JP2525950Y2 - 作業用車両 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は負荷制御装置と自動操向装置とを備え、作業
地内を走行して種々の対地作業を行うトラクタ、田植
機、収穫機等の作業用車両に関する。

〔従来技術〕

例えば圃場内の耕うん及び砕土作業等の対地作業を行
うトラクタにおいては、ロータリ，プラウ等の作業機の
負荷は主として走行速度に依存するから、その作業能率
の向上のためには、前記作業機において常時適正な負荷
状態のもとで、夫々の処理が行なわれるように、作業中
の車速を調節することが望ましい。そこで従来のトラク
タにあっては走行速度調節位置を無段階に変更可能な変
速機を設け、該変速機の走行速度調節位置変更操作レバ
を現状の車速の検出結果に応じて回動させ、その走行速
度を動力部での負荷の検出結果に応じて自動的に決定さ
れる設定速度に一致せしめるべく動作する負荷制御装置
を備えたものがある。

またトラクタの操向にあってはそれを自動化すること
により作業者の労力負担を減じ、作業の能率向上を計る
ことが進められている。このような自動操向装置として
ティチングプレイバック制御を用いたものがある。これ
は自動操向に先立ち、ティーチング即ち教示を作業地内
の方位及び走行距離を記憶することにより行い、作業地
内の走行経路を教示内容に基づき設定し、自動操向をプ
レイバック、即ち設定された走行経路に沿って行わしめ
るものである。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら前記教示を行うときに、負荷制御装置が
働くと、車速の変動により、方位，走行距離等の教示デ
ータが安定せず、誤ったデータを記憶する虞があり、自
動操向に用いるデータとして正確性、信頼性が低下する
という問題があった。

本発明は斯かる事情に鑑みなされたものであり、教示
時に安定した方位及び走行距離等の教示データを得られ
る作業用車両を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本考案に係る作業用車両は、作業機を本機に取付けて
あり、作業地の外周を走行する教示によって作業地の外
形を算出し、この算出の結果に基づいて作業地内に往復
行程の走行経路を設定し、設定した走行経路に倣い本機
を自動操向する自動操向装置と、作業機の負荷の変動を
所定範囲内に抑制する負荷制御装置とを備えた作業用車
両において、教示しているか否かを検出する教示検出手
段と、前記教示検出手段により教示していることを検出
した場合に前記負荷制御装置の働きを禁止する手段とを
具備することを特徴とする。

〔作用〕

本考案においては、教示走行を行なっているときに、
負荷制御装置の働きを禁止し、車速の変動を防止してい
る。

〔実施例〕

以下本考案をその実施例を示す図面に基づいて詳述す
る。第１図は本考案に係る作業用車両（以下本考案車両
という）のトラクタの左側面図である。

図において１は、左右各一対の前輪2,2及び後輪3,3に
支持された本機である。前輪2,2は、本機１の後部上側
に設置された運転席12に着座した運転者による操舵用の
ハンドル４の回転操作に応じてその向きを変更され、該
前輪2,2の向きに応じて本機１の操向がなされるように
なしてあると共に、後述する如く、本考案車両が自動操
向を行なっている場合、操向用の油圧シリン27（第３図
参照）への圧油の送給方向を電気的に切換え、該シリン
ダ27の動作方向を変更することによってもその向きが変
更され得るようになしてある。また後輪3,3は本機１の
前部に搭載した動力部５にて発生された動力を静油圧式
無断変速装置，主クラッチを介して伝達されて回転し、
該後輪3,3の回転により本機１は作業地である圃場を走
行する。作業機７であるロータリ71は、本機１の後部に
装着された３点リンク機構６の上下動に応じて本機１に
対して昇降自在に取付けられていると共に、前記動力部
５から動力を伝達されて動作するようになしてあり、圃
場に降下された場合に、その動作により該圃場の耕うん
及び砕土を行う。

さて作業機７の上部には、本機１の進行方向を検出す
るための方位検出器８が固着されている。第２図は方位
検出器の構成を示すブロック図であり、この方位検出器
８としてはトロイダルコア80を外側から囲う態様にて互
いに直交する一対の検出巻線81,82を巻装してなる地磁
気センサを用い、トロイダルコア80を、発振器により発
振される所定の周波数にて交流励磁すると共に、検出巻
線81,82に基準電圧を印加した場合に、前記検出巻線81,
82に誘起される電圧は、地磁気の方位が夫々に直交する
場合に最大となることを利用し、センサ技術第５巻４号
（1985年４月号）に掲載されているような回路を構成し
たものである。検出巻線81,82の出力電圧の周波数成分
は、トロイダルコア80の励磁電流の周波数の２倍である
から、夫々の出力電圧は、前記発振器により発振される
２倍周波数を基準として同期検波され、各別の積分回路
及びアンプを経て出力として取出されるようにしてあ
る。このように取出された検出巻線81,82の出力電圧
は、夫々後述する操向制御部30に与えられており、操向
制御部30は、これらの両出力の比の逆正接により、地磁
気の方位を絶対的な基準として、方位検出器８の設置方
向、換言すれば本機１の進行方向を算出する。

また作業機７たるロータリ71の非作業位置を検出する
非作業検出器が前記３点リンク機構６の駆動手段たる油
圧リフト（図示せず）のロッドに設けられ、ロータリ71
の非作業位置、即ち上昇端を検出する。

第３図は、前輪2,2の操舵機構の平面図と共に示す本
考案に係る作業用車両の自動操向制御系，負荷制御系及
びエンジン回転数制御系のブロック図である。

図において20は、その長手方向を左右方向として本機
１の下部に固着されたフロントアクスルであり、該フロ
ントアクスル20の左右両端部には、左右の前輪2,2を夫
々軸支するナックルアーム22,22が、各別のキングピン2
1,21回りに水平面内での回動自在に枢支してある。ナッ
クルアーム22,22は、夫々の前端部を、フロントアクス
ル20の上部に立設した枢軸23回りに水平面内で回動する
回動板24の前部に各別にリンク部材25,25を介して連結
されており、操向用の油圧シリンダ27はそのピストンロ
ッドの先端部を、前記回動板24の中途部に左方に突設さ
れたアーム26の先端部に係止させて取付けられている。
従って、前記油圧シリンダ27が進出動作（又は退入動
作）した場合、これに応じて回動板24が第３図における
時計回り（又は反時計回り）に回動し、この回動がリン
ク部材25,25を介して左右のナックルアーム22,22に伝達
され、前輪2,2は、夫々ナックルアーム22,22と共に右
（又は左）に舵取りされる。

また左右の前記ナックルアーム22,22の位置には、リ
ードスイッチを用いた走行距離検出器16l,16rが設けて
あり、前輪2,2に取付けた磁性体を感知することによ
り、前輪2,2の回転数を検出し、検出された左右の回転
数を平均し、それにより走行距離を算出する。

油圧シリンダ27へは、油圧ポンプ29が発生する圧油
が、４ポート３位置切換式の電磁方向切換弁Ｖを介して
供給されており、電磁方向切換弁ＶのソレノイドSlが励
磁されている場合、油圧ポンプ29からの圧油は、油圧シ
リンダ27の退入側油室に送給され、前述の如き舵取機構
の動作によって前輪2,2は左に操向され、逆に電磁方向
切換弁ＶのソレノイドSrが励磁されている場合、前輪2,
2は右に操向される。更に、ソレノイドSl及びソレノイ
ドSrが共に消磁されており、電磁方向切換弁Ｖがその中
立位置にある場合、前輪2,2は現状の舵取角度に保たれ
る。

一方、30は前記方位検出器８及び前記走行距離検出器
16l,16rの検出結果に基づいて後述の如く動作し、電磁
方向切換弁ＶのソレノイドSl又はソレノイドSrの励磁を
行うことにより本機１を操向せしめる操向制御部であ
る。

該操向制御部30は、エンジンを始動せしめるためのキ
ースイッチ31を介して電源に接続されており、エンジン
か駆動状態にある場合にのみ動作可能となっている。

操向制御部30の入力ポートa₁には、運転席12に着座し
た運転者が操向制御部30にその動作開始を指令する場合
にオン操作する自動スイッチ32が接続されており、該ス
イッチ32のオンに応じて入力ポートa₁がハイレベルに転
じるようになっている。

また操向制御部30の入力ポートa₂及び入力ポートa₃に
は、運転席12に着座した運転者により操向可能な位置に
配された走行状態選択レバ９の基端部に、該レバ９の係
止位置に応じてオンするように配設されたマイクロスイ
ッチを用いてなる教示検出手段たる教示スイッチ33及び
自動操向スイッチ34が夫々接続されており、前記自動ス
イッチ32及び教示スイッチ33が共にオンされている場合
に入力ポートa₂がハイレベルに転じ、また自動スイッチ
32及び自動操向スイッチ34がオンされている場合に入力
ポートa₃がハイレベルに転じるようになっている。前記
走行状態選択レバ９は、前記教示スイッチ33がオンされ
る係止位置、前記自動操向スイッチ34がオンされる係止
位置、及び両スイッチが共にオフ状態となる係止位置の
３通りの係止位置を有しており、運転席12に着座した運
転者は、該レバ９を回動操作し、その係止位置を変更せ
しめることにより、操向制御部30の後述する３通りの動
作内容の選択が可能である。

そして入力ポートa₄には前記走行距離検出器16l,16r
からのパルス信号が入力され、前記操向制御部30にて一
定時間内の左右夫々の回転数を検出し、その平均回転数
Paを求め、それにより走行距離が算出される。

更に入力ポートa₅，a₆には方位検出器８の夫々の検出
巻線81,82からの出力電圧が与えられており、操向制御
部30は予め記憶させてある演算式に基づいてこれらの出
力電圧間の比の逆正接から本機１の進行方向を算出す
る。

また入力ポートa₇には非作業検出器15の出力が与えら
れロータリ71が上昇端にあることを検出する。

そして入力ポートa₄，a₅，a₆の入力信号により教示及
びその記憶に基づく自動操向制御が行なわれる。

一方操向制御部30の出力ポートb₁及び同b₂は、図示し
ない各別の励磁回路を介して、前記電磁方向制御弁Ｖの
ソレノイドSr及びソレノイドSlに夫々接続されており、
出力ポートb₁（又は出力ポートb₂）のハイレベル出力に
応じてソレノイドSr（又はソレノイドSl）が励磁され、
油圧シリンダ27が進出（又は退入）動作するようになし
てあり、舵取機構の前述の動作により前輪2,2が右方向
（又は左方向）に舵取りされる。

40は負荷制御装置のエンジン回転数制御部であり、入
力ポートa₈には前述の操向制御部30の自動操向スイッチ
34の出力が与えられており、作業を行なっている自動操
向時に負荷制御が動作するようになされており、教示走
行及び回向動作時には前記負荷制御は動作しない。

入力ポートa₉には非作業検出器15の出力が与えられて
おり、非作業位置を検出すると、回路を開くようになし
てある。

入力ポートa₁₀にはエンジンに装着されたエンジンの
回転数を検出する回転エンコーダ等を使用したエンジン
回転センサ17の出力が与えられている。

入力ポートa₁₁には燃料噴射ポンプの燃料ラック（以
下ラックという）用のアクチュエータのラック軸と同軸
的に装着された作動トランスによりラックの位置を検出
するラック位置センサ18の出力が与えられている。

一方エンジン回転数制御部40の出力ポートb₃はD/A変
換器41を介してラック用アクチュエータの駆動源となる
ラック軸と同軸的に装着され、ラックを移動させるリニ
アソレノイド42に接続されている。

出力ポートb₄はラック位置センサ18の検出結果を耕う
ん砕土作業における負荷としてそのレベルを表示する負
荷モニタ52と後述する車速制御部50の入力ポートa₁₃と
に夫々接続されている。

負荷制御装置の車速制御部50は耕うん砕土作業におけ
る負荷、即ちエンジン回転数制御部40の制御信号に応じ
て変速機駆動装置を作動し、走行速度調節位置の変更を
行い負荷を一定に制御する。

車速制御部50の入力ポートa₁₂は静油圧式無段変速装
置のレバ53の基端枢支軸に装着され、その回動量に応じ
た電位を出力するポテンシオメータを利用したシフトセ
ンサ19に接続されており、シフトセンサ19の出力電位に
より前記レバ53が高，中，低速走行段及び中立段のいず
れの状態になっているかを認識する。

また車速制御部50の出力ポートb₅およびb₆は前記レバ
53の回動用のシフトモータ51に接続されており、出力ポ
ートb₅（又はb₆）がハイレベルになると変速機駆動装置
たるシフトモータ51は正転（又は逆転）して前記レバ53
は高速（又は低速）走行側に回動される。前述の如く構
成された本考案に係る作業用車両の動作を以下に説明す
る。

第４図は本考案車両の走行経路を表す圃場の模式的平
面図であり、圃場の外周を走行する教示により圃場の外
形を算出し、算出結果に基づき往復行程の走行経路を設
定し、その経路に沿って自動操向される。第４図１点鎖
線は教示走行を、破線は回向動作を、２点鎖線は自動操
向を夫々示しており、教示走行中及び非作業時である回
向動作中は負荷制御装置の働きを禁止している。

第５図は本考案車両の制御の内容を示すフローチャー
トであり、運転者は、この制御を行わせる場合、まず自
動スイッチ32をオン操作して操向制御部30に動作開始を
指令し、次に前記走行状態選択レバ９を回動操作してこ
れを前記教示走行を選択する係止位置に係止せしめ、前
記教示スイッチ33をオンさせた状態で前記教示走行を行
う。この教示走行終了後、運転者は走行状態選択レバ９
を回動操作し、これを自動操向スイッチ34をオンさせる
係止位置に係止せしめることにより、操向制御部30の動
作による自動操向を開始させる。

操向制御部30は、キースイッチ31がオンされ電源に接
続された場合、第５図のフローチャートに示すように、
まずその入力ポートa₁のレベルにより前記自動スイッチ
32のオンオフ状態を調べる。そして自動スイッチ32がオ
フされており、入力ポートa₁がローレベルである場合、
操向制御部30は、そのメモリ，レジスタ及び全てのフラ
グ等をリセットし終了する。

また自動スイッチ32がオンされており、入力ポートa₁
がハイレベルである場合、次に入力ポートa₂及び入力ポ
ートa₃のレベルにより前記教示スイッチ33及び自動操向
スイッチ34のオンオフ状態を調べ、教示スイッチ33がオ
ンされており、入力ポートa₂がハイレベルであるときに
は、教示がなされ、また自動操向スイッチ34がオンされ
ており、入力ポートa₃がハイレベルであるときには、次
に非作業検出器15の検出，未検出を調べ、それが未検
出、即ち作業を行っているときは、負荷制御をしつつ自
動操向し、該作業検出器が検出、即ち回向等の非作業時
は、負荷制御がなされず、自動操向のみされる。更に教
示スイッチ33及び自動操向スイッチ34が共にオフ状態に
ある場合には、前述の自動操向と同様に非作業検出器15
の検出、未検出により負荷制御の可否が判断され、その
判断に基づき夫々手動操向される。

前述した如く、自動操向スイッチ34と教示スイッチ33
とは、一本の走行状態選択レバ９の異なる係止位置にお
いて夫々オンされるように配設されているから、これら
が共にオンされることはなく、運転者は、前記自動スイ
ッチ32のオンオフ操作及び走行状態選択レバ９の回動操
作により、操向制御部30に、手動操向、教示及び自動操
向の動作を指令することができる。

教示は前述の如く圃場の外周を走行し基点（第５図左
下）にもどるまでなされ、走行距離検出器16l,16rにて
測定された平均回転数に１回転当りの走行距離を乗算し
て算出された走行距離とそのときに方位検出器８にて検
出された方位とを所定間隔毎に記憶し、これにより圃場
の外形を算出し、更に予め設定された手段に基づき行程
毎の走行距離及び方位の算出と回向数算出とを行い走行
経路を設定する。この教示のときは、前述してある如く
負荷制御装置の働きが禁止されている。

次に教示に基づき設定された走行経路に沿った自動操
向がなされる。この自動操向時には回向等でロータリ71
を上昇させ、非作業検出器15にて非作業を検出された場
合を除き、常に負荷制御がなされる。換言すれば自動操
向時は非作業時のみ負荷制御は禁止される。

また負荷制御装置による負荷制御は以下の如く動作す
る。

エンジン回転数制御部40は電子ガバナにエンジン回転
数を一定に制御すべき制御信号を与え、これを受けた電
子ガバナは燃料噴射ポンプのラックをアクチュエータに
よって移動することによって燃料供給量を調整する。

エンジン回転数制御部40には検出回転数が負荷の変化
によって設定回転数と異なった場合に回転数を設定回転
数に復帰させるために設定する補正設定回転数を求める
数表又は演算式、エンジンの無負荷時における補正設定
回転数と、これを得ることができるラックの位置、即ち
無負荷相当ラック位置との関係を求めるための数表又は
演算式、前記無負荷相当ラック位置と検出ラック位置と
から設定回転数を得るのに必要とするラック位置、即ち
目標ラック位置を求める数表又は演算式及び各回転数に
おけるラックの最大許容位置が記憶されている。

そして負荷の変化によって検出回転数が設定回転数と
異なった場合に補正設定回転数を算出し、その補正設定
回転数に対応する無負荷相当ラック位置を読み出し、読
み出した無負荷相当ラック位置と実際のラック位置とか
ら目標ラック位置を算出する。エンジン回転数制御部は
このようにして求めた目標ラック位置へラックを移動さ
せるための信号を前記電子ガバナへ発する。

上述の如くエンジン回転数制御部40においては負荷の
変動に対してラック位置を移動することによって定格回
転数が維持される。

車速制御部50においては、負荷の検出をラックの位置
により行い、車速変更を行わない不感帯をラック位置の
移動範囲内の所定範囲に設定し、ラックがその範囲外の
負荷増加側（又は減少側）に位置した場合に車速の減速
（又は増速）制御を行う。

なお本実施例においては自動操向を教示に基づく自動
操向について説明したが、本考案に係る作業用車両はこ
れに限るものではなく、例えば未作業域と既作業域との
境界を検出する境界検出器を作業用車両に設け、通常は
前記境界に倣い自動操向し、前記境界が検出不能のとき
に教示に基づき自動操向するようになしてもよい。

〔効果〕

以上詳述した如く、本考案に係る作業用車両において
は、教示時に車速の変動を伴う負荷制御を行っていない
ので、安定した方位及び走行距離の教示データを得るこ
とができる優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 図面は本考案の一実施例を示すものであり、第１図は本
考案に係る作業用車両であるトラクタの左側面図、第２
図は方位検出器の構成を示すブロック図、第３図は本考
案に係る作業用車両の制御系の構成を示すブロック図、
第４図はトラクタの走行状態を示す平面図、第５図は制
御系を示すフローチャートとである。 １…本機、２…前輪、３…後輪、５…動力部 ７…作業機、８…方位検出器、30…操向制御部 40…エンジン回転数制御部、50…車速制御部

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】作業機を本機に取付けてあり、作業地の外
   周を走行する教示によって作業地の外形を算出し、この
   算出の結果に基づいて作業地内に往復行程の走行経路を
   設定し、設定した走行経路に倣い本機を自動操向する自
   動操向装置と、作業機の負荷の変動を所定範囲内に抑制
   する負荷制御装置とを備えた作業用車両において、 教示しているか否かを検出する教示検出手段と、 前記教示検出手段により教示していることを検出した場
   合に前記負荷制御装置の働きを禁止する手段と を具備することを特徴とする作業用車両。