(57)【要約】【課題】作業装置が目標掘削面の下方に侵入しないように作業装置の動きを制御する領域制限掘削制御装置を備えた作業機械において、配管破断制御弁の搭載の有無によらず作業装置を目標掘削面に正確に到達させ、領域制限掘削制御によって目標掘削面を整形する際の制御精度を確保する。【解決手段】領域制限掘削制御装置は、第１及び第２相関テーブルとして、それぞれ、配管破断制御弁の搭載の有無に応じて２種類の第１及び第２相関テーブルをＲＯＭ３５ｄに保存し、アームシリンダ速度演算部４３ａは配管破断制御弁の搭載の有無に応じて２種類の第１相関テーブルから対応するものを選択してアームシリンダの駆動速度を演算し、ブーム操作信号制御値演算部３ｃは配管破断制御弁の搭載の有無に応じて２種類の第２相関テーブルから対応するものを選択してブーム用流量制御弁の操作信号の制御値を演算する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多関節型の作業装置と、
前記作業装置を駆動する複数の油圧シリンダと、
前記作業装置の動作を指示する複数の操作装置と、
前記複数の操作装置の操作信号により駆動され、前記複数の油圧シリンダに供給される圧油の流れを制御する複数の流量制御弁とを備えた作業機械において、
前記作業装置が目標掘削面の下方に侵入しないように制御する領域制限掘削制御装置と、
前記複数の油圧シリンダと前記複数の流量制御弁とをそれぞれ接続する複数の油圧管路の少なくとも１つに接続される配管破断制御弁の搭載の有無に係わる情報が設定される情報設定装置とを備え、
前記領域制限掘削制御装置は、
前記複数の操作装置のうちの少なくとも一部の複数の特定の操作装置の操作信号からそれぞれの第１相関関数を用いて前記複数の特定の操作装置に対応する複数の油圧シリンダの駆動速度を演算する第１演算部と、
この第１演算部で演算した複数の油圧シリンダの駆動速度と、前記作業装置と前記目標掘削面との位置関係とに基づいて、前記作業装置が前記目標掘削面の下方に侵入しないよう前記作業装置を駆動する複数の油圧シリンダのうちの少なくとも一部の複数の特定の油圧シリンダの駆動速度の制御値を演算する第２演算部と、
前記第２演算部で演算した前記複数の特定の油圧シリンダの駆動速度の制御値からそれぞれの第２相関関数を用いて前記複数の特定の油圧シリンダに対応する複数の操作装置の操作信号の制御値を演算する第３演算部と、
前記第３演算部で演算した前記複数の操作装置の操作信号の制御値に基づいて、前記作業装置が前記目標掘削面の下方に侵入しないよう前記複数の特定の油圧シリンダに対応する複数の操作装置の操作信号を補正する操作信号補正装置とを有し、
前記複数の特定の操作装置に対応する複数の油圧シリンダは前記配管破断制御弁に係わる油圧シリンダを含み、かつ前記第１演算部は、前記第１相関関数として、前記配管破断制御弁に係わる油圧シリンダ用の特定の第１相関関数を含み、
前記複数の特定の油圧シリンダは前記配管破断制御弁に係わる油圧シリンダを含み、かつ前記第３演算部は、前記第２相関関数として、前記配管破断制御弁に係わる油圧シリンダ用の特定の第２相関関数を含み、
前記第１演算部及び前記第３演算部は、前記情報設定装置から前記配管破断制御弁の搭載の有無に係わる情報を入力し、前記配管破断制御弁の搭載の有無に応じて前記特定の第１相関関数及び前記特定の第２相関関数による演算処理を補正し、前記配管破断制御弁に係わる油圧シリンダの駆動速度及び前記配管破断制御弁に係わる油圧シリンダに対応する操作装置の操作信号の制御値をそれぞれ演算することを特徴とする作業機械。
【請求項２】
請求項１記載の作業機械において、
前記作業装置はブームとアームを含み、
前記配管破断制御弁はブーム用の配管破断制御弁とアーム用の配管破断制御弁を含み、
前記複数の特定の操作装置は前記ブームの動作を指示するブーム用操作装置と前記アームの動作を指示するアーム用操作装置を含み、
前記第１演算部の前記特定の第１相関関数はブーム用の第１相関関数とアーム用の第１相関関数を含み、
前記第１演算部は、前記ブーム用の配管破断制御弁と前記アーム用の配管破断制御弁の搭載の有無に応じて前記ブーム用の第１相関関数と前記アーム用の第１相関関数を用いて行う演算処理を補正することを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項１記載の作業機械において、
前記作業装置はブームとアームを含み、
前記複数の油圧シリンダは前記ブームを駆動するブームシリンダと前記アームを駆動するアームシリンダを含み、
前記配管破断制御弁はブーム用の配管破断制御弁とアーム用の配管破断制御弁を含み、
前記複数の特定の油圧シリンダは前記ブームシリンダと前記アームシリンダを含み、
前記第３演算部の前記特定の第２相関関数はブーム用の第２相関関数とアーム用の第２相関関数を含み、
前記第３演算部は、前記ブーム用の配管破断制御弁と前記アーム用の配管破断制御弁の搭載の有無に応じて前記ブーム用の第２相関関数と前記アーム用の第２相関関数を用いて行う演算処理を補正することを特徴とする作業機械。
【請求項４】
請求項１記載の作業機械において、
前記第１演算部及び前記第２演算部は、それぞれ前記特定の第１相関関数及び前記特定の第２相関関数として前記配管破断制御弁の搭載の有無に応じて２種類の相関関数を用意し、前記配管破断制御弁の搭載の有無に応じて前記２種類の相関関数から対応する相関関数を選択し、この選択した相関関数を用いて前記油圧シリンダの駆動速度及び前記操作装置の操作信号の制御値を演算することで、前記配管破断制御弁の搭載の有無に応じて前記特定の第１相関関数及び前記特定の第２相関関数による演算処理を補正することを特徴とする作業機械。
【請求項５】
請求項１記載の作業機械において、
前記情報設定装置は、前記配管破断制御弁の搭載の有無に係わる情報をフラグ情報として入力して設定する情報管理装置であることを特徴とする作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油圧ショベル等の多関節型の作業装置を備えた作業機械に係わり、特に作業装置が目標掘削面の下方に侵入しないように作業装置の動きを制限した掘削を行う領域制限掘削制御装置を備えた作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル等の多関節型の作業装置を備えた作業機械においては、作業装置が目標掘削面の下方に侵入しないように作業装置の動きを制限した掘削を行う領域制限掘削制御装置を備えたものがあり、その一例が特許文献１に記載されている。この技術によれば、オペレータの操作に応じて油圧ショベルの作業装置を半自動で制御し、目標掘削面を整形することができる。この制御は領域制限掘削制御と呼ばれている。
【０００３】
また、油圧ショベル等の作業機械において、ブームシリンダ等の油圧アクチュエータと流量制御弁の間の油圧管路に配置され、油圧管路の破断時や油漏れ等の異常が発生したときに油圧アクチュエータの負荷側（油圧アクチュエータの被駆動体の自重が作用する側）のシリンダ室からの圧油の流出を止め、作業装置の落下を防止する配管破断制御弁を備えたものがあり、その一例が特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３０５６２５４号公報
【特許文献２】特許第５０９１０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に記載のような配管破断制御弁を備えた作業機械において、負荷を保持しない側の動作（ブームの場合はブーム上げ動作）では、ブームシリンダのボトム側へ供給される圧油は、配管破断制御弁のポペット弁内部のポペット弁体を押し上げた上で、ブームシリンダのボトム側へ流量制御弁を経由した油圧ポンプからの圧油が供給される。
【０００６】
負荷を保持する側の動作では、ブーム下げのパイロット圧が配管破断制御弁のスプールに作用し、それに伴いポペット弁が開き、ブームシリンダのボトム側の圧油がタンクへと排出される。
【０００７】
一方、特許文献１に記載のような領域制限掘削制御は、オペレータの操作により生成される操作信号や作業装置の姿勢情報を用いて作業装置を制御する。
【０００８】
領域制限掘削制御を行う制御装置は操作信号とシリンダ速度の相関テーブル或いはシリンダ速度と操作信号の相関テーブルを用いて、領域制限掘削制御を行うシリンダ速度を計算したり、そのシリンダ速度を実現する操作信号を計算し、その操作信号が得られるよう操作系に設けられた電磁弁へ指令を出力する。
【０００９】
ところで、配管破断制御弁を備えた作業機械では、上記のようにポペット弁やスプールが作動するため、配管破断制御弁を備えていない作業機械に比べて同じ操作信号でもシリンダ速度が低下し、操作信号とシリンダ速度の関係或いはシリンダ速度と操作信号の関係が変化する可能性がある。
【００１０】
そのため、配管破断制御弁を備えた作業機械に対して作成した操作信号とシリンダ速度の相関テーブル或いはシリンダ速度と操作信号の相関テーブルを記憶した領域制限掘削制御装置を、配管破断制御弁を備えない作業機械に適用すると、所望のシリンダ速度が得られず、結果として目標掘削面を整形する際の制御精度が悪化し、作業装置が目標面下方に侵入する、もしくは目標掘削面に十分に近づけないといった事象が発生する。逆の場合（配管破断制御弁を備えない作業機械に対して作成した操作信号とシリンダ速度の相関テーブル或いはシリンダ速度と操作信号の相関テーブルを記憶した領域制限掘削制御装置を、配管破断制御弁を備えた作業機械に適用した場合）も同様に所望のシリンダ速度が得られず、結果として目標掘削面を整形する際の制御精度が悪化し、作業装置が目標掘削面下方に侵入する、もしくは目標掘削面に十分に近づけないといった事象が発生する。
【００１１】
本発明の目的は、作業装置が目標掘削面の下方に侵入しないように作業装置の動きを制御する領域制限掘削制御装置を備えた作業機械において、配管破断制御弁の搭載の有無によらず、領域制限掘削制御によって目標掘削面を整形する際の制御精度を確保することができる作業機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明は、多関節型の作業装置と、前記作業装置を駆動する複数の油圧シリンダと、前記作業装置の動作を指示する複数の操作装置と、前記複数の操作装置の操作信号により駆動され、前記複数の油圧シリンダに供給される圧油の流れを制御する複数の流量制御弁とを備えた作業機械において、前記作業装置が目標掘削面の下方に侵入しないように制御する領域制限掘削制御装置と、前記複数の油圧シリンダと前記複数の流量制御弁とをそれぞれ接続する複数の油圧管路の少なくとも１つに接続される配管破断制御弁の搭載の有無に係わる情報が設定される情報設定装置とを備え、前記領域制限掘削制御装置は、前記複数の操作装置のうちの少なくとも一部の複数の特定の操作装置の操作信号からそれぞれの第１相関関数を用いて前記複数の特定の操作装置に対応する複数の油圧シリンダの駆動速度を演算する第１演算部と、この第１演算部で演算した複数の油圧シリンダの駆動速度と、前記作業装置と前記目標掘削面との位置関係とに基づいて、前記作業装置が前記目標掘削面の下方に侵入しないよう前記作業装置を駆動する複数の油圧シリンダのうちの少なくとも一部の複数の特定の油圧シリンダの駆動速度の制御値を演算する第２演算部と、前記第２演算部で演算した前記複数の特定の油圧シリンダの駆動速度の制御値からそれぞれの第２相関関数を用いて前記複数の特定の油圧シリンダに対応する複数の操作装置の操作信号の制御値を演算する第３演算部と、前記第３演算部で演算した前記複数の操作装置の操作信号の制御値に基づいて、前記作業装置が前記目標掘削面の下方に侵入しないよう前記複数の特定の油圧シリンダに対応する複数の操作装置の操作信号を補正する操作信号補正装置とを有し、前記複数の特定の操作装置に対応する複数の油圧シリンダは前記配管破断制御弁に係わる油圧シリンダを含み、かつ前記第１演算部は、前記第１相関関数として、前記配管破断制御弁に係わる油圧シリンダ用の特定の第１相関関数を含み、前記複数の特定の油圧シリンダは前記配管破断制御弁に係わる油圧シリンダを含み、かつ前記第３演算部は、前記第２相関関数として、前記配管破断制御弁に係わる油圧シリンダ用の特定の第２相関関数を含み、前記第１演算部及び前記第３演算部は、前記情報設定装置から前記配管破断制御弁の搭載の有無に係わる情報を入力し、前記配管破断制御弁の搭載の有無に応じて前記特定の第１相関関数及び前記特定の第２相関関数による演算処理を補正し、前記配管破断制御弁に係わる油圧シリンダの駆動速度及び前記配管破断制御弁に係わる油圧シリンダに対応する操作装置の操作信号の制御値をそれぞれ演算するものとする。
【００１３】
このように第１及び第３演算部において、情報設定装置から配管破断制御弁の搭載の有無に係わる情報を入力し、配管破断制御弁の搭載の有無に応じて特定の第１相関関数及び特定の第２相関関数による演算処理を補正し、配管破断制御弁に係わる油圧シリンダの駆動速度及び配管破断制御弁に係わる油圧シリンダに対応する操作装置の操作信号の制御値をそれぞれ演算することにより、配管破断制御弁の搭載の有無によらず、領域制限掘削制御によって目標掘削面を整形する際の制御精度を確保することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、配管破断制御弁の搭載の有無によらず、領域制限掘削制御によって目標掘削面を整形する際の制御精度を確保することができ、作業装置が目標掘削面下方に侵入する、もしくは目標掘削面に十分に近づけないといった事象の発生を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る作業機械の外観を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係わる油圧ショベルの油圧駆動装置と領域制限掘削制御装置を示す図である。
【図３】コントロールユニットのハードウェア構成を示す図である。
【図４】コントロールユニットの制御機能を示すブロック図である。
【図５】領域制限掘削制御演算部の演算機能の詳細を示すブロック図である。
【図６】アームクラウド用の２種類の第１相関テーブルを示す図である。
【図７】アームシリンダ速度演算部の演算処理の一例を示す図である。
【図８】ブーム上げ用の２種類の第２相関テーブルを示す図である。
【図９】ブーム操作信号制御値演算部の演算処理の一例を示す図である。
【図１０】制限制御演算部の演算処理の一例を示す図である。
【図１１】制限制御演算部の演算処理の一例を示す図である。
【図１２】バケット先端が目標掘削面の上方にあるときの補正動作軌跡の一例を示す図である。
【図１３】バケット先端が目標掘削面からはみ出したときの補正動作軌跡の一例を示す図である。
【図１４】配管破断制御弁の詳細を示す図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態に係わる油圧ショベルの油圧駆動装置と領域制限掘削制御装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００１７】
〜第１の実施の形態〜
〜構成〜
＜作業機械（油圧ショベル）＞
図１は本発明の第１の実施の形態に係る作業機械の外観を示す図である。本実施の形態では作業機械は油圧ショベルである。また、本明細書中では、運転席に着いたオペレータを基準として前、後、左、右という。
【００１８】
図1において、本実施の形態に係わる油圧ショベルは、車体１１０及び作業装置１２０を備えている。車体１１０は、下部走行体１１１及び上部旋回体１１２を備えている。
【００１９】
下部走行体１１１は、本実施形態では無限軌道履帯を有する左右のクローラ（走行駆動体）１１３ａ，１１３ｂを備えており、左右の走行モータ３ｅ，３ｆにより左右のクローラ１１３ａ，１１３ｂをそれぞれ駆動することで走行する。走行モータ３ｅ，３ｆは油圧モータである。
【００２０】
上部旋回体１１２は、下部走行体１１１上に旋回装置（不図示）を介して旋回可能に搭載されている。上部旋回体１１２の前部左側には、オペレータが搭乗するキャビン１１４が設けられ、キャビン１１４の後側には、エンジンや油圧駆動源（後述するメインの油圧ポンプ２，パイロットポンプ７）等の動力機器を収容した動力室１１５が、最後部には油圧ショベル全体の前後方向のバランスを調整するカウンタウェイト１１６が搭載されている。上部旋回体１１２は旋回装置（不図示）に設けられた旋回モータ３ｄ（図２）によって下部走行体１１１に対して旋回駆動される。旋回モータ３ｄは油圧モータである。
【００２１】
作業装置１２０は土砂の掘削等の作業を行なうための装置であり、上部旋回体１１２の前部（本実施の形態ではキャビン１１４の右側）に設けられている。この作業装置１２０は、ブーム１２１、アーム１２２及びバケット１２３を備えた多関節型の作業装置である。ブーム１２１は、左右に延びるピン（不図示）によって上部旋回体１１２の基礎フレームに連結され、ブームシリンダ３ａの伸縮によって上下に回動する。アーム１２２は、左右に延びるピン（不図示）によってブーム１２１の先端に連結され、アームシリンダ３ｂの伸縮によってブーム１２１に対して回動する。バケット１２３は、水平左右に延びるピン（不図示）によってアーム１２２の先端に連結され、バケットシリンダ３ｃの伸縮によってアーム１２２に対して回動する。ブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂ及びバケットシリンダ３ｃはそれぞれ油圧シリンダである。
【００２２】
また、油圧ショベルは、位置や姿勢に関する情報を検出する各種検出器を備えている。例えば、ブーム１２１、アーム１２２及びバケット１２３の各回動支点にはそれぞれ角度検出器８ａ〜８ｃが設けられ、それぞれブーム１２１、アーム１２２及びバケット１２３の回動角を検出する。上部旋回体１１２には傾斜検出器８ｄが備えられている。傾斜検出器８ｄは上部旋回体１１２の前後方向及び左右方向の少なくとも一方の傾斜を検出する。角度検出器８ａ〜８ｃ及び傾斜検出器８ｄは、作業装置１２０の位置と姿勢に関する情報を検出する作業装置姿勢検出装置８（図２及び図３）を構成する。
【００２３】
＜油圧駆動装置＞
図２は本実施の形態に係わる油圧ショベルの油圧駆動装置と領域制限掘削制御装置を示す図である。
【００２４】
図２において、本実施の形態に係わる油圧ショベルの油圧駆動装置は、エンジン（不図示）により駆動される油圧ポンプ２と、この油圧ポンプ２から吐出される圧油により駆動される上記ブームシリンダ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、これら複数の油圧アクチュエータ３ａ〜３ｆに対応して設けられ、ブームの動作を指示するブーム用操作装置４ａ、アームの動作を指示するアーム用操作装置４ｂ、バケットの動作を指示するバケット用操作装置４ｃ、旋回用操作装置４ｄ，左右のクローラ１３，１３の動作を指示する左右走行用の操作装置４ｅ，４ｆを含む複数の操作装置と、油圧ポンプ２と複数の油圧アクチュエータ３ａ〜３ｆ間に接続された複数の流量制御弁であって、ブーム用操作装置４ａの操作に応じて駆動され、ブームシリンダ３ａに供給される圧油の流れを制御するブーム用流量制御弁５ａ、アーム用操作装置４ｂの操作に応じて駆動され、アームシリンダ３ｂに供給される圧油の流れを制御するアーム用流量制御弁５ｂ、バケット用操作装置４ｃの操作に応じて駆動され、バケットシリンダ３ｃに供給される圧油の流れを制御するバケット用流量制御弁５ｃ、旋回用操作装置４ｄの操作に応じて駆動され、旋回モータ３ｄに供給される圧油の流れを制御する旋回用の流量制御弁５ｄ、左右走行用の操作装置４ｅ，４ｆの操作に応じて駆動され、左右の走行モータ３ｅ，３ｆに供給される圧油の流れを制御する左右走行用の流量制御弁５ｅ，５ｆを含む複数の流量制御弁と、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、パイロットポンプ７とを有している。
【００２５】
操作装置４ａ〜４ｆは、それぞれ、オペレータにより操作される操作レバー４ａ１〜４ｆ１を有し、パイロットポンプ７の吐出圧に基づいて、操作レバー４ａ１〜４ｆ１の操作量と操作方向に応じた操作パイロット圧を生成する。流量制御弁５ａ〜５ｆはそれぞれ受圧部５ａ１，５ａ２〜５ｆ１，５ｆ２を有する油圧パイロット式であり、操作装置４ａ〜４ｆによって生成された操作パイロット圧はパイロットライン１１ａ，１１ｂ〜１６ａ，１６ｂを介して流量制御弁５ａ〜５ｆの受圧部５ａ１，５ａ２〜５ｆ１，５ｆ２に導かれ、流量制御弁５ａ〜５ｆはそのパイロット圧によって切り換えられる。
【００２６】
ブームシリンダ３ａのボトム側室３ａ１及びロッド側室３ａ２はそれぞれ１対の第１及び第２油圧管路（油圧ホース）２１ａ，２１ｂを介してブーム用流量制御弁５ａに接続されている。ブームシリンダ３ａの筒体外面上のボトム側室３ａ１部分にはブーム用の配管破断制御弁２２が取り付けられ、第１油圧管路２１ａは配管破断制御弁２２を介してブームシリンダ３ａのボトム側室３ａ１に接続されている。
【００２７】
同様に、アームシリンダ３ｂのボトム側室３ｂ１及びロッド側室３ｂ２はそれぞれ１対の第３及び第４油圧管路（油圧ホース）２３ａ，２３ｂを介してアーム用流量制御弁５ｂに接続されている。アームシリンダ３ｂの筒体外面上のロッド側室３ｂ２部分にはアーム用の配管破断制御弁２４が取り付けられ、第４油圧管路２３ｂは配管破断制御弁２４を介してアームシリンダ３ｂのロッド側室３ｂ２に接続されている。
【００２８】
ブームシリンダ３ａのボトム側室３ａ１には作業装置１２０が地面に接していないとき作業装置１２０の自重による負荷圧が作用し、そのとき第１油圧管路２１ａにも作業装置１２０の自重による負荷圧が作用する。アームシリンダ３ｂのロッド側室３ｂ２には作業装置１２０がアーム１２２を伸ばした姿勢にあるとき作業装置１２０のアーム１２２から先側部分の自重による負荷圧が作用し、そのとき第４油圧管路２３ｂにも作業装置１２０の自重による負荷圧が作用する。第１及び第４油圧管路２１ａ，２３ｂがそのような状態にあるときに万一第１油圧管路２１ａ／第４油圧管路２３ｂが破断したとき、配管破断制御弁２２，２４が閉じ、作業装置１２０の落下を防止する。
【００２９】
＜配管破断制御弁＞
図１４はブーム用の配管破断制御弁２２の詳細を示す図である。
【００３０】
ブーム用の配管破断制御弁２２は、ブームシリンダ３ａの筒体外面上に取り付けられ、第１油圧管路２１ａは配管破断制御弁２２を介してブームシリンダ３ａのボトム側室３ａ１に接続されている。第１油圧管路２１ａからバイパスライン２０１が分岐し、バイパスライン２０１に開閉弁２０２が接続されている。バイパスライン２０１の下流側はタンクに接続されている。図中、図２に示した電磁比例弁５４ａ，５４ｂ及びシャトル弁３３は図示を省略している。
【００３１】
流量制御弁５ａのブーム上げ側のアクチュエータポートは第１油圧管路２１ａ及び配管破断制御弁２２を介してブームシリンダ３ａのボトム側室３ａ１に接続され、ブーム下げ側のアクチュエータポートは第２油圧管路２１ｂを介してブームシリンダ３ａのロッド側室３ａ２に接続されている。
【００３２】
配管破断制御弁２２は、主弁としてのポペット弁２１１と、操作装置４ａからの操作パイロット圧によって作動しポペット弁２１１を作動させるパイロット弁としてのスプール弁２１２とを備えている。
【００３３】
ポペット弁２１１は、ポペット弁体２１１ａと、第１油圧管路２１ａに接続された配管接続室２１１ｂと、ブームシリンダ３ａのボトム側室３ａ１に接続されたシリンダ接続室２１１ｃと、背圧室２１１ｄとを有し、ポペット弁体２１１ａは背圧室２１１ｄの圧力を背面で受け、シリンダ接続室２１１ｃと配管接続室２１１ｂとの間を遮断及び連通させるようハウジング内に摺動自在に配置されている。ポペット弁体２１１ａには、シリンダ接続室２１１ｃと背圧室２１１ｄとを連通させる通路２１１ｅと、この通路２１１ｅに設けられた絞り要素（固定絞り要素）２１１ｆが設けられている。背圧室２１１ｄ内にはポペット弁体２１１ａを図示の遮断位置に保持する軽いバネ（図示せず）が配設されている。
【００３４】
ポペット弁２１１のシリンダ接続室２１１ｃは、パイロット通路２１５、スプール弁２１２及びパイロット通路２１６を介して配管接続室２１１ｂと接続されており、ポペット弁２１１の背圧室２１１ｄは、パイロット通路２１７、スプール弁２１２及びパイロット通路２１６を介して配管接続室２１１ｂと接続されている。
【００３５】
スプール弁２１２は、パイロット通路２１５とパイロット通路２１６との連通を制御する第１可変絞り部２１２ａと、パイロット通路２１７とパイロット通路２１６との連通を制御する第２可変絞り部２１２ｂとを備えている。スプール弁２１２の閉弁方向作動端部にはスプール弁２１２の初期開弁力を設定するバネ２１２ｃが設けられ、スプール弁２１２の開弁方向作動端部には、操作装置４ａで生成されたブーム下げの操作パイロット圧が油路２０４を介して導かれる受圧部２１２ｄが設けられている。
【００３６】
開閉弁２０２は、図示下側の閉位置と図示上側の絞り位置との間で切り換え可能である。また、開閉弁２０２は開方向作動のバネ２０２ａと閉方向作動の受圧部２０２ｂを有し、受圧部２０２ｂは通路２４６を介してパイロットライン１１ａに接続されている。
【００３７】
操作装置４ａの操作レバー４ａ１をブーム上げ方向に操作すると、ブーム上げのパイロット圧がパイロットライン１１ａを介して流量制御弁５ａの受圧部５ａ１に導かれ、流量制御弁５ａは図示左側の位置に切り換えられる。流量制御弁５ａが図示左側の位置に切り換えられると、油圧ポンプ２から吐出された圧油は流量制御弁５ａを介して第１油圧管路２１ａへと供給される。また、このとき、開閉弁２０２の受圧部２０２ｂにもその操作パイロット圧が導かれ、開閉弁２０２は閉位置に切り換えられ、バイパスライン２０１は閉じられる。その結果、第１油圧管路２１ａに供給された圧油は、配管破断制御弁２２のポペット弁２１１のポペット弁体２１１ａを押し開き、ブームシリンダ３ａのボトム側室３ａ１に供給される。ブームシリンダ３ａのロッド側室３ａ２の圧油は第２油圧管路２１ｂ、流量制御弁５ａを介してタンクへ排出される。これによりブームシリンダ３ａは伸長方向に駆動され、ブーム１２１（図１）は上げ方向に駆動される。
【００３８】
操作装置４ａの操作レバー４ａ１をブーム下げ方向に操作したときは、ブーム下げのパイロット圧が流量制御弁５ａの受圧部５ａ２及び配管破断制御弁２２のスプール弁２１２の受圧部２１２ｄに導かれる。流量制御弁５ａはそのパイロット圧により図示右側の位置に切り換えられ、油圧ポンプ２から吐出された圧油は、流量制御弁５ａ及び第２油圧管路２１ｂを介してブームシリンダ３ａのロッド側室３ａ２に供給される。また、配管破断制御弁２２のスプール弁２１２は受圧部２１２ｄに与えられたパイロット圧により開弁し、これに伴って配管破断制御弁２２のポペット弁２１１も開弁する。そしてこのときは、開閉弁２０２はバネ２２ｂの付勢力で図示上側の開位置（絞り開位置）に保持されており、第１油圧管路２１ａは開閉弁２０２及び流量制御弁５ａの両方を介してタンクに連通し、ブームシリンダ３ａのボトム側室３ａ１の圧油は配管破断制御弁２２のポペット弁２１１、第１油圧管路２１ａ、流量制御弁５ａ及びバイパスライン２０１及び開閉弁２０２を介してタンクへ排出される。これによりブームシリンダ３ａは収縮方向に駆動され、ブーム１２１（図１）は下げ方向に駆動される。
【００３９】
また、バイパスライン２０１において、開閉弁２０２が絞り位置に保持され、第１油圧管路２１ａがバイパスライン２０１を介してタンクに連通することで、配管破断制御弁２２と流量制御弁５ａ間に開弁タイミングの不整合があり、流量制御弁５ａの開弁に先行して配管破断制御弁２２が開弁した場合でも、配管破断制御弁２２が開弁した瞬間に第１油圧管路２１ａへと流入した圧油はバイパスライン２０１からタンクへ流出するため、第１油圧管路２１ａに流入した圧油は第１油圧管路２１ａ内に閉じ込められることがなく、ブームシリンダ３ａのボトム側室３ａ１からの圧油をスムーズにタンクへ排出することができ、ブームシリンダ３ａの動き始めの駆動操作性の低下は生じない。また、第１油圧管路２１ａがバイパスライン２０１を介してタンクに連通するため、配管破断制御弁２２と流量制御弁５ａの開弁タイミングのチューニングが不要となる。
【００４０】
操作装置４ａの操作レバー４ａ１を操作せず、流量制御弁５ａを中立位置に維持して負荷を保持する場合は、ブームシリンダ３ａのボトム側室３ａ１に負荷圧が発生して高圧となり、その高圧が絞り要素２１１ｆを介して背圧室２１１ｄに導かれ、ポペット弁体２１１ａが背圧室２１１ｄの高圧により図示下方に付勢されることにより、ポペット弁２１１は遮断位置に保持される（チェック弁機能）。これによりブームシリンダ３ａのボトム側の負荷圧を保持し、油漏れによる作業装置１２０の落下を防止する。
【００４１】
ブーム下げ動作中（正常時）は、上記のように配管破断制御弁２２と流量制御弁５ａが開弁し、第１油圧管路２１ａにブームシリンダ３ａのボトム側の圧力（負荷圧）を作用させつつ、流量制御弁５ａと配管破断制御弁２２とバイパスライン２０１により排出流量を制御し、速度調整を行う。このような状況下で、万一、第１油圧管路２１ａが破断した場合は、第１油圧管路２１ａ内の圧力はほぼ大気圧に低下するため、配管破断制御弁２２のポペット弁２１１のポペット弁体２１１ａが背圧室２１１ｄの高圧により図示下方に押されて、ポペット弁２１１は遮断位置に切り換わる。これにより、オペレータが操作装置４ａの操作レバー４ａ１を中立に戻して操作パイロット圧をタンク圧（０）とし、配管破断制御弁２２のスプール弁２１２を図示左側の閉位置に戻すことにより、ブームシリンダ３ａのボトム側室３ａ１からの圧油の流出は阻止され、それ以上のブーム１２１の落下が防止される。
【００４２】
アーム用の配管破断制御弁２４は、図１４に示したブーム用の配管破断制御弁２２において、ポペット弁２１１のシリンダ接続室２１１ｃをアームシリンダ３ｂのロッド側室３ｂ２に接続し、第２油圧管路２１ｂを第４油圧管路２３ｂに代えてアームシリンダ３ｂのボトム側室３ｂ１に接続される。アーム用の配管破断制御弁２４のそれ以外の構成は、図１４に示したブーム用の配管破断制御弁２２と同じである。
【００４３】
なお、本実施の形態は、ブームシリンダ３ａの第１油圧管路２１ａとアームシリンダ３ｂの第４油圧管路２３ｂの両方に配管破断制御弁２２，２４を搭載したが、ブームシリンダ３ａの第１油圧管路２１ａとアームシリンダ３ｂの第４油圧管路２３ｂの一方のみに配管破断制御弁２２又は配管破断制御弁２４を搭載してもよい。
【００４４】
＜領域制限掘削制御装置＞
本実施の形態に係わる油圧ショベルの領域制限掘削制御装置は以上のような油圧駆動装置を備えた油圧ショベルに備えられ、作業装置１２０のバケット１２３が目標掘削面Ｌ（図１１参照）の下方に侵入しないように作業装置１２０の動きを制御する。この領域制限掘削制御装置は、上述した角度検出器８ａ〜８ｃ及び傾斜検出器８ｄ（作業装置姿勢検出装置８）と、目標掘削面Ｌの設定を指示する目標掘削面設定装置３０と、ブーム用操作装置４ａのブーム上げパイロットライン１１ａ及びブーム下げのパイロットライン１１ｂに設けられ、操作装置４ａの操作量としてブーム上げの操作パイロット圧とブーム下げの操作パイロット圧を検出する圧力検出器５１ａ，５１ｂ（オペレータ操作検出装置３１）と、アーム用操作装置４ｂのアームクラウドのパイロットライン１２ａ及びアームダンプのパイロットライン１２ｂに設けられ、操作装置４ｂの操作量としてアームクラウドの操作パイロット圧とアームダンプの操作パイロット圧を検出する圧力検出器５２ａ，５２ｂ（オペレータ操作検出装置３１）と、一次ポート側がパイロットポンプ７に接続され、電気信号に応じてパイロットポンプ７からのパイロット圧を減圧してブーム上げの制御パイロット圧を生成する電磁比例弁５４ａと、ブーム用操作装置４ａのブーム上げ側のパイロットライン１１ａと電磁比例弁５４ａの出力ポート側に接続され、ブーム用操作装置４ａのブーム上げの操作パイロット圧と電磁比例弁５４ａが生成するブーム上げの制御パイロット圧の高圧側を選択して流量制御弁５ａのブーム上げ側の受圧部５ａ１に導くシャトル弁３３と、ブーム用操作装置４ａのブーム下げ側のパイロットライン１１ｂに設置され、電気信号に応じてブーム下げの操作パイロット圧を減圧して出力する電磁比例弁５４ｂと、アーム用操作装置４ｂのアームクラウド側のパイロットライン１２ａに設置され、電気信号に応じてアームクラウドの操作パイロット圧を減圧して出力する電磁比例弁５５ａと、アーム用操作装置４ｂのアームダンプ側のパイロットライン１２ｂに設置され、電気信号に応じてアームダンプの操作パイロット圧を減圧して出力する電磁比例弁５５ｂと、キャビン１１４の運転室内に配置され、車体１１０、作業装置１２０や目標掘削面Ｌ等の領域制限掘削制御に係わる画像／数値情報を表示する表示装置３４と、コントロールユニット３５とを備えている。
【００４５】
また、本実施の形態に係わる油圧ショベルは油圧ショベルの仕様に係わる各種情報を入力し設定する情報管理装置３６（情報設定装置）を備えている。情報管理装置３６に入力され設定される情報の１つに本油圧ショベルが配管破断制御弁を備える仕様であるかどうかが含まれる。情報管理装置３６は配管破断制御弁の搭載有無のフラグ情報を工場出荷時に設定されていてもよいし、工場出荷後にオペレータにより設定されてもよい。本実施の形態では、上述したように油圧ショベルが配管破断制御弁２２，２４を備えているため、情報管理装置３６には配管破断制御弁有りのフラグが設定されている。
【００４６】
コントロールユニット３５は、作業装置姿勢検出装置８の検出信号、目標掘削面設定装置３０の設定信号、オペレータ操作検出装置３１の検出信号と、情報管理装置３６の配管破断制御弁の搭載有無のフラグ情報を入力し、所定の演算処理を行い、表示装置３４と電磁比例弁５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂに表示信号及び制御信号（電気信号）を出力する。情報管理装置３６の配管破断制御弁の搭載有無のフラグ情報の入力は、例えばコントロールユニット３５の起動時（図示しないキースイッチのオン時）にコントロールユニット３５が情報管理装置３６から配管破断制御弁の搭載有無のフラグを読み込むことで行われる。一度管破断制御弁の搭載有無のフラグが読み込まれると、キースイッチをオフしてコントロールユニット３５の電源を切るまで、同じフラグが保持される。
【００４７】
図３はコントロールユニット３５のハードウェア構成を示す図である。
【００４８】
コントロールユニット３５は、入力部３５ａと、プロセッサである中央処理装置（ＣＰＵ）３５ｂと、記憶装置であるリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）３５ｃ及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３５ｄと、出力部３５ｅとを有している。入力部３５ａは、作業装置姿勢検出装置８の検出信号、目標掘削面設定装置３０の設定信号、オペレータ操作検出装置３１の検出信号と、情報管理装置３６に設定された配管破断制御弁の搭載有無のフラグ情報を入力し、Ａ／Ｄ変換を行うなどコントロールユニット３５のインターフェースとして機能する。ＲＯＭ３５ｃは、コントロールユニット３５の後述する機能を実行するための制御プログラムと、その機能の実行に必要な各種データが記憶された記録媒体（記憶装置）であり、ＣＰＵ３５ｂは、ＲＯＭ３５ｃに記憶された制御プログラムに従って入力部３５ａから取り入れた信号に対して所定の演算処理を行う。出力部３５ｅは、ＣＰＵ３５ｂでの演算結果に応じた出力用の信号を作成し、その信号を表示装置３４と電磁比例弁５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂに出力する。
【００４９】
なお、図３のコントロールユニット３５は、記憶装置としてＲＯＭ３５ｃ及びＲＡＭ３５ｄという半導体メモリを備えているが、記憶装置であれば他のものであってもよく、例えばハードディスクドライブ等の磁気記憶装置を備えていてもよい。また、情報管理装置３６の代わりに外部パソコンに配管破断制御弁の搭載有無情報を設定し、外部パソコンをコントロールユニット３５に接続して配管破断制御弁の搭載有無情報を入力してもよい。
【００５０】
図４はコントロールユニット３５の制御機能を示すブロック図である。
【００５１】
コントロールユニット３５は、作業装置姿勢演算部４１、目標掘削面演算部４２、領域制限掘削制御演算部４３及び電磁比例弁制御部４４の各機能を有している。
【００５２】
作業装置姿勢演算部４１は、作業装置姿勢検出装置８（角度検出器８ａ〜８ｃ及び傾斜検出器８ｄ）で検出したブーム１２１、アーム１２２、バケット１２３の回動角及び上部旋回体１１２の前後の傾斜角に基づいて作業装置１２０の位置と姿勢を演算する。
【００５３】
目標掘削面演算部４２は、目標掘削面設定装置３０からの設定信号に基づいて、目標掘削面Ｌを演算し、その目標掘削面ＬをＲＡＭ３５ｄに記憶する。目標掘削面Ｌ上およびその上方の領域はバケット１２３の先端が動き得る掘削可能領域であり、目標掘削面Ｌは掘削可能領域の境界に設定される。本実施の形態において、目標掘削面Ｌは、例えば、バケット１２３の先端の位置に応じて適宜自動的に生成される。また、目標掘削面Ｌは、例えばブームの回動支点を原点としたＸＹ座標系（直行座標系）を設定し、そのＸＹ座標系における直線式で表される。
【００５４】
領域制限掘削制御演算部４３は、作業装置姿勢演算部４１、目標掘削面演算部４２、オペレータ操作検出装置３１（圧力検出器５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ）及び情報管理装置３６からの信号／情報に基づいて、作業装置１２０のバケット先端が目標掘削面Ｌの下方に侵入しないように、バケット１２３が目標掘削面Ｌに近づくにしたがってバケット１２３が目標掘削面Ｌに近づく垂直方向の移動速度を減少させるように作業装置１２０の動きを制御するため、ブーム用操作装置４ａ及びアーム用操作装置４ｂのそれぞれの操作信号の制御値を演算する。また、必要に応じてオペレータによるブーム上げ操作なしにブームを上げるため、ブームシリンダ３ａの上げ方向の制御速度を演算し、ブーム用操作装置４ａの操作信号の制御値を演算する。電磁比例弁制御部４４は、領域制限掘削制御演算部４３で演算したブーム用操作装置４ａ及びアーム用操作装置４ｂのそれぞれの操作信号の制御値に基づいて、電磁比例弁５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂの駆動信号（電気信号）を生成し出力する。表示装置３４は、領域制限掘削制御演算部４３によって演算された各種情報を画像／数値情報として表示画面に表示する。
【００５５】
図５は、領域制限掘削制御演算部４３の演算機能の詳細を示すブロック図である。
【００５６】
領域制限掘削制御演算部４３は、シリンダ速度演算部（第１演算部）４３ａ、制限制御演算部（第２演算部）４３ｂ及び操作信号制御値演算部（第３演算部）４３ｃの各機能を有している。
【００５７】
シリンダ速度演算部４３ａは、オペレータのブーム用操作装置４ａの操作によるブームシリンダ３ａの駆動速度（ブームシリンダ速度）と、アーム用操作装置４ｂの操作によるアームシリンダ３ｂの駆動速度（アームシリンダ速度）を演算するものであり、その演算には、ブーム用操作装置４ａの操作パイロット圧（操作信号）とブームシリンダ３ａの駆動速度とのブーム用の第１相関テーブル（相関関係）と、アーム用操作装置４ｂの操作パイロット圧（操作信号）とアームシリンダ３ｂの駆動速度とのアーム用の第１相関テーブル（相関関係）とが用いられる。ブーム用の第１相関テーブルはブーム上げ用の第１相関テーブルとブーム下げ用の第１相関テーブルを含み、ブーム上げ用の第１相関テーブルとブーム下げ用の第１相関テーブルには、ブーム用の配管破断制御弁２２の搭載の有無に応じて２種類の第１相関テーブルがＲＯＭ３５ｃに保存される。同様に、アーム用の第１相関テーブルはアームクラウド用の第１相関テーブルとアームダンプ用の第１相関テーブルを含み、アームクラウド用の第１相関テーブルとアームダンプ用の第１相関テーブルには、アーム用の配管破断制御弁２４の搭載の有無に応じて２種類の第１相関テーブルがＲＯＭ３５ｃに保存される。シリンダ速度演算部４３ａは、情報管理装置３６に設定された配管破断制御弁の搭載有無のフラグ情報に基づいて（配管破断制御弁２４の搭載の有無に応じて）ブーム上げ用及びブーム下げ用の２種類の第１相関テーブルとアームクラウド用及びアームダンプ用の２種類の第１相関テーブルのそれぞれから対応する第１相関テーブルを選択し、その第１相関テーブルを用いてブームシリンダ３ａの駆動速度及びアームシリンダ３ｂの駆動速度を演算する。なお、相関テーブルに代えて数式を用いてもよい。
【００５８】
制限制御演算部４３ｂは、作業装置姿勢演算部４１で演算した作業装置１２０の姿勢と目標掘削面演算部４２で演算した目標掘削面Ｌとから作業装置１２０と目標掘削面Ｌとの位置関係（バケット先端の目標掘削面Ｌからの距離Ｄ）を演算し、シリンダ速度演算部４３ａで演算したブームシリンダ３ａ及びアームシリンダ３ｂの駆動速度と、作業装置１２０と目標掘削面Ｌとの位置関係とに基づいて、作業装置１２０のバケット先端が目標掘削面Ｌの下方に侵入しないように制御するためのブームシリンダ３ａ及びアームシリンダ３ｂの駆動速度の制御値（制限制御用の目標駆動速度）を演算する。
【００５９】
操作信号制御値演算部４３ｃは、制限制御演算部４３ｂで求めたブームシリンダ３ａ及びアームシリンダ３ｂの駆動速度の制御値（制御速度）に基づいてブーム用操作装置４ａ及びアーム用操作装置４ｂの操作パイロット圧（操作信号）の制御値（制限制御用の目標パイロット圧（目標操作信号））を演算するものであり、その演算には、ブームシリンダ３ａの駆動速度とブーム用操作装置４ａの操作パイロット圧（操作信号）とのブーム用の第２相関テーブル（相関関数）と、アームシリンダ３ｂの駆動速度とアーム用操作装置４ｂの操作パイロット圧（操作信号）とのアーム用の第２相関テーブル（相関関数）とが用いられる。ブーム用の第２相関テーブルはブーム上げ用の第２相関テーブルとブーム下げ用の第２相関テーブルを含み、ブーム上げ用の第２相関テーブルとブーム下げ用の第２相関テーブルにはブーム用の配管破断制御弁２２の搭載の有無に応じて２種類の第２相関テーブルがＲＯＭ３５ｃに保存される。同様に、アーム用の第２相関テーブルはアームクラウド用の第２相関テーブルとアームダンプ用の第２相関テーブルを含み、アームクラウド用の第２相関テーブルとアームダンプ用の第２相関テーブルにはアーム用の配管破断制御弁２４の搭載の有無に応じて２種類の第２相関テーブルがＲＯＭ３５ｃに保存される。操作信号制御値演算部４３ｃは、情報管理装置３６に設定された配管破断制御弁の搭載有無のフラグ情報に基づいて（配管破断制御弁２２の搭載の有無に応じて）ブーム上げ用及びブーム下げ用の２種類の第２相関テーブとアームクラウド用及びアームダンプ用の２種類の第２相関テーブルのそれぞれから対応する第２相関テーブルを選択し、その第２相関テーブルを用いてブーム用操作装置４ａの操作パイロット圧の制御値及びアーム用操作装置４ｂの操作パイロット圧の制御値を演算する。ここでも、相関テーブルに代えて数式を用いてもよい。
【００６０】
なお、後述する図１５に示す実施の形態と同様、本実施の形態においても、オペレータ操作検出装置３１としてバケットクラウド用及びバケットダンプ用のパイロット圧を検出する圧力検出器を設け、補正動作用の電磁比例弁としてバケットクラウド用及びバケットダンプ用の電磁比例弁を設け、シリンダ速度演算部４３ａにおいて、バケット用操作装置４ｃの操作パイロット圧（操作信号）とバケットシリンダ３ｃの駆動速度とのバケット用の第１相関テーブル（相関関係）を用いてオペレータのバケット用操作装置４ｃの操作によるバケットシリンダ３ｃの駆動速度（バケットシリンダ速度）を演算し、操作信号制御値演算部４３ｃにおいて、バケットシリンダ３ｃの駆動速度とバケット用操作装置４ｃの操作パイロット圧（操作信号）とのバケット用の第２相関テーブル（相関関数）を用いてバケット用操作装置４ｃの操作パイロット圧（操作信号）の制御値を演算してもよい。
【００６１】
操作信号制御値演算部４３ｃで演算されたブーム用操作装置４ａ及びアーム用操作装置４ｂの操作パイロット圧の制御値は制御指令値として電磁比例弁制御部４４に出力される。電磁比例弁制御部４４は、操作信号制御値演算部４３ｃで演算されたブーム用操作装置４ａ及びアーム用操作装置４ｂのそれぞれの操作パイロット圧の制御値に基づいて、電磁比例弁５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂの駆動信号（電気信号）を生成し、電磁比例弁５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂに出力される。電磁比例弁５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂは、ブームシリンダ３ａ及びアームシリンダ３ｂの駆動速度が、制限制御演算部４３ｂで演算したブームシリンダ３ａ及びアームシリンダ３ｂの制御速度となるようブーム用操作装置４ａ及びアーム用操作装置４ｂの操作パイロット圧（操作信号）を補正する。
【００６２】
以上において、シリンダ速度演算部４３ａは、作業装置１２０の動作を指示する複数の操作装置４ａ〜４ｃのうちの少なくとも一部の複数の特定の操作装置４ａ，４ｂの操作信号からそれぞれの第１相関関数を用いて複数の特定の操作装置４ａ，４ｂに対応する複数の油圧シリンダ３ａ，３ｂの駆動速度を演算する第１演算部を構成する。
【００６３】
制限制御演算部４３ｂは、第１演算部４３ａで演算した複数の油圧シリンダ３ａ，３ｂの駆動速度と、作業装置１２０と目標掘削面Ｌとの位置関係とに基づいて、作業装置１２０が目標掘削面Ｌの下方に侵入しないよう作業装置１２０を駆動する複数の油圧シリンダ３ａ〜３ｃのうちの少なくとも一部の複数の特定の油圧シリンダ３ａ，３ｂの駆動速度の制御値を演算する第２演算部を構成する。
【００６４】
操作信号制御値演算部４３ｃは、第２演算部４３ｂで演算した複数の特定の油圧シリンダ３ａ，３ｂの駆動速度の制御値からそれぞれの第２相関関数を用いて複数の特定の油圧シリンダ３ａ，３ｂに対応する複数の操作装置４ａ，４ｂの操作信号の制御値を演算する第３演算部を構成する。
【００６５】
電磁比例弁制御部４４と電磁比例弁５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂは、第３演算部４３ｃで演算した複数の操作装置４ａ，４ｂの操作信号の制御値に基づいて、作業装置１２０が目標掘削面Ｌの下方に侵入しないよう複数の特定の油圧シリンダ３ａ，３ｂに対応する複数の操作装置４ａ，４ｂの操作信号を補正する操作信号補正装置を構成する。
【００６６】
また、複数の特定の操作装置４ａ，４ｂに対応する複数の油圧シリンダ３ａ，３ｂは配管破断制御弁２２，２４に係わる油圧シリンダ３ａ，３ｂを含み、かつ第１演算部４３ａは、第１相関関数として、配管破断制御弁３ａ，３ｂに係わる油圧シリンダ用の特定の第１相関関数を含み、複数の特定の油圧シリンダ３ａ，３ｂは配管破断制御弁２２，２４に係わる油圧シリンダ３ａ，３ｂを含み、かつ第３演算部４３ｃは、第２相関関数として、配管破断制御弁２２，２４に係わる油圧シリンダ用の特定の第２相関関数を含み、第１演算部４３ａ及び第３演算部４３ｃは、情報設定装置である情報管理装置３６から配管破断制御弁２２，２４の搭載の有無に係わる情報を入力し、配管破断制御弁２２，２４の搭載の有無に応じて特定の第１相関関数及び特定の第２相関関数による演算処理を補正し、配管破断制御弁２２，２４に係わる油圧シリンダ３ａ，３ｂの駆動速度及び配管破断制御弁２２，２４に係わる油圧シリンダ３ａ，３ｂに対応する操作装置４ａ，４ｂの操作信号の制御値をそれぞれ演算する。
【００６７】
図６は、シリンダ速度演算部４３ａに設定される２種類の第１相関テーブルの一例を示す図である。図中、実線の特性を有する相関テーブルが配管破断制御弁の搭載有りの場合の第１相関テーブルであり、破線の特性を有する相関テーブルが配管破断制御弁の搭載無しの場合の第１相関テーブルである。
【００６８】
例えば、ブームシリンダ３ａを伸長させるブーム上げ動作では、ブームシリンダ３ａに配管破断制御弁２２を備える場合、ブームシリンダ３ａのボトム側室３ａ１に供給される圧油は配管破断制御弁２２のポペット弁２１１のポペット弁体２１１ａを押し上げた上でブームシリンダ３ａのボトム側室３ａ１に供給される。このようにブーム上げ動作ではポペット弁２１１が作動するため、配管破断制御弁２２を備えた油圧ショベルでは、配管破断制御弁２２を備えていない油圧ショベルに対してブーム用操作装置４ａの操作パイロット圧（操作信号）とブームシリンダ３ａの駆動速度との関係が変化する。このためブーム用の配管破断制御弁２２の搭載有りの場合の第１相関テーブルのシリンダ速度特性（実線）は、ブーム用の配管破断制御弁２２の搭載無しの場合の第１相関テーブルのシリンダ速度特性（破線）に比べてブームシリンダ３ａの駆動速度が小さい値となる。
【００６９】
また、ブームシリンダ３ａを収縮させるブーム下げ動作では、ブームシリンダ３ａのボトム側室３ａ１に負荷保持圧が発生し、ブームシリンダ３ａに配管破断制御弁２２を備える場合、ブーム下げの操作パイロット圧が配管破断制御弁２２のスプール弁２１２に作用し、それに伴いポペット弁２１１が開き、ブームシリンダ３ａのボトム側室３ａ１から圧油がタンクへと排出される。このようにブーム下げ動作では、スプール弁２１２やポペット弁２１１が作動するため、配管破断制御弁２２を備えた油圧ショベルでは、配管破断制御弁２２を備えていない油圧ショベルに対してブーム用操作装置４ａの操作パイロット圧（操作信号）とブームシリンダ３ａの駆動速度との関係が変化する。このためこの場合も、ブーム用の配管破断制御弁２２の搭載有りの場合の第１相関テーブルのシリンダ速度特性（実線）は、ブーム用の配管破断制御弁２２の搭載無しの場合の第１相関テーブルのシリンダ速度特性（破線）に比べてブームシリンダ３ａの駆動速度が小さい値となる。
【００７０】
アームシリンダ３ｂを伸長させるアームクラウド動作及びアームシリンダ３ｂを収縮させるアームダンプ動作の場合も同様であり、アーム用の配管破断制御弁２４が流路抵抗となって、配管破断制御弁２４を備えた油圧ショベルでは、配管破断制御弁２４を備えていない油圧ショベルに対してアーム用操作装置４ｂの操作パイロット圧（操作信号）とアームシリンダ３ｂの駆動速度との関係が変化する。このためアーム用の配管破断制御弁２４の搭載有りの場合の第１相関テーブルのシリンダ速度特性（実線）は、アーム用の配管破断制御弁２４の搭載無しの場合の第１相関テーブルのシリンダ速度特性（破線）に比べてアームシリンダ３ｂの駆動速度が小さい値となる。
【００７１】
図７はシリンダ速度演算部４３ａの演算処理の一例を示す図である。
【００７２】
シリンダ速度演算部４３ａは選択部４３ａ１と演算部４３ａ２を有している。選択部４３ａ１は配管破断制御弁の搭載有無のフラグ情報に基づいて（配管破断制御弁の搭載の有無に応じて）配管破断制御弁の搭載有りの場合の第１相関テーブルＦ１と配管破断制御弁の搭載無しの場合の第１相関テーブルＦ２のいずれか一方を選択する。演算部４３ａ２は、その選択した第１相関テーブルを用いてそのときの操作装置の操作パイロット圧に応じたシリンダ駆動速度を演算する。
【００７３】
シリンダ速度演算部４３ａは、ブーム上げ用及びブーム下げ用の２種類の第１相関テーブルとアームクラウド用及びアームダンプ用の２種類の第１相関テーブルのそれぞれに対して図７に示した選択部４３ａ１と演算部４３ａ２を備え、配管破断制御弁の搭載有無のフラグ情報に基づいて（配管破断制御弁の搭載の有無に応じて）ブームシリンダ３ａの駆動速度及びアームシリンダ３ｂの駆動速度を演算する。
【００７４】
なお、上述した実施の形態では、配管破断制御弁の搭載の有無に応じて２種類の第１相関テーブルをＲＯＭ３５ｃに保存し、配管破断制御弁の搭載の有無に応じてシリンダ駆動速度を演算したが、一種類の第１相関テーブルをＲＯＭ３５ｃに保存し、配管破断制御弁の搭載の有無に応じてそのテーブルデータにゲインを乗じる、或いは最大値を制限するなどしてテーブルデータを補正し、シリンダ駆動速度を演算してもよい。また、上記実施の形態では、相関テーブルを用いてシリンダ駆動速度を演算したが、相関テーブルに代え数式を用いるなど他の相関関数を用いてもよい。このようにシリンダ速度演算部４３ａにおいては、配管破断制御弁の搭載の有無に応じて相関関数による演算処理を補正しシリンダ駆動速度を演算できればよく、その範囲内で種々の変形が可能である。
【００７５】
図８は、操作信号制御値演算部４３ｃに設定される２種類の第２相関テーブルの一例を示す図である。図中、実線の特性を有する相関テーブルが配管破断制御弁の搭載有りの場合の第２相関テーブルであり、破線の特性を有する相関テーブルが配管破断制御弁の搭載無しの場合の第２相関テーブルである。
【００７６】
前述したように、配管破断制御弁２２，２４が搭載されている場合、ブームシリンダ３ａを伸長させるブーム上げ動作及びブームシリンダ３ａを収縮させるブーム下げ動作、アームシリンダ３ｂを伸長させるアームクラウド動作及びアームシリンダ３ｂを収縮させるアームダンプ動作では、配管破断制御弁２２，２４が流路抵抗となる。このため配管破断制御弁２２，２４を備えた油圧ショベルでは、配管破断制御弁２２，２４を備えていない油圧ショベルに対してブームシリンダ３ａの駆動速度とブーム用流量制御弁５ａの制御パイロット圧（操作信号）との関係、及びアームシリンダ３ｂの駆動速度とアーム用流量制御弁５ｂの制御パイロット圧（操作信号）との関係が変化する。このため配管破断制御弁２２，２４の搭載有りの場合の第２相関テーブルの制御パイロット圧特性（実線）は、配管破断制御弁２２，２４の搭載無しの場合の第２相関テーブルの制御パイロット圧特性（破線）に比べて操作装置の操作パイロット圧が大きい値となる。
【００７７】
図９は操作信号制御値演算部４３ｃの演算処理の一例を示す図である。
【００７８】
操作信号制御値演算部４３ｃは選択部４３ｃ１と演算部４３ｃ２を有している。選択部４３ｃ１は配管破断制御弁の搭載有無のフラグ情報に基づいて（配管破断制御弁の搭載の有無に応じて）配管破断制御弁の搭載有りの場合の第２相関テーブルＦ３と配管破断制御弁の搭載無しの場合の第２相関テーブルＦ４のいずれか一方を選択する。演算部４３ｃ２は、その選択した第２相関テーブルを用いてそのときの制限制御演算部４３ｂで求めたシリンダ駆動速度の制御値に応じた操作装置の操作パイロット圧の制御値を演算する。
【００７９】
操作信号制御値演算部４３ｃは、ブーム上げ用及びブーム下げ用の２種類の第２相関テーブとアームクラウド用及びアームダンプ用の２種類の第２相関テーブルのそれぞれに対して図９に示した選択部４３ｃ１と演算部４３ｃ２を備え、配管破断制御弁の搭載有無のフラグ情報に基づいて（配管破断制御弁の搭載の有無に応じて）ブーム用操作装置４ａの操作パイロット圧の制御値及びアーム用操作装置４ｂの操作パイロット圧の制御値を演算する。
【００８０】
なお、この場合も、配管破断制御弁の搭載の有無に応じて２種類の第２相関テーブルをＲＯＭ３５ｃに保存するのではなく、一種類の第２相関テーブルをＲＯＭ３５ｃに保存し、配管破断制御弁の搭載の有無に応じてそのテーブルデータにゲインを乗じるなどしてテーブルデータを補正し、操作パイロット圧の制御値を演算してもよい。また、相関テーブルを用いるのではなく数式を用いるなど他の相関関数を用いてもよい。このように操作信号制御値演算部４３ｃにおいても、配管破断制御弁の搭載の有無に応じて相関関数による演算処理を補正し操作パイロットの制御値を演算できればよく、その範囲内で種々の変形が可能である。
【００８１】
図１０及び図１１は制限制御演算部４３ｂの演算処理の一例を示す図である。
【００８２】
制限制御演算部４３ｂは、まず、作業装置姿勢演算部４１で演算した作業装置１２０の姿勢と目標掘削面演算部４２で演算した目標掘削面Ｌとから、作業装置１２０と目標掘削面Ｌとの位置関係として、バケット先端の目標掘削面Ｌからの距離Ｄを演算し、そのバケット先端の目標掘削面Ｌからの距離Ｄに基づいて、バケット先端速度の目標掘削面Ｌに垂直な成分の制限値ａを計算する。これはＲＯＭ３５ｃに図１０に示すような関係を記憶しておき、この関係を読み出して行う。
【００８３】
図１０において、横軸はバケット先端の目標掘削面Ｌからの距離Ｄを示し、縦軸はバケット先端速度の目標掘削面Ｌに垂直な成分の制限値ａを示し、横軸の距離Ｄ及び縦軸の速度制限値ａは、目標掘削面Ｌ上及びその上方の掘削可能領域を設定領域と呼ぶ場合、それぞれ設定領域外から設定領域内に向かう方向を（＋）方向としている。この距離Ｄと制限値ａの関係は、バケット先端が設定領域内にあるときには、その距離Ｄに比例した（−）方向の速度をバケット先端速度の境界Ｌに垂直な成分の制限値ａとし、バケット先端が領域外にあるときには、その距離Ｄに比例した（＋）方向の速度をバケット先端速度の境界Ｌに垂直な成分の制限値ａとするように定められている。したがって、設定領域内では、バケット先端速度の目標掘削面Ｌに垂直な成分が（−）方向で制限値ａを越えた場合だけ減速され、設定領域外では、バケット先端が（＋）方向に増速されるようになる。
【００８４】
次いで、制限制御演算部４３ｂは、シリンダ速度演算部４３ａで演算したオペレータ操作によるシリンダ駆動速度（ブームシリンダ速度及びアームシリンダ速度）と作業装置姿勢演算部４１で求めた作業装置１２０の位置と姿勢によりオペレータ操作によるバケット先端速度ｂを演算する。
【００８５】
更に、制限制御演算部４３ｂは、作業装置姿勢演算部４１で設定した目標掘削面Ｌの設定データを用いて、座標変換により、上記のように求めたオペレータ操作によるバケット先端速度ｂの目標掘削面Ｌに平行な成分ｂｘと目標掘削面Ｌに垂直な成分ｂｙとを演算し、バケット先端速度の目標掘削面Ｌに垂直な成分の制限値ａとそのオペレータ操作によるバケット先端速度ｂの目標掘削面Ｌに垂直な成分ｂｙとから補正動作によるバケット先端速度の目標掘削面Ｌに垂直な成分の制御値ｃを演算する。これを、図１１を用いて説明する。
【００８６】
図１１において、バケット先端速度の目標掘削面Ｌに垂直な成分の制限値ａとオペレータ操作によるバケット先端速度ｂの目標掘削面Ｌに垂直な成分ｂｙの差（ａ−ｂｙ）が補正動作によるバケット先端速度の目標掘削面Ｌに垂直な成分の制御値ｃであり、制限制御演算部４３ｂはｃ＝ａ−ｂｙの式より制御値ｃを計算する。
【００８７】
補正動作による制御値ｃの意味について、バケット先端が設定領域内にある場合、目標掘削面Ｌ上にある場合、設定領域外にある場合に分けて説明する。
【００８８】
バケット先端が設定領域内の場合には、バケット先端速度は、バケット先端の目標掘削面Ｌからの距離Ｄに比例してバケット先端速度の目標掘削面Ｌに垂直な成分の制限値ａに制限され、オペレータ操作によるバケット先端速度ｂが制限値ａを超えた場合は、速度ｃ（＝ａ−ｂｙ）の補正動作によって制限値ａに減速される。
【００８９】
バケット先端が目標掘削面Ｌ上にある場合には、バケット先端速度の目標掘削面Ｌに垂直な成分の制限値ａは０となり、設定領域外に向かうオペレータ操作によるバケット先端速度ｂは速度ｃの補正動作によってキャンセルされ、バケット先端速度も０となる。
【００９０】
バケット先端が設定領域外の場合には、バケット先端速度の目標掘削面Ｌに垂直な成分はバケット先端の目標掘削面Ｌからの距離Ｄに比例した上向きの速度ａに制限されることにより、常に設定領域内に復元するように速度ｃの補正動作が行われる。
【００９１】
ここで、オペレータ操作がアームクラウド操作である場合の補正動作には例えば以下の２つがある。
【００９２】
（ａ）ブーム上げ
（ｂ）ブーム上げとアームクラウドの減速との併用
オペレータ操作がブーム下げである場合の補正動作には例えば、
（ｃ）ブーム下げの減速
である。
【００９３】
制限制御演算部４３ｂは、補正動作によるバケット先端速度の目標掘削面Ｌに垂直な成分の制御値ｃと作業装置姿勢演算部４１で設定した目標掘削面Ｌの設定データを用いて、座標変換により、制御値ｃの補正動作を行い作業装置１２０のバケット１２３の先端が目標掘削面Ｌの下方に侵入しないように制御するためのブームシリンダ３ａ及びアームシリンダ３ｂの駆動速度の制御値（制限制御用の目標駆動速度）を演算する。
【００９４】
〜動作〜
以上のように構成した本実施の形態の動作を説明する。
【００９５】
＜アームクラウド動作＞
図１２は、手前方向に掘削しようとしてアーム用操作装置４ｂの操作レバー４ｂ１をアームクラウド方向に操作したときであって、バケット先端が目標掘削面Ｌの上方（設定領域内）にあるときの補正動作軌跡の一例を示す図であり、図１３はバケット先端が目標掘削面Ｌから（設定領域外に）はみ出したときの補正動作軌跡の一例を示す図である。まず、補正動作を上記（ａ）のブーム上げで行う場合について説明する。
【００９６】
手前方向に掘削しようとしてアーム用操作装置４ｂの操作レバー４ｂ１をアームクラウド方向に操作するとき、その操作装置４ｂの操作パイロット圧が流量制御弁５ｂのアームクラウド側の受圧部５ｂ１に与えられ、アーム１２２は手前方向に下がるよう動かされる。一方、これと同時に、操作装置４ｂの操作パイロット圧が圧力検出器５２ａで検出され、シリンダ速度演算部４３ａに入力されてアームシリンダ３ｂの駆動速度が計算される。このとき、操作装置４ｂの操作パイロット圧はアームクラウドの操作パイロット圧であるため、アームシリンダ３ｂの駆動速度の演算にはアームクラウド用の第１相関テーブルが用いられる。また、本実施の形態ではアーム用の配管破断制御弁２４を備えているため、アームクラウド用の第１相関テーブルとしてアーム用の配管破断制御弁２４の搭載有りの場合の第１相関テーブルＦ１が選択され、シリンダ速度演算部４３ａではその第１相関テーブルＦ１を用いてアームシリンダ３ｂの駆動速度が計算される。
【００９７】
制限制御演算部４３ｂではそのアームシリンダ３ｂの駆動速度に基づいてアームによるバケット先端速度ｂが演算される。また、制限制御演算部４３ｂでは図１０に示す関係からケット先端の目標掘削面Ｌからの距離Ｄに比例したバケット先端速度の制限値ａ（＜０）が計算され、更にブーム上げの補正動作によるバケット先端速度の制御値ｃ＝ａ−ｂｙが計算される。このとき、バケット先端が目標掘削面Ｌから遠く、ａ＜ｂｙ（｜ａ｜＞｜ｂｙ｜）のときは制御値ｃは負の値として計算される。
【００９８】
操作信号制御値演算部４３ｃでは、制御値ｃが負の値であるため、ブーム下げ用の第２相関テーブルを用いてブーム下げの操作パイロット圧の制御値（目標パイロット圧）が演算される。
【００９９】
電磁比例弁制御部４４は、そのブーム下げの操作パイロット圧の制御値に基づいて、ブーム下げ側の流量制御弁５ａの受圧部５ａ２のパイロット圧を制限するように電磁比例弁５４ｂの駆動信号（電気信号）を生成し出力する。また、ブーム上げ側の電磁比例弁５４ａには駆動信号を出力せず、流量制御弁５ａの受圧部５ａ１のパイロット圧を０にする。このとき、操作装置４ａは操作されていないので、流量制御弁５ａの受圧部５ａ１，５ａ２のいずれにも操作装置４ａからパイロット圧は出力されない。これにより操作装置４ｂの操作パイロット圧に応じてアーム１２２が手前方向に動かされる。
【０１００】
上記のようにアーム１２２が手前方向に動かされ、バケット先端が目標掘削面Ｌに近づくにつれて制限制御演算部４３ｂで計算されるバケット先端速度の制限値ａは大きくなり（｜ａ｜は小さくなり）、この制限値ａがアームによるバケット先端速度ｂの目標掘削面Ｌに垂直な成分ｂｙよりも大きくなると、バケット先端速度の制御値ｃ＝ａ−ｂｙは正の値となる。
【０１０１】
操作信号制御値演算部４３ｃでは、制御値ｃが正の値であるため、ブーム上げ用の第２相関テーブルを用いて、制限制御演算部４３ｂで計算したブームシリンダ３ａの駆動速度の制御値を変換し、ブーム上げの操作パイロット圧の制御値が演算される。また、本実施の形態ではブーム用の配管破断制御弁２２を備えているため、ブーム上げ用の第２相関テーブルとしてブーム用の配管破断制御弁２２の搭載有りの場合の第２相関テーブルＦ３が選択され、操作信号制御値演算部４３ｃではその第２相関テーブルＦ３を用いてブーム上げの操作パイロット圧の制御値が計算される。
【０１０２】
電磁比例弁制御部４４は、そのブーム上げの操作パイロット圧の制御値に基づいて、ブーム上げ側の流量制御弁５ａの受圧部５ａ１のパイロット圧を生成するよう電磁比例弁５４ａの駆動信号（電気信号）を生成し出力する。また、ブーム下げ側の電磁比例弁５４ｂには、オペレータ操作によるパイロット圧があってもそれを遮断するよう電磁比例弁５４ｂを閉じる駆動信号を出力し、流量制御弁５ａの受圧部５ａ２のパイロット圧を０にする。これにより、バケット先端速度の目標掘削面Ｌに垂直な成分がケット先端と目標掘削面Ｌからの距離Ｄに比例して徐々に制限されるように、ブーム上げによる補正動作が行われ、アームによるバケット先端速度の補正されていない目標掘削面Ｌに平行な成分ｂｘと制御値ｃによる補正された速度により、図１２に示すような方向変換制御が行われ、目標掘削面Ｌに沿った掘削が行える。また、このとき、シリンダ速度演算部４３ａでは、アーム用の配管破断制御弁２４の搭載有りの場合の第１相関テーブルＦ１を用いてアームシリンダ３ｂの駆動速度が計算され、操作信号制御値演算部４３ｃでは、ブーム用の配管破断制御弁２２の搭載有りの場合の第２相関テーブルＦ３を用いてブーム上げの操作パイロット圧の制御値が計算されるため、配管破断制御弁の搭載の有無によらず、領域制限掘削制御によって目標掘削面を整形する際の制御精度を確保することができ、バケット１２３が目標掘削面下方に侵入する、もしくは目標掘削面に十分に近づけないといった事象の発生を回避することができる。
【０１０３】
また、バケット先端が目標掘削面Ｌからはみ出した場合は、制限制御演算部４３ｂでは図１０に示す関係から、バケット先端の目標掘削面Ｌからの距離Ｄに比例したバケット先端速度の制限値ａが正の値として計算され、ブーム上げの補正動作によるバケット先端速度の制御値ｃ＝ａ−ｂｙ（＞０）は制限値ａに比例して大きくなり、操作信号制御値演算部４３ｃでは、ブーム用の配管破断制御弁２２の搭載有りの場合の第２相関テーブルＦ３を用いて制御値ｃに応じて大きくなるブーム上げの操作パイロット圧の制御値が計算される。
【０１０４】
電磁比例弁制御部４４は、そのブーム上げの操作パイロット圧の制御値に基づいて、制御値ｃに応じて増大する電磁比例弁５４ａの駆動信号（電気信号）を生成し出力する。これにより、設定領域外では距離Ｄに比例したバケット先端速度で領域内に復元するように、ブーム上げによる補正動作が行われ、アームによるバケット先端速度の補正されていない目標掘削面Ｌに並行な成分ｂｘと、この制御値ｃにより補正された目標掘削面Ｌに垂直な速度により、図１３に示すように目標掘削面Ｌに沿って徐々に戻りながらの掘削が行える。したがって、アームをクラウドするだけで滑らかに目標掘削面Ｌに沿った掘削が行える。また、この場合も、シリンダ速度演算部４３ａでは、アーム用の配管破断制御弁２４の搭載有りの場合の第１相関テーブルＦ１を用いてアームシリンダ３ｂの駆動速度が計算され、操作信号制御値演算部４３ｃでは、ブーム用の配管破断制御弁２２の搭載有りの場合の第２相関テーブルＦ３を用いてブーム上げの操作パイロット圧の制御値が計算されるため、配管破断制御弁の搭載の有無によらず、領域制限掘削制御によって目標掘削面を整形する際の制御精度を確保することができ、バケット１２３が目標掘削面下方に侵入する、もしくは目標掘削面に十分に近づけないといった事象の発生を回避することができる。
【０１０５】
補正動作を上記（ｂ）のブーム上げとアームクラウドの減速との併用で行う場合は、バケット先端速度の制御値ｃが正の値となったときに、制御値ｃをブーム上げによる補正動作とアームクラウドの減速による補正動作に振り分け、それぞれで垂直成分ｂｙを減じればよい。
【０１０６】
例えば、ブーム上げの補正動作に振り分けられた制御値をｃ１とし、アームクラウドの減速の補正動作に振り分けられた制御値をｃ２とすると（ｃ＝ｃ１＋ｃ２）、制御値ｃ１については、ブーム上げの補正動作による制御値ｃの場合と同様に、操作信号制御値演算部４３ｃにおいてブーム用の配管破断制御弁２２の搭載有りの場合の第２相関テーブルＦ３を用いてブーム上げの操作パイロット圧の制御値を計算し、電磁比例弁制御部４４において電磁比例弁５４ａの駆動信号（電気信号）を生成し出力すればよい。制御値ｃ２については、操作信号制御値演算部４３ｃにおいてアーム用の配管破断制御弁２４の搭載有りの場合の第２相関テーブルＦ３を用いてアームクラウドの操作パイロット圧の制御値を計算し、電磁比例弁制御部４４において電磁比例弁５５ａの駆動信号（電気信号）を生成し出力すればよい。これにより電磁比例弁５４ａはブーム上げ側の流量制御弁５ａの受圧部５ａ１に与えられるパイロット圧を生成し、このパイロット圧を制御値ｃ１に応じて徐々に制限する。また、電磁比例弁５５ａは操作装置４ｂのアームクラウドのパイロット圧を減圧して出力し、流量制御弁５ｂのアームクラウド側の受圧部５ｂ１に与えられるパイロット圧を制御値ｃ２に応じて徐々に制限する。これにより、目標掘削面Ｌに近づくにつれてアームクラウド速度が徐々に制限され、ブーム上げとアームクラウドの減速を併用してアームによるバケット先端速度ｂの目標掘削面Ｌに垂直な成分ｂｙを減じることができる。
【０１０７】
＜ブーム下げ動作＞
バケット先端の位置決めを行おうとしてブーム用操作装置４ａの操作レバー４ａ１をブーム下げ方向に操作するとき、その操作装置４ａの操作パイロット圧がパイロットライン１１ｂを介して流量制御弁５ａのブーム下げ側の受圧部５ａ２に与えられ、ブーム１２１は下方に動かされる。一方、これと同時に、操作装置４ａの操作パイロット圧が圧力検出器５１ｂで検出され、シリンダ速度演算部４３ａに入力されてブームシリンダ３ａの駆動速度が計算される。このとき、操作装置４ａの操作パイロット圧はブーム下げの操作パイロット圧であるため、ブームシリンダ３ａの駆動速度の演算にはブーム下げ用の第１相関テーブルが用いられる。また、本実施の形態ではブーム用の配管破断制御弁２２を備えているため、ブーム下げ用の第１相関テーブルとしてブーム用の配管破断制御弁２２の搭載有りの場合の第１相関テーブルＦ１が選択され、シリンダ速度演算部４３ａではその第１相関テーブルＦ１を用いてブームシリンダ３ａの駆動速度が計算される。
【０１０８】
制限制御演算部４３ｂではそのブームシリンダ３ａの駆動速度に基づいてブーム下げの補正動作によるバケット先端速度ｂが演算される。また、制限制御演算部４３ｂでは図１０に示す関係からケット先端の目標掘削面Ｌからの距離Ｄに比例したバケット先端速度の制限値ａ（＜０）が計算され、更にバケット先端速度の制御値ｃ＝ａ−ｂｙが計算される。このとき、バケット先端が目標掘削面Ｌから遠く、ａ＜ｂｙ（｜ａ｜＞｜ｂｙ｜）のときは制御値ｃは負の値として計算される。
【０１０９】
操作信号制御値演算部４３ｃでは、制御値ｃが負の値であるため、ブーム下げ用の第２相関テーブルを用いて、制限制御演算部４３ｂで計算したブームシリンダ３ａの駆動速度の制御値を変換し、ブーム下げの操作パイロット圧の制御値が演算される。また、本実施の形態ではブーム用の配管破断制御弁２２を備えているため、ブーム下げ用の第２相関テーブルとしてブーム用の配管破断制御弁２２の搭載有りの場合の第２相関テーブルＦ３が選択され、操作信号制御値演算部４３ｃではその第２相関テーブルＦ３を用いてブーム下げの操作パイロット圧の制御値が計算される。
【０１１０】
電磁比例弁制御部４４は、そのブーム下げの操作パイロット圧の制御値に基づいて、ブーム下げ側の流量制御弁５ａの受圧部５ａ２のパイロット圧を制限するように電磁比例弁５４ｂの駆動信号（電気信号）を生成し出力する。また、ブーム上げ側の電磁比例弁５４ａには駆動信号を出力せず、流量制御弁５ａの受圧部５ａ１のパイロット圧を０にする。このとき、バケット先端が目標掘削面Ｌから遠いときは、制限制御演算部４３ｂで計算されるブーム下げの補正動作によるバケット先端速度の制御値ｃの絶対値は大きく、操作信号制御値演算部４３ｃで求めたブーム下げの操作パイロット圧の制御値よりも操作装置４ａのパイロット圧の方が小さいので、電磁比例弁５４ｂは操作装置４ａのパイロット圧をそのまま出力し、これにより操作装置４ａのパイロット圧に応じてブームが下がって行く。
【０１１１】
上記のようにブームが下がり、バケット先端が目標掘削面Ｌに近づくにつれて制限制御演算部４３ｂで計算されるブームによるバケット先端速度の制御値ｃ＝ａ（＜０）は大きくなり（｜ａ｜又｜ｃ｜は小さくなり）、操作信号制御値演算部４３ｃで求めた対応するブーム下げの操作パイロット圧（＜０）の制御値の絶対値は小さくなる。そして、この制御値の絶対値が操作装置４ａの操作パイロット圧よりも小さくなり、電磁比例弁制御部４４から電磁比例弁５４ｂに出力される駆動信号がそれに応じて小さくなると、電磁比例弁５４ｂは操作装置４ａのパイロット圧を減圧して出力し、流量制御弁５ａのブーム下げ側の受圧部５ａ２に与えられるパイロット圧を制御値ｃに応じて徐々に制限する。これにより、目標掘削面Ｌに近づくにつれてブーム下げ速度が徐々に制限され、バケット先端が目標掘削面Ｌに到達するとブームは停止する。したがって、バケット先端の位置決めが簡単に滑らかにできる。また、このとき、シリンダ速度演算部４３ａでは、ブーム下げ用の第１相関テーブルとしてブーム用の配管破断制御弁２２の搭載有りの場合の第１相関テーブルＦ１を用いてブームシリンダ３ａの駆動速度が計算され、操作信号制御値演算部４３ｃでは、ブーム下げ用の第２相関テーブルとしてブーム用の配管破断制御弁２２の搭載有りの場合の第２相関テーブルＦ３を用いてブーム下げの操作パイロット圧の制御値が計算されるため、配管破断制御弁の搭載の有無によらず、領域制限掘削制御によって目標掘削面を整形する際の制御精度を確保することができ、バケット１２３が目標掘削面下方に侵入する、もしくは目標掘削面に十分に近づけないといった事象の発生を回避することができる。
【０１１２】
また、バケット先端が目標掘削面Ｌからはみ出した場合は、制限制御演算部４３ｂでは図１０に示す関係から、バケット先端と目標掘削面Ｌからの距離Ｄに比例したバケット先端速度の制限値ａが正の値として計算され、補正動作によるバケット先端速度の制御値ｃ＝ａ−ｂｙ（＞０）も制限値ａに比例して大きくなる正の値として計算される。操作信号制御値演算部４３ｃでは、制御値ｃが正の値であるため、ブーム上げ用の第２相関テーブルを用いて、制御値ｃに応じて大きくなるブーム上げの操作パイロット圧の制御値が演算されるとともに、ブーム下げ用の操作パイロット圧の制御値としてゼロが演算される。また、本実施の形態ではブーム用の配管破断制御弁２２を備えているため、ブーム上げ用の第２相関テーブルとしてブーム用の配管破断制御弁２２の搭載有りの場合の第２相関テーブルＦ３を用いて制御値ｃに応じて大きくなるブーム上げの操作パイロット圧の制御値が計算される。
【０１１３】
電磁比例弁制御部４４は、そのブーム上げの操作パイロット圧の制御値に基づいて、制御値ｃに応じて増大する電磁比例弁５４ａの駆動信号（電気信号）を生成し出力し、ブーム上げ側の流量制御弁５ａの受圧部５ａ１に制限値ａに応じたパイロット圧を与える。また、電磁比例弁制御部４４は、そのブーム下げのゼロの操作パイロット圧の制御値に基づいて電磁比例弁５４ａの駆動信号（電気信号）を生成し出力し、ブーム下げ側の流量制御弁５ａの受圧部５ａ２に与えるパイロット圧をタンク圧に減圧する。これにより、ブームは距離Ｄに比例した速度で領域内に復元するように上げ方向に動かされ、バケット先端が目標掘削面Ｌまで戻ると停止する。したがって、バケット先端の位置決めが更に滑らかに行える。また、このときも、シリンダ速度演算部４３ａでは、ブーム下げ用の第１相関テーブルとしてブーム用の配管破断制御弁２２の搭載有りの場合の第１相関テーブルＦ１を用いてブームシリンダ３ａの駆動速度が計算され、操作信号制御値演算部４３ｃでは、ブーム上げ用の第２相関テーブルとしてブーム用の配管破断制御弁２２の搭載有りの場合の第２相関テーブルＦ３を用いてブーム上げの操作パイロット圧の制御値が計算されるため、配管破断制御弁の搭載の有無によらず、領域制限掘削制御によって目標掘削面を整形する際の制御精度を確保することができ、バケット１２３が目標掘削面下方に侵入する、もしくは目標掘削面に十分に近づけないといった事象の発生を回避することができる。
【０１１４】
〜効果〜
以上のように本実施例によれば、特定の第１及び第２相関関数である第１及び第２相関テーブルとして、それぞれ、配管破断制御弁の搭載の有無に応じた２種類の第１及び第２相関テーブルＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４をＲＯＭ（記憶装置）３５ｃに保存し、配管破断制御弁２２，２４の搭載の有無に応じて第１及び第２相関テーブルを選択してアームシリンダ３ｂの駆動速度やブーム用流量制御弁５ａに対する操作信号の制御値を演算するため、配管破断制御弁２２，２４の搭載の有無によらず、領域制限掘削制御によって目標掘削面を整形する際の制御精度を確保することができ、バケット１２３が目標掘削面下方に侵入する、もしくは目標掘削面に十分に近づけないといった事象の発生を回避することができる。
【０１１５】
〜第２の実施の形態〜
図１５は、本発明の第２の実施の形態に係わる油圧ショベルの油圧駆動装置と領域制限掘削制御装置を示す図である。
【０１１６】
上記実施の形態では、配管破断制御弁としてブーム用の配管制御弁２２とアーム用の配管制御弁２４を設けたが、配管破断制御弁としてブーム用の配管制御弁２２のみを備えていてもよい。また、オペレータ操作検出装置３１として、バケットクラウド及びバケットダンプの操作パイロット圧を検出する圧力検出器を備え、補正動作用の電磁比例弁としてバケットクラウド及びバケットダンプの操作パイロット圧を補正する電磁比例弁を備えていてもよい。図１５はそのような実施の形態を示すものである。
【０１１７】
すなわち、図１５に示す実施の形態において、領域制限制御装置はアーム用の配管制御弁２４を備えていない。また、バケット用のパイロットライン１３ａ，１３ｂには、バケットクラウド及びバケットダンプの操作パイロット圧を検出する圧力検出器５７ａ，５７ｂと、バケットクラウド及びバケットダンプの操作パイロット圧を補正する電磁比例弁５８ａ，５８ｂが設けられている。
【０１１８】
この実施の形態では、コントロールユニット３５のシリンダ速度演算部４３ａ（第１演算部）は、ブーム上げ用の第１相関テーブルとブーム下げ用の第１相関テーブルに対してだけ、ブーム用の配管破断制御弁２２の搭載の有無に応じて２種類の第１相関テーブルをＲＯＭ３５ｃに保存し、情報管理装置３６に設定された配管破断制御弁２２の搭載有無のフラグ情報に応じてブーム用の配管破断制御弁２２の搭載有りの場合の第１相関テーブルＦ１を選択することで、第１相関テーブルによる演算処理を補正し、ブームシリンダ３ａの駆動速度を演算する。
【０１１９】
また、操作信号制御値演算部４３ｃ（第３演算部）は、ブーム上げ用の第２相関テーブルとブーム下げ用の第２相関テーブルに対してだけ、ブーム用の配管破断制御弁２２の搭載の有無に応じて２種類の第２相関テーブルをＲＯＭ３５ｃに保存し、情報管理装置３６に設定された配管破断制御弁２２の搭載有無のフラグ情報に応じてブーム用の配管破断制御弁２２の搭載有りの場合の第２相関テーブルＦ３を選択することで、第２相関テーブルによる演算処理を補正し、ブーム上げ或いはブーム下げの操作パイロット圧の制御値を演算する。
【０１２０】
コントロールユニット３５のシリンダ速度演算部４３ａは、圧力検出器５７ａによって検出されるバケットクラウドの操作パイロット圧（操作信号）とバケットシリンダ３ｃのバケットクラウドの駆動速度との第１相関テーブル（相関関係）及び圧力検出器５７ｂによって検出されるバケットダンプの操作パイロット圧（操作信号）とバケットシリンダ３ｃのバケットダンプの駆動速度との第１相関テーブル（相関関係）とを有し、オペレータのバケット用操作装置４ｃの操作によるバケットシリンダ３ｃの駆動速度（バケットシリンダ速度）を演算する。操作信号制御値演算部４３ｃは、バケットシリンダ３ｃのバケットクラウドの駆動速度とバケットクラウドの操作パイロット圧（操作信号）との第２相関テーブル（相関関数）及びバケットシリンダ３ｃのバケットダンプの駆動速度とバケットダンプの操作パイロット圧（操作信号）との第２相関テーブル（相関関数）とを有し、バケットクラウド及びバケットダンプの操作パイロット圧（操作信号）の制御値を演算する。ただし、バケットシリンダ３ｃに配管破断制御弁は取り付けられていないため、第１及び第２相関テーブルとしては１種類の相関テーブルがＲＯＭ３５ｃに保存される。
【０１２１】
上記以外の構成及び機能は第１の実施の形態と同じである。
【０１２２】
このように構成した本実施の形態においても、アームクラウド動作では、ブーム上げによる補正動作でバケット先端速度の減速が行われるとき、操作信号制御値演算部４３ｃにおいて配管破断制御弁２２の搭載有無のフラグ情報に応じて第２相関テーブルによる演算処理を補正してブーム上げの操作パイロット圧の制御値を演算することで、配管破断制御弁の搭載の有無によらず、領域制限掘削制御によって目標掘削面を整形する際の制御精度を確保することができる。
る。
【０１２３】
また、ブーム下げ動作では、シリンダ速度演算部４３ａにおいて配管破断制御弁２２の搭載有無のフラグ情報に応じて第１相関テーブルによる演算処理を補正してブームシリンダ３ａの駆動速度を計算し、かつ操作信号制御値演算部４３ｃにおいて配管破断制御弁２２の搭載有無のフラグ情報に応じて第２相関テーブルによる演算処理を補正してブーム下げの操作パイロット圧の制御値を演算することで、同様に、配管破断制御弁の搭載の有無によらず、領域制限掘削制御によって目標掘削面を整形する際の制御精度を確保することができる。
【０１２４】
更に、バケットクラウド及びバケットダンプの操作パイロット圧を検出する圧力検出器５７ａ，５７ｂと、バケットクラウド及びバケットダンプの操作パイロット圧を補正する電磁比例弁５８ａ，５８ｂが設けられているため、更に精度の高い領域制限掘削制御が可能となる。
【０１２５】
〜その他〜
１．上記の実施の形態では、油圧パイロット方式の操作装置と流量制御弁を有する油圧ショベルに本発明を適用したが、操作装置は電気信号を生成し流量制御弁は電気信号で切り換えられる電気方式であってもよい。この場合は電磁比例弁制御部４４に代え、ブーム用操作装置で生成したブーム下げの操作信号（電気信号）と操作信号制御値演算部４３ｃで演算したブーム用操作装置４ａの操作信号（電気信号）の制御値の大きい方を選択し、選択した値を電気信号に変換し出力すればよい。
【０１２６】
２．上記の実施の形態では、領域制限掘削制御のシリンダ速度制御値の生成方法として、図１０に示すように、目標掘削面からの距離Ｄに基づいてバケット先端速度の目標掘削面Ｌに垂直な成分の制限値ａを計算し、この制限値ａを用いて制御用のシリンダ速度の制御値を演算したが、これは一例である。例えば、距離Ｄを変数とする関数を用い、距離Ｄに応じてバケット先端速度の目標掘削面に垂直な成分を減少させ、シリンダ速度の制御値を演算するなど、他の方法により領域制限掘削制御のシリンダ速度制御値を演算してもよい。
【０１２７】
３．上記の実施の形態では、適用される油圧駆動装置はクローズドセンタタイプの流量制御弁５ａ〜５ｆを有するクローズドセンタシステムとしたが、オープンセンタータイプの流量制御弁を用いたオープンセンターシステムであってもよい。
【０１２８】
４．上記の実施の形態では、図１５に示した配管破断制御弁２２，２４を備える油圧ショベル（作業機械）に本発明を適用したが、配管破断制御弁にも種々の種類があり、流路抵抗となる部材を備えた配管制御弁であれば、図１５に示した配管破断制御弁を備えた油圧ショベルに本発明を適用してもよい。
【０１２９】
５．上記実施の形態は、作業機械が油圧ショベルである場合について説明したが、多関節型の作業装置を備えた作業機械で領域制限掘削制御を行うものであれば、油圧ショベル以外作業機械に本発明を適用してもよい。
【０１３０】
６．衛星通信アンテナを備えた構成であって、油圧ショベルのグローバル座標系における位置を演算して、領域制限掘削制御を行う構成としてもよい。
【０１３１】
７．作業装置１２０の位置を検出するために、回動支点に角度センサを備えた構成としたが、これに代えて油圧シリンダのストローク量を検出する複数のストローク検出器や、ブーム、アーム、バケットの傾斜角をそれぞれ検出する傾斜角検出器を用いてもよい。また、制御対象をバケットの先端として説明したが、これはあくまで一例であり、作業装置１２０において最も目標掘削面との距離が短い部分を制御対象としてもよい。
【符号の説明】
【０１３２】
２  油圧ポンプ
３ａ  ブームシリンダ
３ａ１  ボトム側室
３ａ２  ロッド側室
３ｂ  アームシリンダ
３ｂ１  ボトム側室
３ｂ２  ロッド側室
３ｃ  バケットシリンダ
４ａ  ブーム用操作装置
４ｂ  アーム用操作装置
４ｃ  バケット用操作装置
５ａ  ブーム用流量制御弁
５ｂ  アーム用流量制御弁
５ｃ  バケット用流量制御弁
８  作業装置姿勢検出装置
８ａ〜８ｃ  角度検出器
８ｄ  傾斜検出器
２１ａ，２１ｂ  第１及び第２油圧管路
２２  ブーム用の配管破断制御弁
２３ａ，２３ｂ  第３及び第４油圧管路
２４  アーム用の配管破断制御弁
３１  オペレータ操作検出装置
３３  シャトル弁
３４  表示装置
３５  コントロールユニット
３５ｃ  ＲＯＭ（記憶装置）
３６  情報管理装置（情報設定装置）
４１  作業装置姿勢演算部
４２  目標掘削面演算部
４３  領域制限掘削制御演算部
４３ａ  シリンダ速度演算部（第１演算部）
４３ａ１  選択部
４３ａ２  演算部
４３ｂ  制限制御演算部（第２演算部）
４３ｃ  操作信号制御値演算部（第３演算部）
４３ｃ１  選択部
４３ｃ２  演算部
４４  電磁比例弁制御部
５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ，５７ａ，５７ｂ  圧力検出器
５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂ，５８ａ，５８ｂ  電磁比例弁
１１０  車体
１１１  下部走行体
１１２  上部旋回体
１２０  作業装置
１２１  ブーム
１２２  アーム
１２３  バケット
Ｆ１  第１相関テーブル（配管破断制御弁有り）
Ｆ２  第１相関テーブル（配管破断制御弁無し）
Ｆ３  第２相関テーブル（配管破断制御弁有り）
Ｆ４  第２相関テーブル（配管破断制御弁無し）
Ｌ  目標掘削面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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