JPH11181836A - 油圧作業機械の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数の油圧アクチュエータを複合操作して作業
装置の動作を制御する時に、油圧機器の製品毎のバラツ
キや油圧の相互干渉に係わらず、指令電流−制御量特性
を適切に補正して作業装置の動作を精度良く制御できる
ようにする。 【解決手段】制御ユニット９の複合操作補正演算部９ｊ
でブームとアームの複合操作による領域制限掘削制御で
バルブ指令演算部９ｇで用いる指令電流−流量特性の学
習補正処理を行う。この処理は領域制限スイッチ７ａか
らの信号が領域制限掘削制御モードの選択を指示してい
る状態で複合操作補正スイッチ７ｃで制御モードを学習
補正モードに切り換えたとき、領域制限掘削制御を行い
ながら行う。補正の対象はブーム用流量制御弁５ａのブ
ーム上げの指令電流−流量特性とブーム下げの指令電流
−流量特性であり、アーム用流量制御弁５ｂの指令電流
−流量特性のバラツキはブームの指令電流−流量特性の
補正で吸収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

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

【０００２】

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

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

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

【０００５】

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

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

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

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

【０００９】

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

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

【００１１】（２）また、上記目的を達成するために、
本発明は、予め設定した指令電流−制御量特性に従って
制御量の目標値から指令電流の値を計算し、この指令電
流の値を用いて流量制御弁を切り換え操作し油圧アクチ
ュエータを駆動することにより、その油圧アクチュエー
タを含む複数の油圧アクチュエータを複合操作して作業
装置の動作を制御する油圧作業機械の制御装置におい
て、複合操作補正指示手段と、この複合操作補正指示手
段からの指令により、前記複数の油圧アクチュエータを
複合操作して前記作業装置の動作を制御する時のその作
業装置の現在位置と目標制御範囲とを比較し、現在位置
が目標制御範囲外にあるかどうかと、その目標制御範囲
外のいずれの側にあるかを演算する第１演算手段と、前
記第１演算手段の演算結果に基づき前記指令電流−制御
量特性の補正値を演算する第２演算手段と、前記第２演
算手段で演算した補正値を用いて前記指令電流−制御量
特性を補正する第３演算手段とを備えるものとする。

【００１２】このように第１演算手段で複合操作補正指
示手段からの指令により、複数の油圧アクチュエータを
複合操作して作業装置の動作を制御する時のその作業装
置の現在位置と目標制御範囲とを比較し、現在位置が目
標制御範囲外にあるかどうか、またその目標制御範囲外
のいずれの側にあるかを演算することにより、複数の油
圧アクチュエータの複合操作による作業装置の制御動作
の誤差が求まり、第２演算手段でその演算結果に基づき
指令電流−制御量特性の補正値を演算することにより、
その補正値には複数の油圧アクチュエータ間の油圧の干
渉による負荷の影響が含まれることとなり、第３演算手
段でその負荷の影響を含んだ補正値を用いて指令電流−
制御量特性を補正することにより、油圧機器の製品毎の
バラツキや複数の油圧アクチュエータの複合操作による
油圧の相互干渉があっても作業装置の動作を精度良く制
御することができる。

【００１３】（３）上記（２）において、好ましくは、
前記第２演算手段で演算した補正値を記憶する記憶手段
を更に備え、前記第３演算手段はこの記憶手段に記憶し
た補正値を用いて前記指令電流−制御量特性を補正す
る。

【００１４】（４）また、上記（２）において、好まし
くは、前記作業装置の１つの制御動作が終了したことを
確認する確認手段を更に備え、前記第２演算手段はこの
確認手段の確認指令があると前記指令電流−制御量特性
の補正値を演算する。

【００１５】（５）更に、上記（２）において、好まし
くは、前記作業装置は、建設機械の多関節型のフロント
作業機を構成するブーム及びアームを含み、前記第１演
算手段は、ブーム上げ・アームクラウドによる複合操作
で前記作業装置の動作を制御する時のその作業装置の現
在位置と目標制御範囲とを比較して前記演算を行い、前
記第２演算手段は、前記指令電流−制御量特性として、
ブーム用流量制御弁のブーム上げ方向の指令電流−流量
特性の補正値を演算する。

【００１６】（６）また、上記（２）において、好まし
くは、前記作業装置は、建設機械の多関節型のフロント
作業機を構成するブーム及びアームを含み、前記第１演
算手段は、ブーム下げ・アームダンプによる複合操作で
前記作業装置の動作を制御する時のその作業装置の現在
位置と目標制御範囲とを比較して前記演算を行い、前記
第２演算手段は、前記指令電流−制御量特性として、ブ
ーム用流量制御弁のブーム下げ方向の指令電流−流量特
性の補正値を演算する。

【００１７】（７）また、上記（２）において、好まし
くは、前記作業装置が予め設定した掘削領域の境界に沿
って動くよう前記制御量の目標値を演算する領域制限掘
削制御手段を更に備え、前記第１演算手段は、前記予め
設定した掘削領域の境界を挟んだ範囲を前記目標制御範
囲とし、その領域制限掘削制御手段で前記作業装置の動
作を制御する時のその作業装置の現在位置と目標制御範
囲とを比較する。

【００１８】（８）更に、上記（１）又は（２）におい
て、好ましくは、前記指令電流−制御特性は前記流量制
御弁の指令電流−流量特性である。

【００１９】

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

【００２０】図１において、本発明が適用される油圧シ
ョベルの油圧駆動装置は、油圧ポンプ２と、この油圧ポ
ンプ２からの圧油により駆動されるブームシリンダ３
ａ、アームシリンダ３ｂ、バケットシリンダ３ｃ、旋回
モータ３ｄ及び左右の走行モータ３ｅ，３ｆを含む複数
の油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータ３ａ〜３
ｆのそれぞれに対応して設けられた複数の操作レバー装
置４ａ〜４ｆと、油圧ポンプ２と複数の油圧アクチュエ
ータ３ａ〜３ｆ間に接続され、操作レバー４ａ〜４ｆの
操作信号によって制御され、油圧アクチュエータ３ａ〜
３ｆに供給される圧油の流量を制御する複数の流量制御
弁５ａ〜５ｆと、油圧ポンプ２と流量制御弁５ａ〜５ｆ
の間の圧力が設定値以上になった場合に開くリリーフ弁
６とを有している。

【００２１】本実施形態では、操作レバー４ａ〜４ｆは
油圧パイロット方式であり、それぞれパイロットポンプ
４３のパイロット圧により操作レバー４０の操作量と操
作方向に応じたパイロット圧を生成し、このパイロット
圧をパイロットライン４４ａ，４４ｂ；４５ａ，４５
ｂ；４６ａ，４６ｂ；４７ａ，４７ｂ；４８ａ，４８
ｂ；４９ａ，４９ｂを介して対応する流量制御弁５ａ〜
５ｆの油圧駆動部５０ａ，５０ｂ；５１ａ，５１ｂ；５
２ａ，５２ｂ；５３ａ，５３ｂ；５４ａ，５４ｂ；５５
ａ，５５ｂに供給し、これら流量制御弁５ａ〜５ｆを切
り換え操作する。

【００２２】ここで、油圧ショベルは、図２に示すよう
に、垂直方向にそれぞれ回動するブーム１ａ、アーム１
ｂ及びバケット１ｃからなる多関節型のフロント作業機
１Ａと、上部旋回体１ｄ及び下部走行体１ｅからなる車
体１Ｂとで構成され、フロント作業機１Ａのブーム１ａ
の基端は上部旋回体１ｄの前部に支持されている。ブー
ム１ａ、アーム１ｂ、バケット１ｃ、上部旋回体１ｄ及
び下部走行体１ｅはそれぞれブームシリンダ３ａ、アー
ムシリンダ３ｂ、バケットシリンダ３ｃ、旋回モータ３
ｄ及び左右の走行モータ３ｅ，３ｆによりそれぞれ駆動
され、それらの動作は上記操作レバー装置４ａ〜４ｆに
より指示される。

【００２３】以上のような油圧ショベルに領域制限掘削
制御機能と複合操作補正機能を備えた本実施形態の制御
装置が設けられている。この制御装置は、領域制限掘削
制御モードの選択を指示する領域制限スイッチ７ａと、
領域制限掘削制御モードで掘削領域（目標掘削面）の設
定を指示する設定スイッチ７ｂと、領域制限掘削制御モ
ードで複合操作の学習補正モードの選択を指示する複合
操作補正スイッチ７ｃと、ブーム１ａ、アーム１ｂ及び
バケット１ｃのそれぞれの回動支点に設けられ、フロン
ト作業機１Ａの位置と姿勢に関する状態量としてそれぞ
れの回動角を検出する角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃと、
一次ポート側がパイロットポンプ４３に接続され電気信
号に応じてパイロットポンプ４３からのパイロット圧を
減圧して出力する比例電磁弁１０ａと、ブーム用の操作
レバー装置４ａのパイロットライン４４ａと比例電磁弁
１０ａの二次ポート側に接続され、パイロットライン４
４ａ内のパイロット圧と比例電磁弁１０ａから出力され
る制御圧の高圧側を選択し、流量制御弁５ａの油圧駆動
部５０ａに導くシャトル弁１２ａと、ブーム用の操作レ
バー装置４ａのパイロットライン４４ｂに設置され、電
気信号に応じてパイロットライン４４ｂ内のパイロット
圧を減圧して出力する比例電磁弁１０ｂと、アーム用の
操作レバー装置４ｂのパイロットライン４５ａ，４５ｂ
にそれぞれ設置され、電気信号に応じてパイロットライ
ン４５ａ，４５ｂ内のパイロット圧を減圧して出力する
比例電磁弁１１ａ，１１ｂと、パイロットライン４５
ａ，４５ｂに設置され、操作レバー装置４ｂの操作量と
してそのパイロット圧を検出する圧力検出器６１ａ，６
１ｂと、領域制限スイッチ７ａ、設定スイッチ７ｂ、複
合操作補正スイッチ７ｃからの信号及ぴ角度検出器８
ａ，８ｂ，８ｃからの信号を入力し、比例電磁弁１０
ａ，１０ｂに信号を出力する制御ユニット９とを備えて
いる。

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

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

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

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

【００２８】制御ユニット９にはフロント作業機１Ａ及
び車体１Ｂの各部寸法が記憶されており、制御ユニット
９はこれらのデータと、角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃで
検出した回動角α，β，γの値を用いて２点Ｐ１，Ｐ２
の位置を計算する。この時２点Ｐ１，Ｐ２の位置は、例
えばブーム１ａの回動支点を原点としたＸＹ座標系の座
標値（Ｘ１，Ｙ１）（Ｘ２，Ｙ２）として求める。ＸＹ
座標系は本体１Ｂに固定した直交座標系であり、垂直面
内にあるとする。ＸＹ座標系の座標値（Ｘ１・Ｙ１）
（Ｘ２，Ｙ２）は、ブーム１ａの回動支点とアーム１ｂ
の回動支点との距離をＬ１、アーム１ｂの回動支点とバ
ケット１ｃの回動支点の距離をＬ２、バケット１ｃの回
動支点とバケット１ｃの先端との距離をＬ３とすれば、
回動角α，β，γから下記の式より求まる。

【００２９】Ｘ＝Ｌ１ｓｉｎα十Ｌ２ｓｉｎ（α十β）
十Ｌ３ｓｉｎ（α十β十γ） Ｙ＝Ｌ１ｃｏｓα十Ｌ２ｃｏｓ（α十β）十Ｌ３ｃｏｓ
（α十β十γ） 制御ユニット９では、掘削領域の境界上の２点Ｐ１＊，
Ｐ２＊の座標値を、それぞれ、Ｙ座標の下記の計算、 Ｙ１＊＝Ｙ１−ｈ１ Ｙ２＊＝Ｙ２−ｈ２ を行うことにより求める。また、Ｐ１＊，Ｐ２＊の２点
を結んだ直線式は下記の式により計算する。

【００３０】Ｙ＝（Ｙ２＊一Ｙ１＊）Ｘ／（Ｘ２−Ｘ
１）十（Ｘ２Ｙ１＊一Ｘ１Ｙ２＊）／（Ｘ２−Ｘ１） 更に、上記直線上に原点を持ち当該直線を一軸とする直
交座標系、例えば点Ｐ２＊を原点とするＸａＹａ座標系
をたて、ＸＹ座標系から当該直交座標への変換データを
求める。

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

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

【００３３】アームによる速度ベクトル演算部９ｄで
は、フロント姿勢演算部９ｂで求めたバケットの先端位
置及びアームシリンダ速度演算部９ｃで求めたアームシ
リンダ速度と、制御ユニット９に記憶してある先のＬ
１，Ｌ２，Ｌ３等の各部寸法とからアームによるバケッ
ト１ｃの先端の速度ベクトルＶｃを求める。この時、速
度ベクトルＶｃは、まず図４に示すＸＹ座標系の値とし
て求め、次にこの値を領域設定演算部９ａで先に求めた
ＸａＹａ座標系への変換データを用いてＸａＹａ座標系
に変換することにより、ＸａＹａ座標系の値として求め
る。ここで、ＸａＹａ座標系での速度ベクトルＶｃのＸ
ａ座標値Ｖｃｘは速度ベクトルＶｃの設定領域の境界に
平行な方向のベクトルとなり、Ｙａ座標値Ｖｃｙは速度
ベクトルＶｃの設定領域の境界に垂直な方向のベクトル
成分となる。

【００３４】方向変換制御補正速度ベクトル演算部９ｅ
では、バケット１ｃの先端が設定領域の境界近傍にある
場合、バケット１ｃの先端が設定領域の境界に近づきな
がら設定領域の境界に沿って動くように、アームによる
バケット先端の速度ベクトルＶｃの設定領域の境界に接
近する方向の成分を補正する補正速度ベクトルＶｃｙ
ａ′を計算する。

【００３５】図６に演算部９ｅでの処理内容の全体概要
をフローチャートで示す。まず、手順９０において、領
域設定演算部９ａで先に求めたＸＹ座標系からＸａＹａ
座標系への変換データを用いて、フロント姿勢演算部９
ｂで求めたバケット１ｃの先端位置をＸａＹａ座標系に
変換し、そのＹａ座標値からバケット１ｃの先端と設定
領域の境界との距離Ｙａを求める。次いで、手順９１で
距離Ｙａの正負を判定する。ここで、距離Ｙａが正の場
合、バケット先端が設定領域内にあるので手順９２に進
み、設定領域内の方向変換制御の処理をする。距離Ｙａ
が負の場合はバケット先端が設定領域の境界の外に出た
ので、手順９３に進み、設定領域外の方向変換制御の処
理をする。

【００３６】手順９２の設定領域内方向変換制御の処理
の詳細を図７に示す。この処理は、アームによるバケッ
ト先端の速度ベクトルＶｃが設定領域の境界に接近する
方向の成分を持つ場合、そのベクトル成分を設定領域の
境界に近づくにつれて減じるように補正するための補正
速度ベクトルＶｃｙａ′を演算するものである。

【００３７】まず、手順１００において、バケット１ｃ
の先端と設定領域の境界との距離Ｙａから図８に示す関
係を用いて係数ｈを計算する。ここで、係数ｈは、距離
Ｙａが設定値Ｙａ１より大きい時は１であり、距離Ｙａ
が設定値Ｙａ１より小さくなると、距離Ｙａが小さくな
るに従って１より小さくなり、距離Ｙａが０になると、
即ちバケット先端が設定領域の境界上に達すると０とな
る値であり、制御ユニット９にはこのようなｈとＹａの
関係が記憶されている。

【００３８】次いで、手順１０１において、速度ベクト
ルＶｃの設定領域の境界に対して垂直な成分、即ちＸａ
Ｙａ座標系でのＹａ座標値Ｖｃｙの正負を判定し、Ｖｃ
ｙが負の場合は、バケット先端が設定領域の境界に接近
する方向の速度ベクトルであるので、手順１０２に進
み、速度ベクトルＶｃのＹａ座標値Ｖｃｙに係数ｈを乗
じ、この値を補正後の垂直方向のベクトル成分Ｖｃｙａ
とする。

【００３９】Ｖｃｙが正の場合はバケット先端が設定領
域の境界から離れる方向の速度ベクトルであるので、手
順１０４に進み、速度ベクトルＶｃのＹａ座標値Ｖｃｙ
に係数−ｈを乗じた値を補正後の垂直方向のベクトル成
分Ｖｃｙａとする。

【００４０】次いで手順１０６において、Ｖｃｙａ′＝
Ｖｃｙａ−Ｖｃｙを計算し、Ｖｃｙａを得るための補正
速度ベクトルＶｃｙａ′を求める。ここで、Ｖｃｙが負
の場合は補正速度ベクトルＶｃｙａ′は正の値（バケッ
ト先端が設定領域の境界から離れる方向の速度ベクト
ル）となり、Ｖｃｙが正の場合は補正速度ベクトルＶｃ
ｙａ′は負の値（バケット先端が設定領域の境界に接近
する方向の速度ベクトル）となる。

【００４１】以上の補正速度ベクトルＶｃｙａ′により
アームによるバケット先端の速度ベクトルＶｃの垂直方
向のベクトル成分ＶｃｙをＶｃｙａに補正することによ
り、バケット１ｃの先端が設定領域の境界に近づく場合
は、図９（ａ）に示すように、距離Ｙａが小さくなるに
従って垂直方向のベクトル成分Ｖｃｙの減少量が大きく
なるよう、速度ベクトルＶｃはＶｃａに補正される。そ
の結果、Ｖｃａによるバケット先端の移動軌跡は、設定
領域の境界に近づくにつれて平行となる曲線状となり、
設定領域の境界上での補正後の速度べクトルＶｃａは平
行成分Ｖｃｘに一致する。

【００４２】バケット１ｃの先端が設定領域の境界から
離れる場合は、図９（ｂ）に示すように、距離Ｙａが小
さくなるに従って垂直方向のベクトル成分Ｖｃｙの−方
向の減少量が小さくなるよう、速度ベクトルＶｃはＶｃ
ａに補正され、Ｖｃａによるバケット先端の軌跡は、や
はり設定領域の境界に近づくにつれて平行となる曲線状
となる。

【００４３】手順９３の設定領域外方向変換制御の処理
の詳細を図１０に示す。この処理は、バケット１ｃの先
端が設定領域の境界の外に出た時、設定領域の境界から
の距離に関係して、バケット先端が設定領域に戻るよう
にバケット先端の動きを補正するための補正速度ベクト
ルＶｃｙａ′を演算するものである。

【００４４】まず、手順１１０において、アームによる
バケット先端の速度ベクトルＶｃの設定領域の境界に対
して垂直な成分、即ちＸａＹａ座標系でのＹａ座標値Ｖ
ｃｙの正負を判定し、Ｖｃｙが負の場合は、バケット先
端が設定領域の境界から離れる方向の速度ベクトルであ
るので、手順１１１に進み、バケット先端と設定領域の
境界との距離Ｙａに係数−Ｋを乗じた値を求め、これを
補正後の垂直方向のベクトル成分Ｖｃｙａとする。ここ
で、係数Ｋは制御上の特性から決められる任意の値であ
り、−ＫＶｃｙは距離Ｙａが小さくなるに従って小さく
なる逆方向の速度ベクトルとなる。

【００４５】Ｖｃｙが正の場合はバケット先端が設定領
域の境界に接近する方向の速度ベクトルであるので、手
順１１２に進み、バケット先端と設定領域の境界との距
離Ｙａに係数Ｋを乗じた値を求め、これを補正後の垂直
方向のベクトル成分Ｖｃｙａとする。

【００４６】次いで手順１１３において、Ｖｃｙａ′＝
Ｖｃｙａを計算し、Ｖｃｙａを得るための補正速度ベク
トルＶｃｙａ′を求める。

【００４７】以上の補正速度ベクトルＶｃｙａ′により
アームによるバケット先端の速度ベクトルＶｃの垂直方
向のベクトル成分ＶｃｙをＶｃｙａに補正することによ
り、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、距離Ｙａが
小さくなるに従って垂直方向のベクトル成分Ｖｃｙが小
さくなるよう、速度ベクトルＶｃはＶｃａに補正され
る。

【００４８】即ち、バケット１ｃの先端が設定領域の境
界から離れる方向の場合は、アームによるバケット先端
の速度ベクトルＶｃが斜め下方に一定であるとすると、
その平行成分Ｖｃｘは一定となり、補正速度ベクトルＶ
ｃｙａ′＝Ｖｃｙａ（＝一ＫＹａ）は距離Ｙａに比例す
るので、バケット１ｃの先端が設定領域の境界に近づく
にしたがって（距離Ｙａが小さくなるにしたがって）小
さくなる。補正後の目標速度ベクトルＶｃａはそれらの
合成であるので、バケット先端の移動軌跡は図１１
（ａ）のように設定領域の境界に近づくにつれて平行と
なる曲線状となる。

【００４９】バケット１ｃの先端が設定領域の境界に接
近する方向の場合も、補正速度ベクトルＶｃｙａ′＝Ｖ
ｃｙａ（＝ＫＹａ）は、バケット１ｃの先端が設定領域
の境界に近づくにしたがって（距離Ｙａが小さくなるに
したがって）小さくなるので、補正後の目標速度ベクト
ルＶｃａによるバケット先端の移動軌跡は図１１（ｂ）
のように設定領域の境界に近づくにつれて平行となる曲
線状となる。

【００５０】補正用目標ブームシリンダ速度演算部９ｆ
では、演算部９ｅで求めた補正速度ベクトルＶｃｙａ′
とフロント姿勢演算部９ｂで求めたバケットの先端位置
とから補正速度ベクトルＶｃｙａ′を得るためのブーム
シリンダ３ａの補正用目標シリンダ速度を演算する。こ
れは、アームがブームに変わっている点を除いてアーム
による速度ベクトル演算部９ｄの逆演算である。また、
補正速度ベクトルＶｃｙａ′が正の値のときはバケット
先端が設定領域の境界から離れる方向の速度ベクトルで
あるので、ブームシリンダ３ａの補正用目標シリンダ速
度としてブーム上げ方向の目標シリンダ速度（ブームシ
リンダ３ａの伸長方向の目標シリンダ速度）が計算さ
れ、補正速度ベクトルＶｃｙａ′が負の値のときはバケ
ット先端が設定領域の境界に接近する方向の速度ベクト
ルであるので、ブームシリンダ３ａの補正用目標シリン
ダ速度としてブーム下げ方向の目標シリンダ速度（ブー
ムシリンダ３ａの縮み方向の目標シリンダ速度）が計算
される。

【００５１】バルブ指令演算部９ｉでは、演算部９ｂで
求めたブームシリンダ３ａの補正用目標シリンダ速度が
ブーム上げ方向のものである場合は流量制御弁５ａのブ
ーム上げの目標流量を求め、ブーム下げ方向のものであ
る場合はブーム下げの目標流量を求め、更にこれらの目
標流量から比例電磁弁１０ａ，１０ｂの指令値（指令電
流）を計算する。

【００５２】ここで、制御ユニット９には、比例電磁弁
１０ａと流量制御弁５ａの指令電流−流量特性及び比例
電磁弁１０ｂと流量制御弁５ａの指令電流−流量特性と
して図１２に示すようなブーム上げの指令電流ＩBUと目
標流量ＱBU及びブーム下げの指令電流ＩBDと目標流量Ｑ
BDとの関係が記憶されており、バルブ指令演算部９ｉで
はこの関係を用いて比例電磁弁１０ａ，１０ｂの指令電
流を計算する。

【００５３】なお、制御ユニット９の事前に計算したブ
ーム上げの指令電流と目標シリンダ速度及びブーム下げ
の指令電流と目標シリンダ速度との関係を記憶してお
き、目標シリンダ速度から直接指令電流を求めてもよ
い。また、制御ユニット９にブーム上げの目標パイロッ
ト圧と目標流量及びブーム下げの目標パイロット圧と目
標流量ＩBDとの関係を記憶しておき、流量制御弁５ａの
吐出流量（目標流量）から一旦目標パイロット圧を計算
し、この目標パイロット圧から比例電磁弁１０ａ，１０
ｂの指令電流を計算してもよい。

【００５４】出力部９ｈでは、領域制限スイッチ７ａか
らの信号が領域制限掘削制御モードの選択を指示してい
る場合は、バルブ指令演算部９ｇで計算した指令値を増
幅器で増幅し、電気信号として比例電磁弁１０ａ，１０
ｂに出力する。また、上記の方向変換制御を精度良く行
うためにはバケット先端が掘削領域の境界に近づくにつ
れてアームクラウド又はアームダンプ自体の移動速度も
減速することが好ましく、そのためにはアーム用の操作
レバー装置４ｂのパイロット圧を減圧処理（レバー信号
の減速処理）をすればよい（例えば特開平９−５３２５
９号公報参照）。本実施形態の制御装置がこのような減
速処理機能を備える場合は、出力部９ｈは更にアームの
パイロットライン４５ａ，４５ｂに設けられた比例電磁
弁１１ａ，１１ｂに減速処理のための電気信号を出力す
る。領域制限スイッチ７ａからの信号が領域制限掘削制
御モードの選択を指示していない場合は、比例電磁弁１
０ｂ，１１ａ，１１ｂにこれを全開するための電気信号
を出力する。

【００５５】以上により操作レバー装置４ｂの操作レバ
ー４０をアームクラウド方向に操作した場合は、バケッ
ト先端が設定領域の境界に近づくと補正速度ベクトルＶ
ｃｙａ′が正の値として演算され（図７の手順１０２，
１０６）、対応する電気信号が比例電磁弁１０ａに出力
されることによりブームが上げ方向に動かされ、図９
（ａ）で説明したように、バケット先端は設定領域の境
界に近づくにつれて平行となるように移動し、最終的に
設定領域の境界に沿って移動する。万一、バケット先端
が設定領域の境界を越えて設定領域の外に出た場合は、
バケット先端を設定領域に戻すように補正速度ベクトル
Ｖｃｙａ′が正の値として演算され（図１０の手順１１
１，１１３）、対応する電気信号が比例電磁弁１０ａに
出力されることによりブームが上げ方向に動かされ、図
１１（ａ）に示すようにバケット先端が設定領域の境界
に近づくにつれて平行となるように移動しながら戻され
る。これにより、バケット先端を設定領域の境界に沿っ
て動かすことができる。

【００５６】また、バケット先端を設定領域の境界付近
に位置づけた状態で、操作レバー装置４０ａの操作レバ
ー４０をブーム下げ方向にフル操作しかつこれと同時に
操作レバー装置４ｂの操作レバー４０をアームダンプ方
向に操作した場合、バケット先端が設定領域の境界から
離れようとすると補正速度ベクトルＶｃｙａ′が負の値
として演算され（図７の手順１０４，１０６）、対応す
る電気信号が比例電磁弁１０ｂに出力されることによ
り、ブーム下げ方向のフル操作のパイロット圧が減圧し
て出力され、これによりブームが下げ方向に動かされ、
図９（ｂ）で説明したように、バケット先端は設定領域
の境界に近づくにつれて平行となるように移動し、最終
的に設定領域の境界に沿って移動する。万一、バケット
先端が設定領域の境界を越えて設定領域の外に出た場合
は、バケット先端を設定領域に戻すように補正速度ベク
トルＶｃｙａ′が正の値として演算され（図１０の手順
１１２，１１３）、対応する電気信号が比例電磁弁１０
ａに出力されることによりブームが上げ方向に動かさ
れ、図１１（ｂ）に示すようにバケット先端が設定領域
の境界に近づくにつれて平行となるように移動しながら
戻される。これにより、バケット先端を設定領域の境界
に沿って動かすことができる。

【００５７】なお、後者のブーム下げによる方向変換制
御に際して、バケット先端を設定領域の境界付近に位置
づける操作はブーム下げの範囲制限制御による行う。こ
のブーム下げの範囲制限制御では、操作レバー装置４０
ａの操作レバー４０がブーム下げ方向に操作されると比
例電磁弁１０ｂを開き、バケット先端が設定領域の境界
付近に達すると比例電磁弁１０ｂを閉じてブーム下げを
停止させる。なお、この制御は本発明とは直接関係がな
いので、詳細は省略する。

【００５８】複合操作補正演算部９ｊでは、上記のブー
ムとアームの複合操作による領域制限掘削制御でバルブ
指令演算部９ｇで用いる図１２に示した指令電流−流量
特性の学習補正処理を行う。

【００５９】まず、本発明の学習補正処理の考え方を説
明する。

【００６０】本発明の学習補正処理は、領域制限スイッ
チ７ａからの信号が領域制限掘削制御モードの選択を指
示している状態で複合操作補正スイッチ７ｃで制御モー
ドを学習補正モードに切り換えたとき、フロント作業機
１Ａの動き得る領域を制限する制御（領域制限掘削制
御）を行いながら行う点に特徴がある。また、補正の対
象は図１２に示したブーム用流量制御弁５ａのブーム上
げ方向の指令電流−流量特性とブーム下げ方向の指令電
流−流量特性であり、アーム用流量制御弁５ｂの指令電
流−流量特性のバラツキはブームの指令電流−流量特性
の補正で吸収する点にも特徴がある。

【００６１】そして、補正の対象であるブーム上げ又は
ブーム下げの指令電流−流量特性は図１３（ａ）及び
（ｂ）に示すように、複数本、例えば４本の直線で近似
して表し、直線の折れ点ｍ１〜ｍ８を補正することによ
り指令電流−流量特性を補正する。

【００６２】例えば、図１３（ａ）に示すブーム上げの
流量制御弁５ａの指令電流−流量特性の直線の折れ点ｍ
１〜ｍ４が次のように（ｘ，ｙ）座標で表されるとす
る。

【００６３】ｍ１→（ｍ１ｘ，ｍ１ｙ） ｍ２→（ｍ２ｘ，ｍ２ｙ） ｍ３→（ｍ３ｘ，ｍ３ｙ） ｍ４→（ｍ４ｘ，ｍ４ｙ） 更に、ｍ１−ｍ２間の直線、ｍ２−ｍ３間の直線、ｍ３
−ｍ４間の直線をそれぞれ次の式で表すものとする。

【００６４】ｙ＝ａ１ｘ＋ｂ１ ｙ＝ａ２ｘ＋ｂ２ ｙ＝ａ３ｘ＋ｂ３ バルブ指令演算部９ｇでの制御演算中における目標流量
→指令電流への変換においては、上記の直線の式を使っ
て電流値を求める。ブーム下げの場合も同様である。

【００６５】上記指令電流−流量特性による制御動作の
誤差を算出するためには、領域制限掘削制御の設定領域
の境界すなわち目標掘削面に対し、図１４に示すように
目標掘削面を挟んで目標制御範囲を設定する。この目標
制御範囲は制御の誤差の許容範囲に相当する。また、上
記指令電流−流量特性の直線の折れ点ｍ１〜ｍ８に対応
して電流範囲１〜８を設定する。

【００６６】領域制限掘削制御でバケット先端が目標掘
削領域の下を通る場合、その時の電流範囲における指令
電流が足りないことになる。例えば、図１３（ａ）の電
流範囲３ならば、ｍ３点を右あるいは下に補正すること
により、同じ目標流量に対して大きな電流値が出力され
る。本実施形態では、ｍ１〜ｍ４を左右に補正すること
とし、ｍ１ｘ〜ｍ４ｘに対する補正値をｄｍ１ｘ〜ｄｍ
４ｘとする。

【００６７】補正値の記憶の仕方としては何通りかあ
る。例えばｄｍ１ｘ〜ｄｍ４ｘをそのまま記憶する方法
や、ｍ１ｘ＋ｄｍ１ｘ〜ｍ４ｘ＋ｄｍ４ｘを新たにｍ１
ｘ〜ｍ４ｘとして記憶する方法がある。前者では、記憶
したｄｍ１ｘ〜ｄｍ４ｘを読み出して折れ点のｘ座標値
をｍ１ｘ＋ｄｍ１ｘ〜ｍ４ｘ＋ｄｍ４ｘと補正し、補正
後の各折れ点の座標値からａ１，ｂ１，ａ２，ｂ２，ａ
３，ｂ３を求め各直線の一次式を演算することにより、
指令電流−流量特性を補正する。後者では、記憶したｍ
１ｘ〜ｍ４ｘを読み出して直接ａ１，ｂ１，ａ２，ｂ
２，ａ３，ｂ３を求め各直線の一次式を演算することに
より、指令電流−流量特性を補正する。バルブ指令演算
部９ｇでは制御演算に際してこの補正後の特性を用い
る。

【００６８】図１５に複合操作補正演算部９ｊにおける
学習補正処理の全体をフローチャートで示す。

【００６９】まず、手順１２１で制御ユニット９が電源
を入れた直後の立ち上げ時であるかどうかを判断し、立
ち上げ時でなければ手順１２２に進み、複合操作補正ス
イッチ７ｃからの信号が複合操作の学習補正モードの選
択を指示してるか否かを判断する。学習補正モードの選
択を指示してる場合は手順１２３に進み、学習補正処理
による補正値の演算・記憶処理を行い、学習補正モード
の選択を指示していない場合はその演算サイクルでの処
理を終了する。手順１２１で制御ユニット９が立ち上げ
時であると判断されると手順１２４に進み、手順１２３
で演算・記憶した補正値を用いて指令電流−流量特性の
補正処理を行う。

【００７０】図１６及び図１７に手順１２３の補正値演
算・記憶処理の詳細をフローチャートで示す。

【００７１】まず、手順１３１で圧力検出器６１ａから
の信号を入力しアームクラウド動作が指示されているか
どうかを判断し、アームクラウド動作が指示されていれ
ば手順１３２に進み、ブーム上げの学習補正処理をし、
指示されていなければ手順１３３で圧力検出器６１ｂか
らの信号を入力しアームダンプ動作が指示されているか
どうかを判断し、アームダンプ動作が指示されていれば
手順１３４に進み、ブーム下げの学習補正処理を行う。

【００７２】図１７に手順１３２，１３４のブーム上
げ、ブーム下げの学習補正処理の詳細をフローチャート
で示す。

【００７３】まず、手順１４１でアームクラウド動作又
はアームダンプ動作の指示後所定の時間、例えば３秒経
過したかどうかを判断する。これは、バケット先端が目
標掘削面にそって動くよう制御されている状態に確実す
るためのものである。バケット先端が目標掘削面から離
れるアームダンプ動作の場合は、前述したように同時に
操作レバー装置４ａの操作レバー４０をブーム下げ方向
にフル操作してブーム下げを行うことにより、バケット
先端が目標掘削面にそって動くよう制御される状態にす
る。

【００７４】手順１４１で所定時間経過したと判断され
ると手順１４２に進み、バケット先端が図１４に示した
目標制御範囲の下であるかどうかを判断し、バケット先
端が目標制御範囲の下であったら手順１４３に進み、そ
うでないなら手順１４４に進む。手順１４４ではバケッ
ト先端が目標制御範囲の上であるかどうかを判断し、バ
ケット先端が目標制御範囲の上であったら手順１４５に
進む。

【００７５】手順１４３では現在比例電磁弁１０ａ又は
１０ｂに出力されている指令電流値が図１３（ａ）又は
（ｂ）中のいずれの範囲であるかを判断し、手順１４６
でその指令電流範囲に対応したカウンタ１〜８のいずれ
かを１つ加算する。

【００７６】手順１４５では手順１４３と同様に、現在
比例電磁弁１０ａ又は１０ｂに出力されている指令電流
値が図１３（ａ）又は（ｂ）中のいずれの範囲であるか
を判断し、手順１４７でその指令電流範囲に対応したカ
ウンタ１〜８のいずれかを１つ減算する。

【００７７】手順１４８では１回のアームクラウド動作
又はアームダンプ動作による１つの制御動作が終了した
かどうかを判断し、終了していなければ上記手順１４２
〜１４７を繰り変えす。

【００７８】このように学習補正の制御演算を進めてい
くと、ある時点で制御動作が終了する。例えば、アーム
クラウド動作によってブーム上げを自動的に行っていく
場合、アームが目標掘削面に対して鉛直を過ぎればブー
ム上げ動作が終了し、アームダンプ動作によってブーム
下げを行っていく場合は、最後にアームシリンダがスト
ロークエンドになって動作が終了する。手順１４８では
このような状態になったか否かで１つの制御動作が終了
したかどうかを判断する。１つの制御動作が終了したな
らば手順１４９に進む。

【００７９】手順１４９では最終的なカウンタ１〜８の
値に従い、上記折れ点ｍ１〜ｍ８の指令電流方向の補正
値を演算する。例えば、ｍ１点に対応するカウンタ１が
最終的に＋１０ならば、この指令電流範囲において、バ
ケット先端が目標制御範囲の下にある頻度が多かったた
め、この指令電流範囲においてもう少しブーム上げを強
くしなければならないことになる。すなわち、ｍ１点に
対し＋の値を補正値とする。ｍ２〜ｍ８点も同様にカウ
ンタ２〜８の値が＋であるか−であるかに従って、＋あ
るいは−の補正値を求める。カウンタが０である場合は
補正を行う必要はないので、補正値は０となる。ここ
で、補正値はあまり大きな値にすると次の学習で逆方向
に補正しなければならなくなるので、比較的小さな値に
しておくのが良い。例えば指令電流が最大で６００ｍＡ
程度ならば１回の補正値は２〜３ｍＡ程度と小さな値で
少しずつ補正する。この場合、カウンタの値に係わらず
補正値は一定であっても良いし、カウンタの値の大小に
応じて補正値も変えてやっても良い。

【００８０】このようにして補正値を求めたならば、手
順１５０に進み、その補正値を用いて上述したような考
えで指令電流−流量特性の補正を行う。

【００８１】再び同様の制御を行い、１回の制御動作を
行う毎に少しずつ指令電流−流量特性を補正し、最終的
にバケット先端が全ての指令電流範囲において目標制御
範囲内におさまるまで学習補正を行う。

【００８２】指令電流−流量特性の学習補正が完了する
と、最後は補正値を制御ユニット９のメモリ９ｋに記憶
し、制御ユニットの立ち上げ時に図１５に示すフローチ
ャートの手順１２４でその補正値をメモリ９ｋから読み
出し、図１３に示すブーム上げ及びブーム下げの指令電
流−流量特性の補正を行う。

【００８３】以上のように構成した本実施例では、実際
に複数の油圧アクチュエータの複合操作により作業装置
の動作を制御して指令電流−制御量特性の補正値を求め
るので、得られた補正値の精度は高く、油圧機器の製品
毎のバラツキや複数の油圧アクチュエータの複合操作に
よる油圧の相互干渉があっても作業装置の動作を精度良
く制御することができる。また、この補正は、複合操作
補正スイッチ７ｃをＯＮにすることで通常の制御動作中
に自動的に行われるので、手間がかからず、短時間で行
うことができる。更に、この補正は圧力補償をしている
か否かという油圧システムの違いにもかかわらず適用で
きる。

【００８４】本発明の他の実施形態を図１８〜２０によ
り説明する。図中、図１、図３に示すものと同等の部
材、機能には同じ符号を付している。本実施形態は電気
レバー方式の操作レバー装置を用いた油圧駆動装置に本
発明を適用したものである。

【００８５】図１８において、１０４ａ〜１０４ｆは油
圧アクチュエータ３ａ〜３ｆのそれぞれに対応して設け
られた電気レバー方式の操作レバー装置であり、これら
操作レバー装置１０４ａ〜１０４ｆからの操作信号（電
気信号）は制御ユニット９Ａに入力され、所定の処理を
施された後、指令信号として出力される。流量制御弁１
０５ａ〜１０５ｆは電気信号をパイロット圧に変換する
電気油圧変換手段、例えば比例電磁弁１５０ａ，１５０
ｂ〜１５５ａ，１５５ｂを両端に備えた電気・油圧操作
方式の弁であり、制御ユニット９Ａから出力された指令
信号はその比例電磁弁に入力される。

【００８６】制御ユニット９Ａは図１９に示すように通
常演算部９０ａ、制御演算部９０ｂ、出力部９０ｃの各
機能を有している。

【００８７】通常演算部９０ａでは操作レバー装置１０
４ａ〜１０４ｆからの操作信号を比例電磁弁１５０ａ，
１５０ｂ〜１５５ａ，１５５ｂの指令値に変換する。制
御演算部８０ｂでは第１の実施形態で述べた掘削制限制
御の演算処理を行う。出力部９０ｃは第１の実施形態の
図３に示す出力部９ｈに相当するものであり、領域制限
スイッチ７ａからの信号が領域制限掘削制御モードの選
択を指示していない場合は、通常演算部９０ａで計算し
た指令値を増幅して出力し、領域制限掘削制御モードの
選択を指示している場合は、ブーム用の比例電磁弁１５
０ａ，１５０ｂの指令値として制御演算部９０ｂで計算
した指令値を選択し、これを増幅して出力する。

【００８８】制御演算部９０ｂの処理機能の概略を図２
０に示す。制御演算部９０ｂの処理機能は、圧力検出器
６１ａ，６１ｂからの信号の代わりにアーム用操作レバ
ー装置１０４ｂからの電気信号が入力される点、ブーム
用操作レバー装置１０４ａからの電気信号が追加入力さ
れる点、出力部９ｈが無い点を除いて、図３に示す制御
ユニット９の処理機能と実質的に同じである。ただし、
アームシリンダ速度演算部９ｃ及び複合操作補正演算部
９ｊでは、操作レバー装置１０４ｂからの電気信号の正
負に応じてアームクラウドかアームダンプかを認識する
機能が付加されている。また、方向変換制御補正速度ベ
クトル演算部９ｅでは操作レバー装置１０４ａからのブ
ーム下げの電気信号と操作レバー装置１０４ｂからのア
ームダンプの電気信号がある場合のみ、アームダンプ時
のブーム下げによる方向変換制御の補正速度ベクトルＶ
ｃｙａ′を計算し、複合操作補正演算部９ｊで操作レバ
ー装置１０４ａからのブーム下げの電気信号と操作レバ
ー装置１０４ｂからのアームダンプの電気信号がある場
合のみ、ブーム下げの学習補正処理を行う。

【００８９】本実施形態によっても、電気レバー方式の
操作レバー装置を用いた油圧駆動装置において、第１の
実施形態と同様の効果が得られる。

【００９０】なお、本発明は上記実施形態に限定され
ず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態で
は、フロント作業機１Ａの位置と姿勢に関する状態量を
検出する手段として角度検出器を用いたが、シリンダの
ストロークを検出するストローク計を用いてもよい。ま
た、指令電流−流量特性は４本の直線で近似したが、そ
れ以上あるいは以下の数の直線で近似してもよい。更
に、カウンタが＋か−かで補正値を求めたが、カウンタ
の値に不感帯を設けてカウンタ値がある値以上あるいは
以下の場合に補正値を求めるようにしてもよい。

【００９１】また、上記実施形態では、指令電流−流量
特性を補正したが、バルブ指令演算部９ｇで指令電流−
流量特性でなく指令電流−アクチュエータ速度特性を用
いる場合は、指令電流−アクチュエータ速度特性を補正
しても良い。更に、上記実施形態では、領域制限掘削制
御を行う油圧ショベルに本発明を適用したが、軌跡制御
等それ以外の制御を行う油圧ショベルに本発明を適用し
ても良い。

【００９２】

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

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による油圧作業機械の制御
装置をその油圧駆動装置と共に示す図である。

【図２】本発明が適用される油圧ショベルの外観とその
周囲の設定領域の形状を示す図である。

【図３】制御ユニットの制御機能を示すブロック図であ
る。

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

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

【図６】方向変換制御補正速度ベクトル演算部における
全体の処理内容を示すフローチャートである。

【図７】方向変換制御補正速度ベクトル演算部における
設定領域内での方向変換制御演算の処理内容を示すフロ
ーチャートである。

【図８】方向変換制御演算におけるバケット先端と設定
領域の境界との距離Ｙａと係数ｈとの関係を示す図であ
る。

【図９】バケット先端が設定領域内で方向変換制御され
た時の軌跡の一例を示す図で、（ａ）がバケット先端が
設定領域の境界に近づく場合、（ｂ）がバケット先端が
設定領域の境界から離れる場合である。

【図１０】方向変換制御補正速度ベクトル演算部におけ
る設定領域外での方向変換制御演算の処理内容を示すフ
ローチャートである。

【図１１】バケット先端が設定領域外で方向変換制御さ
れた時の軌跡の一例を示す図で、（ａ）がバケット先端
が設定領域の境界から離れる場合、（ｂ）がバケット先
端が設定領域の境界に近づく場合である。

【図１２】ブーム上げの目標流量と指令電流との関係、
及びブーム下げの目標流量と指令電流との関係を示す図
である。

【図１３】指令電流−流量特性の補正の考え方を示す図
である。

【図１４】指令電流−流量特性の補正値を求めるのに使
用する目標制御範囲を示す図である。

【図１５】複合操作補正演算部における学習補正処理の
全体の処理内容を示すフローチャートである。

【図１６】学習モード処理を示すフローチャートであ
る。

【図１７】学習モード処理におけるブーム上げ、ブーム
下げの学習補正処理の詳細を示すフローチャートであ
る。

【図１８】本発明の他の実施形態による油圧作業機械の
制御装置を示す、図１と同様な図である。

【図１９】制御ユニットの制御機能を示すブロック図で
ある。

【図２０】制御ユニットの制御機能のうち制御演算部の
処理機能を示すブロック図である。

【符号の説明】

１Ａ フロント作業機 １Ｂ 車 体 １ａ ブーム １ｂ アーム １ｃ バケット １ｄ 上部旋回体 １ｅ 下部走行体 ２ 油圧ポンプ ３ａ〜３ｆ 油圧アクチュエータ ４ａ〜４ｆ 操作レバー装置 ５ａ〜５ｆ 流量制御弁 ６ リリーフ弁 ７ａ 領域制限スイッチ ７ｂ 設定スイッチ ７ｃ 複合操作補正スイッチ ８ａ，８ｂ，８ｃ 角度検出器 ９ 制御ユニット

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

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】予め設定した指令電流−制御量特性に従っ
   て制御量の目標値から指令電流の値を計算し、この指令
   電流の値を用いて流量制御弁を切り換え操作し油圧アク
   チュエータを駆動することにより、その油圧アクチュエ
   ータを含む複数の油圧アクチュエータを複合操作して作
   業装置の動作を制御する油圧作業機械の制御装置におい
   て、 前記複数の油圧アクチュエータを複合操作して作業装置
   の動作を制御する時の位置情報から前記作業装置の制御
   動作の誤差を計算し、この誤差に基づいて前記指令電流
   −制御量特性の補正値を求める補正値演算手段と、 前記補正値を用いて前記指令電流−制御量特性を補正す
   る特性補正手段とを備えることを特徴とする油圧作業機
   械の制御装置。
2. 【請求項２】予め設定した指令電流−制御量特性に従っ
   て制御量の目標値から指令電流の値を計算し、この指令
   電流の値を用いて流量制御弁を切り換え操作し油圧アク
   チュエータを駆動することにより、その油圧アクチュエ
   ータを含む複数の油圧アクチュエータを複合操作して作
   業装置の動作を制御する油圧作業機械の制御装置におい
   て、 複合操作補正指示手段と、 この複合操作補正指示手段からの指令により、前記複数
   の油圧アクチュエータを複合操作して前記作業装置の動
   作を制御する時のその作業装置の現在位置と目標制御範
   囲とを比較し、現在位置が目標制御範囲外にあるかどう
   かと、その目標制御範囲外のいずれの側にあるかを演算
   する第１演算手段と、 前記第１演算手段の演算結果に基づき前記指令電流−制
   御量特性の補正値を演算する第２演算手段と、 前記第２演算手段で演算した補正値を用いて前記指令電
   流−制御量特性を補正する第３演算手段とを備えること
   を特徴とする油圧作業機械の制御装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の油圧作業機械の制御装置に
   おいて、前記第２演算手段で演算した補正値を記憶する
   記憶手段を更に備え、前記第３演算手段はこの記憶手段
   に記憶した補正値を用いて前記指令電流−制御量特性を
   補正することを特徴とする油圧作業機械の制御装置。
4. 【請求項４】請求項２記載の油圧作業機械の制御装置に
   おいて、前記作業装置の１つの制御動作が終了したこと
   を確認する確認手段を更に備え、前記第２演算手段はこ
   の確認手段の確認指令があると前記指令電流−制御量特
   性の補正値を演算することを特徴とする油圧作業機械の
   制御装置。
5. 【請求項５】請求項２記載の油圧作業機械の制御装置に
   おいて、前記作業装置は、建設機械の多関節型のフロン
   ト作業機を構成するブーム及びアームを含み、前記第１
   演算手段は、ブーム上げ・アームクラウドによる複合操
   作で前記作業装置の動作を制御する時のその作業装置の
   現在位置と目標制御範囲とを比較して前記演算を行い、
   前記第２演算手段は、前記指令電流−制御量特性とし
   て、ブーム用流量制御弁のブーム上げ方向の指令電流−
   流量特性の補正値を演算することを特徴とする油圧作業
   機械の制御装置。
6. 【請求項６】請求項２記載の油圧作業機械の制御装置に
   おいて、前記作業装置は、建設機械の多関節型のフロン
   ト作業機を構成するブーム及びアームを含み、前記第１
   演算手段は、ブーム下げ・アームダンプによる複合操作
   で前記作業装置の動作を制御する時のその作業装置の現
   在位置と目標制御範囲とを比較して前記演算を行い、前
   記第２演算手段は、前記指令電流−制御量特性として、
   ブーム用流量制御弁のブーム下げ方向の指令電流−流量
   特性の補正値を演算することを特徴とする油圧作業機械
   の制御装置。
7. 【請求項７】請求項２記載の油圧作業機械の制御装置に
   おいて、前記作業装置が予め設定した掘削領域の境界に
   沿って動くよう前記制御量の目標値を演算する領域制限
   掘削制御手段を更に備え、前記第１演算手段は、前記予
   め設定した掘削領域の境界を挟んだ範囲を前記目標制御
   範囲とし、その領域制限掘削制御手段で前記作業装置の
   動作を制御する時のその作業装置の現在位置と目標制御
   範囲とを比較することを特徴とする油圧作業機械の制御
   装置。
8. 【請求項８】請求項１又は２記載の油圧作業機械の制御
   装置において、前記指令電流−制御特性は前記流量制御
   弁の指令電流−流量特性であることを特徴とする油圧作
   業機械の制御装置。