JPH11350537A - 油圧作業機械の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数の油圧アクチュエータを複合操作して作業
装置の動作を制御するときに、油圧機器の製品毎のバラ
ツキや油圧の相互干渉に係わらず、指令電流−流量特性
を適切に補正して作業装置の動作を精度よく制御できる
ようにする。 【解決手段】制御ユニット９の複合操作補正演算部９ｊ
でブームとアームの複合操作による領域制限掘削制御で
指令電流−流量特性の学習補正処理を行う。この処理は
スイッチ７ａからの信号が領域制限掘削制御を指示して
いる状態でスイッチ７ｃで学習補正モードに切り換え、
領域制限掘削制御を行いながら行う。補正の対象はブー
ム用流量制御弁５ａの指令電流−流量特性であり、アー
ム用流量制御弁５ｂの指令電流−流量特性のバラツキは
ブームの特性補正で吸収する。また、学習補正モードで
は領域制限掘削制御の制御係数ＫをＫ１からより小さな
Ｋ２に変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の油圧アクチ
ュエータを複合操作して作業装置の動作を制御する油圧
作業機械の制御装置に係わり、更に詳しくは、多関節型
のフロント作業機、特にアーム、ブーム、バケット等の
フロント部材からなるフロント作業機を備えた油圧ショ
ベル等の油圧作業機械の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の油圧アクチュエータを複合的に操
作して作業装置を駆動する油圧作業機械の一例として、
油圧ショベルなどの建設機械がある。この建設機械は、
下部走行体と、この下部走行体上に設けた上部旋回体
と、ブーム、アーム、バケット等の複数のフロント部材
からなり、上部旋回体に装架されたフロント作業機とで
構成されている。この種の建設機械においては、フロン
ト作業機を構成する各フロント部材はそれぞれが関節部
によって連結され回転運動を行うものであるため、これ
らフロント部材を操作して、法面の直線掘削、配管埋設
のための深さ制限掘削等、所定の領域を直線状に掘削す
ることは、非常に困難な作業である。

【０００３】そこでこのような作業を容易にするため領
域制限掘削制御や軌跡制御が提案されている。領域制限
掘削制御は例えば特開平８−３３３７６８号公報に示さ
れている。これらの制御では、電気油圧変換弁（例えば
比例電磁弁）によって流量制御弁の駆動パイロット圧を
調整して油圧シリンダや油圧モータに供給される圧油の
流量を制御し、フロント作業機の動作を制御している。
また、制御係数を用いた制御演算により制御量、例えば
流量の目標値を計算し、予め設定した入出力特性、例え
ば指令電流−流量特性に従ってその制御量（流量）の目
標値から指令電流の値を計算し、この指令電流の値を用
いて比例電磁弁によって流量制御弁を切り換え操作して
いる。

【０００４】また、一般に、電気油圧変換弁や流量制御
弁を用いてフロント作業機を動かす場合、油圧シリンダ
や油圧モータを駆動するための指令値は電気油圧変換弁
や流量制御弁の入出力特性をコントローラに予め設定し
ておき、その入出力特性を用いて算出、生成する。この
ような指令値の算出に際して、入出力特性のバラツキを
補正するための方法が特開平４−１１９２０３号公報に
提案されている。この従来技術では、ある基準指令電流
値を与えた時のアクチュエータの実際の動作から実流量
を求めてそれを指令電流−流量特性により指令電流値に
変換し、基準指令電流値と指令電流値との偏差を補正値
として求め、指令電流−流量特性をその補正値分平行移
動させて、バラツキの補正を行うものである。また、補
正点を複数設定することにより補正の精度を上げてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】領域制限掘削制御や軌
跡制御を行う場合、油圧シリンダや油圧モータを駆動す
るための指令値はコントローラに予め設定した電気油圧
変換弁や流量制御弁の入出力特性を用いて算出、生成す
るため、指令値を正確に計算し制御精度を上げるために
は電気油圧変換弁や流量制御弁の入出力特性を正確に把
握しておく必要がある。しかし、電気油圧変換弁や流量
制御弁は、そのスプールや弁本体の加工誤差及びばね力
のバラツキによってある程度のバラツキを伴うのは避け
られない。このバラツキは領域制限掘削制御や軌跡制御
を行う際の制御精度の低下となってあらわれる。

【０００６】特開平４−１１９２０３号公報に記載の補
正方法は、個々の油圧アクチュエータに対する指令電流
−流量特性を実際の特性に一致させるよう補正するもの
であるため、個々のアクチュエータの動作が他のアクチ
ュエータの動作に干渉されないという条件下、即ち圧力
補償付き流量制御弁を備えた油圧システムを備えた機械
では有効であるが、個々のアクチュエータの動作が他の
アクチュエータの動作に干渉されるような油圧システム
では、必ずしも正確な補正がなされているかどうか分か
らないという問題がある。

【０００７】つまり、領域制限掘削制御や軌跡制御では
フロント作業機の構成要素であるブームとアームの複合
操作が必須であり、圧力補償付き流量制御弁を備えない
油圧駆動装置でブームとアームを複合操作する場合、そ
れぞれのアクチュエータ間の油圧が干渉する現象が生じ
る。このようにアクチュエータ間の油圧が干渉すると、
それぞれのアクチュエータの速度は、各アクチュエータ
に作用する負荷の影響により、指令値に対して常に一定
の値となる保証はない。換言すれば、単独動作時と複合
動作時では指令電流−流量特性は異なるのが通常であ
る。その結果、ブームとアームを複合操作した場合、ア
ーム先端のバケットは、意図していた移動軌跡とは異な
る軌跡で移動することになり、設定した掘削面を掘削形
成することができなくなる。

【０００８】本発明の目的は、複数の油圧アクチュエー
タを複合操作して作業装置の動作を制御するときに、油
圧機器の製品毎のバラツキや油圧の相互干渉に係わら
ず、指令電流−流量特性を適切に補正して作業装置の動
作を精度よく制御できる油圧作業機械の制御装置を提供
することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、制御係数を用いた制御演算により
制御量の目標値を計算し、予め設定した指令電流−制御
量特性に従ってその制御量の目標値から指令電流の値を
計算し、この指令電流の値を用いて流量制御弁を切り換
え操作し油圧アクチュエータを駆動することにより、そ
の油圧アクチュエータを含む複数の油圧アクチュエータ
を複合操作して作業装置の動作を制御する油圧作業機械
の制御装置において、複合操作補正指示手段と、この複
合操作補正指示手段からの指令により、前記複数の油圧
アクチュエータを複合操作して作業装置の動作を制御す
る時の位置情報から前記作業装置の制御動作の誤差を計
算し、この誤差に基づいて前記指令電流−制御量特性の
補正値を求める補正値演算手段と、前記補正値を用いて
前記指令電流−制御量特性を補正する特性補正手段と、
前記複合操作補正指示手段からの指令があるとき、前記
制御演算で用いる制御係数を変更する制御係数補正手段
とを備えるものとする。

【００１０】このように補正値演算手段で複数の油圧ア
クチュエータの複合操作による作業装置の制御動作の誤
差から補正値を求めることにより、その補正値には複数
の油圧アクチュエータ間の油圧の干渉による負荷の影響
が含まれることとなり、特性補正手段でその負荷の影響
を含んだ補正値を用いて指令電流―制御量特性を補正す
ることにより、油圧機器の製品毎のバラツキや複数の油
圧アクチュエータの複合操作による油圧の相互干渉があ
っても作業装置の動作を精度良く制御することができ
る。

【００１１】また、制御係数補正手段で複合操作補正指
示手段からの指令があるとき、前記制御演算で用いる制
御係数を変更することにより、作業装置の動作を制御し
ながら補正値演算手段で補正値を算出するとき、機器の
特性のバラツキによる作業装置の制御動作の誤差が顕著
になり、補正値の演算精度が向上する。

【００１２】（２）上記（１）において、好ましくは、
前記制御係数補正手段は、前記制御演算で用いる制御係
数を通常制御時より小さな値に変更する。

【００１３】これにより、作業装置の動作を制御しなが
ら補正値演算手段で補正値を算出するとき、機器の特性
のバラツキによる作業装置の制御動作の誤差が顕著にな
り、補正値の演算精度が向上する。

【００１４】（３）また、上記（１）において、好まし
くは、前記補正値演算手段は、前記複数の油圧アクチュ
エータを複合操作して前記作業装置の動作を制御する時
のその作業装置の現在位置と目標制御範囲とを比較し、
現在位置が目標制御範囲外にあるかどうかと、その目標
制御範囲外のいずれの側にあるかを演算する第１演算手
段と、この第１演算手段の演算結果に基づき前記指令電
流−制御量特性の補正値を演算する第２演算手段とを有
する。

【００１５】このように、第１演算手段で複数の油圧ア
クチュエータを複合操作して作業装置の動作を制御する
時のその作業装置の現在位置と目標制御範囲とを比較
し、現在位置が目標制御範囲外にあるかどうか、またそ
の目標制御範囲外のいずれの側にあるかを演算すること
により、複数の油圧アクチュエータの複合操作による作
業装置の制御動作の誤差が求まり、第２演算手段でその
演算結果に基づき指令電流−制御量特性の補正値を演算
することにより、その制御動作の誤差に基づいて指令電
流−制御量特性の補正値を求めることができる。

【００１６】（４）上記（３）において、好ましくは、
前記作業装置は、建設機械の多関節型のフロント作業機
を構成するブーム及びアームを含み、前記第１演算手段
は、ブーム上げ・アームクラウド又はブーム下げ・アー
ムダンプによる複合操作で前記作業装置の動作を制御す
る時のその作業装置の現在位置と目標制御範囲とを比較
して前記演算を行い、前記第２演算手段は、前記指令電
流−制御量特性として、ブーム用流量制御弁のブーム上
げ方向又はブーム下げ方向の指令電流−流量特性の補正
値を演算するこれにより、ブーム上げ・アームクラウド
又はブーム下げ・アームダンプによる複合操作による作
業装置の制御動作での補正値が求まる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。本実施形態は、油圧作業機械として油
圧ショベルを例に取り、かつブームとアームの複合操作
で領域制限掘削制御をする油圧ショベルに本発明を適用
した場合のものである。

【００１８】図１において、本発明が適用される油圧シ
ョベルの油圧駆動装置は、油圧ポンプ２と、この油圧ポ
ンプ２からの圧油により駆動されるブームシリンダ３
ａ、アームシリンダ３ｂ、バケットシリンダ３ｃ、旋回
モータ３ｄ及び左右の走行モータ３ｅ，３ｆを含む複数
の油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータ３ａ〜３
ｆのそれぞれに対応して設けられた複数の操作レバー装
置４ａ〜４ｆと、油圧ポンプ２と複数の油圧アクチュエ
ータ３ａ〜３ｆ間に接続され、操作レバー４ａ〜４ｆの
操作信号によって制御され、油圧アクチュエータ３ａ〜
３ｆに供給される圧油の流量を制御する複数の流量制御
弁５ａ〜５ｆと、油圧ポンプ２と流量制御弁５ａ〜５ｆ
の間の圧力が設定値以上になった場合に開くリリーフ弁
６とを有している。

【００１９】本実施形態では、操作レバー４ａ〜４ｆは
油圧パイロット方式であり、それぞれパイロットポンプ
４３のパイロット圧により操作レバー４０の操作量と操
作方向に応じたパイロット圧を生成し、このパイロット
圧をパイロットライン４４ａ，４４ｂ；４５ａ，４５
ｂ；４６ａ，４６ｂ；４７ａ，４７ｂ；４８ａ，４８
ｂ；４９ａ，４９ｂを介して対応する流量制御弁の油圧
駆動装置の油圧駆動部５０ａ，５０ｂ；５１ａ，５１
ｂ；５２ａ，５２ｂ；５３ａ，５３ｂ；５４ａ，５４
ｂ；５５ａ，５５ｂに供給し、これら流量制御弁５ａ〜
５ｆを切り換え操作する。

【００２０】ここで、油圧ショベルは、図２に示すよう
に、垂直方向にそれぞれ回動するブーム１ａ、アーム１
ｂ及びバケット１ｃからなる多関節型のフロント作業機
１Ａと、上部旋回体１ｄ及び下部走行体１ｅからなる車
体１Ｂとで構成され、フロント作業機１Ａのブーム１ａ
の基端は上部旋回体１ｄの前部に支持されている。ブー
ム１ａ、アーム１ｂ、バケット１ｃ、上部旋回体１ｄ及
び下部走行体１ｅはそれぞれブームシリンダ３ａ、アー
ムシリンダ３ｂ、バケットシリンダ３ｃ、旋回モータ３
ｄ及び左右の走行モータ３ｅ，３ｆによりそれぞれ駆動
され、それらの動作は上記操作レバー装置４ａ〜４ｆに
より指示される。

【００２１】以上のような油圧ショベルに領域制限掘削
制御機能と複合操作補正機能を備えた本実施形態の制御
装置が設けられている。この制御装置は、領域制限掘削
制御モードの選択を指示する領域制限スイッチ７ａと、
領域制限掘削制御モードで掘削領域（目標掘削面）の設
定を指示する設定スイッチ７ｂと、領域制限掘削制御モ
ードで複合操作の学習補正モードの選択を指示する複合
操作補正スイッチ７ｃと、ブーム１ａ、アーム１ｂ及び
バケット１ｃのそれぞれの回動支点に設けられ、フロン
ト作業機１Ａの位置と姿勢に関する状態量としてそれぞ
れの回動角を検出する角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃと、
一次ポート側がパイロットポンプ４３に接続され電気信
号に応じてパイロットポンプ４３からのパイロット圧を
減圧して出力する比例電磁弁１０ａと、ブーム用の操作
レバー装置４ａのパイロットライン４４ａと比例電磁弁
１０ａの二次ポート側に接続され、パイロットライン４
４ａ内のパイロット圧と比例電磁弁１０ａから出力され
る制御圧の高圧側を選択し、流量制御弁５ａの油圧駆動
部５０ａに導くシャトル弁１２ａと、ブーム用の操作レ
バー装置４ａのパイロットライン４４ｂに設置され、電
気信号に応じてパイロットライン４４ｂ内のパイロット
圧を減圧して出力する比例電磁弁１０ｂと、アーム用の
操作レバー装置４ｂのパイロットライン４５ａ，４５ｂ
にそれぞれ設置され、電気信号に応じてパイロットライ
ン４５ａ，４５ｂ内のパイロット圧を減圧して出力する
比例電磁弁１１ａ，１１ｂと、パイロットライン４５
ａ，４５ｂに設置され、操作レバー装置４ｂの操作量と
してそのパイロット圧を検出する圧力検出器６１ａ，６
１ｂと、領域制限スイッチ７ａ、設定スイッチ７ｂ、複
合操作補正スイッチ７ｃからの信号及び角度検出器８
ａ，８ｂ，８ｃの検出信号及び圧力検出器６１ａ，６１
ｂの検出信号を入力し、比例電磁弁１０ａ，１０ｂ及び
１１ａ，１１ｂに信号を出力する制御ユニット９とを備
えている。

【００２２】領域制限スイッチ７ａ、設定スイッチ７
ｂ、複合操作補正スイッチ７ｃは運転席前方の操作パネ
ルに表示装置等の他の補助手段と共に設けられても良い
し、任意の操作レバー４０のグリップ上に設けられても
良い。

【００２３】制御ユニット９の処理機能の概略を図３に
示す。制御ユニット９は、領域設定演算部９ａ、フロン
ト姿勢演算部９ｂ、アームシリンダ速度演算部９ｃ、ア
ームによる速度ベクトル演算部９ｄ、方向変換制御補正
速度ベクトル演算部９ｅ、補正用目標ブームシリンダ速
度演算部９ｆ、バルブ指令演算部９ｇ、出力部９ｈ、複
合操作補正演算部９ｊ、フィードバックゲイン補正演算
部９ｌの各機能を有し、かつ複合操作補正演算部９ｊの
演算値（補正値）を記憶するメモリ、例えばＥＥＰＲＯ
Ｍ９ｋを有している。

【００２４】領域設定演算部９ａでは、設定スイッチ７
ｂからの指示でフロント姿勢演算部９ｂと協働し、バケ
ット１ｃの先端が動き得る掘削領域の設定演算を行う。
その一例を図４を用いて説明する。なお、本実施形態は
垂直面内に掘削領域を設定するものである。

【００２５】図４において、オペレータの操作でバケッ
ト１ｃの先端を点Ｐ１の位置に動かした後、設定スイッ
チ７ｂからの指示でその時のバケット１ｃの先端位置を
計算し、次に設定スイッチ７ｂを操作してその位置から
の深さｈ１を入力して、深さにより設定すべき掘削領域
の境界上の点Ｐ１＊を指定する。次に、バケット１ｃの
先端をＰ２の位置に動かした後、設定スイッチ７ｂから
の指示でその時のバケット１ｃの先端位置を計算し、同
様に設定スイッチ７ｂを操作してその位置からの深さｈ
２を入力して、深さにより設定すべき掘削領域の境界上
の点Ｐ２＊を指定する。そして、Ｐ１＊，Ｐ２＊の２点
を結んだ直線式を計算して掘削領域の境界とする。

【００２６】制御ユニット９にはフロント作業機１Ａ及
び車体１Ｂの各部寸法が記憶されており、制御ユニット
９はこれらのデータと、角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃで
検出した回動角α，β，γの値を用いて２点Ｐ１，Ｐ２
の位置を計算する。この時２点Ｐ１，Ｐ２の位置は、例
えばブーム１ａの回動支点を原点としたＸＹ座標系の座
標値（Ｘ１，Ｙ１）（Ｘ２，Ｙ２）として求める。ＸＹ
座標系は本体１Ｂに固定した直行座標系であり、垂直面
内にあるとする。ＸＹ座標系の座標値（Ｘ１，Ｙ１）
（Ｘ２，Ｙ２）は、ブーム１ａの回動支点とアーム１ｂ
の回動支点との距離をＬ１、アーム１ｂの回動支点とバ
ケット１ｃの回動支点の距離をＬ２、バケット１ｃの回
動支点とバケット１ｃの先端との距離をＬ３とすれば、
回動角α，β，γから下記の式より求まる。

【００２７】 Ｘ＝Ｌ１ｓｉｎα＋Ｌ２ｓｉｎ（α＋β）＋Ｌ３ｓｉｎ（α＋β＋γ）…（１ ） Ｙ＝Ｌ１ｃｏｓα＋Ｌ２ｃｏｓ（α＋β）＋Ｌ３ｃｏｓ（α＋β＋γ）…（２ ） 制御ユニット９では、掘削領域の境界上の２点Ｐ１＊，
Ｐ２＊の座標値を、それぞれ、Ｙ座標の下記の計算、 Ｙ１＊＝Ｙ１−ｈ１ Ｙ２＊＝Ｙ２−ｈ２ を行うことにより求める。また、Ｐ１＊，Ｐ２＊の２点
を結んだ直線式は下記の式により計算する。

【００２８】 Ｙ＝（Ｙ２＊−Ｙ１＊）Ｘ／（Ｘ２−Ｘ１） ＋（Ｘ２Ｙ１＊−Ｘ１Ｙ２＊）／（Ｘ２−Ｘ１） …（３） 更に、上記直線上に原点を持ち当該直線を一軸とする直
行座標系、例えば点Ｐ２＊を原点とするＸａＹａ座標系
をたて、ＸＹ座標系から当該直行座標への変換データを
求める。

【００２９】フロント姿勢演算部９ｂでは、上記のよう
に制御ユニット９に記憶したフロント作業機１Ａ及び車
体１Ｂの各部寸法と、角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃで検
出した回動角α，β，γに値を用いてバケットの先端位
置等、フロント作業機１Ａの所定部位の位置をＸＹ座標
系の値として演算する。

【００３０】アームシリンダ速度演算部９ｃでは、圧力
検出器６１ａ，６１ｂで検出したパイロット圧の値を入
力し、流量制御弁５ｂの吐出流量Ｖ_Aを求め、更にこの
吐出流量からアームシリンダ３ｂの速度Ｖａを計算す
る。制御ユニット９には、図５に示すようなパイロット
圧Ｐ_AC，Ｐ_ADと流量制御弁５ｂの吐出流量Ｖ_Aとの関係
が記憶されており、アームシリンダ速度演算部９ｃはこ
の関係を用いて流量制御弁５ｂの吐出流量Ｖ_Aを求め
る。なお、制御ユニット９に事前に計算したパイロット
圧Ｐ_AC，Ｐ_ADとアームシリンダ速度Ｖａとの関係を記憶
しておき、パイロット圧Ｐ_AC，Ｐ_ADから直接アームシリ
ンダ速度Ｖａを求めてもよい。

【００３１】アームによる速度ベクトル演算部９ｄで
は、フロント姿勢演算部９ｂで求めたバケットの先端位
置及びアームシリンダ速度演算部９ｃで求めたアームシ
リンダ速度と、制御ユニット９に記憶してある先のＬ
１，Ｌ２，Ｌ３等の各部寸法とからアームによるバケッ
ト１ｃの先端の速度ベクトルＶｃを求める。この時、速
度ベクトルＶｃは、まず図４に示すＸＹ座標系の値とし
て求め、次にこの値を領域設定演算部９ａで先に求めた
ＸａＹａ座標系への変換データを用いてＸａＹａ座標系
に変換することにより、ＸａＹａ座標系の値として求め
る。ここで、ＸａＹａ座標系での速度ベクトルＶｃのＸ
ａ座標値Ｖｃｘは速度ベクトルＶｃの設定領域の境界に
平行な方向のベクトルとなり、Ｙａ座標値Ｖｃｙは速度
ベクトルＶｃの設定領域の境界に垂直な方向のベクトル
成分となる。

【００３２】方向変換制御補正速度ベクトル演算部９ｅ
では、バケット１ｃの先端が設定領域の境界近傍にある
場合、バケット１ｃの先端が設定領域の境界に近づきな
がら設定領域の境界に沿って動くように、アームによる
バケット先端の速度ベクトルＶｃの設定領域の境界に接
近する方向の成分を補正する補正速度ベクトルＶｃｙ
ａ′を計算する。また、演算部９ｅはフィードバックゲ
イン補正演算部９ｌを含み、学習補正モード選択時に設
定領域外方向変換制御での演算処理に際しフィードバッ
クゲインである制御係数ＫをＫ１からＫ２（＜Ｋ１）に
変更する（後述）。

【００３３】図６に演算部９ｅでの処理内容の全体概要
をフローチャートで示す。まず、手順９０において、領
域設定演算部９ａで先に求めたＸＹ座標系からＸａＹａ
座標系への変換データを用いて、フロント姿勢演算部９
ｂで求めたバケット１ｃの先端位置をＸａＹａ座標系に
変換し、そのＹａ座標値からバケット１ｃの先端と設定
領域の境界との距離Ｙａを求める。次いで、手順９１で
距離Ｙａの正負を判定する。ここで、距離Ｙａが正の場
合、バケット先端が設定領域内にあるので手順９２に進
み、設定領域内の方向変換制御の処理をする。距離Ｙａ
が負の場合はバケット先端が設定領域の境界の外に出た
ので、手順９３に進み、設定領域外の方向変換制御の処
理をする。

【００３４】手順９２の設定領域内方向変換制御の処理
の詳細を図７に示す。この処理は、アームによるバケッ
ト先端の速度ベクトルＶｃが設定領域の境界に接近する
方向の成分を持つ場合、そのベクトル成分を設定領域の
境界に近づくにつれて減じるように補正するための補正
速度ベクトルＶｃｙａ′を演算するものである。

【００３５】まず、手順１００において、バケット１ｃ
の先端と設定領域の境界との距離Ｙａから図８に示す関
係を用いて係数ｈを計算する。ここで、係数ｈは、距離
Ｙａが設定値Ｙａ１より大きいときは１であり、距離Ｙ
ａが設定値Ｙａ１より小さくなると、距離Ｙａが小さく
なるに従って１より小さくなり、距離Ｙａが０になる
と、即ちバケット先端が設定領域の境界上に達すると０
となり、更に距離Ｙａが０より小さくなると、即ちバケ
ット先端が設定領域の外に出て距離Ｙａが負の値になる
と、距離Ｙａが小さくなるに従って（距離Ｙａの絶対値
が大きくなるに従って）０より小さくなる（絶対値が大
きくなる）値であり、制御ユニット９の記憶装置にはこ
のようなｈとＹａの関係が記憶されている。ここでの計
算では図８のＹａ≧０の領域が使われる。

【００３６】次いで、手順１０１において、速度ベクト
ルＶｃの設定領域の境界に対して垂直な成分、即ちＸａ
Ｙａ座標系でのＹａ座標値Ｖｃｙの正負を判定し、Ｖｃ
ｙが負の場合は、バケット先端が設定領域の境界に接近
する方向の速度ベクトルであるので、手順１０２に進
み、速度ベクトルＶｃのＹａ座標値Ｖｃｙに係数ｈを乗
じ、この値を補正後の垂直方向のベクトル成分Ｖｃｙａ
とする。

【００３７】Ｖｃｙが正の場合はバケット先端が設定領
域の境界から離れる方向の速度ベクトルであるので、手
順１０４に進み、速度ベクトルＶｃのＹａ座標値Ｖｃｙ
に係数―ｈを乗じた値を補正後の垂直方向のベクトル成
分Ｖｃｙａとする。

【００３８】次いで手順１０６において、Ｖｃｙａ′＝
Ｖｃｙａ−Ｖｃｙを計算し、Ｖｃｙａを得るための補正
速度ベクトルＶｃｖａ′を求める。ここで、Ｖｃｙが負
の場合は補正速度ベクトルＶｃｙａ′は正の値（バケッ
ト先端が設定領域の境界から離れる方向の速度ベクト
ル）となり、Ｖｃｙが正の場合は補正速度ベクトルＶｃ
ｙａ′は負の値（バケット先端が設定領域の境界に接近
する方向の速度ベクトル）となる。

【００３９】以上の補正速度ベクトルＶｃｙａ′により
アームによるバケット先端の速度ベクトルＶｃの垂直方
向のベクトル成分ＶｃｙをＶｃｙａに補正することによ
り、バケット１ｃの先端が設定領域の境界に近づく場合
は、図９（ａ）に示すように、距離Ｙａが小さくなるに
従って垂直方向のベクトル成分Ｖｃｙの減少量が大きく
なるよう、速度ベクトルＶｃはＶｃａに補正される。そ
の結果、Ｖｃａによるバケット先端の移動軌跡は、設定
領域の境界に近づくにつれて平行となる曲線状となり、
設定領域の境界上での補正後の速度ベクトルＶｃａは平
行な方向のベクトル成分Ｖｃｘに一致する。

【００４０】バケット１ｃの先端が設定領域の境界から
離れる場合は、図９（ｂ）に示すように、距離Ｙａが小
さくなるに従って垂直方向のベクトル成分Ｖｃｙの−方
向の減少量が小さくなるよう、速度ベクトルＶｃはＶｃ
ａに補正され、Ｖｃａによるバケット先端の軌跡はやは
り設定領域の境界に近づくにつれて平行となる曲線状と
なる。

【００４１】手順９３の設定領域外方向変換制御の処理
の詳細を図１０に示す。この処理は、バケット１ｃの先
端が設定領域の境界の外に出た時、設定領域の境界から
の距離に関係して、バケット先端が設定領域に戻るよう
にバケット先端の動きを補正するための補正シリンダ速
度Ｖｃｙａ′を演算するものである。

【００４２】まず、手順１１０において、複合操作補正
スイッチ７ｃからの信号が複合操作の学習補正モードの
選択を指示しているか否かにより、現在、複合操作補正
の指示がなされているかを判断する。複合操作補正の指
示がなされていなければ手順１１１ａに進み、以下に述
べる手順１１４，１１５において用いる制御係数（フィ
ードバックゲイン）ＫをＫ１とし、複合操作補正の指示
がなされているならば手順１１１ｂに進み、制御係数Ｋ
をＫ２とする。ここで、Ｋ２はＫ１より小さくかつＫ
１，Ｋ２共に”１”以上の値である。また、制御係数Ｋ
１は制御上の特性から決められる任意の値であり、制御
係数Ｋ２は学習補正処理（後述）の精度向上に好適な任
意の値である。

【００４３】以上の手順１１０，１１１ａ，１１１ｂの
処理は、演算部９ｅに含まれるフィードバックゲイン補
正演算部９１においてなされる。

【００４４】次に手順１１２において、図７の手順１０
０と同様、バケット１ｃの先端と設定領域の境界との距
離Ｙａから図８に示す関係を用いて係数ｈを計算する。
ここでの計算では図８のＹａ＜０の領域が使われる。

【００４５】次に手順１１３において、アームによるバ
ケット先端の速度ベクトルＶｃの設定領域の境界に対し
て垂直な成分、即ちＸａＹａ座標系でのＹａ座標値Ｖｃ
ｙの正負を判定し、Ｖｃｙが負の場合は、バケット先端
が設定領域の境界から離れる方向の速度ベクトルである
ので、手順１１４に進み、速度ベクトルＶｃのＹａ座標
値Ｖｃｙに上記の係数ｈ及びＫを乗じ、この値を補正後
の垂直方向のベクトル成分Ｖｃｙａとする。次いで手順
１１６において、Ｖｃｙａ′＝Ｖｃｙａ−Ｖｃｙを計算
し、Ｖｃｙａを得るための補正速度ベクトルＶｃｙａ′
を求める。

【００４６】手順１１３でＶｃｙが正の場合は、バケッ
ト先端が設定領域の境界に接近する方向の速度ベクトル
であるので、手順１１５に進み、速度ベクトルＶｃのＹ
ａ座標値Ｖｃｙに上記の係数−ｈ及びＫを乗じ、この値
を補正後の垂直方向のベクトル成分Ｖｃｙａとする。次
いで手順１１７において、Ｖｃｙａ′＝Ｖｃｙａ−Ｖｃ
ｙを計算し、Ｖｃｙａを得るための補正速度ベクトルＶ
ｃｙａ′を求める。ただし、Ｖｃｙａ′＞０ならばＶｃ
ｙａ′＝０とする。なぜならば、この動作はブーム下げ
を制御する動作であるので、Ｖｃｙａ′が正の値ではブ
ーム下げの制御にならないからである。

【００４７】ここで、手順１１４，１１５で求めるＫ・
ｈ・Ｖｃｙ又はＫ・（−ｈ）・Ｖｃｙは距離Ｙａの絶対
値が小さくなるに従って小さくなる、設定領域の境界に
向かう速度ベクトルとなる。即ち、制御係数Ｋは一種の
フィードバックゲインであるといえる。

【００４８】以上の補正速度ベクトルＶｃｙａ′により
アームによるバケット先端の速度ベクトルＶｃの垂直方
向のベクトル成分ＶｃｙはＶｃｙａに補正され、図１１
（ａ）及び（ｂ）に示すように、設定領域の境界に近づ
くにつれてバケット先端の移動軌跡は平行となるよう、
速度ベクトルＶｃはＶｃａに補正される。

【００４９】即ち、バケット１ｃの先端が設定領域の境
界から離れる方向の場合は、図１１（ａ）に示すよう
に、アームによるバケット先端の速度ベクトルＶｃが斜
め下方に一定であるとすると、その平行な方向のベクト
ル成分Ｖｃｘは一定となり、垂直方向のベクトル成分Ｖ
ｃｙはＶｃｙａ′（＝Ｖｃｙａ−Ｖｃｙ）によりＶｃｙ
ａ（＝Ｋ・ｈ・Ｖｃｙ）に補正され、その結果垂直成分
Ｖｃｙはバケット１ｃの先端が設定領域に近づくに従っ
て（距離Ｙａが小さくなるに従って）小さくなるので、
それらの合成である補正後の目標速度ベクトルＶｃａに
よるバケット先端の移動軌跡は、設定領域の境界に近づ
くにつれて平行となる曲線状となり、設定領域の境界上
での補正後の速度ベクトルＶｃａは平行成分Ｖｃｘに一
致する。

【００５０】バケット１ｃの先端が設定領域の境界に接
近する方向の場合も、図１１（ｂ）に示すように、垂直
方向のベクトル成分ＶｃｙはＶｃｙａ′（＝Ｖｃｙａ−
Ｖｃｙ）によりＶｃｙａ（＝Ｋ・ｈ・Ｖｃｙ）に補正さ
れ、その結果垂直成分Ｖｃｙはバケット１ｃの先端が設
定領域に近づくに従って（距離Ｙａが小さくなるに従っ
て）小さくなるので、補正後の目標速度ベクトルＶｃａ
によるバケット先端の移動軌跡は、設定領域の境界に近
づくにつれて平行となる曲線状となる。

【００５１】また、複合操作補正スイッチ７ｃがＯＮ
で、複合操作補正の指示がなされている場合は、制御係
数Ｋを通常の係数Ｋ１より小さな値Ｋ２とするため、補
正後の垂直方向のベクトル成分Ｖｃｙａの値が小さくな
り、バケット先端が設定領域の境界に戻りにくくなる。
このため、複合操作補正演算部９ｊにおける指令電流−
流量特性の学習補正処理において、学習のパラメータと
なる制御動作の誤差が顕著になり、補正値の演算精度を
高めることができる（後述）。

【００５２】補正用目標ブームシリンダ速度演算部９ｆ
では、演算部９ｅで求めた補正速度ベクトルＶｃｙａ′
とフロント姿勢演算部９ｂで求めたバケットの先端位置
とから補正速度ベクトルＶｃｙａ′を得るためのブーム
シリンダ３ａの補正用目標シリンダ速度を演算する。こ
れは、アームがブームに変わっている点を除いてアーム
による速度ベクトル演算部９ｄの逆演算である。また、
補正速度ベクトルＶｃｙａ′が正の値のときはバケット
先端が設定領域の境界から離れる方向の速度ベクトルで
あるので、ブームシリンダ３ａの補正用目標シリンダ速
度としてブーム上げ方向の目標シリンダ速度（ブームシ
リンダ３ａの伸長方向の目標シリンダ速度）が計算さ
れ、補正速度ベクトルＶｃｙａ′が負の値のときはバケ
ット先端が設定領域の境界に接近する方向の速度ベクト
ルであるので、ブームシリンダ３ａの補正用目標シリン
ダ速度としてブーム下げ方向の目標シリンダ速度（ブー
ムシリンダ３ａの縮み方向の目標シリンダ速度）が計算
される。

【００５３】バルブ指令演算部９ｇでは、演算部９ｆで
求めたブームシリンダ３ａの補正用目標シリンダ速度が
ブーム上げ方向のものである場合は流量制御弁５ａのブ
ーム上げの目標流量を求め、ブーム下げ方向のものであ
る場合はブーム下げの目標流量を求め、更にこれらの目
標流量から比例電磁弁１０ａ，１０ｂの指令値（指令電
流）を計算する。

【００５４】ここで、制御ユニット９には、比例電磁弁
１０ａと流量制御弁５ａの指令電流−流量特性及び比例
電磁弁１０ｂと流量制御弁５ａの指令電流−流量特性と
して図１３に示すようなブーム上げの指令電流Ｉ_BUと目
標流量Ｑ_BU及びブーム下げの指令電流Ｉ_BDと目標流量Ｑ
_BDとの関係が記憶されており、バルブ指令演算部９ｇで
はこの関係を用いて比例電磁弁１０ａ，１０ｂの指令電
流を計算する。

【００５５】なお、制御ユニット９に、事前に計算した
ブーム上げの指令電流と目標シリンダ速度及びブーム下
げの指令電流と目標シリンダ速度との関係を記憶してお
き、目標シリンダ速度から直接指令電流を求めてもよ
い。また、制御ユニット９にブーム上げの目標パイロッ
ト圧と目標流量Ｉ_BU及びブーム下げの目標パイロット圧
と目標流量Ｉ_BDとの関係を記憶しておき、流量制御弁５
ａの吐出流量（目標流量）から一旦目標パイロット圧を
計算し、この目標パイロット圧から比例電磁弁１０ａ，
１０ｂの指令電流を計算してもよい。

【００５６】出力部９ｈでは、領域制限スイッチ７ａか
らの信号が領域制限掘削制御モードの選択を指示してい
る場合は、バルブ指令演算部９ｇで計算した指令値を増
幅器で増幅し、電気信号として比例電磁弁１０ａ，１０
ｂに出力する。また、上記の方向変換制御を精度良く行
うためにはバケット先端が掘削領域の境界に近づくにつ
れてアームクラウド又はアームダンプ自体の移動速度も
減速することが好ましく、そのためにはアーム用の操作
レバー装置４ｂのパイロット圧を減圧処理（レバー信号
の減速処理）をすればよい（例えば特開平９−５３２５
９号公報参照）。本実施形態の制御装置がこのような減
速処理機能を備える場合は、出力部９ｈは更にアームの
パイロットライン４５ａ，４５ｂに設けられた比例電磁
弁１１ａ，１１ｂに減速処理のための電気信号を出力す
る。領域制限スイッチ７ａからの信号が領域制限掘削制
御モードの選択を指示していない場合は、比例電磁弁１
０ａを全閉にし、比例電磁弁１０ｂ，１１ａ，１１ｂを
全開するための電気信号を出力する。

【００５７】以上により操作レバー装置４ｂの操作レバ
ー４０をアームクラウド方向に操作した場合は、バケッ
ト先端が設定領域の境界に近づくと補正速度ベクトルＶ
ｃｙａ′が正の値として演算され（図７の手順１０２，
１０６）、対応する電気信号が比例電磁弁１０ａに出力
されることによりブームが上げ方向に動かされ、図９
（ａ）で説明したように、バケット先端は設定領域の境
界に近づくにつれて平行となるように移動し、最終的に
設定領域の境界に沿って移動する。万一、バケット先端
が設定領域の境界を越えて設定領域の外に出た場合は、
バケット先端を設定領域に戻すように補正速度ベクトル
Ｖｃｙａ′が正の値として演算され（図１０の手順１１
４，１１６）、対応する電気信号が比例電磁弁１０ａに
出力されることによりブームが上げ方向に動かされ、図
１１（ａ）に示すようにバケット先端が設定領域の境界
に近づくにつれて平行となるように移動しながら戻され
る。これにより、バケット先端を設定領域の境界に沿っ
て動かすことができる。

【００５８】また、バケット先端を設定領域の境界付近
に位置づけた状態で、操作レバー装置４０ａの操作レバ
ー４０をブーム下げ方向にフル操作しかつこれと同時に
操作レバー装置４ｂの操作レバー４０をアームダンプ方
向に操作した場合、バケット先端が設定領域の境界から
離れようとすると補正速度ベクトルＶｃｙａ′が負の値
として演算され（図７の手順１０４，１０６）、対応す
る電気信号が比例電磁弁１０ｂに出力されることによ
り、ブーム下げ方向のフル操作のパイロット圧が減圧し
て出力され、これによりブームが下げ方向に動かされ、
図９（ｂ）で説明したように、バケット先端は設定領域
の境界に近づくにつれて平行となるように移動し、最終
的に設定領域の境界に沿って移動する。万一、バケット
先端が設定領域の境界を越えて設定領域の外に出た場合
は、バケット先端を設定領域に戻すように補正速度ベク
トルＶｃｙａ′が正の値として演算され（図１０の手順
１１５，１１７）、対応する電気信号が比例電磁弁１０
ａに出力されることによりブームが上げ方向に動かさ
れ、図１１（ｂ）に示すようにバケット先端が設定領域
の境界に近づくにつれて平行となるように移動しながら
戻される。これにより、バケット先端を設定領域の境界
に沿って動かすことができる。

【００５９】なお、後者のブーム下げによる方向変換制
御に際して、バケット先端を設定領域の境界付近に位置
づける操作はブーム下げの範囲制限制御により行う。こ
のブーム下げの範囲制限制御では、操作レバー装置４０
ａの操作レバー４０がブーム下げ方向に操作されると比
例電磁弁１０ｂを開き、バケット先端が設定領域の境界
付近に達すると比例電磁弁１０ｂを閉じてブーム下げを
停止させる。なお、この制御は本発明とは直接関係がな
いので、詳細は省略する。

【００６０】複合操作補正演算部９ｊでは、上記のブー
ムとアームの複合操作による領域制限掘削制御でバルブ
指令演算部９ｇで用いる図１２に示したブーム上げとブ
ーム下げの指令電流−流量特性の学習補正処理を行う。

【００６１】まず、本発明の学習補正処理の考え方を説
明する。

【００６２】本発明の学習補正処理は、領域制限スイッ
チ７ａからの信号が領域制限掘削制御モードの選択を指
示している状態で複合操作補正スイッチ７ｃをＯＮにし
て制御モードを学習補正モードに切り換え、フロント作
業機１Ａの動き得る領域を制限する制御（領域制限掘削
制御）を行いながら行う点に特徴がある。また、補正の
対象は図１２に示したブーム用流量制御弁５ａのブーム
上げ方向の指令電流−流量特性とブーム下げ方向の指令
電流−流量特性であり、アーム用流量制御弁５ｂの指令
電流−流量特性のバラツキはブームの指令電流−流量特
性の補正で吸収する点にも特徴がある。更に、学習補正
モードでは、設定領域外方向変換制御で用いる制御係数
ＫをＫ１からＫ２の小さな値に変更し、領域制限制御時
の補正速度ベクトルＶｃｙａを小さくして、バケット爪
先が設定領域に戻る速度を遅くし、指令電流−流量特性
のバラツキによる制御動作の誤差を顕著にし、補正精度
を向上させる点にも特徴がある。

【００６３】そして、補正の対象であるブーム上げ又は
ブーム下げの指令電流−流量特性は図１３（ａ）及び
（ｂ）に示すように、複数本、例えば４本の直線で近似
して表し、直線の折れ点ｍ１〜ｍ８を補正することによ
り指令電流−流量特性を補正する。

【００６４】例えば、図１３（ａ）に示すブーム上げの
流量制御弁５ａの指令電流−流量特性の直線の折れ点ｍ
１〜ｍ４が次のように（ｘ，ｙ）座標で表されていると
する。

【００６５】ｍ１→（ｍ１ｘ，ｍ１ｙ） ｍ２→（ｍ２ｘ，ｍ２ｙ） ｍ３→（ｍ３ｘ，ｍ３ｙ） ｍ４→（ｍ４ｘ，ｍ４ｙ） 更に、ｍ１−ｍ２間の直線、ｍ２−ｍ３間の直線、ｍ３
−ｍ４間の直線をそれぞれ次の式で表すものとする。

【００６６】ｙ＝ａ１ｘ＋ｂｌ ｙ＝ａ２ｘ＋ｂ２ ｙ＝ａ３ｘ＋ｂ３ バルブ指令演算部９ｇでの制御演算中における目標流量
→指令電流への変換においては、上記の直線の式を使っ
て電流値を求める。ブーム下げの場合も同様である。

【００６７】上記指令電流−流量特性のバラツキによる
制御動作の誤差を算出するためには、領域制限掘削制御
の設定領域の境界即ち目標掘削面に対し、図１４に示す
ように目標掘削面を挟んで目標制御範囲を設定する。こ
の目標制御範囲は制御の誤差の許容範囲に相当する。ま
た、上記指令電流−流量特性の直線の折れ点ｍ１〜ｍ８
に対応して電流範囲１〜８を設定する。

【００６８】アームクラウドとブーム上げの動作による
領域制限掘削制御でバケット先端が目標掘削領域の下を
通る場合、その時の電流範囲における指令電流が足りな
いことになる。例えば、図１３（ａ）の電流範囲３なら
ば、ｍ３点を右あるいは下に補正することにより、同じ
目標流量に対して大きな電流値が出力される。本実施形
態では、ｍ１〜ｍ４を左右に補正することとし、ｍ１ｘ
〜ｍ４ｘに対する補正値をｄｍｌｘ〜ｄｍ４ｘとする。

【００６９】補正値の記憶の仕方としては何通りかあ
る。例えばｄｍ１ｘ〜ｄｍ４ｘをそのまま記憶する方法
や、ｍ１ｘ＋ｄｍ１ｘ〜ｍ４ｘ＋ｄｍ４ｘを新たにｍ１
ｘ〜ｍ４ｘとして記憶する方法がある。前者では、記憶
したｄｍ１ｘ〜ｄｍ４ｘを読み出して折れ点のｘ座標値
をｍ１ｘ＋ｄｍ１ｘ〜ｍ４ｘ＋ｄｍ４ｘと補正し、補正
後の各折れ点の座標値からａ１，ｂ１，ａ２，ｂ２，ａ
３，ｂ３を求め各直線の一次式を演算することにより、
指令電流−流量特性を補正する。後者では、記憶したｍ
１ｘ〜ｍ４ｘを読み出して直接ａ１，ｂ１，ａ２，ｂ
２，ａ３，ｂ３を求め各直線の一次式を演算することに
より、指令電流−流量特性を補正する。バルブ指令演算
部９ｇでは制御演算に際してこの補正後の特性を用い
る。

【００７０】図１５に複合操作補正演算部９ｊにおける
学習補正処理の全体をフローチャートで示す。

【００７１】まず、手順１２１で制御ユニット９が電源
を入れた直後の立ち上げ時であるかどうかを判断し、立
ち上げ時でなければ手順１２２に進み、複合操作補正ス
イッチ７ｃからの信号が複合操作の学習補正モードの選
択を指示してるか否かを判断する。学習補正モードの選
択を指示している場合は手順１２３に進み、学習補正処
理による補正値の演算・記憶処理を行い、学習補正モー
ドの選択を指示していない場合はその演算サイクルでの
処理を終了する。手順１２１で制御ユニット９が立ち上
げ時であると判断されると手順１２４に進み、手順１２
３で演算・記憶した補正値を用いて指令電流−流量特性
の補正処理を行う。

【００７２】図１６及び図１７に手順１２３の補正値演
算・記憶処理の詳細をフローチャートで示す。

【００７３】まず、手順１３１で圧力検出器６１ａから
の信号を入力しアームクラウド動作が指示されているか
どうかを判断し、アームクラウド動作が指示されていれ
ば手順１３２に進み、ブーム上げの学習補正処理をし、
指示されていなければ手順１３３で圧力検出器６１ｂか
らの信号を入力しアームダンプ動作が指示されているか
どうかを判断し、アームダンプ動作が指示されていれば
手順１３４に進み、ブーム下げの学習補正処理を行う。

【００７４】図１７に手順１３２，１３４のブーム上
げ、ブーム下げの学習補正処理の詳細をフローチャート
で示す。

【００７５】まず、手順１４１でアームクラウド動作又
はアームダンプ動作の指示後所定の時間、例えば３秒経
過したかどうかを判断する。これは、バケット先端が目
標掘削面に沿って動くよう制御されている状態に確実に
するためのものである。バケット先端が目標掘削面から
離れるアームダンプ動作の場合は、前述したように同時
に操作レバー装置４ａの操作レバー４０をブーム下げ方
向にフル操作してブーム下げを行うことにより、バケッ
ト先端が目標掘削面に沿って動くよう制御される状態に
する。

【００７６】手順１４１で所定時間経過したと判断され
ると手順１４２に進み、バケット先端が図１４に示した
目標制御範囲の下であるかどうかを判断し、バケット先
端が目標制御範囲の下であったら手順１４３に進み、そ
うでないなら手順１４４に進む。手順１４４ではバケッ
ト先端が目標制御範囲の上であるかどうかを判断し、バ
ケット先端が目標制御範囲の上であったら手順１４５に
進む。

【００７７】手順１４３では現在比例電磁弁１０ａ又は
１０ｂに出力されている指令電流値が図１３（ａ）又は
（ｂ）中のいずれの範囲であるかを判断し、手順１４６
でその指令電流範囲に対応したカウンタ１〜８のいずれ
かを１つ加算する。

【００７８】手順１４５では手順１４３と同様に、現在
比例電磁弁１０ａ又は１０ｂに出力されている指令電流
値が図１３（ａ）又は（ｂ）中のいずれの範囲であるか
を判断し、手順１４７でその指令電流範囲に対応したカ
ウンタ１〜８のいずれかを１つ減算する。

【００７９】手順１４８では１回のアームクラウド動作
又はアームダンプ動作による１つの制御動作が終了した
かどうかを判断し、終了していなければ上記手順１４２
〜１４７を繰り返す。

【００８０】このように学習補正の制御演算を進めてい
くと、ある時点で制御動作が終了する。例えば、アーム
クラウド動作によってブーム上げを自動的に行っていく
場合、アームが目標掘削面に対して鉛直を過ぎればブー
ム上げ動作が終了し、アームダンプ動作によってブーム
下げを自動的に行っていく場合は、最後にアームシリン
ダがストロークエンドになって動作が終了する。手順１
４８ではこのような状態になったか否かで１つの制御動
作が終了したかどうかを判断する。１つの制御動作が終
了したならば手順１４９に進む。

【００８１】手順１４９では最終的なカウンタ１〜８の
値に従い、上記折れ点ｍ１〜ｍ８の指令電流方向の補正
値を演算する。例えば、ｍ１点に対応するカウンタ１が
最終的に＋１０ならば、この指令電流範囲において、バ
ケット先端が目標制御範囲の下にある頻度が多かったた
め、この指令電流範囲においてもう少しブーム上げを強
くしなければならないことになる。即ち、ｍ１点に対し
＋の値を補正値とする。ｍ２〜ｍ８点も同様にカウンタ
２〜８の値が＋であるか−であるかに従って、＋あるい
は−の補正値を求める。カウンタが０である場合は補正
を行う必要はないので、補正値は０となる。ここで、補
正値はあまり大きな値にすると次の学習で逆方向に補正
しなければならなくなるので、比較的小さな値にしてお
くのが良い。例えば指令電流が最大で６００ｍＡ程度な
らば１回の補正値は２〜３ｍＡ程度と小さな値で少しず
つ補正する。この場合、カウンタの値に係わらず補正値
は一定であっても良いし、カウンタの値の大小に応じて
補正値も変えてやっても良い。

【００８２】ここで、以上学習補正モードでの制御動作
では、方向変換制御補正速度ベクトル演算部９ｅにおい
て、設定領域外方向変換制御で用いる制御係数ＫがＫ１
からＫ２（＜Ｋ１）に変更されており（図１０の手順１
１１ｂ）、アームクラウド動作によってブーム上げを自
動的に行っていく場合は、そのブーム上げによる補正後
の垂直方向のベクトル成分Ｖｃｙａ（図１０の手順１１
４で計算された値）が小さくなり、アームダンプ動作に
よってブーム下げを自動的に行っていく場合は、そのブ
ーム下げによる補正後の垂直方向のベクトル成分Ｖｃｙ
ａ（図１０の手順１１５で計算された値）が小さくな
る。即ち、バケット先端が設定領域の境界に戻りにくく
なる。このため、指令電流−流量特性のバラツキによる
制御動作の誤差が顕著となり、バケット先端が図１４に
示した目標制御範囲内に位置する頻度が減少し、即ちバ
ケット先端が目標制御範囲の下にある頻度が増加し、そ
の結果手順１４６でのカウンタ１〜８での加算回数が増
加し、手順１４９でカウンタ１〜８の値から求める補正
値の演算精度が向上する。

【００８３】このようにして補正値を求めたならば、手
順１５０に進み、その補正値を用いて上述のような考え
方で指令電流−流量特性の補正を行う。

【００８４】再び同様の制御を行い、一回の制御動作を
行う毎に少しずつ指令電流−流量特性を補正し、最終的
にバケット先端が全ての指令電流範囲において目標制御
範囲内におさまるまで学習補正を行う。

【００８５】指令電流−流量特性の学習補正が完了する
と、最後は補正値を制御ユニット９のメモリ９ｋに記憶
し、制御ユニット９の立ち上げ時に図１５に示すフロー
チャートの手順１２４でその補正値をメモリ９ｋから読
み出し、図１３に示すブーム上げ及びブーム下げの指令
電流−流量特性の補正を行う。

【００８６】以上のように構成した本実施形態では、実
際に複数の油圧アクチュエータの複合操作により作業装
置の動作を制御して指令電流−制御量特性の補正値を求
めるので、得られた補正値の精度は高く、油圧機器の製
品毎のバラツキや複数の油圧アクチュエータの複合操作
による油圧の相互干渉があっても作業装置の動作を精度
良く制御することができる。また、この補正は、複合操
作補正スイッチ７ｃをＯＮにすることで通常の制御動作
中に自動的に行われるので、手間がかからず、短い時間
で行うことができる。更に、この補正は圧力補償をして
いるか否かという油圧システムの違いにも係わらず適用
できる。

【００８７】また、本実施形態によれば、指令電流−制
御量特性の補正値を求める際、制御係数Ｋを通常の値Ｋ
１より小さな値Ｋ２に変更するので、バケット爪先が設
定領域に戻りにくくなり、指令電流−流量特性のバラツ
キによる誤差が顕著になり、補正精度が向上する。

【００８８】本発明の他の実施形態を図１８〜図２２に
より説明する。図中、先の実施形態に係わる図１、図３
等に示したものと同等の部材、機能には同じ符号を付し
てある。本実施形態は電気レバー方式の操作レバー装置
を用いた、軌跡制御機能を有する油圧駆動装置に本発明
を適用したものである。

【００８９】図１８において、１０４ａ〜１０４ｆは油
圧アクチュエータ３ａ〜３ｆのそれぞれに対応して設け
られた電気レバー方式の操作レバー装置であり、これら
操作レバー装置１０４ａ〜１０４ｆからの操作信号（電
気信号）は制御ユニット９Ａに入力され、所定の処理を
施された後、指令信号として出力される。流量制御弁１
０５ａ〜１０５ｆは電気信号をパイロット圧に変換する
電気油圧変換手段、例えば比例電磁弁１５０ａ，１５０
ｂ〜１５５ａ，１５５ｂを両端に備えた電気・油圧操作
方式の弁であり、制御ユニット９Ａから出力された指令
信号はその比例電磁弁に入力される。

【００９０】また、７Ａａは軌跡制御の開始・終了を指
示する軌跡制御スイッチであり、軌跡制御の開始を指示
した場合は水平引き、水平押しのいずれを選択するかを
指示できるようになっている。７Ａｂは軌跡制御の目標
掘削軌跡の設定を指示する設定スイッチであり、７ｃ
は、先の実施形態同様、複合操作の学習補正モードの選
択を指示する複合操作補正スイッチである。

【００９１】制御ユニット９Ａは図１９に示すように通
常演算部９０ａ、設定・制御演算部９０ｂ、切換出力部
９０ｃ、出力部９０ｄの各機能を有している。

【００９２】通常演算部９０ａは操作レバー装置１０４
ａ〜１０４ｆからの操作信号を比例電磁弁１５０ａ，１
５０ｂ〜１５５ａ，１５５ｂの指令値に変換する。設定
・制御演算部８０ｂは目標掘削軌跡の設定、軌跡制御、
複合操作の学習補正の各演算処理を行う（後述）。切換
出力部９０ｃは、先の実施形態の図３に示す出力部９ｈ
に相当するものであり、軌跡制御スイッチ７Ａａからの
信号が軌跡制御モードの選択を指示していない場合は、
ブーム用の比例電磁弁１５０ａ，１５０ｂ及びアーム用
の比例電磁弁１５１ａ，１５１ｂの指令値として通常演
算部９０ａで計算した指令値を選択し、これを増幅して
出力し、軌跡制御モードの選択を指示している場合は、
ブーム用の比例電磁弁１５０ａ，１５０ｂ及びアーム用
の比例電磁弁１５１ａ，１５１ｂの指令値として設定・
制御演算部９０ｂで計算した指令値を選択し、これを増
幅して出力する。出力部９０ｄは通常演算部９０ａで計
算したブーム及びアーム以外の比例電磁弁の指令値を増
幅して出力する。

【００９３】設定・制御演算部９０ｂの処理機能の概略
を図２０に示す。設定・制御演算部９０ｂは目標掘削軌
跡設定部９０ｆと掘削軌跡制御部９０ｇとからなり、設
定部９０ｆは目標掘削軌跡設定演算部９Ａａを有し、制
御部９０ｇは、フロント姿勢演算部９ｂ、目標速度ベク
トル演算部９ｎ、目標ブーム角速度演算部９ｐ、目標ア
ーム角速度演算部９ｑ、目標ブームシリンダ速度演算部
９ｒ、目標アームシリンダ速度演算部９ｓ、フィードバ
ック制御量演算部９ｔ、バルブ指令演算部９ｇ、複合操
作補正演算部９Ａｊ、フィードバックゲイン補正演算部
９ｌの各機能を有し、かつ複合操作補正演算部９ｊの演
算値（補正値）を記憶するメモリ、例えばＥＥＰＲＯＭ
９ｋを有している。

【００９４】目標掘削軌跡設定演算部９Ａａでは、設定
スイッチ７Ａｂからの指示でフロント姿勢演算部９ｂと
協働し、バケット１ｃの先端が移動する目標掘削軌跡の
設定演算を行う。この目標掘削軌跡の演算は、例えば図
４を用いて説明した先の実施形態における領域制限掘削
制御での掘削領域の設定演算と同じであり、Ｐ１＊，Ｐ
２＊（図４参照）の２点を結んだ直線式を下記の式（前
記の（３）式）により計算し、これを目標掘削軌跡とす
る。

【００９５】Ｙ＝（Ｙ２＊一Ｙ１＊）Ｘ／（Ｘ２−Ｘ
１）十（Ｘ２Ｙ１＊一Ｘ１Ｙ２＊）／（Ｘ２−Ｘ１） フロント姿勢演算部９ｂでは、検出した回動角α、β、
γと予め入力してあるフロント作業機１Ａの各部寸法と
に基づきフロント作業機１Ａの位置と姿勢の計算を行
い、フロント作業機１Ａの所定部位の位置、例えばバケ
ット１ｃの先端位置を計算する。この計算は、先の実施
形態における演算部９ｂの計算と同じである。

【００９６】目標速度ベクトル演算部９ｎではバケット
１ｃの先端の目標速度ベクトルＶｃを計算する。目標速
度ベクトルＶｃの勾配θは目標掘削軌跡設定演算部９Ａ
ａで求めた上記の目標掘削軌跡の直線式の傾きである。
また、目標速度ベクトルＶｃの絶対値は予め設定してお
いた値Ｖｃａとする。

【００９７】目標ブーム角速度演算部９ｐ及び目標アー
ム角速度演算部９ｑでは、目標速度ベクトル演算部９Ａ
ｂで計算したバケット１ｃの先端の目標速度ベクトルＶ
ｃを、その勾配θと絶対値Ｖｃａを用いてＸＹ方向に分
解する。分解する計算式は以下の通りである。

【００９８】Ｖｃｘ＝Ｖｃａ×ｃｏｓθ Ｖｃｙ＝Ｖｃａ×ｓｉｎθ また、先の実施形態で記述した（１）式及び（２）式を
微分し、Ｖｃｘ，Ｖｃｙから目標ブーム角速度αｃ′、
目標アーム角速度βｃ′を求めると、以下のようにな
る。なお、バケットの角速度は０とする。

【００９９】 αｃ′＝（Ｍ４・Ｖｃｘ＋Ｍ２・Ｖｃｙ）／（Ｍ１・Ｍ４−Ｍ２・Ｍ３） βｃ′＝（−Ｍ３・Ｖｃｘ−Ｍ１・Ｖｃｙ）／（Ｍ１・Ｍ４−Ｍ２・Ｍ３） ここで、Ｍ１＝Ｌ₁・ｃｏｓα＋Ｌ₂・ｃｏｓ（α＋β）＋Ｌ₃・ｃｏｓ（α＋β ＋ γ） Ｍ２＝Ｌ₂・ｃｏｓ（α＋β）＋Ｌ₃・ｃｏｓ（α＋β＋γ） Ｍ３＝Ｌ₁・ｓｉｎα＋Ｌ₂・ｓｉｎ（α＋β）＋Ｌ₃・ｓｉｎ（α＋β ＋ γ） Ｍ４＝Ｌ₂・ｓｉｎ（α＋β）＋Ｌ₃・ｓｉｎ（α＋β＋γ） とする。

【０１００】目標ブームシリンダ速度演算部９ｒ及び目
標アームシリンダ速度演算部９ｓでは、上記の目標ブー
ム角速度αｃ′及び目標アーム角速度βｃ′からリンク
補正を行って目標ブームシリンダ速度Ｖ_bc1及び目標ア
ームシリンダ速度Ｖ_ac1を求める。

【０１０１】フィードバック制御量演算部９ｔでは、バ
ケット１ｃの先端の位置と目標掘削軌跡との位置偏差Δ
Ｄに応じて位置フィードバックによる補正演算を行う。
ここで、位置偏差の生じる原因は全てブームによるもの
であると仮定し、位置フィードバックによる補正はブー
ムシリンダ速度に対してのみ行う。例えばアームクラウ
ド動作による水平引き動作の場合、偏差ΔＤが＋、即ち
バケット１ｃの先端が目標掘削軌跡の上である場合はブ
ームシリンダの伸び動作（ブームの上げ動作）が速いた
めであるので、偏差ΔＤにフィードバックゲインＫ（後
述）を乗じた値を目標ブームシリンダ速度Ｖ_bc1から引
き、逆に、偏差ΔＤが−、即ちバケット１ｃの先端が目
標掘削軌跡の下である場合はブームシリンダの伸び動作
（ブームの上げ動作）が遅いためであるので、偏差ΔＤ
にゲインＫを乗じた値を目標ブームシリンダ速度Ｖ_bc1
に足し込むことにより、目標掘削軌跡との偏差を打ち消
すように目標ブームシリンダ速度Ｖ_bc1を補正する。ま
た、演算部９ｔはフィードバックゲイン補正演算部９ｌ
を含み、学習補正モード選択時にフィードバックゲイン
ＫをＫ１からＫ２（＜Ｋ１）に変更する。

【０１０２】図２１に演算部９ｔでの処理内容の全体概
要を具体的にフローチャートで示す。図２１における手
順１１０，１１１ａ，１１１ｂは先の実施形態に係わる
図１０の手順１１０，１１１ａ，１１１ｂと同じであ
る。即ち、手順１１０において、複合操作補正スイッチ
７ｃからの信号が複合操作補正の指示をしているかどう
かを判断し、複合操作補正の指示がなされていなければ
手順１１１ａでフィードバックゲインＫをＫ１とし、複
合操作補正の指示がなされているならば手順１１１ｂで
フィードバックゲインＫをＫ２とする。Ｋ２はＫ１より
小さい値である。また、フィードバックゲインＫ１は制
御上の特性から決められる任意の値であり、ゲインＫ１
は大きすぎると制御が振動的となるが、小さすぎるとフ
ィードバックによる補正が少ないため制御精度が上がら
なくなる。よって、ゲインＫ１は適切な値を選ぶ必要が
ある。フィードバックゲインＫ２は学習補正処理の精度
向上に好適なＫ１より小さい任意の値である。

【０１０３】以上の手順１１０，１１１ａ，１１１ｂの
処理は、演算部９ｅに含まれるフィードバックゲイン補
正演算部９１においてなされる。

【０１０４】次に手順２００に進み、バケット１ｃの先
端位置と目標掘削軌跡との位置偏差ΔＤを演算する。バ
ケット１ｃの先端位置はフロント姿勢演算部９ｂで演算
したものを用い、目標掘削軌跡は設定演算部Ａａの設定
データを用いる。

【０１０５】次に手順２０１に進み、軌跡制御スイッチ
７Ａａからの信号が水平引きを指示しているかどうかを
判断し、水平引きを指示していれば手順２０２において
偏差ΔＤの正負を判定し、偏差ΔＤが正の場合はバケッ
ト１ｃの先端が目標掘削軌跡の上にあり、ブームシリン
ダの伸び動作（ブーム上げ）が速いためであるので、手
順２０３において上記したように偏差ΔＤに係数Ｋを乗
じた値ＫΔＤを目標ブームシリンダ速度Ｖ_bc1から引
き、偏差ΔＤが負の場合はバケット１ｃの先端が目標掘
削軌跡の下にあり、ブームシリンダの伸び動作（ブーム
上げ）が遅いためであるので、手順２０４において上記
したように偏差ΔＤにフィードバックゲインＫを乗じた
値ＫΔＤを目標ブームシリンダ速度Ｖ_bc1に加え、目標
掘削軌跡との偏差を打ち消すようにそれぞれ目標ブーム
シリンダ速度Ｖ_bc1を補正する。

【０１０６】一方、軌跡制御スイッチ７Ａａからの信号
が水平引きを指示していない場合は、手順２０５に進
み、軌跡制御スイッチ７Ａａからの信号が水平押しを指
示しているかどうかを判断し、水平押しを指示していれ
ば手順２０６において偏差ΔＤの正負を判定し、偏差Δ
Ｄが正の場合はバケット１ｃの先端が目標掘削軌跡の上
にあり、ブームシリンダの縮み動作（ブーム下げ）が遅
いためであるので、手順２０７において偏差ΔＤに係数
Ｋを乗じた値ＫΔＤを目標ブームシリンダ速度Ｖ_bc1に
加え、偏差ΔＤが負の場合はバケット１ｃの先端が目標
掘削軌跡の下にあり、ブームシリンダの縮み動作（ブー
ム下げ）が速いためであるので、手順２０８において偏
差ΔＤにフィードバックゲインＫを乗じた値ＫΔＤを目
標ブームシリンダ速度Ｖ_bc1から引き、目標掘削軌跡と
の偏差を打ち消すようにそれぞれ目標ブームシリンダ速
度Ｖ_bc1を補正する。

【０１０７】以上のように目標ブームシリンダ速度Ｖ
_bc1を補正し、この目標ブームシリンダ速度Ｖ_bc1と演算
部９ｓで計算した目標アームシリンダ速度Ｖ_ac1でブー
ムシリンダ及びアームシリンダを動かすことにより、バ
ケット先端は目標掘削軌跡に沿って動けるようになる。
また、複合操作補正スイッチ７ｃがＯＮで、複合操作補
正の指示がなされている場合は、制御係数Ｋを通常の係
数Ｋ１より小さな値Ｋ２とするため、偏差ΔＤにフィー
ドバックゲインＫを乗じた値ＫΔＤが小さくなり、バケ
ット１ｃの先端と目標掘削軌跡との偏差ΔＤが生じて
も、偏差を打ち消すようにブームの動作速度に対して働
く補正が弱くなる。このため、複合操作補正演算部９ｊ
における指令電流−流量特性の学習補正処理において、
学習のパラメータとなる制御動作の誤差が顕著になり、
補正値の演算精度を高めることができる（後述）。

【０１０８】バルブ指令演算部９ｇでは、演算部９ｔで
求めたブームシリンダ３ａの補正用目標シリンダ速度が
ブーム上げ方向のものである場合は流量制御弁１０５ａ
のブーム上げの目標流量を求め、ブーム下げ方向のもの
である場合はブーム下げの目標流量を求め、更にこれら
の目標流量から比例電磁弁１５０ａ，１５０ｂの指令値
（指令電流）を計算する。

【０１０９】ここで、制御ユニット９Ａには、比例電磁
弁１５０ａと流量制御弁１０５ａの指令電流−流量特性
及び比例電磁弁１５０ｂと流量制御弁１０５ａの指令電
流−流量特性として、先の実施形態と同様、図１２に示
したようなブーム上げの指令電流Ｉ_BUと目標流量Ｑ_BU及
びブーム下げの指令電流Ｉ_BDと目標流量Ｑ_BDとの関係が
記憶されており、バルブ指令演算部９ｇではこの関係を
用いて比例電磁弁１５０ａ，１５０ｂの指令電流を計算
する。

【０１１０】複合操作補正演算９ｊでは、上記のブーム
とアームによる軌跡制御でバルブ指令演算部９ｇで用い
る指令電流−流量特性の学習補正処理を行う。この学習
補正処理の考え方は、先の実施形態における領域制限掘
削制御で学習補正処理を行う場合の考え方と同じであ
る。

【０１１１】即ち、本実施形態の学習補正処理は、軌跡
制御スイッチ７Ａａからの信号が軌跡制御の開始を指示
している状態で複合操作補正スイッチ７ｃをＯＮにして
制御モードを学習補正モードに切り換え、軌跡制御を行
いながら行う点に特徴がある。また、補正の対象はブー
ム用流量制御弁１０５ａのブーム上げ方向の指令電流−
流量特性とブーム下げ方向の指令電流−流量特性であ
り、アーム用流量制御弁１０５ｂの指令電流−流量特性
のバラツキはブームの指令電流−流量特性の補正で吸収
する点にも特徴がある。更に、学習補正モードでは、フ
ィードバック制御量演算部９ｔで用いるフィードバック
ゲインＫをＫ１からＫ２の小さな値に変更し、軌跡制御
時のフィードバック演算の補正量を少なくし、指令電流
−流量特性のバラツキによる制御動作の誤差を顕著に
し、補正精度を向上させる点にも特徴がある。

【０１１２】ブームの指令電流−流量特性の補正方法
は、先の実施形態で図１３（ａ）、図１３（ｂ）及び図
１４を用いて説明したものと同じである。ただし、図１
４における設定領域の境界は目標掘削軌跡となり、指令
電流−流量特性のバラツキによる制御動作の誤差を算出
するために、この目標掘削軌跡を挟んで目標制御範囲が
設定される。

【０１１３】複合操作補正演算部９Ａｊにおける学習補
正処理の内容は、先の実施形態で図１５〜図１７を用い
て説明したものと実質的に同じである。ただし、図１６
のフローチャートで示した補正値演算の処理手順のう
ち、手順１３１，１３３は、図１１の手順１３１Ａ，１
３３Ａに置き換わる。即ち、手順１３１Ａでは軌跡制御
スイッチ７Ａａからの信号を入力し、水平引き動作が指
示されているかどうかを判断し、水平引き動作が指示さ
れていれば手順１３２に進み、ブーム上げの学習補正処
理をし、指示されていなければ手順１３３Ａに進み、軌
跡制御スイッチ７Ａａからの信号が水平押し動作を指示
しているかどうかを判断し、水平押し動作が指示されて
いれば手順１３４に進み、ブーム下げの学習補正処理を
行う。

【０１１４】また、本実施形態の図１７に示すフローチ
ャートの手順１４１〜１４９の学習補正モードでの処理
手順においても、フィードバック制御量演算部９ｔにお
いて、軌跡制御で用いるフィードバックゲインＫがＫ１
からＫ２（＜Ｋ１）に変更されており（図２１の手順１
１１ｂ）、アームクラウドとブーム上げ動作によりより
水平引きを自動的に行っていく場合、アームダンプとブ
ーム下げによって水平押しを自動的に行っていく場合の
いずれの場合も、偏差ΔＤにフィードバックゲインＫを
乗じた値（図２１の手順２０３，２０４で用いる値）が
小さくなり、いずれもバケット１ｃの先端と目標掘削軌
跡との偏差ΔＤが生じても、偏差を打ち消すようにブー
ムの動作速度に対して働く補正が弱くなる。このため、
指令電流−流量特性のバラツキによる制御動作の誤差が
顕著となり、バケット先端が図１４に示した目標制御範
囲内に位置する頻度が減少し、即ちバケット先端が目標
制御範囲の下又は上にある頻度が増加し、その結果図１
７の手順１４６，１４７でのカウンタ１〜８での加算回
数及び減算回数が増加し、手順１４９でカウンタ１〜８
の値から求める補正値の演算精度が向上する。

【０１１５】以上のように構成した本実施形態によって
も、電気レバー方式の操作レバー装置を用いた軌跡制御
機能を有する油圧駆動装置において、上記実施形態と同
様の効果が得られる。

【０１１６】即ち、実際に複数の油圧アクチュエータの
複合操作により作業装置の動作を制御して指令電流−制
御量特性の補正値を求めると共に、その際にフィードバ
ックゲインを下げて制御を行うので、指令電流−制御量
特性のバラツキが制御偏差として顕著に現れ、この偏差
をもとにして得られた補正値の精度は高く、この補正値
を用いることにより油圧機器の製品毎のバラツキや複数
の油圧アクチュエータの複合操作による油圧の相互干渉
があっても作業装置の動作を精度良く制御することがで
きる。また、この補正は、複合操作補正スイッチ７ｃを
ＯＮにすることで通常の制御動作中に自動的に行われる
ので、手間がかからず、短い時間で行うことができる。
更に、この補正は圧力補償をしているか否かという油圧
システムの違いにも係わらず適用できる。

【０１１７】なお、本発明は上記実施形態に限定され
ず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態で
は、フロント作業機１Ａの位置と姿勢に関する状態量を
検出する手段として角度検出器を用いたが、シリンダの
ストロークを検出するストローク計を用いても良い。

【０１１８】また、指令電流−流量特性は４本の直線で
近似したが、それ以上あるいはそれ以下の数の直線で近
似しても良い。更に、カウンタが＋か−かで補正値を求
めたが、カウンタの値に不感帯を設けてカウンタ値があ
る値以上あるいは以下の場合に補正値を求めるようにし
ても良い。

【０１１９】また、上記実施形態では、学習補正モード
時にメモリ９ｋに補正値を記憶し、制御モード時にその
補正値を用いて指令電流−制御量特性を補正するように
したが、学習補正モード時に補正値を用いて指令電流−
制御量特性を補正してしまい、その補正後の指令電流−
制御量特性をメモリ９ｋに記憶し、制御モード時にその
補正後の指令電流−制御量特性を用いてもよい。

【０１２０】また、上記実施形態では、指令電流−流量
特性を補正したが、バルブ指令演算部９ｇ，９Ａｈで指
令電流−流量特性ではなく指令電流−アクチュエータ速
度特性を用いる場合は、指令電流−アクチュエータ速度
特性等、その他の特性を補正しても良い。

【０１２１】更に、上記実施形態では、領域制限掘削制
御及び軌跡制御を行う油圧ショベルに本発明を適用した
が、それ以外の制御を行う油圧ショベルに本発明を適用
しても良い。

【０１２２】

【発明の効果】本発明によれば、実際に複数の油圧アク
チュエータの複合操作により作業装置の動作を制御して
指令電流−制御量特性の補正値を求めるので、得られた
補正値の精度は高く、油圧機器の製品毎のバラツキや複
数の油圧アクチュエータの複合操作による油圧の相互干
渉があっても作業装置の動作を精度良く制御することが
できる。また、この補正は通常の制御動作中に自動的に
行われるので、手間がかからず、短時間で行うことがで
きる。更に、この補正は圧力補償をしているか否かとい
う油圧システムの違いにも係わらず適用でき、汎用性に
優れる。

【０１２３】また、指令電流−制御量特性の補正値を求
める際、制御係数を通常の値より小さな値に変更するの
で、指令電流−流量特性のバラツキによる誤差が顕著に
なり、補正精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による油圧作業機械の制御
装置をその油圧駆動装置と共に示す図である。

【図２】本発明が適用される油圧ショベルの外観とその
周囲の設定領域の形状を示す図である。

【図３】制御ユニットの制御機能を示すブロック図であ
る。

【図４】本実施形態の領域制限掘削で用いる座標系と領
域の設定方法を示す図である。

【図５】パイロット圧とアーム用の流量制御弁の吐出流
量との関係を示す図である。

【図６】方向変換制御補正速度ベクトル演算部における
全体の処理内容を示すフローチャートである。

【図７】方向変換制御補正速度ベクトル演算部における
設定領域内での方向変換制御演算の処理内容を示すフロ
ーチャートである。

【図８】方向変換制御演算におけるバケット先端と設定
領域の境界との距離Ｙａと係数ｈとの関係を示す図であ
る。

【図９】バケット先端が設定領域内で方向変換制御され
た時の軌跡の一例を示す図で、（ａ）がバケット先端が
設定領域の境界に近づく場合、（ｂ）がバケット先端が
設定領域の境界から離れる場合である。

【図１０】方向変換制御補正速度ベクトル演算部におけ
る設定領域外での方向変換制御演算の処理内容を示すフ
ローチャートである。

【図１１】バケット先端が設定領域内で方向変換制御さ
れた時の軌跡の一例を示す図で、（ａ）がバケット先端
が設定領域の境界から離れる場合、（ｂ）がバケット先
端が設定領域の境界に近づく場合である。

【図１２】ブーム上げの目標流量と指令電流との関係、
及びブーム下げの目標流量と指令電流との関係を示す図
である。

【図１３】指令電流−流量特性の補正の考え方を示す図
である。

【図１４】指令電流−流量特性の補正値を求めるのに使
用する目標制御範囲を示す図である。

【図１５】複合操作補正演算部における学習補正処理の
全体の処理内容を示すフローチャートである。

【図１６】学習モード処理を示すフローチャートであ
る。

【図１７】学習モード処理におけるブーム上げ、ブーム
下げの学習補正処理の詳細を示すフローチャートであ
る。

【図１８】本発明の他の実施形態による油圧作業機械の
制御装置を示す、図１と同様な図である。

【図１９】制御ユニットの制御機能を示すブロック図で
ある。

【図２０】制御ユニットの制御機能のうち設定・制御演
算部の処理機能を示すブロック図である。

【図２１】フィードバック制御量演算部の処理内容を示
すフローチャートである。

【図２２】学習モード処理を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１Ａ フロント作業機 １Ｂ 車体 １ａ ブーム １ｂ アーム １ｃ バケット １ｄ 上部旋回体 １ｅ 下部走行体 ２ 油圧ポンプ ３ａ〜３ｆ 油圧アクチュエータ ４ａ〜４ｆ 操作レバー装置 ５ａ〜５ｆ 流量制御弁 ６ リリーフ弁 ７ａ 領域制限スイッチ ７ｂ 設定スイッチ ７ｃ 複合操作補正スイッチ ８ａ，８ｂ，８ｃ 角度検出器 ９ 制御ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨田 ▲禎▼久 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】制御係数を用いた制御演算により制御量の
   目標値を計算し、予め設定した指令電流−制御量特性に
   従ってその制御量の目標値から指令電流の値を計算し、
   この指令電流の値を用いて流量制御弁を切り換え操作し
   油圧アクチュエータを駆動することにより、その油圧ア
   クチュエータを含む複数の油圧アクチュエータを複合操
   作して作業装置の動作を制御する油圧作業機械の制御装
   置において、 複合操作補正指示手段と、 この複合操作補正指示手段からの指令により、前記複数
   の油圧アクチュエータを複合操作して作業装置の動作を
   制御する時の位置情報から前記作業装置の制御動作の誤
   差を計算し、この誤差に基づいて前記指令電流−制御量
   特性の補正値を求める補正値演算手段と、 前記補正値を用いて前記指令電流−制御量特性を補正す
   る特性補正手段と、 前記複合操作補正指示手段からの指令があるとき、前記
   制御演算で用いる制御係数を変更する制御係数補正手段
   とを備えることを特徴とする油圧作業機械の制御装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の油圧作業機械の制御装置に
   おいて、前記制御係数補正手段は、前記制御演算で用い
   る制御係数を通常制御時より小さな値に変更することを
   特徴とする油圧作業機械の制御装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の油圧作業機械の制御装置に
   おいて、前記補正値演算手段は、前記複数の油圧アクチ
   ュエータを複合操作して前記作業装置の動作を制御する
   時のその作業装置の現在位置と目標制御範囲とを比較
   し、現在位置が目標制御範囲外にあるかどうかと、その
   目標制御範囲外のいずれの側にあるかを演算する第１演
   算手段と、この第１演算手段の演算結果に基づき前記指
   令電流−制御量特性の補正値を演算する第２演算手段と
   を有することを特徴とする油圧作業機械の制御装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の油圧作業機械の制御装置に
   おいて、前記作業装置は、建設機械の多関節型のフロン
   ト作業機を構成するブーム及びアームを含み、前記第１
   演算手段は、ブーム上げ・アームクラウド又はブーム下
   げ・アームダンプによる複合操作で前記作業装置の動作
   を制御する時のその作業装置の現在位置と目標制御範囲
   とを比較して前記演算を行い、前記第２演算手段は、前
   記指令電流−制御量特性として、ブーム用流量制御弁の
   ブーム上げ方向又はブーム下げ方向の指令電流−流量特
   性の補正値を演算することを特徴とする油圧作業機械の
   制御装置。