建筑机械的控制系统、建筑机械及建筑机械的控制方法
阅读：1012发布：2020-12-22
专利汇可以提供建筑机械的控制系统、建筑机械及建筑机械的控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且具备包括动臂、斗杆和铲斗的工作装置的建筑机械的控制系统具备：调整装置，其具有能够移动的滑柱，能够利用滑柱的移动来调整对用于驱动工作装置的 液压缸 供给的工作油的供给量；操作指令机构，其调整滑柱；存储部，其存储与铲斗的种类相应的、表示液压缸的缸速度与使液压缸动作的操作指令值的关系的多个相关数据；获取部，其获取表示铲斗的种类的种类数据；控制部，其基于种类数据从多个相关数据中选择一个相关数据，并基于所选择的相关数据控制操作指令值。，下面是建筑机械的控制系统、建筑机械及建筑机械的控制方法专利的具体信息内容。
1.一种建筑机械的控制系统，该建筑机械具备：工作装置，其包括动臂、斗杆和铲斗；
操作装置，其接受用于驱动所述工作装置的操作员的操作指令的输入，该建筑机械的控制系统具备：
液压缸，其驱动所述工作装置；
方向控制阀，其具有能够移动的滑柱，通过所述滑柱的移动向所述液压缸供给工作油，而使所述液压缸动作；
控制阀，其能够基于所述操作指令使所述滑柱移动；
存储部，其存储与所述铲斗的种类相应的、表示所述液压缸的缸速度与操作指令值的关系的多个相关数据，该操作指令值表示使所述液压缸动作的操作指令信号的值；
获取部，其获取表示所述铲斗的种类的种类数据；
控制部，其基于所述种类数据从所述多个相关数据中选择一个相关数据，并基于所选择的所述相关数据控制所述操作指令值。
2.根据权利要求1所述的建筑机械的控制系统，其中，
所述液压缸以执行所述动臂的下降动作的方式工作，
所述相关数据包括所述下降动作中的所述液压缸的缸速度与使所述液压缸动作的所述操作指令值的关系，
基于关于所述下降动作的所述相关数据，相对于所述操作指令值改变所述缸速度。
3.根据权利要求1或2所述的建筑机械的控制系统，其中，
所述液压缸以从所述缸速度为零的初始状态执行所述工作装置的上升动作的方式工作，
从所述初始状态到所述缸速度大于所述零且为规定速度以下的微速度区域的所述缸速度的变化量在第一种类的铲斗与第二种类的铲斗中不同。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的建筑机械的控制系统，其中，
所述存储部存储表示所述缸速度与所述滑柱的移动量的关系的第一相关数据、表示所述滑柱的移动量与所述先导油的压力的关系的第二相关数据、以及表示所述先导油的压力与从所述控制部向所述控制阀输出的控制信号的关系的第三相关数据，所述控制部以使所述液压缸以目标缸速度移动的方式基于所述第一相关数据、所述第二相关数据及所述第三相关数据向所述控制阀输出控制信号。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的建筑机械的控制系统，其中，
所述控制阀能够调整用于使所述滑柱移动的先导油的压力，通过所述先导油使所述滑柱移动，
所述建筑机械的控制系统具备：
控制阀控制部，其决定向所述控制阀供给的电流值；
压力传感器，其检测所述先导油的压力值；
滑柱行程传感器，其检测所述滑柱的移动量值，
所述操作指令值包括所述电流值、所述压力值及所述移动量值中的至少一个。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的建筑机械的控制系统，其中，
该建筑机械的控制系统具有再生回路，该再生回路利用基于所述工作装置的自重产生的负载压力使来自所述液压缸的杆侧的所述工作油的一部分向所述动臂油缸的盖侧返回。
7.一种建筑机械，其具备：
下部行驶体；
支承于所述下部行驶体的上部回转体；
包括动臂、斗杆和铲斗且支承于所述上部回转体的工作装置；
权利要求1～6中任一项所述的建筑机械的控制系统。
8.一种建筑机械的控制方法，该建筑机械具备工作装置，该工作装置包括动臂、斗杆和铲斗，且所述建筑机械基于操作员的操作指令来驱动所述工作装置，
所述建筑机械具备：
液压缸，其驱动所述工作装置；
方向控制阀，其具有能够移动的滑柱，通过所述滑柱的移动向所述液压缸供给工作油，而使所述液压缸动作；
控制阀，其能够基于所述操作指令使所述滑柱移动，
该建筑机械的控制方法包括如下步骤：
根据所述铲斗的种类求出多个表示所述液压缸的缸速度与操作指令值的关系的第一相关数据，该操作指令值表示使所述液压缸动作的操作指令信号的值；
获取表示所述铲斗的种类的种类数据；
基于所述种类数据，从所述多个相关数据中选择一个相关数据；
基于所选择的所述相关数据控制所述滑柱的移动量。
建筑机械的控制系统、建筑机械及建筑机械的控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及建筑机械的控制系统、建筑机械及建筑机械的控制方法。
背景技术
[0002] 液压挖掘机那样的建筑机械具备包括动臂、斗杆和铲斗的工作装置。在建筑机械的控制中，公知有专利文献1及专利文献2公开那样的、基于表示挖掘对象的目标形状的目标挖掘地形而使铲斗移动的限制挖掘控制。
[0003] 在先技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1：日本特开2013-217138号公报
[0006] 专利文献2：日本特开2006-265954号公报
发明内容
[0007] 发明要解决的课题
[0008] 在更换铲斗的情况下，在将重量不同的铲斗与斗杆连接时，作用于用于驱动工作装置的液压缸上的负载可能发生变化。若作用于液压缸上的负载发生变化，则可能无法执行液压缸设想的动作。其结果是，可能导致例如挖掘精度降低。
[0009] 本发明的方案的目的在于提供能抑制挖掘精度的降低的建筑机械的控制系统、建筑机械及建筑机械的控制方法。
[0010] 用于解决课题的手段
[0011] 本发明的第一方案提供一种建筑机械的控制系统，该建筑机械具备包括动臂、斗杆和铲斗的至少一个的工作装置，该建筑机械的控制系统具备：调整装置，其具有能够移动的滑柱，能够利用所述滑柱的移动来调整对用于驱动所述工作装置的液压缸供给的工作油的供给量；操作指令机构，其调整所述滑柱；存储部，其存储与所述铲斗的种类相应的、表示所述液压缸的缸速度与使所述液压缸动作的操作指令值的关系的多个相关数据；获取部，其获取表示所述铲斗的种类的种类数据；控制部，其基于所述种类数据从所述多个相关数据中选择一个相关数据，并基于所选择的所述相关数据控制所述操作指令值。
[0012] 在本发明的第一方案的基础上，所述液压缸以执行所述动臂的下降动作的方式工作，所述相关数据包括所述下降动作中的所述液压缸的缸速度与使所述液压缸动作的操作指令值的关系，基于关于所述下降动作的所述相关数据，相对于所述操作指令值改变所述缸速度。
[0013] 在本发明的第一方案的基础上，所述液压缸以从所述缸速度为零的初始状态执行所述工作装置的上升动作的方式工作，从所述初始状态到微速度区域的所述缸速度的变化量在第一种类的铲斗与第二种类的铲斗中不同。
[0014] 在本发明的第一方案的基础上，所述存储部存储表示所述缸速度与所述滑柱的移动量的关系的第一相关数据、表示所述滑柱的移动量与所述先导油的压力的关系的第二相关数据、表示所述先导油的压力和从所述控制部向所述控制阀输出的控制信号的关系的第三相关数据，所述控制部以使所述液压缸以目标缸速度移动的方式基于所述第一相关数据、所述第二相关数据及所述第三相关数据向所述控制阀输出控制信号。
[0015] 在本发明的第一方案的基础上，该建筑机械的控制系统具有再生回路，该再生回路利用基于所述工作装置的自重产生的负载压力使来自所述液压缸的杆侧的所述工作油的一部分向所述动臂油缸的盖侧返回。
[0016] 本发明的第二方案提供一种建筑机械，其具备：下部行驶体；支承于所述下部行驶体的上部回转体；包括动臂、斗杆和铲斗且支承于所述上部回转体的工作装置；第一方案的控制系统。
[0017] 本发明的第三方案提供一种建筑机械的控制方法，该建筑机械具备包括动臂、斗杆和铲斗的至少一个的工作装置，该建筑机械的控制方法包括如下步骤：根据所述铲斗的种类求出多个表示用于驱动所述工作装置的液压缸的缸速度与使所述液压缸动作的操作指令值的关系的第一相关数据；获取表示所述铲斗的种类的种类数据；基于所述种类数据，从所述多个相关数据中选择一个相关数据；基于所选择的所述相关数据控制所述滑柱的移动量。
[0018] 发明效果
[0020] 图1是表示建筑机械的一例的立体图。
[0021] 图2是示意性地表示建筑机械的一例的侧视图。
[0022] 图3是示意性地表示建筑机械的一例的后视图。
[0023] 图4A是表示控制系统的一例的框图。
[0024] 图4B是表示控制系统的一例的框图。
[0025] 图5是表示目标施工信息的一例的示意图。
[0026] 图6是表示限制挖掘控制的一例的流程图。
[0027] 图7是用于说明限制挖掘控制的一例的图。
[0028] 图8是用于说明限制挖掘控制的一例的图。
[0029] 图9是用于说明限制挖掘控制的一例的图。
[0030] 图10是用于说明限制挖掘控制的一例的图。
[0031] 图11是用于说明限制挖掘控制的一例的图。
[0032] 图12是用于说明限制挖掘控制的一例的图。
[0033] 图13是用于说明限制挖掘控制的一例的图。
[0034] 图14是用于说明限制挖掘控制的一例的图。
[0035] 图15是表示液压缸的一例的图。
[0037] 图17是表示控制系统的一例的图。
[0038] 图18是表示控制系统的一例的图。
[0039] 图19是用于说明建筑机械的动作的一例的图。
[0040] 图20是用于说明建筑机械的动作的一例的图。
[0041] 图21是用于说明建筑机械的动作的一例的图。
[0042] 图22是用于说明建筑机械的动作的一例的图。
[0043] 图23是表示建筑机械的动作的一例的示意图。
[0044] 图24是表示控制系统的一例的功能框图。
[0045] 图25是表示控制系统的一例的功能框图。
[0046] 图26是表示滑柱行程与缸速度的关系的图。
[0047] 图27是将图19的一部分放大了的图。
[0048] 图28是表示控制方法的一例的流程图。
具体实施方式
[0049] 以下，参照附图说明本发明涉及的实施方式，但本发明并不限定于此。以下说明的各实施方式的要件可以适当组合。另外，也存在不使用一部分的构成要素的情况。
[0050] [液压挖掘机的整体结构]
[0051] 图1是表示本实施方式的建筑机械100的一例的立体图。在本实施方式中，说明建筑机械100是具备利用液压进行工作的工作装置2的液压挖掘机100的例子。
[0052] 如图1所示，液压挖掘机100具备车辆主体1和工作装置2。如后述那样，在液压挖掘机100上搭载有执行挖掘控制的控制系统200。
[0053] 车辆主体1具有回转体3、驾驶室4和行驶装置5。回转体3配置在行驶装置5之上。行驶装置5对回转体3进行支承。将回转体3也称为上部回转体3。将行驶装置5也称为下部行驶体5。回转体3能够以回转轴AX为中心进行回转。在驾驶室4设有供操作员就座的驾驶席4S。操作员在驾驶室4中对液压挖掘机100进行操作。行驶装置5具有一对履带5Cr。通过履带5Cr的旋转而液压挖掘机100行驶。需要说明的是，行驶装置5可以包含车轮(轮胎)。
[0054] 在本实施方式中，以驾驶席4S为基准来说明各部分的位置关系。前后方向是以驾驶席4S为基准的前后方向。左右方向是以驾驶席4S为基准的左右方向。驾驶席4S正对于正面的方向为前方，与前方相反的方向为后方。驾驶席4S正对于正面时的侧方的一方(右侧)及另一方(左侧)分别为右方及左方。
[0056] 工作装置2支承于回转体3。工作装置2包括：与回转体3连接的动臂6；与动臂6连接的斗杆7；与斗杆7连接的铲斗8；对动臂6进行驱动的动臂油缸10；对斗杆7进行驱动的斗杆油缸11；对铲斗8进行驱动的铲斗油缸12。动臂油缸10、斗杆油缸11及铲斗油缸12分别是由工作油驱动的液压缸。
[0057] 动臂6的基端部经由动臂销13而与回转体3连接。斗杆7的基端部经由斗杆销14而与动臂6的前端部连接。铲斗8经由铲斗销15而与斗杆7的前端部连接。动臂6能够以动臂销13为中心旋转。斗杆7能够以斗杆销14为中心旋转。铲斗8能够以铲斗销15为中心旋转。斗杆7及铲斗8分别是在动臂6的前端侧能够移动的可动构件。
[0058] 图2是示意性地表示本实施方式的液压挖掘机100的侧视图。图3是示意性地表示本实施方式的液压挖掘机100的后视图。如图2所示，动臂6的长度L1是动臂销13与斗杆销14之间的距离。斗杆7的长度L2是斗杆销14与铲斗销15之间的距离。铲斗8的长度L3是铲斗销15与铲斗8的前端部8a之间的距离。在本实施方式中，铲斗8具有多个铲。在以下的说明中，将铲斗8的前端部8a适当称为铲尖8a。
[0060] 如图2所示，液压挖掘机100具有：配置于动臂油缸10的动臂油缸行程传感器16；配置于斗杆油缸11的斗杆油缸行程传感器17；配置于铲斗油缸12的铲斗油缸行程传感器
18。基于动臂油缸行程传感器16的检测结果，可求出动臂油缸10的行程长度。基于斗杆油缸行程传感器17的检测结果，可求出斗杆油缸11的行程长度。基于铲斗油缸行程传感器18的检测结果，可求出铲斗油缸12的行程长度。
18。基于动臂油缸行程传感器16的检测结果，可求出动臂油缸10的行程长度。基于斗杆油缸行程传感器17的检测结果，可求出斗杆油缸11的行程长度。基于铲斗油缸行程传感器18的检测结果，可求出铲斗油缸12的行程长度。
[0061] 在以下的说明中，将动臂油缸10的行程长度适当称为动臂油缸长度，将斗杆油缸11的行程长度适当称为斗杆油缸长度，将铲斗油缸12的行程长度适当称为铲斗油缸长度。
而且，在以下的说明中，将动臂油缸长度、斗杆油缸长度及铲斗油缸长度适当总称为缸长度数据L。
而且，在以下的说明中，将动臂油缸长度、斗杆油缸长度及铲斗油缸长度适当总称为缸长度数据L。
[0062] 需要说明的是，行程长度的检测也可以使用角度传感器。
[0063] 液压挖掘机100具备能够检测液压挖掘机100的位置的位置检测装置20。位置检测装置20具有天线21、全局坐标运算部23、IMU(Inertial Measurement Unit)24。
[0064] 天线21是GNSS(Global Navigation Satellite Systems：全球导航卫星系统)用的天线。天线21是RTK-GNSS(Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite Systems)用天线。天线21设于回转体3。在本实施方式中，天线21设于回转体3的扶手19上。需要说明的是，天线21也可以设置在发动机室9的后方。例如，可以在回转体3的平衡重上设置天线21。天线21将与接收到的电波(GNSS电波)相应的信号向全局坐标运算部23输出。
[0065] 全局坐标运算部23用于检测全局坐标系中的天线21的设置位置P1。全局坐标系是以设置于作业区域的基准位置Pr为基础的三维坐标系(Xg，Yg，Zg)。如图2及图3所示，在本实施方式中，基准位置Pr是在作业区域设定的基准桩的前端的位置。另外，局部坐标系是以液压挖掘机100为基准的、由(X、Y、Z)表示的三维坐标系。局部坐标系的基准位置是表示位于回转体3的回转轴(回转中心)AX的基准位置P2的数据。
[0066] 在本实施方式中，天线21包含以在车宽方向上分离的方式设于回转体3上的第一天线21A及第二天线21B。全局坐标运算部23检测第一天线21A的设置位置P1a及第二天线21B的设置位置P1b。
[0067] 全局坐标运算部23获取由全局坐标表示的基准位置数据P。在本实施方式中，基准位置数据P是表示位于回转体3的回转轴(回转中心)AX的基准位置P2的数据。需要说明的是，基准位置数据P也可以是表示设置位置P1的数据。在本实施方式中，全局坐标运算部23基于两个设置位置P1a及设置位置P1b来生成回转体方位数据Q。回转体方位数据Q基于由设置位置P1a和设置位置P1b决定的直线相对于全局坐标的基准方位(例如北)所成的角来决定。回转体方位数据Q表示回转体3(工作装置2)面朝的方位。全局坐标运算部23向后述的显示控制器28输出基准位置数据P及回转体方位数据Q。
[0068] IMU24设于回转体3。在本实施方式中，IMU24配置在驾驶室4的下部。在回转体3中，在驾驶室4的下部配置有高刚性的框架。IMU24配置在该框架上。需要说明的是，IMU24也可以配置在回转体3的回转轴AX(基准位置P2)的侧方(右侧或左侧)。IMU24检测车辆主体1的相对于左右方向的倾斜角θ4和车辆主体1的相对于前后方向的倾斜角θ5。
[0069] [控制系统的结构]
[0070] 接下来，说明本实施方式的控制系统200的概要。图4A是表示本实施方式的控制系统200的功能结构的框图。
[0071] 控制系统200对使用工作装置2的挖掘处理进行控制。挖掘处理的控制包含限制挖掘控制。如图4A所示，控制系统200具备动臂油缸行程传感器16、斗杆油缸行程传感器17、铲斗油缸行程传感器18、天线21、全局坐标运算部23、IMU24、操作装置25、工作装置控制器26、压力传感器66、压力传感器67、控制阀27、方向控制阀64、显示控制器28、显示部
29、传感器控制器30和人机接口部32。
29、传感器控制器30和人机接口部32。
[0072] 操作装置25配置于驾驶室4。由操作员对操作装置25进行操作。操作装置25接受用于驱动工作装置2的操作员的操作指令的输入。在本实施方式中，操作装置25是先导液压方式的操作装置。
[0073] 在以下的说明中，将为了使液压缸(动臂油缸10、斗杆油缸11及铲斗油缸12)工作而向该液压缸供给的油适当称为工作油。在本实施方式中，通过方向控制阀64来调整对液压缸供给的工作油的供给量。方向控制阀64通过被供给的油而进行工作。在以下的说明中，将为了使方向控制阀64工作而向该方向控制阀64供给的油适当称为先导油。而且，将先导油的压力适当称为先导液压。
[0074] 工作油及先导油可以从同一液压泵送出。例如，可以将从液压泵送出的工作油的一部分通过减压阀减压，将该减压后的工作油作为先导油使用。而且，送出工作油的液压泵(主液压泵)与送出先导油的液压泵(先导液压泵)可以是不同的液压泵。
[0075] 操作装置25具有第一操作杆25R和第二操作杆25L。第一操作杆25R配置在例如驾驶席4S的右侧。第二操作杆25L配置在例如驾驶席4S的左侧。就第一操作杆25R及第二操作杆25L而言，前后左右的动作对应于两轴的动作。
[0076] 通过第一操作杆25R来操作动臂6及铲斗8。第一操作杆25R的前后方向的操作对应于动臂6的操作，对应于前后方向的操作，来执行动臂6的下降动作及上升动作。在为了操作动臂6而操作第一操作杆25R从而向先导油路450供给先导油时的压力传感器66中产生的检测压力称为检测压力MB。第一操作杆25R的左右方向的操作对应于铲斗8的操作，对应于左右方向的操作，来执行铲斗8的挖掘动作及释放动作。在为了操作铲斗8而操作第一操作杆25R从而向先导油路450供给先导油时的压力传感器66中产生的检测压力称为检测压力MT。
[0077] 通过第二操作杆25L来操作斗杆7及回转体3。第二操作杆25L的前后方向的操作对应于斗杆7的操作，对应于前后方向的操作，来执行斗杆7的上升动作及下降动作。在为了操作斗杆7而操作第二操作杆25L从而向先导油路450供给先导油时的压力传感器66中产生的检测压力称为检测压力MA。第二操作杆25L的左右方向的操作对应于回转体3的回转，对应于左右方向的操作，来执行回转体3的右回转动作及左回转动作。
[0078] 在本实施方式中，动臂6的上升动作相当于倾卸动作。动臂6的下降动作相当于挖掘动作。斗杆7的下降动作相当于挖掘动作。斗杆7的上升动作相当于倾卸动作。铲斗8的下降动作相当于挖掘动作。需要说明的是，可以将斗杆7的下降动作称为弯曲动作。可以将斗杆7的上升动作称为伸长动作。
[0079] 从主液压泵送出且由减压阀减压成先导液压的先导油向操作装置25供给。基于操作装置25的操作量来调整先导液压，与该先导液压相应地，向液压缸(动臂油缸10、斗杆油缸11及铲斗油缸12)供给的工作油所流过的方向控制阀64被驱动。在先导液压管路450中配置有压力传感器66及压力传感器67。压力传感器66及压力传感器67用于检测先导液压。压力传感器66及压力传感器67的检测结果向工作装置控制器26输出。
[0080] 第一操作杆25R为了动臂6的驱动而在前后方向上被操作。与前后方向上的第一操作杆25R的操作量(动臂操作量)相应地，向用于驱动动臂6的动臂油缸10供给的工作油所流过的方向控制阀64被驱动。
[0081] 第一操作杆25R为了铲斗8的驱动而在左右方向上被操作。与左右方向上的第一操作杆25R的操作量(铲斗操作量)相应地，向用于驱动铲斗8的铲斗油缸12供给的工作油所流过的方向控制阀64被驱动。
[0082] 第二操作杆25L为了斗杆7的驱动而在前后方向上被操作。与前后方向上的第二操作杆25L的操作量(斗杆操作量)相应地，向用于驱动斗杆7的斗杆油缸11供给的工作油所流过的方向控制阀64被驱动。
[0083] 第二操作杆25L为了回转体3的驱动而在左右方向上被操作。与左右方向上的第二操作杆25L的操作量相应地，向用于驱动回转体3的液压促动器供给的工作油所流过的方向控制阀64被驱动。
[0084] 需要说明的是，也可以是，第一操作杆25R的左右方向的操作对应于动臂6的操作，前后方向的操作对应于铲斗8的操作。需要说明的是，也可以是，第二操作杆25L的左右方向的操作对应于斗杆7的操作，前后方向的操作对应于回转体3的操作。
[0085] 控制阀27为了调整对液压缸(动臂油缸10、斗杆油缸11及铲斗油缸12)供给的工作油的供给量而进行工作。控制阀27基于来自工作装置控制器26的控制信号进行工作。
[0086] 人机接口部32具有输入部321和显示部(监视器)322。在本实施方式中，输入部321包括配置于显示部322的周围的操作按钮。需要说明的是，输入部321也可以包括触摸面板。也可以将人机接口部32称为多监视器32。显示部322显示作为基本信息的燃料残余量及冷却水温度等。输入部321由操作员来操作。由输入部321的操作而生成的指令信号向工作装置控制器26输出。
[0087] 传感器控制器30基于动臂油缸行程传感器16的检测结果，来算出动臂油缸长度。动臂油缸行程传感器16将与旋转动作相伴的相位位移的脉冲向传感器控制器30输出。传感器控制器30基于从动臂油缸行程传感器16输出的相位位移的脉冲，来算出动臂油缸长度。同样，传感器控制器30基于斗杆油缸行程传感器17的检测结果，来算出斗杆油缸长度。
传感器控制器30基于铲斗油缸行程传感器18的检测结果，来算出铲斗油缸长度。
传感器控制器30基于铲斗油缸行程传感器18的检测结果，来算出铲斗油缸长度。
[0088] 传感器控制器30根据基于动臂油缸行程传感器16的检测结果而获取的动臂油缸长度，来算出动臂6相对于回转体3的垂直方向的倾斜角θ1。传感器控制器30根据基于斗杆油缸行程传感器17的检测结果而获取的斗杆油缸长度，来算出斗杆7相对于动臂6的倾斜角θ2。传感器控制器30根据基于铲斗油缸行程传感器18的检测结果而获取的铲斗油缸长度，来算出铲斗8的铲尖8a相对于斗杆7的倾斜角θ3。
[0089] 需要说明的是，动臂6的倾斜角θ1、斗杆7的倾斜角θ2及铲斗8的倾斜角θ3可以不是由缸行程传感器检测。可以通过旋转编码器那样的角度检测器来检测动臂6的倾斜角θ1。角度检测器检测动臂6相对于回转体3的弯曲角度，从而检测倾斜角θ1。同样，斗杆7的倾斜角θ2可以由安装于斗杆7的角度检测器来检测。铲斗8的倾斜角θ3可以由安装于铲斗8的角度检测器来检测。
[0090] 图4B是表示工作装置控制器26、显示控制器28及传感器控制器30的框图。传感器控制器30根据各缸行程传感器16、17、18的检测结果来获取缸长度数据L。传感器控制器30输入从IMU24输出的倾斜角θ4的数据及倾斜角θ5的数据。传感器控制器30将缸长度数据L、倾斜角θ4的数据及倾斜角θ5的数据向显示控制器28及工作装置控制器26分别输出。
[0091] 如上述那样，在本实施方式中，缸行程传感器(16、17、18)的检测结果及IMU24的检测结果向传感器控制器30输出，传感器控制器30进行规定的运算处理。在本实施方式中，传感器控制器30的功能可以由工作装置控制器26取代。例如，可以将缸行程传感器(16、17、18)的检测结果向工作装置控制器26输出，工作装置控制器26基于缸行程传感器(16、17、18)的检测结果，来算出缸长度(动臂油缸长度、斗杆油缸长度及铲斗油缸长度)。IMU24的检测结果可以向工作装置控制器26输出。
[0092] 显示控制器28具有目标施工信息储存部28A、铲斗位置数据生成部28B、目标挖掘地形数据生成部28C。显示控制器28从全局坐标运算部23获取基准位置数据P及回转体方位数据Q。显示控制器28从传感器控制器30获取缸的倾斜角θ1、θ2、θ3。
[0093] 铲斗位置数据生成部28B基于基准位置数据P、回转体方位数据Q及缸长度数据L，生成表示铲斗8的三维位置的铲斗位置数据。在本实施方式中，铲斗位置数据是表示铲尖8a的三维位置P3的铲尖位置数据S。
[0094] 目标挖掘地形数据生成部28C使用由铲斗位置数据生成部28B获取的铲尖位置数据S和储存在目标施工信息储存部28A中的后述的目标施工信息T，来生成表示挖掘对象的目标形状的目标挖掘地形U。而且，显示控制器28基于目标挖掘地形U在显示部29显示目标挖掘地形。显示部29例如是监视器，显示液压挖掘机100的各种信息。在本实施方式中，显示部29包含作为信息化施工用的指引监视器的HMI(Human Machine Interface)监视器。
[0095] 目标施工信息储存部28A储存表示作业区域的目标形状即立体设计地形的目标施工信息(立体设计地形数据)T。目标施工信息T包含为了生成表示挖掘对象的目标形状即设计地形的目标挖掘地形(设计地形数据)U所需的坐标数据及角度数据。目标施工信息T可以经由例如无线通信装置向显示控制器28供给。需要说明的是，铲尖8a的位置信息可以从储存器等连接式记录装置转送。
[0096] 目标挖掘地形数据生成部28C基于目标施工信息T和铲尖位置数据S，如图5所示那样获取由回转体3的前后方向规定的工作装置2的工作装置动作平面MP与立体设计地形的交线E作为目标挖掘地形U的候补线。目标挖掘地形数据生成部28C将目标挖掘地形U的候补线中的、铲尖8a的正下方的点作为目标挖掘地形U的基准点AP。显示控制器28将目标挖掘地形U的基准点AP的前后的一个或多个拐点及其前后的线决定为成为挖掘对象的目标挖掘地形U。目标挖掘地形数据生成部28C生成表示挖掘对象的目标形状即设计地形的目标挖掘地形U。目标挖掘地形数据生成部28C基于目标挖掘地形U来在显示部29上显示目标挖掘地形U。目标挖掘地形U是在挖掘作业中使用的作业用数据。基于显示部29的显示所使用的显示用的设计地形数据，在显示部29显示目标挖掘地形U。
[0097] 显示控制器28基于位置检测装置20的检测结果，能够算出在全局坐标系中观察时的局部坐标的位置。局部坐标系是以液压挖掘机100为基准的三维坐标系。局部坐标系的基准位置例如是位于回转体3的回转中心AX的基准位置P2。
[0098] 工作装置控制器26具有目标速度决定部52、距离获取部53、限制速度决定部54、工作装置控制部57。工作装置控制器26获取检测压力MB、MA、MT，自传感器控制器30获取倾斜角θ1、θ2、θ3、θ5，从显示控制器28获取目标挖掘地形U，并输出向控制阀27的指令CBI。
[0099] 目标速度决定部52算出车辆主体1的相对于前后方向的倾斜角θ5、自压力传感器66获取的压力MB、MA、MT作为与动臂6、斗杆7、铲斗8的各工作装置的驱动用的杆操作对应的Vc_bm、Vc_am、Vc_bk。
[0100] 距离获取部53以比显示控制器28短的周期(例如每10msec.)进行铲斗8的铲尖8a的距离的俯仰修正时，除了使用倾斜角θ1、θ2、θ3、长度L1、L2、L3及动臂销13的位置信息之外，还使用从IMU24输出的角度θ5。局部坐标系的基准位置P2与天线21的设置位置P1的位置关系已知。工作装置控制器26根据位置检测装置20的检测结果和天线21的位置信息，算出表示局部坐标系中的铲尖8a的位置P3的铲尖位置数据。
[0101] 距离获取部53获取目标挖掘地形U。距离获取部53基于局部坐标系中的铲尖8a的铲尖位置数据及目标挖掘地形U，算出与目标挖掘地形U垂直的方向上的铲斗8的铲尖8a与目标挖掘地形U之间的距离d。
[0102] 限制速度决定部54获取与距离d相应的相对于目标挖掘地形U垂直的垂直方向的限制速度。限制速度包含预先存储(储存)在工作装置控制器26的存储部261(参照图24)中的表格信息或图形信息。限制速度决定部54基于从目标速度决定部52获取的铲尖
8a的目标速度Vc_bm、Vc_am、Vc_bk，算出铲尖8a的相对于目标挖掘地形U垂直的垂直方向的相对速度。工作装置控制器26基于距离d来算出铲尖8a的限制速度Vc_lmt。限制速度决定部54基于距离d和目标速度Vc_bm、Vc_am、Vc_bk、限制速度Vc_lmt来算出限制动臂
6的移动的动臂限制速度Vc_bm_lmt。
8a的目标速度Vc_bm、Vc_am、Vc_bk，算出铲尖8a的相对于目标挖掘地形U垂直的垂直方向的相对速度。工作装置控制器26基于距离d来算出铲尖8a的限制速度Vc_lmt。限制速度决定部54基于距离d和目标速度Vc_bm、Vc_am、Vc_bk、限制速度Vc_lmt来算出限制动臂
6的移动的动臂限制速度Vc_bm_lmt。
[0103] 工作装置控制部57获取动臂限制速度Vc_bm_lmt，以使铲尖8a的相对速度成为限制速度以下的方式，基于动臂限制速度Vc_bm_lmt来生成用于对动臂油缸10进行上升指令的向控制阀27C的控制信号CBI。工作装置控制器26将用于进行动臂6的速度的控制信号向与动臂油缸10连接的控制阀27C输出。
[0104] 以下，参照图6的流程图及图7～图14的示意图说明本实施方式涉及的限制挖掘控制的一例。图6是表示本实施方式涉及的限制挖掘控制的一例的流程图。
[0105] 如上所述，设定目标挖掘地形U(步骤SA1)。在设定了目标挖掘地形U之后，工作装置控制器26决定工作装置2的目标速度Vc(步骤SA2)。工作装置2的目标速度Vc包含动臂目标速度Vc_bm、斗杆目标速度Vc_am及铲斗目标速度Vc_bkt。动臂目标速度Vc_bm是仅动臂油缸10被驱动时的铲尖8a的速度。斗杆目标速度Vc_am是仅斗杆油缸11被驱动时的铲尖8a的速度。铲斗目标速度Vc_bkt是仅铲斗油缸12被驱动时的铲尖8a的速度。动臂目标速度Vc_bm基于动臂操作量来算出。斗杆目标速度Vc_am基于斗杆操作量来算出。铲斗目标速度Vc_bkt基于铲斗操作量来算出。
[0106] 在工作装置控制器26的存储部261中存储有对动臂操作量与动臂目标速度Vc_bm的关系进行规定的目标速度信息。工作装置控制器26基于目标速度信息，来决定与动臂操作量对应的动臂目标速度Vc_bm。目标速度信息例如是记载有动臂目标速度Vc_bm相对于动臂操作量的大小的图表。目标速度信息可以是表格或数式等的方式。目标速度信息包含对斗杆操作量与斗杆目标速度Vc_am的关系进行规定的信息。目标速度信息包含对铲斗操作量与铲斗目标速度Vc_bkt的关系进行规定的信息。工作装置控制器26基于目标速度信息，来决定与斗杆操作量对应的斗杆目标速度Vc_am。工作装置控制器26基于目标速度信息，来决定与铲斗操作量对应的铲斗目标速度Vc_bkt。
[0107] 如图7所示，工作装置控制器26将动臂目标速度Vc_bm转换成与目标挖掘地形U的表面垂直的方向的速度分量(垂直速度分量)Vcy_bm和与目标挖掘地形U的表面平行的方向的速度分量(水平速度分量)Vcx_bm(步骤SA3)。
[0108] 工作装置控制器26根据基准位置数据P及目标挖掘地形U等，求出局部坐标系的垂直轴(回转体3的回转轴AX)相对于全局坐标系的垂直轴的倾斜度、目标挖掘地形U的表面的垂直方向相对于全局坐标系的垂直轴的倾斜度。工作装置控制器26根据这些倾斜度来求出表示局部坐标系的垂直轴与目标挖掘地形U的表面的垂直方向的倾斜度的角度β1。
[0109] 如图8所示，工作装置控制器26根据局部坐标系的垂直轴与动臂目标速度Vc_bm的方向所成的角度β2，通过三角函数，将动臂目标速度Vc_bm转换成局部坐标系的垂直轴方向的速度分量VL1_bm和水平轴方向的速度分量VL2_bm。
[0110] 如图9所示，工作装置控制器26根据局部坐标系的垂直轴与目标挖掘地形U的表面的垂直方向的倾斜度β1，通过三角函数，将局部坐标系的垂直轴方向上的速度分量VL1_bm和水平轴方向上的速度分量VL2_bm转换成相对于目标挖掘地形U的垂直速度分量Vcy_bm及水平速度分量Vcx_bm。同样，工作装置控制器26将斗杆目标速度Vc_am转换成局部坐标系的垂直轴方向上的垂直速度分量Vcy_am及水平速度分量Vcx_am。工作装置控制器26将铲斗目标速度Vc_bkt转换成局部坐标系的垂直轴方向上的垂直速度分量Vcy_bkt及水平速度分量Vcx_bkt。
[0111] 如图10所示，工作装置控制器26获取铲斗8的铲尖8a与目标挖掘地形U之间的距离d(步骤SA4)。工作装置控制器26根据铲尖8a的位置信息及目标挖掘地形U等，来算出铲斗8的铲尖8a与目标挖掘地形U的表面之间的最短的距离d。在本实施方式中，基于铲斗8的铲尖8a与目标挖掘地形U的表面之间的最短的距离d来执行限制挖掘控制。
[0112] 工作装置控制器26基于铲斗8的铲尖8a与目标挖掘地形U的表面之间的距离d，来算出工作装置2整体的限制速度Vcy_lmt(步骤SA5)。工作装置2整体的限制速度Vcy_lmt是在铲斗8的铲尖8a向目标挖掘地形U接近的方向上能够容许的铲尖8a的移动速度。在工作装置控制器26的存储部261中存储有对距离d与限制速度Vcy_lmt的关系进行规定的限制速度信息。
[0113] 图11表示本实施方式的限制速度信息的一例。在本实施方式中，铲尖8a位于目标挖掘地形U的表面的外方、即位于液压挖掘机100的工作装置2侧时的距离d为正值，铲尖8a位于目标挖掘地形U的表面的内方、即位于比目标挖掘地形U靠挖掘对象的内部侧的位置时的距离d为负值。如图10所示，铲尖8a位于目标挖掘地形U的表面的上方时的距离d为正值。铲尖8a位于目标挖掘地形U的表面的下方时的距离d为负值。而且，铲尖8a相对于目标挖掘地形U处于未侵入的位置时的距离d为正值。铲尖8a相对于目标挖掘地形U处于侵入的位置时的距离d为负值。铲尖8a位于目标挖掘地形U上时、即铲尖8a与目标挖掘地形U接触时的距离d为0。
[0114] 在本实施方式中，铲尖8a从目标挖掘地形U的内方朝向外方时的速度设为正值，铲尖8a从目标挖掘地形U的外方朝向内方时的速度设为负值。即，铲尖8a朝向目标挖掘地形U的上方时的速度设为正值，铲尖8a朝向目标挖掘地形U的下方时的速度设为负值。
[0115] 在限制速度信息中，距离d为d1与d2之间时的限制速度Vcy_lmt的倾斜度小于距离d为d1以上或d2以下时的倾斜度。d1大于0。d2小于0。为了在目标挖掘地形U的表面附近的操作中更详细地设定限制速度，使距离d为d1与d2之间时的倾斜度小于距离d为d1以上或d2以下时的倾斜度。在距离d为d1以上时，限制速度Vcy_lmt为负值，距离d越增大，限制速度Vcy_lmt越减小。即，在距离d为d1以上时，在目标挖掘地形U的上方，铲尖8a越远离目标挖掘地形U的表面，朝向目标挖掘地形U的下方的速度越增大，限制速度Vcy_lmt的绝对值越增大。在距离d为0以下时，限制速度Vcy_lmt为正值，距离d越减小，限制速度Vcy_lmt越增大。即，在铲斗8的铲尖8a比目标挖掘地形U更远的距离d为0以下时，在目标挖掘地形U的下方，铲尖8a越远离目标挖掘地形U，朝向目标挖掘地形U的上方的速度越增大，限制速度Vcy_lmt的绝对值越增大。
[0116] 若距离d为规定值dth1以上的话，则限制速度Vcy_lmt成为Vmin。规定值dth1为正值，且大于d1。Vmin小于目标速度的最小值。即，若距离d为规定值dth1以上的话，则不进行工作装置2的动作的限制。因此，铲尖8a在目标挖掘地形U的上方与目标挖掘地形U分离较远时，不进行工作装置2的动作的限制、即不进行限制挖掘控制。在距离d小于规定值dth1时，进行工作装置2的动作的限制。在距离d小于规定值dth1时，进行动臂6的动作的限制。
[0117] 工作装置控制器26根据工作装置2整体的限制速度Vcy_lmt、斗杆目标速度Vc_am、铲斗目标速度Vc_bkt，来算出动臂6的限制速度的垂直速度分量(限制垂直速度分量)Vcy_bm_lmt(步骤SA6)。
[0118] 如图12所示，工作装置控制器26从工作装置2整体的限制速度Vcy_lmt减去斗杆目标速度的垂直速度分量Vcy_am和铲斗目标速度的垂直速度分量Vcy_bkt，由此算出动臂6的限制垂直速度分量Vcy_bm_lmt。
[0119] 如图13所示，工作装置控制器26将动臂6的限制垂直速度分量Vcy_bm_lmt转换成动臂6的限制速度(动臂限制速度)Vc_bm_lmt(步骤SA7)。工作装置控制器26根据动臂6的旋转角度α、斗杆7的旋转角度β、铲斗8的旋转角度、车辆主体位置数据P及目标挖掘地形U等，来求出与目标挖掘地形U的表面垂直的方向和动臂限制速度Vc_bm_lmt的方向之间的关系，并将动臂6的限制垂直速度分量Vcy_bm_lmt转换成动臂限制速度Vc_bm_lmt。这种情况下的运算通过与前述的根据动臂目标速度Vc_bm求出与目标挖掘地形U的表面垂直的方向的垂直速度分量Vcy_bm的运算相反的步骤来进行。然后，决定与动臂介入量对应的缸速度，并将与缸速度对应的打开指令向控制阀27C输出。
[0120] 基于杆操作的先导压力向油路451B填充，基于动臂介入的先导压力向油路502填充。梭形滑阀51选择其压力大的一方(步骤SA8)。
[0121] 例如，在使动臂6下降的情况下，在动臂6的向下方的动臂限制速度Vc_bm_lmt的大小小于向下方的动臂目标速度Vc_bm的大小时，满足限制条件。而且，在使动臂6上升的情况下，在动臂6的向上方的动臂限制速度Vc_bm_lmt的大小大于向上方的动臂目标速度Vc_bm的大小时，满足限制条件。
[0122] 工作装置控制器26对工作装置2进行控制。在控制动臂6时，工作装置控制器26将动臂指令信号向控制阀27C发送，由此来控制动臂油缸10。动臂指令信号具有与动臂指令速度相应的电流值。根据需要，工作装置控制器26对斗杆7及铲斗8进行控制。工作装置控制器26将斗杆指令信号向控制阀27发送，由此来控制斗杆油缸11。斗杆指令信号具有与斗杆指令速度相应的电流值。工作装置控制器26将铲斗指令信号向控制阀27发送，由此来控制铲斗油缸12。铲斗指令信号具有与铲斗指令速度相应的电流值。
[0123] 在不满足限制条件时，梭形滑阀51选择来自油路451B的工作油的供给，进行通常运转(步骤SA9)。工作装置控制器26对应于动臂操作量、斗杆操作量和铲斗操作量地使动臂油缸10、斗杆油缸11和铲斗油缸12工作。动臂油缸10以动臂目标速度Vc_bm工作。斗杆油缸11以斗杆目标速度Vc_am工作。铲斗油缸12以铲斗目标速度Vc_bkt工作。
[0124] 在满足限制条件时，梭形滑阀51选择来自油路502的工作油的供给，执行限制挖掘控制(步骤SA10)。
[0125] 通过从工作装置2整体的限制速度Vcy_lmt减去斗杆目标速度的垂直速度分量Vcy_am和铲斗目标速度的垂直速度分量Vcy_bkt，来算出动臂6的限制垂直速度分量Vcy_bm_lmt。因此，在工作装置2整体的限制速度Vcy_lmt小于斗杆目标速度的垂直速度分量Vcy_am与铲斗目标速度的垂直速度分量Vcy_bkt之和时，动臂6的限制垂直速度分量Vcy_bm_lmt成为动臂上升的负值。
[0126] 因此，动臂限制速度Vc_bm_lmt成为负值。这种情况下，工作装置控制器27虽然使动臂6下降，但是比动臂目标速度Vc_bm减速。因此，能够将操作员的不适感抑制得较小并防止铲斗8侵入目标挖掘地形U的情况。
[0127] 在工作装置2整体的限制速度Vcy_lmt大于斗杆目标速度的垂直速度分量Vcy_am与铲斗目标速度的垂直速度分量Vcy_bkt之和时，动臂6的限制垂直速度分量Vcy_bm_lmt成为正值。因此，动臂限制速度Vc_bm_lmt成为正值。这种情况下，即便将操作装置25向使动臂6下降的方向操作，工作装置控制器26也使动臂6上升。因此，能够迅速地抑制目标挖掘地形U的侵入的扩大。
[0128] 在铲尖8a位于目标挖掘地形U的上方时，铲尖8a越接近目标挖掘地形U，动臂6的限制垂直速度分量Vcy_bm_lmt的绝对值越减小，并且向与目标挖掘地形U的表面平行的方向的动臂6的限制速度的速度分量(限制水平速度分量)Vcx_bm_lmt的绝对值也越减小。因此，在铲尖8a位于目标挖掘地形U的上方时，铲尖8a越接近目标挖掘地形U，动臂6的向与目标挖掘地形U的表面垂直的方向的速度、动臂6的向与目标挖掘地形U的表面平行的方向的速度均越减速。通过液压挖掘机100的操作员同时操作左操作杆25L及右操作杆25R，由此动臂6、斗杆7、铲斗8同时动作。此时，动臂6、斗杆7、铲斗8的各目标速度Vc_bm、Vc_am、Vc_bkt被输入，若说明前述的控制的话，如下所述。
[0129] 图14表示目标挖掘地形U与铲斗8的铲尖8a之间的距离d小于规定值dth1且铲斗8的铲尖8a从位置Pn1向位置Pn2移动时的动臂6的限制速度的变化的一例。位置Pn2处的铲尖8a与目标挖掘地形U之间的距离小于位置Pn1处的铲尖8a与目标挖掘地形U之间的距离。因此，位置Pn2处的动臂6的限制垂直速度分量Vcy_bm_lmt2小于位置Pn1处的动臂6的限制垂直速度分量Vcy_bm_lmt1。因此，位置Pn2处的动臂限制速度Vc_bm_lmt2小于位置Pn1处的动臂限制速度Vc_bm_lmt1。而且，位置Pn2处的动臂6的限制水平速度分量Vcx_bm_lmt2小于位置Pn1处的动臂6的限制水平速度分量Vcx_bm_lmt1。但是，此时，对于斗杆目标速度Vc_am及铲斗目标速度Vc_bkt未进行限制。因此，对于斗杆目标速度的垂直速度分量Vcy_am及水平速度分量Vcx_am和铲斗目标速度的垂直速度分量Vcy_bkt及水平速度分量Vcx_bkt未进行限制。
[0130] 如前所述，对于斗杆7未进行限制，因而与操作员的挖掘意图对应的斗杆操作量的变化反映为铲斗8的铲尖8a的速度变化。因此，本实施方式能够抑制目标挖掘地形U的侵入的扩大并抑制操作员的挖掘时的操作中的不适感。
[0131] 这样，在本实施方式中，工作装置控制器26基于表示挖掘对象的目标形状即设计地形的目标挖掘地形U和表示铲斗8的铲尖8a的位置的铲尖位置数据S，根据目标挖掘地形U与铲斗8的铲尖8a的距离d以使铲斗8接近目标挖掘地形U的相对速度减小的方式，限制动臂6的速度。工作装置控制器26基于表示挖掘对象的目标形状即设计地形的目标挖掘地形U和表示铲斗8的铲尖8a的位置的铲尖位置数据S，根据目标挖掘地形U与铲斗8的铲尖8a的距离d来决定限制速度，以使工作装置2向目标挖掘地形U接近的方向的速度成为限制速度以下的方式控制工作装置2。由此，执行对铲尖8a的挖掘限制控制，进行后述的动臂油缸的速度调整，从而控制铲尖8a相对于目标挖掘地形U的位置。
[0132] 在以下的说明中，将以抑制铲尖8a对目标挖掘地形U的侵入的方式向与动臂油缸10连接的控制阀27输出控制信号来控制动臂6的位置的情况适当称为介入控制。
[0133] 介入控制在相对于目标挖掘地形U垂直的垂直方向的铲尖8a的相对速度大于限制速度时执行。介入控制在铲尖8a的相对速度小于限制速度时不执行。铲尖8a的相对速度小于限制速度的情况包括铲斗8相对于目标挖掘地形U以铲斗8与目标挖掘地形U分离的方式移动的情况。
[0134] [缸行程传感器]
[0135] 下面，参照图15及图16说明缸行程传感器16。在以下的说明中，关于安装于动臂油缸10的缸行程传感器16进行说明。安装于斗杆油缸11的缸行程传感器17等也同样。
[0136] 在动臂油缸10上安装有缸行程传感器16。缸行程传感器16计测活塞的行程。如图15所示，动臂油缸10具有缸筒10X和在缸筒10X内相对于缸筒10X能够相对移动的活塞杆10Y。活塞10V滑动自如地设于缸筒10X。在活塞10V上安装有活塞杆10Y。活塞杆10Y滑动自如地设于缸盖10W。由缸盖10W、活塞10V、缸内壁划分形成的室是杆侧油室40B。
与杆侧油室40B隔着活塞10V在相反侧的油室是盖侧油室40A。需要说明的是，在缸盖10W上设有密封构件，该密封构件将缸盖10W与活塞杆10Y之间的间隙密封，以避免尘埃等进入杆侧油室40B。
与杆侧油室40B隔着活塞10V在相反侧的油室是盖侧油室40A。需要说明的是，在缸盖10W上设有密封构件，该密封构件将缸盖10W与活塞杆10Y之间的间隙密封，以避免尘埃等进入杆侧油室40B。
[0137] 活塞杆10Y通过向杆侧油室40B供给工作油并从盖侧油室40A排出工作油而缩回。而且，活塞杆10Y通过从杆侧油室40B排出工作油且向盖侧油室40A供给工作油而伸长。即，活塞杆10Y在图中左右方向上进行直线运动。
[0138] 在杆侧油室40B的外部且与缸盖10W密接的部位设有壳体164，该壳体164将缸行程传感器16覆盖，并将缸行程传感器16收容于内部。壳体164通过螺栓等向缸盖10W进行紧固等，从而固定于缸盖10W。
[0139] 缸行程传感器16具有旋转辊161、旋转中心轴162、旋转传感器部163。旋转辊161设置成其表面与活塞杆10Y的表面接触，且与活塞杆10Y的直线运动相应地进行自由旋转。即，通过旋转辊161将活塞杆10Y的直线运动转换成旋转运动。旋转中心轴162配置为与活塞杆10Y的直线运动方向正交。
[0140] 旋转传感器部163构成为能够将旋转辊161的旋转量(旋转角度)作为电信号检测。表示由旋转传感器部163检测到的旋转辊161的旋转量(旋转角度)的电信号经由电信号线向传感器控制器30输出。传感器控制器30将该电信号转换成动臂油缸10的活塞杆10Y的位置(行程位置)。
[0141] 如图16所示，旋转传感器部163具有磁铁163a和霍尔元件IC163b。作为检测介质的磁铁163a以与旋转辊161一体旋转的方式安装于旋转辊161。磁铁163a与以旋转中心轴162为中心的旋转辊161的旋转相应地进行旋转。磁铁163a构成为与旋转辊161的旋转角度相应地交替更换N极、S极。磁铁163a以旋转辊161旋转一圈为一周期，使由霍尔元件IC163b检测的磁力(磁通密度)周期性地变动。
[0142] 霍尔元件IC163b是将由磁铁163a生成的磁力(磁通密度)作为电信号检测的磁力传感器。霍尔元件IC163b设置在沿着旋转中心轴162的轴向与磁铁163a分离了规定距离的位置。
[0143] 由霍尔元件IC163b检测到的电信号(相位位移的脉冲)向传感器控制器30输出。传感器控制器30将来自霍尔元件IC163b的电信号转换成旋转辊161的旋转量、即动臂油缸10的活塞杆10Y的位移量(动臂油缸长度)。
[0144] 在此，参照图16，说明旋转辊161的旋转角度与由霍尔元件IC163b检测的电信号(电压)的关系。当旋转辊161旋转且磁铁163a与该旋转相应地旋转时，与旋转角度相应地，透过霍尔元件IC163b的磁力(磁通密度)周期性地变化，作为传感器输出的电信号(电压)周期性地变化。根据从该霍尔元件IC163b输出的电压的大小，能够计测旋转辊161的旋转角度。
[0145] 另外，对从霍尔元件IC163b输出的电信号(电压)的1周期反复的次数进行计数，由此能够计测旋转辊161的转速。并且，基于旋转辊161的旋转角度和旋转辊161的转速，来算出动臂油缸10的活塞杆10Y的位移量(动臂油缸长度)。
[0146] 另外，传感器控制器30基于旋转辊161的旋转角度和旋转辊161的转速，能够算出活塞杆10Y的移动速度(缸速度)。
[0147] [液压缸]
[0148] 接下来，说明本实施方式的液压缸。动臂油缸10、斗杆油缸11及铲斗油缸12分别是液压缸。在以下的说明中，将动臂油缸10、斗杆油缸11及铲斗油缸12适当总称为液压缸60。
[0149] 图17是表示本实施方式的控制系统200的一例的示意图。图18是将图17的一部分放大的图。
[0150] 如图17及图18所示，液压系统300具备：包含动臂油缸10、斗杆油缸11及铲斗油缸12的液压缸60；使回转体3回转的回转马达63。液压缸60利用从主液压泵供给的工作油而工作。回转马达63是液压马达，利用从主液压泵供给的工作油而工作。
[0151] 在本实施方式中，设有对工作油流动的方向进行控制的方向控制阀64。从主液压泵供给来的工作油经由方向控制阀64向液压缸60供给。方向控制阀64是使杆状的滑柱移动来切换工作油流动的方向的滑柱方式。通过滑柱沿轴向移动，来切换对盖侧油室40A的工作油的供给与对杆侧油室40B的工作油的供给。而且，通过滑柱沿轴向移动，来调整对液压缸60的工作油的供给量(每单位时间的供给量)。通过调整对液压缸60的工作油的供给量，来调整缸速度。
[0152] 在方向控制阀64设有检测滑柱的移动距离(滑柱行程)的滑柱行程传感器65。滑柱行程传感器65的检测信号向工作装置控制器26输出。
[0153] 方向控制阀64的驱动由操作装置25调整。在本实施方式中，操作装置25是先导液压方式的操作装置。从主液压泵送出且由减压阀减压后的先导油向操作装置25供给。需要说明的是，也可以将从与主液压泵不同的先导液压泵送出的先导油向操作装置25供给。操作装置25包含先导液压调整阀。基于操作装置25的操作量来调整先导液压。通过该先导液压来驱动方向控制阀64。通过利用操作装置25调整先导液压来调整轴向上的滑柱的移动量及移动速度。
[0154] 方向控制阀64分别设于动臂油缸10、斗杆油缸11、铲斗油缸12及回转马达63。在以下的说明中，将与动臂油缸10连接的方向控制阀64适当称为方向控制阀640。将与斗杆油缸11连接的方向控制阀64适当称为方向控制阀641。将与铲斗油缸12连接的方向控制阀64适当称为方向控制阀642。
[0155] 操作装置25与方向控制阀64经由先导液压管路450连接。在本实施方式中，在先导液压管路450配置有控制阀27、压力传感器66及压力传感器67。
[0156] 在以下的说明中，将先导液压管路450中的、操作装置25与控制阀27之间的先导液压管路450适当称为油路451，将先导液压管路450中的、控制阀27与方向控制阀64之间的先导液压管路450适当称为油路452。
[0157] 在方向控制阀64上连接有油路452。经由油路452将先导油向方向控制阀64供给。方向控制阀64具有第一受压室及第二受压室。油路452包括与第一受压室连接的油路452A和与第二受压室连接的油路452B。
[0158] 当经由油路452B向方向控制阀64的第二受压室供给先导油时，滑柱与该先导液压相应地移动，经由方向控制阀64向盖侧油室40A供给工作油。对盖侧油室40A的工作油的供给量由操作装置25的操作量(滑柱的移动量)来调整。
[0159] 当经由油路452A向方向控制阀64的第一受压室供给先导油时，滑柱与该先导液压相应地移动，经由方向控制阀64向杆侧油室40B供给工作油。对杆侧油室40B的工作油的供给量由操作装置25的操作量(滑柱的移动量)来调整。
[0160] 即，由操作装置25调整了先导液压后的先导油向方向控制阀64供给，由此滑柱在轴向上向一侧移动。由操作装置25调整了先导液压后的先导油向方向控制阀64供给，由此滑柱在轴向上向另一侧移动。由此，调整轴向上的滑柱的位置。
[0161] 油路451包括将油路452A与操作装置25连接的油路451A和将油路452B与操作装置25连接的油路451B。
[0162] 在以下的说明中，将与对动臂油缸10进行工作油的供给的方向控制阀640连接的油路452A适当称为油路4520A，将与方向控制阀640连接的油路452B适当称为油路4520B。将与对斗杆油缸11进行工作油的供给的方向控制阀641连接的油路452A适当称为油路
4521A，将与方向控制阀641连接的油路452B适当称为油路4521B。将与对铲斗油缸12进行工作油的供给的方向控制阀642连接的油路452A适当称为油路4522A，将与方向控制阀
642连接的油路452B适当称为油路4522B。
4521A，将与方向控制阀641连接的油路452B适当称为油路4521B。将与对铲斗油缸12进行工作油的供给的方向控制阀642连接的油路452A适当称为油路4522A，将与方向控制阀
642连接的油路452B适当称为油路4522B。
[0163] 在以下的说明中，将与油路4520A连接的油路451A适当称为油路4510A，将与油路4520B连接的油路451B适当称为油路4510B。将与油路4521A连接的油路451A适当称为油路4511A，将与油路4521B连接的油路451B适当称为油路4511B。将与油路4522A连接的油路451A适当称为油路4512A，将与油路4522B连接的油路451B适当称为油路4512B。
[0164] 如上所述，通过操作装置25的操作，动臂6执行下降动作及上升动作这两种动作。通过以执行动臂6的上升动作的方式对操作装置25进行操作，由此经由油路4510B及油路
4520B向与动臂油缸10连接的方向控制阀640供给先导油。方向控制阀640基于先导液压而工作。由此，来自主液压泵的工作油向动臂油缸10供给，执行动臂6的上升动作。通过以执行动臂6的下降动作的方式对操作装置25进行操作，由此经由油路4510A及油路4520A向与动臂油缸10连接的方向控制阀640供给先导油。方向控制阀640基于先导液压而工作。由此，来自主液压泵的工作油向动臂油缸10供给，执行动臂6的下降动作。
4520B向与动臂油缸10连接的方向控制阀640供给先导油。方向控制阀640基于先导液压而工作。由此，来自主液压泵的工作油向动臂油缸10供给，执行动臂6的上升动作。通过以执行动臂6的下降动作的方式对操作装置25进行操作，由此经由油路4510A及油路4520A向与动臂油缸10连接的方向控制阀640供给先导油。方向控制阀640基于先导液压而工作。由此，来自主液压泵的工作油向动臂油缸10供给，执行动臂6的下降动作。
[0165] 另外，通过操作装置25的操作，斗杆7执行下降动作及上升动作这两种动作。通过以执行斗杆7的下降动作的方式对操作装置25进行操作，由此经由油路4511B及油路4521B向与斗杆油缸11连接的方向控制阀641供给先导油。方向控制阀641基于先导液压而工作。由此，来自主液压泵的工作油向斗杆油缸11供给，执行斗杆7的下降动作。通过以执行斗杆7的上升动作的方式对操作装置25进行操作，由此经由油路4511A及油路4521A向与斗杆油缸11连接的方向控制阀641供给先导油。方向控制阀641基于先导液压而工作。由此，来自主液压泵的工作油向斗杆油缸11供给，执行斗杆7的上升动作。
[0166] 另外，通过操作装置25的操作，铲斗8执行下降动作及上升动作这两种动作。通过以执行铲斗8的下降动作的方式对操作装置25进行操作，由此经由油路4512B及油路4522B向与铲斗油缸12连接的方向控制阀642供给先导油。方向控制阀642基于先导液压而工作。由此，来自主液压泵的工作油向铲斗油缸12供给，执行铲斗8的下降动作。通过以执行铲斗8的上升动作的方式对操作装置25进行操作，由此经由油路4512A及油路4522A向与铲斗油缸12连接的方向控制阀642供给先导油。方向控制阀642基于先导液压而工作。由此，来自主液压泵的工作油向铲斗油缸12供给，执行铲斗8的上升动作。
[0167] 另外，通过操作装置25的操作，回转体3执行右回转动作及左回转动作这两种动作。通过以执行回转体3的右回转动作的方式对操作装置25进行操作，由此将工作油向回转马达63供给。通过以执行回转体3的左回转动作的方式对操作装置25进行操作，由此将工作油向回转马达63供给。
[0168] 在本实施方式中，通过动臂油缸10伸长，动臂6进行上升动作，通过动臂油缸10缩回，动臂6进行下降动作。换言之，通过向动臂油缸10的盖侧油室40A供给工作油，从而动臂油缸10伸长，动臂6进行上升动作。通过向动臂油缸10的杆侧油室40B供给工作油，从而动臂油缸10缩回，动臂6进行下降动作。
[0169] 在本实施方式中，通过斗杆油缸11伸长，斗杆7进行下降动作(挖掘动作)，通过斗杆油缸11缩回，斗杆7进行上升动作(倾卸动作)。换言之，通过向动臂油缸11的盖侧油室40A供给工作油，从而斗杆油缸11伸长，斗杆7进行下降动作。通过向斗杆油缸11的杆侧油室40B供给工作油，从而斗杆油缸11缩回，斗杆7进行上升动作。
[0170] 在本实施方式中，通过铲斗油缸12伸长，铲斗8进行下降动作(挖掘动作)，通过铲斗油缸12缩回，铲斗8进行上升动作(倾卸动作)。换言之，通过向铲斗油缸12的盖侧油室40A供给工作油，从而铲斗油缸12伸长，铲斗8进行下降动作。通过向铲斗油缸12的杆侧油室40B供给工作油，从而铲斗油缸12缩回，铲斗8进行上升动作。
[0171] 控制阀27基于来自工作装置控制器26的控制信号(EPC电流)来调整先导液压。控制阀27是电磁比例控制阀，基于来自工作装置控制器26的控制信号而被控制。控制阀
27包括：控制阀27B，其能够通过调整向方向控制阀64的第二受压室供给的先导油的先导液压，来调整经由方向控制阀64向杆侧油室40A供给的工作油的供给量；控制阀27A，其能够通过调整向方向控制阀64的第一受压室供给的先导油的先导液压，来调整经由方向控制阀64向盖侧油室40B供给的工作油的供给量。
27包括：控制阀27B，其能够通过调整向方向控制阀64的第二受压室供给的先导油的先导液压，来调整经由方向控制阀64向杆侧油室40A供给的工作油的供给量；控制阀27A，其能够通过调整向方向控制阀64的第一受压室供给的先导油的先导液压，来调整经由方向控制阀64向盖侧油室40B供给的工作油的供给量。
[0172] 在控制阀27的两侧设有检测先导液压的压力传感器66及压力传感器67。在本实施方式中，压力传感器66配置于操作装置25与控制阀27之间的油路451中。压力传感器67配置于控制阀27与方向控制阀64之间的油路452中。压力传感器66能够检测由控制阀27调整前的先导液压。压力传感器67能够检测由控制阀27调整后的先导液压。压力传感器66及压力传感器67的检测结果向工作装置控制器26输出。
[0173] 在以下的说明中，将能够调整相对于下述方向控制阀640的先导液压的控制阀27适当称为控制阀270，该方向控制阀640对动臂油缸10进行工作油的供给。另外，将控制阀270中的、一方的控制阀(相当于控制阀27A)适当称为控制阀270A，将另一方的控制阀(相当于控制阀27B)适当称为控制阀270B。将能够调整相对于下述方向控制阀641的先导液压的控制阀27适当称为控制阀271，该方向控制阀641对斗杆油缸11进行工作油的供给。另外，将控制阀271中的、一方的控制阀(相当于控制阀27A)适当称为控制阀271A，将另一方的控制阀(相当于控制阀27B)适当称为控制阀271B。将能够调整相对于下述方向控制阀642的先导液压的控制阀27适当称为控制阀272，该方向控制阀642对铲斗油缸12进行工作油的供给。另外，将控制阀272中的、一方的控制阀(相当于控制阀27A)适当称为控制阀272A，将另一方的控制阀(相当于控制阀27B)适当称为控制阀272B。
[0174] 在以下的说明中，将检测与对动臂油缸10进行工作油的供给的方向控制阀640连接的油路451的先导液压的压力传感器66适当称为压力传感器660，将检测与方向控制阀640连接的油路452的先导液压的压力传感器67适当称为压力传感器670。另外，将配置于油路4510A的压力传感器660适当称为压力传感器660A，将配置于油路4510B的压力传感器660适当称为压力传感器660B。另外，将配置于油路4520A的压力传感器670适当称为压力传感器670A，将配置于油路4520B的压力传感器670适当称为压力传感器670B。
[0175] 在以下的说明中，将检测与对斗杆油缸11进行工作油的供给的方向控制阀641连接的油路451的先导液压的压力传感器66适当称为压力传感器661，将检测与方向控制阀641连接的油路452的先导液压的压力传感器67适当称为压力传感器671。另外，将配置于油路4511A的压力传感器661适当称为压力传感器661A，将配置于油路4511B的压力传感器661适当称为压力传感器661B。另外，将配置于油路4521A的压力传感器671适当称为压力传感器671A，将配置于油路4521B的压力传感器671适当称为压力传感器671B。
[0176] 在以下的说明中，将检测与对铲斗油缸12进行工作油的供给的方向控制阀642连接的油路451的先导液压的压力传感器66适当称为压力传感器662，将检测与方向控制阀642连接的油路452的先导液压的压力传感器67适当称为压力传感器672。另外，将配置于油路4512A的压力传感器662适当称为压力传感器662A，将配置于油路4512B的压力传感器662适当称为压力传感器662B。另外，将配置于油路4522A的压力传感器672适当称为压力传感器672A，将配置于油路4522B的压力传感器672适当称为压力传感器672B。
[0177] 在不执行限制挖掘控制的情况下，工作装置控制器26对控制阀27进行控制，而将先导液压管路450开放。通过先导液压管路450开放，由此油路451的先导液压与油路452的先导液压相等。在先导液压管路450开放的状态下，先导液压基于操作装置25的操作量而被调整。
[0178] 在进行限制挖掘控制等工作装置2由工作装置控制器26控制的情况下，工作装置控制器26向控制阀27输出控制信号。油路451通过例如先导溢流阀的作用而具有规定的压力。当从工作装置控制器26向控制阀27输出控制信号时，控制阀27基于该控制信号进行工作。油路451的工作油经由控制阀27向油路452供给。油路452的工作油的压力由控制阀27调整(减压)。油路452的工作油的压力作用于方向控制阀64。由此，方向控制阀64基于由控制阀27控制的先导液压进行工作。在本实施方式中，压力传感器66检测由控制阀27调整之前的先导液压。压力传感器67检测由控制阀27调整后的先导液压。
[0179] 由控制阀27A调整了压力后的工作油向方向控制阀64供给，由此滑柱在轴向上向一侧移动。由控制阀27B调整了压力后的工作油向方向控制阀64供给，由此滑柱在轴向上向另一侧移动。由此，调整轴向上的滑柱的位置。
[0180] 例如，工作装置控制器26通过向控制阀270A及控制阀270B中的至少一方输出控制信号，能够调整相对于与动臂油缸10连接的方向控制阀640的先导液压。
[0181] 另外，工作装置控制器26通过向控制阀271A及控制阀271B中的至少一方输出控制信号，能够调整相对于与斗杆油缸11连接的方向控制阀641的先导液压。
[0182] 另外，工作装置控制器26通过向控制阀272A及控制阀272B中的至少一方输出控制信号，能够调整相对于与铲斗油缸12连接的方向控制阀642的先导液压。
[0183] 工作装置控制器26基于表示挖掘对象的目标形状即设计地形的目标挖掘地形U和表示铲斗8的位置的铲斗位置数据(铲尖位置数据S)，根据目标挖掘地形U与铲斗8的距离d，以使铲斗8接近目标挖掘地形U的速度减小的方式限制动臂6的速度。工作装置控制器26具有动臂限制部，该动臂介入部输出用于对动臂6的速度进行限制的控制信号。在本实施方式中，在基于操作装置25的操作而工作装置2进行驱动的情况下，以避免铲斗8的铲尖8a侵入目标挖掘地形U的方式，基于从工作装置控制器26的动臂限制部输出的控制信号对动臂6的动作进行控制(介入控制)。在铲斗8进行的挖掘中，为了避免铲尖8a侵入目标挖掘地形U，动臂6通过工作装置控制器26执行上升动作。
[0184] 在本实施方式中，在基于为了介入控制而从工作装置控制器26输出的与介入控制相关的控制信号进行工作的控制阀27C上连接有油路502。油路501与控制阀27C连接，用于供给向与动臂油缸10连接的方向控制阀640供给的先导油。油路502与控制阀27C和梭形滑阀51连接，且经由梭形滑阀51连接于与方向控制阀640连接的油路4520B。
[0185] 梭形滑阀51具有两个入口和一个出口。一方的入口与油路50连接。另一方的入口与油路4510B连接。出口与油路4520B连接。梭形滑阀51将油路502及油路4510B中的先导液压高的一方的油路与油路4520B连接。例如，在油路502的先导液压高于油路4510B的先导液压时，梭形滑阀51以将油路502与油路4520B连接、且不将油路4510B与油路4520B连接的方式进行工作。由此，油路502的先导油经由梭形滑阀51向油路4520B供给。在油路4510B的先导液压高于油路502的先导液压时，梭形滑阀51以将油路4510B与油路4520B连接、且不将油路502与油路4520B连接的方式进行工作。由此，油路4510B的先导油经由梭形滑阀51向油路4520B供给。
[0186] 在油路501上设有控制阀27C和对油路501的先导油的先导液压进行检测的压力传感器68。油路501包括供通过控制阀27C之前的先导油流动的油路501和供通过控制阀27C之后的先导油流动的油路502。控制阀27C基于为了执行介入控制而从工作装置控制器26输出的控制信号而被控制。
[0187] 在未执行介入控制时，工作装置控制器26不对控制阀27C输出控制信号，以基于通过操作装置25的操作而调整后的先导液压来驱动方向控制阀64。例如，工作装置控制器26将控制阀270B设为全开并通过控制阀27C将油路50关闭，以基于通过操作装置25的操作而调整后的先导液压来驱动方向控制阀640。
[0188] 在执行介入控制时，工作装置控制器26以基于由控制阀27C调整后的先导液压来驱动方向控制阀64的方式控制各控制阀27。例如，在执行对动臂6的移动进行限制的介入控制时，工作装置控制器26以使由控制阀27C调整后的先导液压高于由操作装置25调整的先导液压的方式对控制阀27C进行控制。由此，来自控制阀27C的先导油经由梭形滑阀51向方向控制阀640供给。
[0189] 在为了避免铲斗8侵入目标挖掘地形U而通过操作装置25使动臂6以高速进行上升动作时，不执行介入控制。以使动臂6以高速进行上升动作的方式对操作装置25进行操作，基于其操作量来调整先导液压，由此，通过操作装置25的操作而调整的先导液压高于由控制阀27C调整的先导液压。由此，通过操作装置25的操作而调整了先导液压后的先导油经由梭形滑阀51向方向控制阀640供给。
[0190] 图19是示意性地表示方向控制阀64的一例的图。方向控制阀64对工作油流动的方向进行控制。方向控制阀64是使杆状的滑柱80移动来切换工作油流动的方向的滑柱方式。如图20及图21所述，通过滑柱80沿轴向移动，来切换对盖侧油室40A的工作油的供给与对杆侧油室40B的工作油的供给。图20表示以将工作油向盖侧油室40A供给的方式使滑柱80移动的状态。图21表示以将工作油向杆侧油室40B供给的方式使滑柱80移动的状态。
[0191] 另外，通过滑柱80沿轴向移动，来调整对液压缸60供给的工作油的供给量(每单位时间的供给量)。如图19所示，在滑柱80存在于初始位置(原点)时，不向液压缸60供给工作油。通过滑柱80从原点起在轴向上移动，从而以与该移动量相应的供给量将工作油向液压缸60供给。通过调整对液压缸60供给的工作油的供给量来调整缸速度。
[0192] 由操作装置25或控制阀27A调整了压力(先导液压)的先导油向方向控制阀64供给，由此滑柱80在轴向上向一侧移动。由操作装置25或控制阀27B调整了压力的先导油向方向控制阀64供给，由此滑柱80在轴向上向另一侧移动。由此，调整轴向上的滑柱的位置。
[0193] 图22是表示本实施方式涉及的液压缸60的一例的图。在本实施方式中，在液压缸60(动臂油缸10)上设有再生回路90。再生回路90通过基于动臂6的自重产生的负载压力使来自动臂油缸10的杆侧(bottom side)的返回油的一部向盖侧再生(返回)，来提高动臂6的移动速度。由此，在动臂6的下降动作中，提高动臂6的移动速度(动臂油缸10的缸速度)。
[0194] [控制系统]
[0195] 图23是示意性地表示进行限制挖掘控制时的工作装置2的动作的一例的图。如上述那样，液压系统300具有用于驱动动臂6的动臂油缸10、用于驱动斗杆7的斗杆油缸11、用于驱动铲斗8的铲斗油缸12。
[0196] 如图23所示，在基于斗杆7的挖掘操作而进行的挖掘中，液压系统300以使动臂6上升且斗杆7下降的方式工作。在限制挖掘控制中，为了避免铲斗8侵入设计地形而执行包含动臂6的上升动作的介入控制。
[0197] 铲斗8能够相对于斗杆7更换。例如，根据挖掘作业内容来选择适当的铲斗8的种类，并将该选择的铲斗8与斗杆7连接。
[0198] 当铲斗8的种类不同时，铲斗8的重量大多不同，当将重量不同的铲斗8与斗杆7连接时，作用于驱动工作装置2的液压缸60上的负载发生变化，相对于方向控制阀的滑柱的移动量的缸速度发生变化。由此，包含动臂上升动作的介入控制的控制误差变大，可能无法高精度地进行介入控制。其结果是，铲斗8无法基于设计地形数据U进行移动，挖掘精度可能会下降。
[0199] 在本实施方式中，预先求出与铲斗8的种类相应的、表示液压缸60的缸速度与方向控制阀64的滑柱80的移动量的关系的多个第一相关数据。工作装置控制器26基于该第一相关数据，控制方向控制阀64的滑柱80的移动量。
[0200] 图24及图25是表示本实施方式涉及的控制系统200的一例的功能框图。如图24及图25所示，控制系统200具有检测对操作装置25进行了操作时的操作量MB、MA、MT的压力传感器66、工作装置控制器26、控制阀27。工作装置控制器26包括存储部261、控制阀控制部262、获取部263和工作装置控制部57。
[0201] 工作装置控制器26具有：存储部261，其存储与铲斗8的重量相应的、表示液压缸60的缸速度与方向控制阀64的滑柱80的移动量的关系的多个第一相关数据；获取部263，其获取表示铲斗8的重量的重量数据；控制阀控制部262，其基于重量数据从多个第一相关数据中选择一个第一相关数据，并基于所选择的第一相关数据决定对控制阀27进行指令的特性。
[0202] 液压缸60的缸速度基于从主液压泵经由方向控制阀64供给的每单位时间的工作油的供给量进行调整。方向控制阀64具有能移动的滑柱80。基于滑柱80的移动量，来调整相对于液压缸60的每单位时间的工作油的供给量。在本实施方式中，方向控制阀64作为通过滑柱80的移动而能调整对用于驱动工作装置2的液压缸60供给的工作油的供给量的调整装置发挥功能。
[0203] 滑柱80的移动量利用由操作装置25或控制阀27控制的油路452的压力(先导液压)来调整。油路452的先导液压是用于使滑柱移动的油路452的先导油的压力，由操作装置25或控制阀27来调整。控制阀27基于从工作装置控制器26的控制阀控制部262输出的控制信号(EPC电流)工作。在以下的说明中，将由控制阀27控制的、用于使滑柱80移动的先导油的压力适当称为PPC压力。
[0204] 即，缸速度与滑柱的移动量相关。滑柱的移动量与PPC压力相关。PPC压力与EPC电流相关。
[0205] 在图24中，获取部263获取表示铲斗8的种类的种类数据。在本实施方式中，种类数据是表示铲斗8的重量的重量数据。在本实施方式中，在驾驶室4设有人机接口部32。人机接口部32包括与铲斗8的选择相关的输入部321。在本实施方式中，包括通过人机接口部32选择的与铲斗8重量相关的信息，具有表示铲斗8为大重量时的“大”的第一输入部、表示铲斗8为小重量时的“小”的第二输入部及表示铲斗8为大重量与小重量之间的中重量时的“中”的第三输入部。基于与斗杆7连接的铲斗8，从第一输入部、第二输入部及第三输入部中选择与铲斗8的重量对应的输入部。操作员在斗杆7连接大重量的铲斗8时操作表示“大”的输入部，在斗杆7连接中重量的铲斗8时操作表示“中”的输入部，在斗杆7连接小重量的铲斗8时操作表示“小”的输入部。需要说明的是，输入装置也可以包括能输入铲斗8的重量的值的数值输入部。
[0206] 图25是详细地说明本实施方式涉及的图24的框图。工作装置控制器26具有存储部261、控制阀控制部262和运算部263。如上所述，缸速度与滑柱80的移动量(滑柱行程)相关。滑柱80的移动量与PPC压力相关。PPC压力与EPC电流相关。如图25所示，存储部261存储表示液压缸60的缸速度与滑柱80的移动量的关系的多个第一相关数据、表示滑柱80的移动量与由控制阀27控制的PPC压力的关系的第二相关数据、表示PPC压力与从控制阀控制部262输出的控制信号(EPC电流)的关系的第三相关数据，作为规定与铲斗8的重量相应的缸速度和与操作指令对应的特性的数据。第一相关数据、第二相关数据及第三相关数据基于实验或模拟求出，预先存储于存储部261。
[0207] 控制阀控制部262具有运算部262A和EPC指令部262B。控制阀控制部262基于由存储部获取的相关数据1～3来获取相对于杆操作量的缸速度的关系。EPC指令部262B基于获取的相关数据1～相关数据3输出对控制阀27(27A、27B、27C)进行指令的指令值。
[0208] 由操作员操作人机接口部32而在输入部321生成的输入信号向获取部263输出。获取部263基于输入信号获取表示与斗杆7连接的铲斗8的重量的重量数据。控制阀控制部262基于由获取部263获取的铲斗8的重量从存储部261获取相关数据1～相关数据3。
EPC指令部262B基于获取的相关数据1～相关数据3输出对控制阀27(27A、27B、27C)进行指令的指令值。
EPC指令部262B基于获取的相关数据1～相关数据3输出对控制阀27(27A、27B、27C)进行指令的指令值。
[0209] 需要说明的是，第一相关数据也可以由操作员的作业来求出。当将某一重量的铲斗8与斗杆7连接时，以使滑柱80移动规定量的方式对操作装置25进行操作。滑柱80的移动量(移动距离)能由滑柱行程传感器65检测。另外，与该滑柱80的移动量相应的缸速度利用运算部262A基于由缸行程传感器(16等)检测并由传感器控制器30导出的缸长度L1～L3和计测时间算出。在本实施方式中，如参照图15及图16等说明的那样，缸行程传感器16能高精度地检测活塞杆10Y的速度(缸速度)。控制阀控制部262能基于滑柱行程传感器65的检测结果及缸行程传感器(16等)的检测结果获取第一相关数据。另外，控制阀控制部262能利用来自滑柱行程传感器65的检测结果和来自压力传感器66的操作量的数据求出第二相关数据。同样地，控制阀控制部262能利用来自压力传感器的操作量的数据和对控制阀27的控制信号的关系求出第三相关数据。
[0210] 缸速度根据铲斗8的重量(种类)而变化。例如，即使对液压缸60供给的工作油的供给量相同，当铲斗8的重量发生变化时，缸速度也发生变化。
[0211] 图26是表示第一相关数据的一例的图，该第一相关数据表示滑柱的移动量(滑柱行程)与缸速度的关系。图27是将图26的A部分放大了的图。在图26及图27中，横轴是滑柱行程，纵轴是缸速度。滑柱行程为零(原点)的状态是滑柱存在于初始位置的状态。线L1表示铲斗8为大重量时的第一相关数据。线L2表示铲斗8为中重量时的第一相关数据。线L3表示铲斗8为小重量时的第一相关数据。
[0212] 如图26及图27所示，当铲斗8的重量不同时，第一相关数据根据铲斗8的重量而变化。
[0213] 液压缸60以执行工作装置2的上升动作及下降动作的方式工作。在图26中，通过使滑柱以滑柱行程成为正的方式移动从而工作装置2进行上升动作。通过使滑柱以滑柱行程成为负的方式移动从而工作装置2进行下降动作。如图26及图27所示，第一相关数据包含上升动作及下降动作各自的缸速度与滑柱行程的关系。
[0214] 如图26所示，在工作装置2的上升动作和下降动作中，缸速度的变化量不同。即，为了执行上升动作而使滑柱行程从原点起变化规定量Str时的缸速度的变化量Vu与为了执行下降动作而使滑柱行程从原点起变化规定量Str时的缸速度的变化量Vd不同。在本实施方式中，特别是基于关于下降动作的相关数据，相对于操作指令值(滑柱80的移动量、PPC压力及EPC电流中的至少一个)改变缸速度。在图26所示的例子中，在设为规定值Str的情况下，铲斗8为大、中、小时的变化量Vu分别为相同的值，与此相对，铲斗8为大、中、小时的变化量Vd(绝对值)分别为不同的值。
[0215] 液压缸60在动臂6的下降动作中，借助动臂6的重力作用(自重)，能够使该工作装置2以高速移动。另一方面，液压缸60在动臂6的上升动作中，需要克服工作装置2的自重而工作。因此，在上升动作和下降动作中，在滑柱行程的行程的变化量相同的情况下，下降动作中的缸速度比上升动作中的缸速度快。另外，如上所述，在液压缸60上设有再生回路90的情况下，在该再生回路90的作用下，在动臂6的下降动作中，缸速度变得更快。
[0216] 如图26所示，在工作装置2的下降动作中，铲斗8的重力越大，缸速度越快。而且，下降动作中的滑柱从原点起移动了规定量Stg时的与中重量的铲斗8相关的缸速度和与小重量的铲斗8相关的缸速度之差ΔVd大于上升动作中的滑柱从原点起移动了规定量Stg时的与中重量的铲斗8相关的缸速度和与小重量的铲斗8相关的缸速度之差ΔVu。在图26所示的例子中，ΔVu大致为零。同样，下降动作中的滑柱从原点起移动了规定量Stg时的与大重量的铲斗8相关的缸速度和与中重量的铲斗8相关的缸速度之差大于上升动作中的滑柱从原点起移动了规定量Stg时的与大重量的铲斗8相关的缸速度和与中重量的铲斗8相关的缸速度之差。
[0217] 作用于液压缸60的负载在工作装置2的上升动作和下降动作中不同。另外，工作装置2的下降动作中的缸速度根据铲斗8的重量而较大地变化。铲斗8的重量越大，下降动作中的缸速度越快。另外，就动臂6而言，铲斗8的重量越大，再生回路90的再生油的流量越大，动臂下降时的缸速度越快。因此，在动臂6(工作装置2)的下降动作中，缸速度的速度曲线根据铲斗8的重量而较大地变化。
[0218] 如图27所示，相对于动臂6而言，在从液压缸60的缸速度为零的初始状态起以执行工作装置2的上升动作的方式工作的情况下，与大重量的铲斗8相关的从初始状态起的缸速度的变化量V1不同于与中重量的铲斗8相关的从初始状态起的缸速度的变化量V2。特别是，从初始状态(停止状态)到微速度区域的缸速度的变化量在大重量的铲斗与中重量的铲斗中不同。即，在液压缸60从缸速度为零的初始状态起以执行工作装置2的上升动作的方式工作的情况下，滑柱行程从原点起变化了规定量Stp时的与大重量的铲斗8相关的缸速度的变化量(从速度零起的变化量)V1不同于滑柱行程从原点起变化了规定量Stp时的与中重量的铲斗8相关的缸速度的变化量(从速度零起的变化量)V2。同样，在从液压缸60的缸速度为零的初始状态起以执行工作装置2的上升动作的方式工作的情况下，与中重量的铲斗8相关的从初始状态起的缸速度的变化量V2、与小重量的铲斗8相关的从初始状态起的缸速度的变化量V3不同于大重量及中重量时的缸速度的变化量。
[0219] 微速度区域是指图26所示的A部分的缸速度区域。在A部分，缸速度是微速度。比A部分的缸速度高的缸速度的速度区域是通常速度区域。通常速度区域是比微速度区域高的速度区域。也可以将微速度区域称为低速度区域，也可以将通常速度区域称为高速度区域。微速度区域是缸速度比规定速度低的速度区域。通常速度区域是缸速度为例如所述规定速度以上的速度区域。
[0220] 如图26所示，微速度区域的曲线的倾斜度小于通常速度区域的曲线的倾斜度。即，相对于滑柱行程值(操作指令值)的缸速度的变化量而言，通常速度区域大于微速度区域。
[0221] 在执行介入控制的情况下，如上所述，动臂油缸10执行动臂6的上升动作。因此，通过基于图27所示那样的第一相关数据来控制动臂油缸10，即使铲斗8的重量发生变化，也能使该铲斗8基于设计地形Ua高精度地移动。即，在液压缸60开始动作时，即使在铲斗8的重量发生改变的情况下，也能通过极其细微地控制液压缸60来执行高精度的限制挖掘控制。
[0222] [控制方法]
[0223] 接着，说明本实施方式涉及的液压挖掘机100的动作的一例。如上所述，与铲斗8的重量相应地求出多个第一相关数据、第二相关数据、及第三相关数据，并存储于存储部
261(步骤SB1)。
261(步骤SB1)。
[0224] 在更换了铲斗8之后(步骤SB2)，由操作员操作人机接口部32，将表示铲斗8的重量的重量数据经由输入部321向获取部263输入。获取部263获取重量数据(步骤SB3)。获取部263将重量数据向控制阀控制部262输出。
[0225] 控制阀控制部262基于重量数据从存储于存储部261的多个第一相关数据中选择与重量数据对应的一个第一相关数据(步骤SB4)。在本实施方式中，从由线LN1表示的第一相关数据、由线LN2表示的第一相关数据及线LN3表示的第一相关数据中选择与铲斗8的重量数据对应的一个相关数据。同样地选择第二相关数据及第三相关数据。
[0226] 控制阀控制部262例如在介入控制中以使液压缸60以目标缸速度移动的方式选择第一相关数据、第二相关数据及第三相关数据(步骤SB5)。基于由控制阀控制部262选择的相关数据，在工作装置控制部57，基于由控制阀控制部262决定的指令决定控制指令。例如，在为了进行挖掘作业而由操作员对操作装置25进行了操作的情况下，工作装置控制部57生成控制信号，并向控制阀27输出。由此，能进行包含滑柱的移动量的工作装置2的控制。
[0227] 即，控制阀控制部262基于所选择的第一相关数据以获得目标缸速度的方式决定滑柱80的移动量(滑柱行程)。控制阀控制部262基于第二相关数据以能获得决定的滑柱行程的方式决定PPC压力。控制阀控制部262基于第三相关数据以能获得决定的PPC压力的方式决定指令值(EPC电流)。工作装置控制部57基于在控制阀控制部262求出的指令值将其控制信号向控制阀27输出。由此，能使液压缸60以目标缸速度工作。
[0228] 在液压缸60的驱动下，缸行程传感器(16等)的检测值向工作装置控制器26输出。缸行程传感器(16等)检测缸速度。另外，滑柱行程传感器65的检测值向工作装置控制器26输出。滑柱行程传感器65检测滑柱行程。
[0229] 控制阀控制部262基于缸行程传感器的检测值(缸速度)和第一相关数据以能获得目标缸速度的方式决定滑柱行程。控制阀控制部262基于滑柱行程传感器65的检测值(滑柱行程)和第二相关数据以能获得目标滑柱行程的方式决定PPC压力。控制阀控制部262基于第三相关数据以能获得目标PPC压力的方式决定指令值(EPC电流)。
[0230] [效果]
[0231] 如以上说明那样，根据本实施方式，在动臂6的介入控制(挖掘限制控制)中，求出多个分别与铲斗8的多个重量对应的第一相关数据，在更换了铲斗8时，选择所使用的第一相关数据，并基于该选择的第一相关数据控制滑柱80的移动量，因此能抑制挖掘精度的降低。即，当未考虑到铲斗8的更换等引起的工作装置2的重量的变化时，可能液压缸60无法以与基于当初设想的操作装置25的操作量而输出的EPC电流值对应的方式工作，液压缸60无法执行设想的动作。尤其是在液压缸60的开始动作的微操作局势下，液压缸60的开始动作会发生延迟，在严重的情况下可能会引起晃动。
[0232] 根据本实施方式，考虑工作装置2的重量的变化，以使液压缸60以目标缸速度进行工作的方式有效利用第一相关数据。而且，该第一相关数据根据铲斗8的重量，极其细微地设定用于执行上升动作的液压缸60的开始动作的速度曲线。由此，能够抑制挖掘精度下降的情况。
[0233] 另外，根据本实施方式，液压缸60以执行工作装置2的上升动作及下降动作的方式工作。在工作装置2的上升动作和下降动作中，作用于液压缸60的负载变化，缸速度的变化量不同。根据本实施方式，第一相关数据包含上升动作及下降动作各自中的缸速度与滑柱行程的关系，因此在上升动作及下降动作中，能分别适当地控制滑柱80的移动量，抑制挖掘精度的下降。
[0234] 另外，根据本实施方式，在工作装置2的下降动作中，滑柱80从原点起移动了规定量时的与第一重量的铲斗8相关的缸速度和与第二重量的铲斗8相关的缸速度之差大于在工作装置2的上升动作中滑柱80从原点起移动了规定量时的与第一重量的铲斗8相关的缸速度和与第二重量的铲斗8相关的缸速度之差。考虑下降动作中的差及上升动作中的差来适当地控制滑柱80的移动量，由此能抑制挖掘精度的下降。
[0235] 另外，根据本实施方式，液压缸60从缸速度为零的初始状态起以执行工作装置2的上升动作的方式工作，与第一重量的铲斗8相关的从初始状态起的缸速度的变化量不同于与第二重量的铲斗8相关的从前述初始状态起的缸速度的变化量。考虑到铲斗8的重量的差异引起的从初始状态起执行上升动作时的缸速度的变化量，来适当地控制滑柱80的移动量，由此能抑制挖掘精度的下降。
[0236] 另外，根据本实施方式，基于由控制阀控制部262求出的特性，工作装置控制部57向控制阀27输出控制信号。即，在限制挖掘控制中，控制信号向作为电磁比例控制阀的控制阀27输出。由此，调整先导液压，能够精确地进行对液压缸60供给的工作油的供给量的调整。
[0237] 另外，在本实施方式中，不仅预先求出表示缸速度与滑柱80的移动量的关系的第一相关数据，而且也预先求出表示滑柱80的移动量与先导液压的关系的第二相关数据、表示先导液压与从控制阀控制部262向控制阀27输出的控制信号的关系的第三相关数据，并存储于存储部261。因此，控制阀控制部262基于第一相关数据、第二相关数据及第三相关数据，向控制阀27输出控制信号，由此能够使液压缸60以目标缸速度更准确地移动。
[0238] 另外，在本实施方式中，在用于驱动动臂6的动臂油缸10上设有再生回路90。再生回路90利用基于动臂6的自重产生的负载压力使来自动臂油缸10的杆侧的工作油(再生油)的一部分返回动臂油缸10的盖侧。由此，在动臂6的下降动作中，动臂6的移动速度(动臂油缸10的缸速度)提高。就动臂6而言，铲斗8的重量越大，再生回路90的再生油的流量越大，再生回路90的缸速度越高。因此，在动臂6(工作装置2)的下降动作中，缸速度的速度曲线根据铲斗8的重量而较大变化。考虑这样的缸速度的速度曲线地适当地控制滑柱80的移动量，能够提高下降动作中的动臂6的移动速度且抑制挖掘精度的降低。
[0239] 需要说明的是，本实施方式中，说明了使用表示缸速度与滑柱行程的关系的第一相关数据、表示滑柱行程与PPC压力(先导液压)的关系的第二相关数据及表示PPC压力与控制信号(EPC电流)的关系的第三相关数据的例子。也可以为，在存储部261存储表示缸速度与PPC压力(先导压力)的关系的相关数据，使用该相关数据来控制工作装置2。即，也可以为，通过实验或模拟预先求出将第一相关数据与第二相关数据合在一起的相关数据，基于该相关数据，根据铲斗8的重量来控制PPC压力。
[0240] 需要说明的是，在本实施方式中，也可以为，将控制阀27设为全开，利用压力传感器66及压力传感器67检测压力，基于该检测值进行压力传感器66及压力传感器67的校准。在将控制阀27设为全开的情况下，压力传感器66和压力传感器67输出相同的检测值。也可以为，在将控制阀27设为全开的情况下，压力传感器66和压力传感器67输出不同的检测值时，求出表示压力传感器66的检测值和压力传感器67的检测值的关系的相关数据。
[0241] 以上，说明了本发明的一实施方式，但本发明并不限定于上述实施方式，能在不脱离发明的主旨的范围进行各种变更。
[0242] 例如，在上述的实施方式中，操作装置25是先导液压方式。操作装置25也可以是电气杆方式。例如，也可以设置电位计等操作杆检测部，该操作杆检测部检测操作装置25的操作杆的操作量，将与该操作量相应的电压值向工作装置控制器26输出。也可以为，工作装置控制器26基于该操作杆检测部的检测结果向控制阀27输出控制信号，来调整先导液压。本发明的控制由工作装置控制器进行，但也可以由传感器控制器30等其他的控制器进行。
[0243] 在上述的实施方式中，列举了液压挖掘机作为建筑机械的一例，但并不局限于液压挖掘机，在其他的种类的建筑机械中也可以应用本发明。
[0244] 全局坐标系中的液压挖掘机CM的位置的获取并不局限于GNSS，也可以通过其他的测位机构进行。因此，铲尖8a与设计地形的距离d的获取并不局限于GNSS，也可以通过其他的测位机构进行。
[0245] 符号说明
[0246] 1 车辆主体
[0247] 2 工作装置
[0248] 3 回转体
[0249] 4 驾驶室
[0250] 5 行驶装置
[0251] 5Cr 履带
[0252] 6 动臂
[0253] 7 斗杆
[0254] 8 铲斗
[0255] 9 发动机室
[0256] 10 动臂油缸
[0257] 11 斗杆油缸
[0258] 12 铲斗油缸
[0259] 13 动臂销
[0260] 14 斗杆销
[0261] 15 铲斗销
[0262] 16 动臂缸行程传感器
[0263] 17 斗杆缸行程传感器
[0264] 18 铲斗缸行程传感器
[0265] 19 扶手
[0266] 20 位置检测装置
[0267] 21 天线
[0268] 23 全局坐标运算部
[0269] 24 IMU
[0270] 25 操作装置
[0271] 25L 第二操作杆
[0272] 25R 第一操作杆
[0273] 26 工作装置控制器
[0274] 27 控制阀
[0275] 28 显示控制器
[0276] 29 显示部
[0277] 31 动臂操作输出部
[0278] 32 铲斗操作输出部
[0279] 33 斗杆操作输出部
[0280] 34 回转操作输出部
[0281] 40A 盖侧油室
[0282] 40B 杆侧油室
[0283] 41 液压泵
[0284] 41A 斜板
[0285] 45 喷出油路
[0286] 47 油路
[0287] 48 油路
[0288] 49 泵控制部
[0289] 50 油路
[0290] 51 梭形滑阀
[0291] 60 液压缸
[0292] 63 回转马达
[0293] 64 方向控制阀
[0294] 65 滑柱行程传感器
[0295] 66 压力传感器
[0296] 67 压力传感器
[0297] 70 检测装置
[0298] 71 滤波装置
[0299] 100 建筑机械(液压挖掘机)
[0300] 161 旋转辊
[0301] 162 旋转中心轴
[0302] 163 旋转传感器部
[0303] 164 壳体
[0304] 200 控制系统
[0305] 300 液压系统
[0306] AX 回转轴
[0307] Q 回转体方位数据
[0308] S 铲尖位置数据
[0309] T 目标施工面信息
[0310] U 目标挖掘地形
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