JP3084182B2 - 作業車の昇降制御装置 - Google Patents

作業車の昇降制御装置

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JP3084182B2 JP05229822A JP22982293A JP3084182B2 JP 3084182 B2 JP3084182 B2 JP 3084182B2 JP 05229822 A JP05229822 A JP 05229822A JP 22982293 A JP22982293 A JP 22982293A JP 3084182 B2 JP3084182 B2 JP 3084182B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、走行機体に耕耘装置を
昇降自在に連結して、耕耘装置を駆動機構により昇降駆
動するように構成された作業車の昇降制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】耕耘装置を昇降自在に連結した作業車に
おいては、耕耘装置の耕深が事前に設定された目標耕深
に維持されるように、耕耘装置を自動的に昇降制御する
昇降制御装置を備えたものがあり、例えば特開平4‐3
65402号公報に開示されているように、昇降制御装
置を次のように構成したものがある。この昇降制御装置
では、事前にエンジンの無負荷回転数を設定しておき、
上昇していた耕耘装置を接地下降させて耕耘作業を開始
する際に、エンジンの回転数を検出して、事前に設定さ
れた無負荷回転数からのエンジンの回転数の低下量が所
定値よりも大きなものになると、圃場の土が固いものと
判断して、目標耕深を自動的に浅い側に変更する。その
後も、エンジンの回転数を検出して、事前に設定された
無負荷回転数からのエンジンの回転数の低下量が所定値
よりも大きなものになると、目標耕深を自動的に浅い側
に変更する。このようにエンジンの回転数の低下に基づ
いて、目標耕深を自動的に浅い側に変更することによっ
て、圃場の土が固いのに耕耘装置を目標耕深まで無理に
下降させようとして、エンジンに過負荷が掛かる状態が
未然に防止される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】エンジンの無負荷回転
数は、その時のエンジンのアクセル設定値に対応して決
まるものであり、エンジンのアクセル設定値が変更され
ると、エンジンの無負荷回転数も変化するものである。
これにより、前述のように上昇していた耕耘装置を接地
下降させて耕耘作業を開始する際、例えば作業者によっ
てエンジンのアクセル設定値が変更されると、エンジン
の無負荷回転数も変化することになり、事前に設定され
た無負荷回転数からのエンジンの回転数の低下量と所定
値との比較が、意味の無いものとなってしまう。従っ
て、目標耕深を自動的に浅い側に変更した際に、アクセ
ル設定値が変更されたエンジンにとって、余裕のあり過
ぎる目標耕深になったり、全く余裕がなくエンジンの停
止を招くような目標耕深になったりすることがある。本
発明は、耕耘装置の耕深が目標耕深に維持されるように
耕耘装置を自動的に昇降制御するように構成された作業
車の昇降制御装置において、耕耘装置を接地下降させて
耕耘作業を開始する際に、エンジンの回転数の低下に基
づいて、目標耕深が適切に補正されるように構成するこ
とを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は作業車の
昇降制御装置において、次にように構成することにあ
る。走行機体に耕耘装置を昇降自在に連結して、耕耘装
置を昇降駆動する駆動機構と、耕耘装置の耕深が目標耕
深に維持されるように駆動機構を作動させる制御手段と
を備えると共に、走行機体に搭載されたエンジンの回転
数を検出するエンジン回転数検出手段と、耕耘装置を接
地下降させる耕耘作業開始時に、エンジンのアクセル設
定値に対応した耕耘作業可能な許容下限値までエンジン
の回転数が低下すると、許容下限値に対するエンジンの
回転数の変化に基づいて、目標耕深を補正する第1補正
手段と、耕耘装置を接地下降させる耕耘作業開始時に、
エンジンのアクセル設定値が変更されると、変更された
エンジンのアクセル設定値に対応した無負荷回転数に基
づいて、許容下限値を補正する第2補正手段とを備えて
ある。
【0005】
【作用】[I] 請求項1の特徴によれば、耕耘装置を接地下降させる耕
耘作業開始時に、例えば圃場の土が固い等の状態によ
り、エンジンのアクセル設定値に対応した耕耘作業可能
な許容下限値までエンジンの回転数が低下すると、許容
下限値に対するエンジンの回転数の変化に基づいて目標
耕深が補正される。これにより、例えば圃場の土が固い
のに耕耘装置を目標耕深まで無理に下降させようとし
て、エンジンに過負荷が掛かる状態が未然に防止される
のであり、これ以後においても、許容下限値に対するエ
ンジンの回転数の変化に基づいて目標耕深が補正され
て、エンジンに適切な負荷が掛かる状態で耕耘作業が行
われる。
【0006】[II] 耕耘装置を接地下降させる耕耘作業開始時においては、
作業者が何かの理由により、エンジンのアクセルを操作
することがある。請求項1の特徴によると、耕耘装置を
接地下降させる耕耘作業開始時に、エンジンのアクセル
設定値が変更されると、変更されたエンジンのアクセル
設定値に対応した無負荷回転数に基づいて、許容下限値
が補正されるのであり、前項[I]に記載のように補正
された許容下限値に対するエンジンの回転数の変化に基
づいて目標耕深が補正される。これにより目標耕深が補
正される際、アクセル設定値が変更されたエンジンにと
って、余裕のあり過ぎる目標耕深になったり、全く余裕
がなくエンジンの停止を招くような目標耕深になったり
することがなく、現在のエンジンのアクセル設定値に対
応した適切な目標耕深が設定される。
【0007】
【発明の効果】請求項1の特徴によると、耕耘装置の耕
深が目標耕深に維持されるように耕耘装置を自動的に昇
降制御するように構成された作業車の昇降制御装置にお
いて、耕耘装置を接地下降させて耕耘作業を開始する際
に、エンジンの回転数の低下に基づいて目標耕深が補正
されるのに加えて、アクセル設定値の変更によっても目
標耕深が補正されるように構成することにより、エンジ
ンにとって余裕のあり過ぎる目標耕深になったり、全く
余裕がなくエンジンの停止を招くような目標耕深になっ
たりすることなく、エンジンにとって適切な目標耕深で
(エンジンにとって適切な負荷が掛かる状態で)、耕耘
作業が行われるようになって、作業車の耕耘装置におけ
る作業性能を向上させることができた。
【0008】
【実施例】以下、実施例を図面に基づいて説明する。図
7に示すように、走行機体1の後部に3点リンク機構2
を介して、ロータリ式の耕耘装置3がリフトシリンダ4
により昇降駆動されるように連結されて、作業車が構成
されている。
【0009】この作業車では耕耘作業中において、耕耘
装置3の耕深が目標耕深に維持されるようにリフトシリ
ンダ4が作動させられ、走行機体1に搭載されたエンジ
ンEに掛かる負荷の変化に基づき目標耕深を変更して、
エンジンEの停止を未然に防止しながら、耕耘装置3の
耕深が目標耕深に維持されるように構成されており、枕
地での旋回後に耕耘装置3を未耕地に接地下降させる際
に、過負荷によってエンジンEが停止する等の弊害が防
止されるように構成されている。さらに耕耘装置3を接
地下降させる途中において、エンジンEのアクセル設定
値Vaが変更された場合でも、適切な制御が行われるよ
うに構成されている。
【0010】図6に示すように、リフトシリンダ4によ
って3点リンク機構2を昇降駆動するリフトアーム5の
昇降角度を検出するポテンショメータ型のリフトアーム
角センサ6が設けられ、図1に示すように操縦部に目標
耕深を人為的に設定するポテンショメータ型の耕深設定
器7が設けられており、耕深設定器7の目標耕深に対応
する目標リフトアーム角bになるように、マイクロコン
ピュータを備えた制御装置8によって、リフトシリンダ
4に対する電磁制御弁Vが制御されるように構成されて
いる。
【0011】図1に示すように、エンジンEの回転数N
を検出するエンジン回転数検出センサ9が備えられて、
エンジンEの回転数Nの変化に応じて、目標リフトアー
ム角bが補正されるように構成されている。リフトシリ
ンダ4に対する電磁制御弁Vは、供給される電流に応じ
て油圧開度が変更調節自在な電磁比例流量制御弁で構成
されており、エンジンEのアクセルレバー(図示せず)
の操作位置を検出するポテンショメータ型のアクセルセ
ンサ11が設けられている。
【0012】前述の制御装置8の制御に優先して、ポジ
ションレバー12の操作により手動で、リフトシリンダ
4を作動させることができるように構成されている。図
1に示すように、ポジションレバー12の操作位置がポ
テンショメータ型のポジション設定器13により検出さ
れ、ポジション設定器13の設定値とリフトアーム角セ
ンサ6の検出値aとが合致するように、リフトシリンダ
4を作動させることによって、任意の位置に耕耘装置3
を昇降操作することができる。ポジション設定器13の
設定値が所定値以下にまで下げられると、前述の制御装
置8の制御が実行されるのであり、次に制御装置8の制
御の流れについて説明する。
【0013】図2,3,4に示すように、先ず後述する
ゲイン定数Gが、初期値G0に設定される(ステップ
1)。ポジションレバー12が上限位置に近い設定値以
上に操作されて、その位置でリフトアーム5が停止した
後、ポジションレバー12が下降側に操作されると、そ
の時点のエンジンEの回転数Nが無負荷回転数N0とし
て読み込まれて記憶され、アクセルセンサ11の検出値
がエンジンEのアクセル設定値Vaとして読み込まれて
記憶される(ステップ2〜5)。
【0014】この場合、無負荷回転数N0が所定低回転
数N1以下の低速で、エンジンEのシリンダロッド(図
示せず)のガタつき等に起因して、エンジンEのアクセ
ル設定値VaとエンジンEの回転数Nとの変化特性が所
定の変化特性になっていない場合を除き、その変化特性
を表す近似式の定数Cが求められる(ステップ6,
7)。エンジンEのアクセル設定値Vaと、このときの
無負荷回転数N0との関係は、以下の近似式で表され
る。 N0=A×Va2 +B×Va+C
【0015】この場合、定数Cはアクセル操作系の調節
によってばらつきがあるので、耕耘作業の中で学習的に
値が求められていく。定数Cは、耕耘作業開始時の度に
求められ、過去のデータとの平均値が求められて、平均
値がその都度更新される(ステップ8)。エンジンEの
回転数Nが前述の近似式の範囲外にあるときは、予め設
定された値か、前回の耕耘作業での記憶値等の定まった
値C1が用いられる(ステップ9)。
【0016】耕耘装置3が接地下降されている途中でア
クセルレバーが操作されて、エンジンEのアクセル設定
値Vaが変更されると、変更されたエンジンEのアクセ
ル設定値Vaと前述の近似式とにより、新たな無負荷回
転数N0が求められて、データが更新される(ステップ
10,11)。無負荷回転数N0から所定値K1が減算
されて、エンジンEのアクセル設定値Vaに対応した耕
耘作業可能な許容下限値NDが求められる(ステップ1
2)。
【0017】耕耘装置3の接地下降により、リフトアー
ム角センサ6の検出値aが耕深設定器7の目標耕深に対
応する目標リフトアーム角bに合致すると、この時のエ
ンジンEの回転数Nが基準回転数NEとして読み込まれ
て記憶される(ステップ13,14)。リフトアーム角
センサ6の検出値aが耕深設定器7の目標耕深に対応す
る目標リフトアーム角bに合致する前に、エンジンEの
回転数Nが許容下限値ND以下にまで低下した場合に
は、許容下限値NDが基準回転数NEとして設定され、
耕耘装置3の接地下降が停止されて、基準回転数NE
(許容下限値ND)と無負荷回転数N0との差ΔNが演
算されて記憶される(ステップ15〜18)。
【0018】耕耘装置3の接地下降が停止された後にア
クセルレバーが操作されて、エンジンEのアクセル設定
値Vaが変更された場合、変更前の基準回転数NE(許
容下限値ND)がガバナ作用域内にあると(図5参
照)、変更されたエンジンEのアクセル設定値Vaと前
述の近似式とによって、無負荷回転数N0が求められて
データが更新され、新たな無負荷回転数N0から前述の
差ΔNを減算した値が、新たな基準回転数NE(許容下
限値ND)として設定される(ステップ19〜22)。
変更前の基準回転数NE(許容下限値ND)がガバナ作
用域から出ていると(図6参照)、アクセルレバーがエ
ンジンEの回転数Nの下降側に操作され、且つ変更前の
基準回転数NE(許容下限値ND)が変更後のガバナ作
用域内にあるときにのみ、新たな無負荷回転数N0から
ガバナ作用による変化量K2を減算した値が、基準回転
数NE(許容下限値ND)として設定される(ステップ
23〜25)。
【0019】これ以後、耕耘作業に伴い作業負荷の変化
に起因してエンジンEの回転数Nが変化すると、エンジ
ンEの回転数Nと基準回転数NE(許容下限値ND)と
の差(N−NE)、及びエンジンEの回転数Nの一定時
間当たりの変化速度(変化率)(dN/dt)が演算さ
れる(ステップ26)。このようにして求められた差
(N−NE)及び変化速度(dN/dt)の2つのデー
タにより、ファジーマップが検索され、目標リフトアー
ム角bに対する補正量Δbが求められる(ステップ2
7)。前述のファジーマップは、前件部の前述の2つの
データ及び後件部の目標リフトアーム角bに対する補正
量Δbのメンバーシップ関数と、ファジールールとによ
り、ファジー推論によって予め求められたものである。
【0020】目標リフトアーム角bに対する補正量Δb
にゲイン定数Gを掛け合わせた値が出力されて、制御が
実行される(ステップ28,29)。リフトアーム角セ
ンサ6の検出値a、目標リフトアーム角bとの偏差、及
びリフトシリンダ4の作動油流量の変化特性データによ
って、リフトシリンダ4の目標作動油流量が求められ
る。リフトシリンダ4の作動油流量と電磁制御弁Vの電
流との変化特性データにより、電磁制御弁Vに供給され
る目標電流値が求められ、電磁制御弁Vに供給される実
際の電流値がフィードバックされて、電磁制御弁Vに供
給される実際の電流値と電磁制御弁Vに供給される目標
電流値とが合致するように、PID制御に基づいてパル
ス電流のデューティ比が変更されて、電磁制御弁Vに供
給される電流値が制御される。
【0021】このように制御が実行されている際にハン
チング状態が発生していると、ゲイン定数Gが所定の単
位量ΔGずつ小さくされて、ハンチング状態が抑えられ
る(ステップ30,31)。ハンチング状態の判別は、
電磁制御弁Vが短時間内に下降、中立及び上昇を2回以
上交互に繰り返すことで判断される。目標リフトアーム
角bに対する補正量Δbが、所定値以上の大きい値を設
定時間以上継続している場合には、ゲイン定数Gが所定
の単位量ΔGずつ大きくされて、エンジンEの停止が防
止される(ステップ32〜34)。
【0022】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】制御のブロック図
【図2】制御の流れの前半を示す図
【図3】制御の流れの中盤を示す図
【図4】制御の流れの後半を示す図
【図5】エンジンの動力特性図
【図6】エンジンの動力特性図
【図7】作業車の後部の斜視図
【符号の説明】
1 走行機体 3 耕耘装置 4 駆動機構 8 制御手段 9 エンジン回転数検出手段 E エンジン N エンジンの回転数 ND 許容下限値 N0 無負荷回転数 Va エンジンのアクセル設定値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A01B 63/10 - 63/12

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 走行機体(1)に耕耘装置(3)を昇降
    自在に連結して、前記耕耘装置(3)を昇降駆動する駆
    動機構(4)と、前記耕耘装置(3)の耕深が目標耕深
    に維持されるように前記駆動機構(4)を作動させる制
    御手段(8)とを備えると共に、 前記走行機体(1)に搭載されたエンジン(E)の回転
    数(N)を検出するエンジン回転数検出手段(9)と、 前記耕耘装置(3)を接地下降させる耕耘作業開始時
    に、前記エンジン(E)のアクセル設定値(Va)に対
    応した耕耘作業可能な許容下限値(ND)まで前記エン
    ジン(E)の回転数(N)が低下すると、前記許容下限
    値(ND)に対する前記エンジン(E)の回転数(N)
    の変化に基づいて、前記目標耕深を補正する第1補正手
    段と、 前記耕耘装置(3)を接地下降させる耕耘作業開始時
    に、前記エンジン(E)のアクセル設定値(Va)が変
    更されると、変更された前記エンジン(E)のアクセル
    設定値(Va)に対応した無負荷回転数(N0)に基づ
    いて、前記許容下限値(ND)を補正する第2補正手段
    とを備えてある作業車の昇降制御装置。
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