CN1125969A - 建筑机械的限定区域挖掘控制装置 - Google Patents

Abstract

在油压挖掘机的限定区域挖掘控制装置中，预先设定前端装置(1A)的可动区域，并在控制机构(9)处根据角度检测器(8a-8c)发出的信号计算前端装置的位置和姿势，根据操作柄装置(4a，4b)发出的信号计算前端装置的目标速度矢量(Vc)，当前端装置在设定区域内但不在边界附近时保持该目标速度矢量，当前端装置在设定区域内且在边界附近时修正目标速度矢量以减小其向设定区域边界接近方向的矢量分量(Vcy)，当前端装置在设定区域以外的时候修正目标速度矢量以使前端装置返回设定区域，由此，能够平稳有效率地进行限定区域的挖掘。

Description

建筑机械的限定区域挖掘控制装置

本发明涉及建筑机械的限定区域挖掘控制装置，特别涉及在具有多关节式前端装置的油压控掘机等建筑机械中进行限定前端装置可动区域挖掘的限定区域挖掘控制装置。

作为建筑机械的一例代表有油压挖掘机。油压挖掘机由前端装置和车体构成，前端装置由在垂直方向可分别回转的悬臂、肘臂及铲斗组成，车体由上部回转体及下部行走体组成，前端装置的悬臂的根部支承在上部回转体的前部。在这样的油压挖掘机中，悬臂等前端部件分别由手动操作柄来操作，然而这些前端部件分别由关节部连结着进行回转运动，因此操作这些前端部件进行设定区域的挖掘是非常困难的作业。于是在特开平4—136324号公报中公开了容易进行这种作业的限定区域挖掘控制装置。该限定区域挖掘控制装置具有检测前端装置姿势的检测手段、根据该检测手段的信号计算前端装置位置的运算手段、以及教示手段、杠杆增益运算手段和执行元件控制手段；教示手段教示出禁止前端装置侵入的不可侵入区域，杠杆增益运算手段先要求出前端装置的位置与教示的不可侵入区域边界线之间的距离d，然后将一个由距离d决定的函数乘以杠杆操作信号并将结果输出，其上述函数关系是当距离d大于某值时取函数值为1，小于某值时函数值取值在0—1之间，执行元件控制手段是根据来自杠杆增益运算手段的信号来控制执行元件的动作。根据这一方案的构成，杠杆操作信号随着距不可侵入边界的距离减小而被缩小，所以即使操作者错误地将铲斗前端移动到不可侵入区域，也会自动地在边界上平稳地停下来，并且，在其途中操作者会从前端装置速度的减慢而判断出已接近于不可侵入区域从而可使铲斗前端返回。

另外，在特开昭63—219731号公报中刊载了另一种方式：在油压挖掘机中，设定一个对前端装置作业产生障碍的作业限界位置，以便在肘臂前端跑出该限界位置的情况下控制其返回可作业区域。

然而，在上述的现有技术中存在着以下问题。

在特开平4—136324号公报记载的现有技术中，在杠杆增益运算手段中，在杠杆操作信号上原样不变地乘上由距离d所决定的函数并输出给执行元件控制手段，所以随着向不可侵入区域的接近，铲斗前端速度亦会渐渐减慢，直到停止在不可侵入区域的边界上。因此避免了要将铲斗前端移到不可侵入区域时的冲击。可是，在这种现有的技术中，使铲斗前端的速度减慢时，与铲斗前端的移动方向无关只是单纯减速。所以，当沿着不可侵入区域的边界进行挖掘时，操作肘臂随着向不可侵入区域的接近，沿不可侵入区域边界方向的挖掘速度也变慢，于是必须要操作悬臂杠杆使铲斗前端离开不可侵入区域，以便防止挖掘速度的减慢。其结果是当沿着不可侵入区域挖掘的时候，效率极其低下。并且，为了提高效率不得不离开不可侵入区域一段距离进行挖掘，这样就不能够挖掘设定区域。

在特开昭63—219731号公报记载的现有技术中，肘臂前端跑出作业限界位置之外的时候，动作速度快，则跑出作业限界位置之外的量也就多，为了快速返回到可作业区域就会产生冲击，因此不能平稳作业。

本发明的第1个目的是提供一种建筑机械的限定区域挖掘控制装置，它能高效地进行限定区域的挖掘。

本发明的第2个目的是提供一种建筑机械的限定区域挖掘控制装置，它能平稳地进行限定区域的挖掘。

本发明的第3个目的是提供一种建筑机械的限定区域挖掘控制装置，它能将高效进行限定区域挖掘的机能附加给具有油压控制方式操作手段的设备。

本发明的第4个目的是提供一种建筑机械的限定区域挖掘控制装置，在进行限定区域的挖掘时，当要求峻工精度高时可采取缓慢动作，而当对峻工精度没什么要求，作业速度较重要时可采取快速动作。

本发明的第5个目的是提供一种建筑机械的限定区域挖掘控制装置，在进行限定区域的挖掘时，即使在前端装置工作半径较长的作业姿势下也能提高控制精度。

为达到上述第1目的，本发明的建筑机械用限定区域挖掘控制装置具有以下各部份；多个被驱动部件、多个油压执行元件、多个操作装置、及多个油压控制阀；被驱动部件包括构成多关节型前端装置的可在上下方向回转的多个前端部件，油压执行元件分别驱动上述的多个被驱动部件，操作装置指示上述多个被驱动部件的动作，油压控制阀被上述操作装置的操作信号驱动，并控制供给上述多个油压执行元件压力油的流量；在具有这些部份的建筑机械的限定区域挖掘控制装置中，本发明还具备以下手段；区域设定手段、第1检测手段、第1运算手段、及第1信号修正手段；区域设定手段用来设定上述前端装置的可动区域，第1检测手段检测有关上述前端位置和姿势的状态量，第1运算手段根据来自第1检测手段的信号计算上述前端装置的位置和姿势，当上述前端装置在上述设定区域内的边界近旁时，第1信号修正手段根据上述多个操作装置中与特定的前端部件相关的操作装置的操作信号和上述第1运算手段的运算值修正与上述前端装置有关的操作装置的操作信号使得上述前端装置沿上述设定区域的边界方向移动，且减小向接近上述设定区域边界方向的移动速度。

根据由这样的第1信号修正手段对与前端装置有关的操作装置的操作信号的修正，前端装置向着设定区域边界接近的动作被减速并被控制改变方向，这就使得前端装置可以沿着设定区域边界动作。因此可以有效地进行限定区域的挖掘。

为达到上述第2目的，本发明在上述建筑机械的限定区域挖掘控制装置中更一步具备有第2信号修正手段，当上述前端装置在上述设定区域之外的时候，该手段根据上述多个操作装置中与特定的前端部件相关的操作装置的操作信号和上述第1运算手段的运算值修正与上述前端装置有关的操作装置的操作信号使得上述前端装置返回设定区域。

如上所述，前端装置在设定区域的边界附近受方向变换控制的时候，由于前端装置的动作速度较快或控制上的响应迟缓及前端装置的惯性等原因，前端装置有时会跑出设定区域，此时，第2信号修正手段修正与前端装置有关的操作装置的操作信号使前端装置返回设定区域，从而可以控制前端装置在侵入后迅速返回设定区域。因此，即使是让前端装置快速动作的时候，也可以使其沿设定区域的边界动作，能够正确地进行设定区域边界的挖掘。

另外，由于此时如上述那样，以事先的方向变换控制进行减速，所以侵入设定区之外的量就减少了，返回设定区域时的振动也大幅度缓和了。因此，即使在让前端装置快速动作的时候，也可平稳地进行限定区域的挖掘，能够平稳地进行限定区域的挖掘。

在上述建筑机械的限定区域挖掘控制装置中，最好是上述第1信号修正手段包括下述手段；第2运算手段、第3运算手段以及阀门控制手段。第2运算手段是根据与上述特定的前端部件有关的操作装置的操作信号计算上述前端装置的目标速度矢量；第3运算手段是输入上述第1及第2运算手段的运算值，当上述前端装置位于上述设定区域内的边界附近时，修正上述的目标速度矢量，保留该目标速度矢量的沿上述设定区域边界方向的分量，减小该目标速度矢量的向上述设定区域边界接近方向的分量；阀门控制手段用来驱动与上述前端装置的动作对应的油压控制阀，前端装置的动作是与上述目标速度矢量相对应的。

根据第3运算手段对目标速度矢量的修正，即保留目标速度矢量的沿设定区域边界方向的分量，减小目标速度矢量的向设定区域边界接近方向的分量，第1信号修正手段就可以像上述那样修正与前端装置有关的操作装置的操作信号。

另外，上述第2信号修正手段最好进一步包括第2运算手段和第4运算手段；第2运算手段根据与上述特定的前端部件有关的操作装置的操作信号计算上述前端装置的目标速度矢量，第4运算手段输入上述第1及第2运算手段的运算值，当上述前端装置位于上述设定区域之外时，修正上述目标速度矢量使上述前端装置返回上述设定区域。

根据第4运算手段对目标速度矢量的修正；使前端装置返回设定区域，第2信号修正手段就可以像上述那样修正与前端装置有关的操作装置的操作信号。

另外，在上述建筑机械的限定区域挖掘控制装置中，最好是，第3运算手段当上述前端装置在上述设定区域内而不在边界附近时，保持上述目标速度矢量。这样，当前端装置在设定区域内且不在边界附近时就可以同通常作业一样地进行作业。

另外，上述第3运算手段最好将垂直于上述设定区域边界的矢量分量作为上述目标速度矢量的向设定区域边界接近方向的矢量分量。

此外，上述第3运算手段最好是随着上述前端装置距上述设定区域边界距离的减小而加大向上述目标速度矢量向设定区域边界接近方向的矢量分量的减少量，这样来减小该矢量分量。这种情况下，上述第3运算手段最好是随着上述前端装置到上述设定区域边界距离的逐渐缩小而加上一个逐渐增大的反方向的速度矢量，这样来减小上述目标速度矢量的向设定区域边界接近方向的矢量分量。并且，最好是上述第3运算手段在上述前端装置一到达上述设定区域边界时，就使上述目标速度矢量的向设定区域边界接近方向的矢量分量为0或者是微小值。上述第3运算手段也可以用乘以一个随着上述前端装置到上述设定区域边界距离的缩小而减小的1以下的系数，来减小上述目标速度矢量的向设定区域边界接近方向的矢量分量。

在上述建筑机械的限定区域挖掘控制装置中，上述第4运算手段最好是通过保留上述目标速度矢量的沿上述设定区域边界方向的矢量分量，而将上述目标速度矢量的垂直于设定区域边界的分量变为向上述设定区域边界接近方向的分量，来修正目标速度矢量以使上述前端装置返回上述设定区域。由此，当前端装置被控制返回设定区域的时候，沿设定区域边界方向的速度分量不减，所以即使在设定区域外也能让前端装置沿设定区域的边界动作。

另外，上述第4运算手段最好是随着上述前端装置到上述设定区域边界距离的缩小来使向上述设定区域边界接近方向的矢量分量减小。这样，前端装置返回设定区域时的轨迹就会成为一条随着向设定区域边界的接近而平行的曲线，返回设定区域时的动作变得更加平稳。

进而，最好，在上述前端装置于上述设定区域之内而上述目标速度矢量是远离上述设定区域边界方向的速度矢量时，上述第3运算手段维持上述目标速度矢量不变，而在上述前端装置于上述设定区域之内并且上述目标速度矢量是向上述设定区域边界接近方向的速度矢量时，减小与上述前端装置到上述设定区域边界距离相关连的上述目标速度矢量的向设定区域边界接近方向的矢量分量，以此来修正上述目标速度矢量。

另外，为达到上述第3个目的，本发明在上述多个操作装置中至少与上述特定的前端部件有关的操作装置是以输出控制压力作为上述操作信号的油压控制方式，在驱动这种含有油压控制式操作手段的操作***所对应的油压控制阀的上述建筑机械的限定区域挖掘控制装置中，本发明还包括检测上述油压先导控制方式的操作装置操作量的第2检测手段；上述第2运算手段是根据上述第2检测手段的信号计算上述前端装置目标速度矢量的手段；上述阀控制手段是包括第5运算手段和先导控制手段而构成的，第5运算手段根据修正后的目标速度矢量计算为驱动相应的油压控制阀所需的目标控制压力，先导控制手段用来控制上述操作***以得到该目标控制压力。

如上述那样将修正后的目标速度矢量变换成目标控制压力，并控制操作***以得到该目标控制压力，由此就可以在具备油压先导控制方式的操作手段的设备上进行上述的方向变换控制，就能够把有效进行限定区域挖掘的机能附加给具有油压先导控制方式操作手段的设备。

另外，作为特定的前端部件包含油压挖掘机的悬臂和肘臂时，即使只用一根肘臂用操作手段的操作柄，也因为可计算相当于上述修正后目标速度矢量的目标控制压力，控制油压先导控制方式的操作手段，因此，可用一根肘臂用的操作柄进行沿设定区域边界的挖掘作业。

在上述建筑机械的限定区域挖掘控制装置中，最好是，上述操作***含有第1控制油路，该控制油路将控制油压传导给油压控制阀，而该油压控制阀是与上述前端装置向远离上述设定区域方向的动作相对应的，上述第5运算手段含有根据修正后的目标速度矢量计算上述第1控制油路中的目标控制压力的手段，上述先导控制手段含有输出手段、电—油压的变换手段及高压选择手段。输出手段输出对应于上述目标控制油压的第1电信号，电—油压的变换手段将上述第1电信号变换成油压并输出相当于上述控制油压的控制压力，高压选择手段选择上述第1控制油路内的控制油压和从电—油压变换手段输出的控制压力中的高压一方并传导到对应的油压控制阀。

此外，最好是，上述操作***含有第2控制油路，该第2控制油路将控制油压传导给油压控制阀，而该油压控制阀是与上述前端装置向上述设定区域接近方向的动作相对应的；上述第5运算手段含有根据修正后目标速度矢量计算上述第2控制油路中目标控制油压的手段；上述先导控制手段含有输出手段和减压手段，输出手段输出对应于上述目标控制油压的第2电信号，减压手段设置于第2控制油路，根据上述第2电信号而动作，将上述第2控制油路内的控制压力减小到上述目标控制压力。

进而，最好是，上述操作***包括第1控制油路和第2控制油路，第1控制油路将控制油压传导给与上述前端装置向远离上述设定区域方向的动作相对应的油压控制阀，第2控制油路将控制油压传导给与上述前端装置向上述设定区域接近方向的动作相对应的油压控制阀。上述第5运算手段含有根据上述修正后的目标速度矢量计算上述第1及第2控制油路中目标控制油压的手段；上述先导控制手段含有输出手段；电—油压变换手段、高压选择手段和减压手段，输出手段输出对应于上述目标控制压力的第1及第2电信号，电—油压变换手段将上述第1电信号变换成油压并输出相当于上述目标控制油压的控制压力，高压选择手段选择上述第1控制油路内的控制油压和从电—油压变换手段输出的控制压力中的高压一方并传导到对应的油压控制阀，减压手段设置于上述第2控制油路，根据第2电信号而动作，将上述第2控制油路内的控制压力减小到上述目标控制压力。

这里，最好是，上述特定的前端部件含包括油压挖掘机的悬臂和肘臂，上述第1控制油路是悬臂上升一侧的控制油路。另外上述第2控制油路最好是悬臂下降一侧以及肘臂内转一侧的控制油路。上述第2油路也可以是悬臂下降一侧、肘臂内转一侧及肘臂外转一侧的控制油路。

另外，为达到上述第4个目的，本发明在上述建筑机械的限定领域挖掘控制装置中，进一步具备有模式切换手段，该模式切换手段可以选择包括通常模式和精加工(竣工时)模式在内的多种作业模式。上述第1信号修正手段输入上述模式切换手段的选择信号，当上述前端装置在上述设定区域内并在其边界附近时，减小上述前端装置向上述设定区域边界接近方向的移动速度，同时修正与上述前端装置有关的操作装置的操作信号，使得上述前端装置沿上述设定区域边界方向的移动速度当上述模式切换手段选择了精加工模式时要比选择通常模式时慢些。

这样，设置模式切换手段、并用第1信号修正手段修正操作信号，就可以按模式切换手段选择的模式设定相应的作业速度，能够选择重视精度的精加工作业和作业速度。因此，按作业种类区分模式，对峻工精度要求高时可缓慢动作，对峻工精度要求不高而作业速度较重要时可快速动作，这就可以提高作业效率。

进而，为达到上述第5个目的，本发明在上述建筑机械的限定领域挖掘控制装置中，上述第1信号修正手段根据上述第1运算手段的运算值判明上述前端装置的设定部位位置到建筑机械本体的距离，当上述前端装置在上述设定区域内并在其边界附近时，上述前端装置向上述设定区域边界接近方向的移动速度被减慢的同时，当上述距离较长时还要修正与上述前端装置有关的操作装置的操作信号以使上述前端装置沿上述设定区域边界方向的移动速度也减慢。

这样，根据第1信号修正手段对操作信号的修正，象前端装置位于最大工作半径附近的情况那样，在相对前端部件的油压执行元件的伸缩量，前端装置的回转角变化很大的作业姿势下，由于沿设定区域边界方向的铲斗前端的移动速度被减慢，因此可以提高控制精度。

图1.根据本发明第1实施例的建筑机械限定区域挖掘控制装置及其油压驱动装置的示意图。

图2.本发明所适用的油压挖掘机外观及其周围设定区域形状的示意图。

图3.油压控制方式操作柄装置的详细示意图。

图4.表示控制机构的控制机能的机能框图。

图5.本实施例的限定区域挖掘控制装置所用座标系和区域设定方法的示意图。

图6.倾斜角修正方法的示意图。

图7.在本实施例中设定区域的一例示意图。

图8.在目标油缸速度运算部中控制油压与流量控制阀排出油量间关系的示意图。

图9.表示在方向变换控制部处理内容的程序框图。

图10.表示在方向变换控制部铲斗前端与设定区域边界的距离Ya和系数h的关系图。

图11.铲斗前端通过运算被控制进行方向变换时其轨迹的一例示意图。

图12.表示在方向变换控制部其他处理内容的程序框图。

图13.表示在方向变换控制部，距离Ya和函数Vcgf的关系图。

图14.表示在还原控制部处理内容的程序框图。

图15.铲斗前端通过运算被控制进行还原时其轨迹的一例示意图。

图16.根据本发明第2实施例的建筑机械限定区域挖掘控制装置及其油压驱动装置的示意图。

图17.表示控制机构控制机能的机能框图。

图18.表示在方向变换控制部处理内容的程序框图。

图19.表示在方向变换控制部铲斗前端与设定区域边界的距离Ya和系数P的关系图。

图20.表示在方向变换控制部其他处理内容的程序框图。

图21.表示在方向变换控制部距离Ya和函数Vcgx＝F(ga)的关系图。

图22.表示在还原控制部处理内容的程序框图。

图23.表示在还原控制部距离Ya和系数P的关系图。

图24.表示根据本发明第3实施例的建筑机械限定区域挖掘控制装置的控制机构的控制机能的机能框图。

图25.表示在方向变换控制部处理内容的程序框图。

图26.表示在方向变换控制部其他处理内容的程序框图。

图27.表示在还原控制部处理内容的程序框图。

图28.根据本发明第4实施例的建筑机械限定区域挖掘控制装置及其油压驱动装置的示意图。

图29.表示在控制机构中控制顺序的程序框图。

图30.在本实施例的减速领域及还原领域的目标速度矢量修正方法示意图。

图31.铲斗前端与设定区域边界的距离和减速矢量间的关系示意图。

图32.铲斗前端与设定区域边界的距离和还原矢量间的关系示意图。

图33.根据本发明第5实施例的建筑机械限定区域挖掘控制装置及其本发明所适用的油压挖掘机示意图。

图34.表示在控制机构中控制顺序的程序框图。

图35.根据本发明第6实施例的建筑机械限定区域挖掘控制装置及其本发明所适用的油压控掘机示意图。

图36.表示在控制机构中控制顺序的程序框图。

图37.根据本发明第7实施例的建筑机械限定区域挖掘控制装置及其本发明所适用的油压挖掘机示意图。

图38.表示在控制机构中控制顺序的程序框图。

图39.根据本发明第8实施例的建筑机构限定区域挖掘控制装置及其本发明所适用的油压挖掘机示意图。

图40.表示在控制机构中控制顺序的程序框图。

图41.作为本发明进一步的其他实施例，本发明所适用的偏心式油压挖掘机的俯视图。

图42.作为本发明进一步的其他实施例，本发明所适用的2段悬臂式油压挖掘机的侧视图。

以下，根据图面来说明本发明所适用油压挖掘机的若干个实施例。

根据图1—图15来说明图本发明的第1实施例。

在图1中本发明适用的油压挖掘机具有：油泵2、多个油压执行元件3a—3f、多个操作柄4a—4f、多个流量控制阀5a—5f及溢流阀6，油压执行元件包括由来自油泵2的压力油驱动的悬臂油缸3a、肘臂油缸3b、铲斗油缸3c、旋转马达3d及左右行走马达3e、3f，操作柄4a—4f是分别与这些油压执行元件3a—3f对应设置的，流量控制阀连接在油泵2与各个油压执行元件3a—3f之间，根据操作柄装置4a—4f的操作信号控制供给油压执行元件3a—3f的压力油的流量；这些构成了驱动油压挖掘机上被驱动部件的油压驱动装置。

另外，油压挖掘机如图2所示，由多关节型的前端装置1A和车体1B所构成，前端装置1A由在垂直方向上分别回转的悬臂1a、肘臂1b及铲斗1c组成，车体1B由上部回转体1d及下部行走体1e组成，前端装置1A的悬臂1a的基端支承在上部回转体1d的前部。悬臂1a、肘臂1b、铲斗1c、上部回转体1d及下部行走体1e构成被驱动部件，分别由悬臂油缸3a、肘臂油缸3b、铲斗油缸3c、回转马达3d及行走马达3e、3f来驱动，他们的动作由上述操作柄装置4a—4f指示。

操作柄装置4a—4f是油压先导控制方式，它是利用控制压力来驱动相应的流量控制阀，如图3所示，各自都由操作者操作的操作柄40和一对减压阀41，42所构成，该对减压阀生成对应于操作柄40的操作量和操作方向的控制压力，减压阀41、42的一次口侧与控制油泵43相接，二次口侧通过控制油路44a，44b；45a，45b；46a，46b；47a，47b；48a，48b；49a，49b；与相应的流量控制阀的油压驱区动部50a，50b；51a，51b；52a，52b；53a，53b；54a，54b；55a，55b；相连接。

在上述的油压挖掘机上设置着根据本实施例的限定区域挖掘控制装置。该控制装置是由设定器7、角度检测器8a，8b，8c、倾斜角检测器8d、压力检测器60a，60b；61a，61b、控制装置9、比例电磁阀10a，10b，11a，11b和梭动阀12构成；设定器用来预先指示对应于作业的前端装置的所定部位、例如设定铲斗1c前端可活动的挖掘区域；角度检测器设在悬臂1a、肘臂1b及铲斗1c各自的回转支点上、检测出作为体现前端装置1A的位置和姿势的状态量的各个回转角度；倾斜角检测器8d检测出车体1B在前后方向上的倾斜角度θ；压力检测器设在悬臂及肘臂所用操作柄装置4a，4b的控制油路44a，44b、45a，45b上，检测出作为操作柄装置4a，4b操作量的各个控制油压；控制装置9是在输入设定器7的设定信号、角度检测器8a，8b，8c及倾斜角检测器8d的检测信号以及压力检测器60a，60b，61a，61b的检测信号并设定铲斗1c前端的可动挖掘区域的同时，输出进行限定区域挖掘控制的电信号；比例电磁阀是由上述电信号驱动的。比例电磁阀10a的一次口侧与控制油泵43相连，二次口侧与梭动阀12相连。梭动阀口设在控制油路44a中，它选择控制油路44a内的控制油压和从比例电磁阀10输出的控制油压中较高的一路控制油，导入到流量控制阀5a的油压驱动部50a处。比例电磁阀10b，11a，11b分别设置在控制油路44b，45a，45b中，相应于各自的电信号将控制油路内的控制压力减压后输出。

设定器7是利用操作仪表板或接线柱上设置的开关等操作装置将设定信号输给控制装置9以指示其设定的挖掘区域，操作仪表板上也可以有表示装置等其他的辅助装置。另外，也可利用其他的方法，如：指令卡方法，条形码方法，激光器方法、无线通信方法等等。

控制装置9的控制机能如图4所示。控制装置9具有以下各机能部；区域设定运算部9a、前端姿势运算部9b、目标油缸速度运算部9c、目标前端速度矢量运算部9d、方向变换控制部9e、修正后目标油缸速度运算部9f、还原控制运算部9g、修正后目标油缸速度运算部9h、目标油缸速度选择部9i、目标控制油压运算部9g、阀门指令运算部9k。

在区域设定运算部9a，根据设定器7的指示进行铲斗1c前端的可动挖掘区域的设定运算。根据图5来说明其一例。本实施例是在垂直面内设定挖掘区域。

图5中，由操作者的操作铲斗1c的前端移动到点P1的位置后、从设定器7发出指示计算此时的铲斗前端位置，然后操作设定器7，输入从该位置向下深度为h1，并指定根据深度所应设定的挖掘区域边界上的点P1*。接着再将铲斗1c前端移动到点P2的位置，从设定器7发出指示计算此时的铲斗前端位置，同样地操作设定器7，输入从该位置向下深度为h2，并指定根据深度所应设定的挖掘区域边界上的点P2*。并且计算连接P1*，P2*两点间线段的直线方程式作为挖掘区域的边界。

这里，两点P1，P2的位置由前端姿势运算部9b运算、区域设定运算部9a根据其位置情报计算上述的直线方程式。

在控制装置9中存贮有前端装置1A及车体1B的各部尺寸，前端姿势运算部9b根据这些数据和用角度检测器8a，8b，8c检测出的回转角度α，β，γ值来计算两点P1，P2的位置。这时候，例如在求以悬臂1a的转动支点作为原点的XY坐标系中，以座标值(X1，Y1)(X2，Y2)作为两点P1，P2的位置。X，Y座标系是固定于本体1B上的，是垂直平面内的直角坐标系。

设悬臂1a的回转支点与肘臂1b的回转支点间的距离为L1、肘臂1b的回转支点与铲斗1c的回转支点间的距离为L2、铲斗1c的回转支点与铲斗1c的前端之间的距离为L3、则由下式可从回转角度α、β、γ求出XY座标系中的座标值(X1，Y1)(X2，Y2)。

X＝L1sina＋L2sin(α＋β)＋L3sin(α＋β＋γ)

Y＝L1cosa＋L2cos(α＋β)＋L3cos(α＋β＋γ)

在区域设定运算部9a，分别将挖掘区域边界上的2点P1*，P2*的座标值记为下面的Y座标表达式

Y1*＝Y1－h1

Y2*＝Y2－h2

并由上式求得。此外，连接P1*，P2*两点线段的直线方程式由下式计算。

Y＝(Y2*－Y1*)X/(X2－X1)＋(X2Y1*－X1Y2*)/(X2－X1)

而且，设定上述直线以具有原点的一条直线作为一个座标轴的直角座标系，例如以点P2*为原点设定座标系XaYa，求出从XY座标系向XaYa座标系转换的座标变换数据。

另外，如图6所示当车体1B处于倾斜状态时，铲斗及前端与地面的相对位置关系变化了，因此挖掘区域的设定不能正确进行。于是，在本实施例中，用倾斜角检测器8d检测出车体1B的倾斜角度θ，在前端姿势运算部9b输入其倾斜角θ值，使XY座标系回转一个角度θ而成为XbYb座标系，用此座标系计算铲斗前端的位置。由此，车体1B即使倾斜也可进行正确区域的设定。此外，在车体倾斜的时候，先修正车体的倾斜再作业、或在车体不倾斜的作业现场使用时，也不一定需要倾斜角检测器。

以上是以一根直线设定挖掘边界的例子，然而也可以由多根直线的组合来在垂直平面内设定任意形状的挖掘区域。图7所示为其中一例，用3根直线A1，A2，A3设定了挖掘区域。在这种场合下各直线A1，A2，A3也由与上述同样的操作及运算就可设定挖掘区域的边界。

在前端姿势运算部9b中，同上述一样地根据控制装置9的存贮装置中所贮存的前端装置1A及车体1B的各部尺寸和由角度检测器8a，8b，8c检测出的回转角α，β，γ值，将前端装置1A的所定部位的位置计算为在XY座标系中的座标值。

在目标油缸速度运算部9c输入由压力检测器60a，60b，61a，61b检测出的控制油压力值，求出流量控制阀5a，5b的排出流量，进而从该排出流量计算悬臂油缸3a及肘臂油缸3b的目标速度。在控制装置9的存贮装置中存贮着如图8所示的控制压力PBV，PBD，PC，PAD与流量控制阀5a，5b的排出流量VB，VA之间的关系、目标油缸速度运算部9c根据该关系求出流量控制阀5a，5b的排出流量。此外，事先将计算出的控制压力与目标油缸的速度关系存贮在控制装置9的存贮装置中，也可以从控制压力直接求目标油缸速度。

在目标前端速度运算部9d，根据由前端姿势运算部9d求出的铲斗前端位置及由目标油缸速度运算部9c求出的目标油缸速度，和存贮在控制装置9的存贮装置中的L1，L2，L3等各部尺寸求出铲斗1c前端的目标速度矢量Vc。这时候，计算目标速度矢量Vc首先要求出在如图5所示的XY座标系的值，然后使用该值并利用先前在区域设定运算部9a求得的从XY座标系向XaYa座标系的转换数据，通过向XaYa座标系的转换求在XaYa座标系中的座标值。在这里，XaYa座标系的目标速度矢量Vc的Xa轴向座标值Vcx是作为目标速度矢量Vc的沿平行于设定区域边界的矢量分量，Ya轴向座标值Vcy是作为目标速度矢量Vc的垂直于设定区域边界的矢量分量。

在方向变换控制部9e，当铲斗1c的前端在设定区域内接近其边界附近，目标速度矢量Vc含有向设定区域的边界方向接近的分量的情况下，进行目标速度向量Vc的修正以使垂直的矢量分量随着向设定区域的接近而减少。换言之，即在垂直方向的矢量分量Vcy上加上比它的值小的离开设定区域方向的矢量(反向矢量)。

图9中是将方向变换控制部9e的控制内容用程序框图来表示。首先，在步骤100中，是对目标速度矢量Vc的相对设定区域边界的垂直分量即XaYa座标系中Ya轴的座标值Vcy进行正负判定，正值表示铲斗前端从设定区域的边界向离开该边界的方向的速度矢量，所以进到步骤101，将目标速度矢量Vc沿Xa座标轴的值Vcx及沿Ya座标轴的值Vcy不变，作为修正后的矢量分量Vcxa，Vcya。负值表示铲斗前端向接近设定区域边界方向的速度矢量，所以进到步骤102，为控制方向变换，目标速度矢量Vc的Xa座标轴上的值不变作为修正后矢量分量Vcxa、Ya座标轴上的值Vcy乘上一个系数h后作为修正后矢量分量Vcya。

在这里如图10所示，当铲斗1c的前端到设定区域边界的距离Ya比设定值Ya1大的时候，系数h是1，而当距离Ya比设定值Ya1小时，随着距离Ya变小，h值也就比1小，距离Ya等于0时，即铲斗前端到达设定区域的边界，则h值亦等于0，控制装置9的贮存装置中贮存着h与Ya的这样的关系。

在方向变换控制部9e，利用先前于区域设定运算部9a处求得的从XY座标系向XaYa座标系的转换数据，把在前端姿势运算部9b求得的铲斗1c的前端位置变换到XaYa座标系中，从其Ya的座标值求出从铲斗1c的前端到设定区域边界的距离Ya，从该距离Ya利用图10的关系求出系数h。

根据以上这样对目标速度矢量Vc的垂直方向分量Vcy的修正，随着距离Ya的变小，垂直方向的矢量分量Vcy减少量加大，矢量分量Vcy减小，目标速度矢量Vc被修正为目标速度矢量Vca。在这里，距设定区域边界Ya1的距离范围也可称为方向变换区域或减速区域。

图11所示为铲斗1c的前端通过上述那样修正后的目标速度矢量进行方向变化控制时所形成的轨迹之一例。目标速度矢量Vc向着斜下方为一定时，其平行分量Vcx亦是一定的，垂直分量Vcy随着铲斗1c的前端向设定区域边界的接近(距离Ya逐渐变小)而变小。修正后的目标速度矢量Vca是其两个分量的合成，因此其轨迹是图11所示那样的随着向设定区域边界的接近而成为水平的曲线状。此外，Ya＝0，则取h＝0，在设定区域边界上修正后的目标速度矢量Vca就等于其水平分量Vcx。

图12为在方向变换控制部9e的其他控制例的程序框图。在该例中，步骤100是目标速度矢量Vc相对设定区域边界垂直的分量(目标速度矢量Vc的Ya座标值)Vcy是否为负值进行判断，若为负则进入步骤102A，根据控制装置9的存贮装置所存贮的图13所示的Vcyf＝f(Ya)的函数关系求出对应于铲斗1c前端距设定区域边界的距离Ya的减速了的Ya座标值Vcyf，并以该Ya座标值Vcyf和Vcy中较小一方作为修正后的矢量分量Vcya。这样，使铲斗1c的前端缓缓动作的时候，铲斗前端即使在设定区域的附近也不会过份的减速，具有可由操作者的操作控制动作的优点。

另外，即使如上述那样铲斗前端的目标速度矢量的垂直分量减小，由于流量控制阀及其他油压部件的制作公差而产生的偏差等，要使矢量的垂直分量在垂直方向距离Ya＝0时亦达到0值是极其困难的、存在铲斗前端侵入到设定区域外的情况。然而，在本实施例中由于同时使用后述的还原控制可使铲斗前端几乎是在设定区域的边界上动作。此外，由于同时使用还原控制，可以将图10及图13所示的关系，在垂直方向Ya＝0时把系数h减速了的Ya座标值Vchf设定得稍稍保留一点(即不为0)也可。

另外，在上述控制中，目标速度矢量的水平分量(Xa座标值)是维持原状的，但也可以不必维持原状，可以增加水平分量而增速，亦可减少水平分量而减速。对于后者将作为其他实施例在后面叙述。

在修正后目标油缸速度运算部9f中，根据方向变换控制部9e求出的修正后的目标速度矢量来计算悬臂油缸3a及肘臂油缸3b的目标油缸速度。这些是目标前端速度矢量运算部9d中运算的逆运算。

在这里，进行图9或图12的程序框图中，在进行步骤102或102A的方向变换控制(减速控制)的情况下，选择对于其方向变换控制所必要的悬臂油缸及肘臂油缸的动作方向，计算在其动作方向下的目标油缸速度。作为一例，就向车体方向挖掘的肘臂内转的情况(肘臂内转)和悬臂下降肘臂外转的复合操作下向推压铲斗前端方向操作的情况(肘臂外转复合操作)加以说明。

肘臂内转操作的情况下，目标速度矢量Vc的垂直分量Vcy的减小方法有以下三种：

(1)提高悬臂1a的减小方法；

(2)使肘臂1b的内转动作减速的减小方法；

(3)靠两者的组合来减小的方法；

在(3)的组合方式中，其组合的比例根据当时的前端装置的姿势、水平方向的矢量分量而有所不同。不论怎样这些都是由控制软件决定。在本实施例中由于同时使用了还原控制，所以含有提高悬臂1a来减小的方法(1)还有(3)较好，从动作平稳性这点来看(3)被认为是最理想的。

在肘臂外转复合操作中，肘臂从车体一侧的位置(手前的位置)向外转操作情况下，赋予向设定区域之外方向的目标矢量。从而，为了减小目标速度矢量Vc的垂直分量Vcy，将悬臂下降切换或悬臂提升，并有必要将肘臂外转减速。这一组合也是由软件决定的。

在还原控制部9g，铲斗1c的前端冲出设定区域的时候，与设定区域边界的距离相关地对目标速度矢量加以修正。要使铲斗前端向设定区域返回。换言之，要加上一个比垂直方向的矢量分量Vcy更大的向设定区域接近方向的矢量(反向矢量)。

图14所示为还原控制部9g控制内容的程序框图。首先，在步骤110中判定铲斗1c的前端与设定区域边界的距离Ya是正还是负。在这里，距离Ya是如前所述利用从XY座标系向XaYa座标系变换的数据，将前端姿势运算部9b中求得的前端位置变换在XaYa座标系中，再从其Ya的座标值上求出。距离Ya为正时表明铲斗前端仍在设定区域内，于是进到步骤111，此时由于要优先进行前面已说明过的方向变换控制，所以目标速度矢量Vc的Xa座标值Vcx及Ya座标值Vcy都分别取0。距离Ya为负时表明铲斗前端已经出到设定区域的边界以外，因此进到步骤112，此时用于还原控制的目标速度矢量Vc的Xa座标值Vcx不变仍作为修正后的矢量分量Vcxa，Ya座标值Vcy要乘以一个系数—K作为修正后矢量分量Vcya，该系数—K与到设定区域边界的距离Ya有关。在这里，系数K是由控制上的特性所决定的任意值，—KVcy作为一个反方向的速度矢量随着距离Ya的变小而减小。此外K可以是一个由距离Ya变小而变小的函数，这种情况下，—KVcy随距离Ya变小而减小的程度就会加大。

以上这样根据对目标速度矢量Vc的垂直分量Vcy的修正，随着距离Ya的变小垂直方向的矢量分量Vcy也减小，目标速度矢量Vc修正为目标速度矢量Vca。

图15所示为铲斗1c的前端通过上述修正后的目标速度矢量Vca而被还原控制时的一例轨迹。目标速度矢量Vc向斜下方向是一定的，则其水平分量Vcx亦是一定的，另外还原矢量Vcya(＝—KYa)与距离Ya是成比例的，因此垂直分量随着铲斗1c的前向设定区域边界靠近(随着距离Ya的变小)而减小。修正后的目标速度矢量Vca是合成的，所以其轨迹如图15所示呈曲线状且随着向设定区域边界的靠近而逐渐平行于边界。

这样，在还原控制部铲斗1c的前端被控返回设定区域，因此在设定区域外就得到一个还原领域。此外，该还原控制也是使铲斗1c前端在向设定区域边界接近方向的运动减速，其结果是铲斗1c的前端移动方向沿着设定区域的边界在不断变换，在这个意义上可以说该还原控制也是方向变换控制。

在修正后目标油缸速度运算部9h，根据在还原控制部9g求得的修正后的目标速度矢量计算出悬臂油缸3a及肘臂油缸3b的目标油缸速度。这些是在目标前端速度矢量运算部9d处所做运算的逆运算。

这里，在图14的程序框图中进行步骤112的还原控制时，要选择其还原控制的必要的悬臂缸及肘臂缸的动作方向，计算该动作方向上的9目标油缸速度。但是，由于在还原控制中靠提高悬臂1a使铲斗前端返回设定区域，所以一定含有悬臂1的向上运动。其组合也是由控制软件决定。

在目标油缸速度选择部9i要比较在目标油缸速度运算部9f求得的根据方向变换控制的目标油缸速度和在目标油缸速度运算部9h求得的根据还原控制的目标油缸速度，选择值较大的一方作为输出用的目标油缸速度。

这里，当铲斗前端与设定领域边界的距离Ya为正值时，在图14的步骤111中目标速度矢量的分量全部取0值，图9的步骤101或102中速度矢量的分量值经一直是大值，因此选择在目标油缸速度运算部9f处求得的根据方向变换控制的目标油缸速度，当距离Ya取负值，目标速度矢量的垂直分量Vcy为负值时，在图9的步骤102中h＝0，则修正后的垂直分量Vcya为0，而图14的步骤112中垂直分量的值一直是大值，因此选择在目标油缸速度运算部9h处求得的根据还原控制的目标油缸速度，当距离Ya取负值而目标速度矢量的垂直分量Vcy为正值时，比较图9的步骤101中目标速度矢量Vc的垂直分量Vcy和图14的步骤112中垂直分量KYa值的大小，来选择在目标油缸速度运算部9f或者9h处求得的目标油缸速度。另外，在选择部9i处也可以取代最大值的选择而选择两者之和等等也可以采用别的方法。

在目标控制油压运算部9j处，根据在目标油缸速度选择部9i处求出的输出用的目标油缸速度来计算控制油路44a，44b，45a，45b的目标控制压力。这是目标油缸速度运算部9c中所作运算的逆运算。

在阀指令运算部9k中，根据在目标控制油压运算部计算出的目标控制油压，计算出为得到该控制油压的比例电磁阀10a，10b，11a，11b的指令值。用放大器将该指令值放大，作为电信号输出给比例电磁阀。

这里，在进行图9或图12的程序框图中进行步骤图102或者102A的方向变换控制(减速控制)的情况下，如前所述的肘臂内转动作中包含悬臂提高，肘臂内转的减速，对于悬臂提高要向与悬臂提高一侧的控制油路44a有关的比例电磁阀10a输出电信号，对于肘臂内转的减速要向在肘臂内转一侧的控制油路45a中设置的比例电磁阀11a输出电信号。在悬臂下降肘臂外转的复合操作中，将悬9臂下降与悬臂上升相切换，并将肘臂外转减速，在悬臂上与下的切换中要把向设在悬臂下降一侧的控制油路44b中的比例电磁阀10b输出的电信号取0，而向比例电磁阀10a输出电信号，在肘臂外转的减速中，向设置在肘臂外转一侧的控制油路45b中的比例电磁阀11b输出电信号。并且，在除这些以外的情况下，对应于与比例电磁阀10b，11a，11b相关连的控制油路中的控制油压输出电信号，可以将适合的控制压力原样不变地加以输出。

在以上的结构中，操作柄装置4a—4f构成了向多个被驱动部件：悬臂1a，肘臂1b、铲斗1c、上部回转体1d及下部行走体1e的动作发出指示的油压先导控制方式的操作手段；设定器7和前端区域设定运动部9a构成了设定前端装置1a的可动区域的区域设定手段；角度检测器8a—8c及倾斜角检测器8d构成着测出与前端装置1A的位置和姿势有关的状态量的第1检测手段；前端姿势运算部9b构成了根据第1检测手段的信号来计算前端装置1A的位置和姿势的第1运算手段。

另外，目标油缸速度运算部9c、目标前端速度矢量运算部9d、方向变换控制部9e、修正后目标油缸速度运算部9f、目标油缸速度选择部9i、目标控制油压运算部9j、阀指令运算部9k以及比例电磁阀10a—11b构成了第1信号修正手段，该第1信号修正手段修正与前端装置1A有关的操作装置4a，4b的操作信号，它根据在多个操作装置4a—4f中与特定的前端部件1a，1b有关的操作装置4a，4b的操作信号和上述第1运算手段9b的运算值，当前端装置1A在设定区域内的边界附近时，使前端装置1A沿设定区域边界方向的运动，在向设定区域边界接近方向上减小其移动速度。

目标油缸速度运算部9c以及目标前端速度矢量运算部9d构成了第2运算手段，第2运算手段根据与特定的前端部件1a，1b有关的操作装置4a，4b的操作信号计算前端装置1A的目标速度矢量；方向变换控制部9e构成了修正目标速度Vc的第3运算手段，第3运算手段输入上述第1及第2运算手段的运算值，当前端装置1A在设定区域内接近边界的时候，修正目标速度矢量Vc使该目标速度矢量Vc保留其沿设定区域边界方向的矢量分量Vcx，并使其减小向设定区域边界方向接近的矢量分量Vcy，修正后目标油缸速度运算部9f，9h、目标油缸速度选择部9i、目标控制油压运算部9j、阀指令运算部9k及比例电磁阀10a—11b构成了阀控制手段，该阀控制手段驱动对应于前端装置1A动作的油压控制阀5a，5b、而前端装置1A则对应于目标速度矢量。

目标油缸速度运算部9c、目标前端速度矢量运算部9d、还原控制部9g、修正后目标油缸速度运算部9h、目标油缸速度选择部9i、目标控制油压运算部9j、阀指令运算部9k及比例电磁阀10a—11b构成了第2信号修正手段，该第2信号修正手段根据多个操作装置中与特定的前端部件1a，1b有关的操作装置4a，4b的操作信号和上述第1运算手段9b的运算值，在前端装置1A位于设定区域之外的时候，修正与前端装置1A有关的操作装置4a，4b的操作信号，使前端装置1A返回设定区域。

再者，还原控制部9g构成了第4运算手段，该第4运算手段输入上述第1及第2运算手段的运算值，当前端装置1A位于设定区域之外时，修正目标速度矢量Vc以使前端装置1A返回到设定区域。

另外，操作装置4a—4f及控制油路44a—49b构成了驱动油压控制阀5a—5f的操作***，压力检测器60a—61b构成了检测前端装置操作手段的操作量的第2检测手段，构成上述第2运算手段的目标油缸速度运算部9c及目标前端速度矢量运算部9d是根据来自第2检测手段的信号计算前端装置1A的目标速度矢量的手段，构成上述阀门控制手段的要素中的修正后目标矢量速度运算部9f，9h、目标油缸速度选择部9i、目标控制油压运算部9j构成了第5运算手段，该第5运算手段根据上述修正后的目标速度矢量为驱动对应的油压控制阀5a，5b计算目标控制油压，阀门指令运算9k及比例电磁阀10a—11b构成了主控油路的控制手段，该主控油路的控制手段控制上述的操作***以得到目标控制油压。

控制油路的44a构成第1控制油路，该第1控制油路向对应于前端装置1A远离设定区域方向动作的油压控制阀5a导入控制油压，修正后目标油缸速度运算部9f，9h、目标油缸速度选择部9i及目标控制油压运算部9j构成根据修正后的目标速度矢量来计算第1控制油路中目标控制油压的计算手段，阀指令运算部9k构成输出手段，输出对应于目标控制油压的第1电信号。比例电磁阀10a构成电与油压之间的变换手段，它将第1电信号转换成油压并输出相当于控制油路压力的控制压力；梭动阀12构成高压选择手段，该选择手段选择第1控制油路内的控制油压和从电—油压转换手段输出的控制油压中较高压力一方并导向相对应的油压控制阀5a。

进而，控制油路44b，45a，45b构成第2控制油路，该控制油路将控制油压导向相应的油压控制阀5a，5b，使前端装置1A向接近设定区域方向的动作；修正后目标油缸速度运算部9f，9h、目标油缸速度选择部9i及目标控制油压运算部9j构成计算手段，根据修正后的目标速度矢量计算第2控制油路中的目标控制油压；阀指令运算部9k构成输出手段，输出对应于其目标控制油压的第2电信号；比例电磁阀10b，11a，11b构成减压手段，该减压手段设置在第2控制油路，根据第2电信号而动作将第2控制油路内的控制油压减至目标控制油压。

下面来说明以上这种结构的本实施例的动作。作为作业的例子就先前所示例过的向车体方向挖掘的肘臂内转的情况(肘臂内转操作)和以悬臂下降，肘臂外转的复合操作来向推压铲斗前端方向操作的情况(肘臂外转复合操作)加以说明。

作为要向车体方向挖掘的肘臂内转，铲斗1c的前端慢慢接近设定区域的边界。铲斗前端与设定区域边界间的距离一旦小于Ya1，在方向变换控制部9e中，就将减小铲斗前端目标速度矢量Vc的向设定区域边界接近方向的分量(垂直边界方向的分量)来加以修正，进行铲斗前端的方向变换控制(减速控制)。这时候，在修正后目标油缸速度计算部9f中，若设计了用提高悬臂和肘臂内转的减速组合来进行方向变换控制的软件的话，就会在运算部9f计算悬臂油缸3a的伸长方向的油缸速度和肘臂油缸3b的伸长方向的油缸速度、在目标控制油压运算部9j计算悬臂上升一侧控制油路44a的目标控制油压和肘臂内转一侧控制油路45a的目标控制油压，在阀指令运算部9k向比例电磁阀10a，11a输出电信号。因此，比例电磁阀输出相当于在运算部9j计算出的目标控制油路压力的控制压力，梭动阀12选择该控制压力并导入到悬臂用流量控制阀5a的悬臂上升一侧的油压驱动部50a处。另一方面，比例电磁阀11a将相应于电信号的控制油路45a内的控制油压减压至在运算部计算出的目标控制油压，并将其减压后的目标控制油压输入到肘臂用流量控制阀5b的肘臂内转侧油压驱动部51a处。这样，根据比例电磁阀10a，11a的动作，相对于设定区域边界的垂直方向的动作受到减速控制，而沿着设定区域边界方向的速度分量则没有减小，于是可以得到如图11所示的铲斗1c的前端沿设定区域边界的动作。为此，可以进行限制铲斗1c前端动作区域的效率优良的挖掘。

在如上所述那样铲斗1c的前端于设定区域内边界附近受减速控制的时候，由于前端装置1A的动作较快，控制上的响应迟缓、或前端装置1A的惯性等原因，铲斗1c的前端会有某种程度的进入到设定区域之外的情况发生。这种时候，在本实施例中，于还原控制部9g中修正目标速度矢量Vc以使铲斗1c的前端返回到设定区域，进行还原控制。这时候，若在修正后目标油缸速度运算部9h中设计了用提高悬臂和肘臂内转减速的组合方式进行还原控制软件，则与方向变换控制的情况一样在运算部9h中计算悬臂油缸3a向伸长方向的油缸速度和肘臂油缸3b向伸长方向的油缸速度，在目标控制油压部9j中计算悬臂向上一侧的控制油路44a的目标控制油压和肘臂内转一侧的控制油路45a的目标控制油压，在阀指令运算部9k处向比例电磁阀10a，11a输出电信号。由此如上所述那样，比例电磁阀10a，11a动作，铲斗前端被控制快速反回到设定领域，在设定领域的边界进行挖掘。为此，即使是前端装置1A在快速运动的时候也能使铲斗前端沿设定区域的边界动作，从而可以正确地进行限制区域的挖掘。

另外，这时候由于如上所述预先以方向变换控制进行减速，所以向设定区域外的侵入量亦减小，返回设定区域时的冲击亦被大幅度缓和。因此，即使是前端装置1A在快速动作的时候铲斗1c的前端也可以沿设定区域的边界平稳动作，能够平稳地进行限定区域的挖掘。

更且，在本实施例的还原控制中，修正目标速度矢量Vc的垂直于设定区域边界的垂直分量，保留沿设定区域边界方向的速度分量，因此，即使在设定区域外也能够使铲斗1c的前端沿设定区域的边界平稳动作。此外，那时，由于修正是使向设定区域边界接近方向的矢量分量随着铲斗1c前端与设定边界的距离Ya的减小而减小，所以如图15所示修正后的目标速度矢量Vca；在还原控制下的轨迹是一条随着向设定区域边界的接近而逐渐平行于边界的曲线，因此从设定区域外返回时的动作更加平稳。

另外，在使铲斗前端沿设定区域边界这样的设定路线动作进行挖掘作业的时候，在油压先导控制方式中，通常，操作者至少必须要操作悬臂用的操作柄装置4a和肘臂用的操作柄装置4b两个操作柄来控制铲斗前端的动作。在本实施例中，当然可以使用悬臂用和肘臂用操作柄装置4a，4b同时操作双方，然而，即使只操作一根肘臂用的操作柄也可如上述那样在运算部9f、9h处计算方向变换控制或者还原控制所必要的油压缸的速度，使铲斗前端沿设定区域的边界移动，因此，可以用1根肘臂用的操作柄来进行沿设定区域边界的挖掘作业。

在以上那样沿设定区域边界的挖掘中，会遇到诸如下列一些情况，例如：铲斗1c中装入了足够量的砂土、途中遇到障碍物，挖掘阻力过大而使前端装置停止下来，为使挖掘阻力变小，或想要用手动方式使悬臂1a上升，在这些情况下，将悬臂用的操作柄装置4a向悬壁上升的方向操作，在悬臂上升一侧的控制油路44a中控制油压上升，该控制油压一高于比例电磁阀10a的控制压力，就会被梭动阀12选择，于是可以提高悬臂。

在以悬臂上升肘臂外转的复合操作向推压方向操作铲斗前端的情况下，将肘臂从车体侧位置(眼跟前位置)向外转一操作就产生了向设定区域外突出方向上的目标矢量。在这种情况下若铲斗前端到设定区域边界的距离小于Ya，则在方向变换控制部9e中进行目标速度矢量Vc同样的修正，以实施铲斗前端的方向变换控制(减速控制)。这时候，在修正后目标油缸速度运算部9f中，若设计有以悬臂上升和肝臂外转的减速组合来进行方向变换控制的软件，则在运算部9f计算悬臂油缸3a的伸长方向的油缸速度和肘臂油缸3b的收缩方向的油缸速度、在目标控制油压运算部9j处将悬臂下降侧的控制油路44b的目标控制油压设为0，并计算悬臂上升侧的控制油路44a的目标控制油压和肘臂外转侧的控制油路45b的目标控制油压，在阀指令运算部9k处将比例电磁阀10b的输出设为0(关)，向比例电磁阀10a，11b输出电信号。因此，比例电磁阀10b将控制油路44b的控制油压减低到0，比例电磁阀10a把相当于目标控制油压的控制压力作为控制油路44a的控制压力而输出，比例电磁阀11b把控制油路45b内的控制油压减低到目标控制油压。根据比例电磁阀10a，10b，11b这样的动作，可作到与肘臂内转操作情况同样的方向变换控制可以使铲斗1c的前端沿设定区域边界快速动作，能够高效地进行限制铲斗1c前端动作区域的挖掘。

另外，在铲斗1c的前端某种程度地移出到设定区域之处的情况下，在还原控制部9g处修正目标速度矢量Vc，进行还原控制。这时候，在修正后目标油缸速度运算部9h中若设计有以悬臂上升和肘臂外转的减速组合来进行还原控制的软件，则与方向变换控制的情况同样地在运算部9h计算悬臂油缸3a的伸长方向的油缸速度和肘臂油缸3b的收缩方向的油缸速度、在目标控制油压运算部9j计算悬臂上升侧控制油路44a的目标控制油压和肘臂外转侧的控制油路45b的目标控制油压、在阀指令运算部9k向比例电磁阀10a，11b输出电信号。由此控制铲斗前端快速返回设定区域，在设定区域的边界进行挖掘。因此，与肘臂内转操作的情况一样，即使是在使前端装置1A快速动作的时候也可以让铲斗前端沿着设定区域的边界平稳地动作，能够平稳且正确地进行限定区域的挖掘。

而且，在控制途中提高悬臂操作的情况也和肘臂内转操作的情况一样，能够将悬臂提高。

以上那样根据本实施例当铲斗1c的前端离开设定区域边界的时候，不修正目标速度矢量Vc，可以同正常作业一样地作业，同时，铲斗1c的前端在设定区域内一靠近边界附近就进行方向变换控制、可以使铲斗1c的前端沿设定区域的边界移动。因此，能够有效地进行限制铲斗1c前端活动区域的挖掘。

此外，即使前端装置1A的动作较快，铲斗1c的前端跑出了设定区域之外，也可靠还原控制来控制铲斗1c前端使其迅速返回到设定区域，所以可使铲斗前端沿设定区域的边界正确动作，能够正确进行制限区域的挖掘。

并且，还原控制之前有方向变换控制(减速控制)在起作用，所以返回设定区域时的冲击被大幅度缓和了。因此，即使前端装置1A在快速移动时，也可使铲斗1c的前端沿设定区域的边界平稳活动，能够平稳地进行限定区域的挖掘。

进而，在还原控制中沿设定区域边界方向的速度分量没有减小，所以即使在设定区域之外也可使铲斗1c的前端沿设定区域的边界平稳地活动。并且在那时，修正矢量的向着设定区域边界接近方向的分量，使其随着铲斗1c前端与设定区域边界的距离Ya的减小而减小，所以从设定区域返回时的动作就更加平稳了。

并且，像以上那样使铲斗1c的前端可沿设定区域的边界平稳动作的结果是，若将铲斗1c像拉往车体一侧那样使其动作，就可以如同沿设定区边界的轨迹进行控制那样的地进行挖掘。

此外，将比例电磁阀10a，10b，11a，11b及梭动阀12编入控制油路44a，44b，45a，45b，控制其控制油压来进行方向变换控制及还原控制，因此可以容易地把可有效进行限制区域挖掘的机能附加到具备有油压控制方式的操作柄装置4a，4b的设备上。

进而，在具有油压控制方式的操作柄装置4a，4b的油压挖掘机中，可以只用一根肘臂用的操作柄来进行沿设定区域边界的挖掘作业。

根据图16—图23来说明本发明的第2实施例。在本实施例中，当要求一定峻工精度时靠转换模式而使设备缓慢动作。在图16及图17中，与图1及图4所示部件及机能相同的部分被予以相同符号。

在图16中，本实施例的限定区域挖掘控制装置在实施例1的结构的基础上增加了模式开关20，用来选择作业模式。作为作业模式有通常作业时选择的通常模式和要求峻工精度作业时选择的精加工模式，操作者操作模式开并20可选择任一种模式。模式开关20的选择信号输入到控制装置9A中。

控制装置9A如图17所示，在方向变换控制部9eA及还原控制部9gA处，进一步利用从模式开关20来的选择信号修正目标速度矢量。

在方向变换控制部9eA处，对于铲斗1c前端位于设定区域内的边界附近，目标速度矢量Vc含有向设定区域边界接近方向的分量的情况下，在使垂直的矢量分量随着向设定区域边界的接近而减小的同时，当模式开关20选择精加工模式时目标速度矢量沿设定区域边界方向的矢量分量，要小于选择通常模式时的该分量。

图18是用程序框图来表示在方向变换控制部9eA处的控制内容。首先在步骤120中，对目标速度矢量Vc的垂直于设定区域边界的分量，即XaYa座标系中Ya座标轴上的值Vcy进行正负判定，当Ycy为正时，该矢量是铲斗前端离开设定区域边界方向的矢量，于是进入步骤121，将目标速度矢量Vc的Ya座标轴上的分量Vcy不变地作为修正后的矢量分量Vcya。当Ycy为负时，是铲斗前端向着接近设定区域边界方向的矢量，于是进到步骤122，与第1实施例同样地为进行方向变换控制而将目标速度矢量Vc在Ya座标轴上的分量Vcy乘以系数h的值作为修正后的矢量分量Vcya。

接下来，在步骤123中，进行模式开关20是否选择通常模式的判定，选择通常模式时进入步骤124，将目标速度矢量Vc在Xa座标轴上的分量Vcx不变作为修正后的矢量分量Vcxa。不选择通常模式而选择精加工模式时，进入步骤125，为进行精加工控制将目标速度矢量Vc的Xa座标轴上的值Vcx乘以系数P的值作为修正后的矢量分量Vcxa。

这里，如图9所示，当铲斗1c前端与设定区域边界的距离Ya大于设定值Ya1时系数P等于1，距离Ya小于设定值Ya1时，随着Ya值的变小P值比1小，距离Ya等于0时，即铲斗前端到达设定区域的边界，P值等于一个小于1的设定值α，在控制机构9A的存贮装置中存贮着这种P与Ya的关系。

在方向变换控制部9eA中，利用在区域设定运算部9a求出的从XY座标系向XaYa座标系的变换数据，把在前端姿势运算部9b求出的铲斗1c前端位置变换到XaYa座标系中，并从其Ya的座标值求出铲斗1c前端和设定区域边界的距离Ya，根据该距离Ya利用图19的关系求出系数P。

像以上这样，在选择了精加工模式的情况下，目标速度矢量的垂直分量Vcy及水平分量Vcx都受到了修正，铲斗前端沿设定区域边界面方向的动作也相应于距离Ya而减速，所以使铲斗前端沿设定区域边界缓慢动作，可以进行精度优良的精加工作业。另外，不论铲斗前端向设定区域边界接近还是离开，目标速度矢量Vc的垂直分量Vcy都被减速，所以在悬臂与肘臂同时操作时，悬臂不论上升还是下降沿设定区域边界的速度变化都较小，因此操作性能极其优良。

图20所示为在方向变换控制部9eA处的其他控制例的程序框图。在该例中，步骤120处若是判定目标速度矢量Vc的垂直于设定区域边界的垂直分量(目标速度矢量Vc的Ya座标值)Vcy为负值，则进入步骤122A，与第1实施例的图12中步骤102A一样选择Vcy和f(Ya)中较小一方作为修正后的矢量分量Vcya。

另外，在步骤123中，若是判定模式开关20没有选择通常模式，则进入步骤125A，根据在控制装置9A的存贮装置中所存贮的图21所示的Vcxf＝f(Ya)的函数关系求出对应于铲斗前端与设定区域边界间距Ya的减速了的Xa座标值Vcxf，选择该Xa座标值Vcxf和Vcx中较小一方作为修正后的矢量分量Vcxa。这样一来，当使铲斗1c前端缓慢动作的时候，即使铲斗前端在设定区域的边界附近也不会有过大的减速，具有其动作可***作者精确控制的优点。

在还原控制部9gA处，当铲斗1c的前端移出到设定区域之外时，与设定区域的边界的距离相关地使铲斗前端返回设定区域的同时，当模式开关20选择了精加工模式的时候，要修正目标速度矢量的沿设定区域边界方向的分量使其比选择通常模式时要小。

图22所示为还原控制部9gA处控制内容的程序框图。首先在步骤130处判定铲斗1c的前端和设定区域边界的距离Ya的正负，距离Ya为正时表明铲斗前端还在设定区域内，于是进到步骤131，为了优先进行前面说明的方向变换控制，取目标速度矢量Vc的Ya座标值Vcya等于0。Ya为负时表明铲斗前端已移出到设定区域边界之外，因此进到步骤132，与第1实施例同样地为进行还原控制将铲斗前端与设定区域边界的距离Ya乘上系数—K的值作为修正后的矢量分量Vcya。

接着，在步骤133中判定模式选择开关是否选择了通常模式，当选择了通常模式时进入步骤134，为优先进行方向变换控制，取目标速度矢量Vc的Xa座标值Vcxa等于0。当不选择通常模式而选择精加工模式时进入步骤135，将系数P乘以Xa座标值Vcx的值作为修正后的矢量分量Vcxa。

这里，P值可以取一个小于1的常数，但最好是像图23所示当铲斗1c前端与设定区域边界的距离Ya大于设定值Ya2时取P值为1，当距离Ya小于设定值Ya2时，随距离Ya的减小P值比1小，距离Ya一等于0即铲斗前端一到达设定区域的边界，P值取小于1的设定值a，在控制装置9A的存贮装置中存贮着P与Ya的这种关系。

像以上这样，在选择了精加工模式的情况下，目标速度矢量的垂直方向的分量Vcy及水平行分量Vcx都受到了修正，在还原控制中相应于距离Ya铲斗前端沿设定区域边界面方向的动作被减速，因此可使铲斗前端沿设定区域边界缓慢动作，能够进行精度优良的精加工作业。

根据本实施例，可以设定由模式开关20所选择的模式相对应的作业速度，因此可以选择重视精度的精加工作业和作业速度。为此，将对应不同种类的作业模式区分开，当必须要求加工精度时做缓慢动作，而当加工精度不太必要而作业速度较重要时做快速动作，能够提高作业效率。

根据图24—27来说明本发明的第3实施例。本实施例是在前端装置的工作半径很长的作业姿势下提高控制精度的例子。图24中与图4所示机能同等的部分使用同样的符号。

本实施例的限定区域挖掘控制装置其硬件的构成与图1所示的第1实施例相同，控制装置9B如图24所示，方向变换控制部9eB及还原控制部9gB的机能与第1实施例的有所不同。

在方向变换控制部9eB，铲斗1c的前端位于设定区域内的边界附近，目标速度矢量Vc含有向设定区域边界接近方向的分量的情况下，在使垂直矢量分量随着向设定区域边界的接近而减小的同时，根据前端装置的设定部位，例如铲斗的前端到车体的距离，来修正目标速度矢量沿设定区域边界方向的矢量分量，距离长则该分量减小。

图25所示为方向变换控制部9eB处控制内容的程序框图。比较图18便可看出，只有步骤123A与第2实施例不同，其他均与第2实施例相同。在步骤123A中，判定在XY座标系(参照图5)的X轴方向上铲斗前端的位置X是否小于设定Xo，小于的时候(X＜Xo时)说明其作业姿势前端装置的工作半径不长，于是进到步骤124，目标速度矢量Vc的Xa座标值Vcx不变，作为修正后的矢量分量Vcxa。位置X—大于高定值Xo(X≥Xo)，说明其作业姿势是前端装置的工作半径较长，因此进到步骤125，为提高作业精度将目标速度矢量Vc的Xa座标值Ccx乘上系数P的值作为修正后的矢量分量Vcxa。这里，系数P与图19所示的第2实施例的相同。

以上那样对目标速度矢量Vc的垂直方向分量Vcy及水平方向分量Vcx都做了修正，因而在前端装置的作业半径较长的作业姿势下，对应于距离的Ya的铲斗前端沿设定区域边界方向的动作被减速，所以前端装置的工作半径即使较长也可使铲斗前端沿定区域边界缓慢动作，能够进行精度优良的作业。此外，铲斗前端不论是接近还是离开设定区域的边界，目标速度矢量Vc的垂直方向分量Vcy都被减小，因此使悬臂和肘臂同时操作的时候，不论提升还是降低悬臂沿设定区域边界的速度变化很小，所以操作性能极佳。

图26所示为方向变换控制部9eB处其他控制例的程序框图。该例是将图20所示步骤123变换为图25的步骤123A，其他则与图20相同。在该例中，X≥Xo则进入步骤125A，选择Xa座标值g(Ya)和Vcx中较小一方作为修正后的矢量分量Vcxa。这样一来，在使铲斗1c的前端缓慢动作的时候，铲斗前端即使接近设定区域的边界也不会有过大的减速，具有其动作可***作者精确控制的优点。

在还原控制9gB中，当铲斗1c的前端移出到设定区域之外的时候，与距设定区域的边界的距离有关地使铲斗前端返回设定区域的同时，若前端装置的设定部位例如铲斗前端与车体的距离过长就要减小目标速度矢量沿设定区域边界方向的矢量分量来加以修正。

图27所示为还原控制部9gB处控制内容的程序框图。比较图22可以看出只有步骤133A与第2实施例不同，其他均与第2实施例相同。在步骤133A中与图25的步骤123A同样，判定在XY座标系(参照图5)的X轴方向上铲斗前端的位置X是否小于设定值Xo，小于的时候(X＜Xo时)进到步骤134中，将目标速度矢量Vc的Xa座标值Vcx取作o，一旦当X≥Xo，则进到步骤135中，为提高作业精度将目标速度矢量Vc的Xa座标值Vcx乘上系数P的值作为修正后的矢量分量Vcxa。

以上那样对目标速度矢量Vc的垂直分量Vcy及平行分量Vcx都做了修正，因而在前端装置作业半径较长的作业姿势下，即使在还原控制中对应于距离Ya，铲斗前端沿设定区域边界方向的动作也被减速，所以可使铲斗前端沿设定区域边界缓慢动作，能够进行精度优良的作业。

根据本实施例，前端装置1A在最大作业半径附近的情况那样对应于悬臂油缸3a及肘臂油缸3b的伸缩量前端装置的回转角度变化(铲斗前端的变位)很大的作业姿势下，由于沿设定区域边界的方向铲斗前端的移动速度减小了，所以可以提高控制精度。

根据图28—图32说明本发明的第4实施例。本实施例是将本发明适用到以电动柄装置作为操作柄装置来使用的油压挖掘机的例子。图中，与图1所示部件相同的部件均付予同样符号。

在图28中，油压挖掘机的油压驱动装置具有许多操作柄装置14a—14f，、油压泵2以及许多流量控制阀15a—15f，操作柄装置是分别对应于悬臂油缸3a、肘臂油缸3b、铲斗油缸3c、回转马达3d及左右的行走马达3e、3f(多个油压执行元件)而设置的，流量控制阀是连接在多个油压执行元件3a—3f之间并受操作柄装置14a—14f的操作信号控制，并且它控制供给油压执行元件3a—3f的压力油的流量。操作柄装置14a—14f是把电信号(电压)作为操作信号来输出的电动柄方式，流量控制阀15a—15f的两端具有电—油压的转换装置，例如具有比例电磁阀的电磁驱动部30a，30b—35a，35b，从操作柄装置14a—14f发出的与操作者的操作量和操作方向相适的电信号传递给相对应的流量控制阀15a—15f的电磁驱动部30a，30b—35a，35b。

此外，本实施例的限定区域挖掘控制装置是由控制装置9c构成的，该装置输入操作柄装置14a—14f的操作信号(电信号)、设定器7的设定信号及角度检测器8a、8b、8c的检测信号，设定铲斗1c前端可活动的挖掘区域的同时进行操作信号的修正。

控制装置9c具有区域设定部和限定区域挖掘控制部，在区域设定部根据设定器7的指示进行铲斗1c前端可以活动的挖掘区域的设定运算。其内容与在图5说明的第1实施例的区域设定运算部9a同样，求出从XY座标系向XaYa座标系的变换数据。

在控制装置9c的限定区域挖掘控制部根据在区域设定部所设定的区域按照图29所示的程序框图进行对前端装置1A可活动区域的限定控制。以下按照图29所示的程序框图一面弄清楚限定区域挖掘控制部的控制机能，一面说明本实施例的动作。

首先，在步骤200中输入操作柄装置14a—14f的操作信号，在步骤210中输入由角度检测器8a，8b，8c测出的悬臂1a，肘臂1b及铲斗1c的回转角度。

然后，在步骤250中，根据检测出的回转角度α，β，γ和在控制装置9c的存贮装置中存贮着的前端装置1A的各部尺寸计算前端装置1A的设定部位的位置，例如铲斗1c的前端位置。这时候铲斗1c的前端位置，首先要用第1实施例的设定区域运算部9a的同样方法计算在XY座标系的值，然后用在上述区域设定部求出的变换数据将该XY座标系的值变换成XaYa座标系(参照图5)的值，并由此求出XaYa座标系的值。

接着在步骤260中，计算目标速度矢量，该矢量是前端装置用的操作柄装置14a—14c的操作信号对铲斗1c前端的指令。这里，在控制装置9c的存贮装置中进一步存贮着操作柄装置14a—14c的操作信号与流量控制阀15a—15c的供给流量之间的关系，根据操作柄装置14a—14c的操作信号求出所对应的流量控制阀15a—15c的供给流量，又从该供给流量的值求出油压缸3a—3c的目标驱动速度，利用该目标驱动速度和前端装置1A的各部尺寸计算铲斗前端的目标速度矢量Vc。此时，目标速度矢量Vc与在步骤250中计算铲斗前端位置的方法一样，首先计算出XY座标系的值，然后利用在上述领域设定部求得的从XY座标系向XaYa座标系的转换数据将该值转换成XaYa座标系的值，并作为XaYa座标系的值而求出。这里，在XaYa座标系中目标速度矢量Vc在Xa座标轴上的值Vcx是目标速度矢量Vc的平行于设定区域边界的向量分量，Ya座标轴上的值Vcy是目标速度矢量Vc的垂直于设定区域边界的向量分量。

接着在步骤270中，要判定铲斗1c的前端是否在减速区域(方向变换区域)，该区域是在如上述那样设定的图30所示的设定区域的边界附近，在处于减速区域的情况下进入步骤280，修正目标速度矢量Vc以进行前端装置1A的减速，不处于减速区域的时候，则进入到步骤290。

接着在步骤290中，要判定铲斗1c的前端是否在上述那样设定的图30所示的设定区域之外，处于设定区域之外的情况下，进入步骤300，修正目标速度矢量Vc以使铲斗1c的前端返回到设定区域，不处于设定区域之外时进入到步骤310。

接着在步骤310中，要计算对应于在步骤280或300得到修正的目标速度矢量的流量控制阀15a—15c的操作信号。这是在步骤260中所做目标速度矢量Vc计算的逆运算。

接着在步骤320中，输出在步骤200输入的操作信号或在步骤310计算出的操作信号，并返回程序的起始处。

这里就步骤270中是否处于减速区域(方向变换区域)的判定及步骤280中为进行减速控制而对目标速度矢量Vc的修正加以说明。

在控制装置9c的内部装置上存贮着如图30所示的从设定区域边界开始的一段距离Ya1，该值作为减速区域范围的设定值。在步骤270中，根据步骤250处得出的铲斗1c前端位置的Ya座标值求出该前端位置到设定区域边界的距离D1，若该距离D1小于距离Ya1则判定已进入到减速区域。

此外，在控制装置9c的存贮装置中，存贮着如图31所示的设定区域边界到铲斗1c前端的距离D1与减速矢量系数h的关系。该距离D1与系数h的关系设定如下；当距离D1大于距离Ya1时h＝0、D1小于Ya1时随D1的减小减速矢量系数h增大、距离D1＝0则h＝1。

在步骤280中对目标速度矢量Vc加以修正，步骤260处计算出的铲斗1c前端的目标速度矢量Vc向设定区域边界方向接近的矢量分量即垂直于设定区域边界的分量，也就是XaYa座标系中Ya的座标值Vcy，修正时要减小该值。具体说来，根据存贮装置中所存贮的图31所示关系计算对应于步骤270处求出的距离D1的减速矢量系数h，将该减速矢量系数h乘上目标速度矢量Vc的Ya座标值(垂直方向的矢量分量)Vcy，再乘上—1求出减速矢量VR(＝—hVcy)，再把VR加到Vcy上。这里，减速矢量VR随着铲斗1c前端到设定区域边界的距离D1比Ya1的减小而增大，D1＝0则VR＝—VCy成为Vcy的反向速度矢量。因此，根据将减速矢量VR加到目标速度矢量Vc的垂直分量Vcy上的修正方法，该分量Vcy随着距离D1比Ya1的减小其被减小的量越来越大，目标速度矢量Vc被修正成目标速度矢量Vca。

铲斗1c的前端通过上述那样修正后的目标速度矢量Vca受到减速控制的时候，其轨迹与第1实施例中以图1说明的相同。即，目标速度矢量Vc向斜下的方向一经确定，其水平分量Vcx也就不变了，垂直分量Vcy随着铲斗1c前端向设定区域的接近(距离D1比Ya1的逐渐减小)而变小。修正后的目标速度矢量Vca是其合成，因此轨迹如图11那样，是条随着向设定区域边界的接近而逐渐水平的曲线。此外，由于D1＝0时h＝1、VR＝—Vcy，所以在设定区域边界上的修正后的目标速度矢量Vca与平行分量Vcx相等。

在步骤280中的这种减速控制中，铲斗1c的前端向设定区域的边界接近方向的动作被减速，其结果是铲斗1c前端的移动方向变换为沿着设定区域边界的方向。

以下就步骤290中对是否在设定区域以外的判定以及步骤300中为进行在设定区域之外的还原控制而修正目标速度矢量Vc来加以说明。

在步骤290中根据在步骤250得到的铲斗1c前端位置的Ya座标值计算出在设定区域外的该前端位置与设定区域边界的距离D2，该距离D2的值若从正变负则可判定侵入到了设定区域之外。

另外，在控制装置9c的存贮装置中，存贮着图32所示的设定区域边界到铲斗1c前端的距离D2与还原矢量AR之间的关系。该距离D2与还原矢量间的关系设定为随着距离D2的减小还原矢量AR增大。在步骤300中修正目标速度矢量，其方法是将步骤260处计算出的铲斗1c前端的目标速度矢量Vc垂直于设定区域边界的矢量分量即XaYa座标系的Ya座标值Vcy修正成向设定区域边界接近方向的垂直分量。具体来说是加上一个Vcy反方向的矢量Acy来取消垂直方向的矢量分量Vcy，而将水平分量Vcx保留。这一修正阻止了铲斗1c的前端向设定区域外的进一步侵入。而且接下来根据存贮装置中存贮的图32所示关系计算与那时的设定区域到铲斗1c前端距离D2相当的还原矢量AR，并以该还原矢量AR作为目标速度矢量Vc的垂直分量Vcya。这里，还原矢量AR是一个随铲斗1c前端与设定区域边界的的距离D2减小而减小的反向速度矢量。为此，将还原矢量AR作为目标速度矢量Vc的垂直分量，由此可修正目标速度矢量Vca使其垂直分量Vcya随着距离D2的减小而变小。

铲斗1c的前端通过上述那样修正后的目标速度矢量Vca受到还原控制的时候，其轨迹与第1实施例中以图15所说明的同样。即，目标速度矢量Vc向斜下的方向一经确定，其水平分量Vcx也就不变了，而由于还原矢量AR与距离D2或比例，所以垂直分量随着铲斗1c前端向设定区域边界的接近(距离D2的逐渐变小)而变小。修正后的目标速度矢量Vca是其合成，因此轨迹如图15那样是条随着向设定区域边界的接近而逐渐水平的曲线。

这样，在步骤300的还原控制中，铲斗1c的前端被控制返回设定区域，因此得到一个设定区域外的还原区域。此外即使在该还原控制下也使铲斗1c前端向设定区域边界方向接近的动作减速，其结果是铲斗1c前端的移动方向变换为沿着设定区域边界的方向。

在如上所述构成的本实施中，可得到与第1实施例同样的如下效果。首先，当铲斗1c的前端远离设定区域边界的时候，目标速度矢量不被修正，可以进行与通常同样的作业，同时当铲斗1c的前端在设定区域内，接近其边界附近时，目标速度矢量Vc的向设定区域边界接近方向的分量(垂直于边界的分量)就会减小而被修正，所以对着设定区域边界的垂直方向的动作被减速控制，沿设定区域边界方向的速度分量没被减小，为此，如图11所示那样可以使铲斗1c的前端沿设定区域的边界动作。因而能够有效地进行限定铲斗1c前端可动区域的挖掘。

另外，如上述那样铲斗1c的前端在设定区域内的边界附近受到减速控制的时候，由于前端装置1A的动作较快，或控制上的响应迟缓、前端装置1A的惯性等原因，铲斗1c的前端会有某种程度地侵入到设定区域之外的情况。这种时候，在本实施例中，由于修正目标速度矢量使铲斗前端返回设定区域所以可以控制其在侵入后迅速返回设定区域。因此，即使在前端装置1A快速动作的时候，也可使铲斗前端沿设定区域的边界动作，从而能够正确进行限定区域的挖掘。

此外，这时候由于像以上那样用预减速控制进行着减速，所以向设定区域外的侵入量被减少，返回设定区域时的冲击被大幅度缓和。因此，即使在前端装置1A快速动作的时候也可使铲斗1c的前端沿设定区域的边界平稳动作，从而能够平稳地进行限定区域的挖掘。

进而，在本实施例中，控制铲斗1c的前端返回设定区域的时候，修正目标速度矢量Vc的垂直于设定区域边界的矢量分量使之变为向设定区域边界接近方向的矢量分量，因此沿设定区域边界方向的速度矢量没被减小，即使在设定区域之外也可以使铲斗1c的前端沿设定区域的边界平稳动作。另外那时候，随着铲斗1c前端到设定区域边界的距离D2的减小向设定区域边界接近方向的矢量分量也变小，由于这样修正，通过修正后的目标速度矢量的作用还原控制的轨迹如图15所示，是一条随着向设定区域边界的接近而逐渐水平的曲线，因此从设定区域返回时的动作更加平稳。

另外，能够使铲斗1c前端沿设定区域边界平稳动作的结果：是若使铲斗1c像被拉向车体那样动作的话，可以做到尤如沿着设定区域边界的轨迹来进行控制的挖掘。

并且，由于修正目标速度矢量，修正其修正过的目标速度矢量所得到的操作信号，所以只需操作肘臂用的操作柄装置14b一个也可在铲斗前端接近设定区域边界时修正操作信号，能够使铲斗前端沿设定区域边界动作。

根据图33及图34说明本发明的第5实施例。本实施例使用角度检测器之外的检测手段来作为检测前端装置1A的位置和姿势有关状态量的检测手段。

在图33中，本实施例的控制装置具有检测油压缸3a，3b，3c行程(变位)的变位检测器10a，10b，10c，用以取代检测悬臂1a、肘臂1b及铲斗1c回转角度的角度检测器8a—8c。在控制机构9D中，于图34的步骤210A处输入由变位检测器10a—10c检测出的油压缸3a，3b，3c的变位，在步骤250A处根据其油压缸3a，3b，3c的变位和预先存贮的前端装置1A的各部尺寸计算悬臂1a、肘臂1b及铲斗1c的回转角α，β，γ，进行与第1实施例同样的前端装置1A的位置和姿势的计算。

本实施例也同第4实施例同样进行减速控制(方向变换控制)及还原控制，可得到与第4实施例同样的效果。

根据图35及图36来说明本发明的第6实施例。本实施例所具有的检测手段是在第4实施例的检测前端装置1A位置和姿势的基础上再加上检测车体倾斜角度的倾斜角度检测器。

在图35中，本实施例的控制装置具备有检测悬臂1a、肘臂1b及铲斗1c回转角度的角度检测器8a—8c，并加有检测车体1B在前后向倾斜角度θ的倾斜角度检测器8d。在控制机构9E中，于图36的步骤220处输入由倾斜角检测器8d检测出的车体1B的倾斜角θ，于步骤250B处根据悬臂1a、肘臂1b及铲斗1c的回转角度和车体1B的倾斜角度计算前端装置1A的位置和姿势。

也就是如第1实施例中用图6说明的那样，如果区域设定时的车体1B的姿势与挖掘时车体1B的姿势都是水平状态，则固定于车体1B上的XY座标系与地面的相对位置关系不变，可按设定进行限定区域挖掘。可是，由于作业环境的关系挖掘时会有车体向前后方向倾斜的情况，这种情况下，固定于车体1B的XY座标系与地面的相对位置关系发生了变化，不能按设定进行限定区域挖掘。因此，在本实施例中检测出倾斜角θ，然后在使XY座标系回转了角度θ后所得的XbYb座标系(参照图6)中进行控制运算。这样新XbYb座标系的取向就与设定区域时的XY座标系的取向一致，可进行车体无倾斜的按设定区域的限定区域挖掘。

由于本实施例设置了倾斜角度检测器8d，故可不受车体倾斜影响，能平稳高效地进行限定区域的挖掘。

根据图37及图38来说明本发明的第7实施例。本实施例的检测手段是在检测前端装置1A的位置和姿势有关状态量的基础上进一步使用了检测上部旋转体的旋转角度的角度检测器。

在图37中，本实施例的控制装置具备有检测悬臂1a、肘臂1b及铲斗1c回转角度的角度检测器8a—8c，并且加有检测车体1B倾斜角度θ的倾斜角度检测器8d和检测上部旋转体1d旋转角度的角度检测器8e。此外，在设定器7中，于所用XYZ座标系的Z方向上，即车体的横向上也设定挖掘区域的边界。

在控制装置9F中，于图38的步骤220处，输入由倾斜角检测器8d检测出的车体1B的倾斜角度θ，于步骤230处，输入由角度检测器8e检测出的上部旋转体1d的旋转角度，于步骤250处，根据悬臂1a、肘臂1b及铲斗1c的回转角度和车体1B的倾斜角及上部旋转体1d的旋转角度来进行前端装置1A的位置和姿势的计算。

此外，于步骤260c处，计算铲斗1c前端的目标速度矢量Vcs，该矢量是前端装置1A用的操作柄装置14a—14c和旋转用的操作柄装置14d的操作信号所指令的。这里，把操作柄装置14a—14d的操作信号与流量控制阀15a—15d的供给流量之间的关系、前端装置1A的各部尺寸以及旋转中心到前端装置1A间的距离都预先存贮存贮在控制装置9F的记忆装置中，根据操作柄装置14a—14d的操作信号求出所对应的流量控制阀15a—15d的供给流量，再从该供给流量的值求出油压缸3a—3c以及旋转马达3d的目标驱动速度，利用该目标驱动速度和上述的各部尺寸计算铲斗前端的目标速度矢量Vcs。

进而，于步骤310处计算与在步骤280或300处得出的修正后的目标速度矢量Vcsa相对应的流量控制阀15a—15d的操作信号。这是于步骤260处所做的目标速度矢量Vcs计算的逆运算。

由于本实施例中进一步设置了检测上部旋转体1d旋转角度的角度检测器8e，所以前端装置1A不仅在可动的垂直面内，而且在旋转半径内的横向上也能够平稳高效地进行限定区域的挖掘。

根据图39及图40来说明本发明的第8实施例。本实施例的检测手段是在检测前端装置1A的位置和姿势有关状态量的基础上进一步使用了车***置和姿势的检测器。

在图39中，本实施例的控制装置具备有检测悬臂1a、肘臂1b及铲斗1c回转角度的角度检测器8a—8c，并且加有检测车体1B的倾斜角、上部旋转体1d的旋转角以及车体1B位置的陀螺仪等位置。姿势检测器8f。此外，在设定器7中，采用固定于地面的座标系XYZ来设定在地面所见范围内的挖掘区域的边界。

在控制装置9G中，于图40的步骤240处，输入由位置，姿势检测器1f检测出的车体1B的倾斜角、上部旋转体1d的旋转角及车体1B的位置，于步骤250D处，根据悬臂1a、肘臂1b及铲斗1c的回转角和车体1B的倾斜角、上部旋转体1d的旋转角及车体1B的位置进行前端装置1A的位置和姿势的计算。

此外，于步骤260D处，计算铲斗1c前端的目标速度矢量Vcu，该矢量是前端装置1A用的操作柄装置14a—14c和旋转用的操作柄装置14d及行走用的操作柄装置14e，14f的操作信号所指令的。这里，把操作柄装置14a—14f的操作信号与流量控制阀15a—15f的供给流量之间的关系，、前端装置1A的各部尺寸、旋转中心到前端装置1A间的距离、XYZ座标系原点与车体1B的初始位置的关系都预先存贮存贮在控制装置9G的存贮装置中，根据操作柄装置14a—14f的操作信号求出所对应的流量控制阀15a—15f的供给流量，再从该供给流量的值求出油压缸3a—3c、旋转马达3d及行走马达3e，3f的目标驱动速度，利用该目标驱动速度和上述的各部尺寸等计算铲斗前端的目标速度矢量Vcu。

进而，于步骤310处，计算与在步骤280或300处得出的修正后的目标速度矢量Vcua相对应的流量控制阀15a—15f的操作信号。这是于步骤260处所做的目标速度矢量Vcu计算的逆运算。

由于本实施例中进一步设置了车***置和姿势的检测器，所以前端装置1A不仅在可动的垂直面内，而且在地面上所有方向上的可见范围内都能够平稳高效地进行限定区域的挖掘。

根据图41及图42说明本发明的进一步的其他实施例。在以上所有的实施例中都是对具有由悬臂、肘臂及铲斗三部分环节构成前端装置的油压挖掘机进行了说明，然而其他油压机中有着不同前端装置的多种型式，本发明也可以适用于这些其他类型的油压挖掘机。

图41所示为悬臂可横向摇动的偏心式油压挖掘机。该油压挖掘机具备有多关节型的前端装置1c其构成如下，由垂直方向回转的第2悬臂100a及相对于第1悬臂100a做水平方向摆动的第2悬臂100b组成的偏心式悬臂100、相对于第2悬臂100b做垂直方向回转的肘臂101及铲斗102。在第2悬臂100b的侧部装有与其平行的连杆103、其一端以销子连结于第1悬臂100a，另一端以销子连结于肘臂101。第1悬臂100a由与图2所示的油压挖掘机的悬臂油缸3a一样的第1悬臂油缸(图中未示出)驱动、第2悬臂100b、肘臂101、铲斗102分别由第2悬臂油缸104、肘臂油缸105、铲斗油缸106驱动。在这种类型的油压挖掘机中，作为检测有关前端装置1c的位置与姿势状态量的手段，除了第1实施例的角度检测器8a，8b，8c及倾斜角检测器8d以外还要加设检测第2悬臂100b的摆动角(偏心量)的角度检测器107，将该检测信号进一步输入进例如图4所示的控制机构9的前端姿势运算部9b并且修正悬臂的长度(从第1悬臂100a的根部到第2悬臂100b前端的距离)，由此就可以和第1—第8实施例同样地适用本发明了。

图42是把悬臂分为2部分的双悬臂式油压挖掘机。该油压式挖掘机所具有的多关节型前端装置1D是由各自在垂直方向回转的第1悬臂200a、第2悬臂200b、肘臂201及铲斗202所构成。第1悬臂200a、第2悬臂200b、肘臂201及铲斗202分别由第1悬臂油缸203、第2悬臂油缸204、肘臂油缸205、铲斗油缸206所驱动。在这种类型的油压挖掘机中作为检测有关前端装置1c的位置和姿势状态量的手段，也是在第1实施例的角度检测器8a，8b，8c及倾斜角检测器之外再加设检测第2悬臂200b回转角度的角度检测器207，将该检测信号进一步输入到例如图4所示控制装置9的前端姿势运算部9b中并且修正悬臂的长度(第1悬臂200a根部到第2悬臂200b前端的距离)，由此，就可以和第1—第8实施例同样地适用本发明了。

另外，在以上的实施例中，作为前端装置的设定部位是就铲斗的前端加以讲述的，然而简易实施的话也可将肘臂前端销作为设定部位。而且，为防止与前端装置的干涉提高安全性来设定区域的情况下也可选能发生干涉的其他部位。

所适用的油压驱动装置是具有中心封闭式流量控制阀15a—15f的中心封闭***，然而也可以是采用中心开放式流量控制阀的中心开放***。

铲斗前端到设定区域边界的距离与减速矢量的关系及与还原矢量的关系不限于上述实施例中的关系，也可以有其他各种设定。

当铲斗前端离开设定区域边界的时候，目标速度矢量原样输出，然而在这种情况下若有其他目的，也可以修正该目标速度矢量。

目标速度矢量的向设定区域边界接近方向的矢量分量作为垂直于设定区域边界的分量，然而只要能够得到沿设定区域边界方向的动作，偏离开垂直方向也是可以的。

另外，在第2及第3实施例中就本发明适用于具有油压控制式操作柄的油压挖掘机的情况进行了说明，然而本发明也同样适用于具有电动柄装置的油压挖掘机，可得到同样的效果。本发明适用于具有电动柄装置的油压挖掘机的情况下，不需要控制油压的压力检测器。

在第1实施例等适用于具有油压控制方式操作柄装置的油压挖掘机的实施例中，作为电—油压的变换装置及减压装置采用了比例电磁阀10a，10b，11a，11b，然而也可以采用其他的电与油压的变换装置。

全部的操作柄装置14a—14f及流量控制阀15a—15f都采用了油压控制方式，然而也可以只就悬臂和肘臂用的操作柄装置14a，14b及流量控制阀15a，15b采用油压控制方式。

根据本发明，前端装置一接近设定区域，向设定区域边界接近方向的动作就被减速，所以能够有效地进行限定领域的挖掘。

此外，根据本发明，前端装置一旦侵入到设定区域之外，即受到返回控制，所以前端装置即使在快速动作时也能正确地进行限定区域的挖掘，可望更加提高效率。另外，由于实施例减速控制，所以在前端装置快速动作的时候也能够平稳地进行限定区域的挖掘。

根据本发明，前端装置在离开设定区域的时候可以进行与通常的作业相同的挖掘。

根据本发明，由于是控制油压控制方式的操作装置来得到目标控制油压，因此可以将能够有效进行限定区域挖掘的机能加在具有油压控制方式的操作装置的挖掘机上。

作为对应于前端部件的操作装置，具备有悬臂用操作装置及肘臂用操作装置的情况下，可以只用一个肘臂用的操作柄来进行设定区域边界的挖掘作业。

根据本发明，可对用模式转换装置选择的模式进行作业速度的设定，可以选择重视精度的精加工作业和作业速度，因此，相应于作业的种类来区别模式，有必要进行精加工时可缓慢动作，不太必要做精度高的加工而作业速度较为重要时可快速动作，这样能提高作业效率。

根据本发明，前端装置设定部位的位置距离建筑机械本体过长则铲斗前端沿设定区域边界方向的移动速度减小，因此前端装置在接近最大工作半径的时候，即使是在相对于前端部件油压执行元件的伸缩量其前端装置的回转角变化较大的作业姿势下也能够提高控制精度。

根据本发明，由于设置了倾斜角检测器，因此，不受车体倾斜影响，可以平稳有效地进行限定区域的挖掘。

此外，由于设置了检测上部旋转体的旋转角的角度检测器，所以前端装置不仅在可动的垂直面内，即使在旋转半径内的横向上也能够平稳有效地进行制定区域的挖掘。

进而，由于设置了车***置和姿势的检测器，所以能够在地面上的可见范围内平稳有效地进行限定区域的挖掘。

Claims (31)

1.一种建筑机械的限定区域挖掘控制装置，具备多个被驱动部件(1a—1f)、多个油压执行元件(3a—3f)、多个操作装置(4a—4f)以及多个油压控制阀(5a—5f)；被驱动部件包括构成多关节型前端装置(1A)的可在上下方向回转的多个前端部件(1a—1c)，油压执行元件分别驱动上述的多个被驱动部件，操作装置指示上述多个被驱动部件的动作，油压控制阀被上述操作装置的操作信号驱动，并控制供给上述多个油压执行元件压力油的流量；在具备上述部件的建筑机械的限定区域挖掘控制装置中，其特征为包括：

区域设定手段(7，9a)，设定上述前端装置(1A)的可动区域；

第1检测手段(8a—8c)，检测有关上述前端装置位置和姿势的状态量；

第1运算手段(9b)，根据来自第1检测手段的信号计算上述前端装置的位置和姿势；

第1信号修正手段(9c—9f，9j，9k，10a—11b，12；280)，根据上述多个操作装置中与特定的前端部件(1a，1b；1a—1c)相关的操作装置(4a，4b；14a—14c)的操作信号和上述第1运算手段的运算值，当上述前端装置在上述设定区域内的边界近旁时，修正与上述前端装置有关的操作装置(4a，4b；14a—14c)的操作信号使得上述前端装置沿上述设定区域的边界方向移动，且减小向接近上述设定区域边界方向的移动速度。

2.如权利要求1记载的建筑机械的限定区域挖掘控制装置，其特征是还具有第2信号修正手段(9c，9d，9g—9k，10a—11b，12；300)；根据上述多个操作装置中与特定的前端部件(1a，1b；1a—1c)相关的操作装置(4a，4b；14a—14c)的操作信号和上述第1运算手段(9b)的运算值，当上述前端装置在上述设定区域之外的时候，修正与上述前端装置有关的操作装置(4a，4b；14a—14c)的操作信号使得上述前端装置返回设定区域。

3.如权利要求1记载的建筑机械的限定区域挖掘控制装置，其特征是上述第1信号修正手段具备以下几个手段；

第2运算手段(9c，9d)，根据与上述特定的前端部件有关的操作装置的操作信号计算上述前端装置的目标速度矢量(Vc)；

第3运算手段(9e；280)，输入上述第1第2运算手段的运算值，当上述前端装置在上述设定区域内的边界附近时，修正上述的目标速度矢量，保留该目标速度矢量的沿上述设定区域边界方向的分量(Vcx)，减小该目标速度矢量的向上述设定区域边界接近方向的分量(Vcy)；

阀控制手段(9f—9k，10a—11b，12)，驱动与上述前端装置的动作对应的油压控制阀，前端装置的动作是与上述目标速度矢量相对应的。

4.如权利要求2记载的建筑机械的制定区域挖掘控制装置，其特征是上述第2信号修正手段还具备以下手段：

第2运算手段(9c，9d)，根据与上述特定的前端部件有关的操作装置的操作信号计算上述前端装置的目标速度矢量(Vc)；

第4运算手段(9g；300)，输入上述第1及第2运算手段(9b；9c，9d)的运算值，当上述前端装置(1A)在上述设定区域之外时，修正上述目标矢量(Vc)使上述前端装置返回上述设定区域。

5.如权利要求3记载的建筑机械的限定区域挖掘控制装置，其特征是：当上述前端装置(1A)在上述设定区域之内而且不在边界附近时，上述第3运算手段(9e，280)保持上述目标速度矢量。

6.如权利要求3记载的建筑机械的限定区域挖掘控制装置，其特征是：上述第3运算手段(9e；280)将垂直于上述设定区域边界的矢量分量(Vcy)作为上述目标速度矢量(Vc)的向设定区域边界接近方向的矢量分量。

7.如权利要求3记载的建筑机械的限定区域挖掘控制装置，其特征是：上述第3运算手段(9e，280)随着上述前端装置(1A)到上述设定区域边界距离(Ya；D1)的减小而加大上述目标速度矢量(Vc)的向设定区域边界接近方向的矢量分量的减少量，这样来减少该分量。

8.如权利要求7记载的建筑机械的限定区域挖掘控制装置，其特征是：上述第3运算手段(280)随着上述前端装置(1A)到上述设定区域边界距离(D1)的逐渐缩小而加上一个逐渐增大的反方向的速度矢量(VR)，这样来减小上述目标速度矢量(Vc)的向设定区域边界接近方向的矢量分量(Vcy)。

9.如权利要求7记载的建筑机械的限定区域挖掘控制装置，其特征是上述第3运算手段(9e；280)在上述前端装置(1A)—到达上述设定区边界时，使上述目标速度矢量(Vc)的向设定区域边界接近方向的矢量分量(Vcy)为0或者是微小值。

10.如权利要求7记载的建筑机械的限定区域挖掘控制装置，其特征是：上述第3运算手段(9e)用乘以一个随着上述前端装置(1A)到上述设定区域边界距离的缩小而减小的1以下的系数(h)的方法来减少上述目标速度矢量(Vc)的向设定区域边界接近方向的矢量分量(Vcy)。

11.如权利要求4记载的建筑机械的限定区域挖掘控制装置中，其特征是：上述第4运算手段(9g；300)保留上述目标速度矢量的沿上述设定区域边界方向的矢量分量(Vcx)，而将上述目标速度矢量的垂直于设定区域边界的分量(Vcy)变为向上述设定区域边界接近方向的分量(Vcya)，这样来修正目标速度矢量以使上述前端装置返回设定区域。

12.如权利要求11记载的建筑机械的限定区域挖掘控制装置，其特征是：上述第4运算手段(9g；300)随着上述前端装置(1A)到上述设定区域边界距离(Ya；D2)的缩小来使向上述设定区域边界接近方向的矢量分量(Vcya)减小。

13.如权利要求3记载的建筑机械的限定区域挖掘控制装置，其特征是：上述第3运算手段(9e)在上述前端装置(1A)在上述设定区域之内，而上述目标速度矢量(Vc)是远离上述设定区域边界方向的速度矢量时，维持上述目标速度矢量不变；而在上述前端装置于上述设定区域之内，并且上述目标速度矢量是向上述设定区域边界接近方向的速度矢量时，与上述前端装置到上述设定区域边界距离相关连地减小上述目标速度矢量的向设定区域边界接近方向的矢量分量(Vcy)，以此来修正上述目标速度矢量。

14.如权利要求3记载的限定区域挖掘控制装置，在上述多个操作装置中至少与上述特定的前端部件(1a，1b)有关的操作装置(4a，4b)是以输出控制压力作为上述操作信号的油压先导控制方式，在驱动这种含有油压先导控制式操作手段的操作***所对应的油压控制阀的建筑机械的限定区域挖掘控制装置中，其特征是：

进一步具有检测上述油压先导控制方式操作装置(4a，4b)的操作量的第2检测手段(60a—61b)；

上述第2运算手段(9c，9d)是根据上述第2检测手段的信号计算上述前端装置(1A)的目标速度矢量(Vc)的手段；

上述阀控制手段包括第5运算手段(9f，9j)和控制主控油路手段(9k，10a—11b，12)；第5运算手段根据修正后的目标速度矢量计算为驱动相应的油压控制阀(5a，5b)所需的目标控制压力，控制主控油路手段用来控制上述操作***以得到该目标控制压力。

15.如权利要求14所记载的建筑机械的限定区域挖掘控制装置，其特征是：上述操作***包括第1控制油路(44a)，该控制油路将控制油压传导给相应的油压控制阀(5a)，以使上述前端装置(1A)向远离上述设定区域方向的动作，上述第5运算手段包括根据修正后的目标速度矢量(Vca)计算上述第1控制油路中的目标控制压力的手段(9f，9j)，上述先导控制手段包括输出手段(9k)、电—油压的变换手段(10a)及高压选择手段(12)；输出手段输出对应于上述目标控制油压的第1电信号，电—油压的变换手段将上述第1电信号变换成油压并输出相当于上述控制油压的控制压力，高压选择手段选择上述第1控制油路内的控制油压和从电—油压变换手段输出的控制压力中的高压一方并传导到对应的油压控制阀。

16.如权利要求14记载的建筑机械的限定区域挖掘控制装置，其特征是：上述操作***包括第2控制油路(44b，45a，45b)，该第2控制油路将控制油压传导给相应的油压控制阀(5a，5b)，以使上述前端装置(1A)向上述设定区域接近方向的动作；上述第5运算手段含有根据修正后目标速度矢量(Vca)计算上述第2油路中目标控制油压的手段(9f，9j)；上述先导控制手段包括输出手段(9k)和减压手段(10b，11a，11b)；输出手段输出对应于上述目标控制油压的第2电信号，减压手段设置于第2控制油路，根据上述第2电信号而动作，将上述第2控制油路内的控制压力减小到上述目标控制压力。

17.如权利要求14记载的建筑机械的限定区域挖掘控制装置，其特征是：上述操作***含有第1控制油路(44a)和第2控制油路(44b，45a，45b)，第1控制油路将控制油压传导给相应的油压控制阀(5a)以使上述前端装置(1A)向远离上述设定区域方向的动作，第2控制油路将控制油压传导，给相应的油压控制阀(5a，5b)，以使上述前端装置向上述设定区域接近方向的动作，上述第5运算手段包括根据上述修正后的目标速度矢量(Vca)计算上述第1及第2控制油路中目标控制油压的手段(9f，9j)；上述先导控制手段包括输出手段(9k)、电—油压变换手段(10a)、高压选择手段(12)及减压手段(10b，11a，11b)，输出手段输出对应于上述目标控制压力的第1及第2电信号，电—油压变换手段将上述第1电信号变换成油压并输出相当于上述目标控制油压的控制压力，高压选择手段上述第1控制油路内的控制油压和从电—油压变换手段输出的控制压力中的高压一方并传导到对应的油压控制阀(5a)，减压手段设置于上述第2控制油路，根据第2电信号而动作，将上述第2控制油路内的控制压力减小到上述目标控制压力。

18.如权利要求15或17记载的建筑机械的限定区域挖掘控制装置，其特征是：上述特定的前端部件含有油压挖掘机的悬臂(1a)和肘臂(1b)，上述第1控制油路是悬臂上升一侧的油路(44a)。

19.如权利要求16或17记载的建筑机械的限定区域挖掘控制装置，其特征是：上述特定的前端部件含有油压挖掘机的悬臂(1a)和肘臂(1b)，上述第2控制油路是悬臂下降一侧以及肘臂内转一侧的控制油路(44b，45a)。

20.如权利要求16或17记载的建筑机械的限定区域挖掘控制装置，其特征是：上述特定的前端部件含有油压挖掘机的悬臂(1a)和肘臂(1b)，上述第2控制油路是悬臂下降一侧，肘臂内转一侧及肘臂外转一侧的控制油路(44b，45a，45b)。

21.如权利要求1记载的建筑机械的限定区域挖掘控制装置，其特征是：进一步具备有模式切换手段(20)，该模式切换手段可以选择包括通常模式和精加工模式在内的多种作业模式，上述第1信号修正手段(9eA)输入上述模式切换手段(20)的选择信号，当上述前端装置(1A)在上述设定区域内并在其边界附近时，减小上述前端装置(1A)向上述设定区域边界接近方向的移动速度，同时修正了上述前端装置有关的操作装置(4a，4b；14a—14c)的操作信号，使得上述前端装置沿上述设定区域边界方向的移动速度当上述模式切换手段选择了精加工模式时要比选择通常模式时慢些。

22.如权利要求2记载的建筑机械的限定区域挖掘控制装置，其特征是：上述第1信号修正手段(9eB)根据上述第1运算手段(9b；9c，9d)的运算值判明上设前端装置的设定部位位置到建筑机械本体的距离(X)，当上述前端装置(1A)在上述设定区域内并在其边界附近时，上述前端装置向上述设定区域边界接近方向的移动速度被减慢的同时，当上述距离(X)较长时还要修正与上述前端装置有关的操作装置(4a，4b；14a—14c)的操作信号以使上述前端装置沿上述设定区域边界方向的移动速度也减慢。

23.如权利要求1记载的建筑机械的限定区域挖掘控制装置，其特征是：上述第1检测手段含有多个角度检测器(8a—8c)用以检测上述多个前端部件(1a—1c)的回转角度。

24.如权利要求1记载的建筑机械的限定区域挖掘控制装置，其特征是上述第1检测手段含有多个变位检测器(10a—10c)用以检测上述多个执行元件(3a—3c)的行程。

25.如权利要求1记载的建筑机械的限定区域挖掘控制装置，其特征是上述第1检测手段含有倾斜角检测器(8d)用以检测上述建筑机械的车体(1B)的倾斜角。

26.如权利要求1记载的建筑机械的限定区域挖掘控制装置，其特征是：上述多个被驱动部件还包括下部行走体(1e)和上部回转体(1d)，上部回转体设置在上述下部行走体上，可在水平行方向上回转，并支承着上述前端装置(1A)的根部使其可在垂直方向上回转；上述第1检测手段含有旋转角度检测器(8e)用以检测上述上部回转体的回转角度。

27.如权利要求1记载的建筑机械的限定区域挖掘控制装置，其特征是上述第1检测手段包括位置，姿势检测器(8f)用以检测上述建筑机械车体(1B)的位置和姿势。

28.如权利要求1记载的建筑机械的限定区域挖掘控制装置，其特征是：上述第2检测手段是上述操作***的控制油路中设置的压力检测器(60a—61b)。

29.如权利要求1记载的建筑机械的限定区域挖掘控制装置，其特征：上述特定的前端部件含有油压挖掘机的悬臂(1a)和肘臂(1b)。

30.如权利要求1记载的建筑机械的限定区域挖掘控制装置，其特征是：上述特定的前端部件含有偏心式油压挖掘机的偏心悬臂(100)和肘臂(101)。

31.如权利要求1记载的建筑机械的限定区域挖掘控制装置，其特征是：上述特定的前端部件含有2段悬臂式油压挖掘机的第1及第2悬臂(200a，200b)和肘臂(201)。

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