WO2019064665A1 - 作業機械 - Google Patents

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WO2019064665A1
WO2019064665A1 PCT/JP2018/016876 JP2018016876W WO2019064665A1 WO 2019064665 A1 WO2019064665 A1 WO 2019064665A1 JP 2018016876 W JP2018016876 W JP 2018016876W WO 2019064665 A1 WO2019064665 A1 WO 2019064665A1
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WO
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ground
bucket
boom
work
unit
Prior art date
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PCT/JP2018/016876
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English (en)
French (fr)
Inventor
田中　宏明
寿身 中野
孝昭 千葉
悠介 鈴木
坂本　博史
Original Assignee
日立建機株式会社
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    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
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    • E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
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Definitions

  • the present invention relates to a working machine such as a hydraulic shovel.
  • a working machine such as a hydraulic shovel includes a working machine having a working tool such as a bucket.
  • the work machine is driven by a hydraulic actuator.
  • the hydraulic actuator is driven by pressure oil supplied from a hydraulic pump.
  • the pressure oil supplied from the hydraulic pump to the hydraulic actuator is controlled by the direction control valve.
  • the directional control valve is operated, for example, by a pilot pressure generated by a hydraulic pilot-type operating device.
  • the operating device has an operating lever, and generates a pilot pressure according to the operating direction and the amount of operation of the operating lever. The operator can instruct the working machine on the operating direction and operating speed of the hydraulic actuator by operating the operating lever.
  • Patent Document 1 discloses a hydraulic shovel on which such semi-automatic control is mounted.
  • Patent Document 1 in an apparatus for controlling a working machine included in a working machine to construct a construction target, the working machine is controlled such that a working tool included in the working machine does not intrude into a predetermined target shape. And offsetting the shape of the target by a predetermined distance from the target construction topography based on the control unit and the posture of the work tool relative to the target construction topography which is the target shape of the finish of the construction target.
  • a control device (Claim 1) of a working machine is disclosed, which includes: a terrain or the switching section to be the target construction terrain.
  • Slope formation work is one of the work performed by a hydraulic shovel.
  • the slope forming operation is divided into an operation of excavating the ground while leaving a pressing margin (a compaction pressure) and an operation of compacting the excavated surface (a compaction operation).
  • the rolling operation includes a floor setting operation in which the bucket is moved along the ground while pressing the bottom surface of the bucket against the ground, and a soil-filling operation in which the bottom surface of the bucket strikes the ground.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is a work machine equipped with a semi-automatic control for assisting a pilot's operation in a work of excavating the ground as designed, the ground as designed. It is an object of the present invention to provide a working machine capable of assisting the operation of a pilot by a roller compaction operation that compresses the
  • the present invention provides a work machine having a work tool, a plurality of hydraulic actuators for driving the work machine, an operating device for instructing an operation amount of the plurality of hydraulic actuators, and the work tool
  • a working machine comprising: a control device having a semi-automatic control unit that corrects the amount of operation instructed by the operating device so that the object does not move below a predetermined design surface, the control device comprises: A compression force determination unit that determines whether the work tool is pressed or not, and when the compression pressure determination unit determines that the work tool is pressed against the ground, the force applied to the work tool to the ground increases And an actuator control correction unit that further corrects the operation amount corrected by the semi-automatic control unit.
  • the operation amount instructed by the operating device so that the semiautomatic control unit prevents the bucket from invading below the predetermined design surface Is corrected.
  • the operation amount corrected by the semi-automatic control unit is further corrected so that the pressing force against the ground increases.
  • the operation of the pilot is assisted by the compaction operation that compacts the ground as designed.
  • FIG. 1 is a side view of a hydraulic shovel according to a first embodiment of the present invention.
  • BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic block diagram of the hydraulic control system mounted in the hydraulic shovel which concerns on the 1st Example of this invention. It is a functional block diagram of a control device concerning a 1st example of the present invention. It is a functional block diagram of the rolling control part concerning a 1st example of the present invention. It is a figure which shows the boom operation command conversion table referred by the boom operation command correction
  • FIG. 1 is a side view of a hydraulic shovel according to a first embodiment of the present invention.
  • the hydraulic shovel 100 includes a traveling body 1, a swing body 2 rotatably mounted on the traveling body 1 via a swing device 8, and a vertical direction on the front side of the swing body 2. And a front working unit 110 rotatably connected.
  • the pivoting body 2 has a pivoting frame 2a which forms a foundation lower structure.
  • a front working unit 110 is vertically rotatably connected to the front side of the turning frame 2a.
  • a counterweight 3 for balancing the weight with the front working machine 110 is attached.
  • a driver's cab 4 is provided on the left front of the swing frame 2a. In the cab 4, the front work machine 110 and left and right operation lever devices 15L and 15R (shown in FIG. 2) as operation devices for operating the swing structure 2 are disposed.
  • an engine (not shown) as a prime mover, a pump device 9 consisting of one or more hydraulic pumps driven by the engine, and a swing body 2 (swing frame 2a) for the traveling body 1
  • a plurality of directional control valves for controlling the flow of pressure oil supplied from a pump device 9 to a plurality of hydraulic actuators including a swing motor 8a, a swing motor 8a and a boom cylinder 5a to be described later, an arm cylinder 6a, and a bucket cylinder 7a.
  • the control valve unit 10 etc. which consist of are mounted.
  • the front working unit 110 has a boom 5 whose base end is pivotally connected to the right front of the swing frame 2a in the vertical direction, and a distal end of the boom 5 is pivotally connected in the vertical and longitudinal directions.
  • a boom cylinder 5 a to be driven, an arm cylinder 6 a to drive the arm 6, and a bucket cylinder 7 a to drive the bucket 7 are provided.
  • the bucket 7 is provided with a bucket position measurement system 11.
  • FIG. 1 illustrates the bucket position measurement system 11 as measuring the bucket tip position directly, the bucket position is calculated from the positional relationship between the revolving unit 2, the boom 5, the arm 6 and the bucket 7. It may be something like
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a hydraulic control system mounted on the hydraulic shovel 100.
  • the hydraulic control system 200 includes a control device 20, a design surface input device 21 for inputting design surface information set in advance to the control device 20, and information output from the control device 20.
  • a display device 22 for displaying, left and right control lever devices 15L and 15R instructing the control device 20 to operate the hydraulic shovel 100, a bucket position measurement system 11, a pressure sensor 24, and a hydraulic device 23. There is.
  • the left and right control lever devices 15L and 15R output operation signals according to the lever operation by the operator.
  • the pressure sensor 24 measures the load pressure of the boom cylinder 5a, that is, the pressure (boom pressure) of the hydraulic fluid supplied from the pump device 9 (shown in FIG. 1) to the bottom side oil chamber or rod side oil chamber of the boom cylinder 5a. Convert to pressure signal and output.
  • the control device 20 controls the operation signals from the left and right control lever devices 15L and 15R, the design surface information from the design surface input device 21, the bucket toe position information from the bucket position measurement system 11, and the pressure from the pressure sensor 24.
  • An operation command is output to the hydraulic device 23 in accordance with the signal (boom pressure information).
  • the hydraulic device 23 supplies pressure oil to the boom cylinder 5a, the arm cylinder 6a, the bucket cylinder 7a and the like in response to an operation command from the control device 20, and drives the boom 5, the arm 6, the bucket 7 and the like.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of control device 20. As shown in FIG. As shown in FIG. 3, the control device 20 includes a pilot command unit 30, a semiautomatic control unit 31, and a rolling pressure control unit 32.
  • the operator command unit 30 determines the target operating speed of the actuator based on the operation signals (left and right lever operating amounts) from the left and right operation lever devices 15L and 15R, and outputs an operation command according to the target operating speed. .
  • the semi-automatic control unit 31 outputs the operation from the pilot command unit 30 so that the target operating speed of the actuator is limited as the deviation between the design surface and the position of the bucket tip is smaller in order to prevent digging by the bucket 7 too much. Correct the command.
  • the rolling control unit 32 corrects the operation command output from the semi-automatic control unit 31 based on the design surface information, the bucket tip position information, and the boom pressure information.
  • the control device 20 configured in this manner performs semi-automatic control that assists the operation of the pilot in the work of digging the ground according to the design, and at the same time the operator performs the rolling operation to compress the ground according to the design. It is possible to execute a rolling control that assists the operation.
  • FIG. 4 is a functional block diagram of the rolling pressure control unit 32.
  • the compression control unit 32 includes an addition / decrease calculation unit 50, a compression distance determination unit 51, a compression determination unit 52, a compression state determination unit 53, and an actuator control correction unit 54.
  • a control correction holding determination unit 55 and a boom operation command correction unit 56 are provided.
  • the adder / subtractor 50 calculates the deviation between the design surface and the bucket tip position, and outputs the deviation to the rolling distance determination unit 51.
  • the compression distance determination unit 51 determines the compression distance based on the deviation from the addition and subtraction calculator 50, and outputs the determination result to the compression condition determination unit 53 as distance information. Specifically, when the deviation input from the addition / subtraction arithmetic unit 50 is smaller than a predetermined height threshold, 1 is output as distance information, and otherwise 0 is output as distance information.
  • the rolling pressure determination unit 52 determines whether the bucket bottom surface is pressed against the ground (bucket pressing determination) based on the boom pressure Pbm and the boom operation command Spbm, and the determination result is used as rolling pressure information. It is output to the pressure state determination unit 53. Specifically, when the boom operation command Spbm is positive (the boom raising operation) and the boom pressure Pbm is lower than the pressure threshold Pbmset 1 (the boom raising load is greater than that at the time of digging by the reaction force of the ground acting via the bucket 7) (When it also decreases), it is determined that the bucket bottom surface is pressed against the ground, and 1 is output as rolling pressure information.
  • the pressure threshold Pbmset2 is divided according to the positive or negative of the boom operation command Spbm because the boom cylinder 5a is operated on either the large diameter side (bottom side oil chamber) or the small diameter side (rod side oil chamber) of the boom cylinder 5a. This is because whether the oil is supplied changes and the appearance of the influence of the ground reaction force at the boom pressure Pbm is different.
  • the compression determination unit 52 determines whether or not the bucket 7 is pressed against the ground based on only the boom pressure Pbm, it is determined in consideration of the arm pressure and the bucket pressure. May be
  • the compression state determination unit 53 determines the compression state based on the distance information from the compression distance determination unit 51 and the compression information from the compression pressure determination unit 52, and the determination result is sent to the actuator control correction unit 54. Do. Specifically, when the rolling contact information is 1 and the distance information is 1 (when the bucket bottom is pressed against the ground with the bucket tip close to the designed surface), the rolling can be performed ("a. If it is determined that the rolling pressure is “successful” and the rolling pressure information is 1 and the distance information is 0 (if the bucket toe is away from the design surface and the bucket bottom is pressed against the ground), earth and sand are If it is determined that rolling is not possible near the design surface (“b.
  • the actuator control correction unit 54 determines the control correction content based on the compression state from the compression state determination unit 53, and outputs the control correction content to the control correction holding determination unit 55. Specifically, when the rolling condition is "a. Successful rolling", the bucket 7 is pushed up by the reaction force of the ground although it can be compressed near the design surface, so the bucket 7 is surely pressed to the ground Therefore, it is desirable to make a correction to slightly lower the degree of ascent of the boom 5 or to make the degree of ascent lower slightly. Therefore, correction of the boom operation command to the boom lowering side (boom lowering side correction small) is output as the control correction content. When the rolling condition is "b.
  • the control correction holding determination unit 55 holds or updates the control correction content from the actuator control correction unit 54 according to the arm operation command Spam, and outputs the content to the boom operation command correction unit 56. Specifically, when the arm operation command Spam is 0 (when the arm 6 does not operate and the position where the bucket 7 contacts the ground is not expected to change), the control correction content from the actuator control correction unit 54 is Output while holding. On the other hand, when the arm operation command Spam is not 0 (when it is expected that the arm 6 operates and the position where the bucket 7 contacts the ground changes), the control correction content from the actuator control correction unit 54 is updated and output Do.
  • the boom lowering side correction is kept effective even when the bucket 7 is separated from the ground in the tapping operation in which the same portion is hit by the bucket 7 and the rolling pressure is performed. Easing work becomes easy. Further, in the floor setting work in which the position of the bucket 7 is adjusted by the boom 5 and the arm 6 and the bucket 7 is moved while pressing the bucket 7 against the ground, the control correction content is sequentially updated according to the rolling pressure state. Control becomes possible and the rolling work becomes easy.
  • the boom operation command correction unit 56 refers to the boom operation command conversion table 56 a shown in an enlarged manner in FIG. 5, and in accordance with the control correction content from the control correction holding determination unit 55, the boom operation command from the semiautomatic control unit 31 to correct. Specifically, in the case of no control correction, as indicated by a solid line in FIG. 5, the boom operation command and the corrected boom operation command are associated at a ratio of 1: 1. In the case of the boom lowered side correction small, as shown by the dotted line in FIG. 5, the ratio of the corrected boom operation command to the boom raised side boom operation command is slightly smaller than 1 and the boom lowered side. The boom operation command is corrected such that the ratio of the corrected boom operation command to the boom operation command is slightly larger than one.
  • the boom lowering side boom is controlled so that the ratio of the corrected boom operation command to the boom raising side boom operation command becomes smaller than one.
  • the boom operation command is corrected so that the ratio of the corrected boom operation command to the operation command becomes larger than one.
  • FIG. 6 is a view showing the operation of the front work implement 110 at the time of the rolling work according to the present embodiment.
  • the compaction state is "c. Since the boom operation command is not corrected to the boom lowering side, the overautomatic digging prevention operation by the semi-automatic control unit 31 is prioritized.
  • the compression state is “d. Since the boom operation command is not corrected to the boom lowering side, the overautomatic digging prevention operation by the semi-automatic control unit 31 is prioritized.
  • the lever operation is performed so that the semiautomatic control unit 31 prevents the bucket 7 from invading below the design surface.
  • the amount is corrected.
  • the boom operation command corrected by the semi-automatic control unit 31 moves to the boom lower side so that the pressing force against the ground increases slightly. It is corrected small.
  • the boom operation command corrected by the semi-automatic control unit 31 lowers the boom so that the pressing force against the ground increases greatly. It is largely corrected to the side. As a result, it is possible to assist the operator's operation with the work of digging the ground as designed, and to assist the operator's operation with the compacting work of compacting the ground as designed.
  • the control correction content based on the rolling condition is maintained even if the bucket 7 leaves the ground.
  • the driver's operation can be efficiently assisted in the earth hitting operation where the roller 7 is hit by the bucket 7 to perform rolling pressure.
  • a hydraulic excavator according to a second embodiment of the present invention will be described focusing on differences from the first embodiment.
  • FIG. 7 is a functional block diagram of a compression control unit according to the present embodiment.
  • the compression control unit 32A according to the present embodiment includes a compression determination unit 60 instead of the compression determination unit 52 (shown in FIG. 4) according to the first embodiment, and the compression according to the first embodiment.
  • a pressure reduction state determination unit 61 is provided instead of the state determination unit 53 (shown in FIG. 4), and an actuator control correction unit 62 is provided instead of the actuator control correction unit 54 (shown in FIG. 4) according to the first embodiment.
  • a bucket operation command correction unit 63 is provided instead of the actuator control correction unit 54 (shown in FIG. 4) according to the first embodiment.
  • the result of the bucket pressing determination is directly output as the rolling pressure information
  • the pressure conversion information 2 is output
  • the arm operation command Spam is not 0 and the result of the bucket pressing determination is 0, 0 is output as the rolling pressure information.
  • the compression state determination unit 61 determines the compression state based on the distance information from the compression distance determination unit 51 and the compression information from the compression determination unit 60, and outputs the compression state to the actuator control correction unit 62. Specifically, when the compaction information is 1 or 2 and the distance information is 1 (when the bucket bottom is pressed against the ground with the bucket tip close to the design surface), “a. If it is determined that the rolling pressure information is 1 and the distance information is 0 (if the bucket bottom is pressed against the ground and the operation of the arm 6 is not expected with the bucket tip position away from the design surface), When it is judged that the rolling pressure by the overburden is not made because there are many soils ("b1.
  • the actuator control correction unit 62 determines the control correction content based on the compression state from the compression state determination unit 61, and outputs the control correction content to the control correction holding determination unit 55.
  • the processing in the case where the rolling pressure state is “a. Rolling pressure success”, “c. Soil shortage” or “d. Floating up” is the actuator control correction unit 54 according to the first embodiment (shown in FIG. 4). The description is omitted because it is the same as.
  • the pressure is "b1. There is a lot of soil”
  • the bucket 7 is pushed away from the design surface although the bottom of the bucket is pressed against the ground, so the degree of rise of the boom 5 is reduced to lower the bucket 7 It is desirable to make corrections to increase the degree of descent.
  • a large correction of the boom operation command to the boom lowering side (boom lowering correction large) is output as the control correction content.
  • the rolling pressure is "b2. A lot of soil”
  • the bucket 7 is pressed against the ground but the bucket 7 is separated from the design surface, so the degree of elevation of the boom 5 to press the bucket 7 more strongly to the ground It is desirable to make corrections to weaken or strengthen the descent.
  • the rolling since the rolling is performed while moving the arm 6, it is effective to move the bucket 7 to the open side and excavate excessive soil to finish the ground as designed. Therefore, the boom operation command is largely corrected to the boom lowering side, and correcting the bucket to the open side (bucket opening side correction) is output as the control correction content.
  • the bucket operation instruction correction unit 63 refers to the bucket operation instruction conversion table 63a shown enlarged in FIG. 8 and responds to the control instruction of the semiautomatic control unit 31 according to the control correction content from the control correction holding determination unit 55. to correct. Specifically, in the case where there is no bucket opening side correction, as shown by a solid line in FIG. 8, the bucket operation command and the post-correction bucket operation command are made to correspond at a one-to-one ratio. When the bucket opening side correction is performed, as shown by a dotted line in FIG. 8, the corrected bucket operation command is corrected so as to be smaller than the bucket operation command. By doing so, the bucket 7 can be moved to the open side to excavate sediment. Further, since the correction of the bucket operation command is executed only when the arm operation command Spam is not 0, it is possible that the bucket 7 is moved to the open side if the compaction operation to level the slope etc. with the bucket 7 is not performed. Absent.
  • FIG. 9 is a view showing the operation of the front work implement 110 at the time of the rolling work according to the present embodiment.
  • the compacted state is determined to be "a. Successful compacting", and the boom operation command is corrected to be smaller on the boom lower side, so semiautomatic control is possible. While based on the over-digging prevention operation by the part 31, the force pressing the bucket bottom against the ground is slightly increased.
  • the first embodiment (FIG. 6 (FIG. 6)
  • the compacted state is determined to be "c. Soil shortage”
  • the boom operation command is not corrected to the boom lowering side, so the overautomatic digging prevention operation by the semi-automatic control unit 31 is prioritized.
  • a hydraulic excavator according to a third embodiment of the present invention will be described focusing on differences from the second embodiment.
  • FIG. 10 is a functional block diagram of a compression control unit according to the present embodiment.
  • the rolling control unit 32B according to the present embodiment further includes a rolling state display unit 70.
  • the compacted state display unit 70 determines the content (display content) to be displayed on the display device 22 based on the compacted state from the compacted state determination unit 61. Specifically, if the rolling pressure status is "a. Rolling pressure success”, “rolling success” is performed, if "b1. Sediment is large” or “b2. In the case of earth and sand shortage, the display content is “earth and sand shortage", and in the case of "d. Floating”, “floating” is displayed.
  • the operator can perform appropriate work according to the state of rolling pressure. For example, in the case where the display device 22 displays “land and sand shortage”, the operator can temporarily stop the rolling operation and promptly take measures such as adding earth and sand to a necessary place.
  • a hydraulic excavator according to a fourth embodiment of the present invention will be described focusing on differences from the first embodiment.
  • FIG. 11 is a functional block diagram of a compression control unit according to the present embodiment.
  • the compression control unit 32C according to the present embodiment omits the compression distance determination unit 51 (shown in FIG. 4) according to the first embodiment, and replaces the compression state determination unit 53 according to the first embodiment.
  • a rotary pressure state determination unit 80 is provided, and an actuator control correction unit 81 is provided instead of the actuator control correction unit 54 (shown in FIG. 4) according to the first embodiment.
  • the compression state determination unit 80 determines the compression state based on only the compression pressure information from the compression pressure determination unit 52. Specifically, when the rolling pressure information is 1 (when the bucket bottom surface is pressed against the ground), it is determined that rolling can be done (“a. Rolling pressure success"), and when rolling pressure information is 0 (When the bottom of the bucket is not pressed against the ground), it is determined that the rolling can not be performed (“d. Floating").
  • the actuator control correction unit 81 determines the control correction content based on the compression state from the compression state determination unit 80. Specifically, when the rolling condition is "a. Successful rolling", it is desirable to make a correction to weaken the rising degree of the boom 5 or to strengthen the falling degree in order to press the bucket 7 firmly to the ground. Therefore, correction of the boom operation command to the boom lowering side (boom lowering correction) is output as the control correction content. When the pressure reduction state is "d. Floating”, the control correction is not performed, and the overautomatic digging prevention control by the semiautomatic control unit 31 is prioritized.
  • the lever operation is performed so that the semiautomatic control unit 31 prevents the bucket 7 from invading below the design surface.
  • the amount is corrected.
  • the boom operation command corrected by the semi-automatic control unit 31 is corrected to the boom lowering side so that the force pressing against the ground increases.
  • Example of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to an above-described Example, A various modified example is included.
  • the embodiments described above are described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.

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Abstract

設計面通りに地面を掘削する作業で操縦者の操作を補助する半自動制御を搭載した作業機械において、設計面通りに地面を押し固める転圧作業で操縦者の操作を補助することができる作業機械を提供する。　操作装置１５Ｌ，１５Ｒによって指示された操作量を補正する半自動制御部３１を有する制御装置２５を備えた作業機械１００において、前記制御装置は、作業具７が地面に押し付けられているか否かを判定する転圧判定部５２と、前記作業具が地面に押し付けられていると前記転圧判定部が判定したときに、前記作業具が地面に加える力が大きくなるように、前記半自動制御部によって補正された操作量を更に補正するアクチュエータ制御補正部５４とを有する。

Description

作業機械
　本発明は、油圧ショベル等の作業機械に関する。
　油圧ショベル等の作業機械は、バケット等の作業具を有する作業機を備えている。作業機は油圧アクチュエータによって駆動される。油圧アクチュエータは油圧ポンプから供給される圧油によって駆動される。油圧ポンプから油圧アクチュエータに供給される圧油は方向制御弁によって制御される。方向制御弁は、例えば油圧パイロット式の操作装置で生成したパイロット圧によって操作される。操作装置は操作レバーを有し、当該操作レバーの操作方向および操作量に応じたパイロット圧を生成する。操縦者は、操作レバーを操作することにより、油圧アクチュエータの動作方向および動作速度を作業機械に指示することができる。
　ところで、油圧ショベルには、設計面通りに地面を掘削する作業で操縦者の操作を補助する半自動制御が搭載されたものがある。このような半自動制御が搭載された油圧ショベルを開示するものとして、例えば特許文献１がある。
　特許文献１には、施工対象を施工するために作業機械が有する作業機を制御する装置において、前記作業機が有する作業具が予め定められた目標の形状に侵入しないように前記作業機を制御する制御部と、前記施工対象の仕上がりの目標となる形状である目標施工地形に対する前記作業具の姿勢に基づいて、前記目標の形状を、前記目標施工地形から予め定められた距離だけ離れたオフセット地形又は前記目標施工地形とする切替部と、を含む、作業機械の制御装置（請求項１）が開示されている。
Ｗ０２０１６／１２９７０８号公報
　油圧ショベルによって行われる作業の一つとして法面形成作業がある。法面形成作業は、押し付け代（転圧代）を残して地面を掘削する作業と、掘削した表面を押し固める作業（転圧作業）とに分けられる。転圧作業には、バケット底面を地面に押し付けながらバケットを地面に沿って動かす床付け作業と、バケット底面を地面に打ち付ける土羽打ち作業とがある。
　特許文献１に記載の作業機械によれば、目標施工地形（設計面）を目標の形状とすることにより、設計面通りに地面を掘削する作業で操縦者の操作を補助することができる。また、目標施工地形（設計面）から予め定められた距離だけ離れたオフセット地形を目標の形状とすることにより、押し付け代（転圧代）を残して地面を掘削する作業で操縦者の操作を補助することができる。
　しかしながら、特許文献１に記載の作業機械では、目標施工地形（設計面）を目標の形状とした場合、バケットが設計面に接近するほどバケットを地面に押し付ける力が低下するため、設計面通りに地面を押し固めることはできない。また、設計面よりも下方に一定の距離だけ離れたマイナスのオフセット地形を目標の形状とした場合は、設計面の位置でバケットを地面に押し付ける力を確保できるものの、設計面よりも下方にバケットが侵入するおそれがある。このように、特許文献１に記載の作業機械では、設計面通りに地面を押し固める転圧作業で操縦者の操作を補助することはできない。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、設計面通りに地面を掘削する作業で操縦者の操作を補助する半自動制御を搭載した作業機械において、設計面通りに地面を押し固める転圧作業で操縦者の操作を補助することができる作業機械を提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明は、作業具を有する作業機と、前記作業機を駆動する複数の油圧アクチュエータと、前記複数の油圧アクチュエータの操作量を指示する操作装置と、前記作業具が所定の設計面より下方に移動しないように、前記操作装置によって指示された操作量を補正する半自動制御部を有する制御装置とを備えた作業機械において、前記制御装置は、前記作業具が地面に押し付けられているか否かを判定する転圧判定部と、前記作業具が地面に押し付けられていると前記転圧判定部が判定したときに、前記作業具が地面に加える力が大きくなるように、前記半自動制御部によって補正された操作量を更に補正するアクチュエータ制御補正部とを有するものとする。
　以上のように構成した本発明によれば、バケット底面が地面に押し付けられていないときは、半自動制御部によってバケットが所定の設計面よりも下方に侵入しないように操作装置によって指示された操作量が補正される。一方、バケット底面が地面に押し付けられているときは、地面に押し付ける力が増加するように、半自動制御部によって補正された操作量が更に補正される。これにより、設計面通りに地面を掘削する作業で操縦者の操作を補助すると共に、設計面通りに地面を押し固める転圧作業で操縦者の操作を補助することが可能となる。
　本発明によれば、設計面通りに地面を掘削する作業で操縦者の操作を補助する半自動制御を搭載した作業機械において、設計面通りに地面を押し固める転圧作業で操縦者の操作を補助することが可能となる。
本発明の第１の実施例に係る油圧ショベルの側面図である。 本発明の第１の実施例に係る油圧ショベルに搭載される油圧制御システムの概略構成図である。 本発明の第１の実施例に係る制御装置の機能ブロック図である。 本発明の第１の実施例に係る転圧制御部の機能ブロック図である。 本発明の第１の実施例に係るブーム動作指令補正部によって参照されるブーム動作指令変換テーブルを示す図である。 本発明の第１の実施例に係る転圧作業時のフロント作業機の動作を示す図である。 本発明の第２の実施例に係る転圧制御部の機能ブロック図である。 本発明の第２の実施例に係るバケット動作指令補正部によって参照されるバケット動作指令変換テーブルを示す図である。 本発明の第２の実施例に係る転圧作業時のフロント作業機の動作を示す図である。 本発明の第３の実施例に係る転圧制御部の機能ブロック図である。 本発明の第４の実施例に係る転圧制御部の機能ブロック図である。
　以下、本発明の実施の形態に係る作業機械として油圧ショベルを例に挙げ、図面を参照して説明する。なお、各図中、同等の部材には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。
　図１は、本発明の第１の実施例に係る油圧ショベルの側面図である。図１に示すように、油圧ショベル１００は、走行体１と、この走行体１上に旋回装置８を介して旋回可能に搭載された旋回体２と、この旋回体２の前側に上下方向に回動可能に連結されたフロント作業機１１０とを備えている。
　旋回体２は、基礎下部構造をなす旋回フレーム２ａを有する。旋回フレーム２ａの前側には、フロント作業機１１０が上下方向に回動可能に連結されている。旋回フレーム２ａの後側には、フロント作業機１１０との重量バランスを取るためのカウンタウェイト３が取り付けられている。旋回フレーム２ａの左側前部には、運転室４が設けられている。運転室４内には、フロント作業機１１０および旋回体２を操作するための操作装置としての左右の操作レバー装置１５Ｌ，１５Ｒ（図２に示す）等が配置されている。旋回フレーム２ａ上には、原動機としてのエンジン（図示せず）、エンジンによって駆動される１つまたは複数の油圧ポンプからなるポンプ装置９、走行体１に対して旋回体２（旋回フレーム２ａ）を旋回駆動する旋回モータ８ａ、ポンプ装置９から旋回モータ８ａおよび後述するブームシリンダ５ａ、アームシリンダ６ａ、バケットシリンダ７ａを含む複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する複数の方向制御弁からなるコントロールバルブユニット１０等が搭載されている。
　フロント作業機１１０は、基端部が旋回フレーム２ａの右側前部に上下方向に回動可能に連結されたブーム５と、このブーム５の先端部に上下、前後方向に回動可能に連結され、ブーム５によって昇降されるアーム６と、このアーム６の先端部に上下、前後方向に回動可能に連結され、ブーム５またはアーム６によって昇降される作業具としてのバケット７と、ブーム５を駆動するブームシリンダ５ａと、アーム６を駆動するアームシリンダ６ａと、バケット７を駆動するバケットシリンダ７ａとを備えている。バケット７には、バケット位置測定システム１１が備えられている。なお、図１では、バケット位置測定システム１１を直接バケット爪先位置を測るようなものとして図示しているが、旋回体２、ブーム５、アーム６およびバケット７のそれぞれの位置関係からバケット位置を演算するようなものでもよい。
　図２は、油圧ショベル１００に搭載される油圧制御システムの概略構成図である。図２に示すように、油圧制御システム２００は、制御装置２０と、予め設定された設計面情報を制御装置２０に入力するための設計面入力装置２１と、制御装置２０から出力される情報を表示するための表示装置２２と、油圧ショベル１００の動作を制御装置２０に指示する左右の操作レバー装置１５Ｌ，１５Ｒと、バケット位置測定システム１１と、圧力センサ２４と、油圧装置２３とを備えている。
　左右の操作レバー装置１５Ｌ，１５Ｒは、操縦者によるレバー操作に応じた操作信号を出力する。圧力センサ２４は、ブームシリンダ５ａの負荷圧、すなわち、ポンプ装置９（図１に示す）からブームシリンダ５ａのボトム側油室またはロッド側油室に供給される作動油の圧力（ブーム圧力）を圧力信号に変換して出力する。
　制御装置２０は、左右の操作レバー装置１５Ｌ，１５Ｒからの操作信号と、設計面入力装置２１からの設計面情報と、バケット位置測定システム１１からのバケット爪先位置情報と、圧力センサ２４からの圧力信号（ブーム圧力情報）とに応じて、油圧装置２３に動作指令を出力する。
　油圧装置２３は、制御装置２０からの動作指令に応じて、ブームシリンダ５ａ、アームシリンダ６ａ、バケットシリンダ７ａ等に圧油を供給し、ブーム５、アーム６、バケット７等を駆動する。
　図３は、制御装置２０の機能ブロック図である。図３に示すように、制御装置２０は、操縦者指令部３０と、半自動制御部３１と、転圧制御部３２とを備えている。
　操縦者指令部３０は、左右の操作レバー装置１５Ｌ，１５Ｒからの操作信号（左右のレバー操作量）に基づいてアクチュエータの目標動作速度を決定し、その目標動作速度に応じた動作指令を出力する。半自動制御部３１は、バケット７による掘り過ぎを防止するため、設計面とバケット爪先位置との偏差が小さいほどアクチュエータの目標動作速度が制限されるように、操縦者指令部３０から出力された動作指令を補正する。転圧制御部３２は、設計面情報とバケット爪先位置情報とブーム圧力情報とに基づいて、半自動制御部３１から出力された動作指令を補正する。このように構成された制御装置２０は、設計面通りに地面を掘削する作業で操縦者の操作を補助する半自動制御を実行すると共に、設計面通りに地面を押し固める転圧作業で操縦者の操作を補助する転圧制御を実行することができる。
　図４は、転圧制御部３２の機能ブロック図である。図４に示すように、転圧制御部３２は、加減演算器５０と、転圧距離判定部５１と、転圧判定部５２と、転圧状態判定部５３と、アクチュエータ制御補正部５４と、制御補正保持判定部５５と、ブーム動作指令補正部５６とを備えている。
　加減演算器５０は、設計面とバケット爪先位置との偏差を算出し、転圧距離判定部５１に出力する。
　転圧距離判定部５１は、加減演算器５０からの偏差に基づいて転圧距離を判定し、その判定結果を距離情報として転圧状態判定部５３に出力する。具体的には、加減演算器５０から入力された偏差が所定の高さ閾値よりも小さい場合は距離情報として１を出力し、そうでなければ距離情報として０を出力する。
　転圧判定部５２は、ブーム圧力Ｐｂｍとブーム動作指令Ｓｐｂｍとに基づいて、バケット底面が地面に押し付けられているか否かの判定（バケット押付判定）を行い、その判定結果を転圧情報として転圧状態判定部５３に出力する。具体的には、ブーム動作指令Ｓｐｂｍが正（ブーム上げ動作）の場合でブーム圧力Ｐｂｍが圧力閾値Ｐｂｍｓｅｔ１よりも低いとき（バケット７を介して作用する地面の反力によってブーム上げ負荷が掘削時よりも低下したとき）は、バケット底面が地面に押し付けられていると判定し、転圧情報として１を出力する。一方、ブーム動作指令Ｓｐｂｍが正（ブーム上げ動作）の場合でブーム圧力Ｐｂｍが圧力閾値Ｐｂｍｓｅｔ１よりも高いときは、バケット底面が地面に押し付けられていないと判定し、転圧情報として０を出力する。また、ブーム動作指令が負（ブーム下げ動作）の場合でブーム圧力Ｐｂｍが圧力閾値Ｐｂｍｓｅｔ２より高いとき（バケット７を介して作用する地面の反力によってブーム下げ負荷が掘削時よりも上昇したとき）は、バケット底面が地面に押し付けられていると判定し、転圧情報として１を出力する。一方、ブーム動作指令Ｓｐｂｍが負（ブーム下げ動作）の場合でブーム圧力Ｐｂｍが圧力閾値Ｐｂｍｓｅｔ２よりも低いときは、バケット底面が地面に押し付けられていないと判定し、転圧情報として０を出力する。ブーム動作指令Ｓｐｂｍの正負によって圧力閾値と判定の仕方を分けているのは、ブーム動作方向によってブームシリンダ５ａの大径側（ボトム側油室）と小径側（ロッド側油室）のどちらに作動油が供給されるかが変わり、ブーム圧力Ｐｂｍにおける地面の反力の影響の現れ方が異なるためである。なお、本実施例に係る転圧判定部５２は、バケット７が地面に押し付けられているか否かをブーム圧力Ｐｂｍのみに基づいて判定しているが、アーム圧力やバケット圧力を加味して判定してもよい。
　転圧状態判定部５３は、転圧距離判定部５１からの距離情報と転圧判定部５２からの転圧情報とに基づいて転圧状態を判定し、その判定結果をアクチュエータ制御補正部５４にする。具体的には、転圧情報が１でかつ距離情報が１の場合（バケット爪先位置が設計面に近い状態でバケット底面が地面に押し付けられている場合）は転圧できている（“ａ．転圧成功”）と判定し、転圧情報が１でかつ距離情報が０の場合（バケット爪先位置が設計面から離れており、かつ、バケット底面が地面に押し付けられている場合）は土砂が多いために設計面付近で転圧できない（“ｂ．土砂多い”）と判定し、転圧情報が０でかつ距離情報が１の場合（バケット爪先位置が設計面に近く、かつ、バケットが地面に押し付けられていない場合）は土砂が不足しているために設計面付近で転圧できない（“ｃ．土砂不足”）と判定し、転圧情報が０でかつ距離情報が０の場合（バケット爪先位置が設計面から離れており、かつ、バケット底面が地面に押し付けられていない場合）は単純にバケット７が浮き上がっている（“ｄ．浮き上がり”）と判定する。
　アクチュエータ制御補正部５４は、転圧状態判定部５３からの転圧状態に基づいて制御補正内容を決定し、制御補正保持判定部５５に出力する。具体的には、転圧状態が“ａ．転圧成功”の場合は、設計面付近で転圧できているものの地面の反力によってバケット７が押し上げられるため、バケット７を確実に地面に押し付けるためにブーム５の上昇度合いを少し弱めるまたは下降度合いを少し強める補正を行うのが望ましい。そのため、ブーム動作指令をブーム下げ側に小さく補正すること（ブーム下げ側補正小）を制御補正内容として出力する。転圧状態が“ｂ．土砂多い”の場合は、バケット爪先位置が設計面から離れた状態でバケット底面が地面に押し付けられているため、バケット７をより強く地面に押し付けるためにブーム５の上昇度合いを弱めるまたは下降度合いを強める補正を行うのが望ましい。そのため、ブーム動作指令をブーム下げ側に大きく補正すること（ブーム下げ側補正大）を制御補正内容として出力する。転圧状態が“ｃ．土砂不足”の場合は、地面に土砂が不足しているために転圧できないため、制御補正は行わず、半自動制御部３１による掘り過ぎ防止制御を優先させる。転圧状態が“ｄ．浮き上がり”の場合も、制御補正は行わず、半自動制御部３１による掘り過ぎ防止制御を優先させる。
　制御補正保持判定部５５は、アーム動作指令Ｓｐａｍに応じて、アクチュエータ制御補正部５４からの制御補正内容を保持または更新し、ブーム動作指令補正部５６に出力する。具体的には、アーム動作指令Ｓｐａｍが０の場合（アーム６が動作せずバケット７が地面に接触する位置が変わらないと予想される場合）は、アクチュエータ制御補正部５４からの制御補正内容を保持したまま出力する。一方、アーム動作指令Ｓｐａｍが０でない場合（アーム６が動作してバケット７が地面に接触する位置が変わると予想される場合）は、アクチュエータ制御補正部５４からの制御補正内容を更新しながら出力する。そうすることで、同じ個所をバケット７で叩いて転圧を行う土羽打ち作業において、バケット７が地面から離れたときもブーム下げ側補正が有効に保たれるため、２回目以降の土羽打ち作業が容易になる。また、ブーム５とアーム６でバケット７の位置を調整しバケット７を地面に押し付けながら移動させる床付け作業では、制御補正内容が転圧状態に応じて逐次更新されるため、地面の状況に応じた制御が可能となり転圧作業が容易になる。
　ブーム動作指令補正部５６は、図５に拡大して示すブーム動作指令変換テーブル５６ａを参照し、制御補正保持判定部５５からの制御補正内容に応じて、半自動制御部３１からのブーム動作指令を補正する。具体的には、制御補正なしの場合は、図５中実線で示すように、ブーム動作指令と補正後ブーム動作指令とを１対１の比率で対応させる。ブーム下げ側補正小の場合は、図５中点線で示すように、ブーム上げ側のブーム動作指令に対する補正後ブーム動作指令の比率が１よりも僅かに小さくなるように、また、ブーム下げ側のブーム動作指令に対する補正後ブーム動作指令の比率が１よりも僅かに大きくなるようにブーム動作指令を補正する。ブーム下げ側補正大の場合は、図５中一点鎖線で示すように、ブーム上げ側のブーム動作指令に対する補正後ブーム動作指令の比率が１よりも小さくなるように、また、ブーム下げ側のブーム動作指令に対する補正後ブーム動作指令の比率が１よりも大きくなるようにブーム動作指令を補正する。そうすることで、半自動制御部３１による掘り過ぎ防止動作をベースとしつつ、転圧状態に応じてバケット７を地面に押し付けることが可能となる。なお、半自動制御部３１から入力されたアーム動作指令Ｓｐａｍは、転圧制御部３２によって補正されることなく、そのまま油圧装置２３（図２に示す）に出力される。
　図６は、本実施例に係る転圧作業時のフロント作業機１１０の動作を示す図である。
　図６（１）に示すように、バケット爪先位置と設計面との偏差が高さ閾値よりも小さく、かつ、バケット底面が地面に押し当てられた状態でアーム引き動作が行われているときは、転圧状態が“ａ．転圧成功”と判定され、ブーム動作指令がブーム下げ側に小さく補正されるため、半自動制御部３１による掘り過ぎ防止動作をベースとしつつ、アーム引き動作による床付け作業においてバケット底面を地面に押し付ける力が小さく増加する。
　図６（２）に示すように、バケット爪先位置と設計面との偏差が高さ閾値よりも大きく、かつ、バケット底面が地面に押し当てられた状態でアーム引き動作が行われているときは、転圧状態が“ｂ．土砂多い”と判定され、ブーム動作指令がブーム下げ側に大きく補正されるため、半自動制御部３１による掘り過ぎ防止動作をベースとしつつ、バケット底面を地面に押し付ける力が大きく増加する。
　図６（３）に示すように、バケット爪先位置と設計面との偏差が高さ閾値よりも小さく、かつ、バケット底面が地面に押し当てられていないときは、転圧状態が“ｃ．土砂不足”と判定され、ブーム動作指令はブーム下げ側に補正されないため、半自動制御部３１による掘り過ぎ防止動作が優先される。
　図６（４）に示すように、バケット爪先位置と設計面との偏差が高さ閾値よりも大きく、かつ、バケット底面が地面に押し当てられていないときは、転圧状態が“ｄ．浮き上がり”と判定され、ブーム動作指令はブーム下げ側に補正されないため、半自動制御部３１による掘り過ぎ防止動作が優先される。
　図６（５）に示すように、バケット爪先位置と設計面との偏差が高さ閾値よりも小さく、かつ、バケット底面が地面に押し当てられた状態でアーム押し動作が行われているときは、転圧状態が“ａ．転圧成功”と判定され、ブーム動作指令がブーム下げ側に小さく補正されるため、半自動制御部３１による掘り過ぎ防止動作をベースとしつつ、バケット底面を地面に押し付ける力が小さく増加する。
　図６（６）に示すように、バケット爪先と地面との偏差が高さ閾値よりも大きく、かつ、バケット底面が地面に押し当てられた状態でアーム押し動作が行われているときは、転圧状態が“ｂ．土砂多い”と判定され、ブーム動作指令がブーム下げ側に大きく補正されるため、半自動制御部３１による掘り過ぎ防止動作をベースとしつつ、バケット底面を地面に押し付ける力が大きく増加する。
　以上のように構成した本実施例に係る油圧ショベル１００によれば、バケット底面が地面に押し付けられていないときは、半自動制御部３１によってバケット７が設計面よりも下方に侵入しないようにレバー操作量が補正される。一方、バケット先端が設計面に近い状態でバケット底面が地面に押し付けられているときは、地面に押し付ける力が小さく増加するように、半自動制御部３１によって補正されたブーム動作指令がブーム下げ側に小さく補正される。また、バケット先端が設計面から離れている状態でバケット底面が地面に押し付けられているときは、地面に押し付ける力が大きく増加するように、半自動制御部３１によって補正されたブーム動作指令がブーム下げ側に大きく補正される。これにより、設計面通りに地面を掘削する作業で操縦者の操作を補助すると共に、設計面通りに地面を押し固める転圧作業で操縦者の操作を補助することが可能となる。
　また、アーム６が動作せずバケット７の地面と接触する位置が変わらないと予想される場合は、バケット７が地面から離れても転圧状態に基づく制御補正内容が保持されるため、同じ個所をバケット７で叩いて転圧を行う土羽打ち作業において操縦者の操作を効率的に補助することができる。
　本発明の第２の実施例に係る油圧ショベルについて、第１の実施例との相違点を中心に説明する。
　図７は、本実施例に係る転圧制御部の機能ブロック図である。本実施例に係る転圧制御部３２Ａは、第１の実施例に係る転圧判定部５２（図４に示す）に代えて転圧判定部６０を備え、第１の実施例に係る転圧状態判定部５３（図４に示す）に代えて転圧状態判定部６１を備え、第１の実施例に係るアクチュエータ制御補正部５４（図４に示す）に代えてアクチュエータ制御補正部６２を備え、かつ、バケット動作指令補正部６３を更に備えている。
　転圧判定部６０は、まず、第１の実施例に係る転圧判定部５２（図４に示す）と同様に、ブーム圧力Ｐｂｍとブーム動作指令Ｓｐｂｍの正負とアーム動作指令Ｓｐａｍとに基づいてバケット押付判定を行う。続いて、アーム動作指令Ｓｐａｍに応じてバケット押付判定の結果を変更し、その結果を転圧情報として転圧状態判定部６１に出力する。具体的には、アーム動作指令Ｓｐａｍが０の場合はバケット押付判定の結果をそのまま転圧情報として出力し、アーム動作指令Ｓｐａｍが０でなくかつバケット押付判定の結果が１の場合は転圧情報として２を出力し、アーム動作指令Ｓｐａｍが０でなくかつバケット押付判定の結果が０の場合は転圧情報として０を出力する。
　転圧状態判定部６１は、転圧距離判定部５１からの距離情報と転圧判定部６０からの転圧情報とに基づいて転圧状態を判定し、アクチュエータ制御補正部６２に出力する。具体的には、転圧情報が１または２でかつ距離情報が１の場合（バケット爪先位置が設計面に近い状態でバケット底面が地面に押し付けられている場合）は“ａ．転圧成功”と判定し、転圧情報が１でかつ距離情報が０の場合（バケット爪先位置が設計面から離れている状態でバケット底面が地面に押し付けられ、かつ、アーム６の動作が予想されない場合）は土砂が多いために土羽打ちによる転圧ができていない（“ｂ１．土砂多い”）と判定し、転圧情報が０でかつ距離情報が１の場合（バケット爪先位置が設計面に近い状態でバケット底面が地面に押し付けられていない場合）は“ｃ．土砂不足”と判定し、転圧情報が０でかつ距離情報が０の場合（バケット爪先位置が設計面から離れている状態でバケット底面が地面に押し付けられていない場合）は“ｄ．浮き上がり”と判定し、転圧情報が２でかつ距離情報が０の場合（バケット爪先位置が設計面から離れた状態でバケット底面が地面に押し付けられ、かつ、アーム動作が予想される場合）は“ｂ２．土砂多い”と判定する。
　アクチュエータ制御補正部６２は、転圧状態判定部６１からの転圧状態に基づいて制御補正内容を決定し、制御補正保持判定部５５に出力する。ここで、転圧状態が“ａ．転圧成功”、“ｃ．土砂不足”または“ｄ．浮き上がり”の場合の処理は、第１の実施例に係るアクチュエータ制御補正部５４（図４に示す）と同じであるため、説明を省略する。転圧状態が“ｂ１．土砂多い”の場合は、バケット底面が地面に押し付けられているもののバケット７が設計面から離れているため、バケット７を大きく下げるためにブーム５の上昇度合いを弱めるまたは下降度合いを強める補正を行うのが望ましい。そのため、ブーム動作指令をブーム下げ側に大きく補正すること（ブーム下げ補正大）を制御補正内容として出力する。転圧状態が“ｂ２．土砂多い”の場合は、バケット底面が地面に押し付けられているもののバケット７が設計面から離れているため、バケット７をより強く地面に押し付けるためにブーム５の上昇度合いを弱めるまたは下降度合いを強める補正を行うのが望ましい。さらに、アーム６を動かしながら転圧を行っているため、バケット７を開側に動かして過剰な土砂を掘削することも設計面通りに地面を仕上げるために有効である。そのため、ブーム動作指令をブーム下げ側に大きく補正し、かつ、バケットを開側に補正すること（バケット開側補正）を制御補正内容として出力する。
　バケット動作指令補正部６３は、図８に拡大して示すバケット動作指令変換テーブル６３ａを参照し、制御補正保持判定部５５からの制御補正内容に応じて、半自動制御部３１からのバケット動作指令を補正する。具体的には、バケット開側補正なしの場合は、図８中実線で示すように、バケット動作指令と補正後バケット動作指令とを１対１の比率で対応させる。バケット開側補正ありの場合は、図８中点線で示すように、補正後バケット動作指令がバケット動作指令よりも小さくなるように補正する。そうすることで、バケット７を開側に動かして土砂を掘削することができる。また、バケット動作指令の補正はアーム動作指令Ｓｐａｍが０でない場合のみ実行されるため、バケット７で法面等を均す転圧作業を行っていなければ、バケット７が開側に動かされることはない。
　図９は、本実施例に係る転圧作業時のフロント作業機１１０の動作を示す図である。
　図９（１）に示すように、バケット爪先位置と設計面との偏差が高さ閾値よりも小さく、かつ、バケット底面が地面に押し当てられた状態でアーム引き動作が行われているときは、第１の実施例（図６（１）に示す）と同様に、転圧状態が“ａ．転圧成功”と判定され、ブーム動作指令がブーム下げ側に小さく補正されるため、半自動制御部３１による掘り過ぎ防止動作をベースとしつつ、バケット底面を地面に押し付ける力が小さく増加する。
　図９（２）に示すように、バケット爪先位置と設計面との偏差が高さ閾値よりも大きく、かつ、バケット底面が地面に押し当てられた状態でアーム動作が行われていないときは、転圧状態が“ｂ１．土砂多い”と判定され、ブーム動作指令がブーム下げ側に大きく補正されるため、半自動制御部３１による掘り過ぎ防止動作をベースとしつつ、バケット底面を地面に押し付ける力が大きく増加する。
　図９（３）に示すように、バケット爪先位置と設計面との偏差が高さ閾値よりも小さく、かつ、バケット底面が地面に押し当てられた状態でアーム引き動作が行われているときは、転圧状態が“ｂ２．土砂多い”と判定され、ブーム動作指令がブーム下げ側に大きく補正されると共にバケット動作指令がバケット開側に補正されるため、半自動制御部３１による掘り過ぎ防止動作をベースとしつつ、バケット底面を地面に押し付ける力が大きく増加すると共に地面が掘削される。
　図９（４）に示すように、バケット爪先位置と設計面との偏差が高さ閾値よりも小さく、かつ、バケット底面が地面に押し当てられていないときは、第１の実施例（図６（３）に示す）と同様に、転圧状態が“ｃ．土砂不足”と判定され、ブーム動作指令はブーム下げ側に補正されないため、半自動制御部３１による掘り過ぎ防止動作が優先される。
　図９（５）に示すように、バケット爪先と地面との偏差が高さ閾値よりも大きく、かつ、バケット底面が地面に押し当てられていないときは、第１の実施例（図６（４）に示す）と同様に、転圧状態が“ｄ．浮き上がり”と判定され、ブーム動作指令はブーム下げ側に補正されないため、半自動制御部３１による掘り過ぎ防止動作が優先される。
　以上のように構成した本実施例に係る油圧ショベル１００においても、第１の実施例と同様の効果が得られる。
　また、土砂が多いために設計面付近で転圧できない場合でアーム６が動作しているときに、ブーム動作指令をブーム下げ側に大きく補正すると共にバケット動作指令をバケット開側に補正することにより、バケット７を地面に押し付けつつ過剰な土砂を掘削することができるため、床付け作業をより効率的に行うことが可能となる。
　本発明の第３の実施例に係る油圧ショベルについて、第２の実施例との相違点を中心に説明する。
　図１０は、本実施例に係る転圧制御部の機能ブロック図である。図１０において、本実施例に係る転圧制御部３２Ｂは、転圧状態表示部７０を更に備えている。
　転圧状態表示部７０は、転圧状態判定部６１からの転圧状態に基づいて表示装置２２に表示させる内容（表示内容）を決定する。具体的には、転圧状態が“ａ．転圧成功”の場合は“転圧成功”を、“ｂ１．土砂多い”または“ｂ２．土砂多い”の場合は“土砂多い”を、“ｃ．土砂不足”の場合は“土砂不足”を、“ｄ．浮き上がり”の場合は“浮き上がり”を表示内容とする。
　以上のように構成した本実施例に係る油圧ショベル１００においても、第２の実施例と同様の効果が得られる。
　また、表示装置２２に転圧状態を表示することにより、操縦者は転圧状態に応じた適切な作業を行うことができる。例えば、表示装置２２に“土砂不足”と表示された場合は、操縦者は転圧作業を一旦中止し、必要な箇所に土砂を追加する等の措置を速やかに講じることができる。
　本発明の第４の実施例に係る油圧ショベルについて、第１の実施例との相違点を中心に説明する。
　図１１は、本実施例に係る転圧制御部の機能ブロック図である。本実施例に係る転圧制御部３２Ｃは、第１の実施例に係る転圧距離判定部５１（図４に示す）を省略し、第１の実施例に係る転圧状態判定部５３に代えて転圧状態判定部８０を備え、第１の実施例に係るアクチュエータ制御補正部５４（図４に示す）に代えてアクチュエータ制御補正部８１を備えている。
　転圧状態判定部８０は、転圧判定部５２からの転圧情報のみに基づいて転圧状態を判定する。具体的には、転圧情報が１の場合（バケット底面が地面に押し付けられている場合）は転圧できている（“ａ．転圧成功”）と判定し、転圧情報が０の場合（バケット底面が地面に押し付けられていない場合）は転圧できていない（“ｄ．浮き上がり”）と判定する。
　アクチュエータ制御補正部８１は、転圧状態判定部８０からの転圧状態に基づいて制御補正内容を決定する。具体的には、転圧状態が“ａ．転圧成功”の場合は、バケット７を確実に地面に押し付けるため、ブーム５の上昇度合いを弱めるまたは下降度合いを強める補正を行うのが望ましい。そのため、ブーム動作指令をブーム下げ側に補正すること（ブーム下げ補正）を制御補正内容として出力する。転圧状態が“ｄ．浮き上がり”の場合は、制御補正は行わず、半自動制御部３１による掘り過ぎ防止制御を優先させる。
　以上のように構成した本実施例に係る油圧ショベル１００によれば、バケット底面が地面に押し付けられていないときは、半自動制御部３１によってバケット７が設計面よりも下方に侵入しないようにレバー操作量が補正される。一方、バケット底面が地面に押し付けられているときは、地面に押し付ける力が増加するように、半自動制御部３１によって補正されたブーム動作指令がブーム下げ側に補正される。これにより、設計面通りに地面を掘削する作業で操縦者の操作を補助すると共に、設計面通りに地面を押し固める転圧作業で操縦者の操作を補助することが可能となる。
　以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成の一部を加えることも可能であり、ある実施例の構成の一部を削除し、あるいは、他の実施例の一部と置き換えることも可能である。
　１…走行体、２…旋回体、３…カウンタウェイト、４…運転室、５…ブーム、５ａ…ブームシリンダ、６…アーム、６ａ…アームシリンダ、７…バケット（作業具）、７ａ…バケットシリンダ、８…旋回装置、８ａ…旋回モータ、９…ポンプ装置、１０…コントロールバルブユニット、１１…バケット位置測定システム、１５Ｌ…左操作レバー装置、１５Ｒ…右操作レバー装置、２０…制御装置、２１…設計面入力装置、２２…表示装置、２３…油圧装置、２４…圧力センサ、３０…操縦者指令部、３１…半自動制御部、３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ…転圧制御部、５０…加減演算器、５１…転圧距離判定部、５２…転圧判定部、５３，８０…転圧状態判定部、５４，８１…アクチュエータ制御補正部、５５…制御補正保持判定部、５６…ブーム動作指令補正部、５６ａ…ブーム動作指令変換テーブル、６０…転圧判定部、６１…転圧状態判定部、６２…アクチュエータ制御補正部、６３…バケット動作指令補正部、６３ａ…バケット動作指令変換テーブル、７０…転圧状態表示部、１００…油圧ショベル（作業機械）、１１０…フロント作業機、２００…油圧制御システム。

Claims (5)

  1. 　作業具を有する作業機と、
    　前記作業機を駆動する複数の油圧アクチュエータと、
    　前記複数の油圧アクチュエータの操作量を指示する操作装置と、
    　前記作業具が所定の設計面より下方に移動しないように、前記操作装置によって指示された操作量を補正する半自動制御部を有する制御装置とを備えた作業機械において、
    　前記制御装置は、
    　前記作業具が地面に押し付けられているか否かを判定する転圧判定部と、
    　前記作業具が地面に押し付けられていると前記転圧判定部が判定したときに、前記作業具が地面に加える力が大きくなるように、前記半自動制御部によって補正された操作量を更に補正するアクチュエータ制御補正部とを有する
    　ことを特徴とする作業機械。
  2. 　請求項１に記載の作業機械において、
    　前記作業機は、前記作業具を昇降させるブームを有し、
    　前記複数の油圧アクチュエータは、前記ブームを駆動するブームシリンダを含み、
    　前記転圧判定部は、前記ブームシリンダの負荷圧に基づいて、前記前記作業具が地面に押し付けられているか否かを判定する
    　ことを特徴とする作業機械。
  3. 　請求項１に記載の作業機械において、
    　前記制御装置は、前記作業具と前記所定の設計面との距離が所定の閾値よりも小さいか否かを判定する転圧距離判定部を更に有し、
    　前記アクチュエータ制御補正部は、前記作業具と前記所定の設計面との距離が所定の閾値よりも大きいと判定したときに、前記作業具と前記所定の設計面との距離が所定の閾値よりも小さいと判定したときよりも前記作業具が地面に加える力が大きくなるように、前記半自動制御部によって補正された操作量を更に補正する
    　ことを特徴とする作業機械。
  4. 　請求項１に記載の作業機械において、
    　前記制御装置は、前記作業具が地面と接触する位置が変わると予想されるときに、前記アクチュエータ制御補正部による補正内容を更新し、前記作業具が地面と接触する位置が変わらないと予想されるときに、前記アクチュエータ制御補正部による補正内容を保持する制御補正保持判定部を更に備えた
    　ことを特徴とする作業機械。
  5. 　請求項３に記載の作業機械において、
    　表示装置を更に備え、
    　前記制御装置は、前記転圧判定部および前記転圧距離判定部の判定結果を前記表示装置に出力する転圧状態表示部を更に備えた
    　ことを特徴とする作業機械。
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