JP3280311B2 - 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てある耕耘装置の昇降制御装置
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、
従来では、下記[１] ，[２] に記載の技術が知られてい
る。 [１] ロータリー耕耘装置の後カバーを上部側の横軸
芯周りで揺動自在にロータリーカバー本体に取付け、耕
耘爪の土中への入り込みに伴い下端が接地して揺動する
この後カバーの揺動量を検出して実耕深として判断し、
この検出値と設定器により人為設定される設定耕深とが
合致するようリフトシリンダを自動制御する構成となっ
ていた〔例えば特開平４‐７５５０４号参照〕。[２] 後カバーの揺動による実耕深検出を行うのでは
なく、走行機体に対するリフトアーム角の設定位置と実
位置、及びエンジン回転数の設定値と実回転数検出値と
の夫々を検出できるようにするとともに、それらの各検
出信号を同一単位の入力信号に変換して各信号の総和
で、負荷制御と位置制御とを行うようにしたもの〔例え
ば特開昭５２‐９８１０８号参照〕。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記[１]
に記載の従来構造によるときは、例えば圃場が泥濘にな
っている場合には、走行機体の車輪が機体重量により土
中に沈下してしまうことになるので、ロータリー耕耘装
置も伴に沈下しようとするが、このとき、圃場が軟弱で
あることに起因して前記後カバーも土中に沈み込んでし
まうことがある。その結果、上記したような実耕深検出
作動が精度よく行えないこととなり、耕耘爪が設定耕深
よりも深く土中に入りこんでエンジンに過大負荷がかか
ってエンジン停止してしまうおそれが高くなり、作業能
率が低下する弊害があった。又、通常の硬さの圃場にお
いても、耕耘爪により耕起された領域の直後に後カバー
による押さえ込み作動がなされる構造となっているか
ら、後カバーによって耕起された土の表面が均されるの
で、例えば土中での酸素の量を確保したい荒起こし作業
を行う場合には、却って不都合な状況となる弊害もあっ
た。また、前記[２] に記載の従来構造によると、上記
[１] に記載の従来構造の場合のような後カバーでの実
耕深検出を行うことによる不具合を回避するには有効な
ものではあるが、その反面、通常の作業条件下で後カバ
ーでの実耕深検出を行う場合ほどには耕深制御の精度を
向上することが困難であるとともに、エンジン回転数に
よる負荷変動とリフトアーム角による位置制御とのどち
らに比重を置いた制御とするかによって制御結果に大き
な違いが生じ易く、これを使用者の判断に委ねると、作
業結果が使用者の熟練度に大きく左右される傾向があ
る。 しかも、エンジン負荷を考慮した上で、耕深制御の
精度に大きな影響を及ぼすことになる土質の硬軟に対応
させるについては、上記の負荷制御や位置制御の制御系
とは異なる土質の硬度検出に基づく別の制御手段も必要
であり、さらに制御系が複雑化するという問題がある。
本発明は、後カバーでの実耕深検出による精度の良い耕
深制御を行うことが可能であるとともに、圃場の硬軟の
度合いによっては、後カバーでの実耕深検出による耕深
制御に代えて、圃場の硬軟度合いを加味したエンジンス
トップの生じ難い状態で比較的精度の良い自動耕深制御
を行うことができる状態に自動切換して、圃場条件に拘
わらず良好な耕深制御を行えるようにすることにその目
的がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に講じた本発明の技術手段は、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てある耕耘装置の昇降制御装置に
おいて、前記ロータリー耕耘装置の後カバーの角度変位
を検出する実耕深検出センサの検出値に基づく実耕深
と、耕深設定器による設定目標耕深とが合致するように
リフトシリンダを制御するカバー角耕深制御手段を備え
るとともに、前記リフトアームの対機体昇降角度を検出
するリフトアーム角検出手段の検出 結果と、耕深設定器
により人為設定される目標耕深に対応する目標リフトア
ーム角度とが合致するまでリフトシリンダを駆動して、
リフトアーム角検出手段の検出結果が目標リフトアーム
角度に合致した状態でのエンジン回転数を基準回転数に
設定し、この基準回転数とエンジン回転数検出手段で検
出される検出値との比較で求められるエンジン負荷が小
さくなるようロータリ耕耘装置の自動昇降制御を行うエ
ンジン回転数制御手段を備え、前記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
から、該後カバーがカバー角耕深制御における通常作動
域から外れた非使用状態にあるか否かを判別して、非使
用状態にあると判別されると、耕深制御を前記カバー角
耕深制御手段による制御状態からエンジン回転数制御手
段による制御状態に自動的に切り換える切換手段を設け
た点にある。

【０００５】本発明の第２の特徴構成（請求項２）は請
求項１において、前記基準回転数が、前記エンジン回転
数検出手段で検出されるエンジンの回転数に基づいて設
定されるよう構成されている点にある。

【０００６】

【作用】上記第１の特徴によると、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にリフトシリンダを制御するカバー
角耕深制御手段を備えているので、通常の作業条件下で
は、後カバーの角度変位に基づいて精度良く実耕深を検
出し、良好な耕深制御を行うことができる。 そして、こ
のカバー角耕深制御手段とは別にエンジン回転数制御手
段を備えているので、耕耘作業時には耕深設定器で設定
された目標耕深に対応する目標リフトアーム角度と、リ
フトアーム角検出手段で検出されるリフトアームの対機
体昇降角度とが合致するようリフトシリンダが駆動され
て、このようにロータリ耕耘装置が設定目標耕深にある
場合のエンジン回転数が基準回転数に設定され、この基
準回転数とエンジン回転数検出手段で検出される検出値
との比較で求められるエンジン負荷が小さくなるようロ
ータリ耕耘装置の自動昇降制御が行われるものとなる。
つまり、ロータリ耕耘装置が設定目標耕深にある状態に
おけるエンジン回転数を基準回転数とするので、この基
準回転数は圃場の土質の影響を含んだ情報となってお
り、このこの基準回転数と比較してエンジン回転数が低
下した場合にはロータリ耕耘装置が下降側に変位して負
荷も増大したものと判断でき、この負荷が小さくなる
側、即ち、上方側にロータリ耕耘装置を制御することで
耕深が深くなる現象を抑制して耕深の維持を図り得ると
共に、エンジンに作用する過負荷の作用も解消できるの
である。また、後カバーがカバー角耕深制御における通
常作動域から外れた非使用状態にあるか否かを判別し
て、非使用状態にあると判別されると、耕深制御を前記
カバー角耕深制御手段による制御状態からエンジン回転
数制御手段による制御状態に自動的に切り換える切換手
段を設けたので、圃場条件等により、耕深制御精度を優
先させたカバー角耕深制御手段と、エンジン負荷制御を
優先させたエンジン回転数制御手段とを、カバー姿勢を
切り換えるだけで自動的に選択して制御形態を変更する
ことができる。

【０００７】上記第２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をエ
ンジン回転数検出手段で検出して基準回転数に設定する
ので、特別にセンサを設ける必要がないばかりか、手動
操作で基準回転数を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。

【０００８】

【発明の効果】従って、圃場条件等によって、カバー角
耕深制御手段による制御かエンジン回転数制御手段によ
る制御かの何れかを選択して、耕深制御精度に優れた制
御状態とするか、エンジンストップを回避するに適した
制御状態とすることが可能となり、作業条件に対する適
応性に優れた耕耘装置の昇降制御装置を得ることができ
た。 そして、エンジン回転数制御手段による耕深制御で
は、後カバーを用いた昇降制御ではないので、後カバー
が沈み込むような泥濘な圃場で作業を行う場合でもロー
タリー耕耘装置の過剰な下降によるエンジン停止に陥る
ことが無いばかりか、ロータリ耕耘装置を設定目標耕深
に維持する昇降制御を行い得る耕耘装置の昇降制御装置
が合理的に構成されたのである。また、カバー角耕深制
御手段による制御とエンジン回転数制御手段による制御
との選択は、後カバーのカバー姿勢がカバー角耕深制御
における通常作動域から外れた非使用状態にあるか否か
を、後カバーの角度変位を検出する実耕深センサの検出
値から判別することによって自動的に行われるので、制
御形態を切り換えるため専用の各別な切換手段を要する
ことなく構造簡単に構成することができた。

【０００９】また、請求項２にかかる発明では、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
転数をエンジン回転数検出手段で検出して基準回転数に
設定するので、特別にセンサを設ける必要がないことか
ら、構成の複雑化を招来することなく、作業を行うべき
圃場に対応した適正な制御を実行してロータリ耕耘装置
の耕深を高い精度で維持できるものとなった。

【００１０】

【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。

【００１１】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。

【００１２】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ｂと実耕深ａ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〕。

【００１３】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１
２〕、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〕。

【００１４】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。

【００１５】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〕。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１０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。

【００１６】エンジン回転数制御手段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〕。

【００１７】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９〜１
１〕。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１
２〕、演算された前記差（ＮＥ−Ｎ）と変化率ｄＮ／ｄ
ｔ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１
２〕、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１５〜１７〕。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。

【００１８】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 １０ エンジンＢ カバー角耕深制御手段 Ｃ 切換手段 ＣＹ リフトシリンダ Ｄ エンジン回転数制御手段 ｄ 目標リフトアーム角度 Δｄ 補正値 ＮＥ 基準回転数ＰＭ１ 実耕深検出センサ ＰＭ２ 耕深設定器 ＰＭ３ リフトアーム角検出手段 Ｓ エンジン回転数検出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−98108（ＪＰ，Ａ) (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】 走行機体にロータリー耕耘装置（２）を
   昇降自在に連結し、リフトシリンダ（ＣＹ）により昇降
   駆動されるリフトアーム（４）によりロータリー耕耘装
   置（２）を昇降駆動するよう構成してある耕耘装置の昇
   降制御装置であって、前記ロータリー耕耘装置（２）の後カバー（６）の角度
   変位を検出する実耕深検出センサ（ＰＭ１）の検出値に
   基づく実耕深と、耕深設定器（ＰＭ２）による設定目標
   耕深とが合致するようにリフトシリンダ（ＣＹ）を制御
   するカバー角耕深制御手段（Ｂ）を備えるとともに、 前記リフトアーム（４）の対機体昇降角度を検出するリ
   フトアーム角検出手段（ＰＭ３）の検出結果と、耕深設
   定器（ＰＭ２）により人為設定される目標耕深に対応す
   る目標リフトアーム角度（ｄ）とが合致するまでリフト
   シリンダ（ＣＹ）を駆動して、リフトアーム角検出手段
   （ＰＭ３）の検出結果が目標リフトアーム角度（ｄ）に
   合致した状態でのエンジン回転数を基準回転数（ＮＥ）
   に設定し、この基準回転数（ＮＥ）とエンジン回転数検
   出手段（Ｓ）で検出される検出値との比較で求められる
   エンジン負荷が小さくなるようロータリ耕耘装置（２）
   の自動昇降制御を行うエンジン回転数制御手段（Ｄ）を
   備え、 前記後カバー（６）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（ＰＭ１）の検出値から、該後カ
   バー（６）がカバー角耕深制御における通常作動域から
   外れた非使用状態にあるか否かを判別して、非使用状態
   にあると判別されると、耕深制御を前記カバー角耕深制
   御手段（Ｂ）による制御状態からエンジン回転数制御手
   段（Ｄ）による制御状態に自動的に切り換える切換手段
   （Ｃ）を設けてある 耕耘装置の昇降制御装置。
2. 【請求項２】 前記基準回転数（ＮＥ）が、前記エンジ
   ン回転数検出手段（Ｓ）で検出されるエンジン（１０）
   の回転数に基づいて設定され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。