JPH10252093A

JPH10252093A - 建設機械の制御装置

Info

Publication number: JPH10252093A
Application number: JP5534397A
Authority: JP
Inventors: Shoji Tozawa; 祥二戸澤; Tomoaki Ono; 智昭小野
Original assignee: Caterpillar Mitsubishi Ltd; Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
Current assignee: Caterpillar Japan Ltd; Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority date: 1997-03-10
Filing date: 1997-03-10
Publication date: 1998-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】原動機におけるポンプの吐出能力変動要因が
生じても、その変動に迅速に対応してシリンダ式アクチ
ュエータの動作速度を確保できるようにして、作業部材
による仕上げ精度の向上をはかる。【解決手段】原動機Ｅで駆動されるポンプ５１，５２
と制御弁機構３Ａ〜３Ｃ，１３〜１５とを有する流体圧
回路に接続されポンプ５１，５２からの吐出圧で動作す
るアクチュエータ１２０〜１２２で、建設機械本体に装
備された関節式アーム機構を駆動する際に、関節式アー
ム機構の姿勢情報に基づいて、制御弁機構３Ａ〜３Ｃに
制御信号を供給することにより、関節式アーム機構が所
定の姿勢となるように、アクチュエータ１２０〜１２２
を制御する建設機械の制御装置において、原動機Ｅにお
けるポンプ５１，５２の吐出能力変動要因が検出される
と、その吐出能力変動要因に応じて前記制御信号を補正
するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地面を掘削する油
圧ショベル等の建設機械に関し、特にかかる建設機械の
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベル等の建設機械は、図１３に
示すように、無限軌条部５００Ａを有する下部走行体５
００上に、運転操作室（キャビン）６００付きの上部旋
回体１００をそなえており、さらにこの上部旋回体１０
０に、ブーム２００，スティック３００，バケット４０
０からなる関節式アーム機構を装備した構成となってい
る。

【０００３】そして、例えばストロークセンサ２１０，
２２０，２３０にて得られた、ブーム２００，スティッ
ク３００，バケット４００の各伸縮変位情報に基づき、
ブーム２００，スティック３００，バケット４００を適
宜それぞれ油圧シリンダ１２０，１２１，１２２で駆動
して、バケット４００の進行方向あるいはバケット４０
０の姿勢を一定に保って掘削できるようになっており、
これにより、バケット４００のごとき作業部材の位置と
姿勢の制御を正確に且つ安定して行ない得るようになっ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の油圧ショベルでは、例えば水平均し動作等のよう
にバケット４００の歯先を直線的に動かす操作（レイキ
ング）を、コントローラにより自動的に行なう場合、油
圧シリンダ１２０，１２１，１２２に対して作動油の給
排を行なう油圧回路中の電磁弁（制御弁機構）を電気的
にＰＩＤフィードバック制御することにより、油圧シリ
ンダ１２０，１２１，１２２の伸縮動作を制御して、ブ
ーム２００，スティック３００，バケット４００の姿勢
を制御している。

【０００５】油圧シリンダ１２０，１２１，１２２の伸
縮動作を制御する前述の油圧回路では、通常、エンジン
（原動機）で駆動されるポンプによって作動油圧が生成
されている。このとき、エンジンの回転速度が外部負荷
等により変動すると、その変動に伴ってポンプの回転速
度が変動してポンプの吐出量（吐出能力）も変動し、た
とえ電磁弁への指令値（電流）が同じであっても、油圧
シリンダ１２０，１２１，１２２での伸縮速度が変化し
てしまう。結果として、バケット４００の姿勢制御精度
が悪化し、バケット４００による水平均し面等の仕上げ
精度が悪化することになる。

【０００６】上述のようなエンジンの回転速度変動に対
応すべく、ポンプとして吐出量可変型（吐出圧可変型，
可変容量型）のポンプを用いそのポンプにおける傾転角
を調整することにより、エンジンの回転速度（つまりは
ポンプの回転速度）が変動してもポンプの吐出能力が一
定になるように制御することも考えられるが、このよう
な傾転角制御では、応答性が悪いため、目標とするシリ
ンダ伸縮速度を確保できず、仕上げ精度の悪化を免れる
ことはできない。

【０００７】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、原動機におけるポンプの吐出能力変動要因が
生じても、その変動に迅速に対応してシリンダ式アクチ
ュエータの動作速度を確保できるようにして、作業部材
による仕上げ精度の向上をはかった、建設機械の制御装
置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の建設
機械の制御装置（請求項１）は、原動機で駆動されるポ
ンプと制御弁機構とを少なくも有する流体圧回路に接続
されポンプからの吐出圧で動作するシリンダ式アクチュ
エータで、建設機械本体に装備された関節式アーム機構
を駆動する際に、検出された関節式アーム機構の姿勢情
報に基づいて、制御弁機構に制御信号を供給することに
より、関節式アーム機構が所定の姿勢となるように、シ
リンダ式アクチュエータを制御するものにおいて、原動
機におけるポンプの吐出能力変動要因が検出されると、
その吐出能力変動要因に応じて前記制御信号を補正する
ように構成されたことを特徴としている。

【０００９】上述した建設機械の制御装置（請求項１）
では、原動機におけるポンプの吐出能力変動要因が検出
されると、その吐出能力変動要因に応じて制御弁機構へ
の制御信号が補正されるので、ポンプの吐出能力変動要
因が生じてもその変動に応じた制御弁機構の制御がなさ
れ、その変動に迅速に対応してシリンダ式アクチュエー
タが制御されその動作速度を確保することができる。

【００１０】また、本発明の建設機械の制御装置（請求
項２）は、建設機械本体と、この建設機械本体に一端部
を枢着され他端側に作業部材を有するとともに関節部を
介して相互に接続された少なくとも一対のアーム部材を
有する関節式アーム機構と、伸縮動作を行なうことによ
りアーム機構を駆動する複数のシリンダ式アクチュエー
タを有するシリンダ式アクチュエータ機構と、このシリ
ンダ式アクチュエータ機構に対して作動流体の給排を行
なってシリンダ式アクチュエータ機構のシリンダ式アク
チュエータに伸縮動作を行なわせるべく原動機で駆動さ
れるポンプと制御弁機構とを少なくとも有する流体圧回
路と、各アーム部材の姿勢情報を検出する姿勢検出手段
と、この姿勢検出手段で検出された検出結果に基づき各
アーム部材が所定の姿勢となるように制御弁機構へ制御
信号を供給してシリンダ式アクチュエータを制御する制
御手段とをそなえるとともに、原動機におけるポンプの
吐出能力変動要因を検出する変動要因検出手段をそな
え、制御手段に、変動要因検出手段によってポンプの吐
出能力変動要因が検出されるとその吐出能力変動要因に
応じて前記制御信号を補正する補正手段を設けたことを
特徴としている。

【００１１】この場合、原動機を回転出力型原動機とし
て構成するとともに、変動要因検出手段を原動機の回転
数情報を検出する手段として構成し、且つ、補正手段
を、変動要因検出手段によって原動機の回転数情報が変
動したことが検出されるとこれに応じて前記制御信号を
補正するように構成してもよい（請求項３）。また、補
正手段を、原動機の基準回転数情報を設定する基準回転
数設定手段と、この基準回転数設定手段で設定された基
準回転数情報と変動要因検出手段で検出された原動機の
実回転数情報との偏差を演算する偏差演算手段と、この
偏差演算手段で得られた偏差に応じて前記制御信号を補
正するための補正情報を演算する補正情報演算手段とか
ら構成してもよい（請求項４）。

【００１２】さらに、補正情報演算手段が、偏差演算手
段で得られた偏差に応じて前記制御信号を補正するため
の補正情報を記憶する記憶手段を有して構成されていて
もよい（請求項５）。上述した建設機械の制御装置（請
求項２〜５）では、変動要因検出手段により原動機にお
けるポンプの吐出能力変動要因が検出されると、補正手
段により、その吐出能力変動要因に応じて、制御手段か
ら制御弁機構への制御信号が補正されるので、ポンプの
吐出能力変動要因が生じてもその変動に応じた制御弁機
構の制御がなされ、その変動に迅速に対応してシリンダ
式アクチュエータが制御されその動作速度を確保するこ
とができる。

【００１３】このとき、原動機が回転出力型原動機であ
れば、変動要因検出手段により原動機の回転数情報を検
出することで、原動機の回転数情報の変動が原動機にお
けるポンプの吐出能力変動要因として検出され、補正手
段では、その原動機の回転数情報の変動に応じて前記制
御信号が補正される（請求項３）。また、補正手段で
は、偏差演算手段により、基準回転数設定手段で設定さ
れた基準回転数情報と変動要因検出手段で検出された原
動機の実回転数情報との偏差が演算され、その偏差に応
じて、補正情報演算手段により前記制御信号を補正する
ための補正情報が演算される（請求項４）。

【００１４】さらに、偏差演算手段で得られた偏差に応
じて前記制御信号を補正するための補正情報を記憶手段
に予め記憶させておくことにより、補正情報演算手段で
は、偏差演算手段で得られた偏差に応じた補正情報を記
憶手段から読み出して、補正情報の算出を行なうことが
できる（請求項５）。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の実施
の形態について説明する。本実施形態にかかる建設機械
としての油圧ショベルは、図１に示すように、左右に無
限軌条部５００Ａを有する下部走行体５００上に、運転
操作室６００付き上部旋回体（建設機械本体）１００が
水平面内で回転自在に設けられている。

【００１６】そして、この上部旋回体１００に対して、
一端が回動可能に接続されるブーム（アーム部材）２０
０が設けられ、さらにブーム２００に対して、一端が関
節部を介して回動可能に接続されるスティック（アーム
部材）３００が設けられている。さらに、スティック３
００に対して、一端が関節部を介して回動可能に接続さ
れ、先端が地面を掘削し内部に土砂を収容可能なバケッ
ト（作業部材）４００がが設けられている。

【００１７】このように、ブーム２００，スティック３
００，バケット４００で、上部旋回体１００に一端部を
枢着され他端側にバケット４００を有するとともに、関
節部を介して相互に接続された一対のアーム部材として
のブーム２００，スティック３００を少なくとも有する
関節式アーム機構が構成される。また、シリンダ式アク
チュエータとしてのブーム油圧シリンダ１２０，スティ
ック油圧シリンダ１２１，バケット油圧シリンダ１２２
（以下、ブーム油圧シリンダ１２０をブームシリンダ１
２０または単にシリンダ１２０ということがあり、ステ
ィック油圧シリンダ１２１をスティックシリンダ１２１
または単にシリンダ１２１ということがあり、バケット
油圧シリンダ１２２をバケットシリンダ１２２または単
にシリンダ１２２ということがある）が設けられてい
る。

【００１８】ここで、ブームシリンダ１２０は、上部旋
回体１００に対して一端が回動可能に接続されるととも
にブーム２００に対して他の一端が回動可能に接続さ
れ、即ち上部旋回体１００とブーム２００との間に介装
されて、端部間の距離が伸縮することにより、ブーム２
００を上部旋回体１００に対して回動させることができ
るものである。

【００１９】また、スティックシリンダ１２１は、ブー
ム２００に対して一端が回動可能に接続されるとともに
スティック３００に対して他の一端が回動可能に接続さ
れ、即ちブーム２００とスティック３００との間に介装
されて、端部間の距離が伸縮することにより、スティッ
ク３００をブーム２００に対して回動させることができ
るものである。

【００２０】さらに、バケットシリンダ１２２は、ステ
ィック３００に対して一端が回動可能に接続されるとと
もにバケット４００に対して他の一端が回動可能に接続
され、即ちスティック３００とバケット４００との間に
介装されて、端部間の距離が伸縮することにより、バケ
ット４００をスティック３００に対して回動させること
ができるものである。なお、バケット油圧シリンダ１２
２の先端部には、リンク機構１３０が設けられている。

【００２１】このように上記の各シリンダ１２０〜１２
２で、伸縮動作を行なうことによりアーム機構を駆動す
る複数のシリンダ式アクチュエータを有するシリンダ式
アクチュエータ機構が構成される。なお、図示しない
が、左右の無限軌条部５００Ａをそれぞれ駆動する油圧
モータや、上部旋回体１００を旋回駆動する旋回モータ
も設けられている。

【００２２】ところで、図２に示すように、シリンダ１
２０〜１２２や上記の油圧モータや旋回モータのための
油圧回路（流体圧回路）が設けられており、この油圧回
路には、エンジン（ディーゼルエンジン等の回転出力型
原動機）Ｅによって駆動される吐出量可変型（吐出圧可
変型，可変容量型）のポンプ５１，５２のほか、ブーム
用主制御弁（コントロールバルブ，制御弁機構）１３，
スティック用主制御弁（コントロールバルブ，制御弁機
構）１４，バケット用主制御弁（コントロールバルブ，
制御弁機構）１５等が介装されている。吐出量可変型の
ポンプ５１，５２は、それぞれ、後述するエンジンポン
プコントローラ２７によって傾転角を調整することによ
り、油圧回路への作動油の吐出量を変更できる構成にな
っている。なお、図２において、各構成要素管を接続す
るラインが実線である場合には、そのラインが電気系統
であることを示し、各構成要素管を接続するラインが破
線である場合には、そのラインが油圧系統であることを
示している。

【００２３】また、主制御弁１３，１４，１５をそれぞ
れ制御するために、パイロット油圧回路が設けられてお
り、このパイロット油圧回路には、エンジンＥによって
駆動されるパイロットポンプ５０のほか、電磁比例弁
（制御弁機構）３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，電磁切替弁４Ａ，４
Ｂ，４Ｃ，セレクタ弁１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ等が介装
されている。

【００２４】そして、本実施形態の油圧ショベルには、
電磁比例弁３Ａ，３Ｂ，３Ｃを介して、主制御弁１３，
１４，１５をそれぞれ制御することにより、制御したい
モードに応じて、ブーム２００，スティック３００，バ
ケット４００が所望の伸縮変位となるように制御するコ
ントローラ（制御手段）１が設けられている。なお、こ
のコントローラ１は、マイクロプロセッサ，ＲＯＭやＲ
ＡＭ等のメモリ，適宜の入出力インタフェースなどで構
成される。

【００２５】そして、このコントローラ１へは種々のセ
ンサからの検出信号（設定信号を含む）が入力されるよ
うになっており、コントローラ１は、これらのセンサか
らの検出信号に基づき、上記の制御を実行するようにな
っている。なお、このようなコントローラ１による制御
を半自動制御というが、この半自動制御による掘削中
（半自動掘削モード）であっても、手動にてバケット角
や目標法面高さの微調整を行なうことは可能である。

【００２６】このような半自動制御モード（半自動掘削
モード）としては、バケット角制御モード（図８参
照），法面掘削モード（バケット歯先直線掘削モードま
たはレイキングモード；図９参照），法面掘削モードと
バケット角制御モードとを組み合わせたスムージングモ
ード（図１０参照），バケット角自動復帰モード（オー
トリターンモード；図１１参照）等がある。

【００２７】ここで、バケット角制御モードは、図８に
示すように、スティック３００およびブーム２００を動
かしてもバケット４００の水平方向（垂直方向）に対す
る角度（バケット角）が常に一定に保たれるモードで、
このモードは、後述するモニタパネル１０上のバケット
角制御スイッチをＯＮにすると、実行される。なお、バ
ケット４００が手動にて動かされた時、このモードは解
除され、バケット４００が止まった時点でのバケット角
が新しいバケット保持角として記憶される。

【００２８】法面掘削モードは、図９に示すように、バ
ケット４００の歯先１１２が直線的に動くモードであ
る。ただし、バケットシリンダ１２２は動かない。ま
た、バケット４００の移動に伴いバケット角φが変化す
る。法面掘削モード＋バケット角制御モード（スムージ
ングモード）は、図１０に示すように、バケット４００
の歯先１１２が直線的に動くモードであり、バケット角
φも掘削中一定に保たれる。

【００２９】バケット自動復帰モードは、図１１に示す
ように、バケット角が予め設定された角度に自動的に復
帰するモードであり、復帰バケット角はモニタパネル１
０によって設定される。このモードはブーム／バケット
操作レバー６上のバケット自動復帰スタートスイッチ７
をＯＮにすることで始動する。バケット４００が予め設
定された角度まで復帰した時点でこのモードは解除され
る。

【００３０】上記の法面掘削モード，スムージングモー
ドは、モニタパネル１０上の半自動制御スイッチをＯＮ
にし、且つ、スティック操作レバー８上の法面掘削スイ
ッチ９をＯＮにし、スティック操作レバー８とブーム／
バケット操作レバー６との両方またはどちらか一方が動
かされた時に、これらのモードに入るようになってい
る。なお、目標法面角はモニタパネル１０上のスイッチ
操作にて設定される。

【００３１】また、法面掘削モード，スムージングモー
ドでは、スティック操作レバー８の操作量が目標法面角
に対して平行方向のバケット歯先移動速度を与え、ブー
ム／バケット操作レバー６の操作量が垂直方向のバケッ
ト歯先移動速度を与えるようになっている。従って、ス
ティック操作レバー８を動かすと、目標法面角に沿っ
て、バケット歯先１１２が直線移動を開始し、掘削中に
ブーム／バケット操作レバー６を動かすことによって、
手動による目標法面高さの微調整が可能となる。

【００３２】さらに、法面掘削モード，スムージングモ
ードでは、ブーム／バケット操作レバー６を操作するこ
とによって掘削中のバケット角を微調整できるほか、目
標法面高さも変更することができる。なお、このシステ
ムでは、手動モードも可能であるが、この手動モードで
は、従来の油圧ショベルと同等の操作が可能となるほか
に、バケット歯先１１２の座標表示が可能である。

【００３３】また、半自動システム全体のサービス・メ
ンテナンスを行なうためのサービスモードも用意されて
おり、このサービスモードはコントローラ１に外部ター
ミナル２を接続することによって行なわれる。そして、
このサービスモードによって、制御ゲインの調整や各セ
ンサの初期化等が行なわれる。ところで、コントローラ
１に接続される各種センサとして、図２に示すように、
圧力スイッチ１６，圧力センサ１９，２８Ａ，２８Ｂ，
レゾルバ（角度センサ，姿勢検出手段）２０〜２２，車
両傾斜角センサ２４等が設けられており、さらに、コン
トローラ１には、エンジンポンプコントローラ２７，Ｏ
Ｎ−ＯＦＦスイッチ（前述したバケット自動復帰スター
トスイッチ）７，ＯＮ−ＯＦＦスイッチ（前述した法面
掘削スイッチ）９，目標法面角設定器付モニタパネル
（ディスプレイスイッチパネル）１０が接続されてい
る。なお、外部ターミナル２は、制御ゲインの調整や各
センサの初期化時等に、コントローラ１に接続される。

【００３４】また、エンジンポンプコントローラ２７
は、エンジン回転速度センサ２３からのエンジン回転数
情報を受けて、エンジンＥおよび前述した吐出量可変型
（吐出圧可変型，可変容量型）のポンプ５１，５２の傾
転角を制御するもので、コントローラ１との間で協調情
報を遣り取りできるようになっている。圧力センサ１９
は、スティック３００の伸縮用，ブーム２００の上下用
の各操作レバー６，８から主制御弁１３，１４，１５に
接続されているパイロット配管に取り付けられて、パイ
ロット配管内のパイロット油圧を検出するものである
が、かかるパイロット配管内のパイロット油圧は、操作
レバー６，８の操作量によって変化するため、この油圧
を計測することで、計測された油圧に基づいてコントロ
ーラ１は操作レバー６，８の操作量を推定できるように
なっている。

【００３５】圧力センサ２８Ａ，２８Ｂは、それぞれ、
ブームシリンダ１２０，スティックシリンダ１２１の伸
長伸縮状態を検出するものである。なお、前述した半自
動制御時において、スティック操作レバー８は、設定さ
れた掘削斜面に対して平行方向のバケット歯先移動速度
を決定するものとして使用され、ブーム／バケット操作
レバー６は、設定斜面に対して垂直方向のバケット歯先
移動速度を決定するものとして使用される。従って、ス
ティック操作レバー８とブーム／バケット操作レバー６
との同時操作時には、設定斜面に対して平行及び垂直方
向の合成ベクトルにてバケット歯先の移動方向とその速
度が決定されることになる。

【００３６】圧力スイッチ１６は、ブーム２００，ステ
ィック３００，バケット４００のための操作レバー６，
８用のパイロット配管にセレクタ弁１７等を介して取り
付けられて、操作レバー６，８が中立か否かを検出する
ために使用される。即ち、操作レバー６，８が中立状態
の時、圧力スイッチ１６の出力がＯＦＦとなり、操作レ
バー６，８が使用されると、圧力スイッチ１６の出力が
ＯＮとなる。なお、中立検出用圧力スイッチ１６は、圧
力センサ１９の異常検出および手動／半自動モードの切
替用としても利用される。

【００３７】レゾルバ２０は、ブーム２００の姿勢をモ
ニタしうるブーム２００の建設機械本体１００への枢着
部（関節部）に設けられてブーム２００の姿勢を検出す
る姿勢検出手段として機能するものであり、レゾルバ２
１は、スティック３００の姿勢をモニタしうるスティッ
ク３００のブーム２００への枢着部（関節部）に設けら
れてスティック３００の姿勢を検出する姿勢検出手段と
して機能するものである。また、レゾルバ２２は、バケ
ット４００の姿勢をモニタしうるリンク機構枢着部に設
けられてバケット４００の姿勢を検出する姿勢検出手段
として機能するもので、これらのレゾルバ２０〜２２に
より、アーム機構の姿勢を角度情報で検出する角度検出
手段が構成されている。

【００３８】信号変換器２６は、レゾルバ２０で得られ
た角度情報をブームシリンダ１２０の伸縮変位情報に変
換し、レゾルバ２１で得られた角度情報をスティックシ
リンダ１２１の伸縮変位情報に変換し、レゾルバ２２で
得られた角度情報をバケットシリンダ１２２の伸縮変位
情報に変換するもの、即ち、レゾルバ２０〜２２で得ら
れた角度情報を対応するシリンダ１２０〜１２２の伸縮
変位情報に変換するものである。

【００３９】このため、この信号変換器２６は、各レゾ
ルバ２０〜２２からの信号を受ける入力インタフェース
２６Ａと、各レゾルバ２０〜２２で得られた角度情報に
対応するシリンダ１２０〜１２２の伸縮変位情報を記憶
するルークアップテーブル２６Ｂ−１を含むメモリ２６
Ｂと、各レゾルバ２０〜２２で得られた角度情報に対応
するシリンダ１２０〜１２２の伸縮変位情報を求めシリ
ンダ伸縮変位情報をコントローラ１に通信しうる主演算
装置（ＣＰＵ）２６Ｃと、このＣＰＵ２６Ｃからのシリ
ンダ伸縮変位情報をコントローラ１へ送出する出力イン
タフェース２６Ｄとを有して構成されている。

【００４０】上述した各レゾルバ２０〜２２で得られた
角度情報θbm，θst，θbkに対応するシリンダ１２０〜
１２２の伸縮変位情報λbm，λst，λbkは余弦定理を用
いて次式（１）〜（３）で求めることができる。 λbm＝（Ｌ₁₀₁₁₀₂ ²＋Ｌ₁₀₁₁₁₁ ² −２Ｌ₁₀₁₁₀₂・Ｌ₁₀₁₁₁₁ｃｏｓ( θbm＋Ａxbm ））^1/2 ・・（１） λst＝（Ｌ₁₀₃₁₀₄ ²＋Ｌ₁₀₄₁₀₅ ²−２Ｌ₁₀₃₁₀₄・Ｌ₁₀₄₁₀₅ｃｏｓθst）^1/2 ・・（２） λbk＝（Ｌ₁₀₆₁₀₇ ²＋Ｌ₁₀₇₁₀₉ ²−２Ｌ₁₀₆₁₀₇・Ｌ₁₀₇₁₀₉ｃｏｓθbk）^1/2 ・・（３）ここで、上式において、Ｌ_ijは固定長、Ａxbm は固定角
を表し、Ｌの添字ｉｊは節点ｉ，ｊ間の情報を有する。
例えばＬ₁₀₁₁₀₂は節点１０１と節点１０２との距離を表
す。なお、節点１０１をｘｙ座標の原点とする（図７参
照）。

【００４１】もちろん、各レゾルバ２０〜２２で角度情
報θbm，θst，θbkが得られる毎に、上式を演算手段
（例えばＣＰＵ２６Ｃ）で演算してもよい。この場合
は、ＣＰＵ２６Ｃが、各レゾルバ２０〜２２で得られた
角度情報に基づいて、その角度情報に対応するシリンダ
１２０〜１２２の伸縮変位情報を演算により求める演算
手段を構成することになる。

【００４２】なお、信号変換器２６で変換された信号
は、半自動制御時のフィードバック制御に利用されるほ
か、バケット４００の歯先１１２の位置計測／表示用座
標を計測するためにも利用される。また、半自動システ
ムにおけるバケット歯先位置は油圧ショベルの上部旋回
体１００のある１点を原点として演算されるが、上部旋
回体１００がフロントリンケージ方向に傾斜した時、制
御演算上の座標系を車両傾斜分だけ回転することが必要
になる。車両傾斜角センサ２４は、この座標系の回転分
を補正するために使用される。

【００４３】前述のごとく、コントローラ１からの電気
信号によって、電磁比例弁３Ａ〜３Ｃは、パイロットポ
ンプ５０から供給される油圧を制御し、制御された油圧
を切替弁４Ａ〜４Ｃまたはセレクタ弁１８Ａ〜１８Ｃを
通して主制御弁１３，１４，１５に作用させることによ
り、シリンダ目標速度が得られるように、主制御弁１
３，１４，１５のスプール位置を制御することが行なわ
れるが、切替弁４Ａ〜４Ｃを手動モード側にすれば、手
動にてシリンダ１２０〜１２２を制御することができ
る。

【００４４】なお、スティック合流調整比例弁１１は、
目標シリンダ速度に応じた油量を得るために２つのポン
プ５１，５２の合流度合を調整するものである。また、
スティック操作レバー８には、前述したＯＮ−ＯＦＦス
イッチ（法面掘削スイッチ）９が取り付けられており、
オペレータがこのスイッチ９を操作することによって、
半自動モードが選択または非選択される。そして、半自
動モードが選択されると、バケット４００の歯先１１２
を直線的に動かすことができるようになる。

【００４５】さらに、ブーム／バケット操作レバー６に
は、前述したＯＮ−ＯＦＦスイッチ（バケット自動復帰
スタートスイッチ）７が取り付けられており、オペレー
タがこのスイッチ７をＯＮすることによって、バケット
４００を予め設定された角度に自動復帰させることがで
きるようになっている。安全弁５は、電磁比例弁３Ａ〜
３Ｃに供給されるパイロット圧を断続するためのもの
で、この安全弁５がＯＮ状態の時のみパイロット圧が電
磁比例弁３Ａ〜３Ｃに供給されるようになっている。従
って、半自動制御上、何らかの故障があった場合等は、
この安全弁５をＯＦＦ状態にすることにより、速やかに
リンケージの自動制御を停止することができる。

【００４６】また、エンジンＥの回転速度は、オペレー
タが設定したエンジンスロットルの位置〔スロットルダ
イヤル（図示省略）を操作することによって設定され
る〕によって異なり、さらに、エンジンスロットルの位
置が一定であっても負荷によってエンジン回転速度は変
化する。ポンプ５０，５１，５２はエンジンＥに直結さ
れているので、エンジン回転速度が変化すると、ポンプ
吐出量（ポンプ吐出圧）も変化するため、主制御弁１
３，１４，１５のスプール位置が一定であっても、シリ
ンダ速度はエンジン回転速度の変化に応じて変化してし
まう。これを補正するためにエンジン回転速度センサ２
３が取り付けられており、エンジン回転速度が低い時
は、バケット４００の歯先１１２の目標移動速度を遅く
するようになっている。

【００４７】目標法面角設定器付モニタパネル１０（単
にモニタパネルと呼ぶ場合がある）は、目標法面角α
（図７，図１２参照），バケット復帰角の設定器として
使用されるほか、バケット歯先４００の座標や計測され
た法面角あるいは計測された２点座標間距離の表示器と
しても使用されるようになっている。なお、このモニタ
パネル１０は、操作レバー６，８とともに運転操作室６
００内に設けられる。

【００４８】すなわち、本実施形態にかかるシステムに
おいては、従来のパイロット油圧ラインに圧力センサ１
９および圧力スイッチ１６を組込み、操作レバー６，８
の操作量を検出し、レゾルバ２０，２１，２２を用いて
フィードバック制御を行ない、制御は各シリンダ１２
０，１２１，１２２毎に独立した多自由度フィードバッ
ク制御ができるような構成となっている。これにより、
圧力補償弁等の油器の追加が不要となる。また、車両傾
斜角センサ２４を用いて、上部旋回体１００の傾斜によ
る影響を補正し、コントローラ１からの電気信号にて、
シリンダ１２０，１２１，１２２を駆動するために電磁
比例弁３Ａ〜３Ｃを利用した構成にもなっている。な
お、手動／半自動モード切替スイッチ９によりオペレー
タは任意にモードを選択できるようになっているほか、
目標法面角を設定することもできるようになっているの
である。

【００４９】次に、コントローラ１にて行なわれる半自
動システムの制御アルゴリズムについて述べるが、この
コントローラ１にて行なわれる半自動制御モード（バケ
ット自動復帰モードを除く）の制御アルゴリズムは、概
略、図４に示すようになっている。すなわち、最初に、
バケット４００の歯先１１２の移動速度および移動方向
を、目標法面設定角，スティックシリンダ１２１および
ブームシリンダ１２０を制御するパイロット油圧，車両
傾斜角，エンジン回転速度の情報に基づいて求める。そ
して、求められた情報（バケット４００の歯先１１２の
移動速度および移動方向）に基づいて、各シリンダ１２
０，１２１，１２２の目標速度を演算する。この時、エ
ンジン回転速度の情報はシリンダ速度の上限を決定する
とき必要となる。

【００５０】また、コントローラ１は、図３および図４
に示すように、各シリンダ１２０，１２１，１２２毎に
独立した制御部１Ａ，１Ｂ，１Ｃをそなえており、各制
御は、図４に示すように、独立した制御フィードバック
ループとして構成され、互いに干渉し合うことがないよ
うになっている。ここで、本実施形態の制御装置の要部
について説明すると、図４に示す閉ループ制御内の補償
構成は、各制御部１Ａ，１Ｂ，１Ｃとも、図５に示すよ
うに、変位，速度についてのフィードバックループとフ
ィードフォワードループとの多自由度構成となってお
り、制御ゲイン（制御パラメータ）可変のフィードバッ
クループ式補償手段７２と、制御ゲイン（制御パラメー
タ）可変のフィードフォワードループ式補償手段７３と
をそなえて構成されている。

【００５１】すなわち、目標速度が与えられると、フィ
ードバックループ式補償手段７２において、目標速度と
速度フィードバック情報との偏差に所定のゲインＫｖｐ
（符号６２参照）を掛けるルートと、目標速度を一旦積
分して（図５の積分要素６１参照）、この目標速度積分
情報と変位フィードバック情報との偏差に所定のゲイン
Ｋｐｐ（符号６３参照）を掛けるルートと、上記目標速
度積分情報と変位フィードバック情報との偏差に所定の
ゲインＫｐｉ（符号６４参照）を掛け更に積分（符号６
６参照）を施すルートによりフィードバックループ処理
がなされる一方、フィードフォワードループ式補償手段
７３においては、目標速度に所定のゲインＫｆ（符号６
５参照）を掛けるルートによるフィードフォワードルー
プ処理がなされるようになっている。

【００５２】このうち、フィードバックループ処理につ
いてもう少し詳しく説明すると、本装置には、図５に示
すように、シリンダ１２０〜１２２の動作情報を検出す
る動作情報検出手段９１が設けられており、コントロー
ラ１では、動作情報検出手段９１からの検出情報と、目
標値設定手段８０で設定された目標動作情報（例えば目
標移動速度）とを入力情報として、ブーム２００等のア
ーム部材およびバケット（作業部材）４００が目標とす
る動作状態になるよう制御信号を設定・出力する。ま
た、動作情報検出手段９１は、具体的には、各シリンダ
１２０〜１２２の位置を検出しうるシリンダ位置検出手
段８３であって、本実施形態では、このシリンダ位置検
出手段８３は、上述したレゾルバ２０〜２２と信号変換
器２６とから構成されている。

【００５３】なお、上記のゲインＫｖｐ，Ｋｐｐ，Ｋｐ
ｉ，Ｋｆの値は、ゲインスケジューラ７０によって可変
しうるようになっている。また、非線形除去テーブル７
１が、電磁比例弁３Ａ〜３Ｃや主制御弁１３〜１５等の
非線形性を除去するために設けられているが、この非線
形除去テーブル７１を用いた処理は、テーブルルックア
ップ手法を用いることにより、コンピュータにて高速に
行なわれるようになっている。

【００５４】ところで、本実施形態の制御装置では、図
３に示すコントローラ１における制御部１Ａ〜１Ｃが、
レゾルバ２０〜２２で検出された検出結果（実際には信
号変換器２６により変換された結果）に基づいてブーム
２００，スティック３００，バケット４００が所定の姿
勢となるように電磁比例弁３Ａ〜３Ｃへ制御信号（電磁
弁指令値）をそれぞれ供給し、シリンダ１２０〜１２２
をそれぞれ制御する制御手段として機能する。また、本
実施形態では、ポンプ５１，５２を駆動する原動機が回
転出力型のエンジン（ディーゼルエンジン）Ｅであり、
前述したエンジン回転速度センサ２３が、エンジンＥの
回転数をポンプ５１，５２の吐出能力変動要因として検
出する変動要因検出手段として機能している。

【００５５】そして、図３に示すように、コントローラ
１において、制御部１Ａ，１Ｂ，１Ｃの後段には、それ
ぞれ補正回路（補正手段）６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃがそ
なえられている。各補正回路（補正手段）６０Ａ〜６０
Ｃは、エンジン回転速度センサ２３によりポンプ５１，
５２の吐出能力変動要因が検出されるとその吐出能力変
動要因に応じて各制御部１Ａ〜１Ｃからの電磁弁指令値
を補正するもので、より具体的には、各制御部１Ａ〜１
Ｃからの電磁弁指令値をエンジン回転速度センサ２３の
検出結果に応じて補正し、その補正によって得られた修
正電磁弁指令値を各電磁比例弁３Ａ〜３Ｃへ出力するも
のである。各補正回路６０Ａ〜６０Ｃの詳細な構成を図
６に示す。

【００５６】この図６に示すように、各補正回路６０Ａ
〜６０Ｃは、減算器６０ａ，エンジン回転補償テーブル
６０ｂおよび乗算器６０ｃを有して構成されている。減
算器（偏差演算手段）６０ａは、エンジン回転速度設定
値（基準回転数情報）とエンジン回転速度センサ２３で
検出されたエンジンＥの実エンジン回転速度（実回転数
情報）との偏差、〔エンジン回転速度設定値〕−〔実エ
ンジン回転速度〕を算出するものである。

【００５７】ここで、エンジン回転速度設定値は、オペ
レータがスロットルダイヤル（図示省略）を操作するこ
とによって設定されるもので、そのスロットルダイヤル
の位置に応じた情報が、エンジン回転速度設定値として
コントローラ１を構成するメモリ（例えばＲＡＭ）上の
所定領域もしくはレジスタに設定される。つまり、本実
施形態では、図示省略のスロットルダイヤルと、メモリ
上の所定領域もしくはレジスタとが、エンジンＥの基準
回転数情報を設定する基準回転数設定手段として機能す
る。

【００５８】また、エンジン回転速度補償テーブル６０
ｂおよび乗算器６０ｃは、減算器６０ａで得られた偏差
に応じて電磁弁指令値（制御信号）を補正するための補
正情報を演算する補正情報演算手段として機能するもの
である。そのエンジン回転速度補償テーブル６０ｂは、
減算器６０ａからの偏差に応じた電磁弁指令値を補正す
るための補正係数（補正情報）を出力するためのもの
で、コントローラ１を構成するメモリ（例えばＲＯＭ，
ＲＡＭ）に予め記憶されており、テーブルルックアップ
手法を用いることにより、減算器６０ａからの偏差に応
じた補正係数が読み出されるようになっている。

【００５９】そして、乗算器６０ｃは、各制御部１Ａ〜
１Ｃからの電磁弁指令値とエンジン回転速度補償テーブ
ル６０ｂから読み出された補正係数とを乗算し、修正電
磁弁指令値として各電磁比例弁３Ａ〜３Ｃへ出力するも
のである。エンジン回転速度補償テーブル６０ｂにおい
ては、例えば図６に示すように、減算器６０ａにより算
出されたエンジン回転速度偏差に対して線型な補正係数
が設定されている。

【００６０】具体的に、エンジン回転速度設定値と実エ
ンジン回転速度とが等しい場合（偏差０の場合）には、
補正係数として１が設定されており、乗算器６０ｃから
は各制御部１Ａ〜１Ｃからの電磁弁指令値が変更される
ことなくそのまま出力されるが、実エンジン回転速度が
低下した場合（偏差が正の値になった場合）には、ポン
プ５１，５２の吐出量が減少しているので、その減少分
だけ各電磁比例弁３Ａ〜３Ｃへの指令値（電流）を大き
くするよう、１よりも大きい補正係数が設定されてお
り、その補正係数により、乗算器６０ｃからは各制御部
１Ａ〜１Ｃからの電磁弁指令値が大きく変更されて出力
される。

【００６１】逆に、実エンジン回転速度が増大した場合
（偏差が負の値になった場合）には、ポンプ５１，５２
の吐出量が増加しているので、その増加分だけ各電磁比
例弁３Ａ〜３Ｃへの指令値（電流）を小さくするよう、
１よりも小さい補正係数が設定されており、その補正係
数により、乗算器６０ｃからは各制御部１Ａ〜１Ｃから
の電磁弁指令値が小さく変更されて出力される。

【００６２】なお、エンジン回転速度補償テーブル６０
ｂにおける補正係数については、エンジン回転速度偏差
の全域に亘って線型に設定してもよいし、上限値および
下限値を設けてもよい。上述のような構成により、本実
施形態では、油圧ショベルを用いて、図１２に示すよう
な目標法面角αの法面掘削作業を半自動で行なう際に、
本発明によるシステムでは、従来の手動制御のシステム
に比し、ブーム２００およびスティック３００の合成移
動量を掘削速度に合わせて自動調整する電子油圧システ
ムにより、上記のような半自動制御機能を実現すること
ができる。

【００６３】即ち、油圧ショベルに搭載されたコントロ
ーラ１へ種々のセンサからの検出信号（目標法面角の設
定情報を含む）が入力され、このコントローラ１が、こ
れらのセンサからの検出信号（信号変換器２６を介した
レゾルバ２０〜２２での検出信号も含む）に基づき、電
磁比例弁３Ａ，３Ｂ，３Ｃを介して、主制御弁１３，１
４，１５を制御することにより、ブーム２００，スティ
ック３００，バケット４００が所望の伸縮変位となるよ
うな制御を施して、上記のような半自動制御を実行する
のである。

【００６４】そして、この半自動制御に際しては、ま
ず、バケット４００の歯先１１２の移動速度および移動
方向が、目標法面設定角，スティックシリンダ１２１お
よびブームシリンダ１２０を制御するパイロット油圧，
車両傾斜角，エンジン回転速度の情報より求められ、求
められた情報（バケット４００の歯先１１２の移動速度
および移動方向）に基づいて、各シリンダ１２０，１２
１，１２２の目標速度が演算されるのである。この時、
エンジン回転速度の情報により、シリンダ速度の上限が
決定される。また、制御は、各シリンダ１２０，１２
１，１２２毎に独立したフィードバックループとしてお
り、互いに干渉し合うことはない。

【００６５】特に、本実施形態の制御装置では、エンジ
ン回転速度センサ２３によりエンジンＥにおけるポンプ
５１，５２の吐出能力変動要因（エンジンＥの回転数変
動）が検出されると、各補正回路６０Ａ〜６０Ｃによ
り、その変動に応じて、各制御部１Ａ〜１Ｃから電磁比
例弁３Ａ〜３Ｃへの指令値が補正されるので、ポンプ５
１，５２の吐出能力変動要因が生じてもその変動に応じ
た電磁比例弁３Ａ〜３Ｃつまりは主制御弁１３〜１５の
制御がなされ、その変動に迅速に対応してシリンダ１２
０〜１２２の動作速度を確保することができる。

【００６６】より具体的に説明すると、エンジンＥの回
転速度が低下すると、各補正回路６０Ａ〜６０Ｃにおい
て、各制御部１Ａ〜１Ｃからの電磁弁指令値に、回転速
度偏差に応じた１よりも大きい補正係数が乗算され、当
初の値よりも大きくなるように修正されて、その修正電
磁弁指令値が各電磁比例弁３Ａ〜３Ｃに供給されること
になる。従って、エンジンＥの回転数低下に伴うポンプ
５１，５２の吐出量減少分に応じた電磁比例弁３Ａ〜３
Ｃ（主制御弁１３〜１５）の制御がなされ、各シリンダ
１２０〜１２２の動作速度が確保される。

【００６７】逆に、エンジンＥの回転速度が増大する
と、各補正回路６０Ａ〜６０Ｃにおいて、各制御部１Ａ
〜１Ｃからの電磁弁指令値に、回転速度偏差に応じた１
よりも小さい補正係数が乗算され、当初の値よりも小さ
くなるように修正されて、その修正電磁弁指令値が各電
磁比例弁３Ａ〜３Ｃに供給されることになる。従って、
エンジンＥの回転数低下に伴うポンプ５１，５２の吐出
量増加分に応じた電磁比例弁３Ａ〜３Ｃ（主制御弁１３
〜１５）の制御がなされ、各シリンダ１２０〜１２２の
動作速度が確保される。

【００６８】なお、この半自動システムにおける目標法
面角の設定は、モニタパネル１０上のスイッチによる数
値入力による方法，２点座標入力法，バケット角度によ
る入力法によりなされ、同じく半自動システムにおける
バケット復帰角の設定は、モニタパネル１０上のスイッ
チによる数値入力による方法，バケット移動による方法
によりなされるが、いずれも公知の手法が用いられる。

【００６９】また、上記各半自動制御モードとその制御
法は、レゾルバ２０〜２２で検出された角度情報を信号
変換器２６でシリンダ伸縮変位情報に変換したものに基
づいて、次のようにして行なわれる。まず、バケット角
度制御モードでは、バケット４００とｘ軸となす角（バ
ケット角）φを任意の位置で一定となるように、バケッ
トシリンダ１２２長さを制御する。このとき、バケット
シリンダ長さλbkは、ブームシリンダ長さλbm，スティ
ックシリンダ長さλst及び上記の角度φが決まると求め
られる。

【００７０】スムージングモードでは、バケット角度φ
は一定に保たれるから、バケット歯先位置１１２と節点
１０８は平行に移動する。まず、節点１０８がｘ軸に対
して平行に移動する場合（水平掘削）を考えると、次の
ようになる。すなわち、この場合は、掘削を開始するリ
ンケージ姿勢における節点１０８の座標を（ｘ₁₀₈，ｙ
₁₀₈）とし、この時のリンケージ姿勢におけるブームシ
リンダ１２０とスティックシリンダ１２１のシリンダ長
さを求め、ｘ₁₀₈が水平に移動するようにブーム２００
とスティック３００の速度を求める。なお、節点１０８
の移動速度はスティック操作レバー８の操作量によって
決定される。

【００７１】また、節点１０８の平行移動を考えた場
合、微小時間Δｔ後の節点１０８の座標は（ｘ₁₀₈＋Δ
ｘ，ｙ₁₀₈）で表わされる。Δｘは移動速度によって決
まる微小変位である。従って、ｘ₁₀₈にΔｘを考慮する
ことで、Δｔ後の目標ブーム及びスティックシリンダの
長さが求められる。法面掘削モードでは、スムージング
モードと同様の要領の制御でよいが、移動する点が節点
１０８からバケット歯先位置１１２へ変更され、更にバ
ケットシリンダ長さが固定されることを考慮した制御と
なる。

【００７２】また、車両傾斜センサ２４による仕上げ傾
斜角の補正については、フロントリンケージ位置の演算
は図７における節点１０１を原点としたｘｙ座標系で行
なわれる。従って、車両本体がｘｙ平面に対して傾斜し
た場合、上記ｘｙ座標が回転し、地面に対する目標傾斜
角が変化してしまう。これを補正するため、車両に傾斜
角センサ２４を取り付け、この傾斜角センサ２４によっ
て、車両本体がｘｙ平面に対してβだけ回転しているこ
とが検出された場合、βだけ加算した値と置き直すこと
によって補正すればよい。

【００７３】エンジン回転速度センサ２３による制御精
度悪化の防止については、以下のとおりである。即ち、
目標バケット歯先速度の補正については、目標バケット
歯先速度は操作レバー６，８の位置とエンジン回転速度
とにより決定される。また、油圧ポンプ５１，５２はエ
ンジンＥに直結されているため、エンジン回転速度が低
い時、ポンプ吐出量も減少し、シリンダ速度が減少して
しまう。そのため、エンジン回転速度を検出し、ポンプ
吐出量の変化に合うように目標バケット歯先速度を算出
しているのである。このような動作は、本実施形態で
は、前述した補正回路６０Ａ〜６０Ｃによる動作と並列
的に行なわれている。

【００７４】また、目標シリンダ速度の最大値の補正に
ついては、目標シリンダ速度はリンケージの姿勢及び目
標法面傾斜角によって変化することと、ポンプ吐出量が
エンジン回転速度の低下に伴い減少する場合、最大シリ
ンダ速度も減少させる必要があることとを考慮した補正
が行なわれる。なお、目標シリンダ速度が最大シリンダ
速度を越えた時は、目標バケット歯先速度を減少して、
目標シリンダ速度が最大シリンダ速度を超えないように
する。

【００７５】以上、種々の制御モードとその制御法につ
いて説明したが、いずれもシリンダ伸縮変位情報に基づ
いて行なう手法で、この手法による制御内容については
公知である。すなわち、本実施形態にかかるシステムで
は、レゾルバ２０〜２２で角度情報を検出したのちに、
角度情報を信号変換器２６でシリンダ伸縮変位情報に変
換しているので、以降と公知の制御手法を使用できるの
である。

【００７６】このようにして、コントローラ１にて、各
種の制御がなされるが、本実施形態にかかるシステムで
は、エンジン回転速度センサ２３によりエンジンＥの回
転数変動が検出されると、その回転数変動量（実エンジ
ン回転速度とエンジン回転速度設定値との偏差）に応じ
て各電磁比例弁３Ａ〜３Ｃに対する制御信号（指令値）
が補正されるので、ポンプ５１，５２の吐出能力変動要
因、例えばエンジンＥの回転数変動が生じてもその変動
に応じた油圧回路制御（電磁比例弁３Ａ〜３Ｃや主制御
弁１３〜１５の制御）が行なわれる。従って、その変動
に迅速に対応してシリンダ１２０〜１２２が制御されそ
の動作速度が確保されることになって、バケット４００
による水平均し面等の仕上げ精度が大きく向上するので
ある。

【００７７】また、本実施形態では、エンジンポンプコ
ントローラ２７により、エンジン回転速度センサ２３に
よる検出結果に応じて各ポンプ５１，５２の傾転角を調
整することにより、エンジンＥの回転速度が変動しても
ポンプ５１，５２の吐出能力が一定になるように制御す
る傾転角制御も併行して行なわれており、この傾転角制
御と補正回路６０Ａ〜６０Ｃによる電磁弁指令値の補正
動作とを併用することによって、より迅速にポンプ５
１，５２の吐出能力変動要因に対応することが可能にな
り、仕上げ精度の向上に寄与している。

【００７８】一方、本実施形態にかかるシステムによれ
ば、レゾルバ２０〜２２で検出された角度情報信号が、
信号変換器２６で、シリンダ変位情報に変換されて、コ
ントローラ１へ入力されているので、従来のように、ブ
ーム２００，スティック３００，バケット４００用シリ
ンダの各伸縮変位を検出するための高価なストロークセ
ンサを使用しなくても、従来の制御系で使用していたシ
リンダ伸縮変位を用いた制御を実行することができる。
これにより、コストを低く抑えながら、バケット４００
の位置と姿勢を正確に且つ安定して制御しうるシステム
を提供しうるのである。

【００７９】また、フィードバック制御ループが各シリ
ンダ１２０，１２１，１２２毎に独立しており、制御ア
ルゴリズムが変位、速度およびフィードフォワードの多
自由度制御としているので、制御系を簡素化できるほ
か、油圧機器の非線型性をテーブルルックアップ手法に
より高速に線形化することができるので、制御精度の向
上にも寄与している。

【００８０】さらに、傾斜角センサ２４により車両傾斜
の影響を補正したり、エンジン回転速度を読み込むこと
により、エンジンスロットルの位置および負荷変動によ
る制御精度の悪化を補正しているので、より正確な制御
の実現に寄与している。またさらに、外部ターミナル２
を用いてゲイン調整等のメンテナンスもできるので、調
整等が容易であるという利点も得られるほか、圧力セン
サ１９等を用いてパイロット圧の変化により、操作レバ
ー６，８の操作量を求め、更に従来のオープンセンタバ
ルブ油圧システムをそのまま利用しているので、圧力補
償弁等の追加を必要としない利点があるほか、目標法面
角設定器付モニタパネル１０でバケット歯先座標をリア
ルタイムに表示することもできる。また、安全弁５を用
いた構成により、システムの異常時におけるシステム異
常動作も防止できる。

【００８１】なお、上述した実施形態では、本発明を油
圧ショベルに適用した場合について説明しているが、本
発明は、これに限定されるものではなく、シリンダ式ア
クチュエータで駆動される関節式アーム機構を有するト
ラクタ，ローダ，ブルドーザ等の建設機械であれば同様
に適用され、いずれの建設機械においても上述と同様の
作用効果を得ることができる。

【００８２】また、上述した実施形態では、シリンダ式
アクチュエータを動作させる流体圧回路が油圧回路であ
る場合について説明しているが、本発明は、これに限定
されるものではなく、原動機で駆動されるポンプと制御
弁機構とを少なくとも有する流体圧回路であれば、作動
油以外の液体圧や空気圧などによる流体圧回路を用いて
もよく、この場合も上述した実施形態と同様の作用効果
を得ることができる。

【００８３】さらに、上述した実施形態では、油圧回路
に介装されたポンプ５１，５２が吐出量可変型のもので
ある場合について説明したが、油圧回路に介装されるポ
ンプは吐出量固定型（固定容量型）のものでもよく、こ
の場合も上述した実施形態と同様の作用効果を得ること
ができる。またさらに、上述した実施形態では、エンジ
ンＥにおけるポンプ５１，５２の吐出能力変動要因とし
てエンジンＥの回転数情報を検出する場合について説明
しているが、本発明は、これに限定されるものではな
く、エンジンＥにおける負荷等、他の吐出能力変動要因
を検出するようにしてもよく、この場合も上述した実施
形態と同様の作用効果を得ることができる。

【００８４】さらに、上述した実施形態では、エンジン
Ｅが、回転出力型原動機、例えばディーゼルエンジンで
ある場合について説明したが、本発明は、流体圧回路に
吐出圧を作用させるポンプを駆動することのできる原動
機（各種内燃機関等）であればよく、ディーゼルエンジ
ン等の回転出力型原動機に限定されるものではない。そ
して、本発明は上述した実施形態に限定されるものでは
なく、本発明とその趣旨を逸脱しない範囲で種々変形し
て実施することができる。

【００８５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の建設機械
の制御装置によれば、原動機におけるポンプの吐出能力
変動要因が検出されると、その吐出能力変動要因（例え
ば原動機の回転数変動）に応じて流体圧回路の制御弁機
構に対する制御信号が補正されるので、ポンプの吐出能
力変動要因が生じてもその変動に応じた制御弁機構の制
御が行なわれる。従って、その変動に迅速に対応してシ
リンダ式アクチュエータが制御されその動作速度が確保
されることになり、作業部材による仕上げ精度を大きく
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる制御装置を搭載し
た油圧ショベルの構成を示す模式図である。

【図２】本発明の一実施形態にかかる制御装置の全体構
成（電気信号系統および油圧回路）を概略的に示す図で
ある。

【図３】本発明の一実施形態にかかる制御装置の全体構
成を概略的に示すブロック図である。

【図４】本発明の一実施形態にかかる制御装置全体の機
能的な構成を説明するためのブロック図である。

【図５】本発明の一実施形態にかかる制御装置の要部構
成（制御部）を示す制御ブロック図である。

【図６】本発明の一実施形態にかかる制御装置における
補正回路の機能的な構成を示すブロック図である。

【図７】本実施形態による油圧ショベルの動作部分（関
節式アーム機構およびバケット）を示す側面図である。

【図８】本実施形態による油圧ショベルの動作を説明す
べくその油圧ショベルを模式的に示す側面図である。

【図９】本実施形態による油圧ショベルの動作を説明す
べくその油圧ショベルを模式的に示す側面図である。

【図１０】本実施形態による油圧ショベルの動作を説明
すべくその油圧ショベルを模式的に示す側面図である。

【図１１】本実施形態による油圧ショベルの動作を説明
すべくその油圧ショベルを模式的に示す側面図である。

【図１２】本実施形態による油圧ショベルの動作を説明
すべくその油圧ショベルを模式的に示す側面図である。

【図１３】従来の油圧ショベルの概略構成を示す側面図
である。

【符号の説明】

１コントローラ（制御手段）１Ａ〜１Ｃ制御部（制御手段）２外部ターミナル３Ａ〜３Ｃ電磁比例弁（制御弁機構）４Ａ〜４Ｃ電磁切替弁５安全弁６ブーム／バケット操作レバー７バケット自動復帰スタートスイッチ（ＯＮ−ＯＦＦ
スイッチ）８スティック操作レバー９法面掘削スイッチ（ＯＮ−ＯＦＦスイッチ）１０目標法面角設定器付モニタパネル（ディスプレイ
スイッチパネル）１１スティック合流比例弁１３ブーム用主制御弁（コントロールバルブ，制御弁
機構）１４スティック用主制御弁（コントロールバルブ，制
御弁機構）１５バケット用主制御弁（コントロールバルブ，制御
弁機構）１６圧力スイッチ１７セレクタ弁（操作レバー用）１８セレクタ弁（手動／半自動モード用）１９圧力センサ２０〜２２レゾルバ（角度センサ，姿勢検出手段）２３エンジン回転速度センサ（変動要因検出手段）２４車両傾斜角センサ２６信号変換器２６Ａ入力インタフェース２６Ｂメモリ２６Ｂ−１ルークアップテーブル２６Ｃ主演算装置（ＣＰＵ）２６Ｄ出力インタフェース２７エンジンポンプコントローラ２８Ａ，２８Ｂ圧力センサ５０パイロットポンプ５１，５２ポンプ６０Ａ〜６０Ｃ補正回路（補正手段）６０ａ減算器（偏差演算手段）６０ｂエンジン回転速度補償テーブル（記憶手段，補
正情報演算手段）６０ｃ乗算器（補正情報演算手段）１００上部旋回体（建設機械本体）１１２バケットの歯先１２０ブーム油圧シリンダ（シリンダ式アクチュエー
タ）１２１スティック油圧シリンダ（シリンダ式アクチュ
エータ）１２２バケット油圧シリンダ（シリンダ式アクチュエ
ータ）１３０リンク機構２００ブーム（アーム部材，関節式アーム機構）３００スティック（アーム部材，関節式アーム機構）４００バケット（作業部材，関節式アーム機構）５００下部走行体５００Ａ無限軌条部６００運転操作室Ｅエンジン（原動機）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原動機で駆動されるポンプと制御弁機構
とを少なくも有する流体圧回路に接続され該ポンプから
の吐出圧で動作するシリンダ式アクチュエータで、建設
機械本体に装備された関節式アーム機構を駆動する際
に、検出された該関節式アーム機構の姿勢情報に基づい
て、該制御弁機構に制御信号を供給することにより、該
関節式アーム機構が所定の姿勢となるように、該シリン
ダ式アクチュエータを制御する建設機械の制御装置にお
いて、該原動機における該ポンプの吐出能力変動要因が検出さ
れると、該吐出能力変動要因に応じて該制御信号を補正
するように構成されたことを特徴とする、建設機械の制
御装置。
【請求項２】建設機械本体と、該建設機械本体に一端部を枢着され他端側に作業部材を
有するとともに、関節部を介して相互に接続された少な
くとも一対のアーム部材を有する関節式アーム機構と、伸縮動作を行なうことにより、該アーム機構を駆動する
複数のシリンダ式アクチュエータを有するシリンダ式ア
クチュエータ機構と、該シリンダ式アクチュエータ機構に対して作動流体の給
排を行なって該シリンダ式アクチュエータ機構のシリン
ダ式アクチュエータに伸縮動作を行なわせるべく、原動
機で駆動されるポンプと制御弁機構とを少なくとも有す
る流体圧回路と、上記の各アーム部材の姿勢情報を検出する姿勢検出手段
と、該姿勢検出手段で検出された検出結果に基づき、上記の
各アーム部材が所定の姿勢となるように、該制御弁機構
へ制御信号を供給して、該シリンダ式アクチュエータを
制御する制御手段とをそなえるとともに、該原動機における該ポンプの吐出能力変動要因を検出す
る変動要因検出手段をそなえ、該制御手段に、該変動要因検出手段によって、該ポンプの吐出能力変動
要因が検出されると、該吐出能力変動要因に応じて該制
御信号を補正する補正手段が設けられたことを特徴とす
る、建設機械の制御装置。
【請求項３】該原動機が回転出力型原動機として構成
されるとともに、該変動要因検出手段が該原動機の回転
数情報を検出する手段として構成され、且つ、該補正手段が、該変動要因検出手段によって、該
原動機の回転数情報が変動したことが検出されると、こ
れに応じて該制御信号を補正するように構成されている
ことを特徴とする、請求項２記載の建設機械の制御装
置。
【請求項４】該補正手段が、該原動機の基準回転数情報を設定する基準回転数設定手
段と、該基準回転数設定手段で設定された基準回転数情報と、
該変動要因検出手段で検出された該原動機の実回転数情
報との偏差を演算する偏差演算手段と、該偏差演算手段で得られた偏差に応じて該制御信号を補
正するための補正情報を演算する補正情報演算手段とを
そなえて構成されたことを特徴とする、請求項３記載の
建設機械の制御装置。
【請求項５】該補正情報演算手段が、該偏差演算手段
で得られた偏差に応じて該制御信号を補正するための補
正情報を記憶する記憶手段を有していることを特徴とす
る、請求項４記載の建設機械の制御装置。