に連結されるブーム、前記ブームに連結されるアーム及び前記アームに連結される前記作業具を有し、
前記複数のアクチュエータは、前記ブームを駆動するブームシリンダ、前記アームを駆動するアームシリンダ、及び前記作業具を駆動する作業具シリンダを有し、
前記制御装置は、
前記操作装置により前記アームに対する操作がなされ、前記作業具と前記目標面との間の距離が前記第1閾値よりも小さい場合には、前記アームシリンダの前記一次目標速度のよりも小さい前記アームシリンダの前記二次目標速度を演算し、前記アームシリンダの前記二次目標速度を前記アームシリンダの前記指令速度として設定し、前記アームシリンダの前記指令速度に基づいて前記アームシリンダの速度を制御する前記介入制御を実行し、
前記介入制御が実行されていないときに、前記第2条件が成立した場合には、前記アームシリンダの前記指令速度を前記アームシリンダの前記一次目標速度から前記アームシリンダの前記二次目標速度まで、時間の経過に応じて徐々に減少させる、
ことを特徴とする作業機械。
In the work machine according to claim 3,
The plurality of driven members include a boom connected to the machine body, an arm connected to the boom, and the work tool connected to the arm.
The plurality of actuators include a boom cylinder for driving the boom, an arm cylinder for driving the arm, and a work tool cylinder for driving the work tool.
The control device is
When the operation device operates the arm and the distance between the work tool and the target surface is smaller than the first threshold value, the arm cylinder is smaller than the primary target speed of the arm cylinder. The secondary target speed of the arm cylinder is calculated, the secondary target speed of the arm cylinder is set as the command speed of the arm cylinder, and the speed of the arm cylinder is controlled based on the command speed of the arm cylinder. Perform intervention control,
If the second condition is satisfied when the intervention control is not executed, the command speed of the arm cylinder is set from the primary target speed of the arm cylinder to the secondary target speed of the arm cylinder. Gradually decrease over time,
A work machine characterized by that.
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