JP2010268755A - 作業車輌の傾斜制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】静電容量の変化により走行機体の傾斜を検出する傾斜センサは、温度ドリフトがあり、高い精度による傾斜制御を妨げる原因になっている。
【解決手段】傾斜センサの複数の温度ドリフト特性Ａ，Ｂ，Ｃ…を予め格納しておき、搭載センサに応じて、上記複数の特性から１つを選択する。作業機を水平にして、上記選択した温度ドリフト特性の０点電圧を、その測定時温度（例えば２５℃）と共に記憶し、使用時の温度（例えば５０℃）との差並びに上記選択した特性で、使用時のセンサの０点電圧（基準値）を補正する。該補正したセンサの検出値に基づき、作業機の左右傾斜姿勢を制御する。
【選択図】図６

Description

本発明は、トラクタ等の作業車輌において、ロータリ耕耘装置等の作業機の左右傾斜姿勢を自動制御する傾斜制御装置に係り、詳しくは傾斜センサの温度ドリフトの補正に関する。

一般に、トラクタは、走行機体が左右方向に傾斜しても作業機を水平に保持したり、また作業機を設定角度傾斜した状態に保持する傾斜制御装置が配設されており、該傾斜制御装置の傾斜センサとして、例えば静電容量の変化により傾斜角度を検出する傾斜センサが用いられている（特許文献１及び２）。

特開昭６３−９４９０２号公報 特開平９−１５９６９３号公報

上記傾斜センサを用いた機体の傾斜量を検出する場合、上記センサ側は、温度ドリフトが減少するように設計されているが（例えば特許文献２参照）、実際には、各センサ材料の個体差や製作過程における製造バラツキにより温度ドリフトを生じており、高い精度による傾斜制御を妨げる原因になっている。

また、上記傾斜センサを搭載するにあたって、センサ単体の温度ドリフト特性を予め取得しておくと共に、センサ設置部に温度センサを設け、該温度センサの検出値に基づいて上記傾斜センサの検出値を補正することが考えられる。この場合、専用の温度センサを新たに設ける必要があり、また各センサ個々の特性を取得するための工数を必要とし、コストアップの原因になる。

そこで、本発明は、予め定めた傾斜センサの複数の温度ドリフト特性から１つの特性を選択し、該選択した特性に基づいて傾斜センサの基準値（零点電圧）を補正することにより、上述した課題を解決した作業車輌の傾斜制御装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、走行機体に左右傾動自在に作業機を連結すると共に、傾斜センサに基づき前記作業機の左右傾斜姿勢を設定した角度に保持する傾斜制御装置を備えてなる作業車輌において、
前記傾斜制御装置は、予め定めた傾斜センサの複数の温度ドリフト特性の中から１つの特性を選択すると共に、該選択した特性に基づいて前記傾斜センサの基準値を補正して前記作業機の傾斜姿勢制御を行うことを特徴とする。

前記走行機体に作動油圧用のオイルの油温を検出する油温センサを配置し、
前記傾斜制御装置は、前記選択した特性並びに前記油温センサの検出値に基づいて前記傾斜センサの基準値を補正してなる。

前記傾斜制御装置は、前記選択した特性並びに任意に設定可能な温度設定値に基づいて前記傾斜センサの基準値を補正してなる。

前記傾斜制御装置は、傾斜センサの複数の温度ドリフト特性を予め格納した記憶手段を備え、前記走行機体に配置される傾斜センサに応じて前記記憶手段の複数の温度ドリフト特性の中から１つの特性を選択してなる。

請求項１に係る本発明によると、予め定めた傾斜センサの複数の温度ドリフト特性のうちから１つの特性を選択すると共に、該選択した特性に基づき傾斜センサの基準値（零点電圧）を補正して作業機の傾斜姿勢を制御するので、例えば寒冷地又は温暖な地、また作業開始直後或いは連続して作業を継続した後等、傾斜センサの雰囲気温度が異なったり変化した場合でも、傾斜センサの温度ドリフトを補正して高い精度での作業機の傾斜姿勢制御を行うことができる。

請求項２に係る本発明によると、作動油圧用オイルの油温を検出する油温センサを利用して、傾斜センサの基準値を補正するので、専用の温度センサを不要にして、コストアップを伴うことなく、傾斜センサ付近の温度を検出して、精度の高い作業機の傾斜姿勢制御を行うことができる。

請求項３に係る本発明によると、例えば地域による温度設定、作業機の運転時間による傾斜センサ周囲の温度上昇等、経験により設定される所定温度により傾斜センサの基準値を補正するので、油温センサを備えていない型式の作業車輌であっても、精度の高い作業機の傾斜姿勢制御を行うことができる。

請求項４に係る本発明によると、例えば傾斜センサの製造メーカ毎、又は製造ロッド毎にサンプリングした傾斜センサの温度ドリフト特性を予め記憶手段に格納して、この中から搭載傾斜センサに応じて１つの特性を選択するので、個々の傾斜センサの特性を取得するための工数を不要として、コストアップを抑制しつつ、精度の高い作業機の傾斜姿勢制御を行うことができる。

本発明を適用し得る作業車輌であるトラクタを示す全体正面図。 その傾斜センサの取付け状態を示す斜視図。 （ａ）は、その運転席前方に配置されるメータパネルを示す図、（ｂ）は、その運転席側方に配置されるサイドパネルを示す図。 その電気回路ブロック図。 各傾斜センサの温度ドリフト特性のバラツキを示す図。 各傾斜センサの温度ドリフト特性による基準値（０点電圧）の補正を示す模式図。 傾斜センサ零点補正のフローチャート。 傾斜センサ零点設定のフローチャート。 傾斜自動制御のフローチャート。 各温度ドリフト特性による補正角度を示す図。

以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。作業車輌であるトラクタ１は、図１に示すように、前輪２及び後輪３により支持される走行機体５を備えており、該走行機体５には前部にエンジンが搭載されていると共にその後方に運転席を備えるキャビン６が配置されている。走行機体５の後部にはリンク装置により作業機であるロータリ耕耘装置７が装着されており、ロータリ耕耘装置７はリフトアーム９（図２参照）により昇降自在に制御される。

走行機体５の後方上部は、図２に示すように、トランスミッションケースをカバーすると共に油圧装置が収納されている油圧ケース５ａとなっており、該油圧ケース５ａの左右からリフトアーム９が突出しており、これらリフトアーム９はそれぞれリフトロッドを介してロワーリンクに連結し、ロワーリンクを昇降制御する。上記１対のリフトロッドの一方は油圧シリンダにより伸縮自在になっており、該油圧シリンダの伸縮制御により、ロータリ耕耘装置７の左右傾斜姿勢を制御する。また、上記油圧ケース５ａにはブラケット１０及びボルトにより静電容量変化により傾斜角度を検出する傾斜センサ１２が設置されており、該傾斜センサの検出電圧により走行機体５の左右傾斜角度を検出し得る。該傾斜センサ１２は、温度ドリフト特性を有するが、該傾斜センサ１２は、トランスミッションケース及び油圧装置が収納されている油圧ケース５ａに取付けられているため、該傾斜センサ１２の雰囲気温度は、油圧ケース５ａ内の油温と略々同じとなる。

前記キャビン６の運転席前部には、図３（ａ）に示すように、メータパネル１３が配置されている。該メータパネル１３には、速度計及び各表示ランプが配置されていると共に、液晶パネルからなる多機能表示部１５が配置されている。また、ステアリングコラム１６の左側には各種の操作用切換えスイッチ類１７が配置されており、上記コラム１６の右側には組合せにより各種の設定を行える多機能設定手段１９が配置されている。

前記運転席の右側には、図３（ｂ）に示すように、サイドパネル２０が配置されている。該サイドパネル２０には、主にロータリ耕耘装置の作業形態を設定する各種スイッチ及びダイヤルが配置されている。これらスイッチに連動して前記多機能表示部１５の表示形態も切換わり、本発明に係る作業機の傾斜姿勢自動制御装置にあっては、傾き操作部２１により操作される。即ち、傾斜姿勢自動制御装置は、傾き自動スイッチの［入］時、走行機体が傾いていても、作業機が常に水平になるように制御される。自動スイッチの［入］時、傾き設定スイッチを押して、作業機を任意の角度に保持するように設定される。任意角度に設定後、傾き設定スイッチ［右上］、［右下］を同時に１秒程度押せば、水平（基準角度）に復帰する。自動スイッチの［入］時、作業機を最上にすると、作業機が自動的に走行機体と平行になる。また、自動スイッチの［切］時でも、平行復帰機能の［入］［切］の選択により平行復帰機能を切換えることができる。また、傾斜地で「傾き自動」を使用するとき、傾き切換えを［傾斜地］に切換えて作業を行う。なお、この際、傾き倍率を切換えることにより、［傾き制御］の度合いを調整できる。上記傾き制御等は、上記多機能設定手段１９により操作される。

上記傾斜姿勢自動制御装置の電気回路を図４に示す。制御部２１に、リフトロッドセンサ、角速度センサ、傾き（傾斜）センサ１２、リフトアームセンサの各センサからの出力値が入力されており、かつ傾き自動スイッチ、傾き右上スイッチ（傾き設定スイッチ「右上」）、傾き右下スイッチ（傾き設定スイッチ「右下」）からの出力が入力されている。前記トランスミッションの潤滑油となりかつ油圧装置の作動油となるオイルの油温を検出する油温センサの検出値が該制御部２１に入力される。なお、油温センサを備えていない機種もある。前記制御部２１から、傾きランプ、ブザー、前記リフトロッド用油圧シリンダを伸縮制御する右上げ、右下げ用の傾斜制御ソレノイドバルブに出力する。

更に、制御部２１は、傾き自動ランプ及び液晶画面を有する前記多機能表示部１５に連通しており、またおまかせランプ、走行ランプ、おまかせスイッチ、４方向の十文字スイッチ及び決定スイッチを有する前記多機能設定手段１９に連通している。

ついで、本発明に係る傾斜自動制御装置における傾斜センサ１２の温度ドリフトについて説明する。静電容量の変化により傾斜角度を検出する傾斜センサ１２は、例えば図５に示すように、個々の製品によって温度ドリフトを有する。それを一部拡大して模式化したのが図６であり、各傾斜センサＡ，Ｂ，Ｃの温度による出力電圧値の変化を示す。上記各傾斜センサのいずれかをトラクタに搭載し、トラクタを水平位置に保持した状態における出力電圧値、即ち傾斜センサの基準値（０点電圧）は、各傾斜センサＡ，Ｂ，Ｃにて相違し、該零点電圧及び測定（記憶）時の雰囲気温度（例えば２５℃）を制御部２１に記憶する。雰囲気温度は、油温センサがある機種のトラクタでは該油温センサの検出値を記憶する。なお、油温センサのない機種では、固定温度（例えば２５℃）とする。

各傾斜センサの温度ドリフト特性の傾向は、センサの製造メーカにより資料として各製品に添付されており、該温度ドリフト特性（傾斜角）も制御部２１に記憶する。具体的には、製造メーカから温度ドリフト特性の傾向が複数種類に分類されており、これら複数種類を予め制御部２１に記憶し、その中から搭載傾斜センサに対応するものを選択する。例えば、傾斜センサＡを搭載してある場合、測定時の温度が２５℃である場合の基準値（０点電圧）は、約２．５１Ｖである。そして、該傾斜センサＡが、５０℃で使用されている場合、該温度ドリフト特性が＋２５℃での電圧値（２．５５Ｖ）を０点電圧、即ちトラクタが水平状態にある出力値として補正される。

図７のフローチャートに沿って述べると、使用時の温度（現在油温）と上記測定（記憶）時の温度（基準温度）との差（温度差）が検出又は設定され（Ｓ１）、該温度差に基づく前記選択された温度ドリフト特性Ｆに基づき、傾斜センサの零点補正が行われる（Ｓ２）。

図８のフローチャートに示す通り、トラクタの水平状態にあって搭載された傾斜センサ１２の検出値が基準データとなり（Ｓ３）、測定（記憶）時の油温が基準油温となって（Ｓ４）、本傾斜センサの零点設定が行われ、該零点設定が、使用時に上記零点補正により補正される。

一例として、上記温度ドリフト補正は、通常作業では使用しない態様での操作、例えば傾き自動スイッチとチェックスイッチとを同時に３秒以上押し続け、傾き自動ランプが消灯するまでの１秒の間にスイッチから手を放すことにより、設定モードが開始され、かつチェックスイッチを１秒間押すことにより終了される。補正設定の段階は、図１０に示すように、０．０〜±１．０°の９段階であり、基準の温度変化は２０℃〜７０℃の５０℃で設定される。油温センサが配置されている機種にあっては、使用時の現油温と記憶（測定）時の温度の差により０点補正されるが、油温センサがない機種にあっては、上記差が２５℃の変化に固定されて０点補正が行われる。

傾斜センサの温度ドリフト特性は、搭載センサについているマークに基づき、上記９段階の中から選択され、傾き右上スイッチを押すことにより１アップされ、傾き右下スイッチを押すことにより１ダウンされる。これら設定は、液晶表示、ＬＥＤのパルス表示又は７セグメント表示により表示され、製造者又はサービスマンが確認しつつ操作できる。

そして、温度ドリフトに補正された傾斜センサ１２による傾斜自動制御は、図９のフローチャートに沿って行われる。オペレータは、ロータリ耕耘装置（作業機）７の左右傾斜姿勢がどのような角度、例えば０（水平状態）にするか設定して、傾斜自動制御が行われる。まず、傾斜センサ１２の現使用時の検出値が読み込まれ（Ｓ５）、傾斜自動スイッチがオンであるか確認する（Ｓ６）。そして、上記傾斜センサの上記検出値から前記零点電圧（Ｓ２参照）が差引かれ、温度ドリフトを考慮した傾斜値が演算される（Ｓ７）。更に該傾斜センサ１２による傾斜値から前記オペレータにより設定される作業機の傾斜設定値が差引かれ、目標値が演算される（Ｓ８）。例えば、設定値が水平状態（０°）であれば、上記傾斜値が目標値となる。

そして、作業機の傾斜角度である現在値と前記目標値とが比較され、偏差が演算され（Ｓ９）、該偏差が不感帯内にあるか否かを判定される（Ｓ１０）。上記偏差が不感帯を超えている場合（Ｓ１０；ＹＥＳ）、リフトロッドセンサの移動目標値が演算される（Ｓ１１）。現在のリフトロッドセンサの値が上記目標値と比較され（Ｓ１２）、一致していない場合（Ｓ１２；ＮＯ）、油圧シリンダからなるリフトロッドが伸長又は収縮駆動される（Ｓ１３）。該リフトロッドシリンダの駆動は、リフトロッドセンサ値が目標値と一致するまで行われる。これにより、トラクタ１が耕盤上を走行し、該耕盤の凹凸により走行機体５が左右方向に傾斜しても、その傾斜角度が傾斜センサ１２により検出され、かつ該傾斜センサの温度ドリフト特性が補正された適正な値となるように目標値が設定され、ロータリ耕耘装置（作業機）７は、常に設定された（例えば水平状態）角度に保持されて作業が進行する。

なお、上述した実施の形態は、作業車輌としてトラクタ、作業機としてロータリ耕耘装置に適用して説明したが、これに限らず、例えば作業車輌としてコンバイン又は田植機、作業機として前処理部又は植付部等の他の作業車輌及び作業機にも適用可能である。

１ 作業車輌（トラクタ）
５ 走行機体
７ 作業機（ロータリ耕耘装置）
１２ 傾斜センサ

Claims (4)

1. 走行機体に左右傾動自在に作業機を連結すると共に、傾斜センサに基づき前記作業機の左右傾斜姿勢を設定した角度に保持する傾斜制御装置を備えてなる作業車輌において、
   前記傾斜制御装置は、予め定めた傾斜センサの複数の温度ドリフト特性の中から１つの特性を選択すると共に、該選択した特性に基づいて前記傾斜センサの基準値を補正して前記作業機の傾斜姿勢制御を行うことを特徴とする、作業車輌。
2. 前記走行機体に作動油圧用のオイルの油温を検出する油温センサを配置し、
   前記傾斜制御装置は、前記選択した特性並びに前記油温センサの検出値に基づいて前記傾斜センサの基準値を補正してなる、
   請求項１記載の作業車輌。
3. 前記傾斜制御装置は、前記選択した特性並びに任意に設定可能な温度設定値に基づいて前記傾斜センサの基準値を補正してなる、
   請求項１記載の作業車輌。
4. 前記傾斜制御装置は、傾斜センサの複数の温度ドリフト特性を予め格納した記憶手段を備え、前記走行機体に配置される傾斜センサに応じて前記記憶手段の複数の温度ドリフト特性の中から１つの特性を選択してなる、
   請求項１ないし３のいずれか記載の作業車輌。

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