JP3313499B2 - 農用トラクタの作業機姿勢制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走行機体にローリング
揺動自在に対地作業機を備え、走行機体の左右方向での
水平面に対する傾斜角度を検出する左右傾斜角度検出手
段を備えて、左右傾斜角度検出手段の検出値と基準値と
に基づいて、対地作業機を走行機体に対して所定姿勢に
保持するローリング制御を行うローリング制御手段を備
えた農用トラクタの作業機姿勢制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】農用トラクタの作業機姿勢制御装置にお
いては、例えば特開平１−２８５１０６号公報に開示さ
れているように、対地作業機が作業地に対して一定姿勢
に保持されるように、走行機体の左右方向での水平面に
対する傾斜角度に応じて、傾き分を補正するように、対
地作業機を走行機体に対してローリング制御するように
構成されたものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来の技術に記
載の構造では、例えば対地作業機が水平姿勢に常時保持
されるような基準値に基づいて、対地作業機をローリン
グ制御するものであった為に、例えば傾斜地を等高線方
向に沿って作業走行する場合、対地作業機が傾斜地に対
して平行な姿勢となるように、作業走行の開始時に基準
値を設定する必要がある。

【０００４】しかしながら、作業走行に伴って傾斜地の
傾斜角度が変動すれば、作業走行の開始時の傾斜地の傾
斜角度に対して設定された基準値が、作業走行に伴う傾
斜地の傾斜角度の変動により、傾斜地の傾斜角度に対応
しなくなって、作業走行の開始時に設定された対地作業
機の姿勢（傾斜地に対して平行な姿勢）から、対地作業
機の姿勢が外れて、対地作業機が作業するような状態に
なるおそれがあり、作業不良や対地作業機に大きな作業
負荷が掛かると言うような不具合の生じることがある。
さらに、例えば傾斜地を等高線方向に沿って往復しなが
ら作業走行する場合、往経路と復経路とにおいて走行機
体の傾き方が逆になるので、走行機体の方向転換を行う
毎に、基準値を人為的に変更しなければならず煩わしい
ものになっていた。

【０００５】例えば傾斜地を等高線方向に沿って作業走
行する場合、例えば図３（イ）に示すように、傾斜地の
硬軟の度合いによっても異なるが、走行機体１の右又は
左の走行装置のうち、傾斜地の下位側の走行装置の方
が、傾斜地の上位側の走行装置よりも大きな荷重が加わ
って沈み込むので、走行機体１は傾斜地の傾斜角度θよ
りも傾斜した傾斜角度αで作業走行する傾向にある。従
って、前述の沈み込みにより走行機体が傾斜地に対して
傾斜した状態により、例えば傾斜地を等高線方向に沿っ
て作業走行する場合、対地作業機が傾斜地に対して傾い
た状態で作業を行い易く、この点においても作業不良の
生じるおそれがあった。本発明は、例えば傾斜地を等高
線方向に沿って作業走行する場合、作業走行に伴って傾
斜地の傾斜角度が変動しても、対地作業機を傾斜地の傾
斜角度に適した姿勢に自動的に修正できる農用トラクタ
の作業機姿勢制御装置を得ることを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は農用トラ
クタの作業機姿勢制御装置において、次のように構成す
ることにある。 ［１］ 走行機体にローリング揺動自在に対地作業機を備え、走
行機体の左右方向での水平面に対する傾斜角度を検出す
る左右傾斜角度検出手段と、左右傾斜角度検出手段で検
出された所定個数の検出値に基づいて、対地作業機の姿
勢の基準値を設定する基準値設定手段と、左右傾斜角度
検出手段の検出値と基準値とに基づいて、対地作業機を
基準値に対して所定姿勢に保持するローリング制御を行
うローリング制御手段とを備えてある。

【０００７】［２］ 前項［１］の構成において、左右傾斜角度検出手段で検
出された所定個数の検出値が、所定時間毎又は所定距離
毎に求められたものである。

【０００８】［３］ 前項［１］、又は［２］の構成において、左右傾斜角度
検出手段で検出された所定個数の検出値の平均値を基準
値とするように、基準値設定手段を構成してある。

【０００９】［４］ 走行機体にローリング揺動自在に対地作業機を備え、走
行機体の左右方向での水平面に対する傾斜角度を検出す
る左右傾斜角度検出手段と、左右傾斜角度検出手段で検
出された所定個数の検出値に基づいて、対地作業機の姿
勢の基準値を設定する基準値設定手段と、左右傾斜角度
検出手段の検出値と基準値とに基づいて、対地作業機を
基準値に対して所定姿勢に保持するローリング制御を行
うローリング制御手段と、基準値を補正する補正手段と
を備えてある。

【００１０】［５］ 前項［４］の構成において、補正手段による基準値の補
正を調節自在に構成してある。

【００１１】［６］ 前項［４］の構成において、走行機体の水平方向での水
平面に対する傾斜角度に対応して、基準値の補正が自動
的に設定されるように、補正手段を構成してある。

【００１２】［７］ 前項［６］の構成において、走行機体の水平方向での水
平面に対する傾斜角度が大きいほど、基準値の補正が大
きくなるように構成してある。

【００１３】［８］ 前項［４］〜［７］のうちのいずれか一つの構成におい
て、左右傾斜角度検出手段で検出された所定個数の検出
値が、所定時間毎又は所定距離毎に求められたものであ
る。

【００１４】［９］ 前項［４］〜［８］のうちのいずれか一つの構成におい
て、左右傾斜角度検出手段で検出された所定個数の検出
値の平均値を基準値とするように、基準値設定手段を構
成してある。

【００１５】

【作用】［Ｉ］ 請求項１の特徴によると、左右傾斜角度検出手段で検出
された所定個数の検出値に基づいて対地作業機の姿勢の
基準値を設定する基準値設定手段を備えているので、例
えば傾斜地を等高線方向に沿って作業走行する場合、作
業走行の途中で傾斜地の傾斜角度が変動しても、検出さ
れた所定個数の検出値から基準値を精度良く設定でき、
設定された基準値を新たな基準値として使用できるよう
になる。

【００１６】［ＩＩ］ 請求項４の特徴によると、請求項１の場合と同様に前項
［Ｉ］に記載の「作用」を備えており、これに加えて以
下のような「作用」を備えている。請求項４の特徴によ
ると、畑地のように比較的軟らかい傾斜地において、例
えば傾斜地を等高線方向に沿って作業走行する場合、傾
斜した走行機体の右及び左の走行装置のうち傾斜地の下
位側の走行装置の沈み込みにより、傾斜地の傾斜角度よ
りも走行機体の傾斜角度が大きくなっても、沈み込みに
よって生じる傾き分が補正手段によって補正されて、基
準値が設定される。

【００１７】

【発明の効果】請求項１の特徴によると、例えば傾斜地
を等高線方向に沿って作業走行する場合、作業走行の途
中で傾斜地の傾斜角度が変動しても、傾斜地の傾斜角度
に合った基準値が設定されるので、傾斜地の傾斜角度に
良好に追従した姿勢に対地作業機を保持することができ
るようになって、対地作業機の姿勢を地面に対して良好
な姿勢に維持することができるようになった。

【００１８】請求項１の特徴によると、例えば傾斜地を
等高線方向に沿って往復しながら作業走行する場合、往
経路から復経路に走行機体の方向転換を行っても、傾斜
地の傾斜角度を検出して基準値が設定されるので、人為
的に基準値の符号を変更するような操作を行わなくて
も、走行機体の方向転換が行われた場合に、基準値が自
動的に変更されて、人為的に基準値の符号を変更するよ
うな煩わしさが解消される。

【００１９】請求項２の特徴によると、請求項１の場合
と同様に前述の請求項１の「発明の効果」を備えてお
り、この「発明の効果」に加えて以下のような「発明の
効果」を備えている。請求項２の特徴によると、例えば
傾斜地を等高線方向に沿って作業走行する場合、傾斜地
の傾斜角度に加えて、傾斜した走行機体の右及び左の走
行装置のうち傾斜地の下位側の走行装置の沈み込みが、
補正されて基準値が設定されるので、傾斜地での走行機
体の傾斜状態に合わせて、対地作業機が傾斜地に対して
良好な姿勢に保持されるようになって、対地作業機によ
り良好な作業を行うことができるようになった。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１に農用トラクタの後部が示されており、走行
機体１の後端部に配置されたミッションケース２の上部
に、リフトシリンダ３により上下に揺動駆動される左右
一対のリフトアーム４ａ，４ｂが備えられ、左右一対の
ロアリンク５ａ，５ｂがミッションケース１の後部に上
下揺動自在に取り付けられて、一方のリフトアーム４ｂ
とロアリンク５ｂとが複動型の油圧シリンダ６で連結さ
れ、他方のリフトアーム４ａとロアリンク５ａとがター
ンバックル式の伸縮ロッドで連結されている。ロアリン
ク５ａ，５ｂに対し１本のトップリンク７が備えられ、
トップリンク７及びロアリンク５ａ，５ｂで構成された
３点リンク機構に、ロータリ耕耘装置８が連結されて、
ミッションケース２から動力が伝達される。

【００２１】次に、ロータリ耕耘装置８のローリング制
御について説明する。図１に示すように、座席９の下方
にポテンショメータ１０が配置されている。油圧シリン
ダ６において、ピストンロッド６ａに固定されたブラケ
ット１１にレリーズワイヤ１２のインナーワイヤ１２ａ
が取り付けられ、レリーズワイヤ１２のアウターワイヤ
１２ｂがシリンダ６ｂに取り付けられている。レリーズ
ワイヤ１２のインナーワイヤ１２ａの他端が、ポテンシ
ョメータ１０の操作部１０ａに連結されており、油圧シ
リンダ６の伸縮量がレリーズワイヤ１２を介してポテン
ショメータ１０に伝達される。リフトアーム４ａ，４ｂ
の揺動角を検出するポテンショメータ１３、走行機体１
の左右方向での水平面に対する傾斜角度αを検出する左
右傾斜角度検出手段１４が、走行機体１に備えられてい
る。

【００２２】図１及び図２に示すように、ポテンショメ
ータ１０の検出信号が、ロータリ耕耘装置８の左右方向
での走行機体１に対する傾斜角度として、走行機体１に
配置された制御装置１５に入力され、ポテンショメータ
１３及び左右傾斜角度検出手段１４の検出信号も、制御
装置１５に入力される。制御装置１５に、走行機体１の
左右方向での水平面に対する傾斜角度αと、ロータリ耕
耘装置８の左右方向での走行機体１に対する傾斜角度と
の関係が、油圧シリンダ６の伸縮量及びリフトアーム４
ａ，４ｂの揺動角をパラメータとした関係式で備えられ
ている。

【００２３】これにより、ロータリ耕耘装置８の左右方
向の傾斜角度を基準面（基準値）に対して何度（所定角
度）にすべきかの角度設定器１６の信号、及び前述の関
係式に基づいて、ロータリ耕耘装置８の左右方向での基
準面（基準値）に対する傾斜角度が、角度設定器１６で
設定された所定角度となるように（油圧シリンダ６の長
さが所定角度に対応する目標長さとなるように）、油圧
シリンダ６のストロークセンサを構成するポテンショメ
ータ１０のフィードバック信号を受けながら、制御装置
１５は油圧シリンダ６を伸縮操作する制御信号を、油圧
シリンダ６を伸縮駆動する電磁制御弁１７に出力する。

【００２４】図２に示すように、角度設定器１６で設定
された所定角度が、基準値設定手段１８に入力されてい
る。傾斜地走行時のロータリ耕耘装置８のローリング制
御を行う傾斜地走行モードと、平地走行時のロータリ耕
耘装置８のローリング制御を行う平地走行モードとの選
択を行う傾斜地走行モード設定器３０の信号が、基準値
設定手段１８に入力されている。傾斜地での作業走行時
において、傾斜地走行モード設定器３０が傾斜地走行モ
ードで設定されていると、例えば１００ミリ秒毎に、左
右傾斜角度検出手段１４で検出された走行機体１の左右
方向での水平面に対する傾斜角度αが、基準値設定手段
１８に入力されて検出値として記憶されて、順次記憶さ
れた最新の所定個数、例えば最新の記憶された１００個
の検出値の平均値が算出されて、算出結果に基づいて、
角度設定器１６で設定された所定角度の基礎となる基準
面（基準値）が補正される。

【００２５】例えば図３（イ）（ロ）に示すように、山
間の畑地での耕耘作業のように、傾斜地を等高線方向に
沿って往復しながら作業走行する場合、作業走行の開始
箇所において、ロータリ耕耘装置８の耕深が左右方向で
一様となるように、角度設定器１６で所定角度を設定す
る。これにより、ロータリ耕耘装置８の左右方向での基
準面（基準値）に対する傾斜角度が、角度設定器１６で
設定された所定角度になるように、走行機体１の左右方
向の傾きに対応して、ロータリ耕耘装置８の左右方向で
の走行機体１に対する傾斜角度が修正される。

【００２６】この場合、作業走行していく間に傾斜地の
傾斜角度θが変動するので、傾斜地の傾斜角度θが左右
傾斜角度検出手段１４で所定時間毎に検出され、検出さ
れた傾斜地の傾斜角度θの最新の複数個の検出値の平均
値が、傾斜地の概略的な傾斜角度θとして算出されて、
角度設定器１６で設定された所定角度の基礎となる基準
面（基準値）が、傾斜地の概略的な傾斜角度θに対応す
るように補正される。このような補正は、例えば１秒毎
に行われるように設定されている。

【００２７】図２に示すように、角度設定器１６で設定
された所定角度の基礎となる基準面（基準値）が補正手
段１９に入力され、走行機体１の左右方向での水平面に
対する傾斜角度αに対応して、予め記憶手段に記憶され
た機体傾き角分（走行機体１の右及び左の車輪のうち傾
斜地の下位側に位置する車輪の地面への沈み込みによる
機体傾き角分）が、角度設定器１６で設定された所定角
度の基礎となる基準面（基準値）に補正として施され
る。

【００２８】これにより、角度設定器１６で設定された
所定角度の基礎となる基準面（基準値）（補正手段１９
で補正されたもの）と、走行機体１の左右方向での水平
面に対する傾斜角度α（左右傾斜角度検出手段１４で検
出）とが、駆動制御手段３１で比較されて、駆動制御手
段３１の駆動信号により電磁制御弁１７が操作され、油
圧シリンダ６が伸縮作動する。従って、ロータリ耕耘装
置８の左右方向での基準面（基準値）に対する傾斜角度
が、角度設定器１６で設定された所定角度になるよう
に、走行機体１の左右方向の傾きに対応して、ロータリ
耕耘装置８の左右方向での走行機体１に対する傾斜角度
が修正されるのであり、図３（ロ）に示すように、ロー
タリ耕耘装置８は傾斜地（傾斜角度θ）に最適な姿勢
（例えば傾斜地と平行で、ロータリ耕耘装置８の耕深が
左右方向で一様になる姿勢）で、耕耘作業が行われるよ
うになる。

【００２９】往復での作業走行時の作業走行端で、走行
機体１を１８０度方向転換する際、人為的にロータリ耕
耘装置８を上昇駆動してから方向転換することになるの
で、ロータリ耕耘装置８の上昇駆動が所定以上に行われ
たことがポテンショメータ１３で検出されると、ロータ
リ耕耘装置８のローリング制御が停止される。次に方向
転換後にロータリ耕耘装置８が作業位置まで下降駆動さ
れて、ロータリ耕耘装置８の下降駆動が所定以上に行わ
れたことがポテンショメータ１３で検出されると、ロー
タリ耕耘装置８のローリング制御が再開される。方向転
換した後において走行機体１の左右方向での水平面に対
する傾斜角度αが、方向転換前とは大きく異なることに
なるが、作業走行に伴って走行機体１の左右方向での水
平面に対する傾斜角度αの平均値が、実際の走行機体１
の左右方向での水平面に対する傾斜角度αに近似してく
るので、角度設定器１６で設定された所定角度の基礎と
なる基準面（基準値）の符号等を、人為的に修正しなく
てもよい。

【００３０】角度設定器１６等が配置されるスイッチボ
ックス２２は、農用トラクタの仕様に応じてスイッチ類
が相違しており、スイッチボックス２２に配置されるス
イッチ回路２３も回路構成が相違している。仕様の異な
るスイッチ回路２３のうち、回路構成が共通する部分を
予め同一工程で製造しておき、図６に示すように走行機
体１にスイッチ回路２３を組み付ける際、仕様に合わせ
た回路に簡単に修正できるように、仕様に応じた回路に
断線の有無だけで簡単に切り換えできるジャンパー線２
４が、スイッチ回路２３に備えられている。ジャンパー
線２４を切断して使用する仕様及びジャンパー線２４を
切断しないでそのまま使用する仕様で、スイッチ回路２
３の上方を覆う銘板２５を、例えば図７（イ），（ロ）
に示すように仕様に合わせて取り付ける。スイッチ回路
２３を制御装置１５に接続するコネクタ２６が備えられ
ている。

【００３１】［第１別実施例］ 図４は本発明の第１別実施例を示しており、角度設定器
１６に代えて３点スイッチ２０により、ロータリ耕耘装
置８の走行機体１に対する姿勢を設定する。３点スイッ
チ２０は左右揺動自在なスイッチであり、操作していな
いときは中立位置に復帰する。３点スイッチ２０を右側
に手動で押し操作している間、ロータリ耕耘装置８が右
下がり方向に緩速でローリング駆動され、３点スイッチ
２０を左側に手動で押し操作している間、ロータリ耕耘
装置８が左下がり方向に緩速でローリング駆動されて、
３点スイッチ２０を操作していないときのロータリ耕耘
装置８の走行機体１に対する姿勢が基準姿勢として設定
される。これにより、油圧シリンダ６の伸縮長さを検出
するポテンショメータ等から成るストロークセンサの検
出値と、走行機体１の左右方向での水平面に対する傾斜
角度αを検出する左右傾斜角度検出手段１４（ローリン
グセンサ）の検出値とに基づいて、ロータリ耕耘装置８
の走行機体１に対する姿勢が、傾斜地の傾斜角度θに応
じた状態に自動的に補正される。

【００３２】［第２別実施例］ 図５は本発明の第２別実施例を示しており、傾斜地の硬
軟度合いに応じて補正手段１９の機体傾き角分を設定す
る為の調整を行う調整ダイヤル２１が備えられている。
硬い地面であるほど傾斜地で下位側の車輪の沈み込みは
小さいから、傾斜地の硬軟度合いの標準硬さを、機体傾
き角分の基準として目盛り「０」で表示し、標準硬さを
基準として傾斜地が軟くなるほど機体傾き角分が正側に
補正され、傾斜地が硬くなるほど機体傾き角分が負側に
補正されるように、作業走行前や作業走行途中で傾斜地
の硬さに応じた、機体傾き角分を調整ダイヤル２１によ
って設定できる。

【００３３】［第３別実施例］ 前述の実施例では、所定時間毎の傾斜地の傾斜角度
θの検出に基づいて、角度設定器１６で設定された所定
角度の基礎となる基準面（基準値）が補正されるように
構成されているが、農用トラクタに距離センサを備え
て、所定走行距離毎の傾斜地の傾斜角度θの検出に基づ
いて、角度設定器１６で設定された所定角度の基礎とな
る基準面（基準値）が補正されるようにしても良い。

【００３４】 前述の実施例では、走行機体１の右及
び左の車輪のうち傾斜地の下位側に位置する車輪の地面
への沈み込みによる機体傾き角分が、角度設定器１６で
設定された所定角度の基礎となる基準面（基準値）に補
正として施されるように、補正手段１９が構成されてい
るが、補正手段１９による補正を行うことなく、角度設
定器１６で設定された所定角度の基礎となる基準面（基
準値）を設定するようにしても良い。この場合、図２に
示す補正手段１９を削除した構成となり、基準値設定手
段１８で得られた基準値信号（角度設定器１６で設定さ
れた所定角度の基礎となる基準面（基準値））が、駆動
制御手段３１に直接に入力される。

【００３５】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】農用トラクタの後部、及び制御装置への接続を
示す斜視図

【図２】ローリング制御の概略を示すブロック図

【図３】傾斜地を等高線方向に沿って作業走行する場合
において、農用トラクタを後方から見た状態を示す概略
図

【図４】第１別実施例のローリング制御の概略を示すブ
ロック図

【図５】第２別実施例のローリング制御の概略を示すブ
ロック図

【図６】スイッチボックスの縦断正面図

【図７】スイッチボックスに取り付けられる２種類の銘
板の状態を示す平面図

【符号の説明】

１ 走行機体 ８ 対地作業機 １４ 左右傾斜角度検出手段 １５ ローリング制御手段 １８ 基準値設定手段 １９ 補正手段 α 走行機体の左右方向での水平面に対する傾斜
角度

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行機体（１）にローリング揺動自在に
   対地作業機（８）を備え、 前記走行機体（１）の左右方向での水平面に対する傾斜
   角度（α）を検出する左右傾斜角度検出手段（１４）
   と、 前記左右傾斜角度検出手段（１４）で検出された所定個
   数の検出値に基づいて、前記対地作業機（８）の姿勢の
   基準値を設定する基準値設定手段（１８）と、 前記左右傾斜角度検出手段（１４）の検出値と基準値と
   に基づいて、前記対地作業機（８）を基準値に対して所
   定姿勢に保持するローリング制御を行うローリング制御
   手段（１５）とを備えてある農用トラクタの作業機姿勢
   制御装置。
2. 【請求項２】 前記左右傾斜角度検出手段（１４）で検
   出された所定個数の検出値が、所定時間毎又は所定距離
   毎に求められたものである請求項１に記載の農用トラク
   タの作業機姿勢制御装置。
3. 【請求項３】 前記左右傾斜角度検出手段（１４）で検
   出された所定個数の検出値の平均値を基準値とするよう
   に、前記基準値設定手段（１８）を構成してある請求項
   １又は２に記載の農用トラクタの作業機姿勢制御装置。
4. 【請求項４】 走行機体（１）にローリング揺動自在に
   対地作業機（８）を備え、 前記走行機体（１）の左右方向での水平面に対する傾斜
   角度（α）を検出する左右傾斜角度検出手段（１４）
   と、 前記左右傾斜角度検出手段（１４）で検出された所定個
   数の検出値に基づいて、前記対地作業機（８）の姿勢の
   基準値を設定する基準値設定手段（１８）と、 前記左右傾斜角度検出手段（１４）の検出値と基準値と
   に基づいて、前記対地作業機（８）を基準値に対して所
   定姿勢に保持するローリング制御を行うローリング制御
   手段（１５）と、 基準値を補正する補正手段（１９）とを備えてある農用
   トラクタの作業機姿勢制御装置。
5. 【請求項５】 前記補正手段（１９）による基準値の補
   正を調節自在に構成してある請求項４に記載の農用トラ
   クタの作業機姿勢制御装置。
6. 【請求項６】 前記走行機体（１）の水平方向での水平
   面に対する傾斜角度（α）に対応して基準値の補正が自
   動的に設定されるように、前記補正手段（１９）を構成
   してある請求項４に記載の農用トラクタの作業機姿勢制
   御装置。
7. 【請求項７】 前記走行機体（１）の水平方向での水平
   面に対する傾斜角度（α）が大きいほど、基準値の補正
   が大きくなるように構成してある請求項６に記載の農用
   トラクタの作業機姿勢制御装置。
8. 【請求項８】 前記左右傾斜角度検出手段（１４）で検
   出された所定個数の検出値が、所定時間毎又は所定距離
   毎に求められたものである請求項４〜７のうちのいずれ
   か一つに記載の農用トラクタの作業機姿勢制御装置。
9. 【請求項９】 前記左右傾斜角度検出手段（１４）で検
   出された所定個数の検出値の平均値を基準値とするよう
   に、前記基準値設定手段（１８）を構成してある請求項
   ４〜８のうちのいずれか一つに記載の農用トラクタの作
   業機姿勢制御装置。