(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブームと、アームと、バケットとを含む作業機と、
前記アームを駆動するアームシリンダと、
移動可能なスプールを有し、前記スプールの移動により前記アームシリンダに作動油を供給して前記アームシリンダを動作させる方向制御弁と、
前記方向制御弁に接続され、前記スプールを移動するためのパイロット油が流れる油路と、
前記油路に設けられたアーム掘削用比例電磁弁と、
オペレータが前記アームの駆動を操作するためのアーム操作部材と、
前記アーム操作部材の操作量が所定値以下の第１操作状態か所定値より大きい第２操作状態かを判定する判定部と、
前記アーム掘削用比例電磁弁の開度を指令する指令電流を設定する設定部とを備え、
前記設定部は、前記第１操作状態では、前記指令電流を一定値に設定する、作業車両。
【請求項２】
前記アーム操作部材は、前記オペレータの操作に応じた油圧信号を出力し、
前記設定部は、前記第１操作状態では、前記アーム操作部材の出力する前記油圧信号が前記方向制御弁にそのまま導かれるように、前記指令電流を設定する、請求項１に記載の作業車両。
【請求項３】
前記第１操作状態において前記設定部が設定する前記アーム掘削用比例電磁弁の開度は、前記アーム操作部材の操作量に従って設定される前記アーム掘削用比例電磁弁の開度の前記第１操作状態での最大値よりも大きい、請求項２に記載の作業車両。
【請求項４】
ブームと、アームと、バケットとを含む作業機と、
前記アームを駆動するアームシリンダと、
移動可能なスプールを有し、前記スプールの移動により前記アームシリンダに作動油を供給して前記アームシリンダを動作させる方向制御弁と、
前記方向制御弁に接続され、前記スプールを移動するためのパイロット油が流れる油路と、
前記油路に設けられたアーム掘削用比例電磁弁と、
オペレータが前記アームの駆動を操作するためのアーム操作部材と、
前記アーム操作部材の操作量に従う前記スプールの移動量と前記アームシリンダの速度との相関関係を示す速度テーブルに基づいて前記アームシリンダの推定速度を算出する推定シリンダ速度決定部と、
前記推定シリンダ速度決定部により算出された前記アームシリンダの推定速度に基づき、前記アーム掘削用比例電磁弁の開度を指令する指令電流設定値を演算する指令電流演算部と、
前記作業機による作業対象の目標形状を示す設計地形に対する前記バケットの刃先の相対位置に応じて、前記ブームを強制的に上昇させ、前記刃先の位置を前記設計地形の上方に制限する介入制御を実行する介入制御部と、
前記介入制御の実行中は、前記指令電流設定値が所定値以下のとき前記所定値を前記アーム掘削用比例電磁弁に出力し、前記指令電流設定値が前記所定値を上回るとき前記指令電流設定値を前記アーム掘削用比例電磁弁に出力し、前記介入制御の非実行中は、前記指令電流設定値を前記アーム掘削用比例電磁弁に出力する、設定部と、
を備える、作業車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルのような作業車両は、ブームとアームとバケットとを有する作業機を備える。作業車両の制御において、掘削対象の目標形状である目標掘削地形に基づいてバケットを移動させる自動制御が知られている。【０００３】
特許文献１には、バケットの刃先が基準面に沿って移動することによりバケットに当接する土砂を掻き均し、平らな基準面に応じた面を作るならい作業を自動制御する方式が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３２８７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記ならい作業において、アームを低速で動かす作業を行うためにアーム操作レバーを微操作した際に、自動制御によるバケットの刃先が安定せず、ハンチングが生じる可能性がある。【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、ハンチングを抑制することが可能な作業車両および作業車両の制御方法を提供することを目的とする。【０００７】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
アームを駆動するアームシリンダに流入させる作動油の流れ方向および流量は、スプールの移動によって決定される。スプールを移動するためのパイロット油が流れる油路に比例電磁弁を設け、比例電磁弁への指令電流を制御することにより、コントローラによるアームの自動制御が可能になる。【０００９】
本発明者は、アーム操作レバーを微操作しているときに、比例電磁弁へ出力される指令電流の値が急速に振れる事象を見出し、これをハンチングが生じる原因の一つと推定した。これを踏まえて本発明者は、比例電磁弁へ出力される指令電流の値を安定できればハンチングの抑制が可能であるとの知見を得て、本発明を完成するに至った。【００１０】
すなわち、本発明のある局面に従う作業車両は、作業機と、アームシリンダと、方向制御弁と、油路と、アーム掘削用比例電磁弁と、アーム操作部材と、判定部と、設定部とを備えている。作業機は、ブームと、アームと、バケットとを含んでいる。アームシリンダは、アームを駆動する。方向制御弁は、移動可能なスプールを有している。方向制御弁は、スプールの移動によりアームシリンダに作動油を供給してアームシリンダを動作させる。油路は、方向制御弁に接続されている。油路には、スプールを移動するためのパイロット油が流れる。アーム掘削用比例電磁弁は、油路に設けられている。アーム操作部材は、オペレータがアームの駆動を操作するためのものである。判定部は、アーム操作部材の操作量が所定値以下の第１操作状態か所定値より大きい第２操作状態かを判定する。設定部は、アーム掘削用比例電磁弁の開度を指令する指令電流を設定する。設定部は、第１操作状態では、指令電流を一定値に設定する。【００１１】
本発明の作業車両によれば、一定の指令電流をアーム掘削用比例電磁弁に出力して、アーム掘削用比例電磁弁の開度を一定にすることにより、アームの挙動を安定させることができる。これにより、バケットの刃先を安定させることができ、したがってハンチングを抑制することが可能となる。【００１２】
好ましくは、アーム操作部材は、オペレータの操作に応じた油圧信号を出力する。設定部は、第１操作状態では、アーム操作部材の出力する油圧信号が方向制御弁にそのまま導かれるように、指令電流を設定する。【００１３】
上記によれば、方向制御弁に供給される油圧をアーム掘削用比例電磁弁が過剰に変動させてアームの挙動を不安定にすることがなく、オペレータによるアーム操作レバーの操作にそのまま応じたアームの動作が可能になる。したがって、バケットの刃先を安定させてハンチングを抑制することができる。【００１４】
好ましくは、第１操作状態において設定部が設定するアーム掘削用比例電磁弁の開度は、アーム操作部材の操作量に従って設定されるアーム掘削用比例電磁弁の開度の第１操作状態での最大値よりも大きい。【００１５】
上記によれば、アーム掘削用比例電磁弁の開度が一定になるため、方向制御弁に供給される油圧をアーム掘削用比例電磁弁が過剰に変動させてアームの挙動を不安定にすることがなく、オペレータによるアーム操作レバーの操作にそのまま応じたアームの動作が可能になる。したがって、バケットの刃先を安定させてハンチングを抑制することができる。【００１６】
本発明のある局面に従う作業車両は、作業機と、アームシリンダと、方向制御弁と、油路と、アーム掘削用比例電磁弁と、アーム操作部材と、推定シリンダ速度決定部と、指令電流演算部と、介入制御部と、設定部とを備えている。作業機は、ブームと、アームと、バケットとを含んでいる。アームシリンダは、アームを駆動する。方向制御弁は、移動可能なスプールを有している。方向制御弁は、スプールの移動によりアームシリンダに作動油を供給してアームシリンダを動作させる。油路は、方向制御弁に接続されている。油路には、スプールを移動するためのパイロット油が流れる。アーム掘削用比例電磁弁は、油路に設けられている。アーム操作部材は、オペレータがアームの駆動を操作するためのものである。推定シリンダ速度決定部は、アーム操作部材の操作量に従うスプールの移動量とアームシリンダの速度との相関関係を示す速度テーブルに基づいて、アームシリンダの推定速度を算出する。指令電流演算部は、推定シリンダ速度決定部により算出されたアームシリンダの推定速度に基づき、アーム掘削用比例電磁弁の開度を指令する指令電流設定値を演算する。介入制御部は、作業機による作業対象の目標形状を示す設計地形に対するバケットの刃先の相対位置に応じて、ブームを強制的に上昇させ、刃先の位置を設計地形の上方に制限する介入制御を実行する。設定部は、介入制御の実行中は、指令電流設定値が所定値以下のとき所定値をアーム掘削用比例電磁弁に出力し、指令電流設定値が所定値を上回るとき指令電流設定値をアーム掘削用比例電磁弁に出力する。設定部は、介入制御の非実行中は、指令電流設定値をアーム掘削用比例電磁弁に出力する。【００１７】
本発明の作業車両によれば、指令電流設定値に対するローカットフィルタを設け、アーム掘削用比例電磁弁に出力される電流の下限値を設けることにより、アーム掘削用比例電磁弁に出力される電流の増減幅を小さくできる。アーム掘削用比例電磁弁に出力される電流の変動を抑制して、アーム掘削用比例電磁弁の開度の変化量を低減することにより、アームシリンダが伸長するときのシリンダ速度の変動を小さくできる。アームの挙動を安定させることにより、バケットの刃先を安定させることができ、したがってハンチングを抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
作業車両に関して、ハンチングを抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に基づく作業車両１００の外観図である。
【図２】実施形態に基づく作業車両１００を模式的に説明する図である。
【図３】実施形態に基づく制御システム２００の構成を示す機能ブロック図である。
【図４】実施形態に基づく油圧システムの構成を示す図である。
【図５】実施形態に基づくならい制御（制限掘削制御）が行われている場合の作業機２の動作を模式的に示す図である。
【図６】実施形態に基づくならい制御を実行する制御システム２００の構成を示す機能ブロック図である。
【図７】実施形態に基づくバケット８の刃先８ａと目標掘削地形Ｕとの間の距離ｄを取得することを説明する図である。
【図８】実施形態に基づく推定速度決定部５２の演算処理を説明する機能ブロック図である。
【図９】実施形態に基づく垂直速度Ｖｃｙ＿ａｍ、Ｖｃｙ＿ｂｋｔの算出方式を説明する図である。
【図１０】実施形態に基づくならい制御における作業機２全体の制限速度テーブルの一例を説明する図である。
【図１１】実施形態に基づくブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔを算出する方式を説明する図である。
【図１２】実施形態に基づく作業機制御部５７の構成を示す機能ブロック図である。
【図１３】油圧シリンダ６０のシリンダ速度とＥＰＣ電流値との関係を説明する図である。
【図１４】実施形態に基づく第２操作レバー２５Ｌの操作量とＰＰＣ圧との関係を説明する図である。
【図１５】実施形態に基づくＥＰＣ電流値と制御弁２７の開度との関係を説明する図である。
【図１６】実施形態に基づく作業車両１００のならい制御（制限掘削制御）を説明するフロー図である。
【図１７】本発明適用前の作業車両における、アームの掘削動作時のＥＰＣ電流値を示すグラフである。
【図１８】第一実施形態に基づくアーム掘削ＥＰＣ電流の制御について説明するフロー図である。
【図１９】第一実施形態の作業車両における、アームの掘削動作時のＥＰＣ電流値を示すグラフである。
【図２０】第一実施形態における制御弁２７の開度について説明する図である。
【図２１】第二実施形態に基づくアーム掘削ＥＰＣ電流の制御について説明するフロー図である。
【図２２】第二実施形態の作業車両における、アームの掘削動作時のＥＰＣ電流値を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の要件は、適宜組み合わせることが可能である。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
【００２１】
＜作業車両の全体構成＞
図１は、実施形態に基づく作業車両１００の外観図である。
【００２２】
図１に示されるように、作業車両１００として、本例においては、おもに油圧ショベルを例に挙げて説明する。
【００２３】
作業車両１００は、車両本体１と、油圧により作動する作業機２とを有する。なお、後述するように、作業車両１００には掘削制御を実行する制御システム２００（図３）が搭載されている。
【００２４】
車両本体１は、旋回体３と、走行装置５とを有する。走行装置５は、一対の履帯５Ｃｒを有する。作業車両１００は、履帯５Ｃｒの回転により走行可能である。なお、走行装置５が車輪（タイヤ）を有していてもよい。
【００２５】
旋回体３は、走行装置５の上に配置され、かつ走行装置５により支持されている。旋回体３は、旋回軸ＡＸを中心として走行装置５に対して旋回可能である。
【００２６】
旋回体３は、運転室４を有する。この運転室４には、オペレータが着座する運転席４Ｓが設けられる。オペレータは、運転室４において作業車両１００を操作可能である。
【００２７】
本例においては、運転席４Ｓに着座したオペレータを基準として各部の位置関係について説明する。前後方向とは、運転席４Ｓに着座したオペレータの前後方向をいう。左右方向とは、運転席４Ｓに着座したオペレータの左右方向をいう。運転席４Ｓに着座したオペレータに正対する方向を前方向とし、前方向に対向する方向を後方向とする。運転席４Ｓに着座したオペレータが正面に正対したときの右側、左側をそれぞれ右方向、左方向とする。
【００２８】
旋回体３は、エンジンが収容されるエンジンルーム９と、旋回体３の後部に設けられるカウンタウェイトとを有する。旋回体３において、エンジンルーム９の前方に手すり１９が設けられる。エンジンルーム９には、図示しないエンジン及び油圧ポンプなどが配置されている。
【００２９】
作業機２は、旋回体３に支持されている。作業機２は、ブーム６と、アーム７と、バケット８と、ブームシリンダ１０と、アームシリンダ１１と、バケットシリンダ１２とを有する。ブーム６は旋回体３に接続されている。アーム７はブーム６に接続されている。バケット８はアーム７に接続されている。
【００３０】
ブームシリンダ１０は、ブーム６を駆動する。アームシリンダ１１は、アーム７を駆動する。バケットシリンダ１２は、バケット８を駆動する。ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、及びバケットシリンダ１２のそれぞれは、作動油によって駆動される油圧シリンダである。
【００３１】
ブーム６の基端部は、ブームピン１３を介して旋回体３に接続される。アーム７の基端部は、アームピン１４を介してブーム６の先端部に接続される。バケット８は、バケットピン１５を介してアーム７の先端部に接続される。
【００３２】
ブーム６は、ブームピン１３を中心に回転可能である。アーム７は、アームピン１４を中心に回転可能である。バケット８は、バケットピン１５を中心に回転可能である。
【００３３】
アーム７及びバケット８のそれぞれは、ブーム６の先端側で移動可能な可動部材である。
【００３４】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、実施形態に基づく作業車両１００を模式的に説明する図である。図２（Ａ）には、作業車両１００の側面図が示される。図２（Ｂ）には、作業車両１００の背面図が示される。
【００３５】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示されるように、ブーム６の長さＬ１は、ブームピン１３とアームピン１４との距離である。アーム７の長さＬ２は、アームピン１４とバケットピン１５との距離である。バケット８の長さＬ３は、バケットピン１５とバケット８の刃先８ａとの距離である。バケット８は、複数の刃を有し、本例においては、バケット８の先端部を刃先８ａと称する。
【００３６】
なお、バケット８は、刃を有していなくてもよい。バケット８の先端部は、ストレート形状の鋼板で形成されていてもよい。
【００３７】
作業車両１００は、ブームシリンダストロークセンサ１６と、アームシリンダストロークセンサ１７と、バケットシリンダストロークセンサ１８とを有する。ブームシリンダストロークセンサ１６はブームシリンダ１０に配置される。アームシリンダストロークセンサ１７はアームシリンダ１１に配置される。バケットシリンダストロークセンサ１８はバケットシリンダ１２に配置される。なお、ブームシリンダストロークセンサ１６、アームシリンダストロークセンサ１７およびバケットシリンダストロークセンサ１８は総称してシリンダストロークセンサとも称する。
【００３８】
ブームシリンダストロークセンサ１６の検出結果に基づいて、ブームシリンダ１０のストローク長さが求められる。アームシリンダストロークセンサ１７の検出結果に基づいて、アームシリンダ１１のストローク長さが求められる。バケットシリンダストロークセンサ１８の検出結果に基づいて、バケットシリンダ１２のストローク長さが求められる。
【００３９】
なお、本例においては、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１およびバケットシリンダ１２のストローク長さをそれぞれブームシリンダ長、アームシリンダ長およびバケットシリンダ長とも称する。また、本例においては、ブームシリンダ長、アームシリンダ長、及びバケットシリンダ長を総称してシリンダ長データＬとも称する。なお、角度センサを用いてストローク長さを検出する方式を採用することも可能である。
【００４０】
作業車両１００は、作業車両１００の位置を検出可能な位置検出装置２０を備えている。
【００４１】
位置検出装置２０は、アンテナ２１と、グローバル座標演算部２３と、ＩＭＵ（Inertial  Measurement  Unit）２４とを有する。
【００４２】
アンテナ２１は、たとえばＧＮＳＳ（Global  Navigation  Satellite  Systems：全地球航法衛星システム）用のアンテナである。アンテナ２１は、たとえばＲＴＫ−ＧＮＳＳ（Real  Time  Kinematic-Global  Navigation  Satellite  Systems）用アンテナである。
【００４３】
アンテナ２１は、旋回体３に設けられる。本例においては、アンテナ２１は、旋回体３の手すり１９に設けられる。なお、アンテナ２１は、エンジンルーム９の後方向に設けられてもよい。例えば、旋回体３のカウンタウェイトにアンテナ２１が設けられてもよい。アンテナ２１は、受信した電波（ＧＮＳＳ電波）に応じた信号をグローバル座標演算部２３に出力する。
【００４４】
グローバル座標演算部２３は、グローバル座標系におけるアンテナ２１の設置位置Ｐ１を検出する。グローバル座標系は、作業エリアに設置した基準位置Ｐｒを元にした３次元座標系（Ｘｇ、Ｙｇ、Ｚｇ）である。本例においては、基準位置Ｐｒは、作業エリアに設定された基準杭の先端の位置である。また、ローカル座標系とは、作業車両１００を基準とした、（Ｘ、Ｙ、Ｚ）で示される３次元座標系である。ローカル座標系の基準位置は、旋回体３の旋回軸（旋回中心）ＡＸに位置する基準位置Ｐ２を示すデータである。
【００４５】
本例においては、アンテナ２１は、車幅方向に互いに離れるように旋回体３に設けられた第１アンテナ２１Ａ及び第２アンテナ２１Ｂを有する。
【００４６】
グローバル座標演算部２３は、第１アンテナ２１Ａの設置位置Ｐ１ａ及び第２アンテナ２１Ｂの設置位置Ｐ１ｂを検出する。グローバル座標演算部２３は、グローバル座標で表される基準位置データＰを取得する。本例においては、基準位置データＰは、旋回体３の旋回軸（旋回中心）ＡＸに位置する基準位置Ｐ２を示すデータである。なお、基準位置データＰは、設置位置Ｐ１を示すデータでもよい。
【００４７】
本例においては、グローバル座標演算部２３は、２つの設置位置Ｐ１ａ及び設置位置Ｐ１ｂに基づいて旋回体方位データＱを生成する。旋回体方位データＱは、設置位置Ｐ１ａと設置位置Ｐ１ｂとで決定される直線がグローバル座標の基準方位（例えば北）に対してなす角に基づいて決定される。旋回体方位データＱは、旋回体３（作業機２）が向いている方位を示す。グローバル座標演算部２３は、後述する表示コントローラ２８に基準位置データＰ及び旋回体方位データＱを出力する。
【００４８】
ＩＭＵ２４は、旋回体３に設けられる。本例においては、ＩＭＵ２４は、運転室４の下部に配置される。旋回体３において、運転室４の下部に高剛性のフレームが配置される。ＩＭＵ２４は、そのフレーム上に配置される。なお、ＩＭＵ２４は、旋回体３の旋回軸ＡＸ（基準位置Ｐ２）の側方（右側又は左側）に配置されてもよい。ＩＭＵ２４は、車両本体１の左右方向に傾斜する傾斜角θ４と、車両本体１の前後方向に傾斜する傾斜角θ５とを検出する。
【００４９】
＜制御システムの構成＞
次に、実施形態に基づく制御システム２００の概要について説明する。
【００５０】
図３は、実施形態に基づく制御システム２００の構成を示す機能ブロック図である。
図３に示されるように、制御システム２００は、作業機２を用いる掘削処理を制御する。本例においては、掘削処理の制御は、ならい制御を有する。
【００５１】
ならい制御は、バケットの刃先が設計地形に沿って移動することによりバケットの刃先に当接する土砂を掻き均し、平らな設計地形に対応する面を作るならい作業を自動制御することを意味し、制限掘削制御とも称される。
【００５２】
ならい制御は、オペレータによるアーム操作があり、バケットの刃先と設計地形との距離および刃先の速度が基準内である場合に実行される。オペレータは、ならい制御中は通常、ブームを下げる方向に常にブームを操作しつつ、アームを操作する。
【００５３】
制御システム２００は、ブームシリンダストロークセンサ１６と、アームシリンダストロークセンサ１７と、バケットシリンダストロークセンサ１８と、アンテナ２１と、グローバル座標演算部２３と、ＩＭＵ２４と、操作装置２５と、作業機コントローラ２６と、圧力センサ６６及び圧力センサ６７と、制御弁２７と、方向制御弁６４と、表示コントローラ２８と、表示部２９と、センサコントローラ３０と、マンマシンインターフェース部３２とを有する。
【００５４】
操作装置２５は、運転室４に配置される。オペレータにより操作装置２５が操作される。操作装置２５は、作業機２を駆動するオペレータ操作を受け付ける。本例においては、操作装置２５は、パイロット油圧方式の操作装置である。
【００５５】
方向制御弁６４により、油圧シリンダに対する作動油の供給量が調整される。方向制御弁６４は、第１受圧室および第２受圧室に供給される油によって作動する。なお、本例においては、油圧シリンダ（ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、及びバケットシリンダ１２）を作動するために、その油圧シリンダに供給される油は作動油とも称される。また、方向制御弁６４を作動するためにその方向制御弁６４に供給される油はパイロット油と称される。また、パイロット油の圧力はパイロット油圧とも称される。
【００５６】
作動油及びパイロット油は、同一の油圧ポンプから送出されてもよい。例えば、油圧ポンプから送出された作動油の一部が減圧弁で減圧され、その減圧された作動油がパイロット油として使用されてもよい。また、作動油を送出する油圧ポンプ（メイン油圧ポンプ）と、パイロット油を送出する油圧ポンプ（パイロット油圧ポンプ）とが別の油圧ポンプでもよい。
【００５７】
操作装置２５は、第１操作レバー２５Ｒと、第２操作レバー２５Ｌとを有する。第１操作レバー２５Ｒは、例えば運転席４Ｓの右側に配置される。第２操作レバー２５Ｌは、例えば運転席４Ｓの左側に配置される。第１操作レバー２５Ｒ及び第２操作レバー２５Ｌでは、前後左右の動作が２軸の動作に対応する。
【００５８】
第１操作レバー２５Ｒにより、ブーム６及びバケット８が操作される。
第１操作レバー２５Ｒの前後方向の操作は、ブーム６の操作に対応し、前後方向の操作に応じてブーム６の下げ動作及び上げ動作が実行される。ブーム６を操作するためにレバー操作され、パイロット油路４５０にパイロット油が供給された場合に圧力センサ６６に発生する検出圧力をＭＢとする。
【００５９】
第１操作レバー２５Ｒの左右方向の操作は、バケット８の操作に対応し、左右方向の操作に応じてバケット８の掘削動作及び開放動作が実行される。バケット８を操作するためにレバー操作され、パイロット油路４５０にパイロット油が供給された場合に圧力センサ６６に発生する検出圧力をＭＴとする。
【００６０】
第２操作レバー２５Ｌにより、アーム７及び旋回体３が操作される。
第２操作レバー２５Ｌの前後方向の操作は、旋回体３の旋回に対応し、前後方向の操作に応じて旋回体３の右旋回動作及び左旋回動作が実行される。
【００６１】
第２操作レバー２５Ｌの左右方向の操作は、アーム７の操作に対応し、左右方向の操作に応じてアーム７の上げ動作及び下げ動作が実行される。アーム７を操作するためにレバー操作され、パイロット油路４５０にパイロット油が供給された場合に圧力センサ６６に発生する検出圧力をＭＡとする。
【００６２】
本例においては、ブーム６が上昇する動作は上げ動作、下降する動作は下げ動作とも称する。また、アーム７の上下方向への動作は、それぞれダンプ動作、掘削動作とも称する。バケット８の上下方向への動作は、それぞれダンプ動作、掘削動作とも称する。
【００６３】
メイン油圧ポンプから送出され、減圧弁によって減圧されたパイロット油が操作装置２５に供給される。操作装置２５の操作量に基づいてパイロット油圧が調整される。
【００６４】
パイロット油路４５０には、圧力センサ６６及び圧力センサ６７が配置される。圧力センサ６６及び圧力センサ６７は、パイロット油圧を検出する。圧力センサ６６及び圧力センサ６７の検出結果は、作業機コントローラ２６に出力される。
【００６５】
第１操作レバー２５Ｒは、ブーム６の駆動のために前後方向に操作される。前後方向に関する第１操作レバー２５Ｒの操作量（ブーム操作量）に応じて、ブーム６を駆動するためのブームシリンダ１０に供給される作動油の流れ方向および流量が方向制御弁６４によって調整される。第１操作レバー２５Ｒは、ブーム６を駆動するためのオペレータの操作を受け付けるブーム操作部材を構成している。
【００６６】
第１操作レバー２５Ｒは、バケット８の駆動のために左右方向に操作される。左右方向に関する第１操作レバー２５Ｒの操作量（バケット操作量）に応じて、バケット８を駆動するためのバケットシリンダ１２に供給される作動油の流れ方向および流量が方向制御弁６４によって調整される。第１操作レバー２５Ｒは、バケット８を駆動するためのオペレータの操作を受け付けるバケット操作部材を構成している。
【００６７】
第２操作レバー２５Ｌは、アーム７の駆動のために左右方向に操作される。左右方向に関する第２操作レバー２５Ｌの操作量（アーム操作量）に応じて、アーム７を駆動するためのアームシリンダ１１に供給される作動油の流れ方向および流量が方向制御弁６４によって調整される。第２操作レバー２５Ｌは、アーム７を駆動するためのオペレータの操作を受け付けるアーム操作部材を構成している。
【００６８】
第２操作レバー２５Ｌは、旋回体３の駆動のために前後方向に操作される。前後方向に関する第２操作レバー２５Ｌの操作量に応じて、旋回体３を駆動するための油圧アクチュエータに供給される作動油の流れ方向および流量が方向制御弁６４によって調整される。第２操作レバー２５Ｌは、旋回体３を駆動するためのオペレータの操作を受け付ける旋回体操作部材を構成している。
【００６９】
なお、第１操作レバー２５Ｒの左右方向の操作がブーム６の操作に対応し、前後方向の操作がバケット８の操作に対応してもよい。なお、第２操作レバー２５Ｌの左右方向が旋回体３の操作に対応し、前後方向の操作がアーム７の操作に対応してもよい。
【００７０】
制御弁２７は、油圧シリンダ（ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、及びバケットシリンダ１２）に対する作動油の供給量を調整する。制御弁２７は、作業機コントローラ２６からの制御信号に基づいて作動する。
【００７１】
マンマシンインターフェース部３２は、入力部３２１と表示部（モニタ）３２２とを有する。
【００７２】
本例においては、入力部３２１は、表示部３２２の周囲に配置される操作ボタンを有する。なお、入力部３２１はタッチパネルを有していてもよい。マンマシンインターフェース部３２を、マルチモニタとも称する。
【００７３】
表示部３２２は、基本情報として燃料残量および冷却水温度等を表示する。
入力部３２１は、オペレータによって操作される。入力部３２１の操作により生成された指令信号は、作業機コントローラ２６に出力される。
【００７４】
センサコントローラ３０は、ブームシリンダストロークセンサ１６の検出結果に基づいて、ブームシリンダ長を算出する。ブームシリンダストロークセンサ１６は、周回動作に伴うパルスをセンサコントローラ３０に出力する。センサコントローラ３０は、ブームシリンダストロークセンサ１６から出力されたパルスに基づいて、ブームシリンダ長を算出する。
【００７５】
同様に、センサコントローラ３０は、アームシリンダストロークセンサ１７の検出結果に基づいて、アームシリンダ長を算出する。センサコントローラ３０は、バケットシリンダストロークセンサ１８の検出結果に基づいて、バケットシリンダ長を算出する。
【００７６】
センサコントローラ３０は、ブームシリンダストロークセンサ１６の検出結果に基づいて取得されたブームシリンダ長から、旋回体３の垂直方向に対するブーム６の傾斜角θ１を算出する。
【００７７】
センサコントローラ３０は、アームシリンダストロークセンサ１７の検出結果に基づいて取得されたアームシリンダ長から、ブーム６に対するアーム７の傾斜角θ２を算出する。
【００７８】
センサコントローラ３０は、バケットシリンダストロークセンサ１８の検出結果に基づいて取得されたバケットシリンダ長から、アーム７に対するバケット８の刃先８ａの傾斜角θ３を算出する。
【００７９】
上記算出結果である傾斜角θ１、θ２、θ３と、基準位置データＰ、旋回体方位データＱ、及びシリンダ長データＬに基づいて、作業車両１００のブーム６、アーム７およびバケット８の位置を特定することが可能となり、バケット８の３次元位置を示すバケット位置データを生成することが可能である。
【００８０】
なお、ブーム６の傾斜角θ１、アーム７の傾斜角θ２、及びバケット８の傾斜角θ３は、シリンダストロークセンサで検出されなくてもよい。ロータリーエンコーダのような角度検出器でブーム６の傾斜角θ１が検出されてもよい。角度検出器は、旋回体３に対するブーム６の屈曲角度を検出して、傾斜角θ１を検出する。同様に、アーム７の傾斜角θ２がアーム７に取り付けられた角度検出器で検出されてもよい。バケット８の傾斜角θ３がバケット８に取り付けられた角度検出器で検出されてもよい。
【００８１】
＜油圧回路の構成＞
図４は、実施形態に基づく油圧システムの構成を示す図である。
【００８２】
図４に示されるように、油圧システム３００は、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、及びバケットシリンダ１２（複数の油圧シリンダ６０）と、旋回体３を旋回させる旋回モータ６３とを備える。なお、ここで、ブームシリンダ１０を油圧シリンダ１０（６０）とも表記する。他の油圧シリンダについても同様である。
【００８３】
油圧シリンダ６０は、図示しないメイン油圧ポンプから供給された作動油によって作動する。旋回モータ６３は、油圧モータであり、メイン油圧ポンプから供給された作動油によって作動する。
【００８４】
本例においては、各油圧シリンダ６０に対して作動油が流れる方向および流量を制御する方向制御弁６４が設けられる。メイン油圧ポンプから供給された作動油は、方向制御弁６４を介して、各油圧シリンダ６０に供給される。また、旋回モータ６３に対して方向制御弁６４が設けられる。
【００８５】
各油圧シリンダ６０は、キャップ側（ボトム側）油室４０Ａと、ロッド側（ヘッド側）油室４０Ｂとを有する。
【００８６】
方向制御弁６４は、ロッド状のスプールを動かして作動油が流れる方向を切り替えるスプール方式である。スプールが軸方向に移動することにより、キャップ側油室４０Ａに対する作動油の供給と、ロッド側油室４０Ｂに対する作動油の供給とが切り替わる。また、スプールが軸方向に移動することにより、油圧シリンダ６０に対する作動油の供給量（単位時間当たりの供給量）が調整される。油圧シリンダ６０に対する作動油の供給量が調整されることにより、シリンダ速度が調整される。シリンダ速度を調整することにより、ブーム６、アーム７およびバケット８の速度が制御される。本例においては、方向制御弁６４が、スプールの移動により作業機２を駆動する油圧シリンダ６０に対する作動油の供給量を調整可能な調整装置として機能する。
【００８７】
各方向制御弁６４には、スプールの移動距離（スプールストローク）を検出するスプールストロークセンサ６５が設けられる。スプールストロークセンサ６５の検出信号は、センサコントローラ３０（図３）に出力される。
【００８８】
各方向制御弁６４の駆動は、操作装置２５によって調整される。本例においては、操作装置２５は、パイロット油圧方式の操作装置である。
【００８９】
メイン油圧ポンプから送出され、減圧弁によって減圧されたパイロット油が操作装置２５に供給される。
【００９０】
操作装置２５は、パイロット油圧調整弁を有する。操作装置２５の操作量に基づいて、パイロット油圧が調整される。パイロット油圧によって、方向制御弁６４が駆動される。操作装置２５によりパイロット油圧が調整されることによって、軸方向に関するスプールの移動量及び移動速度が調整される。また、操作装置２５によりキャップ側油室４０Ａに対する作動油の供給と、ロッド側油室４０Ｂに対する作動油の供給とが切り替わる。
【００９１】
操作装置２５と各方向制御弁６４とは、パイロット油路４５０を介して接続される。本例においては、パイロット油路４５０に、制御弁２７、圧力センサ６６、及び圧力センサ６７が配置される。
【００９２】
各制御弁２７の両側に、パイロット油圧を検出する圧力センサ６６及び圧力センサ６７が設けられる。本例においては、圧力センサ６６は、操作装置２５と制御弁２７との間の油路４５１に配置される。圧力センサ６７は、制御弁２７と方向制御弁６４との間の油路４５２に配置される。圧力センサ６６は、制御弁２７によって調整される前のパイロット油圧を検出する。圧力センサ６７は、制御弁２７によって調整されたパイロット油圧を検出する。圧力センサ６６及び圧力センサ６７の検出結果は、作業機コントローラ２６に出力される。
【００９３】
制御弁２７は、作業機コントローラ２６からの制御信号（ＥＰＣ電流）に基づいて、パイロット油圧を調整する。制御弁２７は、電磁比例制御弁であり、作業機コントローラ２６からの制御信号に基づいて制御される。制御弁２７は、制御弁２７Ｂと、制御弁２７Ａとを有する。制御弁２７Ｂは、方向制御弁６４の第２受圧室に供給されるパイロット油のパイロット油圧を調整して、方向制御弁６４を介してキャップ側油室４０Ａに供給される作動油の供給量を調整可能である。制御弁２７Ａは、方向制御弁６４の第１受圧室に供給されるパイロット油のパイロット油圧を調整して、方向制御弁６４を介してロッド側油室４０Ｂに供給される作動油の供給量を調整可能である。
【００９４】
なお、本例においては、パイロット油路４５０のうち、操作装置２５と制御弁２７との間のパイロット油路４５０は油路（上流油路）４５１と称される。また、制御弁２７と方向制御弁６４との間のパイロット油路４５０は油路（下流油路）４５２と称される。
【００９５】
パイロット油は、油路４５２を介して各方向制御弁６４に供給される。
油路４５２は、第１受圧室に接続される油路４５２Ａと、第２受圧室に接続される油路４５２Ｂとを有する。
【００９６】
方向制御弁６４の第２受圧室に対して、パイロット油が油路４５２Ｂを介して供給されると、そのパイロット油圧に応じてスプールが移動する。方向制御弁６４を介してキャップ側油室４０Ａに作動油が供給される。キャップ側油室４０Ａに対する作動油の供給量は、操作装置２５の操作量に応じたスプールの移動量により調整される。
【００９７】
方向制御弁６４の第１受圧室に対して、パイロット油が油路４５２Ａを介して供給されると、そのパイロット油圧に応じてスプールが移動する。方向制御弁６４を介してロッド側油室４０Ｂに作動油が供給される。ロッド側油室４０Ｂに対する作動油の供給量は、操作装置２５の操作量に応じたスプールの移動量により調整される。
【００９８】
したがって、操作装置２５および制御弁２７によりパイロット油圧が調整されたパイロット油が方向制御弁６４に供給されることにより、軸方向に関するスプールの位置が調整される。
【００９９】
油路４５１は、油路４５２Ａと操作装置２５とを接続する油路４５１Ａと、油路４５２Ｂと操作装置２５とを接続する油路４５１Ｂとを有する。
【０１００】
［操作装置２５の操作と油圧システムの動作について］
上述のように、操作装置２５の操作により、ブーム６は、下げ動作及び上げ動作の２種類の動作を実行する。
【０１０１】
ブーム６の上げ動作が実行されるように操作装置２５を操作することにより、ブームシリンダ１０に接続された方向制御弁６４に、油路４５１Ｂ及び油路４５２Ｂを介して、パイロット油が供給される。
【０１０２】
これにより、メイン油圧ポンプからの作動油がブームシリンダ１０に供給され、ブーム６の上げ動作が実行される。
【０１０３】
ブーム６の下げ動作が実行されるように操作装置２５を操作することにより、ブームシリンダ１０に接続された方向制御弁６４に、油路４５１Ａ及び油路４５２Ａを介して、パイロット油が供給される。
【０１０４】
これにより、メイン油圧ポンプからの作動油がブームシリンダ１０に供給され、ブーム６の下げ動作が実行される。
【０１０５】
本例においては、ブームシリンダ１０が伸長することにより、ブーム６が上げ動作し、ブームシリンダ１０が収縮することにより、ブーム６が下げ動作する。ブームシリンダ１０のキャップ側油室４０Ａに作動油が供給されることにより、ブームシリンダ１０が伸長し、ブーム６が上げ動作する。ブームシリンダ１０のロッド側油室４０Ｂに作動油が供給されることにより、ブームシリンダ１０が収縮し、ブーム６が下げ動作する。
【０１０６】
また、操作装置２５の操作により、アーム７は、掘削動作及びダンプ動作の２種類の動作を実行する。
【０１０７】
アーム７の掘削動作が実行されるように操作装置２５を操作することにより、アームシリンダ１１に接続された方向制御弁６４に、油路４５１Ｂ及び油路４５２Ｂを介して、パイロット油が供給される。
【０１０８】
これにより、メイン油圧ポンプからの作動油がアームシリンダ１１に供給され、アーム７の掘削動作が実行される。
【０１０９】
アーム７のダンプ動作が実行されるように操作装置２５を操作することにより、アームシリンダ１１に接続された方向制御弁６４に、油路４５１Ａ及び油路４５２Ａを介して、パイロット油が供給される。
【０１１０】
これにより、メイン油圧ポンプからの作動油がアームシリンダ１１に供給され、アーム７のダンプ動作が実行される。
【０１１１】
本例においては、アームシリンダ１１が伸長することにより、アーム７が下げ動作（掘削動作）し、アームシリンダ１１が収縮することにより、アーム７が上げ動作（ダンプ動作）する。アームシリンダ１１のキャップ側油室４０Ａに作動油が供給されることにより、アームシリンダ１１が伸長し、アーム７が下げ動作する。アームシリンダ１１のロッド側油室４０Ｂに作動油が供給されることにより、アームシリンダ１１が収縮し、アーム７が上げ動作する。
【０１１２】
また、操作装置２５の操作により、バケット８は、掘削動作及びダンプ動作の２種類の動作を実行する。
【０１１３】
バケット８の掘削動作が実行されるように操作装置２５を操作することにより、バケットシリンダ１２に接続された方向制御弁６４に、油路４５１Ｂ及び油路４５２Ｂを介して、パイロット油が供給される。
【０１１４】
これにより、メイン油圧ポンプからの作動油がバケットシリンダ１２に供給され、バケット８の掘削動作が実行される。
【０１１５】
バケット８のダンプ動作が実行されるように操作装置２５を操作することにより、バケットシリンダ１２に接続された方向制御弁６４に、油路４５１Ａ及び油路４５２Ａを介して、パイロット油が供給される。
【０１１６】
これにより、メイン油圧ポンプからの作動油がバケットシリンダ１２に供給され、バケット８のダンプ動作が実行される。
【０１１７】
本例においては、バケットシリンダ１２が伸長することにより、バケット８が下げ動作（掘削動作）し、バケットシリンダ１２が収縮することにより、バケット８が上げ動作（ダンプ動作）する。バケットシリンダ１２のキャップ側油室４０Ａに作動油が供給されることにより、バケットシリンダ１２が伸長し、バケット８が下げ動作する。バケットシリンダ１２のロッド側油室４０Ｂに作動油が供給されることにより、バケットシリンダ１２が収縮し、バケット８が上げ動作する。
【０１１８】
また、操作装置２５の操作により、旋回体３は、右旋回動作及び左旋回動作の２種類の動作を実行する。
【０１１９】
旋回体３の右旋回動作が実行されるように操作装置２５が操作されることにより、作動油が旋回モータ６３に供給される。旋回体３の左旋回動作が実行されるように操作装置２５が操作されることにより、作動油が旋回モータ６３に供給される。
【０１２０】
［通常制御およびならい制御（制限掘削制御）と油圧システムの動作について］
ならい制御（制限掘削制御）を実行しない、通常制御について説明する。
【０１２１】
通常制御の場合、作業機２は、操作装置２５の操作量に従って動作する。
具体的には、作業機コントローラ２６は、制御弁２７を開放する。制御弁２７を開放することにより、油路４５１のパイロット油圧と油路４５２のパイロット油圧とは等しくなる。制御弁２７が開放された状態で、パイロット油圧（ＰＰＣ圧）は、操作装置２５の操作量に基づいて調整される。これにより、方向制御弁６４が調整されて、上記で説明したブーム６、アーム７、バケット８の上げ動作および下げ動作を実行することが可能である。
【０１２２】
一方、ならい制御（制限掘削制御）について説明する。
ならい制御（制限掘削制御）の場合、作業機２は、操作装置２５の操作に基づいて作業機コントローラ２６によって制御される。
【０１２３】
具体的には、作業機コントローラ２６は、制御弁２７に制御信号を出力する。油路４５１は、例えばパイロット油圧調整弁の作用により所定の圧力を有する。
【０１２４】
制御弁２７は、作業機コントローラ２６の制御信号に基づいて作動する。油路４５１の作動油は、制御弁２７を介して、油路４５２に供給される。したがって、油路４５２の作動油の圧力は、制御弁２７により調整（減圧）することが可能である。
【０１２５】
油路４５２の作動油の圧力が、方向制御弁６４に作用する。これにより、方向制御弁６４は、制御弁２７で制御されたパイロット油圧に基づいて作動する。
【０１２６】
たとえば、作業機コントローラ２６は、制御弁２７Ａ及び制御弁２７Ｂの少なくとも一方に制御信号を出力して、アームシリンダ１１に接続された方向制御弁６４に対するパイロット油圧を調整することができる。制御弁２７Ａにより圧力が調整されたパイロット油が方向制御弁６４に供給されることにより、スプールは軸方向に関して一方側に移動する。制御弁２７Ｂにより圧力が調整されたパイロット油が方向制御弁６４に供給されることにより、スプールは軸方向に関して他方側に移動する。これにより、軸方向に関するスプールの位置が調整される。
【０１２７】
アームシリンダ１１に接続された方向制御弁６４に供給されるパイロット油の圧力を調整する制御弁２７Ｂは、アーム掘削用比例電磁弁を構成している。
【０１２８】
また、同様に作業機コントローラ２６は、制御弁２７Ａ及び制御弁２７Ｂの少なくとも一方に制御信号を出力して、バケットシリンダ１２に接続された方向制御弁６４に対するパイロット油圧を調整することができる。
【０１２９】
また、同様に作業機コントローラ２６は、制御弁２７Ａ及び制御弁２７Ｂの少なくとも一方に制御信号を出力して、ブームシリンダ１０に接続された方向制御弁６４に対するパイロット油圧を調整することができる。
【０１３０】
さらに、作業機コントローラ２６は、制御弁２７Ｃに制御信号を出力して、ブームシリンダ１０に接続された方向制御弁６４に対するパイロット油圧を調整する。
【０１３１】
これにより、作業機コントローラ２６は、バケット８の刃先８ａが目標掘削地形Ｕ（図６）に侵入しないように、ブーム６の動きを制御（介入制御）する。
【０１３２】
本例において、目標掘削地形Ｕに対する刃先８ａの侵入が抑制されるように、ブームシリンダ１０に接続された制御弁２７に制御信号を出力して、ブーム６の位置を制御することを介入制御と称する。
【０１３３】
具体的には、作業機コントローラ２６は、掘削対象の目標形状である設計地形を示す目標掘削地形Ｕとバケット８の刃先８ａの位置を示すバケット位置データＳ（図６）とに基づいて、目標掘削地形Ｕとバケット８との距離ｄ（図６、７）に応じてバケット８が目標掘削地形Ｕに近づく速度が小さくなるように、ブーム６の速度を制御する。
【０１３４】
油圧システム３００は、ブーム６の上げ動作に対して介入制御する機構として、油路５０１、５０２と、制御弁２７Ｃと、シャトル弁５１と、圧力センサ６８とを有している。
【０１３５】
油路５０１、５０２は、制御弁２７Ｃに接続され、ブームシリンダ１０に接続された方向制御弁６４に供給されるパイロット油を供給する。
【０１３６】
油路５０１には、制御弁２７Ｃを通過する前のパイロット油が流れる。油路５０２には、制御弁２７Ｃを通過した後のパイロット油が流れる。油路５０２は、制御弁２７Ｃとシャトル弁５１とに接続され、方向制御弁６４と接続された油路４５２Ｂにシャトル弁５１を介して接続される。
【０１３７】
圧力センサ６８は、油路５０１のパイロット油のパイロット油圧を検出する。
制御弁２７Ｃは、介入制御を実行するために作業機コントローラ２６から出力された制御信号に基づいて制御される。
【０１３８】
シャトル弁５１は、２つの入口ポートと、１つの出口ポートとを有する。一方の入口ポートは、油路５０２と接続される。他方の入口ポートは、油路４５２Ｂを介して制御弁２７Ｂと接続される。出口ポートは、油路４５２Ｂを介して方向制御弁６４と接続される。シャトル弁５１は、油路５０２及び制御弁２７Ｂと接続された油路４５２Ｂのうち、パイロット油圧が高い方の油路と、方向制御弁６４と接続された油路４５２Ｂとを接続する。
【０１３９】
シャトル弁５１は、高圧優先形のシャトル弁である。シャトル弁５１は、入口ポートの一方に接続された油路５０２のパイロット油圧と、入口ポートの他方に接続された制御弁２７Ｂ側の油路４５２Ｂのパイロット油圧とを比較し、高圧側の圧力を選択する。シャトル弁５１は、油路５０２と制御弁２７Ｂ側の油路４５２Ｂとのうち、高圧側の流路を出口ポートに連通し、当該高圧側の流路を流れるパイロット油を方向制御弁６４に供給する。
【０１４０】
本例においては、作業機コントローラ２６は、介入制御を実行しない場合には、操作装置２５の操作によって調整されたパイロット油圧に基づいて方向制御弁６４が駆動されるように、制御弁２７Ｂを全開にするとともに、制御弁２７Ｃに対して油路５０１を閉じるように制御信号を出力する。
【０１４１】
また、作業機コントローラ２６は、介入制御を実行する場合には、制御弁２７によって調整されたパイロット油圧に基づいて方向制御弁６４が駆動されるように、各制御弁２７に対して制御信号を出力する。
【０１４２】
ブーム６の移動を制限する介入制御を実行する場合、作業機コントローラ２６は、例えば、制御弁２７Ｃによって調整されたパイロット油圧が、操作装置２５によって調整されるパイロット油圧よりも高くなるように、制御弁２７Ｃを制御する。これにより、制御弁２７Ｃからのパイロット油がシャトル弁５１を介して方向制御弁６４に供給される。
【０１４３】
＜ならい制御＞
図５は、実施形態に基づくならい制御（制限掘削制御）が行われている場合の作業機２の動作を模式的に示す図である。
【０１４４】
図５に示されるように、ならい制御（制限掘削制御）において、バケット８が設計地形に侵入しないように、ブーム６の上げ動作を含む介入制御が実行される。具体的には、本例においては、操作装置２５によるアーム７の掘削操作による掘削において、油圧システム３００は、アーム７が下がり、ブーム６が上がるように制御する場合が示されている。
【０１４５】
図６は、実施形態に基づくならい制御を実行する制御システム２００の構成を示す機能ブロック図である。
【０１４６】
図６に示されるように、制御システム２００が有する作業機コントローラ２６および表示コントローラ２８の機能ブロックが示される。
【０１４７】
ここでは、主にならい制御（制限掘削制御）によるブーム６の介入制御について主に説明する。上記で説明したように、介入制御は、バケット８の刃先８ａが目標掘削地形Ｕに侵入しないように、ブーム６の動きを制御するものである。
【０１４８】
具体的には、作業機コントローラ２６は、掘削対象の目標形状である設計地形を示す目標掘削地形Ｕとバケット８の刃先８ａの位置を示すバケット位置データＳとに基づいて、目標掘削地形Ｕとバケット８との距離ｄを算出する。そして、距離ｄに応じてバケット８が目標掘削地形Ｕに近づく速度が小さくなるように、ブーム６の介入制御による制御弁２７への制御指令ＣＢＩを出力する。
【０１４９】
まず、作業機コントローラ２６は、操作装置２５の操作による操作指令に基づくブーム６、アーム７、バケット８の動作によるバケットの刃先８ａの推定速度を算出する。そして、算出結果に基づいてバケット８の刃先８ａが目標掘削地形Ｕに侵入しないように、ブーム６の速度を制御するブーム目標速度を算出する。そして、ブーム目標速度以下でブーム６が動作するように制御弁２７への制御指令ＣＢＩを出力する。
【０１５０】
以下、機能ブロックについて図６を用いて具体的に説明する。
図６に示されるように、表示コントローラ２８は、目標施工情報格納部２８Ａと、バケット位置データ生成部２８Ｂと、目標掘削地形データ生成部２８Ｃとを有する。
【０１５１】
表示コントローラ２８は、センサコントローラ３０からの入力を受ける。
センサコントローラ３０は、各シリンダストロークセンサ１６、１７、１８の検出結果から各シリンダ長データＬおよび傾斜角θ１、θ２、θ３を取得する。また、センサコントローラ３０は、ＩＭＵ２４から出力される傾斜角θ４のデータ及び傾斜角θ５のデータを取得する。センサコントローラ３０は、シリンダ長データＬ、傾斜角θ１、θ２、θ３のデータと、傾斜角θ４のデータ、及び傾斜角θ５のデータを、表示コントローラ２８に出力する。センサコントローラ３０はまた、シリンダ長データＬのデータを、作業機コントローラ２６に出力する。
【０１５２】
上述のように、本例においては、シリンダストロークセンサ１６、１７、１８の検出結果、及びＩＭＵ２４の検出結果がセンサコントローラ３０に出力され、センサコントローラ３０が所定の演算処理を行う。
【０１５３】
本例においては、センサコントローラ３０の機能が、作業機コントローラ２６で代用されてもよい。例えば、シリンダストロークセンサ（１６、１７、１８）の検出結果が作業機コントローラ２６に出力され、作業機コントローラ２６が、シリンダストロークセンサ（１６、１７、１８）の検出結果に基づいて、シリンダ長（ブームシリンダ長、アームシリンダ長、及びバケットシリンダ長）を算出してもよい。ＩＭＵ２４の検出結果が、作業機コントローラ２６に出力されてもよい。
【０１５４】
グローバル座標演算部２３は、基準位置データＰ及び旋回体方位データＱを取得し、表示コントローラ２８に出力する。
【０１５５】
目標施工情報格納部２８Ａは、作業エリアの目標形状である立体設計地形を示す目標施工情報（立体設計地形データ）Ｔを格納している。目標施工情報Ｔは、掘削対象の目標形状である設計地形を示す目標掘削地形（設計地形データ）Ｕを生成するために必要とされる座標データ及び角度データを有する。目標施工情報Ｔは、例えば無線通信装置を介して表示コントローラ２８に供給されてもよい。
【０１５６】
バケット位置データ生成部２８Ｂは、傾斜角θ１、θ２、θ３、θ４、θ５と、基準位置データＰ、旋回体方位データＱ、及びシリンダ長データＬに基づいて、バケット８の３次元位置を示すバケット位置データＳを生成する。なお、刃先８ａの位置情報は、メモリ等の接続式記録装置から転送されてもよい。
【０１５７】
本例においては、バケット位置データＳは、刃先８ａの３次元位置を示すデータである。
【０１５８】
目標掘削地形データ生成部２８Ｃは、バケット位置データ生成部２８Ｂより取得するバケット位置データＳと目標施工情報格納部２８Ａに格納する後述する目標施工情報Ｔを用いて、掘削対象の目標形状を示す目標掘削地形Ｕを生成する。
【０１５９】
また、目標掘削地形データ生成部２８Ｃは、生成した目標掘削地形Ｕに関するデータを表示部２９に出力する。これにより、表示部２９は、目標掘削地形を表示する。
【０１６０】
表示部２９は、例えばモニタであり、作業車両１００の各種の情報を表示する。本例においては、表示部２９は、オペレータガイダンスモニタとしてのＨＭＩ（Human  Machine  Interface）モニタを有する。
【０１６１】
目標掘削地形データ生成部２８Ｃは、作業機コントローラ２６に対して目標掘削地形Ｕに関するデータを出力する。また、バケット位置データ生成部２８Ｂは、生成したバケット位置データＳを作業機コントローラ２６に出力する。
【０１６２】
作業機コントローラ２６は、推定速度決定部５２と、距離取得部５３と、目標速度決定部５４と、作業機制御部５７と、記憶部５８とを有する。
【０１６３】
作業機コントローラ２６は、操作装置２５の操作指令（圧力ＭＡ、ＭＴ）ならびに表示コントローラ２８からバケット位置データＳおよび目標掘削地形Ｕを取得し、制御弁２７への制御指令ＣＢＩを出力する。また、作業機コントローラ２６は、必要に応じてセンサコントローラ３０およびグローバル座標演算部２３から演算処理に必要な各種パラメータを取得する。
【０１６４】
推定速度決定部５２は、アーム７、バケット８の駆動のための操作装置２５のレバー操作に対応したアーム推定速度Ｖｃ＿ａｍ、バケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔを算出する。
【０１６５】
ここで、アーム推定速度Ｖｃ＿ａｍは、アームシリンダ１１のみが駆動される場合のバケット８の刃先８ａの速度である。バケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔは、バケットシリンダ１２のみが駆動される場合のバケット８の刃先８ａの速度である。
【０１６６】
推定速度決定部５２は、アーム操作指令（圧力ＭＡ）に対応するアーム推定速度Ｖｃ＿ａｍを算出する。また、同様に推定速度決定部５２は、バケット操作指令（圧力ＭＴ）に対応するバケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔを算出する。これによりアーム７およびバケット８の各操作指令に対応するバケット８の刃先８ａの推定速度を算出することが可能である。
【０１６７】
記憶部５８は、推定速度決定部５２、目標速度決定部５４および作業機制御部５７が演算処理するための各種テーブル等のデータを格納する。
【０１６８】
距離取得部５３は、目標掘削地形データ生成部２８Ｃから目標掘削地形Ｕのデータを取得する。距離取得部５３は、バケット位置データ生成部２８Ｂより取得されるバケット８の刃先８ａの位置を示すバケット位置データＳ及び目標掘削地形Ｕに基づいて、目標掘削地形Ｕに垂直な方向におけるバケット８の刃先８ａと目標掘削地形Ｕとの距離ｄを算出する。
【０１６９】
目標速度決定部５４は、制限速度テーブルに従ってブーム６の目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔを決定する。具体的には、目標速度決定部５４は、目標掘削地形Ｕとバケット８との距離ｄと刃先８ａの制限速度との関係を示す制限速度テーブルを用いて、現在の距離ｄに基づき刃先の制限速度を算出する。そして、刃先の制限速度と、アーム推定速度Ｖｃ＿ａｍおよびバケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔとの差分を演算することにより、ブーム６の目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔを決定する。なお、制限速度テーブルは、記憶部５８に予め記憶（格納）されている。
【０１７０】
作業機制御部５７は、ブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔに従ってブームシリンダ１０への制御指令ＣＢＩを生成して、ブームシリンダ１０に接続された制御弁２７に出力する。これにより、ブームシリンダ１０に接続された制御弁２７が制御され、ならい制御（制限掘削制御）によるブーム６の介入制御が実行される。
【０１７１】
［バケット８の刃先８ａと目標掘削地形Ｕとの間の距離ｄの算出］
図７は、実施形態に基づくバケット８の刃先８ａと目標掘削地形Ｕとの間の距離ｄを取得することを説明する図である。
【０１７２】
図７に示されるように、距離取得部５３は、刃先８ａの位置情報（バケット位置データＳ）に基づいてバケット８の刃先８ａと目標掘削地形Ｕの表面との間の最短となる距離ｄを算出する。
【０１７３】
本例においては、バケット８の刃先８ａと目標掘削地形Ｕの表面との間の最短となる距離ｄに基づいて、ならい制御（制限掘削制御）が実行される。
【０１７４】
［推定速度の算出方式］
図８は、実施形態に基づく推定速度決定部５２の演算処理を説明する機能ブロック図である。
【０１７５】
図８において、推定速度決定部５２は、アーム操作指令（圧力ＭＡ）に対応するアーム推定速度Ｖｃ＿ａｍおよびバケット操作指令（圧力ＭＴ）に対応するバケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔを算出する。上記したように、アーム推定速度Ｖｃ＿ａｍは、アームシリンダ１１のみが駆動される場合のバケット８の刃先８ａの速度である。バケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔは、バケットシリンダ１２のみが駆動される場合のバケット８の刃先８ａの速度である。
【０１７６】
推定速度決定部５２は、スプールストローク演算部５２Ａと、シリンダ速度演算部５２Ｂと、推定速度演算部５２Ｃとを有する。
【０１７７】
スプールストローク演算部５２Ａは、記憶部５８に格納されている操作指令（圧力）に従うスプールストロークテーブルに基づいて油圧シリンダ６０のスプール８０のスプールストローク量を算出する。なお、スプール８０を移動するためのパイロット油の圧力はＰＰＣ圧力とも称される。
【０１７８】
スプール８０の移動量は、操作装置２５又は制御弁２７によって制御される油路４５２の圧力（パイロット油圧）によって調整される。油路４５２のパイロット油圧は、スプールを移動するための油路４５２のパイロット油の圧力であり、操作装置２５又は制御弁２７によって調整される。したがって、スプールの移動量とＰＰＣ圧とは相関する。
【０１７９】
シリンダ速度演算部５２Ｂは、算出されたスプールストローク量に従うシリンダ速度テーブルに基づいて油圧シリンダ６０のシリンダ速度を算出する。
【０１８０】
油圧シリンダ６０のシリンダ速度は、メイン油圧ポンプから方向制御弁６４を介して供給される単位時間当たりの作動油の供給量に基づいて調整される。方向制御弁６４は、移動可能なスプール８０を有する。スプール８０の移動量に基づいて、油圧シリンダ６０に対する単位時間当たりの作動油の供給量が調整される。したがって、シリンダ速度とスプールの移動量（スプールストローク）とは相関する。
【０１８１】
推定速度演算部５２Ｃは、算出された油圧シリンダ６０のシリンダ速度に従う推定速度テーブルに基づいて推定速度を算出する。
【０１８２】
油圧シリンダ６０のシリンダ速度に従って作業機２（ブーム６、アーム７、バケット８）が動作するためシリンダ速度と推定速度とは相関する。
【０１８３】
上記処理により、推定速度決定部５２は、アーム操作指令（圧力ＭＡ）に対応するアーム推定速度Ｖｃ＿ａｍおよびバケット操作指令（圧力ＭＴ）に対応するバケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔを算出する。なお、スプールストロークテーブル、シリンダ速度テーブル、推定速度テーブルは、ブーム６、アーム７、バケット８に対してそれぞれ設けられており、実験又はシミュレーションに基づいて求められ、記憶部５８に予め記憶されている。
【０１８４】
これにより各操作指令に対応するバケット８の刃先８ａの推定速度を算出することが可能である。
【０１８５】
［ブーム目標速度の算出方式］
ブーム目標速度を算出するにあたり、アーム７及びバケット８の各々の推定速度Ｖｃ＿ａｍ、Ｖｃ＿ｂｋｔの目標掘削地形Ｕの表面に垂直な方向の速度成分（垂直速度成分）Ｖｃｙ＿ａｍ、Ｖｃｙ＿ｂｋｔを算出する必要がある。このため、まずは上記垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍ、Ｖｃｙ＿ｂｋｔを算出する方式について説明する。
【０１８６】
図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、本実施形態に基づく上記垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍ、Ｖｃｙ＿ｂｋｔの算出方式を説明する図である。
【０１８７】
図９（Ａ）に示すように、目標速度決定部５４（図６）は、アーム推定速度Ｖｃ＿ａｍを、目標掘削地形Ｕの表面に垂直な方向の速度成分（垂直速度成分）Ｖｃｙ＿ａｍと、目標掘削地形Ｕの表面に平行な方向の速度成分（水平速度成分）Ｖｃｘ＿ａｍとに変換する。
【０１８８】
この点で、目標速度決定部５４は、センサコントローラ３０から取得した傾斜角及び目標掘削地形Ｕなどから、グローバル座標系の垂直軸に対するローカル座標系の垂直軸（旋回体３の旋回軸ＡＸ）の傾きと、グローバル座標系の垂直軸に対する目標掘削地形Ｕの表面の垂直方向における傾きとを求める。目標速度決定部５４は、これらの傾きからローカル座標系の垂直軸と目標掘削地形Ｕの表面の垂直方向との傾きを表す角度β１を求める。バケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔについても同様である。
【０１８９】
そして、図９（Ｂ）に示すように、目標速度決定部５４は、ローカル座標系の垂直軸とアーム推定速度Ｖｃ＿ａｍの方向とのなす角度β２とから、三角関数により、アーム推定速度Ｖｃ＿ａｍを、ローカル座標系の垂直軸方向の速度成分ＶＬ１＿ａｍと、水平軸方向の速度成分ＶＬ２＿ａｍとに変換する。
【０１９０】
そして、図９（Ｃ）に示すように、目標速度決定部５４は、ローカル座標系の垂直軸と目標掘削地形Ｕの表面の垂直方向との傾きβ１から、三角関数により、ローカル座標系の垂直軸方向における速度成分ＶＬ１＿ａｍと、水平軸方向における速度成分ＶＬ２＿ａｍとを、目標掘削地形Ｕに対する垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍ及び水平速度成分Ｖｃｘ＿ａｍに変換する。同様にして、目標速度決定部５４は、バケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔを、ローカル座標系の垂直軸方向における垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｋｔ及び水平速度成分Ｖｃｘ＿ｂｋｔに変換する。
【０１９１】
このようにして、上記垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍ、Ｖｃｙ＿ｂｋｔが算出される。
さらにブーム目標速度を算出するにあたり、作業機２全体の制限速度が必要となるため、次に作業機２全体の制限速度テーブルについて説明する。
【０１９２】
図１０は、実施形態に基づくならい制御における作業機２全体の制限速度テーブルの一例を説明する図である。
【０１９３】
図１０に示されるように、ここでは、縦軸が制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔを表し、横軸が刃先と設計地形との間の距離ｄを表している。
【０１９４】
本例においては、バケット８の刃先８ａが目標掘削地形Ｕの表面の外方（目標掘削地形Ｕよりも掘削対象の外部側）に位置している場合の距離ｄは正の値であり、刃先８ａが目標掘削地形Ｕの表面の内方（目標掘削地形Ｕよりも掘削対象の内部側）に位置している場合の距離ｄは負の値である。刃先８ａが目標掘削地形Ｕの表面の上方に位置している場合の距離ｄは正、刃先８ａが目標掘削地形Ｕの表面の下方に位置している場合の距離ｄは負の値である。
【０１９５】
また、刃先８ａが目標掘削地形Ｕに対して侵食しない位置にある場合の距離ｄは正、刃先８ａが目標掘削地形Ｕに対して侵食する位置にある場合の距離ｄは負の値である。
【０１９６】
また、刃先８ａが目標掘削地形Ｕ上に位置している場合（刃先８ａが目標掘削地形Ｕと接している場合）の距離ｄは０である。
【０１９７】
本例においては、刃先８ａが目標掘削地形Ｕの内方から外方に向かう場合の速度を正の値とし、刃先８ａが目標掘削地形Ｕの外方から内方に向かう場合の速度を負の値とする。刃先８ａが目標掘削地形Ｕの上方に向かう場合の速度を正の値とし、刃先８ａが目標掘削地形Ｕの下方に向かう場合の速度を負の値とする。
【０１９８】
制限速度テーブルにおいて、距離ｄがｄ１とｄ２との間である場合の制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔの傾きは、距離ｄがｄ１以上又はｄ２以下の場合の傾きより小さい。ｄ１は０より大きい。ｄ２は０より小さい。
【０１９９】
目標掘削地形Ｕの表面付近の操作においては制限速度をより詳細に設定するために、距離ｄがｄ１とｄ２との間である場合の傾きを、距離ｄがｄ１以上又はｄ２以下である場合の傾きよりも小さくする。
【０２００】
距離ｄがｄ１以上の場合、制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔは負の値であり、距離ｄの絶対値が大きくなるほど制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔの絶対値は大きくなる。
【０２０１】
距離ｄがｄ１以上の場合、目標掘削地形Ｕより上方において刃先８ａが目標掘削地形Ｕの表面から遠いほど、目標掘削地形Ｕの下方へ向かう速度が大きくなり、制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔの絶対値は大きくなる。
【０２０２】
距離ｄが０より小さい場合、制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔは正の値であり、距離ｄの絶対値が大きくなるほど制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔの絶対値は大きくなる。
【０２０３】
バケット８の刃先８ａが目標掘削地形Ｕから離れている距離ｄが０より小さい場合、目標掘削地形Ｕより下方において刃先８ａが目標掘削地形Ｕから遠いほど、目標掘削地形Ｕの上方へ向かう速度が大きくなり、制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔの絶対値は大きくなる。
【０２０４】
距離ｄが所定値ｄｔｈ１では、制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔは、Ｖｍｉｎとなる。所定値ｄｔｈ１は正の値であり、ｄ１より大きい。
【０２０５】
距離ｄが所定値ｄｔｈ１以上では、作業機２の動作の介入制御は行わない。したがって、刃先８ａが目標掘削地形Ｕの上方において目標掘削地形Ｕから大きく離れている場合には、作業機２の動作の介入制御は行わない。
【０２０６】
距離ｄが所定値ｄｔｈ１より小さい場合に、作業機２の動作の介入制御が行われる。具体的には、距離ｄが所定値ｄｔｈ１より小さい場合に、ブーム６の動作の介入制御が行われる。
【０２０７】
次に、上記のようにして求めた上記垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍ、Ｖｃｙ＿ｂｋｔと、作業機２全体の制限速度テーブルとを用いて、ブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔを算出する方式について説明する。
【０２０８】
図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）は、ブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔを算出する方式を説明する図である。
【０２０９】
図１１（Ａ）に示されるように、目標速度決定部５４（図６）は、上記制限速度テーブルに従って作業機２全体の制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔを算出する。作業機２全体の制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔは、バケット８の刃先８ａが目標掘削地形Ｕに接近する方向において許容できる刃先８ａの移動速度である。
【０２１０】
図１１（Ｂ）には、アーム推定速度Ｖｃ＿ａｍの垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍとバケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔの垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｋｔとが示されている。
【０２１１】
目標速度決定部５４は、図９で説明したように、アーム推定速度Ｖｃ＿ａｍ、バケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔとに基づいてアーム推定速度Ｖｃ＿ａｍの垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍとバケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔの垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｋｔとを算出することが可能である。
【０２１２】
図１１（Ｃ）には、ブーム６の目標垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｍ＿ｌｍｔを算出する場合が示されている。具体的には、作業機２全体の制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔからアーム推定速度Ｖｃ＿ａｍの垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍとバケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔの垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｋｔとを減算することにより、ブーム６の目標垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｍ＿ｌｍｔが算出される。
【０２１３】
図１１（Ｄ）には、ブーム６の目標垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｍ＿ｌｍｔに基づいてブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔを算出する場合が示されている。
【０２１４】
作業機２全体の制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔが、アーム推定速度の垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍとバケット推定速度の垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｋｔとの和よりも小さい場合には、ブーム６の目標垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｍ＿ｌｍｔは、ブームが上昇する正の値となる。
【０２１５】
ブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔが正の値となるため、操作装置２５がブーム６を下降させる方向に操作されていても、作業機コントローラ２６は介入制御し、ブーム６を上昇させる。このため、目標掘削地形Ｕの侵食の拡大を迅速に抑えることができる。
【０２１６】
作業機２全体の制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔが、アーム推定速度の垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍとバケット推定速度の垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｋｔとの和よりも大きい場合には、ブーム６の目標垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｍ＿ｌｍｔは、ブームが下降する負の値となる。
【０２１７】
ブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔが負の値となるため、ブーム６が下降する。
【０２１８】
［制御指令ＣＢＩの生成］
図１２は、実施形態に基づく作業機制御部５７の構成を示す機能ブロック図である。
【０２１９】
図１２に示されるように、作業機制御部５７は、シリンダ速度算出部５７１と、実シリンダ速度演算部５７２と、フィードバック（ＦＢ）制御部５７３と、ＥＰＣ演算部５７４と、アーム操作量判定部５７５と、ＥＰＣ設定部５７６とを有する。
【０２２０】
作業機制御部５７は、介入制御する場合にブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔでブーム６が駆動するように制御弁２７に対して制御指令ＣＢＩを出力する。
【０２２１】
シリンダ速度算出部５７１は、油圧シリンダ６０のシリンダ速度を算出する。具体的には、シリンダ速度算出部５７１は、バケット８の刃先８ａの速度と油圧シリンダ６０の速度との関係を示す推定速度テーブルに基づいて、ブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔに従うブームシリンダ１０の推定速度を算出する。なお、アームシリンダ１１およびバケットシリンダ１２の推定速度は、アーム操作指令（圧力ＭＡ）およびバケット操作指令（圧力ＭＴ）に基づいて、推定速度決定部５２（図６、図８）で算出される。
【０２２２】
実シリンダ速度演算部５７２は、シリンダストロークセンサ（１６など）で検出しセンサコントローラ３０（図６）で導出したシリンダ長データＬと、計測時間とを基に、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１およびバケットシリンダ１２の実際のシリンダ速度を算出する。
【０２２３】
フィードバック（ＦＢ）制御部５７３は、油圧シリンダ６０の推定速度と、実際のシリンダ速度との比較に基づいて、油圧シリンダ６０の目標速度を増減するフィードバック制御を実行する。フィードバック（ＦＢ）制御部５７３は、油圧シリンダ６０の推定速度に対して実際のシリンダ速度が大きいとき、油圧シリンダ６０の目標速度を低減する補正を行う。フィードバック（ＦＢ）制御部５７３は、油圧シリンダ６０の推定速度に対して実際のシリンダ速度が小さいとき、油圧シリンダ６０の目標速度を増加する補正を行う。
【０２２４】
ＥＰＣ演算部５７４は、フィードバック（ＦＢ）制御部５７３により補正された油圧シリンダ６０の目標速度に基づいて、制御弁２７の開度を指令する指令電流設定値ＳＶを演算処理する。具体的には、ＥＰＣ演算部５７４は、記憶部５８に予め格納されている相関データに基づいて、指令電流設定値ＳＶを演算処理する。
【０２２５】
図１３は、油圧シリンダ６０のシリンダ速度とＥＰＣ電流値との関係を説明する図である。記憶部５８は、油圧シリンダ６０のシリンダ速度とスプール８０の移動量との関係を示す相関データと、スプール８０の移動量と制御弁２７によって制御されるＰＰＣ圧力との関係を示す相関データと、ＰＰＣ圧力と作業機制御部５７から出力される制御信号（ＥＰＣ電流）との関係を示す相関データとを記憶する。なお相関データは、実験又はシミュレーションに基づいて求められ、記憶部５８に予め記憶されている。
【０２２６】
上述したように、油圧シリンダ６０のシリンダ速度は、メイン油圧ポンプから方向制御弁６４を介して供給される単位時間当たりの作動油の供給量に基づいて調整される。方向制御弁６４は、移動可能なスプール８０を有する。スプール８０の移動量に基づいて、油圧シリンダ６０に対する単位時間当たりの作動油の供給量が調整される。したがって、シリンダ速度とスプールの移動量（スプールストローク）は相関する。
【０２２７】
スプール８０の移動量は、操作装置２５又は制御弁２７によって制御される油路４５２の圧力（パイロット油圧）によって調整される。油路４５２のパイロット油圧は、スプールを移動するための油路４５２のパイロット油の圧力であり、操作装置２５又は制御弁２７によって調整される。なお、スプール８０を移動するためのパイロット油の圧力をＰＰＣ圧力とも称する。したがって、スプールの移動量とＰＰＣ圧とは相関する。
【０２２８】
制御弁２７は、作業機コントローラ２６の作業機制御部５７から出力された制御信号（ＥＰＣ電流）に基づいて作動する。したがって、ＰＰＣ圧力とＥＰＣ電流とは相関する。
【０２２９】
介入制御する場合、ＥＰＣ演算部５７４は、目標速度決定部５４で算出されたブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔに対応する指令電流設定値ＳＶを算出する。これにより、作業機コントローラ２６は、バケット８の刃先８ａが目標掘削地形Ｕに侵入しないように、ブーム６を制御することが可能である。
【０２３０】
アーム操作量判定部５７５は、アーム７の操作に対応する第２操作レバー２５Ｌの操作量を判定する。
【０２３１】
図１４は、実施形態に基づく第２操作レバー２５Ｌの操作量とＰＰＣ圧との関係を説明する図である。図１４に示されるように、第２操作レバー２５Ｌの操作量が大きくなるに従ってＰＰＣ圧が上昇する場合が示されている。操作量が０付近においてはマージンが設けられていて、ある一定の操作量から線形にＰＰＣ圧が上昇する。
【０２３２】
そして、本例においては、第２操作レバー２５Ｌの操作量が所定値Ｘ以下の範囲を、第２操作レバー２５Ｌのアーム操作が微操作である微操作領域と称する。微操作領域におけるＰＰＣ圧の最大値はＹである。また、第２操作レバー２５Ｌの操作量が所定値Ｘよりも大きい領域を通常操作領域とも称する。
【０２３３】
アーム操作量判定部５７５は、アーム７の操作に対応する第２操作レバー２５Ｌの操作量を判定する。アーム操作量判定部５７５は、第２操作レバー２５Ｌの操作量が所定値Ｘ以下か、または所定値Ｘより大きいかを判定する。本例においては、第２操作レバー２５Ｌの操作量が所定値Ｘ以下である状態を、第１操作状態と称する。また、第２操作レバー２５Ｌの操作量が所定値Ｘより大きい状態を、第２操作状態と称する。アーム操作量判定部５７５は、第２操作レバー２５Ｌが第１操作状態か第２操作状態かを判定する。
【０２３４】
ＥＰＣ設定部５７６は、ＥＰＣ演算部５７４で算出された指令電流設定値ＳＶと、アーム操作量判定部５７５で判定された操作状態（第１操作状態または第２操作状態）とに基づいて、制御弁２７に出力するＥＰＣ電流値を設定する。ＥＰＣ設定部５７６は、設定したＥＰＣ電流値を、制御指令ＣＢＩとして制御弁２７に出力する。
【０２３５】
図１５は、実施形態に基づくＥＰＣ電流値と制御弁２７の開度との関係を説明する図である。制御弁２７は、ＥＰＣ電流値がゼロのとき開度ゼロ（全閉）であり、ＥＰＣ電流値の増加に対応して開度を連続的に増大する仕様の弁である。
【０２３６】
図１５に示されるように、制御弁２７の開度は、ＥＰＣ電流値によって調整される。図１５には、ＥＰＣ電流値が大きくなるに従って制御弁２７の開度が増大する場合が示されている。ＥＰＣ電流値が０付近においてはマージンが設けられていて、ある一定の電流値から線形に制御弁２７の開度が増大する。したがって、ＥＰＣ電流値と制御弁２７の開度とは相関する。
【０２３７】
図１６は、実施形態に基づく作業車両１００のならい制御（制限掘削制御）を説明するフロー図である。
【０２３８】
図１６に示されるように、まず、設計地形を設定する（ステップＳＡ１）。具体的には、表示コントローラ２８の目標掘削地形データ生成部２８Ｃにより目標掘削地形Ｕを設定する。
【０２３９】
次に、刃先と設計地形との距離ｄを取得する（ステップＳＡ２）。具体的には、距離取得部５３は、バケット位置データ生成部２８Ｂからのバケット位置データＳに従う刃先８ａの位置情報と目標掘削地形Ｕとに基づいてバケット８の刃先８ａと目標掘削地形Ｕの表面との間の最短となる距離ｄを算出する。
【０２４０】
次に、推定速度を決定する（ステップＳＡ３）。具体的には、作業機コントローラ２６の推定速度決定部５２は、アーム推定速度Ｖｃ＿ａｍ、及びバケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔを決定する。アーム推定速度Ｖｃ＿ａｍは、アームシリンダ１１のみが駆動される場合の刃先８ａの速度である。バケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔは、バケットシリンダ１２のみが駆動される場合の刃先８ａの速度である。
【０２４１】
アーム推定速度Ｖｃ＿ａｍ、バケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔは、記憶部５８に格納されている各種テーブルに従って操作装置２５の操作指令（圧力ＭＡ、ＭＴ）に基づいて算出される。
【０２４２】
次に、推定速度を垂直速度成分に変換する（ステップＳＡ４）。具体的には、目標速度決定部５４は、図９で説明したようにアーム推定速度Ｖｃ＿ａｍ、バケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔを目標掘削地形Ｕに対する垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍ、Ｖｃｙ＿ｂｋｔに変換する。
【０２４３】
次に、作業機２全体の制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔを算出する（ステップＳＡ５）。具体的には、目標速度決定部５４は、距離ｄに基づいて、制限速度テーブルに従って制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔを算出する。
【０２４４】
次に、ブームの目標垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｍ＿ｌｍｔを決定する（ステップＳＡ６）。具体的には、目標速度決定部５４は、図１１で説明したように作業機２全体の制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔとアーム推定速度Ｖｃ＿ａｍとバケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔとからブーム６の目標速度の垂直速度成分（目標垂直速度成分）Ｖｃｙ＿ｂｍ＿ｌｍｔを算出する。
【０２４５】
次に、ブームの目標垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｍ＿ｌｍｔを目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔに変換する（ステップＳＡ７）。具体的には、目標速度決定部５４は、図１１で説明したようにブーム６の目標垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｍ＿ｌｍｔを、ブーム６の目標速度（ブーム目標速度）Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔに変換する。
【０２４６】
次に、ＥＰＣ演算部５７４は、ブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔに基づく指令電流設定値ＳＶを算出し、ＥＰＣ設定部５７６で設定したＥＰＣ電流を制御指令ＣＢＩとして制御弁２７に出力する（ステップＳＡ１０）。これにより、作業機コントローラ２６は、バケット８の刃先８ａが目標掘削地形Ｕに侵入しないように、ブーム６を制御することが可能である。
【０２４７】
そして、処理を終了する（エンド）。
このように、本例においては、作業機コントローラ２６は、掘削対象の目標形状である設計地形を示す目標掘削地形Ｕとバケット８の刃先８ａの位置を示すバケット位置データＳとに基づいて、目標掘削地形Ｕとバケット８の刃先８ａとの距離ｄに応じてバケット８が目標掘削地形Ｕに近づく相対速度が小さくなるように、ブーム６の速度を制御する。
【０２４８】
作業機コントローラ２６は、掘削対象の目標形状である設計地形を示す目標掘削地形Ｕとバケット８の刃先８ａの位置を示すバケット位置データＳとに基づいて、目標掘削地形Ｕとバケット８の刃先８ａとの距離ｄに応じて作業機２全体の制限速度を決定し、作業機２が目標掘削地形Ｕに接近する方向の速度が制限速度以下になるように、作業機２を制御する。これによりならい制御（掘削制限制御）が実行され、ブームシリンダの速度調整が行われる。当該方式により、目標掘削地形Ｕに対する刃先８ａの位置が制御されて目標掘削地形Ｕに対する刃先８ａの侵入を抑制して、設計地形に応じた面を作るならい作業を実行することが可能となる。
【０２４９】
［アーム掘削ＥＰＣ電流の調整の第一実施形態］
操作装置２５の第２操作レバー２５Ｌを操作してアーム７を操作することにより、バケット８の刃先８ａに当接する土砂を掻き均し、平らな設計地形に対応する面を作るならい作業を実行することが可能である。
【０２５０】
一方で、第２操作レバー２５Ｌを操作した際には、バケット８の刃先８ａが自重により落下する可能性がある。
【０２５１】
油圧シリンダ６０は、バケット８の自重落下が生じた場合には、推定速度決定部５２で算出される第２操作レバー２５Ｌを操作した操作量（アーム操作量）に従う油圧シリンダ６０の推定速度以上で動作する可能性がある。
【０２５２】
この第２操作レバー２５Ｌの操作量に基づいて推定される油圧シリンダ６０の推定速度と実速度との乖離は、第２操作レバー２５Ｌの操作量が少ない微操作の場合に大きくなる。
【０２５３】
その結果、フィードバック（ＦＢ）制御部５７３で過剰なフィードバック制御が実行される可能性が考えられる。
【０２５４】
具体的には、アームシリンダ１１の推定速度に対して実速度が大きいことが検出されると、シリンダ速度を低減するために目標速度を小さくする補正が行われ、その結果、制御弁２７に出力されるＥＰＣ電流値が減少する。このときＥＰＣ電流値が減少しすぎると、アームシリンダ１１の推定速度に対して実速度が小さくなる。アームシリンダ１１の推定速度に対して実速度が小さいことが検出されると、シリンダ速度を増加するために目標速度を大きくする補正が行われ、その結果、制御弁２７に出力されるＥＰＣ電流値が増加する。
【０２５５】
図１７は、本発明適用前の作業車両における、アームの掘削動作時のＥＰＣ電流値を示すグラフである。
【０２５６】
図１７のグラフの横軸は、時間を示す。縦軸は、アームシリンダ１１を伸長させてアーム７を掘削動作させるときに制御弁２７Ｂに対して出力するＥＰＣ電流値を示し、これをアーム掘削ＥＰＣ電流と称する。
【０２５７】
図１７に示すように、アーム掘削ＥＰＣ電流の値は、特定の時間帯において、急激な減少と増加とを繰り返している。アーム掘削ＥＰＣ電流が急激に増減することにより、アーム７の挙動が不安定になり、その結果、バケット８の刃先８ａが安定せずにハンチングが生じる可能性が考えられる。
【０２５８】
実施形態においては、アーム掘削ＥＰＣ電流の値の増減を抑制する方式について説明する。
【０２５９】
図１８は、第一実施形態に基づくアーム掘削ＥＰＣ電流の制御について説明するフロー図である。
【０２６０】
図１８に示されるように、まず、アーム７の操作に対応する第２操作レバー２５Ｌの操作量が所定値Ｘ以下であるか否かを判断する（ステップＳＢ１）。具体的には、アーム操作量判定部５７５は、記憶部５８に格納されている第２操作レバー２５Ｌの操作量とＰＰＣ圧との関係を示すテーブルに従って、圧力センサ６６によって検出されるＰＰＣ圧に基づいて、第２操作レバー２５Ｌの操作量を算出する。アーム操作量判定部５７５はさらに、算出された第２操作レバー２５Ｌの操作量が所定値Ｘ以下であるか否かを判定する。
【０２６１】
ステップＳＢ１において、第２操作レバー２５Ｌの操作量が所定値Ｘ以下であると判断した場合（ステップＳＢ１においてＹＥＳ）には、ステップＳＢ２に進み、第２操作レバー２５Ｌの操作量が所定値Ｘ以下の第１操作状態であるということになる。
【０２６２】
次に、ＥＰＣ電流を設定する（ステップＳＢ３）。具体的には、ＥＰＣ設定部５７６は、第１操作状態では、制御弁２７に出力するアーム掘削ＥＰＣ電流を一定の値に設定する。これにより、油路４５０に設けられた制御弁２７Ｂの開度が一定に設定されることになる（ステップＳＢ４）。
【０２６３】
図１９は、第一実施形態の作業車両における、アームの掘削動作時のＥＰＣ電流値を示すグラフである。図１９のグラフの横軸は、時間を示す。図１９のグラフの縦軸は、図１７と同様のアーム掘削ＥＰＣ電流を示す。
【０２６４】
図１９中の実線は、ＥＰＣ設定部５７６から制御弁２７へ出力されるアーム掘削ＥＰＣ電流の値を示す。図１９中の破線は、ＥＰＣ演算部５７４で演算される、第２操作レバー２５Ｌの操作量に従って設定される指令電流設定値ＳＶを示す。
【０２６５】
図１９に示すように、第一実施形態においてＥＰＣ設定部５７６は、アーム掘削ＥＰＣ電流を一定値に設定する。ＥＰＣ設定部５７６が設定するアーム掘削ＥＰＣ電流の値は、第２操作レバー２５Ｌの操作量に従って設定される指令電流設定値ＳＶよりも、常に大きい。
【０２６６】
図２０は、第一実施形態における制御弁２７の開度について説明する図である。図２０には、図１５を参照して説明したＥＰＣ電流値と制御弁２７の開度との関係が図示されている。
【０２６７】
図１９を参照して上述したように、ＥＰＣ設定部５７６により設定されるアーム掘削ＥＰＣ電流の値は、第２操作レバー２５Ｌの操作量に従って設定される指令電流設定値ＳＶよりも大きい。図２０に示すＥＰＣ電流の値Ｘ１およびＸ２は、第２操作レバー２５Ｌの操作量に従って設定される指令電流設定値ＳＶの最小値および最大値をそれぞれ示す。値Ｘ３は、ＥＰＣ設定部５７６により設定されるアーム掘削ＥＰＣ電流の値を示す。
【０２６８】
図２０に示す弁開度Ｙ１、Ｙ２およびＹ３は、ＥＰＣ電流の値Ｘ１、Ｘ２およびＸ３にそれぞれ対応する、制御弁２７の開度を示す。
【０２６９】
図２０に示すように、第１操作状態においてＥＰＣ設定部５７６が設定するアーム掘削ＥＰＣ電流に対応して、制御弁２７の開度が決められる。第１操作状態における制御弁２７の開度（弁開度Ｙ３）は、第２操作レバー２５Ｌの操作量に従って設定される制御弁２７の開度の、第１操作状態での最大値（弁開度Ｙ２）よりも、大きくなっている。
【０２７０】
第２操作レバー２５Ｌの操作によって、油路４５１のパイロット油圧は変動する。第１操作状態では、制御弁２７の開度が十分に大きいため、油路４５１のパイロット油圧と油路４５２のパイロット油圧とは等しくなる。これにより、第１操作状態では、方向制御弁６４に供給されるパイロット油の圧力は、第２操作レバー２５Ｌの操作量に従って調整される。
【０２７１】
第２操作レバー２５Ｌは、第２操作レバー２５Ｌの操作量に応じた油圧信号を出力する。第１操作状態では、第２操作レバー２５Ｌの出力する油圧信号がそのまま方向制御弁６４に導かれるように、制御弁２７の開度が設定されている。
【０２７２】
図１８に戻って、ステップＳＢ１において、第２操作レバー２５Ｌの操作量が所定値Ｘより大きいと判断した場合（ステップＳＢ１においてＮＯ）には、ステップＳＢ５に進み、第２操作レバー２５Ｌの操作量が所定値Ｘより大きい第２操作状態であるということになる。
【０２７３】
次に、ＥＰＣ電流の下限値ＬＬを設定する（ステップＳＢ６）。具体的には、ＥＰＣ設定部５７６は、第２操作状態では、制御弁２７に出力するアーム掘削ＥＰＣ電流の下限値ＬＬを設定する。これにより、下限値ＬＬと、ＥＰＣ演算部５７４で演算される、第２操作レバー２５Ｌの操作量に従って設定される指令電流設定値ＳＶと、の比較に基づいて、制御弁２７に出力されるアーム掘削ＥＰＣ電流の値が制御されることになる。
【０２７４】
したがって、ステップＳＢ７において、ＥＰＣ設定部５７６は、制御弁２７の開度を自動制御する。具体的には、ＥＰＣ設定部５７６は、下限値ＬＬと指令電流設定値ＳＶとを比較する。比較の結果、指令電流設定値ＳＶが下限値ＬＬ以下の場合には、下限値ＬＬをアーム掘削ＥＰＣ電流とする制御指令ＣＢＩを生成し、制御弁２７へ出力する。指令電流設定値ＳＶが下限値ＬＬより大きい場合には、指令電流設定値ＳＶをアーム掘削ＥＰＣ電流とする制御指令ＣＢＩを生成し、制御弁２７へ出力する。
【０２７５】
図１５を参照して上述したように、アーム掘削ＥＰＣ電流の値と制御弁２７の開度とは相関する。したがって、アーム掘削ＥＰＣ電流を自動制御することにより、制御弁２７の開度が自動制御される。制御弁２７の開度に従って、方向制御弁６４に規定のパイロット油圧が供給され、スプール８０が移動し、これによりアームシリンダ１１が伸長する。
【０２７６】
そして、処理を終了する（エンド）。
以上説明した第一実施形態の作業車両によれば、図１８に示すように、第２操作レバー２５Ｌの操作量が所定値Ｘ以下の第１操作状態では、ＥＰＣ設定部５７６は、アーム掘削ＥＰＣ電流を一定値に設定する。
【０２７７】
図１４を参照して上述したように、第２操作レバー２５Ｌの操作量が所定値Ｘ以下の範囲では、アーム操作が微操作である。微操作領域では、第２操作レバー２５Ｌのアーム操作による油圧シリンダ６０の推定速度と実シリンダ速度との乖離が大きく、その結果、過剰なフィードバック制御が実行されると、バケット８の刃先８ａが安定せずにハンチングが生じる可能性が考えられる。
【０２７８】
そのため、第１操作状態では、作業機制御部５７は、フィードバック（ＦＢ）制御部５７３におけるシリンダ速度の演算結果に関わらず、アーム掘削ＥＰＣ電流を一定の値として制御弁２７に出力する。これにより、過剰なフィードバック制御が実行されてアーム掘削ＥＰＣ電流が急激に増減する事象を回避できる。
【０２７９】
一定のアーム掘削ＥＰＣ電流を制御弁２７に出力して、制御弁２７の開度を一定にすることにより、アーム７の挙動を安定させることができる。これにより、バケット８の刃先８ａを安定させることができ、したがってハンチングを抑制することが可能となる。
【０２８０】
なお、図１４に示すように、第２操作レバー２５Ｌの操作量が所定値ＸであるときのＰＰＣ圧は、零ではなく値Ｙである。第２操作レバー２５Ｌは、操作量が０付近においてＰＰＣ圧を出力しない不感帯を有しているが、所定値Ｘは第２操作レバー２５Ｌの不感帯外の値であり、第１操作状態は不感帯でない範囲を含むことに留意すべきである。
【０２８１】
また、本実施形態においては、図１９に示すように、第１操作状態におけるアーム掘削ＥＰＣ電流の値を、ＥＰＣ演算部５７４で演算される指令電流設定値ＳＶよりも大きい一定の値として設定している。これにより、図２０に示すように、第１操作状態における制御弁２７の開度（弁開度Ｙ３）は、第２操作レバー２５Ｌの操作量に従って設定される指令電流設定値ＳＶに対応した開度の第１操作状態での最大値（弁開度Ｙ２）よりも、大きくなっている。
【０２８２】
制御弁２７は、図３を参照して説明したように、アームシリンダ１１に対する作動油の供給量を調整するために作動する。本実施形態のように制御弁２７の開度を設定することにより、油路４５１内のパイロット油の圧力と油路４５２内のパイロット油の圧力が等しくなる。このとき、アーム７を微操作するオペレータの操作に応じたパイロット油圧が、制御弁２７によって調整されることはなく、方向制御弁６４にそのまま供給される。
【０２８３】
このようにすれば、制御弁２７がパイロット油圧を過剰に変動させてアーム７の挙動を不安定にすることがなく、オペレータによる第２操作レバー２５Ｌの操作にそのまま応じたアーム７の動作が可能になる。したがって、バケット８の刃先８ａを安定させてハンチングを抑制することができ、加えて、オペレータの操作に対するアーム７の操作感を向上することができる。
【０２８４】
なお、本実施形態においては、フィードバック（ＦＢ）制御部５７３におけるシリンダ速度の演算結果が影響しないように、アーム掘削ＥＰＣ電流の値を、ＥＰＣ演算部５７４で演算される指令電流設定値ＳＶよりも大きい一定の値として設定した。第１操作状態では制御弁２７を全開にしてもよい。但し、第１操作状態から第２操作状態へ移行したときに制御弁２７が開度を急激に変化しないように、第１操作状態におけるアーム掘削ＥＰＣ電流の値を、ＥＰＣ演算部５７４で演算される指令電流設定値ＳＶの最大値よりも少し大きい値として設定するのが好ましい。
【０２８５】
［アーム掘削ＥＰＣ電流の調整の第二実施形態］
図２１は、第二実施形態に基づくアーム掘削ＥＰＣ電流の制御について説明するフロー図である。
【０２８６】
図２１に示されるように、まず、ステップＳＣ１において、介入制御の実行中か否かを判断する。図３を参照して上述した通り、オペレータによるアーム操作があり、かつ、バケットの刃先と設計地形との距離および刃先の速度が基準内である場合に、ならい制御が実行される。ならい制御の場合、設計地形に対する刃先８ａの侵入が抑制されるようにブーム６を制御する介入制御が実行される。
【０２８７】
ステップＳＣ１において、介入制御の実行中であると判断した場合（ステップＳＣ１においてＹＥＳ）、次に、ＥＰＣ電流の閾値ＴＨを設定する（ステップＳＣ２）。具体的には、ＥＰＣ設定部５７６は、介入制御の実行中には、制御弁２７に出力するアーム掘削ＥＰＣ電流に係る閾値ＴＨを設定する。
【０２８８】
次に、指定電流設定値ＳＶが閾値ＴＨ以下であるか否かを判断する（ステップＳＣ３）。具体的には、ＥＰＣ設定部５７６は、ステップＳＣ２で設定した閾値ＴＨと、ＥＰＣ演算部５７４で演算される、第２操作レバー２５Ｌの操作量に従って設定される指令電流設定値ＳＶと、を比較して、指定電流設定値ＳＶが閾値ＴＨ以下であるか否かを判断する。
【０２８９】
ステップＳＣ３において、指定電流設定値ＳＶが閾値ＴＨ以下であると判断した場合（ステップＳＣ３においてＹＥＳ）には、ステップＳＣ４に進み、閾値ＴＨをアーム掘削ＥＰＣ電流として設定する。
【０２９０】
ステップＳＣ１において、介入制御の実行中でないと判断した場合（ステップＳＣ１においてＮＯ）には、ステップＳＣ５に進み、指令電流設定値ＳＶをアーム掘削ＥＰＣ電流として設定する。ステップＳＣ３において、指定電流設定値ＳＶが閾値ＴＨより大きいと判断した場合（ステップＳＣ３においてＮＯ）には、ステップＳＣ５に進み、指令電流設定値ＳＶをアーム掘削ＥＰＣ電流として設定する。
【０２９１】
次に、アーム掘削ＥＰＣ電流を制御弁２７へ出力する（ステップＳＣ６）。具体的には、介入制御の実行中において指令電流設定値ＳＶが閾値ＴＨ以下の場合には、ＥＰＣ設定部５７６は、閾値ＴＨをアーム掘削ＥＰＣ電流とする制御指令ＣＢＩを生成し、制御弁２７へ出力する。介入制御の実行中において指令電流設定値ＳＶが閾値ＴＨより大きい場合、および、介入制御の非実行中には、ＥＰＣ設定部５７６は、第２操作レバー２５Ｌの操作量に従って設定される指令電流設定値ＳＶをアーム掘削ＥＰＣ電流とする制御指令ＣＢＩを生成し、制御弁２７へ出力する。
【０２９２】
図１５を参照して上述したように、アーム掘削ＥＰＣ電流の値と制御弁２７の開度とは相関する。したがって、アーム掘削ＥＰＣ電流を自動制御することにより、制御弁２７の開度が自動制御される。制御弁２７の開度に従って、方向制御弁６４に規定のパイロット油圧が供給され、スプール８０が移動し、これによりアームシリンダ１１が伸長する。
【０２９３】
そして、処理を終了する（エンド）。
図２２は、第二実施形態の作業車両における、アームの掘削動作時のＥＰＣ電流値を示すグラフである。図２２のグラフの横軸は、時間を示す。図２２のグラフの縦軸は、図１７と同様のアーム掘削ＥＰＣ電流を示す。
【０２９４】
図２２中の実線は、ＥＰＣ設定部５７６から制御弁２７へ出力されるアーム掘削ＥＰＣ電流の値を示す。図２２中の破線は、ＥＰＣ設定部５７６で設定される、ＥＰＣ電流の閾値ＴＨの値を示す。
【０２９５】
図２２に示すように、第二実施形態においてＥＰＣ設定部５７６は、アーム掘削ＥＰＣ電流の閾値ＴＨを設定する。指令電流設定値ＳＶが閾値ＴＨ以下であれば、閾値ＴＨをアーム掘削ＥＰＣ電流とする。指令電流設定値ＳＶが閾値ＴＨより大きければ、指令電流設定値ＳＶをアーム掘削ＥＰＣ電流とする。
【０２９６】
閾値ＴＨは、第２操作レバー２５Ｌの操作量に従って設定される指令電流設定値ＳＶの最大値よりも小さい値として設定されている。閾値ＴＨをアーム掘削ＥＰＣ電流の下限値として設定することにより、ＥＰＣ設定部５７６は、指令電流設定値ＳＶに対するローカットフィルタとして機能している。
【０２９７】
そのため、図２２に示すように、アーム掘削ＥＰＣ電流の値が特定の時間帯において急激な減少と増加とを繰り返しているが、図１７と比較すると、アーム掘削ＥＰＣ電流の増減する数値範囲が大幅に小さくなっている。
【０２９８】
以上説明した第二実施形態の作業車両によれば、図２１に示すように、介入制御の実行中は、指令電流設定値ＳＶが閾値ＴＨ以下のとき閾値ＴＨをアーム掘削ＥＰＣ電流として制御弁２７に出力し、指令電流設定値ＳＶが閾値ＴＨを上回るとき指令電流設定値ＳＶをアーム掘削ＥＰＣ電流として制御弁２７に出力する。
【０２９９】
一方、図２１に示すように、介入制御の非実行中は、指令電流設定値ＳＶをアーム掘削ＥＰＣ電流として制御弁２７に出力する。
【０３００】
図１４を参照して上述したように、第２操作レバー２５Ｌの操作量が所定値Ｘ以下の範囲では、アーム操作が微操作である。微操作領域では、第２操作レバー２５Ｌのアーム操作による油圧シリンダ６０の推定速度と実シリンダ速度との乖離が大きい。そのため、過剰なフィードバック制御が実行されると、図１７に示すようにアーム掘削ＥＰＣ電流の値が大きく増減し、その結果、バケット８の刃先８ａが安定せずにハンチングが生じる可能性が考えられる。
【０３０１】
そのため、指令電流設定値ＳＶに対するローカットフィルタを設け、アーム掘削ＥＰＣ電流の下限値を設けることにより、図２２に示すように、アーム掘削ＥＰＣ電流の増減する幅を小さくできる。これにより、過剰なフィードバック制御が実行されてアーム掘削ＥＰＣ電流が急激に増減する事象を回避できる。
【０３０２】
アーム掘削ＥＰＣ電流の変動を抑制して、制御弁２７の開度の変化量を低減することにより、方向制御弁６４に供給されるパイロット油圧の変動を抑制でき、アームシリンダ１１が伸長するときのシリンダ速度の変動を小さくできる。アーム７の挙動を安定させることにより、バケット８の刃先８ａを安定させることができ、したがってハンチングを抑制することが可能となる。
【０３０３】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【０３０４】
例えば、上述の本例においては、シリンダ速度のフィードバック制御に伴うアーム掘削ＥＰＣ電流の値の変動を小さくするように制御を実行したが、第２操作レバー２５Ｌの操作量が所定値Ｘ以下の微操作領域では、シリンダ速度のフィードバック制御を無効化してもよい。
【０３０５】
操作装置２５は、パイロット油圧方式であることとした。操作装置２５は、電気レバー方式でもよい。例えば、操作装置２５の操作レバーの操作量を検出し、その操作量に応じた電圧値を作業機コントローラ２６に出力するポテンショメータ等の操作レバー検出部が設けられてもよい。作業機コントローラ２６は、その操作レバー検出部の検出結果に基づいて、制御弁２７に制御信号を出力して、パイロット油圧を調整してもよい。本制御は作業機コントローラで行われたが、センサコントローラ３０等他のコントローラで行われてもよい。
【０３０６】
上記の実施形態では、作業車両の一例として油圧ショベルを挙げているが油圧ショベルに限らず、他の種類の作業車両に本発明が適用されてもよい。
【０３０７】
グローバル座標系における油圧ショベルの位置の取得は、ＧＮＳＳに限らず、他の測位手段によって行われてもよい。従って、刃先８ａと設計地形との距離ｄの取得は、ＧＮＳＳに限らず、他の測位手段によって行われてもよい。
【０３０８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０３０９】
１  車両本体、２  作業機、３  旋回体、４  運転室、４Ｓ  運転席、５  走行装置、５Ｃｒ  履帯、６  ブーム、７  アーム、８  バケット、８ａ  刃先、９  エンジンルーム、１０  ブームシリンダ、１１  アームシリンダ、１２  バケットシリンダ、１３  ブームピン、１４  アームピン、１５  バケットピン、１６  ブームシリンダストロークセンサ、１７  アームシリンダストロークセンサ、１８  バケットシリンダストロークセンサ、１９  手すり、２０  位置検出装置、２１  アンテナ、２１Ａ  第１アンテナ、２１Ｂ  第２アンテナ、２３  グローバル座標演算部、２５  操作装置、２５Ｌ  第２操作レバー、２５Ｒ  第１操作レバー、２６  作業機コントローラ、２７，２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ  制御弁、２８  表示コントローラ、２８Ａ  目標施工情報格納部、２８Ｂ  バケット位置データ生成部、２８Ｃ  目標掘削地形データ生成部、２９，３２２  表示部、３０  センサコントローラ、３２  マンマシンインターフェース部、４０Ａ  キャップ側油室、４０Ｂ  ロッド側油室、５１  シャトル弁、５２  推定速度決定部、５２Ａ  スプールストローク演算部、５２Ｂ  シリンダ速度演算部、５２Ｃ  推定速度演算部、５３  距離取得部、５４  目標速度決定部、５７  作業機制御部、５８  記憶部、６０  油圧シリンダ、６３  旋回モータ、６４  方向制御弁、６５  スプールストロークセンサ、６６，６７，６８  圧力センサ、１００  作業車両、２００  制御システム、３００  油圧システム、３２１  入力部、４５０  パイロット油路、４５１  上流油路、４５２  下流油路、５７１  シリンダ速度算出部、５７２  実シリンダ速度演算部、５７３  フィードバック制御部、５７４  ＥＰＣ演算部、５７５  アーム操作量判定部、５７６  ＥＰＣ設定部。
【要約】
作業車両は、ブームと、アームと、バケットとを含む作業機を備える。アームシリンダは、アームを駆動する。方向制御弁は、移動可能なスプールを有し、スプールの移動によりアームシリンダに作動油を供給してアームシリンダを動作させる。油路は、方向制御弁に接続されている。油路には、スプールを移動するためのパイロット油が流れる。アーム掘削用比例電磁弁は、油路に設けられている。アーム操作部材は、オペレータがアームの駆動を操作するためのものである。判定部は、アーム操作部材の操作量が所定値以下の第１操作状態か所定値より大きい第２操作状態かを判定する。設定部は、アーム掘削用比例電磁弁の開度を指令する指令電流を設定する。設定部は、第１操作状態では、指令電流を一定値に設定する。【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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