JP3236477B2 - 作業機のポジション制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トラクタや運搬車とい
った作業機のポジション制御装置であり、詳しくは、作
業装置連結用の３点リンク機構に播種機等の重量物を連
結した場合に顕著なハンチングの防止に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】作業機のポジション制御装置とは、ポジ
ション設定器による設定値に、リフトアームの角度セン
サーの検出値が合致するように昇降用油圧シリンダの制
御弁を操作して、作業装置の高さを設定高さに維持する
ものであり、例えば、特開平７‐８７８０５号公報に示
されたものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この場合、不要なハン
チングを避けるために、ポジション制御の開始前に不感
帯設定器を調節して適切な不感帯の幅を設定するのであ
るが、その調節具合によっては不都合の生じることがあ
った。すなわち、前記ハンチングを防止するには、不感
帯幅を比較的広い目に設定すれば良いのであるが、そう
するとポジション設定器を操作してもリフトアームがな
かなか動き出さないという応答性に欠ける傾向があり、
逆に、応答性を良くするべく不感帯幅を比較的狭い目に
設定すると、今度はハンチングが生じ易い傾向となって
しまい、良好な制御の応答性と無駄なハンチングを無く
すこととを両立させるのが難しいものであった。

【０００４】又、多連プラウや播種機等の比較的重い作
業装置を連結した場合には、リフトアーム等の撓みによ
ってハンチングが生じやすい傾向となって、それに対処
するべく不感帯幅を広い目に設定するため、比較的微細
なポジションコントロールが行い難いものであり、改善
の余地があった。本発明の目的は、上記不都合を改善し
て、ハンチングが少なく、かつ、制御応答性が良好なポ
ジション制御が行えるものを提供する点にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のための第
１発明は、 イ．作業装置昇降用のリフトアームと、これを昇降操作
する油圧シリンダの制御弁と、リフトアームの上下角度
を検出する角度検出手段と、作業装置の高さ設定用のポ
ジション設定器とを備え、角度検出手段の検出値がポジ
ション設定器の設定値に一致するように制御弁を操作す
るポジション制御手段と、 ロ．ポジション設定器が操作されているか否かを検出す
る第１検出手段と、検出値が設定値の不感帯内にあるか
否かを検出する第２検出手段とを備え、ポジション設定
器が操作されておらず、かつ、検出値が不感帯内にある
ときには不感帯幅を広め、それ以外のときには不感帯幅
を狭めるように、第１及び第２検出手段の検出情報に基
づいて作動する不感帯幅制御手段と、 ハ．不感帯における検出値の設定値に対する位置を検出
する第３検出手段と、ポジション設定器の操作方向を検
出する第４検出手段とを備え、設定値が検出値に近づく
方向にポジション設定器が操作された場合には、不感帯
を狭める制御作動が行われないように、第３及び第４検
出手段と不感帯幅制御手段とを連係する連係制御手段
と、を設けてあることを特徴とする。

【０００６】そして、第２発明は、 イ．作業装置昇降用のリフトアームと、これを昇降操作
する油圧シリンダの制御弁と、リフトアームの上下角度
を検出する角度検出手段と、作業装置の高さ設定用のポ
ジション設定器とを備え、角度検出手段の検出値がポジ
ション設定器の設定値に一致するように前記制御弁を操
作するポジション制御手段と、 ロ．ポジション設定器が操作されているか否かを検出す
る第１検出手段と、検出値が設定値の不感帯内にあるか
否かを検出する第２検出手段とを備え、ポジション設定
器が操作されておらず、かつ、検出値が不感帯内にある
ときには不感帯幅を広め、それ以外のときには不感帯幅
を狭めるように、第１及び第２検出手段の検出情報に基
づいて作動する不感帯幅制御手段と、 ハ．不感帯における検出値の設定値に対する位置を検出
する第３検出手段と、ポジション設定器の操作方向を検
出する第４検出手段とを備え、設定値が検出値に近づく
方向にポジション設定器が操作された場合には、不感帯
を狭める制御作動が行われないように、第３及び第４検
出手段と不感帯幅制御手段とを連係する連係制御手段
と、 ニ．作業装置が所定高さ以上であると不感帯幅を広め、
所定高さ未満であると不感帯幅を狭めるように、角度検
出手段の検出情報に基づいて不感帯幅制御手段に優先し
て作動する不感帯幅変更手段を設けてあることを特徴と
するものである。

【０００７】

【作用】請求項１の構成では、構成ロ．により、ポジシ
ョン設定器が操作されておらず、かつ、検出値が不感帯
内にあるときには不感帯幅を広め、それ以外のときには
不感帯幅を狭めるようになる。すなわち、ポジションレ
バー８が操作されているときには、図５に示すように、
設定値ｓに関する狭い不感帯Ｌが設定されるから、微細
なレバー操作でも検出値ｋが、すなわちリフトアーム４
が追従して上下し、きめ細かなポジション設定が行え
る。

【０００８】そして、ポジションレバー８の操作を止め
てレバー停止させると、そのときの狭い不感帯Ｌ内に第
１ポテンショメータ１０の検出値ｋが到達した時点で直
ちに広い不感帯３Ｌが設定されるから、その後の慣性に
よって検出値ｋが狭い不感帯Ｌを通り越すことがあって
も、あまり大きく通り越すことはなく、殆どがその狭い
不感帯Ｌ内で止まり、レバー停止時でのポジション制御
精度を良好に維持できるとともに、次に、ポジションレ
バー８を操作したときのリフトアーム４の微細な上下調
節が可能となるのである。

【０００９】ところが、上記した技術を駆使しても、
尚、好ましくない状況の生じる場合がある。すなわち、
図５に示すように、ポジションレバー１の停止状態で
は、その不感帯幅が上昇側（高い側）と下降側（低い
側）共に同幅の３Ｌであり、動いている状態での不感帯
が３Ｌよりも少ない（図では３分の１）Ｌであるとす
る。問題は、前回のポジションレバー８の操作停止後
に、検出値ｋがリフトアーム４の慣性で狭い不感帯を通
り越して停止したときである。

【００１０】例その１ 図３に示すように、上昇側に向けて操作してきたポジシ
ョンレバー８を停止させ、その時の狭い不感帯Ｌの下限
に検出値ｋが到達した瞬間に、広い不感帯３Ｌが設定さ
れるが、慣性によって検出値ｋが狭い不感帯Ｌの上限よ
りも少し上昇側の位置で停止したとする。そのレバー停
止状態では広い不感帯３Ｌが設定されているので、検出
値ｋが狭い不感帯Ｌの上限を越えていても差し支えな
い。尚、図３における検出値ｋの位置は、ポジションレ
バー８を停止した瞬間の状態を示している。

【００１１】次に、再びポジションレバー８を矢印ロの
ように上昇側に向けて操作し始めると、その瞬間に狭い
不感帯Ｌに設定し直されるので、検出値ｋはその狭い不
感帯Ｌの上昇側にずれ出た状態になり、リフトアーム４
は下降する挙動を示し、その後に狭い不感帯Ｌが全体的
に上昇側に移行して、その範囲内に検出値ｋが含まれる
状態となって初めてリフトアーム４がレバー操作通り上
昇移動に転ずるのである。つまり、ポジションレバー８
を上昇側に操作すると、リフトアーム４は一旦下降した
後に上昇移動する挙動が極めて短時間に行われることに
なり、これが所謂「シャクリ現象」となってショックを
発生し、操作感覚を著しく損ねる。

【００１２】例その２ 図４に示すように、下降側（上昇側でも良い）に向けて
操作してきたポジションレバー８を停止させ、そのとき
の検出値ｋの停止位置が狭い不感帯Ｌの下限ぎりぎりの
所であったとする。その状態での時間経過に伴うリーク
により、リフトアーム４が少し下がり、検出値ｋが狭い
不感帯Ｌの下限を通り越してしまうことがある。このと
き、レバー停止状態における広い不感帯３Ｌ内には検出
値ｋが存在しているので、ポジション制御は作動しな
い。

【００１３】次に、リフトアーム４の設定高さを下降側
にセットするべく、ポジションレバー８を矢印イのよう
に下降側に向けて操作すると、その操作開始と同時に不
感帯幅が３ＬからＬに狭まるため、検出値ｋが狭い不感
帯Ｌから下降側にずれ出た状態となり、ポジション制御
によって検出値ｋが不感帯内に戻ろうとして上昇方向に
移動するが、レバー操作によって幅Ｌの不感帯全体が下
降側に移動してゆくために、検出値ｋはすぐさま下降移
動に転ずるようになる。その結果、ポジションレバー８
を下降操作したにも拘らず、リフトアーム４が極めて短
時間内に一旦上昇してから下降する現象、所謂「シャク
リ現象」が前述の場合と同様に生じて、制御応答性が一
時的に悪化するとともに、やはりショックを発生するこ
とになり、改善の余地がある。特に、多連プラウや播種
装置等の重い作業装置を連結している場合にシャクリ現
象が顕著に出る。

【００１４】そこで、不感帯における検出値ｋの設定値
ｓに対する位置を検出する第３検出手段ｃと、ポジショ
ンレバー８の操作方向を検出する第４検出手段ｄとを備
え、設定値ｓが検出値ｋに近づく方向にポジションレバ
ー８が操作された場合には、不感帯を３ＬからＬに狭め
る制御作動が行われないように、第３及び第４検出手段
ｃ，ｄと不感帯幅制御手段Ｂとを連係する連係制御手段
Ｃを備えた構成ハを設けてあるから、前述した形態例そ
の１やその２のような状況では、不感帯を３ＬからＬに
狭めず、３Ｌのままにするのである。

【００１５】すると、ポジションレバー８の操作によ
り、設定値ｓが検出値ｋから遠ざかる状態となった時
点、すなわち、検出値ｋが設定値ｓに一致した時点で不
感帯が３ＬからＬに狭められるようになり、その後検出
値ｋが、すなわちリフトアーム４はレバー操作通りの方
向（上昇又は下降）に動き始めるようになる。つまり、
一時的にポジションレバー８の操作方向と反対方向にリ
フトアーム４が動くことがなくなり、前述した「シャク
リ現象」が生じないようになるのである。

【００１６】請求項２の構成では、構成ロ．により、ポ
ジション設定器が操作されておらず、かつ、検出値が不
感帯内にあるときには不感帯幅を広め、それ以外のとき
には不感帯幅を狭めるようになる。すなわち、ポジショ
ンレバー８が操作されているときには、図５に示すよう
に、設定値ｓに関する狭い不感帯Ｌが設定されるから、
微細なレバー操作でも検出値ｋが、すなわちリフトアー
ム４が追従して上下し、きめ細かなポジション設定が行
える。

【００１７】ところで、多連プラウ等の作業装置３が土
中に食い込んだ対地作業姿勢にあるときには、その摩擦
抵抗によってリフトアーム４が上下に揺れ動くことが少
なく、ハンチングが起き難い状況であるが、移動走行等
で作業装置３を対地浮上させて非作業姿勢にあるときに
は、作業装置の重みによってリンク機構２が撓み易くハ
ンチングが起き易い状況になる（図７参照）。

【００１８】従って、構成ニ．により、作業装置３が所
定高さ以上であると不感帯幅を２Ｌに広め、所定高さ未
満であると不感帯幅をＬに狭めるように、第１ポテンシ
ョメータ１０の検出情報に基づいて作動する不感帯幅変
更手段Ｄを設けてあるから、リフトアーム４等が撓み易
くハンチングの生じ易い状態では不感帯を広くしてハン
チングを起き難くするとともに、土中に食い込んでハン
チングの起き難い作業状態では不感帯を狭くしてきめ細
かいポジション設定が行えるようになる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１又は２の
いずれに記載されたポジション制御装置でも、ハンチン
グの起き易い状況では不感帯を広め、かつ、ハンチング
が起き難い状況では不感帯を狭めるように自動調節され
るので、ハンチングが少なく、かつ、制御応答性が良好
なポジション制御が行えるものを提供できた。

【００２０】請求項１に記載のポジション制御装置で
は、一時的に操作方向と反対の方向に作業装置が昇降移
動する「シャクリ現象」が解消され、より円滑な制御作
動が行える利点があるとともに、請求項２に記載のポジ
ション制御装置では、所定高さを境にして不感帯の幅を
変更させる比較的簡単な制御装置で、所期する効果を得
られる利点がある。

【００２１】

【実施例】以下に、本発明の実施例を、作業機の一例で
あるトラクタの場合について図面に基づいて説明する。
図６にトラクタの後部が示され、１はトラクタ機体、２
は３点リンク機構、３は作業装置である多連プラウであ
り、４はリフトアーム、５はロワーリンク、６はトップ
リンク、７はリフトアーム４昇降用の油圧シリンダ、８
はポジションレバーである。このトラクタでは、多連プ
ラウ３の機体１に対する高さを設定位置に維持するポジ
ション制御手段Ａを備えている。

【００２２】図１に示すように、油圧シリンダ７の電磁
式の制御弁９と、リフトアーム４の上下角度を検出する
第１ポテンショメータ（角度検出手段の一例）１０と、
多連プラウ３の高さ設定用のポジションレバー（ポジシ
ョン設定器の一例）８とが備えられている。ポジション
制御手段Ａは、第１ポテンショメータ１０の検出値ｋ
が、ポジションレバー８の第２ポテンショメータ１２の
設定値ｓに一致するように制御弁９を操作するものであ
り、制御装置１１に備えられている。又、制御装置１１
には、不感帯幅制御手段Ｂと、連係制御手段Ｃと、不感
帯幅変更手段Ｄとが備えられている。

【００２３】ポジションレバー８が操作されているか
（動いているか）否かを検出する第１検出手段ａを、揺
動支点に備えた第２ポテンショメータ１２で構成してお
り、その結果、検出値ｋが設定値ｓの不感帯内にあるか
否かを検出する第２検出手段ｂは、第１，第２ポテンシ
ョメータ１０，１２の両者の検出情報を比較する比較回
路１３で構成されている。従って、不感帯幅制御手段Ｂ
は、ポジションレバー８が操作されておらず、かつ、検
出値ｋが不感帯（この場合の不感帯はＬ）内にあるとき
には不感帯幅を広め、それ以外のときには不感帯幅を狭
めるように、第１及び第２検出手段ａ，ｂ、すなわち、
第１，第２ポテンショメータ１０，１２及び比較回路１
３の検出情報に基づいて作動するものである。

【００２４】不感帯における検出値ｋの設定値ｓに対す
る位置を検出する第３検出手段ｃは、前述した比較回路
１３で、かつ、ポジションレバー８の操作方向を検出す
る第４検出手段ｄは第２ポテンショメータ１２で夫々構
成されており、比較回路１３によって、設定値ｓが検出
値ｋに近づく方向にポジションレバー８が操作されたか
否かを検出するレバー方向検出手段ｅが構成されてい
る。従って、第２ポテンショメータ１２と比較回路１３
と不感帯幅制御手段Ｂとを連係することで、設定値ｓが
検出値ｋに近づく方向にポジションレバー８が操作され
た場合には、広まっている不感帯を狭める制御作動が行
われないように制御する連係制御手段Ｃが構成されてい
る。

【００２５】不感帯幅変更手段Ｄは、多連プラウ３が所
定高さ以上であると不感帯幅を広め、所定高さ未満であ
ると不感帯幅を狭めるように、第１ポテンショメータ１
０の検出情報に基づいて作動するものであり、不感帯幅
制御手段Ｂに優先して作動するように回路構成してあ
る。つまり、ポジションレバー８を操作して作業高さ位
置を変更した場合、多連プラウ３が土中に作用している
作業状態では、その摩擦抵抗によって上下に揺れ動くこ
とが少なく、ロワーリンク５が撓んでもハンチングを起
こし難い状況であるから、不感帯を狭いものにして微細
なポジション調節を可能にするのである。

【００２６】これに対して、移動走行や枕地旋回といっ
た作業装置を対地浮上する位置に上げて走行する場合で
は、作業状態での土中のようなダンパ機能が無いため、
ロワーリンク５等の撓みによるハンチングが生じ易い状
況となるから、予め広い不感帯としておいて不要なハン
チングを防止するのである。従って、通常の圃場におい
て多連プラウ３等の作業装置が対地浮上する範囲では広
い不感帯になり、対地作用する範囲では狭い不感帯とな
るように、所定高さ位置を予め不感帯幅変更手段Ｄに記
憶させてある。尚、図１に示すように、播種装置や耕耘
装置といった作業装置の種類によって、不感帯幅が自動
的に変更される所定高さを調節設定できる設定ダイヤル
１４を備えておけば便利である。

【００２７】次に、ポジション制御における一連の作用
を、図２に示すフローチャートに従って説明する。ここ
で、ポジションレバー８による設定値ｓの不感帯は、図
５に示すように、高さの高い側及び低い側で同じ幅の所
謂「センタ止め」であり、その幅の狭いＬと、広い３Ｌ
と中間の２Ｌの三種類が用意されている。そして、各不
感帯の幅関係は、２Ｌ＝Ｌ×２、３Ｌ＝Ｌ×３に設定さ
れている。

【００２８】先ず、制御開始時には第１ポテンショメー
タ１０の情報で作動する不感帯幅変更手段Ｄにより、作
業装置３の高さ、すなわち、リフトアーム４の高さが所
定高さ以上か未満であるかを判断し（ステップ＃１）、
所定高さ未満であれば（作業装置が対地作用状態であれ
ば）ハンチングが起き難いので、不感帯を比較的狭いも
のである２Ｌに設定する（ステップ＃２）。

【００２９】所定高さ以上であれば（作業装置が対地浮
上状態であれば）ハンチングが起き易いので、基本的に
不感帯を広めるのであるが、そのときのポジションレバ
ー８の操作状況によって不感帯の設定が異なる。つま
り、第２ポテンショメータ１２によってポジションレバ
ー８が操作されているか（動かされているか）否かを検
出し（ステップ＃３）、操作されているときにはその操
作方向を判断するステップ＃４に移行する。

【００３０】ポジションレバー８が操作されずに停止し
ているときにはステップ＃７に進み、そのレバー停止時
点での狭い不感帯Ｌ内に第１ポテンショメータ１０の検
出値ｋが存在しておればポジション制御作動完了であ
り、不感帯を最も広い３Ｌに拡大し（ステップ＃９）、
不要なハンチングを防止する。リフトアーム４がまだ動
いており、検出値ｋが狭い不感帯Ｌ外に存在しておれば
ポジション制御作動中であり、引き続き狭い不感帯Ｌが
設定される（ステップ＃８）。

【００３１】ステップ＃４においては、ポジションレバ
ー８の操作方向が、その設定値ｓが検出値ｋに近づく方
向か否かを判断し、遠ざかる方向であれば不感帯を狭い
Ｌに設定し（ステップ＃５）、近づく方向であれば広い
不感帯３Ｌに設定する（ステップ＃６）のである。つま
り、リフトアーム４高さが所定高さ以上にあっても、そ
のときのポジションレバー８の操作状態や、その設定値
ｓと検出値ｋとの位置関係によって不感帯の幅を狭めた
り広めたりすることにより、極力ハンチングを防ぎなが
らきめ細かなポジション設定が行えるようにされてい
る。

【００３２】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利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】ポジション制御装置の機能系統を示すブロック
図

【図２】ポジション制御のフローチャートを示す図

【図３】検出値の慣性による狭い不感帯通り越しを示す
作用図

【図４】検出値のリークによる狭い不感帯通り越しを示
す作用図

【図５】不感帯の幅を定義する図

【図６】トラクタの後部を示す側面図

【図７】作業装置が高い位置にある状態でのハンチング
状態のグラフを示す図

【符号の説明】

３ 作業装置 ４ リフトアーム ７ 油圧シリンダ ８ ポジション設定器 ９ 制御弁 １０ 角度検出手段 Ａ ポジション制御手段 Ｂ 不感帯幅制御手段 Ｃ 連係制御手段 Ｄ 不感帯幅変更手段 ａ 第１検出手段 ｂ 第２検出手段 ｃ 第３検出手段 ｄ 第４検出手段

───────────────────────────────────────────────────── 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 - 63/114

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業装置（３）昇降用のリフトアーム
   （４）と、これを昇降操作する油圧シリンダ （７）の
   制御弁（９）と、前記リフトアーム（４）の上下角度を
   検出する角度検出手段（１０）と、前記作業装置（３）
   の高さ設定用のポジション設定器（８）とを備え、前記
   角度検出手段（１０）の検出値が前記ポジション設定器
   （８）の設定値に一致するように前記制御弁（９）を操
   作するポジション制御手段（Ａ）と、 前記ポジション設定器（８）が操作されているか否かを
   検出する第１検出手段（ａ）と、前記検出値が前記設定
   値の不感帯内にあるか否かを検出する第２検出手段
   （ｂ）とを備え、前記ポジション設定器（８）が操作さ
   れておらず、かつ、前記検出値が前記不感帯内にあると
   きには前記不感帯幅を広め、それ以外のときには前記不
   感帯幅を狭めるように、前記第１及び第２検出手段
   （ａ），（ｂ）の検出情報に基づいて作動する不感帯幅
   制御手段（Ｂ）と、 前記不感帯における前記検出値の前記設定値に対する位
   置を検出する第３検出手段（ｃ）と、前記ポジション設
   定器（８）の操作方向を検出する第４検出手段（ｄ）と
   を備え、前記設定値が前記検出値に近づく方向に前記ポ
   ジション設定器（８）が操作された場合には、不感帯を
   狭める制御作動が行われないように、前記第３及び第４
   検出手段（ｃ）、（ｄ）と前記不感帯幅制御手段（Ｂ）
   とを連係する連係制御手段（Ｃ）と、 を設けてある作業機のポジション制御装置。
2. 【請求項２】 作業装置（３）昇降用のリフトアーム
   （４）と、これを昇降操作する油圧シリンダ （７）の
   制御弁（９）と、前記リフトアーム（４）の上下角度を
   検出する角度検出手段（１０）と前記作業装置（３）の
   高さ設定用のポジション設定器（８）とを備え、前記角
   度検出手段（１０）の検出値が前記ポジション設定器
   （８）の設定値に一致するように前記制御弁（９）を操
   作するポジション制御手段 （Ａ）と、 前記ポジション設定器（８）が操作されているか否かを
   検出する第１検出手段（ａ）と、前記検出値が前記設定
   値の不感帯内にあるか否かを検出する第２検出手段
   （ｂ）とを備え、前記ポジション設定器（８）が操作さ
   れておらず、かつ、 前記検出値が前記不感帯内にあると
   きには前記不感帯幅を広め、それ以外のときには前記不
   感帯幅を狭めるように、前記第１及び第２検出手段
   （ａ），（ｂ）の検出情報に基づいて作動する不感帯幅
   制御手段（Ｂ）と、 前記不感帯における前記検出値の前記設定値に対する位
   置を検出する第３検出手段（ｃ）と、前記ポジション設
   定器（８）の操作方向を検出する第４検出手段（ｄ）と
   を備え、前記設定値が前記検出値に近づく方向に前記ポ
   ジション設定器（８）が操作された場合には、不感帯を
   狭める制御作動が行われないように、前記第３及び第４
   検出手段（ｃ）、（ｄ）と前記不感帯幅制御手段（Ｂ）
   とを連係する連係制御手段（Ｃ）と 、 前記作業装置（３）が所定高さ以上であると前記不感帯
   幅を広め、所定高さ未満であると前記不感帯幅を狭める
   ように、前記角度検出手段（１０）の検出情報に基づい
   て、前記不感帯幅制御手段（Ｂ）に優先して作動する不
   感帯幅変更手段（Ｄ）を設けてある作業機のポジション
   制御装置。