(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体前方に、上下方向に回動自在に配設した第１のフロント部材と、この第１のフロント部材に対して上下方向に回動自在に連結した第２のフロント部材とを少なくとも有した作業機を具え、操作手段の操作量に応じて前記第２のフロント部材の回動速度を制御する建設機械の作業機制御装置において、前記作業機の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、前記高さ位置検出手段で検出された作業機の高さ位置が所定の高さ位置以下となる全領域において、第２のフロント部材の回動速度を、その最大回動速度が、前記所定の高さ位置よりも大きい場合における最大回動速度よりも小さくなるように制限する制御手段とを具えた建設機械の作業機制御装置。
【請求項２】
車体前方に、上下方向に回動自在に配設した第１のフロント部材と、この第１のフロント部材に対して上下方向に回動自在に連結した第２のフロント部材とを少なくとも有した作業機を具え、操作手段の操作量に応じて前記第２のフロント部材の回動速度を制御する建設機械の作業機制御装置において、前記作業機の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、前記作業機の高さ位置が所定の高さ位置以下となる全領域において、第２のフロント部材の回動速度を、その最大回動速度が、前記所定の高さ位置よりも大きい場合における最大回動速度よりも小さくなるように制限する、前記作業機の高さ位置に対する前記第２のフロント部材の最大回動速度の対応関係を設定する設定手段と、前記高さ位置検出手段で検出された作業機の高さ位置に対応する前記第２のフロント部材の最大回動速度を、前記設定手段で設定された内容から求め、この求めた最大回動速度以下の範囲内で、前記第２のフロント部材の回動速度を制御する制御手段とを具えた建設機械の作業機制御装置。
【請求項３】
車体前方に、上下方向に回動自在に配設した第１のフロント部材と、この第１のフロント部材に対して上下方向に回動自在に連結した第２のフロント部材とを少なくとも有した作業機を具え、操作手段の操作量に応じて前記第２のフロント部材の回動速度を制御する建設機械の作業機制御装置において、前記作業機の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、前記操作手段の操作量を検出する操作量検出手段と、前記作業機の高さ位置が所定の高さ位置以下となる全領域において、第２のフロント部材の回動速度を、その最大回動速度が、前記所定の高さ位置よりも大きい場合における最大回動速度よりも小さくなるように制限する、前記作業機の高さ位置に対する前記第２のフロント部材の最大回動速度の第１の対応関係を設定する第１の設定手段と、前記操作手段の操作量に対する前記第２のフロント部材の回動速度の第２の対応関係を設定する第２の設定手段と、前記高さ位置検出手段で検出された作業機の現在の高さ位置に対応する前記第２のフロント部材の最大回動速度を、前記第１の対応関係から求めるとともに、前記操作量検出手段で検出された操作手段の現在の操作量に対応する前記第２のフロント部材の回動速度を、前記第２の対応関係から求め、これら求めた回動速度のうちで小さい方の回動速度が得られるように、前記第２のフロント部材の回動速度を制御する制御手段とを具えた建設機械の作業機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設機械の作業機制御装置に関し、特に、ブーム、アーム、バケット等の各フロント部材からなる作業機を車体前方に設けてなる建設機械において、その作業機の駆動を制御する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベルなどの建設機械では、複数のフロント部材から構成された多関節構造体の作業機が車体前方に設けられている。たとえば、図２に示すような油圧ショベル１であれば、車体３に対して第１ブーム５、第２ブーム７、オフセットブーム１１、アーム１２、バケット１４が順次、回動自在に連結されており、これら作業機を、オペレータの操作レバー等による操作に応じて駆動することにより、掘削作業等が行われる。
【０００３】
こうした構造の油圧ショベル１では、第２ブーム７用の操作ペダルあるいはス操作用スイッチを操作することで、第２ブーム７を回動させ、側溝掘り作業、マス掘り作業等を行わせるようにしている。
【０００４】
ところで、側溝掘り作業等を行うときには、バケット１４が溝の中で比較的低速度で移動するように、第２ブーム７の動作を微操作にて行う必要がある。第２ブームの動作を微操作で行うことで作業性が向上する。
【０００５】
そこで、従来は、オペレータとしては、第２ブーム用操作ペダル等の操作量を微調整することで、第２ブーム７の動作の速度を抑えつつ、溝の中でバケット１４を低速度で移動させるようにしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、第２ブーム用操作ペダルを足によって微調整して、溝の中でバケット１４を低速度で移動させるという微操作作業は高度の技術を必要とし、熟練を要する。しかも、第２ブーム用操作ペダル以外にもバケット用操作レバー等他の操作レバーを同時に複合操作しなければならない状況下では、なおさらのことである。
【０００７】
このため、未熟練なオペレータにとってはもちろんのこと、熟練したオペレータといえども、仕事の負担が大きく、疲労が大きいものとなっていた。
【０００８】
一方、作業機が高い位置にあるときには、微操作は必要とせず、むしろ迅速に第２ブーム７を動作させたいとの要請がある。
【０００９】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、作業機が高い位置にあるときの作業性を損なうことなく、側溝掘り作業等を行っている場合の微操作作業を、オペレータに負担なく行えるようにすることを解決課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および効果】
本発明の第１発明では、上記解決課題達成のために、
車体前方に、上下方向に回動自在に配設した第１のフロント部材と、この第１のフロント部材に対して上下方向に回動自在に連結した第２のフロント部材とを少なくとも有した作業機を具え、操作手段の操作量に応じて前記第２のフロント部材の回動速度を制御する建設機械の作業機制御装置において、
前記作業機の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、
前記高さ位置検出手段で検出された作業機の高さ位置が所定の高さ位置以下である場合に、前記第２のフロント部材の最大回動速度を所定値以下に制限する制御手段と
を具えるようにしている。
【００１１】
第１発明によれば、作業機の高さ位置が、具体的には、第１ブーム５の回動角θ1を検出することによって、検出される。
【００１２】
そして、図２４に示すように、検出された作業機の高さ位置（第１ブーム回動角θ1）が所定の高さ位置Ｈa以下（所定の角度θ1a以下）である場合に、第２のフロント部材１１の最大動作速度が所定値以下に制限される。
【００１３】
したがって、第２ブーム用操作ペダルを足によって微調整しなくても、たとえペダルをフルストローク位置まで操作しても、第２ブームたる第２のフロント部材７の動作速度は、所定値以下の低速度に制限される。
【００１４】
よって、オペレータとしては第２ブーム用操作ペダルあるいは操作スイッチを微操作する作業から解放され、仕事の負担、疲労が軽減される。一方、作業機が高い位置にあるときには、第２ブーム７の動作速度は低速度に制限されることはないので、作業効率を高めることができる。
【００１５】
また、第２発明では、車体前方に、上下方向に回動自在に配設した第１のフロント部材と、この第１のフロント部材に対して上下方向に回動自在に連結した第２のフロント部材とを少なくとも有した作業機を具え、操作手段の操作量に応じて前記第２のフロント部材の回動速度を制御する建設機械の作業機制御装置において、
前記作業機の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、
前記作業機の高さ位置が所定の高さ位置以下である場合における前記第２のフロント部材の最大回動速度が、前記作業機の高さ位置が前記所定の高さ位置よりも大きい場合における前記第２のフロント部材の最大回動速度よりも小さくなるように、前記作業機の高さ位置に対する前記第２のフロント部材の最大回動速度の対応関係を設定する設定手段と、
前記高さ位置検出手段で検出された作業機の高さ位置に対応する前記第２のフロント部材の最大回動速度を、前記設定手段で設定された内容から求め、この求めた最大回動速度以下の範囲内で、前記第２のフロント部材の回動速度を制御する制御手段と
を具えるようにしている。
【００１６】
第２発明によれば、第１発明と同様の効果が得られる。
【００１７】
ただし、第２発明では、図２４に示すように、作業機の高さ位置が所定の高さ位置以下（第１ブーム回動角θ1がθ1a以下）である場合における第２のフロント部材７の最大動作速度（１００％未満から６０％までの速度）が、作業機の高さ位置が所定の高さ位置よりも大きい場合（第１ブーム回動角θ1がθ1aよりも大きい場合）における第２のフロント部材７の最大動作速度（１００％の速度）よりも小さくなるように、作業機の高さ位置（第１ブーム回動角θ1）に対する第２のフロント部材７の最大動作速度の対応関係が設定されておかれる。
【００１８】
そこで、検出された作業機の高さ位置（第１ブーム回動角θ1）に対応する第２のフロント部材７の最大動作速度が、上記設定された内容から求められ、この求めた最大動作速度以下の範囲内で、第２のフロント部材７がオフセット動作される。
【００１９】
また、第３発明では、車体前方に、上下方向に回動自在に配設した第１のフロント部材と、この第１のフロント部材に対して上下方向に回動自在に連結した第２のフロント部材とを少なくとも有した作業機を具え、操作手段の操作量に応じて前記第２のフロント部材の回動速度を制御する建設機械の作業機制御装置において、
前記作業機の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、
前記操作手段の操作量を検出する操作量検出手段と、
前記作業機の高さ位置が所定の高さ位置以下である場合における前記第２のフロント部材の最大回動速度が、前記作業機の高さ位置が前記所定の高さ位置よりも大きい場合における前記第２のフロント部材の最大回動速度よりも小さくなるように、前記作業機の高さ位置に対する前記第２のフロント部材の最大回動速度の第１の対応関係を設定する第１の設定手段と、
前記操作手段の操作量に対する前記第２のフロント部材の回動速度の第２の対応関係を設定する第２の設定手段と、
前記高さ位置検出手段で検出された作業機の現在の高さ位置に対応する前記第２のフロント部材の最大回動速度を、前記第１の対応関係から求めるとともに、前記操作量検出手段で検出された操作手段の現在の操作量に対応する前記第２のフロント部材の回動速度を、前記第２の対応関係から求め、これら求めた回動速度のうちで小さい方の回動速度が得られるように、前記第２のフロント部材の回動速度を制御する制御手段と
を具えるようにしている。
【００２０】
第３発明では、図２４に示すように、作業機の高さ位置が所定の高さ位置以下（第１ブーム回動角θ1がθ1a以下）である場合における第２のフロント部材７の最大動作速度（１００％未満から６０％までの速度）が、作業機の高さ位置が所定の高さ位置よりも大きい場合（第１ブーム回動角θ1がθ1aよりも大きい場合）における第２のフロント部材７の最大動作速度（１００％の速度）よりも小さくなるように、作業機の高さ位置（第１ブーム回動角θ1）に対する第２のフロント部材７の最大動作速度の第１の対応関係が設定されておかれる。
【００２１】
一方において、図２５（ａ）、（ｂ）に示すように、第２のフロント部材７の操作手段４５Ｕ、４５Ｄの操作量Ｓtに対する第２のフロント部材７の動作速度（流量指令）の第２の対応関係が設定されておかれる。また、この操作手段４５Ｕ、４５Ｄの操作量Ｓtが検出される。
【００２２】
そこで、上記検出された作業機の現在の高さ位置（第１ブーム回動角θ1）に対応する第２のフロント部材７の最大動作速度が、上記記第１の対応関係（図２４）から求められるとともに、上記検出された現在の操作量Ｓtに対応する第２のフロント部材７の動作速度が、上記第２の対応関係（図２５（ａ）、（ｂ））から求められ、これら求められた動作速度のうちで小さい方の動作速度が得られるように、第２のフロント部材７が動作される（図２６（ａ）、（ｂ））。
【００２３】
このため、第２ブームたる第２のフロント部材７は、図２７に示すように、作業機の高さ位置が低く、側溝掘り差作業等を行っている場合には、操作手段４５Ｕ、４５Ｄの操作量Ｓtいかんにかかわらずに、その動作速度は低くなるとともに（速度ｖeD）、作業機の高さ位置が高い場合には、操作手段４５Ｕ、４５Ｄの操作量Ｓtに応じた速度（速度ｖeU（＞ｖeD））で第２ブーム７が高速に作動される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２５】
図１は、本実施形態の建設機械の作業機制御装置の全体構成を示している。また、図２は、本実施形態で建設機械として想定している油圧ショベルの外観を示している。
【００２６】
図２（ａ）は、オフセットブームを備えた油圧ショベルの側面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の矢視Ａ図である。
【００２７】
同図２に示すように、この油圧ショベル１は、大きくは、図示しない走行モータにより履帯が回転することにより走行する下部走行体２と、この下部走行体２の上部にスイングサークル４を介して配置され、図示しない旋回モータにより旋回される上部旋回体３（車体３）と、この車体３に前方に装着され、第１ブーム５、第２ブーム７、オフセットブーム１１、アーム１２、バケット１４の各フロント部材からなる作業機とから構成されている。上部旋回体３の運転室内には、図１に示すように、操作内容を指示するとともに、車両運行状況を表示するモニタを備えた操作盤２５と、作業機の各フロント部材の駆動を操作する左右操作レバー４５、４６、操作スイッチ４６Ｕ、４６Ｄ、オフセットブーム操作用ペダル（オフセットペダル）４７とが配置されている。
【００２８】
この作業機は、車体３に対して第１ブーム５、第２ブーム７、オフセットブーム１１、アーム１２、バケット１４が順次連結されるよう構成されている。
【００２９】
第１ブーム５は、車体３の車体旋回フレームに、ブームフート５ａを回動中心にして上下方向に回動自在に配設されている。第２ブーム７は、第１ブーム５の先端に、第１ブームトップピンを回動中心にして上下方向に回動自在に配設されている。同様に、アーム１２は、第２ブーム７、オフセットブーム１１、ブラケット９を介して、このブラケット９に、上下方向に回動自在に配設されており、バケット１４は、アーム１２に、上下方向に回動自在に配設されている。
【００３０】
第１ブーム用油圧シリンダ６は、第１ブーム５を駆動する油圧アクチュエータであり、この第１ブーム用油圧シリンダ６のボトム側は車体３に配設され、そのロッド先端は第１ブーム５の上端部に配設されている。したがって、第１ブーム用油圧シリンダ６のボトム室に圧油が供給されると、ロッドが伸張され、またヘッド室に圧油が供給されると、ロッドが縮退され、これに応じて第１ブーム５が上方向、または下方向に回動される。
【００３１】
第２ブーム７を駆動する第２ブーム用油圧シリンダ８についても同様に、この第２ブーム用油圧シリンダ８のボトム側が第１ブーム５に配設され、そのロッド先端が第２ブーム７の端部に配設されており、第２ブーム用油圧シリンダ８のボトム室またはヘッド室に圧油が供給されることで、ロッドが伸張または縮退され、これに応じて第２ブーム７が下方向または上方向に回動される。
【００３２】
図１に示すように、第１ブーム用油圧シリンダ６のヘッド室内の圧油の圧力Ｐ1hは、圧力センサ２１により検出され、コントローラ５０に入力される。同様に、第１ブーム用油圧シリンダ６のボトム室内圧力、第２ブーム用油圧シリンダ８のヘッド室内圧力、ボトム室内圧力は、それぞれ圧力センサ２２、２３、２４３で検出され、コントローラ５０に入力される。
【００３３】
さて、アーム１２を駆動するアーム用油圧シリンダ１３は、オフセットブーム１１先端に設けられたブラケット９に支承され、そのロッド先端がアーム１２に配設されており、アーム用油圧シリンダ１３のロッドが伸張駆動または縮退駆動されることにより、アーム１２は掘削方向またはダンプ方向に回動される。
【００３４】
バケット１４を駆動するバケット用油圧シリンダ１５のボトム側は、アーム１２に配設され、そのロッド先端はリンク１５ａ、リンク１５ｂを介してバケット１４に配設されている。バケット用油圧シリンダ１５が伸縮駆動または縮退駆動されることにより、バケット１４は掘削方向またはダンプ方向に回動される。
【００３５】
図２（ｂ）はオフセットブーム１１が左右に回動（オフセット動作という）されることにより、第２ブーム７に対してアーム１２が、車体３の左右方向にオフセットされる様子を示している。
【００３６】
すなわち、オフセットブーム１１の一端は、第２ブーム７に、回動自在に配設されており、他端はブラケット９を介してアーム１２に連結している。このオフセットブーム１１を駆動するオフセットブーム用油圧シリンダ１０のボトム側は第２ブーム７に配設され、そのロッド先端はブラケット９に配設されている。ロッド１１ａは、オフセット動作に伴い第２ブーム７に対するブラケット９（アーム１２）の姿勢が変化しないように設けられたロッドであり、このロッド１１ａの一端は第２ブーム７に配設され、他端はブラケット９に配設されている。したがって、オフセットブーム用油圧シリンダ１０が伸張駆動または縮退駆動されると、オフセットブーム１１は右方向または左方向に回動され、アーム１２は、第２ブーム７に対して右方向または左方向に、回動量に応じたオフセット量だけオフセットされる。図２（ｂ）の２点鎖線は、オフセットブーム１１が右方向にオフセット動作されたときの様子を示している。オフセットブーム１１の第２ブーム７に対する回転角度θ3はオフセット角θ3として、オフセットブーム用回転角センサ１６により検出され、コントローラ５０に入力される。
【００３７】
図３は、図２に示す油圧ショベル１の作業機のみを取り出して、その幾何的関係を示している。図３（ａ）、（ｂ）は図２（ａ）、（ｂ）にそれぞれ対応している。
【００３８】
Ｘ−Ｙ−Ｚ座標系の原点Ｏは、ブームフート５ａの位置に定められている。また、第１ブーム５の車体３に対する回転角度θ1（第１ブーム回転角θ1）の極性は、第１ブーム５が上方向に回動されたときを＋、下方向に回動されたときを−と定めている。この第１ブーム回転角θ1は、第１ブーム用回転角センサ１７により検出される。同様に、第１ブーム５に対する第２ブーム７の回転角度θ2（第２ブーム回転角θ2）は、第２ブーム用回転角センサ１８により検出され、オフセットブーム１１に対するアーム１２の回転角度θ4（アーム回転角θ4）は、アーム用回転角センサ１９により検出される。これら各回転角センサ１７、１８、１９の検出回転角は、コントローラ５０に入力される。なお、回転角センサ１６〜１９は、たとえばポテンショメータが使用される。
【００３９】
図３において、ａは、第２ブーム７と第１ブーム５を連結する第１ブームトップピンの配設位置であり、ｂは、オフセットブーム１１と第２ブーム７を連結する第２ブームトップピンの配設位置であり、ｃは、ブラケット９とオフセットブーム１１を連結するオフセットブームトップピンの位置であり、ｄは、アーム１２とブラケット９を連結するブラケットトップピン（アームボトムピン）の配設位置であり、ｅは、バケット１４のアーム１２を連結するアームトップピン１２ａ（単にアームトップ１２ａという）の配設位置である。
【００４０】
そこで、第１ブーム５の長さＬ1を、ブームフート５ａとａ点を結ぶ線分の長さで表し、第２ブーム７の鉛直方向の長さＬ22（第２ブーム長２）を、ａ点とｂ点の鉛直方向距離で表し、第２ブーム７の水平方向の長さＬ21（第２ブーム長１）を、ａ点とｂ点の水平方向距離で表し、オフセットブーム１１の長さＬ3を、ｂ点とｃ点を結ぶ線分の長さで表し、ブラケット９の長さＬ4（第３ブラケット長）を、ｃ点とｄ点を結ぶ線分の長さで表し、アーム１２の長さＬ5を、ｄ点とｅ点を結ぶ線分の長さで表すものとする。なお、バケット刃先位置１４ａが、作業機全体の先端の位置となる（図１参照）。
【００４１】
また、アームボトムｄ点から垂直におろした線分に対して線分ｄｅ（アーム１２）がなす角γを、アーム対地角γと定める。このアーム対地角γは、アーム１２の姿勢を表す。
【００４２】
すると、これらアームトップ１２ａの座標位置ｅ（Ｘ5、Ｙ5、Ｚ5）は、各回転角度θ1、θ2、θ3、θ4が与えられると、既知の各長さＬ1、Ｌ21、Ｌ22、Ｌ3、Ｌ4、Ｌ5を用いて、下記演算式（１）〜（１１）に示すように、一義的に定まる。
【００４３】
また、アーム対地角γについても、各回転角度θ1、θ2、θ4が与えられると、下記演算式（１２）に示すように、一義的に定まる。
【００４４】
また、バケット１４のバケット巾ｌ、床面距離ｓ、リスト半径ｒについても既知であり、バケット１４の回転角がさらに与えられると、上記アームトップ１２ａの座標位置ｅ（Ｘ5、Ｙ5、Ｚ5）を用いて、作業機先端１４ａの座標位置（Ｘ6、Ｙ6、Ｚ6）が一義的に定まる。なお、バケット１４の回転角を無視して（バケット１４は固定状態にあるものと仮定して）、アームトップ１２ａの座標位置ｅ（Ｘ5、Ｙ5、Ｚ5）から作業機先端１４ａの座標位置（Ｘ6、Ｙ6、Ｚ6）を求めることもできる。
【００４５】
以下、図３の各点ａ〜ｅの座標位置、アーム対地角γを求める演算式について、図４に示す表を併せ参照して説明する。
【００４６】
まず、第１ブーム５のフート５ａ（原点０）の座標位置を、Ｘ０＝０，Ｙ０＝０，Ｚ０＝０とする。
【００４７】
すると、第１ブーム５のトップ（ａ点）のＸ，Ｙ，Ｚ座標位置は、
Ｘ１＝Ｌ１× Cos θ１ … （１）
Ｙ１＝Ｌ１× Sin θ１ … （２）
Ｚ１＝０
となる。
【００４８】
すると、第２ブーム７のトップ（ｂ点）のＸ，Ｙ，Ｚ座標位置は、
Ｘ２＝Ｘ１＋Ｌ22×Sin（θ１＋θ２）−Ｌ21×Cos（θ１＋θ２）…（３）
Ｙ２＝Ｙ１−Ｌ22×Cos（θ１＋θ２）−Ｌ21×Sin（θ１＋θ２）…（４）
Ｚ２＝０
となる。
【００４９】
すると、オフセットブーム１１のトップ（ｃ点）のＸ，Ｙ，Ｚ座標位置は、
Ｘ３＝Ｘ２−Ｌ３ Cos θ３×Cos（θ１＋θ２） …（５）
Ｙ３＝Ｙ２−Ｌ３ Cos θ３×Sin（θ１＋θ２） …（６）
Ｚ３＝Ｌ３×Sin θ３                         …（７）
となる。
【００５０】
すると、ブラケット９のトップ（アームボトムｄ点）のＸ，Ｙ，Ｚ座標位置は、
Ｘ４＝Ｘ３−Ｌ４×Cos（θ１＋θ２） …（８）
Ｙ４＝Ｙ３−Ｌ４×Sin（θ１＋θ２） …（９）
Ｚ４＝Ｚ３
となる。
【００５１】
すると、アーム１２のトップ１２ａ（ｅ点）のＸ，Ｙ，Ｚ座標位置は、
Ｘ５＝Ｘ４＋Ｌ５×Cos（θ１＋θ２＋θ４） … (10)
Ｙ５＝Ｙ４＋Ｌ５×Sin（θ１＋θ２＋θ４） … (11)
Ｚ５＝Ｚ３
となる。
【００５２】
一方、アーム対地角γは、
γ＝θ１＋θ２＋θ４−270゜… (12)
と表される。
【００５３】
このように、作業機の回転角θ1〜θ4が与えられると、既知の各長さを用いて上記(1)〜(11)式により、油圧ショベル１のアームトップ１２ａの座標位置（Ｘ5、Ｙ5、Ｚ5）を一義的に求めることができ、これより作業機先端１４ａの座標位置（Ｘ6、Ｙ6、Ｚ6）を一義的に求めることができる。また、作業機の回転角θ1、θ2、θ4が与えられると、アーム対地角γを一義的に求めることができる。θ1〜θ4は、各回転角センサ１７、１８、１６、１９の検出値として与えられる。
【００５４】
本実施形態では、上記演算式を用いて、第１ブーム５の回転角θ1が操作レバーの操作により変化した場合に、作業機先端１４ａの座標位置（Ｘ6、Ｙ6、Ｚ6）
（アームトップ１２ａの座標位置（Ｘ5、Ｙ5、Ｚ5））が、目標とするライン上にのるように、第２ブーム７の回転角θ2を制御するものである。
【００５５】
すなわち、図１に示すコントローラ５０のメモリに、第１ブーム５の長さＬ１、第２ブーム７の長さＬ２１，Ｌ２２、オフセットブーム１１の長さＬ３、ブラケット９の長さＬ４、アーム１２の長さＬ５等既知の値が記憶されているとともに、
各ポイントａ〜ｅの座標位置を求める演算式およびアーム対地角γの関数式が記憶されており、これら記憶した内容に基づきコントローラ５０は、作業機先端１４ａが所望のラインに沿って移動するように、第２ブーム回転角θ2を制御する。
【００５６】
なお、本実施形態では、オフセットブーム１１を有した油圧ショベル１を想定しているが、オフセットブーム１１を備えていない図５に示す油圧ショベル１に対しても適用可能である。
【００５７】
この油圧ショベル１も、図２と同様に、大きくは、図示しない走行モータにより履帯が回転することにより走行する下部走行体２と、この下部走行体２の上部にスイングサークル４を介して配置され、図示しない旋回モータにより旋回される上部旋回体３（車体３）と、この車体３に前方に装着され、第１ブーム５Ａ、第２ブーム７Ａ、アーム１２Ａ、バケット１４の各フロント部材からなる作業機とから構成されている。
【００５８】
この作業機は、車体３に対して第１ブーム５Ａ、第２ブーム７Ａ、固定の作業機リンク７Ｂ、アーム１２Ａ、バケット１４が順次連結されるよう構成されている。図２と異なるのは、オフセットブーム１１の代わりに、固定の作業機リンク７Ｂを使用している点である。したがって、第２ブーム７Ａとアーム１２Ａは作業機リンク７Ｂを介して連結されているが、第２ブーム７Ａに対してアーム１２Ａは左右方向にオフセットされることはない。
【００５９】
第１ブーム用油圧シリンダ６Ａにより第１ブーム５Ａが駆動され、第２ブーム用油圧シリンダ８Ａにより第２ブーム７Ａが駆動され、アーム用油圧シリンダ１３Ａによりアーム１２Ａが駆動され、第１ブーム５Ａが回転角θ1をもって、第２ブーム７Ａが回転角θ2をもって、アーム１２Ａが回転角θ4をもって、それぞれ回動される点は、図２に示す油圧ショベルと同じである。
【００６０】
したがって、図３、図４と同様にして、各回転角θ1、θ2、θ4を与えることにより、作業機先端１４ａの座標位置を演算により、求めることができ、コントローラ５０によって、作業機先端１４ａが所望のラインに沿って移動するように、第２ブーム回転角θ2を制御することができる。
【００６１】
つぎに、かかる作業機制御装置の構成について、図１を参照して説明する。
【００６２】
すなわち、同図１に示すように、この作業機制御装置は、大きくは、エンジン３１と、このエンジン３１によって駆動され、各油圧シリンダ６、８、１０、１３駆動用の圧油を吐出する可変容量型の油圧ポンプ１と、同エンジン３１によって駆動され、パイロット用の圧油を吐出するパイロットポンプ３３と、操作レバー４６、操作釦４６Ｕ、４６Ｄ、操作ペダル４７、操作レバー４５の操作に応じて開口面積が変化され、それにより油圧ポンプ３２から吐出される圧油の流量を制御して、この流量が制御された圧油を各油圧アクチュエータ６、８、１０、１３にそれぞれ供給する流量制御弁３４、３５、３６、３７と、エンジン３１の回転数Ｎe（ｒ/ｍｉｎ）を検出するエンジン回転数センサ２７と、制御内容を指示するスイッチ２６等が配置されるとともに、機器の状態が画面上に表示されるモニタ機能を備えた操作盤２５と、各回転角センサ１７、１８、１６、１９の各検出回転角θ1、θ2、θ3、θ4を示す信号、各圧力センサ２１〜２４の各検出圧力Ｐ1h等を示す信号、エンジン回転数センサ２７の検出回転数Ｎeを示す信号および操作レバー４６、操作釦４６Ｕ、４６Ｄ、操作ペダル４７、操作レバー４５の各操作量（操作ストローク）を示す信号Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4が入力され、これらに基づき、各流量制御弁３４、３５、３６、３７をそれぞれ駆動制御するための指令電流Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3、Ｉ4を出力するとともに、警報器２８を鳴動（あるいは点灯）させるための指令電流を出力するコントローラ５０とから構成されている。このコントローラ５０の機能ブロック図は、後述するように図１３のように表される。なお、図面では、バケット１４を駆動させるための機構、上部旋回体３を旋回させるための機構、下部走行体２を走行させるための機構は、本発明の趣旨と直接関係しないので省略している。
【００６３】
さらに、具体的に説明する。
【００６４】
図６（ａ）は、油圧ショベル１の運転室内における操作レバー４５、４６の配置態様を示している。オペレータが着座するシート４８の前部には、左右の操作レバー４５、４６が設けられており、１本の操作レバーで異なるフロント部材を作動できるようになっている。
【００６５】
すなわち、図６（ａ）に矢印で示すように、左操作レバー４５の前方向操作または後方向操作に応じて、アーム１２がダンプ方向に作動され、またアーム１２が掘削方向に作動される。そして同じ左操作レバー４５の左方向操作または右方向操作に応じて上部旋回体３が左旋回方向に作動され、また上部旋回体３が右旋回方向に作動される。同様に、右操作レバー４６の前方向操作または後方向操作に応じて第１ブーム５が上げ方向に作動され、また下げ方向に作動され、同じ右操作レバー４６の左方向操作または右方向操作に応じてバケット１４が掘削方向、ダンプ方向に作動される（図６（ｂ）参照）。
【００６６】
図６（ｂ）に示すように、右操作レバー４６のノブ４６Ｎの上部には、操作釦４６Ｕ、４６Ｄが配設されている。これら操作釦４６Ｕ、４６Ｄは、第２ブーム７の上方向への回動、下方向への回動を指示するスイッチであり、操作釦４６Ｕが押操作されると、その押操作量（押した回数、押されている時間）に応じた分だけ、第２ブーム７が上方向へ作動される。同様に、操作釦４６Ｄが押操作されると、その押操作量に応じた分だけ、第２ブーム７が下方向へ作動される。
【００６７】
第２ブーム７を操作する釦を、第１ブーム５を操作する操作レバー４６の上部に設けるようにしているので、第１ブーム５を操作しながら、第２ブーム７を操作する作業が迅速かつ容易に行われ、操作性が向上する。なお、右操作レバー４６には、上記操作釦４６Ｕ、４６Ｄ以外に他の操作を指示する釦が配設されている。左操作レバー４５についても同様である。
【００６８】
オフセットペダルとしての操作ペダル４７は、運転席４８の左右に設けられており、それぞれの操作量（踏込み量）に応じて、オフセットブーム１１が左右に作動される。
【００６９】
操作レバー４６は、電気レバーであり、操作レバー４６で第１ブーム５を操作したときの操作ストローク量は、電気信号Ｖ1としてコントローラ５０に入力される。同様に、操作釦４６Ｕ、４６Ｄの押操作量を示す電気信号Ｖ2、操作ペダル４７の踏込量を示す電気信号Ｖ3、操作レバー４５でアーム１２を操作したときの操作量を示す電気信号Ｖ4が、それぞれコントローラ５０に入力される。
【００７０】
操作レバー４６の操作量を示す信号Ｖ1は、コントローラ５０で、流量制御弁３４に対する指令電流Ｉ1に変換されて、これが電磁比例制御弁３８または３９に加えられる。これら電磁比例弁３８、３９には、パイロットポンプ３３から吐出されるパイロット圧油がパイロット管路４１を介して供給されている。そして、電磁比例弁３８または３９により制御されたパイロット圧油は、パイロット管路４１または４２を介して流量制御弁３４の入力ポート３４ａまたは３４ｂに、パイロット信号として加えられる。
【００７１】
操作量Ｖ1が第１ブーム５の上げ方向を示す極性（＋）を示しているときには、指令電流Ｉ1が電磁比例制御弁３８に加えられ、操作量Ｖ1が第１ブーム５の下げ方向を示す極性（−）を示しているときには、指令電流Ｉ1が電磁比例制御弁３９に加えられる。
【００７２】
たとえば、操作レバー４６が、第１ブーム５を上げる方向に操作されているときには、指令電流Ｉ1が電磁比例制御弁３８に加えられる。電磁比例制御弁３８では指令電流Ｉ1がパイロット圧に変換されて、指令電流Ｉ1に応じたパイロット圧のパイロット圧油が流量制御弁３４の入力ポート３４ａに加えられる。これにより、流量制御弁３４のスプールが左方向に駆動され、油圧シリンダ６のボトム室側に圧油が供給されることで、第１ブーム５は、操作レバー４６の操作量に応じた速度で上方向に回動される。同様にして、操作レバー４６が、第１ブーム５を下げる方向に操作されているときには、電磁比例制御弁３９で指令電流Ｉ1がパイロット圧に変換されて、操作レバー４６の操作量に応じた速度で第１ブーム５が下方向に回動される。
【００７３】
同様にして、操作釦４６Ｕ、４６Ｄの押操作量を示す電気信号Ｖ2はコントローラ５０で指令電流Ｉ2に変換され、図示せぬ電磁比例制御弁を介して流量制御弁３５を駆動し、油圧シリンダ８を介して第２ブーム７を上下方向に回動する。同様に、操作ペダル４７の踏込量を示す電気信号Ｖ3はコントローラ５０で指令電流Ｉ3に変換され、図示せぬ電磁比例制御弁を介して流量制御弁３６を駆動し、油圧シリンダ１０を介してオフセットブーム１１を左右方向に回動する。
【００７４】
同様に、操作レバー４５でアーム１２を操作したときの操作量を示す電気信号Ｖ4はコントローラ５０で指令電流Ｉ4に変換され、図示せぬ電磁比例制御弁を介して流量制御弁３７を駆動し、油圧シリンダ１３を介してアーム１２を上下方向に回動する。
【００７５】
操作盤２５には、第２ブーム７の駆動を、第１ブーム５の回転角θ1の大きさに応じて自動的に制御する「自動モード」と、第２ブーム７の駆動を、第１ブーム５の回転角θ1如何にかかわらずに、手動で制御する「手動モード」のいずれかを選択し、切換える自動/手動モード切換スイッチ２６が配設されている。このスイッチ２６は、「自動モード」を含む各種作業モードを選択するモード切換スイッチ２６ａと、スイッチ２６ａで選択した内容を設定し、また解除するモード設定/解除スイッチ２６ｂとから構成されている。モード切換スイッチ２６ａで「自動モード」が選択され、モード設定/解除スイッチ２６ｂで「設定」が選択されると、「自動モード」を指示する信号がコントローラ５０に入力される。モード切換スイッチ２６ａで「自動モード」が選択され、モード設定/解除スイッチ２６ｂで「解除」が選択されると、「自動モード」が解除され、「手動モード」を指示する信号がコントローラ５０に入力される。コントローラ５０は、これら入力された「自動モード」指示信号、「手動モード」指示信号のいずれかに応じた制御を実行する。
【００７６】
つぎに、コントローラ５０で行われる「自動モード」の制御内容について説明する。
【００７７】
・第１の制御（第１ブーム回転角θ1に応じた第２ブーム回転角θ2の自動制御）
図７は、油圧ショベル１の作業半径を示す側面図である。
【００７８】
同図７において、曲線ａは、第２ブーム回転角θ2が最大角度になっているとき（第１ブーム回転角θ1、アーム回転角θ4についても最大角度）の作業機先端１４ａ（バケット刃先）の移動軌跡を示している。このとき、軌跡ａは弧状の軌跡を描き、油圧ショベル１の作業半径は最大となり、作業範囲は最大となる。
【００７９】
曲線ｂは、作業機先端１４ａが最大作業半径の軌跡ａを描くときに、アームトップ１２ａが移動する軌跡を示している。このとき、軌跡ｂは弧状の軌跡を描く。
【００８０】
ただし、作業機先端１４ａ、アームトップ１２ａが上記軌跡ａ、ｂに沿って移動した場合には、油圧ショベル１の転倒モーメントが大きく、転倒する可能性が大きい。
【００８１】
曲線ｃは、油圧ショベル１が転倒しない限界のアームトップ１２ａの移動軌跡を示している。アームトップ１２ａがこの軌跡ｃよりも前方に位置されると、転倒モーメントの増大により油圧ショベル１が転倒する虞がある。
【００８２】
点Ｃから点Ｂまでの曲線ｄは、アームトップ１２ａが上記軌跡ｃを描くときに、作業機先端１４ａが移動する軌跡を示している。このとき、軌跡ｄは弧状の軌跡を描く。なお、点Ｃは、第１ブーム用油圧シリンダ６がロッド伸張側でストロークエンドに達する位置である。
【００８３】
作業機先端１４ａが上記軌跡ｄに沿って移動した場合には、油圧ショベル１が安定する範囲で最大の作業範囲をもって、高所掘削作業等の作業を行うことができる。
【００８４】
さて、油圧ショベル１では、作業機を前方に伸張させて、側溝掘り作業、マス掘り作業等を行う場合がある。こうした作業は、油圧ショベル１を安定させ転倒させないようにして行うことはもちろんのこと、作業機先端１４ａを車体３の前方において上下に直線移動させる必要がある。
【００８５】
曲線ｄに連続する点Ｂから点Ａまでの直線ｅは、側溝掘り作業、マス掘り作業等を行う際の作業機先端１４ａの移動軌跡を示している。
【００８６】
作業機先端１４ａが上記軌跡ｅに沿って移動した場合には、油圧ショベル１が安定する範囲で最大の作業範囲をもって、作業を行うことができる。
【００８７】
直線ｅに連続する点Ａから点Ｄまでの曲線ｇは、側溝掘り作業、マス掘り作業等を行う際の作業機先端１４ａの移動軌跡を示している。この軌跡ｇは弧状の軌跡を描く。地表面ＧＬよりも下面で穴等を掘削する場合に、作業機先端１４ａはこの軌跡ｇを描く。なお、点Ｄは、第１ブーム用油圧シリンダ６がロッド縮退側でストロークエンドに達する位置である。
【００８８】
作業機先端１４ａが上記軌跡ｇに沿って移動した場合には、油圧ショベル１が安定する範囲で最大の作業範囲をもって、作業を行うことができる。
【００８９】
本実施形態では、こうした曲線ｄ、直線ｅ、曲線ｇからなる軌跡（これを基準線Ｒ1という）に沿って作業機先端１４ａが移動するように、第２ブーム回転角θ2を制御するものである。
【００９０】
図８は作業現場を例示した図である。作業機先端１４ａが上記基準線Ｒ1に沿って移動することで、溝ＨＬを形成する作業を容易に行うことができる。なお、作業形態に応じて、作業機先端１４ａを、別のラインＲ2、Ｒ3に沿って移動させた方が好ましい場合がある。ただし、車体の転倒防止のため、いずれのラインＲ2、Ｒ3についても、基準線Ｒ1よりも前方（車体からみて）に位置しないことが必要である。
【００９１】
図９は、図７ないしは図８に示す基準線Ｒ1を作業機先端１４ａが移動するときの、第１ブーム回転角θ1と第２ブーム回転角θ2の対応関係を示すグラフである。
【００９２】
この対応関係を示すラインＳ1は、前述した演算式（１）〜（１１）により求めることができる。
【００９３】
すなわち、基準線Ｒ1が定まると、作業機先端１４ａの座標位置（Ｘ6、Ｙ6、Ｚ6）が定まり、これによりアームトップ１２ａの座標位置（Ｘ5、Ｙ5、Ｚ5）が定まる。そこで、アーム回転角θ4、オフセットブーム回転角θ3を固定すれば、第１ブーム回転角θ1に対応する第２ブーム回転角θ2が一義的に求められる。このようにして第１ブーム回転角θ1と第２ブーム回転角θ2の対応関係Ｓ1が得られる。コントローラ５０は、記憶した既知の第１ブーム長Ｌ1等のデータに基づき、この対応関係Ｓ1の作成処理を行い、この作成された対応関係Ｓ1を、基準線図Ｓ1として、コントローラ５０の「第１ブーム角に対する目標第２ブーム角基準線図メモリ５８」（第１３図）に記憶、格納する。
【００９４】
この場合、対応関係Ｓ１を、θ1が与えられるとθ2を即時に読み出すことができるように記憶テーブルの形式で記憶させてもよく、θ2＝ｆ（θ1）なる関数を用いて、与えられたθ1からθ2を演算にて求めることができるように関数θ2＝ｆ（θ1）を記憶させておいてもよい。
【００９５】
コントローラ５０では、後述するように、回転角センサ１７で検出した現在の第１ブーム回転角θ1に対応する第２ブーム目標回転角θ2を、記憶した対応関係Ｓ1から読み出すか、演算することによって求め、この目標回転角θ2が得られるように、回転角センサ１７で検出した現在の第２ブーム回転角θ2をフィードバック量として、駆動制御する。すなわち、目標回転角θ2ｒと現在回転角θ2との偏差θdが零となるように、電流指令Ｉ2を出力し、第２ブーム７の回動を制御する。
【００９６】
よって、オペレータとしては、アーム回転角θ4を最大角度に固定し、オフセットブーム回転角θ3を所定のオフセット角度θ3に固定しておけば、後は、操作レバー４６で第１ブーム５の駆動を手動操作するだけで、自動的に第２ブーム７が駆動され（対応関係Ｓ1に従って駆動され）、作業機先端１４ａを基準線Ｒ1に沿って移動させることができる。これにより、側溝掘り作業、マス掘り作業等を、容易に行うことができる。
【００９７】
図９における第１ブーム回転角θ1の区間θD〜θAは、図７における作業機先端１４ａの軌跡ｇの区間Ｄ〜Ａに対応し、また図９における第１ブーム回転角θ1の区間θA〜θBは、図７における作業機先端１４ａの軌跡ｅの区間Ａ〜Ｂに対応し、また図９における第１ブーム回転角θ1の区間θB〜θCは、図７における作業機先端１４ａの軌跡ｄの区間Ｂ〜Ｃに対応している。
【００９８】
図９の区間θD〜θAでは、第２ブーム回転角θ2が最大値θ2max（第２ブーム用油圧シリンダ８のロッド縮退側ストロークエンド位置）となっており、図７に示すように、作業機先端１４ａは車体３に対して最も遠くなり、最も遠い位置、最も深い位置を掘削することが可能となる。
【００９９】
つぎに、図９の区間θA〜θBでは、第１ブーム回転角θ1の増加に伴い第２ブーム回転角θ2が徐々に減少しており、図７に示すように、作業機先端１４ａは上下方向の直線ｅに沿って移動し、溝ＨＬの壁を直線状に形成することができる（図８参照）。仮に、第１ブーム回転角θ1の増加にかかわらずに第２ブーム回転角θ2を最大値θ2maxにしたままとすると、作業機先端１４ａは、曲線ａに沿って移動してしまうことになり、車体の安定性が確保されないとともに、作業効率も低下してしまうからである。
【０１００】
つぎに、図９の区間θB〜θCでは、第１ブーム回転角θ1の増加に伴い第２ブーム回転角θ2が徐々に増加しており、図７に示すように、作業機先端１４ａは、車体が安定する範囲で、最も遠い位置を高所掘削することが可能となる。仮に、第１ブーム回転角θ1が増加したとしても第２ブーム回転角θ2を増加させないとすると、作業機先端１４ａは、曲線ｆに沿って移動してしまうことになり、作業範囲が狭くなり、高所で掘削を行う際の作業効率が低下してしまうからである。
【０１０１】
このように、対応関係Ｓ1に沿って、第２ブーム回転角θ2を制御することにより、車体が安定する範囲内で最大の作業範囲を確保でき、安全にしかも作業効率よく作業をすすめることができるようになる。
【０１０２】
以上のように、油圧ショベル１の作業機を前方に伸張させて側溝掘り作業、マス掘り作業等を行う場合に、一つの操作レバー４６を操作するだけで、作業機先端１４ａを、車体が安定する範囲で、直線状の軌跡ｅに沿って自動的に移動させるようにしたので、油圧ショベル１を安定させ転倒させないことができるのはもちろんのこと、作業機先端１４ａを車体前方において上下に直線移動させるという複雑な複合操作が要求される作業であっても、熟練を必要とせずに、オペレータにかかる負担、労力が飛躍的に軽減される。また、狭小地で作業を行うときに、前方に電柱、建物の壁等の障害物があったとしても、ひとたび作業機先端１４ａをこれら障害物の手前に位置させれば、その位置より作業機先端１４ａを上下方向に直線状の軌跡ｅに沿って自動的に移動させることができるので、作業機先端１４ａが障害物に干渉することに常に注意を払い、作業機先端の移動を操作する必要はなくなる。このため、障害物に注意を払うことなく、作業機の操作に専念でき、作業効率が向上するとともに、作業機先端１４ａが障害物に干渉することがなく、安全に作業が行われる。
【０１０３】
なお、図８の基準線Ｒ1に対応するラインＳ1以外に、図８のラインＲ2に対応するラインＳ２、図８のラインＲ3に対応するラインＳ3を、作成しておき、コントローラ５０のメモリ５８に記憶、格納させておいてもよい。
【０１０４】
図９におけるラインＳ2の区間θE〜θFは、図８におけるラインＲ2の区間Ｅ〜Ｆに対応し、また図９におけるラインＳ2の区間θF〜θC´は、図８におけるラインＲ2の区間Ｆ〜Ｃ´に対応している。
【０１０５】
また、図９におけるラインＳ3の区間θG〜θFは、図８におけるラインＲ3の区間Ｇ〜Ｆに対応し、また図９におけるラインＳ3の区間θF〜θC´は、図８におけるラインＲ3の区間Ｆ〜Ｃ´に対応している。
【０１０６】
メモリ５８にラインＳ1、Ｓ2、Ｓ3を記憶しておき、これらラインの中から作業機先端１４ａの現在位置に最も近いラインを選択して、この選択したラインに沿って第２ブーム回転角θ2を制御してもよく、メモリ５８にラインＳ2、Ｓ3のいずれかを記憶しておき、この記憶したラインに沿って第２ブーム回転角θ2を制御してもよい。
【０１０７】
また、異なる形状の作業機先端ラインＲ1、Ｒ2、Ｒ3に対応するラインＳ1、Ｓ2、Ｓ3を設定しておくのではなく、図１２に示すような基準線Ｒ1と同一形状の作業機先端ラインＲ1、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6にそれぞれ対応するラインＳ1、Ｓ4、Ｓ5、Ｓ6を図１０に示すようにメモリ５８に記憶させておいてもよい。作業機先端ラインＲ4、Ｒ5、Ｒ6は、図１２に示すように基準線Ｒ1を車体３側に順次平行移動させて得られるラインであり、図１０に示す各ラインＳ4、Ｓ5、Ｓ6は、基準となるラインＳ1を順次下方に平行移動させることにより求めることができる。ただし、第２ブーム回転角θ2が最小角度θ2min（第２ブーム用油圧シリンダ８のロッドの伸張側ストロークエンド位置）より下にはラインＳを設定することはできない。
【０１０８】
この場合、メモリ５８にラインＳ1、Ｓ4、Ｓ5、Ｓ6を記憶しておき、これらラインの中から作業機先端１４ａの現在位置に最も近いラインを選択して、この選択したラインに沿って第２ブーム回転角θ2を制御してもよく、メモリ５８にラインＳ4、Ｓ5、Ｓ6のいずれかを記憶しておき、この記憶したラインに沿って第２ブーム回転角θ2を制御してもよい。
【０１０９】
図１１は、メモリ５８に、作業機先端１４ａの基準線Ｒ1に対応する基準ラインＳ1を記憶させておき、この基準ラインＳ1を下方に平行移動させることで、作業機先端１４ａの現在位置を通過する作業機先端ラインＲに対応するラインＳを作成する様子を示している。
【０１１０】
以下、かかる処理の内容を、図１３に示すコントローラ５０の機能ブロック図、図１６に示すフローチャートを併せ参照して説明する。
【０１１１】
図１６に示すステップ１０１では、まず、自動/手動モード切換スイッチ２６の切換操作により、「自動モード」が選択されたか「手動モード」が選択されたかが判断される。「自動モード」が選択されたと判断されると（ステップ１０１の判断ＹＥＳ）、つぎに操作釦４６Ｕ、４６Ｄが操作されたか否か、つまり第２ブーム７が手動操作されているか否かが判断される（ステップ１０２）。
【０１１２】
ここで、第２ブーム７が手動操作されていないと判断されると（ステップ１０２の判断ＮＯ）、つぎに操作釦４６Ｕ、４６Ｄが操作された直後であるか否か、つまり第２ブーム７が手動操作された直後であるか否かが判断される（ステップ１０３）。
【０１１３】
ここで、「自動モード」開始時には、第１ブーム５、第２ブーム７の回転角θ1、θ2の初期値を求めるために、コントローラ５０は立ち上がり時にステップ１０７〜１０９の処理を実行する。
【０１１４】
以後、第１ブーム５を手動操作しており、第２ブーム７を未だ手動操作していない状況の場合には、ステップ１０３の判断はＮＯとなり、手順はステップ１０６に移行される。
【０１１５】
たとえば、第１ブーム５、第２ブーム７の回転角θ1、θ2の初期値が、基準ラインＳ1上の角度θ1s、θ2sであるならば、図１３に示すメモリ５８に記憶された基準ラインＳ1に従って第２ブーム７を自動制御する処理が実行される。
【０１１６】
すなわち、図１３において、コントローラ５０には、回転角センサ１７、１８から第１ブーム回転角検出信号、第２ブーム回転角検出信号が、電圧値として入力されており、第１、第２ブーム角度演算部５１では、この電圧値を工学単位変換する等の処理を施すことで、第１ブーム回転角θ1、第２ブーム回転角θ2を演算する。
【０１１７】
いま、操作レバー４６が中立位置から所定量操作されており、操作量信号Ｖ1がコントローラ５０に入力されているので、第１ブーム操作弁指令演算部５４では、この操作量Ｖ1に応じた指令Ｉ1を演算し、電流出力部５７から、指令電流Ｉ1を、第１ブーム用流量制御弁３４に対応する電磁比例制御弁３８または３９に対し出力する。この結果、第１ブーム５としては、操作レバー４６の操作量Ｖ1に応じた速度で、上方向または下方向に回動される。
【０１１８】
一方、第２ブーム角と目標第２ブーム角の差演算部５２では、演算部５１にて上記センサ１７の検出結果から求められた現在の第１ブーム回転角θ1に対応する第２ブーム目標回転角θ2rを、メモリ５８に記憶された対応関係Ｓ1から求める処理が実行される。
【０１１９】
すなわち、図１１に示すように、現在の第１ブーム回転角θ1がθ1sであった場合には、この第１ブーム角θ1sに対応する第２ブーム角θ2sが、対応関係Ｓ1の記憶テーブルから第２ブーム目標回転角θ2rとして読み出される。
【０１２０】
そこで、補償要素演算部５３では、上記読み出された第２ブーム目標回転角θ2rと現在の第２ブーム目標回転角θ2との偏差θdを、整定性よく迅速に零にもっていくための補償要素ｒdを演算する。
【０１２１】
すなわち、図１１に示すように、オペレータが操作レバー４６を操作することで第１ブーム７が回動され、第１ブーム回転角θ1がθ1Nからθ1Mへと変化したとする。このとき第２ブーム７は元の回転角θ2N（第１ブーム角θ1Nに対応する回転角）に回動停止されたままであり、目標回転角θ2M（第１ブーム角θ1Mに対応する回転角）との間に偏差θd＝θ2M（目標回転角）−θ2N（現在回転角）を生じる。
【０１２２】
そこで、この偏差θdに対して比例要素、微分要素、積分要素等による補償が以下のようにしてなされる。
【０１２３】
ｒd＝Ｆ1（θd）  …（１３）
ここで、関数Ｆ1は、θdを補償するための演算式である。
補償要素演算部５３で、上記処理が実行されると、第２ブーム操作弁指令演算部５６では、上記演算された補償要素演算値ｒdに対して、第２ブーム用流量制御弁３５の不感帯の大きさに応じた補正値Ｉsを用いて補正を施し、第２ブーム用流量制御弁３５に対する指令Ｉ2を以下のように演算する。
【０１２４】
Ｉ2＝Ｉs＋ｒd  …（１４）
第２ブーム操作弁指令演算部５６で、上記指令Ｉ2が演算されると、電流出力部５９では、これを指令電流Ｉ2に変換して、これを第２ブーム用流量制御弁３５に対応する電磁比例制御弁に出力する。
【０１２５】
ただし、第２ブーム操作弁指令演算部５６では、制御偏差θdの大きさを監視しており、制御偏差θdが、ほぼ零になったと判断される範囲（−θd1＜θd＜θdh）にあるときには、指令Ｉ2を、
Ｉ2＝０  …（１５）
として演算し、電流出力部５９から出力される指令電流Ｉ2をオフにし（Ｉ2＝０）、第２ブーム７の回動を停止させる。
【０１２６】
この結果、第２ブーム７の現在角度θ2は、常に目標回転角θ2rに一致する（制御偏差θdが零になる）。
【０１２７】
上記補償要素演算部５３における補償要素演算処理、第２ブーム操作弁指令演算部５６における指令演算処理は、第１ブーム用操作レバー４６が中立位置より所定量だけ操作され、操作量信号Ｖ1が入力されている場合にのみ実行される。操作量信号Ｖ1が入力されていないとき（Ｖ1＝０）には、第１ブーム５は停止したままであるので、これに応じて第２ブーム７の回動を停止させるべく、上記補償要素演算部５３における補償要素演算処理、第２ブーム操作弁指令演算部５６における指令演算処理は、実行されない。つまり、コントローラ５０から出力される電流指令Ｉ2はオフされ（Ｉ2＝０）、第２ブーム７を現在の回動位置に停止させたままとする。
【０１２８】
以上のようにして、基準ラインＳ1に従って第２ブーム７が制御されることで、作業機先端１４ａは、図７ないしは図８に示す基準線Ｒ1に沿って移動することになる。
【０１２９】
ところで、オペレータとしては、作業の形態によって、基準線Ｒ1に対して、より車体３に近いライン上に沿って作業機先端１４ａを移動させたい場合がある。例えば、車体３の前方に迫った壁等の障害物があり、この壁の手前で上下方向に作業機先端１４ａを移動させたい場合である。
【０１３０】
こうした状況下で、操作釦４６Ｄが操作され、作業機が車体３寄りに引き寄せられ、作業機先端１４ａが車体３寄りに位置決めされたとする。
【０１３１】
すると、ステップ１０２の判断結果はＹＥＳとなり、「自動モード」実行中であっても、ステップ１０６の「自動制御」の処理は禁止され、手順は、ステップ１０５に移行される。ステップ１０５では、作業釦４６Ｄの押操作量に応じた速度で、第２ブーム７が回動されることになる。すなわち、第１ブーム５の操作とは独立して、第２ブーム７が手動操作される（ステップ１０５）。
【０１３２】
そして、操作釦４６Ｄの操作が終了すると、ステップ１０２の判断結果がＮＯ、ステップ１０３の判断結果がＹＥＳとなり、手順はステップ１０７に移行される。
【０１３３】
以下、第１ブーム角に対する目標第２ブーム角線図作成部５５では、操作釦４６Ｄの操作によって位置決めされた作業機先端位置を通る作業機先端ラインＲに対応するラインＳを、基準ラインＳ1を下方に平行移動させることにより作成する処理を実行する（ステップ１０７、１０８、１０９）。
【０１３４】
すなわち、図１１に示すように、現在、第１、第２ブーム角度演算部５１で演算されている第１ブーム回転角θ1が、θ1Jであるとすると、この第１ブーム角θ1Jに対応する第２ブーム角θ2Jが、基準ラインＳ1の記憶テーブルから読み出し、求められる（ステップ１０７）。
【０１３５】
つぎに、現在、第１、第２ブーム角度演算部５１で演算された第２ブーム回転角θ2kが取得される。図１２に示すように、作業釦４６Ｄの操作により、作業機先端１４ａは、現在、基準線Ｒ1上の点Ｊに対して、より車体３寄りの点Ｋに位置されているものとする（ステップ１０８）。
【０１３６】
つぎに、上記求められた基準ラインＳ1上の第２ブーム角θ2Jと現在の第２ブーム角θ2kとの偏差Δθ2が演算され、この偏差Δθ2（＝θ2J−θ2k）が一旦記憶され、この偏差Δθ2に応じた分だけ基準ラインＳ1を下方に平行移動させることで、ラインＳ4を作成する（ステップ１０９）。
【０１３７】
以下、ステップ１０６では、こうして作成されたラインＳ4に従って第２ブーム７が自動制御される。よって、作業機先端１４ａは、図１２に示すように、基準線Ｒ1に対して、より車体３寄りにずれた作業機先端ラインＲ4に沿って移動することになる。
【０１３８】
さらに、ステップ１０６における「自動制御」中に、オペレータが操作釦４６Ｄを操作して、図１１に示すように第２ブーム回転角をθ2Pからθ2Qに変化させれば、同様にして、「自動制御」の処理が一旦禁止され、このときの偏差θ2P−θ2Qだけ、さらにずらしたラインＳ5が、線図作成部５５で作成されることになる（ステップ１０７、１０８、１０９）。よって、作業機先端１４ａは、図１２に示すように、ラインＲ4に対して、さらに車体３寄りにずれた作業機先端ラインＲ5に沿って移動することになる。
【０１３９】
以上のように、本実施形態によれば、基準ラインＳ1を予め記憶しておくだけで、第２ブーム７を手動操作することによって位置決めされた作業機先端位置を通る作業機先端ラインＲに対応するラインＳを、自動的に作成することができる。  もちろん、車体が安定する範囲内であれば、第２ブーム下降用の操作釦４６Ｄを操作するだけでなく、第２ブーム上昇用の操作釦４６Ｕを操作することによって、基準ラインＳ1からずれた各ラインＳ4、Ｓ5、Ｓ6を任意に作成して、作業機先端１４ａを、各作業機先端ラインＲ4、Ｒ5、Ｒ6に沿って移動させることができる。
【０１４０】
なお、基準ラインＳ1をずらして各ラインＳ4、Ｓ5、Ｓ6を作成する処理は、作業の途中のみならず、作業の開始に行うようにしてもよい。作業開始時には、作業機がコンパクトに格納されており、作業に適した姿勢になっていないこともあるからである。作業開始時に、第１ブーム５と共に第２ブーム７を手動操作することで、オペレータが望む作業機姿勢となるように作業機先端１４ａを位置決めすれば（ステップ１０３の判断ＮＯ）、以後、その位置決めした作業機先端位置を通るラインＲ1、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6に沿って作業機先端１４ａを移動させることができる（ステップ１０７、１０８、１０９）。
【０１４１】
ただし、ステップ１０６で「自動制御」を実行している最中や作業開始時に、オペレータが、誤って第２ブーム上昇用の操作釦４６Ｕを操作することで、作業機先端１４ａを、図１２に仮想的に示すラインＲe上に位置させてしまうことがある。
【０１４２】
ここで、仮にこのラインＲeに沿って作業機先端１４ａを移動させた場合には、転倒モーメントの増大により車体を転倒させかねない。
【０１４３】
そこで、図１１に示すように、誤って第２ブーム上昇用操作釦４６Ｕが操作され、基準ラインＳ1上の第２ブーム回転角θ2Lよりも大きな角度θ2eを指示する信号が入力された場合には、コントローラ５０は、警報器２８に対して警報指令信号を出力する。これにより、警報器２８が作動され、鳴動あるいは点灯によりオペレータに注意を喚起する。また、この場合、安全のため、第２ブーム上昇用操作釦４６Ｕによる操作信号Ｖ3がコントローラ５０に入力されていたとしても、コントローラ５０は、第２ブーム用流量制御弁３５に対する指令電流Ｉ3をオフするものとする（Ｉ3＝０）。
【０１４４】
オペレータは警報器２８による警報を認識することにより、車体が安定する方向に、操作釦４６Ｕ、４６Ｄを操作することが可能となる。
【０１４５】
なお、図１６において、自動/手動モード切換スイッチ２６で、「手動モード」が選択されている場合には（ステップ１０１の判断ＮＯ）、ステップ１０４に移行され、作業釦４６Ｕ、４６Ｄの押操作量に応じた速度で、第２ブーム７が回動されることになる。すなわち、第１ブーム５の操作とは独立して、第２ブーム７が手動操作される（ステップ１０４）。
【０１４６】
なお、本実施形態では、図１３のメモリ５８に、基準ラインＳ1のみを記憶させ、他のラインを基準ラインＳ1をずれ量分だけ補正することで求めるようにしているが、図１０に示すように、メモリ５８に、最初から各ラインＳ1、Ｓ4Ｓ5、Ｓ6を複数記憶させておく実施も可能である。
【０１４７】
たとえば、操作釦４６Ｕ、４６Ｄの操作直後の第２ブーム７の回転角θ2がθ2Rであったとすれば、この現在の回転角θ2Rをライン上の目標角度とするラインＳ4が、複数のラインＳ1、Ｓ4、Ｓ5、Ｓ6の中から選択されることになる。そして、図１２に示すように、上記選択されたラインＳ4に応じた作業機先端ラインＲ4に沿って作業機先端１４ａが移動される。他のラインＳ1、Ｓ5、Ｓ6を選択する場合も同様である。
【０１４８】
図９に示すように、形状が異なる作業機先端ラインＲ1、Ｒ2、Ｒ3に対応する各ラインＳ1、Ｓ2、Ｓ3を、メモリ５８に記憶させて、同様にして複数のラインＳ1、Ｓ2、Ｓ3の中から、現在の第２ブーム回転角をライン上の角度とするラインを選択してもよい。
【０１４９】
ところで、以上説明した実施形態では、作業機先端１４ａが、軌跡ｇ、軌跡ｅ、軌跡ｄから成る弧と直線が組み合わせられたラインＲ1（あるいはＲ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6）に沿って移動するように、第２ブーム７の回動を自動制御する場合について説明したが、自動制御すべき作業機先端ラインは、必ずしも弧状の軌跡ｇまたはｄを含まなくてもよい。すなわち、少なくとも作業機先端１４ａが、直線状の軌跡ｅを含む作業機ラインに沿って移動するように、第２ブーム７の回動を自動制御するものであればよい。たとえば、図９において、全体の区間θD〜θCについて基準ラインＳ1を記憶する代わりに、区間θA〜θBのみについて基準ラインＳ1を記憶しておくような実施も可能である。
【０１５０】
また、本実施形態では、オフセットブーム回転角θ3が固定の角度であると想定し、Ｘ−Ｙ２次元座標系上で、作業機先端１４ａを所望の作業機先端ライン（たとえば基準線Ｒ1）上に維持する制御を行うようにしているが、作業中に、オフセットブーム１１が操作され、角度θ3が変化したとしても、これに対応して、Ｘ−Ｙ−Ｚ３次元座標系上で、作業機先端１４ａを所望の作業機先端平面（たとえば基準線Ｒ1をＺ軸方向に延長させた平面）上に維持する制御を行うようにしてもよい。かかる制御がなされた場合には、たとえば、図１２において、オフセットブーム１１が操作され、角度θ3が変化したとしても、作業機先端１４ａの軌跡は、基準線Ｒ1（Ｘ−Ｙ２次元座標系上のライン）を紙面に対して垂直に（Ｚ軸方向に）延長させた平面（Ｘ−Ｙ−Ｚ３次元座標系上の平面）上を移動することになる。
【０１５１】
また、本実施形態では、第１ブーム５の操作に応じて第２ブーム７を自動制御する場合を想定しているが、作業機を構成するフロント部材であれば、手動操作されるべきフロント部材と、この手動操作に応じて自動制御されるべきフロント部材の組合せは任意に設定可能である。たとえば、油圧ショベル１のアーム１２の手動操作に応じて第１ブーム５を自動制御してもよく、アーム１２の手動操作に応じて第２ブーム７を自動制御してもよい。
【０１５２】
以上が「第１の制御」の内容である。
【０１５３】
・第２の制御（第２ブームの角度偏差が大きくなる場合（予測される場合）に、第１ブームの速度最大値を制限する制御）
上述した第１の制御が実行され、線図作成部５５で作成された線図、たとえばＳ1に追従して第２ブーム７が回動され、作業機先端１４aが図１２に示すように、この線図Ｓ1に応じた軌跡Ｒ1に沿って精度よく移動されたならば、理想的な制御がなされたことになる。
【０１５４】
しかし、実際には、操作レバー４６によって第１ブーム５が急激に操作されるなどして、第１ブーム５の角度変化が大きくなると、第２ブーム７を駆動する油圧シリンダ８の速度が飽和してしまい、上記線図Ｓ1に沿って制御することが困難となる。
【０１５５】
すなわち、第１ブーム５の単位時間あたりの角度変化が小さいときには、第２ブーム７の目標回転角θ2rと現在の回転角θ2（フィードバック量）との制御偏差θdは小さいか零なので、第２ブーム７は、上記線図Ｓ1に追従して理想的に駆動制御される。
【０１５６】
しかし、第１ブーム５の単位時間当たりの角度変化が大きくなると、この大きな角度変化に第２ブーム用油圧シリンダ８の速度が追従していけずに、上記制御偏差θdは増大してしまう。このため、第２ブーム７の回転角θ2は上記線図Ｓ1から外れてしまい、作業機先端１４ａは、所望する軌跡Ｒ1から外れてしまうことになる。このため、作業を精度よく行うことができないことがある。
【０１５７】
とりわけ、第１ブーム５を下方向に回動させる場合には、作業機に重力が加わることになり、第１ブーム５の角加速度は大きくなり、作業機先端１４ａの軌跡が所望する軌跡Ｒ1から外れてしまう場合が多い。
【０１５８】
この第２の制御では、第１ブーム５が急激に操作されたとしても（特に下方に第１ブーム５が回動されたとしても）、第２ブーム７の回転角θ2を常に目標回転角θ2rに一致させるようにして、作業機先端１４ａの軌跡を所望の軌跡Ｒ1（ないしはＲ2、Ｒ3、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6）に沿って移動させ、作業を精度よく行えるようにするものである。
【０１５９】
また、油圧ショベル１では、図１に示すように、エンジン３１によって油圧ポンプ３２が駆動されており、この油圧ポンプ３２から吐出される圧油が、各油圧シリンダ６、７等に供給される。そして、これら各油圧シリンダ６、７等が供給された圧油の流量に応じた速度で駆動されることによって、第１ブーム５、第２ブーム７等、作業機の各フロント部材が、その駆動速度に応じた回動速度で回動される。
【０１６０】
ここに、エンジン３１の回転数Ｎe（ｒｅｖ/ｍｉｎ）が、小さくなるということは、油圧ポンプ３２から吐出される流量Ｑ（ｌ/ｍｉｎ）が小さくなることを意味する。これは、流量Ｑは、エンジン３１の回転数をＮe（ｒｅｖ/ｍｉｎ）、油圧ポンプ３２の押し退け容積をｑ（ｃｃ/ｒｅｖ）として、Ｑ＝ｑ・Ｎeなる関係で表されるからである。そして、流量Ｑが小さくなれば、各油圧シリンダ６、８の駆動速度は小さくなり、第１ブーム５、第２ブーム７の回動速度は小さくなる。
【０１６１】
このため、エンジン３１の回転数Ｎeが小さくなった場合には、油圧ポンプ３２から吐出される流量Ｑが小さくなり、これに応じて第２ブーム７を駆動する油圧シリンダ８に供給される流量も小さくなるので、この油圧シリンダ８の駆動速度が飽和されやすくなる。すなわち、エンジン回転数Ｎeが小さくなった場合には、第１ブーム用操作レバー４６を急激に操作したときと同様にして、第２ブーム駆動用油圧シリンダ８の速度の飽和が生じ、第２ブーム７は上記線図Ｓ1から外れてしまい、作業機先端１４ａは所望する軌跡Ｒ1から外れることになる。
【０１６２】
ひいては、油圧ポンプ３２の吐出量Ｑそのものが小さくなった場合にも、同様にして、第２ブーム駆動用油圧シリンダ８の速度の飽和が生じ、第２ブーム７は上記線図Ｓ1から外れてしまい、作業機先端１４ａは所望する軌跡Ｒ1から外れることになる。
【０１６３】
この第２の制御では、エンジン回転数Ｎeが低下した場合ひいては油圧ポンプ３２の吐出量Ｑが低下した場合であったとしても、第２ブーム７の回転角θ2を常に目標回転角θ2rに一致させるようにして、作業機先端１４ａの軌跡を所望の軌跡Ｒ1（ないしはＲ2、Ｒ3、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6）に沿って移動させるようにし、作業を精度よく行えるようにするものである。
【０１６４】
この第２の制御の実施形態では、図１７に示すような偏差θdと第１ブーム下げ速度最大値Ｉ1maxとの対応関係が、コントローラ５０に記憶テーブルとして記憶されておかれる。なお、θdからＩ1maxを求める演算式を記憶させておいてもよい。
【０１６５】
ここで、図１７の縦軸のＩ1maxは、第１ブーム用流量制御弁３４に対応する電磁比例制御弁３９（ブーム下げ方向）に対する電流指令Ｉ1の上限値を示している。すなわち、第１ブーム下げ方向の電流指令Ｉ1の最大値Ｉ1maxを設定することで、第１ブーム下げ方向の最大回動速度を制限することができる。
【０１６６】
図１７に示す対応関係では、偏差θdが所定のしきい値θdaよりも小さい場合には、第１ブーム下げ速度最大値Ｉ1maxが１００％に設定されている。そして、偏差θdがしきい値θda以上の場合には、θdの増加に応じて、第１ブーム下げ速度最大値Ｉ1maxが１００％より漸次減少するように設定されている。ここで、しきい値θdaは、基準ラインＳ1に追従して第２ブーム７を制御することができないと判断される大きさに、予め設定しておかれる。
【０１６７】
そこで、図１３に示すように、第２ブーム角と目標第２ブーム角の差演算部５２で演算された現在の偏差θdが、第１ブーム操作弁指令演算部５４に入力される。
【０１６８】
すると、この現在の偏差θdに対応する第１ブーム下げ速度最大値Ｉ1maxが、上記図１７に示す対応関係から求められる。そして、この求められた第１ブーム下げ速度最大値Ｉ1maxを超えない範囲で、指令Ｉ1が生成され、電流出力部５７を介して第１ブーム用流量制御弁３４に対応する電磁比例制御弁３９に対して出力される。このため、第１ブーム５の下げ方向回動速度は、第１ブーム下げ速度最大値Ｉ1maxに応じた最大回動速度の範囲内に抑制される。
【０１６９】
すなわち、今、θdがしきい値θdaよりも小さく、これに応じてＩ1maxが１００％である場合には、第１ブーム下げ方向の回動速度の制限がないということであり、操作レバー４６の操作量Ｖ1に応じた指令Ｉ1が生成され、指令電流Ｉ1としてそのまま第１ブーム用流量制御弁３４に対応する電磁比例制御弁３９（ブーム下げ方向）に対して加えられる。
【０１７０】
しかし、今、θdがしきい値θda以上であり、これに応じてＩ1maxが１００％よりも下回った値である場合には、第１ブーム下げ方向の回動速度が制限されるということであり、操作レバー４６の操作量Ｖ1に応じた指令Ｉ1は、Ｉ1maxにより制限される。そして、その制限の度合いは、偏差θdが大きくなるほど大きくなる。たとえば、Ｉ1≦Ｉ1maxの場合には、Ｉ1がそのまま、第１ブーム用流量制御弁３４に対応する電磁比例制御弁３９（ブーム下げ方向）に対して加えられるが、Ｉ1＞Ｉ1maxの場合には、Ｉ1maxが第１ブーム用流量制御弁３４に対応する電磁比例制御弁３９（ブーム下げ方向）に対して加えられる。
【０１７１】
このようにして、この第２の制御によれば、第１ブーム用操作レバー４６が下方に急激に操作され、第２ブーム７の角度偏差θdが実際に大きくなった場合には、第１ブーム５に対する速度指令Ｉ1に制限を加えるようにしたので、第１ブーム５の下げ方向の回動速度を抑制でき、これによって偏差θdを小さくさせることができる。これにより作業機先端１４ａの軌跡は所望の軌跡Ｒ1に移動し、作業を精度よく行うことができる。なお、本実施形態では、基準線Ｒ1を想定しているが、他のラインＲ2、Ｒ3、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6に沿って作業機先端１４ａを移動させる場合についても同様である。
【０１７２】
また、本実施形態では、第１ブーム５が下げ方向に回動された場合に、第１ブームの下げ方向回動速度を制限するようにしているが、第１ブーム５が上げ方向に回動された場合に、第１ブームの上げ方向回動速度を制限するようにしてもよい。
【０１７３】
つぎに、偏差θdの代わりに、エンジン回転数Ｎeを使用する実施形態について説明する。エンジン回転数Ｎeの目標回転数を設定する設定ダイヤルが、低回転に設定されて、低速作業が行われる場合に、この実施形態は有用である。
【０１７４】
この実施形態では、図１８に示すようなエンジン回転数Ｎeと第１ブーム下げ速度最大値Ｉ1maxとの対応関係が、コントローラ５０に記憶テーブルとして記憶されておかれる。なお、ＮeからＩ1maxを求める演算式を記憶させておいてもよい。
【０１７５】
ここで、図１８の縦軸のＩ1maxは、第１ブーム用流量制御弁３４に対応する電磁比例制御弁３９（ブーム下げ方向）に対する電流指令Ｉ1の上限値を示している。すなわち、第１ブーム下げ方向の電流指令Ｉ1の最大値Ｉ1maxを設定することで、第１ブーム下げ方向の最大回動速度を制限することができる。
【０１７６】
図１８に示す対応関係では、エンジン回転数Ｎeが所定のしきい値Ｎeaよりも大きい場合には、第１ブーム下げ速度最大値Ｉ1maxが１００％に設定されている。そして、エンジン回転数Ｎeがしきい値Ｎea以下の場合には、Ｎeの増加に応じて、第１ブーム下げ速度最大値Ｉ1maxが漸次増加し、１００％に至るように設定されている。
【０１７７】
そこで、図１４に示すように、エンジン回転数センサ２７で検出された現在のエンジン回転数Ｎeが、第１ブーム操作弁指令演算部５４に入力される。
【０１７８】
すると、この現在のエンジン回転数Ｎeに対応する第１ブーム下げ速度最大値Ｉ1maxが、上記図１８に示す対応関係から求められる。そして、この求められた第１ブーム下げ速度最大値Ｉ1maxを超えない範囲で、指令Ｉ1が生成され、電流出力部５７を介して第１ブーム用流量制御弁３４に対応する電磁比例制御弁３９に対して出力される。このため、第１ブーム５の回動速度は、第１ブーム下げ速度最大値Ｉ1maxに応じた最大回動速度の範囲内に抑制される。
【０１７９】
すなわち、今、Ｎeがしきい値Ｎeaよりも大きく、これに応じてＩ1maxが１００％である場合には、第１ブーム下げ方向の回動速度の制限がないということであり、操作レバー４６の操作量Ｖ1に応じた指令Ｉ1が生成され、指令電流Ｉ1としてそのまま第１ブーム用流量制御弁３４に対応する電磁比例制御弁３９（ブーム下げ方向）に対して加えられる。
【０１８０】
しかし、今、低速作業が行われている場合など、Ｎeがしきい値Ｎea以下であり、これに応じてＩ1maxが１００％よりも下回った値である場合には、第１ブーム下げ方向の回動速度が制限されるということであり、操作レバー４６の操作量Ｖ1に応じた指令Ｉ1は、Ｉ1maxにより制限される。そして、その制限の度合いは、回転数Ｎeが小さくなるほど大きくなる。たとえば、Ｉ1≦Ｉ1maxの場合には、Ｉ1がそのまま、第１ブーム用流量制御弁３４に対応する電磁比例制御弁３９（ブーム下げ方向）に対して加えられるが、Ｉ1＞Ｉ1maxの場合には、Ｉ1maxが第１ブーム用流量制御弁３４に対応する電磁比例制御弁３９（ブーム下げ方向）に対して加えられる。
【０１８１】
このようにして、本実施形態によれば、低速作業が行われる場合に、エンジン回転数Ｎeを検出することにより、第２ブーム７の角度偏差θdが大きくなることを予測して、第１ブーム５に対する速度指令Ｉ1に制限を加えるようにしたので、第１ブーム５の下げ方向の回動速度を抑制でき、これによって偏差θdを小さくさせることができる。これにより作業機先端１４ａの軌跡は所望の軌跡Ｒ1に移動し、作業を精度よく行うことができる。なお、本実施形態では、基準線Ｒ1を想定しているが、他のラインＲ2、Ｒ3、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6に沿って作業機先端１４ａを移動させる場合についても同様である。
【０１８２】
また、この図１４、図１８に示す実施形態では、第１ブーム５が下げ方向に回動された場合に、第１ブームの下げ方向回動速度を制限するようにしているが、第１ブーム５が上げ方向に回動された場合に、第１ブームの上げ方向回動速度を制限するようにしてもよい。
【０１８３】
さらに、図１８において、横軸のエンジン回転数Ｎeを、油圧ポンプ３２の吐出量Ｑとしてもよい。
【０１８４】
また、以上説明した実施形態では、第１ブーム５の操作に応じて第２ブーム７を自動制御する場合を想定し、第１ブーム５の最大速度を制限するようにしているが、作業機を構成するフロント部材であれば、手動操作されるべきフロント部材と、この手動操作に応じて自動制御されるべきフロント部材の組合せは任意に設定可能であり、それに応じて最大速度を制限すべきフロント部材を任意に設定することができる。たとえば、油圧ショベル１のアーム１２の手動操作に応じて第１ブーム５または第２ブーム７を自動制御する場合において、アーム１２の最大速度を制限してもよい。
【０１８５】
なお、図１７、図１８では、しきい値を境にしてＩ1maxを漸次減少ないしは増加させるような対応関係を設定しているが、しきい値の前後でＩ1maxの値が二値的に変化するような対応関係を設定する実施も可能である。
【０１８６】
以上が「第２の制御」の内容である。
【０１８７】
・第３の制御（第１ブームの負荷圧が大きくなる場合に、第１ブームの速度最大値を制限する制御））
前述した第１の制御では、たとえば図１１のＳ1のごとく、第１ブーム５の回転角θ1に対する第２ブーム７の目標回転角θ2の対応関係を示す線図Ｓ1を設定し、この線図Ｓ1に追従するように、第１ブーム５の操作に応じて第２ブーム７を駆動制御するようにしている。
【０１８８】
すなわち、第２ブーム７は、第１ブーム５に対する操作量に応じて駆動される。
【０１８９】
第１ブーム５に対する操作量が大きければ、それに応じて線図Ｓ1に追従するように第２ブーム７は大きく回動される。
【０１９０】
ところで、オペレータとしては、作業機に大きな負荷がかかっている場合には、この負荷を除去すべく第１ブーム５を操作する操作レバーを大きく急操作することが多い。
【０１９１】
たとえば、作業現場では、第１ブーム５を下げ方向に操作して、バケット１４を大地に接地させ、油圧ショベル１の履体を接地面から浮き上がらせる状態にして、上部旋回体３を旋回させ、旋回方向を変えるという旋回操作が行われる。
【０１９２】
この場合、作業機先端１４ａが大地に接地しており、作業機が「アウトリガ」の機能を果たしているため、作業機には大きな負荷がかかっている。
【０１９３】
そこで、上記旋回操作が終了すると、上記作業機にかかっている負荷を除去して、通常の掘削作業等を行わせるべく、オペレータとしては、第１ブーム５を上げ方向に大きく急操作することになる。
【０１９４】
すると、作業機が大地に接地していたため、それまで停止していた第２ブーム７は、作業機にかかる負荷が急激に除去されることによって、第１ブーム用操作レバーの大きな急操作に応じて急激に作動してしまうことになる。
【０１９５】
これは、オペレータの意思に反した予期せぬ動作であり、作業効率の低下を招来する。また、急激に第２ブーム７が作動されることによってバケット１４が地面と激しく摺動し、バケット接地面、バケット本体に損傷を与えかねない。さらに、場合によっては急激な第２ブーム７の作動によって思わぬ事故を招きかねない。
【０１９６】
この第３の制御では、作業機に大きな負荷がかかっている場合に、オペレータがこの大きな負荷を除去すべく、フロント部材を大きく急操作した場合であっても、このフロント部材の動きに応じて駆動される他のフロント部材が急激に作動されてしまうことによって生じる不都合を除去するようにするものである。
【０１９７】
この第３の制御の実施形態では、負荷検出手段としての圧力センサ２１により、作業機にかかる負荷Ｐ1h、つまり第１ブーム５を駆動する油圧シリンダ６のヘッド側圧力Ｐ1hが検出される。
【０１９８】
そこで、図１９に示す対応関係に従い、この検出された負荷Ｐ1hが所定のしきい値Ｐ1ha以上である場合には、第１ブーム５の上げ方向最大回動速度が所定値以下に制限される。以下、具体的に説明する。
【０１９９】
この第３の制御の実施形態では、図１９に示すような第１ブーム用油圧シリンダ６のヘッド側圧力Ｐ1hと第１ブーム上げ速度最大値Ｉ1maxとの対応関係が、コントローラ５０に記憶テーブルとして記憶されておかれる。なお、Ｐ1hからＩ1maxを求める演算式を記憶させておいてもよい。
【０２００】
ここで、図１９の縦軸のＩ1maxは、第１ブーム用流量制御弁３４に対応する電磁比例制御弁３８（ブーム上げ方向）に対する電流指令Ｉ1の上限値を示している。すなわち、第１ブーム上げ方向の電流指令Ｉ1の最大値Ｉ1maxを設定することで、第１ブーム上げ方向の最大回動速度を制限することができる。
【０２０１】
図１９に示す対応関係では、圧力Ｐ1hが所定のしきい値Ｐ1haよりも小さい場合には、第１ブーム上げ速度最大値Ｉ1maxが１００％に設定されている。そして、圧力Ｐ1hが所定のしきい値Ｐ1ha以上の場合には、第１ブーム上げ速度最大値Ｉ1maxが１００％よりも小さな値に設定されている。ここで、しきい値Ｐ1haは、たとえば１００ｋｇ/ｃｍ2であり、第１ブーム５が急操作されると判断される負荷の大きさに、予め設定されておかれる。
【０２０２】
そこで、図１５に示すように、圧力センサ２１で検出された第１ブーム用油圧シリンダ６のヘッド側圧力Ｐ1hが、第１ブーム操作弁指令演算部５４に入力される。
【０２０３】
すると、この現在の圧力Ｐ1hに対応する第１ブーム上げ速度最大値Ｉ1maxが、上記図１９に示す対応関係から求められる。そして、この求められた第１ブーム上げ速度最大値Ｉ1maxを超えない範囲で、指令Ｉ1が生成され、電流出力部５７を介して第１ブーム用流量制御弁３４に対応する電磁比例制御弁３８に対して出力される。このため、第１ブーム５の上げ方向回動速度は、第１ブーム上げ速度最大値Ｉ1maxに応じた最大回動速度の範囲内に抑制される。
【０２０４】
すなわち、今、Ｐ1hがしきい値Ｐ1haよりも小さく、これに応じてＩ1maxが１００％である場合には、第１ブーム上げ方向の回動速度の制限がないということであり、操作レバー４６の操作量Ｖ1に応じた指令Ｉ1が生成され、指令電流Ｉ1としてそのまま第１ブーム用流量制御弁３４に対応する電磁比例制御弁３８（ブーム上げ方向）に対して加えられる。
【０２０５】
しかし、今、Ｐ1hがしきい値Ｐ1ha以上であり、これに応じてＩ1maxが１００％よりも下回った値である場合には、第１ブーム上げ方向の回動速度が制限されるということであり、操作レバー４６の操作量Ｖ1に応じた指令Ｉ1は、Ｉ1maxにより制限される。たとえば、Ｉ1≦Ｉ1maxの場合には、Ｉ1がそのまま、第１ブーム用流量制御弁３４に対応する電磁比例制御弁３８（ブーム上げ方向）に対して加えられるが、Ｉ1＞Ｉ1maxの場合には、Ｉ1maxが第１ブーム用流量制御弁３４に対応する電磁比例制御弁３８（ブーム上げ方向）に対して加えられる。
【０２０６】
このようにして、この第２の制御によれば、第１ブーム用操作レバー４６が大きく急操作されたとしても、作業機にかかる負荷Ｐ1hが大きな場合には、第１ブーム５に対する速度指令Ｉ1に制限を加えるようにしたので、その後作業機にかかる負荷が急激に除去された場合に、操作レバー４６の大きな急操作に応じて第２ブーム７が急激に作動してしまうことはなくなる。
【０２０７】
このため、オペレータの意思に反した予期せぬ動作が生じることがないので、作業効率が向上する。また、急激に第２ブーム７が作動されることによってバケット１４が地面と激しく摺動し、バケット接地面、バケット本体に損傷が生じることが防止される。さらに、急激な第２ブーム７の作動によって思わぬ事故が招来することもない。
【０２０８】
なお、本実施形態では、作業機先端を大地に接地させ、作業機を「アウトリガ」として機能させた状態から、負荷を除去すべく、第１ブーム５を上方に操作するような状況下を想定しており、第１ブーム５が、上方に回動されている場合に、第１ブーム５の上げ速度最大値を制限するようにしているが、これに限定されることなく、負荷を除去すべく、第１ブーム５を大きく急操作するような状況下であれば、第１ブーム５が、下方に回動されている場合に、第１ブーム５の下方の速度最大値を制限するような実施も可能である。
【０２０９】
また、本実施形態では、作業機にかかる負荷を、油圧シリンダに設けた圧力センサにより検出しているが、圧力以外に負荷を検出できるものであれば、その検出方法、センサの種類は任意である。
【０２１０】
また、本実施形態では、第１ブーム５にかかる負荷Ｐ1hにより、作業機にかかる負荷を検出しているが、作業機にかかる負荷を検出できるのであれば、第１ブーム５に限定されることなく、第２ブーム７等、他のフロント部材にかかる負荷を検出することにより、作業機にかかる負荷を検出するようにしてもよい。
【０２１１】
また、以上説明した実施形態では、第１ブーム５の操作に応じて第２ブーム７を自動制御する場合を想定し、第１ブーム５の最大速度を制限するようにしているが、作業機を構成するフロント部材であれば、手動操作されるべきフロント部材と、この手動操作に応じて自動制御されるべきフロント部材の組合せは任意に設定可能であり、それに応じて最大速度を制限すべきフロント部材を任意に設定することができる。たとえば、油圧ショベル１のアーム１２の手動操作に応じて第１ブーム５または第２ブーム７を自動制御する場合において、アーム１２の最大速度を制限してもよい。
【０２１２】
なお、図１９では、しきい値の前後でＩ1maxの値を二値的に変化させるような対応関係を設定しているが、しきい値を境にしてＩ1max値を漸次減少させるような対応関係を設定する実施も可能である。
【０２１３】
以上が「第３の制御」の内容である。
【０２１４】
・第４の制御（作業機高さ位置に応じてオフセット速度を制限する制御）
図２に示す構造の油圧ショベル１では、オフセットブーム用操作ペダル４７を操作することで、図２（ｂ）に示すように、オフセットブーム１１を車体３に対して左右方向にオフセット動作させ、第２ブーム７に対してアーム１２、バケット１４をオフセットさせて、側溝掘り作業、マス掘り作業等を行わせるようにしている。
【０２１５】
ところで、側溝掘り作業等を行うときには、バケット１４が溝の中で左右に比較的低速度で移動するように、オフセットブーム１１を微操作でオフセット動作させる必要がある。オフセット動作を微操作で行うことで、作業性が向上する。
【０２１６】
この場合、オペレータとしては、オフセットペダル４７の操作量を微調整することで、オフセット動作の速度を抑えつつ、溝の中でバケット１４を低速度で左右に移動させるようにしていた。
【０２１７】
しかし、オフセットペダル４７を足によって微調整して、溝の中でバケット１４を低速度で左右に移動させるという微操作作業は高度の技術を必要とし、熟練を要する。しかも、オフセットペダル４７以外にもアーム用操作レバー４５等他の操作レバーを同時に複合操作しなければならない状況下では、なおさらのことである。
【０２１８】
このため、未熟練なオペレータにとってはもちろんのこと、熟練したオペレータといえども、仕事の負担が大きく、疲労が大きいものとなっていた。
【０２１９】
一方、作業機が高い位置にあるときには、微操作は必要とせず、むしろ迅速に左右にオフセット動作させ、高所掘削作業等を行いたいとの要請がある。
【０２２０】
この第４の制御では、作業機が高い位置にあるときの作業性を損なうことなく、側溝掘り作業等を行っている場合の微操作作業を、オペレータに負担なく行えるようにするものである。
【０２２１】
この第４の制御の実施形態では、まず、作業機の高さ位置、具体的にはアームトップ１２ａの高さＨが検出される。このアームトップ高さＨは、前述した（１）〜（１１）からアームトップ１２ａの座標位置（Ｘ5、Ｙ5、Ｚ5）を求め、求めたＹ5に、地表面ＧＬからブームフート５ａまでの既知の長さを加えることで、取得される。
【０２２２】
そして、図２０に示すように、検出された作業機の高さ位置Ｈが所定のしきい値Ｈa以下である場合に、オフセットブーム１１のオフセット最大動作速度が制限される。以下、具体的に説明する。
【０２２３】
この第４の制御の実施形態では、図２０に示すようなアームトップ高さＨとオフセットブーム１１のオフセット最大速度ｖe3（Ｑ3）との対応関係が、コントローラ５０に記憶テーブルとして記憶されておかれる。なお、Ｈからｖe3（Ｑ3）を求める演算式を記憶させておいてもよい。
【０２２４】
ここで、図２０の縦軸のｖe3は、オフセットブーム１１の回動速度であり、これはオフセットブーム用流量制御弁３６からオフセットブーム用油圧シリンダ１０に供給される流量Ｑ3に比例し、オフセットブーム用流量制御弁３６に対する電流指令Ｉ3に比例している。
【０２２５】
図１９に示す対応関係では、アームトップ高さＨが所定のしきい値Ｈa（たとえば１ｍに設定される）よりも大きい場合には、オフセット速度最大値ｖe3（Ｑ3）は１００％に設定されている。そして、アームトップ高さＨが所定のしきい値Ｈa以下では、オフセット速度最大値ｖe3（Ｑ3）は漸次減少し、地表面ＧＬ以下では７０％になるように設定されている。ここで、しきい値Ｈaは、その高さ以下ではオフセットブーム１１を微操作すると判断される大きさに、予め設定されておかれる。
【０２２６】
一方において、図２１（ａ）、（ｂ）に示すように、オフセットペダル４７の操作量Ｓtに対するオフセットブーム１１のオフセット動作速度（流量指令）Ｑ3Pの対応関係が設定されておかれる。
【０２２７】
すなわち、オフセットペダル４７の操作ストローク量Ｓtと、この操作ストローク量を示す電気信号たるオフセット電圧Ｖ3とは比例関係にあり（図２１（ａ））、このオフセット電圧Ｖ3と、オフセット動作速度（流量指令）Ｑ3Pとは比例関係にある（図２１（ｂ））。
【０２２８】
そこで、現在のアームトップ高さＨが演算され、これに対応するオフセットブーム１１のオフセット速度最大値Ｑ3が、図２０の対応関係から求められる。
【０２２９】
一方、オペレータがオフセットペダル４７を操作すると、その操作量Ｖ3がコントローラ５０に入力され、この現在の操作量Ｖ1に対応するオフセットブーム１１の速度Ｑ3Pが、図２１（ｂ）に示す対応関係から求められる。
【０２３０】
そして、これら求められたオフセットブーム１１の速度Ｑ3、Ｑ3Pのうちで小さい方のオフセットブーム１１の速度Ｑ0が選択される。
【０２３１】
そして、図２２（ａ）に示す比例関係に従い、上記選択されたオフセットブーム１１の速度Ｑ0に比例した電流指令Ｉ3が生成され、これがオフセットブーム用流量制御弁３６に対して加えられる。この結果、図２２（ｂ）に示す比例関係に従い、オフセットブーム１１は、電流指令Ｉ3に比例した速度ｖe3で左右に回動される。
【０２３２】
図２３は、オフセットペダル４７の操作ストローク量Ｓtとオフセットブーム１１の回動速度ｖe3の対応関係を示している。
【０２３３】
今、アームトップ高さＨが、しきい値Ｈa以下であったとする。
【０２３４】
すると、図２３に示すように、オフセットペダル４７の操作ストローク量Ｓtが微操作領域（〜Ｓt1）にある場合には、ペダルの踏み込み量に比例してオフセットブーム１１の速度が上昇する。やがて、オフセットペダル４７の操作ストローク量Ｓtがフル操作領域（Ｓt1〜Ｓt2）に達すると、ペダルを踏込んだとしても、オフセットブーム１１の速度は、一定値ｖeDのままとなり、それ以上上昇しない。この一定値ｖeDはアームトップ高さＨが低いほど小さい値とする。たとえば、Ｈが地表面ＧＬ以下ではｖeDを７０％とする。
【０２３５】
このため、アームトップ１２ａが低い位置にあり、側溝掘り作業等を行っている場合には、オフセットペダル４７の操作ストローク量Ｓtいかんにかかわらずに、オフセットブーム１１の動作速度ｖe3は低く抑えられることになる（速度ｖeD以下）。
【０２３６】
今、アームトップ高さＨが、しきい値Ｈaよりも大きい値であったとする。
【０２３７】
すると、図２３に示すように、オフセットペダル４７の操作ストローク量Ｓtが微操作領域（〜Ｓt1）にある場合には、ペダルの踏み込み量に比例してオフセットブーム１１の速度が上昇する。やがて、オフセットペダル４７の操作ストローク量Ｓtがフル操作領域（Ｓt1〜Ｓt2）に達しても、ペダルの踏み込み量に比例してオフセットブーム１１の速度が上昇して、最大速度ｖeUに達する。
【０２３８】
よって、アームトップ１２ａが高い位置にあり、高所掘削作業等を行っている場合には、オフセットペダル４７の操作ストローク量Ｓtに応じた速度ｖe3でオフセットブーム１１が高速に作動される。
【０２３９】
よって、オペレータとしては作業機が低い位置にあり側溝掘り作業等を行う場合にオフセットペダル４７を微操作する作業から解放され、仕事の負担、疲労が軽減される。一方、作業機が高い位置にあり高所掘削作業等を行うときには、オフセットブーム１１の動作速度は低速度に制限されることはないので、作業効率を高めることができる。
【０２４０】
なお、本実施形態では、アームトップ１２ａの高さＨを検出することで、作業機の高さを検出するようにしているが、これに限定されることなく、バケット刃先位置１４ａ等、作業機の高さを示す場所であれば、高さを検出すべき部位は任意に設定可能である。
【０２４１】
なお、オフセットブーム１１を操作する手段は、ペダルを想定しているが、操作レバー、操作スイッチ等任意の操作手段を用いることができる。
【０２４２】
なお、図２０では、しきい値を境にしてオフセット速度を漸次変化させるような対応関係を設定しているが、しきい値の前後でオフセット速度の値を二値的に変化させるような対応関係を設定する実施も可能である。
【０２４３】
なお、本実施形態では、オフセットペダル４７の踏み込み操作量に比例したオフセット電圧Ｖ3が出力される場合（図２１（ａ））を想定しているが、ペダルの操作のオン/オフによりオフセット電圧Ｖ3を二値的に変化させる場合にも適用可能である。この場合のペダルストロークＳt（オン/オフ信号）とオフセット速度ｖe3の関係は図２３に２点鎖線で表される。
【０２４４】
ペダルがオフされている場合（〜Ｓt1）には、オフセットブーム１１の速度は零となる。ペダルがオンされているとき（Ｓt1〜Ｓt2）であって、アームトップ位置１２ａが低い位置（Ｈが地表面ＧＬの上方１ｍより下方）にあり側溝掘り作業等を行っている場合には、オフセットブーム１１の動作速度ｖe3は低い速度ｖeDとなる。ペダルがオンされているとき（Ｓt1〜Ｓt2）であって、アームトップ１２ａが高い位置（Ｈが地表面ＧＬの上方１ｍ以上）にあり高所掘削作業等を行っている場合には、オフセットブーム１１の動作速度ｖe3は高い速度ｖeUとなる。
【０２４５】
以上が第４の制御の内容である。
【０２４６】
・第５の制御（作業機の高さ位置に応じて第２ブームの回動速度を制限する制御）
図２に示す構造の油圧ショベル１では、第２ブーム用操作釦４６Ｕ、４６Ｄを操作することで、第２ブーム７を回動させ、側溝掘り作業、マス掘り作業等を行わせるようにしている。
【０２４７】
ところで、側溝掘り作業等を行うときには、バケット１４が溝の中で比較的低速度で移動するように、第２ブーム７の動作を微操作にて行う必要がある。第２ブーム７の動作を微操作で行うことで作業性が向上する。
【０２４８】
そこで、従来は、オペレータとしては、第２ブーム用操作釦４６Ｕ、４６Ｄの操作を微調整することで、第２ブーム７の動作の速度を抑えつつ、溝の中でバケット１４を低速度で移動させるようにしていた。
【０２４９】
しかし、第２ブーム用操作釦４６Ｕ、４６Ｄの操作を微調整して、溝の中でバケット１４を低速度で移動させるという微操作作業は高度の技術を必要とし、熟練を要する。しかも、第２ブーム用操作釦４６Ｕ、４６Ｄ以外にもバケット用操作レバー等他の操作レバーを同時に複合操作しなければならない状況下では、なおさらのことである。
【０２５０】
このため、未熟練なオペレータにとってはもちろんのこと、熟練したオペレータといえども、仕事の負担が大きく、疲労が大きいものとなっていた。
【０２５１】
一方、作業機が高い位置にあるときには、微操作は必要とせず、むしろ高所掘削作業を効率よく行うべく第２ブーム７を迅速に動作させたいとの要請がある。
【０２５２】
この第５の制御では、作業機が高い位置にあるときの作業性を損なうことなく、側溝掘り作業等を行っている場合の微操作作業を、オペレータに負担なく行えるようにするものである。
【０２５３】
この第５の制御の実施形態では、まず、作業機の高さ位置が検出される。具体的には、第１ブームの回転角θ1が、作業機の高さ位置を示す値として、回転角検出センサ１７により検出される。
【０２５４】
そして、図２４に示すように、検出された第１ブーム回転角θ1が所定のしきいθ1a以下である場合に、第２ブーム７の速度最大値が制限される。以下、具体的に説明する。
【０２５５】
この第５の制御の実施形態では、図２４に示すような第１ブーム回転角θ1と第２ブーム７の最大速度ｖe2（Ｑ2）との対応関係が、コントローラ５０に記憶テーブルとして記憶されておかれる。なお、θ1からｖe2（Ｑ2）を求める演算式を記憶させておいてもよい。
【０２５６】
ここで、図２４の縦軸のｖe2は、第２ブーム７の回動速度であり、これは第２ブーム用流量制御弁３５から第２ブーム用油圧シリンダ８に供給される流量Ｑ2 に比例し、第２ブーム用流量制御弁３５に対する電流指令Ｉ2に比例している。
【０２５７】
図２４に示す対応関係では、第１ブーム回転角θ1が所定のしきい値θ1a（たとえば４０°に設定される）よりも大きい場合には、第２ブーム速度最大値ｖe2（Ｑ2）は１００％に設定されている。そして、第１ブーム回転角θ1が所定のしきい値θ1a以下では、第２ブーム速度最大値ｖe2（Ｑ2）は漸次減少し、所定の角度θ1b（たとえば１０°）で６０％に達し、それ以下では６０％を維持するように設定されている。ここで、しきい値θ1aは、その角度以下では第２ブーム７を微操作すると判断される大きさに、予め設定されておかれる。
【０２５８】
一方において、図２５（ａ）、（ｂ）に示すように、第２ブーム用操作釦（スイッチ）４６Ｕ、４６Ｄの操作量Ｓtに対する第２ブーム７の動作速度（流量指令）Ｑ2Pの対応関係が設定されておかれる。
【０２５９】
すなわち、操作釦４６Ｕ、４６Ｄの操作量Ｓtと、この操作量を示す電気信号たる第２ブーム電圧Ｖ2とは比例関係にあり（図２５（ａ））、この第２ブーム電圧Ｖ2と、第２ブーム動作速度（流量指令）Ｑ2Pとは比例関係にある（図２５（ｂ））。
【０２６０】
そこで、現在の第１ブーム回転角θ1が検出され、これに対応する第２ブーム７の速度最大値Ｑ2が、図２４の対応関係から求められる。
【０２６１】
一方、オペレータが操作釦４６Ｕ、４６Ｄを操作すると、その操作量Ｖ2がコントローラ５０に入力され、この現在の操作量Ｖ2に対応する第２ブーム７の速度Ｑ2Pが、図２５（ｂ）に示す対応関係から求められる。
【０２６２】
そして、これら求められた第２ブーム７の速度Ｑ2、Ｑ2Pのうちで小さい方の第２ブーム７の速度ＱBが選択される。
【０２６３】
そして、図２６（ａ）に示す比例関係に従い、上記選択された第２ブーム７の速度ＱBに比例した電流指令Ｉ2が生成され、これが第２ブーム用流量制御弁３５に対して加えられる。この結果、図２６（ｂ）に示す比例関係に従い、第２ブーム７は、電流指令Ｉ2に比例した速度ｖe2で回動される。
【０２６４】
図２７は、第２ブーム用操作釦（スイッチ）４６Ｕ、４６Ｄの操作量Ｓtと第２ブーム７の回動速度ｖe2の対応関係を示している。
【０２６５】
今、第１ブーム回転角θ1が、しきい値θ1a以下であったとする。
【０２６６】
すると、図２７に示すように、操作釦４６Ｕ、４６Ｄの操作量Ｓtが微操作領域（〜Ｓt1）にある場合には、操作釦の押操作量に比例して第２ブーム７の速度が上昇する。やがて、操作釦４６Ｕ、４６Ｄの操作量Ｓtがフル操作領域（Ｓt1〜Ｓt2）に達すると、操作釦を押操作しても、第２ブーム７の速度は、一定値ｖeDのままとなり、それ以上上昇しない。この一定値ｖeDは第１ブーム回転角θ1が小さくほど低い値をとる。θ1がθ1b以下ではｖeDは６０％となる。
【０２６７】
このため、第１ブーム回転角θ1が小さく、側溝掘り作業等を行っている場合には、操作釦４６Ｕ、４６Ｄの操作量Ｓtいかんにかかわらずに、第２ブーム７の動作速度ｖe2は低く抑えられることになる（速度ｖeD以下）。
【０２６８】
今、第１ブーム回転角θ1が、しきい値θ1aよりも大きい値であったとする。
【０２６９】
すると、図２７に示すように、操作釦４６Ｕ、４６Ｄの操作量Ｓtが微操作領域（〜Ｓt1）にある場合には、操作釦の押操作量に比例して第２ブーム７の速度が上昇する。やがて、操作釦４６Ｕ、４６Ｄの操作量Ｓtがフル操作領域（Ｓt1〜Ｓt2）に達しても、操作釦の押操作量に比例して、第２ブーム７の速度が上昇して、最大速度ｖeUに達する。
【０２７０】
よって、第１ブーム回転角θ1が大きく、高所掘削作業等を行っている場合には、操作釦４６Ｕ、４６Ｄの操作量Ｓtに応じた速度ｖe2で第２ブーム７が高速に作動される。
【０２７１】
この結果、オペレータとしては作業機が低い位置にあり側溝掘り作業等を行う場合に操作釦４６Ｕ、４６Ｄを微操作する作業から解放され、仕事の負担、疲労が軽減される。一方、作業機が高い位置にあり高所掘削作業等を行うときには、第２ブーム７の動作速度は低速度に制限されることはないので、作業効率を高めることができる。
【０２７２】
なお、本実施形態では、第１ブーム回転角θ1を検出することにより、作業機の高さを検出しているが、これに限定されることなく、アームトップ１２ａの高さＨ、第１ブーム５または第２ブーム７の高さ等、作業機の高さを示す値であれば、角度以外に高さを用いてもよく、またその高さを検出すべき部位は任意に設定可能である。
【０２７３】
なお、第２ブーム７を操作する手段は、操作量に応じてコントローラ５０に入力される電気信号Ｖ2が比例的に変化する釦４６Ｕ、４６Ｄを想定しているが、操作レバー、操作ペダル、操作スイッチ等任意の操作手段を用いることができる。
【０２７４】
なお、図２４では、しきい値を境にして第２ブーム速度を漸次変化させるような対応関係を設定しているが、しきい値の前後で第２ブーム速度の値を二値的に変化させるような対応関係を設定する実施も可能である。
【０２７５】
なお、本実施形態では、操作釦４６Ｕ、４６Ｄの操作量に比例した第２ブーム電圧Ｖ2が出力される場合（図２５（ａ））を想定しているが、スイッチのオン、オフにより二値的にオフセット電圧Ｖ2を変化させる場合にも適用可能である。この場合の第２ブーム操作用スイッチの操作量（オン/オフ信号）Ｓtと第２ブーム速度ｖe2の関係は図２７に２点鎖線で表される。
【０２７６】
第２ブーム操作用スイッチがオフされている場合（〜Ｓt1）には、第２ブーム７の速度は零となる。第２ブーム操作用スイッチがオンされているとき（Ｓt1〜Ｓt2）であって、第１ブーム角度が小さい角度（θ1が４０°よりも小さい）であり側溝掘り作業等を行っている場合には、第２ブーム７の動作速度ｖe2は低い速度ｖeDとなる。第２ブーム操作用スイッチがオンされているとき（Ｓt1〜Ｓt2）であって、第１ブーム角度が大きい角度（θ1が４０°以上）であり高所掘削作業等を行っている場合には、第２ブーム７の動作速度ｖe2は高い速度ｖeUとなる。
【０２７７】
以上が第５の制御の内容である。
【０２７８】
なお、上記第５の制御は、第１の制御、第２の制御、第３の制御、第４の制御と組み合わせてもよく、単独で実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係る建設機械の制御装置の実施の形態を示す全体構成図である。
【図２】図２（ａ）はオフセットブームを備えた油圧ショベルの側面図で、図２（ｂ）は図２（ａ）の矢視Ａ図である。
【図３】図３は図２に示す油圧ショベルの作業機の幾何的関係を示す図で、図３（ｂ）は側面図で、図３（ａ）は上面図である。
【図４】図４は図３に示す油圧ショベルの作業機の各ポイントの座標位置、アーム対地角の関数式を示した表である。
【図５】図５はブームを２つ備えた油圧ショベルの側面図である。
【図６】図６（ａ）は左右のレバーの配置態様を示す図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）に示す左レバーの上部を示す斜視図である。
【図７】図７は油圧ショベルの作業機先端が描く軌跡を示す側面図である。
【図８】図８は油圧ショベルが作業現場において作業機先端が描く軌跡を示す側面図である。
【図９】図９は図１に示すコントローラに記憶されている第１ブーム角度と第２ブーム目標角度との対応関係を示す図である。
【図１０】図１０は図１に示すコントローラに記憶されている第１ブーム角度と第２ブーム目標角度との別の対応関係を示す図である。
【図１１】図１１は図１に示すコントローラに記憶されている第１ブーム角度と第２ブーム目標角度とのさらにまた別の対応関係を示す図である。
【図１２】図１２は作業機先端が描く軌跡を例示した側面図である。
【図１３】図１３は図１に示すコントローラの機能ブロック図を例示した図である。
【図１４】図１４は図１に示すコントローラの機能ブロック図を例示した図である。
【図１５】図１５は図１に示すコントローラの機能ブロック図を例示した図である。
【図１６】図１６は図１に示すコントローラで実行される処理の手順を例示したフローチャートである。
【図１７】図１７は、第２ブームの目標角度と現在角度との偏差と、第１ブームの下げ方向速度の最大値との対応関係を示すグラフである。
【図１８】図１８はエンジン回転数と、第１ブームの下げ方向速度の最大値との対応関係を示すグラフである。
【図１９】図１９は第１ブームシリンダのヘッド側圧力と、第１ブームの下げ方向速度の最大値との対応関係を示すグラフである。
【図２０】図２０はアームトップ高さと、オフセットブーム速度（流量指令）との対応関係を示すグラフである。
【図２１】図２１（ａ）はオフセットブーム用ペダルのストロークと、オフセットペダルの操作量に対応するオフセット電圧との対応関係を示すグラフであり、図２１（ｂ）はオフセット電圧と、オフセットブームに対する流量指令との対応関係を示すグラフである。
【図２２】図２２（ａ）はオフセットブームに対する流量指令と、オフセットブーム用流量制御弁に対する電流指令との対応関係を示すグラフであり、図２２（ｂ）はオフセットブーム用流量制御弁に対する電流指令と、オフセットブームの駆動速度との対応関係を示すグラフである。
【図２３】図２３は実施形態におけるオフセットブーム用ペダルのストロークと、オフセットブームの駆動速度との対応関係を示すグラフである。
【図２４】図２４は第１ブームの角度と、第２ブームの速度（流量指令）との対応関係を示すグラフである。
【図２５】図２５（ａ）は第２ブーム用スイッチの操作量と、第２ブーム用スイッチの操作量に対応する第２ブーム電圧との対応関係を示すグラフであり、図２５（ｂ）は第２ブーム電圧と、第２ブームに対する流量指令との対応関係を示すグラフである。
【図２６】図２６（ａ）は第２ブームに対する流量指令と、第２ブーム用流量制御弁に対する電流指令との対応関係を示すグラフであり、図２６（ｂ）は第２ブーム用流量制御弁に対する電流指令と、第２ブームの駆動速度との対応関係を示すグラフである。
【図２７】図２７は実施形態における第２ブーム用スイッチの操作量と、第２ブームの駆動速度との対応関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１    油圧ショベル
３    車体（上部旋回体）
５、５Ａ  第１ブーム
６、６Ａ  第１ブーム用油圧シリンダ
７、７Ａ  第２ブーム
７Ｂ  作業機リンク
８、８Ａ  第２ブーム用油圧シリンダ
９、９Ａ  ブラケット
１０  オフセット用油圧シリンダ
１１  オフセットブーム
１２、１２Ａ  アーム
１２ａ  アームトップ位置
１３、１３Ａ  アーム用油圧シリンダ
１２ａ  アームトップ位置
１４  バケット
１４ａ  バケット先端位置（作業機先端位置）
１７  第１ブーム角度センサ
１８  第２ブーム角度センサ
１６  オフセット角度センサ
１９  アーム角度センサ
２１  第１ブーム用油圧シリンダヘッド圧センサ
２２  第１ブーム用油圧シリンダボトム圧センサ
２３  第２ブーム用油圧シリンダヘッド圧センサ
２４  第２ブーム用油圧シリンダボトム圧センサ
２５  操作盤（モニタ）
２６  自動/手動モード切換スイッチ
２７  エンジン回転数センサ
２８  警報器
３１  エンジン
３２  油圧ポンプ
３３  パイロットポンプ
３４  第１ブーム用流量制御弁
３５  第２ブーム用流量制御弁
３６  オフセットブーム用流量制御弁
３７  アーム用流量制御弁
４５  左操作レバー
４６  右操作レバー
４６Ｕ、４６Ｄ  第２ブーム用手動操作スイッチ
４７  オフセットペダル用操作ペダル
５０  コントローラ
５１  第１、第２ブーム角度演算部
５２  第１のブーム角と目標第２ブーム角の差演算部
５３  補償要素演算部
５４  第１ブーム操作弁指令演算部
５５  第１ブーム角に対する目標第２ブーム角線図作成部
５６  第２ブーム操作弁指令演算部
５７、５９  電流出力部
５８  第１ブーム角に対する目標第２ブーム角基準線図メモリ
【図１】
0003821260.tif 000002
【図２】
0003821260.tif 000003
【図３】
0003821260.tif 000004
【図４】
0003821260.tif 000005
【図５】
0003821260.tif 000006
【図６】
0003821260.tif 000007
【図７】
0003821260.tif 000008
【図８】
0003821260.tif 000009
【図９】
0003821260.tif 000010
【図１０】
0003821260.tif 000011
【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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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