JP3217981B2

JP3217981B2 - 建設機械の制御装置

Info

Publication number: JP3217981B2
Application number: JP33257196A
Authority: JP
Inventors: 祥二戸澤; 智昭小野
Original assignee: 新キャタピラー三菱株式会社
Priority date: 1996-12-12
Filing date: 1996-12-12
Publication date: 2001-10-15
Anticipated expiration: 2016-12-12
Also published as: JPH10168929A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地面を掘削する油
圧ショベル等の建設機械に関し、特にかかる建設機械の
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に油圧ショベル等の建設機械は、図
１４に示すように、無限軌条部５００Ａを有する下部走
行体５００上に、運転操作室（キャビン）６００付きの
上部旋回体１００をそなえており、更にこの上部旋回体
１００に、ブーム２００，スティック３００，バケット
４００からなる関節式アーム機構を装備した構成となっ
ている。

【０００３】そして、ストロークセンサ２１０，２２
０，２３０等により得られたブーム２００，スティック
３００，バケット４００の各伸縮変位情報に基づき、ブ
ーム２００，スティック３００，バケット４００をそれ
ぞれ油圧シリンダ１２０，１２１，１２２により適宜駆
動して、バケット４００の進行方向或いはバケット４０
０の姿勢を一定に保って掘削できるようになっており、
これにより、バケット４００のごとき作業部材の位置と
姿勢との制御を正確に且つ安定して行ない得るようにな
っている。

【０００４】なお、油圧シリンダ１２０〜１２２は、通
常は運転室６００内に設けられた操作レバー（図示省
略）により操作されるようになっている。ところで、こ
のような建設機械において、ブーム２００，スティック
３００，バケット４００等が、予め設定された一連の動
作を行なうように設定しておき、このように設定された
動作となるように油圧シリンダ１２０，１２１，１２２
をそれぞれ制御するようにした半自動制御システムが提
案されている。

【０００５】ここで、上記の半自動制御のモードとして
は、スティック３００及びブーム２００を動かしてもバ
ケット４００の水平方向（垂直方向）に対する角度（バ
ケット角）が常に一定に保持されるようなバケット角制
御モードや、バケット４００の歯先１１２が直線的に移
動するような法面掘削モード（又は、バケット歯先直線
掘削モード、レイキングモード）等が考えられる。

【０００６】ところで、このような半自動制御モード時
には、油圧シリンダ１２０〜１２２の作動を制御するた
めの操作レバーは、スティック３００やブーム２００に
対して目標移動速度を設定するための部材として機能す
る。すなわち、半自動制御モード時には、操作レバーの
操作量に応じて、スティック３００やブーム２００の移
動速度が決定されるのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半自動
制御モードの作業開始時にオペレータが操作レバーを急
操作すると、ブーム２００，スティック３００，バケッ
ト４００の各油圧シリンダ１２０〜１２２への制御指令
値がステップ状に変化し、油圧シリンダ１２０，１２
１，１２２に急激に負荷が加わることが考えられる。こ
の場合、各油圧シリンダ１２０，１２１，１２２が円滑
に作動せずに、軽い衝撃や振動やショック等を伴いなが
ら作動するおそれがある。また、このような場合には、
バケット歯先位置の軌跡精度が悪化してしまうという課
題もある。

【０００８】このような事態を回避するには、操作レバ
ーを急操作しても、バケット歯先の移動速度を徐々に増
加させたり（ランプアップ処理）、ローパスフィルタを
介して滑らかな速度変化を与えることが考えられる。し
かしながら、半自動制御モード時には、各油圧シリンダ
への制御信号は、シリンダ位置を時間微分した情報をフ
ィードバックしているため、上述のようなランプアップ
処理等を施しても、シリンダ位置の時間微分情報によ
り、各油圧シリンダへの指令値が非連続的に変化してし
まい、やはりブームやスティックあるいはバケットが滑
らかに作動しない場合があるという課題がある。

【０００９】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、半自動制御モード時の作業開始時や作業終了
時に操作レバー等が急操作されても、油圧シリンダへの
指令値の変化を滑らかにすることができるようにした、
建設機械の制御装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の建設機械の制御装置は、機体側にアームを
揺動自在に支持するともに該アームの先端部に作業部材
を揺動自在に支持し、該アーム及び該作業部材の揺動を
シリンダ式アクチュエータの伸縮動作によりそれぞれ行
なうとともに、該シリンダ式アクチュエータのシリンダ
位置を時間微分した情報をフィードバックして該アーム
及び該作業部材の作動を制御するように構成した建設機
械において、該アーム及び該作業部材を操作するための
操作レバーと、該操作レバーによる作業開始時の該アー
ム及び該作業部材の目標移動速度を設定する目標移動速
度設定手段と、該目標移動速度設定手段で設定された該
目標移動速度の情報を入力として、該アーム及び該作業
部材が該目標移動速度となるように、該アクチュエータ
を制御する制御手段とをそなえ、該シリンダ式アクチュ
エータのシリンダ位置の時間微分情報をフィードバック
したときに該アーム及び該作業部材の移動速度が連続的
に変化するように、該目標移動速度が設定されているこ
とを特徴としている。

【００１１】また、請求項２記載の本発明の建設機械の
制御装置は、上記請求項１記載の構成に加えて、該作業
開始時の該目標移動速度特性が余弦波特性に設定されて
いることを特徴としている。また、請求項３記載の本発
明の建設機械の制御装置は、上記請求項１記載の構成に
加えて、該シリンダ式アクチュエータのシリンダ位置の
時間微分情報をフィードバックしたときに該アーム及び
該作業部材の移動速度が連続的に変化するように、該作
業部材による作業終了時の目標移動速度特性が該目標移
動速度設定手段にて設定されていることを特徴としてい
る。

【００１２】また、請求項４記載の本発明の建設機械の
制御装置は、上記請求項３記載の構成に加えて、該作業
終了時の該目標移動速度特性が余弦波特性に設定されて
いることを特徴としている。また、請求項５記載の本発
明の建設機械の制御装置は、上記請求項１記載の構成に
加えて、該目標移動速度設定手段が、該操作レバーの位
置に応じた第１の目標移動速度データを出力する目標移
動速度出力部と、上記の作業開始時及び作業終了時に該
シリンダ式アクチュエータのシリンダ位置の時間微分情
報をフィードバックしたときに該アーム及び該作業部材
の移動速度が連続的に変化するような第２の目標移動速
度データを記憶した記憶部と、該記憶部のデータと該目
標移動速度出力部のデータとを比較して小さい方のデー
タを目標移動速度情報として出力する比較部とをそなえ
て構成されたことを特徴としている。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の実施
の形態について説明する。本実施形態にかかる建設機械
としての油圧ショベルは、図１に示すように、左右に無
限軌条部５００Ａを有する下部走行体５００上に、運転
操作室６００付き上部旋回体（建設機械本体）１００が
水平面内で回転自在に設けられている。

【００１４】そして、この上部旋回体１００に対して、
一端が回動可能に接続されるブーム（アーム）２００が
設けられ、更にブーム２００に対して、一端が関節部を
介して回動可能に接続されるスティック（アーム）３０
０が設けられている。さらに、スティック３００に対し
て、一端が関節部を介して回動可能に接続され、先端が
地面を掘削し内部に土砂を収容可能なバケット（作業部
材）４００がが設けられている。

【００１５】このように、本実施形態では、ブーム２０
０，スティック３００及びバケット４００により、関節
式アーム機構が構成される。即ち、上部旋回体１００に
一端部を枢着され他端側にバケット４００を有するとと
もに、関節部を介して相互に接続された一対のアーム
（ブーム２００，スティック３００）を少なくとも有す
る関節式アーム機構が構成されることになる。

【００１６】また、シリンダ式アクチュエータとしての
ブーム油圧シリンダ１２０，スティック油圧シリンダ１
２１，バケット油圧シリンダ１２２（以下、ブーム油圧
シリンダ１２０をブームシリンダ１２０又は単にシリン
ダ１２０ということがあり、スティック油圧シリンダ１
２１をスティックシリンダ１２１又は単にシリンダ１２
１ということがあり、バケット油圧シリンダ１２２をバ
ケットシリンダ１２２又は単にシリンダ１２２というこ
とがある）が設けられている。

【００１７】ここで、ブームシリンダ１２０は、その一
端が上部旋回体１００に対して回動可能に接続されると
ともに、他端がブーム２００に対して回動可能に接続さ
れている。即ち、ブームシリンダ１２０は、上部旋回体
１００とブーム２００との間に介装されて、端部間の距
離が伸縮することにより、ブーム２００を上部旋回体１
００に対して回動させることができるものである。

【００１８】また、スティックシリンダ１２１は、その
一端がブーム２００に対して回動可能に接続されるとと
もに、他端がスティック３００に対して回動可能に接続
されている。即ち、スティックシリンダ１２１は、ブー
ム２００とスティック３００との間に介装されて、端部
間の距離が伸縮することにより、スティック３００をブ
ーム２００に対して回動させることができるものであ
る。

【００１９】さらに、バケットシリンダ１２２は、その
一端がスティック３００に対して回動可能に接続される
とともに、他端がバケット４００に対して回動可能に接
続されている。即ち、バケットシリンダ１２２は、ステ
ィック３００とバケット４００との間に介装されて、端
部間の距離が伸縮することにより、バケット４００をス
ティック３００に対して回動させることができるもので
ある。なお、バケット油圧シリンダ１２２の先端部に
は、リンク機構１３０が設けられている。

【００２０】このように上記の各シリンダ１２０〜１２
２で、伸縮動作を行なうことによりアーム機構を駆動す
る複数のシリンダ式アクチュエータを有するシリンダ式
アクチュエータ機構が構成される。なお、図示しない
が、左右の無限軌条部５００Ａをそれぞれ駆動する油圧
モータや、上部旋回体１００を旋回駆動する旋回モータ
も設けられている。

【００２１】ところで、図２に示すように、シリンダ１
２０〜１２２や上記の油圧モータや旋回モータのための
油圧回路が設けられており、この油圧回路には、エンジ
ンＥによって駆動されるポンプ５１，５２や主制御弁
（メインコントロールバルブ）１３，１４，１５等が介
装されている。また、主制御弁１３，１４，１５を制御
するために、パイロット油圧回路が設けられており、こ
のパイロット油圧回路には、エンジンＥによって駆動さ
れるパイロットポンプ５０，電磁比例弁３Ａ，３Ｂ，３
Ｃ，電磁切替弁４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，セレクタ弁１８Ａ，
１８Ｂ，１８Ｃ等が介装されている。

【００２２】ところで、電磁比例弁３Ａ，３Ｂ，３Ｃを
介して、主制御弁１３，１４，１５を制御することによ
り、制御したいモードに応じて、ブーム２００，スティ
ック３００，バケット４００が所望の伸縮変位となるよ
うに制御するコントローラ（制御手段）１が設けられて
いる。なお、このコントローラ１は、マイクロプロセッ
サ，ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ，適宜の入出力インタフ
ェースなどで構成される。

【００２３】そして、このコントローラ１へは種々のセ
ンサからの検出信号（設定信号を含む）が入力されるよ
うになっており、コントローラ１は、これらのセンサか
らの検出信号に基づき、上記の制御を実行するようにな
っている。なお、このようなコントローラ１による制御
を半自動制御という。上記の半自動制御のモードとして
は、バケット角制御モード（図９参照），法面掘削モー
ド（バケット歯先直線掘削モード又はレイキングモー
ド）（図１０参照），法面掘削モードとバケット角制御
モードとを組み合わせたスムージングモード（図１１参
照），バケット角自動復帰モード（オートリターンモー
ド）（図１２参照）等がある。

【００２４】ここで、バケット角制御モードは、図９に
示すように、スティック３００及びブーム２００を動か
してもバケット４００の水平方向（垂直方向）に対する
角度（バケット角）が常に一定に保たれるモードで、こ
のモードは、図２に示すディスプレイスイッチパネル、
又は、目標法面角設定器付きモニタパネル（以下、単に
モニタパネルという）１０上のバケット角制御スイッチ
をＯＮにすると、実行される。なお、バケット４００が
手動にて動かされた時、このモードは解除され、バケッ
ト４００が止まった時点でのバケット角が新しいバケッ
ト保持角として記憶される。

【００２５】法面掘削モードは、図１０に示すように、
バケット４００の歯先１１２が直線的に動くモードであ
る。但し、この場合はバケットシリンダ１２２は作動せ
ず、したがって、バケット４００の移動に伴いバケット
角φ（法面に対するバケット４００の歯先１１２の角
度）が変化することになる。法面掘削モード＋バケット
角制御モード（スムージングモード）は、図１１に示す
ように、バケット４００の歯先１１２が直線的に動くモ
ードであり、バケット角φも掘削中一定に保たれる。

【００２６】バケット自動復帰モードは、図１２に示す
ように、バケット角が予め設定された角度に自動的に復
帰するモードであり、復帰バケット角はモニタパネル１
０によって設定される。このモードは、操作レバー６上
のバケット自動復帰スタートスイッチ７をＯＮにすると
開始するようになっており、バケット４００が予め設定
された角度まで復帰した時点でこのモードは解除され
る。なお、操作レバー６は、ブーム２００及びバケット
４００を操作するための操作部材であり、以下、ブーム
操作レバーという。

【００２７】さらに、上記の法面掘削モード及びスムー
ジングモードは、モニタパネル１０上の半自動制御スイ
ッチをＯＮにし、かつ、スティック操作レバー８上の法
面掘削スイッチ９をＯＮにし、スティック操作レバー８
とブーム操作レバー６の両方又はどちらか一方が動かさ
れた時に、開始されるようになっている。なお、目標法
面角はモニタパネル１０上のスイッチ操作にて設定され
る。

【００２８】また、法面掘削モード，スムージングモー
ドでは、スティック操作レバー８の操作量により目標法
面角に対して平行方向のバケット歯先移動速度が設定さ
れ、ブーム操作レバー６の操作量により目標法面角に対
して垂直方向のバケット歯先移動速度が設定されるよう
になっている。したがって、スティック操作レバー８を
操作すると、目標法面角に沿って、バケット歯先１１２
が直線移動を開始し、掘削中にブーム操作レバー６を動
かすことによって、手動による目標法面高さの微調整が
可能となる。

【００２９】また、スティック操作レバー８とブーム操
作レバー６とを同時に操作した場合は設定斜面（法面）
に対して、平行及び垂直方向の合成ベクトルによりバケ
ット歯先１１２の移動方向とその速度が決定されること
になる。また、法面掘削モード，スムージングモードで
は、ブーム操作レバー６を操作することによって掘削中
のバケット角を微調整するほか、目標法面高さも変更す
ることができる。すなわち、この半自動掘削モードにお
いても、掘削中に手動にてバケット角及び目標法面高さ
の微調整を行なうことができるのである。

【００３０】なお、このシステムでは、手動モードも可
能であるが、この手動モードでは、従来の油圧ショベル
と同等の操作が可能となるほかに、バケット歯先１１２
の座標表示が可能である。また、半自動制御システム全
体のサービス・メンテナンスを行なうためのサービスモ
ードも用意されており、このサービスモードはコントロ
ーラ１に外部ターミナル２を接続することによって行な
われる。そして、このサービスモードによって、制御ゲ
インの調整や各センサの初期化等が行なわれる。

【００３１】ところで、コントローラ１に接続される各
種センサとして、図２に示すように、圧力スイッチ１
６，圧力センサ１９，２８Ａ，２８Ｂ，レゾルバ（角度
センサ）２０〜２２，傾斜角センサ２４等が設けられて
おり、更にコントローラ１には、エンジンポンプコント
ローラ２７やＯＮ−ＯＦＦスイッチ７，９やモニタパネ
ル１０が接続されている。なお、外部ターミナル２は、
制御ゲインの調整や各センサの初期化時等に、コントロ
ーラ１に接続される。

【００３２】なお、エンジンポンプコントローラ２７
は、エンジン回転数センサ２３からのエンジン回転数情
報を受けてエンジンＥを制御するもので、コントローラ
１との間で協調情報を相互にやり取りできるようになっ
ている。又、レゾルバ２０〜２２での検出信号は、信号
変換器（変換手段）２６を介してコントローラ１へ入力
されるようになっている。

【００３３】圧力センサ１９は、スティック３００用の
操作レバー８及びブーム２００用の操作レバー６から主
制御弁１３，１４，１５に接続されたパイロット配管に
取り付けられており、パイロット配管内のパイロット油
圧を検出するセンサである。かかるパイロット配管内の
パイロット油圧は、操作レバー６，８の操作量によって
変化するため、この油圧を計測することで操作レバー
６，８の操作量を推定できるようになっている。

【００３４】圧力センサ２８Ａ，２８Ｂはブームシリン
ダ１２０及びスティックシリンダ１２１に供給される油
圧を検出することで、各シリンダ１２０，１２１の伸縮
状態を検出するものである。圧力スイッチ１６は、操作
レバー６，８のパイロット配管にセレクタ１７等を介し
て取り付けられており、操作レバー６，８の操作位置が
中立か否かを検出するための中立検出用スイッチとして
設けられている。そして、操作レバー６，８が中立状態
の時には、圧力スイッチ１６の出力がＯＦＦとなり、操
作レバー６，８が操作される（非中立状態の時）と、圧
力スイッチ１６の出力がＯＮとなるようになっている。
なお、この圧力スイッチ１６は上記圧力センサ１９の異
常検出や手動／半自動制御モードの切替用としても利用
される。

【００３５】レゾルバ２０は、ブーム２００の建設機械
本体１００への枢着部（関節部）に設けられ、ブーム２
００の姿勢を検出する（モニタする）第１角度センサと
して機能するものである。また、レゾルバ２１は、ステ
ィック３００のブーム２００への枢着部（関節部）に設
けられ、スティック３００の姿勢を検出する（モニタす
る）第２角度センサとして機能するものである。また、
レゾルバ２２は、リンク機構枢着部に設けられてバケッ
ト４００の姿勢を検出する（モニタする）第３角度セン
サとして機能するもので、これらのレゾルバ２０〜２２
により、アーム機構の姿勢を角度情報で検出する角度検
出手段が構成される。

【００３６】信号変換器（変換手段）２６は、レゾルバ
２０で得られた角度情報をブームシリンダ１２０の伸縮
変位情報に変換し、レゾルバ２１で得られた角度情報を
スティックシリンダ１２１の伸縮変位情報に変換し、レ
ゾルバ２２で得られた角度情報をバケットシリンダ１２
２の伸縮変位情報に変換するもの、即ち、レゾルバ２０
〜２２で得られた角度情報を対応するシリンダ１２０〜
１２２の伸縮変位情報に変換するもので、このため、こ
の信号変換器２６は、各レゾルバ２０〜２２からの信号
を受ける入力インタフェース２６Ａ，各レゾルバ２０〜
２２で得られた角度情報に対応するシリンダ１２０〜１
２２の伸縮変位情報を記憶するルークアップテーブル２
６Ｂ−１を含むメモリ２６Ｂ，各レゾルバ２０〜２２で
得られた角度情報に対応するシリンダ１２０〜１２２の
伸縮変位情報を求めシリンダ伸縮変位情報をコントロー
ラ１に通信しうる主演算装置（ＣＰＵ）２６Ｃ，主演算
装置（ＣＰＵ）２６Ｃからのシリンダ伸縮変位情報を送
出する出力インタフェース２６Ｄ等をそなえて構成され
ている。

【００３７】ところで、各レゾルバ２０〜２２で得られ
た角度情報θbm，θst，θbkに対応するシリンダ１２０
〜１２２の伸縮変位情報λbm，λst，λbkは余弦定理を
用いて次式で求めることができる。 λbm＝〔Ｌ₁₀₁₁₀₂ ²＋Ｌ₁₀₁₁₁₁ ² −２Ｌ₁₀₁₁₀₂・Ｌ₁₀₁₁₁₁ｃｏｓ( θbm＋Ａxbm ）〕^1/2 ・・・・（１） λst＝〔Ｌ₁₀₃₁₀₄ ²＋Ｌ₁₀₄₁₀₅ ²−２Ｌ₁₀₃₁₀₄・Ｌ₁₀₄₁₀₅ｃｏｓθst〕^1/2 ・・・・（２） λbk＝〔Ｌ₁₀₆₁₀₇ ²＋Ｌ₁₀₇₁₀₉ ²−２Ｌ₁₀₆₁₀₇・Ｌ₁₀₇₁₀₉ｃｏｓθbk〕^1/2 ・・・・（３）ここで、上式において、Ｌ_ijは固定長、Ａxbm は固定角
を表し、Ｌの添字ｉｊは節点ｉ，ｊ間の情報を有する。
例えばＬ₁₀₁₁₀₂は節点１０１と節点１０２との距離を表
す。なお、ここでは、節点１０１の位置をｘｙ座標の原
点とする（図８参照）。

【００３８】もちろん、各レゾルバ２０〜２２で角度情
報θbm，θst，θbkが得られる毎に、上式を演算手段
（例えばＣＰＵ２６Ｃ）で演算してもよい。この場合
は、ＣＰＵ２６Ｃが、各レゾルバ２０〜２２で得られた
角度情報から角度情報に対応するシリンダ１２０〜１２
２の伸縮変位情報を演算により求める演算手段を構成す
ることになる。

【００３９】なお、信号変換器２６で変換された信号
は、半自動制御時のフィードバック制御用に利用される
ほか、バケット歯先１１２の位置計測／表示用座標を計
測するためにも利用される。また、半自動制御モードに
おけるバケット歯先１１２の位置は、油圧ショベルの上
部旋回体１００のある１点を原点として演算されるが、
上部旋回体１００がフロントリンケージ方向に傾斜した
時、制御演算上の座標系を車両傾斜分だけ補正すること
が必要になる。傾斜センサ２４は、この座標系を補正す
るために設けられている。

【００４０】また、前述したように、電磁比例弁３Ａ〜
３Ｃは、コントローラ１からの制御信号を受けて、パイ
ロットポンプ５０から供給される油圧を制御するように
なっており、この油圧を切替弁４Ａ〜４Ｃ又はセレクタ
弁１８Ａ〜１８Ｃを通して主制御弁１３，１４，１５に
作用させることにより、主制御弁１３，１４，１５のス
プール位置が制御され、目標シリンダ速度が得られるよ
うになっている。

【００４１】また、切替弁４Ａ〜４Ｃを手動モード側に
切り替えることで、手動により各シリンダ１２０〜１２
１を制御することができるようになっている。なお、ス
ティック合流調整比例弁１１は目標シリンダ速度に応じ
た油量を得るために２つのポンプ５１，５２の合流度合
を調整するものである。また、スティック操作レバー８
には、ＯＮ−ＯＦＦスイッチ（法面掘削スイッチ）９が
取り付けられており、オペレータがこのスイッチを操作
することによって、半自動制御モードの選択又は非選択
が実行される。そして、半自動制御モードが選択される
と、上述したようにバケット歯先１１２を直線的に動か
すことができるようになるのである。

【００４２】さらに、ブーム操作レバー６には、ＯＮ−
ＯＦＦスイッチ（バケット自動復帰スタートスイッチ）
７が取り付けられており、オペレータがこのスイッチ７
をＯＮすることによって、バケット４００を予め設定さ
れた角度に自動復帰させることができるようになってい
る。安全弁（セーフティバルブ）５は電磁比例弁３Ａ〜
３Ｃに供給されるパイロット圧を断続するためのもの
で、この安全弁５がＯＮ状態の時のみパイロット圧が電
磁比例弁３Ａ〜３Ｃに供給されるようになっている。し
たがって、半自動制御上、何らかの故障があった場合等
は、この安全弁５をＯＦＦ状態にすることにより、速や
かに半自動制御を停止することができる。

【００４３】ところで、エンジンＥの回転速度はオペレ
ータが設定したエンジンスロットルの位置によって異な
り、更にエンジンスロットルが一定であっても負荷によ
ってエンジン回転速度は変化する。ポンプ５０，５１，
５２はエンジンＥに直結されているので、エンジン回転
速度が変化すると、ポンプ吐出量も変化するため、主制
御弁１３，１４，１５のスプール位置が一定であって
も、シリンダ速度はエンジン回転速度の変化に応じて変
化してしまう。そこで、これを補正すべくエンジンＥに
エンジン回転速度センサ２３が取り付けられているので
ある。すなわち、エンジン回転速度が低い時は、バケッ
ト歯先１１２の目標移動速度を遅くするようになってい
る。

【００４４】モニタパネル１０は、目標法面角α（図
８，図１３参照）やバケット復帰角の設定器として使用
されるほか、バケット歯先１１２の座標や計測された法
面角αあるいは計測された２点座標間距離の表示器とし
ても使用されるようになっている。なお、このモニタパ
ネル１０は、操作レバー６，８とともに運転操作室６０
０内に設けられる。

【００４５】すなわち、本実施形態にかかるシステムに
おいては、従来のパイロット油圧ラインに圧力センサ１
９及び圧力スイッチ１６を組込み、操作レバー６，８の
操作量を検出し、レゾルバ２０，２１，２２を用いてフ
ィードバック制御を行なうものであり、かかる制御は、
各シリンダ１２０，１２１，１２２毎に独立した多自由
度フィードバック制御ができるような構成となってい
る。これにより、圧力補償弁等の油器の追加が不要とな
る。なお、上部旋回体１００の傾斜による影響は車両傾
斜角センサ２４により補正される。また、切替スイッチ
９によりオペレータは任意にモード（半自動モード及び
手動モード）を選択できるようになっているほか、目標
法面角αを設定することもできるようになっているので
ある。

【００４６】次に、コントローラ１において行なわれる
半自動制御モード（バケット自動復帰モードを除く）の
制御アルゴリズムについて図４を用いて説明する。すな
わち、最初に、目標法面設定角，スティックシリンダ１
２１及びブームシリンダ１２０を制御するパイロット油
圧，車両傾斜角，エンジン回転速度の情報に基づいてバ
ケット歯先１１２の移動速度及び方向を演算する。次
に、これらの情報に基づいて、各シリンダ１２０，１２
１，１２２の目標速度を演算する。この時、エンジン回
転速度の情報は、シリンダ速度の上限を決定するために
用いられる。

【００４７】また、コントローラ１は、図３，図４に示
すように、各シリンダ１２０，１２１，１２２毎に独立
した制御部１Ａ，１Ｂ，１Ｃをそなえており、各制御
は、図４に示すように、独立した制御フィードバックル
ープとして構成され、互いに干渉し合うことがないよう
になっている。また、閉ループ制御（図４参照）内の補
償構成は、各制御部１Ａ，１Ｂ，１Ｃとも、図５に示す
ように、変位，速度についてのフィードバックループと
フィードフォワードループの多自由度構成となってい
る。

【００４８】すなわち、目標速度が与えられると、フィ
ードバックループ処理に関しては、目標速度とシリンダ
速度（シリンダ位置の時間微分）のフィードバック情報
との偏差に所定のゲインＫｖｐ（符号６２参照）を掛け
るルートと、目標速度を一旦積分して（図５の積分要素
６１参照）、この目標速度積分情報と変位フィードバッ
ク情報との偏差に所定のゲインＫｐｐ（符号６３参照）
を掛けるルートと、上記目標速度積分情報と変位フィー
ドバック情報との偏差に所定のゲインＫｐｉ（符号６４
参照）を掛け更に積分（符号６６参照）を施すルートに
よる処理がなされ、更にフィードフォワードループ処理
に関しては、目標速度に所定のゲインＫｆ（符号６５参
照）を掛けるルートによる処理がなされるようになって
いる。

【００４９】なお、上記のゲインＫｖｐ，Ｋｐｐ，Ｋｐ
ｉ，Ｋｆの値は、ゲインスケジューラ７０によって可変
しうるようになっている。また、非線形除去テーブル７
１が、電磁比例弁３Ａ〜３Ｃや主制御弁１３〜１５等の
非線形性を除去するために設けられているが、この非線
形除去テーブル７１を用いた処理は、テーブルルックア
ップ手法を用いることにより、コンピュータにて高速に
行なわれるようになっている。

【００５０】ところで、図３，図４に示すように、コン
トローラ１内には、ブームシリンダ１２０用の制御部１
Ａと、スティックシリンダ１２１用の制御部１Ｂと、バ
ケットシリンダ１２２用の制御部１Ｃとがそれぞれ独立
して設けられているが、このうち、ブームシリンダ１２
０用の制御部１Ａ及びステイックシリンダ１２１用の制
御部１Ｂには、図６に示すような目標移動速度設定手段
１０１が設けられている。なお、図６は制御部１Ｂに着
目したブロック図であるが、ブームシリンダ１２０の制
御部１Ａについても、図６と同様の構成となっている。

【００５１】ここで、本発明の要部としての目標移動速
度設定手段１０１について説明すると、この目標移動速
度設定手段１０１は、半自動制御モードによる作業開始
時や作業終了時に、オペレータが操作レバー６，８を急
操作しても油圧シリンダ１２０，１２１の制御弁３Ａ，
３Ｂへの指令値がステップ状に変化するのを防止すべく
設けられたものである。

【００５２】すなわち、このような目標移動速度設定手
段１０１を設けない場合は、半自動制御モードの作業開
始時等にオペレータが操作レバー６，８を急操作する
と、電磁弁３Ａ〜３Ｃに対する制御信号がステップ状に
急激に変化してしまうのである。この場合、主制御弁
（メインコントロールバルブ）１３，１４，１５の作動
が、電磁弁３Ａ〜３Ｃから送出されるパイロット圧に追
従できなくなり、油圧シリンダ１２０〜１２２の作動が
振動や衝撃等をともなって円滑に作動を開始したり終了
することができなるなるのである。

【００５３】これは、半自動制御モード時には、操作レ
バー６，８の操作量に応じて、スティック３００やブー
ム２００の作動速度が決定されるようになっているから
であるが、このような事態を回避するには、操作レバー
６，８が急操作されてもバケット歯先１１２の移動速度
が徐々に増加（ランプアップ）するように設定したり、
ローパスフィルタを介して滑らかな速度変化を与えるこ
とが考えられる。

【００５４】しかしながら、図５を用いて説明したよう
に、各シリンダ１２０〜１２２の主制御弁１３〜１５へ
の制御信号は、シリンダ位置を時間微分した情報（シリ
ンダ速度情報）をフィードバックしているので、上述の
ランプアップ処理等を施しても、やはり操作レバー６，
８を急操作した場合にはブームシリンダ１２０やスティ
ックシリンダ１２１への制御信号（指令値）がステップ
状に変化してしまい、ブーム２００，スティック３０
０，バケット４００が滑らかに作動を開始できなくなる
のである。

【００５５】そこで、本発明では、コントローラ１内の
各制御部１Ａ，１Ｂ内に目標移動速度設定手段１０１を
設けて、このような半自動制御モードの作業開始時や作
業終了時に、操作レバー６，８が急激に操作されても、
各油圧シリンダ１２０〜１２２及びブーム２００やステ
ィック３００がスムーズに作動するように構成されてい
るのである。

【００５６】ここで、目標移動速度設定手段１０１につ
いて説明すると、この目標移動速度設定手段１０１は、
図６に示すように、目標移動速度出力部１０２と、記憶
部（メモリ）１０３と、比較部１０４とをそなえてい
る。このうち、目標移動速度出力部１０２は、操作レバ
ー６，８の位置に応じた油圧シリンダ１２０〜１２２の
目標移動速度データ（第１の目標移動速度データ）を出
力するものである。すなわち、目標移動速度出力部１０
２では、操作レバー６，８の操作位置と油圧シリンダ１
２０，１２１の目標移動速度との関係が線形的に設定さ
れており、操作レバー６，８の操作位置がダイレクトに
油圧シリンダ１２０，１２１の目標移動速度として反映
されるようになっている。

【００５７】また、記憶部１０３は、半自動制御モード
の作業開始時及び作業終了時に、操作レバー６，８によ
る目標移動速度特性が時間微分しても同種の特性となる
ような目標移動速度データ（第２の目標移動速度デー
タ）を記憶したものである。なお、時間微分しても同種
の特性となるような目標移動速度データとは、例えばｃ
ｏｓカーブがある。つまり、移動特性がｃｏｓカーブを
有していればこの移動特性を時間微分した特性はｓｉｎ
カーブとなり、ｃｏｓカーブと同種の三角関数の特性と
なる。ここで、図７に示すように、本実施形態において
は、この記憶部１０３には半自動制御モードの作業開始
時及び作業終了時に、バケット歯先１１２の移動速度が
余弦波特性（ｃｏｓカーブ）となるような目標移動速度
データが記憶されている。

【００５８】このように、半自動制御モードの作業開始
時及び作業終了時に目標移動速度特性が時間微分しても
同種の特性となるように設定しているのは、各シリンダ
１２０，１２１を駆動する制御弁１３，１４が、図４，
図５に示すように、シリンダ速度情報（即ち、シリンダ
位置の微分情報）をフィードバックしているためであ
る。

【００５９】すなわち、このような設定により、目標移
動速度からフィードバックされた速度情報も、目標移動
速度情報の特性（例えばｃｏｓカーブ）と同種の特性
（ｓｉｎカーブ）とすることができ、このフィードバッ
ク情報を加味した制御信号が非連続的（ステップ状）に
変化することがなく、各電磁弁３Ａ〜３Ｃを連続的に動
作させることができ、各油圧シリンダ１２０〜１２２を
滑らかに作動させることができるのである。

【００６０】したがって、例えば半自動制御モードの作
業開始時に、オペレータが、操作レバー６，８を急激に
操作した場合であっても、制御弁１３，１４への指令値
（制御信号）を連続的な特性とすることができるのであ
る。なお、この記憶部１０３に記憶される目標移動速度
データ（第２の目標移動速度データ）は、図７に示すよ
うな余弦波特性に限定されるものではなく、微分しても
同種の特性となるようなデータであれば他のもの（例え
ば、ｓｉｎカーブや自然対数カーブ）であってもよい
が、作動の応答性等を考慮すると余弦波特性に設定する
のが好ましい。

【００６１】また、比較部１０４は、上記の記憶部１０
３から出力されたデータと目標移動速度出力部１０２か
ら出力されたデータとを比較して、このうち小さい方の
データを目標移動速度情報として出力するものである。
なお、このような比較部１０４及び目標移動速度出力部
１０２を設けているのは、以下の理由による。

【００６２】すなわち、本装置は、半自動制御モードの
作業開始時等に操作レバー６，８を急操作した場合にブ
ーム２００，スティック３００，バケット４００や各油
圧シリンダ１２０〜１２２を滑らかに作動させるための
ものであり、このような観点であれば、記憶部１０３だ
けを設ければよく、必ずしもこのような目標移動速度出
力部１０２や比較部１０４を設ける必要はないが、例え
ば、熟練したオペレータが操作を行なう場合には、この
ような記憶部１０３による油圧シリンダの制御よりも適
した状態に操作レバー６，８を操作することが考えられ
る。

【００６３】このような場合には、オペレータの操作を
優先させて各油圧シリンダ１２０〜１２２を作動させた
方が操作性が良く、また、この場合には、記憶部１０３
から出力されるデータを用いて各油圧シリンダ１２０〜
１２２の制御を行なう必要性もほとんどない。そこで、
上述のような比較器１０４を設け、目標移動速度出力部
１０２から得られるデータ（即ち、操作レバー６，８の
操作状態）と記憶部１０３から出力されたデータとのう
ち、小さい方のデータ、即ち、目標移動速度の変化が小
さい方のデータを目標移動速度情報として出力するよう
になっているのである。

【００６４】本発明の一実施形態としての建設機械の制
御装置は、上述のように構成されているので、油圧ショ
ベルを用いて、図１３に示すような目標法面角αの法面
掘削作業を半自動制御により行なう際に、従来の手動制
御のシステムに比し、ブーム２００及びスティック３０
０の合成移動量を掘削速度に合わせて自動調整する電子
油圧システムにより、上記のような半自動制御機能を実
現することができるのである。

【００６５】すなわち、油圧ショベルに搭載されたコン
トローラ１へ種々のセンサからの検出信号（目標法面角
αの設定情報を含む）が入力されると、このコントロー
ラ１では、これらのセンサからの検出信号（信号変換器
２６を介したレゾルバ２０〜２２での検出信号も含む）
と操作レバー６，８の操作状態とに基づいて、電磁比例
弁３Ａ，３Ｂ，３Ｃに対する制御信号を設定する。

【００６６】そして、主制御弁１３，１４，１５が、上
記電磁比例弁３Ａ，３Ｂ，３Ｃからのパイロット油圧に
応じて作動することで、ブーム２００，スティック３０
０，バケット４００が所望の伸縮変位となるように制御
され、これにより、上記のような半自動制御が実行され
るのである。また、この半自動制御に際しては、まず、
目標法面設定角，スティックシリンダ１２１及びブーム
シリンダ１２０を制御する操作レバー６，８の操作状態
に基づいて設定されるパイロット油圧や車両傾斜角やエ
ンジン回転速度等の情報によりバケット歯先１１２の移
動速度及び方向を求め、この情報に基づいて各シリンダ
１２０，１２１，１２２の目標速度を演算するのであ
る。この時エンジン回転速度の情報は、シリンダ速度の
上限を決定する時必要となる。また、このような制御
は、各油圧シリンダ１２０，１２１，１２２毎に独立し
たフィードバックループとして構成されているので、互
いに干渉し合うことはない。

【００６７】特に、本装置では、コントローラ１に図５
に示すような目標移動速度設定手段１０１を設けている
ので、半自動制御モードでの作業開始時や作業終了時
に、オペレータが操作レバー６，８を急激に操作して
も、ブーム２００，スティック３００，バケット４００
が滑らかに作動する。すなわち、図４，図５に示すよう
に、コントローラ１内には、各油圧シリンダ１２０〜１
２２の位置を時間微分した情報がフィードバックされる
が、本発明では、図６，図７に示すように、このフィー
ドバックされる微分情報と、操作レバー６，８により設
定される作業開始時及び作業終了時の目標移動速度特性
とが、同種の特性となるように目標移動速度の特性が記
憶部１０３にて設定されているので、各電磁弁３Ａ〜３
Ｃに対して出力される制御信号が連続的なものとなり、
制御信号がステップ状に急激に変化するようなことが抑
制される。

【００６８】したがって、半自動制御での作業開始時や
作業終了時に、主制御弁１３，１４，１５の作動が、電
磁弁３Ａ〜３Ｃから送出されるパイロット圧に追従でき
なくなるような事態を回避することができ、ブーム２０
０，スティック３００，バケット４００を滑らかに作動
させることができるのである。また、本装置では、図５
に示すように、操作レバー６，８の位置に応じた油圧シ
リンダ１２０〜１２２の目標移動速度データ（第１の目
標移動速度データ）を出力する目標移動速度出力部１０
２、及び記憶部１０３から出力されたデータと目標移動
速度出力部１０２から出力されたデータ（第２の目標移
動速度データ）とを比較して、このうち小さい方のデー
タを目標移動速度情報として出力する比較部１０４とが
設けられているので、例えば、熟練したオペレータが記
憶部１０３による油圧シリンダの制御よりも適した状態
に操作レバー６，８を操作する場合には、オペレータに
よる操作が優先されて、各油圧シリンダ１２０〜１２２
が作動制御されるので、操作性を損なうこともない。

【００６９】なお、この半自動制御システムにおける目
標法面角αの設定は、モニタパネル１０上のスイッチに
よる数値入力による方法，２点座標入力法，バケット角
度による入力法によりなされ、同じく半自動制御システ
ムにおけるバケット復帰角の設定は、モニタパネル１０
上のスイッチによる数値入力による方法，バケット移動
による方法によりなされるが、いずれも公知の手法が用
いられる。

【００７０】また、上記各半自動制御モードとその制御
法は、レゾルバ２０〜２２で検出された角度情報を信号
変換器２６でシリンダ伸縮変位情報に変換したものに基
づいて、次のようにして行なわれる。まず、バケット角
度制御モード（図９参照）では、バケット４００とｘ軸
となす角（バケット角）φを任意の位置で一定となるよ
うに、バケットシリンダ１２２長さを制御する。このと
き、バケットシリンダ長さλbkは、ブームシリンダ長さ
λbm，スティックシリンダ長さλst及び上記のバケット
角度φをパラメータとして求めることができる。

【００７１】スムージングモード（図１１参照）では、
バケット角度φは一定に保持されるので、バケット歯先
位置１１２と節点１０８は平行に移動する。まず、節点
１０８がｘ軸に対して平行に移動する場合（水平掘削）
について述べると、次のようになる。すなわち、この場
合は、掘削を開始するリンケージ姿勢における節点１０
８の座標を（ｘ₁₀₈，ｙ₁₀₈）とし、この時のリンケー
ジ姿勢におけるブームシリンダ１２０とスティックシリ
ンダ１２１のシリンダ長さを求め、ｘ₁₀₈が水平に移動
するようにブーム２００とスティック３００の速度関係
を求める。なお、節点１０８の移動速度はスティック操
作レバー８の操作量によって決定される。

【００７２】また、節点１０８の平行移動を考えた場
合、微小時間Δｔ後の節点１０８の座標は（ｘ₁₀₈＋Δ
ｘ，ｙ₁₀₈）で表わされる。Δｘは移動速度によって決
まる微小変位である。したがって、ｘ₁₀₈にΔｘを考慮
することで、Δｔ後の目標ブーム及びスティックシリン
ダの長さが求められる。法面掘削モード（図１０参照）
では、スムージングモードと同様の要領で制御が行なわ
れるが、移動する点が節点１０８からバケット歯先位置
１１２へ変更され、更にバケットシリンダ長さλbkが固
定されることを考慮した制御となる。

【００７３】また、車両傾斜センサ２４による仕上げ傾
斜角の補正については、フロントリンケージ位置の演算
は図８における節点１０１を原点としたｘｙ座標系で行
なわれる。したがって、車両本体がｘｙ平面に対して傾
斜した場合、上記ｘｙ座標が地面（水平面）対して傾
き、地面に対する目標傾斜角が変化してしまう。これを
補正するため、車両に傾斜角センサ２４を取り付け、こ
の傾斜角センサ２４によって、車両本体がｘｙ平面に対
してβだけ傾斜していることが検出された場合、βだけ
加算した値と置き直すことによって補正される。

【００７４】エンジン回転速度センサ２３による制御精
度悪化の防止については、以下のとおりである。即ち、
目標バケット歯先速度の補正については、目標バケット
歯先速度はスティック及びブーム操作レバー６，８の操
作位置とエンジン回転速度で決定される。また、油圧ポ
ンプ５１，５２はエンジンＥに直結されているため、エ
ンジン回転速度が低い時、ポンプ吐出量も減少し、シリ
ンダ速度が減少してしまう。そのため、エンジン回転速
度を検出し、ポンプ吐出量の変化に合うように目標バケ
ット歯先速度を算出しているのである。

【００７５】また、目標シリンダ速度の最大値の補正に
ついては、目標シリンダ速度はリンケージの姿勢及び目
標法面傾斜角によって変化することと、ポンプ吐出量が
エンジン回転速度の低下に伴い減少する場合、最大シリ
ンダ速度も減少させる必要があることとを考慮した補正
が行なわれる。なお、目標シリンダ速度が最大シリンダ
速度を越えた時は、目標バケット歯先速度を減少して、
目標シリンダ速度が最大シリンダ速度を越えないように
する。

【００７６】以上、種々の制御モードとその制御法につ
いて説明したが、いずれもシリンダ伸縮変位情報に基づ
いて行なう手法で、この手法による制御内容については
公知である。すなわち、本実施形態にかかるシステムで
は、レゾルバ２０〜２２で角度情報を検出したのちに、
角度情報を信号変換器２６でシリンダ伸縮変位情報に変
換しているので、以降は公知の制御手法を使用できるの
である。

【００７７】このようにして、コントローラ１にて、各
種の制御がなされるが、本実施形態にかかるシステムで
は、レゾルバ２０〜２２で検出された角度情報信号が、
信号変換器２６でシリンダ変位情報に変換されて、コン
トローラ１へ入力されるので、従来のように、ブーム２
００，スティック３００，バケット４００用シリンダの
各伸縮変位を検出するための高価なストロークセンサを
使用しなくても、従来の制御系で使用していたシリンダ
伸縮変位を用いた制御を実行することができる。これに
より、コストを低く抑えながら、バケット４００の位置
と姿勢を正確に且つ安定して制御しうるシステムを提供
しうるのである。

【００７８】また、フィードバック制御ループが各シリ
ンダ１２０，１２１，１２２毎に独立しており、制御ア
ルゴリズムが変位、速度およびフィードフォワードの多
自由制御としているので、制御系を簡素化できるほか、
油圧機器の非線型性をテーブルルックアップ手法により
高速に線形化することができるので、制御精度の向上に
も寄与している。

【００７９】さらに、車両傾斜センサ２４により車両傾
斜の影響を補正したり、エンジン回転速度を読み込むこ
とにより、エンジンスロットルの位置及び負荷変動によ
る制御精度の悪化を補正しているので、より正確な制御
の実現に寄与している。また、外部ターミナル２を用い
てゲイン調整等のメインテナンスもできるので、調整等
が容易であるという利点も得られる。

【００８０】さらに、圧力センサ１９等を用いてパイロ
ット圧の変化により、操作レバー７，８の操作量を求
め、更に従来のオープンセンタバルブ油圧システムをそ
のまま利用しているので、圧力補償弁等の追加を必要と
しない利点があるほか、目標法面角設定器付モニタ１０
でバケット歯先座標をリアルタイムに表示することもで
きる。また、安全弁５を用いた構成により、システムの
異常時における異常動作も防止できる。

【００８１】また、コントローラ１の記憶部１０３に記
憶される目標移動速度データ（第２の目標移動速度デー
タ、図６参照）は、図７に示すような余弦波特性に限定
されるものではなく、微分しても同種の特性となるよう
なデータであれば他のもの（例えば、ｓｉｎカーブや自
然対数カーブ）であってもよいが、作動の応答性等を考
慮すると余弦波特性に設定するのが好ましい。

【００８２】また、上述の実施形態では、作業開始時の
目標移動速度特性及び作業終了時の目標移動速度特性が
ともに同じ特性（即ち、余弦波特性）に設定されている
が、微分しても同種の特性となるものであれば、作業開
始時と作業終了時とで、目標移動速度特性を異ならせて
もよい。なお、本発明は上記した実施形態に限定される
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変
形して実施することができる。

【００８３】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明の建設機械の制御装置によれば、機体側にアームを
揺動自在に支持するともに該アームの先端部に作業部材
を揺動自在に支持し、該アーム及び該作業部材の揺動を
シリンダ式アクチュエータの伸縮動作によりそれぞれ行
なうとともに、該シリンダ式アクチュエータのシリンダ
位置を時間微分した情報をフィードバックして該アーム
及び該作業部材の作動を制御するように構成した建設機
械において、該アーム及び該作業部材を操作するための
操作レバーと、該操作レバーによる作業開始時の該アー
ム及び該作業部材の目標移動速度を設定する目標移動速
度設定手段と、該目標移動速度設定手段で設定された該
目標移動速度の情報を入力として、該アーム及び該作業
部材が該目標移動速度となるように、該アクチュエータ
を制御する制御手段とをそなえ、該シリンダ式アクチュ
エータのシリンダ位置の時間微分情報をフィードバック
したときに該アーム及び該作業部材の移動速度が連続的
に変化するように、該目標移動速度が設定されていると
いう構成により、作業開始時に、オペレータが操作レバ
ーを急激に操作しても、アーム及び作業部材を滑らかに
作動させることができる利点がある。

【００８４】また、請求項２記載の本発明の建設機械の
制御装置によれば、作業開始時の目標移動速度特性を余
弦波特性に設定することで、制御手段に各アクチュエー
タの位置を時間微分した情報をフィードバックして制御
信号を設定する場合には、このフィードバックされる時
間微分情報と、操作レバーにより設定される作業開始時
目標移動速度特性とが同種の特性となるとともに、余弦
波特性が連続的なカーブを有することにより、出力され
る制御信号がステップ状に急激に変化するようなことが
抑制される。したがって、作業開始時に、シリンダ式ア
クチュエータの動作を滑らかに作動させることができる
という利点がある。また、目標移動速度特性を余弦波特
性に設定することにより、作業開始時に作動応答性の優
れた制御を実現することができるという利点もある。

【００８５】さらに、請求項３記載の本発明の建設機械
の制御装置によれば、該シリンダ式アクチュエータのシ
リンダ位置の時間微分情報をフィードバックしたときに
該アーム及び該作業部材の移動速度が連続的に変化する
ように、該作業部材による作業終了時の目標移動速度特
性が該目標移動速度設定手段にて設定されているという
構成により、作業開始時のみならず、作業終了時におい
てオペレータが操作レバーを急激に操作した場合であっ
ても、アーム及び作業部材を滑らかに作動させることが
できるという利点がある。

【００８６】また、請求項４記載の本発明の建設機械の
制御装置によれば、作業終了時の目標移動速度特性を余
弦波特性に設定することで、作業終了時にも作動応答性
の優れた制御を実現することができる利点がある。ま
た、請求項５記載の本発明の建設機械の制御装置によれ
ば、該目標移動速度設定手段が、該操作レバーの位置に
応じた第１の目標移動速度データを出力する目標移動速
度出力部と、上記の作業開始時及び作業終了時に該シリ
ンダ式アクチュエータのシリンダ位置の時間微分情報を
フィードバックしたときに該アーム及び該作業部材の移
動速度が連続的に変化するような第２の目標移動速度デ
ータを記憶した記憶部と、該記憶部のデータと該目標移
動速度出力部のデータとを比較して小さい方のデータを
目標移動速度情報として出力する比較部とをそなえて構
成されるので、熟練したオペレータが記憶部によるシリ
ンダ式アクチュエータの制御よりも適した状態に操作レ
バーを操作する場合には、オペレータによる操作が優先
されて、各シリンダ式アクチュエータの作動が制御され
るという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる制御装置を搭載し
た油圧ショベルを示す模式図である。

【図２】本発明の一実施形態にかかる制御システム構成
を概略的に示す図である。

【図３】本発明の一実施形態にかかる制御装置の制御系
の全体構成を概略的に示す図である。

【図４】本発明の一実施形態にかかる制御システムの全
体構成を示す図である。

【図５】本発明の一実施形態にかかる制御装置のブロッ
ク線図である。

【図６】本発明の一実施形態にかかる制御装置の要部を
示す模式的なブロック図である。

【図７】本発明の一実施形態にかかる制御装置の制御特
性を示す図である。

【図８】本発明による油圧ショベルの動作部分の概略図
である。

【図９】本発明による油圧ショベルの動作を示す概略図
である。

【図１０】本発明による油圧ショベルの動作を示す概略
図である。

【図１１】本発明による油圧ショベルの動作を示す概略
図である。

【図１２】本発明による油圧ショベルの動作を示す概略
図である。

【図１３】本発明による油圧ショベルの動作を示す概略
図である。

【図１４】従来の油圧ショベルの概略構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１コントローラ（制御手段）２外部ターミナル３Ａ〜３Ｃ電磁比例弁４Ａ〜４Ｃ電磁切替弁５安全弁６ブーム，バケット操作レバー７バケット自動復帰スタートスイッチ８スティック操作レバー９法面掘削スイッチ１０目標法面角設定器付モニタパネル１１スティック合流比例弁１３ブーム用主制御弁１４スティック用主制御弁１５バケット用主制御弁１６圧力スイッチ１７セレクタ弁（操作レバー用）１８セレクタ弁（手動／半自動モード用）１９圧力センサ２０ブームシリンダ用レゾルバ（第１角度センサ）２１スティックシリンダ用レゾルバ（第２角度セン
サ）２２バケットシリンダ用レゾルバ（第３角度センサ）２３エンジン回転速度センサ２４傾斜角センサ２６信号変換器（変換手段）２６Ａ入力インタフェース２６Ｂメモリ２６Ｂ−１ルークアップテーブル２６Ｃ主演算装置（ＣＰＵ）２６Ｄ出力インタフェース２８Ａ，２８Ｂ圧力センサ２７エンジンポンプコントローラ５０パイロットポンプ５１，５２ポンプ１００上部旋回体（建設機械本体）１０１目標移動速度設定手段１０２目標移動速度出力部１０３記憶部１０４比較部１２０ブームシリンダ（シリンダ式アクチュエータ）１２１スティックシリンダ（シリンダ式アクチュエー
タ）１２２バケットシリンダ（シリンダ式アクチュエー
タ）１３０リンク機構２００ブーム３００スティック４００バケット５００下部走行体５００Ａ無限軌条部６００運転操作室Ｅエンジン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02F 9/20 E02F 9/22 E02F 3/43

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】機体側にアームを揺動自在に支持すると
もに該アームの先端部に作業部材を揺動自在に支持し、
該アーム及び該作業部材の揺動をシリンダ式アクチュエ
ータの伸縮動作によりそれぞれ行なうとともに、該シリ
ンダ式アクチュエータのシリンダ位置を時間微分した情
報をフィードバックして該アーム及び該作業部材の作動
を制御するように構成した建設機械において、該アーム及び該作業部材を操作するための操作レバー
と、該操作レバーによる作業開始時の該アーム及び該作業部
材の目標移動速度を設定する目標移動速度設定手段と、該目標移動速度設定手段で設定された該目標移動速度の
情報を入力として、該アーム及び該作業部材が該目標移
動速度となるように、該アクチュエータを制御する制御
手段とをそなえ、該シリンダ式アクチュエータのシリンダ位置の時間微分
情報をフィードバックしたときに該アーム及び該作業部
材の移動速度が連続的に変化するように、該目標移動速
度が設定されていることを特徴とする、建設機械の制御
装置。
【請求項２】該作業開始時の該目標移動速度特性が余
弦波特性に設定されていることを特徴とする、請求項１
記載の建設機械の制御装置。
【請求項３】該シリンダ式アクチュエータのシリンダ
位置の時間微分情報をフィードバックしたときに該アー
ム及び該作業部材の移動速度が連続的に変化するよう
に、該作業部材による作業終了時の目標移動速度特性が
該目標移動速度設定手段にて設定されていることを特徴
とする、請求項１記載の建設機械の制御装置。
【請求項４】該作業終了時の該目標移動速度特性が余
弦波特性に設定されていることを特徴とする、請求項３
記載の建設機械の制御装置。
【請求項５】該目標移動速度設定手段が、該操作レバ
ーの位置に応じた第１の目標移動速度データを出力する
目標移動速度出力部と、上記の作業開始時及び作業終了
時に該シリンダ式アクチュエータのシリンダ位置の時間
微分情報をフィードバックしたときに該アーム及び該作
業部材の移動速度が連続的に変化するような第２の目標
移動速度データを記憶した記憶部と、該記憶部のデータ
と該目標移動速度出力部のデータとを比較して小さい方
のデータを目標移動速度情報として出力する比較部とを
そなえて構成されたことを特徴とする、請求項１記載の
建設機械の制御装置。