JP2017093396A - 作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】機体旋回後の直進走行復帰とともに作業装置が自動下降する際に、ダッシングを防止して安定作業走行を確保することができる作業車両を提供する。
【解決手段】作業車両は、作業高さ位置で圃場作業を行う作業装置を待機高さ位置までの範囲で昇降可能に備え、機体旋回操作と対応して前記作業装置を自動昇降可能に構成され、前記作業装置の下降動作工程について、接地直前から減速するデセラ制御を適用するためのデセラ制御スイッチを設け、前記機体旋回後の直進走行復帰により、前記作業装置を作業高さ位置まで自動的に下降させる自動下降制御を可能に構成し、前記自動下降制御が適用されると前記デセラ制御を自動的に適用可能に構成することにより、作業装置が自動下降する際のダッシングを防止して安定作業走行を可能とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、耕耘装置等の作業装置を昇降可能に備える作業車両に関するものである。

先行文献１に記載の作業車両は、耕耘装置等の作業装置を機体後部に昇降可能に連結し、移動走行時は作業装置を待機高さに上昇し、作業走行時は作業装置を作業高さに下降し、この時、作業装置の下降と連動して機体の走行速度を減速制御することにより、作業装置の接地に伴うダッシングを抑えて安定した作業走行を確保することができる。

特開２００２−３２０４０２号公報

しかしながら、前記先行文献１に記載の技術は、ダッシングを検知してから減速させるので、作業効率の低下を招くという問題がある。特に、ダッシングを検知してから減速させてもダッシングが収束するとは限らず、危険解消に至らないという問題があった。

本発明の目的は、機体旋回操作と対応して作業装置を自動昇降制御する作業車両について、機体旋回後の直進走行復帰とともに作業装置が自動下降するオートダウン制御の際のダッシング発生を防止して安定走行を確保することができる作業車両を提供することにある。

請求項１に係る発明は、作業高さ位置で圃場作業を行う作業装置(Ｒ)を待機高さまでの範囲で昇降可能に備え、機体旋回操作と対応して前記作業装置(Ｒ)の自動昇降が可能な作業車両において、前記作業装置(Ｒ)の下降動作工程について、接地直前から減速するデセラ制御を適用するためのデセラ制御スイッチ(１９ａ)を設け、前記機体旋回後の直進走行復帰により、前記作業装置(Ｒ)を作業高さ位置まで自動的に下降させる自動下降制御を可能に構成し、前記自動下降制御が適用されると前記デセラ制御を自動的に適用可能に構成したことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記作業装置(Ｒ)に伝動するＰＴＯ軸の正逆転判定手段を備え、前記ＰＴＯ軸の逆転判定を条件に、前記デセラ制御を適用しないことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、前記自動下降制御は、下降動作を断続して制御することを特徴とする。

請求項１に係る発明により、自動下降制御を適用することで、作業装置を手動で下降させる操作が不要となり、操作が軽減され、さらに、自動下降制御が行われる場合は自動でデセラ制御が実行されるので、デセラ制御スイッチを入りにしなくても（忘れても）作業装置は遅い速度で圃場面に接地するので、ダッシングを防止できる。

請求項２に係る発明により、請求項１に係る発明の効果に加え、ＰＴＯ軸が逆転のときはダッシングはしないので、デセラ制御を行う必要はない。このため、作業装置の下降速度が遅くなることはないので、作業能率が向上する。

請求項３に係る発明により、請求項１または２に係る発明の効果に加え、作業装置(Ｒ)を断続的に下降させることで、ダッシングに対する大きな防止効果を得ることができる。

画像認識装置を用いた作業装置の昇降制御のフローチャート 既耕地の別の取扱いの制御フローチャート 作業装置の下降時の別の制御フローチャート ロータリ装着状態のトラクタの側面図 圃場端における旋回経路の平面図

上記技術思想に基づいて具体的に構成された実施の形態について、以下に図面を参照しつつ説明する。

本発明に係る作業車両は、ロータリ装着状態の側面図を図４に示すように、トラクタ１等の機体の後部に耕耘装置等の作業装置Ｒを連結し、この作業装置Ｒを作業高さから非作業用の待機高さまでの範囲で昇降指示する作業装置昇降レバー１９の操作に応じて昇降可能に構成される。

圃場外の移動走行時や圃場内の機体旋回時は、上昇指示操作によって作業装置Ｒを待機高さに上昇し、作業走行開始時は、下降指示操作によって作業装置Ｒを作業高さに下降する。

作業装置Ｒが作業高さまで下降する下降工程においては、下降途中に設定した減速基準高さから下降動作を減速する下降工程変速制御（以下において、「デセラ制御」と云う。）を設けるとともに、その適用を選択するためのデセラ制御スイッチ１９ａを設け、圃場の土質が固い場合に、スイッチ操作によってデセラ制御を適用することにより、作業装置Ｒが下降した際の接地に伴う機体のダッシングを抑えて安定した作業走行を確保することができる。

また、圃場端で折返して隣接の作業域に機体を旋回して作業走行を再開する際は、機体旋回の操舵操作と連動して作業装置Ｒを自動昇降可能に構成し、直進走行の再開による旋回終了の判定によって開始される自動下降工程についてデセラ制御を適用するように構成することにより、デセラ制御スイッチ１９ａの操作によることなく、機体の旋回終了と対応してデセラ制御適用の自動下降が作動することから、安定作業走行を確保することができる。

また、旋回終了の判定については画像認識装置を用いることができる。画像認識装置は、電子カメラによる耕耘土壌面の画像からその輝度の変化を計測して未耕地側と既耕地側から分析領域を適宜抽出して周波数分析を行い、分析によって得られたパワースペクトルを基準として未耕地と既耕地との境界を高精度で検出できる（例えば、特開平９−２３８５１０号公報）。

上記画像認識装置により、圃場端における旋回経路の平面図を図５に示すように、作業走行域の隣接域に機体が旋回したときに、直前の作業走行による耕耘跡と対比してその耕耘終端位置と対応する位置に達したタイミングで作業装置Ｒを下降することにより、旋回後の耕耘範囲を高精度で合わせることができるので、耕耘作業域の外周部である枕地幅が一定化されて枕地の作業を効率よく進めることができる。

また、画像認識装置を用いた作業装置Ｒの昇降制御は、そのフローチャートを図１に示すように、作業装置Ｒの下降動作について当否判定する第１の処理ステップ（以下において、「Ｓ１」の如く略記する。）によって作業装置Ｒの下降判定を待ち、続いてハンドル操作による旋回動作の開始判定（Ｓ２
）を待って作業装置Ｒを上昇制御（Ｓ３）し、次に、ハンドル操作による旋回動作の終了判定（Ｓ４）の時点で画像認識装置により既耕地について当否判定（Ｓ５）する。

耕耘作業するべき機体前方の圃場面部分が画像認識装置によって既耕地と判定された場合は、ダッシングの可能性が低いことから、デセラ制御の適用について該当判定（Ｓ６）であれば、デセラスピードを通常時より速く（Ｓ７）することにより、耕耘装置のロータリが土の中に早く入り、目的の耕耘深さに早く到達することができるとともに、隣の起こした切り上げとの位置合わせも容易となる。

また、既耕地の別の取扱いの制御フローチャートを図２に示すように、デセラ制御の適用について該当判定（Ｓ６）の場合にデセラ制御を解除（Ｓ７ａ）して作業装置Ｒを下降することにより、デセラ制御の適用が無い場合の下降を含め、耕耘装置のロータリが土の中に早く入り、目的の耕耘深さに早く到達することができるとともに、隣の起こした切り上げとの位置合わせも容易となる。

また、作業装置Ｒの下降時の別の制御フローチャートを図３に示すように、機体旋回のハンドル操作に基づく旋回終了の判定（Ｓ４）により、逆転ＰＴＯについての当否判定（Ｓ４ｂ）が該当判定であれば、デセラ制御の適用（Ｓ４ａ）について該当判定の場合はデセラ制御を解除（Ｓ４ｃ）した上で、作業装置Ｒを通常速度で下降することにより、枕地作業に適用される逆転ＰＴＯ作業のスピードが上がり、作業性の向上が可能となる。

以上の作業装置Ｒの下降制御は、ロータリ式耕耘装置に限定する。すなわち、その他の作業装置Ｒについては、デセラ制御によって作業性の低下を招くことから、自動下降を必要とする作業装置Ｒに限定して適用する。また、連結した作業装置Ｒの機種識別は、ロータリのオートデプス制御コネクタによってロータリ式耕耘装置の接続を判定することができる。

また、作業装置Ｒの自動下降制御における下降態様として、少し下降しては一時的に下降を停止することを繰り返して断続下降動作とすることにより、下降地点やその近傍に人が居る場合にあっても、退避する余裕が確保されるので、安全性を向上することができる。

次に、ダッシング検知方法については、車速センサを設け、走行変速位置と対応する理論車速と検出車速との比較により、検出車速が理論車速より高速の場合にダッシング発生の判定ができ、また、加速度センサを設け、走行変速位置と対応する理論車速と比較してはるかに早い加速度を検知したときにダッシング発生の判定が可能となる。

自動下降によるダッシングが発生した場合の制御は、例えば、静油圧式前後進無段変速機（以下において「ＨＳＴ」と云う。）の変速制御軸であるトラニオンアームを中立に電動制御することによりダッシングを防止し、または、ダッシングによって進む距離を短くして安全性を向上することができ、そのほか、トラニオンアームを後進側に制御することにより、ブレーキがかかって、ダッシングを防止し、または、ダッシングによって進む距離を短くすることができる。

上記制御によって機体走行の停止が判定された場合は、元の走行変速位置に戻すことにより、作業性向上が可能となる。

また、自動下降によるダッシング検知と対応してエンジンの停止や回転数低下、自動変速制御による減速、また、油圧ＰＴＯクラッチの停止、逆転、自動ブレーキの作動によってダッシングを防止し、または、ダッシングによって進む距離を短くするとともに、安全性を向上することができる。

また、自動下降によるダッシング検知と対応してブザー、モニタ等を介して警告することにより、オペレータにダッシングを伝えてダッシングを防止し、または、ダッシングによって進む距離を短くするとともに、安全性を向上することができる。

また、自動下降によるダッシング検知と対応して自動変速制御による減速によって低速に制御し、低車速が検知されたときは元の走行変速位置に戻すことにより、ダッシングを防止し、または、ダッシングによって進む距離を短くするとともに、安全性を向上することができる。

また、ロータリ式耕耘装置の自動下降によるダッシング検知と対応してロータリ式耕耘装置を上昇制御することにより、ダッシングを防止し、または、ダッシングによって進む距離を短くするとともに、安全性を向上することができる。

また、作業装置Ｒの自動下降制御において、人感センサを設け、作業装置Ｒを自動下降させるときに、周辺に人を感知すると自動下降制御をオフにすることにより、安全性を向上することができる。

上述のように、作業高さ位置で圃場作業を行う作業装置Ｒを待機高さまでの範囲で昇降可能に備え、機体旋回操作と対応して作業装置の自動昇降が可能な作業車両について、作業装置Ｒの下降動作を接地直前から減速するデセラ制御と、このデセラ制御を適用するためのデセラ制御スイッチ１９ａとを設けるとともに、機体旋回後の直進走行復帰により、デセラ制御を適用して作業装置Ｒを作業高さまで下降制御する自動下降制御を設けることにより、作業装置Ｒの手動下降について、デセラ制御スイッチ１９ａの操作によってデセラ制御の適用を選択することができ、その一方で、デセラ制御は、作業装置Ｒの自動下降について適用されることから、スイッチ操作を要することなく、ロータリ耕耘装置等の作業装置Ｒの自動下降による作業再開時に接地に伴うダッシングを防止して安定した作業走行を確保することができる。

また、作業装置Ｒに伝動するＰＴＯ装置を備える作業車両にＰＴＯ装置の伝動の正逆転判定手段を設け、ＰＴＯ伝動の作業装置Ｒの逆転作動時についてデセラ制御の適用を除外することにより、ロータリ耕耘装置等の作業装置Ｒについて、ダッシングを生じない逆転作動時における作業性の向上が可能となる。

また、作業装置Ｒの自動下降の際に断続的に下降させることで、作業装置Ｒの接近段階で干渉の事前回避が可能となることから、安全性を向上することができるとともに、作業装置Ｒの接地に伴うダッシングを防止して安定した作業走行が可能となる。

（関連機器）
次に、本発明の適用対象の作業車両であるトラクタ１について、関連機器を中心に、図４のロータリ装着状態の側面図により説明する。

トラクタ１は、車体前部のボンネット２内にエンジンＥを搭載し、このエンジンＥの回転動力をミッションケース３内の各種変速装置に伝え、この変速装置で減速された回転動力を左右前輪４，４と左右後輪５，５とに伝えるようにしている。

また車両のミッションケース３の後上部には、シリンダケース８が設けられ、このシリンダケース８の左右両側にリフトアーム９を回動自在に枢着している。シリンダケース８内には作業装置Ｒを昇降させるアクチュエータとして油圧昇降シリンダ１０が内装されている。そして、前記油圧昇降シリンダ１０内に作業装置上昇用電磁バルブを介して作動油を供給するとリフトアーム９が上昇回動し、油圧昇降シリンダ１０内の作動油を作業装置下降用電磁バルブを介して排出するとリフトアーム９は下降回動するようになっている。

前記ロータリ装置Ｒは、車体後部のトップリンク１６や左右ロアリンク１７から成る三点リンク機構を介して連結され、前記左右一側のリフトアーム９とロアリンク１７とはリフトロッド１８を介して連結され、他側のリフトアーム９とロアリンク１７とはローリングシリンダ３０を介してローリング調節可能に連結されている。

また、操縦席７前方には、前記左右の前輪４，４を左右操舵するステアリングハンドル６が設けられ、この回転基部に車体の旋回操作を検出する手段としてハンドル切角センサ２２を備えて旋回開始と旋回終了を判定する構成としている。

また、操縦席７側方には操作パネル２４が設けられ、作業装置昇降レバー１９、変速レバー２０、更には作業装置Ｒの上昇高さを設定する上げ位置設定器１３、そして、旋回開始により作業装置Ｒを自動上昇するオートリフト制御と旋回終了により作業装置Ｒを自動下降するオートダウン制御の適用切替えの自動昇降スイッチ２３等を設けるほか、クラッチペダル２５、ＰＴＯスイッチ、前後進レバー２８等を備える。

また、操縦席７下方には、車体の左右傾斜角を検出するスロープセンサ１５や、制御部となるコントローラ２１を設け、このコントローラ２１に後輪５の回転センサーを始めとする前記各種レバー基部のセンサ等の検出信号や各種設定器の設定信号を入力し、クラッチペダル２５のペダル基部の不図示のペダルスイッチが踏込操作を検知し、ＧＰＳによる位置センサ２６による機体位置を入力し、ＰＴＯスイッチによりミッションケース３内のＰＴＯクラッチを制御し、昇降用のそれぞれの電磁弁により三点リンク機構を介して作業装置Ｒを昇降し、前後進レバー２８の検出スイッチにより前後進のクラッチ２８ａ，２８ｂを制御する構成となっている。

なお、上記旋回連動制御システムにおいては、後輪５，５の回転を検出する回転センサーによって機体の移動距離および車速を算出することにより、ＧＰＳによる位置センサ２６より低コストで高精度の制御を行うことができる。

１９ａ デセラ制御スイッチ
Ｒ 作業装置

Claims (3)

1. 作業高さ位置で圃場作業を行う作業装置(Ｒ)を待機高さまでの範囲で昇降可能に備え、機体旋回操作と対応して前記作業装置(Ｒ)の自動昇降が可能な作業車両において、
   前記作業装置(Ｒ)の下降動作工程について、接地直前から減速するデセラ制御を適用するためのデセラ制御スイッチ(１９ａ)を設け、前記機体旋回後の直進走行復帰により、前記作業装置(Ｒ)を作業高さ位置まで自動的に下降させる自動下降制御を可能に構成し、前記自動下降制御が適用されると前記デセラ制御を自動的に適用可能に構成したことを特徴とする作業車両。
2. 前記作業装置(Ｒ)に伝動するＰＴＯ軸の正逆転判定手段を備え、前記ＰＴＯ軸の逆転判定を条件に、前記デセラ制御を適用しないことを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
3. 前記自動下降制御は、下降動作を断続して制御することを特徴とする請求項１または２に記載の作業車両。