JP2006320236A - ロータリ作業機の耕深制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータリ作業機の耕深制御装置において、走行速度の変速時にも作業機の地面に対する追従性を良くする。
【解決手段】トラクタ１の後部にロータリ作業機３を昇降調節可能に連結し、作業機３に上下回動自在に装着されているリヤーカバー３ａの回動角度を検出するリヤーカバーセンサ３２を設け、耕深調整ダイヤル７により設定された耕深目標値を維持すべくリヤーカバー３ａの回動角度を調節するようにリフトアーム２６を上下回動し作業機３を昇降制御する。トラクタ１にピッチング角速度センサ１９を設け、リヤーカバーセンサ３２の検出値とピッチング角速度センサ１９の検出値に基づき作業機３を昇降させる作業機昇降手段を設け、この作業機昇降手段の昇降速度を機体１の走行速度に応じて補正し、走行速度が速いときには作業機３の昇降速度を速くし、走行速度が遅いときには作業機３の昇降速度を遅くする。
【選択図】図４

Description

この発明は、農業用トラクタや乗用管理機に装着するロータリ作業機の耕深制御装置に関するものである。

従来、トラクタにおけるロータリ作業機の耕深制御装置では、リヤカバーの上下回動角度をポテンショメータ式のセンサ（リヤカバーセンサ）にて検出し、耕深調整ダイヤルにより設定された耕深目標値に前記リヤカバーセンサの検出値を一致させるように、リフトアームを上下回動して同作業機を昇降させる構成となっている。またトラクタの機体にピッチング角速度センサを設け、リヤカバーセンサの検出値とピッチング角速度センサの検出値に基づいてロータリ作業機の耕深制御をし、制御の追従性を向上させるようにしたものも知られている（特許文献１）。
特開２０００−３１６３１４号公報

しかしながら、前述のような構成では、トラクタの走行速度が変化すると、作業機の地面に対する追従性が悪化するという不具合が発生していた。そこで、本発明はこのような不具合を解消しようとするものである。

この発明は、機体（１）にロータリ作業機（３）を昇降調節可能に連結し、該作業機（３）に上下回動自在に装着されているリヤカバー（３ａ）の回動角度を検出するリヤカバーセンサ（３２）を設け、耕深量設定手段（７）により設定された耕深目標値を維持すべくリヤカバー（３ａ）の回動角度を調節するようにリフトアーム（２６，２６）を上下回動し作業機（３）を昇降するロータリ作業機の耕深制御装置において、
前記機体（１）にピッチング角速度センサ（１９）を設け、前記リヤカバーセンサ（３２）の検出値と前記ピッチング角速度センサ（１９）の検出値に基づき作業機（３）を昇降制御する作業機昇降手段を設け、前記作業機昇降手段の昇降速度を走行機体（１）の走行速度に応じて補正する昇降速度補正手段を設けたことを特徴とするロータリ作業機の耕深制御装置とする。
（作用）
前記構成によると、機体（１）に昇降調節可能に連結されているロータリ作業機（３）は、耕深量設定手段（７）により設定された耕深目標値を維持するようにリフトアーム（２６，２６）を上下回動し作業機（３）のリヤカバー（３ａ）を回動調節するにあたり、リヤカバーセンサ（３２）の検出値とピッチング角速度センサ（１９）の検出値に基づきロータリ作業機（３）の昇降制御がなされる。そして機体（１）の走行速度が速いときには作業機（３）の昇降速度を速くし、走行速度が遅いときには作業機（３）の昇降速度を遅くしながら昇降制御がなされる。

この発明は、ロータリ作業機（３）の昇降制御はリヤカバーセンサ（３２）の検出値とピッチング角速度センサ（１９）の検出値に基づきなされので、走行機体（１）がピッチングしたときの前記作業機（３）の昇降の遅れを防止して地面に対する追従性を向上させ、また機体（１）の走行速度が高低に変速されても地面に対する追従性を向上させ、作業性を向上することができる。

以下、図面に基づきこの発明を備えた農業用トラクタについて説明する。
トラクタ１は、図１に示すように、機体後部にリンク機構２を介してロータリ作業機３が昇降自在に連結されている。操縦席４の近傍にはロータリ作業機３の昇降位置を設定するポジションレバー６、ロータリ作業機の耕深量を設定する耕深調整ダイヤル７、機体に対するロータリ作業機３の左右方向傾きを調整する傾き調整ダイヤル８等が設けられている。

また、ミッションケース１１の上面部における後車軸１２の近傍上方中央部にセンサケース２１を設け、同ケース２１内に、機体の左右ローリング角度を検出するローリングセンサ１６、機体がローリングするときの角速度を検出するローリング角速度センサ１７、機体のピッチング角度を検出するピッチングセンサ１８、機体がピッチングするときの角速度を検出するピッチング角速度センサ１９を一体的に収納している。

またトラクタ１の作業機リンク機構２は、トップリンク２ａと左右のロワーリンク２ｂ，２ｂにより構成され、左右のリフトアーム２６，２６の先端とロワーリンク２ｂ，２ｂをリフトロッド２７，２７により連結し、リフトシリンダ２８の伸縮によりリフトアーム２６，２６を上下に回動し、リフトロッド２７，２７及びロワーリンク２ｂ，２ｂを介してロータリ作業機３が昇降される。

また、リフトアーム２６の回動基部にはロータリ作業機３の昇降位置を検出するリフトアーム角センサ３１が設けられ、リフトアーム角センサ３１の検出値によりロータリ作業機３の昇降高さが演算される。また、前記ロータリ作業機３の後部には、地面に沿って上下回動するリヤカバー３ａを設け、同カバー３ａの上下回動角をポテンショメータ式のリヤカバーセンサ３２にて検出しロータリ作業機３の耕深量を検出する構成となっている。

また、ロータリ作業機３の左右ローリング角を調節するアクチュエータとして背面視右側のリフトロッド２７の中途部にローリングシリンダ２９を設け、同シリンダ２９の伸縮によりロワーリンク３ｂの左右一方のリフト量を調節し、機体に対するロータリ作業機３の左右の傾斜角を調節する構成としている。

また、前記ローリングシリンダ２９のピストン部は、プッシュプルワイヤーを介してポテンショメータ式のストロークセンサ３３に連結され、同ストロークセンサ３３の検出値に基づき機体に対するロータリ作業機３のローリング角度をコントローラ３６で演算し、前記傾き調節ダイヤル８の設定値に応じてローリングシリンダ２９を作動し、ロータリ作業機３の水平制御をするように構成している。

また、トラクタ１の操縦席４の前方にはステアリングハンドル５を設け、このステアリングハンドル５の近傍に前後進切替レバー９を設け、前後進切替レバー９の操作により後輪１５ｂ、１５ｂに伝達する走行動力を切り替え、前後進を選択できるように構成している。また操縦席４の前側下方には変速レバー１０を設けると共に、左右後輪１５ｂ，１５ｂを各別に制動可能な左右ブレーキペダル１３，１３を設けている。また前記ステアリングハンドル５の回転操作は操舵装置１４を介して左右の前輪１５ａ，１５ａを操舵する構成となっている。また、ミッションケース１１内の後輪へ至る伝動軸に走行速度センサ２３を儲け、同センサ２３の検出値によりコントローラ３６によって走行速度を演算する構成としている。

また、図３に示すように、コントローラ３６の入力側には、各種のスイッチ、設定ダイヤル、センサ類が接続され、コントローラ３６の出力側には前記リフトシリンダ２８やローリングシリンダ２９等、各種油圧アクチュエータを駆動する制御弁のソレノイドが接続されている。

以上のように構成したトラクタ１では、耕深調整ダイヤル７によりロータリ作業機３の耕深目標値を設定すると、リフトアーム角センサ３１の検出値によりロータリ作業機３の昇降位置を演算し、リヤカバーセンサ３２の回動角度検出値によりロータリ作業機３の耕深量を演算する。そして、リヤカバー３ａの回動角を耕深調整ダイヤル７で設定した耕深目標値に対応した所定角度に維持するように、リフトシリンダ２８を駆動する昇降用制御弁３７作動用の上昇ソレノイド３８ａあるいは下降ソレノイド３８ｂへコントローラ３６から制御信号を出力する。しかして、リフトアーム２６が上下回動してロータリ作業機３が昇降すると共に、リヤカバー３ａが上下回動し、リヤカバーセンサ３２の検出値が耕深目標値と一致するように制御される。

また、傾き調整ダイヤル８によりオペレータがロータリ作業機３の左右の傾きを任意に設定できる。地面に対するローリング角はローリングセンサ１６により検出し、機体に対するロータリ作業機３の左右の傾きはストロークセンサ３３により検出する。

また、水平モード切換スイッチ４１により水平モード、車体平行モード及び角度設定モードを選択できるように構成されていて、機体とロータリ作業機３の相対的な傾き及び地面に対する傾きを検出しながら、水平モード切換スイッチ４１で設定したモードに基づき水平制御の目標値を定め、ローリング用制御弁３９作動用の右上ソレノイド４０ａあるいは右下げソレノイド４０ｂにコントローラ３６から制御信号を出力し、ローリングシリンダ２９を伸縮駆動しロータリ作業機３の左右の傾きを調整する。

図４と図５のフローチャートにより前記ロータリ作業機３の耕深制御について詳細に説明する。
耕深制御が開始されると、まず各種センサ、スイッチ及び設定ダイヤル等の状態をコントローラ３６に読み込み（Ｓ１）、トラクタ１の車速に応じて作業機３の昇降速度の増加率を決定する（Ｓ２）。この昇降速度の増加率は、所定の計算式に基づきトラクタ１の走行速度が遅いときには小さく、走行速度が速いときには大きい値となる。

そして、機体がピッチングするときの角速度を検出し（Ｓ３）、ピッチング角速度センサ１９により機体が前下がりの角速度を検出したときには（Ｓ３）、ロータリ作業機３が持ち上げ状態となるので下降させなければならない。しかして、角速度に応じた所定の作業機下げ速度ｄｎｏｕｔｈをセットする（Ｓ４）。一方、ピッチング角速度センサ１９により機体が前上りの角速度を検出したときには、リヤカバー３ａが地面に伏せた状態になるので上昇させなければならない。しかして、角速度に応じた所定の作業機上げ速度ｕｐｏｕｔｈをセットする（Ｓ５）。

尚、前記検出ピッチング角速度が大きいほどロータリ作業機３の下げ速度ｄｎｏｕｔｈ及び上げ速度ｕｐｏｕｔｈを速く設定し、前記ステップＳ２の走行速度に関連して設定された昇降速度が加味されてロータリ作業機３を昇降し、機体に発生しているピッチングに略同期するようにし応答遅れや行き過ぎの生じないようにしている。

次いで、前記ステップＳ４あるいはステップＳ５により速度セットが終了した後、あるいは、機体にピッチング角速度が発生していないときには、耕深調整ダイヤル７により設定した耕深目標値とリヤカバーセンサ３２の検出値とを比較する（Ｓ６）。両者の差が耕深制御の不感帯内にある場合には、前記角速度に応じた下げ速度ｄｎｏｕｔｈがセットされているかどうかを判定すると共に（Ｓ７）、前記角速度に応じた上げ速度ｕｐｏｕｔｈがセットされているかどうかを判別し（Ｓ８）、双方の速度がセットされていないときにはロータリ作業機３に対する昇降出力をＯＦＦとする（Ｓ９）。

また前記ステップＳ６の判定において、耕深目標値に対してリヤカバーセンサ３２の検出値が下げ要求側に外れているときにはステップＳ１０に進み、偏差に応じて所定の作業機下げ速度ｒｄｎｎをセットしてステップＳ１４に進む。また、ステップステップＳ６の判定において、耕深目標値に対してリヤカバーセンサ３２の検出値が上げ要求側に外れているときにはステップＳ１１に進み、偏差に応じて所定の作業機上げ速度ｒｕｐｎをセットしてステップＳ１７に進む。

尚、図６に示すように、耕深制御目標値（Ａ）を中心にして上方に不感帯上限（＋Ｂ）を設けると共に、下方に不感帯下限（−Ｂ）を設け、リヤカバーセンサ３２の検出値が耕深制御目標値（Ａ）から外れた場合でも、この不感帯領域内にあるときにはロータリ作業機３の昇降出力を牽制している。

また、ステップＳ６の判定において、耕深目標値とリヤカバーセンサ３２の検出値との差が不感帯内にある場合であっても、例えば、機体が前下がり、或いは後上り方向へピッチングし、ピッチングの角速度に応じた下げ速度ｄｎｏｕｔｈがセットされているときにはステップＳ７からステップＳ１２へ進み、リヤカバーセンサ３２の検出値が前記角速度センサでの下げ要求下限（−Ｃ）より上方にあって（Ｓ１２）、且つ、前側下がり、或いは後上り方向のピッチング角速度が減少していないときにはステップＳ１３からステップＳ１４に進み、前記偏差に応じたロータリ作業機３の下げ速度ｄｎｏｕｔｈまたは角速度に応じた下げ速度ｄｎｏｕｔｈのいずれか速い動作速度に前記増加率をかけて下げ出力を実行する（Ｓ１４）。

また、ステップＳ６において耕深目標値とリヤカバーセンサ３２の検出値との差が不感帯内にある場合であって、機体が前上り、或いは後下がり方向へピッチングして、ピッチングの角速度に応じた上げ速度ｕｐｏｕｔｈがセットされているときには、ステップＳ８からステップＳ１５に進み、リヤカバーセンサ３２の検出値が前記角速度センサでの上げ要求下限（＋Ｃ）より下方にあって（Ｓ１５）、且つ、前上り、或いは後下がり方向のピッチング角速度が減少していないときにはステップＳ１６からステップＳ１７に進み、前記偏差に応じたロータリ作業機３の上げ速度ｕｐｏｕｔｈまたは角速度に応じた上げ速度ｕｐｏｕｔｈのいずれか速い動作速度に前記増加率をかけて作業機上げ出力を実行する（Ｓ１７）
しかして、リヤカバーセンサ３２の検出値が前記不感帯内にある場合でも、前記ピッチングの角速度を検出したときには、リヤカバーセンサ３２の検出値よりもピッチング角速度センサ１９の検出値を優先し、所定の昇降速度に走行速に応じた増加率をかけて作業機３の昇降することにより、機体がピッチングしたときの応答速度を向上させて、ロータリ作業機３の地面に対する追従性を良好にすることができる。

またここでは、ステップＳ１３により前下がり、或いは後上り方向のピッチング角速度が減少している方向に変化しているとき、或いはステップＳ１６により前上り、或いは後下がり方向のピッチング角速度が減少方向に変化しているときには、それぞれステップＳ９に進んでロータリ作業機３の昇降出力をＯＦＦにする。これにより、リフトシリンダ２８をはじめとする油圧系に応答遅れがあっても、昇降出力を早めに停止することによって、ロータリ作業機３の昇降の行き過ぎを抑制することができる。

また、前記トラクタ１、同様に、ロータリ作業機３の水平制御を行う構成となっている。即ち、ロータリ作業機３の左右の傾斜を調節するアクチュエータとして右側のリフトロッド２７の中途部にローリングシリンダ２９を設け、このロワーリンクシリンダ２９の伸縮により右側のロワーリンク３ｂのリフト量を調節し、機体に対するロータリ作業機３の左右傾斜を調節できるように構成する。また、ローリングシリンダ２９に、このピストン伸縮量を検出するストロークセンサ３３を設け、ストロークセンサ３３の検出値に基づき機体に対するロータリ作業機３のローリング角度をコントローラ３６で演算し、前記傾き調節ダイヤル８の設定値に応じてローリングシリンダ２９を作動し、ロータリ作業機３の水平制御をするように構成している。

そして、ローリング角度をローリング角速度センサ１７の検出に基づき修正出力をするにあたり、走行速度に応じたローリング速度増加率を設定、詳しくは、右側上げ修正時の上げ速度を、右側下げ修正時の下げ速度よりも早くなるように構成している。これにより、右側上げ修正ではロータリ作業機３全体の耕深が浅くなり、右側下げ修正では耕深が深くなるが、前記のようにすることにより、昇降移動が平均化し整地性能を向上させることができる。

次に、図７と図８に基づき前記トラクタ１の油圧構成について説明する。
前記ミッションケース１１は、トラクタのオイルタンクを兼用しているものであるが、このケース１１は仕切り壁１１ｃを挟んで、前側ミッションケース１１ａと後側ミッションケース１１ｂとに分割して構成されている。そして、仕切り壁１１ｃに軸架している走行伝動軸４６ａ，４６ｂ及びＰＴＯ伝動軸４７周囲にオイルシー４８，４８…を装着し、前側ミッションケース１１ａと後側ミッションケース１１ｂを完全に別室に構成して、別々のオイルを充填する構成としている。詳しくは、前側ミッションケース１１ａには前後輪を等速伝動あるいは前輪倍速伝動に切り替える４ＷＤ切替装置４９等の走行系の油圧用オイルを充填し、後側ミッションケース１１ｂにはロータリ作業機３の昇降用、外部取出用の油圧用オイルを充填する構成としている。

これにより、走行系の油圧用オイルとロータリ作業機３の昇降用や、外部取出用の油圧用オイルを別室に分けることにより、作業機昇降用のオイルに混入したゴミが走行用オイルに混入することもなく、走行系油圧用オイルの耐久性を高め、走行系の変速を安定させることができる。

次に図８に基づいて、前記ロータリ作業機３の水平制御用油圧回路について説明する。
油圧ポンプＰは、前記後側ミッションケース１１ｂ内のオイルを吸い上げ、油路ａ１を経由して分流弁５１、ローリング用制御弁３９を経てローリングシリンダ２９へ送る構成となっており、また前記ローリング用制御弁３９の中立状態では油路ａ２を経由して前記昇降用制御弁３７を介してリフトシリンダ２８へ油圧を供給する構成となっている。そして、前記分流弁５１と油路ａ２とを油路ａ３により接続し、分流弁５１の切替によりから分流弁５１からローリング用制御弁３９及び油路ａ３に送油可能に構成し、油路ａ１と油路ａ３とを接続する油路ａ４にはアンロード弁５３を設けている。

これにより、油圧ポンプＰから最大流量が供給され、ローリング用制御弁３９の圧力が所定値まで上昇すると、アンロード弁５３が開き、油圧ポンプＰからの油圧は油路ａ１、油路ａ４、アンロード弁５３、油路ａ３、油路ａ２を経て昇降電磁制御弁３７に供給され、圧力損失を回避しオイルの劣化を防止することができる。

トラクタの側面図。 トラクタの背面図。 コントローラの接続状態を示すブロック図。 フローチャート。 フローチャート。 耕深制御における不感帯を示す図。 トラクタのミッションケースの切断側面図。 ローリングシリンダに係る一部油圧回路図。

符号の説明

１ 走行機体
３ 作業機（ロータリ作業機）
３ａ リヤカバー
７ 耕深量設定手段（耕深調節ダイヤル）
１９ ピッチング角速度センサ
２６ リフトアーム
３２ リヤカバーセンサ
３６ コントローラ

Claims (1)

1. 機体（１）にロータリ作業機（３）を昇降調節可能に連結し、該作業機（３）に上下回動自在に装着されているリヤカバー（３ａ）の回動角度を検出するリヤカバーセンサ（３２）を設け、耕深量設定手段（７）により設定された耕深目標値を維持すべくリヤカバー（３ａ）の回動角度を調節するようにリフトアーム（２６，２６）を上下回動し作業機（３）を昇降するロータリ作業機の耕深制御装置において、
   前記機体（１）にピッチング角速度センサ（１９）を設け、前記リヤカバーセンサ（３２）の検出値と前記ピッチング角速度センサ（１９）の検出値に基づき作業機（３）を昇降制御する作業機昇降手段を設け、前記作業機昇降手段の昇降速度を走行機体（１）の走行速度に応じて補正する昇降速度補正手段を設けたことを特徴とするロータリ作業機の耕深制御装置。

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