JP2006314209A - 作業機の姿勢制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータリ耕耘機などの農作業機の左右方向の傾斜を略一定に維持する傾斜角自動制御、または耕耘爪が圃場を耕耘する深さを略一定に維持する耕耘深さ自動制御なども容易にできる作業機の姿勢制御装置を提供する。
【解決手段】作業車両に農作業機をリンク機構を介して昇降可能に装着し、昇降制御アクチュエータと、傾斜制御アクチュエータと、前記作業車両の水平に対する左右方向の傾斜角を検出する本機ローリングセンサ１２０と、前記作業車両の左右方向の傾動の角速度を検出する本機ローリングジャイロセンサ１２１と、前記昇降制御アクチュエータ及び前記傾斜制御アクチュエータを作動する姿勢制御手段とを備えてなる作業機の姿勢制御装置において、前記農作業機の左右方向の傾動の角速度を検出する作業機ローリングジャイロセンサ１３２と、前記農作業機の上下動の角速度を検出する作業機ピッチングジャイロセンサ１３３とを備えたものである。
【選択図】図９

Description

本発明は、トラクタ等の作業車両に牽引されたロータリ耕耘機または畦立て作業機などの農作業機の姿勢を制御するための装置に係り、より詳しくは、前記農作業機の左右方向の傾斜角を自動制御し、かつ圃場の耕耘深さを自動制御する作業機の姿勢制御装置に関するものである。

この種のロータリ耕耘機は、左右傾斜角を調節するため、前記作業車両に左右傾斜動可能に連結されている。また、前記ロータリ耕耘機は、耕耘深さを調節するため、前記作業車両に昇降動可能に連結されている。前記ロータリ耕耘機における耕耘爪の回転軌跡の上側を耕耘カバーにて覆う。前記耕耘カバーの後端部にはリヤカバーを連結している。そして、特許文献１に示されているように、前記作業車両の左右方向の傾斜角を本機ローリングセンサにて検出して、この検出値が前記ロータリ耕耘機の目標傾斜角と一致するように、前記ロータリ耕耘機の左右傾斜角を制御していた（傾斜角自動制御）。また、前記リヤカバーを上下回動可能で所定圧力にて接地して、前記耕耘爪の耕耘深さの検出手段として利用し、前記ロータリ耕耘機の耕耘深さを検出して、この検出値が目標耕耘深さと一致するように、前記耕耘爪の耕耘深さを制御していた（耕耘深さ自動制御）。前記ロータリ耕耘機の左右傾斜角を略一定に維持する傾斜角自動制御と、前記耕耘爪の耕耘深さを略一定に維持する耕耘深さ自動制御とにより、耕耘作業を実行していた (例えば、特許文献１) 。
特開平８−２０５６０９号公報

ところで、例えば圃場の実際の耕盤よりも浅く耕耘する浅耕作業、または前記耕耘爪の耕耘深さが前記トラクタの車輪の轍よりも浅くなる軟弱地の耕耘作業などでは、一般的な耕耘深さまたは耕土の硬さの耕耘作業に比べて、前記ロータリ耕耘機を支持する前記トラクタの負担が増大する。そのため、前記ロータリ耕耘機の姿勢が変化してから、前記トラクタの姿勢が遅れて変化することがある。そのように、前記ロータリ耕耘機の姿勢変化に対して前記トラクタの姿勢変化が遅れた場合、前記特許文献１のように、前記トラクタの左右方向の傾動を検出して、前記ロータリ耕耘機の左右方向の傾斜角を自動的に修正する制御では、その傾斜角自動制御が前記ロータリ耕耘機の実際の左右方向の傾動より遅れて開始される等の問題がある。また、前記リヤカバーの上下回動を検出して、前記耕耘爪の耕耘深さを自動的に修正していたから、その耕耘深さ自動制御が、前記ロータリ耕耘機の実際の耕耘深さの変化より遅れて開始される等の問題がある。効果的な耕耘深さ自動制御を実行するものが無かった。

本発明の目的は、圃場の耕耘作業などを簡単な動作で実行するものでありながら、ロータリ耕耘機などの農作業機の左右方向の傾斜を略一定に維持する傾斜角自動制御、または耕耘爪が圃場を耕耘する深さを略一定に維持する耕耘深さ自動制御なども容易にできる作業機の姿勢制御装置を提供するものである。

前記目的を達成するため、請求項１に係る発明の作業機の姿勢制御装置は、前車輪及び後車輪にて走行自在に支持された作業車両に、農作業機をリンク機構を介して昇降可能に装着し、前記農作業機を昇降動する昇降制御アクチュエータと、前記農作業機を前記作業車両に対して左右に傾動させる傾斜制御アクチュエータと、前記作業車両の水平に対する左右方向の傾斜角を検出する本機ローリングセンサと、前記作業車両の左右方向の傾動の角速度を検出する本機ローリングジャイロセンサと、前記昇降制御アクチュエータ及び前記傾斜制御アクチュエータを作動する姿勢制御手段とを備えてなる作業機の姿勢制御装置において、前記農作業機の左右方向の傾動の角速度を検出する作業機ローリングジャイロセンサと、前記農作業機の上下動の角速度を検出する作業機ピッチングジャイロセンサとを備えたものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の作業車両の制御装置において、前記姿勢制御手段は、前記傾斜制御アクチュエータの作動を、前記本機ローリングジャイロセンサ、または前記作業機ローリングジャイロセンサのいずれかまたは両方の出力にて、開始するように制御するものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の作業車両の制御装置において、前記姿勢制御手段は、前記昇降制御アクチュエータの作動を、前記作業機ピッチングジャイロセンサの出力にて、開始するように制御するものである。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の作業車両の制御装置において、前記作業車両の前後方向の傾動の角速度を検出する本機ピッチングジャイロセンサを備え、前記姿勢制御手段は、前記昇降制御アクチュエータの作動を、前記本機ピッチングジャイロセンサ、または前記作業機ピッチングジャイロセンサのいずれか一方または両方の出力にて、開始するように制御するものである。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の作業車両の制御装置において、前記農作業機の対地高さを検出する対地センサと、前記作業車両の水平に対する前後方向の傾斜角を検出する本機ピッチングセンサとを備え、前記姿勢制御手段は、前記昇降制御アクチュエータの作動を、前記作業機ピッチングジャイロセンサからの出力にて開始したときに、前記対地センサ、または前記本機ピッチングセンサのいずれか一方または両方の出力にて、前記昇降制御アクチュエータの１サイクルの耕耘深さ自動制御を完了させて、前記作業機ピッチングジャイロセンサからの出力を読み込む動作に戻るものである。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５に記載の作業車両の制御装置において、前記姿勢制御手段は、前記昇降制御アクチュエータまたは前記傾斜制御アクチュエータの一方または両方が駆動して農作業機が昇降またはローリングしている間は、前記農作業機上の前記作業機ローリングジャイロセンサまたは前記作業機ピッチングジャイロセンサの検出値を読み込まないように制御するものである。

請求項１に係る発明によれば、前車輪及び後車輪にて走行自在に支持された作業車両に、農作業機をリンク機構を介して昇降可能に装着し、前記農作業機を昇降動する昇降制御アクチュエータと、前記農作業機を前記作業車両に対して左右に傾動させる傾斜制御アクチュエータと、前記作業車両の水平に対する左右方向の傾斜角を検出する本機ローリングセンサと、前記作業車両の左右方向の傾動の角速度を検出する本機ローリングジャイロセンサと、前記昇降制御アクチュエータ及び前記傾斜制御アクチュエータを作動する姿勢制御手段とを備えてなる作業機の姿勢制御装置において、前記農作業機の左右方向の傾動の角速度を検出する作業機ローリングジャイロセンサと、前記農作業機の上下動の角速度を検出する作業機ピッチングジャイロセンサとを備えたものであるから、前記農作業機の姿勢が変化したときに、前記農作業機の左右方向の傾動の開始とその方向とを前記作業機ローリングジャイロセンサにて検出できる。前記農作業機の上下動の開始とその方向とを前記作業機ピッチングジャイロセンサにて検出できる。例えばトラクタの浅耕作業または軟弱地の耕耘作業などにおいても、前記傾斜制御アクチュエータ及び前記昇降制御アクチュエータの応答性を向上できる。

請求項２に係る発明によれば、前記姿勢制御手段は、前記傾斜制御アクチュエータの作動を、前記本機ローリングジャイロセンサ、または前記作業機ローリングジャイロセンサのいずれかまたは両方の出力にて、開始するように制御するものであるから、例えばトラクタの浅耕作業または軟弱地の耕耘作業などにおいても、前記傾斜制御アクチュエータの応答性を向上できる。そのため、前記傾斜制御アクチュエータの制御が遅れて既耕地面に凹凸が形成されるのを防止できる。

請求項３に係る発明によれば、前記姿勢制御手段は、前記昇降制御アクチュエータの作動を、前記作業機ピッチングジャイロセンサの出力にて、開始するように制御するものであるから、例えばトラクタの浅耕作業または軟弱地の耕耘作業などにおいても、前記昇降制御アクチュエータの応答性を向上できる。そのため、前記昇降制御アクチュエータの制御開始が遅れるのを防止でき、前記農作業機の耕耘爪の耕耘深さ等が変化するのを防止できる。前記耕耘爪などを駆動するＰＴＯ駆動力の負荷変動を低減できる。前記耕耘爪の耕耘深さ自動制御などの性能を向上できる。前記農作業機を高速移動させて耕耘作業などの能率を向上できる。

請求項４に係る発明によれば、前記作業車両の前後方向の傾動の角速度を検出する本機ピッチングジャイロセンサを備え、前記姿勢制御手段は、前記昇降制御アクチュエータの作動を、前記本機ピッチングジャイロセンサ、または前記作業機ピッチングジャイロセンサのいずれかまたは両方の出力にて、開始するように制御するものであるから、例えばトラクタの浅耕作業または軟弱地の耕耘作業などにおいても、前記昇降制御アクチュエータの応答性を向上できる。そのため、前記昇降制御アクチュエータの制御開始が遅れるのを防止でき、前記農作業機の耕耘爪の耕耘深さ等が変化するのを防止できる。前記耕耘爪などを駆動するＰＴＯ駆動力の負荷変動を低減できる。前記耕耘爪の耕耘深さ自動制御などの性能を向上できる。前記農作業機を高速移動させて耕耘作業などの能率を向上できる。

請求項５に係る発明によれば、前記農作業機の対地高さを検出する対地センサと、前記作業車両の水平に対する前後方向の傾斜角を検出する本機ピッチングセンサとを備え、前記姿勢制御手段は、前記昇降制御アクチュエータの作動を、前記作業機ピッチングジャイロセンサからの出力にて開始したときに、前記対地センサ、または前記本機ピッチングセンサのいずれかまたは両方の出力にて、前記昇降制御アクチュエータの１サイクルの耕耘深さ自動制御動作を完了させて、前記作業機ピッチングジャイロセンサからの出力を読み込むように制御するものであるから、例えばトラクタの浅耕作業または軟弱地の耕耘作業などにおいても、前記昇降制御アクチュエータの応答性を向上できる。そのため、前記昇降制御アクチュエータのハンチング動作を防止でき、前記農作業機の耕耘爪の耕耘深さ等が変化するのを防止できる。前記耕耘爪などを駆動するＰＴＯ駆動力の負荷変動を低減できる。前記耕耘爪の耕耘深さ自動制御などの性能を向上できる。前記農作業機を高速移動させて耕耘作業などの能率を向上できる。

請求項６に係る発明によれば、前記姿勢制御手段は、前記昇降制御アクチュエータまたは前記傾斜制御アクチュエータの一方または両方が駆動して農作業機が昇降またはローリングしている間は、前記農作業機上の前記作業機ローリングジャイロセンサまたは前記作業機ピッチングジャイロセンサの検出値を読み込まないように制御するものであるから、前記農作業機の傾斜角制御または昇降制御（耕耘爪の耕耘深さ制御）が、前記各ジャイロセンサのいずれかの出力にて誤作動するのを防止できる。前記昇降制御アクチュエータまたは前記傾斜制御アクチュエータのハンチング作動を低減して、それらの自動制御の性能を向上できる。

以下、本発明の実施の形態を、作業車両としての農作業用トラクタに適用した場合の図面について説明する。図１はトラクタの側面図、図２は同平面図、図３は油圧式の作業機用昇降機構の側面説明図、図４は同平面説明図、図５は図２のロータリ耕耘機のＶ−Ｖ線矢視側断面図、図６は同背面説明図、図７はトラクタの油圧回路図、図８はロータリ耕耘機を連結したトラクタの後部の平面図、図９は制御手段の機能ブロック図、図１０は作業機姿勢適応制御のフローチャート、図１１は作業機傾斜制御のフローチャート、図１２は耕耘深さ制御のフローチャートである。

図１乃至図４に示す如く、作業車両としてのトラクタ１は、走行機体２を左右一対の前車輪３と同じく左右一対の後車輪４とで支持し、前記走行機体２の前部に搭載したエンジン５にて後車輪４及び前車輪３を駆動することにより、前後進走行するように構成される。エンジン５はボンネット６にて覆われる。また、前記走行機体２の上面にはキャビン７が設置され、該キャビン７の内部には、操縦座席８と、かじ取りすることによって前車輪３を左右に動かすようにした操縦ハンドル（丸ハンドル）９とが設置される。キャビン７の外側部には、オペレータが乗降するステップ１０が設けられ、該ステップ１０より内側で且つキャビン７の底部より下側には、エンジン５に燃料を供給する燃料タンク１１が設けられている。

また、図１乃至図４に示されるように、前記走行機体２は、前バンパ１２及び前車軸ケース１３を有するエンジンフレーム１４と、エンジンフレーム１４の後部にボルトにて着脱自在に固定する左右の機体フレーム１６とにより構成される。機体フレーム１６の後部には、前記エンジン５の回転を適宜変速して後車輪４及び前車輪３に伝達するためのミッションケース１７が連結されている。この場合、後車輪４は、前記ミッションケース１７に対して、当該ミッションケース１７の外側面から外向きに突出するように装着された後車軸ケース１８、及びこの後車軸ケース１８の外側端に後方に延びるように装着されたギヤケース１９を介して取付けられている。

図３及び図４に示されるように、前記ミッションケース１７の後部における上面には、作業機としてのロータリ耕耘機２４を昇降動するための油圧式の作業機用昇降機構２０が着脱可能に取付けられている。ロータリ耕耘機２４は、ミッションケース１７の後部に、一対の左右ロワーリンク２１及びトップリンク２２からなる３点リンク機構を介して連結される。左右ロワーリンク２１の前端側を、ミッションケース１７の後部の左右側面にロワーリンクピン２５を介して回動可能に連結する。トップリンク２２の前端側は、作業機用昇降機構２０の後部のトップリンクヒッチ２６にトップリンクピン２７を介して連結する。さらに、ミッションケース１７の後側面に、前記ロータリ耕耘機２４にＰＴＯ駆動力を伝達するためのＰＴＯ軸２３が後向きに突出するように設けられている。

図３及び図４及び図７に示されるように、油圧式の作業機用昇降機構２０には、後述する単動形の昇降制御油圧シリンダ２８にて回動させるための１対の左右リフトアーム２９が設置されている。進行方向に向かって左側のロワーリンク２１とリフトアーム２９とが、左リフトロッド３０を介して連結されている。進行方向に向かって右側のロワーリンク２１とリフトアーム２９とは、右リフトロッド３１、及びそのロッド３１の一部を形成する複動形の傾斜制御油圧シリンダ３２、及びそのシリンダ３２のピストンロッド３３とを介して連結されている。

図１に示すように、ロータリ耕耘機２４における下リンクフレーム３４の前端と左右一対のロワーリンク２１とが、下ヒッチピン３５ａを介して連結され、トップリンク２２の各後端側と上リンクフレーム３４の前端側とが、上ヒッチピン３４ａを介して連結されている。

図１、図２、図５及び図６に示すように、ロータリ耕耘機２４は、横長筒状のメインビーム３６と、メインビーム３６の左右側端部にそれぞれ上端側が連結されたチェンケース３７及び軸受板３８と、チェンケース３７及び軸受板３８の下端側に左右両端部が回転自在に軸支された耕耘爪軸３９と、耕耘爪軸３９に放射状にて着脱可能に取付く複数の耕耘爪４０と、耕耘爪４０の回転軌跡の上方を覆うように配置された耕耘上面カバー４１と、耕耘爪４０の回転軌跡の左右側方を覆うように配置された左右耕耘サイドカバー４２と、耕耘爪４０の回転軌跡の後方を覆うように配置された耕耘リヤカバー４３と、メインビーム３６に前端側が取付けられて後方に長く伸びる耕深調節フレーム４４と、上リンクフレーム３４の後端側と耕深調節フレーム４４の前後方向の中間部とに連結された伸縮調節可能な耕深調節軸４５等からなる。

なお、下リンクフレーム３５はメインビーム３６に一体的に連結され（図２及び図６参照）。トップリンク２２は、ターンバックル２２ａの回転にて伸縮させて、そのリンク２２の長さを変更調節可能となるように構成されている（図３及び図４参照）。上リンクフレーム３４の前後方向の中間部は、耕深調節支点軸３４ｂを介してメインビーム３６に回動可能に連結されている（図１参照）。耕深調節フレーム４４の前端側をメインビーム３６に一体的に連結する。耕深調節ハンドル４５ａの回転操作にて耕深調節軸４５を伸縮させたときには、ロワーリンク２１及びトップリンク２２にて支持されるロータリ耕耘機２４が前傾姿勢または後傾姿勢に変化して、耕耘爪４０による耕耘深さが変更可能に構成されている。

図１、図５及び図６に示されるように、メインビーム３６の左右中央部には、ＰＴＯ軸２３からの駆動力を入力するためのギヤケース４６が配置されている。ＰＴＯ軸２３と、ギヤケース４６の前面側のＰＴＯ入力軸４６ａとを、両端に自在継手が備えられた伸縮自在な伝動軸４６ｂを介して連結する。ＰＴＯ軸２３からの動力が、ギヤケース４６に内蔵したベベルギヤ（図示省略）、メインビーム３６に内蔵した回転軸（図示省略）、チェンケース３７に内蔵したスプロケット及びチェン（図示省略）等を介して耕耘爪軸３９に伝えられ、耕耘爪４０を図１及び図５において反時計方向に回転させることになる。

図５及び図６に示されるように、耕耘上面カバー４１の後端部には、枢着軸４７を介して耕耘リヤカバー４３の前端側が連結されている。走行機体１の幅方向に長い耕耘上面カバー４１の上面の後部には、後傾姿勢の一対の左右ハンガーフレーム４８が立設されている。耕耘リヤカバー４３の上面の後端側と左右ハンガーフレーム４８とは１対の左右ハンガー機構４９を介して上下動可能に連結されている。各ハンガーフレーム４８の上端部には、受圧軸体４８ａが水平軸線（中心線）回りに回動可能に配置されている。

各ハンガー機構４９における細長い丸棒形のハンガーロッド５０は、受圧軸体４８ａに水平軸線（中心線）と直交する方向に摺動可能に貫通しており、図５に示されるように、ハンガーロッド５０の下端部は、支軸５３を介して、耕耘リヤカバー４３の後部上面のブラケット５４に回動自在に連結されている。ハンガーロッド５０の上端側には、下降規制ピン５１が設けられ、受圧軸体４８ａと下降規制ピン５１の間のハンガーロッド５０には、ドーナツ形の下降規制板５２がハンガーロッド５０の軸線方向に摺動可能に被嵌されている。また、ハンガーロッド５０の下部側（支軸５３より上側）には、上昇規制ピン５５が配置され、受圧軸体４８ａと上昇規制ピン５５との間のハンガーロッド５０には、ドーナツ形の上下座板５６，５７を介して、耕耘リヤカバー４３に鎮圧力を付与するための鎮圧用圧縮バネ５８が被嵌されている。

この構成により、ロータリ耕耘機２４が地表面から離れた高さに持上げられたときには、耕耘リヤカバー４３の後端側が枢着軸４７回りに下方側に回動し、下降規制ピン５１が下降規制板５２に当接し、下降規制板５２が受圧軸体４９に当接し、耕耘リヤカバー４３がこの後端側を最下降させた姿勢に維持されることになる。一方、ロータリ耕耘機２４が耕地上面に降ろされて、耕耘爪４０が着地しているときや、耕耘作業中では、耕耘リヤカバー４３の後端側が、耕耘された耕土との接地圧にて枢着軸４７回りに上方に回動することになる。また、耕耘リヤカバー４３の後端側が枢着軸４７回りに上方に回動したときには、上昇規制ピン５５及び下座板５７を介して鎮圧用圧縮バネ５８が圧縮されて、耕耘リヤカバー４３の後端側の上方への回動が鎮圧用圧縮バネ５８の付勢力にて規制されることになる。そのため、耕耘爪４０から耕耘リヤカバー４３の後方に排出される耕土量が制限されたり、耕土表面が耕耘リヤカバー４３の移動にて均平に均されることになる。

図７は本実施形態のトラクタ１の油圧回路１００を示し、エンジン５の回転力により作動する作業機用油圧ポンプ１０１を備える。作業機用油圧ポンプ１０１は、作業機用昇降機構２０における昇降制御油圧シリンダ２８に作動油を供給制御するための上昇制御電磁弁１０２及び下降制御電磁弁１０３と、傾斜制御油圧シリンダ３２に作動油を供給制御するための傾斜制御電磁弁１０４とに、分流弁１０５を介して接続している。昇降制御油圧シリンダ２８の作動油の圧力を電気的信号に変換して検出するためのダイヤフラム式油圧センサ１０６と、昇降制御油圧シリンダ２８の作動油の温度を電気的信号に変換して検出するための熱電対式油温センサ１０７とを備える。この油圧回路１００には、図７に示すように、リリーフ弁や流量調整弁、チェック弁、オイルクーラ、オイルフィルタ等を備えている。

次に、本実施形態のロータリ耕耘機２４の姿勢制御（左右方向の傾斜角度制御、耕耘爪４０の耕耘深さ制御）について説明する。図９は、ロータリ耕耘機２４の姿勢制御手段の機能ブロック図であり、制御プログラムを記憶したＲＯＭと各種データを記憶したＲＡＭとを備えたマイクロコンピュータ等の姿勢制御コントローラ１１０は、電源印加用キースイッチ１１１を介してバッテリ１１２に接続される。キースイッチ１１１は、エンジン５を始動するためのスタータ１１３に接続される。

また、図９に示されるように、姿勢制御コントローラ１１０には、エンジン５の回転を制御する電子ガバナコントローラ１１４が接続されている。電子ガバナコントローラ１１４には、エンジン５の燃料を調節するガバナ１１５と、エンジン５の回転数を検出するエンジン回転センサ１１６とが接続される。ガバナ１１５に設けた燃料調節ラック（図示省略）が、手動操作するスロットルレバー１１７の回動位置をスロットルポテンショメータ１１８にて検出し、その検出値に基づいて、エンジン５の回転数が設定されたとき、電子ガバナコントローラ１１４からの信号にてスロットルレバー１１７の設定回転数とエンジン５の回転数が一致するように、燃料調節ラック駆動用のスロットルソレノイド１１９を介して燃料調節ラックが自動的に位置調節され、負荷変動などによってエンジン５の回転が変化するのを防ぐ、換言すると、負荷の変動に拘らずエンジン５の回転数が略一定回転を保持するように構成されている。

さらに、姿勢制御コントローラ１１０には、図９に示すように、入力系の各種センサ及びスイッチ類、即ち、トラクタ１の左右方向の傾斜角を検出する振子式の本機ローリングセンサ１２０と、トラクタ１が左右方向に傾動開始したときの角速度を検出するガスレート式の本機ローリングジャイロセンサ１２１と、トラクタ１に対するロータリ耕耘機２４の相対的な左右方向の傾斜角を検出するポテンショメータ型の作業機ポジションセンサ１２２と、トラクタ１に対するロータリ耕耘機２４の左右方向の相対傾斜角をオペレータが設定する傾斜設定ダイヤル１２３と、耕耘爪４０の耕耘深さ変動にて変化する耕耘リヤカバー４３の回動角を検出するポテンショメータ型のリヤカバーセンサ１２４と、リヤカバーセンサ１２４の出力から限定された帯域の信号出力を取出すローパスフィルタまたはノッチフィルタ等のフィルタ１２５と、耕耘爪４０の耕耘深さをオペレータが設定する耕深設定ダイヤル１２６と、前後車輪３，４の回転速度（走行速度）を検出するための車速センサ１２７と、リフトアーム２９の回動角度を検出するポテンショメータ型のリフト角センサ１２９とが接続されている。

また、姿勢制御コントローラ１１０には、図９に示すように、トラクタ１の前後方向の傾斜角を検出する振子式の本機ピッチングセンサ１３０と、トラクタ１が前後方向に傾動開始したときの角速度を検出するガスレート式の本機ピッチングジャイロセンサ１３１と、ロータリ耕耘機２４が左右方向に傾動開始したときの角速度を検出するガスレート式の作業機ローリングジャイロセンサ１３２と、ロータリ耕耘機２４が前後方向に傾動開始したときの角速度を検出するガスレート式の作業機ピッチングジャイロセンサ１３３とが接続されている。

姿勢制御コントローラ１１０には、図９に示すように、出力系の各種電磁弁、即ち、上昇制御電磁弁１０２と、下降制御電磁弁１０３と、傾斜制御電磁弁１０４とが接続されている。本機ピッチングジャイロセンサ１３１、及び作業機ピッチングジャイロセンサ１３３のいずれかまたは両方の検出結果と、リヤカバーセンサ１２４の耕耘深さの検出結果とに基づき、上昇制御電磁弁１０２または下降制御電磁弁１０３のいずれかを切換えて、昇降制御油圧シリンダ２８を作動させ、耕耘爪４０の耕耘深さが耕深設定ダイヤル１２６の設定耕深値になるように、耕耘爪４０の耕耘深さを自動的に制御するための耕耘深さ自動制御を実行することになる。

また、本機ローリングジャイロセンサ１２１、及び作業機ローリングジャイロセンサ１３２のいずれかまたは両方の検出結果と、本機ローリングセンサ１２０のトラクタ１の左右傾斜角の検出結果に基づき、傾斜制御電磁弁１０４を切換えて、傾斜制御油圧シリンダ３２を作動させ、ロータリ耕耘機２４の左右方向の傾斜角が傾斜設定ダイヤル１２３の設定傾斜角になるように、ロータリ耕耘機２４の左右方向の傾斜角を自動的に制御するための傾斜角自動制御を実行することになる。

本実施形態では、図１及び図２及び図８に示されるように、運転部（キャビン）７内の操縦座席８の前方の床板５９から突出する操縦コラム６０上に丸ハンドル型の操縦ハンドル９が配置され、操縦コラム６０より右方にスロットルレバー１１７と左右ブレーキペダル６１とが配置されている。また、操縦コラム６０より左方にクラッチペダル６２が配置されている。操縦座席８の右側コラム上には、作業機昇降レバー６３と、ＰＴＯ変速レバー６４と、傾斜設定ダイヤル１２３と、耕深設定ダイヤル１２６とが配置されている。操縦座席８の左側コラム上には走行変速レバー６５が配置されている。操縦座席８の左側コラムの前にはデフロックペダル６６が配置されている。操縦座席８の後方側で、作業機用昇降機構２０の上面側には、本機ローリングセンサ１２０と、本機ローリングジャイロセンサ１２１と、本機ピッチングセンサ１３０と、本機ピッチングジャイロセンサ１３１とが配置されている。

また、図２及び図５及び図８に示されるように、耕耘上面カバー４１の後部の上面には、リヤカバーセンサ１２４が配置されている。耕耘リヤカバー４３と、リヤカバーセンサ１２４とを、センサアーム６７及びセンサリンク６８等を介して連結する。耕耘上面カバー４１の上面の左右幅の略中央には、メインビーム３６を介して、作業機ローリングジャイロセンサ１３２と、作業機ピッチングジャイロセンサ１３３とが配置されている。

次に、作業機姿勢適応制御のフローチャート（図１０）を参照しながら、ロータリ耕耘機２４の姿勢適応制御態様を説明する。

ロータリ耕耘機２４を、ロワーリンク２１及びトップリンク２２を介してトラクタ１の後側に昇降可能に連結し、トラクタ１のエンジン５が始動され、自動制御作動（図示しない自動制御スイッチのＯＮ操作）中は（Ｓ１；ｙｅｓ）、リフト角センサ１２９からのロータリ耕耘機２４の対本機支持高さ検出値と、本機ローリングセンサ１２０の左右傾斜角検出値と、本機ローリングジャイロセンサ１２１の左右傾斜の角速度検出値と、本機ピッチングセンサ１３０の前後傾斜角検出値と、本機ピッチングジャイロセンサ１３１の前後傾斜の角速度検出値と、車速センサ１２７の車速検出値（後車輪４の回転速度）とを読み込む（Ｓ２）。

そして、傾斜制御アクチュエータとしての傾斜制御油圧シリンダ３２、または昇降制御アクチュエータとしての昇降制御油圧シリンダ２８が作動中か否かを判断する（Ｓ３）。傾斜制御油圧シリンダ３２または昇降制御油圧シリンダ２８が作動中ではない場合（Ｓ３；ｎｏ）、作業機ローリングジャイロセンサ１３２の左右傾斜の角速度検出値と、作業機ピッチングジャイロセンサ１３３の前後傾斜の角速度検出値とが読み込まれ（Ｓ４）、図１１に示す作業機傾斜制御（Ｓ５）、または図１２に示す耕耘深さ制御（Ｓ６）が実行される。

他方、傾斜制御油圧シリンダ３２または昇降制御油圧シリンダ２８が作動していて、ロータリ耕耘機２４の姿勢が変更されている途中のときには（Ｓ３；ｙｅｓ）、作業機ローリングジャイロセンサ１３２から出力された左右傾斜の角速度検出値、及び作業機ピッチングジャイロセンサ１３３から出力された前後傾斜の角速度検出値を読み込まない。その角速度検出値を読み込んだときには、その読み込んだ角速度検出値はキャンセルされ、無効にされる。そのため、各ジャイロセンサ１３２，１３３のいずれか一方の角速度検出値が出力されても、傾斜制御油圧シリンダ３２または昇降制御油圧シリンダ２８の作動途中の手動制御または自動制御が各ジャイロセンサ１３２，１３３のいずれか一方の出力にて中止されることがなく、その手動制御（同一の連続した制御）または自動制御（図１１または図１２に示す１サイクルの制御）の動作が完了するまで、ロータリ耕耘機２４の姿勢が継続して変更されることになる。

昇降制御油圧シリンダ２８及び傾斜制御油圧シリンダ３２が駆動されない状態（トラクタ１に対するロータリ耕耘機２４の高さ及び左右傾斜が固定された状態）では、圃場の凹凸によってトラクタ１とロータリ耕耘機２４とが一体的にローリングまたはピッチングすることが理想であり、望ましい。しかしながら、現実には、ロワーリンク２１及びトップリンクを、トラクタ１及びロータリ耕耘機２４に対して球関継手などを介して連結しているから、ロワーリンク２１及びトップリンク２２の撓み、及び各リンク２１，２２の連結部の振れ及びガタ等により、トラクタ１とロータリ耕耘機２４とは、ローリングまたはピッチングの動作に差異が生じることになるので、これらの場合には、トラクタ１及びロータリ耕耘機２４における各ローリングジャイロセンサ１２１，１３２の双方または一方の検出値に基づいて、図１１に示すローリング制御（傾斜角制御）を実行し、同様に、トラクタ１及びロータリ耕耘機２４における各ピッチングジャイロセンサ１３１，１３３の双方または一方の検出値に基づいて、図１２に示すピッチング制御（耕耘深さ制御）を実行する。

次に、図１１に示されるように、トラクタ１に装着したロータリ耕耘機２４の左右方向の傾斜を制御する作業機傾斜制御について説明する。

本機ローリングジャイロセンサ１２１、または作業機ローリングジャイロセンサ１３２のいずれかの角速度検出値が、姿勢制御コントローラ１１０に入力された場合（Ｓ７；ｙｅｓ）、前記各ジャイロセンサ１２１，１３２の角速度検出値の平均値（または読み込まれた角速度検出値のいずれか一方であってその平均値に最も近似した角速度検出値、または読み込まれた角速度検出値のいずれか一方であって最も大きい角速度検出値）に基づき、ロータリ耕耘機２４の傾斜方向（左右いずれか）を演算する（Ｓ８）。そして、傾斜制御電磁弁１０４を、ロータリ耕耘機２４の左右傾斜を修正する方向に作動させ、傾斜制御油圧シリンダ３２の左傾斜（左側が下降、右側が上昇）または右傾斜（右側が下降、左側が上昇）の動作を開始し、ロータリ耕耘機２４の左右いずれか一方の傾斜角を変更させる（Ｓ９）。

傾斜制御油圧シリンダ３２が傾斜制御電磁弁１０４の切換にて作動を開始したときには、オペレータが設定した傾斜設定ダイヤル１２３の傾斜角度の傾斜角設定値と、トラクタ１に対するロータリ耕耘機２４の現在の左右方向の傾斜角度を検出した作業機ポジションセンサ１２２のポジション検出値とが読み込まれる（Ｓ１０）。その読み込まれた傾斜角設定値及びポジション検出値に基づき、ロータリ耕耘機２４の左右方向の傾斜角を演算する（Ｓ１１）。ステップ１１にて演算されたロータリ耕耘機２４の左右方向の傾斜角が、傾斜設定ダイヤル１２３の傾斜角設定値と一致するか否かを判断する（Ｓ１２）。

そして、ロータリ耕耘機２４の左右方向の傾斜角が、傾斜設定ダイヤル１２３の傾斜角設定値と一致した場合（Ｓ１２；ｙｅｓ）、傾斜制御電磁弁１０４を中立位置に復帰維持して（Ｓ１３）、傾斜制御油圧シリンダ３２を停止させる。一定時間が経過したときに（Ｓ１４；ｙｅｓ）、ロータリ耕耘機２４の傾斜角自動制御（１サイクルの自動制御）を完了し、各ジャイロセンサ１２１，１３２の角速度検出値を読み込む上述のステップ７の動作に戻る。なお、上述のステップ７において、各ジャイロセンサ１２１，１３２のいずれからも出力がないときには（Ｓ７；ｎｏ）、ロータリ耕耘機２４の水平に対する現在の傾斜角度が維持される。

次に、図１２に示されるように、トラクタ１に装着したロータリ耕耘機２４の耕耘爪４０の耕耘深さを制御する耕耘深さ制御について説明する。

本機ピッチングジャイロセンサ１３１、または作業機ピッチングジャイロセンサ１３３のいずれかの角速度検出値が、姿勢制御コントローラ１１０に入力された場合（Ｓ１５；ｙｅｓ）、前記各ジャイロセンサ１３１，１３３の角速度検出値の平均値（または読み込まれた角速度検出値のいずれかであってその平均値に最も近似した角速度検出値、または読み込まれた角速度検出値のいずれかであって最も大きい角速度検出値）に基づき、耕耘爪４０の耕耘深さが変化する方向を演算する（Ｓ１６）。そして、上昇制御電磁弁１０２、または下降制御電磁弁１０３のいずれかを、耕耘爪４０の耕耘深さを修正する方向に作動させ、昇降制御油圧シリンダ２８が上昇動作または下降動作を開始させ、耕耘爪４０の耕耘深さを修正する（Ｓ１７）。

上昇制御電磁弁１０２、または下降制御電磁弁１０３のいずれかが作動を開始したときに、オペレータが設定した耕深設定ダイヤル１２６の耕耘深さ設定値と、耕耘爪４０の現在の耕耘深さを検出したリヤカバーセンサ１２４の耕耘深さ検出値とを読み込み（Ｓ１８）、その耕耘深さ設定値と耕耘深さ検出値とに基づき、耕耘爪４０の耕耘深さを演算して（Ｓ１９）、耕耘爪４０の耕耘深さが、耕深設定ダイヤル１２６の耕耘深さ設定値と一致するか否かを判断する（Ｓ２０）。

そして、耕耘爪４０の耕耘深さが、耕深設定ダイヤル１２６の耕耘深さ設定値と一致していないときには（Ｓ２０；ｎｏ）、上昇制御電磁弁１０２、または下降制御電磁弁１０３のいずれかを作動させるためのステップ１７の制御動作を継続する。そのステップ１７の制御動作にて、耕耘爪４０の耕耘深さが、耕深設定ダイヤル１２６の耕耘深さ設定値と一致した場合（Ｓ２０；ｙｅｓ）、上昇制御電磁弁１０２及び下降制御電磁弁１０３を中立位置に復帰維持して（Ｓ２１）、昇降制御油圧シリンダ２８を停止させ、一定時間が経過したときに（Ｓ２２；ｙｅｓ）、耕耘爪４０の耕耘深さ自動制御（１サイクルの自動制御）が完了して、各ジャイロセンサ１３１，１３３の角速度検出値を読み込む上述のステップ１５の動作に戻る。なお、上述のステップ１５において、各ジャイロセンサ１３１，１３３のいずれからも出力がないときは（Ｓ１５；ｎｏ）、耕耘爪４０の現在の耕耘深さが維持される。

上記の記載並びに図９などから明らかなように、前車輪３及び後車輪４にて走行自在に支持された作業車両としてのトラクタ１に、農作業機としてのロータリ耕耘機２４をリンク機構としてのロワーリンク２１及びトップリンク２２を介して昇降可能に装着し、前記農作業機２４を昇降動する昇降制御アクチュエータとしての昇降制御油圧シリンダ２８と、前記農作業機２４を前記作業車両１に対して左右に傾動させる傾斜制御アクチュエータとしての傾斜制御油圧シリンダ３２と、前記作業車両１の水平に対する左右方向の傾斜角を検出する本機ローリングセンサ１２０と、前記作業車両１の左右方向の傾動の角速度を検出する本機ローリングジャイロセンサ１２１と、前記昇降制御アクチュエータ２８及び前記傾斜制御アクチュエータ３２を作動する姿勢制御手段としての姿勢制御コントローラ１１０とを備えてなる作業機の姿勢制御装置において、前記農作業機２４の左右方向の傾動の角速度を検出する作業機ローリングジャイロセンサ１３２と、前記農作業機２４の上下動の角速度を検出する作業機ピッチングジャイロセンサ１３３とを備えたものであるから、前記農作業機２４の姿勢が変化したときに、前記農作業機２４の左右方向の傾動の開始とその方向とを前記作業機ローリングジャイロセンサ１３２にて検出できる。前記農作業機２４の上下動の開始とその方向とを前記作業機ピッチングジャイロセンサ１３３にて検出できる。例えばトラクタ１の浅耕作業または軟弱地の耕耘作業などにおいても、前記傾斜制御アクチュエータ３２及び前記昇降制御アクチュエータ２８の応答性を向上できる。

上記の記載並びに図９などから明らかなように、前記姿勢制御手段１１０は、前記傾斜制御アクチュエータ３２の作動を、前記本機ローリングジャイロセンサ１２１、または前記作業機ローリングジャイロセンサ１３２のいずれかまたは両方の出力にて、開始するように制御するものであるから、例えばトラクタ１の浅耕作業または軟弱地の耕耘作業などにおいても、前記傾斜制御アクチュエータ３２の応答性を向上できる。そのため、前記傾斜制御アクチュエータ３２の制御が遅れて既耕地面に凹凸が形成されるのを防止できる。

上記の記載並びに図９などから明らかなように、前記姿勢制御手段１１０は、前記昇降制御アクチュエータ２８の作動を、前記作業機ピッチングジャイロセンサ１３３の出力にて、開始するように制御するものであるから、例えばトラクタ１の浅耕作業または軟弱地の耕耘作業などにおいても、前記昇降制御アクチュエータ２８の応答性を向上できる。そのため、前記昇降制御アクチュエータ２８の制御開始が遅れるのを防止でき、前記農作業機２４の耕耘爪４０の耕耘深さ等が変化するのを防止できる。前記耕耘爪４０等を駆動するＰＴＯ駆動力の負荷変動を低減できる。前記耕耘爪４０の耕耘深さ自動制御などの性能を向上できる。前記農作業機２４を高速移動させて耕耘作業などの能率を向上できる。

上記の記載並びに図９などから明らかなように、前記作業車両１の前後方向の傾動の角速度を検出する本機ピッチングジャイロセンサ１３１を備え、前記姿勢制御手段１１０は、前記昇降制御アクチュエータ２８の作動を、前記本機ピッチングジャイロセンサ１３１、または前記作業機ピッチングジャイロセンサ１３３のいずれかまたは両方の出力にて、開始するように制御するものであるから、例えばトラクタ１の浅耕作業または軟弱地の耕耘作業などにおいても、前記昇降制御アクチュエータ２８の応答性を向上できる。そのため、前記昇降制御アクチュエータ２８の制御開始が遅れるのを防止でき、前記農作業機２４の耕耘爪４０の耕耘深さ等が変化するのを防止できる。前記耕耘爪４０などを駆動するＰＴＯ駆動力の負荷変動を低減できる。前記耕耘爪４０の耕耘深さ自動制御などの性能を向上できる。前記農作業機２４を高速移動させて耕耘作業などの能率を向上できる。

上記の記載並びに図９などから明らかなように、前記農作業機２４の対地高さを検出する対地センサ１２４と、前記作業車両１の水平に対する前後方向の傾斜角を検出する本機ピッチングセンサ１３０とを備え、前記姿勢制御手段１１０は、前記昇降制御アクチュエータ２８の作動を、前記作業機ピッチングジャイロセンサ１３３からの出力にて開始したときに、前記対地センサ１２４、または前記本機ピッチングセンサ１３０のいずれかまたは両方の出力にて、前記昇降制御アクチュエータ２８の１サイクルの耕耘深さ自動制御を完了させて、前記作業機ピッチングジャイロセンサ１３３からの出力を読み込む動作に戻るように制御するものであるから、例えばトラクタ１の浅耕作業または軟弱地の耕耘作業などにおいても、前記昇降制御アクチュエータ２８の応答性を向上できる。そのため、前記昇降制御アクチュエータ２８のハンチング動作を防止でき、前記農作業機２４の耕耘爪４０の耕耘深さ等が変化するのを防止できる。前記耕耘爪４０などを駆動するＰＴＯ駆動力の負荷変動を低減できる。前記耕耘爪４０の耕耘深さ自動制御などの性能を向上できる。前記農作業機２４を高速移動させて耕耘作業などの能率を向上できる。

上記の記載並びに図９などから明らかなように、前記姿勢制御手段１１０は、前記昇降制御アクチュエータ２８または前記傾斜制御アクチュエータ３２の一方または両方が駆動して農作業機２４が昇降またはローリングしている間は、前記農作業機２４上の前記作業機ローリングジャイロセンサ１３２または前記作業機ピッチングジャイロセンサ１３３の検出値を読み込まないように制御するものである。言い換えれば、前記姿勢制御手段１１０は、前記農作業機２４の姿勢が、前記昇降制御アクチュエータ２８または前記傾斜制御アクチュエータ３２の作動にて変更されている途中に、前記本機ローリングジャイロセンサ１２１、または前記作業機ローリングジャイロセンサ１３２、または前記作業機ピッチングジャイロセンサ１３３から出力されても、前記各ジャイロセンサ１２１，１３２，１３３のいずれの出力にも応答することなく、前記農作業機２４の姿勢を変更するための前記昇降制御アクチュエータ２８または前記傾斜制御アクチュエータ３２の動作が維持されるように制御するものである。従って、前記農作業機２４の傾斜角制御または昇降制御（耕耘爪４０の耕耘深さ制御）が、前記各ジャイロセンサ１２１，１３２，１３３のいずれかの出力にて誤作動するのを防止できる。前記昇降制御アクチュエータ２８または前記傾斜制御アクチュエータ３２のハンチング作動を低減して、それらの自動制御の性能を向上できる。

トラクタの側面図である。 同平面図である。 油圧式の作業機用昇降機構の側面説明図である。 同平面説明図である。 図２のロータリ耕耘機のＶ−Ｖ線矢視側断面図である。 同背面説明図である。 トラクタの油圧回路図である。 ロータリ耕耘機を連結したトラクタの後部の平面図である。 制御手段の機能ブロック図である。 作業機姿勢適応制御のフローチャートである。 作業機傾斜制御のフローチャートである。 耕耘深さ制御のフローチャートである。

符号の説明

１トラクタ（作業車両）
３前車輪
４後車輪
５エンジン
２１ロワーリンク（リンク機構）
２２トップリンク（リンク機構）
２４ロータリ耕耘機（農作業機）
２８昇降制御油圧シリンダ（昇降制御アクチュエータ）
３２傾斜制御油圧シリンダ（傾斜制御アクチュエータ）
１１０姿勢制御コントローラ（姿勢制御手段）
１２０本機ローリングセンサ
１２４リヤカバーセンサ（対地センサ）
１３０本機ピッチングセンサ
１３１本機ピッチングジャイロセンサ
１３２作業機ローリングジャイロセンサ
１３３作業機ピッチングジャイロセンサ

Claims (6)

1. 前車輪及び後車輪にて走行自在に支持された作業車両に、農作業機をリンク機構を介して昇降可能に装着し、
   前記農作業機を昇降動する昇降制御アクチュエータと、前記農作業機を前記作業車両に対して左右に傾動させる傾斜制御アクチュエータと、前記作業車両の水平に対する左右方向の傾斜角を検出する本機ローリングセンサと、前記作業車両の左右方向の傾動の角速度を検出する本機ローリングジャイロセンサと、前記昇降制御アクチュエータ及び前記傾斜制御アクチュエータを作動する姿勢制御手段とを備えてなる作業機の姿勢制御装置において、
   前記農作業機の左右方向の傾動の角速度を検出する作業機ローリングジャイロセンサと、前記農作業機の上下動の角速度を検出する作業機ピッチングジャイロセンサとを備えたことを特徴とする作業機の姿勢制御装置。
2. 前記姿勢制御手段は、前記傾斜制御アクチュエータの作動を、前記本機ローリングジャイロセンサ、または前記作業機ローリングジャイロセンサのいずれかまたは両方の出力にて、開始するように制御することを特徴とする請求項１に記載の作業機の姿勢制御装置。
3. 前記姿勢制御手段は、前記昇降制御アクチュエータの作動を、前記作業機ピッチングジャイロセンサの出力にて、開始するように制御することを特徴とする請求項１に記載の作業機の姿勢制御装置。
4. 前記作業車両の前後方向の傾動の角速度を検出する本機ピッチングジャイロセンサを備え、
   前記姿勢制御手段は、前記昇降制御アクチュエータの作動を、前記本機ピッチングジャイロセンサ、または前記作業機ピッチングジャイロセンサのいずれか一方または両方の出力にて、開始するように制御することを特徴とする請求項３に記載の作業機の姿勢制御装置。
5. 前記農作業機の対地高さを検出する対地センサと、前記作業車両の水平に対する前後方向の傾斜角を検出する本機ピッチングセンサとを備え、
   前記姿勢制御手段は、前記昇降制御アクチュエータの作動を、前記作業機ピッチングジャイロセンサからの出力にて開始したときに、前記対地センサ、または前記本機ピッチングセンサのいずれか一方または両方の出力にて、前記昇降制御アクチュエータの１サイクルの耕耘深さ自動制御動作を完了させて、前記作業機ピッチングジャイロセンサからの出力を読み込む動作に戻るように制御することを特徴とする請求項１に記載の作業機の姿勢制御装置。
6. 前記姿勢制御手段は、前記昇降制御アクチュエータまたは前記傾斜制御アクチュエータの一方または両方が駆動して農作業機が昇降またはローリングしている間は、前記農作業機上の前記作業機ローリングジャイロセンサまたは前記作業機ピッチングジャイロセンサの検出値を読み込まないように制御することを特徴とする請求項１ないし５に記載の作業機の姿勢制御装置。

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