JP2893909B2 - 対地作業機の油圧制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、トラクター等の動力車両に連結されたロ
ータリ耕耘装置の如き対地作業機を昇降させる油圧制御
装置に関する。

［従来技術及びその課題］ 従来、この種の装置としては、トラクターの後部にト
ップリンク、ロワーリンクからなる３点リンク機構を介
してロータリ耕耘装置等の対地作業機を昇降自在に連結
し、操縦席近傍に設けた油圧操作レバーまたはダイヤル
等を操作して、対地作業機を昇降制御させていた。

そして、油圧操作レバーあるいはダイヤルの回動基部
にポジション設定器を設け、油圧昇降機構を構成するリ
フトアームの回動基部にポジション検出器を設け、設定
値と検出値とが略等しくなるように油圧制御装置を作動
させていた。

油圧制御装置は、通常、比例制御弁を備え、設定値と
検出値との差、即ち偏差に基づいて制御され、しかもハ
ンチングを防止するために、中立ゾーンとして一定幅の
不感帯が設けられている。

しかしながら、このような従来装置にあっては、偏差
に基づいて流量制御がなされていたので、偏差が小さい
ときには動きが遅くなり、このため、作業機の連結作業
時にオペレータが規定量動かすとき、微小範囲だけ油圧
操作レバーを動かしたのでは、作業機が思った通りの所
まで移動するのが遅く、そのため、油圧操作レバーを必
要以上に大きく動かしてしまい、作業機が所定の位置を
通り越してしまって操作フイーリングが悪いだけでな
く、作業中にあっては、この応答追従性の悪さのために
耕起跡が大きく起伏して土壌表面が凹凸状になるという
欠点を有していた。

［課題を解決するための手段］ この発明は、上記したような欠点を解消するために提
案するものであって、このため、次のような技術的手段
を講じた。

即ち、動力車両１に油圧昇降機構８を介して対地作業
機14を昇降自在に連結し、この対地作業機14を動力車両
１側のポジション設定器21にて設定した高さに対地作業
機14が位置するように制御してなる対地作業機の油圧制
御装置において、ポジション設定器21による設定値と油
圧昇降機構８に設けた検出器23による検出値との偏差
が、規定値に達するまでは前記油圧昇降機構８の油圧シ
リンダ６を制御する流量を一定となし、規定値以上にな
ると偏差に略比例して流量を増大させる制御手段27を設
けたことを特徴とする対地作業機の油圧制御装置の構成
とする。

［実施例］ 以下、図面に基づいてこの発明の実施例を説明する。
まず、構成から説明すると、１はトラクターで、機体の
前後部に夫々前輪２、２と後輪３、３とを備え、ミッシ
ョンケース４の後上部には油圧シリンダケース５を固着
して設けている。油圧シリンダケース５内には、単動式
の油圧シリンダ６を設け、この油圧シリンダケース５の
左右両側にはリフトアーム７、７を回動自在に枢着して
いる。なお、ここでは油圧シリンダ６、及びリフトアー
ム７、７をまとめて油圧昇降機構８と総称するが、後述
する制御弁を適宜切換えることにより、この油圧シリン
ダ６内に作動油が給排され、リフトアーム７、７が上下
方向に回動する。

また、トップリンク10、ロワーリンク11からなる３点
リンク機構12の後端部には、ロータリ耕耘装置14が昇降
自在に連結され、リフトアーム７、７とロワーリンク1
1、11との間には、リフトロッド15、15が介装連結され
ている。

このうち、右側のリフトロッド15aは複動式の油圧シ
リンダで構成され、後述する制御弁の切換でこの油圧シ
リンダ15a内に作動油が給排され、伸縮して作業機を左
右方向に傾動させる。16は前記油圧シリンダケース５の
横側部に取り付けられた傾斜検出器であって、トラクタ
ー１の左右横方向の傾斜を検出する。また、17はトラク
ター１とロータリ耕耘装置14との相対的回動量を検出す
るストローク検出器であって、直線式のポテンショメー
タにて構成され、このストローク検出器17は前記油圧シ
リンダ15aの横側部に配設されている。

20はポジションコントロール用の油圧操作レバーで、
この油圧操作レバー20の回動基部には、トラクター１の
後部に連結されているロータリ耕耘装置14の対地高さを
設定するためのポテンショメータからなるポジション設
定器21が取り付けられている。

一方、片側リフトアーム７の基部にもそれの回動角
度、即ち、対地作業機の高さを検出するポジション検出
器23が取り付けられ、油圧操作レバー20にて設定された
位置にリフトアーム７、７が回動してその設定位置で停
止するように構成している。

次にロータリ耕耘装置14についてその構造を簡単に説
明すると、このロータリ耕耘装置14は、耕耘部34と、耕
耘部34の上方を覆う主カバー35と、主カバー35の後部に
枢着されたリヤカバー36等を備え、リヤカバー36の下端
部を地面に摺接させて耕起土壌面を均平にすべく弾性押
圧するように構成し、また主カバー35の上部後端にはリ
ヤカバー36の回動角度を検出するデプス検出器37を設け
ている。

次に第２図に示すブロック図に基づいて、この装置の
制御系を説明する。

対地作業機の高さを設定するポジション設定器21と、
耕深を設定するデプス設定器40と、対地作業機の左右傾
斜角度を設定する傾斜設定器18は夫々A/D変換器25を介
してCPUからなる制御手段27に接続され、また、ポジシ
ョン検出器23と、デプス検出器37と、トラクター１の傾
斜角度を検出する傾斜検出器16と、トラクター１と対地
作業機との相対角度を検出するストローク検出器17も同
様にA/D変換器25を介して制御手段27に接続されてい
る。

なお、図中符号28は昇降スイッチ、30は、水平制御モ
ード時の自動・手動の切換スイッチ、31は手動時に油圧
シリンダー15aを伸長させる伸長用スイッチ、32は短縮
用スイッチである。

ロータリ耕耘装置14の傾きを自動的に水平に制御する
場合には、前記スイッチ30をONにして自動状態にセット
し、反対に手動モードにするときにはスイッチ30をOFF
にした後、スイッチ31あるいは32を操作する。

また、制御手段27の出力側には、リフトアーム７、７
を昇降動させる上昇用比例制御弁46と下降用比例制御弁
47、及び対地作業機14の傾斜姿勢変更用の油圧シリンダ
15aを伸縮させる伸長用制御弁48と短縮用制御弁49が接
続されている。

第３図は、制御装置27のメモリ内に記憶されているプ
ログラムの内容を説明したフローチャートであって、こ
の作用を同図に基づいて説明すると、まず第１に各設定
値、検出値、スイッチの状態が読み込まれる（ステップ
S1）。

そして、ポジション制御モードの場合には、その設定
値と検出値との差、即ち、偏差が求められる（ステップ
S2、S3）。偏差が不感帯の幅内にあれば出力を停止し、
油圧昇降機構８の油圧シリンダ６には作動油を送り込ま
ない（ステップS14）。偏差が不感帯の幅を越えたとき
であって、作業機を上昇させる側の出力要求があり、し
かもその偏差が規定値を越えていないときには、偏差に
拘らず一定のパルス幅の信号を上昇用比例制御弁46に出
力する（ステップS4、S5、S6、S7、S8）。

この制御は、作業機の高さを僅かに上昇させるときの
ような微調整時に有効である。そして、偏差が不感帯と
規定値を共に大きく越えたときには、その偏差に略比例
したパルス幅の信号を上昇用比例制御弁46に出力する
（ステップS9、S8）。

また、下降側の出力要求に対しても略同様であり、偏
差が不感帯を越え、規定値以内であれば１パルス当たり
のON時間が一定となる規定パルスを下降用比例制御弁47
に出力し（ステップS10、S11、S12）、偏差が規定値を
越えているときは、偏差に略比例したパルス信号を下降
用比例制御弁47に出力する（ステップS13、S12）。

なお、この実施例で述べた「規定値」の範囲として
は、ロータリ耕耘装置14が高さ方向で５〜10cm程度に移
動する範囲で、ロータリ耕耘装置14の移動速度は10cm/s
ec程度となるようなONタイム時間を設定することが望ま
しい。言い換えると、ロータリ耕耘装置14を上下方向に
移動させるときには、その移動させる高さが５〜10cm以
内であれば、ポジション設定値とポジション検出値との
偏差に基づいて動作するよりは、ロータリ耕耘装置14が
支障なく動作する一定のONタイム時間で制御弁をコント
ロールした方がオペレータのフイーリングに合ってい
て、その方がマッチング作業が容易になるのである。

なお、この場合、前記した「規定値」の幅は、上昇側
と下降側とでその範囲を僅かに変える方が望ましい。即
ち、上昇側はロータリ耕耘装置14の重量で慣性が消され
がちとなるが、下降側はロータリ耕耘装置14の重量で慣
性力がつきやすいためである。このため、その範囲を同
一にしておくと、実動作での動作範囲が異なると共に、
大きく動作させたときのフイーリングが悪くなるからで
ある。

最後に、第５図に示したフローチャートについて簡単
にその動作を説明する。

この実施例では、ポジション制御と水平制御及びデプ
ス制御が可能なトラクターについて、その構成を説明し
たが、通常、水平制御付のトラクターでは、機体の左右
傾斜に拘らず作業機を水平に維持させようとする対地ロ
ーリング制御と、トラクターの傾斜方向に作業機も傾斜
して常に両者が並行になるように制御する対本機ローリ
ング制御が可能であり、対地ローリング制御から対本機
ローリング制御に切り換えるためには並行復帰用のスイ
ッチが必要とされていた。

この第５図で説明するものは、前記並行復帰用スイッ
チを省略したものである。

即ち、自動水平制御モードから手動水平制御モードに
切り換えられたときには、直ちに作業機が本機であるト
ラクター１に対して並行となるように油圧シリンダ15a
を伸縮制御し、オペレータが伸長用スイッチ31あるいは
短縮用のスイッチ32を操作したとき、初めて並行関係が
崩れるようにプログラムしたものである。

したがって、この改良装置によれば、オペレータは手
動モード時に作業機を任意の角度に傾けることもできる
が、作業機をトラクターに対して並行に維持させようと
するときには、まず、自動・手動切換スイッチ30をONに
して一旦自動水平制御モードに変更し、その後、これを
OFFにして手動制御モードに変更すればよいのである。

このようにすることによって、従来必要としていた並
行復帰用のスイッチを省略することができ、製造コスト
を下げることができるのである。

［発明の効果］ この発明は前記の如く、動力車両１に油圧昇降機構８
を介して対地作業機14を昇降自在に連結し、この対地作
業機14を動力車両１側のポジション設定器21にて設定し
た高さに対地作業機14が位置するように制御してなる対
地作業機の油圧制御装置において、ポジション設定器21
による設定値と油圧昇降機構８に設けた検出器23による
検出値との偏差が、規定値に達するまでは前記油圧昇降
機構８の油圧シリンダ６を制御する流量を一定となし、
規定値以上になると偏差に略比例して流量を増大させる
制御手段27を設けたので、作業機14を微小範囲動かすと
きには、偏差に拘らず常に一定の過不足のない速度で作
業機を動かすことができて、本機と作業機のマッチング
作業が容易になるほか、作業中にあっては、オペレータ
の意志通りに作業機を動かすことができるので、圃場表
面が波打って凹凸ができるといった従来の不具合も解消
されるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は側面図、第２図はブロック図、第３図はフロー
チャート、第４図は流量特性を示すもので実線はこの発
明による場合、点線は従来装置の場合を示す。第５図は
トラクターの水平制御につき一部を改良したフローチャ
ートである。 符号の説明 １……動力車両（トラクター） ８……油圧昇降機構 14……対地作業機（ロータリ耕耘装置） 16……傾斜検出器 17……ストローク検出器 18……傾斜設定器 21……ポジション設定器 23……ポジション検出器 27……制御装置 30……自動・手動切換スイッチ 37……デプス検出器 40……デプス設定器

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】動力車両１に油圧昇降機構８を介して対地
   作業機14を昇降自在に連結し、この対地作業機14を動力
   車両１側のポジション設定器21にて設定した高さに対地
   作業機14が位置するように制御してなる対地作業機の油
   圧制御装置において、ポジション設定器21による設定値
   と油圧昇降機構８に設けた検出器23による検出値との偏
   差が、規定値に達するまでは前記油圧昇降機構８の油圧
   シリンダ６を制御する流量を一定となし、規定値以上に
   なると偏差に略比例して流量を増大させる制御手段27を
   設けたことを特徴とする対地作業機の油圧制御装置。