JPH09328774A

JPH09328774A - 油圧建設機械の自動軌跡制御装置

Info

Publication number: JPH09328774A
Application number: JP14617396A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Kajita; 勇輔梶田
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1996-06-07
Filing date: 1996-06-07
Publication date: 1997-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】特別の操作情報の入力操作を要しないため操
作の連続性が損われず、あるいは、滑らかに軌跡制御に
移行すると共に滑らかに離脱することにより、必要以上
の慎重な操作桿の操作を必要としない操作性の極めて優
れた油圧建設機械の自動軌跡制御装置を提供する。【解決手段】制御装置１１は作業機の各回動角センサ
ー１２〜１４が検出したブーム１６、アーム１７および
バケット１８の回動角の情報に基づいて、バケット１８
の刃先Ｃの座標（ｘ，ｙ）を常に演算し、この刃先Ｃの
座標（ｘ，ｙ）が所定の均し作業開始位置領域Ｒ内にあ
り、圧力センサー６，７で検出したブーム上パイロット
圧ｐ_bとアーム引パイロット圧ｐ_aおよびそれらの時間
変動が均し作業開始時の初動操作状態にあると判断した
時、水平引き均し作業自動軌跡制御（II）に滑らかに移
行させるための初動移行作業自動軌跡制御（Ｉ）を行
い、これらの制御の途中で、均し作業自動軌跡制御を中
止する条件が満たされたならば、通常の一般作業に滑ら
かに移るための水平引き均し作業解除自動軌跡制御(IV)
に移る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は油圧ショベル等の油
圧建設機械の技術分野に属し、特にバケットのような作
業体の移動軌跡が所望の平面となるように自動制御する
自動軌跡制御の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】建設機械、例えば、油圧ショベルの作業
内容は多岐に亘るが、典型的な作業としては掘削作業、
積込・放土作業、均し作業等がある。これらの作業の
中、均し作業はかなり頻度の高い作業であり、しかも、
高い作業精度が要求される。図１９は油圧ショベルによ
り均し作業を行う様子を示す説明図である。同図に示す
ように、均し作業はバケット１８を破線で示すように十
分遠方位置まで到達させた後、アーム１７を手前側に引
き込むように回動させると共に、ブーム１６を始めは速
く、後にゆっくりと上昇させる複合操作を行うことによ
り、バケット１８の刃先を基準面Ｓ₀または基準面Ｓ₀
に平行な面に沿って移動させて、バケット１８の刃先に
当接する土砂を掻き均し、平らな基準面Ｓ₀または基準
面Ｓ₀に平行な面を作る作業を言う。

【０００３】作業機の構成要素、例えば、ブーム１６や
アーム１７をそれぞれ単独で動作させた時は、矢印Ａ，
Ｂで示すようにブーム１６の油圧ショベル本体に対する
枢着部やアーム１７のブーム１６に対する枢着部の支点
を中心とする回動運動になり、バケット１８の刃先は円
弧軌跡を描く。このように、本来、バケット１８の刃先
に円弧軌跡を描かせるようなブーム１６やアーム１７等
の構成要素を複合動作させることにより、バケット１８
の刃先に直線ないし平面軌跡を描かせる均し作業は、ブ
ーム１６およびアーム１７の動きを操作するための異な
る操作桿を独立して均衡の取れた操作量で操作して始め
て達成可能になる作業であるため、優れた出来映えの均
し作業を実現するにはかなりの熟練を要した。

【０００４】操作者が未熟だと、平面を作るための均し
作業を行ったはずなのに却って大きな凹凸面を作ってし
まうこともある。図２０および図２１はそれぞれ未熟な
操作者が油圧ショベルを操作して均し作業を行った場合
の動作の一例を示す説明図およびその結果、形成された
作業面を示す説明図である。

【０００５】図示の均し作業においては、ブーム１６の
動きは自重に逆らって上昇する回動動作であるのに対
し、アーム１７の動きは自重と協調して下降する回動動
作となるので、ややもすれば、図２０に示すように、ア
ーム１７の動きが速くなりすぎて、バケット１８の刃先
が基準面Ｓ₀に食い込んでしまう。そこで、操作者は慌
ててブーム１６を急上昇させるよう操作桿を操作する
が、今度はブーム１６の上昇が速過ぎてバケット１８の
刃先は基準面Ｓ₀から上に飛び出してしまう。このよう
な荒っぽい操作が繰り返された結果、図２１に示す大き
な凹凸面Ｓ_Rが形成されてしまう。

【０００６】このように、人手では高度な操作能力が要
求される均し作業をコンピューター制御により精密に行
わせようとする試みが従来より多数提案されている。例
えば、その中の幾つかを列挙すると、特開昭５８−３６
１３５号公報、特開昭５５−３００３８号公報、特公平
３−１３３７８号公報開示の発明がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、何れも平面に沿った掘削作業や均し作業を行う際に
は作業領域や作業面の設定のための操作盤の操作による
数値入力、作業機を所望の動作位置に保った状態での位
置設定入力、あるいは、自動作業開始に際しての作業開
始指令および自動作業終了に際しての作業終了指令の入
力操作を行わなければならず、これら作業は多くの場合
はそれまで行われていた重掘削作業、放土作業、吊荷作
業等の作業を中断して行われることになるため、操作者
の機械に対する操作感覚を著しく阻害すると共に、操作
桿の操作とは全く異なるこれらの入力操作は操作の連続
性を損ね、操作者に疎ましさや煩わしさを感ぜしめるこ
とになるため、折角、自動軌跡制御装置を組み込んでも
実際には使用されないことが多く、建設機械の自動制御
装置としてはあまり実用的とは言えなかった。

【０００８】また、前述のように、均し作業開始時には
アームの引込み操作がアームの自重による回転モーメン
トと協調関係になるために、アーム用操作桿の操作を少
し速めただけでもアームの先端のバケット刃先は直ちに
下降し、自動軌跡制御装置がアーム操作桿の操作を検知
してアームの動きに追随してブームを上昇させ、バケッ
ト刃先を所定の平面に沿って移動させる均し作業を行わ
せるような制御をしても、油圧制御機構の動作遅れ等の
ためにブームの上昇動作がアームの動きに追随し切れず
に、図２０に示したようなバケット１８の刃先が基準面
Ｓ₀に食い込んでしまうような軌跡になり、その後の自
動軌跡制御装置による軌跡制御の結果、未熟な操作者に
よる作業軌跡を補うためのものが、殆ど大差無い作業軌
跡しか得られないという不具合が生じる。

【０００９】このような不具合の発生を防止するには、
慎重にアーム用操作桿を操作すれば、容易にブームの動
作をアームの動作に追随させることができるが、それに
より作業効率が低下するため、やはり自動軌跡制御の実
用的価値の低下を招いてしまう。本発明は従来技術にお
けるかかる不具合を解消して、そのための特別の操作情
報の入力操作や必要以上の慎重な操作桿の操作を要せ
ず、操作桿の操作による通常の軌跡形成操作を行うだけ
で所望の標準的軌跡の自動制御に滑らかに移行でき、あ
るいは、自動軌跡制御から滑らかに離脱できるため、操
作の連続性が損われず、手動操作から自動軌跡制御に移
行する、あるいは、自動軌跡制御から手動操作に移行す
る際に違和感が無く操作性の極めて優れた油圧建設機械
の自動軌跡制御装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、作業体の一部に設定された代表点が所定の
領域内にあるか否かを判定すると共に、操作者により操
作された操作桿の操作状態を監視して、操作桿の操作量
および操作桿の操作量の変化量が所定の範囲内にあるか
否かを判定し、その判断結果が共に然りであった時に、
該操作状態は所定の標準的な移動軌跡を描かせるための
初期操作と判断し、油圧駆動機構を制御して作業体に標
準的な移動軌跡を自動的に描かせる自動軌跡制御を開始
させ、該軌跡制御動作の途中で、代表点の標準的な移動
軌跡に対する垂直座標成分の変化量の絶対値が所定の値
より大きいと判定した時には、当初の標準的な移動軌跡
を自動的に修正する自動軌跡修正制御を行い、操作者に
より操作される操作桿がアーム用操作桿およびブーム用
操作桿であった場合に、アーム用操作桿またはブーム用
操作桿の操作量の変化量の絶対値が所定の値より大きい
か、ブーム用操作桿の上げ操作量の値が所定の値より大
きいか、アーム用操作桿またはブーム用操作桿の操作量
が極めて小さいと判定した時には、操作者は当初の標準
的な移動軌跡の自動軌跡制御の継続を意図しないものと
判断して、自動軌跡制御を終了するように制御したもの
である。

【００１１】

【発明の実施の形態】自動軌跡制御は通常は建設機械が
搭載するマイクロコンピューター（マイコン）により行
われる。本発明において建設機械は典型的には油圧ショ
ベルであって、この場合は作業体はバケットである。油
圧ショベルにおける典型的な軌跡形成操作には地面の均
し作業がある。以下の説明では上述の典型例である油圧
ショベルによる地面の均し作業の自動軌跡制御を念頭に
置いた説明とするが、他の建設機械における他の自動軌
跡制御についても全く同様に適用できる。

【００１２】操作桿の操作情報である、操作された操作
桿の操作方向および操作量の伝達手段としてはパイロッ
ト油を介在させるパイロット制御方式と電気信号を介し
て電気−機械変換を行う電気制御方式が知られている
が、何れの伝達手段によっても制御形態は本質的に変わ
らず、パイロット制御方式が一般的であることから、以
下の説明ではパイロット制御方式によるものとする。従
って、この場合は操作桿の操作量は操作桿に連結された
パイロット弁から流出するパイロット油の圧力、即ち、
パイロット圧が圧力センサーで検出した電気信号の圧力
値に変換され、自動軌跡制御はこの電気信号に変換され
たパイロット圧に基づいて、アクチュエーターに供給さ
れる作動油の方向と流量を切り替える方向切替弁のパイ
ロット受け部に伝達されるパイロット圧を減圧する、パ
イロットポンプに直結された電磁減圧弁、あるいは操作
桿に連結されたパイロット弁に直結された電磁減圧弁に
対する電流制御ということになる。

【００１３】自動軌跡制御を行うには作業体の位置およ
び速度を検出しなければならないが、作業体の位置は作
業機の剛性構造体の関節部の回動角を検出する回動角セ
ンサーによりそれぞれの剛性構造体の相対角度を検出
し、検出した相対角度を基に周知の座標変換により、作
業体の立体座標をマイコンで容易に演算することができ
る。また、標準的な軌跡の自動制御を開始するための前
提条件となる作業体が存在すべき所定の領域情報と操作
桿の操作状態があるべき所定の状態情報、操作桿の操作
状態が標準的な軌跡制御からずれているか否かおよび操
作桿の操作状態が軌跡制御動作を中止すべきか否かの判
断の基になる基準情報はマイコンのメモリ内に予め格納
されている。

【００１４】次に、本発明の基本動作の概要を説明す
る。図２は自動軌跡制御の動作概要を説明するための動
作概念図である。本発明における自動軌跡制御では、通
常の手動操作による一般作業と均し作業自動軌跡制御が
操作者により明確に区別されることなく実行可能な形態
で行われる。

【００１５】同図に示すように、通常の手動操作による
一般作業が行われている中で（Ｓ１）、均し作業自動軌
跡制御を開始するか否かを判断する（Ｓ２）。その判断
結果が然りならば、均し作業自動軌跡制御を実行し（Ｓ
３）、手順Ｓ２の判断結果が否ならば、通常の一般作業
を継続する。均し作業自動軌跡制御を実行している間
に、常にこの均し作業自動軌跡制御を中止するか否かを
判断する（Ｓ４）。その判断結果が然りならば、均し作
業自動軌跡制御を中止して手順Ｓ１の通常の手動操作に
よる一般作業の制御に戻る。手順Ｓ４の判断結果が否な
らば、手順Ｓ３に戻って均し作業自動軌跡制御を継続す
る。手順Ｓ３の均し作業自動軌跡制御には、操作者が均
し作業の軌跡の修正を意図した操作をしたと判断した時
に、均し作業の軌跡を変更する均し作業修正制御が含ま
れる。

【００１６】このように、本発明では手順Ｓ２で判断さ
れる均し作業開始条件あるいは手順Ｓ４で判断される均
し作業中止条件が満たされると、手順Ｓ１の通常の一般
手動操作作業制御から手順Ｓ３の均し作業自動軌跡制御
へ、逆に手順Ｓ３の均し作業自動軌跡制御から手順Ｓ１
の通常の一般手動操作作業制御へ随時転換できるように
なっており、従来、これらの作業制御が独立して処理さ
れていたのとは大きく異なっている。

【００１７】即ち、一般作業の制御が行われている間に
操作者の操作の内容を調べて、それが一般作業を意図し
ているのか、それとも均し作業を意図しているのかを判
定して、均し作業を意図していると判断した時には直ち
に均し作業自動軌跡制御を開始して、操作者の手動操作
による均し作業の軌跡が操作者が意図した通りの軌跡と
なるようにアクチュエーターの動作を補正する制御を行
うようにしたものであり、また、均し作業自動軌跡制御
が行われている間に、均し作業を中止することを意図し
た操作が為されたと判断した時は、直ちに均し作業自動
軌跡制御を中止して、操作者の手動操作に忠実に従った
制御を行う一般作業の制御に戻るようにしたものであ
る。

【００１８】次に、手順Ｓ２と手順Ｓ４で判断される均
し作業開始条件〔Ａ〕と均し作業中止条件〔Ｂ〕につい
て説明する。まず、均し作業開始条件〔Ａ〕について説
明する。前述のように、均し作業開始条件〔Ａ〕は作業
体、具体的にはバケットの刃先が所定の領域、即ち、均
し作業開始位置領域に在ることの均し作業開始領域条件
〔Ａ１〕と、操作者の操作桿の操作状態が均し作業開始
を意図したと判断できる範囲にあることの均し作業開始
操作範囲条件〔Ａ２〕に分けられる。

【００１９】始めに均し作業開始領域条件〔Ａ１〕につ
いて説明する。図３は均し作業開始位置領域を示した説
明図である。同図において、斜線が施された領域が均し
作業開始位置領域Ｒである。この作業開始位置領域Ｒは
多数の操作者による均し作業開始時のバケットの刃先位
置を調べて統計処理し、均し作業開始頻度がかなり高い
領域として設定される。なお、この図では参考のため
に、バケットの刃先が均し作業開始位置領域Ｒ内にない
場合のバケットの初期位置が幾つか例示されている。バ
ケットの刃先位置は前述のように、回動角センサーによ
りそれぞれ検出された作業機の剛性構造体の関節部の相
対角度を基に演算される。そして、演算により得られた
バケットの刃先位置が予め設定された作業開始位置領域
Ｒ内に在るか否かの判断が均し作業開始領域条件〔Ａ
１〕の判定内容になる。

【００２０】次に、均し作業開始操作範囲条件〔Ａ２〕
について説明する。図４は均し作業開始操作範囲条件
〔Ａ２〕の具体的な内容を示した説明図である。均し作
業開始操作範囲条件〔Ａ２〕は多数の操作者による均し
作業開始時の初動操作状態を調べて統計処理し、均し作
業開始頻度が大きな範囲を取ったものである。本発明者
等による上記調査の結果、均し作業開始操作範囲条件
〔Ａ２〕はさらに３つの操作範囲条件〔Ａ２α〕，〔Ａ
２β〕，〔Ａ２γ〕に分けられることが判った。即ち、
この３つの操作範囲条件〔Ａ２α〕，〔Ａ２β〕，〔Ａ
２γ〕の操作内容は次の通りである。〔Ａ２α〕；操作者がアームおよびブームの操作桿を中
立位置またはブーム上げおよびアーム引き方向に少し操
作した状態から中程度の速さで操作量を増大させた時、〔Ａ２β〕；操作者がアームの操作桿をアーム引き方向
に中程度の操作量で操作した後、その操作量を維持する
か若干変化させると共に、ブームの操作桿を中立位置ま
たは中立位置から若干ブーム上げ方向に操作した状態か
ら中程度の速さで操作量を増大させた時、〔Ａ２γ〕；操作者がブームの操作桿をブーム上げ方向
に中程度の操作量で操作した後、その操作量を維持する
か若干変化させると共に、アームの操作桿を中立位置ま
たは中立位置から若干アーム引き方向に操作した状態か
ら中程度の速さで操作量を増大させた時、なお、同図における図符号（ａ），（ｂ），（ｃ）はそ
れぞれ上述の操作範囲条件〔Ａ２α〕，〔Ａ２β〕，
〔Ａ２γ〕に対応している。

【００２１】（ａ）の操作範囲条件〔Ａ２α〕では、初
動時のブーム上げおよびアーム引き方向の操作量が０ま
たは僅かなので、注目域（あ）で示したように、バケッ
トの刃先の初動位置と直線軌跡制御が行われる基準面Ｓ
₀との距離が短いため、均し作業自動軌跡制御後は速や
かに基準面Ｓ₀に沿った直線軌跡制御に移行する。
（ｂ）の操作範囲条件〔Ａ２β〕では、初動時のアーム
引き方向の操作量が中程度で、その操作量がほぼ維持さ
れ、初動時のブーム上げ方向の操作量が０または僅かな
ので、注目域（い）で示したように、バケットの刃先は
ある程度の距離ΔＨβだけ下降した後、基準面Ｓ₀に沿
った直線軌跡制御に移行する。（ｃ）の操作範囲条件
〔Ａ２γ〕では、初動時のブーム上げ方向の操作量が中
程度で、その操作量がほぼ維持され、初動時のアーム引
き方向の操作量が０または僅かなので、注目域（う）で
示したように、バケットの刃先は一旦、上昇し、均し作
業自動軌跡制御によりある程度の距離ΔＨγだけ下降し
た後、基準面Ｓ₀に沿った直線軌跡制御に移行する。

【００２２】このように、初動時のブーム上げまたはア
ーム引き方向の操作量が中程度より大きい時は、均し作
業開始操作範囲条件〔Ａ２〕を満足しないことになる
が、大きな慣性を有する作業機の剛性構造体を高速で動
かすような、例えば、掘削作業操作を行っている時に、
一般的にはバケットの移動方向が異なる基準面Ｓ₀に沿
った直線軌跡運動に切り替えて、正確なバケットの軌跡
形成操作を行うことは理論的にも極めて困難であり、実
際上もかかる操作が行われることは殆ど有り得ない。

【００２３】一方、初動時のブーム上げおよびアーム引
き方向の操作量が共に０または僅かな値であった時も均
し作業開始操作範囲条件〔Ａ２〕を満足しないが、この
ような場合には作業機のブームおよびアームはゆっくり
した速度で動かされるから、未熟な操作者であっても十
分正確な均し作業を行うことができ、敢えて均し作業自
動軌跡制御を行わせる必要性が乏しいため、均し作業開
始操作範囲条件〔Ａ２〕から除かれている。従って、本
発明ではバケットの刃先が図３に示す作業開始位置領域
Ｒ内にあり、操作者の操作桿の操作状態が図４の
（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す操作範囲条件〔Ａ２
α〕，〔Ａ２β〕，〔Ａ２γ〕を満たす時、均し作業開
始条件〔Ａ〕が満足され、図２の自動軌跡制御の概念手
順Ｓ２の判断結果が然りとなり、均し作業自動軌跡制御
が実行される。

【００２４】次に、均し作業中止条件〔Ｂ〕について説
明する。この均し作業中止条件〔Ｂ〕の設定において
も、多数の操作者による均し作業実行時の操作桿の操作
状態を調べて、均し作業実行中は極めて操作頻度が少な
い３つの操作状態を均し作業中止操作条件〔Ｂα〕，
〔Ｂβ〕，〔Ｂγ〕としている。この均し作業中止操作
条件〔Ｂα〕，〔Ｂβ〕，〔Ｂγ〕の内容は次の通りで
ある。〔Ｂα〕；操作者が操作桿をブーム上げ方向に大きな操
作量で操作した時、〔Ｂβ〕；操作者が操作桿をブーム上げまたはアーム引
き方向の操作状態から中立位置まで戻し操作した時、〔Ｂγ〕；操作者が操作桿を大きな速度で増減操作した
時、これらの均し作業中止操作条件〔Ｂα〕，〔Ｂβ〕，
〔Ｂγ〕の中の何れかが満足されると、均し作業自動軌
跡制御は直ちに中止され、操作者の手動操作に忠実に従
った制御を行う一般作業の制御（Ｓ１）に戻る。

【００２５】このように、均し作業自動軌跡制御の実行
中に常に図２の自動軌跡制御の概念手順Ｓ４の均し作業
中止可否判断を行うことにより、操作者が均し作業を終
了して、他の作業に移行すべく操作桿を操作した時、速
やかに均し作業自動軌跡制御を終了させることができる
ばかりでなく、操作者の意図に反して、操作桿の操作状
態を均し作業開始操作範囲条件〔Ａ２〕を満足すると判
断して均し作業自動軌跡制御を実行した場合でも、その
後の操作者による操作桿の操作状態が均し作業中止条件
〔Ｂ〕を満たすことにより、速やかに均し作業自動軌跡
制御を終了させ、一般作業の制御（Ｓ１）に戻らせるこ
とができる。以下、図面を参照して本発明を油圧ショベ
ルの均し作業自動軌跡制御に適用した一実施例を詳細に
説明する。

【００２６】

【実施例】図１は本発明の実施例に係る油圧制御回路図
である。同図において、１はブーム用方向切替弁および
アーム用方向切替弁を含む油圧制御弁、２は高圧選択
弁、３は後述するブーム上パイロット弁から流出するパ
イロット油の油圧を減圧するブーム上電磁（比例）減圧
弁、４は後述するパイロットポンプから吐出したパイロ
ット油の油圧を減圧して、ブーム上げ用パイロット圧を
補完する補完パイロット圧生成用の補完圧生成電磁（比
例）減圧弁、５は後述するアーム引パイロット弁から流
出するパイロット油の油圧を減圧するアーム引電磁（比
例）減圧弁である。

【００２７】６はブーム上パイロット弁から流出するパ
イロット油の油圧を検出するブーム上圧力センサー、７
はアーム引パイロット弁から流出するパイロット油の油
圧を検出するアーム引圧力センサー、８はパイロット油
の供給源となるパイロットポンプ、９はブーム上げ操作
時、操作量に応じたパイロット油が流出するブーム上パ
イロット弁、９ａはブーム用操作桿、１０はアーム引込
み操作時、操作量に応じたパイロット油が流出するアー
ム引パイロット弁、１０ａはアーム用操作桿、１１はマ
イクロコンピューターで構成され、均し作業自動軌跡制
御を実行する制御装置である。

【００２８】油圧ショベル本体および作業機の各構成要
素では、１２は後述する油圧ショベル本体におけるブー
ム１６の回動支点に設けられ、ブーム１６の回動角θ_b
を検出するブーム用回動角センサー、１３はブーム１６
の先端部におけるアーム１７の回動支点に設けられ、ア
ーム１７の回動角θ_aを検出するアーム用回動角センサ
ー、１４はアーム１７の先端部におけるバケット１８の
回動支点に設けられ、バケット１８の回動角θ_buを検出
するバケット用回動角センサー、１５は油圧ショベル本
体、１９は作動油の供給源となる図示しない油圧ポンプ
の吐出流量Ｑ_ma _xを検出する油吐出流量検出器である。
なお、従来例と同一箇所には同一の符号を付し、その重
複する説明を省略する。

【００２９】均し作業自動軌跡制御においてはバケット
１８はその姿勢を基準面に対して一定に保つ周知の姿勢
制御手法を採用するだけなので、その制御回路は図示を
省略してある。また、油圧制御弁１に含まれるブーム用
方向切替弁およびアーム用方向切替弁の具体的な構成お
よびブーム１６とブームシリンダー、アーム１７とアー
ムシリンダーをそれぞれ接続する油圧回路には何ら新規
な特徴を有せず、図を煩雑にするだけなのでやはり図示
を省略した。

【００３０】同図に示すように、制御装置１１はブーム
用回動角センサー１２、アーム用回動角センサー１３、
バケット用回動角センサー１４がそれぞれ検出したブー
ム１６、アーム１７およびバケット１８の回動角θ_b，
θ_a，θ_buの情報に基づいて、バケット１８の刃先Ｃの
座標（ｘ，ｙ）を演算し、この刃先Ｃの座標（ｘ，ｙ）
と、ブーム上圧力センサー６およびアーム引圧力センサ
ー７がそれぞれ検出したブーム上パイロット圧ｐ_bおよ
びアーム引パイロット圧ｐ_aと、油吐出流量検出器１９
が検出した油圧ポンプの吐出流量Ｑ_maxに基づいて、ブ
ーム上電磁減圧弁３、補完圧生成電磁減圧弁４およびア
ーム引電磁減圧弁５にそれぞれ制御電流ｅ_b，ｅ_c，ｅ
_aを出力して、各電磁減圧弁３〜５から流出するパイロ
ット油の油圧が絞り圧力ＳＶ_b，ＳＶ_c，ＳＶ_aを越え
ないようにパイロット圧を制御することにより、油圧制
御弁１に流入するパイロット油の油圧、即ち、ブーム上
実パイロット圧ｐ_brとアーム引実パイロット圧ｐ_arをそ
れぞれ制御する均し作業自動軌跡制御を実行する。

【００３１】なお、均し作業自動軌跡制御のプログラム
は制御装置１１が内蔵するＲＯＭに格納されている。ま
た、説明を簡単にするため、油圧ショベルは水平な地面
上にあって、均し作業自動軌跡制御を行う均し基準面Ｓ
₀は水平面に平行な面とするが、油圧ショベルが水平面
に対して傾斜した地面上にあって傾斜した姿勢にある場
合や、均し基準面Ｓ₀が地面に平行でない場合でも本実
施例で述べる手法を同様に適用でき、後述する演算式に
周知の座標変換を施すことによりその場合の演算式を容
易に求めることができる。

【００３２】後述するように、制御装置１１は作業機の
各回動角センサー１２〜１４が検出したブーム１６、ア
ーム１７およびバケット１８の回動角θ_b，θ_a，θ_bu
の情報に基づいて、バケット１８の刃先Ｃの座標（ｘ，
ｙ）を演算し、この刃先Ｃの座標（ｘ，ｙ）が所定の均
し作業開始位置領域Ｒ内にあるか否かを判断すると共
に、ブーム上圧力センサー６およびアーム引圧力センサ
ー７がそれぞれ検出したブーム上パイロット圧ｐ_bとア
ーム引パイロット圧ｐ_aの値およびそれらの変化率を監
視して、それぞれが予め設定した均し作業開始操作域内
にあるか否かを判断する。

【００３３】そして、両者が共に然りと判断したなら
ば、操作者のブーム用操作桿９ａおよびアーム用操作桿
１０ａの手動操作による均し作業、即ち、バケット１８
の姿勢を一定に保ったまま油圧ショベル側に水平に引き
寄せる水平引き均し作業の操作指令を補正して、確実に
水平な軌跡を描かせる水平引き均し作業自動軌跡制御
（II）に滑らかに移行できるように、バケット１８が均
し作業自動軌跡制御の開始位置から水平引き均し作業が
行われる水平な基準面Ｓ₀に滑らかに移動させる初動移
行作業自動軌跡制御（Ｉ）を実行する。

【００３４】さらに、均し作業自動軌跡制御が開始され
た後でも制御装置１１はブーム上パイロット圧ｐ_bとア
ーム引パイロット圧ｐ_aの値およびそれらの変化率を監
視していて、その何れかが均し作業継続操作域外に出た
か否かを判断して、均し作業継続操作域外に出たと判断
したならば、操作者の各操作桿９ａ，１０ａの手動操作
の内容が水平引きの軌跡を修正することを意図したもの
と判断して、バケット１８の移動軌跡を元の軌跡に平行
な新たな水平引きの軌跡に滑らかに移行させる水平引き
位置修正制御(III) を行うと共に、ブーム上パイロット
圧ｐ_bとアーム引パイロット圧ｐ_aの値およびそれらの
変化率を監視して、均し作業自動軌跡制御の中止を意図
したものか否かを判断する。

【００３５】そして、その判断結果が然りならば、水平
引き均し作業自動軌跡制御（II）を中止し、操作者のブ
ーム用操作桿９ａおよびアーム用操作桿１０ａの手動操
作による一般作業の制御に滑らかに戻るための水平引き
均し作業解除自動軌跡制御(IV)を行う。なお、均し作業
自動軌跡制御中の水平引き均し作業自動軌跡制御（II）
は従来例により提案されている水平面の均し作業自動軌
跡制御と同等のものなので、この明細書では詳細な説明
を省略する。

【００３６】次に、本実施例の動作を説明する。図５乃
至図８は本実施例に係る均し作業自動軌跡制御の流れ図
である。これらの図を参照しながら均し作業自動軌跡制
御の動作を説明する。均し作業自動軌跡制御モードが選
択されていると、この均し作業自動制御が開始される。
ただし、均し作業自動軌跡制御モードが選択されていて
も、操作者はブーム用操作桿９ａおよびアーム用操作桿
１０ａの手動操作により、均し作業以外の一般作業を通
常の手動操作による作業と全く変わらない動作で行える
ようになっている。即ち、手順Ｓ１１は操作者が均し作
業以外の通常の一般作業を通常のブーム用操作桿９ａお
よびアーム用操作桿１０ａの手動操作による作業と全く
変わらない動作で行うことを許容する処理手順を示して
いる。

【００３７】即ち、操作者が通常の一般作業を行う時
は、制御装置１１はブーム上電磁減圧弁３、補完圧生成
電磁減圧弁４およびアーム引電磁減圧弁５にそれぞれ出
力される制御電流ｅ_b，ｅ_c，ｅ_aの値を各電磁減圧弁
３〜５の絞り圧力ＳＶ_b，ＳＶ_c，ＳＶ_aがそれぞれブ
ーム上圧力センサー６が検出したブーム上パイロット圧
ｐ_bに小さな値の付加圧Δｐ_bを加えた値、０およびア
ーム引圧力センサー７が検出したアーム引パイロット圧
ｐ_aに小さな値の付加圧Δｐ_aを加えた値となるように
制御する（Ｓ１１）。ＳＶ_a＝ｐ_a＋Δｐ_a（Δｐ_a＞０）ＳＶ_b＝ｐ_b＋Δｐ_b（Δｐ_b＞０）ＳＶ_c＝０ ……(1) このように、手順Ｓ１１における一般作業中はブーム上
電磁減圧弁３およびアーム引電磁減圧弁５の絞り圧力Ｓ
Ｖ_b，ＳＶ_aの値を常にブーム上パイロット圧ｐ_b、ア
ーム引パイロット圧ｐ_aよりもそれぞれ付加圧Δｐ_b，
Δｐ_aだけ大きな値としておくことにより、ブーム上パ
イロット弁９およびアーム引パイロット弁１０からそれ
ぞれ流出したパイロット油のブーム上パイロット圧
ｐ_b、アーム引パイロット圧ｐ_aがブーム上電磁減圧弁
３およびアーム引電磁減圧弁５により減圧され、油圧制
御弁１に伝達されるパイロット圧がブーム上パイロット
圧ｐ_b、アーム引パイロット圧ｐ_aより小さな値に抑制
され、ブーム１６およびアーム１７の動きがブーム用操
作桿９ａおよびアーム用操作桿１０ａを操作した操作者
が意図した動きと異なるものにならないよしている。

【００３８】なお、補完圧生成電磁減圧弁４で生成され
る補完パイロット圧ｐ_cはこの場合は不要なので、絞り
圧力ＳＶ_cの値は０とされている。また、付加圧Δ
ｐ_b，Δｐ_aを小さな値としているのは、手順Ｓ１１の
一般作業制御が終了して後述する初動移行作業自動軌跡
制御に移った時に、ブーム上電磁減圧弁３およびアーム
引電磁減圧弁５のスプールの移動距離を短くすることに
より、制御動作の立ち上がり時間を可及的に短縮して速
やかに初動移行作業自動軌跡制御の動作に移行できるよ
うにするためである。

【００３９】図９はアーム引電磁減圧弁５の制御電流ｅ
_aと絞り圧力ＳＶ_aの関係を示す特性図である。同図に
示すように、常に(1) 式が成立するように制御電流ｅ_a
の値を制御することにより、アーム引電磁減圧弁５の下
流には常にアーム引パイロット圧ｐ_aが伝達されるよう
にすることができる。絞り圧力ＳＶ_bと制御電流ｅ_bと
の関係においても全く同様である。また、付加圧Δ
ｐ_b，Δｐ_aが小さな値となっているので、制御電流ｅ
_aが小さな制御電流ｅ_a′になった時に速やかにアーム
引電磁減圧弁５のスプールを移動させて絞り圧力をＳＶ
_a′に移行させることができる。

【００４０】次に、手順Ｓ１２に移って、バケット１８
の刃先Ｃ（ｘ，ｙ）が前述の均し作業開始位置領域Ｒ内
に在るか否か、即ち、均し作業開始領域条件〔Ａ１〕を
満たすか否かの判断を行う（Ｃ（ｘ，ｙ）∈Ｒ？）。制
御装置１１は作業機の各回動角センサー１２〜１４が検
出したブーム１６、アーム１７およびバケット１８の回
動角θ_b，θ_a，θ_buの情報に基づいて、バケット１８
の刃先Ｃの座標（ｘ，ｙ）を常に演算していて、この刃
先Ｃの座標（ｘ，ｙ）がＲＯＭから読み出した所定の均
し作業開始位置領域Ｒ内にあるか否かを判断する。

【００４１】その判断結果が然りならば、手順Ｓ１３に
移って、均し作業開始領域条件〔Ａ１〕を満たすか否か
の判断を行う。即ち、図４の（ａ），（ｂ），（ｃ）に
示す操作範囲条件〔Ａ２α〕，〔Ａ２β〕，〔Ａ２γ〕
を満たすか否かの判断を行う。具体的には、ブーム上パ
イロット圧ｐ_b、アーム引パイロット圧ｐ_aの時間に対
する変化、即ち、これらのパイロット圧ｐ_b，ｐ_aを時
間微分したものをブーム上パイロット圧変動ｖ_b、アー
ム引パイロット圧変動ｖ_aとすると、操作範囲条件〔Ａ
２α〕は、ｐ_a1≦ｐ_a≦ｐ_a2，ｐ_b1≦ｐ_b≦ｐ_b2 かつｖ_a3≦ｖ_a≦ｖ_a4，ｖ_b3≦ｖ_b≦ｖ_b4 ただし、ｐ_a1，ｐ_a2≪ｐ_amax（アーム引最大パイロット
圧），ｐ_b1，ｐ_b2≪ｐ_bmax（ブーム上最大パイロット圧），ｖ_a3，ｖ_a4≒ｖ_amax（アーム引最大パイロット圧変動）／２，ｖ_b3，ｖ_b4≒ｖ_bmax（ブーム上最大パイロット圧変動）／２ ……(2') となる。操作範囲条件〔Ａ２α〕を満たす時、値が１と
なり、満たさない時、値が０となる仮想的関数Ψα（ｐ
_a，ｐ_b，ｖ_a，ｖ_b）を定義すれば、操作範囲条件
〔Ａ２α〕は簡単に、Ψα＝１
……(2) と表すことができる。

【００４２】同様に、操作範囲条件〔Ａ２β〕は、ｐ_a3≦ｐ_a≦ｐ_a4，ｐ_b1≦ｐ_b≦ｐ_b2 かつｖ_a1≦ｖ_a≦ｖ_a2，ｖ_b3≦ｖ_b≦ｖ_b4ただし、ｐ_a3，ｐ_a4≒ｐ_amax／２，ｖ_a1，ｖ_a2≪ｖ_amax ……(3') となる。操作範囲条件〔Ａ２α〕を満たす時、値が１と
なり、満たさない時、値が０となる仮想的関数Ψβ（ｐ
_a，ｐ_b，ｖ_a，ｖ_b）を定義すれば、操作範囲条件
〔Ａ２β〕は Ψβ＝１ ……(3) と表すことができる。

【００４３】同様に、操作範囲条件〔Ａ２γ〕は、ｐ_a1≦ｐ_a≦ｐ_a2，ｐ_b3≦ｐ_b≦ｐ_b4 かつｖ_a3≦ｖ_a≦ｖ_a4，ｖ_b1≦ｖ_b≦ｖ_b2 ただし、ｐ_b3，ｐ_b4≒ｐ_bmax／２，ｖ_b1，ｖ_b2≪ｖ_bmax ……(4') となる。操作範囲条件〔Ａ２γ〕を満たす時、値が１と
なり、満たさない時、値が０となる仮想的関数Ψγ（ｐ
_a，ｐ_b，ｖ_a，ｖ_b）を定義すれば、操作範囲条件
〔Ａ２γ〕は Ψγ＝１ ……(4) と表すことができる。結局、均し作業開始操作範囲条件
〔Ａ２〕は Ψα＝１、Ψβ＝１またはΨγ＝１ ……(5) となる。

【００４４】なお、ｐ_ai，，ｐ_bi，，ｖ_ai，ｖ_bi(i＝1
〜4)の値は前述のように、多数の操作者による均し作業
開始時の操作桿の初動操作状態を調べて統計処理し、均
し作業開始頻度が大きなアーム引パイロット圧ｐ_a、ブ
ーム上パイロット圧ｐ_b、アーム引パイロット圧変動ｖ
_a、ブーム上パイロット圧変動ｖ_bの範囲の境界値とし
て設定される。従って、均し作業開始時の初動操作状態
を統計処理した結果、上記操作範囲条件〔Ａ２α〕，
〔Ａ２β〕，〔Ａ２γ〕は相互に明確に区別できない場
合もあり得る。

【００４５】手順Ｓ１２および手順Ｓ１３の判断結果が
共に然りならば、即ち、均し作業開始領域条件〔Ａ１〕
および均し作業開始操作範囲条件〔Ａ２〕が共に満たさ
れたならば、図６の手順Ｓ１４に移って、均し作業自動
軌跡制御の主制御を開始する。この手順では初動移行作
業自動軌跡制御（Ｉ）を行って、操作者の手動操作によ
る水平引き均し移行作業の操作を補正してバケット１８
の刃先Ｃを水平な基準面Ｓ₀に滑らかに移動させ、水平
引き均し作業自動軌跡制御（II）に円滑に移行できるよ
うにする。これにより、急激な均し作業自動軌跡制御を
導入した場合の油圧制御系等の動作遅れによる水平引き
均し作業の自動制御の失敗や制御系の制御信号帰還遅れ
によるバケット１８の上下振動の発生を防止できる。

【００４６】図１３はアーム引パイロット圧ｐ_aの値に
応じて水平引き均し作業開始時のバケット１８の刃先Ｃ
の軌跡が変動する様子を示す説明図、図１４はそれぞれ
の場合のアーム引パイロット圧ｐ_aの圧力波形図であ
る。図１３に示すように、水平引き均し作業開始時には
アーム１７の引き押し動作がバケット１８の刃先Ｃの上
下動を左右する。特に、アーム１７の引き動作の場合に
はアーム１７の自重による回転モーメントが付加される
ので、前述のように、一旦、アーム１７の速い引き動作
が指令されると、例えば、アーム引パイロット圧ｐ_aに
応じた水平引き均し軌跡制御を可能にするブーム上パイ
ロット圧ｐ_bを制御装置で演算し、そのブーム上パイロ
ット圧ｐ_bをブーム用比例電磁弁から出力させて水平引
き均し自動軌跡制御を行わせようとしても、制御装置の
演算能力やブーム用比例電磁弁の応答能力の限界によ
り、図１３の(ii)に示すように、アーム１７の引き動作
に追随して素早くブーム１６を上げ制御することは実際
上非常に難しく、無理に追随させようとするとアーム用
比例電磁弁に大きな衝撃力が発生する。

【００４７】従って、大きな衝撃力が発生させることな
く、作業機の操作の途中で(i) に示すような適正な水平
均し面を形成させる水平引き均し軌跡制御をいきなり自
動制御で行わせようとすると、極めて遅い作業速度でし
か実現できない。作業効率を上げてある程度速い作業速
度で水平引き均し作業を行おうとすると、結局、手動操
作に頼るしかなく、この場合にはブーム上パイロット圧
ｐ_bは(i) に示す過多状態か、(iii) に示す過少状態の
何れかになるのを避けることは極めて難しくなる。

【００４８】図１０は本実施例の初動移行作業自動軌跡
制御（Ｉ）におけるブーム上電磁減圧弁３およびアーム
引電磁減圧弁５にそれぞれ出力される制御電流ｅ_b，ｅ
_aの生成過程を説明するための信号波形図、図１１は初
動移行作業自動軌跡制御（Ｉ）によるバケット１８の刃
先Ｃの初動軌跡を従来例と対比して示した説明図、図１
２は図１１で示された制御電流ｅ_b，ｅ_aによってブー
ム上電磁減圧弁３およびアーム引電磁減圧弁５にそれぞ
れ発生する絞り圧力ＳＶ_b，ＳＶ_aおよび油圧制御弁１
に付与されるブーム上実パイロット圧ｐ_brとアーム引実
パイロット圧ｐ_arの圧力波形図である。この例では未熟
な操作者が油圧ショベルを操作して均し作業を行った場
合の初動時の状態をやや誇張して示している。説明の都
合上、ここでは、時刻ｔ＝０において均し作業開始領域
条件〔Ａ１〕および操作範囲条件〔Ａ２α〕を満たした
結果、初動移行作業自動軌跡制御（Ｉ）に移行したもの
とする。

【００４９】この時のブーム上パイロット圧ｐ_bおよび
アーム引パイロット圧ｐ_aをそれぞれｐ_b0，ｐ_a0、ブー
ム上パイロット圧変動ｖ_bおよびアーム引パイロット圧
変動ｖ_aをそれぞれｖ_b0，ｖ_a0とすると、(2) 式が成立
するから、ｐ_a1≦ｐ_a0≦ｐ_a2，ｐ_b1≦ｐ_b0≦ｐ_b2 かつｖ_a3≦ｖ_a0≦ｖ_a4，ｖ_b3≦ｖ_b0≦ｖ_b4 ……(2'') が成り立つ。

【００５０】操作開始時に操作者がブーム用操作桿９ａ
の上げ操作に対して相対的に強過ぎるアーム用操作桿１
０ａの引き操作を行った場合には、初動移行作業自動軌
跡制御（Ｉ）を行わない従来例では、図１１（ｂ）に示
すように、その後の急なブーム用操作桿９ａの上げ操作
等によりバケット１８の刃先Ｃの初動軌跡は大きく上下
に波打ってしまう。そこで、本実施例では制御装置１１
がブーム上電磁減圧弁３、補完圧生成電磁減圧弁４およ
びアーム引電磁減圧弁５にそれぞれ制御電流ｅ_b，
ｅ_c，ｅ_aを出力して、各電磁減圧弁３〜５から流出す
るパイロット油の油圧が絞り圧力ＳＶ_b，ＳＶ_c，ＳＶ
_aを越えないようにパイロット圧を制御することによ
り、図１１（ａ）に示すように、バケット１８の刃先Ｃ
を初動状態から滑らかに水平な基準面Ｓ₀に沿った水平
移動状態に移行させる。なお、初動移行作業自動軌跡制
御（Ｉ）が行われる期間はΔｔ_Iとする。

【００５１】初動移行作業自動軌跡制御（Ｉ）を行うに
は、先ず、アーム引電磁減圧弁５の絞り圧力ＳＶ_aの初
期値ＳＶ_a0＝ｐ_a0＋Δｐ_aと、初動移行作業自動軌跡制
御（Ｉ）の終了時のアーム引パイロット圧ｐ_aの目標値
ｐ_aeの２点間を滑らかに結ぶ補助曲線の関数式を演算
する。本実施例では簡単のため、この関数を直線で近似
するが、バケット１８の刃先Ｃの初動状態から期間Δｔ
_I後に最も滑らかに水平引き均し作業自動軌跡制御（I
I）に移行できる軌跡を実現できる補助曲線を実験的に
求めて、その補助曲線の関数式を用いればより優れた初
動移行作業自動軌跡制御（Ｉ）が可能になる。

【００５２】ここでは、上記補助曲線の関数をλ（ｐ
_a0，ｐ_ae，ｔ）で表す。水平引き均し作業自動軌跡制御
（II）では、アーム用操作桿１０ａの最大引き操作が行
われる可能性があるので、その場合でも滑らかに水平引
き均し作業自動軌跡制御（II）に移行できるように制御
するため、アーム引パイロット圧ｐ_aの目標値ｐ_aeの値
はアーム引パイロット圧ｐ_aの最大値近傍の値に設定さ
れる。

【００５３】こうして、関数λ（ｐ_a0，ｐ_ae，ｔ）の関
数式が演算できたら、手順Ｓ１１で通常の一般作業を行
う時にアーム引電磁減圧弁５に対して発生させた絞り圧
力ＳＶ_a＝ｐ_a＋Δｐ_aと同じ絞り圧力ＳＶ_aの値と関
数λ（ｐ_a0，ｐ_ae，ｔ）の値を比較して小さい方の値を
選択し、これを初動移行作業自動軌跡制御（Ｉ）におけ
るアーム引電磁減圧弁５に対して発生させる絞り圧力Ｓ
Ｖ_aIとする。即ち、ＳＶ_aI＝ min〔ｐ_a＋Δｐ_a，λ（ｐ_a0，ｐ_ae，ｔ）〕 ……(6) 図１０に示す具体例では、圧力センサー７で検出された
アーム引電磁減圧弁５の出力であるアーム引パイロット
圧ｐ_aを示す曲線と、これに付加圧Δｐ_aが加えられ
た（ｐ_a＋Δｐ_a）を示す曲線と、関数λ（ｐ_a0，ｐ
_ae，ｔ）を示す補助曲線とから、図１２に示す絞り圧
力ＳＶ_aIを示す曲線が得られる。油圧制御弁１に実際
に付与されるアーム引実パイロット圧ｐ_arはこの曲線
で示された絞り圧力ＳＶ_aIではなく、曲線で示された
値になる。即ち、ｐ_ar＝ min（ｐ_a，ＳＶ_aI） ……（７）次に、初動移行作業自動軌跡制御（Ｉ）における油圧制
御弁１に付与されるブーム上パイロット圧の制御につい
て説明する。図１に示すように、油圧制御弁１に付与さ
れるブーム上実パイロット圧ｐ_ｂｒはブーム上電磁減圧
弁３および補完圧生成電磁減圧弁４から流出したパイロ
ット油の圧力の中、高い方の圧力が高圧選択弁２で選択
されることにより生成される。初動移行作業自動軌跡制
御（Ｉ）におけるブーム上電磁減圧弁３での絞り圧力Ｓ
Ｖ_bIはアーム引電磁減圧弁５に対する絞り圧力ＳＶ_aIと
同様に、絞り圧力ＳＶ_bの初期値ＳＶ_b0＝ｐ_b0＋Δｐ_b
と、初動移行作業自動軌跡制御（Ｉ）の終了時のブーム
上パイロット圧ｐ_bの目標値ｐ_beの２点間を滑らかに結
ぶ補助曲線により規定される。

【００５４】即ち、補助曲線の関数をκとすると、関
数κはブーム上パイロット圧ｐ_bの初期値ｐ_b0、目標値
ｐ_beおよび時間ｔの関数であり、本実施例では直線で近
似される。なお、目標値ｐ_beは比較的ゆっくりした水平
引き軌跡制御を行った時の期間Δｔ_I後のブーム上パイ
ロット圧ｐ_b、実際上は実験的に求めた期間Δｔ_I後の
最小のブーム上パイロット圧ｐ_bとして設定される。

【００５５】一方、補完圧生成電磁減圧弁４に対する絞
り圧力、即ち、補完パイロット圧は油圧制御弁１に実際
に付与されるアーム引実パイロット圧ｐ_arと相関して、
バケット１８の刃先Ｃを水平に移動させる通常の水平引
き軌跡制御を行わせる水平引きブーム上パイロット圧ｐ
_bLとする。水平引きブーム上パイロット圧ｐ_bLは以下の
手順で求めることができる。本実施例ではブーム１６と
アーム１７の複合操作のみであり、均し作業は軽負荷の
場合を考慮しているから、バケット１８の刃先Ｃ（ｘ，
ｙ）の速度Ｖ（Ｖ_x，Ｖ_y）は一般作業時にはアーム引
電磁減圧弁５から流出したパイロット油のアーム引パイ
ロット油流量Ｑ_a、ブーム上パイロット油流量Ｑ_bによ
り決定される。また、油圧ポンプの吐出流量Ｑ_maxは油
吐出流量検出器１９により既知であるから、アーム引パ
イロット油流量Ｑ_a、ブーム上パイロット油流量Ｑ_bは
アーム引パイロット圧ｐ_aとブーム上パイロット圧ｐ_b
により決定される。

【００５６】従って、バケット１８の刃先Ｃの速度Ｖの
ｘ，ｙ成分、Ｖ_x，Ｖ_yはＶ_x＝ｆ（ｘ，ｙ，Ｑ_a，Ｑ_b）＝Ｆ（ｘ，ｙ，ｐ_a，ｐ_b，Ｑ_max）Ｖ_y＝ｇ（ｘ，ｙ，Ｑ_a，Ｑ_b）＝Ｇ（ｘ，ｙ，ｐ_a，ｐ_b，Ｑ_max）…(8) と表すことができる。従って、水平引き軌跡制御を表す
関数（曲線）は(8) 式において、バケット１８の刃先
Ｃの垂直方向速度成分Ｖ_y＝０とすることにより求める
ことができる。即ち、Ｇ（ｘ，ｙ，ｐ_a，ｐ_b，Ｑ_max）＝０この方程式をブーム上パイロット圧ｐ_bについて解くこ
とにより、曲線の水平引き軌跡制御を表す関数Ｈ、即
ち、ｐ_bL＝Ｈ（ｘ，ｙ，ｐ_a，Ｑ_max） ……(9) を得ることができる。このことは、バケット１８の刃先
Ｃ（ｘ，ｙ）の水平引き軌跡制御では、ブーム上パイロ
ット圧ｐ_bLは当然のことながら、アーム引パイロット圧
ｐ_aを与えると一義的に決定されることを示している。
実際には、水平引き軌跡制御を行った時のアーム引パイ
ロット圧ｐ_aとブーム上パイロット圧ｐ_bを予め実験的
に測定して関数Ｈ（ｘ，ｙ，ｐ_a，Ｑ_max）を求める。

【００５７】そして、この関数Ｈ（ｘ，ｙ，ｐ_a，Ｑ
_max）のデータをメモリに記憶させておき、水平引き均
し作業自動軌跡制御（II）を行う時は、制御装置１１は
メモリから関数Ｈのデータを読み出して、所望の作業速
度でアーム用操作桿１０ａを操作して水平引き軌跡制御
を行う時のアーム引パイロット圧ｐ_aに対応するブーム
上パイロット圧ｐ_bのデータを演算して、そのブーム上
パイロット圧ｐ_bを与える制御電流ｅ_bをブーム上電磁
減圧弁３に出力する。上述の初動移行作業自動軌跡制御
（Ｉ）においては、関数Ｈのデータは油圧制御弁１に実
際に付与されるアーム引実パイロット圧ｐ_arに対する水
平引きブーム上パイロット圧ｐ_bLを生成する補完圧生成
電磁減圧弁４の制御電流ｅ_cを作るのに用いられる。

【００５８】従って、図１０に示す具体例では、ブーム
上電磁減圧弁３に対する絞り圧力ＳＶ_bIは関数κ
（ｐ_b0，ｐ_be，ｔ）により決定され、実際にブーム上電
磁減圧弁３から実際に高圧選択弁２に与えられるブーム
上パイロット圧ｐ_b′はブーム上パイロット圧ｐ_bが関
数κ（ｐ_b0，ｐ_be，ｔ）により大きな値が制限された図
１２に示す曲線のようになる。そして、高圧選択弁２
では制御開始直後の僅少時間Δｔ₀の間はブーム上パイ
ロット圧ｐ_b′が選択され、その後は曲線で示された
水平引きブーム上パイロット圧ｐ_bLが選択されて、油圧
制御弁１に付与される曲線(X)で示されたブーム上実パ
イロット圧ｐ_brとなる。即ち、ｐ_br＝ max（ｐ_b′，ｐ_bL） ……(10) なお、上述の僅少時間Δｔ₀は図１１（ａ）に示すよう
に、実質的な水平引き軌跡制御に移行するまでの過渡期
に相当している。このように、本実施例では、初動移行
作業自動軌跡制御（Ｉ）を開始した後、僅少時間Δｔ₀
の過渡期の制御を経ることにより、初動時の動作状態か
ら徐々に水平引き軌跡制御に移行するようにしているの
で、水平引き均し作業自動軌跡制御（II）に移行する際
に衝撃や振動を生じることなく滑らかな自動制御を行う
ことができる。

【００５９】即ち、図１０に示す具体例では、初動移行
作業自動軌跡制御（Ｉ）を開始した後、僅かな期間は操
作者の手動操作によるアーム引パイロット圧ｐ_aとブー
ム上パイロット圧ｐ_bにその儘追随したアーム引実パイ
ロット圧ｐ_arと水平引きブーム上パイロット圧ｐ_bLが出
力され、その後、関数λ（ｐ_a0，ｐ_ae，ｔ）および関数
κ（ｐ_b0，ｐ_be，ｔ）によりそれぞれ大きな値が制限さ
れ、やがてＳＶ_a＝λ，（ｐ_a＋Δｐ_a）とＳＶ_b＝ｐ
_bLによる実質的な水平引き軌跡制御に移行するようにな
る。この過程で、アーム引パイロット圧ｐ_aやブーム上
パイロット圧ｐ_bには不連続や急激な変化が無いから、
ブーム１６やアーム１７を駆動するシリンダーに衝撃が
起きることがない。

【００６０】次に、図６に戻って、均し作業自動軌跡制
御の動作説明を継続する。手順Ｓ１５では、手順Ｓ１４
における初動移行作業自動軌跡制御（Ｉ）を継続しなが
らも、均し作業自動軌跡制御を中止する条件が満たされ
たか否かを判断する。即ち、この均し作業自動軌跡制御
の中止条件をΦ_Iと表すと、Φ_I＝１か否かを判断す
る。中止条件Φ_Iの具体的な内容は、ブーム用操作桿９
ａの上げ操作量がかなり大きい時、上げ下げ速度がかな
り大きい時、あるいはブーム用操作桿９ａが中立位置に
戻された時、または、アーム用操作桿１０ａの上げ下げ
速度がかなり大きい時、あるいはアーム用操作桿１０ａ
が中立位置に戻された時である。

【００６１】均し作業の操作においてはブーム用、アー
ム用操作桿９ａ，１０ａがこのような操作が行われる場
合は殆ど無いので、上記操作が行われた時は操作者は均
し作業を中止しようとしている、あるいは、始めから均
し作業を行う意図が無かったものと判断して、初動移行
作業自動軌跡制御（Ｉ）または水平引き均し作業自動軌
跡制御（II）を中止し、通常の一般作業に移るための水
平引き均し作業解除自動軌跡制御(IV)に移る。水平引き
均し作業自動軌跡制御解除のブーム用、アーム用操作桿
９ａ，１０ａの操作内容を定式化すると、ｐ_b≧ｐ_b5（ｐ_b5≫０）；ｐ_b＝０；ｖ_b≧ｖ_b5（ｖ_b5≫０）；ｖ_b≦ｖ_b6（ｖ_b6≪０）；ｖ_a≧ｖ_a5（ｖ_a5≫０）；ｖ_a≦ｖ_a6（ｖ_a6≪０）；ｐ_a＝０ ……(11) となる。

【００６２】手順Ｓ１５の判断結果が否ならば、即ち、
均し作業自動軌跡制御の中止条件Φ_Iが０であった場合
は、時間ｔがΔｔ_Iだけ経過したか否かを判断する（Ｓ
１６）。時間ｔがΔｔ_Iだけ経過したら、初動移行作業
自動軌跡制御（Ｉ）の所要期間は終了するので、図７の
手順Ｓ１７に移り、未だ時間ｔがΔｔ_Iだけ経過してい
なかった時は、手順Ｓ１４に戻って初動移行作業自動軌
跡制御（Ｉ）を継続する。手順Ｓ１７では水平引き均し
作業自動軌跡制御（II）が行われる。水平引き均し作業
自動軌跡制御（II）においては、アーム引電磁減圧弁５
の絞り圧力ＳＶ_aとしてはＳＶ_a＝ｐ_a＋Δｐ_a、ブー
ム上電磁減圧弁３の絞り圧力ＳＶ_bおよび補完圧生成電
磁減圧弁４の絞り圧力ＳＶ_cに対しては、手順Ｓ１４に
おける初動移行作業自動軌跡制御（Ｉ）で、関数Ｈ
（ｘ，ｙ，ｐ_a，Ｑ_max）を用いて作られた水平引きブ
ーム上パイロット圧ｐ_bLをその儘転用して、各電磁減圧
弁３，４の絞り圧力ＳＶ_b，ＳＶ_cとする。これによ
り、操作者のアーム用操作桿１０ａの引き操作量に応じ
た作業速度でバケット１８の刃先Ｃ（ｘ，ｙ）を水平に
移動させる水平引き均し作業自動軌跡制御（II）を実現
できる。

【００６３】ところで、各回動角センサー１２〜１４の
検出誤差や制御装置１１の演算誤差等により、バケット
１８の刃先Ｃ（ｘ，ｙ）の水平移動を十分な精度で制御
できないことがある。そのため、制御装置１１は絶えず
バケット１８の刃先Ｃの垂直方向速度成分Ｖ_yを監視し
ていて、｜Ｖ_y｜の値が所定値以上大きくなった時はブ
ーム上電磁減圧弁３の絞り圧力ＳＶ_bおよび補完圧生成
電磁減圧弁４の絞り圧力ＳＶ_cを規定する水平引きブー
ム上パイロット圧ｐ_bLの値を修正する。即ち、図１５に
示すように、Ｖ_yの値がＶ_y+以上になったら、（Ｖ_y−
Ｖ_y+）に比例した修正値ΔＰ_SSを水平引きブーム上パイ
ロット圧ｐ_bLに加え、Ｖ_yの値がＶ_y-以下になったら、
（Ｖ_y-−Ｖ_y）に比例した修正値ΔＰ_SSを水平引きブー
ム上パイロット圧ｐ_bLから減じる修正処理を行う。ただ
し、修正値ΔＰ_SSの最大値および最小値はΔＰ_SS+，Δ
Ｐ_SS-とする。

【００６４】次の手順Ｓ１８では初動移行作業自動軌跡
制御（Ｉ）の場合と同様に、均し作業自動軌跡制御を中
止する条件が満たされたか否かを判断する。即ち、この
均し作業自動軌跡制御の中止条件をΦ_IIと表すと、Φ_II
＝１か否かを判断する。中止条件Φ_IIの具体的な内容
は、ブーム用操作桿９ａの上げ操作量がかなり大きい
時、上げ下げ速度がかなり大きい時、あるいはブーム用
操作桿９ａが中立位置に戻されたか、かなり小さい時、
または、アーム用操作桿１０ａの上げ下げ速度がかなり
大きい時、あるいはアーム用操作桿１０ａが中立位置に
戻されたか、かなり小さい時である。水平引き均し作業
自動軌跡制御解除のブーム用、アーム用操作桿９ａ，１
０ａの操作内容を定式化すると、ｐ_b≧ｐ_b6（ｐ_b6≫０）；０≦ｐ_b≦ｐ_b7（ｐ_b7≒０）；ｖ_b≧ｖ_b8（ｖ_b8≫０）；ｖ_b≦ｖ_b10（ｖ_b10≪０）；ｖ_a≧ｖ_a7（ｖ_a7≫０）；ｖ_a≦ｖ_a8（ｖ_a8≪０）；０≦ｐ_a≦ｐ_a5（ｐ_a5≒０） ……(12) となる。

【００６５】手順Ｓ１８の判断結果が然りならば、即
ち、均し作業自動軌跡制御の中止条件Φ_II＝１ならば、
水平引き均し作業自動軌跡制御（II）を中止し、通常の
一般作業に移るための水平引き均し作業解除自動軌跡制
御(IV)に移る。手順Ｓ１８の判断結果が否ならば、バケ
ット１８の刃先Ｃが描く水平移動軌跡を補正するための
補正条件Ｍ（ｖ_b）が満たされたか、つまり、水平引き
位置変更制御(III) を行うための補正条件Ｍ（ｖ_b）＝
１か否かを判断する（Ｓ１９）。このように、バケット
１８の刃先Ｃが描く水平移動軌跡の補正を考慮するの
は、実際に水平引き均し作業自動軌跡制御（II）を行っ
た結果、描かれたバケット１８の刃先Ｃの水平移動軌跡
が操作者の意図した基準面Ｓ₀と一致しなかったり、装
置の誤差等により基準面Ｓ₀からずれた面となってしま
う場合があるからである。

【００６６】補正条件Ｍ（ｖ_b）の具体的な操作内容
は、ブーム用操作桿９ａの上げまたは下げ操作速度があ
る程度（中程度）大きな時である。水平引き均し作業自
動軌跡制御補正のブーム用、アーム用操作桿９ａ，１０
ａの操作内容を定式化すると、ｖ_b7≦ｖ_b＜ｖ_b8（０≪ｖ_b7＜ｖ_b8）；ｖ_b10＜ｖ_b≦ｖ_b9（ｖ_b10＜ｖ_b9≪０） ……(13) となる。手順Ｓ１９の判断結果が否ならば、手順Ｓ１７
に戻って水平引き均し作業自動軌跡制御（II）を継続
し、手順Ｓ１９の判断結果が然り、即ち、水平移動軌跡
の補正条件Ｍ（ｖ_b）＝１ならば、以下に述べる水平引
き位置変更制御(III) を行う。

【００６７】即ち、ブーム上パイロット圧変動ｖ_bが正
か否かを判断し（Ｓ２０）、その判断結果が然りなら
ば、ブーム上パイロット圧変動ｖ_bに対応するブーム上
パイロット圧ｐ_bの増大量Δｐ_buを水平引きブーム上パ
イロット圧ｐ_bLに加算してブーム上電磁減圧弁３の絞り
圧力ＳＶ_bおよび補完圧生成電磁減圧弁４の絞り圧力Ｓ
Ｖ_cとし（Ｓ２１）、手順Ｓ１９の判断結果が否なら
ば、ブーム上パイロット圧変動ｖ_bに対応するブーム上
パイロット圧ｐ_bの減少量Δｐ_bdを水平引きブーム上パ
イロット圧ｐ_bLから減算してブーム上電磁減圧弁３の絞
り圧力ＳＶ_bおよび補完圧生成電磁減圧弁４の絞り圧力
ＳＶ_cとする（Ｓ２２）。手順Ｓ２１または手順Ｓ２２
の処理が終了したら、手順Ｓ１７に戻って水平引き均し
作業自動軌跡制御（II）を継続する。上述の説明から明
らかなように、ｖ_b9＜ｖ_b＜ｖ_b7ならば、つまり、ブー
ム用操作桿９ａの上げまたは下げ操作速度が中程度より
小さければ、常に水平引き均し作業自動軌跡制御（II）
が維持される。

【００６８】図１６は水平引き均し作業自動軌跡制御
（II）を行っている途中で、操作者がブーム用操作桿９
ａを中程度より大きな速度の上げ操作を行い、所定の操
作量を保持した後、ブーム用操作桿９ａを中程度より大
きな速度の下げ操作を行った時の圧力センサー６が検出
したブーム上パイロット圧ｐ_bと、制御電流ｅ_b，ｅ_c
により制御されたブーム上電磁減圧弁３の絞り圧力ＳＶ
_bおよび補完圧生成電磁減圧弁４の絞り圧力ＳＶ_cの経
過を示した波形図である。同図に示すように、操作者の
ブーム用操作桿９ａの押込み操作によるブーム上パイロ
ット圧変動ｖ_bがある程度大きかったため、ブーム上電
磁減圧弁３の絞り圧力ＳＶ_bおよび補完圧生成電磁減圧
弁４の絞り圧力ＳＶ_cは一旦、増大量Δｐ_buだけ水平引
きブーム上パイロット圧ｐ_bLより増大した後、その後の
ブーム用操作桿９ａのある程度大きな引込み操作によ
り、減少量Δｐ_bdだけ水平引きブーム上パイロット圧ｐ
_bLから減少するような水平引き位置変更制御(III) が行
われる。

【００６９】次に、手順Ｓ１５または手順Ｓ１８の判断
結果が然りであった時に移る図８の手順Ｓ２３〜手順Ｓ
２６で実行される水平引き均し作業解除自動軌跡制御(I
V)の内容を説明する。図１７は初動移行作業自動軌跡制
御（Ｉ）を行っている時に、ブーム用操作桿９ａの上げ
操作量が次第に増大して、圧力センサー６が検出したブ
ーム上パイロット圧ｐ_bがｐ_b5以上になり、その結果、
Φ_I＝１となり、均し作業自動軌跡制御を中止する条件
が満たされた場合の具体例におけるブーム上パイロット
圧ｐ_b、制御電流ｅ_b，ｅ_cにより制御されるブーム上
電磁減圧弁３の絞り圧力ＳＶ_bおよび補完圧生成電磁減
圧弁４の絞り圧力ＳＶ_cの変化を示した波形図、図１８
はその時の油圧制御弁１に付与されるブーム上実パイロ
ット圧ｐ_brと、水平引き均し作業解除自動軌跡制御(IV)
が行われなかった場合の仮想的なブーム上実パイロット
圧ｐ_br′の変化を示した波形図である。

【００７０】以下、この具体例に即して説明することと
する。図１７に示すように、初動移行作業自動軌跡制御
（Ｉ）を行っている時にブーム上パイロット圧ｐ_bが増
大し、ｔ＝Ｔ₀でｐ_b≧ｐ_b5となったとする。この時は
操作者は均し作業を中止しようとしている、あるいは、
始めから均し作業を行う意図が無かったものと判断し
て、初動移行作業自動軌跡制御（Ｉ）は中止されるが、
ｔ＝Ｔ₀の時点で直ちに手順Ｓ１１の一般作業制御に戻
すと、それまで例えば、図１８に示す油圧制御弁１に付
与されるブーム上実パイロット圧ｐ_brIが曲線(XV)で示
されたｔ＝Ｔ₀で不連続になるブーム上実パイロット圧
ｐ_brIV′になるため、油圧制御弁１に接続されたブーム
シリンダーに大きな衝撃力を与えてしまい、操作者が驚
いて不安感を懐いたり、装置が損傷を受けたりする。

【００７１】そこで、水平引き均し作業解除自動軌跡制
御(IV)では、初動移行作業自動軌跡制御（Ｉ）におい
て、バケット１８の刃先Ｃの軌跡がなるべく速やかに水
平面に沿ったものとなるように、制御装置１１は操作者
のブーム用操作桿９ａおよびアーム用操作桿１０ａの手
動操作による操作指令に制限を加えたり、逆に付勢する
ような制御電流ｅ_b，ｅ_c，ｅ_aをブーム上電磁減圧弁
３、補完圧生成電磁減圧弁４およびアーム引電磁減圧弁
５にそれぞれ出力していたのを中止すると共に、操作者
の手動操作による操作指令に忠実に従った制御に滑らか
に移行させるための制御を行う。

【００７２】以下の説明ではブーム１６の上げ操作の制
御について説明するが、後述するようにアーム１７の引
き操作の制御も全く同様にして行われる。水平引き均し
作業解除自動軌跡制御(IV)が行われる期間は、それまで
行われていた自動軌跡制御を解除して、操作者の手動操
作による操作指令に忠実に従った制御に滑らかに移行さ
せる過渡期間Δｔ₁と、補完圧生成電磁減圧弁４の絞り
圧力ＳＶ_cを０に減衰させる補完圧減衰期間Δｔ₂とか
ら成る。

【００７３】まず、過渡期間Δｔ₁においては、制御装
置１１は時刻ｔ＝Ｔ₀で初動移行作業自動軌跡制御
（Ｉ）を中止した時刻ｔ＝Ｔ₀でのブーム上電磁減圧弁
３の絞り圧力ＳＶ_bI＝ＳＶ_bIV ⁰の座標点を始点とし、
期間Δｔ₁後の時刻ｔ＝Ｔ₁でのブーム上パイロット圧
ｐ_b＝ＳＶ_cIV ¹と付加圧Δｐ_bとの和（ｐ_b＋Δ
ｐ_b）＝ＳＶ_bIV ¹の座標点を終点とする直線(XI)およ
び時刻ｔ＝Ｔ₀での補完圧生成電磁減圧弁４の絞り圧力
ＳＶ_cI＝ＳＶ_cIV ⁰の座標点を始点とし、時刻ｔ＝Ｔ₁
のブーム上パイロット圧ｐ_b＝ＳＶ_cIV ¹の座標点を終
点とする直線(XII)をそれぞれ演算する。そして、過渡
期間Δｔ₁における直線(XI)，(XII)で表された圧力が
それぞれ絞り圧力ＳＶ_bIVおよび絞り圧力ＳＶ_cIVとな
るような制御電流ｅ_b，ｅ_cをブーム上電磁減圧弁３お
よび補完圧生成電磁減圧弁４に出力する。即ち、ＳＶ_bIV＝ｐ_b＋〔ｔ・（Δｐ_b＋Δｓ₁）／Δｔ₁〕−Δｓ₁ ＝ｐ_b＋（ｔ／Δｔ₁）・Δｐ_b＋〔（ｔ／Δｔ₁）−１〕・Δｓ₁ （ただし、Δｓ₁＝ｐ_b ⁰−ＳＶ_bIV ⁰、ｐ_b ⁰はｔ＝Ｔ₀におけるブーム上パイロット圧ｐ_b）ＳＶ_cIV＝ｐ_b＋ｔ・Δｓ₂／Δｔ₁−Δｓ₂ ＝ｐ_b＋〔（ｔ／Δｔ₁）−１〕・Δｓ₂ （ただし、Δｓ₂＝ｐ_b ⁰−ＳＶ_cIV ⁰） ……(14) 図１７に示す具体例では、水平引き均し作業解除自動軌
跡制御(IV)の開始直後はＳＶ_bIV ⁰＜ＳＶ_cIV ⁰なの
で、油圧制御弁１に付与されるブーム上実パイロット圧
ｐ_brは補完圧生成電磁減圧弁４の絞り圧力ＳＶ_cIVに支
配され、その後、ＳＶ_bIVとＳＶ_cIVの値が逆転すると
ブーム上電磁減圧弁３の絞り圧力ＳＶ_bIVに支配され
る。そして、絞り圧力ＳＶ_bIVがブーム上パイロット圧
ｐ_bを上回るようになると、ブーム上実パイロット圧ｐ
_brはブーム上パイロット圧ｐ_bと一致する。従って、ブ
ーム上実パイロット圧ｐ_brは図１８に示す曲線(XIV)の
ようになる。

【００７４】補完圧減衰期間Δｔ₂においては、制御装
置１１は時刻ｔ＝Ｔ₁における絞り圧力ＳＶ_cIV ¹の座
標点を始点とし、時刻ｔ＝Ｔ₂における絞り圧力ＳＶ
_cIV＝０の座標点を終点とする直線(XIII)を演算し、こ
の直線(XIII)で表された圧力が絞り圧力ＳＶ_cIVとな
り、（ｐ_b＋Δｐ_b）が絞り圧力ＳＶ_bIVとなるような
制御電流ｅ_b，ｅ_cをブーム上電磁減圧弁３および補完
圧生成電磁減圧弁４にそれぞれ出力する。即ち、ＳＶ_cIV＝ｐ_b ¹−ｐ_b ¹・（ｔ−Δｔ₁）／Δｔ₂ （ただし、ｐ_b ¹はｔ＝Ｔ₁におけるブーム上パイロット圧ｐ_b）……(15) アーム１７の引き操作の制御では、ＳＶ_aIVを算出する
ための演算式はＳＶ_bIVを算出するための演算式(13)式
において、ブーム上パイロット圧ｐ_bをアーム引パイロ
ット圧ｐ_aに、付加圧Δｐ_bを付加圧Δｐ_aに、差圧Δ
ｓ₁を差圧Δｓ₃にそれぞれ置き換えたものに外ならな
い。即ち、ＳＶ_aIV＝ｐ_a＋ｔ・（Δｐ_a＋Δｓ₃）／Δｔ₁−Δｓ₃ ＝ｐ_a＋（ｔ／Δｔ₁）・Δｐ_a＋〔（ｔ／Δｔ₁）−１〕・Δｓ₃ （ただし、Δｓ₃＝ｐ_a ⁰−ＳＶ_aIV ⁰、ｐ_a ⁰はｔ＝Ｔ₀におけるアーム引パイロット圧ｐ_a） ……(16) 図８に示す流れ図に即して水平引き均し作業解除自動軌
跡制御(IV)の説明すると、制御装置１１はブーム上電磁
減圧弁３、補完圧生成電磁減圧弁４およびアーム引電磁
減圧弁５にそれぞれ制御電流ｅ_b，ｅ_c，ｅ_aを出力し
て、各電磁減圧弁３〜５の絞り圧力ＳＶ_b，ＳＶ_c，Ｓ
Ｖ_aが(14)〜(16)式で演算された値となるようにパイロ
ット圧を制御する（Ｓ２３）。次に、時刻がｔ＝Ｔ₁に
なったか否かを判断する（Ｓ２４）。その判断結果が否
ならば、手順Ｓ２３の過渡期間Δｔ₁における、操作者
の手動操作による操作指令に忠実に従った制御に滑らか
に移行させるための制御を継続する。

【００７５】そして、手順Ｓ２４の判断結果が然りなら
ば、制御装置１１はブーム上電磁減圧弁３およびアーム
引電磁減圧弁５の絞り圧力ＳＶ_b，ＳＶ_aが(1) 式、絞
り圧力ＳＶ_cが(15)式で演算された値となるようにパイ
ロット圧を制御する（Ｓ２５）。その後、時刻がｔ＝Ｔ
₂になったか否かを判断する（Ｓ２６）。その判断結果
が否ならば、手順Ｓ２５の補完圧減衰期間Δｔ₂におけ
る補完圧生成電磁減圧弁４の絞り圧力ＳＶ_cを０に減衰
させるための制御を継続する。手順Ｓ２６の判断結果が
然りならば、最初の手順Ｓ１１の一般作業制御に戻る。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、作業体の一部に設定された代表点が所定の領
域内にあるか否かを判定すると共に、操作者により操作
された操作桿の操作状態を監視して、操作桿の操作量お
よび操作桿の操作量の変化量が所定の範囲内にあるか否
かを判定し、その判断結果が共に然りであった時に、該
操作状態は所定の標準的な移動軌跡を描かせるための初
期操作と判断し、油圧駆動機構を制御して作業体に標準
的な移動軌跡を自動的に描かせる自動軌跡制御を開始さ
せるように油圧駆動機構を制御したので、特別の操作情
報の入力操作や必要以上の慎重な操作桿の操作を要せ
ず、操作桿の操作による通常の軌跡形成操作を行うだけ
で所望の標準的軌跡の自動制御に滑らかに移行できるた
め、操作の連続性が損われず、手動操作から自動軌跡制
御に移行する際に違和感が無く、操作性を極めて優れた
ものとすることができる。請求項２記載の発明によれ
ば、作業体の一部に設定された代表点の標準的な移動軌
跡に対する垂直座標成分の変化量の絶対値が所定の値よ
り大きいと判定した時には、操作者が自動軌跡制御の軌
跡の修正を意図したものと判断し、当初の標準的な移動
軌跡を自動的に修正するようにしたので、作業体の移動
軌跡が適切でなかった時、あるいは操作者が異なる移動
軌跡に変更したい時には、容易にその移動軌跡を補正し
て所望の所定の移動軌跡を自動的に描かせることができ
る。

【００７７】請求項３記載の発明によれば、アーム用操
作桿またはブーム用操作桿の操作量の変化量の絶対値が
所定の値より大きいか、ブーム用操作桿の上げ操作量の
値が所定の値より大きいか、アーム用操作桿またはブー
ム用操作桿の操作量が極めて小さいと判定した時には、
操作者は当初の標準的な移動軌跡の自動軌跡制御の継続
を意図しないものと判断して、自動軌跡制御を終了する
ようにしたので、操作者による特別の操作情報の入力操
作を要せず、操作桿の操作による通常の軌跡形成操作を
行うだけで自動軌跡制御から滑らかに離脱して手動操作
に移行することができる。請求項４記載の発明によれ
ば、アームに対する自動軌跡制御は制御を開始した時点
における操作桿の操作量を初期値とし、所定時間後に所
定の操作桿の操作量を目標値とし、その間は初期値から
徐々に目標値に移行する操作桿の操作量を経過値とする
操作量に対応する初動移行アーム抑制指令を上回らない
ようにアームの操作桿の操作量に対応する流量を抑制し
たので、操作者が自動軌跡制御を開始する際に不適切な
アーム操作を行った場合であっても、自動的に所望の移
動軌跡に滑らかに移行することができる。請求項５記載
の発明によれば、ブームに対する自動軌跡制御はアーム
に対する流量指令に対応した移動軌跡を与える操作桿の
操作量に対応する初動標準軌跡指令と、自動軌跡制御を
開始した時点における操作桿の操作量を初期値とし、所
定時間後に標準的な移動軌跡を可能にする最小量に近い
操作桿の操作量を目標値とし、その間は初期値から徐々
に目標値に移行する操作桿の操作量を経過値とする操作
量に対応する初動移行ブーム抑制指令を上回らないよう
に流量を抑制した流量指令との中の大きい方の流量指令
を選択して出力するようにしたので、操作者が自動軌跡
制御を開始する際に不適切なブーム操作を行った場合で
あっても、自動的に所望の移動軌跡に滑らかに移行する
ことができる。

【００７８】請求項６記載の発明によれば、操作者によ
る操作桿の操作状態が当初の標準的な移動軌跡制御動作
の継続を意図しないものと判断した時は、その時点にお
ける操作桿の操作量を初期値とし、所定時間後の実際の
操作桿の操作量を目標値とし、その間は初期値から徐々
に目標値に移行する操作桿の操作量を経過値とする軌跡
制御漸次解除指令を操作桿の操作量に対応する流量指令
として出力するようにしたので、油圧駆動機構に衝撃を
生じさせることなく、当初の標準的な自動軌跡制御を滑
らかに終了させて、手動操作による一般作業に移行する
ことができる。請求項７記載の発明によれば、標準的な
移動軌跡自動制御を行わない時は、操作桿に連結された
パイロット弁の下流に設けられた比例減圧弁の絞り量を
パイロット圧より若干大きな絞り圧を与えるように制御
したので、標準的な自動軌跡制御動作を開始する時に速
やかに所望の移動軌跡制御動作に移行することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る油圧制御回路図

【図２】自動軌跡制御の動作概要を説明するための動作
概念図

【図３】均し作業開始位置領域を示した説明図

【図４】均し作業開始操作範囲条件の具体的な内容を示
した説明図

【図５】本実施例に係る均し作業自動軌跡制御の流れ図

【図６】図５に続く均し作業自動軌跡制御の流れ図

【図７】図６に続く均し作業自動軌跡制御の流れ図

【図８】図７に続く均し作業自動軌跡制御の流れ図

【図９】アーム引電磁減圧弁の制御電流ｅ_aと絞り圧力
ＳＶ_aの関係を示す特性図

【図１０】初動移行作業自動軌跡制御におけるブーム上
電磁減圧弁およびアーム引電磁減圧弁に出力される制御
電流の生成過程を示す信号波形図

【図１１】初動移行作業自動軌跡制御によるバケットの
刃先Ｃの初動軌跡を従来例と対比して示した説明図

【図１２】ブーム上電磁減圧弁、アーム引電磁減圧弁に
発生する絞り圧力および油圧制御弁に付与されるブーム
上実パイロット圧とアーム引実パイロット圧の圧力波形
図

【図１３】アーム引パイロット圧の値に応じて水平引き
均し作業開始時のバケットの刃先Ｃの軌跡が変動する様
子を示す説明図

【図１４】図１３におけるそれぞれの場合のアーム引パ
イロット圧の圧力波形図

【図１５】バケットの刃先Ｃの垂直方向速度成分Ｖ_yと
水平引きブーム上パイロット圧ｐ_bLの修正値ΔＰ_SSとの
関係を示す特性図

【図１６】水平引き均し作業自動軌跡制御を行っている
途中で、中程度より大きな速度のブーム用操作桿の上げ
操作が行われた時のブーム上パイロット圧ｐ_bと絞り圧
力ＳＶ_bの圧力波形図

【図１７】水平引き均し作業解除自動軌跡制御の内容を
説明するためのパイロット圧力波形図

【図１８】同じく、油圧制御弁に付与されるパイロット
圧の圧力波形図

【図１９】従来例により均し作業を行う様子を示す説明
図

【図２０】未熟な作業員が均し作業を行った場合の動作
の一例を示す模式図

【図２１】同じく、その結果、形成された作業面を示す
模式図

【符号の説明】１油圧制御弁２高圧選択弁３ブーム上電磁減圧弁４補完圧生成電磁減圧弁５アーム引電磁減圧弁６，７圧力センサー８パイロットポンプ９ａブーム用操作桿１０ａアーム用操作桿１１制御装置１２〜１４回動角センサー１５油圧ショベル本体１６ブーム１７アーム１８バケット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多関節屈折部で連結され、シリンダー等
により駆動されるアーム、ブーム等の複数の長尺の剛性
構造体と、その先端部に回動可能に連結され、シリンダ
ー等により駆動されるバケット等の作業体で構成された
作業機を油圧駆動機構により駆動して前記作業体の移動
軌跡が所望のものとなるように自動制御する油圧建設機
械の自動軌跡制御装置において、前記作業体の一部に設
定された代表点が所定の領域内にあるか否かを判定する
と共に、操作者により操作された操作桿の操作状態を監
視して、前記操作桿の操作量および該操作桿の操作量の
変化量が所定の範囲内にあるか否かを判定し、その判定
結果が共に然りであった時に、前記操作状態は所定の標
準的な移動軌跡を描かせるための初期操作と判断し、前
記油圧駆動機構を制御して前記作業体に前記標準的な移
動軌跡を自動的に描かせる自動軌跡制御を開始させるよ
うにしたことを特徴とする油圧建設機械の自動軌跡制御
装置。
【請求項２】作業体の一部に設定された代表点の標準
的な移動軌跡に対する垂直座標成分の変化量を監視し
て、該垂直座標成分の変化量の絶対値が所定の値より大
きいと判定した時には、操作者が自動軌跡制御の軌跡の
修正を意図したものと判断し、前記垂直座標成分の変化
量に応じて当初の標準的な移動軌跡を自動的に修正する
自動軌跡修正制御を行うようにしたことを特徴とする請
求項１記載の油圧建設機械の自動軌跡制御装置。
【請求項３】作業機を構成する長尺の剛性構造体はア
ームおよびブームであって、操作された操作桿の操作状
態を監視して、前記アーム用操作桿または前記ブーム用
操作桿の操作量の変化量の絶対値が所定の値より大きい
か、前記ブーム用操作桿の上げ操作量の値が所定の値よ
り大きいか、前記アーム用操作桿または前記ブーム用操
作桿の操作量が極めて小さいと判定した時には、操作者
による前記操作桿の操作状態が当初の標準的な移動軌跡
制御動作の継続を意図しないものと判断し、当初の標準
的な移動軌跡自動制御を終了するように制御したことを
特徴とする請求項１記載の油圧建設機械の自動軌跡制御
装置。
【請求項４】作業機を構成する長尺の剛性構造体はア
ームおよびブームであって、アームに対する自動軌跡制
御は該自動軌跡制御を開始した時点における操作桿の操
作量を初期値とし、所定時間後に所定の標準的な移動軌
跡を可能にする最大量に近い操作桿の操作量を目標値と
し、その間は前記初期値から徐々に前記目標値に移行す
る操作桿の操作量を経過値とする操作量に対応する初動
移行アーム抑制指令を上回らないようにアームの操作桿
の操作量に対応する流量を抑制した流量指令を出力する
初動移行自動軌跡制御を行うようにしたことを特徴とす
る請求項１記載の油圧建設機械の自動軌跡制御装置。
【請求項５】初動移行自動軌跡制御においては、ブー
ムに対する自動軌跡制御はアームに対する流量指令に対
応して所定の標準的な移動軌跡を与える操作桿の操作量
に対応する初動標準軌跡指令と、自動軌跡制御を開始し
た時点における操作桿の操作量を初期値とし、所定時間
後に所定の標準的な移動軌跡を可能にする最小量に近い
操作桿の操作量を目標値とし、その間は前記初期値から
徐々に前記目標値に移行する操作桿の操作量を経過値と
する操作量に対応する初動移行ブーム抑制指令を上回ら
ないようにブームの操作桿の操作量に対応する流量を抑
制した流量指令との中の大きい方の流量指令を選択して
出力する初動移行自動軌跡制御を行うようにしたことを
特徴とする請求項５記載の油圧建設機械の自動軌跡制御
装置。
【請求項６】操作者による操作桿の操作状態が当初の
標準的な移動軌跡制御動作の継続を意図しないものと判
断した時は、その時点における操作桿の操作量を初期値
とし、所定時間後の実際の操作桿の操作量を目標値と
し、その間は前記初期値から徐々に前記目標値に移行す
る前記操作桿の操作量を経過値とする軌跡制御漸次解除
指令を前記操作桿の操作量に対応する流量指令として出
力する軌跡制御漸次解除制御を行うようにしたことを特
徴とする請求項３記載の油圧建設機械の自動軌跡制御装
置。
【請求項７】それぞれの操作桿により操作されるパイ
ロット弁と各該パイロット弁から流出するパイロット油
により流量が抑制される油圧制御弁との間のパイロット
油管路中に設けられた比例減圧弁を有し、標準的な移動
軌跡自動制御を行わない時は、前記比例減圧弁の絞り量
を各前記パイロット油のパイロット圧より若干大きな絞
り圧を与えるように制御したことを特徴とする請求項１
記載の油圧建設機械の自動軌跡制御装置。