JP2012200237A

JP2012200237A - トラクタの耕深自動制御装置

Info

Publication number: JP2012200237A
Application number: JP2011070144A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Kajino; 楫野　　豊; Yoshitaka Tani; 良孝谷; Hisashi Takahashi; 恒高橋
Original assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2011-03-28
Publication date: 2012-10-22

Abstract

【課題】本発明では、トラクタの耕深自動制御装置において、安定した耕深を維持して作業を続けられるようにすることを課題とする。
【解決手段】作業機２をリフトアーム１７で昇降可能にトラクタ１に装着し、作業機２を昇降するリフトアーム１７に設けるリフトアームセンサ３０と端部が接地しながら作業機２の対地作業機構２０を覆う作業機カバー２３の昇降位置を検出するカバーセンサ２９を設け、該カバーセンサ２９の検出する対地作業機構２０の耕深を設定耕深値となるようにカバーセンサ２９の検出耕深値に基づくカバー耕深制御を行い、このカバー耕深制御の間にリフトアームセンサ３０が検出する作業機位置検出値を制御基準値として記憶し、以後リフトアームセンサ３０が検出する作業機位置検出値が制御基準値となるようにリフトアーム耕深制御で昇降制御してなるトラクタの耕深自動制御装置とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、トラクタで牽引するロータリ作業機や溝掘り作業機或いは代掻き作業機等の作業機における対地掘り深さを自動的に設定深さに維持するトラクタの耕深自動制御装置に関する。

トラクタの耕深自動制御装置としては、特開２００５−４００１５号公報に記載の如く、一般的にロータリの上部から後部を覆うロータリカバーの上下動検出信号に基づいてロータリ耕耘作業機を昇降制御する技術が有る。

特開２００５−４００１５号公報

前記の一般的な耕深自動制御装置においては、作業機カバーの動きを耕深センサで検出し、この作業機カバーの上下動検出信号のみで耕深を制御しているために、設定耕深が浅い場合や圃場が乾いている場合には耕耘に伴う土が作業機カバーに激しく当たることによって、作業機カバーが大きく上下動して耕深値の振れが多く発生し、頻繁に作業機が昇降する傾向がある。

そこで、本発明では、トラクタの耕深自動制御装置において、掘り深さを自動的に設定深さに維持するに、土の飛散による作業機の頻繁な昇降を無くして安定した耕深を維持して作業を続けられるようにすることを課題とする。

上記本発明の課題は、次の技術手段により解決される。
請求項１に記載の発明は、作業機２をリフトアーム１７で昇降可能にトラクタ１に装着し、作業機２を昇降するリフトアーム１７に設けるリフトアームセンサ３０と端部が接地しながら作業機２の対地作業機構２０を覆う作業機カバー２３の昇降位置を検出するカバーセンサ２９を設け、該カバーセンサ２９の検出する対地作業機構２０の耕深を設定耕深値となるようにカバーセンサ２９の検出耕深値に基づくカバー耕深制御を行い、このカバー耕深制御の間にリフトアームセンサ３０が検出する作業機位置検出値を制御基準値として記憶し、以後リフトアームセンサ３０が検出する作業機位置検出値が制御基準値となるようにリフトアーム耕深制御で昇降制御してなるトラクタの耕深自動制御装置とする。

この構成で、カバーセンサ２９で検出する作業機２の耕深が設定耕深値になるようにカバーセンサ２９の検出耕深に基づくカバー耕深制御を行った後にその耕深でのリフトアームセンサ３０の作業機位置検出値を制御基準値として維持するようにリフトアームセンサ３０の作業機位置検出値に基づくリフトアーム耕深制御を行うことで、作業機２を昇降の少ない安定した状態で設定耕深値を持続して作業が出来る。

請求項２に記載の発明は、前記カバー耕深制御を行っている間にリフトアームセンサ３０が複数回検出する作業機位置検出値を平均してその平均作業機位置検出値をリフトアーム耕深制御の制御基準値としてなる請求項１に記載のトラクタの耕深自動制御装置とする。

この構成で、カバー耕深制御中に作業機２の耕深が変動してもリフトアームセンサ３０が検出する作業機位置検出値を平均することで設定耕深に近い平均的な耕深値で作業機２を維持出来る。

請求項３に記載の発明は、制御基準値を算出するリフトアームセンサ（３０）の作業機位置検出値の検出回数を任意に変更可能にした請求項２に記載のトラクタの耕深自動制御装置とする。

この構成で、リフトアームセンサ３０の作業機位置検出値検出回数を変更することで圃場の条件に応じて正確な耕深で作業機２を昇降制御できるようになる。
請求項４に記載の発明は、制御基準値を算出するリフトアームセンサ３０の作業機位置検出値の検出回数をトラクタ１の走行速度に応じて所定走行距離毎に作業機位置検出値を検出すべく自動的に増減変更してなる請求項１に記載のトラクタの耕深自動制御装置とする。

この構成で、作業走行速度が速くても所定走行距離毎に作業機位置検出値を検出してより正確な耕深で制御できるようになる。
請求項５に記載の発明は、前記リフトアームセンサ（３０）が走行速度毎に検出する作業機位置検出値の検出回数を任意に変更可能にした請求項１に記載のトラクタの耕深自動制御装置とする。

この構成で、作業者が圃場条件を判断してより正確な耕深で制御できるようになる。

請求項１に記載の発明で、変動の少ないリフトアームセンサ３０の作業機位置検出値で作業機２を昇降して圃場の条件に応じた正確な設定耕深で安定した作業を行える。
請求項２乃至請求項５に記載の発明で、リフトアームセンサ３０の制御基準値の自動設定が正確になり、より正確な耕深で作業を行えるようになる。

トラクタの全体側面図である。制御ブロック図である。制御フローチャート図である。駆動切換ダイヤルの平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に示す実施例を参照しながら説明する。
図１で、トラクタ１は、前輪６と後輪１１を車台に軸装して、ボンネット１２内のエンジン９の駆動力をミッションケース７内を通して変速して前輪６と後輪１１に伝動して走行する四輪走行形態であって、ダッシュボード１３上のステアリングハンドル１４の旋回操作によって前輪６を操向可能に構成している。ステアリングハンドル１４の右側に前後進切換レバー８、左側に変速レバー３をそれぞれ設け、ダッシュボード１３上の操作パネル５には速度メータの他に駆動切換ダイヤル１０を設けている。

この駆動切換ダイヤル１０の周囲には、後輪１１のみで駆動する２ＷＤ位置１０ａと前輪６と後輪１１を駆動する４ＷＤ位置１０ｂと自動的に路面状況により２ＷＤから４ＷＤに切換えるオート４ＷＤ位置１０ｃ、さらに、前輪増速旋回を行うスーパーフルターン位置１０ｄと前輪６での通常旋回の２ＷＤターン位置１０ｅと耕耘位置１０ｆを設けて、適宜に切換えるようにしている。そして、車台のフロア１５の後部には運転席１６設けている。

作業機２は、トラクタ１の後部にリフトアーム１７で昇降されるロアリンク１８やトップリンク１９等のリンク機構を介して装着される。左右一対のロアリンク１８とリフトリンク１７との間を連結するリフトロッド２４の左右何れか片側（本実施例では右側）には、伸縮制御可能のローリングシリンダ２５が設けられていて、このローリングシリンダ２５の伸縮によって、車体１に対する作業機２の左右の傾斜角を変更して、作業機２を左右水平状態に保持したり、車体１と左右平行状態に保持したりすることができる。

また、リフトアーム１７の基部には、回動角度から作業機２の昇降高さを検出するリフトアームセンサ３０を設けている。後述する耕深制御では、このリフトアームセンサ３０が検出する作業機位置検出値で、前記リフトアーム１７を上下動させることによって、耕耘深さＨを設定耕深に維持するように制御させる。

本実施例では、対地作業機構として耕耘爪２０を有した耕耘軸２１を回転駆動することによって、土壌面を一定の耕深Ｈに耕耘するロータリ作業機２としている。この対地作業機構２０を覆う耕耘カバー２２の後部には耕耘土壌面に接地して押圧しながら均平するリヤカバー２３を設け、このリヤカバー２３の上下動を検出するカバーセンサ２９を設けている。カバーセンサ２９が検出するリヤカバー２３の位置が耕耘爪２０の耕起する深さすなわち耕耘深さＨに略一致することになる。なお、対地作業機構は、溝掘り作業機では鋤であり、代掻き作業機ではロータリである。

作業機２は、トラクタ１後部でミッションケース７から後方へ突出するＰＴＯ軸２８を介して駆動する構成である。
図２に耕深制御に関する制御ブロック図を示す。

コントローラ３１への制御信号の入力は、カバーセンサ２９の耕深検出値、リフトアームセンサ３０の作業機位置検出値、耕深スイッチ３７のオン・オフ信号、耕深設定ダイヤル３２の設定耕深、コントロールレバー３３の昇降操作信号、ミッションケース７内に設ける車速センサ４の走行速度、基準サンプリング数設定ダイヤル３８のサンプリング数、平均個数設定ボリューム３９の平均個数、変速レバーに設ける路上走行検出センサ４０の路上走行検出信号等である。

出力信号は、リフトアーム１７を昇降するリフトシリンダ３６を作動させる上昇ソレノイド３４と下降作動させる下降ソレノイド３５への制御出力である。
なお、ＲＡＭ４１には、制御基準値として算出するリフトアーム１７の作業機位置を制御基準値として記憶し制御に使用する。

次に、本発明のトラクタの耕深自動制御装置の実施例として、ロータリ作業機２における耕深制御を図３に示す制御フローチャートで説明する。
図３の制御で、トラクタ１を走行してロータリ作業を開始し、各センサやスイッチの設定を読み込み、耕深スイッチ３７がオンされて耕深制御中であれば、まず、カバーセンサ２９の耕深検出値で作業機２を昇降して耕耘爪２０の耕耘深さＨを耕深設定ダイヤル３２で設定した設定耕深に制御するカバー耕深制御を開始し、カバーセンサ２９の検出する耕深が設定耕深になるように制御する。そして、このカバー耕深制御中にリフトアームセンサ３０が検出するリフトアーム１７の角度すなわち作業機２の作業機位置検出値を設定回数だけサンプリングし、そのサンプリングした作業機位置検出値の平均値を算出し、平均作業機位置検出値を制御基準値としてＲＡＭ４１に記憶し、リフトアームセンサ３０が検出する昇作業機位置検出値が制御基準値となるようにリフトアーム１７の角度を制御してリフトアーム耕深制御を開始する。

なお、作業機位置検出値のサンプリングは自動設定で所定回行うが、基準サンプリング数設定ダイヤル３８でサンプリング回数を変更することも出来る。さらに、走行速度を考慮して一定の走行距離毎にサンプリングするように走行速度に応じてサンプリング数を自動的に増減するようにしても良い。この一定走行距離毎のサンプリングを手動で変更してサンプリング検出走行距離を変更できるようにすることも可能である。

前記で、リヤカバー２３に土塊が激しく当たることで頻繁に上下してカバーセンサ２９が検出する耕深が安定しない場合には、リフトアーム制御に移行することが無い。
また、平均作業機位置検出値が異常に高い場合や走行停止時は、制御基準値として記憶することは無い。

また、リフトアーム１７の角度が大き過ぎたり小さすぎたりして出力を停止している状態が所定時間経過してもカバー耕深制御で設定耕深にならない場合や耕深設定ダイヤル３２で設定耕深を変更した場合、さらには変速レバーを路上走行にしたのを路上走行検出センサ４０で検出した場合や作業機２をロータリ作業機から代掻きハロー等に変更した場合には、ＲＡＭ４１に記憶する制御基準値をクリアして、再度カバー耕深制御から制御基準値を算出してＲＡＭ４１に記憶する。

また、リフトアームセンサ３０が検出する作業機位置検出値が制御基準値と僅かに違う場合は、作業機２の昇降を行わないか一定時間だけ昇降を行わないか或いは動きの遅い速度で昇降させて、頻繁な昇降を無くする。

また、耕深設定ダイヤル３２での目標耕深を浅く設定すると、リフトアーム１７が実質的に昇降する上限位置と下限位置の範囲を狭くすることで、作業機カバー２３の上下動が有っても作業機２の動き過ぎが起こらず、安定した耕深を維持する。

また、走行速度が遅くなると、リフトアーム１７が実質的に昇降する上限位置と下限位置の範囲を狭くすることで、作業機カバー２３の上下動が有っても作業機２の動き過ぎが起こらず、安定した耕深を維持する。

また、耕深制御中に鋤き込みを開始すると所定時間だけ、リフトアーム１７が実質的に昇降する上限位置を低くすることで、鋤き込みによる土が盛り上がって作業機カバー２３の上下動が有っても作業機２の動き過ぎが起こらず、安定した耕深を維持する。この場合にリフトアーム１７の実質的下限位置を解除すると、土が極端に少なくなった場合にも土を起こせない問題が生じない。

また、作業機２の左右水平を維持する角速度水平制御を行う場合には、リフトアーム１７が実質的に昇降する上限位置と下限位置の範囲を狭くすることで、安定した耕深を維持する。

また、耕深感度を鈍くすると、リフトアーム１７が実質的に昇降する上限位置と下限位置の範囲を狭くすることで、作業機２の動きが鈍くなって、安定した耕深を維持する。
また、作業負荷が大きくてエンジン回転の低下が著しい場合には、リフトアーム１７が実質的に昇降する上限位置と下限位置の範囲を広くすることで、エンジン回転低下が少なく出来て、作業能率が向上する。

また、エンジン出力をアイソクロナス制御とドループ制御に切換え可能にした場合には、リフトアーム１７が実質的に昇降する上限位置と下限位置の範囲をドループ制御でアイソクロナス制御よりも広くすることで、作業能率が向上する。

また、走行速度の変速を行うと、リフトアーム１７が実質的に昇降する上限位置と下限位置の範囲を狭くすることで、トラクタ１のピッチングが生じても作業機２の動き過ぎが起こらず、安定した耕深を維持する。

なお、リフトアーム１７が実質的に昇降する上限位置と下限位置の範囲をそれぞれ変更するダイヤルを設けると、作業者の好みに応じて作業機２の昇降感度と変更出来て、圃場条件に適応する。

また、走行速度を自動変速する場合に、リフトアーム１７が上限位置或いは下限位置で出力を停止しエンジン回転が低下すると、自動でシフトダウンすると、エンストを防止して作業を継続出来る。

なお、本発明のカバー耕深制御からリフトアーム耕深制御に切換る自動耕深制御と従来のカバー耕深制御のみの自動耕深制御に切換える自動耕深選択スイッチを設けることも良い。

さらに、設定耕深が浅い場合に本発明のカバー耕深制御からリフトアーム耕深制御に切換る自動耕深制御で、設定耕深が深い場合に従来のカバー耕深制御のみの自動耕深制御に自動的に切換わるようにしても良い。

また、トラクタの前後ピッチング角度を検出するセンサを設け、ピッチング角に応じてリフトアーム１７の制御基準値を変更するようにすることも可能である。
また、駆動切換ダイヤル１０を耕耘位置１０ｆにして耕深設定ダイヤル３２を最浅か極浅にすると、耕耘爪２０が圃場面を１〜２センチ程度掻き取るいわゆる吊り下げオート制御となるようにしている。

また、耕深設定ダイヤル３２が浅い位置でカバーセンサ２９が最浅を継続して一定時間検出するか、耕深設定ダイヤル３２が浅い状態で旋回すると、吊り下げオート制御となるようにする。

また、吊り下げオート制御中に上昇した作業機２を降下させる場合には、耕耘爪２０の回転が減速する位置が通常制御の時よりも高くなるようにする。
また、耕深設定ダイヤル３２を浅く設定した場合に、に上昇した作業機２を降下させる場合には、耕耘爪２０の回転が減速する位置が耕深設定ダイヤル３２の耕深設定値に比例して高くなるようにする。

また、吊り下げオート制御中に作業機着脱レバーを外す位置にするか、カバーセンサ２９の検出信号が無い場合すなわち作業機２を装着していない場合には、作業機最下げ位置まで降下して、作業機２の着脱を可能にする。

１トラクタ
２作業機
１７リフトアーム
２０対地作業機構
２３作業機カバー
２９カバーセンサ
３０リフトアームセンサ

Claims

作業機（２）をリフトアーム（１７）で昇降可能にトラクタ（１）に装着し、作業機（２）を昇降するリフトアーム（１７）に設けるリフトアームセンサ（３０）と端部が接地しながら作業機（２）の対地作業機構（２０）を覆う作業機カバー（２３）の昇降位置を検出するカバーセンサ（２９）を設け、該カバーセンサ（２９）の検出する対地作業機構（２０）の耕深を設定耕深値となるようにカバーセンサ（２９）の検出耕深値に基づくカバー耕深制御を行い、このカバー耕深制御の間にリフトアームセンサ（３０）が検出する作業機位置検出値を制御基準値として記憶し、以後リフトアームセンサ（３０）が検出する作業機位置検出値が制御基準値となるようにリフトアーム耕深制御で昇降制御してなるトラクタの耕深自動制御装置。
前記カバー耕深制御を行っている間にリフトアームセンサ（３０）が複数回検出する作業機位置検出値を平均してその平均作業機位置検出値をリフトアーム耕深制御の制御基準値としてなる請求項１に記載のトラクタの耕深自動制御装置。
制御基準値を算出するリフトアームセンサ（３０）の作業機位置検出値の検出回数を任意に変更可能にした請求項２に記載のトラクタの耕深自動制御装置。
制御基準値を算出するリフトアームセンサ（３０）の作業機位置検出値の検出回数をトラクタ（１）の走行速度に応じて所定走行距離毎に作業機位置検出値を検出すべく自動的に増減変更してなる請求項１に記載のトラクタの耕深自動制御装置。
前記リフトアームセンサ（３０）が走行速度毎に検出する作業機位置検出値の検出回数を任意に変更可能にした請求項１に記載のトラクタの耕深自動制御装置。