WO2023053900A1

WO2023053900A1 - 作業機械

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Publication number: WO2023053900A1
Application number: PCT/JP2022/033805
Authority: WO
Inventors: 輝樹五十嵐; 亮平福地; 悠介鈴木; 宏明田中; 充彦金濱
Original assignee: 日立建機株式会社
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2022-09-08
Publication date: 2023-04-06
Also published as: KR20230136647A; JP7269301B2; CN116917578A; JP2023051071A; EP4283049A1

Abstract

作業機械は、複数の油圧アクチュエータ及び複数の駆動対象部材を有する作業装置と、作業装置の姿勢情報を検出する姿勢検出装置と、油圧ポンプから複数の油圧アクチュエータに供給される作動油の流れを制御する制御弁ユニットと、制御弁ユニットを駆動するためのパイロット圧を生成する複数の電磁弁と、電磁弁で生成するパイロット圧の指令値を演算し、指令値に応じた制御信号を電磁弁に出力するコントローラと、を備える。コントローラは、姿勢検出装置で検出される姿勢情報に基づいて、駆動対象部材の動作方向ベクトルの重力方向成分を演算し、指令値が所定圧力を超えると、動作方向ベクトルの重力方向成分に基づいてパイロット圧の指令値を補正し、補正後の指令値に応じた制御信号を電磁弁に出力する。

Description

作業機械

　本発明は、作業機械に関する。

　ブーム、アーム及びバケット等を駆動させる複数の油圧アクチュエータと、複数の油圧アクチュエータを制御するための制御弁ユニットと、制御弁ユニットを駆動するためのパイロット圧を生成する複数の電磁弁と、電磁弁を制御するコントローラと、を備えた作業機械が知られている。このような作業機械では、コントローラから制御信号が電磁弁に出力されてから、油圧アクチュエータが駆動を開始するまでの遅れ時間が長いと、作業精度の低下につながるおそれがある。

　特許文献１には、制御信号が電磁弁に出力されてから油圧アクチュエータが駆動を開始するまでの遅れ時間を低減させる方法として、電磁弁の駆動開始時にソレノイドに過励磁電流を流すことで電磁弁を高速に開弁させ、開弁後は所要の油圧力を保持するために保持電流を流す方法が開示されている。

特表２０１８－５２８８９９号公報

　しかしながら、特許文献１に記載の技術では、作業装置の重力の影響により、コントローラが制御信号を電磁弁に出力してから油圧アクチュエータが駆動するまでの遅れ時間にばらつきが生じるおそれがある。例えば、作業機械は、駆動対象部材を重力に逆らわずに動作させる場合に比べて、駆動対象部材を重力に逆らって動作させる場合の方が、コントローラが電磁弁に制御信号を出力してから油圧アクチュエータが駆動するまでの遅れ時間が長くなるおそれがある。その結果、作業機械は、精度よく作業を行うことができないおそれがある。

　本発明は、作業装置に作用する重力の影響に起因した遅れ時間のばらつきを均一化させることにより、作業精度の向上を図ることを目的とする。

　本発明の一態様による作業機械は、複数の油圧アクチュエータ、及び、前記複数の油圧アクチュエータにより駆動される複数の駆動対象部材を有する作業装置と、前記作業装置の姿勢情報を検出する姿勢検出装置と、前記複数の油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータに供給される作動油の流れを制御する制御弁ユニットと、前記制御弁ユニットを駆動するためのパイロット圧を生成する複数の電磁弁を有する電磁弁ユニットと、前記電磁弁で生成するパイロット圧の指令値を演算し、前記指令値に応じた制御信号を前記電磁弁に出力するコントローラと、を備える。前記コントローラは、前記姿勢検出装置で検出される姿勢情報に基づいて、前記駆動対象部材の動作方向ベクトルの重力方向成分を演算し、前記指令値が所定圧力を超えると、前記動作方向ベクトルの重力方向成分に基づいて前記パイロット圧の指令値を補正し、補正後の前記指令値に応じた制御信号を前記電磁弁に出力する。

　本発明によれば、作業装置に作用する重力の影響に起因した遅れ時間のばらつきを均一化させることにより、作業精度の向上を図ることができる。

図１は本発明の第１実施形態に係る油圧ショベルの側面図である。図２は油圧ショベルが備える油圧システムを示す図である。図３は作業装置の基準点の演算方法の説明図である。図４は油圧ショベルのコントローラのハードウェア構成図である。図５は表示装置の表示画面の一例を示す図である。図６は本発明の第１実施形態に係るコントローラの機能ブロック図である。図７は、バケットの爪先が補正後の目標速度ベクトルＶｃａの通りに制御されたときの、バケットの爪先の軌跡の一例を示す図である。図８は目標面距離Ｈと制御介入比率ａとの関係を示す図である。図９Ａは、操作パイロット圧Ｐｉ０と、補正操作パイロット圧Ｐｉ０’の時刻歴波形を模式的に示す図である。図９Ｂは、目標パイロット圧Ｐｉ１と、補正目標パイロット圧Ｐｉ１’の時刻歴波形を模式的に示す図である。図１０は駆動対象部材の動作方向ベクトル及びその重力方向成分を示す図である。図１１は、動作方向ベクトルの重力方向成分と、補正圧力との関係を示す図である。図１２は、本発明の第２実施形態に係るコントローラにより実行される目標面距離Ｈの演算処理から領域制限比率ｃの演算処理までの流れについて示すフローチャートである。図１３は、駆動対象部材の動作方向が加味された指令パイロット圧の演算処理の内容について示すフローチャートである。図１４Ａは、バケットダンプ操作時における目標面Ｓｔに対するバケットの動作方向ベクトルＶＢｋＤの角度φＢｋＤについて示す図である。図１４Ｂは、バケットクラウド操作時における目標面Ｓｔに対するバケットの動作方向ベクトルＶＢｋＣの角度φＢｋＣについて示す図である。図１５は、目標面Ｓｔに対する動作方向ベクトルＶＤの角度φと目標面侵食率ｂとの関係を示す図である。図１６は、本発明の第３実施形態に係るコントローラの機能ブロック図である。図１７は、補正係数テーブルについて示す図である。

　図面を参照して、本発明の実施形態に係る作業機械について説明する。

　＜第１実施形態＞
　－油圧ショベル－
　図１は本発明の第１実施形態に係る油圧ショベル１の側面図である。なお、本実施形態では作業装置１Ａの先端にアタッチメント（作業具）としてバケット１０を装着した油圧ショベルを例示して説明するが、バケット以外のアタッチメントを装着した油圧ショベルにも本発明は適用され得る。

　図１に示すように、油圧ショベル１は、車体（機体）１Ｂと、車体１Ｂに取り付けられる多関節型の作業装置１Ａと、を備える。車体１Ｂは、左右の走行モータ（油圧モータ）３ａ，３ｂ（図２参照）により走行する走行体１１と、走行体１１に旋回可能に取り付けられた旋回体１２と、を有する。作業装置１Ａは、旋回体１２に取り付けられる。旋回体１２は、旋回モータ（油圧モータ）４（図２参照）により走行体１１に対して旋回する。走行体１１は、左右一対のクローラを有する。走行モータ３ａは右側のクローラを駆動し、走行モータ３ｂは左側のクローラを駆動する。旋回体１２の旋回中心軸は油圧ショベル１が水平地に停車した状態で鉛直である。旋回体１２には運転室１６が設けられている。運転室１６内には、作業装置１Ａ、走行体１１及び旋回体１２を操作するための電気式の操作装置Ａ１～Ａ６が設置されている。旋回体１２には原動機であるエンジン１８（図２参照）、エンジン１８により駆動されるメインポンプ２（図２参照）及びパイロットポンプ４８（図２参照）、並びに油圧ショベル１の各部を制御するコントローラ１４０が搭載されている。

　作業装置１Ａは、複数の油圧シリンダ（ブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７）と、複数の油圧シリンダ（５～７）により駆動される複数の駆動対象部材（ブーム８、アーム９及びバケット１０）と、を備える。複数の駆動対象部材（８～１０）は、直列的に連結され鉛直面内でそれぞれ回動する。ブーム８の基端部はブームピンを介して旋回体１２の前部に回動可能に連結されている。ブーム８の先端部にはアームピンを介してアーム９が回動可能に連結されている。アーム９の先端部にはバケットピンを介してバケット１０が回動可能に連結されている。ブーム８は油圧アクチュエータであるブームシリンダ５によって駆動され、アーム９は油圧アクチュエータであるアームシリンダ６によって駆動され、バケット１０は油圧アクチュエータであるバケットシリンダ７によって駆動される。

　ブームピンにはブーム角度センサ３０、アームピンにはアーム角度センサ３１、バケットリンク１３にはバケット角度センサ３２、旋回体１２には車体傾斜角度センサ３３が取り付けられている。角度センサ３０，３１，３２は、それぞれブーム８、アーム９、バケット１０の回動角度α，β，γ（図３参照）を表す情報を作業装置１Ａの姿勢情報として検出し、その検出結果をコントローラ１４０に出力する。角度センサ３０，３１，３２は、例えば、駆動対象部材の回動角度に応じた信号（電圧）を出力するポテンショメータである。なお、角度センサ３０，３１，３２は、対地角センサであってもよい。車体傾斜角度センサ３３は、基準面（例えば水平面）に対する旋回体１２（車体１Ｂ）の傾斜角度θ（図３参照）を表す情報を旋回体１２の姿勢情報として検出し、その検出結果をコントローラ１４０に出力する。車体傾斜角度センサ３３には、姿勢に関する情報として直交３軸の角速度及び加速度を取得し、この情報に基づき傾斜角度θを演算し、傾斜角度θを表す信号をコントローラ１４０に出力するＩＭＵ（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）を採用することができる。なお、傾斜角度θの演算は、ＩＭＵの出力信号に基づき、コントローラ１４０が行うようにしてもよい。

　このように、角度センサ３０～３３は、油圧ショベル１の姿勢に関する情報を検出する姿勢センサとして機能する。なお、作業装置１Ａの姿勢センサは、角度センサ３０～３２に代えて、基準面に対する傾斜角度を測定可能なＩＭＵ等のセンサとしてもよい。また、作業装置１Ａの姿勢センサは、角度センサ３０～３２に代えて、油圧シリンダのストロークを検出するストロークセンサとしてもよい。

　旋回体１２には複数のＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System：全地球衛星測位システム）用のアンテナ（以下、ＧＮＳＳアンテナと記す）Ｇ１，Ｇ２が設けられている。ＧＮＳＳアンテナＧ１，Ｇ２には、測位演算装置（不図示）が接続されている。測位演算装置は、ＧＮＳＳアンテナＧ１，Ｇ２で受信された複数の測位衛星からの衛星信号（ＧＮＳＳ電波）に基づいて、地理座標系（グローバル座標系）における旋回体１２（車体１Ｂ）の位置座標（位置情報）及び基準方位からの角度である方位角（方位情報）を演算する。また、測位演算装置は、ＧＮＳＳアンテナＧ１，Ｇ２からの情報を基に、地理座標系（グローバル座標系）における作業装置１Ａの基準点の位置を演算する。測位演算装置は、旋回体１２の地理座標系における位置情報及び方位情報をコントローラ１４０に出力する。

　なお、本実施形態では作業装置１Ａの基準点をバケット１０の爪先とした場合を例に挙げて説明する。但し、基準点の位置は適宜変更可能である。例えば、基準点は、バケット１０の背側面（外面）、あるいはバケットリンク１３に設定してもよい。また、バケット全体において掘削目標面と最短距離となる点を基準点として設定してもよい。この場合、状況に応じて基準点の位置が変化する。

　－油圧システム－
　図２は油圧ショベル１が備える油圧システムを示す図である。図２に示すように、油圧システムは、メインポンプ２と、パイロットポンプ４８と、制御弁ユニット６１と、電磁弁ユニット６２と、ブーム８を駆動するブームシリンダ５と、アーム９を駆動するアームシリンダ６と、バケット１０を駆動するバケットシリンダ７と、旋回体１２を駆動する旋回モータ４と、走行体１１を駆動する走行モータ３ａ，３ｂと、を備えている。

　メインポンプ２は、レギュレータ２ａによって容量が制御される可変容量型の油圧ポンプである。メインポンプ２は、エンジン１８により駆動され、タンク内の作動油を吸い込み、吐出する。メインポンプ２は、複数の油圧アクチュエータ（３ａ，３ｂ，４～７）に作動油を供給する。パイロットポンプ４８は固定容量型の油圧ポンプである。

　制御弁ユニット６１は、メインポンプ２から複数の油圧アクチュエータ（３ａ，３ｂ，４～７）に供給される作動油の流れを制御する複数の流量制御弁Ｄ１～Ｄ６を有する。電磁弁ユニット６２は、制御弁ユニット６１を駆動するためのパイロット圧を生成する複数の電磁弁５４ａ～５９ｂを有する。電磁弁５４ａ～５９ｂで生成されるパイロット圧は、電磁弁５４ａ～５９ｂのソレノイドに供給される制御電流が大きいほど高くなる。

　電磁弁５４ａ～５９ｂは、コントローラ１４０から出力される制御信号によって制御される。電磁弁５４ａ～５９ｂは、パイロットポンプ４８の吐出圧である一次圧をコントローラ１４０からの制御信号に応じた二次圧に減圧することで、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６を駆動するためのパイロット圧を生成する電磁比例減圧弁である。コントローラ１４０は、操作装置Ａ１～Ａ６の操作量及び操作方向に基づいて、電磁弁５４ａ～５９ｂで生成するパイロット圧の指令値を演算し、指令値に応じた制御信号（駆動電圧）を電磁弁５４ａ～５９ｂに出力する。電磁弁５４ａ～５９ｂは、操作装置Ａ１～Ａ６の操作方向及び操作量に応じて、生成したパイロット圧を流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の受圧室（Ｅ１～Ｅ１２）へ出力する。コントローラ１４０によるパイロット圧の指令値の演算方法の詳細については後述する。

　流量制御弁Ｄ１～Ｄ６は、メインポンプ２からブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７、旋回モータ４、及び、走行モータ３ａ，３ｂに供給される作動油の流れを制御する。流量制御弁Ｄ１は、操作装置Ａ１の操作に応じて電磁弁５４ａ，５４ｂから出力されるパイロット圧が、パイロットラインＣ１，Ｃ２を通じて受圧室Ｅ１，Ｅ２に入力されることにより駆動される。これにより、流量制御弁Ｄ１は、メインポンプ２からブームシリンダ５に供給される作動油の方向及び流量を制御してブームシリンダ５を駆動する。流量制御弁Ｄ２は、操作装置Ａ２の操作に応じて電磁弁５５ａ，５５ｂから出力されるパイロット圧が、パイロットラインＣ３，Ｃ４を通じて受圧室Ｅ３，Ｅ４に入力されることにより駆動される。これにより、流量制御弁Ｄ２は、メインポンプ２からアームシリンダ６に供給される作動油の方向及び流量を制御してアームシリンダ６を駆動する。流量制御弁Ｄ３は、操作装置Ａ３の操作に応じて電磁弁５６ａ，５６ｂから出力されるパイロット圧が、パイロットラインＣ５，Ｃ６を通じて受圧室Ｅ５，Ｅ６に入力されることにより駆動される。これにより、流量制御弁Ｄ３は、メインポンプ２からバケットシリンダ７に供給される作動油の方向及び流量を制御してバケットシリンダ７を駆動する。

　流量制御弁Ｄ４は操作装置Ａ４の操作に応じて電磁弁５７ａ，５７ｂから出力されるパイロット圧が、パイロットラインＣ７，Ｃ８を通じて受圧室Ｅ７，Ｅ８に入力されることにより駆動される。これにより、流量制御弁Ｄ４は、メインポンプ２から旋回モータ４に供給される作動油の方向及び流量を制御して、旋回モータ４を駆動する。流量制御弁Ｄ５は操作装置Ａ５の操作に応じて電磁弁５８ａ，５８ｂから出力されるパイロット圧が、パイロットラインＣ９，Ｃ１０を通じて受圧室Ｅ９，Ｅ１０に入力されることにより駆動される。これにより、流量制御弁Ｄ５は、メインポンプ２から走行モータ３ａに供給される作動油の方向及び流量を制御して、走行モータ３ａを駆動する。流量制御弁Ｄ６は操作装置Ａ６の操作に応じて電磁弁５９ａ，５９ｂから出力されるパイロット圧が、パイロットラインＣ１１，Ｃ１２を通じて受圧室Ｅ１１，Ｅ１２に入力されることにより駆動される。これにより、流量制御弁Ｄ６は、メインポンプ２から走行モータ３ｂに供給される作動油の方向及び流量を制御して、走行モータ３ｂを駆動する。

　操作装置Ａ１，Ａ３は、例えば、運転席の右側に配置された操作レバーＢ１を共有している。操作レバーＢ１で操作装置Ａ１が操作されると、コントローラ１４０によって電磁弁５４ａ，５４ｂが作動され、ブームシリンダ５（ブーム８）が駆動される。操作レバーＢ１で操作装置Ａ３が操作されると、コントローラ１４０によって電磁弁５６ａ，５６ｂが作動され、バケットシリンダ７（バケット１０）が駆動される。操作装置Ａ２，Ａ４は、例えば、運転席の左側に配置された操作レバーＢ２を共有している。操作レバーＢ２で操作装置Ａ２が操作されると、コントローラ１４０によって電磁弁５５ａ，５５ｂが作動され、アームシリンダ６（アーム９）が駆動される。操作レバーＢ２で操作装置Ａ４が操作されると、コントローラ１４０によって電磁弁５７ａ，５７ｂが作動され、旋回モータ４（旋回体１２）が駆動される。

　操作装置Ａ５は操作レバーＢ３を有し、操作装置Ａ６は操作レバーＢ４を有する。操作レバーＢ３，Ｂ４は運転席の前方の右側と左側に並べて配置されている。操作レバーＢ３で操作装置Ａ５が操作されると、コントローラ１４０によって電磁弁５８ａ，５８ｂが作動され、走行モータ３ａ（走行体１１の右側のクローラ）が駆動される。操作レバーＢ４で操作装置Ａ６が操作されると、コントローラ１４０によって電磁弁５９ａ，５９ｂが作動され、走行モータ３ｂ（走行体１１の左側のクローラ）が駆動される。

　コントローラ１４０は、操作装置Ａ１～Ａ６の操作量に基づいてレギュレータ２ａを駆動し、メインポンプ２の吐出流量を制御する。

　パイロットポンプ４８の吐出配管であるポンプライン１７０にはロック弁３９が設けられる。ポンプライン１７０におけるロック弁３９の下流側は、複数のパイロットラインＣ１～Ｃ１２に分岐されて電磁弁５４ａ～５９ｂに接続されている。本実施形態のロック弁３９は電磁切換弁であり、そのソレノイドは旋回体１２の運転室１６（図１参照）に配置されたゲートロックレバー（不図示）の位置センサと電気的に接続されている。ゲートロックレバーのポジションがその位置センサで検出され、位置センサからゲートロックレバーのポジションに応じた信号がロック弁３９に入力される。ゲートロックレバーのポジションがロック位置にあればロック弁３９が閉じてパイロットポンプ４８から電磁弁５４ａ～５９ｂへの作動油の供給が遮断される。ゲートロックレバーのポジションがロック解除位置にあればロック弁３９が開いてパイロットポンプ４８から電磁弁５４ａ～５９ｂへ作動油が供給される。つまり、ポンプライン１７０がロック弁３９によって遮断された状態では、操作装置Ａ１～Ａ６による操作が無効化され、各油圧アクチュエータ（３ａ，３ｂ，４～７）の動作が禁止される。

　－作業装置の基準点の演算方法－
　図３は作業装置１Ａの基準点の演算方法の説明図である。図３に示すように、作業装置１Ａの姿勢は、ショベル基準のローカル座標系で定義できる。図３に示すローカル座標系は、旋回体１２を基準に設定された座標系である。本実施形態では、このローカル座標系は、ブーム８の支点（ブームピンの中心点）が原点Ｏとされ、旋回体１２の旋回中心軸と平行に（旋回体１２の真上方向に）Ｚ軸が設定され、Ｚ軸と直交する方向（旋回体１２の前方）にＸ軸が設定される。

　上述したブーム角度センサ３０で検出されるブーム角度αは、Ｘ軸に対するブーム８の傾斜角度である。上述したアーム角度センサ３１で検出されるアーム角度βは、ブーム８に対するアーム９の傾斜角度である。上述したバケット角度センサ３２で検出されるバケット角度γは、アーム９に対するバケット１０の傾斜角度である。上述した車体傾斜角度センサ３３で検出される傾斜角度θは、水平面（基準面）に対する車体１Ｂ（旋回体１２）の傾斜角度である。

　ブーム角度αは、ブーム８を上限まで上げた状態（ブームシリンダ５が最伸長状態）で最小、ブーム８を下限まで下げた状態（ブームシリンダ５が最収縮状態）で最大となる値である。アーム角度βは、アームシリンダ６が最収縮状態で最小、アームシリンダ６が最伸長状態で最大となる値である。バケット角度γは、バケットシリンダ７が最収縮状態（図３で示す状態）で最小、バケットシリンダ７が最伸長状態で最大となる値である。

　ローカル座標系における作業装置１Ａの基準点Ｐｂｋの位置（Ｘｂｋ，Ｚｂｋ）は、次の式（１），（２）で表される。
  Ｘｂｋ＝Ｌ１ｃｏｓ（α）＋Ｌ２ｃｏｓ（α＋β）＋Ｌ３ｃｏｓ（α＋β＋γ）…（１）
  Ｚｂｋ＝Ｌ１ｓｉｎ（α）＋Ｌ２ｓｉｎ（α＋β）＋Ｌ３ｓｉｎ（α＋β＋γ）…（２）
  Ｌ１は原点Ｏ（ブームピンの中心点）からブーム８とアーム９との連結部（アームピンの中心点）までの長さであり、Ｌ２はアーム９とブーム８の連結部（アームピンの中心点）からアーム９とバケット１０の連結部（バケットピンの中心点）までの長さであり、Ｌ３はアーム９とバケット１０の連結部（バケットピンの中心点）から基準点Ｐｂｋ（バケット１０の爪先）までの長さである。

　－マシンコントロール－
　コントローラ１４０には、操作装置Ａ１～Ａ３の少なくとも１つが操作された場合に、一定条件下でオペレータの操作に介入して作業装置１Ａの動作を制限するＭＣ（Machine Control）の機能が備わっている。ＭＣには、「領域制限制御」及び「停止制御」が含まれる。領域制限制御は、操作装置Ａ２によるアーム操作、または、操作装置Ａ１によるブーム操作が行われる際にコントローラ１４０により実行される。停止制御は、操作装置Ａ１によるブーム下げ操作、または、操作装置Ａ３によるバケット操作が行われる際にコントローラ１４０により実行される。

　領域制限制御は「整地制御」とも呼ばれる。領域制限制御では、オペレータによるアーム操作またはブーム操作が行われたときに、目標面Ｓｔから下側の領域を作業装置１Ａが掘削しないように、ブームシリンダ５、アームシリンダ６及びバケットシリンダ７の少なくとも１つが制御される。これにより、バケット爪先（バケット１０の基準点Ｐｂｋ）が目標面Ｓｔに沿って移動する。具体的には、コントローラ１４０は、アーム操作がなされているときには、目標面Ｓｔに垂直な方向のバケット爪先の速度ベクトルがゼロになるように、ブーム上げまたはブーム下げ動作の指令を行う。また、コントローラ１４０は、オペレータによるアーム操作に応じたアーム９の動作を減速させる指令も行う。コントローラ１４０は、ブーム操作がなされているときには、アームクラウドまたはアームダンプの動作指令を行う。これにより、回動運動であるアーム動作やブーム動作によるバケット爪先の軌跡が、目標面Ｓｔに沿った直線軌道に補正される。

　停止制御では、オペレータによるブーム下げ操作が行われたときに、目標面Ｓｔよりも下方の領域にバケット爪先（バケット１０の基準点Ｐｂｋ）が侵入しないように、ブームシリンダ５及びバケットシリンダ７の少なくとも１つが制御される。これにより、バケット爪先が目標面Ｓｔよりも下方の領域に侵入する前に、ブーム下げ動作やバケット動作が停止される。停止制御では、コントローラ１４０は、バケット爪先が目標面Ｓｔに接近するにつれブーム下げ動作やバケット動作を減速させる。

　ＭＣには、操作装置Ａ１～Ａ３の非操作時に作業装置１Ａの動作をコントローラ１４０により制御する「自動制御」と、操作装置Ａ１～Ａ３の操作時に作業装置１Ａの動作をコントローラ１４０により制御する「半自動制御」と、がある。なお、半自動制御は、目標面Ｓｔとバケット１０との位置関係に応じて、オペレータ操作にコントローラ１４０による制御が介入するため「介入制御」とも呼ばれる。以下では、介入制御により作業装置１Ａが動作している運転状態のことを「半自動運転状態」と記す。介入制御が実行されることなく、操作装置Ａ１～Ａ４の操作量及び操作方向に応じて作業装置１Ａが動作している運転状態のことを「マニュアル運転状態」と呼ぶ。

　－コントローラ（ハードウェア）－
　図４は油圧ショベル１のコントローラ１４０のハードウェア構成図である。図４に示すように、コントローラ１４０には、姿勢検出装置５０、目標面データ入力装置５１、位置検出装置５２、操作装置Ａ１～Ａ６、モード切替スイッチ９６、表示装置５３及び電磁弁５４ａ～５９ｂが接続されている。

　コントローラ１４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプロセッサ９２、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、磁気記憶装置であるハードディスクドライブ等の不揮発性メモリ９３、所謂ＲＡＭ（Random Access Memory）と呼ばれる揮発性メモリ９４、入力インターフェース９１、出力インターフェース９５、及び、その他の周辺回路を備えたコンピュータで構成される。なお、コントローラ１４０は、１つのコンピュータで構成してもよいし、複数のコンピュータで構成してもよい。

　不揮発性メモリ９３には、ＭＣ機能を実現するための制御プログラムを含む、各種処理の実行に必要なプログラム、データ等の情報が格納されている。すなわち、不揮発性メモリ９３は、本実施形態の機能を実現するプログラムを読み取り可能な記憶媒体（記憶装置）である。プロセッサ９２は、不揮発性メモリ９３に記憶されたプログラムを揮発性メモリ９４に展開して演算実行する処理装置であって、プログラムに従って入力インターフェース９１、不揮発性メモリ９３及び揮発性メモリ９４から取り入れたデータに対して所定の演算処理を行う。

　入力インターフェース９１は、各装置（姿勢検出装置５０、目標面データ入力装置５１、位置検出装置５２、操作装置Ａ１～Ａ６、モード切替スイッチ９６等）から入力された信号をプロセッサ９２で演算可能なデータに変換する。また、出力インターフェース９５は、プロセッサ９２での演算結果に応じた出力用の信号を生成し、その信号を各装置（表示装置５３、電磁弁５４ａ～５９ｂ等）に出力する。これにより、各装置（表示装置５３、電磁弁５４ａ～５９ｂ等）が作動する。

　表示装置５３は、例えば、タッチパネル式の液晶モニタであり、運転室１６内に設置されている。図５は表示装置５３の表示画面の一例を示す図である。図５に示すように、表示装置５３は、コントローラ１４０からの表示制御信号に基づいて、様々な表示画像を表示画面に表示する。コントローラ１４０は、表示装置５３の表示画面に目標面Ｓｔと作業装置１Ａ（例えば、バケット１０）の位置関係を表す表示画像を表示させることができる。図に示す例では、目標面Ｓｔ及びバケット１０を表す画像と、目標面Ｓｔからバケット１０の基準点Ｐｂｋ（例えば、爪先）までの距離（以下、目標面距離とも記す）Ｈが表示されている。目標面距離Ｈは、目標面Ｓｔを基準に上方向に正の値、下方向に負の値をとる。オペレータは、表示装置５３の表示画面を参考に作業装置１Ａを操作することができる。このように、コントローラ１４０は、表示装置５３を制御して、オペレータの操作に必要な情報、オペレータに所定の操作を促す情報等を表示装置５３の表示画面に表示させる。つまり、コントローラ１４０は、オペレータの操作を補助するマシンガイダンス機能を有している。

　図４に示す姿勢検出装置５０は、上述したブーム角度センサ３０、アーム角度センサ３１、バケット角度センサ３２及び車体傾斜角度センサ３３を有する。これらの角度センサ（３０，３１，３２，３３）は、作業装置１Ａの姿勢に関する情報を取得し、その情報に応じた信号を出力する。操作装置Ａ１～Ａ６は、操作レバーＢ１～Ｂ４の操作方向及び操作量を検出する操作センサを有し、操作センサの検出結果を操作信号としてコントローラ１４０に出力する。

　目標面データ入力装置５１は、目標形状データ（目標面Ｓｔの位置、目標面Ｓｔの基準面（水平面）に対する傾斜角度等）をコントローラ１４０に入力可能なインターフェースである。例えば、目標面データ入力装置５１は、地理座標系（絶対座標系）で規定された３次元の目標形状データを格納したフラッシュメモリ、磁気記憶装置であるハードディスクドライブ等の不揮発性メモリである。また、目標面データ入力装置５１は、外部端末（不図示）と通信可能な通信装置と、通信装置を制御して外部端末から３次元の目標形状データを取得し、不揮発性メモリ内の３次元データを更新可能なコンピュータと、を有する装置であってもよい。

　位置検出装置５２は、上述した複数のＧＮＳＳアンテナＧ１，Ｇ２及び測位演算装置（不図示）を有する。位置検出装置５２は、地理座標系における車体１Ｂの位置情報及び方位情報を検出し、検出結果をコントローラ１４０に出力する。モード切替スイッチ９６は、制御モード（作業モード）を設定する入力装置であり、運転室１６内に設置されている。モード切替スイッチ９６は、コントローラ１４０により整地制御を実行させる整地制御モード、コントローラ１４０により停止制御を実行させる停止制御モード、コントローラ１４０により整地制御及び停止制御のいずれも実行させないマニュアル制御モード、コントローラ１４０により予め定められた動作を行わせる自動運転制御モードと、を切り替えるためのスイッチである。

　－コントローラ（機能）－
　図６等を参照し、コントローラ１４０の主な機能について説明する。図６はコントローラ１４０の機能ブロック図である。コントローラ１４０は、記憶装置である不揮発性メモリ９３に記憶されているプログラムを実行することにより、操作量演算部１４１、姿勢演算部１４２、目標面設定部１４３、目標速度演算部１４４、目標パイロット圧演算部１４５、指令パイロット圧補正部１４６、バルブ指令演算部１４７、及び表示制御部１４８として機能する。目標パイロット圧演算部１４５、指令パイロット圧補正部１４６及びバルブ指令演算部１４７は、電磁弁５４ａ～５９ｂを制御することにより、油圧アクチュエータ（３ａ，３ｂ，４～７）を制御するアクチュエータ制御部１４９として機能する。

　－操作量演算部－
　操作量演算部１４１は、操作装置Ａ１から出力されるブーム上げ、ブーム下げの操作信号に基づいて、流量制御弁Ｄ１の受圧室Ｅ１，Ｅ２に作用させる操作パイロット圧ＰｉＢＭＵ０，ＰｉＢＭＤ０を算出する。操作量演算部１４１は、操作装置Ａ２から出力されるアームクラウド（アーム引き）、アームダンプ（アーム押し）の操作信号に基づいて、流量制御弁Ｄ２の受圧室Ｅ３，Ｅ４に作用させる操作パイロット圧ＰｉＡＭＣ０，ＰｉＡＭＤ０を算出する。操作量演算部１４１は、操作装置Ａ３から出力されるバケットクラウド（バケット掘削）、バケットダンプ（バケット放土）の操作信号に基づいて、流量制御弁Ｄ３の受圧室Ｅ５，Ｅ６に作用させる操作パイロット圧ＰｉＢＫＣ０，ＰｉＢＫＤ０を算出する。

　操作量演算部１４１は、操作装置Ａ４から出力される右旋回、左旋回の操作信号に基づいて、流量制御弁Ｄ４の受圧室Ｅ７，Ｅ８に作用させる操作パイロット圧ＰｉＳＲ０，ＰｉＳＬ０を算出する。操作量演算部１４１は、操作装置Ａ５から出力される右走行体前進、右走行体後進の操作信号に基づいて、流量制御弁Ｄ５の受圧室Ｅ９，Ｅ１０に作用させる操作パイロット圧ＰｉＲＦ０，ＰｉＲＲ０を算出する。操作量演算部１４１は、操作装置Ａ６から出力される左走行体前進、左走行体後進の操作信号に基づいて、流量制御弁Ｄ６の受圧室Ｅ１１，Ｅ１２に作用させる操作パイロット圧ＰｉＬＦ０，ＰｉＬＲ０を算出する。このように、操作量演算部１４１は、操作装置Ａ１～Ａ６の操作量に基づいて、電磁弁５４ａ～５９ｂで生成するパイロット圧の第１の指令値である操作パイロット圧ＰｉＢＭＵ０，ＰｉＢＭＤ０，ＰｉＡＭＣ０，ＰｉＡＭＤ０，ＰｉＢＫＣ０，ＰｉＢＫＤ０を演算する。

　－姿勢演算部－
　姿勢演算部１４２は、姿勢検出装置５０で検出される姿勢情報に基づき、ブーム角度α、アーム角度β、バケット角度γ、及び傾斜角度（ピッチ角）θを演算する。姿勢演算部１４２は、ブーム角度α、アーム角度β及びバケット角度γ、並びに不揮発性メモリ９３に記憶されている作業装置１Ａの各部の寸法（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）に基づき、ローカル座標系（ショベル基準座標系）における作業装置１Ａの姿勢と、バケット１０の基準点Ｐｂｋ（Ｘｂｋ，Ｚｂｋ）を演算する。既述のとおり、バケット１０の基準点Ｐｂｋ（Ｘｂｋ，Ｚｂｋ）は、式（１）及び式（２）により演算できる。地理座標系における作業装置１Ａの姿勢とバケット１０の基準点Ｐｂｋの位置が必要な場合には、姿勢演算部１４２は、位置検出装置５２で検出される地理座標系における旋回体１２の位置情報及び方位情報並びに姿勢検出装置５０で検出される車体１Ｂの傾斜角度に基づいて、旋回体１２の地理座標系における位置と姿勢を算出して、ローカル座標系座標を地理座標系座標に変換する。

　姿勢演算部１４２は、バケット１０の基準点Ｐｂｋから後述する目標面設定部１４３により設定される目標面Ｓｔまでの距離である目標面距離Ｈを演算する。なお、目標面距離Ｈは、バケット１０の基準点Ｐｂｋと目標面Ｓｔとの鉛直方向の距離としてもよいし、バケット１０の基準点Ｐｂｋと目標面Ｓｔとの最短距離としてもよい。

　－目標面設定部－
　目標面設定部１４３は、目標面データ入力装置５１から３次元の目標形状データを取得する。目標面設定部１４３は、目標形状データに基づいて、目標面Ｓｔの位置情報を演算し、演算結果を記憶装置である揮発性メモリ９４に記憶する。目標面設定部１４３は、作業装置１Ａの動作平面で切断した目標形状データの断面形状を目標面Ｓｔ（図３に示す２次元の目標面）として、その位置情報を演算する。

　作業装置１Ａの動作平面は、姿勢演算部１４２で演算された地理座標系の作業装置１Ａの各部の位置座標に基づいて演算される。なお、作業装置１Ａの各部の位置座標は、上述したように、車体１Ｂの位置情報と油圧ショベル１の姿勢情報に基づいて演算される。つまり、目標面設定部１４３は、目標面データ入力装置５１から取得した目標形状データ、車体１Ｂの位置情報及び油圧ショベル１の姿勢情報に基づいて目標面Ｓｔを設定する。

　なお、図３に示す例では目標面Ｓｔは１つだが、目標面Ｓｔが複数存在する場合もある。目標面Ｓｔが複数存在する場合には、例えば、バケット１０の基準点Ｐｂｋに最も近いものを目標面Ｓｔとして設定してもよいし、バケット１０の基準点Ｐｂｋの鉛直下方に位置するものを目標面Ｓｔとして設定してもよいし、任意に選択したものを目標面Ｓｔとして設定してもよい。

　－表示制御部－
　図６に示す表示制御部１４８は、目標面設定部１４３で設定された目標面Ｓｔと、姿勢演算部１４２で演算されたバケット１０の基準点（バケット爪先）との位置関係を表す画像（図５参照）を表示装置５３の表示画面に表示させるための表示制御信号を生成する。表示制御部１４８は、生成した表示制御信号を表示装置５３に出力する。

　－目標速度演算部－
　目標速度演算部１４４は、姿勢演算部１４２での演算結果及び操作量演算部１４１での演算結果に基づいて、各油圧シリンダ（５，６，７）の伸縮速度の目標値（以下、目標速度とも記す）を演算する。目標速度演算部１４４は、モード切替スイッチ９６（図４参照）により領域制限制御（整地制御）モードが設定されている場合、作業装置１Ａによって目標面Ｓｔを越えて地面を掘削しないように、各油圧シリンダ（５，６，７）の目標速度を演算する。

　以下、図７を参照して、整地制御における目標速度の演算方法について詳しく説明する。図７は、バケット１０の爪先が補正後の目標速度ベクトルＶｃａの通りに制御されたときの、バケット１０の爪先の軌跡の一例を示す図である。ここでの説明では、図示するように、Ｘｔ軸およびＹｔ軸を設定する。Ｘｔ軸は、目標面Ｓｔに平行な軸であり、Ｙｔ軸は、目標面Ｓｔに直交する軸である。

　目標速度演算部１４４は、操作量演算部１４１によって演算された操作パイロット圧に基づいて、各油圧シリンダ（５，６，７）の一次目標速度を演算する。目標速度演算部１４４は、各油圧シリンダ（５，６，７）の一次目標速度と、姿勢演算部１４２で演算されたバケット１０の爪先（基準点Ｐｂｋ）の位置と、不揮発性メモリ９３に記憶されている作業装置１Ａの各部の寸法（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３等）とに基づいて、バケット１０の爪先の目標速度ベクトルＶｃを演算する。目標速度演算部１４４は、バケット１０の爪先と目標面Ｓｔとの距離である目標面距離Ｈに応じて、一次目標速度を補正することにより、二次目標速度を演算する。目標速度演算部１４４は、目標面距離Ｈが０（ゼロ）に近づくにつれて、バケット１０の爪先の目標速度ベクトルＶｃにおける目標面Ｓｔに直交する成分Ｖｃｙ（Ｙｔ軸方向の速度成分）が０（ゼロ）に近づくように油圧シリンダ（５，６，７）のうち必要な油圧シリンダの二次目標速度を演算する。これにより、バケット１０の爪先の速度ベクトルＶｃがＶｃａに変換される。目標面距離Ｈが０（ゼロ）のときの目標速度ベクトルＶｃａ（≠０）は、目標面Ｓｔに平行な成分Ｖｃｘ（Ｘｔ軸方向の速度成分）のみになる。これにより、目標面Ｓｔよりも下側の領域にバケット１０の爪先が侵入しないように、目標面Ｓｔ上またはその上側の領域にバケット１０の爪先が保持される。

　このように、目標速度演算部１４４は、速度ベクトルＶｃをＶｃａに変換する制御（以下、方向変換制御とも記す）を行う。方向変換制御では、例えば、操作装置Ａ２によってアームクラウドの操作が単独で行われたときには、アームシリンダ６を伸長させるとともに、ブームシリンダ５を伸長させることにより、速度ベクトルＶｃをＶｃａに変換させる。なお、目標速度演算部１４４は、必要に応じて、アーム９の操作パイロット圧に基づいて演算されるアームシリンダ６の一次目標速度を補正して、一次目標速度よりも低い二次目標速度を演算する。これにより、アームクラウド動作が減速されるので、ブーム上げ動作が間に合わずにバケット１０が目標面Ｓｔを越えて目標面Ｓｔの下方まで地面を掘削してしまうことを防止できる。

　方向変換制御は、ブーム上げまたはブーム下げとアームクラウドとの組み合わせにより実行される場合と、ブーム上げまたはブーム下げとアームダンプとの組み合わせにより実行される場合とがある。いずれの場合においても、目標速度ベクトルＶｃが目標面Ｓｔに接近する下向き成分（Ｖｃｙ＜０）を含むとき、目標速度演算部１４４は、その下向き成分を打ち消すブーム上げ方向のブームシリンダ５の目標速度を演算する。反対に目標速度ベクトルＶｃが目標面Ｓｔから離れる上向き成分（Ｖｃｙ＞０）を含むとき、目標速度演算部１４４は、その上向き成分を打ち消すブーム下げ方向のブームシリンダ５の目標速度を演算する。

　なお、モード切替スイッチ９６（図４参照）により、マニュアル制御モードが設定されている場合、目標速度演算部１４４は、操作装置Ａ１～Ａ３の操作に応じた各油圧シリンダ（５～７）の目標速度を演算する。つまり、マニュアル制御モードが設定されている場合、目標速度演算部１４４は方向変換制御を実行しない。

　－目標パイロット圧演算部－
　図６に示す目標パイロット圧演算部１４５は、不揮発性メモリ９３に記憶されている各油圧シリンダ（５～７）の流量制御弁Ｄ１～Ｄ３に作用させるパイロット圧と各油圧シリンダ（５～７）の伸縮速度の関係に基づいて、目標速度演算部１４４で演算された各目標速度を目標パイロット圧に変換する。目標パイロット圧演算部１４５は、ブーム上げ動作、ブーム下げ動作に対応するブームシリンダ５の目標速度に基づいて目標パイロット圧ＰｉＢＭＵ１，ＰｉＢＭＤ１を演算する。目標パイロット圧演算部１４５は、アームクラウド動作、アームダンプ動作に対応するアームシリンダ６の目標速度に基づいて目標パイロット圧ＰｉＡＭＣ１，ＰｉＡＭＤ１を演算する。目標パイロット圧演算部１４５は、バケットクラウド動作、バケットダンプ動作に対応するバケットシリンダ７の目標速度に基づいて目標パイロット圧ＰｉＢＫＣ１，ＰｉＢＫＤ１を演算する。このように、目標パイロット圧演算部１４５は、目標速度演算部１４４で演算された目標速度に基づいて、電磁弁５４ａ～５６ｂで生成するパイロット圧の第２の指令値である目標パイロット圧ＰｉＢＭＵ１，ＰｉＢＭＤ１，ＰｉＡＭＣ１，ＰｉＡＭＤ１，ＰｉＢＫＣ１，ＰｉＢＫＤ１を演算する。

　－指令パイロット圧補正部－
　指令パイロット圧補正部１４６は、姿勢演算部１４２の演算結果に基づいて、操作量演算部１４１で演算された各操作パイロット圧ＰｉＢＭＵ０，ＰｉＢＭＤ０，ＰｉＡＭＣ０，ＰｉＡＭＤ０，ＰｉＢＫＣ０，ＰｉＢＫＤ０、及び、目標パイロット圧演算部１４５で演算された目標パイロット圧ＰｉＢＭＵ１，ＰｉＢＭＤ１，ＰｉＡＭＣ１，ＰｉＡＭＤ１，ＰｉＢＫＣ１，ＰｉＢＫＤ１に対して補正を行うことにより、指令パイロット圧ＰｉＢＭＵ２，ＰｉＢＭＤ２，ＰｉＡＭＣ２，ＰｉＡＭＤ２，ＰｉＢＫＣ２，ＰｉＢＫＤ２を演算する。以下、指令パイロット圧の演算方法について詳しく説明する。

　以下では、操作パイロット圧ＰｉＢＭＵ０，ＰｉＢＭＤ０，ＰｉＡＭＣ０，ＰｉＡＭＤ０，ＰｉＢＫＣ０，ＰｉＢＫＤ０を総称して、操作パイロット圧Ｐｉ０と記し、目標パイロット圧ＰｉＢＭＵ１，ＰｉＢＭＤ１，ＰｉＡＭＣ１，ＰｉＡＭＤ１，ＰｉＢＫＣ１，ＰｉＢＫＤ１を総称して、目標パイロット圧Ｐｉ１と記す。

　指令パイロット圧補正部１４６は、操作パイロット圧Ｐｉ０がアクチュエータ非駆動相当圧ｐｓを超えてアクチュエータ駆動相当圧に達すると（Ｐｉ０＞ｐｓ）、操作パイロット圧Ｐｉ０を一時的に高くする補正を行う。指令パイロット圧補正部１４６は、介入制御が実行されないことを想定し、操作装置Ａ１～Ａ３の操作に応じた制御電流が電磁弁５４ａ～５６ｂに印加されてから油圧シリンダ（５～７）が駆動するまでの遅れ時間を低減するための補正操作パイロット圧ＰｉＢＭＵ０’，ＰｉＢＭＤ０’，ＰｉＡＭＣ０’，ＰｉＡＭＤ０’，ＰｉＢＫＣ０’，ＰｉＢＫＤ０’を演算する。補正操作パイロット圧ＰｉＢＭＵ０’，ＰｉＢＭＤ０’，ＰｉＡＭＣ０’，ＰｉＡＭＤ０’，ＰｉＢＫＣ０’，ＰｉＢＫＤ０’は、各操作パイロット圧ＰｉＢＭＵ０，ＰｉＢＭＤ０，ＰｉＡＭＣ０，ＰｉＡＭＤ０，ＰｉＢＫＣ０，ＰｉＢＫＤ０よりも大きい値である。後述するように、指令パイロット圧補正部１４６は、補正操作パイロット圧ＰｉＢＭＵ０’，ＰｉＢＭＤ０’，ＰｉＡＭＣ０’，ＰｉＡＭＤ０’，ＰｉＢＫＣ０’，ＰｉＢＫＤ０’を時間の経過とともに操作パイロット圧ＰｉＢＭＵ０，ＰｉＢＭＤ０，ＰｉＡＭＣ０，ＰｉＡＭＤ０，ＰｉＢＫＣ０，ＰｉＢＫＤ０に漸近させる。

　指令パイロット圧補正部１４６は、目標パイロット圧Ｐｉ１がアクチュエータ非駆動相当圧ｐｓを超えてアクチュエータ駆動相当圧に達すると（Ｐｉ１＞ｐｓ）、目標パイロット圧Ｐｉ１を一時的に高くする補正を行う。指令パイロット圧補正部１４６は、介入制御が実行されることを想定し、コントローラ１４０の指令に応じた制御電流が電磁弁５４ａ～５６ｂに印加されてから油圧シリンダ（５～７）が駆動するまでの遅れ時間を駆動対象部材（８～１０）の姿勢に関わらず一定にするための補正目標パイロット圧ＰｉＢＭＵ１’，ＰｉＢＭＤ１’，ＰｉＡＭＣ１’，ＰｉＡＭＤ１’，ＰｉＢＫＣ１’，ＰｉＢＫＤ１’を演算する。補正目標パイロット圧ＰｉＢＭＵ１’，ＰｉＢＭＤ１’，ＰｉＡＭＣ１’，ＰｉＡＭＤ１’，ＰｉＢＫＣ１’，ＰｉＢＫＤ１’は、各目標パイロット圧ＰｉＢＭＵ１，ＰｉＢＭＤ１，ＰｉＡＭＣ１，ＰｉＡＭＤ１，ＰｉＢＫＣ１，ＰｉＢＫＤ１よりも大きい値である。後述するように、指令パイロット圧補正部１４６は、補正目標パイロット圧ＰｉＢＭＵ１’，ＰｉＢＭＤ１’，ＰｉＡＭＣ１’，ＰｉＡＭＤ１’，ＰｉＢＫＣ１’，ＰｉＢＫＤ１’を時間の経過とともに目標パイロット圧ＰｉＢＭＵ１，ＰｉＢＭＤ１，ＰｉＡＭＣ１，ＰｉＡＭＤ１，ＰｉＢＫＣ１，ＰｉＢＫＤ１に漸近させる。

　以下では、補正操作パイロット圧ＰｉＢＭＵ０’，ＰｉＢＭＤ０’，ＰｉＡＭＣ０’，ＰｉＡＭＤ０’，ＰｉＢＫＣ０’，ＰｉＢＫＤ０’を総称して、補正操作パイロット圧Ｐｉ０’と記し、補正目標パイロット圧ＰｉＢＭＵ１’，ＰｉＢＭＤ１’，ＰｉＡＭＣ１’，ＰｉＡＭＤ１’，ＰｉＢＫＣ１’，ＰｉＢＫＤ１’を総称して、補正目標パイロット圧Ｐｉ１’と記す。

　指令パイロット圧補正部１４６は、補正操作パイロット圧Ｐｉ０’と補正目標パイロット圧Ｐｉ１’の調停を行うために、目標面距離Ｈに応じて制御介入比率（パイロット比率）ａを演算する。図８は目標面距離Ｈと制御介入比率ａとの関係を示す図である。図８では、横軸が目標面距離Ｈを表し、縦軸が制御介入比率ａを表している。図８に示すように、制御介入比率ａは、目標面距離Ｈが第２距離Ｈ２（例えば１０００ｍｍ）以上の場合には、０．０となる。制御介入比率ａは、目標面距離Ｈが第１距離Ｈ１（例えば３００ｍｍ)以下の場合には、１．０となる。制御介入比率ａは、第１距離Ｈ１から第２距離Ｈ２の範囲において、目標面距離Ｈが小さくなるほど大きくなる。図８に示す目標面距離Ｈと制御介入比率ａとの関係は、テーブル形式で不揮発性メモリ９３に記憶されている。指令パイロット圧補正部１４６は、図８に示す比率演算テーブルを参照し、姿勢演算部１４２で演算された目標面距離Ｈに基づいて制御介入比率ａを演算する。

　図６に示す指令パイロット圧補正部１４６は、以下の式（３）により、指令パイロット圧Ｐｉ２を演算する。
Ｐｉ２＝Ｐｉ０’×(１－ａ)＋Ｐｉ１’×ａ…（３）
式（３）により演算された指令パイロット圧Ｐｉ２、すなわちＰｉＢＭＵ２，ＰｉＢＭＤ２，ＰｉＡＭＣ２，ＰｉＡＭＤ２，ＰｉＢＫＣ２，ＰｉＢＫＤ２は、バルブ指令演算部１４７での演算に用いられる。式（３）で表されるように、制御介入比率ａは、補正目標パイロット圧Ｐｉ１’及び補正操作パイロット圧Ｐｉ０’のそれぞれが、指令パイロット圧Ｐｉ２に与える影響度合いを決定するためのパラメータである。制御介入比率ａが大きいほど、補正目標パイロット圧Ｐｉ１’が指令パイロット圧Ｐｉ２に与える影響度合いが大きくなり、補正操作パイロット圧Ｐｉ０'が指令パイロット圧Ｐｉ２に与える影響度合いが小さくなる。指令パイロット圧補正部１４６による補正操作パイロット圧Ｐｉ０’と、補正目標パイロット圧Ｐｉ１’の演算方法の詳細については後述する。

　なお、指令パイロット圧補正部１４６は、姿勢演算部１４２の演算結果に基づいて、操作量演算部１４１で演算された右旋回、左旋回、右走行体前進、右走行体後進、左走行体前進、左走行体後進の操作信号に対応する操作パイロット圧ＰｉＳＲ０，ＰｉＳＬ０，ＰｉＲＦ０，ＰｉＲＲ０，ＰｉＬＦ０，ＰｉＬＲ０に対して補正を行うことにより、指令パイロット圧ＰｉＳＲ２，ＰｉＳＬ２，ＰｉＲＦ２，ＰｉＲＲ２，ＰｉＬＦ２，ＰｉＬＲ２を演算する。

　操作パイロット圧ＰｉＳＲ０，ＰｉＳＬ０，ＰｉＲＦ０，ＰｉＲＲ０，ＰｉＬＦ０，ＰｉＬＲ０に対する補正は、上述したＰｉＢＭＵ０，ＰｉＢＭＤ０，ＰｉＡＭＣ０，ＰｉＡＭＤ０，ＰｉＢＫＣ０，ＰｉＢＫＤ０に対する補正と同様であるため、説明を省略する。指令パイロット圧補正部１４６は、右旋回、左旋回、右走行体前進、右走行体後進、左走行体前進、左走行体後進の操作信号に対応する補正後の操作パイロット圧ＰｉＳＲ０’，ＰｉＳＬ０’，ＰｉＲＦ０’，ＰｉＲＲ０’，ＰｉＬＦ０’，ＰｉＬＲ０’を指令パイロット圧ＰｉＳＲ２，ＰｉＳＬ２，ＰｉＲＦ２，ＰｉＲＲ２，ＰｉＬＦ２，ＰｉＬＲ２として演算する。

　－バルブ指令演算部－
　バルブ指令演算部１４７は、指令パイロット圧補正部１４６で演算された指令パイロット圧ＰｉＢＭＵ２，ＰｉＢＭＤ２，ＰｉＡＭＣ２，ＰｉＡＭＤ２，ＰｉＢＫＣ２，ＰｉＢＫＤ２，ＰｉＳＲ２，ＰｉＳＬ２，ＰｉＲＦ２，ＰｉＲＲ２，ＰｉＬＦ２，ＰｉＬＲ２に基づき制御電流値を演算する。バルブ指令演算部１４７は、演算結果に応じた制御電流が電磁弁５４ａ～５９ｂのソレノイドに流れるように、制御信号（駆動電圧）を電磁弁５４ａ～５９ｂに出力する。これにより、電磁弁５４ａ～５９ｂによって指令パイロット圧に相当するパイロット圧が生成される。電磁弁５４ａ～５９ｂにより生成されたパイロット圧が流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の受圧室Ｅ１～Ｅ１２に作用すると、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６が作動する。

　例えば、整地制御モードが設定されている状態で、水平掘削を意図したアームクラウド操作が行われると、バケット１０の爪先が目標面Ｓｔの下方領域に侵入しないように電磁弁５４ａ，５５ａが制御される。この場合、オペレータの操作に応じたアームクラウド動作にアームクラウドの減速動作やブーム上げ動作が自動的に合成される。その結果、アームクラウド操作のみで水平掘削動作が行われる。

　－補正操作パイロット圧Ｐｉ０’と、補正目標パイロット圧Ｐｉ１’－
　指令パイロット圧補正部１４６による補正操作パイロット圧Ｐｉ０’と、補正目標パイロット圧Ｐｉ１’の演算方法の詳細について説明する。指令パイロット圧補正部１４６は、操作パイロット圧Ｐｉ０と、目標パイロット圧Ｐｉ１がアクチュエータ非駆動相当圧ｐｓ（例えば、０．３ＭＰａ）を超えたか否かを判定する。アクチュエータ非駆動相当圧ｐｓは、油圧アクチュエータ（３ａ，３ｂ，４～７）が動作し始めるパイロット圧（アクチュエータ駆動相当圧）よりもわずかに小さい圧力であり、予め不揮発性メモリ９３に記憶されている。アクチュエータ非駆動相当圧ｐｓは、油圧アクチュエータ（３ａ，３ｂ，４～７）ごとに定められている。

　指令パイロット圧補正部１４６は、操作パイロット圧Ｐｉ０がアクチュエータ非駆動相当圧ｐｓ以下の状態からアクチュエータ非駆動相当圧ｐｓよりも高い状態に切り換わった場合に、操作パイロット圧Ｐｉ０がアクチュエータ非駆動相当圧ｐｓを超えたと判定する。指令パイロット圧補正部１４６は、操作パイロット圧Ｐｉ０がアクチュエータ非駆動相当圧ｐｓを超えたと判定した時点から操作パイロット圧Ｐｉ０を補正する。指令パイロット圧補正部１４６は、操作パイロット圧Ｐｉ０がアクチュエータ非駆動相当圧ｐｓを超えると、操作パイロット圧Ｐｉ０よりも高い補正操作パイロット圧Ｐｉ０’を演算する。

　同様に、指令パイロット圧補正部１４６は、目標パイロット圧Ｐｉ１がアクチュエータ非駆動相当圧ｐｓ以下の状態からアクチュエータ非駆動相当圧ｐｓよりも高い状態に切り換わった場合に、目標パイロット圧Ｐｉ１がアクチュエータ非駆動相当圧ｐｓを超えたと判定する。指令パイロット圧補正部１４６は、目標パイロット圧Ｐｉ１がアクチュエータ非駆動相当圧ｐｓを超えたと判定した時点から目標パイロット圧Ｐｉ１を補正する。指令パイロット圧補正部１４６は、目標パイロット圧Ｐｉ１がアクチュエータ非駆動相当圧ｐｓを超えると、目標パイロット圧Ｐｉ１よりも高い補正目標パイロット圧Ｐｉ１’を演算する。

　図９Ａは、操作パイロット圧Ｐｉ０と、補正操作パイロット圧Ｐｉ０’の時刻歴波形を模式的に示す図である。図９Ｂは、目標パイロット圧Ｐｉ１と、補正目標パイロット圧Ｐｉ１’の時刻歴波形を模式的に示す図である。

　図９Ａにおいて実線で示すように、操作パイロット圧Ｐｉ０は、時点ｔａ０においてアクチュエータ非駆動相当圧ｐｓから上昇を始めている。このため、図９Ａにおいて破線で示すように、時点ｔａ０から操作パイロット圧Ｐｉ０に対する補正が開始される。

　時点ｔａ０は、操作パイロット圧Ｐｉ０が、アクチュエータ非駆動相当圧ｐｓ以下の状態からアクチュエータ非駆動相当圧ｐｓよりも高い状態に切り換わった時刻であり、以下では駆動開始時点と記す。この駆動開始時点ｔａ０から時刻ｔまでの経過時間をτａとして（すなわちτａ＝ｔ－ｔａ０）、指令パイロット圧補正部１４６は、以下の式（４）により、補正操作パイロット圧Ｐｉ０’を演算する。
Ｐｉ０’＝(Ｐｍａｘ０－Ｐｉ０)ｅｘｐ（－Ｋａ・τａ）＋Ｐｉ０…（４）
補正圧力Ｐｍａｘ０は、ｔ＝ｔａ０における出力圧力であり、電磁弁５４ａ～５６ｂの使用範囲における最大出力圧力である。Ｋａは正の所定値である。関数ｅｘｐ（ｘ）はネイピア数を指数の底とし、ｘを指数とした指数関数を表す。

　式（４）の右辺第１項には、指数関数ｅｘｐ（－Ｋａ・τａ）が含まれており、その指数は駆動開始時点ｔａ０からの経過時間τａと定数値の積で表されている。したがって、駆動開始時点ｔａ０においては、経過時間τａ＝０であり、指数関数ｅｘｐ（－Ｋａ・τａ）は１となるため、補正操作パイロット圧Ｐｉ０’は、補正圧力Ｐｍａｘ０となる。

　指数関数ｅｘｐ（－Ｋａ・τａ）は、底がｅｘｐ（－Ｋａ）、指数がτａである。また、Ｋａは、正の所定値であるため、ｅｘｐ（－Ｋａ）は１よりも小さい値である。したがって、駆動開始時点ｔａ０からの経過時間τａの増加とともに指数関数ｅｘｐ（－Ｋａ・τａ）は０（ゼロ）に漸近していく。このため、補正操作パイロット圧Ｐｉ０’は、経過時間τａの増加とともに操作パイロット圧Ｐｉ０に漸近し、時点ｔａ１ではその差が略０となっている。なお、補正操作パイロット圧Ｐｉ０’の操作パイロット圧Ｐｉ０への漸近の度合いは、所定値Ｋａを変更することにより、調整できる。なお、所定値Ｋａは、各油圧シリンダ（５～７）に対して共通の値を設定してもよいし、油圧シリンダ（５～７）ごとに異なる値を設定してもよい。

　補正圧力Ｐｍａｘ０は、図９Ａに示すように、時点ｔａ０から時点ｔａ１の補正を行う制御範囲において、補正操作パイロット圧Ｐｉ０’の最大値となる。補正圧力Ｐｍａｘ０は、大きいほど、電磁弁５４ａ～５６ｂに制御電流が印加されてから油圧シリンダ（５～７）が駆動するまでの遅れ時間を小さくすることができる。補正圧力Ｐｍａｘ０は、各油圧シリンダ（５～７）の操作開始時の操作フィーリングに合うように、油圧シリンダ（５～７）ごとに異なるパラメータが設定される。なお、補正圧力Ｐｍａｘ０は、各油圧シリンダ（５～７）に対して共通のパラメータを設定してもよい。

　図９Ｂにおいて実線で示すように、目標パイロット圧Ｐｉ１は、時点ｔｂ０においてアクチュエータ非駆動相当圧ｐｓから上昇を始めている。このため、図９Ｂにおいて破線で示すように、時点ｔｂ０から目標パイロット圧Ｐｉ１に対する補正が開始される。

　時点ｔｂ０は、目標パイロット圧Ｐｉ１が、アクチュエータ非駆動相当圧ｐｓ以下の状態からアクチュエータ非駆動相当圧ｐｓよりも高い状態に切り換わった時刻であり、以下では駆動開始時点と記す。この駆動開始時点ｔｂ０から時刻ｔまでの経過時間をτｂとして（すなわちτｂ＝ｔ－ｔｂ０）、指令パイロット圧補正部１４６は、以下の式（５）により、補正目標パイロット圧Ｐｉ１’を演算する。
Ｐｉ１’＝(Ｐｍａｘ１－Ｐｉ１)ｅｘｐ（－Ｋｂ・τｂ）＋Ｐｉ１…（５）
補正圧力Ｐｍａｘ１は、ｔ＝ｔｂ０における出力圧力である。Ｋｂは正の所定値である。関数ｅｘｐ（ｘ）はネイピア数を指数の底とし、ｘを指数とした指数関数を表す。

　式（５）の右辺第１項には、指数関数ｅｘｐ（－Ｋｂ・τｂ）が含まれており、その指数は駆動開始時点ｔｂ０からの経過時間τｂと定数値の積で表されている。したがって、駆動開始時点ｔｂ０においては、経過時間τｂ＝０であり、指数関数ｅｘｐ（－Ｋｂ・τｂ）は１となるため、補正目標パイロット圧Ｐｉ１’は、補正圧力Ｐｍａｘ１となる。

　指数関数ｅｘｐ（－Ｋｂ・τｂ）は、底がｅｘｐ（－Ｋｂ）、指数がτｂである。また、Ｋｂは、正の所定値であるため、ｅｘｐ（－Ｋｂ）は１よりも小さい値である。したがって、駆動開始時点ｔｂ０からの経過時間τｂの増加とともに指数関数ｅｘｐ（－Ｋｂ・τｂ）は０（ゼロ）に漸近していく。このため、補正目標パイロット圧Ｐｉ１’は、経過時間τｂの増加とともに目標パイロット圧Ｐｉ１に漸近し、時点ｔｂ１ではその差が略０となっている。なお、補正目標パイロット圧Ｐｉ１’の目標パイロット圧Ｐｉ１への漸近の度合いは、所定値Ｋｂを変更することにより、調整できる。なお、所定値Ｋｂは、各油圧シリンダ（５～７）に対して共通の値を設定してもよいし、油圧シリンダ（５～７）ごとに異なる値を設定してもよい。

　補正圧力Ｐｍａｘ１は、図９Ｂに示すように、時点ｔｂ０から時点ｔｂ１の補正を行う制御範囲において、補正操作パイロット圧Ｐｉ０’の最大値となる。補正圧力Ｐｍａｘ１は、領域制限制御が実施される際に、作業装置１Ａの姿勢に関わらず、電磁弁５４ａ～５６ｂに制御電流が印加されてから油圧シリンダ（５～７）が駆動するまでの遅れ時間を一定にするために設定される。補正圧力Ｐｍａｘ１は、作業装置１Ａを構成する駆動対象部材（８～１０）の姿勢に基づいて演算される。

　補正圧力Ｐｍａｘ１の演算方法について、詳しく説明する。図１０は、駆動対象部材（８～１０）の動作方向ベクトル及びその重力方向成分を示す図である。図１０に示すように、指令パイロット圧補正部１４６は、姿勢演算部１４２での演算結果に基づいて、各駆動対象部材（８～１０）の動作方向ベクトルＶＢｍＵ，ＶＢｍＤ，ＶＡｍＣ，ＶＡｍＤ，ＶＢｋＣ，ＶＢｋＤを演算する。以下、動作方向ベクトルＶＢｍＵ，ＶＢｍＤ，ＶＡｍＣ，ＶＡｍＤ，ＶＢｋＣ，ＶＢｋＤを総称して、動作方向ベクトルＶＤとも記す。

　動作方向ベクトルＶＢｍＵは、ブーム上げ動作を想定したブーム８の先端部の動作方向の単位ベクトルである。動作方向ベクトルＶＢｍＤは、ブーム下げ動作を想定したブーム８の先端部の動作方向の単位ベクトルである。動作方向ベクトルＶＢｍＵ，ＶＢｍＤは、ブームピンとアームピンとを結んだ線分に直交する方向にアームピンから延びている。動作方向ベクトルＶＡｍＣは、アームクラウド動作を想定したアーム９の先端部の動作方向の単位ベクトルである。動作方向ベクトルＶＡｍＤは、アームダンプ動作を想定したアーム９の先端部の動作方向の単位ベクトルである。動作方向ベクトルＶＡｍＣ，ＶＡｍＤは、アームピンとバケットピンとを結んだ線分に直交する方向にバケットピンから延びている。動作方向ベクトルＶＢｋＣは、バケットクラウド動作を想定したバケット１０の先端部（爪先）の動作方向の単位ベクトルである。動作方向ベクトルＶＢｋＤは、バケットダンプ動作を想定したバケット１０の先端部（爪先）の動作方向の単位ベクトルである。動作方向ベクトルＶＢｋＣ，ＶＢｋＤは、バケットピンとバケット爪先とを結んだ線分に直交する方向にバケット爪先から延びている。

　指令パイロット圧補正部１４６は、姿勢演算部１４２の演算結果に基づいて、駆動対象部材（８～１０）の動作方向ベクトルの重力方向成分ＶＧＢｍＵ，ＶＧＢｍＤ，ＶＧＡｍＣ，ＶＧＡｍＤ，ＶＧＢｋＣ，ＶＧＢｋＤを以下の式（６）～（１１）により演算する。
  ＶＧＢｍＵ＝ＶＢｍＵｃｏｓ（α＋θ）…（６）
  ＶＧＢｍＤ＝ＶＢｍＤｃｏｓ（α＋θ）…（７）
  ＶＧＡｍＣ＝ＶＡｍＣｃｏｓ（α＋β＋θ）…（８）
  ＶＧＡｍＤ＝ＶＡｍＤｃｏｓ（α＋β＋θ）…（９）
  ＶＧＢｋＣ＝ＶＢｋＣｃｏｓ（α＋β＋γ＋θ）…（１０）
  ＶＧＢｋＤ＝ＶＢｋＤｃｏｓ（α＋β＋γ＋θ）…（１１）
  αは姿勢演算部１４２で演算されるブーム角度であり、βは姿勢演算部１４２で演算されるアーム角度であり、γは姿勢演算部１４２で演算されるバケット角度であり、θは姿勢演算部１４２で演算される旋回体１２（車体１Ｂ）の前後方向の傾斜角度（ピッチ角）である。

　本実施形態では、動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧＢｍＵ，ＶＧＢｍＤ，ＶＧＡｍＣ，ＶＧＡｍＤ，ＶＧＢｋＣ，ＶＧＢｋＤは、重力の向き（鉛直下方向）の場合には負の値となり、重力の向きとは反対方向（鉛直上方向）の場合には正の値となる。動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧＢｍＵ，ＶＧＢｍＤ，ＶＧＡｍＣ，ＶＧＡｍＤ，ＶＧＢｋＣ，ＶＧＢｋＤは－１．０から１．０の数値で表すことができる。以下、動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧＢｍＵ，ＶＧＢｍＤ，ＶＧＡｍＣ，ＶＧＡｍＤ，ＶＧＢｋＣ，ＶＧＢｋＤを総称して、重力方向成分ＶＧとも記す。

　図１１は、動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧと、補正圧力Ｐｍａｘ１との関係を示す図である。図１１では、横軸が動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧを表し、縦軸が補正圧力Ｐｍａｘ１を表している。図１１に示すように、補正圧力Ｐｍａｘ１は、動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧが所定値Ｖｎ以下では０（ゼロ）となり、動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧが所定値Ｖｐ以上ではＰｘ（＞０）となる。補正圧力Ｐｍａｘ１は、所定値Ｖｎから所定値Ｖｐの範囲において、動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧの値が大きくなるにつれ高くなる。なお、所定値Ｖｎは－１以下の値であり、所定値Ｖｐは１以上の値である。

　図１１に示す動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧと補正圧力Ｐｍａｘ１との関係は、テーブル形式で不揮発性メモリ９３に記憶されている。指令パイロット圧補正部１４６は、図１１に示す補正圧力テーブルを参照し、動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧに基づいて、補正圧力Ｐｍａｘ１を演算する。

　指令パイロット圧補正部１４６は、オペレータによる操作装置Ａ１～Ａ３の操作状態に関わらず、所定の制御周期で繰り返し、動作方向ベクトルＶＤ及びその重力方向成分ＶＧ、補正圧力Ｐｍａｘ１を演算する。つまり、指令パイロット圧補正部１４６は、操作装置Ａ１～Ａ３が操作されていない状態のときも含め、常時、動作方向ベクトルＶＤ及びその重力方向成分ＶＧ、補正圧力Ｐｍａｘ１を演算する。

　動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧが正の値の場合、駆動対象部材（８～１０）は重力に逆らって動作することになる。したがって、補正圧力Ｐｍａｘ１が油圧ショベル１の姿勢に関わらず一定値である場合、正の値の動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧが大きくなるほど、電磁弁５４ａ～５６ｂに制御電流が印加されてから油圧シリンダ（５～７）が実際に駆動し始めるまでの遅れ時間が大きくなる。

　動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧが負の値の場合、駆動対象部材（８～１０）は重力に逆らわずに動作することになる。したがって、補正圧力Ｐｍａｘ１が油圧ショベル１の姿勢に関わらず一定値である場合、負の値の動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧが小さくなるほど（重力方向成分ＶＧの絶対値が大きくなるほど）、電磁弁５４ａ～５６ｂに制御電流が印加されてから油圧シリンダ（５～７）が実際に駆動し始めるまでの遅れ時間は小さくなる。

　本実施形態に係るコントローラ１４０は、目標パイロット圧Ｐｉ１がアクチュエータ非駆動相当圧ｐｓを超えると、動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧが大きいほど補正圧力Ｐｍａｘ１を高くする。これにより、動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧに基づいて、目標パイロット圧Ｐｉ１が補正される。したがって、動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧが大きいほど、電磁弁５４ａ～５６ｂに制御電流が印加されてから油圧シリンダ（５～７）が実際に駆動し始めるまでの遅れ時間を低減することができる。その結果、作業装置１Ａの姿勢に関わらず、重力方向に動作するアクチュエータの遅れ時間の均一化を図ることができる。

　図１１に示す補正圧力テーブルは、各油圧シリンダ（５～７）の遅れ時間の実測値に基づき、各油圧シリンダ（５～７）の遅れ時間のバランスを考慮して、油圧シリンダ（５～７）ごとに異なるテーブルが設定される。なお、各油圧シリンダ（５～７）に対して共通のテーブルを設定してもよい。

　ここで、本実施形態の比較例として、作業装置１Ａの姿勢及び動作方向に関わらず補正圧力Ｐｍａｘ１を一定値とした場合、駆動対象部材（８～１０）が重力方向に動作するときには遅れ時間が小さくなり、駆動対象部材（８～１０）が重力方向とは反対方向に動作するときには遅れ時間が大きくなる。つまり、比較例では、作業装置１Ａの姿勢及び動作方向によって、遅れ時間にばらつきが生じる。このため、作業装置１Ａの動き出し時に、精度よく目標面Ｓｔに沿って作業装置１Ａを動かすことができないおそれがある。

　これに対して本実施形態では、作業装置１Ａの姿勢及び動作方向に応じて補正圧力Ｐｍａｘ１が調整される。このため、駆動対象部材の姿勢及び動作方向に関わらず、制御信号が電磁弁５４ａ～５６ｂに出力されてから油圧シリンダ（５～７）が駆動し始めるまでの遅れ時間を一定にすることができ、作業装置１Ａの動き出し時に、精度よく目標面Ｓｔに沿って作業装置１Ａを動かすことができる。

　－効果－
　上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。

　（１）油圧ショベル（作業機械）１は、複数の油圧アクチュエータ（ブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７）、及び、複数の油圧アクチュエータにより駆動される複数の駆動対象部材（ブーム８、アーム９、バケット１０）を有する作業装置１Ａと、作業装置１Ａの姿勢情報（ブーム角度、アーム角度、バケット角度）及び旋回体１２の姿勢情報（車体傾斜角度）を検出する姿勢検出装置５０と、複数の油圧アクチュエータに作動油を供給するメインポンプ（油圧ポンプ）２と、メインポンプ２から複数の油圧アクチュエータに供給される作動油の流れを制御する制御弁ユニット６１と、制御弁ユニット６１を駆動するためのパイロット圧を生成する複数の電磁弁５４ａ～５６ｂを有する電磁弁ユニット６２と、電磁弁５４ａ～５６ｂで生成するパイロット圧の指令値である指令パイロット圧Ｐｉ２を演算し、指令パイロット圧Ｐｉ２に応じた制御信号を電磁弁５４ａ～５６ｂに出力するコントローラ１４０と、を備える。

　コントローラ１４０は、操作装置Ａ１～Ａ３の操作量に基づいて、電磁弁５４ａ～５６ｂで生成するパイロット圧の第１の指令値である操作パイロット圧Ｐｉ０を演算する。コントローラ１４０は、作業装置１Ａにおいて予め定められた基準点Ｐｂｋが、目標面Ｓｔに沿って目標面Ｓｔを越えないように、電磁弁５４ａ～５６ｂで生成するパイロット圧の第２の指令値である目標パイロット圧Ｐｉ１を演算する。さらに、コントローラ１４０は、操作パイロット圧Ｐｉ０及び目標パイロット圧Ｐｉ１に基づいて指令パイロット圧Ｐｉ２を演算する。

　コントローラ１４０は、姿勢検出装置５０で検出される姿勢情報に基づいて、駆動対象部材（８～１０）の動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧを演算する。コントローラ１４０は、目標パイロット圧Ｐｉ１が所定圧力（アクチュエータ非駆動相当圧）ｐｓを超えると、動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧに基づいて、目標パイロット圧Ｐｉ１を補正する。コントローラ１４０は、操作パイロット圧Ｐｉ０が所定圧力（アクチュエータ非駆動相当圧）ｐｓを超えると、操作パイロット圧Ｐｉ０を補正する。コントローラ１４０は、補正後の目標パイロット圧Ｐｉ１’及び補正後の操作パイロット圧Ｐｉ０’に基づいて指令パイロット圧Ｐｉ２を演算する。コントローラ１４０は、駆動対象部材（８～１０）の動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧに応じて演算される補正が加味された指令パイロット圧Ｐｉ２に応じた制御信号を複数の電磁弁５４ａ～５６ｂに出力する。

　この構成によれば、作業装置１Ａに作用する重力の影響に起因した遅れ時間のばらつきを均一化することにより、作業精度の向上を図ることができる。

　（２）本実施形態では、コントローラ１４０は、重力の向きとは反対方向（鉛直上方向）の動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧを正の値とし、重力の向き（鉛直下方向）の動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧを負の値としたとき、動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧが大きいほど、パイロット圧の指令値である目標パイロット圧Ｐｉ１を高い値に補正する。本実施形態では、コントローラ１４０は、動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧが大きいほど補正圧力Ｐｍａｘ１を高くする。

　コントローラ１４０は、駆動対象部材（８～１０）が重力方向とは反対方向に動作する場合には、駆動対象部材（８～１０）が重力方向に動作する場合に比べて、補正後の目標パイロット圧Ｐｉ１’の最大値となる補正圧力Ｐｍａｘ１を高くする。これにより、駆動対象部材（８～１０）が重力方向とは反対方向に動作する場合の遅れ時間を低減できる。また、駆動対象部材（８～１０）が重力方向に動作する場合には、駆動対象部材（８～１０）が重力方向とは反対方向に動作する場合に比べて、補正後の目標パイロット圧Ｐｉ１’の最大値となる補正圧力Ｐｍａｘ１を低くする。これにより、駆動対象部材（８～１０）が重力方向に動作する場合の遅れ時間が過剰に小さくなることを防止できる。したがって、駆動対象部材（８～１０）が重力方向とは反対方向に動作する場合の遅れ時間と、駆動対象部材（８～１０）が重力方向に動作する場合の遅れ時間を同程度にできる。すなわち、駆動対象部材（８～１０）の姿勢及び動作方向に関わらず、遅れ時間を均一にすることができる。その結果、高精度で作業装置１Ａを動作させることができる。

　（３）コントローラ１４０は、補正前の操作パイロット圧Ｐｉ０がアクチュエータ非駆動相当圧ｐｓを超えると、補正前の操作パイロット圧Ｐｉ０よりも高い所定の補正圧力（本実施形態では、補正後の操作パイロット圧Ｐｉ０’の最大値）Ｐｍａｘ０を補正後の操作パイロット圧Ｐｉ０’として設定し、経過時間τａの増加とともに補正後の操作パイロット圧Ｐｉ０’が補正前の操作パイロット圧Ｐｉ０に漸近するように、補正後の操作パイロット圧Ｐｉ０’を演算する。これにより、マニュアル運転を開始する際、操作装置Ａ１～Ａ３の操作に応じた制御電流が電磁弁５４ａ～５６ｂに印加されてから油圧シリンダ（５～７）が駆動するまでの遅れ時間を低減することができる。さらに、電磁弁５４ａ～５６ｂで生成されるパイロット圧を操作装置Ａ１～Ａ３の操作に応じた操作パイロット圧Ｐｉ０に速やかに追従させることができる。その結果、マニュアル運転の際の操作フィーリングが向上し、作業効率を向上することができる。なお、上述したように、駆動対象部材（８～１０）ごとに補正圧力Ｐｍａｘ０が設定される場合には、駆動対象部材（８～１０）で補正圧力Ｐｍａｘ０を同じにする場合に比べて操作フィーリングを向上することができる。

　（４）コントローラ１４０は、補正前の目標パイロット圧Ｐｉ１がアクチュエータ非駆動相当圧ｐｓを超えると、補正前の目標パイロット圧Ｐｉ１よりも高い所定の補正圧力（本実施形態では、補正後の目標パイロット圧Ｐｉ１'の最大値）Ｐｍａｘ１を補正後の目標パイロット圧Ｐｉ１’として設定し、経過時間τｂの増加とともに補正後の目標パイロット圧Ｐｉ１’が補正前の目標パイロット圧Ｐｉ１に漸近するように、補正後の目標パイロット圧Ｐｉ１’を演算する。これにより、半自動運転を開始する際、コントローラ１４０の指令に応じた制御電流が電磁弁５４ａ～５６ｂに印加されてから油圧シリンダ（５～７）が駆動するまでの遅れ時間を低減することができる。さらに、電磁弁５４ａ～５６ｂで生成されるパイロット圧を、目標面Ｓｔに沿うように演算された目標パイロット圧Ｐｉ１に速やかに追従させることができる。その結果、半自動運転による作業装置１Ａの駆動開始時の油圧シリンダ（５～７）の応答性が向上する。なお、上述したように、駆動対象部材（８～１０）ごとに補正圧力Ｐｍａｘ１の演算に用いる補正圧力テーブル（図１１参照）が設定される場合には、駆動対象部材（８～１０）で補正圧力テーブルを同じにする場合に比べて遅れ時間を均一にすることができる。その結果、より高精度で作業装置１Ａを動作させることができ、掘削面の加工精度を向上することができる。

　（５）油圧ショベル１は、車体１Ｂの位置情報を検出する位置検出装置５２と、作業装置１Ａを操作するための操作装置Ａ１～Ａ３と、を備える。コントローラ１４０は、目標形状データを取得し、取得した目標形状データ、車体１Ｂの位置情報及び作業装置１Ａの姿勢情報に基づいて目標面Ｓｔを設定する。コントローラ１４０は、操作装置Ａ１～Ａ３の操作量に基づいて、目標面Ｓｔに沿うように操作パイロット圧Ｐｉ０を演算する。コントローラ１４０は、作業装置１Ａにおいて予め定められた基準点Ｐｂｋが、目標面Ｓｔに沿って目標面Ｓｔを越えないように目標パイロット圧Ｐｉ１を演算する。コントローラ１４０は、作業装置１Ａの基準点Ｐｂｋから目標面Ｓｔまでの距離（目標面距離）Ｈが小さくなるほど大きくなる制御介入比率ａを演算する。コントローラ１４０は、操作パイロット圧Ｐｉ０、目標パイロット圧Ｐｉ１、及び、制御介入比率ａに基づいて指令パイロット圧Ｐｉ２を演算し、指令パイロット圧Ｐｉ２に応じた制御信号を電磁弁５４ａ～５６ｂに出力する。コントローラ１４０は、目標パイロット圧Ｐｉ１がアクチュエータ非駆動相当圧ｐｓを超えてアクチュエータ駆動相当圧に達すると、動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧに基づいて、目標パイロット圧Ｐｉ１を補正する。

　式（３）で表されるように、制御介入比率ａが大きいほど、補正目標パイロット圧Ｐｉ１’が指令パイロット圧Ｐｉ２に与える影響度合いが大きくなる。これにより、半自動運転（介入制御による運転）状態とマニュアル運転状態との間で状態が遷移する際に指令パイロット圧Ｐｉ２の急変が防止される。その結果、ショックを生じさせることなくスムーズに運転状態の遷移が行われる。

　＜第２実施形態＞
　図１２～図１５を参照して、本発明の第２実施形態に係る油圧ショベル１ついて説明する。なお、第１実施形態で説明した構成と同一もしくは相当する構成には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。

　第２実施形態に係る油圧ショベル１は、第１実施形態に係る油圧ショベル１と同様の構成を有している（図４、図６等参照）。第１実施形態に係る油圧ショベル１では、補正操作パイロット圧Ｐｉ０’及び補正目標パイロット圧Ｐｉ１’及び制御介入比率ａに基づいて、指令パイロット圧Ｐｉ２が演算される（式（３）参照）。これに対して、第２実施形態に係る油圧ショベル１では、目標面距離Ｈが第２距離Ｈ２未満の場合であっても、駆動対象部材（８～１０）が目標面Ｓｔから離れるように動作する場合には、補正操作パイロット圧Ｐｉ０’を指令パイロット圧Ｐｉ２とする。

　第２実施形態に係る油圧ショベル１のコントローラ１４０は、目標面Ｓｔに対する駆動対象部材（ブーム８、アーム９及びバケット１０）の動作方向ベクトルＶＢｍＵ，ＶＢｍＤ，ＶＡｍＣ，ＶＡｍＤ，ＶＢｋＣ，ＶＢｋＤの角度φＢｍＵ，φＢｍＤ，φＡｍＣ，φＡｍＤ，φＢｋＣ，φＢｋＤを演算する。以下では、角度φＢｍＵ，φＢｍＤ，φＡｍＣ，φＡｍＤ，φＢｋＣ，φＢｋＤを総称して角度φとも記す。

　コントローラ１４０は、操作装置Ａ１～Ａ３により駆動対象部材（８～１０）が操作された場合、操作された駆動対象部材（８～１０）の動作方向ベクトルＶＤの角度φ、及び、制御介入比率ａに基づいて、駆動対象部材（８～１０）に対する操作が、目標面Ｓｔを侵食する方向の操作、すなわち目標面Ｓｔに近づく方向の操作であるか否かを判定する。

　コントローラ１４０は、駆動対象部材（８～１０）に対する操作が目標面Ｓｔを侵食する方向の操作でないと判定した場合には、操作パイロット圧Ｐｉ０に基づいて指令パイロット圧（第１指令パイロット圧）Ｐｉ２を演算し、指令パイロット圧（第１指令パイロット圧）Ｐｉ２に応じた制御信号を電磁弁５４ａ～５６ｂに出力する。

　コントローラ１４０は、駆動対象部材（８～１０）に対する操作が目標面Ｓｔを侵食する方向の操作であると判定した場合には、操作パイロット圧Ｐｉ０、目標パイロット圧Ｐｉ１、及び、制御介入比率ａに基づいて、指令パイロット圧（第２指令パイロット圧）Ｐｉ２を演算し、指令パイロット圧（第２指令パイロット圧）Ｐｉ２に応じた制御信号を電磁弁５４ａ～５６ｂに出力する。

　以下、図１２及び図１３を参照して、第２実施形態に係るコントローラ１４０により行われる処理の内容について詳しく説明する。図１２は、目標面距離Ｈの演算処理から領域制限比率ｃの演算処理までの流れについて示すフローチャートである。図１３は、駆動対象部材の動作方向が加味された指令パイロット圧の演算処理の内容について示すフローチャートである。図１２及び図１３に示すフローチャートの処理は、例えば、図示しないイグニッションスイッチがオンされることにより開始され、図示しない初期設定が行われた後、所定の制御周期で繰り返し実行される。

　図１２に示すように、ステップＳ１０５において、姿勢演算部１４２は、姿勢情報に基づいて、バケット１０の基準点Ｐｂｋの位置座標を演算する。さらに、姿勢演算部１４２は、目標面設定部１４３で演算された目標面Ｓｔとバケット１０の基準点Ｐｂｋとの間の距離である目標面距離Ｈを演算し、ステップ１１０へ進む。

　ステップＳ１１０において、指令パイロット圧補正部１４６は、不揮発性メモリ９３に記憶されている比率演算テーブル（図８参照）を参照し、ステップＳ１０５で演算された目標面距離Ｈに基づいて制御介入比率ａを演算し、ステップＳ１２０へ進む。

　ステップＳ１２０において、指令パイロット圧補正部１４６は、まず、目標面Ｓｔに対する駆動対象部材（８～１０）の動作方向ベクトルＶＢｍＵ，ＶＢｍＤ，ＶＡｍＣ，ＶＡｍＤ，ＶＢｋＣ，ＶＢｋＤの角度φＢｍＵ，φＢｍＤ，φＡｍＣ，φＡｍＤ，φＢｋＣ，φＢｋＤを演算する。

　図１４Ａ、図１４Ｂを参照して、目標面Ｓｔに対する駆動対象部材の動作方向ベクトルＶＤの角度φの一例について説明する。図１４Ａは、バケットダンプ操作時における目標面Ｓｔに対するバケット１０の動作方向ベクトルＶＢｋＤの角度φＢｋＤについて示す図である。図１４Ｂは、バケットクラウド操作時における目標面Ｓｔに対するバケット１０の動作方向ベクトルＶＢｋＣの角度φＢｋＣについて示す図である。

　図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、角度φは、動作方向ベクトルＶＤと目標面ベクトルＶｓｔとのなす角度、すなわち動作方向ベクトルＶＤと目標面ベクトルＶｓｔの内積から求められる角度に相当する。目標面ベクトルＶｓｔは、目標面Ｓｔに平行で、かつ、油圧ショベル１に向かう方向の向きの単位ベクトルである。目標面ベクトルＶｓｔを基準として、目標面ベクトルＶｓｔから動作方向ベクトルＶＤまでの図示反時計回りの角度は正の値で表される。目標面ベクトルＶｓｔを基準として、目標面ベクトルＶｓｔから動作方向ベクトルＶＤまでの図示時計回りの角度は負の値で表される。

　動作方向ベクトルＶＢｍＵ，ＶＢｍＤ，ＶＡｍＣ，ＶＡｍＤ，ＶＢｋＣ，ＶＢｋＤと目標面ベクトルＶｓｔのなす角度φＢｍＵ，φＢｍＤ，φＡｍＣ，φＡｍＤ，φＢｋＣ，φＢｋＤは、動作方向ベクトルＶＤの始点と目標面ベクトルＶｓｔの始点とを重ねた場合に２つのベクトルＶＤ，Ｖｓｔで作られる角度のうち、－１８０°以上１８０°以下の範囲内の値で表される角度である。図１４Ａに示す例では、バケットダンプ操作時におけるバケット１０の動作方向ベクトルＶＢｋＤと目標面ベクトルＶｓｔのなす角度φＢｋＤは約１５０°である。図１４Ｂに示す例では、バケットクラウド操作時におけるバケット１０の動作方向ベクトルＶＢｋＣと目標面ベクトルＶｓｔのなす角度φＢｋＣは約－３０°である。

　指令パイロット圧補正部１４６は、動作方向ベクトルＶＤと目標面ベクトルＶｓｔの内積から角度φを演算する。指令パイロット圧補正部１４６は、角度φＢｍＵ，φＢｍＤ，φＡｍＣ，φＡｍＤ，φＢｋＣ，φＢｋＤに基づいて目標面侵食率ｂＢｍＵ，ｂＢｍＤ，ｂＡｍＣ，ｂＡｍＤ，ｂＢｋＣ，ｂＢｋＤを演算する。以下では、目標面侵食率ｂＢｍＵ，ｂＢｍＤ，ｂＡｍＣ，ｂＡｍＤ，ｂＢｋＣ，ｂＢｋＤを総称して、目標面侵食率ｂとも記す。

　図１５は、目標面Ｓｔに対する動作方向ベクトルＶＤの角度φと目標面侵食率ｂとの関係を示す図である。図１５では、横軸が目標面Ｓｔに対する動作方向ベクトルＶＤの角度φを表し、縦軸が目標面侵食率ｂを表している。目標面侵食率ｂは、目標面Ｓｔに対する駆動対象部材（８～１０）の動作方向を表すパラメータである。目標面侵食率ｂは、駆動対象部材（８～１０）に対する操作が目標面Ｓｔを侵食する方向の操作であるか否かを判定するために用いられる。図１５に示す目標面侵食率ｂと角度φとの関係は、予め不揮発性メモリ９３にテーブル形式で記憶されている。

　図１５に示すように、角度φが－１８０°以上０°以下である場合、目標面侵食率ｂは１となる。つまり、作業装置１Ａの駆動対象部材（８～１０）が目標面Ｓｔに対して近づく方向（目標面Ｓｔに侵食する方向）に操作された場合には、目標面侵食率ｂは１となる。換言すれば、駆動対象部材（８～１０）が目標面Ｓｔから遠ざかる方向（目標面Ｓｔに侵食しない方向）に操作された場合には、目標面侵食率ｂは１未満の値となる。角度φが０°よりも大きくφ１未満の範囲において、目標面侵食率ｂは角度φが大きくなるほど小さくなる。角度φがφ１以上φ２以下の範囲において、目標面侵食率ｂは０となる。角度φがφ２よりも大きく１８０°以下の範囲において、目標面侵食率ｂは角度φが大きくなるほど大きくなる。

　φ１は、例えば、１０°～２０°程度の値であり、φ２は、例えば、１６０°～１７０°程度の値である。ここで、０°以上１８０°以下の範囲において、目標面侵食率ｂが０°となる場合、後述する操作装置Ａ１～Ａ３の操作に応じた駆動対象部材の動作の誤差等の影響により、意図せずに目標面Ｓｔにバケット１０が接触してしまうおそれがある。これに対して、本実施形態では、０°よりも大きいφ１以上であり、１８０°よりも小さいφ２以下の範囲において、目標面侵食率ｂが０となるように、目標面侵食率テーブルが定められている。このため、意図せずに目標面Ｓｔにバケット１０が接触してしまうことを防止することができる。

　図１２に示すステップＳ１２０において、指令パイロット圧補正部１４６は、図１５に示す目標面侵食率テーブルを参照し、各角度φＢｍＵ，φＢｍＤ，φＡｍＣ，φＡｍＤ，φＢｋＣ，φＢｋＤに基づいて目標面侵食率ｂを演算して、ステップＳ１３０へ進む。

　ステップＳ１３０において、指令パイロット圧補正部１４６は、ステップＳ１１０で演算された制御介入比率ａと、ステップＳ１２０で演算された目標面侵食率ｂのうち、小さい方を選択したものを領域制限比率ｃとする。つまり、指令パイロット圧補正部１４６は、目標面侵食率ｂＢｍＵ，ｂＢｍＤ，ｂＡｍＣ，ｂＡｍＤ，ｂＢｋＣ，ｂＢｋＤのそれぞれを制御介入比率ａと比較し、最小値を選択することにより、領域制限比率ｃＢｍＵ，ｃＢｍＤ，ｃＡｍＣ，ｃＡｍＤ，ｃＢｋＣ，ｃＢｋＤを演算する。以下、具体的に領域制限比率ｃＢｍＵ，ｃＢｍＤ，ｃＡｍＣ，ｃＡｍＤ，ｃＢｋＣ，ｃＢｋＤの演算方法について説明する。

　指令パイロット圧補正部１４６は、以下の式（１２）により、ブーム上げ操作を想定したブーム８の動作方向ベクトルＶＢｍＵから求められた目標面侵食率ｂＢｍＵ、及び、制御介入比率ａのうち最小値を選択することで領域制限比率ｃＢｍＵを演算する。指令パイロット圧補正部１４６は、以下の式（１３）により、ブーム下げ操作を想定したブーム８の動作方向ベクトルＶＢｍＤから求められた目標面侵食率ｂＢｍＤ、及び、制御介入比率ａのうち最小値を選択することで領域制限比率ｃＢｍＤを演算する。指令パイロット圧補正部１４６は、以下の式（１４）により、アームクラウド操作を想定したアーム９の動作方向ベクトルＶＡｍＣから求められた目標面侵食率ｂＡｍＣ、及び、制御介入比率ａのうち最小値を選択することで領域制限比率ｃＡｍＣを演算する。指令パイロット圧補正部１４６は、以下の式（１５）により、アームダンプ操作を想定したアーム９の動作方向ベクトルＶＡｍＤから求められた目標面侵食率ｂＡｍＤ、及び、制御介入比率ａのうち最小値を選択することで領域制限比率ｃＡｍＤを演算する。指令パイロット圧補正部１４６は、以下の式（１６）により、バケットクラウド操作を想定したバケット１０の動作方向ベクトルＶＢｋＣから求められた目標面侵食率ｂＢｋＣ、及び、制御介入比率ａのうち最小値を選択することで領域制限比率ｃＢｋＣを演算する。指令パイロット圧補正部１４６は、以下の式（１７）により、バケットダンプ操作を想定したバケット１０の動作方向ベクトルＶＢｋＤから求められた目標面侵食率ｂＢｋＤ、及び、制御介入比率ａのうち最小値を選択することで領域制限比率ｃＢｋＤを演算する。
  ｃＢｍＵ＝ｍｉｎ（ａ，ｂＢｍＵ）…（１２）
  ｃＢｍＤ＝ｍｉｎ（ａ，ｂＢｍＤ）…（１３）
  ｃＡｍＣ＝ｍｉｎ（ａ，ｂＡｍＣ）…（１４）
  ｃＡｍＤ＝ｍｉｎ（ａ，ｂＡｍＤ）…（１５）
  ｃＢｋＣ＝ｍｉｎ（ａ，ｂＢｋＣ）…（１６）
  ｃＢｋＤ＝ｍｉｎ（ａ，ｂＢｋＤ）…（１７）
  以下では、領域制限比率ｃＢｍＵ，ｃＢｍＤ，ｃＡｍＣ，ｃＡｍＤ，ｃＢｋＣ，ｃＢｋＤを総称して領域制限比率ｃとも記す。

　領域制限比率ｃは、目標面距離Ｈが第１距離Ｈ１（例えば、３００ｍｍ）以下であり、かつ、駆動対象部材（８～１０）の動作方向ベクトルＶＤの角度φが－１８０°以上０°以下の場合には、１．０となる。領域制限比率ｃは、目標面距離Ｈが第１距離Ｈ１（例えば、３００ｍｍ）よりも大きい場合、または、駆動対象部材（８～１０）の動作方向ベクトルＶＤの角度φが０°よりも大きく１８０°以下の場合には、１．０より小さい値となる。領域制限比率ｃは、目標面距離Ｈが第２距離Ｈ２（例えば、１０００ｍｍ）以上の場合、または、駆動対象部材（８～１０）の動作方向ベクトルＶＤの角度φがφ１以上φ２以下の場合には、０．０となる。

　ステップＳ１３０において、領域制限比率ｃＢｍＵ，ｃＢｍＤ，ｃＡｍＣ，ｃＡｍＤ，ｃＢｋＣ，ｃＢｋＤの演算処理が完了すると、図１２のフローチャートに示す処理を終了する。つまり、次の制御周期（演算サイクル）におけるステップＳ１０５へ進む。このように、コントローラ１４０は、所定の制御周期で繰り返し領域制限比率ｃＢｍＵ，ｃＢｍＤ，ｃＡｍＣ，ｃＡｍＤ，ｃＢｋＣ，ｃＢｋＤを演算する。なお、演算された領域制限比率ｃＢｍＵ，ｃＢｍＤ，ｃＡｍＣ，ｃＡｍＤ，ｃＢｋＣ，ｃＢｋＤは、記憶装置である揮発性メモリ９４に記憶される。

　図１３に示すように、ステップＳ１４０において、操作量演算部１４１は、操作装置Ａ１～Ａ３の操作方向及び操作量に基づいて、操作パイロット圧Ｐｉ０を演算し、ステップＳ１４５へ進む。ステップＳ１４５において、目標速度演算部１４４は、姿勢演算部１４２での演算結果及び操作量演算部１４１での演算結果に基づいて、各油圧シリンダ（５，６，７）の目標速度を演算し、ステップＳ１５０へ進む。ステップＳ１５０において、目標パイロット圧演算部１４５は、ステップＳ１４５で演算した目標速度に基づいて目標パイロット圧Ｐｉ１を演算し、ステップＳ１５５へ進む。

　ステップＳ１５５において、指令パイロット圧補正部１４６は、操作量演算部１４１での演算結果に基づいて、操作された全ての駆動対象部材の動作方向に応じた領域制限比率ｃを揮発性メモリ９４から読み出し、ステップＳ１６０へ進む。例えば、アームクラウド操作が行われた場合には、指令パイロット圧補正部１４６は、領域制限比率ｃＡｍＣを揮発性メモリ９４から読み出す。また、アームダンプ操作が行われた場合には、指令パイロット圧補正部１４６は、領域制限比率ｃＡｍＤを揮発性メモリ９４から読み出す。

　ステップＳ１６０において、指令パイロット圧補正部１４６は、ステップＳ１５５で揮発性メモリ９４から読み出された領域制限比率ｃに基づいて、駆動対象部材（８～１０）に対する操作が目標面Ｓｔを侵食する方向の操作であるか否かを判定する。ここで、目標面Ｓｔを侵食する方向の操作とは、その操作が継続された場合であって介入制御が実行されなかったとしたら、バケット１０の基準点Ｐｂｋが目標面Ｓｔに侵入することになる操作のことを指す。また、目標面Ｓｔを侵食する操作とは、バケット１０の基準点Ｐｂｋが目標面Ｓｔに接近するような操作ともいえる。

　具体的には、指令パイロット圧補正部１４６は、領域制限比率ｃが０．０よりも大きいか否かを判定する。ステップＳ１６０において、指令パイロット圧補正部１４６は、領域制限比率ｃが０．０よりも大きい場合、駆動対象部材（８～１０）に対する操作が目標面Ｓｔを侵食する方向の操作であると判定してステップＳ１７０へ進む。ステップＳ１６０において、指令パイロット圧補正部１４６は、領域制限比率ｃが０．０以下であると判定した場合（すなわちｃ＝０の場合）、駆動対象部材（８～１０）に対する操作が目標面Ｓｔを侵入する方向の操作ではないと判定してステップＳ１８０へ進む。

　ステップＳ１７０において、指令パイロット圧補正部１４６は、以下の式（１８）に基づいて、指令パイロット圧Ｐｉ２を演算して図１３のフローチャートに示す処理を終了する。
Ｐｉ２＝Ｐｉ０’×(１－ａ)＋Ｐｉ１’×ａ…（１８）
なお、式（１８）は、上述の式（３）と同じ式である。補正操作パイロット圧Ｐｉ０'は、補正圧力Ｐｍａｘ０と操作パイロット圧Ｐｉ０に基づいて式（４）により演算され、補正目標パイロット圧Ｐｉ１'は、補正圧力Ｐｍａｘ１と目標パイロット圧Ｐｉ１に基づいて式（５）により演算される。

　ステップＳ１８０において、指令パイロット圧補正部１４６は、以下の式（１９）に基づいて、指令パイロット圧Ｐｉ２を演算して図１３のフローチャートに示す処理を終了する。
Ｐｉ２＝Ｐｉ０’…（１９）
つまり、指令パイロット圧Ｐｉ２は、補正操作パイロット圧Ｐｉ０’となる。

　－効果－
　以上のとおり、本第２実施形態に係るコントローラ１４０は、駆動対象部材（８～１０）に対する操作が、目標面Ｓｔに近づく方向（目標面Ｓｔを侵食する方向）の操作でないと判定した場合（図１３のステップＳ１６０でＮｏ）には、操作パイロット圧Ｐｉ０に基づいて指令パイロット圧（第１指令パイロット圧）Ｐｉ２を演算し（図１３のステップＳ１８０）、指令パイロット圧（第１指令パイロット圧）Ｐｉ２に応じた制御信号を電磁弁５４ａ～５６ｂに出力するマニュアル制御を実行する。コントローラ１４０は、駆動対象部材（８～１０）に対する操作が、目標面Ｓｔに近づく方向（目標面Ｓｔを侵食する方向）の操作であると判定した場合（図１３のステップＳ１６０でＹｅｓ）には、操作パイロット圧Ｐｉ０、目標パイロット圧Ｐｉ１、及び、制御介入比率ａに基づいて、指令パイロット圧（第２指令パイロット圧）Ｐｉ２を演算し（図１３のステップＳ１７０）、指令パイロット圧（第２指令パイロット圧）Ｐｉ２に応じた制御信号を電磁弁５４ａ～５６ｂに出力する介入制御を実行する。

　本第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果に加え、次の作用効果を奏する。

　（６）操作装置Ａ１～Ａ３の操作が目標面Ｓｔを侵食する方向の操作でない場合、補正操作パイロット圧Ｐｉ０’が指令パイロット圧（第１指令パイロット圧）Ｐｉ２として演算される。したがって、整地制御モードが設定され、バケット１０の基準点Ｐｂｋが目標面Ｓｔに近い場合であっても、バケット１０の基準点Ｐｂｋが目標面Ｓｔから離れるように駆動対象部材（８～１０）が操作されるときには、オペレータの意図するとおりに作業装置１Ａが動作する。これにより、オペレータに違和感を与えることなく、作業の効率を向上することができる。

　（７）目標面侵食率ｂは、各駆動対象部材（８～１０）の動作方向ベクトルＶＢｍＵ，ＶＢｍＤ，ＶＡｍＣ，ＶＡｍＤ，ＶＢｋＣ，ＶＢｋＤと目標面ベクトルＶｓｔのなす角度φＢｍＵ，φＢｍＤ，φＡｍＣ，φＡｍＤ，φＢｋＣ，φＢｋＤに基づいて演算される。領域制限比率ｃは、制御介入比率ａ及び目標面侵食率ｂに基づいて演算され、式（１９）を用いたマニュアル制御を実行するか、式（１８）を用いた介入制御を実行するかの判定に用いられる。領域制限比率ｃは、オペレータの操作が開始される前から演算されている（図１２参照）。このため、操作開始時点のパイロット圧の調停を簡易に行うことができるので、介入制御とマニュアル制御の切り換わりに起因するショックの発生を防止することができる。

　＜第３実施形態＞
　図１６及び図１７を参照して、本発明の第３実施形態に係る油圧ショベル１について説明する。なお、第１実施形態で説明した構成と同一もしくは相当する構成には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。図１６は、第３実施形態に係るコントローラ３４０の機能ブロック図である。

　第３実施形態に係る油圧ショベル１は、第１実施形態で説明した油圧ショベル１と同様の構成に加え、図１６に示すように、駆動対象部材（８～１０）の重量情報をコントローラ３４０に入力する重量入力装置６０を備えている。重量入力装置６０は、例えば、オペレータにより操作される複数のスイッチ、スティック操作部材等を有する。なお、重量入力装置６０は、表示装置５３の表示画面上に設けられるタッチセンサとしてもよい。オペレータは、重量入力装置６０を操作することにより、駆動対象部材（８～１０）の重量情報をコントローラ３４０に入力することができる。

　コントローラ３４０は、第１実施形態で説明した機能に加え、重量設定部３６０としての機能を有する。表示制御部３４８は、重量入力装置６０により重量の入力を開始する操作が行われると、表示装置５３にバケット１０の種類を選択する画面を表示させる。不揮発性メモリ９３には、複数のバケット１０の種類と、各バケット１０の種類に対応付けられた重量とが予め記憶されている。不揮発性メモリ９３には、複数のアーム９の種類と、各アーム９の種類に対応付けられた重量とが予め記憶されている。不揮発性メモリ９３には、複数のブーム８の種類と、各ブーム８の種類に対応付けられた重量とが予め記憶されている。

　重量入力装置６０は、オペレータによりバケット１０の種類の選択操作がなされると、選択されたバケット１０の種類を重量情報としてコントローラ３４０に入力する。重量設定部３６０は、不揮発性メモリ９３を参照し、選択されたバケット１０の種類に対応付けられた重量を、現在油圧ショベル１に取り付けられているバケット１０の重量（以下、第１設定重量）として設定する。

　重量入力装置６０は、オペレータによりアーム９の種類の選択操作がなされると、選択されたアーム９の種類を重量情報としてコントローラ３４０に入力する。重量設定部３６０は、不揮発性メモリ９３を参照し、選択されたアーム９の種類に対応付けられた重量を、現在油圧ショベル１に取り付けられているアーム９の重量として設定する。さらに、重量設定部３６０は、設定したアーム９の重量に第１設定重量を加算した重量を、第２設定重量として設定する。

　重量入力装置６０は、オペレータによりブーム８の種類の選択操作がなされると、選択されたブーム８の種類を重量情報としてコントローラ３４０に入力する。重量設定部３６０は、不揮発性メモリ９３を参照し、選択されたブーム８の種類に対応付けられた重量を、現在油圧ショベル１に取り付けられているブーム８の重量として設定する。さらに、重量設定部３６０は、設定したブーム８の重量に第２設定重量を加算した重量を、第３設定重量として設定する。

　指令パイロット圧補正部３４６は、重量設定部３６０で設定された第１～第３設定重量に基づいて、駆動対象部材（８～１０）の動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧを補正する第１～第３補正係数を演算する。以下では、第１～第３設定重量を総称して設定重量と記し、第１～第３補正係数を総称して補正係数と記す。

　図１７を参照して、駆動対象部材（８～１０）の動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧを補正する補正係数の演算方法について説明する。図１７は、補正係数テーブルについて示す図である。補正係数テーブルは、設定重量に対する補正係数が定められたデータテーブルである。不揮発性メモリ９３には、第１設定重量と第１補正係数の関係を定める第１補正係数テーブルと、第２設定重量と第２補正係数の関係を定める第２補正係数テーブルと、第３設定重量と第３補正係数の関係を定める第３補正係数テーブルが記憶されている。

　指令パイロット圧補正部３４６は、第１補正係数テーブルを参照し、第１設定重量に基づいて第１補正係数を演算する。指令パイロット圧補正部３４６は、第２補正係数テーブルを参照し、第２設定重量に基づいて第２補正係数を演算する。指令パイロット圧補正部３４６は、第３補正係数テーブルを参照し、第３設定重量に基づいて第３補正係数を演算する。

　図１７に示すように、設定重量が第１重量Ｗ１以上第２重量Ｗ２以下である場合、補正係数は１．０となる。設定重量が第１重量Ｗ１未満の場合、設定重量が小さくなるにつれて補正係数も小さくなる。つまり、設定重量が第１重量Ｗ１未満である場合、補正係数は１．０未満となる。設定重量が第２重量Ｗ２よりも大きい場合、設定重量が大きくなるにつれて補正係数も大きくなる。つまり、設定重量が第２重量Ｗ２よりも大きい場合、補正係数は１．０よりも大きい値となる。

　本実施形態では、駆動対象部材（８～１０）の特定の種類（使用頻度の高い種類）の重量を基準重量Ｗ０として、基準重量Ｗ０から所定重量を減算した値が第１重量Ｗ１として設定されている。また、基準重量Ｗ０から所定重量を加算した値が第２重量Ｗ２として設定されている。なお、第１補正係数テーブルにおける基準重量Ｗ０は、特定の種類のバケット１０の重量である。第２補正係数テーブルにおける基準重量Ｗ０は、特定の種類のバケット１０の重量と特定の種類のアーム９の重量とを加算した合計重量である。第３補正係数テーブルにおける基準重量Ｗ０は、特定の種類のバケット１０の重量と特定の種類のアーム９の重量と特定の種類のブーム８の重量とを加算した合計重量である。

　指令パイロット圧補正部３４６は、第１実施形態と同様、作業装置１Ａの姿勢情報及び旋回体１２の姿勢情報に基づいて、動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧを演算する。指令パイロット圧補正部３４６は、駆動対象部材（８～１０）の動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧＢｍＵ，ＶＧＢｍＤ，ＶＧＡｍＣ，ＶＧＡｍＤ，ＶＧＢｋＣ，ＶＧＢｋＤのそれぞれに、駆動対象部材（８～１０）の重量から求められた補正係数を乗算することにより、補正後の重力方向成分ＶＧＢｍＵ’，ＶＧＢｍＤ’，ＶＧＡｍＣ’，ＶＧＡｍＤ’，ＶＧＢｋＣ’，ＶＧＢｋＤ’を演算する。指令パイロット圧補正部３４６は、図１１に示す補正圧力テーブルを参照し、補正後の重力方向成分ＶＧＢｍＵ’，ＶＧＢｍＤ’，ＶＧＡｍＣ’，ＶＧＡｍＤ’，ＶＧＢｋＣ’，ＶＧＢｋＤ’に基づいて、補正圧力Ｐｍａｘ１を演算する。

　第１実施形態では、重力方向成分は、－１以上１以下の範囲の値であった。これに対して、本第３実施形態では、補正後の重力方向成分が、－１よりも小さくなる場合、及び、１よりも大きくなる場合がある。

　－効果－
　以上のとおり、本第３実施形態に係るコントローラ３４０は、外部装置である重量入力装置６０から入力される重量情報に基づいて駆動対象部材（８～１０）の重量を設定する。コントローラ３４０は、駆動対象部材（８～１０）の重量に基づいて、動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧを補正する。

　本第３実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果に加え、次の作用効果を奏する。

　（８）本第３実施形態によれば、駆動対象部材（例えば、バケット１０）が交換されるなどして設定重量が重くなったり、軽くなったりした場合であっても遅れ時間が変化することを防止できる。駆動対象部材が交換されることにより設定重量が重くなった場合、遅れ時間は以下のとおりとなる。本第３実施形態では、駆動対象部材（例えば、バケット１０）が重力方向に操作された場合には、交換前に比べて補正圧力Ｐｍａｘ１が小さくなる。このため、交換前よりも遅れ時間が小さくなることを防止し、交換前後で同程度の遅れ時間とすることができる。駆動対象部材（例えば、バケット１０）が重力方向とは反対方向に操作された場合には、交換前に比べて補正圧力Ｐｍａｘ１が大きくなる。このため、交換前よりも遅れ時間が大きくなることを防止し、交換前後で同程度の遅れ時間とすることができる。

　駆動対象部材が交換されることにより設定重量が軽くなった場合、遅れ時間は以下のとおりとなる。本第３実施形態では、駆動対象部材（例えば、バケット１０）が重力方向に操作された場合には、交換前に比べて補正圧力Ｐｍａｘ１が大きくなる。このため、交換前よりも遅れ時間が大きくなることを防止し、交換前後で同程度の遅れ時間とすることができる。駆動対象部材（例えば、バケット１０）が重力方向とは反対方向に操作された場合には、交換前に比べて補正圧力Ｐｍａｘ１が小さくなる。このため、交換前よりも遅れ時間が小さくなることを防止し、交換前後で同程度の遅れ時間とすることができる。つまり、本第３実施形態によれば、駆動対象部材の動作方向及び重量によらず、遅れ時間を均一にすることできる。その結果、作業装置１Ａを高精度で動作させることができる。

　次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、上述の異なる実施形態で説明した構成同士を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせることも可能である。

　＜変形例１＞
　上記実施形態では、コントローラ１４０，３４０が、動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧに基づいて、目標パイロット圧Ｐｉ１を補正する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。コントローラ１４０，３４０は、動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧに基づいて、操作パイロット圧Ｐｉ０を補正してもよい。この構成では、マニュアル操作開始時における作業装置１Ａに作用する重力の影響に起因した遅れ時間のばらつきを均一化することができる。その結果、操作フィーリングを向上することができる。つまり、本発明は、ＭＣ機能を有していない油圧ショベルにも適用可能であり、操作開始時に操作パイロット圧Ｐｉ０を補正することにより、操作開始時の操作フィーリングを向上させ、作業精度を向上させることができる。

　＜変形例２＞
　上記実施形態では電気式の操作装置Ａ１～Ａ６を備える油圧ショベル１を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。油圧パイロット式の操作装置を備え、介入制御が実行可能な油圧ショベル１に本発明を適用してもよい。この油圧ショベル１は、操作装置の減圧弁から操作パイロット圧が出力されるパイロットラインとは別に、コントローラからの制御信号により駆動される電磁弁（電磁比例減圧弁）から目標パイロット圧が出力されるパイロットラインを備えている。この油圧ショベル１では、介入制御が実行される際に目標パイロット圧を上記実施形態と同様に補正することにより、各駆動対象部材の姿勢及び動作方向に関わらず、油圧アクチュエータが駆動し始めるまでの遅れ時間を均一にすることができる。

　＜変形例３＞
　コントローラ１４０，３４０は、自動制御開始時に、動作方向ベクトルＶＤの重力方向成分ＶＧに基づいて、目標パイロット圧Ｐｉ１を補正してもよい。これにより、作業装置１Ａに作用する重力の影響に起因した遅れ時間のばらつきを均一化することができる。その結果、油圧ショベル１の自動制御による作業精度の向上を図ることができる。

　＜変形例４＞
　上記実施形態では、バケット爪先を基準点（制御点）として、制御介入比率ａの演算に用いる目標面距離Ｈ、及びバケット１０の動作方向ベクトルＶＢｋＣ，ＶＢｋＤの演算が行われる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、バケット後端側の任意の点を基準点（制御点）として、目標面距離Ｈ及びバケット１０の動作方向ベクトルＶＢｋＣ，ＶＢｋＤの演算を行ってもよい。

　＜変形例５＞
　旋回体１２の左右方向の傾斜角度（ロール角）を加味して旋回体１２の動作方向ベクトルの重力方向成分を演算し、その演算結果に基づいて、旋回体１２を動作せるための電磁弁５７ａ，５７ｂで生成するパイロット圧の指令値を補正してもよい。

　本変形例に係るコントローラ１４０は、第１実施形態と同様の構成を有している（図４、図６等参照）。姿勢検出装置５０の車体傾斜角度センサ３３は、旋回体１２の前後方向の傾斜角度（ピッチ角）だけでなく、旋回体１２の左右方向の傾斜角度（ロール角）を表す情報を旋回体１２の姿勢情報として検出し、その検出結果をコントローラ１４０に出力する。

　コントローラ１４０は、姿勢検出装置５０で検出される作業装置１Ａの姿勢情報及び旋回体１２の姿勢情報に基づいて、旋回体１２の動作方向ベクトルの重力方向成分を演算する。以下、具体的に説明する。旋回体１２の動作方向ベクトルの始点となる旋回体１２の基準点は、例えば、作業装置１Ａを含む旋回体１２の重心の位置である。コントローラ１４０は、姿勢検出装置５０の検出結果と、不揮発性メモリ９３に記憶されている各駆動対象部材の重量、旋回体１２の重量、各部材の寸法等の情報に基づいて、旋回体１２の基準点の位置を演算する。コントローラ１４０は、旋回中心軸を中心とする円上の旋回体１２の基準点における接線方向を動作方向として、動作方向ベクトルを演算する。コントローラ１４０は、さらに、旋回体１２の動作方向ベクトルの重力方向成分を演算する。

　コントローラ１４０は、電磁弁（モータ用電磁弁）５７ａ，５７ｂで生成され流量制御弁（モータ制御弁）Ｄ４の受圧室Ｅ７，Ｅ８に作用するパイロット圧の指令値である操作パイロット圧が旋回モータ４の非駆動相当圧（所定圧力）を超えて駆動相当圧に達すると、旋回体１２の動作方向ベクトルの重力方向成分に基づいて、電磁弁（モータ用電磁弁）５７ａ，５７ｂの操作パイロット圧を補正する。コントローラ１４０は、電磁弁（モータ用電磁弁）５７ａ，５７ｂの補正後の操作パイロット圧に応じた制御信号を電磁弁（モータ用電磁弁）５７ａ，５７ｂに出力する。

　本変形例５によれば、例えば、旋回体１２の左側が右側に比べて下方に位置するように旋回体１２が傾いている状態から旋回体１２の左旋回を開始する場合と右旋回を開始する場合とで、操作装置Ａ４に応じた制御電流が電磁弁５７ａ，５７ｂに印加されてから旋回モータ４が駆動するまでの遅れ時間を均一化できる。

　＜変形例６＞
　上記実施形態では、バケット１０がアーム９に対して一方向にのみ回動可能に連結される構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。バケット１０は、アーム９に対して複数方向に回動可能に連結されていてもよい。例えば、バケット１０は、バケットピンの中心軸方向を第１方向としたときに、第１方向に直交する第２方向に回動可能であり、かつ、第１方向及び第２方向に直交する第３方向に回動可能である構成としてもよい。この場合、コントローラは、領域制限制御を実行する際に、バケット１０の第２方向への操作（チルト操作）及び第３方向への操作（ロータリー操作）に応じた操作パイロット圧を上記実施形態と同様に補正してもよい。

　＜変形例７＞
　目標面データ入力装置５１は、オペレータが、目標面を表す複数の座標値を入力可能なスイッチ、キーボード等の入力装置であってもよい。目標面データ入力装置５１は、オペレータの操作に基づいてコントローラ１４０からバケット１０の爪先の位置を取得し、その位置からの深さを表す数値の入力操作が行われることによって、目標面を表す座標値をコントローラ１４０に入力可能な装置であってもよい。

　＜変形例８＞
　上記実施形態では、作業機械が油圧ショベル１である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、油圧アクチュエータ、油圧ポンプから油圧アクチュエータへ供給される作動油の流れを制御する制御弁、及び、制御弁にパイロット圧を出力する電磁弁を備えた種々の作業機械に適用することができる。

　＜変形例９＞
　コントローラ１４０，３４０に係る各構成、当該各構成の機能及び実行処理等は、それらの一部または全部をハードウェア（例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等）で実現してもよい。

　＜変形例１０＞
　上記実施形態では、説明に必要であると解される制御線、情報線を示したが、必ずしも製品に係る全ての制御線、情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

　１…油圧ショベル、１Ａ…作業装置、１Ｂ…車体（機体）、２…メインポンプ（油圧ポンプ）、４…旋回モータ（油圧モータ）、５…ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）、６…アームシリンダ（油圧アクチュエータ）、７…バケットシリンダ（油圧アクチュエータ）、８…ブーム（駆動対象部材）、９…アーム（駆動対象部材）、１０…バケット（駆動対象部材）、１１…走行体、１２…旋回体、１８…エンジン、３０…ブーム角度センサ（姿勢センサ）、３１…アーム角度センサ（姿勢センサ）、３２…バケット角度センサ（姿勢センサ）、３３…車体傾斜角度センサ（姿勢センサ）、４８…パイロットポンプ、５０…姿勢検出装置、５１…目標面データ入力装置、５２…位置検出装置、５３…表示装置、５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂ…電磁弁、５７ａ，５７ｂ…電磁弁（モータ用電磁弁）、５８ａ，５８ｂ，５９ａ，５９ｂ…電磁弁、６０…重量入力装置、６１…制御弁ユニット、６２…電磁弁ユニット、９２…プロセッサ、９３…不揮発性メモリ（記憶装置）、９４…揮発性メモリ（記憶装置）、９６…モード切替スイッチ、１４０…コントローラ、１４１…操作量演算部、１４２…姿勢演算部、１４３…目標面設定部、１４４…目標速度演算部、１４５…目標パイロット圧演算部、１４６…指令パイロット圧補正部、１４７…バルブ指令演算部、１４８…表示制御部、１４９…アクチュエータ制御部、３４０…コントローラ、３４６…指令パイロット圧補正部、３４８…表示制御部、３６０…重量設定部、Ａ１～Ａ６…操作装置、ａ…制御介入比率、ｂ…目標面侵食率、ｃ…領域制限比率、Ｄ１～Ｄ３…流量制御弁、Ｄ４…流量制御弁（モータ制御弁）、Ｄ５，Ｄ６…流量制御弁、Ｇ１…ＧＮＳＳアンテナ、Ｇ２…ＧＮＳＳアンテナ、Ｈ…目標面距離、Ｏ…原点、Ｐｂｋ…基準点、Ｐｉ０…操作パイロット圧、Ｐｉ０’…補正操作パイロット圧、Ｐｉ１…目標パイロット圧、Ｐｉ１’…補正目標パイロット圧、Ｐｉ２…指令パイロット圧、Ｐｍａｘ０，Ｐｍａｘ１…補正圧力、ｐｓ…所定圧力（アクチュエータ非駆動相当圧）、Ｓｔ…目標面、ＶＤ…動作方向ベクトル、ＶＧ…動作方向ベクトルの重力成分、Ｖｓｔ…目標面ベクトル、α…ブーム角度、β…アーム角度、γ…バケット角度、θ…傾斜角度（ピッチ角）、φ…目標面に対する動作方向ベクトルの角度

Claims

　複数の油圧アクチュエータ、及び、前記複数の油圧アクチュエータにより駆動される複数の駆動対象部材を有する作業装置と、
　前記作業装置の姿勢情報を検出する姿勢検出装置と、
　前記複数の油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ポンプと、
　前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータに供給される作動油の流れを制御する制御弁ユニットと、
　前記制御弁ユニットを駆動するためのパイロット圧を生成する複数の電磁弁を有する電磁弁ユニットと、
　前記電磁弁で生成するパイロット圧の指令値を演算し、前記指令値に応じた制御信号を前記電磁弁に出力するコントローラと、を備えた作業機械において、
　前記コントローラは、
　前記姿勢検出装置で検出される姿勢情報に基づいて、前記駆動対象部材の動作方向ベクトルの重力方向成分を演算し、
　前記指令値が所定圧力を超えると、前記動作方向ベクトルの重力方向成分に基づいて前記パイロット圧の指令値を補正し、
　補正後の前記指令値に応じた制御信号を前記電磁弁に出力する
　ことを特徴とする作業機械。
　請求項１に記載の作業機械において、
　前記コントローラは、重力の向きとは反対方向の前記動作方向ベクトルの重力方向成分を正の値とし、重力の向きの前記動作方向ベクトルの重力方向成分を負の値としたとき、前記動作方向ベクトルの重力方向成分が大きいほど、前記パイロット圧の指令値を高い値に補正する
　ことを特徴とする作業機械。
　請求項２に記載の作業機械において、
　前記コントローラは、補正前の前記指令値が前記所定圧力を超えると、前記補正前の前記指令値よりも高い所定の補正圧力を前記補正後の指令値として設定し、経過時間の増加とともに前記補正後の指令値が前記補正前の指令値に漸近するように、前記補正後の指令値を演算する
　ことを特徴とする作業機械。
　請求項３に記載の作業機械において、
　前記コントローラは、前記動作方向ベクトルの重力方向成分が大きいほど、前記補正圧力を高くする、
　ことを特徴とする作業機械。
　請求項１に記載の作業機械において、
　前記コントローラは、
　外部装置から入力される重量情報に基づいて前記駆動対象部材の重量を設定し、
　前記駆動対象部材の重量に基づいて、前記動作方向ベクトルの重力方向成分を補正する
　ことを特徴とする作業機械。
　請求項１に記載の作業機械において、
　前記作業機械の車体の位置情報を検出する位置検出装置と、
　前記作業装置を操作するための操作装置と、を備え、
　前記コントローラは、
　目標形状データを取得し、
　取得した前記目標形状データ、前記車体の位置情報及び前記作業装置の姿勢情報に基づいて目標面を設定し、
　前記操作装置の操作量に基づいて、前記目標面に沿うように操作パイロット圧を演算し、
　前記作業装置において予め定められた基準点が、前記目標面に沿って前記目標面を越えないように目標パイロット圧を演算し、
　前記作業装置の前記基準点から前記目標面までの距離が小さくなるほど大きくなる制御介入比率を演算し、
　前記操作パイロット圧、前記目標パイロット圧、及び、前記制御介入比率に基づいて、指令パイロット圧を演算し、
　前記指令パイロット圧に応じた制御信号を前記電磁弁に出力し、
　前記目標パイロット圧が前記所定圧力を超えると、前記動作方向ベクトルの重力方向成分に基づいて、前記目標パイロット圧を補正し、
　前記制御介入比率が大きいほど、前記目標パイロット圧が前記指令パイロット圧に与える影響度合いが大きくなる
　ことを特徴とする作業機械。
　請求項６に記載の作業機械において、
　前記コントローラは、
　前記目標面に対する前記駆動対象部材の動作方向ベクトルの角度を演算し、
　前記操作装置により前記駆動対象部材が操作された場合、操作された前記駆動対象部材の動作方向ベクトルの前記角度、及び、前記制御介入比率に基づいて、前記駆動対象部材に対する操作が前記目標面に近づく方向の操作であるか否かを判定し、
　前記駆動対象部材に対する操作が前記目標面に近づく方向の操作でないと判定した場合には、前記操作パイロット圧に基づいて第１指令パイロット圧を演算し、前記第１指令パイロット圧に応じた制御信号を前記電磁弁に出力し、
　前記駆動対象部材に対する操作が前記目標面に近づく方向の操作であると判定した場合には、前記操作パイロット圧、前記目標パイロット圧、及び、前記制御介入比率に基づいて、第２指令パイロット圧を演算し、前記第２指令パイロット圧に応じた制御信号を前記電磁弁に出力する
　ことを特徴とする作業機械。
　請求項１に記載の作業機械において、
　走行体と、
　前記走行体に旋回可能に取り付けられた旋回体と、
　前記旋回体を駆動する油圧モータと、
　前記旋回体に取り付けられた前記作業装置と、を備え、
　前記制御弁ユニットは、前記油圧ポンプから前記油圧モータに供給される作動油の流れを制御するモータ制御弁を有し、
　前記電磁弁ユニットは、前記モータ制御弁を駆動するためのパイロット圧を生成するモータ用電磁弁を有し、
　前記姿勢検出装置は、前記旋回体の姿勢情報を検出し、
　前記コントローラは、
　前記姿勢検出装置で検出される前記作業装置の姿勢情報及び前記旋回体の姿勢情報に基づいて、前記旋回体の動作方向ベクトルの重力方向成分を演算し、
　前記モータ用電磁弁で生成するパイロット圧の指令値が所定圧力を超えると、前記旋回体の動作方向ベクトルの重力方向成分に基づいて、前記モータ用電磁弁のパイロット圧の指令値を補正し、
　前記モータ用電磁弁の補正後の前記指令値に応じた制御信号を前記モータ用電磁弁に出力する
　ことを特徴とする作業機械。