JP2000175510A

JP2000175510A - 作業車両の作業機制御装置

Info

Publication number: JP2000175510A
Application number: JP10361177A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Ueji; 仁志上路; Tomoyuki Ishida; 智之石田; Takamasa Kondo; 高正近藤
Original assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1998-12-18
Publication date: 2000-06-27

Abstract

(57)【要約】【課題】作業場上空にレーザ光を照射し、トラクタ等
に受光器３を備えてこの受光高さを基準として作業機昇
降制御を行う場合は、作業開始時に前記レーザ光がレー
ザ受光器３の中心位置に照射されるように、同受光器３
の高さを精密に調整する煩わしさが有った。【解決手段】レーザによる作業機制御を行う際、レー
ザ受光器３を車両に設ける場合は、操縦席２１上方の安
全フレーム９に取り付ける構成とした。また、予め中立
位置を設定するのではなく、現時点での照射位置を中立
位置に設定する構成とした。また、受光器３を二つ備え
て作業機のローリング制御を行う場合は、単一のポール
６にレーザ受光器３Ｌ，３Ｒを併設し、このポールを伸
縮して受光器３Ｌ，３Ｒの高さを同時に調整する構成と
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、作業車両の作業
機制御装置の構成に関し、特に作業場にレーザ光を照射
して、このレーザ光の受光高さを基準として作業機の高
さや、左右ローリング姿勢を制御する作業車両の作業機
制御装置の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、特開平２−１５４６０３号公報に
示されるトラクタのように、作業場にレーザ光を照射す
るレーザ発光器を備え、トラクタ本体には前記レーザ光
を受光するレーザ受光器を備え、前記レーザ光の受光高
さを基準として車両に連結した作業機を一定高さに保持
する所謂レーザ均平制御装置なる技術が知られている。

【０００３】また、特開昭４９−７６３０２号公報に
は、ブルトーザの作業機、即ちブレードの左右端部にレ
ーザ受光器を備え、この左右レーザ光の受光高さを基準
として前記ブレードの左右ローリング姿勢を変更するブ
レード姿勢制御装置なる技術が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例え
ば、農業用トラクタを使用して前記レーザ光を基準とし
た作業を行う時には、オペレータは、作業開始時に畦な
どにレーザ発光器を立設し、この発光器よりレーザ光を
水平、或いは任意の角度に照射した後、トラクタ車体側
へ移動して前記レーザ光がレーザ受光器の中間高さ、即
ち予め設定された中立位置に照射されるように同受光器
の高さを調整する作業が必要であった。

【０００５】そして、このレーザ受光器の調整の際、特
に大型車両ではこのポールが長くなると、風やエンジン
振動によりポールが振れ易く、受光位置が定まらずこの
調整作業に手間取るという課題が有った。同様に、二つ
の受光器を利用して作業機の左右ローリング姿勢を制御
しようとする場合は、前記後者による公報のように作業
部の左右両端に夫れ夫れ独立してレーザ受光器を設ける
構成では、このレーザ受光器の高さを調整する際に非常
に手間が掛るという課題があった。

【０００６】従って、この発明はレーザ光を利用して作
業機高さ制御、または作業機の左右ローリング制御を開
始する際に、このレーザ受光器の高さ設定を極力容易に
しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題に鑑
みて、作業車両の作業機昇降制御装置を以下のように構
成した。即ち、請求項１の発明では、作業場に水平、或
いは任意の角度にレーザ光を照射するレーザ発光器１を
備え、車体には昇降自在に連結した作業機２と、操縦席
２１上方を取り囲むループ状の安全フレーム９とを設け
ると共に、この安全フレーム９の上部にブラケット９ｃ
を設け、該ブラケット９ｃに前記レーザ光を受光するレ
ーザ受光器２を支持し、この受光器２のレーザ受光高さ
を基準として前記作業機２を昇降制御する作業車両の作
業機制御装置とした。

【０００８】また、請求項２の発明では、作業場に水
平、或いは任意の角度にレーザ光を照射するレーザ発光
器１を備え、車体、或いは車体に連結した作業機２には
前記レーザ光を受光するレーザ受光器３を備え、前記レ
ーザ光の受光高さを基準として前記作業機２を昇降制御
する制御手段４を備えた作業車両において、前記制御手
段４には現時点での受光位置を中立位置に設定する操作
手段５を備えたことを特徴とする作業車両の作業機制御
装とした。

【０００９】また更に、請求項３の発明では、作業場に
水平、或いは任意の角度にレーザ光を照射するレーザ発
光器１を備え、車体、或いは車体に連結した作業機２に
は前記レーザ光を受光するレーザ受光器３Ｌ，３Ｒを左
右方向に二個所設け、前記二個所のレーザ受光高さを基
準として作業機２の左右ローリング姿勢を変更する制御
手段４を備えた作業車両において、前記作業機２、或い
は車体に上下方向に伸縮自在のポール６を立設し、同ポ
ール６の上端部に前記レーザ受光器３Ｌ，３Ｒを併設し
たことを特徴とする作業車両の作業機制御装置とした。

【００１０】

【発明の効果】以上のように構成した請求項１の発明で
は、操縦席２１上方を覆うループ状の安全フレーム９を
利用して、レーザ受光器３を支持する構成としたので、
極力レーザ受光器３を高位置に、且つ強固に取付けるこ
とができ、前記風や振動による振れを少なくすることが
できる。

【００１１】また、請求項２の発明では、予め中立位置
が設定されているのではなく、レーザ光が受光範囲に照
射されていれば、この位置を中立位置として設定し、作
業を開始することができるので、前述のように精密な高
さ調整作業が不用となり迅速に作業を開始することがで
きる。また、請求項３の発明では、レーザ受光器３を車
体上、或いは作業機２上の左右二個所に設定し、作業機
の左右ローリング姿勢を制御する場合、二つのレーザ受
光器３Ｌ，３Ｒを同時に高さを調整することができるの
で、前記左右独立して受光器３Ｌ，３Ｒを立設する場合
と比較して、迅速に受光器高さを調整することができ作
業を開始することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を、
農業用トラクタ（以下、トラクタ１０）に備えた場合を
説明する。最初にトラクタ１０の全体構成に付いて説明
する。トラクタ１０は、車体前部のボンネット１１内部
にエンジン１２を搭載し、同エンジン１２の回転動力を
主クラッチや変速装置等の伝動機構を介して後輪１３、
または前後輪１４，１３へ伝達して走行する構成となっ
ている。

【００１３】前記ボンネット１１後部には、ステアリン
グハンドル１５を突出するハンドルポスト１６を立設
し、同ポスト１６にアクセルレバーや作業機昇降ワンタ
ッチレバー１７等を設けている。そしてこの作業機昇降
ワンタッチレバー１７の回動基部には、同レバー１７が
上下方向に操作するとＯＮするリミットスイッチ１８を
設けている。また、ハンドルポスト１６の下部側方には
クラッチペダル１９を設け、同ペダル１９の基部にもこ
の踏み込み操作時にＯＮするリミットスイッチ２０を設
けている。

【００１４】操縦席２１近傍について説明すると、この
操縦席２１側方には、作業機の高さを設定するポジショ
ンレバー２２や前記変速装置を切替る変速レバーを設
け、また、これらレバーのガイド近傍には、後述するレ
ーザ光による作業機昇降制御装置の制御作動を入切する
レーザ制御入切スイッチ２４や、レーザ光の現受光位置
を初期設定、即ち中立設定する手段である中立設定スイ
ッチ５、作業機２の左右傾斜姿勢を「水平モード」「車
体平行モード」「角度設定モード」「切」に切り替える
作業機ローリングモード設定器２５、及び作業機傾斜角
度設定器２８等の各種設定器や操作部を設けている。ま
た、前記ポジションレバー２２の回動基部にはポテンシ
ョメータ２６を設け、同レバー２２の操作位置を検出す
る構成となっている。そして、操縦席２１の下方には、
車体の左右傾斜を検出する傾斜センサ２７を設け、前記
各種設定器や検出器と同様に、制御手段であるコントロ
ーラ４に接続する構成となっているまた、操縦席２１の
下方にはリフトアーム３５を支持するシリンダケース３
６を設け、トップリンクと左右一対のロアリンクとから
なる三点リンク機構を介して作業機２（図中ではロータ
リ作業機）を連結する構成となっている。また、左右片
側（図中右側）のリフトアーム３５にはこのアーム角度
を検出するリフトアーム角センサ３４を設け、同アーム
とロアリンクの一方は、作業機ローリング用アクチュエ
ータである油圧シリンダ３９、及びこのピストン長を検
出するストロークセンサ４０を介して連結する構成とな
っている。

【００１５】これにより、前記コントローラ４は、ポジ
ションレバー２２の検出角度とリフトアーム３５の設定
角度とを一致させるように、油圧回路内のリフトアーム
上げ用の制御弁のソレノイド４１Ａ、或いはリフトアー
ム下げ用の制御弁のソレノイド４１Ｂへ通電し、また、
前記作業機昇降用ワンタッチレバー１９のＯＮ操作の度
にリフトアーム角度を、ポジションレバー位置と別途設
定した上昇位置との間を連続的に昇降するポジション制
御を行う構成となっている。

【００１６】また、前記操縦席２１後部には、トラクタ
１０のミッションケースにループ状の安全フレーム９を
立設する構成となっている。尚、この安全フレーム９は
中空状の金属製フレームで構成している。そして、前記
レーザ受光器３をこの安全フレーム９に設ける場合は、
図１の（Ｘ）部、及び図２に示すように、安全フレーム
９上部の縦フレーム上部９ａに筒状の受光ポール取付ブ
ラケット９ｃを溶接して設け、同ブラケット９ｃにレー
ザ受光器３のポール６を前記縦フレーム部に沿わせて立
設する構成とする。尚、ここでは上端部６ｃを二股状に
分岐し、水平部を形成したポール６にレーザ受光器３を
二つ併設して作業機のローリング制御も可能な場合を示
すが、レーザ光により耕深制御だけを行う場合は単一の
レーザ受光器３を支持する構成とする。

【００１７】また、レーザ受光器３をトラクタ１０の作
業機２側に設ける場合は、図１の（Ｙ）部、及び図３に
示すように、前記ロータリ作業機２のメインビーム４５
中心位置にポール６を立設する構成となっている。前記
ポール６は、この上下部を夫れ夫れ二股状に分岐し、下
部の二股部２ａをロータリ作業機２の動力入力ギヤなど
を内装する突出部４６を挟んで固定し、上部二股部２ｃ
の夫れ夫れ先端部にレーザ受光器３Ｌ，３Ｒを取り付け
る構成となっている。そして、このポール中間部６ｂ
は、上下方向へスライド嵌合して伸縮手段とし、一定間
隔のピン孔にピンを挿通することでポール長さ、即ち受
光器高さを変更する構成となっている。

【００１８】また更に、ポール６の上部６ｃは、一方を
左右横方向へスライド嵌合し、一定間隔のピン孔にピン
を挿通することで両受光器３Ｌ，３Ｒ間の間隔を変更す
る構成となっている。これにより、後述する作業機の左
右ローリング制御の感度を調整することができる。即ち
広く設定する程より敏感に調整することができる。前記
レーザ受光器３内には、上下方向複数列に配列したレー
ザ受光素子を備え、レーザ受光位置を同レーザ受光器の
コントローラ８により処理し前記トラクタ１０のコント
ローラ４へ送信する構成となっている。尚、両コントロ
ーラ４，８間はハーネスにより接続する構成としてい
る。

【００１９】また、前記作業機２の耕深を検出する場合
は、前記ローリング用油圧シリンダ３９とは左右反対側
のレーザ受光器３Ｌの受光高さを基準とする。これによ
り作業機２のローリング作動による高さの上下変動を極
力小さくすることができる。一方、畦畔や圃場横の路上
に立設するレーザ発光器１は、内部にレーザ照射装置や
この照射する上下角度を変更するモータ等を備え、図１
に示すように、三脚４８の上部に取り付けてレーザ光を
回転照射する構成となっている。

【００２０】前記トラクタ１０のコントローラ４は、内
部に各種制御信号を処理するＣＰＵと、同じく制御信号
を一時記憶するＲＡＭと、制御プログラムを格納したＲ
ＯＭ、そしてタイマー機能等を有する構成となってい
る。そして、この入力部には、ポジションレバー２２の
ポテンショメータ２６、作業機昇降ワンタッチレバー１
７のリミットスイッチ１８、リフトアーム角センサ３
４、レーザ制御入切スイッチ２４、中立設定スイッチ
５、ローリング制御モード切替スイッチ２５、作業機傾
斜角度設定器２８、傾斜センサ２７、ストロークセンサ
４０、クラッチペダル１９のリミットスイッチ２０等を
接続して設けている、そしてレーザ受光器３Ｌ，３Ｒの
各コントローラ８Ｌ，８Ｒに接続し、夫れ夫れの受光高
さを入力する構成となっている。

【００２１】また、出力部には、前記リフトアーム３５
を上下する制御弁のソレノイド４１Ａ，４１Ｂ、及びロ
ーリング用油圧シリンダ３９のピストンを伸縮する切替
制御弁のソレノイド４２Ａ，４２Ｂを接続して設けてい
る。以上のように構成したトラクタ１０において、作業
機２にレーザ受光器２を備える場合は、作業を開始する
前に、レーザ発光器１を圃場端に立設しレーザ光を水
平、或いは任意の角度に向けて回転照射する。

【００２２】一方トラクタ１０側では、前記ポジション
制御により目的とする作業位置に作業機を位置させ、こ
れに合わせ前記レーザ光が左右のレーザ受光器３Ｌ，３
Ｒの受光範囲に照射されるように、前記ピン孔にピンを
挿通しながら高さを調整する。そして、トラクタ１０を
始動する時には、クラッチペダル１９を踏み込み前記リ
ミットスイッチ１８をＯＮにする。すると、グロー回路
の予熱が開始されると共に前記タイマーが作動する。そ
してこの間にエンジンキースイッチを「入」としてエン
ジン１１を始動する。これによりコントローラ４や各種
センサ等の電気系統、油圧シリンダ等の油圧系統が作動
可能な状態となる。尚、ここではクラッチペダル１９の
踏み込み操作により余熱を開始する構成としたので、従
来のキースイッチの回転操作による余熱開始方法と比較
して、余熱操作が迅速化され、例えば操縦席に座ったま
ま手袋などを外したり他の計器を点検している間も予熱
を開始できるので迅速に作業を開始することができる。
また、前記余熱時間にはタイマーにより通電時間に限界
を設定したので、過剰な予熱を防止しバッテリ、及びグ
ロー回路の耐久時間を削ることが無くなる。

【００２３】そして、図６に示すように、前記レーザ光
が受光器３に照射されている状態で、前記中立位置設定
スイッチを押す。コントローラ４は、現在照射されてる
受光素子を中心として、この上下等巾内の受光素子を不
感帯域として設定し中立設定を完了する。これにより、
例えば予め受光器３側で中立位置が設定され、この中立
位置にレーザ光が照射されるように精密に高さを調整す
る構成と比較して、操作が簡略化され迅速に作業を開始
することができる。

【００２４】そして、図７に示す制御フローチャートの
ように、各種センサなどの接続状態や設定状態を読み込
み、次に前記レーザ制御入切スイッチ２４が入りである
かどうかを判定し、これがＹＥＳであればレーザによる
耕深制御を実行し、ローリングモード設定器２５の状態
に応じローリング制御を実行する。前記レーザによる耕
深制御装置について図８に基づいて説明する。

【００２５】ここでは、最初にレーザ受光に於ける前記
中立位置設定が行われているかどうかを判定し、これが
ＹＥＳであればトラクタ１０の走行状態（例えば車軸の
回転）を検出して作業機２の昇降が行われる。また、前
記判定がＮＯで有る場合は前述した中立位置設定操作が
完了するまでリターンとなる。トラクタ１０の耕深制御
は、前記片側のレーザ受光器３Ｌの受光高さ基準に行わ
れ、この受光位置が不感帯よりも上側であれば作業機２
を上昇し、不感帯よりも下側であれば作業機２を下降し
て常に不感帯内にレーザ光が受光されるように作業機２
を昇降制御する構成となっている。

【００２６】また、レーザ光による耕深制御中に前記作
業機昇降ワンタッチレバー１７やポジションレバー２２
の操作が検出されたときには、即座にポジション制御に
切り替わり、ポジションレバー２２の操作位置、或いは
別途定めた上昇位置まで作業機２を上昇する。ここで前
記ポジション制御によりリフトアーム３５を駆動する速
度は、前記耕深制御中のリフトアーム３５を駆動する速
度よりも速く設定しているが、前記作業機昇降ワンタッ
チレバー１７による下降操作時だけは、リフトアーム３
５の作動速度を前記レーザ光による耕深制御の速度で下
降する構成としている。これにより、連続通電による作
業機下降時に油圧機器の応答遅れによりレーザ受光位置
が不感帯を外れて検出され、リフトアーム３５がハンチ
ング作動を防止できる。

【００２７】尚、前記レーザ受光器３を安全フレーム９
等車体側へ設ける場合は、作業開始時にレーザ光を受光
してこの受光高さを中立位置として設定し、この受光高
さの変位量に応じて作業機２の高さを変更する構成とす
る。また、引き続いて実行されるレーザ光によるローリ
ング制御は、前記中立設定作業を完了したの後、ローリ
ングモード設定器２５の設定に応じて制御が実行され
る。

【００２８】ローリングモード設定器２５が「水平モー
ド」に設定されているときには、前記車体の傾斜センサ
２７により水平状態を記憶し、これを基準に左右二つの
受光器３Ｌ，３Ｒの検出位置が変化しないように前記ロ
ーリング用油圧シリンダ３９を駆動する。また、ローリ
ング制御スイッチ２５が「車体平行モード」に設定され
ているときには、前記左右のレーザ受光器から夫れ夫れ
受光高さを検出し、両レーザ受光器の受光位置が夫れ夫
れの不感帯巾に入るようにローリング用油圧シリンダ３
９を伸縮作動する。

【００２９】また更に、ローリング制御スイッチ２５が
「角度設定モード」に設定されているときには、前記車
体の傾斜センサ２７により水平状態を記憶し、更に傾斜
角度設定器で設定された角度だけずらせた状態を保持す
るように前記ローリング用油圧シリンダ３９を駆動す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】トラクタの全体側面図。

【図２】レーザ受光器を安全フレームに取付けた場合の
トラクタの背面図。

【図３】レーザ受光器を作業機に取付けた場合のトラク
タの背面図。

【図４】レーザ受光器、及びポールの先端部の斜視図。

【図５】コントローラの接続状態を示すブロック図。

【図６】レーザ受光器の中立位置、及び不感帯を示す
図。

【図７】制御フローチャート（１）。

【図８】制御フローチャート（２）。

【図９】ローリング制御中の作業機の状態を示すトラク
タの背面図。

【符号の説明】

１レーザ発光器２ロータリ作業器３Ｌレーザ受光器３Ｒレーザ受光器４コントローラ５中立設定スイッチ６ポール９安全フレーム２１操縦席

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2B304 KA08 KA12 LA02 LA05 LB05 MA02 MA08 MB01 MC08 MD04 PB06 QA01 QA11 QB12 QC08 2D003 AC02 BA02 BA06 BB10 DA04 DB04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】作業場に水平、或いは任意の角度にレー
ザ光を照射するレーザ発光器１を備え、車体には昇降自
在に連結した作業機２と、操縦席２１上方を取り囲むル
ープ状の安全フレーム９とを設けると共に、この安全フ
レーム９の上部にブラケット９ｃを設け、該ブラケット
９ｃに前記レーザ光を受光するレーザ受光器３を支持
し、この受光器２のレーザ受光高さを基準として前記作
業機２を昇降制御する作業車両の作業機制御装置。
【請求項２】作業場に水平、或いは任意の角度にレー
ザ光を照射するレーザ発光器１を備え、車体、或いは車
体に連結した作業機２には前記レーザ光を受光するレー
ザ受光器３を備え、前記レーザ光の受光高さを基準とし
て前記作業機２を昇降制御する制御手段４を備えた作業
車両において、前記制御手段４には現時点での受光位置
を中立位置に設定する操作手段５を備えたことを特徴と
する作業車両の作業機制御装置。
【請求項３】作業場に水平、或いは任意の角度にレー
ザ光を照射するレーザ発光器１を備え、車体、或いは車
体に連結した作業機２には前記レーザ光を受光するレー
ザ受光器３Ｌ，３Ｒを左右方向に二個所設け、前記二個
所のレーザ受光高さを基準として作業機２の左右ローリ
ング姿勢を変更する制御手段４を備えた作業車両におい
て、前記作業機２、或いは車体に上下方向に伸縮自在の
ポール６を立設し、同ポール６の上端部に前記レーザ受
光器３Ｌ，３Ｒを併設したことを特徴とする作業車両の
作業機制御装置。