(57)【要約】【課題】ミニショベル等の小型の建設機械に自動掘削や作業領域制御等の高機能を容易に付加でき、しかも、作業負荷の増大に拘わらず、操作レバーの操作にパワーアクチュエータの駆動をきめ細かく追従させることができる油圧作業機のパワーアクチュエータ駆動制御装置を提供する。【解決手段】本発明の油圧作業機のパワーアクチュエータ駆動制御装置は、パワーアクチュエータ（３６ｘ）に対する圧油の給排を制御する方向制御弁（３８ｘ）と、方向制御弁（３８ｘ）を切り換え作動させる直動型のバルブアクチュエータ（５６）と、操作レバー（７６）の操作量を電気的な操作量信号ＳＬに変換して出力するレバーユニット（７４）と、レバーユニット（７４）からの操作量信号ＳＬに基づき、バルブアクチュエータ（５６）への駆動信号ＳＤを生成するコントローラ（７２）とを備える。【選択図】図２
2008089104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
関節を介して連なる複数の腕部からなり、基端が上部旋回体に枢支された作業腕と、
前記作業腕の先端に取り付けられた作業アタッチメントと、
前記作業腕の前記各腕部及び前記作業アタッチメントをそれぞれ駆動する複数のパワーアクチュエータと、
前記パワーアクチュエータに向けて圧油を供給する油圧ポンプと
を備えた油圧作業機において、
前記油圧ポンプと前記パワーアクチュエータとを接続する油圧経路に介挿され、そのパワーアクチュエータに対する圧油の供給を制御する方向制御弁と、
前記方向制御弁の切り換えを行うための操作レバーを有し、この操作レバーの操作量を電気的な操作信号に置き換えるレバーユニットと、
前記方向制御弁に直結して設けられ、前記レバーユニットからの前記操作信号に基づき、前記方向制御弁を切り換え作動させる電動型のバルブアクチュエータと
を具備したことを特徴とする油圧作業機のパワーアクチュエータ駆動制御装置。
【請求項２】
前記方向制御弁が前記操作レバーの操作により切り換え作動されるとき、前記方向制御弁の切り換え作動量を前記油圧作業機の作業状況に応じて制御するコントローラを更に具備したことを特徴とする請求項１に記載の油圧作業機のパワーアクチュエータ駆動制御装置。
【請求項３】
前記コントローラは、前記レバーユニットからの前記操作信号を前記油圧作業機の作業状況に応じて調整することを特徴とする請求項２に記載の油圧作業機のパワーアクチュエータ駆動制御装置。
【請求項４】
前記コントローラは、
前記作業アタッチメントの侵入が禁止される作業不可領域を設定する設定手段と、
前記ベースに対する前記作業アタッチメントの実作業位置を検出する作業位置検出手段と、
前記作業位置検出手段からの前記実作業位置と前記作業不可領域との間の偏差に基づき、前記操作信号に対する規制量を算出する規制手段と
を含むことを特徴とする請求項３に記載の油圧作業機のパワーアクチュエータ駆動制御装置。
【請求項５】
前記コントローラは、
前記パワーアクチュエータに向けて供給される圧油の圧力を検出し、前記圧力に応じた圧力信号を出力する圧力センサと、
前記圧力センサからの前記圧力信号に基づき、前記操作信号に対する調整量を算出する調整手段と
を含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の油圧作業機のパワーアクチュエータ駆動制御装置。
【請求項６】
前記バルブアクチュエータは、ステッピングモータを含むことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の油圧作業機のパワーアクチュエータ駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動掘削や作業領域制御等を可能とした高機能型の建設機械に適用される油圧作業機のパワーアクチュエータ駆動制御装置に係わり、特に、高機能且つ小型の建設機械に好適な油圧作業機のパワーアクチュエータ駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述した高機能型の建設機械には、その油圧作業機の操作にしばしば電気レバー装置が用いられている。この電気レバー装置は、操作レバーの操作量を電気的な操作信号に置き換えて出力するものであり、これにより、油圧作業機の操作、つまり、そのパワーアクチュエータ（具体的には油圧シリンダ）の駆動が電気的に制御可能となる。
より詳しくは、一般的な建設機械の場合、パワーアクチュエータは、油圧ポンプから圧油の供給がパイロット式の方向制御弁の切り換え作動により駆動されるため、上述した電気的な操作信号は、方向制御弁へのパイロット圧信号を作り出す電磁比例制御弁の切り換えを制御するために使用されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開2003-194005号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した電気的なレバー方式の油圧作業機は、パイロット圧信号の発生源となるパイロットポンプ、パイロット配管、パイロットフィルタ及びパイロットリリーフバルブ等のパイロット圧回路が必要不可欠であるから、比較的大型の建設機械に適用され、ミニショベル等の小型の建設機械への適用はパイロット圧回路が要求するスペースや、製造コストの観点からみて搭載は困難である。
【０００４】
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところはミニショベル等の小型の建設機械にあっても、自動掘削や作業領域制御等の高機能を容易に付加でき、しかも、作業負荷に拘わらず、操作レバーの操作にパワーアクチュエータの駆動をきめ細かく追従させることができる油圧作業機のパワーアクチュエータ駆動制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本発明は、関節を介して連なる複数の腕部からなり、基端が上部旋回体に枢支された作業腕と、この作業腕の先端に取り付けられた作業アタッチメントと、作業腕の各腕部及び作業アタッチメントをそれぞれ駆動する複数のパワーアクチュエータと、パワーアクチュエータに向けて圧油を供給する油圧ポンプとを備えた油圧作業機において、本発明のパワーアクチュエータ駆動制御装置は、油圧ポンプとパワーアクチュエータとを接続する油圧経路に介挿され、そのパワーアクチュエータに対する圧油の供給を制御する方向制御弁と、方向制御弁の切り換えを行うための操作レバーを有し、この操作レバーの操作量を電気的な操作信号に置き換えるレバーユニットと、方向制御弁に直結して設けられ、レバーユニットからの操作信号に基づき、方向制御弁を切り換え作動させる電動型のバルブアクチュエータとを備える（請求項１）。
【０００６】
上述した駆動制御装置によれば、レバーユニットの操作レバーが操作されたとき、レバーユニットから電気的な操作信号が出力される。この操作信号は、電動型のバルブアクチュエータを介して方向制御弁を切り換え作動させ、これにより、パワーアクチュエータは操作レバーの操作に従い駆動される。
好ましくは、本発明の駆動制御装置は、方向制御弁が操作レバーの操作により切り換え作動されるとき、方向制御弁の切り換え作動量を油圧作業機の作業状況に応じて制御するコントローラを更に備え（請求項２）、この場合、コントローラは、レバーユニットからの操作信号を油圧作業機の作業状況に応じて調整することができる（請求項３）。
【０００７】
具体的には、コントローラは、作業アタッチメントの侵入が禁止される作業不可領域を設定する設定手段と、ベースに対する作業アタッチメントの実作業位置を検出する作業位置検出手段と、作業位置検出手段からの実作業位置と作業不可領域との間の偏差に基づき、操作信号に対する規制量を算出する規制手段とを含むことができる（請求項４）。
上述のコントローラによれば、操作レバーの操作を受けて油圧作業機の作業アタッチメントが作動するとき、作業アタッチメントの実作業位置が作業不可領域に近接すればするほど、つまり、上述した偏差が小さくなればなるほど、規制手段はレバーユニットからの操作信号に対する規制量を増加させる。
【０００８】
それ故、操作信号に拘わらず、方向制御弁の切り換え作動量、つまり、パワーアクチュエータの作動量が減少し、作業不可領域内に作業アタッチメントが侵入することはない。
上述したコントローラの働きは油圧作業機の作業領域制御を実施するものとなり、このような作業領域制御は油圧作業機の自動化を実現するうえで必要不可欠な機能の１つである。
【０００９】
一方、コントローラは、パワーアクチュエータに向けて供給される圧油の圧力を検出し、圧力に応じた圧力信号を出力する圧力センサと、この圧力センサからの圧力信号に基づき、操作信号に対する調整量を算出する調整手段とを含むこともできる（請求項５）。
具体的には、調整手段は、パワーアクチュエータに向けて供給される圧油の圧力、つまり、パワーアクチュエータの負荷圧が基準圧を越えて高くなればなるほど、レバーユニットからの操作信号を増加方向に補正すべく調整し、方向制御弁の切り換え作動量、つまり、パワーアクチュエータへの圧油の供給流量を増大させる。
【００１０】
上述したコントローラの働きは、パワーアクチュエータの負荷圧に拘わらず、方向制御弁を通じてパワーアクチュエータに供給される圧油の供給量を操作レバーの操作量に対応付ける。
更に、バルブアクチュエータはステッピングモータを含むことができ（請求項６）、この場合、ステッピングモータの回転角は方向制御弁の切り換え作動量を決定する。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の油圧作業機のパワーアクチュエータ駆動制御装置は、操作レバーの操作量を電気的な操作信号に置き換え、この操作信号に基づき電動型のバルブアクチュエータを介して方向制御弁の切り換え作動をなすようにしたから、パワーアクチュエータの駆動を電気的に制御可能となる。それ故、油圧作業機に自動掘削や作業領域制御等の高度な機能を容易に付加することができる。
【００１２】
請求項２〜５の駆動制御装置は、油圧作業機の作業状況に応じてレバーユニットからの操作信号がコントローラにより制御されるので、油圧作業機の作業アタッチメントに対する作業領域制御を実現し、また、操作レバーの操作にパワーアクチュエータの駆動を迅速に追従させることで、パワーアクチュエータの応答性を大幅に改善する。
請求項６の駆動制御装置は、操作信号に対して方向制御弁を高精度に切り換え作動させる安価なバルブアクチュエータを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は建設機械としてのミニショベルを示す。
ミニショベルはクローラ型の下部走行体２と、この下部走行体２の上側に設けられた上部旋回体４とを備えている。この上部旋回体４上には運転席６が配置され、この運転席６はキャノピ８により上方から覆われている。
上部旋回体４の前部からは油圧作業機の作業腕１０が延び、この作業腕１０は上部旋回体４側からブーム１２及びアーム１４を有する。ブーム１２はその基端がベースとしての上部旋回体４に枢支ピン１２ｐを介して支持され、枢支ピン１２ｐの回りを上下方向に起伏自在となっている。そして、アーム１４はブーム１２の先端に関節、つまり、アームピン１４ｐを介して連なり、このアームピン１４ｐの回りを上下方向に回動自在となっている。
【００１４】
更に、アーム１４の先端には関節としてのバケットピン１６ａを介してバケット１６はが取り付けられており、このバケット１６は油圧作業機における作業アタッチメントの１つであり、バケットピン１６ａの回りに上下方向に回動自在となっている。
上述したブーム１２、アーム１４及びバケット１６のそれぞれは、対応するブームシリンダ１８、アームシリンダ２０及びバケットシリンダ２２が伸縮操作されることで起伏又は回動し、これらシリンダ１８〜２２の伸縮操作は運転席６から可能となっている。つまり、運転席６の左右にはレバーコンソール２４がそれぞれ配置されており、これらレバーコンソール２４の操作により前記シリンダ１８〜２２の伸縮が独立して実施される。
【００１５】
ブームシリンダ１８、アームシリンダ２０及びバケットシリンダ２２は、油圧作業機の作業を実現するためのパワーアクチュエータであって、それぞれ複動型の油圧シリンダからなる。なお、図１中、参照符号２６は排土ブレードを示し、この排土ブレード２６は下部走行体２から前方に向けて突出されている。
図２は、油圧作業機のオープンセンタ型油圧回路２８を概略的に示す。
【００１６】
この油圧回路は可変容量型の油圧ポンプ３０を備え、この油圧ポンプ３０はミニショベルのエンジンや電動モータ等の原動機３２に連結されている。油圧ポンプ３０が原動機３２により駆動されたとき、油圧ポンプ３０は油圧タンク３４から吸い込んだ圧油をパワーアクチュエータ３６ｘに向けて供給する。
ここで、パワーアクチュエータ３６ｘの添え字「ｘ」は前述したブームシリンダ１８、アームシリンダ２０及びバケットシリンダ２２の何れかを表し、以下でも同様な意味にて使用する。
【００１７】
油圧ポンプ３０とパワーアクチュエータ３６ｘとを接続する油圧管路には方向制御弁３８ｘがそれぞれ配置されている。図２から明らかなように、方向制御弁３８ｘは６ポート３位置の方向切換弁であって、油圧ポンプ３０からパワーアクチュエータ３６ｘに向かう圧油の供給方向や供給量をそれぞれ制御する。
図３は方向制御弁３８ｘをより具体的に示す。
【００１８】
方向制御弁３８ｘはバルブスプール４０を有し、このバルブスプール４０はバルブボディ４２内に摺動自在に配置されている。バルブスプール４０の両端はバルブボディ４２からそれぞれ突出し、図３でみてバルブスプール４０の右端はカップ形状のばねカバー４４により囲まれている。このばねカバー４４はバルブボディ４２にストッパプレート４６を介して取り付けられ、バルブスプール４０の右端はストッパプレート４６を貫通している。
【００１９】
バルブスプール４０の右端にはボルト形状のばね座リテーナ４８を介して一対のばね５０ａ，５０ｂが取り付けられており、これらばね座５０ａ，５０ｂはバルブスプール４０の軸線方向に互いに離間している。ばね座５０ａ，５０ｂはこれらの間に復帰ばねとしてのセンタスプリング５２を挟み込んで保持し、このセンタスプリング５２はばね座５０ａ，５０ｂを互いに離間する方向に押圧付勢する。センタスプリング５２が図示の状態にあるとき、センタスプリング５２は、ストッパプレート４６にはね座５０ａを押し付ける一方、ばねカバー４４の底壁にばね座５０ｂを押し付けることで、バルブスプール４０、即ち、方向制御弁３８ｘを図２に示す中立位置Ｎに位置付けている。方向制御弁３８ｘが中立位置にあるとき、油圧ポンプ３０から吐出された圧油は方向制御弁３８ｘのセンタバイパス通路を通じて油圧タンク３４に単に戻される。
【００２０】
しかしながら、図３に示す状態からバルブスプール４０が左方に移動されたとき、ここでの移動は、ばね座５０ｂのみによるセンタスプリング５２の圧縮を伴い、これに対して、バルブスプール４０が右方に移動されるとき、ここでの移動は、ばね座５０ａのみによるセンタスプリング５２の圧縮を伴う。それ故、バルブスプール４０が図３に示す状態から左右何れの方向に移動しても、バルブスプール４０の移動はセンタスプリング５２の付勢力に抗して行われる。
【００２１】
バルブスプール４０が一方向に移動され、図２でみて方向制御弁３８ｘが中立位置Ｎから左側の切換位置Ａに切り換えられたとき、油圧ポンプ３０から吐出された圧油は方向制御弁３８ｘを通じてパワーアクチュエータ３６ｘのボトム室に供給される一方、そのロッド室内の圧油は方向制御弁３８ｘを通じて油圧タンク３４に戻され、パワーアクチュエータ３６ｘはそのロッドを伸長させる。
【００２２】
これに対し、バルブスプール４０が他方向に移動され、方向制御弁３８ｘが中立位置Ｎから右側に切換位置Ｂに切り換えられたとき、油圧ポンプ３０から吐出された圧油は方向制御弁３８ｘを通じてパワーアクチュエータ３６ｘのロッド室に供給される一方、そのボトム室内の圧油は方向制御弁３８ｘを通じて油圧タンク３４に戻され、パワーアクチュエータ３６ｘはそのロッドを収縮させる。
【００２３】
即ち、方向制御弁３８ｘは中立位置Ｎからの切換方向に従ってパワーアクチュエータ３６ｘの伸縮を制御し、そして、パワーアクチュエータ３６ｘへの圧油の供給量をその切換方向へのバルブスプール４０のストローク、即ち、その弁開度により制御することができる。
この点に関して詳述すると、方向制御弁３８ｘの切り換え作動時、バルブスプール４０の移動量が大きくなると、方向制御弁３８ｘにおけるセンタバイパス通路の開度が絞られる一方、パワーアクチュエータ３６ｘに対する圧油の給排弁通路はその開度が大きくなる。つまり、油圧ポンプ３０から方向制御弁３８ｘを通じて油圧タンク３４に逃げる圧油の流量（ブリードオフ流量）が減少すると同時に、油圧ポンプ３０から方向制御弁３８ｘを通じてパワーアクチュエータ３６ｘに供給される圧油の流量が増加し、この結果、操作レバー７６の操作量に応じた速度にてパワーアクチュエータ３６ｘの伸縮がなされることになる。
【００２４】
上述した方向制御弁３８ｘの切換操作をなすため、バルブスプール４０の他端には電動型のバルブアクチュエータ５６が直結されている。このバルブアクチュエータ５６は、正逆回転可能なステッピングモータ６０と、このステッピングモータ６０の回転を直動軸５８の直動運動に変換する変更機構（図示しない）と、直動軸５８をバルブスプール４０の他端に連結するリンク５４とからなり、ステッピングモータ６０はＬ形ブラケット６２を介して上部旋回体４のフレーム（図示しない）に固定されている。
【００２５】
一方、リンク５４は図４から明らかなようにＨ形をなし、バルブスプール４０の他端に連結ピン６４を介して連結される一方、バルブアクチュエータ５６の直動軸５８に連結ピン６６を介して連結されている。
ステッピングモータ６０が回転駆動されたとき、バルブアクチュエータ５６の直動軸５８はバルブスプール４０に対して前進又は後退し、リンク５４を介してバルブスプール４０をその軸線方向に移動させる。ここでのバルブスプール４０の移動方向はステッピングモータ６０の回転方向により決定される。
【００２６】
図４は、前述したバルブボディ４２が前述したブームシリンダ１８、アームシリンダ２０及びバケットシリンダ２２のそれぞれと組みをなす方向制御弁のみならず、他のパワーアクチュエータと組みをなす方向制御弁にも共用されることを表しており、前述した方向制御弁３８ｘ以外の方向制御弁は図４中、それらの添え字を「ａ」〜「ｈ」として示されている。
【００２７】
なお、他のパワーアクチュエータには、下部走行体２の左右の走行モータ（図示しない）、上部旋回体４の旋回モータ（図示しない）及び排土ブレード２６の上下動シリンダ６８（図１参照）、オプション機能のためのパワーアクチュエータ（図示しない）等が含まれる。
バルブアクチュエータ５６のステッピングモータ６０は図２から明らかなようにモータドライバ７０に電気的に接続されており、更に、モータドライバ７０はコントローラ７２を介して、前述したレバーコンソール２４のレバーユニット７４に電気的に接続されている。
【００２８】
レバーユニット７４は、運転席６に着座したオペレータにより操作される操作レバー７６と、操作量センサ７８ｘとを備え、この操作量センサ７８ｘは操作レバー７６の対応した方向への操作量を検出し、検出した操作量を電気的な操作信号ＳＬに変換して出力する。具体的には、操作量センサ７８ｘには、操作レバー７６の操作角を検出するポテンショメータ又はロータリエンコーダが使用可能であるが、本実施例の場合、操作量センサ７８ｘはポテンショメータである。
【００２９】
一方、コントローラ７２は操作量センサ７８ｘからの操作信号ＳＬを受け取る操作信号入力部８０と、操作信号ＳＬに基づいてモータドライバ７０の駆動信号ＳＤを演算する演算部８２とを含み、駆動信号ＳＤはコントローラ７２の出力部８４からモータドライバ７０に送信される。
従って、操作レバー７６が操作されたとき、ここでの操作量は操作量センサ７８ｘにより電気的な操作信号ＳＬに変換され、そして、操作信号ＳＬは演算部８２にて駆動信号ＳＤとしてモータドライバ７０に供給される。駆動信号ＳＤを受け取ると、モータドライバ７０は駆動信号ＳＤに基づき、バルブアクチュエータ５６のステッピングモータ６０を所定の方向及び回転数だけ駆動し、これにより、方向制御弁３８ｘはその中立位置Ｎから操作レバー７６の操作方向に応じた切換位置に向けて切り換えられ、そして、この切換位置にて、操作レバー７６の操作量に応じた弁開度でもって開かれる。
【００３０】
この結果、油圧ポンプ３０から吐出された圧油が方向制御弁３８ｘを通じてパワーアクチュエータ３６ｘに供給され、パワーアクチュエータ３６ｘは伸長又は収縮され、これにより、油圧作業機が作動する。
上述の説明から明らかなように、方向制御弁３８ｘはバルブアクチュエータ５６により切り換えられる直動切換型であるので、方向制御弁３８ｘの切り換え制御にパイロットポンプ等を含むパイロット圧回路を必要とせず、油圧作業機の油圧回路は配置スペース及びコストの観点からみてミニショベル等の小型の建設機械に好適する。
【００３１】
また、操作レバー７６の操作量が電気的な操作信号ＳＬに変換されることから、油圧作業機の自動掘削が可能となり、ミニショベルにあっても、その高機能化を容易に実現することができる。
更に、油圧回路の電気系統が故障し、バルブアクチュエータ５６の作動制御が不能となっても、方向制御弁３８ｘのセンタスプリング５２はバルブスプール４０を中立状態に復帰させ、方向制御弁３８ｘを中立位置Ｎに保持するので、パワーアクチュエータ３６ｘが不所望に伸縮されることはなく、油圧作業機の作動上の安全性をも十分に確保される。
【００３２】
本実施例のコントローラ７２は油圧作業機の作業状況に応じて、前述した操作信号ＳＬを増減させる機能をも備えており、その一例を以下に説明する。
図２に示されるように、パワーアクチュエータ３６ｘには角度センサ８６ｘが割り当てられており、これら角度センサ８６ｘは、パワーアクチュエータ３６ｘの伸縮により油圧作業機が作動されたとき、上部旋回体４に対する油圧作業機のバケット１６の実作業位置を検出する。
【００３３】
具体的には、角度センサ８６ｘは、パワーアクチュエータ３６ｘより回動される可動要素の回動角を検出し、検出した角度信号ＳＡを出力する。角度センサ８６ｘにはポテンショメータ又はロータリエンコーダの何れかを使用できるが、本実施例の場合、角度センサ８６ｘはロータリエンコーダである。
なお、可動要素には、油圧作業機の作業腕を構成するブーム１２及びアーム１４と、作業アタッチメントとしてバケット１６を含み、そして、角度センサ８６ｘは対応する可動要素の回動角を検出すべく、その可動要素を回動自在に支持するピン（１２ｐ，１４ｐ，１６ｐ）に取り付けられている。
【００３４】
角度センサ８６ｘから角度信号ＳＡは、コントローラ７２の角度信号入力部８８に送信され、そして、この角度信号入力部８８から演算部８２、即ち、図５に示されるように演算部８２の算出器９０に供給される。この算出器９０は角度信号ＳＡに基づき、上部旋回体４からのバケット１６の実作業位置Ｐを算出し、この実作業位置Ｐは三次元座標で表される。
【００３５】
より詳しくは、ブーム１２やアーム１４の長さ及び形状、そして、バケット１６の大きさは既知であるから、これらブーム１２、アーム１４及びバケット１６の回動角が検出されれば、上部旋回体４からのバケット１６の先端を実作業位置Ｐとして算出することができる。なお、バケット１６の実作業位置Ｐは、アーム１４の先端位置から推測することができるので、実作業位置Ｐの算出にあたり、バケット１６の回動角は必要不可欠なものではない。
【００３６】
一方、演算部８２は、バケット１６の作業不可領域を予め記憶したメモリ９２を備えている。作業不可領域は、下部走行体２及び上部旋回体４に対するバケット１６の許容近接位置を三次元座標で表したものであり、図１中、１点鎖線の境界面９４により代表して表されている。
図５に示されるように、算出器９０からの実作業位置Ｐ及びメモリ９２からの作業不可領域は減算器９６にそれぞれ供給され、この減算器９６は実作業位置Ｐから作業不可領域（境界面９４）までの距離的な偏差ΔＤを算出し、この偏差ΔＤをゲイン算出器９８に供給する。このゲイン算出器９８は図６に示されるゲインマップを有し、このゲインマップから偏差ΔＤに基づいて規制ゲインＫ１（規制量）を算出する。
【００３７】
図６から明らかなように規制ゲインＫ１は偏差ΔＤが臨界距離Ｄ０以上にあるとき、最大値１．０をとり、偏差ΔＤが臨界距離Ｄ０よりも小さくなるに従って徐々に減少し、そして、偏差ΔＤが０になったとき、つまり、バケット１６の実作業位置Ｐが作業不可領域（境界面９４）に到達したときに０となる。
規制ゲインＫ１は前述したレバーユニット７４（操作量センサ７８ｘ）からの操作信号ＳＬとともに演算器１００に供給され、この演算器１００は操作信号ＳＬに規制ゲインＫ１を乗算することで操作信号ＳＬを規制し、この後、規制された操作信号Ｓ１Ｌに基づき、前述した駆動信号ＳＤを演算し、この駆動信号ＳＤは演算部８２から出力部８４を通じてモータドライバ７０に送信される。
【００３８】
図５に示した制御構成によれば、前述したように操作レバー７６の操作を受けて、パワーアクチュエータ３６ｘの伸縮を伴って油圧作業機が作動されるときには、角度センサ８６ｘからの角度信号ＳＡに基づいて油圧作業機におけるバケット１６の実作業位置Ｐが求められ、そして、この実作業位置Ｐから操作信号ＳＬのための規制ゲインＫ１が決定される。
【００３９】
バケット１６の実作業位置Ｐが前述した作業不可領域から臨界距離Ｄ０以上離れた作業域にあれば、規制ゲインＫ１は１．０に維持されるから、操作信号ＳＬは実質的に規制されることはなく、油圧作業機は操作レバー７６の操作に従って作動する。
しかしながら、バケット１６の実作業位置Ｐが臨界距離Ｄ０を越えて作業不可領域（境界面９４）に近接すれば、偏差ΔＤの減少に連れて規制ゲインＫ１もまた実作業位置Ｐが１．０から徐々に減少され、規制後の操作信号Ｓ１Ｌは小さくなる。それ故、モータドライバ７０への駆動信号ＳＤもまた小さくなるので、方向制御弁３８ｘにおけるバルブスプール４０の移動量が少なくなり、パワーアクチュエータ３６ｘの伸縮速度は遅くなり、オペレータは操作レバー７６の操作に拘わらず、バケット１６の移動が遅くなるので、バケット１６が作業不可領域に近接していることを認識することができる。
【００４０】
そして、バケット１６の実作業位置Ｐが作業不可領域（境界面９４）に達すると、規制ゲインＫ１は０になるから、操作レバー７６が操作されているにも拘わらず、演算部８２はモータドライバ７０に向けて駆動信号ＳＤを出力することはない。それ故、方向制御弁３８ｘは中立位置Ｎに戻され、パワーアクチュエータ３６ｘの伸縮が禁止される。この結果、作業不可領域内へのバケット１６の侵入が確実に防止され、掘削作業中、バケット１６が下部走行体２や上部旋回体４等に不所望に衝突してしまうことはない。
【００４１】
上述したバケット１６に対する作業領域制御は、ミニショベルの自動掘削を実施するうえでも有効なものとなる。
次に、本発明の変形例について説明する。
変形例の場合、コントローラ７２は油圧作業機の作業状況として、パワーアクチュエータ３６ｘに供給される圧油の圧力をも考慮し、操作信号ＳＬを調整する。このため、図２に示されるように、方向制御弁３８ｘの近傍には圧力センサ１０２ｘが配置され、この圧力センサ１０２ｘはパワーアクチュエータ３６ｘに供給される圧力を検出し、検出した圧力信号ＳＰを出力する。
【００４２】
圧力信号ＳＰはコントローラ７２の圧力信号入力部１０４を経て演算部８２に供給され、この場合の演算部８２の詳細は図７に示されている。
図７の演算部８２は、圧力信号ＳＰが供給されるゲイン算出器１０６を更に含む。このゲイン算出器１０６は図８に示されるようなゲインマップを有し、このゲインマップから圧力信号ＳＰに基づいて調整ゲインＫ２（調整量）を算出する。
【００４３】
図８から明らかなように、圧力信号ＳＰがパワーアクチュエータ３６ｘに加わる標準負荷圧を示す圧力信号ＳＰ０以下にある間、調整ゲインＫ２は１．０の一定値に維持され、そして、圧力信号ＳＰがＳＰ０を越えて上昇するに連れ、調整ゲインＫ２は１．０から徐々に増加される。なお、図８中、ＳＰＲは油圧回路のリリーフ圧を示す圧力信号である。
調整ゲインＫ２は前述の規制ゲインＫ１とともに乗算器１０８に供給され、この乗算器１０８にて、規制ゲインＫ１に調整ゲインＫ２が乗算され、統合ゲインＫ（＝Ｋ１×Ｋ２）が求められる。この統合ゲインＫは前述の演算器１００に操作信号ＳＬとともに供給され、駆動信号ＳＤの演算に使用される。
【００４４】
上述したように駆動信号ＳＤの演算に調整ゲインＫ２を考慮するようにしたから、パワーアクチュエータ３６ｘの伸縮動作が標準負荷圧以下の領域にてなされているとき（即ち、圧力信号ＳＰがＳＰ０以下のとき）、調整ゲインＫ２は１．０の一定値に維持され、調整ゲインＫ２が統合ゲインＫ、つまり、操作信号ＳＬ又はＳ１Ｌに対して影響を及ぼすことはない。
【００４５】
しかしながら、パワーアクチュエータ３６ｘの伸縮動作が標準負荷圧を越えた領域にてなされ、圧力信号ＳＰがＳＰ０よりも大きくなればなるほど、調整ゲインＫ２は１．０から増加する。このため、前述した統合ゲインＫの値が増加され、操作信号ＳＬ又はＳ１Ｌ、即ち、駆動信号ＳＤは増加方向に調整される。
それ故、バケット１６が作業域にあり且つパワーアクチュエータ３６ｘが標準負荷圧を越えた領域に伸縮されるとき、演算部８２は、増加補正した駆動信号ＳＤをモータドライバ７０に向けて供給し、方向制御弁３８ｘのバルブスプール４０を余分に移動させる。この結果、パワーアクチュエータ３６ｘに方向制御弁３８ｘを通じて供給される圧油の供給流量と操作レバー７６の操作量とはパワーアクチュエータ３６ｘが標準負荷圧以下で伸縮作動される場合と同様に対応することになり、油圧作業機は操作レバー７６の操作に正確に追従して作動し、油圧作業機のきめ細かな作動制御が可能となる。
【００４６】
この点に関して詳述すれば、前述したオープンセンタ型の油圧回路にあっては、方向制御弁３８ｘが切り換え作動されるとき、方向制御弁３８ｘを通過する前述のリードオフ流量はパワーアクチュエータ３６ｘの負荷圧力によって変化することから、図９（ａ）に示されるように方向制御弁３８ｘを通じて供給されるパワーアクチュエータ３６ｘへの圧油の供給量もまた変化する。つまり、切り換え作動時、方向制御弁３８ｘにおけるバルブスプール４０の移動量が同一であっても、パワーアクチュエータ３６ｘへの圧油の供給流量はその負荷圧力に依存し、図９（ｂ）に示されるように負荷圧力が増加するに連れ、圧油の供給流量は減少する。
【００４７】
しかしながら、前述したようにパワーアクチュエータ３６ｘが標準負荷圧を越えた領域で伸縮作動するとき、つまり、実圧力信号ＳＰＡがＳＰ０よりも大であるとき、図１０に示されるように、方向制御弁３８ｘにおけるバルブスプール４０の移動量は破線から実線に増加され、その分だけパワーアクチュエータ３６ｘへの圧油の供給流量はＱ1からＱ2に増加し、標準負荷圧以下の領域での場合と同様に、操作レバー７６の操作量とパワーアクチュエータ３６ｘの圧油の供給量とを対応付けることができる。
【００４８】
なお、供給流量Ｑ2はパワーアクチュエータ３６ｘが標準負荷圧にあって、バルブスプール４０の移動量が補正されない通常状態での供給流量である。
本発明は上述した実施例や変形例に制約されるものではなく、種々の変更が可能である。
例えば、規制ゲインＫ１及び調整ゲインＫ２は操作信号ＳＬを規制又は調整するために使用されているが、駆動信号ＳＤがゲインＫ１，Ｋ２により規制又は調整されてもよい。
【００４９】
また、バルブアクチュエータ５６はステッピングモータ６０に代えて、リニアモータを使用するものであってもよい。
更に、本発明はミニショベルに限らず、種々の小型の建設機械に対しても同様に適用可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】油圧作業機を備えたミニショベルの側面図である。
【図２】油圧作業機の油圧回路を示した概略図である。
【図３】図４中のIII-III線に沿い方向制御弁を一部破断して示す側面図である。
【図４】図３の方向制御弁を含む弁アセンブリの全体を示した平面図である。
【図５】図２中の演算部の詳細を示すとともに、一実施例のパワーアクチュエータの駆動制御を説明するための制御ブロック線図である。
【図６】規制ゲインを算出するためのゲインマップを示したグラフである。
【図７】図２中の演算部の詳細を示すとともに、変形例のパワーアクチュエータの駆動制御を説明するための制御ブロック図である。
【図８】調整ゲインを算出するためのゲインマップを示したグラフである。
【図９】方向制御弁の供給流量特性を表すグラフであって、（ａ）はバルブスプールの移動量と供給流量との関係がパワーアクチュエータの負荷圧の大小により変動することを示すグラフ、（ｂ）はパワーアクチュエータの負荷圧と供給流量との関係がバルブスプールの移動量の大小により変動することを示すグラフである。
【図１０】パワーアクチュエータの負荷圧が標準負荷圧を越えているとき、バルブスプールの移動量が補正されることを示すグラフである。
【符号の説明】
【００５１】
４              上部旋回体（ベース）
１０            作業腕
１２            ブーム（腕部）
１４            アーム（腕部）
１６            バケット（作業アタッチメント）
３０            油圧ポンプ
３６ｘ          パワーアクチュエータ
３８ｘ          方向制御弁
５６            バルブアクチュエータ
６０            ステッピングモータ
７２            コントローラ
７４            レバーユニット
７６            操作レバー
７８ｘ          操作量センサ
８２            演算部
８６ｘ          角度センサ（作業位置検出手段）
９０            算出器（作業位置検出手段）
９２            メモリ（設定手段）
９４            境界面（作業不可領域）
９６            減算器（規制手段）
９８            ゲイン算出器（規制手段）
１０２ｘ        圧力センサ
１０６          ゲイン算出器（調整手段）
１０８          乗算器（調整手段）
【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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