(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め設定した指令電流−制御量特性に従って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、
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複合操作における前記指令電流−制御量特性の補正値を求める補正値演算手段と、
前記複数の油圧アクチュエータの複合操作時に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を備え、
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、
前記補正値演算手段は、前記複合操作がブーム上げ・アームクラウドによる複合操作であるときは、前記指令電流−制御量特性の補正値として、ブーム用流量制御弁のブーム上げ方向の指令電流−制御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。
【請求項２】
予め設定した指令電流−制御量特性に従って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、
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複合操作における前記指令電流−制御量特性の補正値を求める補正値演算手段と、
前記複数の油圧アクチュエータの複合操作時に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を備え、
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、
前記補正値演算手段は、前記複合操作がブーム下げ・アームダンプによる複合操作であるときは、前記指令電流−制御量特性の補正値として、ブーム用流量制御弁のブーム下げ方向の指令電流−制御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。
【請求項３】
請求項１又は２記載の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を更に備え、
前記補正値演算手段は、前記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、
前記第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。
【請求項４】
請求項１又は２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で演算した補正値を記憶する記憶手段を更に備え、前記特性補正手段はこの記憶手段に記憶した補正値を用いて前記指令電流−制御量特性を補正することを特徴とする油圧作業機械の制御装置。
【請求項５】
請求項１又は２記載の油圧作業機械の制御装置において、前記作業装置の１つの制御動作が終了したことを確認する確認手段を更に備え、前記補正値演算手段はこの確認手段の確認指令があると前記指令電流−制御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。
【請求項６】
請求項３記載の油圧作業機械の制御装置において、前記作業装置が予め設定した掘削領域の境界に沿って動くよう前記制御量の目標値を演算する領域制限掘削制御手段を更に備え、前記第１演算手段は、前記予め設定した掘削領域の境界を挟んだ範囲を前記目標制御範囲とし、その領域制限掘削制御手段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することを特徴とする油圧作業機械の制御装置。
【請求項７】
（旧請求項８）
請求項１又は２記載の油圧作業機械の制御装置において、前記指令電流−制御量特性は前記流量制御弁の指令電流−流量特性であることを特徴とする油圧作業機械の制御装置。
【請求項８】
請求項１又は２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、前記指令電流−制御量特性の指令電流を複数の範囲に分け、前記流量制御弁に出力されている現在の指令電流値が前記複数の範囲のいずれであるかに基づいて前記指令電流の範囲毎に補正値を演算し、
前記特性補正手段は、前記指令電流の範囲毎の補正値を用いて前記指令電流−制御量特性の関係式を補正することを特徴とする油圧作業機械の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する利用分野】
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）によって方向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。
【０００４】
また、一般に、電気油圧変換弁や方向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方向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方向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方向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、電気油圧変換弁や方向制御弁は、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、すなわ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、掘削領域制限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時に、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−制御量特性を適切に補正して作業装置の動作を精度良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、予め設定した指令電流−制御量特性に従って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、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複合操作における前記指令電流−制御量特性の補正値を求める補正値演算手段と、前記複数の油圧アクチュエータの複合操作時に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を備え、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、前記補正値演算手段は、前記複合操作がブーム上げ・アームクラウドによる複合操作であるときは、前記指令電流−制御量特性の補正値として、ブーム用流量制御弁のブーム上げ方向の指令電流−制御量特性の補正値を演算するものとする。
【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前記複合操作における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、前記複数の油圧アクチュエータの複合操作時に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】
（２）また、上記目的を達成するために、本発明は、予め設定した指令電流−制御量特性に従って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、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複合操作における前記指令電流−制御量特性の補正値を求める補正値演算手段と、
前記複数の油圧アクチュエータの複合操作時に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を備え、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、前記補正値演算手段は、前記複合操作がブーム下げ・アームダンプによる複合操作であるときは、前記指令電流−制御量特性の補正値として、ブーム用流量制御弁のブーム下げ方向の指令電流−制御量特性の補正値を演算するものとする。
これにより上記（１）で述べたように、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に、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。
（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、複合操作補正指示手段を更に備え、前記補正値演算手段は、前記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、前記第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。
【００１２】
このように第１演算手段で複合操作補正指示手段からの指令により、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前記複合操作における指令電流−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、前記複数の油圧アクチュエータの複合操作時に第３演算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。
【００１３】
（４）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記補正値演算手段で演算した補正値を記憶する記憶手段を更に備え、前記特性補正手段はこの記憶手段に記憶した補正値を用いて前記指令電流−制御量特性を補正する。
【００１４】
（５）また、上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記作業装置の１つの制御動作が終了したことを確認する確認手段を更に備え、前記補正値演算手段はこの確認手段の確認指令があると前記指令電流−制御量特性の補正値を演算する。
【００１７】
（６）また、上記（３）において、好ましくは、前記作業装置が予め設定した掘削領域の境界に沿って動くよう前記制御量の目標値を演算する領域制限掘削制御手段を更に備え、前記第１演算手段は、前記予め設定した掘削領域の境界を挟んだ範囲を前記目標制御範囲とし、その領域制限掘削制御手段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する。
【００１８】
（７）更に、上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記指令電流−制御量特性は前記流量制御弁の指令電流−流量特性である。
（８）また、上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記補正値演算手段は、前記指令電流−制御量特性の指令電流を複数の範囲に分け、前記流量制御弁に出力されている現在の指令電流値が前記複数の範囲のいずれであるかに基づいて前記指令電流の範囲毎に補正値を演算し、前記特性補正手段は、前記指令電流の範囲毎の補正値を用いて前記指令電流−制御量特性の関係式を補正する。
【００１９】
【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。
【００２０】
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３ａ、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〜３ｆ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。
【００２１】
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，４５ｂ；４６ａ，４６ｂ；４７ａ，４７ｂ；４８ａ，４８ｂ；４９ａ，４９ｂを介して対応する流量制御弁５ａ〜５ｆの油圧駆動部５０ａ，５０ｂ；５１ａ，５１ｂ；５２ａ，５２ｂ；５３ａ，５３ｂ；５４ａ，５４ｂ；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。
【００２２】
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１ｂ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３ｄ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。
【００２３】
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４４ａ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４５ａ，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，６１ｂ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からの信号及ぴ角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃからの信号を入力し、比例電磁弁１０ａ，１０ｂに信号を出力する制御ユニット９とを備えている。
【００２４】
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よいし、任意の操作レバー４０のグリップ上に設けられてもよい。
【００２５】
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の機能を有している。９ｋは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である。
【００２６】
領域設定演算部９ａでは、設定スイッチ７ｂ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、本実施例は垂直面内に掘削領域を設定するものである。
【００２７】
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ｈ２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。
【００２８】
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に固定した直交座標系であり、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。
【００２９】
Ｘ＝Ｌ１ｓｉｎα十Ｌ２ｓｉｎ（α十β）十Ｌ３ｓｉｎ（α十β十γ）
Ｙ＝Ｌ１ｃｏｓα十Ｌ２ｃｏｓ（α十β）十Ｌ３ｃｏｓ（α十β十γ）
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。
【００３０】
0003701455.tif 000002
更に、上記直線上に原点を持ち当該直線を一軸とする直交座標系、例えば点Ｐ２＊を原点とするＸａＹａ座標系をたて、ＸＹ座標系から当該直交座標への変換データを求める。
【００３１】
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の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。
【００３２】
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ＶA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ＰAC，ＰADと流量制御弁５ｂの吐出流量ＶA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ＶA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ＰAC，ＰAD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ＰAC，ＰADから直接アームシリンダ速度Ｖａを求めてもよい。
【００３３】
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Ｌ１，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Ｘａ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。
【００３４】
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Ｖｃｙａ′を計算する。
【００３５】
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９ｂ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。
【００３６】
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。
【００３７】
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より大きい時は１であり、距離Ｙａ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となる値であり、制御ユニット９にはこのようなｈとＹａの関係が記憶されている。
【００３８】
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ＸａＹａ座標系でのＹａ座標値Ｖｃｙ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。
【００３９】
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。
【００４０】
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Ｖｃｙａ′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Ｖｃｙａ′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。
【００４１】
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べクトルＶｃａは平行成分Ｖｃｘに一致する。
【００４２】
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Ｖｃａ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。
【００４３】
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速度ベクトルＶｃｙａ′を演算するものである。
【００４４】
まず、手順１１０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Ｖｃｙ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１１１に進み、バケット先端と設定領域の境界との距離Ｙａに係数−Ｋを乗じた値を求め、これを補正後の垂直方向のベクトル成分Ｖｃｙａとする。ここで、係数Ｋは制御上の特性から決められる任意の値であり、−ＫＶｃｙは距離Ｙａが小さくなるに従って小さくなる逆方向の速度ベクトルとなる。
【００４５】
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１１２に進み、バケット先端と設定領域の境界との距離Ｙａに係数Ｋを乗じた値を求め、これを補正後の垂直方向のベクトル成分Ｖｃｙａとする。
【００４６】
次いで手順１１３において、Ｖｃｙａ′＝Ｖｃｙａを計算し、Ｖｃｙａを得るための補正速度ベクトルＶｃｙａ′を求める。
【００４７】
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、図１１（ａ）及び（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が小さくなるよう、速度ベクトルＶｃはＶｃａに補正される。
【００４８】
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、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、その平行成分Ｖｃｘは一定となり、補正速度ベクトルＶｃｙａ′＝Ｖｃｙａ（＝一ＫＹａ）は距離Ｙａに比例するので、バケット１ｃの先端が設定領域の境界に近づくにしたがって（距離Ｙａが小さくなるにしたがって）小さくなる。補正後の目標速度ベクトルＶｃａはそれらの合成であるので、バケット先端の移動軌跡は図１１（ａ）のように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。
【００４９】
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、補正速度ベクトルＶｃｙａ′＝Ｖｃｙａ（＝ＫＹａ）は、バケット１ｃの先端が設定領域の境界に近づくにしたがって（距離Ｙａが小さくなるにしたがって）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図１１（ｂ）のように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。
【００５０】
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。
【００５１】
バルブ指令演算部９ｇでは、演算部９ｂ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。
【００５２】
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１２に示すようなブーム上げの指令電流ＩBUと目標流量ＱBU及びブーム下げの指令電流ＩBDと目標流量ＱBD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。
【００５３】
なお、制御ユニット９の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及びブーム下げの目標パイロット圧と目標流量ＩBDとの関係を記憶しておき、流量制御弁５ａ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。
【００５４】
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，１０ｂ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９−５３２５９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１０ｂ，１１ａ，１１ｂにこれを全開するための電気信号を出力する。
【００５５】
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Ｖｃｙａ′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１１１，１１３）、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。
【００５６】
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１１２，１１３）、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（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。
【００５７】
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る行う。このブーム下げの範囲制限制御では、操作レバー装置４０ａ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。
【００５８】
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に示した指令電流−流量特性の学習補正処理を行う。
【００５９】
まず、本発明の学習補正処理の考え方を説明する。
【００６０】
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で制御モードを学習補正モードに切り換えたとき、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。
【００６１】
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。
【００６２】
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ｍ１〜ｍ４が次のように（ｘ，ｙ）座標で表されるとする。
【００６３】
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。
【００６４】
ｙ＝ａ１ｘ＋ｂ１
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。
【００６５】
上記指令電流−流量特性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すなわ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。
【００６６】
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ｄｍ１ｘ〜ｄｍ４ｘとする。
【００６７】
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ｍ１ｘ〜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，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。後者では、記憶したｍ１ｘ〜ｍ４ｘを読み出して直接ａ１，ｂ１，ａ２，ｂ２，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。
【００６８】
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。
【００６９】
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１２３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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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そって動くよう制御されている状態に確実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そって動くよう制御される状態にする。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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を繰り変えす。
【００７８】
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１４８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。
【００７９】
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。すなわち、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。
【００８０】
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したような考えで指令電流−流量特性の補正を行う。
【００８１】
再び同様の制御を行い、１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。
【００８２】
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。
【００８３】
以上のように構成した本実施例では、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かかわらず適用できる。
【００８４】
本発明の他の実施形態を図１８〜２０により説明する。図中、図１、図３に示すものと同等の部材、機能には同じ符号を付している。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油圧駆動装置に本発明を適用したものである。
【００８５】
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１０５ａ〜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，１５０ｂ〜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。
【００８６】
制御ユニット９Ａは図１９に示すように通常演算部９０ａ、制御演算部９０ｂ、出力部９０ｃの各機能を有している。
【００８７】
通常演算部９０ａでは操作レバー装置１０４ａ〜１０４ｆからの操作信号を比例電磁弁１５０ａ，１５０ｂ〜１５５ａ，１５５ｂの指令値に変換する。制御演算部８０ｂでは第１の実施形態で述べた掘削制限制御の演算処理を行う。出力部９０ｃは第１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、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、通常演算部９０ａで計算した指令値を増幅して出力し、領域制限掘削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の指令値として制御演算部９０ｂで計算した指令値を選択し、これを増幅して出力する。
【００８８】
制御演算部９０ｂの処理機能の概略を図２０に示す。制御演算部９０ｂの処理機能は、圧力検出器６１ａ，６１ｂからの信号の代わりにアーム用操作レバー装置１０４ｂからの電気信号が入力される点、ブーム用操作レバー装置１０４ａからの電気信号が追加入力される点、出力部９ｈが無い点を除いて、図３に示す制御ユニット９の処理機能と実質的に同じである。ただし、アームシリンダ速度演算部９ｃ及び複合操作補正演算部９ｊでは、操作レバー装置１０４ｂからの電気信号の正負に応じてアームクラウドかアームダンプかを認識する機能が付加されている。また、方向変換制御補正速度ベクトル演算部９ｅでは操作レバー装置１０４ａからのブーム下げの電気信号と操作レバー装置１０４ｂからのアームダンプの電気信号がある場合のみ、アームダンプ時のブーム下げによる方向変換制御の補正速度ベクトルＶｃｙａ′を計算し、複合操作補正演算部９ｊで操作レバー装置１０４ａからのブーム下げの電気信号と操作レバー装置１０４ｂからのアームダンプの電気信号がある場合のみ、ブーム下げの学習補正処理を行う。
【００８９】
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油圧駆動装置において、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００９０】
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よい。また、指令電流−流量特性は４本の直線で近似したが、それ以上あるいは以下の数の直線で近似してもよい。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よい。
【００９１】
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で指令電流−流量特性でなく指令電流−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を補正しても良い。更に、上記実施形態では、領域制限掘削制御を行う油圧ショベルに本発明を適用したが、軌跡制御等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。
【００９２】
【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。
【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制御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外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制御演算部の処理機能を示すブロック図である。
【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
【図１】
0003701455.tif 000003
【図２】
0003701455.tif 000004
【図３】
0003701455.tif 000005
【図４】
0003701455.tif 000006
【図５】
0003701455.tif 000007
【図６】
0003701455.tif 000008
【図７】
0003701455.tif 000009
【図８】
0003701455.tif 000010
【図９】
0003701455.tif 000011
【図１０】
0003701455.tif 000012
【図１１】
0003701455.tif 000013
【図１２】
0003701455.tif 000014
【図１３】
0003701455.tif 000015
【図１４】
0003701455.tif 000016
【図１５】
0003701455.tif 000017
【図１６】
0003701455.tif 000018
【図１７】
0003701455.tif 000019
【図１８】
0003701455.tif 000020
【図１９】
0003701455.tif 000021
【図２０】
0003701455.tif 000022