JP2543580B2 - 作業用機械の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）産業上の利用分野 この発明は、農耕作業用機械のように単一または複数
の入出力装置を有する複数の制御系統を備えた作業用機
械に関し、この作業用機械において各入出力装置を制御
する作業用機械の制御装置に関する。

（ｂ）従来の技術 農耕作業用機械であるコンバインには、刈り取った穀
稈を搬送する穀稈搬送装置、クローラを駆動する走行装
置および穀稈から穀粒を離脱する脱穀装置などの多数の
装置が適所に分散配置されている。これら複数の装置の
それぞれは作業条件に応じて動作状態を変更する必要が
ある。例えば、穀稈搬送装置においては作物の穂先位置
の変化にともなって穀稈狭持位置を変更しなければなら
ず、走行装置においては刈り取る作物の倒伏状態などに
応じて走行速度を変更しなければならない。このような
多数の装置の全てを１人のオペレータの操作によって満
足のいく状態に維持することは困難であり、操縦作業が
煩雑化する問題があった。このような問題はコンバイン
に限らずトラクタや田植機などの他の農耕作業用機械、
および建設機械などの他の作業用機械についても同様に
生じる。そこで、従来の作業用機械では複数の制御装置
のそれぞれにセンサおよびモータなどの入出力装置を備
えることによって制御系統を構成し、センサの検出結果
に基づいてモータを適宜駆動し、各装置を作業条件に適
合した状態に維持するようにしていた。

（ｃ）発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来の作業用機械の制御装置は、複数
の装置に対して１〜２個のCPUにより集中制御してい
た。このCPUと各制御系統に設けられた入出力装置のそ
れぞれとは専用のワイヤハーネスで接続されており、作
業用機械が有する全ての入出力装置のそれぞれに対して
個別に信号の入出力を行っていた。このため、入出力装
置の合計数に等しい数のワイヤが必要となり、ワイヤ本
数の増加に伴うハーネスの大径化を招くとともに大きな
配線スペースを必要とし、コストアップおよび装置の大
型化を招く欠点があった。また、CPUユニットにおいて
も多数のワイヤを接続するためにコネクタが大型化し、
CPUユニットの大型化を招く欠点があった。さらに、少
数のCPUユニットから機械の各部に分散配置されている
多数の入出力装置にワイヤハーネスが接続されており、
このワイヤハーネスにおける断線等故障箇所の発見が困
難であった。

この発明の目的は、各制御系統の入出力装置を独立し
て制御する複数の出力ユニットを、各制御系統の入出力
装置に近接して設けることにより、入出力装置とCPUユ
ニットとの間の距離を短くしてワイヤハーネスの配線距
離を短縮するとともに、各CPUユニットに接続されるワ
イヤの本数を少なくし、ワイヤハーネスを小径化すると
ともに配線スペースを小型化でき、また断線等故障の発
生箇所の発見を容易にし、さらにコネクタの小型化によ
りCPUユニットを小さくできる作業用機械の制御装置を
提供することにある。

（ｄ）課題を解決するための手段 この発明の作業用機械の制御装置は、表示器および操
作部材などの入出力装置を有する操縦パネル系統を含む
複数の制御系統を備えてなる作業用機械において、 各制御系統の入出力装置に近接して設けられるととも
に各制御系統の入出力装置を独立して制御する複数のCP
Uユニットと、前記操縦パネル系統のCPUユニットを他の
制御系統のCPUユニットのそれぞれに個別に接続する複
数の信号多重ワイヤと、故障検出モード時に前記操縦パ
ネル系統のCPUユニットから他のCPUユニットのそれぞれ
に故障検出開始信号を出力する開始信号出力手段と、故
障検出開始信号が入力されたときに各CPUユニットから
応答信号を出力する応答信号出力手段と、応答信号出力
手段の応答信号に応じた表示内容を前記表示器に表示す
る表示手段と、を設けたことを特徴とする。

（ｅ）作用 この発明の作業用機械の制御装置では、各制御系統の
入出力装置に近接して設けられた複数のCPUユニット
は、それぞれ近接する制御系統の入出力装置を独立して
制御する。操縦パネル系統のCPUユニットには、複数の
信号多重ワイヤを介して他の制御系統のCPUユニットの
それぞれに接続される。したがって、各制御系統の入出
力装置はそれ自身に近接して設けられたCPUユニットと
のみ接続され、入出力装置とCPUユニットとの間の配線
距離は短縮される。また、各CPUユニット間の接続に際
して各CPUユニットが信号のみを入出力するため、信号
多重ワイヤの線径は比較的細くなり、さらに信号を多重
に送信するため、各CPUユニット間の接続本数は少なく
なる。このようなことから各CPUユニットにおけるワイ
ヤの接続本数が少なくなり、コネクタは小型化される。
また、操縦パネル系統のCPUユニットから故障検出信号
が出力されると、他のCPUユニットは応答信号を出力す
る。したがって各CPUユニットからの応答信号の有無に
より信号多重ワイヤにおける不通の配線経路、すなわち
断線等の故障発生箇所が特定され、表示手段によりこの
内容を表示することによりオペレータは故障発生とその
箇所を認知する。

（ｆ）実施例 以下にこの発明の制御装置を用いた作業用機械として
コンバインを例にあげて説明する。

第１図は、この発明の制御装置を備えたコンバインの
構成を示す平面の略図である。

コンバイン１は前部に設けた刈取部２により前方の作
物を刈り取る。刈り取った作物は搬送装置10により脱穀
装置７に導かれ、作物の穀稈から穀粒を分離して収穫す
る。コンバイン１は左右に設けたクローラ8a,8bの回転
により農地内を走行する。このクローラ8a,8bにはエン
ジン５のクランク軸の回転がトランスミッション４を介
して伝達される。コンバイン１の前部の操縦席に設けら
れた操縦パネル３には、ディスプレイ９、スイッチSW1
〜SWnおよびボリュームVR〜VRnが備えられている。これ
ら操縦席において１つの制御系統を構成するディスプレ
イ９、スイッチSW1〜SWnおよびボリュームVR〜VRnの各
入出力装置は、操縦パネル３の近傍に設けられたCPUユ
ニットC1に接続されている。

また、搬送装置10には穂先センサS1が設けられてお
り、刈り取られた穀稈の穂先の高さを検出する。穀稈搬
送装置10の近傍に設けられたCPUユニットC2には穂先セ
ンサS1とともにモータM1が接続されている。この穂先セ
ンサS1およびモータM1は搬送装置10において別の制御系
統を構成し、モータM1は搬送装置10の穀稈狭持位置を変
更する。

さらにトランスミッション４の出力軸の回転数は車速
センサS2により検出され、エンジン５のクランク軸の回
転数が回転数センサS3により検出される。この車速セン
サS2および回転数センサS3は、走行装置においてさらに
別の制御系統を構成しており、トランスミッション４の
減速比を変更するモータM2とともにトランスミッション
４およびエンジン５の近傍に設けられたCPUユニットSC3
に接続されている。

第２図は、上記コンバインの制御装置のブロック図で
ある。

操縦パネル３のCPUユニットC1はCPU21、このCPU21に
接続されたROM22およびRAM23により構成されている。RO
M22にはI/Oインタフェイス24を介してスイッチSW1〜SW
n、ボリュームVR1〜VRnおよびディスプレイ９が接続さ
れている。

搬送装置10の近傍に設けられたCPUユニットC2は、CPU
25、このCPU25に接続されたROM26およびRAM27により構
成されている。CPU25にはI/Oインタフェイス28を介して
穂先センサS1およびモータドライバ29が接続されてい
る。このモータドライバ29には搬送装置10の穀稈狭持位
置を変更するモータM1が接続されている。

トランスミッション４およびエンジン５により構成さ
れる走行装置の近傍に設けられたCPUユニットC3は、CPU
30、このCPU30に接続されたROM31およびRAM32により構
成されている。CPU30にはI/Oインタフェイス33を介して
A/D変換器34,35およびモータドライバ36が接続されてい
る。A/D変換器34,35のそれぞれには車速センサS2および
回転数センサS3の検出結果が入力される。また、モータ
ドライバ36にはトランスミッション４の減速比を変更す
るモータM2が接続されている。

CPUユニットC1は他のCPUユニットC2,C3のそれぞれに
個別の信号多重ワイヤ11により接続されている。操縦パ
ネル３のCPUユニットC1は、スイッチS1〜SWnおよびボリ
ュームVR1〜VRnの状態に応じて搬送装置10のCPUユニッ
トC2または走行装置のCPUユニットC3に、制御動作の開
始を促すデータおよび制御目標値などのデータを出力す
る。また、搬送装置10のCPUユニットC2のCPU25および走
行装置のCPUユニットC3のCPU30は、信号多重ワイヤ11を
介して操縦パネル３のCPUユニットC1に検出データなど
を出力する。CPU21は搬送装置10のCPUユニットC2、走行
装置のCPUユニットC3および図外の他の制御系統のCPUユ
ニットから入力されたデータをディスプレイ９に表示す
る。

第３図（Ａ）および（Ｂ）は、何れも上記コンバイン
の制御装置の処理手順の一部を示すフローチャートであ
り、同図（Ａ）は搬送装置のCPUユニットの処理手順を
示し、同図（Ｂ）は走行装置のCPUユニットの処理手順
を示している。

操縦パネル３において自動扱深制御を選択するスイッ
チが操作され、操縦パネル３のCPUユニットC1から搬送
装置10のCPUユニットC2に自動扱深制御の開始を促すデ
ータが入力されると、CPUユニットC2を構成するCPU25は
先ず穂先センサS1の状態を読み出す（n1）。穂先センサ
S1は上下２箇所に形成され、上側センサがオンしている
場合にはモータM1を逆転して穀稈狭持位置から穂先まで
の長さを短くする（n2→n3）。上側のセンサがオフして
いる場合には下側のセンサのオン／オフ状態をチェック
し（n4）、下側のセンサがオフしている場合にはモータ
M1を正転して穀稈狭持位置から穂先までの長さを長くす
る（n4→n5）。上側のセンサがオフし、下側のセンサが
オンしている状態であれば穂先の長さが正常であると判
断してn1に戻る。このようにしてCPU25は、自動扱深制
御において穀稈の穂先が上側センサと下側センサとの間
に位置するようにモータM1を駆動して搬送装置10の穀稈
狭持位置を変更する。

操縦パネル３において自動車速制御を設定するスイッ
チが操作されると、操縦パネル３のCPUユニットC1から
走行装置のCPUユニットC3に自動車速制御の開始を促す
データが入力される。CPUユニットC3を構成するCPU30
は、自動車速制御の開始を促すデータが入力された際
に、先ず回転数センサS3の検出出力を読み出す（n1
1）。次いで回転数センサS3の検出出力を予め設定され
た基準値Ｋと比較する（n12）。回転数センサS3が検出
した現在のエンジン５の回転数が基準値Ｋに一致する場
合にはn11に戻る。回転数センサS3の出力が基準値Ｋに
一致しない場合には回転数センサS3の出力と基準値Ｋと
の大小を比較し（n13）、回転数センサS3が検出する現
在の回転数が基準値Ｋを上回る場合には、モータM2を逆
転して走行速度を減速する（n13→n17）。現在の回転数
が基準値Ｋを下回る場合には、車速センサS2の検出値を
読み出し（S14）、操縦パネル３においてボリュームに
よって設定された基準車速Ｖと比較する（n15）。車速
センサS2が検出する現在の車速が基準車速Ｖを下回る場
合には、モータM2を正転してトランスミッション４の減
速比を増速側に変更する（n15→n16）。車速センサS2が
検出する現在の車速が基準車速Ｖを上回る場合には、モ
ータM2を逆転してトランスミッションの減速比を減速側
に変更する（n15→n17）。このようにして自動車速制御
時にCPU30は、車速センサS2および回転数S3のそれぞれ
が検出する現在の車速およびエンジン回転数が基準車速
Ｖおよび基準値Ｋを上回らないようにトランスミッショ
ン４の減速比を変更する。

以上のようにしてこの実施例によれば操縦パネル３の
近傍に設けたCPUユニットC1に、操縦パネル３に設けら
れたスイッチSW1〜SWn、ボリュームVR1〜VRnおよびディ
スプレイ９を接続し、搬送装置10の近傍に設けられたCP
UユニットC2に穂先センサS1およびモータM1を接続し、
トランスミッション４およびエンジン５の近傍に設けら
れたCPUユニットC3に車速センサS2、回転数センサS3お
よびモータM2を接続することができる。これは、コンバ
イン１の進行方向を方向センサの検出結果に基づいて操
舵機構を動作させる自動方向制御などについても同様に
構成できる。これによって各制御系統の入出力装置はそ
の近傍に設けられたCPUユニットに接続するのみでよ
く、入出力機器とCPUユニットとの間のワイヤハーネス
の配線距離を短くすることができる。これによって配線
作業が簡略化できるとともに太く重いワイヤハーネスを
コンバイン内に配線する必要を無くし、配線作業を容易
にするとともにその保護を簡略化することができる。ま
た、各CPUユニットに接続されるワイヤハーネスの本数
を少なくすることができるため、各CPUユニットにおい
てコネクタを小型化でき、装置の小型化を実現できる。
さらに各CPUユニットを共通の信号多重ワイヤにより接
続しているため、制御系統の増加によるCPUユニットの
増設を容易に行うことができる。

第４図は、上記コンバインの制御装置を構成する操縦
パネルのCPUユニットの処理手順の一部を示すフローチ
ャートである。また、第５図は同じく他のCPUユニット
の処理手順の一部を示すフローチャートである。

メインキーがオンされるとCPU21からCPUユニットC2,C
3等に故障診断信号（故障検出開始信号）を出力（n21）
し、応答信号の入力を待機する（n22）。故障診断信号
が入力された他のCPUユニットC2,C3等は第５図に示すよ
うに、各CPUユニットに個有の応答信号を出力する（n3
1）。CPU21は所定の時間内に応答信号の入力がなされる
と、その適否を判断し（n23→n25）、正常であればスイ
ッチSW1〜SWnおよびボリュームVR1〜VRnの状態に応じて
通常の処理を実行する。所定の時間内に応答信号の入力
が無い場合または、入力された応答信号が適正でない場
合には、ディスプレイ９に断線等故障発生の警告を表示
して動作を停止する（n24,n26）。以上の処理においてn
21がこの発明の開始信号出力手段に相当し、n31が同じ
く応答信号出力手段に相当し、n23〜n26が同じく表示手
段に相当する。

以上の処理によりこの実施例によれば、メインキーが
オンされた直後に各部の故障診断を実行する。この故障
診断時に所定のCPUユニットから所定の内容の応答信号
が出力されない場合には、CPUの故障、または信号多重
ワイヤ11の断線を生じたと判断できる。この場合におい
て適正な応答信号が入力されないCPUユニットの信号多
重ワイヤ11における配置位置に基づいて、信号多重ワイ
ヤ11又はコネクタの断線箇所を容易に特定できる。

なお、CPU21から出力される故障診断信号の内容に応
じて各CPUユニットに接続された入出力装置の動作をチ
ェックし、この結果を各CPUユニットからCPU21に出力す
るようにしても良い。このチェック内容を操縦パネル３
において選択、設定できるようにしても良い。また、本
実施例ではメインキーがオンされた直後に故障診断を実
行するようにしたが、操縦パネル３におけるスイッチ操
作等により適宜故障診断を実行できるようにしても良
い。

（ｇ）発明の効果 この発明によれば、作業用機械の適所に分散して配置
された複数の制御系統のそれぞれが有する入出力装置
を、各制御系統の入出力装置の近傍に設けられたCPUユ
ニットにより制御することができる。これによって入出
力装置とCPUユニットとの間の配線距離を短縮すること
ができ、ワイヤハーネスの配線量を減少して重量の軽減
および省スペース化による装置の小型化を実現できる。
また、１つのCPUユニットにおいて接続されるワイヤの
本数を減少することができ、コネクタを小さくして装置
の小型化を図ることができる。さらに、操縦パネル系統
のCPUユニットから出力された故障検出開始信号に対し
て、他のCPUユニットから応答信号を出力するととも
に、各CPUユニットからの応答信号の有無をチェックし
て不通の配線経過を特定し、この結果を表示器に表示す
ることにより、オペレータに対して故障の発生箇所を容
易に示すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例である作業用機械の制御装置
を備えたコンバインの構成を示す平面の略図、第２図は
同コンバインの制御装置の構成を示すブロック図、第３
図（Ａ）および（Ｂ）は同制御装置の要部の処理手順を
示すフローチャートであり、同図（Ａ）は搬送装置に設
けられたCPUユニットの処理手順を示し、同図（Ｂ）は
走行装置に設けられたCPUユニットの処理手順を示して
いる。また、第４図および第５図は上記コンバインの制
御装置を構成する操縦パネルのCPUユニットおよび他のC
PUユニットの処理手順の一部を示すフローチャートであ
る。 ９……ディスプレイ、SW1〜SWn……スイッチ、VR1〜VRn
……ボリューム、S1……穂先センサ、S2……車速セン
サ、S3……回転数センサ、M1,M2……モータ、C1〜C3…
…CPUユニット。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表示器および操作部材などの入出力装置を
   有する操縦パネル系統を含む複数の制御系統を備えてな
   る作業用機械において、 各制御系統の入出力装置に近接して設けられるとともに
   各制御系統の入出力装置を独立して制御する複数のCPU
   ユニットと、前記操縦パネル系統のCPUユニットを他の
   制御系統のCPUユニットのそれぞれに個別に接続する複
   数の信号多重ワイヤと、故障検出モード時に前記操縦パ
   ネル系統のCPUユニットから他のCPUユニットのそれぞれ
   に故障検出開始信号を出力する開始信号出力手段と、故
   障検出開始信号が入力されたときに各CPUユニットから
   応答信号を出力する応答信号出力手段と、応答信号出力
   手段の応答信号の有無に応じた表示内容を前記表示器に
   表示する表示手段と、を設けてなる作業用機械の制御装
   置。