JP2885543B2 - トラクタの耕深制御機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トラクタに付設した作
業機の耕深制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】トラクタ等の農耕用作業車輌に装着する
ロータリ耕耘装置にて耕耘する際において、耕耘深さを
設定耕深となるように維持制御する耕深制御は、従来か
ら公知とされている。従来は耕深センサはリアカバーや
均平板の上下回動角を検出することにより、この角度を
耕深と見なして、耕深制御を行っていた。しかし、該従
来のリアカバーにより耕深を検出する耕深制御機構にお
いては、リアカバーの土壌面に対する押圧力が大きくな
り、また均平圧を或る程度大きくしなければ、耕深制御
制度を高めることが出来ないという不具合があったので
ある。

【０００３】上記の不具合を解消する為に、特公平２−
１６７００４号公報に記載の技術の如く、超音波耕深セ
ンサを用いて耕深を制御する方法が公知とされている。
しかし、該従来技術では、超音波耕深センサの性質上狭
い範囲の土壌面の高さの情報しか得られないので、不必
要に耕耘装置が昇降し、一定耕深が得られないという不
具合があったのである。

【０００４】

【発明が解決すべき課題】本発明は、上記不具合を解消
すべく構成したものである。即ち、超音波耕深センサの
移動平均等の積分的要素を用いると、ハンチング減少や
波打ち現象が仕上面に残り、これまた一定耕深が得られ
無いのである。また、積分的要素の時間的な部分を短く
する方法があるが、各種の圃場条件又は作業条件を満足
する当該要素を決定することは不可能に近いのである。
更に、凹凸の激しい圃場の場合には、敏感に作業機の昇
降制御手段が上下することは感応的にも、制御的にも必
ずしも良い結果は得られ無いのである。本発明は上記不
具合を解消すべく、超音波耕深センサ等の非接触の土壌
面から高さ情報を得る手段により得た検出値を、移動平
均または積分等の演算方法を用いて平滑化して用いるの
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の解決すべき課題
は以上の如くであり、次に該課題を解決する手段を説明
する。請求項１においては、トラクタに付設した作業機
の左右傾斜角を制御する傾斜角制御機構と、未耕地と既
耕地の高さの何れか一方または両方を超音波耕深センサ
により検出し耕深を制御する耕深制御機構において、作
業機の左右傾斜回動の 中心位置、または左右傾斜回動中
心位置を挟んで二ケ所に、超音波耕深センサを配置し、
該耕深設定値の上下位置に、予め設定した域設定値を設
けて、超音波耕深センサにより検出した耕深値が該域設
定値の外側に位置する場合には、該超音波耕深センサの
平滑化しない検出値のままで比較制御し、超音波耕深セ
ンサにより検出した耕深値が該域設定値の内側に位置す
る場合には、超音波耕深センサの検出値を、移動平均ま
たは積分等の演算方法を用いて平滑化し、該平滑化した
後の検出値と耕深設定値と比較して制御するものであ
る。

【０００６】請求項２においては、請求項１記載のトラ
クタの耕深制御機構において、トラクタの前後傾斜の傾
斜角により、超音波耕深センサにて検出した耕深値を補
正して耕深制御機構に信号を送るべく構成したものであ
る。

【０００７】

【作用】次に本発明の作用を説明する。まず超音波耕深
センサの検出値と、該検出値の移動平均値と、前記検出
値と移動平均値の加算値を演算で求める。そして該加算
値が不感帯を越えた時に、作業機昇降装置を制御して耕
深設定値となるように制御する。また不感帯の外側に域
設定値を設け、該域設定値を超音波耕深センサの検出生
データが超えた場合には、該生データにより耕深設定値
となるように制御する。また、超音波耕深センサをロー
タリ耕耘装置の前後に複数個設けたり、または超音波耕
深センサを脱着自在として、未耕地高さのみ、または未
耕地と既耕地の高さの演算値、または既耕地のみの高さ
に切替え制御可能としている。またトラクタが傾斜値を
走行する場合には、機体が前後に傾斜するので、該前後
の傾斜により、超音波耕深センサ５の検出値が相違して
くるので、該傾斜による誤差を補正するのである。

【０００８】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。図１はロー
タリ耕耘装置に本発明のトラクタの耕深制御機構を付設
した状態の側面図、図２は同じく平面図である。トラク
タの後部のミッションケース２１よりリアアクスルハウ
ジング２２が左右に突出されており、該リアアクスルハ
ウジング２２に車軸２３が支持されている。該ミッショ
ンケース２１にロアリンク６Ｌ・６Ｒの前端が枢支され
ており、後端はロータリ耕耘装置に枢支されている。ミ
ッションケース２１の上部に油圧装置が載置されてお
り、該油圧装置より後方へリフトアーム８が突設されて
いる。該リフトアーム８Ｌ・８Ｒとロアリンク６Ｌ・６
Ｒの間にリフトリンク２４Ｌ・２４Ｒが介装されてお
り、右側のリフトリンク２４Ｌに傾斜制御シリンダ７が
介装されている。

【０００９】該傾斜制御シリンダ７の伸縮により行う作
業機の傾斜制御は、ロータリ耕耘装置の耕耘カバーの上
面の略中央部に配置した傾斜検出センサ１により行われ
る。また、ロアリンク６Ｌ・６Ｒの部分に、本発明の超
音波耕深センサ５ａ・５ｂが配置されて、下方の未耕地
に向けて超音波を発射している。またロータリ耕耘装置
の後方へ支持杆２Ｌ・２Ｒを突出し、該支持杆２Ｌ・２
Ｒに後部の超音波耕深センサ５ｃ・５ｄが配置されてい
る。また、本実施例においては、ロータリ耕耘装置のリ
アカバー１７の回動角を耕深センサとして信号をハーネ
ス１８により送信し、この値による検出値に対して、超
音波耕深センサ５により平均値Ｅを補正値として代入し
て出力値Ｆを得て、制御すべく構成しているが、超音波
耕深センサ５の平均値Ｅにより直接に出力値Ｆを得て制
御しても良いものである。

【００１０】図３においては、該傾斜検出センサ１と超
音波耕深センサ５ａ・５ｂと超音波耕深センサ５ｃ・５
ｄの取付位置が開示されている。このように、作業機左
右傾斜制御装置が付設されている場合には、作業機の傾
斜と共に、超音波耕深センサの値に誤差が発生するの
で、この誤差を補正する為に、出来るだけ作業機の左右
傾動の中心である、左右のロアリンク６Ｌ・６Ｒの中心
位置の、両側に設けているのである。また、未耕地の部
分の両側に超音波耕深センサ５ａ・５ｂを設け、既耕地
の部分の両側に超音波耕深センサ５ｃ・５ｄを設けてい
るのである。超音波耕深センサ５ａ・５ｂと未耕地に向
けて超音波が発射出来るように、超音波耕深センサ５ｃ
・５ｄは既耕地に向けて超音波が発射出来るように、そ
れぞれロータリ耕耘装置から外れた位置に配置されてい
る。図４は、トラクタが圃場面の傾斜により前後に傾斜
した場合において、超音波耕深センサ５による検出値を
より正確な値とする為に補正する場合の寸法関係を示し
ている。即ち、Ｌ１はロアリンク６の前方の回動支点と
超音波耕深センサ５までの距離、またＬ２とロアリンク
６の前方の回動支点とロータリ耕耘装置の耕耘爪の先端
の位置までの水平距離、またＬ３はロアリンク先端の枢
支部から耕耘爪先端までの垂直距離である。

【００１１】図５においては、複数の超音波耕深センサ
５ａ・５ｂ・５ｃ・５ｄと付設した場合において、この
中のどの超音波耕深センサを使用して制御するかの選択
を可能とする機構を示すブロック線図である。そして、
ロータリスイッチ等により、ＦとＲとＦＦとＦＲとＲＲ
の５種類のセンサの選択制御が出来るのである。Ｆの場
合には、超音波耕深センサ５ａ・５ｂの中の１個のみの
信号を制御に使用し、Ｒは超音波耕深センサ５ｃ・５ｄ
の中の１個の信号を制御に使用し、ＦＦは超音波耕深セ
ンサ５ａ・５ｂの信号を制御に使用し、ＦＲは前後の超
音波耕深センサ５の１個ずつの信号を使用し、ＲＲは超
音波耕深センサ５ｃ・５ｄの信号を制御に使用するので
ある。それぞれの超音波耕深センサ５の信号を使い分け
ることにより、圃場の条件と湿田・乾田等の使い分けを
行うのである。

【００１２】そして、超音波耕深センサ５からの信号は
そのままの検出値を生データとして用いる場合もある
が、また積分器１２に掛けて信号を積分または移動平均
を求めて、平滑化したデータとしたり、この平滑化した
積分値Ｄと生データＣを加算したりして制御に使用する
のである。そしてメインコントローラを介して、上昇用
電磁制御弁９や下降用電磁制御弁１０や各種表示装置１
１等の制御信号を送信するのである。

【００１３】図６は本発明のトラクタの耕深制御機構の
電子回路図を示している。そして、超音波耕深センサ５
の検出値は積分器１２ａにより積分値Ｄとされて、該積
分値Ｄに生データＣを加算器１５により加算されて、コ
ントローラに送信されている。また生データＣのみとし
てもコントローラに送信されている。また耕深設定器１
３により設定耕深値Ｋが設定され、また該設定耕深値Ｋ
の上下に不感帯Ｙ・Ｙと、域設定値Ｚ・Ｚが設定され
る。１２ｂ・１２ｃは不感帯Ｙ・Ｙと域設定値Ｚ・Ｚの
為の積分器である。そして不感帯Ｙ・Ｙと域設定値Ｚ・
Ｚは、設定耕深値Ｋの値の設定変更と同時に変更される
のである。

【００１４】図７は該設定耕深値Ｋと不感帯Ｙ・Ｙと域
設定値Ｚ・Ｚに対して、生データＣと積分値Ｄと、この
加算値がどのように変化するかを図示したものである。
そして、生データＣは域設定値Ｚ・Ｚを超えた場合にお
いて、上昇用電磁制御弁９や下降用電磁制御弁１０が切
り替わるのである。そして積分値Ｄは不感帯Ｙ・Ｙを超
えた場合において上昇用電磁制御弁９と下降用電磁制御
弁１０の切替えが行われるのである。

【００１５】図８においては、本発明のトラクタの耕深
制御機構の全体状態遷移図を示している。まず制御の開
始と共に、初期設定を行い、次に各定数の設定を行う。
次に超音波耕深センサ５の生データＣを読み込み、次に
積分器１２より積分値Ｄとする。そし次の図９のフロー
チャートにより、傾斜制御による傾斜に対して補正す
る。次に超音波耕深センサ５のどれを使用するかの選択
を行う。次に各超音波耕深センサ５からの生データＣの
平均値を得て、該平均値を積分する。また積分値Ｄの平
均値を演算する。次に積分値Ｄを中心として、上下に不
感帯Ｙ・Ｙと域設定値Ｚ・Ｚを設ける。次に生データＣ
がどのゾーンにあるかをチェックする。そしてゾーン毎
に生データＣと積分値Ｄとの平均値Ｅの計算方法を変更
する。またこの時に各ゾーンにいる時間を計測する。

【００１６】当該ゾーンに設定時間Ｔ以上いる場合に
は、該ゾーンより積分値Ｄに近いゾーンに移行する。移
行したゾーンに強制的にＭＴ時間だけ置く。そして上記
平均値Ｅをリアカバーセンサの出力値Ｆに補正する。該
出力値Ｆをコントローラから上昇用電磁制御弁９と下降
用電磁制御弁１０に出力する。

【００１７】図９においては、圃場の傾斜によりトラク
タの機体が前後に傾斜した場合の、補正の値を示してい
る。まず制御の開始と共に、初期設定を行い、次に各Ｌ
１とＬ２とＬ３の定数を読み込む。次にＬ＝Ｌ２−Ｌ１
を演算する。次に傾斜検出センサ１の値を読み込む。次
に傾斜検出センサ１の出力値ＡをＳｉｎの値に換算し、
生データＣを得て、以上の値から平均値Ｅの補正値を得
る。該平均値Ｅは前傾と後傾により相違する。この前傾
と後傾の値より、出力値Ｆの補正値を得てコントローラ
に送信する。該コントローラにより上昇用電磁制御弁９
と下降用電磁制御弁１０を制御する。

【００１８】図１０は超音波耕深センサ５ａ・５ｂと超
音波耕深センサ５ｃ・５ｄのどれを選択するかにより変
わるフローチャートを示している。まず制御の開始と共
に初期設定をし、次に域設定値Ｚ・Ｚを制御の状態に応
じて設定する。また前後傾斜による補正値ｋ・ｋｋと、
設定時間Ｔと強制時間ＭＴ等を読み込む。次にフローチ
ャートの値を、位置設定器のＦ・Ｒ・ＦＦ・ＦＲ・ＲＲ
の相違により、別々のフローチャートを選択する。そし
てそれぞれのフローチャートにより選択した超音波耕深
センサ５の平均値Ｅの値を、耕深制御機構の式に代入し
て出力値Ｆを得て、コントローラにより上昇用電磁制御
弁９と下降用電磁制御弁１０を制御する。

【００１９】図１１から図１５はそれぞれ図１０のフロ
ーチャートの中のＳＵＢルーチンの説明をしている。そ
れぞれのＳＵＢルーチンの中に、図１６から図２０まで
の読み込みＳＵＢルーチンと、図２１のゾーン決定ＳＵ
Ｂルーチンと、図２２の演算ＳＵＢルーチンが含まれて
いる。

【００２０】また、図２２の演算ＳＵＢルーチンの中
に、図２３から図２６の演算１〜４のＳＵＢルーチンが
含まれている。また該図２３から図２６の演算１〜４の
ＳＵＢルーチンの中に、図２７から図３０のタイムチェ
ック１〜４のＳＵＢルーチンが包含されている。まず、
図１１から図１５のＳＵＢルーチンにおいては、まずデ
ータの読み込みを行い、次にゾーンを決定し、次に演算
を行い、制御をするのである。図１６から図２０までの
読み込みＳＵＢルーチンにおいては、超音波耕深センサ
５の生データＣを読み込み、次に前後傾斜の補正係数ｋ
を求め、また生データＣを積分し積分値Ｄを得て読み込
むのである。

【００２１】また、図２１のゾーン決定ＳＵＢルーチン
においては、域設定値Ｚ・Ｚを積分値Ｄを加算すること
により演算して得るのである。図２２においては、演算
ＳＵＢルーチンが開示されており、生データＣから積分
値Ｄを引算し、該値を域設定値Ｚ・Ｚとの関係で計算し
ている。また図２３から図２６の演算１〜４ＳＵＢルー
チンにおいては、ロータリ耕耘装置によって決定する定
数ａ・ｂ・ｃ・ｄを代入し、該定数の生データＣと積分
値Ｄにより、平均値Ｅを求める。また図２７から図３０
のタイムチェックＳＵＢルーチンにおいては、各ゾーン
にある時間をチェックすべくフローチャートが構成され
ている。

【００２２】

【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するのである。請求項１の如く、トラク
タに付設した作業機の左右傾斜角を制御する傾斜角制御
機構と、未耕地と既耕地の高さの何れか一方または両方
を超音波耕深センサにより検出し耕深を制御する耕深制
御機構において、作業機の左右傾斜回動の中心位置、ま
たは左右傾斜回動中心位置を挟んで二ケ所に、超音波耕
深センサを配置し、該耕深設定値の上下位置に、予め設
定した域設定値を設けて、超音波耕深センサにより検出
した耕深値が該域設定値の外側に位置する場合には、該
超音波耕 深センサの平滑化しない検出値のままで比較制
御すべく構成し、超音波耕深センサにより検出した耕深
値が該域設定値の内側に位置する場合には、超音波耕深
センサの検出値を、移動平均または積分等の演算方法を
用いて平滑化し、該平滑化した後の検出値と耕深設定値
と比較して制御するので、作業機が左右に傾斜した場合
にも、常時、超音波耕深センサ５により正確な対地高さ
を検出することが可能となったのである。また、超音波
耕深センサの検出値を、移動平均または積分等の演算方
法を用いて平滑化し、耕深設定値と比較制御し、該耕深
設定値の上下位置に、予め設定した域設定値を設けて、
該域設定値の外側に位置する場合には、超音波耕深セン
サの検出値のままで制御すべく構成したので、超音波耕
深センサの検出範囲が狭い為に、或る狭い範囲の高さし
か測定することが出来ず、そのままの生データＣを制御
に使用すると、不必要に作業機が上下するので一定の耕
深が得られ無かったという不具合を、移動平均等の積分
的要素を用いることにより、ハンチングを解消し、仕上
がりに波打ちが発生するのを回避することが出来るので
ある。

【００２３】請求項２の如く、トラクタの前後傾斜の傾
斜角により、超音波耕深センサにて検出した耕深値を補
正して耕深制御機構に信号を送るべく構成したので、ト
ラクタの機体が圃場の傾斜により前後に傾動した場合
に、超音波耕深センサ５の検出値において発生する誤差
を、解消することが出来たものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】トラクタの後部に本発明のトラクタの耕深制御
機構を付設した状態の側面図である。

【図２】同じく平面図。

【図３】ロータリ耕耘装置における複数の超音波耕深セ
ンサ５と、傾斜センサー４の配置を示す平面図。

【図４】トラクタの前後傾斜制御に基づく傾斜角を超音
波耕深センサの検出装置に対して補正する状態を示すロ
ータリ耕耘装置の側面図。

【図５】本発明のトラクタの耕深制御機構のブロック線
図。

【図６】同じく本発明のトラクタの耕深制御機構の電子
回路図。

【図７】制御状態に於ける耕深と検出値及び演算値の変
化を示す図面。

【図８】トラクタの耕深制御機構の全体のフローチャー
ト図面。

【図９】超音波耕深センサ５の検出値に対するトラクタ
の前後傾斜の傾斜角による補正の為のフローチャート図
面。

【図１０】トラクタの耕深制御機構のデータ処理のメイ
ンフローチャート図面。

【図１１】図１０のフローチャート中のＦ−ＳＵＢルー
チンを示す図面。

【図１２】図１０のフローチャート中のＲ−ＳＵＢルー
チンを示す図面。

【図１３】図１０のフローチャート中のＦＦ−ＳＵＢル
ーチンを示す図面。

【図１４】図１０のフローチャート中のＦＲ−ＳＵＢル
ーチンを示す図面。

【図１５】図１０のフローチャート中のＲＲ−ＳＵＢル
ーチンを示す図面。

【図１６】図１１のフローチャート中のＦ読み込み−Ｓ
ＵＢルーチンを示す図面。

【図１７】図１２のフローチャート中のＲ読み込み−Ｓ
ＵＢルーチンを示す図面。

【図１８】図１３のフローチャートの中のＦＦ読み込み
−ＳＵＢルーチンを示す図面。

【図１９】図１４のフローチャートの中のＦＲ読み込み
−ＳＵＢルーチンを示す図面。

【図２０】図１５のフローチャートの中のＲＲ読み込み
−ＳＵＢルーチンを示す図面。

【図２１】図１１から図１５のフローチャートの中のゾ
ーン決定−ＳＵＢルーチンを示す図面。

【図２２】図１１から図１５のフローチャートの中の演
算−ＳＵＢルーチンを示す図面である。

【図２３】図２２のフローチャートの中の演算１−ＳＵ
Ｂルーチンを示す図面。

【図２４】図２２のフローチャートの中の演算２−ＳＵ
Ｂルーチンを示す図面。

【図２５】図２２のフローチャートの中の演算３−ＳＵ
Ｂルーチンを示す図面。

【図２６】図２２のフローチャートの中の演算４−ＳＵ
Ｂルーチンを示す図面。

【図２７】図２３のフローチャートの中のタイムチェッ
ク１−ＳＵＢルーチンの図面。

【図２８】図２４のフローチャートの中のタイムチェッ
ク２−ＳＵＢルーチンの図面。

【図２９】図２５のフローチャートの中のタイムチェッ
ク３−ＳＵＢルーチンの図面。

【図３０】図２６のフローチャートの中のタイムチェッ
ク４−ＳＵＢルーチンの図面。

【符号の説明】

１ 傾斜検出センサ ５ａ，５ｂ 未耕地用の超音波耕深センサ ５ｃ，５ｄ 既耕地用の超音波耕深センサ ６ ロアリンク ７ 傾斜制御シリンダ Ｒ ロータリ耕耘装置 Ｃ 超音波耕深センサの生データ Ｄ 積分値 Ｙ 不感帯 Ｚ 域設定値

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トラクタに付設した作業機の左右傾斜角
   を制御する傾斜角制御機構と、未耕地と既耕地の高さの
   何れか一方または両方を超音波耕深センサにより検出し
   耕深を制御する耕深制御機構において、作業機の左右傾
   斜回動の中心位置、または左右傾斜回動中心位置を挟ん
   で二ケ所に、超音波耕深センサを配置し、該耕深設定値
   の上下位置に、予め設定した域設定値を設けて、超音波
   耕深センサにより検出した耕深値が該域設定値の外側に
   位置する場合には、該超音波耕深センサの平滑化しない
   検出値のままで比較制御し、超音波耕深センサにより検
   出した耕深値が該域設定値の内側に位置する場合には、
   超音波耕深センサの検出値を、移動平均または積分等の
   演算方法を用いて平滑化し、該平滑化した後の検出値と
   耕深設定値と比較して制御することを特徴とするトラク
   タの耕深制御機構。
2. 【請求項２】 請求項１記載のトラクタの耕深制御機構
   において、トラクタの前後傾斜の傾斜角により、超音波
   耕深センサにて検出した耕深値を補正して耕深制御機構
   に信号を送るべく構成したことを特徴とするトラクタの
   耕深制御機構。