JPH11247220A - 建設機械の作業機制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】フロント部材を大きく急操作した場合でも、他
のフロント部材が急激に作動しないようにする。 【解決手段】作業機の先端１４ａが所定の軌跡Ｒ1を描
くように、第１のフロント部材５の回動位置θに対する
第２のフロント部材７の目標回動位置θ2の対応関係が
設定される。操作手段４６が操作された場合に、第１の
検出手段１７で検出された第１のフロント部材５の現在
の回動位置θ1に対応する第２のフロント部材７の目標
回動位置θ2が、上記設定された対応関係Ｓ1から求めら
れる。そして、目標回動位置θ2が得られるように、第
２のフロント部材７の回動位置が制御される。一方にお
いて、負荷検出手段２１により、作業機にかかる負荷Ｐ
1hが検出され、この検出された負荷Ｐ1hが所定の値以上
である場合には、第１のフロント部材５の最大回動速度
が制限される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建設機械の作業機
制御装置に関し、特に、ブーム、アーム、バケット等の
各フロント部材からなる作業機を車体前方に設けてなる
建設機械において、その作業機の駆動を制御する装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】油圧
ショベルなどの建設機械では、複数のフロント部材から
構成された多関節構造体の作業機が車体前方に設けられ
ている。たとえば、図２に示すような油圧ショベル１で
あれば、車体３に対して第１ブーム５、第２ブーム７、
オフセットブーム１１、アーム１２、バケット１４が順
次、回動自在に連結されており、これら作業機を、オペ
レータの操作レバー等による操作に応じて駆動すること
により、掘削作業等が行われる。ここに、従来は、オペ
レータとしては、これら第１ブーム５などの各フロント
部材を、操作レバーなどによって個別にその回動を操作
するにより所望の掘削作業を行うようにしていた。

【０００３】しかし、実際の作業では、これら第１ブー
ム５、第２ブーム７、オフセットブーム１１、アーム１
２、バケット１４のうちの２つ以上のフロント部材を同
時に複合操作することが要求され、その操作には熟練を
要することになっていた。このため、未熟練なオペレー
タであればなおのこと、熟練したオペレータにとっても
仕事の負担が大きく、疲労が大きいものとなっていた。

【０００４】このため、こうした各フロント部材を同時
に複合操作する煩わしさからオペレータを開放して、よ
り一層の負担軽減、疲労軽減を図るべく、操作を一部自
動的に行わせる試みがなされている。

【０００５】この種の半自動制御に係る技術として、特
開平７−２４３２２３号公報に記載されたものがある。

【０００６】この公報には、掘削機のロアブームを旋回
姿勢から下降させるときに、ロアブームとアッパブーム
との間のブーム間開口角を減少させて、作業機が最大リ
ーチ位置に達した付近で、旋回中心部からバケット先端
（作業機先端）までの最大リーチ長を小さくして、掘削
機の転倒モーメントを小さくして、車体の安定性を確保
するという発明が記載されている。

【０００７】しかし、この公報記載のものでは、確か
に、車体の安定性は確保されるものの、作業機先端を前
方に伸張させて複雑な複合操作を行うときの操作性、作
業性に関しては考慮されていない。また、狭小地で作業
を行うときに、作業機の先端が、前方の障害物（電柱、
建物の壁等）に干渉することによって安全性が損なわれ
てしまう点に関しては何ら考慮されていない。

【０００８】すなわち、油圧ショベルでは、作業機を前
方に伸張させて、側溝掘り作業、マス掘り作業等を行う
場合がある。こうした作業は、油圧ショベルを安定させ
転倒させないようにして行うことはもちろんのこと、作
業機先端を車体前方において上下に直線移動させるとい
う複雑な複合操作が要求される。よって、こうした場合
に、熟練を必要とせずに、少しでもオペレータにかかる
負担、労力を軽減させることが望まれる。また、オペレ
ータとしては、特に狭小地で作業を行うときには、前方
の電柱、建物の壁等の障害物に常に注意しながら、作業
機先端の移動を操作しなければならない。このため、前
方の障害物に注意する結果として、本来の作業機の操作
そのものに専念することができなかったり、場合によっ
ては作業機先端がこれら障害物に干渉してしまい安全性
が損なわれることもある。よって、前方に障害物が存在
したとしても、この障害物に注意を払うことなく、作業
機の操作に専念でき、作業機先端が障害物に干渉するこ
とがなく安全に作業が行われることが望まれる。

【０００９】そこで、本出願人は、特願平８−２９４６
８０号を既に出願し、その中で、第１ブーム５を駆動す
る一つの操作レバーを操作するだけで、これに対応して
別の作業機フロント部材である第２ブーム７を自動的に
駆動するようにして、作業機先端を、車体３が安定する
範囲で、直線状の軌跡ｅに沿って自動的に移動させると
いう発明を開示している。

【００１０】この先願に開示された発明によれば、建設
機械１を安定させ転倒させないようにできるのはもちろ
んのこと、作業機先端を車体前方において上下に直線移
動させるという複雑な複合操作が要求される作業であっ
ても、熟練を必要としないので、オペレータにかかる負
担、労力が飛躍的に軽減される。また、狭小地で作業を
行うときに、前方に電柱、建物の壁等の障害物があった
としても、ひとたび作業機先端をこれら障害物の手前に
位置させれば、その位置より作業機先端を上下方向に直
線状の軌跡ｅに沿って自動的に移動させることができる
ので、作業機先端が障害物に干渉することに常に注意を
払い、作業機先端の移動を操作する必要はなくなる。

【００１１】すなわち、上記先願に開示された発明によ
れば、建設機械を安定させた状態で、側溝掘り作業、マ
ス掘り作業等の複雑な複合操作が要求される作業を、熟
練を要せずに行うことができるとともに、たとえ、前方
に障害物があったとしても、これに注意を払うことなく
安全に、効率よく作業を進めることができるという顕著
な効果が得られる。

【００１２】この種の制御では、たとえば図１１のＳ1
のごとく、第１ブーム５の回動角θ1に対する第２ブー
ム７の目標回動角θ2の対応関係を示す線図Ｓ1を設定
し、この線図Ｓ1に追従するように、第１ブーム５の操
作に応じて第２ブーム７を駆動制御するようにしてい
る。

【００１３】すなわち、第２ブーム７は、第１ブーム５
に対する操作量に応じて駆動される。

【００１４】第１ブーム５に対する操作量が大きけれ
ば、それに応じて線図Ｓ1に追従するように第２ブーム
７は大きく回動される。

【００１５】ところで、オペレータとしては、作業機に
大きな負荷がかかっている場合には、この負荷を除去す
べく第１ブーム５を操作する操作レバーを大きく急操作
することが多い。

【００１６】たとえば、作業現場では、第１ブーム５を
下げ方向に操作して、バケットを大地に接地させ、油圧
ショベルの履体を接地面から浮き上がらせる状態にし
て、上部旋回体を旋回させ、旋回方向を変えるという旋
回操作が行われる。

【００１７】この場合、作業機先端が大地に接地してお
り、作業機が「アウトリガ」の機能を果たしているた
め、作業機には大きな負荷がかかっている。

【００１８】そこで、上記旋回操作が終了すると、上記
作業機にかかっている負荷を除去して、通常の掘削作業
等を行わせるべく、オペレータとしては、第１ブーム５
を上げ方向に大きく急操作することになる。

【００１９】すると、作業機が大地に接地していたた
め、それまで停止していた第２ブーム７は、作業機にか
かる負荷が急激に除去されることによって、第１ブーム
用操作レバーの大きな急操作に応じて急激に作動してし
まうことになる。

【００２０】これは、オペレータの意思に反した予期せ
ぬ動作であり、作業効率の低下を招来する。また、急激
に第２ブーム７が作動されることによってバケットが地
面と激しく摺動し、バケット接地面、バケット本体に損
傷を与えかねない。さらに、場合によっては急激な第２
ブーム７の作動によって思わぬ事故を招きかねない。

【００２１】本発明は、こうした実状に鑑みてなされた
ものであり、作業機に大きな負荷がかかっている場合
に、オペレータがこの大きな負荷を除去すべく、フロン
ト部材を大きく急操作した場合であっても、このフロン
ト部材の動きに応じて駆動される他のフロント部材が急
激に作動されてしまうことによって生じる不都合を除去
することを解決課題とするものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段および効果】本発明の第１
発明では、上記解決課題達成のために、車体前方に、第
１のフロント部材を上下方向に回動自在に配設するとと
もに、この第１のフロント部材に対して、第２のフロン
ト部材を、上下方向に回動自在に連結し、これら第１の
フロント部材と第２のフロント部材を少なくとも有する
作業機の先端位置を制御するようにした建設機械の作業
機制御装置において、前記作業機の先端位置が所定の軌
跡を描くように、第１のフロント部材の回動位置に対す
る第２のフロント部材の目標回動位置の対応関係を設定
する設定手段と、前記第１のフロント部材の回動を操作
する操作手段と、前記第１のフロント部材の回動位置を
検出する回動位置検出手段と、前記操作手段が操作され
た場合に、前記回動位置検出手段で検出された第１のフ
ロント部材の現在の回動位置に対応する第２のフロント
部材の目標回動位置を、前記設定手段で設定された内容
から求め、この求めた目標回動位置が得られるように、
第２のフロント部材の回動位置を制御する第１の制御手
段と、前記作業機にかかる負荷を検出する負荷検出手段
と、前記負荷検出手段で検出された負荷が所定の値以上
である場合に、前記第１のフロント部材の最大回動速度
を所定値以下に制限する第２の制御手段とを具えるよう
にしている。

【００２３】第１発明によれば、図１１、図１２に示す
ように、作業機の先端１４ａが所定の軌跡Ｒ1を描くよ
うに、第１のフロント部材５の回動位置θに対する第２
のフロント部材７の目標回動位置θ2の対応関係が設定
される。

【００２４】そして、図１に示す操作手段４６により、
第１のフロント部材５の回動が操作され、第１の検出手
段１７により、第１のフロント部材５の回動位置θ1が
検出される。

【００２５】そして、上記操作手段４６が操作された場
合に、第１の検出手段１７で検出された第１のフロント
部材５の現在の回動位置θ1に対応する第２のフロント
部材７の目標回動位置θ2が、図１１に示すように、上
記設定された対応関係Ｓ1から求められる（第１のフロ
ント部材５の現在の回動位置θ1Sに対応する第２のフロ
ント部材７の目標回動位置θ2Sが求められる）。そし
て、この求めた目標回動位置θ2が得られるように、第
２のフロント部材７の回動位置が、第１の制御手段５０
（コントローラ５０）によって制御される。

【００２６】一方において、負荷検出手段２１により、
作業機にかかる負荷Ｐ1h（具体的には、第１ブーム５を
駆動する油圧シリンダ６のヘッド側圧力）が検出され
る。

【００２７】そこで、図１９に示すように、この検出さ
れた負荷Ｐ1hが所定の値Ｐ1ha以上である場合には、第
１のフロント部材５の最大回動速度が所定値以下に制限
される。具体的には、第１のフロント部材５用の流量制
御弁３４に対する電流指令Ｉ1の最大値が、１００％よ
りも小さくなり、第１のフロント部材５を操作する操作
レバー４６が大きく急操作されたとしても、第１のフロ
ント部材５の最大回動速度は１００％よりも小さい値以
下に制限される。このため、第１のフロント部材５の回
動位置の変化は抑えられる。

【００２８】よって、作業機にかかる負荷が急激に除去
された場合に、操作レバー４６の大きな急操作に応じて
第２のフロント部材７が急激に作動してしまうことはな
くなる。

【００２９】以上のように、第１発明によれば、オペレ
ータの意思に反した予期せぬ動作が生じることがないの
で、作業効率が向上する。また、急激に第２のフロント
部材７が作動されることによってバケットが地面と激し
く摺動し、バケット接地面、バケット本体に損傷が生じ
ることが防止される。さらに、急激な第２のフロント部
材７の作動によって思わぬ事故が招来することもない。

【００３０】また、第２発明では、第１発明において、
上記第１のフロント部材５の最大回動速度を制限する制
御は、第１のフロント部材５が、上方に回動されている
場合に、実行される。すなわち、作業機先端を大地に接
地させ、作業機を「アウトリガ」として機能させた状態
から、負荷を除去すべく、第１のフロント部材５を上方
に操作するような状況下で、本発明の制御は適用され
る。

【００３１】また、第３発明では、第１発明において、
負荷検出手段２１を、作業機を駆動する油圧アクチュエ
ータ６に供給される圧油の圧力Ｐ1hを検出することによ
り負荷を検出する手段であるとしている。

【００３２】また、第４発明では、第１発明、第２発
明、第３発明において、負荷検出手段２１を、第１のフ
ロント部材５にかかる負荷を検出する手段であるとして
いる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００３４】図１は、本実施形態の建設機械の作業機制
御装置の全体構成を示している。また、図２は、本実施
形態で建設機械として想定している油圧ショベルの外観
を示している。

【００３５】図２（ａ）は、オフセットブームを備えた
油圧ショベルの側面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）
の矢視Ａ図である。

【００３６】同図２に示すように、この油圧ショベル１
は、大きくは、図示しない走行モータにより履帯が回転
することにより走行する下部走行体２と、この下部走行
体２の上部にスイングサークル４を介して配置され、図
示しない旋回モータにより旋回される上部旋回体３（車
体３）と、この車体３に前方に装着され、第１ブーム
５、第２ブーム７、オフセットブーム１１、アーム１
２、バケット１４の各フロント部材からなる作業機とか
ら構成されている。上部旋回体３の運転室内には、図１
に示すように、操作内容を指示するとともに、車両運行
状況を表示するモニタを備えた操作盤２５と、作業機の
各フロント部材の駆動を操作する左右操作レバー４５、
４６、操作スイッチ４６Ｕ、４６Ｄ、オフセットブーム
操作用ペダル（オフセットペダル）４７とが配置されて
いる。

【００３７】この作業機は、車体３に対して第１ブーム
５、第２ブーム７、オフセットブーム１１、アーム１
２、バケット１４が順次連結されるよう構成されてい
る。

【００３８】第１ブーム５は、車体３の車体旋回フレー
ムに、ブームフート５ａを回動中心にして上下方向に回
動自在に配設されている。第２ブーム７は、第１ブーム
５の先端に、第１ブームトップピンを回動中心にして上
下方向に回動自在に配設されている。同様に、アーム１
２は、第２ブーム７、オフセットブーム１１、ブラケッ
ト９を介して、このブラケット９に、上下方向に回動自
在に配設されており、バケット１４は、アーム１２に、
上下方向に回動自在に配設されている。

【００３９】第１ブーム用油圧シリンダ６は、第１ブー
ム５を駆動する油圧アクチュエータであり、この第１ブ
ーム用油圧シリンダ６のボトム側は車体３に配設され、
そのロッド先端は第１ブーム５の上端部に配設されてい
る。したがって、第１ブーム用油圧シリンダ６のボトム
室に圧油が供給されると、ロッドが伸張され、またヘッ
ド室に圧油が供給されると、ロッドが縮退され、これに
応じて第１ブーム５が上方向、または下方向に回動され
る。

【００４０】第２ブーム７を駆動する第２ブーム用油圧
シリンダ８についても同様に、この第２ブーム用油圧シ
リンダ８のボトム側が第１ブーム５に配設され、そのロ
ッド先端が第２ブーム７の端部に配設されており、第２
ブーム用油圧シリンダ８のボトム室またはヘッド室に圧
油が供給されることで、ロッドが伸張または縮退され、
これに応じて第２ブーム７が下方向または上方向に回動
される。

【００４１】図１に示すように、第１ブーム用油圧シリ
ンダ６のヘッド室内の圧油の圧力Ｐ1hは、圧力センサ２
１により検出され、コントローラ５０に入力される。同
様に、第１ブーム用油圧シリンダ６のボトム室内圧力、
第２ブーム用油圧シリンダ８のヘッド室内圧力、ボトム
室内圧力は、それぞれ圧力センサ２２、２３、２４３で
検出され、コントローラ５０に入力される。

【００４２】さて、アーム１２を駆動するアーム用油圧
シリンダ１３は、オフセットブーム１１先端に設けられ
たブラケット９に支承され、そのロッド先端がアーム１
２に配設されており、アーム用油圧シリンダ１３のロッ
ドが伸張駆動または縮退駆動されることにより、アーム
１２は掘削方向またはダンプ方向に回動される。

【００４３】バケット１４を駆動するバケット用油圧シ
リンダ１５のボトム側は、アーム１２に配設され、その
ロッド先端はリンク１５ａ、リンク１５ｂを介してバケ
ット１４に配設されている。バケット用油圧シリンダ１
５が伸縮駆動または縮退駆動されることにより、バケッ
ト１４は掘削方向またはダンプ方向に回動される。

【００４４】図２（ｂ）はオフセットブーム１１が左右
に回動（オフセット動作という）されることにより、第
２ブーム７に対してアーム１２が、車体３の左右方向に
オフセットされる様子を示している。

【００４５】すなわち、オフセットブーム１１の一端
は、第２ブーム７に、回動自在に配設されており、他端
はブラケット９を介してアーム１２に連結している。こ
のオフセットブーム１１を駆動するオフセットブーム用
油圧シリンダ１０のボトム側は第２ブーム７に配設さ
れ、そのロッド先端はブラケット９に配設されている。
ロッド１１ａは、オフセット動作に伴い第２ブーム７に
対するブラケット９（アーム１２）の姿勢が変化しない
ように設けられたロッドであり、このロッド１１ａの一
端は第２ブーム７に配設され、他端はブラケット９に配
設されている。したがって、オフセットブーム用油圧シ
リンダ１０が伸張駆動または縮退駆動されると、オフセ
ットブーム１１は右方向または左方向に回動され、アー
ム１２は、第２ブーム７に対して右方向または左方向
に、回動量に応じたオフセット量だけオフセットされ
る。図２（ｂ）の２点鎖線は、オフセットブーム１１が
右方向にオフセット動作されたときの様子を示してい
る。オフセットブーム１１の第２ブーム７に対する回転
角度θ3はオフセット角θ3として、オフセットブーム用
回転角センサ１６により検出され、コントローラ５０に
入力される。

【００４６】図３は、図２に示す油圧ショベル１の作業
機のみを取り出して、その幾何的関係を示している。図
３（ａ）、（ｂ）は図２（ａ）、（ｂ）にそれぞれ対応
している。

【００４７】Ｘ−Ｙ−Ｚ座標系の原点Ｏは、ブームフー
ト５ａの位置に定められている。また、第１ブーム５の
車体３に対する回転角度θ1（第１ブーム回転角θ1）の
極性は、第１ブーム５が上方向に回動されたときを＋、
下方向に回動されたときを−と定めている。この第１ブ
ーム回転角θ1は、第１ブーム用回転角センサ１７によ
り検出される。同様に、第１ブーム５に対する第２ブー
ム７の回転角度θ2（第２ブーム回転角θ2）は、第２ブ
ーム用回転角センサ１８により検出され、オフセットブ
ーム１１に対するアーム１２の回転角度θ4（アーム回
転角θ4）は、アーム用回転角センサ１９により検出さ
れる。これら各回転角センサ１７、１８、１９の検出回
転角は、コントローラ５０に入力される。なお、回転角
センサ１６〜１９は、たとえばポテンショメータが使用
される。

【００４８】図３において、ａは、第２ブーム７と第１
ブーム５を連結する第１ブームトップピンの配設位置で
あり、ｂは、オフセットブーム１１と第２ブーム７を連
結する第２ブームトップピンの配設位置であり、ｃは、
ブラケット９とオフセットブーム１１を連結するオフセ
ットブームトップピンの位置であり、ｄは、アーム１２
とブラケット９を連結するブラケットトップピン（アー
ムボトムピン）の配設位置であり、ｅは、バケット１４
のアーム１２を連結するアームトップピン１２ａ（単に
アームトップ１２ａという）の配設位置である。

【００４９】そこで、第１ブーム５の長さＬ1を、ブー
ムフート５ａとａ点を結ぶ線分の長さで表し、第２ブー
ム７の鉛直方向の長さＬ22（第２ブーム長２）を、ａ点
とｂ点の鉛直方向距離で表し、第２ブーム７の水平方向
の長さＬ21（第２ブーム長１）を、ａ点とｂ点の水平方
向距離で表し、オフセットブーム１１の長さＬ3を、ｂ
点とｃ点を結ぶ線分の長さで表し、ブラケット９の長さ
Ｌ4（第３ブラケット長）を、ｃ点とｄ点を結ぶ線分の
長さで表し、アーム１２の長さＬ5を、ｄ点とｅ点を結
ぶ線分の長さで表すものとする。なお、バケット刃先位
置１４ａが、作業機全体の先端の位置となる（図１参
照）。

【００５０】また、アームボトムｄ点から垂直におろし
た線分に対して線分ｄｅ（アーム１２）がなす角γを、
アーム対地角γと定める。このアーム対地角γは、アー
ム１２の姿勢を表す。

【００５１】すると、これらアームトップ１２ａの座標
位置ｅ（Ｘ5、Ｙ5、Ｚ5）は、各回転角度θ1、θ2、θ
3、θ4が与えられると、既知の各長さＬ1、Ｌ21、Ｌ2
2、Ｌ3、Ｌ4、Ｌ5を用いて、下記演算式（１）〜（１
１）に示すように、一義的に定まる。

【００５２】また、アーム対地角γについても、各回転
角度θ1、θ2、θ4が与えられると、下記演算式（１
２）に示すように、一義的に定まる。

【００５３】また、バケット１４のバケット巾ｌ、床面
距離ｓ、リスト半径ｒについても既知であり、バケット
１４の回転角がさらに与えられると、上記アームトップ
１２ａの座標位置ｅ（Ｘ5、Ｙ5、Ｚ5）を用いて、作業
機先端１４ａの座標位置（Ｘ6、Ｙ6、Ｚ6）が一義的に
定まる。なお、バケット１４の回転角を無視して（バケ
ット１４は固定状態にあるものと仮定して）、アームト
ップ１２ａの座標位置ｅ（Ｘ5、Ｙ5、Ｚ5）から作業機
先端１４ａの座標位置（Ｘ6、Ｙ6、Ｚ6）を求めること
もできる。

【００５４】以下、図３の各点ａ〜ｅの座標位置、アー
ム対地角γを求める演算式について、図４に示す表を併
せ参照して説明する。

【００５５】まず、第１ブーム５のフート５ａ（原点
０）の座標位置を、Ｘ０＝０，Ｙ０＝０，Ｚ０＝０とす
る。

【００５６】すると、第１ブーム５のトップ（ａ点）の
Ｘ，Ｙ，Ｚ座標位置は、 Ｘ１＝Ｌ１× Cos θ１ … （１） Ｙ１＝Ｌ１× Sin θ１ … （２） Ｚ１＝０となる。

【００５７】すると、第２ブーム７のトップ（ｂ点）の
Ｘ，Ｙ，Ｚ座標位置は、 Ｘ２＝Ｘ１＋Ｌ22×Sin（θ１＋θ２）−Ｌ21×Cos（θ１＋θ２）…（３） Ｙ２＝Ｙ１−Ｌ22×Cos（θ１＋θ２）−Ｌ21×Sin（θ１＋θ２）…（４） Ｚ２＝０となる。

【００５８】すると、オフセットブーム１１のトップ
（ｃ点）のＸ，Ｙ，Ｚ座標位置は、 Ｘ３＝Ｘ２−Ｌ３ Cos θ３×Cos（θ１＋θ２） …（５） Ｙ３＝Ｙ２−Ｌ３ Cos θ３×Sin（θ１＋θ２） …（６） Ｚ３＝Ｌ３×Sin θ３ …（７） となる。

【００５９】すると、ブラケット９のトップ（アームボ
トムｄ点）のＸ，Ｙ，Ｚ座標位置は、 Ｘ４＝Ｘ３−Ｌ４×Cos（θ１＋θ２） …（８） Ｙ４＝Ｙ３−Ｌ４×Sin（θ１＋θ２） …（９） Ｚ４＝Ｚ３となる。

【００６０】すると、アーム１２のトップ１２ａ（ｅ
点）のＸ，Ｙ，Ｚ座標位置は、 Ｘ５＝Ｘ４＋Ｌ５×Cos（θ１＋θ２＋θ４） … (10) Ｙ５＝Ｙ４＋Ｌ５×Sin（θ１＋θ２＋θ４） … (11) Ｚ５＝Ｚ３となる。

【００６１】一方、アーム対地角γは、 γ＝θ１＋θ２＋θ４−270゜… (12) と表される。

【００６２】このように、作業機の回転角θ1〜θ4が与
えられると、既知の各長さを用いて上記(1)〜(11)式に
より、油圧ショベル１のアームトップ１２ａの座標位置
（Ｘ5、Ｙ5、Ｚ5）を一義的に求めることができ、これ
より作業機先端１４ａの座標位置（Ｘ6、Ｙ6、Ｚ6）を
一義的に求めることができる。また、作業機の回転角θ
1、θ2、θ4が与えられると、アーム対地角γを一義的
に求めることができる。θ1〜θ4は、各回転角センサ１
７、１８、１６、１９の検出値として与えられる。

【００６３】本実施形態では、上記演算式を用いて、第
１ブーム５の回転角θ1が操作レバーの操作により変化
した場合に、作業機先端１４ａの座標位置（Ｘ6、Ｙ6、
Ｚ6） （アームトップ１２ａの座標位置（Ｘ5、Ｙ5、Ｚ5））
が、目標とするライン上にのるように、第２ブーム７の
回転角θ2を制御するものである。

【００６４】すなわち、図１に示すコントローラ５０の
メモリに、第１ブーム５の長さＬ１、第２ブーム７の長
さＬ２１，Ｌ２２、オフセットブーム１１の長さＬ３、
ブラケット９の長さＬ４、アーム１２の長さＬ５等既知
の値が記憶されているとともに、各ポイントａ〜ｅの座
標位置を求める演算式およびアーム対地角γの関数式が
記憶されており、これら記憶した内容に基づきコントロ
ーラ５０は、作業機先端１４ａが所望のラインに沿って
移動するように、第２ブーム回転角θ2を制御する。

【００６５】なお、本実施形態では、オフセットブーム
１１を有した油圧ショベル１を想定しているが、オフセ
ットブーム１１を備えていない図５に示す油圧ショベル
１に対しても適用可能である。

【００６６】この油圧ショベル１も、図２と同様に、大
きくは、図示しない走行モータにより履帯が回転するこ
とにより走行する下部走行体２と、この下部走行体２の
上部にスイングサークル４を介して配置され、図示しな
い旋回モータにより旋回される上部旋回体３（車体３）
と、この車体３に前方に装着され、第１ブーム５Ａ、第
２ブーム７Ａ、アーム１２Ａ、バケット１４の各フロン
ト部材からなる作業機とから構成されている。

【００６７】この作業機は、車体３に対して第１ブーム
５Ａ、第２ブーム７Ａ、固定の作業機リンク７Ｂ、アー
ム１２Ａ、バケット１４が順次連結されるよう構成され
ている。図２と異なるのは、オフセットブーム１１の代
わりに、固定の作業機リンク７Ｂを使用している点であ
る。したがって、第２ブーム７Ａとアーム１２Ａは作業
機リンク７Ｂを介して連結されているが、第２ブーム７
Ａに対してアーム１２Ａは左右方向にオフセットされる
ことはない。

【００６８】第１ブーム用油圧シリンダ６Ａにより第１
ブーム５Ａが駆動され、第２ブーム用油圧シリンダ８Ａ
により第２ブーム７Ａが駆動され、アーム用油圧シリン
ダ１３Ａによりアーム１２Ａが駆動され、第１ブーム５
Ａが回転角θ1をもって、第２ブーム７Ａが回転角θ2を
もって、アーム１２Ａが回転角θ4をもって、それぞれ
回動される点は、図２に示す油圧ショベルと同じであ
る。

【００６９】したがって、図３、図４と同様にして、各
回転角θ1、θ2、θ4を与えることにより、作業機先端
１４ａの座標位置を演算により、求めることができ、コ
ントローラ５０によって、作業機先端１４ａが所望のラ
インに沿って移動するように、第２ブーム回転角θ2を
制御することができる。

【００７０】つぎに、かかる作業機制御装置の構成につ
いて、図１を参照して説明する。

【００７１】すなわち、同図１に示すように、この作業
機制御装置は、大きくは、エンジン３１と、このエンジ
ン３１によって駆動され、各油圧シリンダ６、８、１
０、１３駆動用の圧油を吐出する可変容量型の油圧ポン
プ１と、同エンジン３１によって駆動され、パイロット
用の圧油を吐出するパイロットポンプ３３と、操作レバ
ー４６、操作釦４６Ｕ、４６Ｄ、操作ペダル４７、操作
レバー４５の操作に応じて開口面積が変化され、それに
より油圧ポンプ３２から吐出される圧油の流量を制御し
て、この流量が制御された圧油を各油圧アクチュエータ
６、８、１０、１３にそれぞれ供給する流量制御弁３
４、３５、３６、３７と、エンジン３１の回転数Ｎe
（ｒ/ｍｉｎ）を検出するエンジン回転数センサ２７
と、制御内容を指示するスイッチ２６等が配置されると
ともに、機器の状態が画面上に表示されるモニタ機能を
備えた操作盤２５と、各回転角センサ１７、１８、１
６、１９の各検出回転角θ1、θ2、θ3、θ4を示す信
号、各圧力センサ２１〜２４の各検出圧力Ｐ1h等を示す
信号、エンジン回転数センサ２７の検出回転数Ｎeを示
す信号および操作レバー４６、操作釦４６Ｕ、４６Ｄ、
操作ペダル４７、操作レバー４５の各操作量（操作スト
ローク）を示す信号Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4が入力され、こ
れらに基づき、各流量制御弁３４、３５、３６、３７を
それぞれ駆動制御するための指令電流Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3、
Ｉ4を出力するとともに、警報器２８を鳴動（あるいは
点灯）させるための指令電流を出力するコントローラ５
０とから構成されている。このコントローラ５０の機能
ブロック図は、後述するように図１３のように表され
る。なお、図面では、バケット１４を駆動させるための
機構、上部旋回体３を旋回させるための機構、下部走行
体２を走行させるための機構は、本発明の趣旨と直接関
係しないので省略している。

【００７２】さらに、具体的に説明する。

【００７３】図６（ａ）は、油圧ショベル１の運転室内
における操作レバー４５、４６の配置態様を示してい
る。オペレータが着座するシート４８の前部には、左右
の操作レバー４５、４６が設けられており、１本の操作
レバーで異なるフロント部材を作動できるようになって
いる。

【００７４】すなわち、図６（ａ）に矢印で示すよう
に、左操作レバー４５の前方向操作または後方向操作に
応じて、アーム１２がダンプ方向に作動され、またアー
ム１２が掘削方向に作動される。そして同じ左操作レバ
ー４５の左方向操作または右方向操作に応じて上部旋回
体３が左旋回方向に作動され、また上部旋回体３が右旋
回方向に作動される。同様に、右操作レバー４６の前方
向操作または後方向操作に応じて第１ブーム５が上げ方
向に作動され、また下げ方向に作動され、同じ右操作レ
バー４６の左方向操作または右方向操作に応じてバケッ
ト１４が掘削方向、ダンプ方向に作動される（図６
（ｂ）参照）。

【００７５】図６（ｂ）に示すように、右操作レバー４
６のノブ４６Ｎの上部には、操作釦４６Ｕ、４６Ｄが配
設されている。これら操作釦４６Ｕ、４６Ｄは、第２ブ
ーム７の上方向への回動、下方向への回動を指示するス
イッチであり、操作釦４６Ｕが押操作されると、その押
操作量（押した回数、押されている時間）に応じた分だ
け、第２ブーム７が上方向へ作動される。同様に、操作
釦４６Ｄが押操作されると、その押操作量に応じた分だ
け、第２ブーム７が下方向へ作動される。

【００７６】第２ブーム７を操作する釦を、第１ブーム
５を操作する操作レバー４６の上部に設けるようにして
いるので、第１ブーム５を操作しながら、第２ブーム７
を操作する作業が迅速かつ容易に行われ、操作性が向上
する。なお、右操作レバー４６には、上記操作釦４６
Ｕ、４６Ｄ以外に他の操作を指示する釦が配設されてい
る。左操作レバー４５についても同様である。

【００７７】オフセットペダルとしての操作ペダル４７
は、運転席４８の左右に設けられており、それぞれの操
作量（踏込み量）に応じて、オフセットブーム１１が左
右に作動される。

【００７８】操作レバー４６は、電気レバーであり、操
作レバー４６で第１ブーム５を操作したときの操作スト
ローク量は、電気信号Ｖ1としてコントローラ５０に入
力される。同様に、操作釦４６Ｕ、４６Ｄの押操作量を
示す電気信号Ｖ2、操作ペダル４７の踏込量を示す電気
信号Ｖ3、操作レバー４５でアーム１２を操作したとき
の操作量を示す電気信号Ｖ4が、それぞれコントローラ
５０に入力される。

【００７９】操作レバー４６の操作量を示す信号Ｖ1
は、コントローラ５０で、流量制御弁３４に対する指令
電流Ｉ1に変換されて、これが電磁比例制御弁３８また
は３９に加えられる。これら電磁比例弁３８、３９に
は、パイロットポンプ３３から吐出されるパイロット圧
油がパイロット管路４１を介して供給されている。そし
て、電磁比例弁３８または３９により制御されたパイロ
ット圧油は、パイロット管路４１または４２を介して流
量制御弁３４の入力ポート３４ａまたは３４ｂに、パイ
ロット信号として加えられる。

【００８０】操作量Ｖ1が第１ブーム５の上げ方向を示
す極性（＋）を示しているときには、指令電流Ｉ1が電
磁比例制御弁３８に加えられ、操作量Ｖ1が第１ブーム
５の下げ方向を示す極性（−）を示しているときには、
指令電流Ｉ1が電磁比例制御弁３９に加えられる。

【００８１】たとえば、操作レバー４６が、第１ブーム
５を上げる方向に操作されているときには、指令電流Ｉ
1が電磁比例制御弁３８に加えられる。電磁比例制御弁
３８では指令電流Ｉ1がパイロット圧に変換されて、指
令電流Ｉ1に応じたパイロット圧のパイロット圧油が流
量制御弁３４の入力ポート３４ａに加えられる。これに
より、流量制御弁３４のスプールが左方向に駆動され、
油圧シリンダ６のボトム室側に圧油が供給されること
で、第１ブーム５は、操作レバー４６の操作量に応じた
速度で上方向に回動される。同様にして、操作レバー４
６が、第１ブーム５を下げる方向に操作されているとき
には、電磁比例制御弁３９で指令電流Ｉ1がパイロット
圧に変換されて、操作レバー４６の操作量に応じた速度
で第１ブーム５が下方向に回動される。

【００８２】同様にして、操作釦４６Ｕ、４６Ｄの押操
作量を示す電気信号Ｖ2はコントローラ５０で指令電流
Ｉ2に変換され、図示せぬ電磁比例制御弁を介して流量
制御弁３５を駆動し、油圧シリンダ８を介して第２ブー
ム７を上下方向に回動する。同様に、操作ペダル４７の
踏込量を示す電気信号Ｖ3はコントローラ５０で指令電
流Ｉ3に変換され、図示せぬ電磁比例制御弁を介して流
量制御弁３６を駆動し、油圧シリンダ１０を介してオフ
セットブーム１１を左右方向に回動する。

【００８３】同様に、操作レバー４５でアーム１２を操
作したときの操作量を示す電気信号Ｖ4はコントローラ
５０で指令電流Ｉ4に変換され、図示せぬ電磁比例制御
弁を介して流量制御弁３７を駆動し、油圧シリンダ１３
を介してアーム１２を上下方向に回動する。

【００８４】操作盤２５には、第２ブーム７の駆動を、
第１ブーム５の回転角θ1の大きさに応じて自動的に制
御する「自動モード」と、第２ブーム７の駆動を、第１
ブーム５の回転角θ1如何にかかわらずに、手動で制御
する「手動モード」のいずれかを選択し、切換える自動
/手動モード切換スイッチ２６が配設されている。この
スイッチ２６は、「自動モード」を含む各種作業モード
を選択するモード切換スイッチ２６ａと、スイッチ２６
ａで選択した内容を設定し、また解除するモード設定/
解除スイッチ２６ｂとから構成されている。モード切換
スイッチ２６ａで「自動モード」が選択され、モード設
定/解除スイッチ２６ｂで「設定」が選択されると、
「自動モード」を指示する信号がコントローラ５０に入
力される。モード切換スイッチ２６ａで「自動モード」
が選択され、モード設定/解除スイッチ２６ｂで「解
除」が選択されると、「自動モード」が解除され、「手
動モード」を指示する信号がコントローラ５０に入力さ
れる。コントローラ５０は、これら入力された「自動モ
ード」指示信号、「手動モード」指示信号のいずれかに
応じた制御を実行する。

【００８５】つぎに、コントローラ５０で行われる「自
動モード」の制御内容について説明する。

【００８６】・第１の制御（第１ブーム回転角θ1に応
じた第２ブーム回転角θ2の自動制御） 図７は、油圧ショベル１の作業半径を示す側面図であ
る。

【００８７】同図７において、曲線ａは、第２ブーム回
転角θ2が最大角度になっているとき（第１ブーム回転
角θ1、アーム回転角θ4についても最大角度）の作業機
先端１４ａ（バケット刃先）の移動軌跡を示している。
このとき、軌跡ａは弧状の軌跡を描き、油圧ショベル１
の作業半径は最大となり、作業範囲は最大となる。

【００８８】曲線ｂは、作業機先端１４ａが最大作業半
径の軌跡ａを描くときに、アームトップ１２ａが移動す
る軌跡を示している。このとき、軌跡ｂは弧状の軌跡を
描く。

【００８９】ただし、作業機先端１４ａ、アームトップ
１２ａが上記軌跡ａ、ｂに沿って移動した場合には、油
圧ショベル１の転倒モーメントが大きく、転倒する可能
性が大きい。

【００９０】曲線ｃは、油圧ショベル１が転倒しない限
界のアームトップ１２ａの移動軌跡を示している。アー
ムトップ１２ａがこの軌跡ｃよりも前方に位置される
と、転倒モーメントの増大により油圧ショベル１が転倒
する虞がある。

【００９１】点Ｃから点Ｂまでの曲線ｄは、アームトッ
プ１２ａが上記軌跡ｃを描くときに、作業機先端１４ａ
が移動する軌跡を示している。このとき、軌跡ｄは弧状
の軌跡を描く。なお、点Ｃは、第１ブーム用油圧シリン
ダ６がロッド伸張側でストロークエンドに達する位置で
ある。

【００９２】作業機先端１４ａが上記軌跡ｄに沿って移
動した場合には、油圧ショベル１が安定する範囲で最大
の作業範囲をもって、高所掘削作業等の作業を行うこと
ができる。

【００９３】さて、油圧ショベル１では、作業機を前方
に伸張させて、側溝掘り作業、マス掘り作業等を行う場
合がある。こうした作業は、油圧ショベル１を安定させ
転倒させないようにして行うことはもちろんのこと、作
業機先端１４ａを車体３の前方において上下に直線移動
させる必要がある。

【００９４】曲線ｄに連続する点Ｂから点Ａまでの直線
ｅは、側溝掘り作業、マス掘り作業等を行う際の作業機
先端１４ａの移動軌跡を示している。

【００９５】作業機先端１４ａが上記軌跡ｅに沿って移
動した場合には、油圧ショベル１が安定する範囲で最大
の作業範囲をもって、作業を行うことができる。

【００９６】直線ｅに連続する点Ａから点Ｄまでの曲線
ｇは、側溝掘り作業、マス掘り作業等を行う際の作業機
先端１４ａの移動軌跡を示している。この軌跡ｇは弧状
の軌跡を描く。地表面ＧＬよりも下面で穴等を掘削する
場合に、作業機先端１４ａはこの軌跡ｇを描く。なお、
点Ｄは、第１ブーム用油圧シリンダ６がロッド縮退側で
ストロークエンドに達する位置である。

【００９７】作業機先端１４ａが上記軌跡ｇに沿って移
動した場合には、油圧ショベル１が安定する範囲で最大
の作業範囲をもって、作業を行うことができる。

【００９８】本実施形態では、こうした曲線ｄ、直線
ｅ、曲線ｇからなる軌跡（これを基準線Ｒ1という）に
沿って作業機先端１４ａが移動するように、第２ブーム
回転角θ2を制御するものである。

【００９９】図８は作業現場を例示した図である。作業
機先端１４ａが上記基準線Ｒ1に沿って移動すること
で、溝ＨＬを形成する作業を容易に行うことができる。
なお、作業形態に応じて、作業機先端１４ａを、別のラ
インＲ2、Ｒ3に沿って移動させた方が好ましい場合があ
る。ただし、車体の転倒防止のため、いずれのラインＲ
2、Ｒ3についても、基準線Ｒ1よりも前方（車体からみ
て）に位置しないことが必要である。

【０１００】図９は、図７ないしは図８に示す基準線Ｒ
1を作業機先端１４ａが移動するときの、第１ブーム回
転角θ1と第２ブーム回転角θ2の対応関係を示すグラフ
である。

【０１０１】この対応関係を示すラインＳ1は、前述し
た演算式（１）〜（１１）により求めることができる。

【０１０２】すなわち、基準線Ｒ1が定まると、作業機
先端１４ａの座標位置（Ｘ6、Ｙ6、Ｚ6）が定まり、こ
れによりアームトップ１２ａの座標位置（Ｘ5、Ｙ5、Ｚ
5）が定まる。そこで、アーム回転角θ4、オフセットブ
ーム回転角θ3を固定すれば、第１ブーム回転角θ1に対
応する第２ブーム回転角θ2が一義的に求められる。こ
のようにして第１ブーム回転角θ1と第２ブーム回転角
θ2の対応関係Ｓ1が得られる。コントローラ５０は、記
憶した既知の第１ブーム長Ｌ1等のデータに基づき、こ
の対応関係Ｓ1の作成処理を行い、この作成された対応
関係Ｓ1を、基準線図Ｓ1として、コントローラ５０の
「第１ブーム角に対する目標第２ブーム角基準線図メモ
リ５８」（第１３図）に記憶、格納する。

【０１０３】この場合、対応関係Ｓ１を、θ1が与えら
れるとθ2を即時に読み出すことができるように記憶テ
ーブルの形式で記憶させてもよく、θ2＝ｆ（θ1）なる
関数を用いて、与えられたθ1からθ2を演算にて求める
ことができるように関数θ2＝ｆ（θ1）を記憶させてお
いてもよい。

【０１０４】コントローラ５０では、後述するように、
回転角センサ１７で検出した現在の第１ブーム回転角θ
1に対応する第２ブーム目標回転角θ2を、記憶した対応
関係Ｓ1から読み出すか、演算することによって求め、
この目標回転角θ2が得られるように、回転角センサ１
７で検出した現在の第２ブーム回転角θ2をフィードバ
ック量として、駆動制御する。すなわち、目標回転角θ
2ｒと現在回転角θ2との偏差θdが零となるように、電
流指令Ｉ2を出力し、第２ブーム７の回動を制御する。

【０１０５】よって、オペレータとしては、アーム回転
角θ4を最大角度に固定し、オフセットブーム回転角θ3
を所定のオフセット角度θ3に固定しておけば、後は、
操作レバー４６で第１ブーム５の駆動を手動操作するだ
けで、自動的に第２ブーム７が駆動され（対応関係Ｓ1
に従って駆動され）、作業機先端１４ａを基準線Ｒ1に
沿って移動させることができる。これにより、側溝掘り
作業、マス掘り作業等を、容易に行うことができる。

【０１０６】図９における第１ブーム回転角θ1の区間
θD〜θAは、図７における作業機先端１４ａの軌跡ｇの
区間Ｄ〜Ａに対応し、また図９における第１ブーム回転
角θ1の区間θA〜θBは、図７における作業機先端１４
ａの軌跡ｅの区間Ａ〜Ｂに対応し、また図９における第
１ブーム回転角θ1の区間θB〜θCは、図７における作
業機先端１４ａの軌跡ｄの区間Ｂ〜Ｃに対応している。

【０１０７】図９の区間θD〜θAでは、第２ブーム回転
角θ2が最大値θ2max（第２ブーム用油圧シリンダ８の
ロッド縮退側ストロークエンド位置）となっており、図
７に示すように、作業機先端１４ａは車体３に対して最
も遠くなり、最も遠い位置、最も深い位置を掘削するこ
とが可能となる。

【０１０８】つぎに、図９の区間θA〜θBでは、第１ブ
ーム回転角θ1の増加に伴い第２ブーム回転角θ2が徐々
に減少しており、図７に示すように、作業機先端１４ａ
は上下方向の直線ｅに沿って移動し、溝ＨＬの壁を直線
状に形成することができる（図８参照）。仮に、第１ブ
ーム回転角θ1の増加にかかわらずに第２ブーム回転角
θ2を最大値θ2maxにしたままとすると、作業機先端１
４ａは、曲線ａに沿って移動してしまうことになり、車
体の安定性が確保されないとともに、作業効率も低下し
てしまうからである。

【０１０９】つぎに、図９の区間θB〜θCでは、第１ブ
ーム回転角θ1の増加に伴い第２ブーム回転角θ2が徐々
に増加しており、図７に示すように、作業機先端１４ａ
は、車体が安定する範囲で、最も遠い位置を高所掘削す
ることが可能となる。仮に、第１ブーム回転角θ1が増
加したとしても第２ブーム回転角θ2を増加させないと
すると、作業機先端１４ａは、曲線ｆに沿って移動して
しまうことになり、作業範囲が狭くなり、高所で掘削を
行う際の作業効率が低下してしまうからである。

【０１１０】このように、対応関係Ｓ1に沿って、第２
ブーム回転角θ2を制御することにより、車体が安定す
る範囲内で最大の作業範囲を確保でき、安全にしかも作
業効率よく作業をすすめることができるようになる。

【０１１１】以上のように、油圧ショベル１の作業機を
前方に伸張させて側溝掘り作業、マス掘り作業等を行う
場合に、一つの操作レバー４６を操作するだけで、作業
機先端１４ａを、車体が安定する範囲で、直線状の軌跡
ｅに沿って自動的に移動させるようにしたので、油圧シ
ョベル１を安定させ転倒させないことができるのはもち
ろんのこと、作業機先端１４ａを車体前方において上下
に直線移動させるという複雑な複合操作が要求される作
業であっても、熟練を必要とせずに、オペレータにかか
る負担、労力が飛躍的に軽減される。また、狭小地で作
業を行うときに、前方に電柱、建物の壁等の障害物があ
ったとしても、ひとたび作業機先端１４ａをこれら障害
物の手前に位置させれば、その位置より作業機先端１４
ａを上下方向に直線状の軌跡ｅに沿って自動的に移動さ
せることができるので、作業機先端１４ａが障害物に干
渉することに常に注意を払い、作業機先端の移動を操作
する必要はなくなる。このため、障害物に注意を払うこ
となく、作業機の操作に専念でき、作業効率が向上する
とともに、作業機先端１４ａが障害物に干渉することが
なく、安全に作業が行われる。

【０１１２】なお、図８の基準線Ｒ1に対応するライン
Ｓ1以外に、図８のラインＲ2に対応するラインＳ２、図
８のラインＲ3に対応するラインＳ3を、作成しておき、
コントローラ５０のメモリ５８に記憶、格納させておい
てもよい。

【０１１３】図９におけるラインＳ2の区間θE〜θF
は、図８におけるラインＲ2の区間Ｅ〜Ｆに対応し、ま
た図９におけるラインＳ2の区間θF〜θC´は、図８に
おけるラインＲ2の区間Ｆ〜Ｃ´に対応している。

【０１１４】また、図９におけるラインＳ3の区間θG〜
θFは、図８におけるラインＲ3の区間Ｇ〜Ｆに対応し、
また図９におけるラインＳ3の区間θF〜θC´は、図８
におけるラインＲ3の区間Ｆ〜Ｃ´に対応している。

【０１１５】メモリ５８にラインＳ1、Ｓ2、Ｓ3を記憶
しておき、これらラインの中から作業機先端１４ａの現
在位置に最も近いラインを選択して、この選択したライ
ンに沿って第２ブーム回転角θ2を制御してもよく、メ
モリ５８にラインＳ2、Ｓ3のいずれかを記憶しておき、
この記憶したラインに沿って第２ブーム回転角θ2を制
御してもよい。

【０１１６】また、異なる形状の作業機先端ラインＲ
1、Ｒ2、Ｒ3に対応するラインＳ1、Ｓ2、Ｓ3を設定して
おくのではなく、図１２に示すような基準線Ｒ1と同一
形状の作業機先端ラインＲ1、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6にそれぞれ
対応するラインＳ1、Ｓ4、Ｓ5、Ｓ6を図１０に示すよう
にメモリ５８に記憶させておいてもよい。作業機先端ラ
インＲ4、Ｒ5、Ｒ6は、図１２に示すように基準線Ｒ1を
車体３側に順次平行移動させて得られるラインであり、
図１０に示す各ラインＳ4、Ｓ5、Ｓ6は、基準となるラ
インＳ1を順次下方に平行移動させることにより求める
ことができる。ただし、第２ブーム回転角θ2が最小角
度θ2min（第２ブーム用油圧シリンダ８のロッドの伸張
側ストロークエンド位置）より下にはラインＳを設定す
ることはできない。

【０１１７】この場合、メモリ５８にラインＳ1、Ｓ4、
Ｓ5、Ｓ6を記憶しておき、これらラインの中から作業機
先端１４ａの現在位置に最も近いラインを選択して、こ
の選択したラインに沿って第２ブーム回転角θ2を制御
してもよく、メモリ５８にラインＳ4、Ｓ5、Ｓ6のいず
れかを記憶しておき、この記憶したラインに沿って第２
ブーム回転角θ2を制御してもよい。

【０１１８】図１１は、メモリ５８に、作業機先端１４
ａの基準線Ｒ1に対応する基準ラインＳ1を記憶させてお
き、この基準ラインＳ1を下方に平行移動させること
で、作業機先端１４ａの現在位置を通過する作業機先端
ラインＲに対応するラインＳを作成する様子を示してい
る。

【０１１９】以下、かかる処理の内容を、図１３に示す
コントローラ５０の機能ブロック図、図１６に示すフロ
ーチャートを併せ参照して説明する。

【０１２０】図１６に示すステップ１０１では、まず、
自動/手動モード切換スイッチ２６の切換操作により、
「自動モード」が選択されたか「手動モード」が選択さ
れたかが判断される。「自動モード」が選択されたと判
断されると（ステップ１０１の判断ＹＥＳ）、つぎに操
作釦４６Ｕ、４６Ｄが操作されたか否か、つまり第２ブ
ーム７が手動操作されているか否かが判断される（ステ
ップ１０２）。

【０１２１】ここで、第２ブーム７が手動操作されてい
ないと判断されると（ステップ１０２の判断ＮＯ）、つ
ぎに操作釦４６Ｕ、４６Ｄが操作された直後であるか否
か、つまり第２ブーム７が手動操作された直後であるか
否かが判断される（ステップ１０３）。

【０１２２】ここで、「自動モード」開始時には、第１
ブーム５、第２ブーム７の回転角θ1、θ2の初期値を求
めるために、コントローラ５０は立ち上がり時にステッ
プ１０７〜１０９の処理を実行する。

【０１２３】以後、第１ブーム５を手動操作しており、
第２ブーム７を未だ手動操作していない状況の場合に
は、ステップ１０３の判断はＮＯとなり、手順はステッ
プ１０６に移行される。

【０１２４】たとえば、第１ブーム５、第２ブーム７の
回転角θ1、θ2の初期値が、基準ラインＳ1上の角度θ1
s、θ2sであるならば、図１３に示すメモリ５８に記憶
された基準ラインＳ1に従って第２ブーム７を自動制御
する処理が実行される。

【０１２５】すなわち、図１３において、コントローラ
５０には、回転角センサ１７、１８から第１ブーム回転
角検出信号、第２ブーム回転角検出信号が、電圧値とし
て入力されており、第１、第２ブーム角度演算部５１で
は、この電圧値を工学単位変換する等の処理を施すこと
で、第１ブーム回転角θ1、第２ブーム回転角θ2を演算
する。

【０１２６】いま、操作レバー４６が中立位置から所定
量操作されており、操作量信号Ｖ1がコントローラ５０
に入力されているので、第１ブーム操作弁指令演算部５
４では、この操作量Ｖ1に応じた指令Ｉ1を演算し、電流
出力部５７から、指令電流Ｉ1を、第１ブーム用流量制
御弁３４に対応する電磁比例制御弁３８または３９に対
し出力する。この結果、第１ブーム５としては、操作レ
バー４６の操作量Ｖ1に応じた速度で、上方向または下
方向に回動される。

【０１２７】一方、第２ブーム角と目標第２ブーム角の
差演算部５２では、演算部５１にて上記センサ１７の検
出結果から求められた現在の第１ブーム回転角θ1に対
応する第２ブーム目標回転角θ2rを、メモリ５８に記憶
された対応関係Ｓ1から求める処理が実行される。

【０１２８】すなわち、図１１に示すように、現在の第
１ブーム回転角θ1がθ1sであった場合には、この第１
ブーム角θ1sに対応する第２ブーム角θ2sが、対応関係
Ｓ1の記憶テーブルから第２ブーム目標回転角θ2rとし
て読み出される。

【０１２９】そこで、補償要素演算部５３では、上記読
み出された第２ブーム目標回転角θ2rと現在の第２ブー
ム目標回転角θ2との偏差θdを、整定性よく迅速に零に
もっていくための補償要素ｒdを演算する。

【０１３０】すなわち、図１１に示すように、オペレー
タが操作レバー４６を操作することで第１ブーム７が回
動され、第１ブーム回転角θ1がθ1Nからθ1Mへと変化
したとする。このとき第２ブーム７は元の回転角θ2N
（第１ブーム角θ1Nに対応する回転角）に回動停止され
たままであり、目標回転角θ2M（第１ブーム角θ1Mに対
応する回転角）との間に偏差θd＝θ2M（目標回転角）
−θ2N（現在回転角）を生じる。

【０１３１】そこで、この偏差θdに対して比例要素、
微分要素、積分要素等による補償が以下のようにしてな
される。

【０１３２】ｒd＝Ｆ1（θd） …（１３） ここで、関数Ｆ1は、θdを補償するための演算式であ
る。補償要素演算部５３で、上記処理が実行されると、
第２ブーム操作弁指令演算部５６では、上記演算された
補償要素演算値ｒdに対して、第２ブーム用流量制御弁
３５の不感帯の大きさに応じた補正値Ｉsを用いて補正
を施し、第２ブーム用流量制御弁３５に対する指令Ｉ2
を以下のように演算する。

【０１３３】Ｉ2＝Ｉs＋ｒd …（１４） 第２ブーム操作弁指令演算部５６で、上記指令Ｉ2が演
算されると、電流出力部５９では、これを指令電流Ｉ2
に変換して、これを第２ブーム用流量制御弁３５に対応
する電磁比例制御弁に出力する。

【０１３４】ただし、第２ブーム操作弁指令演算部５６
では、制御偏差θdの大きさを監視しており、制御偏差
θdが、ほぼ零になったと判断される範囲（−θd1＜θd
＜θdh）にあるときには、指令Ｉ2を、 Ｉ2＝０ …（１５） として演算し、電流出力部５９から出力される指令電流
Ｉ2をオフにし（Ｉ2＝０）、第２ブーム７の回動を停止
させる。

【０１３５】この結果、第２ブーム７の現在角度θ2
は、常に目標回転角θ2rに一致する（制御偏差θdが零
になる）。

【０１３６】上記補償要素演算部５３における補償要素
演算処理、第２ブーム操作弁指令演算部５６における指
令演算処理は、第１ブーム用操作レバー４６が中立位置
より所定量だけ操作され、操作量信号Ｖ1が入力されて
いる場合にのみ実行される。操作量信号Ｖ1が入力され
ていないとき（Ｖ1＝０）には、第１ブーム５は停止し
たままであるので、これに応じて第２ブーム７の回動を
停止させるべく、上記補償要素演算部５３における補償
要素演算処理、第２ブーム操作弁指令演算部５６におけ
る指令演算処理は、実行されない。つまり、コントロー
ラ５０から出力される電流指令Ｉ2はオフされ（Ｉ2＝
０）、第２ブーム７を現在の回動位置に停止させたまま
とする。

【０１３７】以上のようにして、基準ラインＳ1に従っ
て第２ブーム７が制御されることで、作業機先端１４ａ
は、図７ないしは図８に示す基準線Ｒ1に沿って移動す
ることになる。

【０１３８】ところで、オペレータとしては、作業の形
態によって、基準線Ｒ1に対して、より車体３に近いラ
イン上に沿って作業機先端１４ａを移動させたい場合が
ある。例えば、車体３の前方に迫った壁等の障害物があ
り、この壁の手前で上下方向に作業機先端１４ａを移動
させたい場合である。

【０１３９】こうした状況下で、操作釦４６Ｄが操作さ
れ、作業機が車体３寄りに引き寄せられ、作業機先端１
４ａが車体３寄りに位置決めされたとする。

【０１４０】すると、ステップ１０２の判断結果はＹＥ
Ｓとなり、「自動モード」実行中であっても、ステップ
１０６の「自動制御」の処理は禁止され、手順は、ステ
ップ１０５に移行される。ステップ１０５では、作業釦
４６Ｄの押操作量に応じた速度で、第２ブーム７が回動
されることになる。すなわち、第１ブーム５の操作とは
独立して、第２ブーム７が手動操作される（ステップ１
０５）。

【０１４１】そして、操作釦４６Ｄの操作が終了する
と、ステップ１０２の判断結果がＮＯ、ステップ１０３
の判断結果がＹＥＳとなり、手順はステップ１０７に移
行される。

【０１４２】以下、第１ブーム角に対する目標第２ブー
ム角線図作成部５５では、操作釦４６Ｄの操作によって
位置決めされた作業機先端位置を通る作業機先端ライン
Ｒに対応するラインＳを、基準ラインＳ1を下方に平行
移動させることにより作成する処理を実行する（ステッ
プ１０７、１０８、１０９）。

【０１４３】すなわち、図１１に示すように、現在、第
１、第２ブーム角度演算部５１で演算されている第１ブ
ーム回転角θ1が、θ1Jであるとすると、この第１ブー
ム角θ1Jに対応する第２ブーム角θ2Jが、基準ラインＳ
1の記憶テーブルから読み出し、求められる（ステップ
１０７）。

【０１４４】つぎに、現在、第１、第２ブーム角度演算
部５１で演算された第２ブーム回転角θ2kが取得され
る。図１２に示すように、作業釦４６Ｄの操作により、
作業機先端１４ａは、現在、基準線Ｒ1上の点Ｊに対し
て、より車体３寄りの点Ｋに位置されているものとする
（ステップ１０８）。

【０１４５】つぎに、上記求められた基準ラインＳ1上
の第２ブーム角θ2Jと現在の第２ブーム角θ2kとの偏差
Δθ2が演算され、この偏差Δθ2（＝θ2J−θ2k）が一
旦記憶され、この偏差Δθ2に応じた分だけ基準ライン
Ｓ1を下方に平行移動させることで、ラインＳ4を作成す
る（ステップ１０９）。

【０１４６】以下、ステップ１０６では、こうして作成
されたラインＳ4に従って第２ブーム７が自動制御され
る。よって、作業機先端１４ａは、図１２に示すよう
に、基準線Ｒ1に対して、より車体３寄りにずれた作業
機先端ラインＲ4に沿って移動することになる。

【０１４７】さらに、ステップ１０６における「自動制
御」中に、オペレータが操作釦４６Ｄを操作して、図１
１に示すように第２ブーム回転角をθ2Pからθ2Qに変化
させれば、同様にして、「自動制御」の処理が一旦禁止
され、このときの偏差θ2P−θ2Qだけ、さらにずらした
ラインＳ5が、線図作成部５５で作成されることになる
（ステップ１０７、１０８、１０９）。よって、作業機
先端１４ａは、図１２に示すように、ラインＲ4に対し
て、さらに車体３寄りにずれた作業機先端ラインＲ5に
沿って移動することになる。

【０１４８】以上のように、本実施形態によれば、基準
ラインＳ1を予め記憶しておくだけで、第２ブーム７を
手動操作することによって位置決めされた作業機先端位
置を通る作業機先端ラインＲに対応するラインＳを、自
動的に作成することができる。 もちろん、車体が安定
する範囲内であれば、第２ブーム下降用の操作釦４６Ｄ
を操作するだけでなく、第２ブーム上昇用の操作釦４６
Ｕを操作することによって、基準ラインＳ1からずれた
各ラインＳ4、Ｓ5、Ｓ6を任意に作成して、作業機先端
１４ａを、各作業機先端ラインＲ4、Ｒ5、Ｒ6に沿って
移動させることができる。

【０１４９】なお、基準ラインＳ1をずらして各ライン
Ｓ4、Ｓ5、Ｓ6を作成する処理は、作業の途中のみなら
ず、作業の開始に行うようにしてもよい。作業開始時に
は、作業機がコンパクトに格納されており、作業に適し
た姿勢になっていないこともあるからである。作業開始
時に、第１ブーム５と共に第２ブーム７を手動操作する
ことで、オペレータが望む作業機姿勢となるように作業
機先端１４ａを位置決めすれば（ステップ１０３の判断
ＮＯ）、以後、その位置決めした作業機先端位置を通る
ラインＲ1、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6に沿って作業機先端１４ａを
移動させることができる（ステップ１０７、１０８、１
０９）。

【０１５０】ただし、ステップ１０６で「自動制御」を
実行している最中や作業開始時に、オペレータが、誤っ
て第２ブーム上昇用の操作釦４６Ｕを操作することで、
作業機先端１４ａを、図１２に仮想的に示すラインＲe
上に位置させてしまうことがある。

【０１５１】ここで、仮にこのラインＲeに沿って作業
機先端１４ａを移動させた場合には、転倒モーメントの
増大により車体を転倒させかねない。

【０１５２】そこで、図１１に示すように、誤って第２
ブーム上昇用操作釦４６Ｕが操作され、基準ラインＳ1
上の第２ブーム回転角θ2Lよりも大きな角度θ2eを指示
する信号が入力された場合には、コントローラ５０は、
警報器２８に対して警報指令信号を出力する。これによ
り、警報器２８が作動され、鳴動あるいは点灯によりオ
ペレータに注意を喚起する。また、この場合、安全のた
め、第２ブーム上昇用操作釦４６Ｕによる操作信号Ｖ3
がコントローラ５０に入力されていたとしても、コント
ローラ５０は、第２ブーム用流量制御弁３５に対する指
令電流Ｉ3をオフするものとする（Ｉ3＝０）。

【０１５３】オペレータは警報器２８による警報を認識
することにより、車体が安定する方向に、操作釦４６
Ｕ、４６Ｄを操作することが可能となる。

【０１５４】なお、図１６において、自動/手動モード
切換スイッチ２６で、「手動モード」が選択されている
場合には（ステップ１０１の判断ＮＯ）、ステップ１０
４に移行され、作業釦４６Ｕ、４６Ｄの押操作量に応じ
た速度で、第２ブーム７が回動されることになる。すな
わち、第１ブーム５の操作とは独立して、第２ブーム７
が手動操作される（ステップ１０４）。

【０１５５】なお、本実施形態では、図１３のメモリ５
８に、基準ラインＳ1のみを記憶させ、他のラインを基
準ラインＳ1をずれ量分だけ補正することで求めるよう
にしているが、図１０に示すように、メモリ５８に、最
初から各ラインＳ1、Ｓ4Ｓ5、Ｓ6を複数記憶させておく
実施も可能である。

【０１５６】たとえば、操作釦４６Ｕ、４６Ｄの操作直
後の第２ブーム７の回転角θ2がθ2Rであったとすれ
ば、この現在の回転角θ2Rをライン上の目標角度とする
ラインＳ4が、複数のラインＳ1、Ｓ4、Ｓ5、Ｓ6の中か
ら選択されることになる。そして、図１２に示すよう
に、上記選択されたラインＳ4に応じた作業機先端ライ
ンＲ4に沿って作業機先端１４ａが移動される。他のラ
インＳ1、Ｓ5、Ｓ6を選択する場合も同様である。

【０１５７】図９に示すように、形状が異なる作業機先
端ラインＲ1、Ｒ2、Ｒ3に対応する各ラインＳ1、Ｓ2、
Ｓ3を、メモリ５８に記憶させて、同様にして複数のラ
インＳ1、Ｓ2、Ｓ3の中から、現在の第２ブーム回転角
をライン上の角度とするラインを選択してもよい。

【０１５８】ところで、以上説明した実施形態では、作
業機先端１４ａが、軌跡ｇ、軌跡ｅ、軌跡ｄから成る弧
と直線が組み合わせられたラインＲ1（あるいはＲ2、Ｒ
3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6）に沿って移動するように、第２ブー
ム７の回動を自動制御する場合について説明したが、自
動制御すべき作業機先端ラインは、必ずしも弧状の軌跡
ｇまたはｄを含まなくてもよい。すなわち、少なくとも
作業機先端１４ａが、直線状の軌跡ｅを含む作業機ライ
ンに沿って移動するように、第２ブーム７の回動を自動
制御するものであればよい。たとえば、図９において、
全体の区間θD〜θCについて基準ラインＳ1を記憶する
代わりに、区間θA〜θBのみについて基準ラインＳ1を
記憶しておくような実施も可能である。

【０１５９】また、本実施形態では、オフセットブーム
回転角θ3が固定の角度であると想定し、Ｘ−Ｙ２次元
座標系上で、作業機先端１４ａを所望の作業機先端ライ
ン（たとえば基準線Ｒ1）上に維持する制御を行うよう
にしているが、作業中に、オフセットブーム１１が操作
され、角度θ3が変化したとしても、これに対応して、
Ｘ−Ｙ−Ｚ３次元座標系上で、作業機先端１４ａを所望
の作業機先端平面（たとえば基準線Ｒ1をＺ軸方向に延
長させた平面）上に維持する制御を行うようにしてもよ
い。かかる制御がなされた場合には、たとえば、図１２
において、オフセットブーム１１が操作され、角度θ3
が変化したとしても、作業機先端１４ａの軌跡は、基準
線Ｒ1（Ｘ−Ｙ２次元座標系上のライン）を紙面に対し
て垂直に（Ｚ軸方向に）延長させた平面（Ｘ−Ｙ−Ｚ３
次元座標系上の平面）上を移動することになる。

【０１６０】また、本実施形態では、第１ブーム５の操
作に応じて第２ブーム７を自動制御する場合を想定して
いるが、作業機を構成するフロント部材であれば、手動
操作されるべきフロント部材と、この手動操作に応じて
自動制御されるべきフロント部材の組合せは任意に設定
可能である。たとえば、油圧ショベル１のアーム１２の
手動操作に応じて第１ブーム５を自動制御してもよく、
アーム１２の手動操作に応じて第２ブーム７を自動制御
してもよい。

【０１６１】以上が「第１の制御」の内容である。

【０１６２】・第２の制御（第２ブームの角度偏差が大
きくなる場合（予測される場合）に、第１ブームの速度
最大値を制限する制御） 上述した第１の制御が実行され、線図作成部５５で作成
された線図、たとえばＳ1に追従して第２ブーム７が回
動され、作業機先端１４aが図１２に示すように、この
線図Ｓ1に応じた軌跡Ｒ1に沿って精度よく移動されたな
らば、理想的な制御がなされたことになる。

【０１６３】しかし、実際には、操作レバー４６によっ
て第１ブーム５が急激に操作されるなどして、第１ブー
ム５の角度変化が大きくなると、第２ブーム７を駆動す
る油圧シリンダ８の速度が飽和してしまい、上記線図Ｓ
1に沿って制御することが困難となる。

【０１６４】すなわち、第１ブーム５の単位時間あたり
の角度変化が小さいときには、第２ブーム７の目標回転
角θ2rと現在の回転角θ2（フィードバック量）との制
御偏差θdは小さいか零なので、第２ブーム７は、上記
線図Ｓ1に追従して理想的に駆動制御される。

【０１６５】しかし、第１ブーム５の単位時間当たりの
角度変化が大きくなると、この大きな角度変化に第２ブ
ーム用油圧シリンダ８の速度が追従していけずに、上記
制御偏差θdは増大してしまう。このため、第２ブーム
７の回転角θ2は上記線図Ｓ1から外れてしまい、作業機
先端１４ａは、所望する軌跡Ｒ1から外れてしまうこと
になる。このため、作業を精度よく行うことができない
ことがある。

【０１６６】とりわけ、第１ブーム５を下方向に回動さ
せる場合には、作業機に重力が加わることになり、第１
ブーム５の角加速度は大きくなり、作業機先端１４ａの
軌跡が所望する軌跡Ｒ1から外れてしまう場合が多い。

【０１６７】この第２の制御では、第１ブーム５が急激
に操作されたとしても（特に下方に第１ブーム５が回動
されたとしても）、第２ブーム７の回転角θ2を常に目
標回転角θ2rに一致させるようにして、作業機先端１４
ａの軌跡を所望の軌跡Ｒ1（ないしはＲ2、Ｒ3、Ｒ3、Ｒ
4、Ｒ5、Ｒ6）に沿って移動させ、作業を精度よく行え
るようにするものである。

【０１６８】また、油圧ショベル１では、図１に示すよ
うに、エンジン３１によって油圧ポンプ３２が駆動され
ており、この油圧ポンプ３２から吐出される圧油が、各
油圧シリンダ６、７等に供給される。そして、これら各
油圧シリンダ６、７等が供給された圧油の流量に応じた
速度で駆動されることによって、第１ブーム５、第２ブ
ーム７等、作業機の各フロント部材が、その駆動速度に
応じた回動速度で回動される。

【０１６９】ここに、エンジン３１の回転数Ｎe（ｒｅ
ｖ/ｍｉｎ）が、小さくなるということは、油圧ポンプ
３２から吐出される流量Ｑ（ｌ/ｍｉｎ）が小さくなる
ことを意味する。これは、流量Ｑは、エンジン３１の回
転数をＮe（ｒｅｖ/ｍｉｎ）、油圧ポンプ３２の押し退
け容積をｑ（ｃｃ/ｒｅｖ）として、Ｑ＝ｑ・Ｎeなる関
係で表されるからである。そして、流量Ｑが小さくなれ
ば、各油圧シリンダ６、８の駆動速度は小さくなり、第
１ブーム５、第２ブーム７の回動速度は小さくなる。

【０１７０】このため、エンジン３１の回転数Ｎeが小
さくなった場合には、油圧ポンプ３２から吐出される流
量Ｑが小さくなり、これに応じて第２ブーム７を駆動す
る油圧シリンダ８に供給される流量も小さくなるので、
この油圧シリンダ８の駆動速度が飽和されやすくなる。
すなわち、エンジン回転数Ｎeが小さくなった場合に
は、第１ブーム用操作レバー４６を急激に操作したとき
と同様にして、第２ブーム駆動用油圧シリンダ８の速度
の飽和が生じ、第２ブーム７は上記線図Ｓ1から外れて
しまい、作業機先端１４ａは所望する軌跡Ｒ1から外れ
ることになる。

【０１７１】ひいては、油圧ポンプ３２の吐出量Ｑその
ものが小さくなった場合にも、同様にして、第２ブーム
駆動用油圧シリンダ８の速度の飽和が生じ、第２ブーム
７は上記線図Ｓ1から外れてしまい、作業機先端１４ａ
は所望する軌跡Ｒ1から外れることになる。

【０１７２】この第２の制御では、エンジン回転数Ｎe
が低下した場合ひいては油圧ポンプ３２の吐出量Ｑが低
下した場合であったとしても、第２ブーム７の回転角θ
2を常に目標回転角θ2rに一致させるようにして、作業
機先端１４ａの軌跡を所望の軌跡Ｒ1（ないしはＲ2、Ｒ
3、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6）に沿って移動させるように
し、作業を精度よく行えるようにするものである。

【０１７３】この第２の制御の実施形態では、図１７に
示すような偏差θdと第１ブーム下げ速度最大値Ｉ1max
との対応関係が、コントローラ５０に記憶テーブルとし
て記憶されておかれる。なお、θdからＩ1maxを求める
演算式を記憶させておいてもよい。

【０１７４】ここで、図１７の縦軸のＩ1maxは、第１ブ
ーム用流量制御弁３４に対応する電磁比例制御弁３９
（ブーム下げ方向）に対する電流指令Ｉ1の上限値を示
している。すなわち、第１ブーム下げ方向の電流指令Ｉ
1の最大値Ｉ1maxを設定することで、第１ブーム下げ方
向の最大回動速度を制限することができる。

【０１７５】図１７に示す対応関係では、偏差θdが所
定のしきい値θdaよりも小さい場合には、第１ブーム下
げ速度最大値Ｉ1maxが１００％に設定されている。そし
て、偏差θdがしきい値θda以上の場合には、θdの増加
に応じて、第１ブーム下げ速度最大値Ｉ1maxが１００％
より漸次減少するように設定されている。ここで、しき
い値θdaは、基準ラインＳ1に追従して第２ブーム７を
制御することができないと判断される大きさに、予め設
定しておかれる。

【０１７６】そこで、図１３に示すように、第２ブーム
角と目標第２ブーム角の差演算部５２で演算された現在
の偏差θdが、第１ブーム操作弁指令演算部５４に入力
される。

【０１７７】すると、この現在の偏差θdに対応する第
１ブーム下げ速度最大値Ｉ1maxが、上記図１７に示す対
応関係から求められる。そして、この求められた第１ブ
ーム下げ速度最大値Ｉ1maxを超えない範囲で、指令Ｉ1
が生成され、電流出力部５７を介して第１ブーム用流量
制御弁３４に対応する電磁比例制御弁３９に対して出力
される。このため、第１ブーム５の下げ方向回動速度
は、第１ブーム下げ速度最大値Ｉ1maxに応じた最大回動
速度の範囲内に抑制される。

【０１７８】すなわち、今、θdがしきい値θdaよりも
小さく、これに応じてＩ1maxが１００％である場合に
は、第１ブーム下げ方向の回動速度の制限がないという
ことであり、操作レバー４６の操作量Ｖ1に応じた指令
Ｉ1が生成され、指令電流Ｉ1としてそのまま第１ブーム
用流量制御弁３４に対応する電磁比例制御弁３９（ブー
ム下げ方向）に対して加えられる。

【０１７９】しかし、今、θdがしきい値θda以上であ
り、これに応じてＩ1maxが１００％よりも下回った値で
ある場合には、第１ブーム下げ方向の回動速度が制限さ
れるということであり、操作レバー４６の操作量Ｖ1に
応じた指令Ｉ1は、Ｉ1maxにより制限される。そして、
その制限の度合いは、偏差θdが大きくなるほど大きく
なる。たとえば、Ｉ1≦Ｉ1maxの場合には、Ｉ1がそのま
ま、第１ブーム用流量制御弁３４に対応する電磁比例制
御弁３９（ブーム下げ方向）に対して加えられるが、Ｉ
1＞Ｉ1maxの場合には、Ｉ1maxが第１ブーム用流量制御
弁３４に対応する電磁比例制御弁３９（ブーム下げ方
向）に対して加えられる。

【０１８０】このようにして、この第２の制御によれ
ば、第１ブーム用操作レバー４６が下方に急激に操作さ
れ、第２ブーム７の角度偏差θdが実際に大きくなった
場合には、第１ブーム５に対する速度指令Ｉ1に制限を
加えるようにしたので、第１ブーム５の下げ方向の回動
速度を抑制でき、これによって偏差θdを小さくさせる
ことができる。これにより作業機先端１４ａの軌跡は所
望の軌跡Ｒ1に移動し、作業を精度よく行うことができ
る。なお、本実施形態では、基準線Ｒ1を想定している
が、他のラインＲ2、Ｒ3、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6に沿って
作業機先端１４ａを移動させる場合についても同様であ
る。

【０１８１】また、本実施形態では、第１ブーム５が下
げ方向に回動された場合に、第１ブームの下げ方向回動
速度を制限するようにしているが、第１ブーム５が上げ
方向に回動された場合に、第１ブームの上げ方向回動速
度を制限するようにしてもよい。

【０１８２】つぎに、偏差θdの代わりに、エンジン回
転数Ｎeを使用する実施形態について説明する。エンジ
ン回転数Ｎeの目標回転数を設定する設定ダイヤルが、
低回転に設定されて、低速作業が行われる場合に、この
実施形態は有用である。

【０１８３】この実施形態では、図１８に示すようなエ
ンジン回転数Ｎeと第１ブーム下げ速度最大値Ｉ1maxと
の対応関係が、コントローラ５０に記憶テーブルとして
記憶されておかれる。なお、ＮeからＩ1maxを求める演
算式を記憶させておいてもよい。

【０１８４】ここで、図１８の縦軸のＩ1maxは、第１ブ
ーム用流量制御弁３４に対応する電磁比例制御弁３９
（ブーム下げ方向）に対する電流指令Ｉ1の上限値を示
している。すなわち、第１ブーム下げ方向の電流指令Ｉ
1の最大値Ｉ1maxを設定することで、第１ブーム下げ方
向の最大回動速度を制限することができる。

【０１８５】図１８に示す対応関係では、エンジン回転
数Ｎeが所定のしきい値Ｎeaよりも大きい場合には、第
１ブーム下げ速度最大値Ｉ1maxが１００％に設定されて
いる。そして、エンジン回転数Ｎeがしきい値Ｎea以下
の場合には、Ｎeの増加に応じて、第１ブーム下げ速度
最大値Ｉ1maxが漸次増加し、１００％に至るように設定
されている。

【０１８６】そこで、図１４に示すように、エンジン回
転数センサ２７で検出された現在のエンジン回転数Ｎe
が、第１ブーム操作弁指令演算部５４に入力される。

【０１８７】すると、この現在のエンジン回転数Ｎeに
対応する第１ブーム下げ速度最大値Ｉ1maxが、上記図１
８に示す対応関係から求められる。そして、この求めら
れた第１ブーム下げ速度最大値Ｉ1maxを超えない範囲
で、指令Ｉ1が生成され、電流出力部５７を介して第１
ブーム用流量制御弁３４に対応する電磁比例制御弁３９
に対して出力される。このため、第１ブーム５の回動速
度は、第１ブーム下げ速度最大値Ｉ1maxに応じた最大回
動速度の範囲内に抑制される。

【０１８８】すなわち、今、Ｎeがしきい値Ｎeaよりも
大きく、これに応じてＩ1maxが１００％である場合に
は、第１ブーム下げ方向の回動速度の制限がないという
ことであり、操作レバー４６の操作量Ｖ1に応じた指令
Ｉ1が生成され、指令電流Ｉ1としてそのまま第１ブーム
用流量制御弁３４に対応する電磁比例制御弁３９（ブー
ム下げ方向）に対して加えられる。

【０１８９】しかし、今、低速作業が行われている場合
など、Ｎeがしきい値Ｎea以下であり、これに応じてＩ1
maxが１００％よりも下回った値である場合には、第１
ブーム下げ方向の回動速度が制限されるということであ
り、操作レバー４６の操作量Ｖ1に応じた指令Ｉ1は、Ｉ
1maxにより制限される。そして、その制限の度合いは、
回転数Ｎeが小さくなるほど大きくなる。たとえば、Ｉ1
≦Ｉ1maxの場合には、Ｉ1がそのまま、第１ブーム用流
量制御弁３４に対応する電磁比例制御弁３９（ブーム下
げ方向）に対して加えられるが、Ｉ1＞Ｉ1maxの場合に
は、Ｉ1maxが第１ブーム用流量制御弁３４に対応する電
磁比例制御弁３９（ブーム下げ方向）に対して加えられ
る。

【０１９０】このようにして、本実施形態によれば、低
速作業が行われる場合に、エンジン回転数Ｎeを検出す
ることにより、第２ブーム７の角度偏差θdが大きくな
ることを予測して、第１ブーム５に対する速度指令Ｉ1
に制限を加えるようにしたので、第１ブーム５の下げ方
向の回動速度を抑制でき、これによって偏差θdを小さ
くさせることができる。これにより作業機先端１４ａの
軌跡は所望の軌跡Ｒ1に移動し、作業を精度よく行うこ
とができる。なお、本実施形態では、基準線Ｒ1を想定
しているが、他のラインＲ2、Ｒ3、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6
に沿って作業機先端１４ａを移動させる場合についても
同様である。

【０１９１】また、この図１４、図１８に示す実施形態
では、第１ブーム５が下げ方向に回動された場合に、第
１ブームの下げ方向回動速度を制限するようにしている
が、第１ブーム５が上げ方向に回動された場合に、第１
ブームの上げ方向回動速度を制限するようにしてもよ
い。

【０１９２】さらに、図１８において、横軸のエンジン
回転数Ｎeを、油圧ポンプ３２の吐出量Ｑとしてもよ
い。

【０１９３】また、以上説明した実施形態では、第１ブ
ーム５の操作に応じて第２ブーム７を自動制御する場合
を想定し、第１ブーム５の最大速度を制限するようにし
ているが、作業機を構成するフロント部材であれば、手
動操作されるべきフロント部材と、この手動操作に応じ
て自動制御されるべきフロント部材の組合せは任意に設
定可能であり、それに応じて最大速度を制限すべきフロ
ント部材を任意に設定することができる。たとえば、油
圧ショベル１のアーム１２の手動操作に応じて第１ブー
ム５または第２ブーム７を自動制御する場合において、
アーム１２の最大速度を制限してもよい。

【０１９４】なお、図１７、図１８では、しきい値を境
にしてＩ1maxを漸次減少ないしは増加させるような対応
関係を設定しているが、しきい値の前後でＩ1maxの値が
二値的に変化するような対応関係を設定する実施も可能
である。

【０１９５】以上が「第２の制御」の内容である。

【０１９６】・第３の制御（第１ブームの負荷圧が大き
くなる場合に、第１ブームの速度最大値を制限する制
御）） 前述した第１の制御では、たとえば図１１のＳ1のごと
く、第１ブーム５の回転角θ1に対する第２ブーム７の
目標回転角θ2の対応関係を示す線図Ｓ1を設定し、この
線図Ｓ1に追従するように、第１ブーム５の操作に応じ
て第２ブーム７を駆動制御するようにしている。

【０１９７】すなわち、第２ブーム７は、第１ブーム５
に対する操作量に応じて駆動される。

【０１９８】第１ブーム５に対する操作量が大きけれ
ば、それに応じて線図Ｓ1に追従するように第２ブーム
７は大きく回動される。

【０１９９】ところで、オペレータとしては、作業機に
大きな負荷がかかっている場合には、この負荷を除去す
べく第１ブーム５を操作する操作レバーを大きく急操作
することが多い。

【０２００】たとえば、作業現場では、第１ブーム５を
下げ方向に操作して、バケット１４を大地に接地させ、
油圧ショベル１の履体を接地面から浮き上がらせる状態
にして、上部旋回体３を旋回させ、旋回方向を変えると
いう旋回操作が行われる。

【０２０１】この場合、作業機先端１４ａが大地に接地
しており、作業機が「アウトリガ」の機能を果たしてい
るため、作業機には大きな負荷がかかっている。

【０２０２】そこで、上記旋回操作が終了すると、上記
作業機にかかっている負荷を除去して、通常の掘削作業
等を行わせるべく、オペレータとしては、第１ブーム５
を上げ方向に大きく急操作することになる。

【０２０３】すると、作業機が大地に接地していたた
め、それまで停止していた第２ブーム７は、作業機にか
かる負荷が急激に除去されることによって、第１ブーム
用操作レバーの大きな急操作に応じて急激に作動してし
まうことになる。

【０２０４】これは、オペレータの意思に反した予期せ
ぬ動作であり、作業効率の低下を招来する。また、急激
に第２ブーム７が作動されることによってバケット１４
が地面と激しく摺動し、バケット接地面、バケット本体
に損傷を与えかねない。さらに、場合によっては急激な
第２ブーム７の作動によって思わぬ事故を招きかねな
い。

【０２０５】この第３の制御では、作業機に大きな負荷
がかかっている場合に、オペレータがこの大きな負荷を
除去すべく、フロント部材を大きく急操作した場合であ
っても、このフロント部材の動きに応じて駆動される他
のフロント部材が急激に作動されてしまうことによって
生じる不都合を除去するようにするものである。

【０２０６】この第３の制御の実施形態では、負荷検出
手段としての圧力センサ２１により、作業機にかかる負
荷Ｐ1h、つまり第１ブーム５を駆動する油圧シリンダ６
のヘッド側圧力Ｐ1hが検出される。

【０２０７】そこで、図１９に示す対応関係に従い、こ
の検出された負荷Ｐ1hが所定のしきい値Ｐ1ha以上であ
る場合には、第１ブーム５の上げ方向最大回動速度が所
定値以下に制限される。以下、具体的に説明する。

【０２０８】この第３の制御の実施形態では、図１９に
示すような第１ブーム用油圧シリンダ６のヘッド側圧力
Ｐ1hと第１ブーム上げ速度最大値Ｉ1maxとの対応関係
が、コントローラ５０に記憶テーブルとして記憶されて
おかれる。なお、Ｐ1hからＩ1maxを求める演算式を記憶
させておいてもよい。

【０２０９】ここで、図１９の縦軸のＩ1maxは、第１ブ
ーム用流量制御弁３４に対応する電磁比例制御弁３８
（ブーム上げ方向）に対する電流指令Ｉ1の上限値を示
している。すなわち、第１ブーム上げ方向の電流指令Ｉ
1の最大値Ｉ1maxを設定することで、第１ブーム上げ方
向の最大回動速度を制限することができる。

【０２１０】図１９に示す対応関係では、圧力Ｐ1hが所
定のしきい値Ｐ1haよりも小さい場合には、第１ブーム
上げ速度最大値Ｉ1maxが１００％に設定されている。そ
して、圧力Ｐ1hが所定のしきい値Ｐ1ha以上の場合に
は、第１ブーム上げ速度最大値Ｉ1maxが１００％よりも
小さな値に設定されている。ここで、しきい値Ｐ1ha
は、たとえば１００ｋｇ/ｃｍ2であり、第１ブーム５が
急操作されると判断される負荷の大きさに、予め設定さ
れておかれる。

【０２１１】そこで、図１５に示すように、圧力センサ
２１で検出された第１ブーム用油圧シリンダ６のヘッド
側圧力Ｐ1hが、第１ブーム操作弁指令演算部５４に入力
される。

【０２１２】すると、この現在の圧力Ｐ1hに対応する第
１ブーム上げ速度最大値Ｉ1maxが、上記図１９に示す対
応関係から求められる。そして、この求められた第１ブ
ーム上げ速度最大値Ｉ1maxを超えない範囲で、指令Ｉ1
が生成され、電流出力部５７を介して第１ブーム用流量
制御弁３４に対応する電磁比例制御弁３８に対して出力
される。このため、第１ブーム５の上げ方向回動速度
は、第１ブーム上げ速度最大値Ｉ1maxに応じた最大回動
速度の範囲内に抑制される。

【０２１３】すなわち、今、Ｐ1hがしきい値Ｐ1haより
も小さく、これに応じてＩ1maxが１００％である場合に
は、第１ブーム上げ方向の回動速度の制限がないという
ことであり、操作レバー４６の操作量Ｖ1に応じた指令
Ｉ1が生成され、指令電流Ｉ1としてそのまま第１ブーム
用流量制御弁３４に対応する電磁比例制御弁３８（ブー
ム上げ方向）に対して加えられる。

【０２１４】しかし、今、Ｐ1hがしきい値Ｐ1ha以上で
あり、これに応じてＩ1maxが１００％よりも下回った値
である場合には、第１ブーム上げ方向の回動速度が制限
されるということであり、操作レバー４６の操作量Ｖ1
に応じた指令Ｉ1は、Ｉ1maxにより制限される。たとえ
ば、Ｉ1≦Ｉ1maxの場合には、Ｉ1がそのまま、第１ブー
ム用流量制御弁３４に対応する電磁比例制御弁３８（ブ
ーム上げ方向）に対して加えられるが、Ｉ1＞Ｉ1maxの
場合には、Ｉ1maxが第１ブーム用流量制御弁３４に対応
する電磁比例制御弁３８（ブーム上げ方向）に対して加
えられる。

【０２１５】このようにして、この第２の制御によれ
ば、第１ブーム用操作レバー４６が大きく急操作された
としても、作業機にかかる負荷Ｐ1hが大きな場合には、
第１ブーム５に対する速度指令Ｉ1に制限を加えるよう
にしたので、その後作業機にかかる負荷が急激に除去さ
れた場合に、操作レバー４６の大きな急操作に応じて第
２ブーム７が急激に作動してしまうことはなくなる。

【０２１６】このため、オペレータの意思に反した予期
せぬ動作が生じることがないので、作業効率が向上す
る。また、急激に第２ブーム７が作動されることによっ
てバケット１４が地面と激しく摺動し、バケット接地
面、バケット本体に損傷が生じることが防止される。さ
らに、急激な第２ブーム７の作動によって思わぬ事故が
招来することもない。

【０２１７】なお、本実施形態では、作業機先端を大地
に接地させ、作業機を「アウトリガ」として機能させた
状態から、負荷を除去すべく、第１ブーム５を上方に操
作するような状況下を想定しており、第１ブーム５が、
上方に回動されている場合に、第１ブーム５の上げ速度
最大値を制限するようにしているが、これに限定される
ことなく、負荷を除去すべく、第１ブーム５を大きく急
操作するような状況下であれば、第１ブーム５が、下方
に回動されている場合に、第１ブーム５の下方の速度最
大値を制限するような実施も可能である。

【０２１８】また、本実施形態では、作業機にかかる負
荷を、油圧シリンダに設けた圧力センサにより検出して
いるが、圧力以外に負荷を検出できるものであれば、そ
の検出方法、センサの種類は任意である。

【０２１９】また、本実施形態では、第１ブーム５にか
かる負荷Ｐ1hにより、作業機にかかる負荷を検出してい
るが、作業機にかかる負荷を検出できるのであれば、第
１ブーム５に限定されることなく、第２ブーム７等、他
のフロント部材にかかる負荷を検出することにより、作
業機にかかる負荷を検出するようにしてもよい。

【０２２０】また、以上説明した実施形態では、第１ブ
ーム５の操作に応じて第２ブーム７を自動制御する場合
を想定し、第１ブーム５の最大速度を制限するようにし
ているが、作業機を構成するフロント部材であれば、手
動操作されるべきフロント部材と、この手動操作に応じ
て自動制御されるべきフロント部材の組合せは任意に設
定可能であり、それに応じて最大速度を制限すべきフロ
ント部材を任意に設定することができる。たとえば、油
圧ショベル１のアーム１２の手動操作に応じて第１ブー
ム５または第２ブーム７を自動制御する場合において、
アーム１２の最大速度を制限してもよい。

【０２２１】なお、図１９では、しきい値の前後でＩ1m
axの値を二値的に変化させるような対応関係を設定して
いるが、しきい値を境にしてＩ1max値を漸次減少させる
ような対応関係を設定する実施も可能である。

【０２２２】以上が「第３の制御」の内容である。

【０２２３】・第４の制御（作業機高さ位置に応じてオ
フセット速度を制限する制御） 図２に示す構造の油圧ショベル１では、オフセットブー
ム用操作ペダル４７を操作することで、図２（ｂ）に示
すように、オフセットブーム１１を車体３に対して左右
方向にオフセット動作させ、第２ブーム７に対してアー
ム１２、バケット１４をオフセットさせて、側溝掘り作
業、マス掘り作業等を行わせるようにしている。

【０２２４】ところで、側溝掘り作業等を行うときに
は、バケット１４が溝の中で左右に比較的低速度で移動
するように、オフセットブーム１１を微操作でオフセッ
ト動作させる必要がある。オフセット動作を微操作で行
うことで、作業性が向上する。

【０２２５】この場合、オペレータとしては、オフセッ
トペダル４７の操作量を微調整することで、オフセット
動作の速度を抑えつつ、溝の中でバケット１４を低速度
で左右に移動させるようにしていた。

【０２２６】しかし、オフセットペダル４７を足によっ
て微調整して、溝の中でバケット１４を低速度で左右に
移動させるという微操作作業は高度の技術を必要とし、
熟練を要する。しかも、オフセットペダル４７以外にも
アーム用操作レバー４５等他の操作レバーを同時に複合
操作しなければならない状況下では、なおさらのことで
ある。

【０２２７】このため、未熟練なオペレータにとっては
もちろんのこと、熟練したオペレータといえども、仕事
の負担が大きく、疲労が大きいものとなっていた。

【０２２８】一方、作業機が高い位置にあるときには、
微操作は必要とせず、むしろ迅速に左右にオフセット動
作させ、高所掘削作業等を行いたいとの要請がある。

【０２２９】この第４の制御では、作業機が高い位置に
あるときの作業性を損なうことなく、側溝掘り作業等を
行っている場合の微操作作業を、オペレータに負担なく
行えるようにするものである。

【０２３０】この第４の制御の実施形態では、まず、作
業機の高さ位置、具体的にはアームトップ１２ａの高さ
Ｈが検出される。このアームトップ高さＨは、前述した
（１）〜（１１）からアームトップ１２ａの座標位置
（Ｘ5、Ｙ5、Ｚ5）を求め、求めたＹ5に、地表面ＧＬか
らブームフート５ａまでの既知の長さを加えることで、
取得される。

【０２３１】そして、図２０に示すように、検出された
作業機の高さ位置Ｈが所定のしきい値Ｈa以下である場
合に、オフセットブーム１１のオフセット最大動作速度
が制限される。以下、具体的に説明する。

【０２３２】この第４の制御の実施形態では、図２０に
示すようなアームトップ高さＨとオフセットブーム１１
のオフセット最大速度ｖe3（Ｑ3）との対応関係が、コ
ントローラ５０に記憶テーブルとして記憶されておかれ
る。なお、Ｈからｖe3（Ｑ3）を求める演算式を記憶さ
せておいてもよい。

【０２３３】ここで、図２０の縦軸のｖe3は、オフセッ
トブーム１１の回動速度であり、これはオフセットブー
ム用流量制御弁３６からオフセットブーム用油圧シリン
ダ１０に供給される流量Ｑ3に比例し、オフセットブー
ム用流量制御弁３６に対する電流指令Ｉ3に比例してい
る。

【０２３４】図１９に示す対応関係では、アームトップ
高さＨが所定のしきい値Ｈa（たとえば１ｍに設定され
る）よりも大きい場合には、オフセット速度最大値ｖe3
（Ｑ3）は１００％に設定されている。そして、アーム
トップ高さＨが所定のしきい値Ｈa以下では、オフセッ
ト速度最大値ｖe3（Ｑ3）は漸次減少し、地表面ＧＬ以
下では７０％になるように設定されている。ここで、し
きい値Ｈaは、その高さ以下ではオフセットブーム１１
を微操作すると判断される大きさに、予め設定されてお
かれる。

【０２３５】一方において、図２１（ａ）、（ｂ）に示
すように、オフセットペダル４７の操作量Ｓtに対する
オフセットブーム１１のオフセット動作速度（流量指
令）Ｑ3Pの対応関係が設定されておかれる。

【０２３６】すなわち、オフセットペダル４７の操作ス
トローク量Ｓtと、この操作ストローク量を示す電気信
号たるオフセット電圧Ｖ3とは比例関係にあり（図２１
（ａ））、このオフセット電圧Ｖ3と、オフセット動作
速度（流量指令）Ｑ3Pとは比例関係にある（図２１
（ｂ））。

【０２３７】そこで、現在のアームトップ高さＨが演算
され、これに対応するオフセットブーム１１のオフセッ
ト速度最大値Ｑ3が、図２０の対応関係から求められ
る。

【０２３８】一方、オペレータがオフセットペダル４７
を操作すると、その操作量Ｖ3がコントローラ５０に入
力され、この現在の操作量Ｖ1に対応するオフセットブ
ーム１１の速度Ｑ3Pが、図２１（ｂ）に示す対応関係か
ら求められる。

【０２３９】そして、これら求められたオフセットブー
ム１１の速度Ｑ3、Ｑ3Pのうちで小さい方のオフセット
ブーム１１の速度Ｑ0が選択される。

【０２４０】そして、図２２（ａ）に示す比例関係に従
い、上記選択されたオフセットブーム１１の速度Ｑ0に
比例した電流指令Ｉ3が生成され、これがオフセットブ
ーム用流量制御弁３６に対して加えられる。この結果、
図２２（ｂ）に示す比例関係に従い、オフセットブーム
１１は、電流指令Ｉ3に比例した速度ｖe3で左右に回動
される。

【０２４１】図２３は、オフセットペダル４７の操作ス
トローク量Ｓtとオフセットブーム１１の回動速度ｖe3
の対応関係を示している。

【０２４２】今、アームトップ高さＨが、しきい値Ｈa
以下であったとする。

【０２４３】すると、図２３に示すように、オフセット
ペダル４７の操作ストローク量Ｓtが微操作領域（〜Ｓt
1）にある場合には、ペダルの踏み込み量に比例してオ
フセットブーム１１の速度が上昇する。やがて、オフセ
ットペダル４７の操作ストローク量Ｓtがフル操作領域
（Ｓt1〜Ｓt2）に達すると、ペダルを踏込んだとして
も、オフセットブーム１１の速度は、一定値ｖeDのまま
となり、それ以上上昇しない。この一定値ｖeDはアーム
トップ高さＨが低いほど小さい値とする。たとえば、Ｈ
が地表面ＧＬ以下ではｖeDを７０％とする。

【０２４４】このため、アームトップ１２ａが低い位置
にあり、側溝掘り作業等を行っている場合には、オフセ
ットペダル４７の操作ストローク量Ｓtいかんにかかわ
らずに、オフセットブーム１１の動作速度ｖe3は低く抑
えられることになる（速度ｖeD以下）。

【０２４５】今、アームトップ高さＨが、しきい値Ｈa
よりも大きい値であったとする。

【０２４６】すると、図２３に示すように、オフセット
ペダル４７の操作ストローク量Ｓtが微操作領域（〜Ｓt
1）にある場合には、ペダルの踏み込み量に比例してオ
フセットブーム１１の速度が上昇する。やがて、オフセ
ットペダル４７の操作ストローク量Ｓtがフル操作領域
（Ｓt1〜Ｓt2）に達しても、ペダルの踏み込み量に比例
してオフセットブーム１１の速度が上昇して、最大速度
ｖeUに達する。

【０２４７】よって、アームトップ１２ａが高い位置に
あり、高所掘削作業等を行っている場合には、オフセッ
トペダル４７の操作ストローク量Ｓtに応じた速度ｖe3
でオフセットブーム１１が高速に作動される。

【０２４８】よって、オペレータとしては作業機が低い
位置にあり側溝掘り作業等を行う場合にオフセットペダ
ル４７を微操作する作業から解放され、仕事の負担、疲
労が軽減される。一方、作業機が高い位置にあり高所掘
削作業等を行うときには、オフセットブーム１１の動作
速度は低速度に制限されることはないので、作業効率を
高めることができる。

【０２４９】なお、本実施形態では、アームトップ１２
ａの高さＨを検出することで、作業機の高さを検出する
ようにしているが、これに限定されることなく、バケッ
ト刃先位置１４ａ等、作業機の高さを示す場所であれ
ば、高さを検出すべき部位は任意に設定可能である。

【０２５０】なお、オフセットブーム１１を操作する手
段は、ペダルを想定しているが、操作レバー、操作スイ
ッチ等任意の操作手段を用いることができる。

【０２５１】なお、図２０では、しきい値を境にしてオ
フセット速度を漸次変化させるような対応関係を設定し
ているが、しきい値の前後でオフセット速度の値を二値
的に変化させるような対応関係を設定する実施も可能で
ある。

【０２５２】なお、本実施形態では、オフセットペダル
４７の踏み込み操作量に比例したオフセット電圧Ｖ3が
出力される場合（図２１（ａ））を想定しているが、ペ
ダルの操作のオン/オフによりオフセット電圧Ｖ3を二値
的に変化させる場合にも適用可能である。この場合のペ
ダルストロークＳt（オン/オフ信号）とオフセット速度
ｖe3の関係は図２３に２点鎖線で表される。

【０２５３】ペダルがオフされている場合（〜Ｓt1）に
は、オフセットブーム１１の速度は零となる。ペダルが
オンされているとき（Ｓt1〜Ｓt2）であって、アームト
ップ位置１２ａが低い位置（Ｈが地表面ＧＬの上方１ｍ
より下方）にあり側溝掘り作業等を行っている場合に
は、オフセットブーム１１の動作速度ｖe3は低い速度ｖ
eDとなる。ペダルがオンされているとき（Ｓt1〜Ｓt2）
であって、アームトップ１２ａが高い位置（Ｈが地表面
ＧＬの上方１ｍ以上）にあり高所掘削作業等を行ってい
る場合には、オフセットブーム１１の動作速度ｖe3は高
い速度ｖeUとなる。

【０２５４】以上が第４の制御の内容である。

【０２５５】・第５の制御（作業機の高さ位置に応じて
第２ブームの回動速度を制限する制御） 図２に示す構造の油圧ショベル１では、第２ブーム用操
作釦４６Ｕ、４６Ｄを操作することで、第２ブーム７を
回動させ、側溝掘り作業、マス掘り作業等を行わせるよ
うにしている。

【０２５６】ところで、側溝掘り作業等を行うときに
は、バケット１４が溝の中で比較的低速度で移動するよ
うに、第２ブーム７の動作を微操作にて行う必要があ
る。第２ブーム７の動作を微操作で行うことで作業性が
向上する。

【０２５７】そこで、従来は、オペレータとしては、第
２ブーム用操作釦４６Ｕ、４６Ｄの操作を微調整するこ
とで、第２ブーム７の動作の速度を抑えつつ、溝の中で
バケット１４を低速度で移動させるようにしていた。

【０２５８】しかし、第２ブーム用操作釦４６Ｕ、４６
Ｄの操作を微調整して、溝の中でバケット１４を低速度
で移動させるという微操作作業は高度の技術を必要と
し、熟練を要する。しかも、第２ブーム用操作釦４６
Ｕ、４６Ｄ以外にもバケット用操作レバー等他の操作レ
バーを同時に複合操作しなければならない状況下では、
なおさらのことである。

【０２５９】このため、未熟練なオペレータにとっては
もちろんのこと、熟練したオペレータといえども、仕事
の負担が大きく、疲労が大きいものとなっていた。

【０２６０】一方、作業機が高い位置にあるときには、
微操作は必要とせず、むしろ高所掘削作業を効率よく行
うべく第２ブーム７を迅速に動作させたいとの要請があ
る。

【０２６１】この第５の制御では、作業機が高い位置に
あるときの作業性を損なうことなく、側溝掘り作業等を
行っている場合の微操作作業を、オペレータに負担なく
行えるようにするものである。

【０２６２】この第５の制御の実施形態では、まず、作
業機の高さ位置が検出される。具体的には、第１ブーム
の回転角θ1が、作業機の高さ位置を示す値として、回
転角検出センサ１７により検出される。

【０２６３】そして、図２４に示すように、検出された
第１ブーム回転角θ1が所定のしきいθ1a以下である場
合に、第２ブーム７の速度最大値が制限される。以下、
具体的に説明する。

【０２６４】この第５の制御の実施形態では、図２４に
示すような第１ブーム回転角θ1と第２ブーム７の最大
速度ｖe2（Ｑ2）との対応関係が、コントローラ５０に
記憶テーブルとして記憶されておかれる。なお、θ1か
らｖe2（Ｑ2）を求める演算式を記憶させておいてもよ
い。

【０２６５】ここで、図２４の縦軸のｖe2は、第２ブー
ム７の回動速度であり、これは第２ブーム用流量制御弁
３５から第２ブーム用油圧シリンダ８に供給される流量
Ｑ2に比例し、第２ブーム用流量制御弁３５に対する電
流指令Ｉ2に比例している。

【０２６６】図２４に示す対応関係では、第１ブーム回
転角θ1が所定のしきい値θ1a（たとえば４０°に設定
される）よりも大きい場合には、第２ブーム速度最大値
ｖe2（Ｑ2）は１００％に設定されている。そして、第
１ブーム回転角θ1が所定のしきい値θ1a以下では、第
２ブーム速度最大値ｖe2（Ｑ2）は漸次減少し、所定の
角度θ1b（たとえば１０°）で６０％に達し、それ以下
では６０％を維持するように設定されている。ここで、
しきい値θ1aは、その角度以下では第２ブーム７を微操
作すると判断される大きさに、予め設定されておかれ
る。

【０２６７】一方において、図２５（ａ）、（ｂ）に示
すように、第２ブーム用操作釦（スイッチ）４６Ｕ、４
６Ｄの操作量Ｓtに対する第２ブーム７の動作速度（流
量指令）Ｑ2Pの対応関係が設定されておかれる。

【０２６８】すなわち、操作釦４６Ｕ、４６Ｄの操作量
Ｓtと、この操作量を示す電気信号たる第２ブーム電圧
Ｖ2とは比例関係にあり（図２５（ａ））、この第２ブ
ーム電圧Ｖ2と、第２ブーム動作速度（流量指令）Ｑ2P
とは比例関係にある（図２５（ｂ））。

【０２６９】そこで、現在の第１ブーム回転角θ1が検
出され、これに対応する第２ブーム７の速度最大値Ｑ2
が、図２４の対応関係から求められる。

【０２７０】一方、オペレータが操作釦４６Ｕ、４６Ｄ
を操作すると、その操作量Ｖ2がコントローラ５０に入
力され、この現在の操作量Ｖ2に対応する第２ブーム７
の速度Ｑ2Pが、図２５（ｂ）に示す対応関係から求めら
れる。

【０２７１】そして、これら求められた第２ブーム７の
速度Ｑ2、Ｑ2Pのうちで小さい方の第２ブーム７の速度
ＱBが選択される。

【０２７２】そして、図２６（ａ）に示す比例関係に従
い、上記選択された第２ブーム７の速度ＱBに比例した
電流指令Ｉ2が生成され、これが第２ブーム用流量制御
弁３５に対して加えられる。この結果、図２６（ｂ）に
示す比例関係に従い、第２ブーム７は、電流指令Ｉ2に
比例した速度ｖe2で回動される。

【０２７３】図２７は、第２ブーム用操作釦（スイッ
チ）４６Ｕ、４６Ｄの操作量Ｓtと第２ブーム７の回動
速度ｖe2の対応関係を示している。

【０２７４】今、第１ブーム回転角θ1が、しきい値θ1
a以下であったとする。

【０２７５】すると、図２７に示すように、操作釦４６
Ｕ、４６Ｄの操作量Ｓtが微操作領域（〜Ｓt1）にある
場合には、操作釦の押操作量に比例して第２ブーム７の
速度が上昇する。やがて、操作釦４６Ｕ、４６Ｄの操作
量Ｓtがフル操作領域（Ｓt1〜Ｓt2）に達すると、操作
釦を押操作しても、第２ブーム７の速度は、一定値ｖeD
のままとなり、それ以上上昇しない。この一定値ｖeDは
第１ブーム回転角θ1が小さくほど低い値をとる。θ1が
θ1b以下ではｖeDは６０％となる。

【０２７６】このため、第１ブーム回転角θ1が小さ
く、側溝掘り作業等を行っている場合には、操作釦４６
Ｕ、４６Ｄの操作量Ｓtいかんにかかわらずに、第２ブ
ーム７の動作速度ｖe2は低く抑えられることになる（速
度ｖeD以下）。

【０２７７】今、第１ブーム回転角θ1が、しきい値θ1
aよりも大きい値であったとする。

【０２７８】すると、図２７に示すように、操作釦４６
Ｕ、４６Ｄの操作量Ｓtが微操作領域（〜Ｓt1）にある
場合には、操作釦の押操作量に比例して第２ブーム７の
速度が上昇する。やがて、操作釦４６Ｕ、４６Ｄの操作
量Ｓtがフル操作領域（Ｓt1〜Ｓt2）に達しても、操作
釦の押操作量に比例して、第２ブーム７の速度が上昇し
て、最大速度ｖeUに達する。

【０２７９】よって、第１ブーム回転角θ1が大きく、
高所掘削作業等を行っている場合には、操作釦４６Ｕ、
４６Ｄの操作量Ｓtに応じた速度ｖe2で第２ブーム７が
高速に作動される。

【０２８０】この結果、オペレータとしては作業機が低
い位置にあり側溝掘り作業等を行う場合に操作釦４６
Ｕ、４６Ｄを微操作する作業から解放され、仕事の負
担、疲労が軽減される。一方、作業機が高い位置にあり
高所掘削作業等を行うときには、第２ブーム７の動作速
度は低速度に制限されることはないので、作業効率を高
めることができる。

【０２８１】なお、本実施形態では、第１ブーム回転角
θ1を検出することにより、作業機の高さを検出してい
るが、これに限定されることなく、アームトップ１２ａ
の高さＨ、第１ブーム５または第２ブーム７の高さ等、
作業機の高さを示す値であれば、角度以外に高さを用い
てもよく、またその高さを検出すべき部位は任意に設定
可能である。

【０２８２】なお、第２ブーム７を操作する手段は、操
作量に応じてコントローラ５０に入力される電気信号Ｖ
2が比例的に変化する釦４６Ｕ、４６Ｄを想定している
が、操作レバー、操作ペダル、操作スイッチ等任意の操
作手段を用いることができる。

【０２８３】なお、図２４では、しきい値を境にして第
２ブーム速度を漸次変化させるような対応関係を設定し
ているが、しきい値の前後で第２ブーム速度の値を二値
的に変化させるような対応関係を設定する実施も可能で
ある。

【０２８４】なお、本実施形態では、操作釦４６Ｕ、４
６Ｄの操作量に比例した第２ブーム電圧Ｖ2が出力され
る場合（図２５（ａ））を想定しているが、スイッチの
オン、オフにより二値的にオフセット電圧Ｖ2を変化さ
せる場合にも適用可能である。この場合の第２ブーム操
作用スイッチの操作量（オン/オフ信号）Ｓtと第２ブー
ム速度ｖe2の関係は図２７に２点鎖線で表される。

【０２８５】第２ブーム操作用スイッチがオフされてい
る場合（〜Ｓt1）には、第２ブーム７の速度は零とな
る。第２ブーム操作用スイッチがオンされているとき
（Ｓt1〜Ｓt2）であって、第１ブーム角度が小さい角度
（θ1が４０°よりも小さい）であり側溝掘り作業等を
行っている場合には、第２ブーム７の動作速度ｖe2は低
い速度ｖeDとなる。第２ブーム操作用スイッチがオンさ
れているとき（Ｓt1〜Ｓt2）にあるときであって、第１
ブーム角度が大きい角度（θ1が４０°以上）であり高
所掘削作業等を行っている場合には、第２ブーム７の動
作速度ｖe2は高い速度ｖeUとなる。

【０２８６】以上が第５の制御の内容である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る建設機械の制御装置の実施
の形態を示す全体構成図である。

【図２】図２（ａ）はオフセットブームを備えた油圧シ
ョベルの側面図で、図２（ｂ）は図２（ａ）の矢視Ａ図
である。

【図３】図３は図２に示す油圧ショベルの作業機の幾何
的関係を示す図で、図３（ｂ）は側面図で、図３（ａ）
は上面図である。

【図４】図４は図３に示す油圧ショベルの作業機の各ポ
イントの座標位置、アーム対地角の関数式を示した表で
ある。

【図５】図５はブームを２つ備えた油圧ショベルの側面
図である。

【図６】図６（ａ）は左右のレバーの配置態様を示す図
であり、図６（ｂ）は図６（ａ）に示す左レバーの上部
を示す斜視図である。

【図７】図７は油圧ショベルの作業機先端が描く軌跡を
示す側面図である。

【図８】図８は油圧ショベルが作業現場において作業機
先端が描く軌跡を示す側面図である。

【図９】図９は図１に示すコントローラに記憶されてい
る第１ブーム角度と第２ブーム目標角度との対応関係を
示す図である。

【図１０】図１０は図１に示すコントローラに記憶され
ている第１ブーム角度と第２ブーム目標角度との別の対
応関係を示す図である。

【図１１】図１１は図１に示すコントローラに記憶され
ている第１ブーム角度と第２ブーム目標角度とのさらに
また別の対応関係を示す図である。

【図１２】図１２は作業機先端が描く軌跡を例示した側
面図である。

【図１３】図１３は図１に示すコントローラの機能ブロ
ック図を例示した図である。

【図１４】図１４は図１に示すコントローラの機能ブロ
ック図を例示した図である。

【図１５】図１５は図１に示すコントローラの機能ブロ
ック図を例示した図である。

【図１６】図１６は図１に示すコントローラで実行され
る処理の手順を例示したフローチャートである。

【図１７】図１７は、第２ブームの目標角度と現在角度
との偏差と、第１ブームの下げ方向速度の最大値との対
応関係を示すグラフである。

【図１８】図１８はエンジン回転数と、第１ブームの下
げ方向速度の最大値との対応関係を示すグラフである。

【図１９】図１９は第１ブームシリンダのヘッド側圧力
と、第１ブームの下げ方向速度の最大値との対応関係を
示すグラフである。

【図２０】図２０はアームトップ高さと、オフセットブ
ーム速度（流量指令）との対応関係を示すグラフであ
る。

【図２１】図２１（ａ）はオフセットブーム用ペダルの
ストロークと、オフセットペダルの操作量に対応するオ
フセット電圧との対応関係を示すグラフであり、図２１
（ｂ）はオフセット電圧と、オフセットブームに対する
流量指令との対応関係を示すグラフである。

【図２２】図２２（ａ）はオフセットブームに対する流
量指令と、オフセットブーム用流量制御弁に対する電流
指令との対応関係を示すグラフであり、図２２（ｂ）は
オフセットブーム用流量制御弁に対する電流指令と、オ
フセットブームの駆動速度との対応関係を示すグラフで
ある。

【図２３】図２３は実施形態におけるオフセットブーム
用ペダルのストロークと、オフセットブームの駆動速度
との対応関係を示すグラフである。

【図２４】図２４は第１ブームの角度と、第２ブームの
速度（流量指令）との対応関係を示すグラフである。

【図２５】図２５（ａ）は第２ブーム用スイッチの操作
量と、第２ブーム用スイッチの操作量に対応する第２ブ
ーム電圧との対応関係を示すグラフであり、図２５
（ｂ）は第２ブーム電圧と、第２ブームに対する流量指
令との対応関係を示すグラフである。

【図２６】図２６（ａ）は第２ブームに対する流量指令
と、第２ブーム用流量制御弁に対する電流指令との対応
関係を示すグラフであり、図２６（ｂ）は第２ブーム用
流量制御弁に対する電流指令と、第２ブームの駆動速度
との対応関係を示すグラフである。

【図２７】図２７は実施形態における第２ブーム用スイ
ッチの操作量と、第２ブームの駆動速度との対応関係を
示すグラフである。

【符号の説明】

１ 油圧ショベル ３ 車体（上部旋回体） ５、５Ａ 第１ブーム ６、６Ａ 第１ブーム用油圧シリンダ ７、７Ａ 第２ブーム ７Ｂ 作業機リンク ８、８Ａ 第２ブーム用油圧シリンダ ９、９Ａ ブラケット １０ オフセット用油圧シリンダ １１ オフセットブーム １２、１２Ａ アーム １２ａ アームトップ位置 １３、１３Ａ アーム用油圧シリンダ １２ａ アームトップ位置 １４ バケット １４ａ バケット先端位置（作業機先端位置） １７ 第１ブーム角度センサ １８ 第２ブーム角度センサ １６ オフセット角度センサ １９ アーム角度センサ ２１ 第１ブーム用油圧シリンダヘッド圧センサ ２２ 第１ブーム用油圧シリンダボトム圧センサ ２３ 第２ブーム用油圧シリンダヘッド圧センサ ２４ 第２ブーム用油圧シリンダボトム圧センサ ２５ 操作盤（モニタ） ２６ 自動/手動モード切換スイッチ ２７ エンジン回転数センサ ２８ 警報器 ３１ エンジン ３２ 油圧ポンプ ３３ パイロットポンプ ３４ 第１ブーム用流量制御弁 ３５ 第２ブーム用流量制御弁 ３６ オフセットブーム用流量制御弁 ３７ アーム用流量制御弁 ４５ 左操作レバー ４６ 右操作レバー ４６Ｕ、４６Ｄ 第２ブーム用手動操作スイッチ ４７ オフセットペダル用操作ペダル ５０ コントローラ ５１ 第１、第２ブーム角度演算部 ５２ 第１のブーム角と目標第２ブーム角の差演算部 ５３ 補償要素演算部 ５４ 第１ブーム操作弁指令演算部 ５５ 第１ブーム角に対する目標第２ブーム角線図作成
部 ５６ 第２ブーム操作弁指令演算部 ５７、５９ 電流出力部 ５８ 第１ブーム角に対する目標第２ブーム角基準線図
メモリ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体前方に、第１のフロント部材を
   上下方向に回動自在に配設するとともに、この第１のフ
   ロント部材に対して、第２のフロント部材を、上下方向
   に回動自在に連結し、これら第１のフロント部材と第２
   のフロント部材を少なくとも有する作業機の先端位置を
   制御するようにした建設機械の作業機制御装置におい
   て、 前記作業機の先端位置が所定の軌跡を描くように、第１
   のフロント部材の回動位置に対する第２のフロント部材
   の目標回動位置の対応関係を設定する設定手段と、 前記第１のフロント部材の回動を操作する操作手段と、 前記第１のフロント部材の回動位置を検出する回動位置
   検出手段と、 前記操作手段が操作された場合に、前記回動位置検出手
   段で検出された第１のフロント部材の現在の回動位置に
   対応する第２のフロント部材の目標回動位置を、前記設
   定手段で設定された内容から求め、この求めた目標回動
   位置が得られるように、第２のフロント部材の回動位置
   を制御する第１の制御手段と、 前記作業機にかかる負荷を検出する負荷検出手段と、 前記負荷検出手段で検出された負荷が所定の値以上であ
   る場合に、前記第１のフロント部材の最大回動速度を所
   定値以下に制限する第２の制御手段とを具えた建設機械
   の作業機制御装置。
2. 【請求項２】 前記第２の制御手段は、前記第１の
   フロント部材が上方に回動されるときの最大回動速度を
   制限するものである請求項１記載の建設機械の作業機制
   御装置。
3. 【請求項３】 前記負荷検出手段は、作業機を駆動
   する油圧アクチュエータに供給される圧油の圧力を検出
   することにより負荷を検出するものである請求項１記載
   の建設機械の制御装置。
4. 【請求項４】 前記負荷検出手段は、前記第１のフ
   ロント部材にかかる負荷を検出するものである請求項１
   または２または３記載の建設機械の作業機制御装置。