JPH101968A - 油圧建設機械の自動軌跡制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 操作桿の通常の操作を行うだけで所望の作業
軌跡の自動制御に滑らかに移行できる操作性の極めて優
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）を行な
う。

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、搬送作業、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２１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、後で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】作業機の剛性柱状体、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１
７等の剛性柱状体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それぞれ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２２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動作の一例を示す説
明図である。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の動きは自重の方向と同方向に下降する
回動動作となるので、ややもすれば、図２２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１
８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２２に示す
大きな凹凸軌跡が形成されてしまう。

【０００５】また、バケット１８で掬い上げた土砂を所
定の場所に放土するために、バケット１８の姿勢を一定
に保った状態でほぼ水平に移動させる土砂の搬送作業が
行われる場合がある。図２３は所望の土砂の搬送作業が
実行できた状態を示す説明図、図２４は所望の土砂の搬
送作業の実行に失敗した状態を示す説明図である。この
場合は、ブーム１６の動きは殆ど無いが、アーム１７と
バケット１８の回動動作さらに旋回体の旋回動作との３
つの同時複合動作が必要になるので、操作者には複雑で
微妙な操作桿の操作が要求される。バケット１８の姿勢
を一定に保つためには、バケット１８のアーム１７に対
する保持角が移動位置に応じて微妙に変化するので、う
っかりするとバケット１８の姿勢が傾いて、図２４に示
すように土砂を途中で零してしまうことがある。

【０００６】このように、人手では高度な操作能力が要
求される均し作業や搬送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
５８−３６１３５号公報、特開昭５５−３００３８号公
報、特公平３−１３３７８号公報、特公平３−２８５４
４号公報等に開示の発明がある。

【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、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、あ
るいは、補正用操作桿の操作の操作による目標面とのず
れ量を設定するための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、通常作業の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り、油圧ショベ
ルに折角、自動軌跡制御装置を搭載しても実際には使用
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
アームの引込み動作がアームの自重による回転モーメン
トと協動関係になるために、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、アーム操作桿の操作を検知して自動軌跡制御装
置が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
せるような制御を行っても、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下降動作に追随し
切れずに、バケット１８の刃先の軌跡は図２２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。さらに、一旦、自動軌
跡制御が開始されると、作業機は自動操作されるので、
各種検出装置の誤差や目標面の誤設定等により、自動軌
跡制御により実現した作業体の作業軌跡が操作者が意図
したものとずれがあったとしても、それを修正するに
は、自動軌跡制御を中止して、再度、目標面の設定をし
直さなければならず、それ自体、煩わしい操作であるば
かりでなく、再設定によっても作業体の作業軌跡を操作
者が意図したものと一致させるのは実際上難しかった。

【００１０】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、操作桿の通常の操
作を行うだけで所望の作業軌跡の自動制御に滑らかに移
行でき、その作業軌跡が所望のものでなかった時は通常
の手動操作による補正操作と同様の操作により、違和感
無く作業軌跡の補正を行うことができる操作性の極めて
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。

【００１１】

【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、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該操作桿の操作量の
変化量が予め設定された所定の範囲内にあるか否かを判
定し、その判定結果が然りであった時に、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、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、その
後、操作桿の操作量の変化量を監視して、該操作量の変
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補正を意図したものと判
断し、前記操作量の変化量に応じて当初の標準的な移動
軌跡を自動的に補正する自動軌跡補正制御を行うと共
に、操作された操作桿の操作状態を監視して、操作桿の
操作量および該操作量の変化量が予め設定された他の所
定の範囲を越えたか否かを判断し、その判断結果が然り
であった時は、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、当初の標準的な移動軌跡自動制御を終了するよう
に制御したものである。

【００１２】

【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標準的
な軌跡を自動的に描かせる自動軌跡制御についても全く
同様に適用できる。

【００１３】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を念頭に置いたものと
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された電
気信号の圧力値に変換され、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方式の
自動軌跡制御となる。そして、方向切替弁のパイロット
受け部に対するパイロット圧の制御は、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。

【００１４】自動軌跡制御を行うには一般的には作業体
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柱状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柱状体の相対角
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。次に、本発明の
基本動作の概要を説明する。図２および図３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
一般作業と標準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】図２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）、標準作業自動軌
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、標準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。標準作業自動軌跡制御を実行している間
に、常にこの標準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、標準作
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、図３の手順Ｓ５に移って標準作業の作業軌跡を補
正するか否かを判断する。その判断結果が然りならば、
即ち、操作者が標準作業の軌跡の補正を意図した操作を
したと判断した時には、標準作業の軌跡を変更する標準
作業軌跡補正制御を実行する（Ｓ６）。手順Ｓ５の判断
結果が否ならば、手順Ｓ３に戻って標準作業自動軌跡制
御を継続する。

【００１６】このように、本発明では手順Ｓ２で判断さ
れる標準作業開始条件あるいは手順Ｓ４で判断される標
準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の標準作業自動軌跡制御
へ、逆に手順Ｓ３の標準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、さら
に、手順Ｓ５で標準作業軌跡補正条件が満たされると、
自動的に標準作業の軌跡を変更した後、手順Ｓ３の標準
作業自動軌跡制御に戻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、それとも標準作業を意図しているのかを判
定して、標準作業を意図していると判断した時には直ち
に標準作業自動軌跡制御を開始して、操作者の手動操作
による標準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規制する制御を行
うようにしたものであり、また、標準作業自動軌跡制御
が行われている間に、標準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、直ちに標準作業自動
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すると共に、標
準作業の軌跡の補正を意図した操作が為されたと判断し
た時は、自動的に標準作業の軌跡を変更するようにした
ものである。

【００１８】次に、手順Ｓ２および手順Ｓ４で判断され
る標準作業開始条件〔Ａ〕および標準作業中止条件
〔Ｂ〕について説明する。以下の説明では標準作業とし
て最も頻度が高くかつ自動軌跡制御による作業効率の向
上が期待できる、平面状の作業形成面を形成させる均し
作業を行う場合について説明するが、他の一般的な標準
作業においても同様に適用できるものである。まず、標
準作業開始条件〔Ａ〕について説明する。前述のよう
に、標準作業開始条件〔Ａ〕は具体的には操作者の操作
桿の操作状態が標準作業開始を意図したと判断できる範
囲にあることの標準作業開始操作範囲条件となる。

【００１９】始めにこの標準作業開始操作範囲条件
〔Ａ〕について説明する。標準作業開始操作範囲条件
〔Ａ〕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、標準作業開始頻度が大きな範
囲を取ったものである。図４は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
〔Ａ_L 〕はさらに３つの操作範囲条件〔Ａ_L α〕，〔Ａ
_L β〕，〔Ａ_L γ〕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〔Ａ_L α〕，〔Ａ_L β〕，〔Ａ
_L γ〕の操作内容は次の通りである。 〔Ａ_L α〕；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、 〔Ａ_L β〕；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、 〔Ａ_L γ〕；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〔Ａ_L α〕，〔Ａ_L β〕，
〔Ａ_L γ〕に対応している。

【００２０】（ａ）の操作範囲条件〔Ａ_L α〕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〔Ａ_L β〕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
〔Ａ_L γ〕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。

【００２１】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〔Ａ_L 〕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柱状体を高速で動
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。

【００２２】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〔Ａ_L 〕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〔Ａ_L〕から除かれている。従って、本
発明に従って標準作業の典型例である均し作業の自動軌
跡制御を行わせる場合には、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
〔Ａ_L α〕，〔Ａ_L β〕，〔Ａ_L γ〕を満たす時、均し
作業開始条件〔Ａ_L 〕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。

【００２３】次に、標準作業中止条件〔Ｂ〕について説
明する。均し作業中止条件〔Ｂ_L 〕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〔Ｂ_L α〕，〔Ｂ
_L β〕，〔Ｂ_L γ〕としている。この均し作業中止操作
条件〔Ｂ_L α〕，〔Ｂ_L β〕，〔Ｂ_L γ〕の内容は次の
通りである。 〔Ｂ_L α〕；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、 〔Ｂ_L β〕；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、 〔Ｂ_L γ〕；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〔Ｂ_L α〕，〔Ｂ
_L β〕，〔Ｂ_L γ〕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。次に、均し作業軌跡補正条件〔Ｃ_L 〕の内容は均し
作業中止操作条件〔Ｂ_L γ〕の内容に似ているが、操作
桿の増減速度の限界値が均し作業中止操作条件〔Ｂ
_L γ〕のものよりも小さくなる。

【００２４】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〔Ａ_L 〕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_L 〕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。他の標準作業開始操作範囲条件〔Ａ〕お
よび標準作業中止条件〔Ｂ〕についても、具体的な条件
範囲が異なるものの全く同様に条件設定でき、各条件を
満足するか否かの判定も全く同様に行うことができる。
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実施例を詳細に説明する。

【００２５】

【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、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。

【００２６】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_max 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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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 が水平面に平行な面となる水平引き均し作業自動軌跡
制御を行う場合について説明するが、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。

【００３０】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。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。

【００３１】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補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
位置補正制御(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。

【００３２】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。

【００３３】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うにしてい
る。

【００３４】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。

【００３５】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Δｐ
_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。

【００３６】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。

【００３７】図１３は標準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１８の刃
先Ｃ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１８の刃先Ｃ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１８の刃先Ｃ位置は前述のように、回
動角センサー１２〜１４によりそれぞれ検出された作業
機の剛性柱状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１８の刃先Ｃ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
判断が標準作業開始領域条件の判定内容になる。

【００３８】その判断結果が然りならば、手順Ｓ１３に
移って、均し作業開始操作範囲条件〔Ａ_L 〕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〔Ａ_L α〕，〔Ａ_L β〕，
〔Ａ_L γ〕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_L α〕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〔Ａ_L α〕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
〔Ａ_L α〕は簡単に、 Ψα＝１ ……(2) と表すことができる。

【００３９】同様に、操作範囲条件〔Ａ_L β〕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〔Ａ_L α〕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
〔Ａ_L β〕は Ψβ＝１ ……(3) と表すことができる。

【００４０】同様に、操作範囲条件〔Ａ_L γ〕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〔Ａ_L γ〕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
〔Ａ_L γ〕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
〔Ａ_L 〕は Ψα＝１、Ψβ＝１またはΨγ＝１ ……(5) となる。

【００４１】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〔Ａ_L α〕，
〔Ａ_L β〕，〔Ａ_L γ〕は相互に明確に区別できない場
合もあり得る。

【００４２】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〔Ａ_R 〕
および均し作業開始操作範囲条件〔Ａ_L 〕が共に満たさ
れたならば、つまり、バケット１８の刃先Ｃが図８に示
す作業開始位置領域Ｒ内にあり、(5) 式が満たされたな
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。

【００４３】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１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〔Ａ_R 〕および操作範囲条件〔Ａ_L α〕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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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<3> 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Δ
ｔ_I 後に最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。ここで
は、上記補助曲線<3> 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。

【００４７】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<1> と、これに付加圧Δｐ_aが加えら
れた（ｐ_a ＋Δｐ_a ）を示す曲線<4> と、関数λ
（ｐ_a0，ｐ_ae，ｔ）を示す補助曲線<3> とから、図１２
に示す絞り圧力ＳＶ_aIを示す曲線<5> 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<5> で示された絞り圧力ＳＶ_aIではなく、
曲線<6> 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ＳＶ
_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<8> により規定される。即ち、補助曲線<8
> 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。

【００４８】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。

【００４９】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<7> ）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<7> 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。
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。

【００５０】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 （図
１０において曲線<2> で示す）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<9>
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<7> 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<10>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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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） ……(11) となる。

【００５６】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
位置補正制御(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。

【００５７】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） ……(12) 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
き位置補正制御(III) を行う。

【００５８】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。

【００５９】図１４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補正制御(III) が行
われる。

【００６０】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。

【００６１】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<15>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。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。

【００６２】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。

【００６３】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<11>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<12>をそれぞれ演算する。そして、過渡期
間Δｔ₁ における直線<11>，<12>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 ） ……(13) 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<14>のよ
うになる。

【００６４】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<13>を演算し、この
直線<13>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 ）……(14) 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 ） ……(15) 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(13)，(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（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。そして、手順Ｓ２
４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(14)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（Ｓ２
５）。その後、時刻がｔ＝Ｔ₂ 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Ｓ
１１の一般作業制御に戻る。

【００６５】図１７は初動移行作業自動軌跡制御(I) を
経て水平引き均し作業自動軌跡制御(II)を実行した時の
様子を示す説明図、図１８はそれに加えて水平引き位置
変更制御(III) を実行した時の様子を示す説明図であ
る。図１７に示すように、初動移行作業自動軌跡制御
(I) の過程であるいは油圧制御回路の動作遅れ等によ
り、バケット１８の刃先Ｃの軌跡が基準面Ｓ₀ からずれ
量Δεだけ下方にずれてしまう場合がある。この場合で
も、操作者がバケット１８の刃先Ｃの軌跡が基準面Ｓ₀
からずれてしまったことに気付いてブーム用操作桿９ａ
をやや急上げ操作したことにより水平引き位置変更制御
(III) が行われ、図１８に示すように、バケット１８の
刃先Ｃの軌跡を操作者が意図した基準面Ｓ₀ と一致させ
ることができる。

【００６６】また、実際に、初動移行作業自動軌跡制御
(I) を経て水平引き均し作業自動軌跡制御(II)を実行し
た時に、バケット１８の刃先Ｃが描いた軌跡が操作者が
意図したものと異なるものであった時にも、ブーム用操
作桿９ａをやや急上げ操作することにより水平引き位置
変更制御(III) を行わせて、バケット１８の刃先Ｃが描
く軌跡を操作者が意図したものとすることができる。図
１９はバケット１８の刃先Ｃが描いた軌跡が操作者が意
図したものと異なるものであった時に、ブーム用操作桿
９ａをやや急上げ操作することによりバケット１８の刃
先Ｃが描く軌跡を操作者が意図したものに変更する制御
を行わせる様子を示す説明図である。同図に示すよう
に、この例では当初意図したバケット１８の刃先Ｃが描
くべき軌跡を基準面Ｓ₀ としていたのを、水平引き位置
補正制御(III) により基準面Ｓ₀ ′に変更し、さらに、
基準面Ｓ₀ ′も所望の軌跡と異なるものであったため、
基準面Ｓ₀ ″に変更したものである。

【００６７】なお、上記実施例ではバケット１８の姿勢
は常に一定に保持されるように制御すれば良いので、従
来技術に従って容易に姿勢制御することができるためバ
ケット１８の制御動作については説明を省略した。ま
た、本発明を油圧ショベルの均し作業自動軌跡制御に適
用した場合について説明したが、全く同様に油圧ショベ
ルの土砂の搬送作業にも適用することができる。この場
合には、ブーム１６およびアーム１７の自動制御に加え
て、油圧ショベル本体１５の一部を構成する旋回体の自
動制御も必要になる。図２０は本発明を油圧ショベルの
土砂の搬送作業に適用した油圧制御回路の一例を示した
ものである。同図において、２０は旋回体パイロット
弁、２０ａは旋回用操作桿であり、数字に〔′〕を付し
た符号は上述の実施例における〔′〕を付さないものと
同等であることを示している。なお、この例では各操作
桿（９ａ，１０ａ，２０ａ）は電気式操作桿で構成さ
れ、各電磁減圧弁（３′，５′，２１）はパイロットポ
ンプ８から流出したパイロット油を直接減圧して油圧制
御弁１に供給するようになっている。この場合の作業機
および旋回体の自動制御は上述の均し作業自動軌跡制御
のものと同様なので説明を省略する。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、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該操作桿の操作量の変化量が予め設
定された所定の範囲内にあると判定した時に、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、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、その後、該操作量の変化量の絶対
値が所定の値より大きいと判定した時には、前記操作量
の変化量に応じて当初の標準的な移動軌跡を自動的に補
正する自動軌跡補正制御を行うと共に、操作桿の操作量
および該操作量の変化量が予め設定された他の所定の範
囲を越えたか否かを判断し、その判断結果が然りであっ
た時は、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、操作桿の通常の操作
を行うだけで所望の作業軌跡の自動制御に滑らかに移行
でき、その作業軌跡が所望のものでなかった時は通常の
手動操作による補正操作と同様の操作により、違和感無
く作業軌跡の補正を行うことができる操作性の極めて優
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】図２に続く動作概念図

【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
電流の生成過程を説明するための信号波形図

【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】均し作業開始位置領域を示した説明図

【図１４】水平引き位置補正制御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１５】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１６】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１７】本実施例における水平引き均し作業自動軌跡
制御(II)を実行した時の様子を示す説明図

【図１８】本実施例における水平引き位置変更制御(II
I) を実行した時の様子を示す説明図

【図１９】本実施例における水平引き位置変更制御(II
I) を繰り返し実行した時の様子を示す説明図

【図２０】本発明を油圧ショベルの土砂の搬送作業に適
用した油圧制御回路図

【図２１】従来例により均し作業を行う様子を示す説明
図

【図２２】未熟な操作者が均し作業を行った場合の動作
の一例を示す模式図

【図２３】所望の土砂の搬送作業が実行できた状態を示
す説明図

【図２４】所望の土砂の搬送作業の実行に失敗した状態
を示す説明図

【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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【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
   柱状体と、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、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予め設定された所定の
   範囲内にあるか否かを判定し、その判定結果が然りであ
   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、その後、前記操作桿の
   操作量の変化量を監視して、該操作量の変化量の絶対値
   が所定の値より大きいと判定した時には、操作者が自動
   軌跡制御の軌跡の補正を意図したものと判断し、前記操
   作量の変化量に応じて当初の標準的な移動軌跡を自動的
   に補正する自動軌跡補正制御を行うと共に、操作された
   前記操作桿の操作状態を監視して、前記操作桿の操作量
   および該操作量の変化量が予め設定された他の所定の範
   囲を越えたか否かを判断し、その判断結果が然りであっ
   た時は、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油圧建設機械の自動軌跡制御
   装置。