JP2886734B2 - 耕耘装置の昇降制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走行機体にロータリー
耕耘装置を昇降自在に連結し、リフトシリンダにより昇
降駆動されるリフトアームによりロータリー耕耘装置を
昇降駆動するよう構成し、ロータリー耕耘装置の後カバ
ーの角度変位に基づいて実耕深を検出する実耕深検出セ
ンサの検出値と耕深設定器による設定目標耕深とが合致
するようリフトシリンダを制御する耕深制御手段を備え
てある耕耘装置の昇降制御装置に関し、詳しくは、エン
ジンの負荷に基づいて耕耘装置の昇降制御の形態を変更
する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記耕耘装置の昇降制御装置において、
エンジンの負荷に基づいて耕耘装置の耕深を調節するも
のとして、以下の〔１〕、〔２〕夫々の公報に示される
ものが従来から知られている。 〔１〕特開昭５３‐６９１０９号公報、 この従来例では、エンジン３の実回転数を検出する検出
器７からの信号と、エンジンの最高回転速度を設定する
回転速度設定器８からの信号とを減算器８に入力してエ
ンジン回転速度の低下量からエンジン負荷を検出するべ
く構成すると共に、目標耕深を変更するための耕深設定
器１０からの信号と、耕耘装置１のトラクタに対する相
対高さを検出する相対高さ検出器１１からの信号とを総
合検出器１２に入力してエンジン負荷の増大時には耕耘
装置１の上昇を行い、エンジン負荷が低下した場合には
耕耘装置１の下降を行う昇降制御系を構成し、又、耕耘
装置１の後部に備えた整地板１６の上下移動を作動トラ
ンスＳで検出し、この検出に基づいて機体の前後傾斜状
態や圃場の硬軟を判別して、耕耘装置１の昇降速度を設
定するものとなっている。 〔２〕実開平４‐４３９１４号公報、 この従来例では、耕深設定ボリューム１０の設定値に基
づいてリヤカバー６の目標揺動角度に相当する目標セン
サ値Ａを決定し、リヤカバー６の揺動姿勢を検出する耕
深感知センサ７の検出値に基づいて作業部３の耕深に相
当する耕深センサ値Ｂを決定するよう構成すると共に、
目標センサ値Ａを基準にして設定される不感帯幅以上に
耕深センサ値Ｂからの値が変化した場合には、リフトア
ームの上下揺動によってロータリ耕耘式の作業部３の昇
降を行うよう基本的な制御動作が設定されると共に、エ
ンジン回転数が低下した場合には不感帯幅αの幅を狭め
て制御感度を高めるよう構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来例〔１〕のよう
に、エンジンの実回転数と設定された回転数との減算で
得られた結果（偏差）に基づいて耕耘装置を設定された
対地高さに維持するものでは、耕耘装置が対地高さ制御
であるので、例えば、車輪が圃場面に沈み込んだ場合に
は適正な昇降制御を行っていても、耕耘装置の耕深が深
い側に変位することもあり改善の余地がある。特に、こ
の従来例〔１〕では偏差が決まった値であれば、負荷が
増加傾向にあっても減少傾向にあっても、この偏差に対
応して決まった制御を行うものとなるので、エンジンに
対して過大な負荷を作用させたり、耕耘装置をオーバー
シュートさせることもあり、この点にも改善の余地があ
る。

【０００４】又、従来例〔２〕のようにリヤカバーを目
標姿勢に維持するよう昇降制御を行うものにおいてエン
ジンの負荷が増大した場合に不感帯の幅を狭くして、制
御感度を高め、エンジン負荷が低下した場合に不感帯の
幅を広くして制御感度を低下させるものでは、制御目標
が変化するものと異なり、エンジン負荷が増大した場合
にはロータリ耕耘装置の上昇制御が行われず、エンジン
ストップに繋がることもあり改善の余地がある。

【０００５】本発明の目的は、エンジン負荷に基づいて
ロータリ耕耘装置を昇降させる制御装置を合理的に構成
する点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴構成
（請求項１）は、冒頭に記載した耕耘装置の昇降制御装
置において走行機体の搭載エンジンの負荷を計測する負
荷計測手段を備えると共に、耕耘作業に伴って変化する
エンジン負荷を演算する演算手段を備え、この演算手段
の演算結果から、前記設定目標耕深あるいは実耕深の値
を補正し、この補正されたデータに基づいて前記耕深制
御手段が制御を実行するよう構成してある点にある。

【０００７】本発明の第２の特徴構成（請求項２）は請
求項１において、前記負荷計測手段が、走行機体搭載の
エンジンの回転数に基づいて負荷を求めるよう構成され
ている点にある。

【０００８】本発明の第３の特徴構成（請求項３）は請
求項１において、前記負荷計測手段が、走行機体の搭載
エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段で
計測される耕耘作業時のエンジン回転数と基準回転数と
の差とに基づいて負荷を求めるよう構成されると共に、
この負荷計測手段の計測結果と、耕耘作業時のエンジン
回転数の変化率とから、前記実耕深の値の補正値を求め
るよう構成されている点にある。

【０００９】本発明の第４の特徴構成（請求項４）は請
求項３において、前記基準回転数が、ロータリ耕耘装置
が目標耕深まで下降した際に前記エンジン回転数検出手
段で計測される値に設定されるよう構成されている点に
ある。

【００１０】

【作用】上記第１の特徴によると、耕耘作業時にエンジ
ン負荷が変化した場合には負荷計測手段が負荷を計測
し、演算手段が耕耘作業に伴って変化するエンジン負荷
を演算し、この演算結果から補正手段が設定目標耕深あ
るいは実耕深を補正し、この補正されたデータに基づい
て耕深制御手段が制御を実行するものとなる。つまり、
エンジン負荷が増大する方向に変化した場合に設定目標
耕深あるいは実耕深を浅い側に補正するよう演算手段の
演算特性を設定しておくと、エンジン負荷が増大した場
合にはロータリ耕耘装置を上昇させる制御によってエン
ジンに対する負荷が軽減されると共に、この上昇制御時
には昇降制御の設定目標耕深あるいは実耕深を補正する
ことでロータリ耕耘装置の上昇を行うので、圃場面を基
準としてエンジン負荷に対応した量だけ上昇作動させる
ものとなってロータリ耕耘装置を過剰に上昇させること
がなく、エンジン負荷が低減した場合にはロータリ耕耘
装置が下降するものの同様の理由からロータリ耕耘装置
を過剰に下降させることもない。

【００１１】上記第２の特徴によると、負荷計測手段が
エンジンの回転数に基づいてエンジンに作用する負荷を
計測するので、エンジンの回転数を計測するためのセン
サ等を備える程度の簡単な構造であり乍ら、例えば、伝
動系に備えたセンサ等を介して負荷を求めるものと比較
してエンジンに対して直接的に作用する負荷を正確に計
測し得るものとなる。

【００１２】上記第３の特徴によると、負荷計測手段が
エンジンの基準回転数と耕耘作業時のエンジン回転数と
の差から負荷を求め、この負荷と耕耘作業時のエンジン
回転数の変化率とから実耕深の値を補正するので、現実
にエンジンに作用している負荷の大きさと、この大きさ
の負荷がエンジンに作用するまでの負荷の変化の状況、
即ち、増加傾向にあるのか、減少傾向にあるのか、変化
率はどの程度であるのか等の時間経過に基づく適正な実
耕深を求めることが可能となる。つまり、例えば、負荷
が増大傾向にある場合には現実の負荷に基づいて補正さ
れる制御目標より浅い側に実耕深を設定しておくとエン
ジンに対する急激な負荷の作用を回避し、又、負荷が減
少傾向にある場合には現実の負荷に基づいて補正される
制御目標より深い側に実耕深を設定することで耕深を浅
くし過ぎることも回避できる。

【００１３】上記第４の特徴によると、ロータリー耕耘
装置が目標耕深まで下降した際のエンジンの回転数が基
準回転数に設定されるので、圃場の硬度に対応した基準
回転数を設定し得るものとなり、基準回転数を予め設定
するものと比較して適切な基準回転数に基づいて制御を
行い得るものとなる。

【００１４】

【発明の効果】従って、対地基準の制御が行われるので
車輪が圃場面に沈み込むことがあっても、ロータリ耕耘
装置の耕深を維持し得ると共に、エンジンに対する過大
な負荷の作用を回避すると同時に、この回避時には地面
を基準にしてロータリ耕耘装置を過剰に上昇させたり過
剰に下降させる不都合を回避して耕深を大きく変化させ
ないものとなった（請求項１）。又、エンジンに作用す
る負荷をエンジンから直接的に計測して適正な制御を行
い得るものとなり（請求項２）、又、エンジンに作用す
る負荷を時間経過を加味して補正することでエンジンに
対する過大な負荷の作用と実耕深が浅くなり過ぎる減少
とを回避できるものとなり（請求項３）、又、圃場の硬
度に拘らず制御の基準を適切に設定して無理のない耕耘
作業を可能にするものとなる（請求項４）。

【００１５】

【実施例】以下、実施例を図面に基いて説明する。図８
に乗用型耕耘機を示している。この耕耘機は乗用型走行
機体の後部にリンク機構１を介して昇降自在にロータリ
ー耕耘装置２を連結して、走行機体を操縦しながら圃場
の耕耘作業を行えるよう構成してある。この耕耘機は前
記ロータリー耕耘装置２による耕起深さ、即ち、実耕深
を設定値に維持すべく自動制御する構成としてある。つ
まり、前記リンク機構１における左右リンク３をリフト
シリンダＣＹにより横軸芯周りで昇降揺動駆動されるリ
フトアーム４によりリフトロッド５を介して吊り上げ、
耕耘装置２を駆動昇降させるよう構成するとともに、耕
耘装置２における後カバー６をロータリーカバー本体７
に横軸芯周りで揺動自在に枢支連結し、耕耘爪２ａの土
中への入り込みに伴う後カバー６の相対上下動量を実耕
深としてポテンショメータ式のカバー角センサＰＭ１に
より検出し、このカバー角センサＰＭ１による検出値が
ポテンショメータ式耕深設定器ＰＭ２により人為設定さ
れる設定耕深と合致するよう、リフトシリンダＣＹに対
する電磁式油圧制御弁Ｖを制御して実耕深を設定値に維
持するよう構成してある。又、耕耘装置２を下降した耕
耘作業位置と大きく上昇する非作業位置とに人為的に切
り換え操作するための昇降レバー８を備えるとともに、
リフトアーム４の対機体相対角度を検出するポテンショ
メータ式リフトアーム角センサＰＭ３を備えてある。

【００１６】そして、前記耕深制御作動において、圃場
が泥濘等であり走行機体の車輪が土中に沈み込み後カバ
ー６も伴に沈み込むような場合には、不必要な後カバー
６の沈み込みによるエンジン停止を未然に防止できるよ
う構成してある。詳述すると、図１に示すように、前記
電磁式油圧制御弁Ｖを供給電流量に対応して開度を比例
変更制御自在な電磁式比例流量制御制御弁で構成し、こ
の制御弁Ｖをマイクロコンピュータを備えた制御装置９
により駆動制御するよう構成するとともに、走行機体に
搭載されたエンジン１０の出力回転数を検出する回転数
検出センサＳ〔回転数検出手段の一例〕を設け、この回
転数検出センサＳの出力も制御装置９に与えられるよう
構成してある。そして、前記制御装置９には、耕耘装置
２が設定目標耕深まで下降した際のエンジン回転数検出
値を基準回転数として、耕耘作業に伴って変化するエン
ジン回転数と前記基準回転数との差と変化率とを演算す
る演算手段Ａと、耕深設定器による設定目標耕深を、前
記演算手段Ａにより演算される前記差と変化率より、予
め定まるマップデータに基づいて補正し、補正された新
たなデータに基づいて、この補正目標耕深と実耕深とが
合致するようリフトシリンダを制御するカバー角耕深制
御手段Ｂとを制御プログラム形式で備えてあり、制御装
置９は以下のように制御を実行する。

【００１７】図４，図５に示すように、前記昇降レバー
８が上昇位置にあるときは上昇位置を維持し、耕耘装置
２が上昇位置にある状態から昇降レバー８が下降位置に
操作されると、そのときの耕深設定器ＰＭ２の出力ｂ
〔設定目標耕深〕、カバー角検出センサの出力ａ〔実耕
深〕、リフトアーム角センサＰＭ３の出力及びエンジン
回転数センサＳの出力の夫々を読み込み、リフトシリン
ダＣＹを下降作動させる〔ステップ１〜４〕。このと
き、下降速度は目標耕深ａと実耕深ｂとの偏差の量に応
じた速度になるよう比例制御する。そして、リフトアー
ム角度より判断して耕耘装置２が接地する直前において
下降速度を、前記比例制御に基づく速度よりも遅い下降
速度でゆっくり耕耘装置を接地下降させ、接地後はエン
ジン回転数の検出結果に基づいて、この検出回転数の変
化量と変化率に応じて、予め定まる特性により、下降速
度を制御してエンジン停止を防止する〔ステップ５，
６〕。カバー角検出センサＰＭ１による検出実耕深ａが
目標耕深ｂと合致すると、下降作動を停止する〔ステッ
プ７，８〕とともに、そのときのエンジン回転数を基準
回転数ＮＥとしてメモリ１１に記憶させる〔ステップ
９〕。尚、このときの検出回転数がエンジン停止する直
前のような低い回転数であるときは、予め設定される最
低設定回転数を基準回転数として記憶させる。そして、
耕耘作業に伴って所定時間毎にそのときのエンジン回転
数Ｎと前記基準回転数ＮＥの差（ＮＥ−Ｎ）、及び変化
率ｄＮ／ｄｔとを演算し〔ステップ１０〕、演算された
前記差と変化率より、予め定められるマップデータに基
づいて設定目標耕深ｂの補正量Δｂを演算する〔ステッ
プ１１〕。このときのマップデータは所謂ファジー制御
により設定される。次に、上記したように演算された補
正値Δｂにより設定目標耕深を補正した後の値ｂ１を新
たな目標耕深として設定して〔ステップ１２〕、この新
たな目標耕深ｂ１に基づいてリフトシリンダＣＹを昇降
制御する〔ステップ１３〜１５〕。尚、エンジン回転数
Ｎと前記基準回転数ＮＥの差（ＮＥ−Ｎ）、及び変化率
ｄＮ／ｄｔとに基づいてエンジンに対する負荷を計測す
る制御が負荷計測手段の動作であり、この動作に基づい
てマップデータから設定目標耕深ｂの補正量Δｂを求め
る制御が補正手段の動作であり、負荷計測手段、補正手
段夫々とも制御装置９に設定されたプログラムで構成さ
れている。

【００１８】つまり、検出実耕深と補正目標耕深との偏
差に比例した作動速度となる流量が供給されるよう偏差
−流量マップ並びに流量−電流マップのマップデータに
基づいて、電磁制御弁Ｖに求められた電流を供給するの
である。このような制御が行われる耕耘作業中に走行ク
ラッチが切り操作され、そのことがクラッチ検出スイッ
チＳＷにより検出されると、再度クラッチ入り操作され
るまで、そのクラッチ切り操作が行われた時点でのリフ
トアーム角度に維持固定する〔ステップ１６，１７〕。
又、途中でアクセルレバー１２が変更操作され、アクセ
ルレバー検出センサＰＭ４によりそのことが検出される
と、センサ検出値が安定した値になるまでは操作が行わ
れた時点でのリフトアーム角度を維持し、センサ検出値
が安定すると、予め定まるアクセルレバー１２の変位量
と無負荷回転数との機械的特性より初期無負荷回転数Ｎ
０と変更操作後の無負荷回転数Ｎ１との差を、前記基準
回転数ＮＥから差し引いて新たな基準回転数として修正
する〔ステップ１８〜２１〕。そして、このような制御
を枕地での上昇操作が行われるまで維持し、上昇操作さ
れると〔ステップ２２〕、新たな基準回転数ＮＥを再設
定してこのような制御を実行する。

【００１９】この耕耘機では、上記したような後カバー
６による耕深制御作動に代えて、後カバー６を上方に大
きく退避させた非使用状態でも耕深制御を行うことがで
きるよう構成してある。詳述すると、後カバー６を使用
しないときは図８に仮想線で示すように、後カバー６を
大きく上昇させてピン固定して位置保持させておく。そ
のときカバー角検出センサＰＭ１は上記したカバー角耕
深制御における通常作動域から大きく外れた出力となる
から、この検出値が設定値ｅよりも大であるときは、後
記するようなエンジン回転制御状態に設定され、設定値
ｅより小であるときは上記したようなカバー角耕深制御
状態に設定されるよう自動切り換え制御する切換手段Ｃ
を制御装置９に備えてある〔図２のステップ００〕参
照〕。エンジン回転制御手段Ｄは制御装置９に制御プロ
グラム形式で備えられ、制御装置９は次にように制御す
る。図６，図７に示すように、昇降レバー８が下降操作
されると、耕深設定器ＰＭ２による目標耕深を読み込
み、この目標耕深に対応するリフトアーム角度ｄ〔目標
リフトアーム角度〕を演算する〔ステップ１〜４〕。次
に、リフトアーム角検出センサＰＭ３の出力とエンジン
回転数検出センサＳの出力を読み込み、耕耘装置２を下
降操作させる〔ステップ５，６〕。このとき、下降速度
は目標耕深と実耕深との偏差の量に応じた速度になるよ
う比例制御する。そして、リフトアーム角度より判断し
て耕耘装置２が接地する直前において下降速度を、前記
比例制御に基づく速度よりも遅い下降速度でゆっくり耕
耘装置２を接地下降させ、接地後はエンジン回転数の検
出結果に基づいて、この検出回転数の変化量と変化率に
応じて、予め定まる特性により、下降速度を制御してエ
ンジン停止を防止する〔ステップ７，８〕。そして、リ
フトアーム角検出センサＰＭ３の検出値ｃが前記目標リ
フトアーム角度ｄに合致すると下降を停止し、そのとき
のエンジン回転数を基準回転数ＮＥとしてメモリ１１に
記憶する〔ステップ９〜１１〕。そして、耕耘作業に伴
って所定時間毎にそのときのエンジン回転数Ｎと前記基
準回転数ＮＥの差（ＮＥ−Ｎ）、及び変化率ｄＮ／ｄｔ
とを演算し〔ステップ１２〕、演算された前記差（ＮＥ
−Ｎ）と変化率ｄＮ／ｄｔより、予め定められるマップ
データに基づいて設定目標耕深ｄの補正量Δｄを演算す
る〔ステップ１３〕。このときのマップデータは所謂フ
ァジー制御により設定される。次に、上記したように演
算された補正値Δｄにより目標リフトアーム角度を補正
した後の値ｄ１を新たな目標リフトアーム角度として設
定して〔ステップ１２〕、この新たな目標値に基づいて
リフトシリンダＣＹを昇降制御する〔ステップ１５〜１
７〕。そして、上記したようなカバー角制御のステップ
１６〜２１におけると同様なクラッチ制御及びアクセル
レバー制御を実行し〔ステップ１８〜２３〕、このよう
な制御を枕地での上昇操作が行われるまで維持し、上昇
操作されると〔ステップ２４〕、新たな基準回転数を再
設定してこのような制御を実行する。

【００２０】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
容易にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】制御ブロック図

【図２】切換制御フローチャート

【図３】制御特性図

【図４】カバー角耕深制御フローチャート

【図５】カバー角耕深制御フローチャート

【図６】エンジン回転数制御フローチャート

【図７】エンジン回転数制御フローチャート

【図８】耕耘機の全体側面図

【符号の説明】

２ ロータリー耕耘装置 ４ リフトアーム ６ 後カバー １０ エンジン Ａ 演算手段 Ｂ 耕深制御手段 ＣＹ リフトシリンダ Ｎ エンジン回転数 ＮＥ 基準回転数 ＮＥ−Ｎ 回転数差 ｄＮ／ｄｔ 変化率 Ｓ 回転数検出手段 ＰＭ１ 実耕深検出センサ ＰＭ２ 耕深設定器

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−69109（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) A01B 63/111 - 63/114 G05D 3/12 305

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行機体にロータリー耕耘装置を昇降自
   在に連結し、リフトシリンダにより昇降駆動されるリフ
   トアームによりロータリー耕耘装置を昇降駆動するよう
   構成し、ロータリー耕耘装置の後カバーの角度変位に基
   づいて実耕深を検出する実耕深検出センサの検出値と耕
   深設定器による設定目標耕深とが合致するようリフトシ
   リンダを制御する耕深制御手段を備えてある耕耘装置の
   昇降制御装置であって、 走行機体の搭載エンジンの負荷を計測する負荷計測手段
   を備えると共に、耕耘作業に伴って変化するエンジン負
   荷を演算する演算手段を備え、この演算手段の演算結果
   から、前記設定目標耕深あるいは実耕深の値を補正し、
   この補正されたデータに基づいて前記耕深制御手段が制
   御を実行するよう構成してある耕耘装置の昇降制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記負荷計測手段が、走行機体搭載のエ
   ンジンの回転数に基づいて負荷を求めるよう構成されて
   いる請求項１記載の耕耘装置の昇降制御装置。
3. 【請求項３】 前記負荷計測手段が、走行機体の搭載エ
   ンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段で計
   測される耕耘作業時のエンジン回転数と基準回転数との
   差とに基づいて負荷を求めるよう構成されると共に、こ
   の負荷計測手段の計測結果と、耕耘作業時のエンジン回
   転数の変化率とから、前記実耕深の値の補正値を求める
   よう構成されている請求項１記載の耕耘装置の昇降制御
   装置。
4. 【請求項４】 前記基準回転数が、ロータリ耕耘装置が
   目標耕深まで下降した際に前記エンジン回転数検出手段
   で計測される値に設定されるよう構成されている請求項
   ３記載の耕耘装置の昇降制御装置。