JP2006340617A - 農作業機の耕耘制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耕耘機の耕耘作業を簡単にできるものでありながら、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を、高精度に実行できる農作業機の耕耘制御装置を提供するものである。
【解決手段】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、耕耘機をリンク機構を介して昇降可能に装着し、前記耕耘機を昇降動する昇降制御アクチュエータと、前記耕耘機のリヤカバーの回動角度を検出するリヤカバーセンサと、前記昇降制御アクチュエータを作動させる耕耘制御手段とを備えてなる農作業機の耕耘制御装置において、前記耕耘制御手段は、前記耕耘機の耕耘爪の耕耘深さを演算するための制御ゲインを、前記耕耘機の対本機高さ、または前記耕耘機の対地高さの少なくともいずれか一方または両方にて補正するように制御するものである。
【選択図】図８

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の姿勢を制御するための装置に係り、より詳しくは、前記ロータリ耕耘機の耕耘深さを自動制御する農作業機の耕耘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、耕耘深さを調節するため、前記作業車両にリンク機構を介して昇降動可能に連結されている。また、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、前記ロータリ耕耘機の対車体高さを検出するリフトアームセンサと、前記ロータリ耕耘機の対地高さを検出する耕深センサとを備え、上下回動可能で所定圧力にて接地するリヤカバー、前記耕耘爪の耕耘深さの検出手段として利用する。そして、前記ロータリ耕耘機の耕耘深さ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）。

また、特許文献２に示されているように、耕深検出値を演算するための制御ゲイン（比例定数）を、前記作業車両の機関負荷検出値または車速検出値に応じて変化させ、プラウ等の対地作業機を自動的に昇降させるように制御することも公知である。
特開２０００−４１４１５号公報 特開２０００−９２９１３号公報

ところで、前記耕耘機の耕耘深さは、前記リヤカバーの検出値と、予め設定された一定の制御ゲイン（耕耘深さを検出する機構及び電気回路などの特性によって決定された比例定数）とから演算されていた。そして、前記耕耘機の耕耘深さ制御の偏差が、そのように演算された耕耘深さと、耕耘深さを設定するダイヤルの設定値とから決定されていた。

そのため、前記リヤカバーを利用した耕耘深さ自動制御では、前記耕耘機の耕耘深さは、前記リンク機構またはリヤカバーの非線形動作により、実際の耕耘深さ（オペレータが希望した耕耘深さ）に適応していない目標耕耘深さが算出され、その誤った目標耕耘深さに基づいて、前記耕耘爪の耕耘深さ自動制御が実行される等の問題があった。

例えば、前記耕耘爪の耕耘深さ自動制御の偏差が同一であっても、前記耕耘機の対本機高さが異なることによって、前記耕耘機の昇降動の変化量が異なるから、前記耕耘機の昇降動の変化量が大きくて昇降動し易い高さのときには、前記耕耘爪の耕耘深さ自動制御が過敏になって、耕耘後の仕上がり土面に凹凸が形成されやすい。一方、前記耕耘機の昇降動の変化量が小さくて昇降動しにくい高さのときには、前記耕耘爪の耕耘深さ自動制御が愚鈍になって、前記耕耘爪の耕耘深さが目標値に到達するまでの時間が長くなり、実際の耕耘深さ変化に対して耕耘深さ自動制御が遅れやすい等の問題があった。その耕耘作業において、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、前記耕耘機の耕耘作業を簡単にできるものでありながら、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を、高精度に実行できる農作業機の耕耘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に係る発明の農作業機の耕耘制御装置は、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、耕耘機をリンク機構を介して昇降可能に装着し、前記耕耘機を昇降動する昇降制御アクチュエータと、前記耕耘機のリヤカバーの回動角度を検出するリヤカバーセンサと、前記昇降制御アクチュエータを作動させる耕耘制御手段とを備えてなる農作業機の耕耘制御装置において、前記耕耘制御手段は、前記耕耘機の耕耘爪の耕耘深さを演算するための制御ゲインを、前記耕耘機の対本機高さ、または前記耕耘機の対地高さの少なくともいずれか一方または両方にて補正するように制御するものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の農作業機の耕耘制御装置において、前記耕耘機の対本機高さを検出する昇降センサを備え、前記耕耘制御手段は、前記リヤカバーセンサの検出値と、前記昇降センサの検出値にて補正された制御ゲインとに基づき、前記耕耘機の耕耘爪の耕耘深さを演算し、前記昇降制御アクチュエータを作動させ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２に記載の農作業機の耕耘制御装置において、前記リンク機構は、ロワーリンク及びトップリンクからなり、前記昇降センサは、前記ロワーリンクの回動角度を検出するように構成されているものである。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の農作業機の耕耘制御装置において、前記昇降制御アクチュエータと前記リンク機構とを連結するためのリフトアームと、前記リフトアームの回動角度を検出する昇降センサとを備えたものである。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の農作業機の耕耘制御装置において、前記耕耘制御手段は、前記リヤカバーセンサの検出値と、前記リヤカバーセンサの検出値にて補正された制御ゲインとに基づき、前記耕耘機の耕耘爪の耕耘深さを演算し、前記昇降制御アクチュエータを作動させる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、耕耘機をリンク機構を介して昇降可能に装着し、前記耕耘機を昇降動する昇降制御アクチュエータと、前記耕耘機のリヤカバーの回動角度を検出するリヤカバーセンサと、前記昇降制御アクチュエータを作動させる耕耘制御手段とを備えてなる農作業機の耕耘制御装置において、前記耕耘制御手段は、前記耕耘機の耕耘爪の耕耘深さを演算するための制御ゲインを、前記耕耘機の対本機高さ、または前記耕耘機の対地高さの少なくともいずれか一方または両方にて補正するように制御するものであるから、例えば前記リンク機構が回動して、前記耕耘機が非線形に昇降動しても、前記制御ゲインが前記耕耘機の対本機高さに応じて補正され、前記耕耘爪の耕耘深さを高精度に算出できる。また、例えば前記リヤカバーが回動して非線形に移動しても、前記制御ゲインが前記耕耘機の対地高さにて補正され、前記耕耘爪の耕耘深さを高精度に算出できる。したがって、前記耕耘機の対本機高さ位置、または前記リヤカバーの回動位置の少なくともいずれか一方または両方に適応した制御ゲインと、前記リヤカバーセンサにて計測された前記耕耘爪の耕耘深さ検出値と、耕耘深さ設定値とに基づき、実際の耕耘深さ（オペレータが希望した耕耘深さ）と略一致した目標耕耘深さを算出でき、その目標耕耘深さに基づいて、前記耕耘爪の耕耘深さ自動制御を実行できる。前記耕耘爪が圃場を耕耘する深さを所定深さに維持する耕耘深さ自動制御の性能を向上できるものである。

請求項２に係る発明によれば、前記耕耘機の対本機高さを検出する昇降センサを備え、前記耕耘制御手段は、前記リヤカバーセンサの検出値と、前記昇降センサの検出値にて補正された制御ゲインとに基づき、前記耕耘機の耕耘爪の耕耘深さを演算し、前記昇降制御アクチュエータを作動させるように制御するものであるから、前記リンク機構が回動して、前記耕耘機が非線形に昇降動しても、前記制御ゲインが前記耕耘機の対本機高さに応じて補正され、前記耕耘爪の耕耘深さを高精度に算出できる。前記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の性能を向上できるものである。

請求項３に係る発明によれば、前記リンク機構は、ロワーリンク及びトップリンクからなり、前記昇降センサは、前記ロワーリンクの回動角度を検出するように構成されているものであるから、前記ロワーリンクが回動して、前記耕耘機が非線形に昇降動しても、前記制御ゲインが前記耕耘機の対本機高さに応じて補正され、前記耕耘爪の耕耘深さを高精度に算出できる。前記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の性能を向上できるものである。

請求項４に係る発明によれば、前記昇降制御アクチュエータと前記リンク機構とを連結するためのリフトアームと、前記リフトアームの回動角度を検出する昇降センサとを備えたものであるから、前記リフトアームの回動により、前記リンク機構が回動して、前記耕耘機が非線形に昇降動しても、前記制御ゲインが前記耕耘機の対本機高さに応じて補正され、前記耕耘爪の耕耘深さを高精度に算出できる。前記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の性能を向上できるものである。

請求項５に係る発明によれば、前記耕耘制御手段は、前記リヤカバーセンサの検出値と、前記リヤカバーセンサの検出値にて補正された制御ゲインとに基づき、前記耕耘機の耕耘爪の耕耘深さを演算し、前記昇降制御アクチュエータを作動させるように制御するものであるから、前記リヤカバーが回動して非線形に移動しても、前記制御ゲインが前記リヤカバーの回動角度に応じて補正され、前記耕耘爪の耕耘深さを高精度に算出できる。前記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の性能を向上できるものである。

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は制御手段の機能ブロック図、図９は耕耘深さ自動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電磁比例弁構造の上昇制御電磁弁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の耕耘制御（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８は、ロータリ耕耘機２４の耕耘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耕耘制御コントローラ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８に示されるように、耕耘制御コントローラ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にて位置調節される。一方、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、ガバナ１１５の燃料調節ラックが、スロットルソレノイド１１９を介して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、耕耘制御コントローラ１１０には、図８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の回動角度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、油圧センサ１０６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、ロワーリンク２１の回動角度を検出するポテンショメータ型のリンク角センサ１３０とが接続されている。

耕耘制御コントローラ１１０には、図８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。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の耕耘深さ設定値になるように、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が実行されることになる。一方、ローリングジャイロセンサ１２１の検出結果と、ローリングセンサ１２０の検出結果に基づき、傾斜制御電磁弁１０４を切換えて、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傾斜角自動制御が実行されることになる。

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、ローリングセンサ１２０と、ローリングジャイロセンサ１２１とが配置されている。また、図２及び図５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。

一方、ロワーリンク２１をトップリンク２２よりも長尺に形成し、ロワーリンク２１前側のロワーリンクピン２５とトップリンク２２前側のトップリンクピン２７との間隔を、ロワーリンク２１後側の下ヒッチピン３５ａとトップリンク２２後側の上ヒッチピン３４ａとの間隔よりも小さく形成する。そのため、耕耘機２４が、下降させたときに耕耘作業に適応した直立姿勢になる。一方、耕耘機２４が、上昇させたときに前傾姿勢になり、下降位置よりもトラクタ１側に接近して機体の前後バランスを向上させることになる。

その場合、図１０に示されるように、走行機体２に対する耕耘機２４の対本機高さと、ロワーリンク２１の回動角度（ロワーリンクピン２５を通過する垂直線に対する角度）との関係は、ロワ―リンク２１の回動角度を横軸に採り、耕耘作業状態（ロワ―リンク２１が前側に対して後側が低くなる後傾状態）のときの耕耘機２４の対本機高さを縦軸に採ってみると、図１０に実線で示される放物線等の二次曲線であり、且つロワーリンク２１角度の増大につれて対本機高さの増大の割合（二次曲線に対する接線の角度）が大きくなるように比例変化する二次曲線で表される。即ち、ロワーリンク２１の回動角度が小さく、耕耘機２４の対本機高さが低いときには、ロワーリンク２１の回動角度の変化率に対して耕耘機２４の対本機高さの変化率が小さい。一方、ロワーリンク２１の回動角度が大きく、耕耘機２４の対本機高さが高いときには、ロワーリンク２１の回動角度の変化率に対して耕耘機２４の対本機高さの変化率が大きい。

したがって、同一の耕耘深さの偏差値（耕耘機２４の高さを変化させる指令信号）であっても、耕耘機２４の対本機高さが低いときには、耕耘機２４の上下動が愚鈍になる一方、耕耘機２４の対本機高さが高いときには、耕耘機２４の上下動が過敏になる。そこで、この影響を打ち消すため、図１１に示されるように、ロワーリンク２１の回動角度に対して、ロワーリンク２１角度の増大につれて対本機高さの増大の割合（二次曲線に対する接線の角度）が小さくなるように、反比例して変化する二次曲線にて表される補正係数のパターンを耕耘制御コントローラ１１０のＲＡＭに記憶させる。

図１１に示される補正係数の変化率は、ロワーリンク２１の回動角度が小さいときには大きく、ロワーリンク２１の回動角度が大きいときには小さくなり、且つロワーリンク２１角度の増大につれて対本機高さの増大の割合（二次曲線に対する接線の角度）が小さくなるから、リヤカバーセンサ１２４値から耕耘深さを演算するときの制御ゲイン（比例定数）が、図１１に示される補正係数にて補正されることにより、図１０の仮想線Ｇｈにて示される補正制御ゲインが求められ、リヤカバーセンサ１２４の出力変化に対応して耕耘爪４０の耕耘深さの変化が直線的となるように補正されることになる。即ち、リヤカバーセンサ１２４の出力値がその補正制御ゲインで補正されるから、リヤカバーセンサ１２４の出力値に基づく耕耘深さの演算値が、一次関数（直線的な変化）で表される耕耘深さの変化に近似することになる。なお、昇降センサとして、リンク角センサ１３０を利用したが、リンク角センサ１３０に代えて、リフト角センサ１２９を昇降センサとして利用しても、上述と同様に、リヤカバーセンサ１２４値から耕耘深さを演算するときの制御ゲインを、図１１に示される補正係数にて補正できる。

他方、リヤカバー４３は、前端側の枢着軸４７回りに後端側が上下に回動するから、図１２に示されるように、リヤカバー４３の回動角度と、耕耘爪４０の耕耘深さとの関係は、リヤカバー４３の回動角度を横軸に採り、耕耘爪４０の耕耘深さを縦軸に採ってみると、図１２に実線で示される放物線等の二次曲線であり、且つリヤカバー４３角度の増大につれて耕耘深さの増大の割合（二次曲線に対する接線の角度）が大きくなるように比例変化する二次曲線で表される。即ち、リヤカバー４３の回動角度が小さく、耕耘機２４の耕耘深さが浅いときには、リヤカバー４３の回動角度の変化率に対して耕耘機２４の耕耘深さの変化率が小さい。一方、リヤカバー４３の回動角度が大きく、耕耘機２４の耕耘深さが深いときには、リヤカバー４３の回動角度の変化率に対して耕耘機２４の耕耘深さの変化率が大きい。

したがって、同一の耕耘深さの演算値（耕耘機２４の高さを変化させる耕耘深さの偏差値）であっても、耕耘機２４の耕耘深さが浅いときには、耕耘機２４の上下動が過敏になる一方、耕耘機２４の耕耘深さが深いときには、耕耘機２４の上下動が愚鈍になる。そこで、この影響を打ち消すため、図１３に示されるように、リヤカバー４３の回動角度に対して、リヤカバー４３角度の増大につれて耕耘深さの増大の割合（二次曲線に対する接線の角度）が大きくなるように反比例して変化する二次曲線で表される補正係数のパターンを、耕耘制御コントローラ１１０のＲＡＭに記憶させる。

図１３に示される補正係数の変化率は、リヤカバー４３の回動角度が小さいときには大きく、リヤカバー４３の回動角度が大きいときには小さくなり、且つリヤカバー４３角度の増大につれて耕耘深さの増大の割合（二次曲線に対する接線の角度）が大きくなるから、リヤカバーセンサ１２４値から耕耘深さを演算するときの制御ゲイン（比例定数）を、図１１に示される補正係数にて補正することにより、図１２の仮想線Ｇｒにて示される補正制御ゲインが求められる。リヤカバーセンサ１２４の出力値がその補正制御ゲインで補正されるから、リヤカバーセンサ１２４の出力値に基づく耕耘深さの演算値が、一次関数で表される耕耘深さの変化に近似することになる。

次に、耕耘深さ自動制御のフローチャート（図９）を参照しながら、ロータリ耕耘機２４の耕耘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、耕深設定ダイヤル１２６値が読み込まれる（Ｓ１）。また、昇降センサとしてのリンク角センサ１３０値と、リヤカバーセンサ１２４値とを読み込む（Ｓ２）。なお、耕深設定ダイヤル１２６の出力値は、一次関数で表される。

リヤカバーセンサ１２４値から耕耘深さを演算するときの制御ゲイン（比例定数）の修正値を、図１１の補正係数または図１３の補正係数の少なくともいずれか一方または両方にて演算する（Ｓ３）。なお、図１１の補正係数または図１３の補正係数のいずれか一方を選択するスイッチ（図示省略）を耕耘制御コントローラ１１０に配置し、選択された図１１の補正係数または図１３の補正係数のいずれか一方だけで、制御ゲインの修正値を求めてもよい。一方、図１１の補正係数及び図１３の補正係数の両方を、同一の演算式に当てはめて、制御ゲインの修正値を求めてもよい。

現在の耕耘爪４０の耕耘深さを、リヤカバーセンサ１２４値と、上述のステップ３にて修正された制御ゲインとから演算する（Ｓ４）。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するか否かを判断する（Ｓ５）。

上述のステップ４にて演算された耕耘爪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（Ｓ５；ｎｏ）、耕耘深さ制御を実行する（Ｓ６）。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を上昇動作または下降動作させ、耕耘爪４０の耕耘深さを修正する。

一方、上述のステップ４にて演算された耕耘爪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（Ｓ５；ｙｅｓ）、上昇制御電磁弁１０２及び下降制御電磁弁１０３を中立位置に維持して（Ｓ７）、昇降制御油圧シリンダ２８を停止させる。

上記の記載並びに図８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１に、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、前記耕耘機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、前記耕耘機２４のリヤカバー４３の回動角度を検出するリヤカバーセンサ１２４と、前記昇降制御アクチュエータ２８を作動させる耕耘制御手段としての耕耘制御コントローラ１１０とを備えてなる農作業機の耕耘制御装置において、前記耕耘制御手段１１０は、前記耕耘機２４の耕耘爪４０の耕耘深さを演算するための制御ゲインを、前記耕耘機２４の対本機高さ、または前記耕耘機２４の対地高さの少なくともいずれか一方または両方にて補正するように制御するものであるから、例えば前記リンク機構２１，２２が回動して、前記耕耘機２４が非線形に昇降動しても、前記制御ゲインが前記耕耘機２４の対本機高さに応じて補正され、前記耕耘爪４０の耕耘深さを高精度に算出できる。また、例えば前記リヤカバー４３が回動して非線形に移動しても、前記制御ゲインが前記耕耘機２４の対地高さにて補正され、前記耕耘爪４０の耕耘深さを高精度に算出できる。したがって、前記耕耘機２４の対本機高さ位置、または前記リヤカバー４３の回動位置の少なくともいずれか一方または両方に適応した制御ゲインと、前記リヤカバーセンサ１２４にて計測された前記耕耘爪４０の耕耘深さ検出値と、耕耘深さ設定値とに基づき、実際の耕耘深さ（オペレータが希望した耕耘深さ）と略一致した目標耕耘深さを算出でき、その目標耕耘深さに基づいて、前記耕耘爪４０の耕耘深さ自動制御を実行できる。前記耕耘爪４０が圃場を耕耘する深さを所定深さに維持する耕耘深さ自動制御の性能を向上できるものである。

上記の記載並びに図８などから明らかなように、前記耕耘機２４の対本機高さを検出する昇降センサとしてのリンク角センサ１３０またはリフト角センサ１２９を備え、前記耕耘制御手段１１０は、前記リヤカバーセンサ１２４の検出値と、前記昇降センサ１３０，１２９の検出値にて補正された制御ゲインとに基づき、前記耕耘機２４の耕耘爪４０の耕耘深さを演算し、前記昇降制御アクチュエータ２８を作動させるように制御するものであるから、前記リンク機構２１，２２が回動して、前記耕耘機２４が非線形に昇降動しても、前記制御ゲインが前記耕耘機２４の対本機高さに応じて補正され、前記耕耘爪４０の耕耘深さを高精度に算出できる。前記耕耘爪４０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の性能を向上できるものである。

上記の記載並びに図８などから明らかなように、前記リンク機構は、ロワーリンク２１及びトップリンク２２からなり、前記昇降センサとしてのリンク角センサ１３０は、前記ロワーリンク２１の回動角度を検出するように構成されているものであるから、前記ロワーリンク２１が回動して、前記耕耘機２４が非線形に昇降動しても、前記制御ゲインが前記耕耘機２４の対本機高さに応じて補正され、前記耕耘爪４０の耕耘深さを高精度に算出できる。前記耕耘爪４０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の性能を向上できるものである。

上記の記載並びに図８などから明らかなように、前記昇降制御アクチュエータ２８と前記リンク機構２１，２２とを連結するためのリフトアーム２９と、前記リフトアーム２９の回動角度を検出する昇降センサとしてのリフト角センサ１２９とを備えたものであるから、前記リフトアーム２９の回動により、前記リンク機構２１，２２が回動して、前記耕耘機２４が非線形に昇降動しても、前記制御ゲインが前記耕耘機２４の対本機高さに応じて補正され、前記耕耘爪４０の耕耘深さを高精度に算出できる。前記耕耘爪４０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の性能を向上できるものである。

上記の記載並びに図８などから明らかなように、前記耕耘制御手段１１０は、前記リヤカバーセンサ１２４の検出値と、前記リヤカバーセンサ１２４の検出値にて補正された制御ゲインとに基づき、前記耕耘機２４の耕耘爪４０の耕耘深さを演算し、前記昇降制御アクチュエータ２８を作動させるように制御するものであるから、前記リヤカバー４３が回動して非線形に移動しても、前記制御ゲインが前記リヤカバー４３の回動角度に応じて補正され、前記耕耘爪４０の耕耘深さを高精度に算出できる。前記耕耘爪４０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の性能を向上できるものである。

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。 制御手段の機能ブロック図である。 耕耘深さ自動制御のフローチャートである。 耕耘機高さとロワーリンク角度の関係を示す線図である。 制御ゲインの補正係数とロワーリンク角度の関係を示す線図である。 耕耘爪の耕耘深さとリヤカバー角度の関係を示す線図である。 制御ゲインの補正係数とリヤカバー角度の関係を示す線図である。

符号の説明

１トラクタ（作業車両）
３前車輪
４後車輪
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
２８昇降制御油圧シリンダ（昇降制御アクチュエータ）
４０耕耘爪
４３リヤカバー
１１０耕耘制御コントローラ（耕耘制御手段）
１２４リヤカバーセンサ
１２９リフト角センサ（昇降センサ）
１３０リンク角センサ（昇降センサ）

Claims (5)

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、耕耘機をリンク機構を介して昇降可能に装着し、
   前記耕耘機を昇降動する昇降制御アクチュエータと、前記耕耘機のリヤカバーの回動角度を検出するリヤカバーセンサと、前記昇降制御アクチュエータを作動させる耕耘制御手段とを備えてなる農作業機の耕耘制御装置において、
   前記耕耘制御手段は、前記耕耘機の耕耘爪の耕耘深さを演算するための制御ゲインを、前記耕耘機の対本機高さ、または前記耕耘機の対地高さの少なくともいずれか一方または両方にて補正するように制御することを特徴とする農作業機の耕耘制御装置。
2. 前記耕耘機の対本機高さを検出する昇降センサを備え、
   前記耕耘制御手段は、前記リヤカバーセンサの検出値と、前記昇降センサの検出値にて補正された制御ゲインとに基づき、前記耕耘機の耕耘爪の耕耘深さを演算し、前記昇降制御アクチュエータを作動させるように制御することを特徴とする請求項１に記載の農作業機の耕耘制御装置。
3. 前記リンク機構は、ロワーリンク及びトップリンクからなり、前記昇降センサは、前記ロワーリンクの回動角度を検出するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の農作業機の耕耘制御装置。
4. 前記昇降制御アクチュエータと前記リンク機構とを連結するためのリフトアームと、前記リフトアームの回動角度を検出する昇降センサとを備えたことを特徴とする請求項２に記載の農作業機の耕耘制御装置。
5. 前記耕耘制御手段は、前記リヤカバーセンサの検出値と、前記リヤカバーセンサの検出値にて補正された制御ゲインとに基づき、前記耕耘機の耕耘爪の耕耘深さを演算し、前記昇降制御アクチュエータを作動させるように制御することを特徴とする請求項１に記載の農作業機の耕耘制御装置。
   

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