JP2006006167A - 農作業車の作業機昇降制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来、トラクタで異形の圃場を作業する場合、ハンドルの操作パターンは様々で、ハンドル操作に連動させて作業機を自動上昇及び下降させる作業機昇降制御装置を作動させると、畦際移動時等に自動降下が作動し、作業性の悪化を招いたり、可動部を障害物に接触させて損傷するなどの問題があった。
【解決手段】トラクタに、車体に対し昇降可能に装着した作業機Ｒを昇降駆動する油圧昇降シリンダ１０と、車体の旋回操作を検出するハンドル切角センサ２２を備える。また、旋回モード設定器２３を備え、前記旋回操作に連動して作業機Ｒを非作業位置へ上昇させ旋回終了時に作業機Ｒを上昇位置のまま保持する第一モード（オートリフトアップ）と、前記旋回操作に連動して作業機Ｒを上昇させ且つ旋回終了時に下降させる第二モード（フルオートリフト）を選択する構成とした。
【選択図】 図２

Description

この発明は、トラクタや田植機等、農作業車の作業機昇降制御装置の技術に関する。

従来、トラクタ後部に装着した作業機を、トラクタの旋回操作に連動させて昇降させる技術（オートリフト／オートダウン）が知られている。つまり、一行程の耕耘作業が終了して車体を圃場端で旋回操作するとき、その旋回操作に連動して作業機を非作業位置へ自動的に上昇させ、そして、車体の旋回が終了して次行程の耕耘作業に移行するとき、作業機を自動的に作業位置へ下降着地させるように構成した作業機昇降制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−２６８３２１号

しかしながら、前記トラクタで異形の圃場を作業する場合、ハンドルの操作パターンは様々で、オートリフトとオートダウンを作動させると、思いがけないところで、例えば、畦際移動時に自動降下が作動し、作業性の悪化を招いたり、可動部を障害物に接触させて損傷するなどの問題が有った。

本発明の課題とするところは、自動上昇のみが作動する状態と、自動上昇及び自動下降が共に作動する状態とに切り替えができる構成とし、特に、枕地耕耘作業時等では作業機の自動下降が作動しないようにして作業性の向上並びに安全性の確保向上を図ることにある。

この発明は、上記課題を解決すべく次のような技術的手段を講じた。

即ち、請求項１記載の発明は、車体に対し昇降可能に装着した作業機（Ｒ）を昇降駆動するアクチュエータ（１０）と、車体の旋回操作を検出する検出手段（２２）を備え、前記旋回操作に連動して作業機（Ｒ）を非作業位置へ上昇させ旋回終了時に作業機（Ｒ）を上昇位置のまま保持する第一モードと、前記旋回操作に連動して作業機（Ｒ）を上昇させ且つ旋回終了時に下降させる第二モードを選択する設定手段（２３）を備えたことを特徴とする農作業車の作業機昇降制御装置とする。
（作用）
農作業車を利用しての作業走行では、一行程の作業が終了し圃場端に近づくと、車体を旋回操作する。

この時、前記選択手段２３により車両を第一モードに設定しておくと、検出手段２２によって予め設定された旋回と想定される操作が検出されると、作業機Ｒがアクチュエータ１０により自動的に非作業位置に上昇され、車体の旋回が終了して次行程の作業に移行する時にも、作業機Ｒは非作業位置に維持される。

また前記選択手段２３により車両を第二モードに設定しておくと、検出手段２２によって予め設定された旋回と想定される操作が検出されると、作業機Ｒがアクチュエータ１０により自動的に非作業位置に上昇され、予め設定された旋回が終了したと想定される条件となり、次行程の作業に移行する時、作業機Ｒが自動的に下降して作業を継続する。

以上のように、この発明によれば、車体の旋回操作に連動して作業機Ｒを自動上昇させる第一モードと車体旋回操作に連動して作業機Ｒを自動上昇及び自動下降させる第二モードとに選択的に切り替えすることができるので、主として直進性の良い状態での隣接旋回では、作業機Ｒの自動上昇と自動下降の制御が共に行われる第二モードに切り替えて作業を行い、比較的直進性の悪い異形の作業地等では、自動上昇のみの第一モードに切り替えて作業を行うことができる。従って、特に、枕地耕耘作業時等においては不意に自動上昇下降が作動しないようにできるため、作業性が向上し、安全性も向上することができる。

以下、この発明を農業用トラクタに搭載した形態について図面に基づき説明する。

トラクタ１は、図１に示すように、車体前部のボンネット２内にエンジンＥを搭載し、このエンジンＥの回転動力をミッションケース３内の各種変速装置に伝え、この変速装置で減速された回転動力を左右前輪４，４と左右後輪５，５とに伝えるようにしている。

また車両のミッションケース３の後上部には、シリンダケース８が設けられ、このシリンダケース８の左右両側にリフトアーム９を回動自在に枢着している。シリンダケース８内には作業機Ｒを昇降させるアクチュエータとして油圧昇降シリンダ１０が内装されている。そして、前記油圧昇降シリンダ１０内に作業機上昇用電磁バルブ１１（図４参照）を介して作動油を供給するとリフトアーム９が上昇回動し、油圧昇降シリンダ１０内の作動油を作業機下降用電磁バルブ１２を介して排出するとリフトアーム９は下降回動するようになっている。尚、図１例ではトラクタＴに、ロータリ作業機Ｒを連結する構成となっている。

前記ロータリ作業機Ｒは、車体後部のトップリンク１６や左右ロアリンク１７から成る三点リンク機構を介して連結され、前記左右一側のリフトアーム９とロアリンク１７とはリフトロッド１８を介して連結され、他側のリフトアーム９とロアリンク１７とはローリングシリンダ３０を介して連結されている。

また操縦席７前方には、前記左右の前輪４，４を左右操舵するステアリングハンドル６が設けられ、この回転基部に車体の旋回操作を検出する手段としてハンドル切角センサ２２を備える構成としている。

また操縦席７側方には、操作パネル２４が設けられ、作業機昇降レバー１９、変速レバー２０、更には作業機Ｒの上昇高さを設定する上げ位置設定器１３、そしてダイヤル式の旋回モード設定器２３等を設ける構成となっている。

そして前記モード設定器２３では、図２に示すように、この設定位置により、車両をステアリングハンドル６による車体の旋回操作に連動して作業機Ｒを自動上昇させる第一モード（オートリフトアップ）、若しくは、同じく車体の旋回操作に連動して作業機Ｒを自動上昇及び自動下降させる第二モード（フルオートリフト）、或いは旋回制御を作動させない切状態に設定する構成となっている。

また前記操縦席７下方には、車体の左右傾斜角を検出するスロープセンサ１５や、制御部となるコントローラ２１を設け、図３に示すように、同コントローラ２１に前記各種レバー２０，１９基部のセンサ等の検出信号や各種設定器の設定信号を入力する構成となっている。

また図４に示すトラクタＴの一部油圧回路図において、第一ポンプＰ１は前記作業機用油圧昇降シリンダ１０、作業機用ローリングシリンダ３０へ圧油を送って伸縮作動させる構成である。また第二ポンプＰ２は左右の後輪ブレーキシリンダ３２，３２や前輪増速クラッチ３３へ圧油を送って作動させる構成としている。尚、これらブレーキシリンダ３２，３２は前記ハンドル切角センサ２２による旋回検出と同時に旋回内側の後輪５を制動させ、前輪増速クラッチ３３も同様に、前記旋回操作と同時に前輪４の周速を後輪の周速に比して略二倍に増速作動させる構成となっている。

以上のように構成したトラクタＴでは、旋回モード設定器２３の設定位置により図５と図６に示すように、作業機昇降制御が実行される。

即ち、旋回モード設定器２３を第一モード（オートリフトアップ位置）に切り替えている場合は、トラクタＴが圃場端にさしかかり（図５のポイントＡ）、ハンドル６を旋回操作と想定される設定角以上操作すると、前記ハンドル切角センサ２２により前記旋回操作が検出され、前記コントローラ２１により、作業機上昇用電磁バルブ１１のソレノイド１１ｕへ通電出力が成され、油路が開放され、油圧昇降シリンダ１０のピストンが伸長作動して作業機Ｒは前記上げ位置設定器１３で設定された非作業位置まで自動的に上昇して停止する。

その後、ハンドル６を中立位置に戻し（図５のポイントＢ）、旋回操作が終了しても、作業機Ｒは非作業位置に保持され続ける。よって、オペレータは、作業機Ｒが前記上げ位置に差し掛かった位置（図５のポイントＣ）に達したことを自ら判断して前記作業機昇降レバー１９を操作して同作業機Ｒを下降させる。

また前記モード設定器２３を第二モード（フルオートリフト位置）に切り替えている場合は、トラクタＴが圃場端にさしかかり（ポイントＡ）、ハンドル６を旋回操作と想定される設定角以上操作すると、前記ハンドル切角センサ２２により前記旋回操作が検出され、前記コントローラ２１により、作業機上昇用電磁バルブ１１のソレノイド１１ｕへ通電出力が成され、油路が開放され、油圧昇降シリンダ１０のピストンが伸長作動して作業機Ｒは前記上げ位置設定器１３で設定された非作業位置まで自動的に上昇して停止する。

そして、この作業機Ｒを非作業位置に保持した状態からハンドル６の更なる旋回操作により１８０度の旋回（Ｕターン）を行う。このＵターンが完了してハンドル６を直進走行状態（中立）に戻し（図５のポイントＢ）、トラクタＴが圃場端から一定時間だけ走行すると（図５のポイントＣ）、前記コントローラ２１により、作業機下降用電磁バルブ１２のソレノイド１２ｄへ通電出力が成され、油路が開放され、油圧昇降シリンダ１０のピストンが短縮して作業機Ｒは設定された所定の作業位置まで自動的に下降して停止する。これにより、耕耘作業を再開することになる。尚、作業機Ｒを下降させる前にはホーン４９（図５のポイントＸ）を作動させる。これにより、走行中のトラクタＴに接近する他の作業者に注意を喚起させることができる。

また上記作業機Ｒのフルオートリフト制御において、作業機Ｒの自動下降の作動条件として、自動上昇作動後、自動下降が作動するまでの間にクラッチペダル２５を踏み込んだ時は、ペダル基部のペダルスイッチ２６がそれを検知し、自動下降作動をキャンセルするように構成している。つまり、自動上昇後、旋回して次行程の耕耘作業に移行する前に、オペレータの操作が上手くいかず、車体の向きや位置が悪かった時等に、作業機Ｒがそのまま下降すると都合が悪くなるときがある。また、安全上、思いがけず、クラッチペダル２５を踏み込んで停止しても、作業機Ｒがそのまま自動下降すると危険である。本例では、オペレータの意図により、クラッチペダル２５を踏み込み操作すると、作業機Ｒの自動下降がキャンセルされるので、耕耘作業の仕上りが良くなり、安全性も向上することになる。

また前記自動下降の牽制は、旋回毎にリセットされる構成であり、次回旋回時の自動下降は継続して行われるようにする。更に、自動下降の牽制が働いた後は、トラクタＴを所謂セフティモードに移行し、リフトアーム９の上下回動作動を停止させる構成とし、前記作業機昇降レバー１９を一旦最上げ位置に操作した後、前記リフトアーム９の作動が可能となる。これにより、オペレータの意図によりセフティ解除するため、安全性が向上することになる。

また、前記トラクタＴでは、自動下降作動条件として、旋回操作と想定されるハンドル切角を検出し、自動上昇作動後に、更に大きな設定切れ角、例えばハンドル６の末切り角を検出し、その状態が一定時間以上（約１．５秒程度）経過した後、ハンドル角が中立に戻って更に一定時間（２秒程度）以上経過すると、自動下降が作動するように構成している。これにより、車両の旋回終了操作を正確に検出することができ、自動下降の誤作動を無くすことができり。また、ハンドル角が中立に戻ってから一定時間経過後に自動下降が作動することにより、隣接条合せが容易となり、自動下降が早過ぎて斜め耕耘になったり、遅すぎて残耕が発生することもなく、きれいな耕耘仕上りとなる。

尚、各モードでの旋回中は、旋回制御モード設定器２３のブレーキ設定位置に応じ、この表示位置に合ったブレーキ圧で旋回内側の後輪５にブレーキがかかる。

またこの発明の別形態としては、車体の旋回操作を検出する方法として、前輪切角を検出する構成として良いし、またハンドル６の操作速度または前輪４の操舵速度を検出する構成としても良い。また自動旋回制御のオートリフトアップ位置において、図１の仮想線に示すように、旋回終了後に作業機Ｒが最上げ位置Ｘｍより幾分低い位置Ｘ１まで下降するようにリフトアーム９を下降回動する構成としても良い。詳しくは、ハンドル６操作に基づいて枕地旋回を判定し作業機Ｒを上昇させ、ハンドル６が略直進に戻された場合に上げ高さに対し所定割合だけ（凡そ６０％）自動的にリフトアーム８を下げるようにコントロールする。これにより、オペレータが耕耘作業を開始しようとする作業機の着地位置を予め作業機Ｒを下げて待機することで、着地するまでの時間が短縮されるので、高位置から下降する構成と比較して枕地を定め易くなり、ひいては、圃場に形成する凹凸を少なくすることができる。また更に、作業機Ｒを自動下降するタイミングとしては、車軸の回転数を回転センサにより検出し、ハンドル中立復帰後、一定距離走行したときに下降する構成としても良い。

次に、図７と図８に基づき、トラクタＴに搭載した作業機のローリング制御について説明する。

従来、トラクタＴによるプラウ作業では、図６に示すように、トラクタＴの左右片輪を圃場に形成した溝に落として走行させ、多連プラウ作業機Ｐが車体に対して所定角を維持する様、作業機ローリングモード設定器４５を所謂「平行」モードに設定して走行する。また、プラウ作業機Ｐを牽引中、同作業機Ｐに一定以上の大きな負荷が係ったときには同作業機Ｐを非作業位置へ上昇する負荷制御を作動させるものである。しかしながら、圃場の状態や前記プラウ作業機Ｐの重量によって、トラクタＴ自体の左右傾きは刻々と変化し、適度に負荷が係る位置に前記作業機Ｐを設定する操作は煩わしいものであった。

そこで、このトラクタＴでは、設定した時の耕深での作業機Ｐの傾斜を記憶させる傾斜スイッチ４０を設け、前記作業機ローリング制御において、「平行」モードが設定されている時に、傾斜スイッチ４０をＯＮすると、このＯＮ時の作業機Ｐの左右方向きを保持する構成となっている。詳しくは、前記傾斜スイッチ４０を押した時の傾き角αを基準としトラクタＴの傾斜が変化（スロープセンサ４１により検出）すると、コントローラ４２によってα値に対する作業中の傾斜角βと比較し、αーβに対して補正値を求め、作業機Ｐを水平に保つように制御する。

耕深が変化し、浅くなったり、深くなったりした跡を従来の「平行」モードで作業すると、作業機ＰもトラクタＴと同時に傾斜してしまうので、多連プラウ装着時、１連目、２連目で耕深が変わってしまうが、傾斜角度により補正しローリングシリンダ３０を伸縮させる電磁バルブ３４のシリンダ伸長用ソレノイド３４ａ或いはシリンダ短縮用３４ｂによって制御することで、トラクタＴの傾斜角の変化に関係なく作業機Ｐを水平にすることができる。

また、前記作業機ローリング制御においては、ローリングシリンダ３０のピストンを駆動する際、一定時間毎に伸縮出力を一旦停止する構成となっしているが、重量の大きな前記多連プラウ等の作業機Ｐを連結しこれを左右ローリングする場合、前記重量或いは牽引負荷によって前記シリンダ３０が過剰に伸長する場合がある。よって、ここでは該シリンダ３０の伸びを検出するストロークセンサ４７の検出により予め設定した長さ以上に伸長されると、結果に基づきコントローラ４８からホーン４９を鳴らす構成となっている。これにより、車体に不適切な過剰に重量の大きな作業機の使用を防止しシリンダ３０の破損を防止することができ、或いは牽引負荷を適正に修正できて作業の効率化を図ることができる。

また前記トラクタＴの作業機ローリング制御では、スロープセンサ１５の検出信号をデジタルフィルタ処理を行い、前記スロープセンサ信号生値とデジタルフィルタ値との平均値を車体傾斜基準値として作業機のローリング姿勢を制御する構成となっている。

即ち、従来、前記スロープセンサ１５の信号生値により左右傾きを正確に算出する場合は、例えば２０個のサンプル値を必要とし、車体傾斜基準値（Ｙ０＝スロープセンサ値＋Ｙ１＋Ｙ２＋…＋Ｙ１９／２０）を算出する処理に時間を要していた。

よって、ここでは、前記スロープセンサ１５の最新の値１つを平均基準値のサンプル値とし、残り数個例えば５個の値をデジタルフィルタ値を採用する構成（Ｙ０＝スロープセンサ値＋ＤＦＴ０＋ＤＦＴ１…＋Ｙ３／５）とし、これにより、制御上の処理を迅速化し、前記従来の構成と比較して遅れのない車体傾斜基準値の算出を行うことができ、作業機Ｐのローリング姿勢を正確に制御することができる。

トラクタの全体側面図。 コントローラの接続状態を示すブロック図。 旋回モード設定器の平面図。 トラクタの一部油圧回路図。 圃場内でのトラクタの走行作業状態を示す平面図。 各モードの作用を示す制御フローチャート。 プラウ作業時のトラクタの背面を示す概略図。 作業機ローリング制御の設定状態を示す図。

符号の説明

Ｅ エンジン
Ｒ ロータリ作業機
１ トラクタ
４ 前輪
５ 後輪
６ ステアリングハンドル
９ リフトアーム
１０ 油圧昇降シリンダ
１１ 上昇用電磁バルブ
１２ 下降用電磁バルブ
２１ 制御部
２２ ハンドル切角センサ
２３ 旋回モード設定器
２４ 操作パネル

Claims (1)

1. 車体に対し昇降可能に装着した作業機（Ｒ）を昇降駆動するアクチュエータ（１０）と、車体の旋回操作を検出する検出手段（２２）を備え、前記旋回操作に連動して作業機（Ｒ）を非作業位置へ上昇させ旋回終了時に作業機（Ｒ）を上昇位置のまま保持する第一モードと、前記旋回操作に連動して作業機（Ｒ）を上昇させ且つ旋回終了時に下降させる第二モードを選択する設定手段（２３）を備えたことを特徴とする農作業車の作業機昇降制御装置。

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