JP2010004839A - 農作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明では、農作業機の走行機体に対地作業機をローリング制御可能に装着した構成で、エンジンの回転速度の変化にかかわらず、ローリング制御が精度良く作動するようにすることを課題とする。
【解決手段】農作業機の走行機体１に対地作業機１３を水平シリンダ１９の駆動でローリング可能に装着し、走行機体１或は対地作業機１３に設けた傾斜センサ２３の検出信号とエンジン２の回転を検出するエンジン回転センサ２７の検出回転数をコントローラ３０に入力し、該コントローラ３０から出力する水平シリンダ１９の駆動出力デュティー比をエンジン回転数の低下で増加させて水平シリンダ１９の動作速度がエンジン２の実用回転域で略一定になるようにした構成したことを特徴とする農作業機の構成とする。
【選択図】図２

Description

この発明は、農作業を行なう農作業機に関する。特に、農業用トラクタ等の農作業機に装着するロータリ耕耘機や畦塗機や薬剤散布機等の対地作業機のローリング制御に関するものである。

農作業機の対地作業機のローリング制御は、走行機体や対地作業機の左右傾斜角度を検出する傾斜センサを設け、この傾斜センサが検出する走行機体や対地作業機の傾斜信号で、走行機体に対して対地作業機をローリング駆動して、対地作業機の走行機体に対する左右方向の対地姿勢を一定に保持する平行制御や対地作業機を水平に保持する水平制御を行って対地作業を行うように制御する。

例えば、特開２００７−８９４８２号公報には、車体の後側にロータリ耕耘装置等の対地作業機を装着したトラクタ作業機において、車体の左右傾斜角を検出する傾斜センサと、車速を検出する車速センサと、車体の操向角を検出する操向センサ等を有し、これら各センサの検出信号に基づいて、車体に対して作業機の連結姿勢を左右回動させて水平状に維持制御する水平制御や、車体と作業機を左右平行状に維持制御する平行制御のローリング制御を行うように構成している。そして、このローリング制御は、圃場の畦際でのトラクタ作業中に操向旋回を行うと、水平制御を停止して平行制御を一定時間行わせ、一定時間の経過後に再び水平制御に復帰させるようにする技術が記載されている。
特開２００７−８９４８２号公報

前記の対地作業機のローリング制御は、対地作業機に高負荷が加わりエンジンの回転が低下すると対地作業機の姿勢修正動作が遅くなって制御精度が低下する。特に枕地耕耘時においてエンジン回転が低下してローリング制御の精度が低下すると、きれいな整地が行われなくなる。

そこで、本発明では、農作業機の走行機体に対地作業機をローリング制御可能に装着した構成で、エンジンの回転速度の変化にかかわらず、ローリング制御が精度良く作動するようにすることを課題とする。

この発明は、上述の如き課題を解決するために、以下のような技術的手段を講じる。
即ち、請求項１記載の発明では、農作業機の走行機体１に対地作業機１３を水平シリンダ１９の駆動でローリング可能に装着し、走行機体１或は対地作業機１３に設けた傾斜センサ２３の検出信号とエンジン２の回転を検出するエンジン回転センサ２７の検出回転数をコントローラ３０に入力し、該コントローラ３０から出力する水平シリンダ１９の駆動出力デュティー比をエンジン回転数の低下で増加させて水平シリンダ１９の動作速度がエンジン２の実用回転域で略一定になるようにした構成したことを特徴とする農作業機としたものである。

この構成で、エンジン２の回転が変動しても、実用回転域であれば水平シリンダ１９が一定速度で駆動されて対地作業機１３の姿勢を修正するローリング制御が良好に働く。
請求項２記載の発明では、前記コントローラ３０から出力する水平シリンダ１９の駆動出力デュティー比をエンジン回転数の低下で増加させて水平シリンダ１９の動作速度がエンジン２の実用回転域で略一定になるように出力後、前記傾斜センサ２３からの信号に基づき対地作業機１３を水平状態となるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の農作業機としたものである。

コントローラ３０から出力する水平シリンダ１９の駆動出力デュティー比をエンジン回転数の低下で増加させて水平シリンダ１９の動作速度がエンジン２の実用回転域で略一定になるように出力後においても、傾斜センサ２３からの信号に基づき対地作業機１３を水平状態となるように確認する。

請求項１記載の発明によると、枕地耕耘時の負荷変動や耕地の硬軟によってエンジン回転数が大きく変動しても傾斜センサ２３の検出データに応じて水平シリンダ１９が一定速度で駆動されて対地作業機１３の水平を維持するので、作業跡地が均一になる。

請求項２記載の発明によると、コントローラ３０から出力する水平シリンダ１９の駆動出力デュティー比をエンジン回転数の低下で増加させて水平シリンダ１９の動作速度がエンジン２の実用回転域で略一定になるように出力後、さらに、傾斜センサ２３からの信号に基づき対地作業機１３を水平状態となるように確認するので、対地作業機１３の水平精度が向上するようになる。

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に構成された実施例を説明する。
走行機体１はトラクタであって、機体１前部にエンジン２を搭載して設け、このエンジン２の回転動力をミッションケース３内の変速装置に伝え、この変速装置で減速された回転動力をＰＴＯ軸４と前輪５と後輪６とに伝えるようにしている。走行機体１のミッションケース３上は、前側のエンジン２を内装するボンネット７とオペレータが着座する座席８と操縦ハンドル９を設けたキャビン１０で構成している。操縦ハンドル９の近傍には、上下に倒すことで作業機１３を昇降させるワンタッチ昇降レバー３７を設けている。

ミッションケース３の上部には油圧シリンダケース１１が搭載され、この油圧シリンダケース１１の左右両側にリフトアーム１２，１２を回動自由に枢着している。油圧シリンダケース１１内の油圧シリンダ内に作動油が供給されるとリフトアーム１２，１２が上昇回動し、反対に作動油が排出されるとリフトアーム１２，１２は下降するように構成している。

対地作業機１３は、耕耘爪１４を回転駆動して土壌面を耕耘するロータリ耕運機で、トップリンク１６とロワーリンク１７で走行機体１に装着する。前記リフトアーム１２，１２と左右のロワーリンク１７，１７とはリフトロッド１８，１８で相互に連結され、このうち片側（右側）のリフトロッド１８は複動式の油圧水平シリンダ１９で構成される。この油圧シリンダ１９の横にはシリンダロッドの伸縮長さを検出するストロークセンサ１５（図１には図示省略）が固着されている。

前記ロータリ耕耘機１３は耕耘爪１４とこの耕耘爪１４の上方を覆うロータリカバー２０と、ロータリカバー２０の後部に枢着されたリヤカバー２１等からなり、走行機体１側のＰＴＯ軸４から動力を受けて耕耘軸２２を回転させ、耕耘軸２２に取り付けられた複数個の耕耘爪１４によって土壌を耕起する。

油圧シリンダケース１１には走行機体１の左右方向の傾斜角度を検出する傾斜センサ２３（図１には図示省略）と、走行機体１の左右方向への傾き速度を検出する角速度センサ２４（図１には図示省略）を取り付けている。後述するようにこの傾斜センサ２３と角速度センサ２４の検出値と前記ストロークセンサ１５の検出値と傾き調整ダイヤル２５の設定値とから作業機１３の傾斜制御量が算出され、コントローラ３０からの指示により油圧シリンダ１９を作動して作業機１３を設定された左右傾斜角度に維持するようにローリング制御している。

なお、この実施例では、対地作業機１３としてロータリ耕耘機を例に挙げているが、ロータリ耕耘機以外の、例えば畦塗機や薬剤散布機等の農作業機であってもよい。
次に、図２に示す制御ブロック図について説明する。作業機１３の昇降制御、及びローリング制御を司るコントローラ３０の入力側には、傾斜センサ２３から走行機体１の左右傾き角度が入力し、ストロークセンサ１５から油圧シリンダ１９の伸び位置信号が入力し、傾き調整ダイヤル２５から走行機体１に対する作業機１３の傾き設定値が入力し、水平／平行切換スイッチ２６から水平制御あるいは平行制御の切り替え信号が入力する。なお、水平／平行切換スイッチ２６を「平行」位置にセットすると走行機体１に対する作業機１３の左右姿勢が平行状態となり、すなわち、左右のリフトロッド１２，１２の長さが一致する状態となる。「平行」位置は更に２位置の設定が可能で「固定位置」にすると作業機１３は走行機体１に対して常に平行になり、「揺動」の位置にすると平行状態を維持するように傾斜センサ２３の検出値に応じてローリング制御が加わるようにしている。

また、作業機１３側に設ける左右方向加速度センサ３３と前後方向加速度センサ３４と左右方向角速度センサ３５から各検出データがコントローラ３０に入力する。なお、これらの各センサ３３，３４，３５は、走行機体１側に取り付ける場合には防振材でマウントされた座席８等に取り付けることで、エンジン２の振動や走行路面の細かい凹凸の影響によるノイズ振動を拾わなく出来る。

走行機体１の前後左右の傾きを検出する手段として、キャビン１０の四隅に管路で連通したフロート液面計を設けて、各液面計の高さを比較して走行機体１の傾きを三次元的に検出できる。そして、この走行機体１の傾き検出で、一定角度以上の傾きを検出すると警報表示したりブザーを鳴らしたりしてオペレータに危険を報知するようにする。その際に走行していればエンジン２の回転を低下させ、自動的に走行装置にブレーキをかけるようにする。また、機体の傾斜角度でエンジン２の最高回転数を制限したり最高速度位置への変速を制限したりするようにしても良い。

キャビン１０が傾いた状態で運転を行うことはかなりな苦痛である。そこで、走行車体に対してキャビンの四隅を油圧シリンダで支持し、走行車体が傾いたことを傾斜センサ２３で検出してキャビン１０を自動で水平に保持するように制御すれば良い。

さらに、エンジン２の回転数がエンジン回転センサ２７から、作業機１３を昇降操作するワンタッチ昇降レバー３７の操作信号がワンタッチ昇降レバースイッチ２８から、副変速レバーの変速位置信号が副変速センサ２９から、作業機１３の昇降位置信号がリフトアームセンサ３６から、それぞれコントローラ３０に入力する。

コントローラ３０の出力側からは、油圧水平シリンダ１９を伸ばす伸び出力３１と縮める縮み出力３２が出力される。この伸び出力３１と縮み出力３２は、油圧水平シリンダ１９を制御する電磁切換え弁へのオン・オフ信号として出力されるが、エンジン２の回転数が低いと油圧水平シリンダ１９に作用するオイルの油圧も低下するので、電磁切換え弁へのオン割合すなわちデュティー比を高くして出力する。このように、エンジン回転が高い場合にはデュティー比を低くエンジン回転が低い場合にはデュティー比を高くすることで、油圧水平シリンダ１９の作動速度をエンジン２の回転変化にかかわらず一定速度となるようにしている。

図３と図４は、対地作業中に対地作業機１３を昇降するワンタッチ昇降レバー３７の動作制限制御フローチャートで、路上走行中に誤ってワンタッチ昇降レバー３７を降下側にしても対地作業機１３を降下させないようにして安全を図る制御である。

図３において、ステップＳ１で各センサの検出値とスイッチ類の設定値を読み込み、ステップＳ２で昇降モードが上昇であるかの判定を行い、ＮＯであればそのままリターンし、ＹＥＳであればステップＳ３に移る。ステップＳ３ではワンタッチ昇降レバー３７を下げ操作したかの判定を行い、ＮＯであればそのままリターンし、ＹＥＳであればステップＳ４に移る。ステップＳ４では車速が２０ｋｍ／ｈ以上であるかの判定を行い、ＮＯであればステップＳ６で下降出力をオンしてリターンし、ＹＥＳであればステップＳ５で下降出力をオフにしてリターンする。

この制御は、走行速度が２０ｋｍ／ｈ以上であれば、路上走行中と判断してワンタッチ昇降レバー３７を降下側に操作しても対地作業機１３を降下させないのである。
図４において、ステップＳ１０で各センサの検出値とスイッチ類の設定値を読み込み、ステップＳ１１で昇降モードが上昇であるかの判定を行い、ＮＯであればそのままリターンし、ＹＥＳであればステップＳ１２に移る。ステップＳ１２ではワンタッチ昇降レバー３７を下げ操作したかの判定を行い、ＮＯであればそのままリターンし、ＹＥＳであればステップＳ１３に移る。ステップＳ１３では副変速レバーを「路上」にしているかの判定を行い、ＮＯであればステップＳ１５で下降出力をオンしてリターンし、ＹＥＳであればステップＳ１４で下降出力をオフにしてリターンする。

この制御は、副変速レバーが「路上」位置であれば、路上走行中と判断してワンタッチ昇降レバー３７を降下側に操作しても対地作業機１３を降下させないのである。
図６は角速度センサ信号の周波数特性のグラフであり、横軸が測定周波数で縦軸がパワースペクトルである。ラインＬは実際の測定値である。周波数の測定開始値Ｓ０から測定終了Ｓ１の間において、低周波数成分を得るためにデジタルフィルターをかける場合、デジタルフィルターＤ１の１回のみとなるように設定する。デジタルフィルターＤ２、Ｄ３、Ｄ４のようにフィルターをかけてしまうと、得られるデータに誤差が出てしまうので、デジタルフィルターＤ２、Ｄ３、Ｄ４については設定しないようにする。仮にデジタルフィルターＤ２、Ｄ３、Ｄ４をかけてしまった場合には、周波数の測定開始値Ｓ０から測定終了Ｓ１をコントローラ３０が判断して、デジタルフィルターＤ２、Ｄ３、Ｄ４を計算に入れないようにする。

本実施例のトラクタの全体側面図である。 制御のブロック図である。 制御のフローチャート図である。 制御のフローチャート図である。 角速度センサ信号の周波数特性図である。

符号の説明

１ 走行機体
２ エンジン
１３ 対地作業機
１９ 水平シリンダ
２３ 傾斜センサ
２７ エンジン回転センサ
３０ コントローラ

Claims (2)

1. 農作業機の走行機体（１）に対地作業機（１３）を水平シリンダ（１９）の駆動でローリング可能に装着し、走行機体（１）或は対地作業機（１３）に設けた傾斜センサ（２３）の検出信号とエンジン（２）の回転を検出するエンジン回転センサ（２７）の検出回転数をコントローラ（３０）に入力し、該コントローラ（３０）から出力する水平シリンダ（１９）の駆動出力デュティー比をエンジン回転数の低下で増加させて水平シリンダ（１９）の動作速度がエンジン（２）の実用回転域で略一定になるようにした構成したことを特徴とする農作業機。
2. 前記コントローラ（３０）から出力する水平シリンダ（１９）の駆動出力デュティー比をエンジン回転数の低下で増加させて水平シリンダ（１９）の動作速度がエンジン（２）の実用回転域で略一定になるように出力後、前記傾斜センサ（２３）からの信号に基づき対地作業機（１３）を水平状態となるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の農作業機。

Images